DE4019028A1 - Stuetzscheibe fuer eine stuetzscheibenlagerung fuer oe-spinnrotoren und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stützscheibe für eine Stützschei­ benlagerung für OE-Spinnrotoren, die einen scheibenförmigen Grundkörper aufweist, dessen Umfang mit einer hinterschnit­ tenen, umlaufenden Nut versehen ist, die einen eingeformten Ring aus Kunststoff aufnimmt, dessen Umfang als Lauffläche für einen Schaft eines Offenend-Spinnrotors ausgebildet ist, und ein Ver­ fahren zu ihrer Herstellung.

Bei den bekannten Stützscheiben der eingangs genannten Art deckt der Ring aus Kunststoff die gesamte Umfangsfläche des Grundkörpers ab. Derartige Stützscheiben dienen zur Lagerung von Spinnrotoren, die heute mit Drehzahlen von 100 000 min^-1 und mehr laufen. Die Drehzahlen der Stützscheiben sind daher ebenfalls sehr hoch. Um den Ring aus Kunststoff sicher auf dem Grundkörper zu verankern, ist es bekannt, den Grundkörper mit einer oder mehreren umlaufenden Nuten zu versehen, in die der Ring hineinragt. Ebenso ist es bekannt, den Grundkörper mit ei­ nem umlaufenden Steg zu versehen, der dann in den Ring aus Kunststoff hineinragt.

Es ist auch bekannt (US-PS 48 93 946), in den Umfang des Grund­ körpers eine schwalbenschwanzförmige Nut einzuarbeiten, in der der Ring verankert ist. Um die Teile des Ringes, die den Umfang des Grundkörpers seitlich von der Nut abdecken, sicher zu ver­ ankern, wird dabei vorgesehen, daß diese Bereiche des Umfangs des Grundkörpers mit einer Rändelung versehen sind und/oder da8 ein Klebemittel in diesem Bereich aufgebracht wird.

Es ist auch bekannt (DE-A 36 30 257), den Grundkörper in der Art einer zweiteiligen Felge auszubilden, die den als vorgefer­ tigtes Bauteil hergestellten Ring aufnimmt. Die beiden Teile des Grundkörpers bilden eine schwalbenschwanzförmige Nut, in welcher der Ring gehalten ist, der einen sich trapezförmig nach außen verjüngenden Querschnitt aufweist. Die beiden Teile des Grundkörpers werden in axialer Richtung gegeneinander gespannt, so daß der Ring klemmend gehalten ist. Bei Stützscheiben ist es anzustreben, daß die Lauffläche des Ringes möglichst völlig rund ist, und daß die Stützscheibe selbst keine Schwingungen erzeugenden Unwuchten aufweist,die auf den Schaft des OE-Spinn­ rotors übertragen werden könnten. Diese Bedingungen sind bei einer felgenartigen Halterung eines vorgefertigten Ringes nur sehr schwer zu verwirklichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stützscheibe der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei sehr hohen Drehzahlen eine sichere Verankerung des Ringes an dem Grundkör­ per gewährleistet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Lauffläche des Rin­ ges eine Breite (in axialer Richtung) aufweist, die gleich groß wie oder kleiner als die Breite ist,die die Nut in der Umfangs­ fläche des Grundkörpers aufweist.

Durch diese Ausbildung ist es möglich, den angeformten Ring sehr sicher zu verankern, da die auf ihn einwirkenden Flieh­ kräfte im wesentlichen von den Seitenwandungen der Nut des Grundkörpers aufgefangen werden. Der angeformte Ring läßt sich durch Drehen und/oder Schleifen so bearbeiten, daß eine ausrei­ chend runde Lauffläche erhalten wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Ring die Umfangsfläche des Grundkörpers in radialer Rich­ tung um etwa 1,0 mm bis etwa 1,5 mm überragt. Ein derartiger Ring reicht aus, um die gewünschte Dämpfungswirkung zu erhal­ ten, da der innerhalb der Nut des Grundkörpers gehaltene Teil des Ringes mit an der Dämpfung beteiligt ist. Zweckmäßig ist es, wenn die Gesamtstärke des Ringes in radialer Richtung ca. 4,5 mm bis 6,5 mm beträgt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Nut schwalbenschwanzförmig gestaltet ist. Dadurch ergeben sich Abstützkräfte, die schräg zur Mitte der Nut gerichtet sind. Da­ durch wird auch der mittlere Bereich des Ringes noch wenigstens teilweise durch Abstützkräfte gehalten, die von den Seitenwän­ den der Nut aufgebracht werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Seitenwandungen der Nut an ihren äußeren Enden einen Abschnitt aufweisen, der radial gerichtet ist. Dadurch werden scharfkan­ tige Begrenzungen der Nut vermieden, die ein Einschneiden in die Seitenflanken des Ringes verursachen könnten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der aus dem Grundkörper herausragende Teil des Ringes radial verlaufende Seitenflächen aufweist. Zweckmäßigerweise wird da­ bei weiter vorgesehen, daß die radial verlaufenden Seitenflä­ chen des Ringes gegenüber den Rändern der Nut zurückgesetzt sind und vorzugsweise mit einer Rundung in den innerhalb der Nut befindlichen Teil des Ringes übergehen. Auch damit werden scharfe Ecken oder Kanten vermieden, die Ausgangspunkt von Zer­ störungen des Ringes bilden könnten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Stützscheibe geschaffen, gemäß welchem der Ring aus Kunststoff an den Grundkörper derart angeformt wird, daß er die umlaufende Nut ausfüllt und zunächst die Umfangs­ fläche des Grundkörpers abdeckt, und daß anschließend die seitlich neben der Nut befindlichen Bereiche des Grundkörpers mittels einer nachfolgenden Bearbeitung entfernt werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Kunststoffring mit relativ ge­ ringem Herstellungsaufwand herzustellen, d. h. ohne daß teure Formen notwendig sind. Der Ring kann vielmehr aufgespritzt wer­ den, wonach er dann durch Drehen und/oder Schleifen auf die ge­ wünschte Form bearbeitet wird.

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

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Stütz­ scheibenlagerung,

Fig. 2 zeigt einen Halbschnitt und eine Ansicht einer einzelnen Stützscheibe in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3, 4 und 5 zeigen an einer Einzelheit einer Stützscheibe ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Stützscheibe,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stützscheibe und

Fig. 7 und 8 Einzelheiten eines Grundkörpers einer Stützscheibe während der Herstellung einer schwalbenschwanzförmi­ gen Nut.

In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung der typische Aufbau einer Stützscheibenlagerung für einen OE-Spinnrotor darge­ stellt. Diese Stützscheibenlagerung enthält insgesamt vier Stützscheiben (10), die paarweise auf Achsen (11, 12) angeord­ net sind. Die insgesamt vier Stützscheiben (10) sind derart an­ geordnet, daß sie zwei Keilspalte bilden, in denen ein Schaft (13) eines OE-Spinnrotors gelagert ist. Der Schaft (13) wird mittels eines Tangentialriemens (14) angetrieben, der mit nicht dargestellten Andrückrollen belastet ist und der den Schaft (13) in den Keilspalten hält. Der Antriebsriemen (14) läuft in Pfeilrichtung (A) durch eine Maschine hindurch und treibt die Schäfte (13) einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Spinnaggregaten einer OE-Rotorspinnmaschine an. Die Achsen (11, 12), die in nicht näher dargestellter Weise mittels Wälzlagern gelagert sind, sind derart windschief zueinander ausgerichtet, daß die Stützscheiben (10) einen Axialschub auf den Schaft (13) ausüben, der mit seinem Ende in einem nicht dargestellten Spur­ lager abgestützt ist.

Die Stützscheiben (10) bestehen jeweils aus einem scheibenför­ migen Grundkörper (15), der drehfest auf der Achse (11) oder (12) angeordnet ist, und einem den Umfang des Grundkörpers (15) umgebenden Ring (16), der die eigentliche Lauffläche für den Schaft (13) bildet. Der Ring (16) besteht aus einem elastischen Kunststoff, insbesondere aus einem thermoplastischen Elastomer. Beispielsweise ist als Material der unter dem Warenzeichen HYTREL der Firma DuPont bekannte Kunststoff geeignet. Der Ring hat die Aufgabe, eine Schwingungsdämpfung zu bewirken, so daß er in gewissem Umfang gummielastisch sein muß. Da jedoch hohe Anforderungen an den Rundlauf gestellt werden, muß er anderer­ seits ausreichend hart sein, um ein Schleifen der als Laufflä­ che dienenden Umfangsfläche zu ermöglichen. Spinnrotoren laufen mit sehr hohen Geschwindigkeiten, die heute 100 000 min^-1 und mehr betragen können. Der Schaft (13) besitzt daher eine ent­ sprechend hohe Drehzahl. Bei diesen hohen Rotordrehzahlen be­ sitzen die Stützscheiben (10) ebenfalls noch sehr hohe Drehzah­ len, die sich im Verhältnis ihres Durchmessers zu dem Durchmes­ ser des Schaftes (13) allerdings verringern. Die Drehzahlen der Stützscheiben (10) liegen heute in der Größenordnung von 10 000 min^-1. Aufgrund dieser hohen Drehzahlen wirken hohe Fliehkräfte auf die Ringe (16), so daß diese Ringe (16) sehr sicher an den Grundkörpern (15) verankert werden müssen.

Die scheibenförmigen Grundkörper (15) werden üblicherweise aus Metall hergestellt, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung im Fließpreßverfahren.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der scheibenförmige Grundkörper (15) im Bereich seiner Nabe mit einer Axialbohrung (17) versehen, mit der er auf eine Achse (11) oder (12) aufge­ preßt wird. Der Grundkörper (15) ist auf seinem Umfang mit ei­ ner umlaufenden, schwalbenschwanzförmigen Nut (18) versehen, in der der Ring (16) eingeformt ist. Der Ring (16), der in die Nut (18) eingegossen oder eingespritzt wird, ragt nur mit einem ge­ ringen Teil seiner axialen Stärke in radialer Richtung über die Umfangsfläche des Grundkörpers (15) hinaus, während sein über­ wiegender Teil innerhalb der Nut (18) angeordnet ist. Die Ge­ samtstärke des Ringes (16) in radialer Richtung beträgt zwi­ schen 4,5 mm und 6,5 mm. Der Betrag, mit dem der Ring (16) die Umfangsfläche der Stützscheibe (15) überragt, liegt dagegen nur in der Größenordnung von 1,0 mm bis 1,5 mm.

Wie gut aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist die Breite des aus der Nut (18) herausragenden Teils des Ringes (16), d. h. seine Er­ streckung in axialer Richtung, deutlich kleiner als die Breite des Grundkörpers (15). Die Breite des Ringes (16) entspricht bei der Ausführungsform nach Fig. 2 der Breite der schwalben­ schwanzförmigen Nut (18), mit der diese zu der Umfangsfläche des Grundkörpers (15) offen ist. Die Breite des Ringes (16) liegt in der Größenordnung von 4 mm bis etwa 5 mm.

Die Seitenwandungen der schwalbenschwanzförmigen Nut (18) sind um einen Winkel von etwa 20° zur Radialen geneigt. Aufgrund dieser geneigten Seitenwandungen wird der Ring (16) mit von diesen Seitenwandungen aufgebrachten Abstützkräften gegen die Fliehkraft gehalten, wobei diese Abstützkräfte schräg nach in­ nen zur Mitte der Nut (18) hin geneigt sind. Dabei ist es zweckmäßig, daß die von den äußeren Randbereichen der Seiten­ wandungen ausgehenden Abstützkräfte sich vor dem Nutengrund schneiden, so daß eine sichere Abstützung auch des mittleren Bereiches des Ringes (16) erhalten wird. Die Seitenflächen des aus dem Grundkörper (15) herausragenden Teils des Ringes (16) verlaufen radial.

Die Herstellung einer Stützscheibe (10) entsprechend Fig. 2 wird anhand von Fig. 3 bis 5 näher erläutert. In den Grundkör­ per (15) wird zunächst eine rechteckige Nut (19) eingestochen, die auch die Breite (b) bestimmt, mit der die Nut (18) später zu der Umfangsfläche des Grundkörpers (15) hin offen ist. An­ schließend wird in einem zweiten Arbeitsgang mittels eines wei­ teren Drehwerkzeuges, das für ein Hinterschneiden geeignet ist, die endgültige Nutenform hergestellt. Im Bereich des Nutengrun­ des verbleibt dabei in der Regel ein Rest der Nut (19). Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, enden die schräg zur Radialen geneigten Seitenwandungen der Nut (18) vor dem Bereich des Außenumfanges, so daß radiale Abschnitte (20) an die beiden schrägen Seiten­ wandungen anschließen.

In einem nächsten Arbeitsgang wird der Ring (16), der aus einem Polyesterthermoplast besteht, an den Grundkörper (15) angeformt (Fig. 4). Der Polyesterthermoplast wird derart in die Nut (18) eingespritzt und auf den Außenumfang des Grundkörpers (15) auf­ gespritzt, daß auch die äußeren Umfangsflächen des Grundkörpers (15) von dem Kunststoff mit abgedeckt sind (Fig. 4).

In einem nächsten Arbeitsgang (Fig. 5) wird der Ring (16) so abgearbeitet, daß seine endgültige Form entsteht. Dieses Ab­ arbeiten kann durch ein Drehen, insbesondere ein Diamantdrehen, oder aber auch durch Schleifen erfolgen. Um sicherzugehen, daß die Umfangsflächen des Grundkörpers (15) völlig frei von Kunst­ stoff des Ringes (16) sind, werden zweckmäßigerweise diese Um­ fangsflächen ebenfalls um einen geringen Betrag in der Größen­ ordnung von 0,1 mm bis 0,3 mm mit abgearbeitet. Dieses Abarbei­ ten wird so vorgenommen, daß auch die Seitenflächen des Ringes (16) um einen geringen Betrag in der Größenordnung von 0,2 mm mit abgearbeitet werden. Die Lauffläche des Kunststoffringes (16) besitzt somit eine axiale Breite, die geringfügig kleiner ist als die Breite (b), mit welcher die Nut (18) zu der Um­ fangsfläche des Grundkörpers (15) hin offen ist. Bei diesem Ab­ arbeiten wird bewirkt, daß die radialen Seitenflächen des Rin­ ges (16), die die Lauffläche begrenzen, mit Rundungen (21) an dem Teil des Ringes (16) anschließen, der innerhalb der Nut (18) liegt. Dadurch wird sichergestellt, daß an diesen Stellen aufgrund der wirkenden Fliehkräfte keine Spannungsspitzen o. dgl. entstehen, die Ursache für eine Zerstörung des Ringes (16) sein könnten.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist vorgesehen, daß der Ring (16′), nachdem er durch Anspritzen an den Grundkörper (15) angeformt wurde, so abgearbeitet wird, daß die Seitenflächen des über den Grundkörper (15) in radialer Richtung überstehen­ den Teils in geradliniger Verlängerung der Seitenwandungen der Nut (18′) verlaufen. In diesem Fall ist vorgesehen, daß die Nut (18′) mit bis zu dem Umfang des Grundkörpers (15) mit gleich­ bleibender Neigung verlaufen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist ferner vorgesehen, daß der Ring (16′) mit einer umlaufenden, mittig angeordneten Kühl­ nut (22) versehen ist, die eine radiale Tiefe von weniger als einem Millimeter aufweist. Die Breite der Kühlnut (22) liegt in der Größenordnung von einem Millimeter oder weniger.

In Fig. 7 und 8 ist eine weitere Möglichkeit zur Herstellung einer schwalbenschwanzförmigen Nut (18′′) in einem Grundkörper (15) dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird zunächst in den Umfang des Grundkörpers (15) vorzugsweise durch Drehen eine Rechtecknut (25) eingearbeitet, von der seitlich Stege (23, 24) gebildet werden. Unter Beibehaltung der gleichen Einspannung wird dann den Stegen (23, 24) ein Rollierwerkzeug (26) zuge­ stellt, das die Stege (23, 24) nach innen umbiegt, so daß die schwalbenschwanzförmige Nut (18′′) entsteht.

Da es keine Voraussetzung ist, daß der Nutengrund der schwal­ benschwanzförmigen Nut (18, 18′ oder 18′′) eben verläuft, sind auch andere Herstellungsweisen möglich,um die schwalbenschwanz­ förmige Nut zu schaffen. Beispielsweise ist es möglich, die schwalbenschwanzförmige Nut durch zweimaliges Schrägeinstechen zu erhalten.

In allen Fällen ist es zweckmäßig, daß der anschließend ange­ formte, d. h. aufgespritzte, Ring (16, 16′) aus Kunststoff so angebracht wird, daß er auch die der jeweiligen Nut (18, 18′, 18′′) benachbarten Umfangsflächen mit abdeckt, wonach dann der Ring (16) auf seine endgültige Form bearbeitet wird, d. h. zu der axialen Breite, die gleich oder vorzugsweise auch kleiner als die Öffnung der Nut (18, 18′, 18′′) zu der Umfangsfläche des Grundkörpers (15) ist. Unter Umständen ist es auch möglich, einen zweiteiligen Grundkörper vorzusehen.

Claims (13)

1. Stützscheibe für eine Stützscheibenlagerung für OE-Spinnrotoren, die einen scheibenförmigen Grundkörper aufweist, dessen Umfang mit einer hinterschnittenen, umlaufenden Nut ver­ sehen ist, die einen eingeformten Ring aus Kunststoff aufnimmt, dessen Umfang als Lauffläche für einen Schaft eines OE-Spinnro­ tors ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflä­ che des Ringes (16, 16′) eine Breite (in axialer Richtung) auf­ weist, die gleich groß wie oder kleiner als die Breite (b) ist, die die Nut (18, 18′, 18′′) in der Umfangsfläche des Grundkör­ pers (15) aufweist.

2. Stützscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (16, 16′) die Umfangsfläche des Grundkörpers (15) in radialer Richtung um etwa 1,0 mm bis etwa 1,5 mm überragt.

3. Stützscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gesamtstärke des Ringes (16, 16′) in radialer Richtung ca. 4,5 mm bis ca. 6,5 mm beträgt.

4. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Lauffläche des Rings (16, 16′) etwa der Hälfte der Breite der Umfangsfläche des Grundkör­ pers (15) entspricht.

5. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Lauffläche des Ringes (16, 16′) etwa 4 mm bis etwa 5 mm beträgt.

6. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (18, 18′, 18′′) schwalbenschwanz­ förmig gestaltet ist.

7. Stützscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandungen der Nut (18, 18′, 18′′) unter einem Winkel von etwa 20° zur Radialen geneigt sind.

8. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandungen der Nut (18, 18′, 18′′) an ihren äußeren Enden einen Abschnitt (20) aufweisen, der ra­ dial gerichtet ist.

9. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Grundkörper (15) herausragende Teil des Ringes (16) radial verlaufende Seitenflächen aufweist.

10. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die radial verlaufenden Seitenflächen des Ringes (16) gegenüber den Rändern (20) der Nut (18) zurückge­ setzt sind und vorzugsweise mit einer Rundung (21) in den au­ ßerhalb der Nut (18) befindlichen Teil des Ringes (16) überge­ hen.

11. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche des Grundkörpers (15) bündig an die Bereiche des Ringes (16) anschließt, an denen die radialen Seitenflächen des Ringes (16) beginnen.

12. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (15) mit zwei umlaufenden, die Seitwandungen der Nut (18′′) bildenden Stegen versehen sind, die nach innen zur Nutmitte hin umgebogen sind.

13. Verfahren zum Herstellen einer Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring aus Kunststoff an den Grundkörper derart angeformt wird, daß er die umlaufende Nut ausfüllt und zunächst die Umfangsfläche des Grundkörpers abdeckt, und daß anschließend die seitlich neben der Nut befindlichen Bereiche des Grundkörpers mittels einer nachfolgenden Bearbeitung entfernt werden.