DE19717737A1 - Spinnboxrahmen für eine Offenend-Spinnvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Spinnboxrahmens für eine Offenend-Spinnvorrichtung.

Spinnboxrahmen für Offenend-Spinnvorrichtungen sind, beispielsweise in Verbindung mit Rotorspinnmaschinen seit langem bekannt und in verschiedenen Literaturstellen beschrieben.

Durch die DE 32 47 411 C2 ist zum Beispiel eine Offenend-Spinn­ maschine mit Offenend-Rotorspinnvorrichtungen bekannt, bei denen die einzelnen Spinnboxrahmen jeweils aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt sind. Die Einzelteile sind dabei über Schraubverbindungen und Paßstifte exakt miteinander verbunden.

Die Spinnboxrahmen bestehen im wesentlichen aus zwei am Maschinengrundgestell festlegbaren Seitenteilen, zwei oberen Verstrebungselementen sowie einem unterer Abstandshalter. Sowohl die Seitenteile als auch die Verstrebungselemente weisen bereits vor ihrem Zusammenbau alle für eine funktionsgerechte Montage des Spinnboxrahmens beziehungsweise für einen vorschriftsmäßigen Ein- und Anbau der Spinnvorrichtungskomponenten notwendigen Bohrungen auf.

Nachteilig bei derartig gefertigten Spinnboxrahmen ist allerdings, daß die einzelnen Bauteile eine Vielzahl von Paßbohrungen aufweisen müssen, da nur über solche Paßbohrung/Paßstift-Anordnungen eine paßgenaue Montage der Teile zu gewährleisten ist. Es hat sich außerdem gezeigt, daß mit Schraubverbindungen auf die Dauer keine ausreichende Steifigkeit des Spinnboxrahmens sichergestellt werden kann.

Man ist daher bereits vor längerer Zeit dazu übergegangen, die Seitenteile und die Verstrebungselemente der Spinnboxrahmen durch Elektroschweißen zu verbinden.

Da es beim Elektroschweißen jedoch zu einer relativ starken und großflächigen Erwärmung der zu verschweißenden Werkstücke kommt, sind wärmespannungsbedingte Verzüge dieser Bauteile bei diesem Fügeverfahren nicht zu vermeiden.

Es ist bei dem bekannten Fügeverfahren daher notwendig, den verschweißten Spinnboxrahmen nach dem Abkühlen zu richten. Paßgenaue Funktionsbohrungen können erst nach dem Richtvorgang eingebracht werden.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fügeverfahren zu entwickeln, das eine kostengünstige Fertigung stabiler Spinnboxrahmen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, wie es im Anspruch 1 beschrieben ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat insbesondere den Vorteil, daß sowohl die Seitenteile als auch die Verstrebungsteile bereits vor dem Fügeprozeß ihre endgültige Ausbildung einschließlich aller Funktionsbohrungen erhalten können, da ein Wärmeverzug der Bauteile beim Einsatz des im Anspruch 1 beschriebenen Fügeverfahrens nicht zu befürchten ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das im Anspruch 2 beschriebene Laserschweißverfahren zur Anwendung kommt, da bei diesem Fügeverfahren die eingesetzte Energie exakt dosiert werden kann und durch die Focussierung des Laserstrahles sehr genau lokalisierbar ist. Durch die relativ kleine eng begrenzte Wärmequelle mit hoher Energie ist folglich eine großflächige Wärmebeeinflussung der Werkstücke, wie sie beim konventionellen E-Schweißverfahren unvermeidlich ist, nicht gegeben.

Das bedeutet, in die Seitenteile und in die Verstrebungselemente können bereits vor dem Fügeprozeß alle Bohrungen auch die bislang relativ problematischen Funktionsbohrungen eingearbeitet werden. Die Funktionsbohrungen können dabei während des Fügeprozesses teilweise zur exakten Positionierung der Bauelemente benutzt werden.

Wie im Anspruch 3 beschrieben, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Verstrebungselemente stumpf an der Innenwandung der Seitenteile zur Anlage kommen und durch einen Laserstrahl, der auf die Außenwandung der Seitenteile gerichtet ist, verschweißt werden. Das Ansetzen des Laserstrahles an der Außenwandung der Seitenteile ermöglicht ein problemloses Handling der Laserschweißeinrichtung, so daß der eingesetzte Laserschweißautomat beziehungsweise dessen Positioniereinrichtung relativ einfach, das heißt unkompliziert, aufgebaut sein kann.

Die im Anspruch 4 beschriebene Ausgestaltung führt zu einer besonders hohen Steifigkeit des Spinnboxrahmens, da die Verstrebungselemente beim Laserschweißen, im Gegensatz zum konventionellen Elektroschweißverfahren, wo aufgrund des relativ starken Wärmeverzuges nur relativ kurze Schweißnähte angeraten sind, über verhältnismäßig lange Schweißnähte, die sich vorzugsweise über die gesamte Anlagefläche der Verstrebungselemente an den Seitenteilen erstrecken, verbunden werden.

Das Laserschweißen hat dabei außerdem den Vorteil, daß dieses Fügeverfahren zwar zu einer schlanken Nahtgeometrie führt, wobei die Schweißnähte jedoch ein großes Tiefe/Breite-Ver­ hältnis aufweisen.

Wie im Anspruch 5 dargelegt, sind sowohl die Verstrebungselemente als auch die Seitenteile während des Laserschweißprozesses paßgenau in einer speziellen Schweißvorrichtung fixiert. Dieses paßgenaue Fixieren der Bauteile führt dazu, daß die verschweißten Spinnboxrahmen auch bei einer Serienfertigung jederzeit identisch, das heißt im Bedarfsfall problemlos austauschbar bleiben.

In bevorzugter Ausbildung verfügt die Schweißvorrichtung dabei, wie in Anspruch 6 beschrieben, über Stecklehren, die in entsprechende Funktionsbohrungen der Seitenteile eingeführt, auf einfache Weise eine exakte Ausrichtung der Seitenteile des Spinnboxrahmens während des Laserschweißprozesses ermöglichen.

In vorteilhafter Ausgestaltung erfolgt die Laserschweißung mittels eines CO2-Lasers (Anspruch 7). Mit einem solchen CO2-Laser lassen sich insbesonders bei relativ kohlenstoff- und schwefelarmen Werkstoffen beste Ergebnisse erzielen, wobei die Nacharbeiten aufgrund der geringen Spritzerbildung sowie der schmalen und gleichmäßigen Schweißnahtoberfläche minimal bleibt. Des weiteren zeichnet sich ein solcher CO2-Laser durch besonders günstige Gaskosten aus.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind einem nachfolgend anhand der Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiel entnehmbar.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines im Laserschweißverfahren gefügten Spinnboxrahmens,

Fig. 2 eine Schweißvorrichtung in Seitenansicht, strichpunktiert ist ein Spinnboxrahmen angedeutet,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Schweißvorrichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 bis Fig. 8 den Funktionsablauf beim Bestücken der Schweißvorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt einen im Laserschweißverfahren gefügten Spinnboxrahmen 1. Dieser Spinnboxrahmen 1 besteht, wie an sich üblich, im wesentlichen aus zwei Seitenteilen 2, 3 sowie aus Verstrebungselementen 4, 5, 6, die zwischen die Seitenteile 2, 3 einfügbar sind.

Die Seitenteile 2, 3 weisen endseitig jeweils Abwinkelungen 7 auf. Über die Abwinkelungen 7 beziehungsweise die in die Abwinkelungen 7 eingearbeiteten Bohrungen 9 kann der Spinnboxrahmen 1 am (nicht dargestellten) Maschinengrundgestell einer Offenend-Rotorspinnmaschine befestigt werden.

Des weiteren ist an den Seitenteilen 2, 3 jeweils eine Abwinkelungen 8 vorgesehen, an der in Bohrungen 10 und 11 eine (nicht dargestellte) Lagerbrücke für eine Stützscheibenlagerung festgelegt werden kann.

Solche Stützscheibenlagerungen, in denen ein Spinnrotor mit hoher Drehzahl umläuft sind beispielsweise in der DE 32 47 411 C2 dargestellt und dort relativ ausführlich beschrieben.

Die Seitenteile 2, 3 weisen eine Vielzahl weiterer Bohrungen 12 bis 17 auf, an denen die verschiedenen Bauteile der Offenend-Spinn­ vorrichtung, wie die Lagerung für die Antriebswelle des Faserbandeinzugszylinders oder dergleichen, befestigt werden können.

Die zwischen die Seitenteile 2, 3 eingeschalteten Verstrebungselemente 4, 5 verfügen ebenfalls über verschiedene Befestigungsbohrungen 18, 19, etc. . In der Bohrung 19 des Verstrebungselementes 5 wird beispielsweise eine Andruckrolle festgelegt, die, wie bekannt, einen Tangentialriemen in Anlage mit dem Schaft des Spinnrotors hält. Die Befestigungsbohrung 18 im Verstrebungselement 4 kann beispielsweise zur Arretierung eines (nicht dargestellten) Rotorgehäuses benutzt werden.

Die Seitenteile 2, 3 und die Verstrebungselemente 4, 5, 6 sind über Laserschweißnähte 22, 23, 24, 25 miteinander verbunden. Die Laserschweißnähte 22, 23, 24 verbinden dabei die stumpf auf die Innenwandungen 20 der Seitenteile 2, 3 angesetzten Verstrebungselemente 4, 5, 6 mit diesen Seitenteilen 2, 3, während über die Laserschweißnaht 25 die Verstrebungselemente 4 und 5 außerdem untereinander verbunden sind.

Während des Laserschweißprozesses sind die einzelnen Bauteile des Spinnboxrahmens 1 paßgenau in einer Schweißvorrichtung 26 festgelegt. Die Schweißvorrichtung 26 verfügt dabei über eine Grundplatte 27 auf der verschiedene Anschlagelemente zum Positionieren sowie Spanneinrichtungen zum Fixieren der Bauteile angeordnet sind.

Die Anschlagelemente oder zumindest deren Anlageflächen sind dabei vorzugsweise durch Härten verschleißfest gemacht.

Eine Ansicht auf die Fig. 2 und 3 zeigt, daß auf der linken Seite der Grundplatte 27 ein relativ hoch aufragendes Anschlagelement 28 angeordnet ist, das vertikal verlaufende Anlageflächen 43 aufweist. Über diese Anlageflächen 43 stehen Positionierstifte 29 vor, die im Montagezustand der Einrichtung mit entsprechenden Bohrungen in den Seitenteilen 2, 3 korrespondieren.

Vor dem Anschlagelement 28 sind zwei seitliche Anschlagelemente 30 angeordnet, deren Anlageflächen 44 ebenfalls vertikal, jedoch orthogonal zu den Anlageflächen 43 verlaufen.

Die Anlageflächen 44 weisen jeweils eine Paßbohrung auf in der eine Stecklehre 32 positioniert werden kann.

Oberhalb der Anschlagelemente 30 ist eine tischartige Auflage 34 angeordnet, deren horizontal verlaufende Auflagefläche 47 von Positionierstiften 35 überragt wird.

Zwischen dem Anschlagelement 28 und der tischartigen Auflage 34 ist des weiteren ein Anschlagelement 36 mit einer V-förmig ausgebildeten Führung 46, die außerdem eine vertikale Anlagefläche 51 aufweist,installiert.

Auf der rechten Seite der Grundplatte 27 der Schweißvorrichtung 26 sind weitere Anschlagelemente vorgesehen.

Die Anlageflächen 45 der beiden seitlichen Anschlagelemente 31 bilden dabei eine Verlängerung der Anlageflächen 44 der Anschlagelemente 30. Auch in den Anlageflächen 45 ist jeweils eine Paßbohrung für eine Stecklehre 32 vorgesehen.

Bei diesen sogenannten Stecklehren 32 handelt es sich um Positioniereinrichtungen, die vorzugsweise einen gehärteten Führungskörper aufweisen.

Die Stecklehren 32 können durch entsprechende Funktionsbohrungen der Seitenteile 2, 3 hindurch mit ihrem zapfenartigen, exakt maßhaltig geschliffenen Ansatz in eine entsprechende Paßbohrung in den Anlageflächen 44, 45 der Anschlagelementen 30, 31 einfädelbar werden und richten dabei die Seitenteilen 2, 3 exakt an den Anlageflächen 44, 45 der Anschlagelemente 30 beziehungsweise 31 aus.

Etwas oberhalb der Anschlagelemente 31 ist des weiteren, etwa in Höhe der tischartigen Anlage 34, zum Ausrichten eines stabförmigen Verstrebungselementes 6 ein beispielsweise prismatisches Anschlagelement 33 angeordnet.

Im Bereich der vorbeschriebenen Anschlagelemente 28, 30, 31, 33, 34 und 36 ist außerdem jeweils eine Spanneinrichtungen 48, 37, 38, 39, 40 angeordnet. Diese Spannvorrichtungen ermöglichen es, die an den Anschlagelementen lagegenau positionierten Bauteile für den Laserschweißprozeß sicher zu fixieren.

Verfahrensablauf beim Bestücken der Schweißvorrichtung

Wie in Fig. 4 dargestellt, wird zunächst das Seitenteil 2 an den Anschlagelementen 28, 30, 31 ausgerichtet. Das heißt, die Bohrungen 9 in der Abwinkelung 7 des Seitenteiles 2 werden über die Positionierstifte 29 an der Anlagefläche 43 geschoben und die Stecklehren 32 durch Funktionsbohrungen 12 und 16 am Seitenteil 2 hindurch in entsprechende Paßbohrungen an den Anschlagelementen 30 und 31 eingefädelt. Das Seitenteil 2 ist damit exakt ausgerichtet und kann über die Spannmittel 37 und 48 festgelegt werden.

Im nächsten Schritt (Fig. 5) werden die Verstrebungselemente 4, 5, 6 eingelegt.

Das vorzugsweise als Rundstab ausgebildete Verstrebungselement 6 wird dabei in das beispielsweise prismatisches Anschlagmittel 33 eingelegt.

Das Verstrebungselement 5, das unter anderem auch Bohrungen 49 aufweist, wird mit diesen Bohrungen 49 über Positionierstifte 35 auf der Auflage 34 geschoben und damit auf der tischartigen Auflagefläche 47 ausgerichtet.

Schließlich wird das Verstrebungselement 4 mit seinem zungenartigen Ansatz 50 in eine Führung 46 des Anschlagelementes 36 eingelegt und übergreift in dieser Stellung teilweise das Verstrebungselement 5.

Wie in Fig. 6 angedeutet, wird anschließend das Seitenteil 3 in die Schweißvorrichtung 26 eingelegt. Die Verfahrensschritte zum Positionieren des Seitenteiles 3 entsprechen dabei den Verfahrensschritten, wie sie vorstehend bereits im Zusammenhang mit dem Seitenteil 2 beschrieben wurden.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, liegen die Verstrebungselemente 4, 5, 6 mit ihren seitlichen Stoßkanten stumpf an den Innenwandungen 20 der Seitenteile 2 und 3 an.

Beim Festspannen des Seitenteiles 3 durch die Spannvorrichtungen 37 und 48 werden, soweit das noch notwendig ist, die Verstrebungselemente 4, 5, 6 automatisch bezüglich der Mittellängsachse der Schweißvorrichtung ausgerichtet und können anschließend durch die entsprechenden Spannvorrichtungen 38, 39, 40 an den Anlageelementen 33, 34, 36 für den Laserschweißvorgang fixiert werden, wie es in Fig. 7 dargestellt ist.

Die in der Schweißvorrichtung 26 festgelegten Spinnboxrahmenteile werden anschließend, wie in Fig. 8 angedeutet, durch einen Laserschweißroboter oder einen Laserschweißautomaten 41, der in einer entsprechenden (nicht dargestellten) Positioniereinrichtung definiert geführt ist, gefügt. Der Laserstrahl 42 des Laserschweißautomaten 41 ist dabei auf die Außenwandung 21 der Seitenteile 2, 3 bzw. auf die Außenwandung des Verstrebungselementes 4 gerichtet.

Wie in der Beschreibungseinleitung bereits angedeutet, verfügt der Laserstrahl 42 über ein hohes Energiepotential und kann sowohl sehr exakt dosiert als auch sehr genau lokalisiert werden, so daß die Verstrebungselemente 4, 5, 6 durch den Laserschweißautomaten 42 von der Außenwandung 21 der Seitenteile 2, 3 her nacheinander mit den Seitenteilen 2, 3 verschweißt werden können. Wärmebedingte Verzugsspannungen treten aufgrund der sehr lokalen Erwärmung dabei nicht auf. Da durch den Laserschweißautomaten 42 nicht nur die Verstrebungselemente 4, 5, 6 mit den Seitenteilen 2, 3 verbunden sondern die Verstrebungselemente 4, 5 auch untereinander gefügt werden, erhält man einen sehr stabilen Spinnboxrahmen 1, der bereits alle, auch die bezüglich ihrer Paßgenauigkeit sehr empfindlichen Funktionsbohrungen aufweist.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen eines Spinnboxrahmens für eine Offenend-Spinnvorrichtung, mit am Maschinengrundgestell der Offenend-Spinnmaschine festlegbaren Seitenteilen und zwischen die Seitenteile eingeschalteten Verstrebungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem vorgeschalteten Arbeitsprozeß mit allen Funktionsbohrungen versehenen Seitenteile (2, 3) mit den in einem vorhergehenden Arbeitsprozeß fertiggestellten, den Abstand der Seitenteile (2, 3) definierenden Verstrebungselementen (4, 5, 6) durch ein Schweißverfahren verbunden werden, das während des Fügeprozesses das Auftreten von Wärmeverzugsspannungen in den Bauteilen (2, 3, 4, 5, 6) soweit vermeidet, daß ein nachträgliches Richten des Spinnboxrahmens (1) entfallen kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (2, 3) mit den Verstrebungselementen (4, 5, 6) durch Laserschweißen verbunden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstrebungselemente (4, 5, 6) während des Laserschweißprozesses stumpf an der Innenwandung (20) der Seitenteile (2, 3) anliegen und der Laserstrahl (42) der Laserschweißeinrichtung (41) auf die Außenwandung (21) der Seitenteile (2, 3) gerichtet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Verstrebungselemente (4, 5) auf ihrer gesamten Anlagefläche mit den Seitenteilen (2, 3) durch Laserschweißnähte (23, 24) verbunden und zusätzlich untereinander durch eine Laserschweißnaht (25) versteift werden.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstrebungselemente (4, 5, 6) und die Seitenteile (2, 3) während des Laserschweißprozesses paßgenau in einer Schweißvorrichtung (26) fixiert sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißvorrichtung (26) über Stecklehren (32) verfügt, die, in Funktionsbohrungen (12, 16) der Seitenteile (2, 3) eingeschoben, eine exakte Ausrichtung der Seitenteile (2, 3) in der Schweißvorrichtung (26) gewährleisten.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstrebungselemente (4, 5, 6) während des Laserschweißprozesses in der Schweißvorrichtung (26) durch entsprechende Auf- beziehungsweise Anlageelemente (33, 34, 36) positioniert und durch Spanneinrichtungen (38, 39, 40) fixiert werden.