DE3620497A1 - Lagerung fuer eine spinn- oder zwirnspindel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerung für eine Spinn- oder Zwirn­ spindel mit einem zum Aufstecken einer Spule bestimmten Schaft, der mit einem Antriebswirtel für einen Antriebsriemen versehen und in einem Lagergehäuse gelagert ist, das an einer Spindel­ bank mittels einer Halterung befestigt ist, die axial und radi­ al bezüglich der Achse des Schaftes nachgiebige Elemente ent­ hält.

Lagerungen mit derartigen nachgiebigen Elementen, die meist als Gummielemente ausgebildet sind, haben den Vorteil, daß eine gu­ te Dämpfung erhalten wird, durch die einerseits die Geräusch­ bildung verringert wird, während andererseits die Spindellager geschont werden, mit denen der Schaft in dem Lagergehäuse gela­ gert ist. Ein Nachteil dieser Lagerungen besteht darin, daß die von dem Antriebsriemen aufgebrachte und gegen den Antriebswir­ tel wirkende Belastung bereits zu einer Deformation der nach­ giebigen Elemente und damit zu einer Schiefstellung der Spindel führt. Insbesondere wenn Gummielemente verwendet werden, tritt der weitere Nachteil auf, daß diese Gummielemente im Laufe der Zeit weiter nachgeben, so daß sich die Schiefstellung der Spin­ del entsprechend verstärkt. Derartige Schiefstellungen der Spindel führen zu Beeinträchtigungen des Spinn- oder Zwirnpro­ zesses. Außerdem führen diese Schiefstellungen dazu, daß der Lauf des Antriebsriemens gestört wird, insbesondere wenn ein mehrere Spindeln antreibender Tangentialriemen vorgesehen ist. Wenn sich die Spindeln schief stellen und damit selbstverständ­ lich auch die Antriebswirtel, wird eine Kraftkomponente quer zur Laufrichtung auf die Riemen ausgeübt, die zu einer Verlagerung des Riemenlaufs führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß einerseits eine gute und weiche Dämpfung möglich ist, während andererseits ein Schiefstellen der Spindel weitgehend verhindert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an das Lagergehäuse we­ nigstens ein Ausgleichselement angreift, das eine im wesentli­ chen der Belastung durch den Antriebsriemen entgegenwirkende elastische Kraft auf den Schaft ausübt.

Durch diese Ausbildung wird es möglich, die von dem Antriebs­ riemen aufgebrachte Kraft so weitgehend auszugleichen, daß die nachgiebigen Elemente der Halterung davon nahezu unbeeinflußt sind, so daß sie in ihrer Funktion nicht beeinträchtigt sind, während außerdem eine Schiefstellung infolge eines Nachgebens der zur Dämpfung dienenden Elemente wirkungsvoll vermindert wird. Insbesondere bei gummielastischen Elementen wird der Vor­ teil erhalten, daß sich diese Elemente nicht in Richtung eines Schiefstellens der Spindel im Laufe der Zeit bleibend deformie­ ren, da sie nicht einer ständigen und nur in dieser Richtung wirkenden Beanspruchung ausgesetzt sind.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Aus­ gleichselement außerhalb der eigentlichen Halterung an dem La­ gergehäuse angebracht und mittels eines ortsfesten, vorzugswei­ se einstellbaren Abstützelementes belastet ist. Die Mittel zum Ausgleichen der Riemenbelastung sind somit von der eigentlichen Halterung vollständig unabhängig.Darüber hinaus ist es möglich, die Spindeln abhängig von den tatsächlichen Verhältnissen und Belastungen einzujustieren, so daß Schiefstellungen nahezu vollständig ausgeglichen werden können. Da beim praktischen Be­ trieb unterschiedliche Belastungen auftreten können, beispiels­ weise eine erhöhte Belastung beim Anfahren der Spinnmaschine, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen werden, daß die Verstellung der Abstützelemente abhängig von Betriebs­ bedingungen über ein gemeinsames Steuergerät vorgenommen wird, das die jeweils vorhandenen Betriebsbedingungen berücksichtigt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Ausgleichselement auf der dem Anlaufbereich des Antriebs­ riemens gegenüberliegenden Seite des Lagergehäuses in Laufrich­ tung des Riemens um etwa 15° gegenüber einer diametralen Anord­ nung versetzt angeordnet ist. Bei dieser Anordnung wird die Er­ kenntnis ausgenutzt, daß der Antriebsriemen nicht nur statische sondern auch dynamische Kräfte auf die Spindel ausübt. Es hat sich gezeigt, daß eine um etwa 15° gegenüber einer diametralen Anordnung versetzte Anordnung einen besonders wirkungsvollen Ausgleich ergibt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß zwischen dem Abstützelement und dem Ausgleichselement ein Zwi­ schenglied aus nichtmetallischem Werkstoff angeordnet ist. Da­ durch wird verhindert, daß über das Ausgleichselement und/oder das Abstützelement Vibrationen übertragen werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Ausgleichselement und/oder das Abstützelement als Federele­ ment ausgebildet sind und/oder ein Federglied enthalten. Eine derartige federnde Ausbildung hat den Vorteil, daß insbesondere eine steigende Federkennlinie erzielbar ist, so daß die einem Schiefstellen entgegenwirkende Ausgleichskraft mit zunehmendem Weg ansteigt. Dabei ist es ohne weiteres möglich, das Federele­ ment so auszubilden, daß die von dem Antriebsriemen aufgebrach­ ten Belastungskräfte die Spindel gegen die Wirkung der Aus­ gleichskraft des Federelements aus einer ursprünglichen Schief­ stellung in eine gerade, zentrische Stellung überführen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß als Ausgleichselement an dem Lagergehäuse ein Bügel angebracht ist, der den Antriebswirtel umgreift und der in Höhe des An­ triebswirtels mit dem Abstützelement abgestützt ist. Dadurch wird ein besonders guter Ausgleich möglich, da die Abstützung in Höhe der von dem Antriebsriemen eingeleiteten Kraft erfolgt. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn das Abstützelement den Bügel in Richtung quer zur Achse des Schaftes belastet. Dadurch ist es möglich, die von dem Antriebsriemen aufgebrachte Bela­ stung praktisch vollständig auszugleichen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Abstützelement als eine sich in Längsrichtung der Spindel­ bank erstreckende Schiene ausgebildet ist, die als gemeinsames Abstützelement für Ausgleichselemente einer Vielzahl von Spin­ deln dient. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Schiene in Längs­ richtung der Spindelbank und/oder in Querrichtung einstellbar gehalten ist. Dadurch wird es möglich, an allen Spindeln durch eine einzige Einstellung gleichmäßige Verhältnisse herzustel­ len. Darüber hinaus eigent sich eine derartige Ausbildung auch insbesondere für eine Regelung der Ausgleichsfunktion in Ab­ hängigkeit von den Betriebszuständen, da eine gemeinsame Ver­ stellung für alle Spindeln möglich ist.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß als Ausgleichselement an dem Lagergehäuse ein quer zur Ach­ se des Schaftes abragender Arm angebracht ist, der mit einem parallel zur Achse des Schaftes verstellbaren Abstützelement belastet ist. Diese Ausbildung bietet konstruktive Vereinfa­ chungen, wobei allerdings in Kauf genommen werden muß, daß der Ausgleich der Belastungen durch den Antriebsriemen aufgrund der im wesentlichen lotrecht zu der Belastung verlaufenden Aus­ gleichskraft nicht vollkommen ist. In baulich besonders einfa­ cher Weise wird bei dieser Ausgestaltung der Erfindung vorgese­ hen, daß der Arm als eine Blattfeder ausgebildet ist, an welche in Abstand zu dem Lagergehäuse als Abstützelement eine ortsfest gehaltene Stellschraube angreift.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispiele.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Lagerung,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1 auf zwei benachbarte Spindeln und

Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Lagerung.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Spindel enthält einen Schaft (1), der mit einer Axialbohrung (2) versehen ist, so daß die Spindel beispielsweise als Doppeldrahtzwirnspindel oder als Um­ windespindel einsetzbar ist. Auf den nur teilweise dargestell­ ten Schaft ist eine strichpunktiert angedeutete Spule (3) auf­ gesteckt. Die Spule (3) kann drehfest mit dem Schaft (1) ver­ bunden sein und mit diesem umlaufen oder auf dem Schaft (1) ge­ lagert und undrehbar gehalten sein.

Der Schaft (1) ist mit Wälzlagern (4, 5) in einem im wesentli­ chen zylindrischen Lagergehäuse (6) gelagert. Die Wälzlager (4, 5) sind mit Dichtungselementen (7, 8) nach außen abgedichtet. Zwischen den Wälzlagern (4, 5) ist eine den Schaft (1) umgeben­ de Distanzhülse (9) angeordnet.

Das untere Ende des Schaftes (1) ragt aus dem Lagergehäuse (6) nach unten heraus und ist mit einem topfartigen Antriebswirtel (10) verbunden, der das Lagergehäuse (6) teilweise umgreift. Die Mitte des Antriebswirtels (10) liegt wenigstens annähernd im Bereich des unteren Wälzlagers (5). Der Antriebswirtel (10) ist gegenüber dem unteren Wälzlager (5) mittels einer den Schaft (1) umgebenden Distanzhülse (8) fixiert.

Gegen den Antriebswirtel (10) läuft ein als Tangentialriemen (12) ausgebildete Antriebsriemen an, der in Längsrichtung der Maschine durchläuft und der sämtliche Spindeln wenigstens einer Maschinenseite antreibt. Der Tangentialriemen (12) ist mit nicht dargestellten Spannrollen geführt und übt eine Belastung (P) in Richtung zu dem Antriebswirtel (10) aus.

Das Lagergehäuse (6) ist im Bereich des oberen Wälzlagers (4) mit einer nur schematisch dargestellten Halterung an einer Spindelbank (14) gehalten. Diese Halterung enthält ein im we­ sentlichen topfartiges Spannglied (13), das mit Schraubbolzen (17) versehen ist, die Bohrungen der Spindelbank (14) durch­ dringen und die mittels Tellerfedern (18) und eines Sicherungs­ ringes (19) gegen die Spindelbank (14) verspannt sind. Das La­ gergehäuse (6) besitzt einen radialen Flansch (16), mit dem es innen auf der der Spindelbank (14) abgewandten Seite einen Ab­ stand (28) zu dem Spannglied (13) einhält. Zwischen diesem Flansch (16) und der Spindelbank (14) ist ein ringförmiges, gummielastisch nachgiebiges Element (15) angeordnet, welches das Lagergehäuse (6) in axialer Richtung hält und in radialer Richtung zentriert. Das Element (15) ist innen an den Flansch (16) anvulkanisiert. Das Element (15) ist ferner auf ein Blech (29) aufvulkanisiert und damit gegenüber dem Spannglied (13) zentriert. Das Blech (29) liegt entweder direkt an der Spindel­ bank (14) an (Fig. 3) oder ist, wie bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel (Fig. 1), über Unterlagscheiben (30) einge­ spannt. Aufgrund dieser Abstützung mit dem ringförmigen, gummi­ elastischen Element (15) ist das Lagergehäuse (6) somit sowohl in axialer Richtung des Schaftes (1) als auch in radialer Richtung nachgiebig gelagert. Die Schraubbolzen (17) werden dabei so weit in das Spannglied (13) eingeschraubt, bis das Element (15) die gewünschte Vorspannung und damit auch die gewünschte Dämpfungswirkung aufweist.

Wie schon erwähnt wurde, übt der Tangentialriemen (12) eine Kraft (P) quer zur Achsrichtung des Schaftes (1) im Bereich des unteren Wälzlagers (5) aus. Um zu verhindern, daß diese Kraft (P) zu einer Kippbewegung der Spindel im Bereich des gummiela­ stischen Elementes (15) führt, sind zusätzliche Mittel zum Aus­ gleichen dieser Kraft (P) vorgesehen. Hierzu ist an dem Lager­ gehäuse (6) unterhalb der Spindelbank (14) ein Halter (20) an­ gebracht, an welchem eine sich parallel zu der Achse des Schaf­ tes (1) erstreckende Blattfeder (21) befestigt ist. In der Höhe des unteren Lagers (5) und damit in der Höhe des Tangentialrie­ mens (12) ist die Blattfeder (21) in Richtung zu dem Wirtel (10) hin mit einem Abstützelement (23) belastet, das ein Wider­ lager (22) enthält, an welchem das freie Ende der Blattfeder (21) anliegt. Das Widerlager (22) ist aus einem nicht metalli­ schen, dämpfenden Werkstoff hergestellt. Das Widerlager (22) und/oder das als eine parallel zur Spindelbank (14) verlaufende Schiene (23) ausgebildete Abstützelement ist in radialer Rich­ tung zu dem Antriebswirtel (10) einstellbar. Über das Abstütz­ element (23) und die Blattfeder (21) und den Halter (20) wird in die Spindel eine Abstützkraft (Q) eingeleitet, die entspre­ chend der Belastung (P) dimensioniert ist, die durch den Tan­ gentialriemen (12) aufgebracht wird. Das Abstützelement (23) und das Widerlager (22) sind dabei in Höhe der Mitte des Tan­ gentialriemens (12) angeordnet, so daß sich eine gleiche Wir­ kungsebene (a) für die Belastungskraft (P) und die Ausgleichs­ kraft (Q) ergibt. Mit dieser Ausgleichseinrichtung ist ein na­ hezu vollkommener Ausgleich der von dem Tangentialriemen (12) ausgeübten Belastungskraft (P) möglich.

Wie schon erwähnt wurde, laufen der Tangentialriemen (12) und die als Abstützelement dienende Schiene (23) in Längsrichtung der Maschine durch. Wie aus Fig. 2 am Beispiel von zwei Spin­ deln dargestellt ist, dient die Schiene (23) als Abstützelement für mehrere Spindeln. Jeder Schaft (1, 1′) ist in einem Lager­ gehäuse (6, 6′) gelagert, an welchem ein Halter (20, 20′) mit einer Blattfeder (21, 21′) befestigt sind, die sich gegen ein Widerlager (22, 22′) abstützen, welches an der Schiene (23) ge­ halten ist. Aufgrund der dynamischen Verhältnisse ist die von dem Tangentialriemen (12) auf die Antriebswirtel (10, 10′) aus­ geübte Belastungskraft nicht lotrecht zur Riemenlaufrichtung (A) ausgerichtet. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, wird vorgesehen, daß die Ausgleichselemente (20, 20′ und 21, 21′) sowie die Widerlager (22, 22′) entsprechend angeordnet werden. Es hat sich gezeigt, daß eine Winkelabweichung von etwa 15° ge­ genüber einer lotrechten zur Laufrichtung (A) diesen Verhält­ nissen Rechnung tragen. Bei einer Umkehr der Laufrichtung des Tangentialriemens (12) muß vorgesehen werden, daß dann die Ab­ stützung entsprechend an der angepaßten Stelle erfolgt. Dies kann in einfacher Weise durch ein entsprechendes Positionieren der Widerlager (22) geschehen. Durch die Schrägstellung der Ausgleichselemente und der Widerlager (22) ist es möglich, die Ausgleichskraft (Q, Q′) durch Verschieben der Schiene (23) in ihrer Längsrichtung zu verändern. Dies kann insbesondere mit­ tels eines Steuergerätes vorgenommen werden, um die Ausgleichs­ kräfte (Q, Q′) an die Betriebsbedingungen anzupassen, insbeson­ dere an den Anlauf und an den Normalbetrieb.

Die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 vorgesehene Spindel entspricht in ihrem Aufbau der Spindel nach dem Ausführungsbei­ spiel der Fig. 1, so daß auf eine erneute Beschreibung verzich­ tet werden kann. Der Unterschied besteht lediglich in der Art des Ausgleichs und der Anordnung der dafür vorgesehenen Elemen­ te, durch die die Belastung (P) des Tangentialriemens (12) aus­ geglichen wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist unterhalb der Spindelbank (14) an dem Lagergehäuse (6) eine ra­ dial von dem Lagergehäuse (6) abragende Blattfeder (24) ange­ ordnet. Die Blattfeder (24) ist mit einer Abkantung (25) verse­ hen, mit der sie mittels einer oder mehrerer Schrauben an dem Lagergehäuse (6) befestigt ist. Auf der Blattfeder (24) stützt sich eine Einstellschraube (26) ab, die achsparallel zu dem Schaft (1) in die Spindelbank (14) eingeschraubt ist. Zwischen der Einstellschraube (26) und der Blattfeder (24) ist ein Schuh (27) aus einem nicht metallischen Werkstoff angeordnet, durch den eine Übertragung von Vibrationen verhindert wird. Abhängig von der Stellung der Einstellschraube (26) wird über die Blatt­ feder (24) eine Kraft (R) ausgeübt, die im wesentlichen recht­ winklig zur Belastung (P) gerichtet ist, die von dem Tangenti­ alriemen (12) ausgeübt wird. Bei dieser Ausbildung ist es mög­ lich, das von der Belastung (P) des Tangentialriemens (12) be­ wirkte Kippmoment um den Bereich des gummielastischen Elementes (15) weitgehend auszugleichen.

In Abweichung von den dargestellten Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 3 ist es auch möglich, auf die Blattfedern (21, 24) zu verzichten und an deren Stelle starre Arme anzubringen. Die federelastische Ausgleichskraft (Q) oder (R) kann dann aus­ schließlich von den Zwischenstücken aufgebracht werden, d.h. den Widerlagern (22) oder den Schuhen (27). Gegebenenfalls ist es auch möglich, das Lagergehäuse (6) ausschließlich mittels eines gummielastischen Puffers abzustützen, der beispielsweise im Bereich des Halters (20) des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 angeordnet wird und der von einem ortsfesten, einstellbaren Abstützelement getragen wird, das beispielsweise an der Spin­ delbank (14) befestigt werden kann.

Claims (11)

1. Lagerung für eine Spinn- oder Zwirnspindel mit einem zum Aufstecken einer Spule bestimmten Schaft, der mit einem An­ triebswirtel für einen Antriebsriemen versehen und in einem La­ gergehäuse gelagert ist, das an einer Spindelbank mittels einer Halterung befestigt ist, die axial und radial bezüglich der Achse des Schaftes nachgiebige Elemente enthält, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an das Lagergehäuse (6) wenigstens ein Aus­ gleichselement (20, 21; 24, 25) angreift, das eine im wesentli­ chen der Belastung (P) durch den Antriebsriemen (12) entgegen­ wirkende elastische Kraft (Q, R) auf den Schaft (1) ausübt.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (20, 21; 24, 25) außerhalb der eigentli­ chen Halterung (13, 15) an dem Lagergehäuse (6) angebracht und mittels eines ortsfesten, vorzugsweise einstellbaren Abstütz­ elementes (23, 26) belastet ist.

3. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (20, 21; 24, 25) auf der dem Anlauf­ bereich des Antriebsriemens (12) gegenüberliegenden Seite des Lagergehäuses (6) in Laufrichtung des Antriebsriemens (12) um etwa 15° gegenüber einer diametralen Anordnung versetzt ange­ ordnet ist.

4. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen dem Abstützelement (23, 26) und dem Ausgleichselement (20, 21; 24, 25) ein Zwischenglied (22, 27) aus nichtmetallischem Werkstoff angeordnet ist.

5. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ausgleichselement (20, 21; 24, 25) und/ oder das Abstützelement (23, 26) als Federelement ausgebildet sind und/oder ein Federglied enthalten.

6. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Ausgleichselement an dem Lagergehäuse (6) ein Bügel (20, 21) angebracht ist, der den Antriebswirtel (10) (umgreift und der in Höhe des Antriebswirtels (10) mit dem Ab­ stützelement (23) abgestützt ist.

7. Lagerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (23) den Bügel (20, 21) in Richtung quer zur Achse des Schaftes (1) belastet.

8. Lagerung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement als eine sich in Längsrichtung der Spin­ delbank (14) erstreckende Schiene (23) ausgebildet ist, die als gemeinsames Abstützelement für Ausgleichselemente (20, 21) ei­ ner Vielzahl von Spindeln dient.

9. Lagerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene (23) in Längsrichtung der Spindelbank (14) und/oder in Querrichtung verstellbar gehalten ist.

10. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Ausgleichselement an dem Lagergehäuse (6) ein quer zur Achse des Schaftes (1) abragender Arm (24, 25) an­ gebracht ist, der mit einem parallel zur Achse des Schaftes (1) verstellbaren Abstützelement (26) belastet ist.

11. Lagerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm als eine Blattfeder (24, 25) ausgebildet ist, an welche im Abstand zu dem Lagergehäuse (6) als Abstützelement eine ortsfest gehaltene Stellschraube (26) angreift.