Die
meisten der zur Zeit in der Textilindustrie eingesetzten Offenend-Rotorspinnmaschinen
weisen Spinnrotoren auf, die mit ihrem Rotorschaft in den Lagerzwickeln
einer sogenannten Stützscheibenlagerung
gelagert sind und über
einen maschinenlangen Tangentialriemen angetrieben werden. Diese
Spinnrotoren, bei denen der Rotorschaft und die Rotortasse üblicherweise über einen
Preßsitz
nahezu unlösbar
verbunden sind, können
bei Bedarf, zum Beispiel bei Verschleiß, von vorne durch das geöffnete Rotorgehäuse ein- bzw. ausgebaut werden.
Des
weiteren sind, beispielsweise durch die
EP 0 972 868 A2 , einzelmotorisch
angetriebene Spinnrotoren bekannt, die mit ihrem Rotorschaft in
einer Magnetlageranordnung abgestützt sind.
Die
Magnetlageranordnung besteht dabei aus einer vorderen und einer
hinteren Lagerstelle, wobei diese Lagerstellen ihrerseits jeweils über sich axial
gegenüberstehende
Permanentmagnetringe verfügen.
Einer
dieser Permanentmagnetringe ist dabei jeweils am Stator festgelegt,
während
der andere Permanentmagnetring mit dem Rotorschaft umläuft.
Eine
solche Lageranordnung führt
bei einem eventuell erforderlichen Ein- oder Ausbau der Spinnrotoren
zu einem nicht unerheblichen Montageaufwand.
Bei
derartig gelagerten Spinnrotoren ist es daher üblich, die Rotortasse lösbar mit
dem Rotorschaft zu verbinden. Das heißt, die Rotortasse kann bei
Bedarf, zum Beispiel bei Verschleiß oder bei Partiewechsel, nach
dem Lösen
einer Schraubverbindung ausgebaut bzw. ausgewechselt werden, ohne daß dabei
auch der Rotorschaft mit ausgebaut werden muß. Die lösbare Kupplung von Rotorschaft
und Rotortasse mittels einer Schraubverbindung konnte allerdings
aus verschiedenen Gründen
nicht restlos befriedigen.
Bei
solchen Schraubverbindungen war beispielsweise, insbesondere bei
längerer
Laufzeit, nicht immer zu gewährleisten,
daß Rotortasse
und Rotorschaft zu jedem Zeitpunkt ausreichend fest verbunden sind.
Außerdem erwies
es sich als relativ umständlich
und zeitaufwendig, die Rotortasse am Rotorschaft festzuschrauben,
während
der Rotorschaft frei drehbar in der Magnetlagerung abgestützt ist.
Neben
der vorbeschriebenen Schraubverbindung sind aus der Patentliteratur
noch zahlreiche weitere Ausführungsformen
für Kupplungseinrichtungen
bekannt, die ein lösbares
Anschließen
einer Rotortasse an einen Rotorschaft ermöglichen.
In
der
DE 38 15 182 A1 sind
beispielsweise verschiedene kraft- oder formschlüssig arbeitende Kupplungsvarianten
beschrieben, die ein einwandfreies und leicht lösbares Festlegen der Rotortasse am
Rotorschaft gewährleisten
sollen.
Die
einzelnen Kupplungsvarianten sind dabei allerdings insgesamt recht
aufwendig konstruiert und damit relativ kostenintensiv.
Eine
vergleichbare, in ihrem konstruktiven Aufbau deutlich einfachere
Kupplungseinrichtung ist in der
EP 0 808 923 A1 beschrieben.
Diese
bekannte Kupplungseinrichtung ist nach Art einer Klipsverbindung
aufgebaut, wobei ein Teil der Klipsverbindung an der Rotortasse
und das andere Teil am Rotorschaft angeordnet ist.
Wenigstens
ein Teil der Klipsverbindung wird dabei durch ein elastisches Element
beaufschlagt.
Auch
bei der Kupplungseinrichtung gemäß
EP 0 808 923 A1 gestaltet
sich ein Wechsel der Rotortasse, insbesondere wenn der Rotorschaft während dieses
Wechsels in der Lagereinrichtung eingebaut bleibt, zumindest umständlich.
Außerdem erscheinen
solche Kupplungseinrichtungen hinsichtlich ihrer Sicherheit problematisch,
da nach mehrmaligem An- und Abbau der Rotortasse nicht immer gewährleistet
ist, daß auch
bei hohen Drehzahlen des Spinnrotors noch eine sichere Arretierung
der Rotortasse am Rotorschaft gegeben ist.
Die
DE 38 35 037 A1 betrifft
dabei eine mechanischhydraulische Spanneinrichtung, mit einer dünnwandigen,
aufweitbaren Hülse,
die zwischen Rotorschaft und Rotortasse verspannbar ist.
Die
DE 196 18 027 A1 beschreibt
eine Fliehkraftkupplung. Das heißt, ein spezielles Kupplungselement
weist federkraftbeaufschlagte Kugeln auf, die während des Betriebes des Spinnrotors
infolge der Zentrifugalkraft nach außen gedrückt werden und dabei die Rotortasse
am Rotorschaft arretieren.
Auch
die vorbeschriebenen Kupplungseinrichtungen sind konstruktiv recht
aufwendig und erfordern zudem aufgrund der hohen Rotordrehzahlen eine
hohe Auswuchtgenauigkeit, was die Fertigung solcher Einrichtungen
recht kostspielig macht.
Schließlich ist
durch die
DE 100 24
020 A1 eine Kupplungsvorrichtung für einzelmotorisch angetriebene,
permanentmagnetisch gelagerte Spinnrotoren bekannt, bei denen eine
Magneteinrichtung automatisch dafür sorgt, daß die Spinntasse in axialer Richtung
stets mit maximaler Haltekraft am Rotorschaft arretiert ist.
Eine
zusätzliche
mechanische Verdrehsicherung, sorgt über Formschluß außerdem dafür, daß jede rotatorische
Relativbewegung zwischen den beiden Bauteilen verhindert wird.
Ausgehend
vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, die bekannten Kupplungseinrichtungen zum lösbaren Festlegen
einer Rotortasse an einem Rotorschaft weiter zu verbessern.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung gelöst,
wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist.
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die
erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung
hat den Vorteil, daß sie
einerseits eine zuverlässige
Arretierung der Rotortasse am Rotorschaft gewährleistet, andererseits bei
Bedarf ein problemloses Lösen
der Rotortasse bei eingebautem Rotorschaft ermöglicht, ohne daß während des
Ein- oder Ausbaus der Rotortasse ein Drehmoment auf den in seiner
Rotorlagerung frei drehbar gelagerten Rotorschaft gegeben werden
muß.
Das
heißt,
die koaxial angeordneten, radial verschiebbar gelagerten, durch
einen Stößel beaufschlagten
Arretierungsmittel, die in eine Ringnut im Rotorschaft fassen, sorgen
nicht nur dafür,
daß die Rotortasse
sofort sicher am Rotorschaft fixiert wird, sondern stellen auch
sicher, daß die
Rotortasse stets in einer definierten Lage am Rotorschaft festgelegt ist,
was im Interesse des Spinnergebnisses von hoher Bedeutung ist.
Die
während
des Spinnbetriebes wirksame Haltekraft wird fliehkraftbedingt zusätzlich erhöht und vergrößert sich
mit zunehmender Drehzahl weiter.
Wie
im Anspruch 2 dargelegt, ist in bevorzugter Ausführungsform vorgesehen, daß der im Hohlstumpf
der Rotortasse gelagerte Stößel durch eine
Federelement in axialer Richtung beaufschlagt wird.
Auf
diese Weise werden die koaxial angeordneten, radial verschiebbaren
Arretierungsmittel über einen
konischen Ansatz am Stößel mechanisch
in Anlage an der Innenwandung der zentralen Bohrung des Rotorschaftes
bzw. einer entsprechenden Ringnut gehalten und dabei die Rotortasse
im Rotorschaft sofort mit einer Mindesthaltekraft fixiert.
Wie
im Anspruch 3 beschrieben, ist in vorteilhafter Ausführungsform
vorgesehen, daß der
Stößel endseitig
einen Betätigungsknopf
aufweist, der im Bodenbereich der Rotortasse an der Innenseite des Spinnrotors
positioniert ist.
Der
Betätigungsknopf
ist bei geöffnetem
Rotorgehäuse
durch die Rotortassenöffnung
gut zugängig,
so daß der
Stößel gegen
die Kraft des Federelementes nach hinten verlagert und dabei die
Kupplung zwischen Rotortasse und Rotorschaft gelöst werden kann.
Gemäß Anspruch
4 ist in bevorzugter Ausbildung vorgesehen, daß das Federelement in vorgespanntem
Zustand in den Hohlstumpf der Rotortasse eingebaut ist und sich
dabei an einem Widerlager im Hohlstumpf sowie am Stößel abstützt.
Das
Federelement ist dabei vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildet
(Anspruch 5).
Eine
solche Ausbildung stellt eine robuste, kostengünstige Konstruktion dar, die
sich durch eine lange Lebensdauer auszeichnet.
In
vorteilhafter Ausführungsform
sind die Arretierungsmittel, wie im Anspruch 6 dargelegt, als Stahlkugeln
ausgebildet. Solche vorzugsweise gehärteten Stahlkugeln sind im
Handel kostengünstig erhältlich und
haben sich im Maschinenbau beispielsweise im Zusammenhang mit Wälzlagern
ausgezeichnet bewährt.
Wie
im Anspruch 7 dargelegt, bilden die Rotortasse und der Hohlstumpf
ein robustes, einstückiges
Bauteil.
Der
Hohlstumpf weist außerdem
radiale Bohrungen zur Aufnahme von Arretierungsmitteln auf, die
im Betriebszustand die Innenwandung des Rotorschaftes bzw. eine
Ringnut des Rotorschaftes beaufschlagen.
Gemäß Anspruch
8 sind wenigstens zwei Bohrungen vorgesehen, in denen Arretierungsmittel positioniert
werden können,
da wenigsten zwei Bohrungen notwendig sind um einen unwuchtfreier Rundlauf
zu gewährleisten.
Wie
in den Ansprüchen
9 und 10 beschrieben, weist der Hohlstumpf einen nach innen gerichteten
Ringansatz sowie einen axial verschiebbar gelagerten Stößel auf.
Am
Ringansatz stützt
sich im Einbauzustand ein Federelement ab, das außerdem auf
den Stößel wirkt.
Das
heißt,
der Ringansatz bildet ein sicheres Widerlager für das Federelement, das über einen
konischen Ansatz am Stößel die
radial verschiebbar gelagerten Arretierungsmittel des Hohlstumpfes
mit einer Kraftkomponente beaufschlagt.
Die
Rotortasse ist dadurch sofort, im wesentlichen kraftschlüssig, sicher
an den Rotorschaft angeschlossen.
Im
Bereich des Bodens der Rotortasse ist außerdem eine elastische Abdeckung
für den
Stößel vorgesehen
(Anspr. 11). Diese elastische Abdeckung verhindert das Eindringen
von Staub und Fasern in die Lagerbohrung des Stößels und gewährleistet
dadurch die axiale Beweglichkeit des Stößels während der gesamten Lebensdauer
des Spinnrotors.
Erfindung
wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
Es
zeigt:
1 eine Seitenansicht einer
Offenend-Rotorspinnvorrichtung mit einem einzelmotorisch angetriebenen,
magnetisch gelagerten Spinnrotor, dessen Rotortasse über eine
erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung
mit dem Rotorschaft leicht lösbar
verbunden ist,
2 einen Spinnrotor einer
Offenend-Rotorspinnvorrichtung, bei dem die Rotortasse über eine
erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung,
bei Bedarf leicht lösbar,
mit dem Rotorschaft kraftschlüssig
verbunden ist, im Detail.
In
1 ist eine Offenend-Rotorspinnvorrichtung
1 dargestellt,
wie sie im Prinzip bekannt und beispielsweise in der
EP 0 972 868 A2 relativ
ausführlich
beschrieben ist.
Solche
Offenend-Rotorspinnvorrichtungen 1 verfügen jeweils über ein
Rotorgehäuse 2,
in dem die Rotortasse 26 eines Spinnrotors 3 mit
hoher Drehzahl umläuft.
Der
Spinnrotor 3 wird dabei durch einen elektromotorischen
Einzelantrieb 18 angetrieben und ist mit seinem Rotorschaft 4 in
vorderen 27 und hinteren 28 Lagerstellen einer
magnetischen Lageranordnung 5 fixiert, die den Spinnrotor 3 sowohl
radial als auch axial abstützen.
Wie üblich, ist
das an sich nach vorne hin offene Rotorgehäuse 2 während des
Betriebes durch ein schwenkbar gelagertes Deckelelement 8,
in das eine (nicht näher
dargestellte) Kanalplatte eingelassen ist, verschlossen. Das Rotorgehäuse 2 ist
außerdem über eine
entsprechende Pneumatikleitung 10 an eine Unterdruckquelle 11 angeschlossen,
die den im Rotorgehäuse 2 notwendigen
Spinnunterdruck erzeugt. Im Deckelelement 8 beziehungsweise
in der Kanalplatte ist außerdem
ein Kanalplattenadapter 12 angeordnet, der die Fadenabzugsdüse 13 sowie
den Mündungsbereich
des Faserleitkanales 14 aufweist. An die Fadenabzugsdüse 13 schließt sich
ein Fadenabzugsröhrchen 15 an.
Außerdem
ist am Deckelelement 8, das um eine Schwenkachse 16 begrenzt drehbar
gelagert ist, ein Auflösewalzengehäuse 17 festgelegt.
Das
Deckelelement 8 weist des weiteren rückseitige Lagerkonsolen 19, 20 zur
Lagerung einer Auflösewalze 21 beziehungweise
eines Faserbandeinzugszylinders 22 auf. Die Auflösewalze 21 wird dabei
im Bereich ihres Wirtels 23 durch einen umlaufenden, maschinenlangen
Tangentialriemen 24 angetrieben, während der (nicht dargestellte)
Antrieb des Faserbandeinzugszylinders 22 vorzugsweise über eine
Schneckengetriebeanordnung erfolgt, die auf eine maschinenlange
Antriebswelle 25 geschaltet ist.
In
alternativer Ausführungsform
können
Auflösewalze 21 und/oder
Faserbandeinzugszylinder 22 selbstverständlich auch jeweils über einen
Einzelantrieb, beispielsweise einen Schrittmotor, angetrieben werden.
Wie
aus 2 ersichtlich, ist
die Rotortasse 26 des Spinnrotors 3 über eine
Kupplungsvorrichtung 29 leicht lösbar mit dem Rotorschaft 4 des
Spinnrotors 3 verbunden.
Das
heißt,
die Rotortasse 26 weist rückseitig einen Hohlstumpf 6 auf,
der im Einbauzustand in eine zentrale Bohrung 7 des Rotorschaftes 4 faßt.
Im
Hohlstumpf 6 ist axial verschiebbar und durch ein Federelement 30 in
axialer Richtung beaufschlagt ein Stößel 9 gelagert.
Der
Stößel 9 weist
endseitig einen konischen Ansatz 33 auf, der mit radial
verschiebbar gelagerten Arretierungsmitteln 34 korrespondiert,
die im Bereich koaxial angeordneter, radialer Bohrungen 35 des Hohlstumpfes 6 positioniert
sind.
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
verfügt der
Stößel 9 außerdem über einen
Betätigungsknopf 31,
der im Bereich des Bodens 36 der Spinntasse 26 in
einer Ausnehmung 40 angeordnet ist und durch die Spinntasse 26 hindurch
betätigt
werden kann. Der Betätigungsknopf 31 sowie
die Ausnehmung 40 sind durch eine elastische Abdeckung 39 vorzugsweise staubdicht
verschlossen.
Der
Stößel 9 wird
durch ein vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildetes Federelement 30, das
sich an einem Widerlager 32 abstützt, in axialer Richtung derart
beaufschlagt, daß der
konische Ansatz 33 versucht die Arretierungsmittel 34 radial
zu verlagern.
Die
Arretierungsmittel 34, vorzugsweise gehärtete Stahlkugel, fassen dabei
vorzugsweise in eine Ringnut 38 im Bereich der zentralen
Bohrung 7 und legen dadurch die Rotortasse 26 am
Rotorschaft 4 fest.
Die
in die Ringnut 38 des Rotorschaftes 4 einrastenden
Stahlkugeln 35 positionieren gleichzeitig die Rotortasse 26 exakt
in ihrer axialen Einbaulage, was hinsichtlich des erzielbaren Spinnergebnisses
von großer
Bedeutung ist.
Anstelle
in eine entsprechende Ringnut 34 einzurasten, können sich
die im Hohlstumpf gelagerten Stahlkugeln 35 auch direkt
an die Innenwandung 37 der zentralen Bohrung 7 des
Rotorschaftes 4 anlegen.
In
diesem Fall ist zwischen der Rotortasse 26 und dem Rotorschaft 4 ein
reiner Kraftschluß gegeben,
während
die in eine Ringnut 34 eingerasteten Stahlkugeln 35 die
Rotortasse 26 zumindest in axialer Richtung quasi über Formschluß am Rotorschaft 4 festlegen.
Während des
Spinnbetriebes, das heißt, wenn
der Spinnrotor mit einer Drehzahl > 100.000 min–1 rotiert,
legen sich die Stahlkugeln 34 unter dem Einfluß der auftretenden
Zentrifugalkraft extrem fest an den Grund der Ringnut 34 bzw.
die Innenwandung 37 des Rotorschaftes 4 an, was
zu einer zusätzlichen,
erheblichen Erhöhung
der Haltekraft führt.
Das
heißt,
insbesondere bei hohen Drehzahlen entsteht eine sichere, nahezu
unlösbare
Verbindung.
Zum
Auswechseln der Rotortasse 26 kann bei Stillstand des Spinnrotors 3 der
Stößel 9 durch Beaufschlagen
des Betätigungsknopfes 31 gegen die
Kraft des Federelementes 30 nach hinter verlagert werden.
Die
Arretierungsmittel 34 kommen dabei außer Kontakt mit der Ringnut 38 bzw.
der Innenwandung 37, so daß die Spinntasse 26 leicht
nach vorne aus dem Rotorschaft 4 herausgezogen werden kann.
Der
Einbau einer neuen Spinntasse 26 erfolgt entsprechend in
umgekehrter Reihenfolge.
Auch
beim Einbau der Spinntasse 26 in den Rotorschaft 4 erfolgt
bei gedrücktem
Betätigungsknopf 31.