DE1254426B - Vorrichtung zum Abstuetzen einer mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Spule - Google Patents

Description

DEUTSCHES PATENTAMT

DeutscheKl.: 47 k-5/10

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1 254 426

Aktenzeichen: M55150IXc/47k

J 254 426 Anmeldetag: 15.Dezember 1962

Auslegetag: 16. November 1967

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Aufwickeins von Garn auf Spulen und bezieht sich auf eine zum Abstützen einer mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Spule dienende Vorrichtung mit einer langgestreckten drehbaren Welle, die einen die Spule aufnehmenden Teil aufweist, der eine Mehrzahl von um ihn herum angeordneten, von dem Teil nach außen vorstehenden biegsamen Elementen trägt, deren Abmessung größer als der Innendurchmesser der Spule ist und die die um sie koaxial angeordnete Spule fest ergreifen.

Es sind Spulenabstützvorrichtungen dieser Art bekannt, welche jedoch lediglich auf die Lösung des Problems gerichtet sind, im Betrieb eine Bewegung der Spule in bezug auf den sie aufnehmenden Teil der Welle in sicherer Weise zu verhindern. Zu diesem Zweck bestehen bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art die biegsamen Elemente aus um die Welle herum in Form eines Käfigs angeordneten Blattfedern, die durch Ausübung eines auf sie in Achsrichtung wirkenden Drucks nach außen durchbiegbar sind und eine solche Breite haben, daß sie sich beim Zusammendrücken mit ihren Längskanten an die Innenfläche der Spule fest anpressen. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung sind für den genannten Zweck in dem die Spule aufnehmenden Teil der Welle, der die Form einer Trommel hat, sich parallel zur Wellenachse erstreckende Stäbe quer verschiebbar gelagert, die durch die im Betrieb auftretende Zentrifugalkraft aus der Umfangsftache der Trommel herausbewegt und fest gegen die Innenfläche der Spule gepreßt werden.

Die Erfindung ist demgegenüber auf die Lösung eines anderen Problems gerichtet, das bei einer Spulenabstützvorrichtung der eingangs genannten Art auftritt, wenn die Welle mit einer sehr hohen Drehzahl angetrieben wird, bei welcher Unwuchtbedingungen auftreten können, die Vibrationskräfte entstehen lassen, welche bewirken, daß sich die Drehachse der Welle aus ihrer normalen Lage seitlich verlagert (wandert) und nicht mehr durch den von den rotierenden Teilen bestimmten Massenmittelpunkt hindurchgeht. Diese durch die Vibration bedingte äußerst nachteilige Erscheinung wird besonders stark, wenn die Vorrichtung eine hohe kritische Geschwindigkeit aufweist, d. h. bei welcher die Zahl ihrer Umdrehungen je Sekunde der Eigenfrequenz der seitlichen Verlagerung der Welle entspricht.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Spulenabstützvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einerseits eine niedrige kritische Geschwindigkeit besitzt und bei welcher andererseits die durch Vorrichtung zum Abstützen einer mit hoher
Geschwindigkeit rotierenden Spule

Anmelder:

Monsanto Company, St. Louis, Mo. (V. St. A.)
Vertreter:

Dr. E. Wiegand und Dipl.-Ing. W. Niemann,
Patentanwälte, Hamburg 50, Königstr. 23

Als Erfinder benannt:

Robert Cheves Jackson, Raleigh, Ν. C (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. Dezember 1961
(159 842)

Unwuchtbedingungen verursachten Vibrationskräfte auf ein Minimum herabgesetzt sind, indem sie der Spule gestattet, sich innerhalb vorbestimmter Grenzen ihrer seitlichen Wanderbewegung selbsttätig in eine solche Lage einzustellen, daß ihre Drehachse stets durch den Massenmittelpunkt der rotierenden Teile hindurchgeht.

Gemäß der Erfindung ist dieser technisch wichtige Vorteil gegenüber bekannten Spulenabstützvorrichtungen dadurch erzielt, daß die biegsamen Elemente aus längs des die Spule aufnehmenden Teiles der Welle im Abstand voneinander liegenden ringförmigen Bündeln schmaler biegsamer Streifen bestehen, welche die Spule »schwimmend« abstützen und sämtlich eine gleiche Neigung gegen die durch ihre Innenkanten hindurchgehenden radialen Ebenen haben, und daß der die Spule aufnehmende Teil der Welle mit Widerlagern versehen ist, welche die bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten unter Unwuchtbedingungen auftretende Verlagerung der Spule mit Bezug auf die Drehachse der Welle begrenzen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

F i g. 1 ist eine Längsschnittansicht einer Spulenabstiitzvorrichtung gemäß der Erfindung;

709 688/216

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht nach der Linie 2-2 der Fig. 1.

Die dargestellte Spulenabstützvorrichtung 1 weist eine langgestreckte Welle 2 auf, die sich mit ihrem unteren Ende in den Hohlraum 4 eines zylindrischen Teiles 5 erstreckt, welcher am unteren Ende einen ringförmigen Flansch 6 aufweist, der an einem Sockel 7 mit Hilfe von durch Bohrungen des Flansches hindurchgeführten Schrauben 8 befestigt ist. Die Welle 2 ist am unteren Ende in dem Hohlraum 4 des zylindrischen Teiles 5 mittels zweier im Abstand voneinander liegender Lager 9 und 10 drehbar abgestützt, die durch eine zur Welle koaxiale Buchse 11 voneinander getrennt und auf der Welle durch einen Sprengring 12 gehalten sind, der in einer in der Welle außerhalb des unteren Lagers 10 ausgebildeten Nut angeordnet ist. In einer in dem Flansch 6 des zylindrischen Teiles 5 vorgesehenen Ausnehmung ist ein Ring 13 angeordnet, der dazu dient, das untere Lager 10 im Abstand von dem Sockel 7 zu halten.

Ein den zylindrischen Teil 5 umgebendes, becherförmiges Antriebsglied 14 dessen Mantel mit 15 bezeichnet ist, weist in seinem nach oben gerichteten Boden eine Bohrung 16 auf, in welcher die Welle 2 an einer über dem oberen Lager 9 liegenden Stelle befestigt ist. Auf der Welle 2 ist weiterhin zwischen dem Lager 9 und dem Boden des Antriebsgliedes 14 ein Abstandhaltering 17 angeordnet.

Die Außenfläche des Mantels 15 des Antriebsgliedes 14 ist durch eine Schulter 18 in einen Teil größeren Durchmessers und einen Teil kleineren Durchmessers unterteilt. Der Teil größeren Durchmessers ist nahe der Schulter 18 mit Gewinde versehen, auf das ein mit Innengewinde versehener Ring 19 aufgeschraubt ist. Auf diesem Teil größeren Durchmessers ist weiterhin neben dem Ring 19 ein Wirtel 20 mit Hilfe von Keilen 21 angeordnet und ferner ein Haltering 22 mit Preßsitz aufgebracht, der den Wirtel 20 in seiner Lage hält.

Längs des sich von dem Antriebsglied 14 nach oben erstreckenden Teiles der Welle 2 ist eine Mehrzahl von ringförmigen Bündeln 23 trapezförmiger biegsamer Streifen 28 aus federndem Material im Abstand voneinander angeordnet. Zwischen je zwei benachbarten Streifenbündeln 23 ist ein buchsenförmiges Abstandsstück 24 auf der Welle 2 angeordnet. An dem oberen Ende 3 der Welle 2, das mit Gewinde versehen ist, ist eine ringförmige Scheibe 25 von vorbestimmtem Außendurchmesser vorgesehen. Die Streifenbündel 23, die Abstandsstücke 24 und die Scheibe 25 sind auf der Welle 2 mittels einer auf das Gewindeende 3 der Welle aufgeschraubten Mutter 26 fest zusammengeklemmt.

Jedes Bündel 23 enthält eine Mehrzahl der biegsamen Streifen 28 von vorbestimmter Länge, die am inneren Ende in eine nach außen offene umlaufende Nut eines Halteringes 27 fest eingeklemmt sind und sämtlich eine gleiche Neigung gegen die durch ihre Innenkanten hindurchgehenden radialen Ebenen haben. Die Neigung der Streifen 28 entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn wird durch die Richtung bestimmt, in welcher die Welle 2 im Betrieb rotiert; sie sind in Gegenuhrzeigerrichtung geneigt, wenn die Welle 2 sich in Uhrzeigerrichtung dreht, während sie in Uhrzeigerrichtung geneigt sind, wenn die Welle 2 sich in Gegenuhrzeigerrichtung dreht. Die Streifen 28 in jedem Bündel 23 haben eine solche Länge, daß ihre äußeren Kanten von einem Kreis umschrieben werden, dessen Durchmesser größer als der Innendurchmesser der Bohrung der mittels der Vorrichtung 1 zu bewickelnden Spulen ist.

Vor der Inbetriebsetzung wird auf der Vorrichtung 1 eine Spule 29 angeordnet, indem die Spule mit ihrem einen Ende zunächst über das dem Ende 3 der Welle 2 benachbarten Bündel 23 aus elastischen Streifen 28 geschoben und dann über die nachfolgenden Bündel in Anlage mit der Schulter 18 des mit der Welle verbundenen Antriebsgliedes 14 gedrückt wird. Die Spule 29 gleitet leicht in ihre Arbeitsstellung, wenn auf sie eine leichte Drehung in der gleichen Richtung ausgeübt wird, in welcher die biegsamen Streifen 28 geneigt sein sollen, wenn die Spule auf die Vorrichtung 1 aufgeschoben ist. Wenn sich die Spule 29 in ihrer Arbeitsstellung befindet, sind die Streifen 28 sämtlicher Bündel 23 einwärts gegen die Welle 2 gebogen und damit unter Spannung gesetzt. Dadurch wird die Spule 29 durch die Spannkraft der Streifen 28, die gegen die Innenfläche der Spule wirkt, mit der Welle 2 zur Drehung mit ihr verbunden.

InfBetrieb wird die Vorrichtung 1 von einer nicht dargestellten Kraftquelle angetrieben, die über einen Riemen 30 mit dem Wirtel 20 verbunden ist, um das Antriebsglied 14 und damit die Welle 2 mit der aufgesetzten Spule 29 zu drehen. Wenn sich die Welle 2 dreht, bewirkt die Zentrifugalkraft, daß sich die biegsamen Streifen 28 an ihren äußeren Enden fächerförmig ausbreiten und so eine erhöhte Greifkraft an die Innenfläche der Spule 29 anlegen.

Solange keine Unwuchtkräfte auftreten, fallen der Massenmittelpunkt und die normale Drehachse der rotierenden Teile der Vorrichtung, der Spule und des sich auf ihr bildenden Wickels zusammen, und es werden keine schädlichen Vibrationskräfte wirksam. Unter dieser Arbeitsbedingung halten die biegsamen Streifen 28 die zentrale Ausrichtung der Spule 29 auf der Welle 2 aufrecht.

Wenn sich jedoch während des Betriebes ein Ungleichgewicht entwickelt, dann ist die Vorrichtung 1 in der Lage, eine Einstellung vorzunehmen, um die Vibration zu verringern. Um die von der Vorrichtung selbsttätig vorgenommene Einstellung besser zu verstehen, sei zunächst die Arbeitsweise einer üblichen Spulenabstützvorrichtung unter Vibrationsbedingungen erläutert.

Wenn bei der Verwendung einer üblichen Spulenabstützvorrichtung Ungleichgewichtsbedingungen auftreten, bewirken gewöhnlich die Unwuchtkräfte, daß der Massenmittelpunkt der rotierenden Teile seitlich von der normalen Drehachse um einen Betrag verlagert wird, der durch die Größe der Unwucht bestimmt wird. Dieser Zustand bewirkt, daß die Vorrichtung vibriert, und demzufolge ergeben sich sowohl eine nicht gleichförmige Aufspulung des Garns als auch gefährliche Arbeitsbedingungen.

Der gewünschte Zustand ist derjenige, bei dem der Massenmittelpunkt der rotierenden Teile mit der normalen Drehachse zusammenfällt. Bei einem Ungleichgewichtszustand geht jedoch die Drehachse nicht durch den Massenmittelpunkt hindurch. Infolgedessen wird, wenn keine Vorsorge getroffen ist, daß eine Einstellung der Drehachse in bezug auf den Massenmittelpunkt ermöglicht wird, die Vibration nicht geregelt.

Wenn bei der Verwendung der Spulenabstützvorrichtung gemäß der Erfindung Ungleichgewichts-

Claims (1)

1. bedingungen auftreten, dann gestatten die die Spule 29 »schwimmend« abstützenden biegsamen Streifen

   28 der Spule, sich gegen die Unwuchtkräfte einzustellen, indem sie ihre Lage relativ zu der Welle 2 verschiebt, so daß sie um den »unausgewuchteten« Massenmittelpunkt rotiert. Diese Einstellung hat das Bestreben, zu verhindern, daß der Massenmittelpunkt von der normalen Drehachse der Welle 2 zu weit weg verlagert wird, so daß die Vibration auf einem Minimum gehalten wird. Das Ausmaß der Schrägstellung der Spule 29 wird durch zwei Widerlager begrenzt, von denen das eine von der Umfangsfläche der Scheibe 25 auf der Welle 2 und das andere von der Umfangsfläche des Teiles des Antriebsgliedes 14 oberhalb der Schulter 18 gebildet ist, wobei diese beiden Widerlagerflächen einen gleichen Durchmesser haben, der jedoch etwas kleiner als der Innendurchmesser der Bohrung der Spule 29 ist.

   Ein weiterer Vorteil der Spulenabstützvorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß ihre kritische Geschwindigkeit kleiner als die bekannter Vorrichtungen ist. Die niedrige kritische Geschwindigkeit ist auf die elastische Verbindung zurückzuführen, die durch die Streifen 28 zwischen der Bohrung der Spule

   29 und der Welle 2 geschaffen ist. Es ist gefunden as worden, daß die Verbindung umso starrer ist, je höher die kritische Geschwindigkeit ist. Es wird daher mit einer Spulenabstützvorrichtung, die eine niedrige kritische Geschwindigkeit besitzt und die Spule »schwimmend« abstützt, eine hohe Sicherheit und Wirksamkeit erzielt.

   Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Abstützen einer mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Spule, mit einer langgestreckten drehbaren Welle, die einen die Spule aufnehmenden Teil aufweist, der eine Mehrzahl von um ihn herum angeordneten, von dem Teil nach außen vorstehenden biegsamen Elementen trägt, deren Abmessung größer als der Innendurchmesser der Spule ist und die die um sie koaxial angeordnete Spule fest ergreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsamen Elemente aus längs des die Spule aufnehmenden Teiles der Welle (2) im Abstand voneinander liegenden ringförmigen Bündeln (23) schmaler biegsamer Streifen (28) bestehen, welche die Spule (29) »schwimmend« abstützen und sämtlich eine gleiche Neigung gegen die durch ihre Innenkanten hindurchgehenden radialen Ebenen haben, und daß der die Spule (29) aufnehmende Teil der Welle (2) mit Widerlagern (25, 14) versehen ist, welche die bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten unter Unwuchtbedingungen auftretende Verlagerung der Spule (29) mit Bezug auf die Drehachse der Welle (2) begrenzen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 306 780, 743 337;
   schweizerische Patentschrift Nr. 316 366;
   USA.-Patentschriften Nr. 2274 681, 2461171,
   462.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   709 688/216 11.67 0 Bundesdruckerei Berlin