DE2648734A1

DE2648734A1 - Kupplungsstueck zum befestigen eines rotierenden koerpers auf einer rotierenden welle

Info

Publication number: DE2648734A1
Application number: DE19762648734
Authority: DE
Inventors: Loredana Brovelli
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-10-31
Filing date: 1976-10-27
Publication date: 1977-05-05
Also published as: FR2329892A1; CH609433A5; IT1045499B; US4063689A

Description

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Loredana Brovelli, Mailand/Italien

Kupplungsstuck zum Befestigen eines rotierenden Körpers auf einer rotierenden Welle

Die Erfindung betrifft ein Kupplungsstück zum Befestigen und Zentrieren eines insbesondere schnell rotierenden Körpers auf einer zu dessen Aufnahme mit-rοtierenden Welle bzw. einem Stift.

Bei mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Wellen und auf diese aufgeschobene, mitrotierende Körper, wie dies z.B. bei auf Spindeln aufgeschobene hülsenförmige Garnträger, bestehend aus Kopsen oder Spulen, gegeben ist, macht sich ein zum Aufschieben erwünschtes Spiel zwischen Welle und Körper sehr störend bemerkbar, da durch dieses Vibrationen entstehen können, was eine starke mechanische Beanspruchung der Teile zur Folge hat. Verringert man das Spiel zu stark, so führt dies zu einem Erschweren beim Aufsetzen und Abnehmen des Körpers. Um diese gegenläufigen Erfordernisse zu erfüllen, hat man z.B. hülsenförmige Garnträger mit Aufnähmevorrichtungen versehen, die gegenüber der Spindel so ausgelegt sind, daß man eine Kompromißlösung erhält, die es ermöglicht, daß nicht allzu starke Vibrationen auftreten und gleichzeitig eine nicht allzu große Be-

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hinderung beim Aufsetzen und Abnehmen des Garnträgers von der Spindel eintritt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Kompromißlösung das aufgezeigte Problem nicht befriedigend löst. Zum einen müssen die erforderlichen mechanischen Teil mit hoher Präzision hergestellt werden. Dies bedingt relativ hohe Herstellungskosten. Zum anderen bewirkt der unvermeidliche Verschleiß, der an den Kupplungsteilen und im vorliegenden Fall an der Spindel auftritt, eine zwangsläufige Veränderung der vorgesehenen Kupplungsmasse, welche das Entstehen von Spielräumen und daher eine erhebliche Vermehrung der Vibration
während der Rotation bedingt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein trennbares Kupplungsstück zum Befestigen und Zentrieren von rotierenden Körpern auf Wellen zu schaffen, das jegliches Spiel zwischen dem Körper und der Welle vermeidet und mit dem sich der Körper schnell und einfach mit der Welle kuppeln läßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens ein elastisch ausfederndes Element vorgesehen ist, das sich einerseits unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft mit dem einen Ende von der Rotationsachse entfernt und dadurch andererseits mit dem anderen Ende auf die Welle eine Kraft ausübt.

Das erfindungsgemäße Kupplungsstück sorgt während der Rotation dafür, daß zwischen dem Körper und der Welle kein Spiel vorhanden ist, was die Vibration wesentlich herabsetzt. Während des Stillstandes des Systems ist es dagegen möglich, den Körper leicht auf die Welle aufzustecken bzw. von ihr abzunehmen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgesteltung der Erfindung sind
mehrere Elemente kreisförmig an einem ringförmigen Steg symmetrisch zur Rotationsachse angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß die auf die Wellenwand wirkenden Kräfte symmetrisch angreifen

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und dadurch die Vibration weiter vermindert v/erden kann.

Vorteilhaft besteht jedes Element aus einer Zunge mit einem Zentrierelement an dem einen Ende und einer Steuermasse an dem anderen Ende. Hierbei erlaubt die Verbindung mit dem ringförmigen Steg eine begrenzte elastische Schwingung um diese als Drehachse. Jedes Element wird zweckmäßig mit dem ringförmigen Steg aus einem Stück hergestellt, wobei das Zentrierelement ein kleineres Trägheitsmoment als die Steuermasse aufweist. Letzteres wird vorteilhaft dadurch erreicht, daß der Teil, der die Steuermasse bildet, langer und/oder schwerer ist als jener, der das Zentrierelement bildet.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile werden anhand eines Ausführungsbeispiels im folgenden erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 das in einen Garnträger eingeschobene Kupplungs stück,

Fig. 2 eine Teilansicht in Richtung des Pfeils II in Fig. 1,

Fig. 3 einen axialen Querschnitt entsprechend Fig. 1 während der Ruhestellung,

Fig. 4 einen Querschnitt entsprechend Fig. 3 während der Rotation und

Fig. 5 ein Vergleichsdiagramm zwischen Garnträgern, die das erfindungsgemäße Kupplungsstück aufweisen und solchen, die es nicht aufweisen.

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Ein eventuell mit Endflansch 12 versehener Garnträger 10 herkömmlicher Bauart weist eine Rohrform mit einer inneren Höhlung 14 auf, in der eventuell ein Element 16 als Sitz 18 zur Aufnahme einer Spindel 28 vorgesehen ist. Ein spielfreier Sitz des Garnträgers 10 auf der Spindel 28 wird durch das in den Garnträger 10 eingeschobene Kupplungsstück 20 gewährleistet. Dieses besteht aus einer ringförmigen Hülse 22/ die mit Preßsitz in die Hülse des Garnträgers 10 eingeschoben ist. Auf der der Spindel 28 zugewandten Seite weist die Hülse 22 einen ringförmigen Steg 24 auf, der sich radial nach innen erstreckt und an asinem Ende mehrere Zungen 26 trägt, die symmetrisch zur Achse X-X des rotierenden Systems kreisförmig angeordnet sind und sich axial in beiden Richtungen von dem Steg wegerstrecken. Die Zungen 26 bilden eine die Spindel 28 umfassende Hülse, die eventuell einen geringen Spielraum 30 (Fig. 3) mit den Seitenflächen der Spindel 28 aufweisen kann, um das Aufsetzen des Garnträgers 10 auf die Spindel 28 zu vereinfachen. Zu diesem Zweck können die Zungen 26 abgestumpfte Ränder 32 und 34 aufweisen.

Jede Zunge 26 besteht aus zwei Teilen. Zum einen aus einem Teil, der sich axial in die eine Richtung von dem Steg 24 wegerstreckt und das Zentrierelement 36 bildet, das eine geringere Länge und/oder ein geringeres Gewicht gegenüber dem anderen Teil 38 der Zunge 26 aufweist, das sich in die andere Richtung von dem Steg 24 axial wegerstreckt. Dieser Teil bildet die Steuermasse, die in der Lage ist, sich unter der Wirkung der Zentrifugalkraft von der Achse X-X zu entfernen, wenn das System in Rotation versetzt wird, wobei die durch die Zentrifugalkraft erzwungenen Bewegungen durch die Höhlung 14 ermöglicht werden, die die Teile 38 der Zungen 26 umgibt und in der sich die Zungen 26 verschieben können.

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Die Verbindung zv/ischen der Zunge 26 und dem Steg 24 erlaubt eine Bewegung in radialer Richtung/ die im wesentlichen auf starre Weise erfolgt, jedoch unter der Einwirkung einer elastischen Rückstellkraft, welche die Zunge 26 in die Ruhelage von Fig. 3 zurückbringt. Die Hülse 22 muß längs dem Steg 24 eine beträchtliche Starrheit aufweisen, um ein örtliche Verformung zu verhindern, die unerwünschte Vibrationen verursachen würde. Die vorher ausgeführten Bedingungen können durch Verwendung geeigneten thermoplastischen Materials erfüllt werden.

Wenn man das System Garnträger 10 - Spindel 23 gemäß den oben beschriebenen Aufbaubdingungen mit hoher Geschwindigkeit um die Achse X-X rotieren läßt, neigen die Zungen 26 dazu, sich,wie in Fig. 4 gezeigt, zu versetzen, da sich die Teile der Steuermassen 38 unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft von der Rotationsachse entfernen. Hierdurch werden die Zentrierelernente 36 so beansprucht, daß sie sich der Achse X-X nähern und gegen die Seitenwand der Spindel 28 gepreßt werden, wobei der Spielraum 30 beseitigt und auf die Spindel 28 ein ausgeglichenes und symmetrisches Kräftesystem ausgeübt wird, das radial zur Achse X-X gerichtet ist und durch das die Vibration des gesamten Systems beträchtlich gedämpft wird.

Dieses Ergebnis wird durch die in Fig. 5 wiedergegebenen,durch Experimente aufgefundenen Kurven veranschaulicht. Es wurden drei verschiedene Spulen mit einer Höhe von 340 mm, einem Flanschdurchmesser von 127 mm, einem Gewicht von 3745 g und

a) mit einer Aufnahmebohrung für die Spindel von 19,1 mm Durchmesser,

b) mit einer Aufnahmebohrung für die Spindel von 19,4 mm Durchmesser bzw.

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c) idLt einer Aufnahmebohrung für die Spindel von 19,4 mm Durchmesser verwendet.

Man ließ das System mit verschiedenen Geschwindigkeiten mit einer Spindel von 19,05 mir. Durchmesser rotieren und ermittelte den Höchstwert der Exzentrizität auf der Höhe des gegenüber der Spindelbasis liegenden Flansches und erhielt entsprechend den drei Spulen a), b) und c) die drei Kurven a), b) und c). Das Diagramm gibt auf der Ordinate die Drehzahl und auf der /Abszisse die oben genannte Exzentrizität an, die in der konventionellen Einheit von 0,125 mm gemessen ist. ViLe. man dem Diagramm entnehmen kann, erhält man beträchtliche Verbesserungen, besonders bei hohen Drehzahlen, sogar gegenüber der Spule a), die praktisch in Abwesenheit von Spielraum auf die Spindel gesteckt ist.

Claims

Patentansprüche

«.JKupplungsstück zum Befestigen und Zentrieren eines insbesondere schnell rotierenden Körpers auf einer zu dessen Aufnahme mitrotierenden Welle bzw. einem Stift, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein elastisch ausfederndes Element (26) vorgesehen ist_# das sich einerseits unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft mit dem einen Ende von der Rotationsachse (X-X) entfernt und dadurch andererseits mit dem anderen Ende auf die Welle bzw. den Stift (28) eine Kraft ausübt.
2. Kupplungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere elastisch ausfedernde Elemente (26) kreisförmig an einem ringförmigen Steg (24) symmetrisch zur Rotationsachse (X-X) angeordnet sind.
3. Kupplungsstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch ausfedernden Elemente (26) eine die Welle bzw. den Stift (28) einfassende geschlitzte Hülse bilden.
4. Kupplungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element (26) aus einer Zunge mit einem Zentrierelement (36) und einer Steuermasse (38) besteht, die sich axial von der Verbindung mit dem Steg (24) entgegengesetzt wegerstrecken und um diese begrenzt elastische Schwingungen ausführen können.
5. Kupplungsstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierelement (36) eine Aufliegefläche auf der Wand der

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Welle bzw. des Stiftes (28) aufweist und ein Trägheitsmoment bezüglich, der Achse des Systems Welle rotierender Körper aufweist, das kleiner als das Trägheitsmoment des die entsprechende Steuermasse bildenden Teiles (36) ist.
6. Kupplungsstück nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge aus einem Stück mit dem Steg (24) hergestellt ist, wobei der Teil, der die Steuermasse (38) bildet, langer und/oder schwerer ist als jen~er, der das Zentrierelement (36) bildet.
7. Kupplungsstück nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Steg (24) senkrecht zur Rotationsachse starr und nicht kompremierbar mit der Hülse (22) verbunden ist.
8. Kupplungsstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (24) mit einem einsetzbaren Zylinderteil (20) verbunden ist, der innerhalb des Hohlraumes am Endstück des rotierenden Körpers (10) verspannbar ist.
9. Verwendung des Kupplungsteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum vibrationsfreien Aufstecken eines hülsenförmigen Garnträgers auf eine Spindel.

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