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Spindel für Spinn- und Zwirnmaschinen Die Erfindung betrifft eine
Spindel für Spinn- und Zwirnmaschinen mit einem in einem gemeinsamen Lagergehäuse
in einem Halslager und einem Fußlager gelagerten Spindelschaft, wobei das Fußlager
aus einer die axialen Drücke aufnehmenden Spurplatte und einer die radialen Drücke
aufnehmenden Lagerhülse besteht.
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Spindeln dieser Bauart sind bekanntgeworden und ihr Vorteil besteht
in der Hauptsache darin, daß die Spurplatte hohe Belastungsdrücke aufnehmen kann,
ferner, daß infolge der kreisenden Bewegungen des mit einer flachen Kuppe versehenen
Spindelschaftes auf der ebenen Auflagefläche der Spurplatte günstige Reibungsverhältnisse
entstehen und die Abnützung gering bleibt. Die in solchen Spindeln angeordneten
Dämpfungsmittel für die radialen Ausschläge des Spindelschaftes werden durch solche
Lagerungen nicht beeinträchtigt. Es hat sich aber gezeigt, daß, insbesondere bei
hoch belasteten Spindeln, störende Längsschwingungen auftreten können, wenn der
Maschinenrahmen oder die Spindelbank,
an der die Spindeln befestigt
sind, nicht genügend stark und schwingungsfest dimensioniert sind oder dimensioniert
werden können, um schädliche Schwir.gunÕer, von der Spindel fernzunalten. Diese
Längsschwingungen können bei modernen hoch beanspruchten Maschinen in extremen Bällen
dazu führen, daß die Spindelschäfte sichtbare sehr schnelle Auf- und Abbewegungen,
sogenannte Hüpfbewegungen, machen.
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Zwar ist bereits vorgeschlagen worden, unter die Spurplatte in axialer
Richtung Zwischenschaben geringer Elastizität zu legen, die als axiale Puffer wirken,
um die auf den Spindelschaft wirkenden axialen Stöße auf die Spurplatte zu mildern,
die beim Aufsetzen von Spulen auf das Spindellaufteil oder beim Einsetzen der herausgezogenen
Spindellaufteile auftreten tonnen, insbesondere wenn diese Manipulationen unsachgemäß
durchgeführt werden. Solche Zwischenscheiben genügen aber für die Beseitigung der
genannten Längsschwingungen nicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese störenden Längsschwingungen
zubeseitigen. Es wurde gefunden, daß es möglich ist, diese hauptsächlich in axialer
Richtung wirkenden Schwingungen bzw. Bewegungen weitgehend auszuschalten, ohne die
Profile der Spindelbänke übertrieben verstärken zu müssen oder andere außerhalb
der Spindeln anzuordnende Mittel zu verwenden, wenn erfindungsgemäß im Lagergehäuse
der Spindel hochelastische Dämpfungsmittel vorgesehen werden, die so ausgebiidet
sind, daß sie die auf die Spindel hauptsächlich in axialer Richtung wirkenden Schwingungen
absorbieren,'und über die sich die Spurplatte des Fußlagers gegen das Lagergehäuse
axial abstützt. Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Dämpfung wirkt sich sowohl
bei den bekannten Spindeln mit Zentrierrohren als auch bei Spindeln mit anderen
Zentriereinrichtungen aus. In beiden Fällen werden durch die erfindungsgemäßen Dämpfungsmittel
die Zentriereigenschaften der Spindeln nicht beeintrBchtigt
Besonders
vorteilhafte Ausfuilrxngsformen und Anordnungsformen der Dämpfungsmittel in Spindeln
verschiedener Bauart sind aus den Figuren und ihrer Beschreibung ersichtlich; für
diese Ausgestaltungen ist in Unteransprüchen Schutz begehrt.
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Es zeigen, teilweise in schematischer und vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 einen Langsschnitt durch den Lagerteil einer Spindel mit einem Halslager,
einem die Lagerhülse des Fußlagers haltenden Zentrlerrohr und einem mit dem boden
des Lagergehäuses aus einem Stück bestehenden Stütz-und Führungsmittel für die Spurplatte
und das als etwa zylindrischer Körper ausgebildete Dä'pfungsmittel; Fig. 2 einen
Längsschnitt durch den Lagerteil einer Spindel ähnlich Fig. 1, Jedoch mit einer
Lagerhülse des Fußlagers, die sich auf eier zwischen der Spurplatte und dem als
Schraubenfeder ausgebildeten Dar.pIungsmittel angeordneten Zwischenplatte abstützt,
und einem mit dem Lagergehäuse verschraubten Boden, der zugleich Führungs- und Stützmittel
für das Dämpfungsmittel ist; Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Fußlagerung einer
Spindel ähnlich Fig. 2, jedoch mit einem als gewellte Scheibe ausgebildeten Dämpfungsmittel;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Fußlagerung ähnlich Fig.
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3, jedoch mit einem als gewellte Scheibe ausgebildeten Dämpfungsmittel,
das in der Lagerhülse des Fußlagers radial geführt ist; Fig. 5 einen Längsschnitt
durch eine Fußlagerung ähnlich Fig.
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2, jedoch mit einem als Tellerfeder ausgebildeten Dämpfungsmittel,
auf das sich die Spurplatte über eine Zwischenscheibe und einen Zwischenbolzen abstützt;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Dårnpl-ungseinrichtung, die aus einer Schraubenfeder
und mehreren mit schrägen Flächen versehenen Scheiben besteht; Fig. 7 einen Längsschnitt
durch eine Dämpfungseinrichtung, die aus zwei Tellerfedern und einem mit einer Schrägen
Auflagefläche versehenen Zwischenbolzen besteht; Fig. 8 einen Längsschnitt durch
eine Dämpfungseinrichtung, die aus ltellertedern und zwischen diesen angeordneten
flachen und mit Bohrungen versehenen Scheiben besteht; Fig. 9 einen Längsschnitt
durch eine Dämpfungseinrichtung, die aus einem mit Gas oder Flüssigkeit gefüllten
geschlossenem Beutel und einem Zwischenbolzen besteht; Fig. 10 einen Längsschnitt
durch eine Dämpfungseinrichtung, die aus einem spiralig geschlitzem Rohr mit radial
etwas versetzten Windungen besteht; Fig. 11 einen Längssehnitt durch den Fußlagerteil
einer Spindel mit einem als Schraubenfeder ausgebildeten Dämpfungsmittel, das sich
direkt auf den Boden des Lagergehäuses abstützt und in der Gehäusebohrung geführt
ist; Fig. 12 einen Längsschnitt durch den Fußlagerteil einer Spindel ähnlich Fig.
11, jedoch mit einem aus mehreren Wellenscheiben bestehenden Dämptungsmittel.
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In der Fig. 1 ist der Spindelschaft 1 oben in einem als Rollenlager
ausgebildeten Halslager 2 gelagert und unten in einem Fußlager, das aus der in einem
Zentrierrohr 3 gehaltenen Lagerhülse 4 und der Spurplatte 5 besteht, die sich über
das Dämpfungsmittel 6 auf dem Stützmittel 7 abstützt. Das StüZzmittel 7 ist mit
dem Lagergehäuse 8 fest verbunden, beispielsweise verschweißt. Die Spurplatte 5
wird mit radialem Spiel in der Bohrung 7a des Stützmittels geführt, in der auch
das als elastischer Xunststoffkörper 6 ausgebildete Dämpfungsmittel axial beweglich
geführt ist. Die Aussparungen 6a erhöhen die Nachgiebigkeit des Dämpfungsmittels
6 und sind mit Öl gefüllt, das aus dem mit Öl gefüllten unteren Teil des Lagergehäuses
durch die Bohrung 7b zufließt und zusätzlich dämpfend wirkt. Die Außendurchmesser
der Spurplatte 5 und des Danpfungsmittels 7 sind so gewählt, daß beide.'l'eile durch
die Bohrung der Lagerhülse4 und dann auch durch das Halslager 2 hindurchgeschoben
werden können, wenn der Spindelschaft 1 entfernt wird.
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Zum Herausziehen dieser Deile kann ein einfaches Handwerkszeug verwendet
werden, an dem beispielsweise ein kleiner Saugkopf angeordnet ist, der auf die Oberflächen
der Teile gedrückt wird, so daß Haftreibung durch Unterdruck entsteht. Die aus Stahl
bestehende Spurplatte kann aber auch durch einen Magnet stab herausgezogen werden.
Der Dämpfungskörper 6 kann auch mit einer sich nach unten erweiternden zentrisch
angeordneten Aussparung 6b versehen werden, in die ein entsprechend sich erweiterndes
Werkzeugende unter vorübergehender elastischer Verformung des oberen Teils des Dämpfungsmittels
eingeführt wird und so den Körper 6 zum lierausziehen faßt. Die der Dämpfung der
radialen Spindelschwingungen dienende Dämpfungshülse 9 ist in bekannter Weise ausgebildet
und angeordnet, beispielsweise als Federspirale oder als nachgiebiger Kunststoffkörper.
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In Fig. 2 ist das als kräftige, aber lange und daher sehr nachgiebige
Schraubenfeder mit rechteckigem Drahtuerschnitt ausgebildete
Dämpfungsmittel
26 in dem zugleich einen abschraubbaren Gehäuseboden bildenden Stützmittel 27 radial
geführt und axial abgestützt. Die korbfederartig nach oben geschlitzte Zentrierfeder
23a ist ebenfalls an dem Stützmittel 27 gehalten. Di Spurplatte 25 ist mit- radialem
Spiel in diesen nach unten verlängerten Deil der Lagerhülse 24 geführt und stützt-sich
über eine Zwischenscheibe 25a, die in der Zentrierfeder 23a geführt ist, auf der
Dämpfungsfeder 26 ab. Auf der Zwischenscheibe 25a liegt auch die in einem Halterohr
23 befestigte Lagerhülse 24 auf, die ebenfalls in der Zentrierfeder 23a geführt
und durch diese Feder in bekannter Weise zentriert wird-. Zwischen dem Führungsteil
27a des Stützmittels 27 und der Zwischenscheibe 25a befindet sich ein waagrechter
Spalt 27c. Die nöhe dieses Spaltes ist so festgelegt, daß etwa auftretende sehr
große nach unten wirkende Stöße auf den Spindelschaft aufgefangen werden, ohne daß
die Dämpfungsfeder 26 zu sehr zusammengedrückt wird.
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Der Außendurchmesser der Dämpfungsfeder 26 kann so bemessen werden,
daß sich die Feder bei starker Belastung an die Bohrung des Führungsteils 27a leicht
anlegt, wodurch Rebung entsteht und eine zusätzliche Dämpfungswirkung erzielt werden
kann. Die Spurplatte 25 kann so wie in Fig. 1 beschrieben, nach oben aus dem Spindellagergehäuse
herausgezogen werden. Ein etwa notwendig werdender Ausbau der Dämp ungsfeder 26
ist durch Abschrauben des Stützteils 27 möglich.
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In Fig. 3 liegt die Spurplatte 35 auf der Zwischenscheibe 35a auf
und ist in der ebenfalls auf der Zwischenscheibe 35a aufliegenden Lagerhülse 34
mit radialem Spiel geführt. Zwischen der Zwischenscheibe 35a und dem Stützmittel
37 ist als Dämpfungsmittel eine scheibenartig ausgebildete Wellenbandfeder 36 angeordnet.
Statt der einen gezeigten Wellenbandfeder, die für kielne Spindeltypen ausreichend
sein kann, können auch mehrere solche Federn übereinander angeordnet werden. Die
dämpfende Wirkung
dieser Scheibenfedern wird durch das sie umgebende
Öl erhöht, da sich der Ölraum in den Mulden der Scheibenfedern bei deren Zusammendrückung
ändert, wodurch dämpfend wirkende Ölbewegungen entsteh-en. Anstatt die Lagerhülse
samt Halterohr 33 wie gezeichnet über die Lagerhülse auf die Scheibe 35a abzustützen,
kann diese Abstützung auch über das llalterohr erfolgen, wie in Fig. 3 rechts strichpunkt-iert
angedeutet. Anstelle der Verlängerung der Lagerhülse rach-unten tritt eine Verlän-'
gerung des Halterohres. In beiden Fällen-kann durch diese Abstützung eine günstig
wirkende zusätzliche Dämpfung erzielt werden.
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In Fig. 4 ist nicht nur die Spurplatte 45 in der Lagerhülse 44 radial
geführt, sondern auch das aus einer oder mehreren gewellten Scheibenfedern 46 bestehende
Dämpfungsmittel und eine darunter liegende Zwischenscheabe 7a, die verhindert, daß
sich die untere Scheibenfeder 46 bei etwa auftretenden größeren Axialschwingungen
der Spindel zwischen der Stirnfläche der Lagerhülse 44 und der auf dem Stützmittel
47 aufliegenden Zwischenscheibe 47b einklemmen kann. Auf die Scheibe 47b kann in
bestimmten Fällen verzichtet werden, wobei dann aber die obere Stirnfläche des Stützmittels
47 gehärtet sein sollte. Die Teile 45, 46 und 47a können durch einfache Handwerkzeuge,
wie bei Fig. 1 beschrieben, aus der Spindel nach oben ausgebaut werden.
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In Fig. 5 besteht das Dämpfungsmittel aus mindestens einer Dellerfeder
56, auf der ein in der Bohrung des Stützmittels 57 axial verschiebbar geführterBolzen
56a aufliegt, der die radialen Drücke von der Spurplatte 55 überträgt. auf dem Flansch
56b des Bolzens 56a kann sich, so wie gezeichnet, auch die Lagerhülse 54 abstützen,
wenn er aus Stahl oder anderem metallischen 'v'Jerlstoff besteht. Wird der bolzen
56a aus elastischem l'üaterial gemacht, so kann er zugleich einen riell der Längsschwingungen
dämpfen.
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In Fig. 6 besteht das Dämpfungsmittel aus einer Schraubenfeder 66
mit darüber angeordneten Scheiben 66a, b, c, die schräge Auflageflächen aufweisen.
Die auf die ebene Stirnflache 66a1 der Scheibe 66a axial wirkende Belastung, die
von der.nicht dargestellten Spurplatte kommt, bewirkt nicht nur eine Zusammendrückung
der Feder 66, sondern auch einseitige radiale Andrükkungen der Scheiben an die Bohrung
des-Stützmittels 67. Es hat sich gezeigt, daß mit einer solchen Kombination verschiedener
Dämpfungsmittel eine sehr wirksame Längsdampfung erzielt wird, die je nach der Belastung
der Spindel, den Betriebsbedingungen und den äußeren Scnwingungsein-'lüssen ausgewählt
werden kann.
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Durch Scheiben mit mehr oder weniger geneigten schragen flächen, durch
die Anzahl der Scheiben, durch die Wahl des Federdiagramms der Schraubenfeder 66
und durch wahlweisen Einbau der Scheiben über der Schraubenfeder, wie gezeichnet,
oder unter der Schraubenfeder können für die verschiedenen Bedingungen bestgeeignete
Dämpfungsverhältnisse geschaffen werden.
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In Fig. 7 besteht das Dämpfungsmittel aus einer oder mehreren Tellerfedern,
im gezeichnetem Beispiel aus zwei lellerfedern 76, die so wie gezeichnet, parallel
eingelegt werden, wenn die Federkraft verhaltnismäßig groß gewünscht wird, oder
so, daß die untere Tellerfeder umgekehrt liegt, wenn der Federweg vergrößert werden
soll. Ferner gehört zum Dämpfungsmittel auch der über den Tellerfedern angeordnete
und mit radialem Spiel in dem Stützmittel 77 geführte Bolzen 76a, dessen untere
ebene Stirnfläche schräg verlauft. Im Betrieb stellt sich der Bolzen 76a infolge
der auf ihn wirkenden axialen Kräfte etwas schräg, wie strichpunktiert übertrieben
eingezeichnet. Dadurch entsteht eine die Dämpfungswirkung der ledern 76 vergrößernde
Reibungsdämpfung.
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In Fig. 8 besteht das Dämpiungsmittel aus mehreren Teilerfedern 86
und dazwischen und darunter angeordneten Zwischenscheiben~ 86a mit Durchgangslöchern
86a1. Diese Durchgangslöcher und die
geringen Ringspalte zwischen
den Scheiben 86a und dem Stützmittel 87 bewirken infolge der Längsbewegungen der
Scheiben eine zusätzliche ÖldämpÍ'ungs durch das in den freien Räumen des Fußlagers
untergebrachte Öl In Fig. 9 ist das Dämpfungsmitte-l ein die Druckplatte 95 abstützender
geschlossener Beutel 96, der mit Gas oder Flüssigkeit, vorzugsweise mit Luft bzw.
Öl gefüllt ist. Die Zusammendrückbarkeit dieser Medien und der freie Raum zwischen
dem elastisch verformtaren Beutel und der Bohrung des Führungsmittels 97 läßt Längenveränderungen
dieses Beutels infolge von Längsschwingungen zu. Dabei entstehen abwälzende Reibbewegungen
zwischen dem Beutel und der Bohrung des Führungsmittels 97-, die zusätzlich dämpfen.
Im genannten freien Raum kann außerdem noch eine dämpfende Wirkung des darin bet'indlichen
Öls erzielt werden.
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In Fig. 10 ist das Dämpfungsmittel 106 ein besonderes für schwere
Spindeln geeignetes spiralig geschlitztes Rohr mit oben und unten über einen größeren
Teil des 360Q-urnfanges angearbeitetenebenen Flächen. -Die Windungen sind wechselweise
etwas aus der Mittelachse gedrückt, so daß beispielsweise, wie gezeichnet, die mittlere
Windung 106b mehr der linken Seite der Bohrung des Stützmittels, die obere und untere
Windung 106a bzw, 106c dagegen mehr der rechten Seite der Bohrung zu liegen. Die
Außendurchmesser der Windungen sind so gewählt, daß bei stärkeren Längsschwingungen
gewisse Außenflächen der Feder an der Bohrung des Abstützmittel3 107 anliegen und
zusätzliche Reibungsdämpfung verursachen.
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In Fig. 11 ist das als Schraubenfeder dargestellte Dämpfungsmittel
116 direkt in der Bohrung 118a des Lagergehäuses 118 geführt und am Gehäuseboden
abgestützt. Auch die Spurplatte 115 ist radiai direkt in der Gehgusebohrung 118a
geführt und hat zur Verbesserung dieser Führung einen nach oben verlängerten Rand
115a.
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Diese Atasführungsform ist besonders einfach und insbesondere für
Spindeln geeignet, deren Lagerhülsen 114 in einem in der Nähe des nicht dargestellten
Halslagers gehaltenen und radial nachgiebigen Zentrierrohr 113 befestigt ist.
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In Fig. 12 ist die Spurplatte 125 direkt in der Bohrung 128a des Lagergehäuses
128 radial geführt und stützt sich auf dem aus mehreren dünnen und leicht gewellten
Scheiben 126 bestehenden Dämpfungsmittel ab. Diese gewellten Scheiben sind ebenfalls
in der Gehäusebohrung geführt und stützen sich über eine Unterlegscheibe. 127 auf
dem Gehäuseboden ab. Durch die Auswölbungen der Scheiben 126 ergeben sich Ölspaite,
die mithelfen, die.
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Längsschwingungen zu dämpfen. Als Dämpfungemittel für die Aufnahme
der radialen Spindelschwingungen ist zwischen dem Zentrierrohr 123 und dem Lagergehäuse
128 eine Dämpfungsspule 129 aus elastischem Kunststoff angeordnet. Diese Kunststoffhülse.,.
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die porös sein kann oder auch nicht dargestellte. radiale oder axiale
Aussparungen aufweisen kann, ist in einem dünnen inneren Blechmantel 129a gelaßt,car
ebenfalls radial nachgiebig ist und Aussparungen und/oder Längsschlitze.aufweisen
kann, um sei..-ne Nachgiebigkeit zu erhöhen.
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Anstelle der in den Fig. 5, 7 und 8 gezeigten Tellerfedern mit üblichen
Formen können auch federnde Scheiben treten, die für die speziellen Dämpfungszwecke
besonders geeignete und von den üblichen Formen abweichende Abmessungen hinsichtlich'Außendurchmesser,
Dicke, Wölbungshöhe und Wölbungsart aufweisen. Ebenfalls ist es möglich, die in
den Figuren 3, 4 und 12darge:st'ellten als gewellte Scheiben ausgebildeten Dämpfungsmittel
mit andersartigen Wölbungen zu versehen, beispielsweise -mit inneren Wölbungen,
die höher sind als die äußeren Wölbungen.