DE2261709A1 - Spulmaschine - Google Patents

Description

B a r m a g

Barmer Maschinenfabrik Aktiengesellschaft

Wuppertal

Spülmaschine

Die Erfindung betrifft eine Spulmaschine zum Aufwickeln von Chemiefasern mit einem um eine horizontale Achse drehbaren Spannfutter zur Auf nahine von Spulenhülsen, welches Spann- . futter in einem Paar von Wälzlagern unter Zwischenschaltung von Gummielementen weich gelagert ist und mit einer Brems- und/oder Antriebseinrichtung, die mit einer nit dein Spannfutter drehfest verbundenen Welle in Wirkverbindung steht.'

Bei der Erzeugung von Chemiefasern werden Spulmaschinen u.a. zum Aufspulen der frisch gesponnenen und/oder der frisch verstreckten Fasern eingesetzt. Die Produktivität der Spinn- und Verstreckanlagen hängt weitgehend auch von der Aufspulgeschwindigkeit ab, die mit der Spulma'schine erzielt werden kann. Zwar sind einer Erhöhung der Spinn- und Verstreckgeschwindigkeiteh auch bei Endlösfasern Grenzen durch die Abhängigkeit der textlien Eigenschaften der erzeugten Endlosfasern von den Spinn- und Verstreckgeschv.'ih-' digkeiteri gesetzt. Unter Berücksichtigung dieser Abhängigkeit werden heute jedoch bereits Fadengesehwindigkeiten von mehr als 1500 m/min, und insbesondere in kontinuierlich arbeitenden Spinn-Streckanlageri ühd SehneIlspinnanlagen Fadengesehv.'indigkeiteh von" mehr als fjÖÖÖ nt/min.-gefahren. Bei einem Üblichen Hülsendurchmesser von z.B. 58 mm bedeutet das eine Drehzahl des Spannfutters von

?75OO/min. zu Anfang des AufspulVorgangs. Da die Ehd-

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losfasern mit konstanter Geschwindigkeit anfallen, beträgt die Drehzahl bei einen Spulendurchmesser von z.B. ?60 mm zum Ende der Spulreise 6100/w.in.. Bei einer konstanten Fadenge3chwindigkeit von ?000 m/min, ergibt sich ein Drehzahlbereich von 11000/min. zu Anfang bis ?45O/min. zum Ende der Spulreise.

Es ist ersichtlich, daß sich aus der Höhe der Drehsahlen in Verbindung mit dem weiten Bereich der bei einer Spulreise zu durchlaufenden Drehzahlen Probleme bei der Lagerung des Spannfutters ergeben, insbesondere dann, wenn das Spannfutter auskragend gelagert ist. Diese auskragende Lagerung ist von Vorteil für die Bedienung der Spulvorrichtung und erleichtert das Aufstecken der leeren Spulenhülsen und das Abnehmen der vollen Spulen. Al3 besonderes Problem hat sich herausgestellt, das Spannfutter so zu lagern, daß im Verlauf der Spulreise keine kritischen Drehzahlen auftreten. Als kritische Drehzahl wird hierbei die ungedämpfte Eigenschwingung der Welle bezeichnet (z.B. Dubbäs Taschenbuch für den Flaschinenbau, 1?. Äufl'p.e, Band 1, Seite ?68). Der Betrieb des Spannfutters mit einer kritischen Drehzahl führt zu sehr erheblichen Schwingungen, die zur Zerstörung des Spannfutters oder anderer Maschinenteile führen. Die Vermeidung der kritischen Drehzahl bei einem solchen Spannfutter ist auch deswegen schwierig, weil die kritische Drehzahl mit größer werdender Spule in Verlauf der Spulreise abnimmt« Diese Abnahme ergibt sich aus der idealisierten Porjnel

worin^üK die kritische Drehzahl

c die Federkonstante des Spannfutters und seiner Lagerung

m die Mass« des Spannfutters einschließlich der Masse der im Verlauf der Spulreise wachsenden

Spule ist.

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Eine Möglichkeit, Schädigungen durch kritische Drehzahlen zu vermeiden, besteht darin, das Spannfutter so. weich zu lagern, daß die kritische Drehzahl unterhalb des Betriebsdrehzahlbereichs liegt und bein Anlaufen und Abbremsen des Spannfutters sehr schnell durchfahren wird..

Derartige weiche Lagerungen sind bei senkrecht stehenden Spindeln bereits angewandt worden (DAS 1 O?8 O?5). Dem standen keine besonderen Hemmnisse entgegen, da diese mit.konstanter, hoher Drehzahl betriebenen Spindeln keinen oder nur unwesentlichen Querkräften 'ausgesetzt sind, so daß sie sich unter der Kreiselwirkung selbst aufrichten und zentrieren können.

Anders ist es bei horizontal gelagerten Spannfuttern· Horizontal. - und insbesondere auskragend - gelagerte Spannfutter stehen nicht nur unter dynamischen, sondern zusätzlich auch unter erheblichen statischen Belastungen,, die quer zu der Spannfutterdrehachse gerichtet sind. Eine dynamische Belastung des Spannfutters ergibt sich aus den unvermeidlichen Unwuchten der Spulenhülsen und der darauf aufgebauten Spulen. Die statische Belastung ergibt sich insbesondere aus dem Gewicht der Spule. Das Gewicht der Spule wächst im Verlauf der Spulreise vom Wert 0 an. Bei einer ausgeführten Spulmaschine beträgt das Spulengewicht zu Ende der Spulreise bei einem ITülsenaußendurchmesser von 58 mm, einer Spulenlänge von ?6O mm und einem Spulenaußendurchmesser von 36Ο mm ca. ?6 kg.

Es ist unvermeidlich, daß das Spannfutter unter diesen Belastungen aus seiner vorgegebenen axialen Lage ausweicht. ■ ■ -'. :

Es ergibt sich nunmehr die Aufgabe, in ein derart weich gelagertes Spannfutter ein Drehmoment- - jsei es~,ajis Antriebs-

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moment, sei es als Bremsmoinent - axial einzubringen.

Hierzu wird vorgeschlagen, daß der mit der Brems- und/oder Antriebseinrichtung in Wirkverbindung stehende Endteil der Welle in den Maschinengestell in radialer Richtung starr in Wälzlagern gelagert und mit dem weich gelagerten Spannfutter durch zwei mit Abstand voneinander angeordnete kreuzgelenkartige Kupplungselemente und durch einen dazwischenliegenden, biege- und torsionssteifen Wellenteil verbunden ist.

Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß wohl jede andere Ausführung unbrauchbar ist. Die Bremse auf einen weich gelagerten Teil der Spannfutterwelle einwirken zu lassen ist unmöglich, weil in diesem Falle sehr starke Bremsmomente auftreten können, die zu einer gewaltsamen Abbremsung des Spannfutters, verbunden mit Verdrehungen der Spannfutterwelle und sonstigen Zerstörungen des Spannfutters führt. Die Verbindung des Spannfutters mit dem Antrieb bzw. der Bremseinrichtung vermeidet die Überlagerung von Torsions- und Biegernomenten. Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht ein gleichmäßiges Beschleunigen bzw. Abbremsen des Spannfutters einschließlich der darauf befindlichen schweren Spule unter ausreichend starkem Drehmoment.

Als kreuzgelenkartige Kupplungselemente im Sinne dieser Erfindung sind alle Kupplunpselemente bezeichnet, die zwar zur übertragung eines Torsionsmomentes, nicht aber zur übertragung eines Biegemomentes geeignet sind. Ein derartiges ideales kreuzgelenkartiges Kupplungselement ist das Kreuzgelenk selbst. Kreuzgelenkartige Kupplungselemente im Sinne dieser Erfindung brauchen die Eigenschaften des Kreuzgelenkes und insbesondere die Biegeweichheit des Kreuzgelenkes nicht in idealer Form

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aufzuweisen. Es ist ausreichend, daß eine nur geringe Biegesteifigkeit vorliegt. Die einfachste Ausführung mit einer ersten Annäherung an die bezeichneten Kreuzgelenkeigenschaften stellt die örtliche Schv/ächung der Welle durch Verringerung ihres Durchmessers dar. Auch gümmielastische Kupplungen können diesen Zweck erfüllen. Vorteilhafte Ausführungsformen solcher kreuzgelenkartiger Kupplungselemente sind in den Ansprüchen ? und 3 bezeichnet und im folgenden näher beschrieben.

V/eitere Einzelheiten der Erfindung und ihre Vorteile ergeben sich aus der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung. .

Es zeigen:

Fig. 1 Die Spulmaschine mit Achsantrieb in schematischer Darstellung;

Fig. ? die Spulmaschine mit Treibwalzenantrieb;~

Fig. 3 bis 5 Ausführungen von kreuzgelenkartigen Kupplungen;

Fig. 6 ein ekstisches und dämpfendes Lagerelement.

Nach Fig. 1 ist an dem Gehäuse 1 der Spulmaschine der rohrförmige Lagerkörper ? auskragend angebracht. Auf diesem rohrförmigen Lagerkörper ? ist das Spannfutter 7 drehbar gelagert. Das Spannfutter dient zum Festklemmen einer , Hülse 5, auf der die Spule 6 gebildet wird. Der Antrieb der Spule erfolgt durch(die)den Motor ?7 und den Zahnradtrieb ?8.

Das Spannfutter 7 besteht aus dem zylindrischen und hohlen Mantelkörper 8, der Nabe 9 und der daran befestigten Welle 10. Zur Lagerung des Spannfutters sind die Wälzlager 11 und 1? vorgesehen, die sich gegen den Lagerkörper ? durch die Gummielemente 13 und Ik abstützen.

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Die Gunmielenente sind beliebige handelsübliche -Elemente zur elastischen und diimpfenden Lagerung wie z.B. O-Ringe oder die in Fig. 6 dargestellten Elemente. Als riaterial hat sich Gummi gut bewährt, es kommen aber auch andere Materialien in Betracht.

Die Wälzlager 11 und 1? sind symmetrisch zur Mittellinie H angeordnet. Das Spannfutter ist so ausgelebt, daß auch der Schwerpunkt des Spannfutters, der auf deir Spannfutter eingespannten IIül3e und der darauf befindlichen Spule auf der Hittellinie M liegt.

Die Festklemmung der Hülse 5 auf dem Spannfuttermantel 8 erfolgt in bekannter Weise wie z.B. durch Einrichtungen nach der DOS ? 106 ^93.

Das Spannfutter 7 wird durch eine nicht dargestellte Bremse mittels der Kegelräder ?9 und 30 abgebremst. Das Kegelrad ?9 ist an dem Wellenende ?0 befestigt. Da» Wellenende ?0 13t durch die Wälzlager ?l in dem ffaachinengestell 1 stan gelagert. Dadurch wird gewährleistet» daß das Kegelrad ?9 mit dem in radialer Richtung ebenfalls starr gelagerten Bremskegel 30 in stets koaxiale Wirkverbindung gebracht werden kann· Hierdurch können Präzessionsbewegungen des Kegelrades ?9 verhindert werden. Die starre Lagerung des Wellenendes ?O gewährleistet ferner, daß die formschlüssige Kraftübertragung vom Antriebsmotor ?7 über die Zahnräder ?8 auf das Wellenende ?O nicht durch die Bewegungen des weich gelagerten Spannfutters 7 beeinflußt wird.

Der etarr gelagerte Wellenteil ?0 ist mit dem Spannfutter durch zwei kreuzgelenkartige Kupplungselemente ?3 und durch den torsionssteifen Wellenteil 19 verbunden. Die kreuz-

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gelenkartigen Kupplungselemente . ?3 sind so ausgelegt, daß sie zwar zur Übertragung der auftretenden Drehmomente, nicht aber zur Übertragung von Biegemomenten geeignet sind. Dadurch wird verhindert, daß bei radialem Auswandern ,des Spannfutters in der Welle 10 mit ihren Wellenteilen 19 und ?0 ein Biegemoment entsteht. Die kreuzgelenkartigen Kupplungselemente ?3 gewährleisten, daß die Wellenteile.19 und ?0 stets um eine genau definierte Achse unter Vermeidung der bei Ausbildung einer gekrümmten Biegelinie sich einstellenden Exzentrizität rotieren. Es wird ferner gewährleistet, daß sich das Spannfutter gegenüber seiner vorgegebenen horizontalen Lage zwar parallel verschieben kann, nicht aber infolge eines von der starr eingespannten Welle ausgeübten Biegemomentes verkantet.

Die Spulmaschine nach Fig. ? weist einen Treibwalzenantrieb auf. Die Treibwalze ΐβ wird durch einen Synchronmotor angetrieben und unter der Kraft Ρ~ gegen die Spxile € gedrückt. Für diese Spulmaschine besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Übertragung des Bremsmomentes zu ermöglichen. .

Die Spulmaschine nach Fig. ? zeichnet sich ferner dadurch aus, daß das Spannfutter in dem rohrförmigen Lagerkörper gelagert ist."Dadurch wird gewährleistet, daß in den Wälzlagern 11 und 1? nur geringe Umfangsgeschwindigkeiten vorkommen .

Im übrigen weist die Spulmaschine nach Fig. ? dieselben Konstruktionselemente wie die Spulmaschine nach Fig. 1 auf. Identische Teile sind mit identischen Bezügszeichen versehen.

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Der rohrförmige Lagerkörper ? ist in dem Gehäuse 1 der •Spulmaschine in Lagerdurchbrüehen 3 eingepaßt und auskragend gelagert. Der rohrförmige Lagerkörper ist durch die Schrauben ¹I gegen Verdrehen und axiales Verschieben gesichert. Der rohrförmige Lagerkörper ? dient zur Innenlagerung der gesamten Welle 10, wobei der Endteil ?0 starr und der dem Spannfutter zugeordnete Teil 15 der Welle in den Gummielementen 13» I^ weich gelagert ist. Die Wälzlager 11, 1?, ?1 werden durch Abstandshülsen und Simmerringe in dem richtigen axialen Abstand gehalten. Die kreuzgelenkartigen Kupplungselenente ?3 befinden sich zwischen dem dem Spannfutter 7 zugeordneten Wellenteil und dem Endteil der Welle ?0. Die Bremsung des Spannfutters erfolgt durch die Bremsbacken 18 auf das Bremsrad 17. Die Bremse selbst ist nicht dargestellt. Die starre Lagerung des Bremsrades 17 gewährleistet auch hier, daß das Bremsrad 17 keine PWizessionsbewegung bei Eingriff der Bremsbacken 18 ausführen kann und daß keine Gewaltbremsung erfolgt.

Ausfuhrungsformen kreuzgelenkartiger Kupplungselemente sind in den Figuren 3 bis 5 dargestellt. Fig. 3 zeigt ein Kupplungselement ?3, das aus zwei plattenförmigen Verjüngungen der Welle besteht, welche um 90 gegeneinander versetzt sind.

Nach Fig. 1 wird der Kupplungsteil mit Kreuzgelenkeigenschaften dadurch gebildet, daß die Welle durch die Ausnehmung eines Gewindes geschwächt wird. Ein derartiges Gewinde ist torsionssteif. Die Biegesteifigkeit dagegen richtet sich allein nach dem erheblich geschwächten Kern und ist daher verhältnismäßig gering.

Fig. 5 zeigt ein übliches Kreuzgelenk.

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Claims (3)

Pat e. nta η- sprüche

1. Spulmaschine zum Aufwickeln von Chemiefasern mit einem um eine horizontale Achse drehbaren Spannfutter zur Aufnahme von Spulenhülsen, welches Spannfutter in einem Paar von Wälzlagern unter Zwischenschaltung von Gummielementen weich gelagert ist und mit einer Brems- und/oder Antriebseinrichtung, die mit einer mit dem Spannfutter drehfest verbundenen Welle in Wirkverbindung steht* dadurch gekennzeichnet ₃ daß der mit der Brems- und/oder Antriebseinrichtung in Wirkverbindung stehende Endteil(?O) der Welle in dem Maschinengestell(l)in radialer Richtung starr in Wäl ζ lagern (?1) ge lagert und mit dem v/eich gelagerten Spannfutter (7 )durch zwei mit Abstand voneinander angeordnete kreuzgelenkartige Kupplungselemente(?3)und durch einen dazwischen liegenden£torsionssteifen)Wellenteil(19) verbunden ist.

?. Spulmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kreuzgelenkartigen Kupplungselemente durch zwei plattenförmige Verjüngungen der Welle gebildet werden, welche Verjüngungen um 90 gegeneinander versetzt sind. (Fig. 3). . .

3. Spulmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kreuzgelenkartigen Kupplungselemente durch gewindeartige Ausnehmungen der Welle gebildet werden. (Pig- 4).

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