EP1882058B1

EP1882058B1 - Spinnrotor

Info

Publication number: EP1882058B1
Application number: EP06724234A
Authority: EP
Inventors: Heinz-Georg Wassenhoven
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2026-04-11
Also published as: BRPI0609909A2; DE502006008764D1; RU2007145678A; US7594384B2; CN101180422B; US20090084081A1; DE102005021920A1; WO2006119834A1; CN101180422A; EP1882058A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spinnrotor (1) für eine Offenend-Rotorspinnmaschine mit einem Rotorschaft (2), einem Rotorteller (3) , der eine Öffnung (4) , einen Innenraum (5) , eine Rotorrille (6), eine von der Öffnung (4) zur Rotorrille (6) sich erstreckende, konisch aufweitende Rutschwand (7) und einen der Öffnung (4) gegenüberliegend angeordneten, mit einer Bohrung (8) ausgeführten Rotorboden (9) aufweist, durch die sich der Rotorschaft (2) zumindest teilweise erstreckt, wobei der Rotorschaft (2) mittels eines Verbindungselementes (10) mit dem Rotorteller (3) verbunden ist und Rotorschaft (2) und Rotorteller (3) eine gemeinsame Drehachse (13) umfassen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Rotorschaft (2) und der Rotorteller (3) Anschlussmittel (11, 12) aufweisen, die durch das als Gussteil ausgebildete Verbindungselement (10) zumindest teilweise umgeben sind, wodurch eine formschlüssige Verbindung des Rotorschaftes (2) mit dem Rotorteller (3) erzielbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spinnrotor für eine Offenend-Rotorspinnmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der Patentliteratur sind im Zusammenhang mit Offenend-Rotorspinnmaschinen eine Vielzahl verschiedenster Spinnrotoren bekannt, die in der Regel aus einem Rotorschaft zum Lagern des Spinnrotors und einem Rotorteller zur Herstellung eines Fadens bestehen. Solche Spinnrotoren erreichen in modernen Offenend-Spinnmaschinen Drehzahlen von weit über 100.000 min^-1. Derartig hohe Drehzahlen stellen insgesamt besondere Anforderungen im Hinblick auf Unwucht, Lagerung und Stabilität derartiger Spinnrotoren.
Da derartige Spinnrotoren, zum Beispiel in Folge mechanischer Schwingungen, stark beansprucht werden, sind höchste Anforderungen auch auf die Befestigung zwischen Rotorschaft und Rotorteller gestellt.
In der DE-OS 28 12 297 oder der DE 199 10 77 A1 sind beispielsweise Spinnrotoren beschrieben, bei denen die Rotorteller jeweils über eine Nabe, in die eine Bohrung eingelassen ist, mit dem Rotorschaft verbunden sind. Die Verbindung ist dabei als Presssitz ausgeführt und unlösbar.
Durch die DE 40 20 518 A1 oder die DE 103 02 178 A1 sind des Weiteren Spinnrotoren bekannt, bei denen die Rotorteller im Bereich des Rotorbodens lediglich einer zentrischen Bohrung aufweisen, in der der Rotorschaft steckt.
Der Rotorschaft ist dabei mit einem Anlagebund ausgestattet, an dem der Rotorteller durch eine Schweißverbindung festgelegt ist.
Eine Schweißverbindung zum Festlegen eines Rotortellers am Rotorschaft ist auch in der DE 35 19 536 A1 beschrieben. Bei dieser bekannten Einrichtung weist der Rotorteller einen extra dicken Boden auf. An diesem Rotortellerboden ist mittels Reibschweißen der Rotorschaft festgelegt.
Die vorgenannten Verbindungen zwischen Rotorteller und Rotorschaft weisen insgesamt den Nachteil auf, dass entweder die Verbindung relativ schwer ausfällt, was sich sehr nachteilig auf das Beschleunigungsvermögen des Spinnrotors auswirkt oder dass es im Zuge der Anbindung der beiden Rotorteile zu einer Gefügeänderung in den Bauteilen kommt, was aufgrund der hohen Drehzahlen solcher Spinnrotoren nicht unproblematisch ist.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Spinnrotor für eine Offenend-Rotorspinnmaschine zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Spinnrotoren nicht aufweist.
Das heißt, es soll ein Spinnrotor entwickelt werden, der sowohl über eine sichere Verbindung zwischen Rotortasse und Rotorschaft verfügt, als auch ein relativ geringes Massenträgheitsmoment aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Spinnrotor mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen.
In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen ausgeführt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Rotorschaft und der Rotorteller Anschlussmittel aufweisen, die durch ein als Gussteil ausgebildete Verbindungselement zumindest teilweise umgeben sind, wodurch eine formschlüssige Verbindung des Rotorschaftes mit dem Rotorteller erzielbar ist.
Durch eine derartige Ausführungsform des Spinnrotors wird an der Verbindungsstelle zwischen Rotorschaft und Rotorteller eine Wellen-Nabenverbindung geschaffen, mit der eine erhebliche Masseneinsparung des Spinnrotors erzielt werden kann, wobei der Rotorschaft und der Rotorteller im wesentlichen durch die formschlüssige Verbindung drehfest verbunden sind.
Durch die vorbeschriebene Ausbildung kann das Massenträgheitsmoment des Spinnrotors deutlich gesenkt werden, was sich insbesondere auf das Beschleunigungsverhalten des Spinnrotors auswirkt.
Das als Gussteil ausgebildete Verbindungselement verbessert außerdem die Massenverteilung des Spinnrotors und damit dessen Laufverhalten bei hohen Drehzahlen, ohne den Rotorteller im Nabenbereich unzulässig zu schwächen.
Das vorstehend beschriebene, als Gussteil ausgeführte Verbindungselement kann selbstverständlich zusätzlich auch eine stoffschlüssige Verbindung an den Kontaktflächen am Rotorteller sowie am Rotorschaft eingehen.
Die Art der Verbindung an den Kontaktflächen ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung allerdings ohne Bedeutung.
Wie in den Ansprüchen 2 - 4 dargelegt, weist der Rotorschaft in einer vorteilhaften Ausführungsform ein als Profilierung ausgebildetes Anschlussmittel auf.
Die endseitig am Rotorschaft angeordnete Profilierung reicht dabei durch eine Bohrung im Rotorboden des Rotortellers teilweise in den Innenraum des Rotortellers (3) hinein und kann unterschiedliche Formen aufweisen.
Die Profilierung kann beispielsweise, wie im Anspruch 4 dargelegt, als ringförmige Nut, als schraubenförmige Nut oder als Rändelung ausgeführt sein und dient vor allem dazu, dass das Verbindungselement mit dem Rotorschaft einen Formschluss eingehen kann.
Die ringförmige Nut weist beispielsweise eine Vertiefung auf, in die die flüssige Vergussmasse vollständig eindringen kann. Wie vorstehend angedeutet, erstreckt sich die Profilierung zweckmäßigerweise vom freien Ende des Rotorschaftes, der in den Innenraum des Rotortellers hineinragt, durch die Bohrung des Rotorbodens bis in den Rotorteller.
Durch eine derartige Ausgestaltung wird das Verbindungselement sowohl innerhalb als auch außerhalb des Rotortellers umfangsseitig des Rotorschaftes formschlüssig fixiert.
Diesem Zweck dienen auch die im Rotorboden des Rotortellers angeordneten, als Öffnungen ausgebildeten Anschlussmittel (Anspr. 5) .
Das Verbindungselement, das einstückig ausgebildet ist, erstreckt sich von der Außenseite des Rotortellers durch die Öffnungen am Rotorboden in den Innenraum des Rotortellers und trägt damit einen wesentlichen Beitrag für einen guten Formschluss bei.
Das heißt, das als einstückiges Druckgussteil ausgebildete Verbindungselement (Anspr. 6) sorgt für eine zuverlässige Verbindung von Rotorschaft und Rotortasse.
Wie im Anspruch 7 beschrieben, besteht das Druckgussteil dabei vorteilhafterweise aus einem Metall, insbesondere aus Al, Zn, Mg, Ag, Cu, Au, Si, Fe, Ti, Ge, Sn oder dergleichen beziehungsweise ist aus einer Legierung aus diesen Metallen gebildet.
Wie im Anspruch 8 angedeutet, wird das als Gussteil ausgebildete Verbindungselement derart hergestellt, dass zunächst der Rotorteller in eine entsprechende Vorrichtung, beispielsweise in ein Einlegewerkzeug, einer Druckgussmaschine geführt und dort entsprechend fixiert wird. Anschließend wird der Rotorschaft in die Bohrung des Rotortellers geführt und dort ebenfalls mittels einer entsprechenden Vorrichtung fixiert.
Der Verbindungsbereich, der nach dem Druckgussverfahren das Verbindungselement darstellt, wird im Anschluss durch eine Gussform entsprechend abgedeckt, die eine Außenschale für die Vergussmasse bildet. In einer möglichen Ausführungsform ist der Werkstoff der Vergussmasse beispielsweise Zink.
Die flüssige Vergussmasse wird mit einem entsprechenden Druck, der beispielsweise 400-600 bar betragen kann, in die Gussform gefördert. Nachdem die Gussmasse erkaltet ist, bildet diese eine zuverlässige, unlösbare Verbindung zwischen Rotorschaft und Rotorteller.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Spinnrotors sind der Rotorschaft und die Bohrung im Rotorboden derart ausgebildet, dass der Rotorschaft mit einem Spiel in der Bohrung eingesetzt ist, bevor das Druckgussverfahren gestartet wird (Anspr. 9).
Das Spiel dient unter anderem dazu, den Rotorschaft zuverlässig in der Bohrung durch das Zentrierwerkzeug auszurichten. Das Spiel ist zweckmäßigerweise geringer als 3 mm, vorzugsweise geringer als 1 mm ausgeführt.
Im erkalteten Zustand der Vergussmasse ist das Spiel durch das Verbindungselement ausgefüllt.
Ferner ist es denkbar, die Rotorhochlaufzeit bis zum Erreichen der gewünschten Betriebsdrehzahl des Spinnrotors dadurch weiter zu senken, dass die Wandstärke des Rotortellers, insbesondere die Wandstärke der Rutschwand, entsprechend reduziert wird.
Zweckmäßigerweise weist die Rutschwand eine Wandstärke d auf, die im Bereich von 0.5 mm ≤ d ≤ 1.5 mm liegt, vorzugsweise im Bereich von 0.6 mm ≤ d ≤ 0.8 mm liegt.
Durch derartige verbessernde Maßnahmen kann außerdem der Energieverbrauch pro Spinnstelle erheblich vermindert werden.
Dieses führt bei den üblicherweise als Vielstellen-Textilmaschine ausgeführten Offenend-Rotorspinnmaschinen zu einer erheblichen Kosteneinsparung pro Maschine.
Ferner bewirken die genannten erfindungsgemäßen Merkmale ein verbessertes Betriebsverhalten des Spinnrotors, des Antriebselementes und der Lagerung und somit eine höhere Betriebssicherheit mit einem gleichzeitigen größeren Nutzungsgrad, welches mit einer Steigerung der Produktivität verbunden ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:

Figur 1: eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Spinnrotors,
Figur 2: eine Seitenansicht des Spinnrotors gemäß Figur 1.

In Figur 1 ist ein Spinnrotor 1 einer an sich bekannten und daher nicht explizit gezeigten Offenend-Rotorspinnmaschine dargestellt.
Wie beispielsweise in der EP 0 972 868 A2 relativ ausführlich beschrieben, weisen solche Offenend-Rotorspinnmaschinen jeweils ein unterdruckbeaufschlagbares Rotorgehäuse auf, in dem der Rotorteller 3 des Spinnrotors 1 mit hoher Drehzahl um seine Mittelachse 13 rotiert.
Der Spinnrotor 1 wird dabei beispielsweise durch einen elektromotorischen Einzelantrieb angetrieben.
Der Spinnrotor 1 ist in diesem Fall mit seinem Rotorschaft, in einer nicht dargestellten magnetischen Lageranordnung abgestützt, die den Spinnrotor 1 sowohl radial als auch axial fixiert.
Um solche Spinnrotoren 1, insbesondere die einem Verschleiß unterworfenen Rotorteller 3 bei Bedarf ausbauen zu können, ist es bekannt, die Rotorschäfte solcher Spinnrotoren zweiteilig auszubilden.
Das heißt, die Rotorschäfte solcher Spinnrotoren weisen, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, einen mit Lagerkomponenten versehenen (nicht dargestellten) Rotorschaftabschnitt auf, der in der Magnetlagerung verbleibt, und einen Rotorschaftabschnitt, an dem der Rotorteller 3 festgelegt ist und der mit dem Rotorteller 3 ausgebaut werden kann.
Dieser mit dem Rotorteller 3 verbundene Rotorschaftabschnitt ist in der vorliegenden Anmeldung der Einfachheit halber als Rotorschaft bezeichnet und mit der Bezugszahl 2 gekennzeichnet.
Der Rotorteller 3, der beispielsweise aus dem Vollen gedreht sein kann, weist eine Öffnung 4, einen Innenraum 5, eine Rotorrille 6, eine von der Öffnung 4 zur Rotorrille 6 sich erstreckende, konisch aufweitende Rutschwand 7 und einen der Öffnung 4 gegenüberliegend angeordneten, mit einer Bohrung 8 ausgeführten Rotorboden 9 auf.
Durch die Öffnung 8 des Rotorbodens 9 erstreckt sich der Rotorschaft 2.
Das heißt, der Rotorschaft 2 ragt in den Innenraum 5 des Rotortellers 3 hinein, der neben einer Rutschfläche 7, die als Fasersammelrille dienende Rotorrille 6 aufweist.
In alternativer Ausführungsform kann der Rotorteller 3 auch als Gussteil ausgebildet sein oder aus einem spanlos geformten Teil durch spanabhebende Bearbeitung in die gewünschte Form gebracht werden.
Die Wandstärke des Rotortellers 3 zwischen der Öffnung 4 und der Bohrung 8 ist im Wesentlichen gleich groß ausgebildet. Selbstverständlich kann in einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform die Wandstärke des Rotortellers 3 ausgehend von der Öffnung 4 in Richtung des Rotorbodens 9 variieren.
Der Rotorschaft 2 ist mittels eines einstückigen Verbindungselementes 10 mit dem Rotorteller 3 verbunden.
Das Verbindungselement 10 ist aus einer Vergussmasse gebildet, deren Werkstoff im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise Zink ist.
Das Zinkdruckgussteil bewirkt eine im wesentlichen formschlüssige Verbindung des Rotorschaftes 2 mit dem Rotorteller 3, wobei das Verbindungselement 10 sowohl außerhalb als auch innerhalb des Rotortellers 3 angeordnet ist.
Um eine besonders hohe Drehfestigkeit der Verbindung zwischen Rotorschaft 2 und Rotorteller 3 zu erzielen, weisen der Rotorschaft 2 und der Rotorteller 3 entsprechende Anschlussmittel 11, 12 auf, die durch das als Gussteil ausgebildete Verbindungselement 10 zumindest teilweise umgeben beziehungsweise bedeckt sind.
Der Rotorschaft 2 weist endseitig beispielsweise eine Profilierung 12 auf, die sich im Einbauzustand bis in den Innenraum 5 des Rotortellers 3 erstreckt.
Die Vergussmasse 10 dringt während des Druckgussverfahrens in die Nuten der Profilierung 12 ein, so dass das Verbindungselement 10 im erkalteten Zustand einen zuverlässigen Halt am Rotorschaft 2 aufweist.
Ferner weist der Rotorteller 3 am Rotorboden 9 Anschlussmittel auf, die als Öffnungen 11 ausgeführt sind, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.
Der Rotorboden 9 weist beispielsweise sechs Öffnungen 11 auf, die kreisförmig um die Drehachse 13 herum angeordnet sind. Selbstverständlich können auch eine größere oder geringere Anzahl an Öffnungen 11 als Anschlussmittel für das Verbindungselement 10 eingesetzt werden.
Vorzugsweise sind dabei gegenüberliegende Öffnungen 11 zueinander diametral angeordnet, so dass Unwuchtprobleme weitestgehend ausgeschlossen werden können.
Die kreisförmigen Öffnungen 11 können selbstverständlich alternative geometrische Formen aufweisen, beispielsweise quadratisch, rechteckig oder dergleichen.
Das Verbindungselement 10 erstreckt sich ausgehend vom Rotorschaft 2 außerhalb des Rotortellers 3 durch die Öffnungen 11 in den Innenraum 5 des Rotortellers 3.
Das einstückige Verbindungselement 10 weist einen Formschluss an der Profilierung 12 des Rotorschaftes 2 sowie an den Öffnungen 11 auf, wodurch eine sichere, drehfeste Verbindung zwischen Rotorteller 3 und Rotorschaft 2 gewährleistet ist.
Gleichzeitig kann durch das als Gussteil ausgebildete Verbindungselement 10 das Massenträgheitsmoment des Spinnrotors 1 im Vergleich zu den bislang üblichen Verbindungen wesentlich herabgesetzt werden, was sich günstig auf das Betriebsverhalten des Spinnrotors auswirkt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 nimmt die Wandstärke des Verbindungselementes 10 in Richtung des Innenraums 5 (außerhalb des Rotortellers 3) zunächst stetig zu und erreicht im näheren Bereich des Rotorbodens 9 die größte Wandstärke. Im Innenraum 5 nimmt die Wandstärke anschließend leicht ab. Die vorliegende Außenkontur wird hierbei durch die Gussform bestimmt.
Selbstverständlich sind alternative Gestaltungen der Außenkontur ebenfalls denkbar, worauf explizit nicht näher eingegangen wird.
Der Durchmesser des Rotorschaftes 2 ist geringer als der Durchmesser der zentrischen Bohrung 8.
Das heißt, zwischen dem Rotorschaft 2 und der Bohrung 8 ist Spiel gegeben, das im dargestellten Ausführungsbeispiel ca. 1 mm beträgt.
An der dem Innenraum 5 abgewandten Seite ist der Rotorschaft 2 mit einem Außensechskant 14 ausgestattet, der in Verbindung mit einem entsprechenden, nicht dargestellten Innensechskant an einem Rotorschaftabschnitt, der in der Magnetlagerung verbleibt, eine formschlüssige Verdrehsicherung bildet.
Der Rotorteller 3 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie bekannt, aus einem Stahl und ist boriert.
Des Weiteren weist der Rotorteller 3, wie ebenfalls bekannt, zusätzlich eine Diamantdispersionsbeschichtung auf.
Der Rotorschaft 2 ist ebenfalls aus einem Stahl gefertigt, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Chromstahl ist.
Das Verbindungselement 10 stellt ein dreidimensional gestaltetes Verbindungselement 10 dar, das an den Öffnungen 11, an der Bohrung 8, am Rotorschaft 2, an der Profilierung 12, sowie an den Kontaktflächen des Rotorschaftes 2 mit dem Boden 9 anliegt und damit eine hohe Festigkeit und Drehsicherheit aufweist, ohne sich negativ auf das Massenträgheitsmoment des Spinnrotors 1 auszuwirken.

Claims

Spinnrotor (1) für eine Offenend-Rotorspinnmaschine mit einem Rotorschaft (2), einem Rotorteller (3), der eine Öffnung (4), einen Innenraum (5), eine Rotorrille (6), eine von der Öffnung (4) zur Rotorrille (6) sich erstreckende, konisch aufweitende Rutschwand (7) und einen der Öffnung (4) gegenüberliegend angeordneten, mit einer Bohrung (8) ausgeführten Rotorboden (9) aufweist, durch die sich der Rotorschaft (2) zumindest teilweise erstreckt, wobei der Rotorschaft (2) mittels eines Verbindungselementes (10) mit dem Rotorteller (3) verbunden ist und Rotorschaft (2) und Rotorteller (3) eine gemeinsame Drehachse (13) umfassen,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rotorschaft (2) und der Rotorteller (3) Anschlussmittel (11, 12) aufweisen, die durch das als Gussteil ausgebildete Verbindungselement (10) zumindest teilweise umgeben sind, wodurch eine formschlüssige Verbindung des Rotorschaftes (2) mit dem Rotorteller (3) erzielbar ist.
Spinnrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorschaft (2) ein als Profilierung ausgebildetes Anschlussmittel (12) aufweist.
Spinnrotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (12) endseitig am Rotorschaft (2) angeordnet ist und durch eine Bohrung (8) im Rotorboden (9) teilweise in den Innenraum (5) des Rotortellers (3) hineinreicht.
Spinnrotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (12) als ringförmige Nut, als schraubenförmige Nut oder als Rändelung ausgeführt ist.
Spinnrotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Rotorboden (9) des Rotortellers (3) Anschlussmittel (11) angeordnet sind, die als Öffnungen ausgebildet sind.
Spinnrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (10) als einstückiges Druckgussteil ausgeführt ist.
Spinnrotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgussteil (10) aus einem Metall, insbesondere aus Al, Zn, Mg, Ag, Cu, Au, Si, Fe, Ti, Ge, Sn oder dergleichen oder einer Legierung aus diesen Metallen gebildet ist.
Spinnrotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorschaft (2) und die Bohrung (8) im Rotorboden (9) derart ausgebildet sind, dass der Rotorschaft (2) vor dem Verguss mit Spiel in der Bohrung (8) positioniert ist.
Spinnrotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel geringer als 3 mm, vorzugsweise geringer als 1 mm ausgeführt ist.
Spinnrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rutschwand (7) eine Wandstärke (d) aufweist, die im Bereich von 0.5mm ≤ d ≤ 1.5mm liegt, vorzugsweise im Bereich von 0.6mm ≤ d ≤ 0.8mm liegt.
Offenend-Rotorspinnmaschine mit einem Spinnrotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.