DE2751873A1

DE2751873A1 - Reibscheibe fuer eine falschdrahtspindel

Info

Publication number: DE2751873A1
Application number: DE19772751873
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Matsubara; Masatsugo Mori; Akinori Naito; Masao Shimizu
Original assignee: NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1977-06-09
Filing date: 1977-11-21
Publication date: 1978-12-21
Also published as: US4218930A; FR2393864A1; FR2393864B1; GB1562123A; DE2751873C2; BR7707866A

Description

Patentanwälte O Π EZ 1 Q Π O

DIpI.-Ing. E. Eder * ^{l /bl}° ^Ιό

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NTN Toyo Bearing Company, Ltd. Osaka / Japan

"Reibscheibe für eine Palschdrahtspindel"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibscheibe für eine Falschdrahtspindel einer Textilmaschine sowie auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Reibscheiben.

Bei bekannten Reibscheiben von Falschdrahtspindeln für FaIschdrahtzwirnmaschinen besteht der Drehabschnitt meist aus Urethan-Gummi, wobei in erster Linie die drei in Fig. 1a- 1c gezeigten Ausführungsformen Verx^endung finden:

Bei der Ausführungsform nach F'g. 1a besteht die Reibscheibe aus gegossenem Gummi B, der einen Kern A aus nicht-elastischem Material einschließt. Bei der in Fig. 1b gezeigten Ausführungsform besteht die gesamte Reibscheibe aus einem maschinell bearbeiteten Gummistück C, und bei der Ausführungsform nach Fig. 1c besteht sie aus einem Gummi-Ring E, der auf den Außenumfang eines Kerns D aus nicht-elastischem Material im Preßsitz aufgebracht bzw. mit diesem verschweißt ist.

Keine dieser bekannen Reibscheiben eignet sich jedoch zur Verwendung bei hohen Drehzahlen, d.h. bisher galt als ihre oberste zulässige Drehzahlgrenze 400.000 - 600.000 U/Min. Der Grund hierfür- beruht in der Tatsache, daß bei den bekannten Ausführungsformen der Gummi an sich keine oder fast keinerlei Einspannwirkung erfährt, so daß er sich unter den einwirkenden Zentrifugalkräften wölben und bei hohen Drehzahlen sogar vibrieren kann. Als Folge ergeben sich ein schlechtes Schlupfverhältnis und Vibrationen, die keine hohen Dreh-

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zahlen gestatten.

Nach den bisherigen Herstellunpverfahren für derartige Reibscheiben hat man das eigentliche Reibelement durch Formgiessen von verflüssigtem Gummi hergestellt, der im allgemeinen innerhalb von 20-40 Sekunden an der Luft erstarrt. Während der Aushärtung kommt es zum Einschluß von Luftbläschen in der Gummim asse, die häufig haarfeine Poren bilden. Diese haarfeinen Poren wirken als ölfänger, so daß es zur Schlupfwirkung und auch zu Vibrationen in der Spinn-DrehfJäche kommt. Indirekt können diese Poren die Ursache für Rißbildungen im eigentlichen Reibeleraent sein. Zahlreiche Versuche haben zudem gezeigt, daß sie auch die Lebensdauer des Gummis verkürzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reibscheibe für eine Falschdrahtspindel zu schaffen, die sehr hohe Festigkeit besitzt und bei hohen Drehzahlen sowohl den einwirkenden Zentrifugalkräften als auch den hohen Temperaturen standzuhalten vermag.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Reibscheibe nach der Erfindung gekennzeichnet durch ein ringförmiges Reibeleaeit, welches über maschinell ausgebildete Verankerungselemente in seinen Seitenflächen fest mit einem aus thermoplastischem Kunstharz spritzgegossenen Lagerelement verbunden ist, welches aus einem Scheibenkopf und einem Nabenhals besteht und das ringförmige Reibelement urter Freilassung dessen äußeren Umfangbereichs in sich einschließt.

Das Verfahren zur Hestellung dieser Reibscheibe ist dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Rsibelement vorgefertigt wird durch maschinelle Bearbeitung eines aus dem zu verwendenden Material hergestellten Rohlings, daß die Verankerungselemente in den Seitenflächen des Reibelements maschinell ausgearbeitet werden und daß das aus Scheibenkopf und Nabenhals bestehende Lagerelement im Spritzgußverfahren hergestellt und unter Verwendung des vorgefertigten Reibelements als Einlagekern mit diesem unter Freilasaung dessen äußeren Umfangbe-

reichs fest verbunden wird.

Da das Reibelememt aus einem Malarial sehr hoher Festigkeit hergestellt wird, das gegenüber Zentrifugalkräften beständig ist und einen sehr hohen Schmelzpunkt hat und frei von Luftbläscheneinschlüssen ist, ergibt sich eine äußerst widerstandsfähige Reibscheibe mit guter Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen. Die in den Seitenflächen des ringförmigen Reibelements vorgesehenen Verankerungselenente gewährleisten eine gute und feste Verbindung zwiaäien dec Reibelement und dem aus thermoplastischem Material spritzgegossenen Lagerlement, von dem es als Kern eingeschlossen wird.

Die Reibscheibe nach der Erfindung gestattet extrem hohe Drehzahlen in der Größenordnung von 800.000 - 1.200.000 U/Min. Außerdem hat sie eine Lebensdauer von Uahr und mehr gegenüber bekannten Reib scheiben, deren Lebensdauer bei gleichen Bedingungen, d.h. bei Drehzahlen von 800.000 - 1.200.000 U/Min. 3-6Honate bzw. nur 1-3 Monate beträgt. Da das ringförmige Reibelenent keine Luftbläscheneinschlüsse aufweist, ist die Affinität zu Öl gering und folglich auch das Schlupfverhältnis gegenüber dem Drehröhrchen sehr niaärig.

Bei den bekannten Reibscheiben war der Gummi bei einer Spinndrehzalil von 600.000 U/rain einem Temperaturanstieg von 70°C ausgesetzt, so daß zusammen mit der umgebenden Raumtemperatur auf den Gummi eine seinen Verschleiß beschleunigende Wärme von 90° einwirkte. Die Reibscheibe nach der Erfindung hält sogar Temperaturen bis zu ca. 300° C stand. Da sie im wesentlichen verschleißfest ist, wird die Schlupfgefahr und damit die Drahtgebung als solche stabilisiert.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

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In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1a-1c jeweils einen Schnitt durch die bekanntesten Ausführungsformen von Spindelreibscheiben nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Falschdrahtspindel mit Eeibscheiben nach der Erfindung;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Reibscheibe nach der Erfindung;

Fig. 4- einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5a-5e jeweils einen Schnitt durch die in den Seitenflächen des Reibelements einer Reibscheibe nach der Erfindung ausgebildeten Verankerungs ei enente;

Fig. 6a-6b eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Herstellungsverfahrens für das ringförmige Reibelement nach der Erfindung;

Fig. 7 einen Schnitt durch eine geschlossene Spritzgußform zur Herstellung des Lagereleaents der Reibscheibe nach derErfrVnung mit einem als ^ eingespannten Reibelement;

Fig. 8a-8d jeweils einen Schnitt durch die fertigen Reibscheiben nach der Erfindung mit unterschiedlicher, durch die Verankerungselemente bedingte Verbindung zwischen Reibelement und Lagerelement ;

Fig. 9a-9e jeweils eine grafische Darstellung der Spinn-Reißfestigkeit und der Vibrationen erzeugenden

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Drehzahlen bekannter Reibscheiben und der Reibscheibe nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Falschdrahtspindel 2 mit Reibscheiben 1 nach der Erfindung, einem Spindelschaft 3, einem Spindeloberteil 4- und einem von einemRieiaen beaufschlagten Abschnitt 5·

Jede der in Fig. 3 und 4 gezeigten Reibscheiben beäteht aus einem ringförmigen Reibelement 6 und einem Lagerelement 7·

Das ringförmige Reibelement 6 kann aus Polyurethan-Gummi, aus einem mit Glasfaser oder KohleBtoff-Faser verstärkten, wärmehärtenden Kunstharz wie z.B. Phenol oder einem Kunststoff mit der Bezeichnung "MELDIN", aus Aluminium oder einem anderen Metall, oder aus Keramik bestehen.

In den Seitenflächen des ringförmigen Reibelements 6 sind Eingriffs- bzw. Verankerungselemente8 ausgebildet, die eine feste Verbindung zwischen dem Reibelement und dem Lagerelement 7 gewährleisten. Diese Verankerungseleiaente 8 können in Form ringförmiger Nuten 9 oder mehrerer durchgehender Löcher 10, oder in Form von Anschlagschultern 11 oder als entsprechende Kombinationen hiervon ausgebildet sein (Fig. 5a-5e).

Das Lagerelement 7 besteht aus thermoplastischem, spritzgußgeignetem Kunstharz und weist einen das ringförmige Reibelement 6 unter Freilassung dessen äußeren Umfangbereichs umgebenden Scheibenkopf 12 auf, der sich in einen Nabenhals 13 fortsetzt. Das Lagereiemerrwird im Spritzgußverfahren unter Verwendung des ringförmigen Reibelements als Einlagekern hergestellt.

Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung dreier verschiedenartiger Ausführungsformen der Reibscheibe nach der Erfindung näher beschrieben.

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Bei der einen Aus führ tings form ist das als Einlagekern des Lagerelements dienende ringförmige Beibelement aus einer erhärteten. Urethan-Gummiraasse hergestellt. Bei der zweiten Ausführungsform besteht das ringförmige Reibelement aus einem wärmehärtenden Harz der Polyamidgruppe und nicht aus Polyurethan, z.B. aus Phenol oder MELDIN, das als Verstärkungszusatz Glasfaser oder Kohlenstoff-Paser enthält. Und nach der dritten Ausführungsform besteht das ringförmige Reibelement aus Aluminium oder anderem Metall, oder aus Keramik.

Diese drei Ausführungsformen werden nach ein und demselben Verfahren hergestellt, haben aber verschiedene Aufgaben. Die eiste Ausführungsform, deren Reibelement aus kompakten Gummi hergestellt ist, soll das bisherige Verfahren ersetzen, bei dem das Lagereleraaifc durch Formgießen von verflüssigtem Gummi hergestellt wurde, wobei sich während des Aushärtens des Gummis aufgrund der im Lagerelement vorgesehenen Nuten, Löcher und/oder Anschlagschultern haarfeine Luftbläschen bildeten. Die erstgenannten Ausführungsform der Reib.-.scheibe nach der Erfindung wird ausgehend von einem zylindrischen Rohling aus erhärtetem Gummi hergestellt, dessen haarfeine Luftbläscheneinschlüsse auf der Innen- und Außenfläche maschinell bearbeitet und abgeschliffen werden. Der geschliffene zylindrische Körper wird dann in kurze Zylinderstücke zerschnitten, in deren Seitenflächen die Verankerungselemente maschinell eingearbeitet werden. Diese Ausführungsform beseitigt somit die Nachteile des Formgießens von flüssigem Gummi und beingt gleichzeitig eine Senkung der Herstellungskosten. Die zvieite Ausführungsform, deren Reibelement aus wärmehärtendem Kunstharz wie z.B. Meldin besteht, ersetzt überhaupt die Verwendung von flüssigem Gummi. Die dritte Ausführungsform, deren Reibelement aus Aluminium oder aus Keramik besteht, bewirkt eine spezielle Kostensenkung.

Anhand von Fig. 6 wird nun das Verfahren im einzelnen beschrieben.

Zunächst wird aus dem jweils verwendeten Material ein zylin-

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drischer Rohling mit e'nem Außendurchmesser von A + 2a ram, einem Innendurchmesser von B - 2b mm und einer Länge von ca. 100 - 500 ram hergestellt. Dieser zylindrische Rohling 14- wird maschinell bearbeitet und geschliffen, wobei sein Außenradius um a mm und sein Innenradius um b ram abgetragen vird, so daß das erhältliche Präzisionsstück einen Aussendurchmesser von A mm und einen Innendurchmesser von B ram besitzt. Von diesem präzisionsgeschliffenen, zylindrischen Körper 15 werden kurze Zylinderstücke 16 abgeschnitten (Fig. 6 c), die dann nach maschineller Bearbeitung ihrer Seitenflächen unter Ausbildung der in Fig. 5a-5c gezeigten Eingriffs- bzv¹. Verankerungselemente 8 die fertigen, ringförmigen Reibelenente 6 ergeben.

Jedes der nach diesem Verfahren erhältlichen ringförmigen ReibelHnente wird dann an seinem Außenumfang zwischen einer oberen und e?ner unteren Fornhälite 17 und 18 eingespannt, die eine Formkaainsr 19 in Gestalt des herzustellenden Lagerelenents 7 mit Kopischeibe und Nabenhals begrenzen. In diese Form wird dann ein thermoplastisches Kunstharz injiziert. Fig. 7 zeigt die Spritzgußform mit Ausv;erferstif ten 20 sov.'ie e'ne bekannte . Spritzvorrichtung 21 für Kunstharz mit einer Düse 22. Als Formstück läßt sich dann der in Fig. 7 gezeigten Spritzgußform die fertige Reibscheibe nach der Erfindung entnehmen, die noch eine Nachbearbeitung erfährt.

Fig. 9a-9e zeigen in grafischen Kurven die Auswertergebnisae von Vergleichsversuchen, in denen man die Reißfestigkeit und die Vibrationen erzeugenden Drehzahlen bekannter Reibscheiben aus formgegossenem Gummi und einer Reibscheibe nach der Erfindung gegenüberstellte. Fig. 9a-9d zeigen die Ergebnisse herkömmlicher Reib-schenben; Fig. 9e zeigt die Werte einer Reibscheibe nach der Erfindung. Wie diese Kurve klar erkennbar macht, ist die ausgehend von einem Festgummikörper hergestellte Reibscheibe nach der Erfindung den bekannten, aus flüssigem Gummi formgegossenen Reibscheiben sov.'ohl hinsichtlich Reißfestigkeit als auch hinsichtlich der Vibrationen erzeugenden Drehzahlen weit überlegen.

Patentanwalt· Dipl.-Ing. E. Eder

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Claims

5S5SSS NTN Toyo Bearing Company, Ltd. Osaka / Japan "Reibscheibe für eine Palschdrahtspindel" Anspräche

1. Reibscheibe für eine Falschdrahtspindel, gekennzeichnet durch ein ringförmiges Reibelement (6), welches über maschinell ausgebildete Verankerungselemente (8) in seinen Seitenflächen fest mit einem aus thermoplastischen Kunstharz spritzgegossenen Lagereleraent(7) verbunden ist, das aus einem Scheibenkopf (12) und einem Nabenhals (13) besteht und das ringförmige Reib-"eleoent (6) unter Freilassung dessen äußeren Umfangbereichs in sich einschließt.

2. Reibscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Reibelement (6) aus einem kompakten, v.'ärmehärtenden, blasenfreien Polyurethan-Gummi hergestellt ist.

3. Reibscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Reibelement (6) aus Phenol oder einem anderen mitGlasfaser oder Kohlenstoff-Faser verstärktem, wärmehärtendem Harz besteht.

4. Reibscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Reibelement (6) aus Aluminium oder anderem Metall besteht.

5. Reibscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Reibelement (6) aus Keramik besteht.

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6. Reibscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Reibelement (6) aus einem Material mit hohem Schmelzpunkt besteht.

7- Reibscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungselemente (8) in den Seitenflächen des ringförmigen Reibelements (6) maschinell hergestellte Löcher (10) sind.

8. Reibscheibe noch einem der Ansprüche 1-6, daduch gekennzeichnet, daß die Verankerungselemente (8) in den Seitenflächen den ringförmigen Reibelements (6) maschir: nell hergestellte Kerben (9) sind.

9- Reibscheibe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungselemente (8) in den Seitenflächen des ringförmigen Reibelements (6) maschinell hergestellte Kerben (9) und Löcher (10) sind.

10. Verfahren zur Herstellung von Reibscheiben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Reibelenent (6) vorgefertigt wird durch maschinelle Bearbeitung eines aus dem zu verwendenden Material hergestellten Rohlings, daß die Verankerungselemente in den Seitenflächen des Reibelements maschinell . ausgearbeitet v/erden und daß das^aus Scheibenkopf und Nabenhals bestehende Lagerelement im Spritzgußverfahren hergestellt und unter Verblendung des vorgefertigen Reibelements (6) als Einlagekern mit diesem unter Freilassung dessen äißeren Umfangbereichs fest verbunden wird.

11. Verfahren zur Herstellung von Reibscheiben nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Fertigung eines zylindrischen Rohlings aus dem für das ringförmige Reibelement verwendete! Material, mit einem Außendurchmesser von A + 2a mm, einem Innendurchmesser von B - 2b mm und mit einer vorbe-

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stimmten Länge, durch maschinelle Schleifbearbeitung und Reduzierung des Außenradius um a mm und des Innenradius um b ram, so daß sich ein präzisionsgeschliffener, zylindrischer Körper mit glatten Außen- und Innenflächen mit einem Außendurchmesser von A mm und einem Innendurchmesser von B mm ergibt, durch Zerschneiden dieses Eräzisionsstücks in kurze zylindrische Stücke, durch maschinelle Verarbeitung dieser Stücke zu ringförmigen Reibclementen mit Kerben, Nuten, Löchern und/oder dergl. Verankerung^elementen in ihren Seitenflächen, durch Einspannung jeden Reibelements an sähem äußeren Umfangsbereich zwischen zwei Formhälften, die eine Formkammer in Gestalt des aus Scheibenkopf und Nabenhals bestehenden Lagerelenents begrenzen und durch Injizieren eines thermoplastischen Kunstharzes in die Formkammer, wobei das vorgefertigte Reibelement als Einlagekern dient, so daß sich eine feste Verbindung zwischen dem vorgefertigten, ringförmigen Reibelement (6) und dem spritzgegossenen Lagerelement (7) der fertigen Reibscheibe ergibt.

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