DE2234451A1

DE2234451A1 - GUIDE ROLLER

Info

Publication number: DE2234451A1
Application number: DE19722234451
Authority: DE
Inventors: Peter Nowotny
Original assignee: Feldmuehle Anlagen und Produktion GmbH
Current assignee: Feldmuehle Anlagen und Produktion GmbH
Priority date: 1972-07-13
Filing date: 1972-07-13
Publication date: 1974-01-31
Also published as: IT992275B; JPS4944148A; FR2193392A5

Description

DR. RES. MAT. DIPL. CHEM.DR. RES. MAT. DIPL. CHEM.

HANS UHLMANNHANS UHLMANN

PATENTANWALrPATENT ADVERTISER

ViERSEN/RHLD.ViERSEN / RHLD.

OLADBACHER STRASSE I89 FERNRUF 1 50 4tOLADBACHER STRASSE I89 FERNCUF 1 50 4t

Anmelder: Feldmühle Anlagen- und ProduktionsgesellschaftApplicant: Feldmühle Plant and Production Company

mit beschränkter Haftung, 4- Düsseldorf-Oberkassel-Fritz-Vomfelde-Platz 4·with limited liability, 4- Düsseldorf-Oberkassel-Fritz-Vomfelde-Platz 4 ·

Anlage zur Eingabe vom 12.7.1972
Pat/12.213 vB-Hx. Annex to the entry from July 12, 1972
Pat / 12.213 vB-Hx.

Leitrolle. νGuiding role. ν

Die Erfindung betrifft eine Leitrolle mit ringförmigem Leitkörper und darunter angeordnetem ringförmigen Tragkörper. The invention relates to a guide roller with an annular guide body and an annular support body arranged below it.

Leitrollen, beispielsweise Leitrollen für Fäden, also sogenannte Schnurlaufrollen bestehen in vielen Fällen aus hochwertigen Kunststoffen, wie Polyamid. Es sind ferner Leitrollen bekannt, die vollständig aus Hartstoffen wie gesinterter Oxidkeramik, beispielsweise auf der Grundlage von .bestehen. Die letzteren weisen infolge ihres mikro-Guide rollers, for example guide rollers for threads, so so-called cord rollers, consist in many cases of high quality Plastics such as polyamide. There are also guide rollers known that are made entirely of hard materials such as sintered Oxide ceramics, for example on the basis of. Exist. Due to their micro-

O₂ O ₂

kristallinen Aufbaues eine hohe Härte auf, die meist über 1900 kp/mm HV beträgt, so daß eine hohe Abriebfestigkeit und Lebensdauer der Rollen gewährleistet ist. Nachteilig bei der Fertigung dieser Rollen aus Hartstoffen ist, daß die Bohrung sehr genau bearbeitet werden muß, was infolge der hohen Härte nur durch Schleifen geschehen kann und zwar durch Schleifen mit diamantbestückten Werkzeugen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei größeren Abmessungen der Leitrolle eine gute Beherrschung der Brenn- und Sinterbedingungen mit Schwierigkeiten verbunden ist, so daß immer wieder Gefahr von inneren Spannungen auftreten kann, so daß die Leitrolle den starken mechanischen Belastungen nicht standhält. Nachteilig ist ferner, daß diese bekanntencrystalline structure has a high hardness, which is usually about 1900 kp / mm HV, so that a high abrasion resistance and durability of the rollers is guaranteed. Disadvantageous with the manufacture of these roles from hard materials is that the hole must be machined very precisely, which is due to the high hardness can only be done by grinding by grinding with diamond-tipped tools. Another disadvantage is that with larger dimensions the guide roller a good mastery of the firing and sintering conditions is associated with difficulties, so that the risk of internal tension can arise again and again, so that the guide roller cannot withstand the heavy mechanical loads. Another disadvantage is that these known

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Rollen ein hohes Trägheitsmoment aufweisen und damit schlecht anzutreiben sind, da der Antrieb meist nur durch den Faden erfolgt, der um die Rolle geführt wird. Außer dem hohen Trägheitsmoment bedingt das hohe Gewicht der bekannten massiven Rollen aber auch höhere Fliehkräfte, was auf Grund der auftretenden immensen Drehzahlen besonders nachteilig ist. Die die Leitrolle aufnehmenden Elemente müssen deshalb wesentlich stärker ausgeführt werden, was zu einer vermeidbaren Verteuerung der Gesamtaggregate führt.Rollers have a high moment of inertia and therefore are difficult to drive, as the drive usually only takes place through the thread that is guided around the roller. Except the high moment of inertia causes the high weight of the known massive rollers but also higher centrifugal forces, which is particularly due to the immense speeds that occur is disadvantageous. The elements receiving the guide roller must therefore be made much stronger, what leads to an avoidable increase in the cost of the overall units.

Aufgabe der Erfindung war daher, eine Leitrolle zu schaffen, die die Vorteile einer massiven Rolle aus Hartstoffen aufweist, ohne die oben aufgezeigten Nachteile zu besitzen.The object of the invention was therefore to create a guide roller that has the advantages of a solid roller made of hard materials, without having the disadvantages indicated above.

Gemäß der Erfindung wurde diese technische Aufgabe gelöst durch eine Leitrolle mit ringförmigem Leitkörper und darunter angeordneten ringförmigem Tragkörper durch Einsatz eines Leitkörpers aus einem gesinterten Hartstoff hoher Dichte in Verbund mit einem Tragkörper aus einem Kunststoff hoher mechanischer und thermischer Festigkeit, sowie chemischer Beständigkeit.According to the invention, this technical problem has been achieved by a guide roller with an annular guide body and an annular support body arranged below it by using a Guide body made of a sintered hard material of high density in composite with a carrier body made of a high plastic mechanical and thermal strength, as well as chemical resistance.

Gegenüber einer Rolle die wie bisher ganz aus Hartstoff besteht, weist die erfindungsgemäße Leitrolle den großen Vorteil auf, daß weniger Material gesintert werden muß und damit die Sinterbedingungen besser eingehalten werden können. Eine Bearbeitung der Innenfläche des Ringes ist Jetzt nur noch insoweit erforderlich als sie zur Beseitigung einer eventuellen Unwucht vorgenommen werden muß. ^sine Feinbe-Compared to a roller which, as before, consists entirely of hard material, the guide roller according to the invention has the great advantage that less material has to be sintered and thus the sintering conditions can be better maintained. A processing of the inner surface of the ring is now only necessary to the extent that it has to be carried out to remove any imbalance. ^s ine fine

aufon

arbeitung auf bestimmte Passungstoleranzen oder^eine bestimmte Oberflächengüte entfällt vollkommen, da die Innenfläche in innigem Verbund mit dem Kunststoff steht und von diesem entweder das Lager gebildet oder eine Verbindung zum Lager hergestellt wird. Theoretisch denkbar wäre auch das Aufbringen der Keramikringe, auf einen Metalltragkörper.machining to specific fit tolerances or ^ a specific Surface quality is completely eliminated, as the inner surface is in close bond with the plastic and is from this either the camp is formed or a connection to the camp is established. Theoretically it would also be conceivable the application of the ceramic rings on a metal support body.

309885/0701 " ³ ~309885/0701 " ³ ~

Infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von . Metall und Keramik besteht hier jedoch die große Gefahr, daß bei Erwärmung das sich stärker ausdehnende Metall den relativ dünnen Keramikring sprengt, die Erwärmung also zur Zerstörung der Leitrolle führt.Due to the different expansion coefficients of. Metal and ceramics, however, there is a great danger here that when heated, the more rapidly expanding metal bursts the relatively thin ceramic ring, so the heating for Destruction of the guide roller leads.

Ein weiterer Vorteil des Verbundes von Hartstoff und Kunststoff besteht in der ganz beträchtlichen Gewichtseinsparung, die sich insbesondere bei größeren Abmessungen der Leitrolle sehr günstig auswirkt, da außer einer Vereinfachung der Handhabung eine erhebliche Minderbelastung der Lager durch geringeres Schwungmoment auftritt.Another advantage of the composite of hard material and plastic is the considerable weight saving, which has a very favorable effect, especially with larger dimensions of the guide roller, since apart from a simplification of the Handling a significant reduction in load on the bearings occurs due to the lower moment of inertia.

Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Tragkörper aus Kunststoff den Leitkörper aus gesintertem Hartstoff bis auf die Leitlaufflächen umfaßt. Alle umfaßten Flächen besitzen vom Sintervorgang her eine etwas rauhere Oberfläche als die Leitflächen des Leitkörpers, die je nach Einsatzzweck geschliffen und poliert sein können, so daß durch die Umfassung ein wesentlich besserer Verbund zwischen dem Leitkörper aus gesintertem Hartstoff und dem Tragkörper aus Kunststoff hoher mechanischer Festigkeit und chemischer Beständigkeit erzielt wird. Durch das weitgehende Umfassen wird eine zusätzliche Materialeinsparung an gesintertem Hartstoff erreicht, der jetzt lediglich im Bereich der' Leitflächen und an der Grundfläche erforderlich ist, was außer zu einer Verbilligung der Leitrolle auch zu einem geringeren Gewicht führt. Vorteilhaft ist der Leitkörper auch an den Seitenflächen mit Aussparungen versehen, die eine zusätzliche Sicherung gegen Relativbewegungen ergeben. Die Haftung zwischen Tragkörper und Gleitkörper wird dadurch weiter verbessert.A very advantageous embodiment of the invention is that the support body made of plastic from the guide body comprises sintered hard material except for the guide surfaces. All areas covered have a sintering process slightly rougher surface than the guide surfaces of the guide body, which can be ground and polished depending on the intended use can, so that a much better bond between the guide body made of sintered hard material by the enclosure and the support body made of plastic of high mechanical strength and chemical resistance is achieved. By the To a large extent, an additional material saving is achieved in terms of sintered hard material, which is now only Required in the area of the guide surfaces and on the base is what, in addition to making the guide pulley cheaper, also leads to a lower weight. The guide body is advantageous also provided with recesses on the side surfaces, which provide additional protection against relative movements. This further improves the adhesion between the support body and the sliding body.

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Als Hartstoffe kommen in Betracht:The following hard materials can be considered:

Metallkarbide, -Nitride, -Suizide, wie Siliziumkarbid, Bornitrid und hocnschmelzende Oxide, wie Berylliumoxid, Titanoxid und insbesondere Aluminiumoxid.Metal carbides, nitrides, suicides, such as silicon carbide, Boron nitride and high-melting oxides such as beryllium oxide, Titanium oxide and especially aluminum oxide.

Bei Verwendung von Leitkörpern aus Aluminiumoxid bestehen diese gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ia der Erfindung aus gesintertem Aluminiumoxid mit einer Dichte von über 3,7 und einer Reinheit von über 95 %· Mit zunehmender Reinheit und zunehmendem spezifischem Gewicht nähern sich die Eigenschaften des Aluminiumoxids immer weiter denen des Saphirs in Bezug auf Härte und chemische Beständigkeit. Durch das mikrokristalline Gefüge und das Fehlen glasartiger Zwischenphasen wird eine ausgezeichnete mechanische und thermische Festigkeit erreicht, wie sie beispielsweise beim Drahtzug gefordert wird. So steigt z.B. die Druckfestigkeit bei einem Aluminiumoxidgehalt von 87 % von 3oo kp/mm aufWhen using guide bodies made of aluminum oxide, according to a preferred embodiment of the invention, these consist of sintered aluminum oxide with a density of more than 3.7 and a purity of more than 95%. With increasing purity and increasing specific weight, the properties of aluminum oxide come closer to those of sapphire in terms of hardness and chemical resistance. Due to the microcrystalline structure and the lack of vitreous intermediate phases, excellent mechanical and thermal strength is achieved, as is required for wire drawing, for example. For example, the compressive strength increases from 3oo kp / mm to an aluminum oxide content of 87%

2
4oo kp/mm bei einem Aluminiumoxidgehalt von 99»7 %· Die Dichte ändert sich dabei von 3,7 auf 3>9· Die Zugfestigkeit2
400 kp / mm with an aluminum oxide content of 99 »7 % · The density changes from 3.7 to 3> 9 · The tensile strength

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von 24 kp/mm auf 32 kp/mm und die Biegefestigkeit vonfrom 24 kp / mm to 32 kp / mm and the flexural strength of

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3o kp/mm auf 4o kp/mm . Da außerdem die chemische Beständigkeit eines Körpers mit hohem AlpO^-Gehalt sich wesentlich verbessert, ergibt sich gegenüber Laufrollen aus den herkömmlichen Materialien ein erheblicher Fortschritt.3o kp / mm to 4o kp / mm. Since, in addition, the chemical resistance of a body with a high AlpO ^ content is essential improved, there is a considerable advance compared to rollers made from conventional materials.

Die hohe mechanische und chemische Beständigkeit eines LeitkÖrpers aus gesintertem Al₂O, kann jedoch nur dann voll ausgenutzt werden, wenn auch der Tragkörper die an ihn gestellten hohen Anforderungen erfüllen kann. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht der Tragkörper daher aus einem Polysulfon, wobei dessen gute WärmeStandfestigkeit und Maß- und Formbeständigkeit von besonderer Bedeutung ist. Polysulfone besitzen außerdem den wesentlichen Vorteil, daß sie nur einen sehr ge-However, the high mechanical and chemical resistance of a guide body made of sintered Al ₂ O can only be fully exploited if the support body can also meet the high demands placed on it. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the support body therefore consists of a polysulfone, its good thermal stability and dimensional and dimensional stability being of particular importance. Polysulfones also have the essential advantage that they only have a very low

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ringen Schwund aufweiten. Der Schwund von Polysulfönen liegt in Größe von o,75 % und tritt während der Raktion in der Form auf. Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung läßt sich dieser Schwund dadurch verringern, daß die Leitrolle mit einem Polysulfon unter Druck umspritzt und dieser Druck bis zur Erstarrung des Kunststoffes aufrechterhalten wird. Selbstverständlich tritt, bezogen auf die gesamte eingespritzte Kunststoffmasse auch hierbei noch ein Schrumpfen auf, jedoch tritt, da sowohl der Anguß als auch die Form nach beendetem Spritzvorgang noch unter Druck steht, vom Anguß in die· Form Polysulfon ein und gleicht dadurch bis auf Bruchteile den Schwund des Formstückes aus.wrestle widen shrinkage. The shrinkage of polysulfones is 0.75% and occurs during the reaction in the mold. According to a very advantageous embodiment of the invention, this shrinkage can be reduced in that the guide roller is injection molded with a polysulfone under pressure and this pressure is maintained until the plastic solidifies. Of course, there is still shrinkage in relation to the entire injected plastic compound, but since both the sprue and the mold are still under pressure after the injection process has ended, polysulfone from the sprue into the mold and thus resembles to a fraction of that Shrinkage of the fitting.

Von Bedeutung ist auch die große Haftfestigkeit zu den Armierungen, die eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darstellen. Die Armierungen, die in Form von Metallarmierungen, GlasfaserverStärkungen oder Drahtarmierungen eingebracht werden können, verstärken die Festigkeit des Tragkörpers, so daß die Leitrolle mit höchsten Geschwindigkeiten laufen kann.The high adhesive strength to the reinforcements is also important, which represent a further advantageous embodiment of the invention. The reinforcements, which are in the form of Metal reinforcements, fiberglass reinforcements or wire reinforcements can be introduced, reinforce the strength of the support body, so that the guide roller at the highest speeds can run.

Zur Erhöhung der Gebrauchstüchigkeit der Leitrolle ist die Aufnahmebohrung der Rolle zweckmäßig mit einer zusätzlichen Metallbuchse versehen. Diese Metallbuchse dient üblicherweise als Gleitlager, kann jedoch auch ohne weiteres durch ein Kugellager ausgetauscht werden oder bereits den Außenring des Kugellagers bilden. Zusätzliche Vorteile ergeben sich, wenn die Metallbüchse mit Flügeln ausgerüstet ist, die in den Tragkörper hineinragen. Die Flügel, die vorzugsweise Durchbrechungen aufweisen, garantieren eine feste Verbindung zwischen Metallbuchse und Tragkörper, wobei insbesondere die Durchbrechungen, die sich beim Umspritzen mit Kunstharz füllen, eine zusätzliche Sicherung darstellen.To increase the usability of the guide roller, the receiving bore of the roller is expediently provided with an additional one Metal bushing provided. This metal bushing usually serves as a slide bearing, but can also be easily replaced by a Ball bearings are replaced or already form the outer ring of the ball bearing. There are additional advantages if the metal can is equipped with wings that are in the support body protrude. The wings, which preferably have openings, guarantee a firm connection between the metal bushing and the support body, in particular the openings that are made when overmolding with synthetic resin fill, represent an additional backup.

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Die Zeichnung zeigt eine bevorzugte Ausführungsform als Beispiel. Die im Töilschnitt gezeigte Leitrolle besteht im wesentlichen aus dem Tragkörper 1, aus einem Polysulfon, in dem der Leitkörper 2 aus gesintertem' Aluminiumoxid eingebettet ist. Die Laufbuchse 3 mit den Flügeln 4- ist ein AIu-. miniumspritzstück, das ein nicht abgebildetes Kugellager im Preßsitz aufnimmt. Die Aussparungen 5 im Leitkörper 2 sorgen für eine bessere Haftung des Kunststoffmaterials des Tragkörpers 1 am Leitkörper 2. Sie besitzen vom Sintervorgang her eine etwas rauhere Oberfläche als die Leitflächen 6 des Leitkörpers, die je nach Einsatzzweck geschliffen und poliert sein können.The drawing shows a preferred embodiment as an example. The guide roller shown in the partial section consists of the essentially from the support body 1, made of a polysulfone, in which the guide body 2 made of sintered 'aluminum oxide is embedded is. The liner 3 with the wings 4- is an AIu-. minium injection molding that has a ball bearing, not shown receives in a press fit. The recesses 5 in the guide body 2 ensure better adhesion of the plastic material of the support body 1 to the guide body 2. They have from the sintering process ago a slightly rougher surface than the guide surfaces 6 of the guide body, which are ground and depending on the intended use can be polished.

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Claims

Applicant: Feldmühle plant and production company with limited liability, 4 Düsseldorf-Oberkassel, Fritz-Vomfelde-Platz 4- _ Pat / 12.213 vB-Hx. Claims.

1. Guide pulley with an annular guide body and arranged below it annular support body, characterized in that the guide body (2) is made of a sintered hard material high density and with a support body (1) made of a plastic of high mechanical and thermal Strength and chemical resistance.

2. Guide roller according to claim 1, characterized in that the support body (1) made of plastic, the guide body (2) largely comprises of sintered hard material except for the guide surfaces (6).

3 · idler roller according to any one of claims 1 and 2, characterized in ¹ that the guide body of sintered at a density of above
of over 95%.

2 with a density of over 3.7 p / cm and a purity

4- guide roller according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the support body (1) made of plastic is a polysulfone.

5. Guide roller according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the support body (1) is provided with reinforcing inserts.

6. Guide roller according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the bore of the support body (1) is reinforced with a metal bushing (3).

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7. Guide roller according to one of claims 1 to 5 mid claim 6, characterized in that the metal bushing (3) is connected to the support body (1) made of plastic via wings (4) connected is.

8. The method for producing a guide roller according to one of claims 1 to 7, characterized in that the The guide roller is molded with a polysulfone under pressure and this pressure until the plastic solidifies is maintained.

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