DE1264306B - Spinn- oder Zwirnspindel - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

DOIh

Deutsche Kl.: 76 c - 25

Nummer: 1264 306

Aktenzeichen: S 82208 VII a/76 c

Anmeldetag: 26. Oktober 1962

Auslegetag: 21. März 1968

Die Erfindung betrifft eine Spinn- oder Zwirnspindel mit Schwingungsdämpfung.

Es ist bekannt, die Schwingungsdämpfung von Spinn- oder Zwirnspindeln durch Flüssigkeiten, insbesondere Öl, zu bewirken, wobei das Öl zugleich zur Schmierung des Fußlagers der Spindeln dient. Die Flüssigkeitsdämpfung ist jedoch verhältnismäßig gering, denn es steht nur wenig Platz für die Anordnung ausreichender Dämpfungsflächen zur Verfügung. Ferner muß bei diesen Schwingungsdämpfungen immer eine bestimmte Mindestmenge an Öl vorhanden sein, so daß der ölstand erheblich höher sein muß, als für die Schmierung der Lager erforderlich ist. Dies führt zu einem erhöhten Ölverbrauch und auch zu einer größeren Leistungsaufnahme der Spindeln.

Es ist ferner bekannt, die Schwingungsdämpfung durch Gummiringe zu bewirken. Diese Art einer Dämpfung ist wenig geeignet, weil Gummi elastisch ist, d. h. bei radialer Verdrängung federt die Gummimasse zurück, so daß sich sogar ein Aufschaukeln einstellen kann, und zwar selbst bei Benutzung von Gummi ganz geringer Shorehärte.

Außerdem ist es bekannt, für die Schwingungsdämpfung die Reibung zwischen festen Körpern in Form von Reibringen und Gegenringen zu benutzen. Eine reine Reibungsdämpfung hat aber infolge der verschiedenen Reibungswerte der Ruhe und der Bewegung den erheblichen Nachteil, daß bei Auftreten einer Schwingung nach Überwinden des hohen Reibungswertes der Ruhe die Reibung stark absinkt, so daß auch dann die Dämpfungswirkung kleiner wird, wenn eine steigende Dämpfungswirkung erwünscht ist.

Ferner ist eine Schwingungsdämpfung bekannt, bei der eine Flüssigkeitsdämpfung mit einer Reibungsdämpfung kombiniert ist. Bei dieser kombinierten Schwingungsdämpfung arbeitet zunächst die Flüssigkeitsdämpfung, während die Reibungsdämpfung erst einsetzt, wenn die Amplitude der Spindel-Schwingung einen bestimmten Wert überschreitet. Es ist sogar noch vorgesehen, daß die Reibungsdämpfung mittels Reibringe und Gegenringe stufenförmig ansteigt, indem beim Neigen des Fußlagers der Spindel mehr und mehr Gegenringe von größerem Durchmesser als der der an der Lagerung der Spindel anliegenden Reibringe an die Innenwand des Lagergehäuses anlegen. Dies ergibt eine jeweils stoßartige Erhöhung der Dämpfungswirkung. Diese bekannte kombinierte Schwingungsdämpfung ist insbesondere für große Spindeln nicht geeignet, weil die Rückstellkräfte zu gering sind.

Spinn- oder Zwirnspindel

Anmelder:

Atlas-MaK Maschinenbau
Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
2300 Kiel, Falckensteinerstr. 2-4

Als Erfinder benannt:

Rolf Neubert, 2820 Bremen-Aumund

Große Spindeln sind heutzutage erforderlich, um die sogenannten Großkopse herzustellen. Dabei soll nur der Oberteil der Spindeln verlängert werden, während der zur Lagerung dienende Spindelunterteil mit Rücksicht auf die Bauhöhe möglichst so kurz wie bisher bleiben soll. Bei langen Spindeln liegt mithin der Schwerpunkt gegenüber kurzen Spindeta wesentlich höher. Dies bedeutet für die Schwingungsdämpfung eine erhebliche Erschwerung, denn bei tiefliegendem Schwerpunkt will sich die Spindel infolge der Kreiselwirkung schon von selbst wieder zentrieren.

Die Aufgabe der Erfindung liegt infolgedessen darin, eine Schwingungsdämpfung zu schaffen, die eine für große Spindeln erforderliche starke Dämpfung erzeugt und insbesondere die erforderlichen Rückstellkräfte aufbringt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einer bekannten Schwingungsdämpfung durch einen oder mehrere an den Lagern für den Spindelschaft anliegenden Reibringen ausgegangen, die unter Druck mit einem oder mehreren axial verschiebbaren Gegenringen zusammenwirken und mit diesen im Spindellagergehäuse angeordnet sind.

Gemäß der Erfindung sind die Gegenringe an der Innenwand des Spindellagergehäuses geführt, während in die zwischen den Reibringen und dem Gehäuse belassenen Ringhohlräumen ein oder mehrere Zentrierelemente in Form von elastischen Festkörpern mit geringerer räumlicher Ausdehnung als die zugehörigen Reibringe quer zur Spindelachse spielfrei in das Spindellagergehäuse eingelegt oder unter Vorspannung eingedrückt sind.

Bei dieser Schwingungsdämpfung ist auch eine kombinierte Dämpfungswirkung vorhanden. Die Reibringe bewirken zusammen mit den Gegenringen die Reibungsdämpfung beim Ausschwingen der Spindel. Zugleich setzt aber auch die Dämpfung durch die

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elastischen Zentrierelemente ein. Obwohl also die delschaft 1 ist unten in einem Rollager 12 und dieses Reibungsdämpfung durch das Absinken vom Rei- wiederum in einem Lagerrohr 13 gelagert. Als HaIs-

bungswert der Bewegung nach Beginn einer Schwin- lager ist ein Rollenlager 14 vorgesehen, das in einer

gung absinkt, wird trotzdem eine steigende Dämp- Buchse 15 sitzt, die durch mehrere dünne Reibringe

fung erreicht, weil durch die eintretende Verformung 5 16 radial geführt ist. Zwischen den Reibringen 16

der elastischen Zentrierelemente eine steigende, sitzen Gegenringe 17, die an der Innenwand, des

starke Rückstellkraft erzeugt wird. Daher ist die Rohres 13 mit sehr geringem Luftspalt geführt sind.

Schwingungsdämpfung gemäß der Erfindung für Zur Zentrierung des Spmdelschaftes 1 sind elastische

große Spindeln gut geeignet. Ein Aufschaukeln durch Zentrierelemente 18 vorgesehen, bei denen, sofern

die elastischen Zentrierelemente kann nicht statt- io sie aus massivem elastischem Material bestehen,

finden, weil diese Wirkung elastischer Dämpfungs- wiederum in der Höhe Platz zum Ausweichen ge-

elemente durch die Reibungskräfte zwischen den lassen ist. Sie können zur Regulierung der Zentrier-

Reibringen und den Gegenringen unterdrückt wird. wirkung wahlweise auch in die anderen Zwischen-

Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß es günstig ist, räume 19 eingelegt werden. Der Normaldruck auf die

wenn die Breite der ringförmigen Kontaktfläche zwi- 15 Ringe 16 und 17 wird durch Teller- oder Sternfedern

sehen einem Reib- und einem Gegenring größer als 20 erzeugt. Zur Sicherung gegen Drehung ist die

etwa drei Viertel des Spindelschaftdurchmessers an Buchse 15 mit einem Stift 21 versehen, der in die

der Lägerstelle ist. Abdeckscheibe 22 eingreift. Zur günstigen Verteilung

Für die Schmierung der Kontaktflächen wird nur des Schmiermittels, z.B. Fett, sind die Reib- und eine geringe Menge an Schmiermittel benötigt. Zur 20 Gegenringe 16 und 17 mit unterschiedlichen Schmiergünstigen Verteilung des Schmiermittels ist es zweck- mittelbohrungen 23 versehen, die entsprechend atimäßig, die Reibringe und die Gegenringe mit sich geordnet einen stufenförmig sich nach unten veren^ nach unten stufenförmig verkleinernden Schmier- genden Kanal parallel zum Spindelschaft 1 ergeben., mittelbohrungen zu versehen. F i g. 3 stellt ein Spindellager dar. Der Spindel-Werden die Reibringe und die Gegenringe aus ab- 25 schaft 1 läuft in dem Rollenlager 14, das in einer als. riebfestem Kunststoff hergestellt oder zwischen Reib- Reibring ausgebildeten Buchse 24 sitzt, die eine Nut ringen und Gegenringen aus Metall als Zwischen- hat, in die ein Zentrierring 25 aus elastischem Werktagen Kunststoff ringe eingesetzt, kann auf eine Schmie- stoff eingelegt ist. Der Zentrierring 25 stützt sich' rung verzichtet werden. Die Kontaktflächen können gegen eine Buchse 26 ab, die ebenfalls als Reibrihg beispielsweise auch mit Molybdän-Disulfid überzogen 30 ausgebildet ist und in einer Nut einen Zentrierring 27 werden. Diese Ausbildung ist besonders geeignet, aufnimmt, der sich gegen die Buchse 28 abstützt,
wenn die Spinn- oder Zwirnspindeln mit dem be- Die Buchsen bzw. Reibringe 24 und 26 werden kannten »Life-time«-Lager ausgerüstet sind. durch die Federn 29 und 30 über die Gegenringe 31

Als Zentrierelemente werden Ringe aus Gummi und 32 gegen die als Gegenring wirkende Abdeckoder Kunststoff vorgesehen, die vorzugsweise außen 35 scheibe 33 gedrückt. Die Buchsen 24 und 26, die und innen verzahnt sind, wobei ein äußerer Zahn Gegenringe 31 und 32 und die Abdeckringe 33 könimmer einer inneren Lücke gegenüberliegt und um- nen z. B. aus Stahl bestehen und gehärtet und gegekehrt. Es wird Gummi großer Shorehärte ange- schliffen sein. Die Federn 29 haben z. B. gegenüber wendet, d. h. Gummi, der lange Zeit seine Härte bei- den Federn 30 eine geringere Spannung, und die behält. Die Zentrierwirkung wird dabei nicht zu stark 40 Shorehärte des Zentrierrings 25 ist kleiner als die des und kann keine zusätzlichen Schwingungen hervor- Zentrierrings 27. Dadurch wird die Dämpfung der rufen, weil sich die Zähne bei Belastung durchbiegen. Schwingungen des Spindelschafts 1 in zwei Stufen

Weitere Einzelheiten der Erfindung, insbesondere unterteilt. Die kleineren Schwingungen werden von

auch ihre Anwendung bei einer Umlaufspindel, er- den inneren Dämpfungselementen 24, 25 und den

geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von 45 Zentrierelementen 29, 31 und die größeren Schwin-

Ausführungsbeispielen, die in F i g. 1 bis 5 und 7 gungen durch die äußeren Dämpfungselemente 26,

dargestellt sind. F i g. 6 a bis 6 e veranschaulichen 27 und den Zentrierelementen 30, 32 ausgeglichen,

fünf Ausführungen von Zentrierringen. Um die Reibungsarbeit und damit die Dämpfung

F i g. 1 zeigt eine bandgetriebene Spindel. Der variieren zu können, ist bei diesem Ausführungsbei-Spindelschaft 1 ist oben in einem festen Rollenlager 2 50 spiel die Spannung der Federn 29 und 30 einstellbar, und unten in einem Gleitlager 3 gelagert. Das Gleit- Die Federn 29 und 30 stützen sich gegen die Ringe lager 3 ist in dem radial verschiebbaren Reibring 4 34 und 35 ab, die sich wiederum gegen die Muttern befestigt, der zwischen dem radial festen Gegenring 5 36 und 37 legen, die in die Buchse 28 eingeschraubt und dem als Gegenfläche wirkenden Boden 6 der sind. Damit die Buchse 24 beim Ausweichen nicht Buchse 7 durch den Normaldruck der Feder 8 ein- 55 mit dem Gegenring 32 und die Buchse 26 nicht mit gespannt ist. Der Reibring 4 ist am Außendurch- dem Gegenring 31 in Berührung kommt, sind die messer um ein gewisses Maß kleiner als der Innen- Gegenringe 31 und 32 mit Fasen 38 versehen. Die durchmesser der Buchse 7. In dem Zwischenraum ist beiden Fasen 38 müssen zusammen mindestens so zur Zentrierung des Spindelschafts 1 eine aus elasti- breit sein wie die Summe der Zwischenräume 19.
schem Kunststoff oder Gummi bestehendes Zentrier- 60 In Fig. Λ zeigt d?s Fußlager einer Spinn- oder element 9 vorgesehen, dessen Höhe geringer ist als Zwirnspindel. Der Spindelschaft 1 ist radial in Rollen die des Reibrings 4. Der Gegenring 5 hat in der 39 und axial nach unten in der Pfanne 40 des Wälz-Buchse 7 gerade so viel Luft, daß es sich axial ver- lageraußenrings 41 geführt. In eine Nut des Außenschieben kann, damit der Normaldruck der Feder 8 rings 41 ist als Zentrierelement eine ringförmige ungehindert auf den Reibring 4 wirken kann. 65 Schraubenfeder 42 eingelegt. Der als Reibring aus-

Fig. 2 zeigt eine schraubenradgetriebene Spindel. gebildete Außenring 41 stützt sich auf einem Gegen-

Auf dem Spindelschaft 1 sitzt das Schraubenrad 10, ring 43 ab. Von oben drückt auf den Reibring 41

das in das Gegenschraubenrad 11 eingreift. Der Spin- ein zweiter Gegenring 44. Die Gegenringe 43, 44

■sind außen axial beweglich im Gehäuse 69 geführt. Der Druck wird durch Teller- oder Sternfedern 45 erzeugt. Durch das Gewicht der Spindel entsteht ein zusätzlicher Druck auf die untere Kontaktfiäche 72. Mit steigendem Kopsgewicht nimmt auch die Reibungsarbeit und damit die Dämpfung zu. Oberhalb des zweiten Gegenrings 44 befinden sich zwei Scheiben 46, die, wahlweise mit verschiedener Stärke eingelegt, dazu dienen, die Federkraft und damit den Normaldruck zu verändern.

F i g. 5 stellt ein Spindelhalslager dar. Bei dieser besonders einfachen Konstruktion ist der Wälzlageraußenring 47 des Spindelrollenlagers im Außendurchmesser vergrößert gleichzeitig als Reibring ausgebildet und mit einer Nut versehen, in die das Zentrierelement, eine gewellte Ringfeder 48, eingelegt ist. Die Bordscheiben 49 des Spindelrollenlagers stützen sich als Gegenringe in der Buchse 50 ab. Zwischen dem Außenring 47 und der Buchse 50 befinden sich kleine Zwischenräume 19, damit der Spindelschaft 1 ausweichen kann. Die ringförmige Reibkontaktfläche 70 entspricht der Stirnflächengröße des Außenrings 47. Der Normaldruck wird über die Scheibe 46 durch Teller- oder Sternfedern 51 hervorgerufen, die unter- und oberhalb der Bordscheibe 49 angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, daß sich das gesamte Lager geringfügig zur Spindelachse einstellen kann. Zur Sicherung gegen Drehung ist der Außenring 47 mit einem Stift 52 versehen.

Die F i g. 6 a und 6 b stellen bekannte, hier unter anderem verwendbare Zentrierelemente dar, die aus elastischem Werkstoff bestehen und außen oder innen verzahnt sind.

F i g. 6 c stellt ein weiteres bekanntes und besonders elastisches Zentrierelement dar, das aus elastischem Werkstoff besteht, und bei dem die Zähne 67 der Außenverzahnung den Lücken 68 der Innenverzahnung gegenüberstehen.

F i g. 6 d stellt eine ringförmig gebogene Schraubenfeder dar, wie sie als Zentrierelement 42 in F i g. 4 verwendet ist.

F i g. 6 e stellt eine gewellte Ringfeder dar, die als Zentrierelement in F i g. 5 verwendet werden kann.

F i g. 7 zeigt eine sogenannte Umlaufspindel. Bekanntlich läuft bei einer solchen Spindel der Spindelschaft nicht um. Auf dem Spindelschaft 1 dreht sich der kugelgelagerte Wirtel 53, der oben mit einer Verzahnung 54 versehen ist, die in eine Gegenverzahnung 55 mit ausreichendem Spiel einreift, wodurch das Oberteil 56 zwangläufig mitgenommen wird und sich frei einstellen kann. Das Oberteil 56 ist oben am Spindelschaft 1 in einem Kugellager 57 gehalten und mit einer abnehmbaren Kappe 58 abgedeckt. Unten läuft das Teil 56 direkt gegen Rollen 59 und diese wiederum gegen einen Wälzlagerinnenring 60, dessen Innenflansch 71 als Reibring ausgebildet ist. Zwischen weiteren axial und radial bewegbaren Reibringen 62 und Gegenringen 61 ist durch Zwischenräume 19 eine radiale Relativbewegung möglich, die mit Zentrierelementen 18 mit Ausweichspiel ausgefüllt sind. Der elastische Normaldruck wird durch z. B. eine elastische Ringfeder 63 aus einem etwa ringförmig geschlossenen Gummi- oder Kunststoffrohr erzeugt. Durch Verdrehen der Mutter 64 auf dem Spindelschaft 1 kann der Normaldruck und damit die Dämpfung verändert werden. Zur Schmierung der Rollen 59 und der Kontaktflächen 70 zwischen den Ringen 60, 61 und 62 wird vorteilhaft eine Fettschmierung vorgesehen. Zur Sicherung gegen Drehung haben die Gegenringe 61 Nasen 65, die in eine Nut 66 des Spindelschafts 1 eingreifen. Die Breite der ringförmigen Kontaktfläche 70 beträgt erfahrungsgemäß als günstiges Mindestmaß z. B. 9 mm, d. h. etwa drei Viertel des Schaftdurchmessers von z. B. 12 mm.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Zwirn- oder Zwirnspindel mit Schwingungsdämpfung durch einen oder mehrere an den Lagern für den Spindelschaft anliegende Reibringe, die unter Druck mit einem oder mehreren axial verschiebbaren Gegenringen zusammenwirken und mit diesen im Spindellagergehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenringe (5,17, 31, 32, 33, 43, 44, 49) an der Innnenwand des Spindellagergehäuses (7,13, 28, 50, 69) geführt sind, während in die zwischen den Reibringen (4,16, 26, 41, 47) und dem Gehäuse belassenen Ringhohlräume ein oder mehrere Zentrierelemente (9, 18, 27, 42, 48) in Form von elastischen Festkörpern mit geringerer räumlicher Ausdehnung als die zugehörigen Reibringe quer zur Spindelachse spielfrei in das Spindellagergehäuse eingelegt oder unter Vorspannung eingedrückt sind.

2. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der ringförmigen Kontaktfläche (70) zwischen einem Reibring (4, 24, 26, 41, 47, 62, 71) und einem Gegenring (5, 31, 32,33,44,49,61) größer als etwa drei Viertel des Spindelschaftdurchmessers an der Lagerstelle ist.

3. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibringe und die Gegenringe mit sich nach unten stufenförmig verkleinernden Schmiermittelbohrungen (23) versehen sind (Fig. 2).

4. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierelemente als Schraubenringfedern (42) ausgebildet sind (F i g. 4).

5. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Wälzlageraußenring ausgebildete Reibring (41, 47) mit einer Ringnut zur Aufnahme eines oder mehrerer Zentrierelemente (42, 48) versehen ist (F i g. 4 und 5).

6. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Reibringe (24, 26) konzentrisch den Wälzlageraußenring (14) umgeben (Fig. 3).

7. Spindel nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibringe (16, 41, 47) unter dem Druck von Teller- oder Sternfedern (20, 45, 51) stehen und dieser gegebenenfalls durch Beilagen (22, 46) unterschiedlicher Stärke einstellbar ist (F i g. 2 und 5).

8. Spindel mit totem Schaft und umlaufenden Spulenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Wälzlagers (59) die Reibringe (62) und Gegenringe (61) angeordnet sind (Fig. 7).

9. Spindel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzlagerinnenring (60) mit einem als Reibring ausgebildeten Innenflansch (71) versehen ist (F i g. 7).

10. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die anderen Zwischenräume (19),

welche den Gegenringen (17) zugeordnet sind, ein oder mehrere elastische Zentrierelemente allein oder zusätzlich zu denjenigen, welche den Reibringen (16) zugeordnet sind, eingelegt sind Fig. 2).

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 544 648, 1115165, 1126 785;

schweizerische Patentschrift Nr. 346 466; USA.-Patentschrift Nr. 1449 836.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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