DE2756933A1 - Schnellverseilmaschine - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. WERNER FREISCHEM DiPL.-iNG. ILSE FREISCHEM

5000 KÖLN 1 HEUMARKT 50 TELEFON: (0221) 23 58 68

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Amtliches Aktenzeichen: Unser Zeichen : St 4 PaGm 77/8 Anmelderin : Stoiberger Maschinenfabrik & Co. KG Zweifaller Str. 285

5190 Stolberg/Rhld. Titel der Anmeldung : Schnellverseilmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnellverseilmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Bei diesen, beispielsweise aus der DT-PS 23 37 305 bekannten Maschinen wird der Rotor mit hohen Drehzahlen angetrieben. Von jeder Spule im Innern des Rotors, die in dem die Rotation des Rotors nicht mitmachenden Spulenträger drehbar gelagert ist, läuft dabei ein Draht ab. Die Drähte von allen Spulen der Maschine werden aus dem Rotor hinaus zum Verseilpunkt geführt und dort durch die Rotordrehung verseilt.

Um zu erreichen, daß der Spulenträger nicht mit dem Rotor rotiert, ist er bei den bekannten Maschinen unsymmetrisch ausgebildet, so daß sein Schwerpunkt unter seiner Drehachse liegt.

Dadurch ist seine Lage bei normalem Betrieb stabil und er

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schaukelt lediglich leicht hin und her. Bei zu groß werdenden Ausschlägen bewirkt eine sogenannte Schaukelsicherung eine Notbremsung und das Abschalten der Maschine.

Es ist auch bekannt, um ein Mitrotieren des Spulenträgers zu verhindern, die Lager der Spule unterhalb der Spulenträger-Drehachse anzuordnen.

Trotzdem sind Betriebsstörungen nicht ganz auszuschließen, bei denen der Spulenträger in Rotation geraten kann. Eine Beschleunigung des Spulenträgers kann erfolgen durch ein defektes Spulenträgerlager, durch einen gebrochenen Draht oder durch einen Draht, der zwischen Spulenträger und Rotor eingeklemmt wird. Die Drehzahl, die der Spulenträger annimmt, ist abhängig vom Verhältnis der Massenträgheitsmomente von Rotor und Spulenträger mit Spule, von der Bremszeit und vom Drehmoment, das auftritt zwischen Rotor und Spulenträger, wenn zum Beispiel ein Lager blockiert. Ist das auftretende Moment sehr hoch (Größenordnung 10 0OO Nm),so ist die Beschleunigung so hoch, daß der Spulenträger annähernd die volle Rotordrehzahl annimmt, obwohl die Sehauke!sicherung korrekt anspricht. Sehr hohe Belastungen durch die entstehenden Fliehkräfte sind die Folge, die über die Sp³U lent rager lager auf Rotor, Rotor lagerung -und Fundament übertragen werden und sie in Bruchteilen von Sekunden beschädigen oder zerstören können. Ein auf Tragrollen gelagerter Rotor würde von den Rollen abgehoben. Die auf die Verschlußteile

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des Spulenträgers wirkende Fliehkraft kann so hoch sein, daß der Verschluß sich öffnet; die Spule kann herausfliegen. Die Belastung der Spulenträgerwand durch die Fliehkraft aus dem Eigengewicht und der ungleich bewickelten und aus der Mitte verschobenen Spule kann so groß sein, daß bei herkömmlichen Spulenbügeln die Biegespannung über der Bruchgrenze liegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schnellverseilmaschine derart auszubilden, daß der Spulenträger einerseits während des Betriebes zuverlässig am Mitrotieren gehindert wird und andererseits im Störungsfall die auftretenden Belastungen in solchen Grenzen gehalten sind, daß sie von der Maschine ohne Beschädigungen oder gar Zerstörung einzelner Teile aufgenommen werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung werden die auftretenden Fliehkräfte soweit herabgesetzt, daß die im Störungsfall bis zum Stillsetzen der Maschine durch die Schaukelsicherung entstehenden Belastungen soweit verringert sind, daß keine Gefahr für die Maschine oder die Bedienungsperson besteht. Blockiert beispielsweise ein Spulenträgerlager, so kann zwar der Spulenträger so weit beschleunigt werden, daß er mit Rotordrehzahl mitrotiert, sobald aber in der Kupplung zwischen dem Spulenträger und dem Gegengewicht der vorbestimmte Drehmoment-Wert überschritten ist,

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wird diese Verbindung gelöst. Durch entsprechendes Einstellen des Drehmomentwertes läßt sich auf einfache Weise erreichen, daß bei normalem Betrieb das Gegengewicht als stabilisierende Unwuchtmasse mit dem Spulenträger ausreichend sicher verbunden ist, während das von dem in Rotation geratenden Spulenträger auf das Gegengewicht übertragbare, dieses beschleunigende Drehmoment so klein gehalten sein kann, daß die bis zum Stillstand der Maschine maximal erreichbare Drehzahl des Gegengewichts nur einen Bruchteil der Rotordrehzahl beträgt, wobei keine gefährlichen Belastungen auftreten können. Das Mitrotieren des Spulenträgers, dessen Schwerpunkt - ohne angekuppelte Unwuchtmasse - erfindungsgemäß in der Rotorachse liegt, bewirkt keine gefährdenden zusätzlichen Belastungen.

Durch das Merkmal des Anspruchs 2 wird erreicht, daß der Spulenträger im wesentlichen symmetrisch ausgebildet sein kann und der Schwerpunkt bei eingesetzter Spule stets in der Rotorachse liegt, unabhängig davon, ob die im Spulenträger befindliche Spule voll oder leer ist.

Ein besonders exaktes Einstellen des Drehmoment-Wertes, bei dem erfindungsgemäß das Gegengewicht vom Spulenträger abgekuppelt wird, kann durch eine Drehmomentkupplung, zum Beispiel federbelastete Kugeln oder Scheiben, erreicht werden. Da aber im Störungsfall die Maschine ohnehin zum Stillstand kommt, ist auch als besonders einfaches Verbindungselement zwischen Gegengewicht und Spulenträger nach Anspruch 4 ein Scherstift verwendbar, der

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bei Überschreiten des durch ihn übertragbaren Drehmoments zerstört wird und so das Gegengewicht freigibt. Beim überprüfen und gegebenenfalls Neueinrichten der Maschine kann anschliessend, ohne besonderen Zeit- oder Montageaufwand, ein neuer Scherstift eingesetzt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gegengewicht gemäß Anspruch 5 auf dem Lagerkranz eines Spulenträgerlagers drehbar gelagert ist, weil dieses Lager bei normalem Betrieb stillsteht und nach dem Abkuppeln des Gegengewichtes nur relativ niedrige Drehzahlen erreicht werden können, so daß dieses Lager nicht hoch belastet wird.

Damit die Unwuchtmasse des Gegengewichtes möglichst klein bemessen sein kann, ist sie nach Anspruch 7 über einen möglichst großen Hebelarm mit der Lagerung verbunden.

Zur Erläuterung der Erfindung zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Teil eines Rotors einer Schnellverseilmaschine mit zwei hintereinander angeordneten Spulen mitjihren Spulenträgern,

Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 nach dor Schnittlinie II-II, Fig. 3 eine Schnittzeichnung eines Spulenträgerlagers mit angekuppeltem Gegengewicht.

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In Fig. 1 sind in einem Rotor 1 einer Schnellverseilmaschine, der um die Rotorachse 2 mit Drehzahlen rotiert, die - je nach Größe der Maschine - zwischen 1000 und 5000 Ii/min liegen können, hintereinander zwei Spulen 3 angeordnet, die jeweils in Spulenträgern 4 drehbar gelagert sind. Zum Auswechseln der Spulen 3 sind in der Rotorwand Fenster 5 vorgesehen. Die Spulenträger 4 sind im wesentlichen symmetrische Spulenbügel, deren Drehachse mit der Rotorachse 2 zusammenfällt. Die Achsen der Spulen 3 schneiden, wie auch in Fig. 2 zu sehen ist, die Rotorachse 2. Dadurch ist erreicht, daß sich der Schwerpunkt des Spulenträgers 4 mit eingesetzter Spule 3 exakt in der Rotorachse 2 befindet und jede Unwucht vermieden ist, unabhängig davon, ob die Spule 3 voll ist oder schon mehr oder weniger Draht abgespult wurde. Falls ein solcher Spulenträger 4 mit Spule 3 beschleunigt werden sollte, übersteigt,selbst wenn er mit voller Rotordrehzahl mit umläuft, die kurzzeitige umlaufende Belastung der Spulenträgerlager 6,6' nicht deren Tragfähigkeit. Die Lagerkräfte werden über den Rotor 1 auf die nicht gezeichnete Rotorlagerung übertragen. Die Beanspruchung des Rotors 1 ist dabei so gering, daß die Belastung des Restquerschnitts der Rotorwandung zwischen den Rotorfenstern 5 nur wenig über der normalen Belastung liegt.

Auf dem Spulenträgerlager 6 befindet sich ein Gegengewicht 7. Es ist mit dem Spulenträger 4 verbunden und bildet so eine den Spulenträger 4 am Mitrotieren mit dem Rotor 1 hindernde Unwucht-

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masse. Sollte der Spulenträger 4 durch einen gebrochenen Draht, einen Schaden in einem der Spulenträgerlager 6,6' oder ähnliches beschleunigt werden, so daß er beginnt mitzurotieren, so wird bei überschreiten eines vorbestimmten Drehmoment-Wertes in der Kupplung zwischen dem Gegengewicht 7 und dem Spulenträger 4 die Verbindung dieser beiden Teile gelöst.

In Fig. 3 ist das Spulenträgerlager 6, auf dem das Gegengewicht 7 angeordnet ist, in einer besonders vorteilhaften Ausführung nach Anspruch 6 im einzelnen dargestellt. Der Lagerkranz 8 weist auf seiner der nicht gezeichneten Spule bzw. dem sie aufnehmenden Spulenträger 4 abgewandten Seite einen Ringbund 9 auf. Dieser Ringbund 9 umschließt mit kleinem Abstand den am Rotor 1 angeordneten Hohlzapfen 10 des Spulenträgerlagers 6, durch den der von der Spule 3 abgezogene Draht 11 hinausgeführt wird. Der Außenmantel des Ringbundes 9 bildet den inneren Lagerring eines Wälzlagers 12, mit dem das Gegengewicht 7 drehbar gelagert ist. Bei normalem Betrieb ist jedoch das Lager 12 dadurch stillgesetzt, daß das Gegengewicht 7 mit dem Lagerkranz 8 durch eine Drehmomentkupplung 13 drehfest verbunden ist. Die Drehmomentkupplung 13 in Fig. 3 besteht aus mindestens einer Kugel 14, die durch eine Feder 15 in eine Bohrung 16 im Lagerkranz 8 hineingedrückt wird. Durch entsprechende Bemessung dieser Federbelastung kann sehr genau der Drehmoment-Wert eingestellt werden, bei dem die Kugel 14 aus der Bohrung 16 heraus-

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gleitet und dadurch das Gegengewicht 7 abkuppelt, so daß es gegenüber dem Spulenträger 4 über das Lager 12 frei drehbar ist und an einer auftretenden weiteren Beschleunigung des Spulenträgers 4 nicht mehr teilnimmt.

Anstelle der in Fig. 3 dargestelltn federbelasteten Drehmomenvkupplung 13 kann die Verbindung zwischen dem Gegengewicht 7 und dem Lagerkranz 8 auch durch einen Scherstift hergestellt sein, dessen Stärke so bemessen ist, daß er bei dem vorbestimmten Drehmoment-Wert bricht. Da die Störungen, gegen deren Auswirkungen die erfindungsgemäße Ausbildung der Schnellverseilmaschine schützt, nicht sehr häufig auftreten, kann bei dem dann ohnehin erfolqenden Stillsetzen der Maschine jeweils einfach ein neuer Scherstift eingesetzt werden.

Um die Gewichtsbelastung des Spulenträgerlagers 6 durch das darauf angeordnete Gegengewicht 7 möglichst klein zu halten, soll nach ftispruch 7 der Hebelarm, über den die Unwuchtmasse des Gegengewichtes 7 mit dem Gegengewicht-Lager 12 verbunden ist, möglichst groß sein, so kann durch eine verhältnismäßig kleine Masse eine das Mitrotieren des Spulenträgers 4 mit der erforderlichen Sicherheit verhindernde Unwucht erreicht werden. Begrenzt ist die mögliche Länge des Hebelarmes durch die Konstruktion der Maschine, das heißt, durch den für das Gegengewicht 7 verfügbaren freien Innenraum im Rotor 1.

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Claims (7)

1. PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. WERNER FREISCHEM

   DiPL.-iNG. ILSE FREISCHEM

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   PATENTANSPRÜCHE

   1,) Schnellverseilmaschine mit mindestens einem innerhalb des Rotors schwimmend gelagerten, durch Unwucht am Mitrotieren mit dem Rotor gehinderten Spulenträger, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schwerpunkt des Spulenträgers (4) mit einer eingesetzten Spule (3) sich im wesentlichen in der Rotorachse (2) befindet und daß mit dem Spulenträger (4) eine sein Umlaufen verhindernde Unwuchtmasse verbunden ist, die aus einem um die Rotorachse (2) selbständig drehbar gelagerten Gegengewicht (7) besteht, das bei überschreiten eines vorbestimmten Drehmoment-Wertes in der Kupplung mit dem Spulenträger (4) von diesem abkuppelbar ist.
2. 2. Schnellverseilmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Spule (3) die Rotorachse (2) schneidet.
3. 3. Schnellverseilmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Spulenträger (4) und Gegengewicht (7) eine einstellbare Drehmomentkupplung (13) ist.
4. 4. Schnellverseilmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Spulenträger (4) und Gegengewicht (7) ein Scherstift ist.

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5. 5. Schnellverseilmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (7) auf dem Lager kranz (8) eines Spulenträgerlagers (6) drehbar gelagert ist.
6. 6. Schnellverseilmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkranz (8) des Spulenträgerlagers (6) auf seiner der Spule (3) abgewandten Seite einen den inneren Lagerring für das Gegengewicht (7) bildenden Ringbund (9) aufweist.
7. 7. Schnellverseilmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtmasse des Gegengewichts

   (7) über einen möglichst großen Hebelarm mit seiner Lagerung (12) verbunden ist.

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