DE4334985A1 - Stützscheibe für eine Stützscheibenlagerung eines Offenend-Spinnrotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stütz scheibe für eine Stützscheiben­ lagerung eines Offenend-Spinnrotors mit einem mit einer Welle verbindbaren Grundkörper, der einen Tragring aus Kunststoff aufweist, und mit einem Laufring aus Kunststoff, dessen Außenum­ fang als Lauffläche für den Schaft des Offenend-Spinnrotors ausgebildet ist und dessen Innenumfang mit dem Außenumfang des Tragrings verbunden ist.

Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer Stütz scheibe für eine Stützscheibenlagerung eines Offen­ end-Spinnrotors mit einem einen Tragring aus Kunststoff aufwei­ senden Grundkörper und mit einem mit dem Außenumfang des Trag­ rings verbundenen Laufring aus Kunststoff.

Aus der DE 41 36 794 C2 ist eine Stützscheibe bekannt, die einen Laufring aus elastomerem Material und einen Tragring aus Kunststoff enthält, der einen Elastizitätsmodul von 7000 bis 13 000 MPa aufweist. Als Werkstoff für den Tragring wird Polyharnstoff und für den Laufring elastomeres Polyurethan vorgeschlagen. Angaben über den Elastizitätsmodul des für den Laufring verwendeten Materials sind in der genannten Druckschrift nicht gemacht.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Stützscheibe und ein Verfahren zu deren Herstellung aufzuzeigen, die eine gute Be­ triebssicherheit und eine kostengünstige Bauweise ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei der Stützscheibe dadurch gelöst, daß der Elastizitätsmodul des Kunststoffes des Tragrings wenigstens das Zehnfache des Elastizitätsmoduls des Kunststoffes des Laufrings beträgt.

Bei dem Verfahren zur Herstellung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Tragring und der Laufring durch Spritzgießen jeweils in einem separaten Spritzgießvorgang hergestellt werden, wobei der Tragring und der Laufring bei dem zweiten Spritzgieß­ vorgang miteinander verbunden werden.

Durch das genannte Verhältnis der Elastizitätsmoduln können die bei der Auslegung einer Stützscheibe bestehenden Forderungen nach einer für ein stabiles Laufverhalten genügenden Starrheit und nach einer für ein gutes Dämpfungsverhalten gegenüber dem Schaft genügenden Nachgiebigkeit miteinander in Einklang gebracht werden. Der Grundkörper ist genügend starr, so daß ein stabiles Laufverhalten ohne Flattern gewährleistet ist. Der Laufring ist genügend elastisch, um Schläge des Schaftes des Offenend-Spinn­ rotors wirksam aufzunehmen, aber dennoch genügend starr, um übermäßige Walkarbeit zu vermeiden. Trotz geringer Herstellkosten der im wesentlichen aus Kunststoff bestehenden Stützscheibe werden so ein gutes Laufverhalten und eine gute Dämpfungswirkung erhalten.

Unter dem Elastizitätsmodul wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Zusammenhang zwischen der Zunahme der Spannung und der Zunahme der Dehnung eines Stabes bei ungehinderter Querschnittsverformung unter Zugbeanspruchung verstanden (DIN 53 457).

In vorteilhafter Ausgestaltung werden für den Tragring und den Laufring thermoplastische Kunststoffe mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung verwendet. Thermoplaste sind leicht zu verarbeiten und ermöglichen eine kostengünstige Herstellung.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung wird für den Trag­ ring ein Duroplast verwendet. Duroplaste sind ebenfalls leicht - beispielsweise im Zweikomponenten-Spritzgießverfahren - zu verarbeiten. Für den Laufring könnte ein Thermoplast oder ein sonstiger, leicht verarbeitbarer Kunststoff eingesetzt werden.

Es ist vorteilhaft, für den Tragring und/oder den Laufring spritzgießfähige Kunststoffe einzusetzen. Hier kommen insbeson­ dere Thermoplaste in Betracht, die sich sehr gut für einfache Spritzgießverfahren eignen.

In vorteilhafter Ausgestaltung werden der Tragring und der Laufring durch Kraftschluß miteinander verbunden. Hierdurch wird eine Stützscheibe mit hoher Betriebssicherheit bei einfacher Herstellungsweise erhalten.

Es ist günstig, den Tragring und den Laufring durch Schwinden des Kunststoffes des Laufringes miteinander zu verbinden. Ein solches Schwinden kann beispielsweise beim Erstarren eines thermo­ plastischen Kunststoffes eintreten, wobei das Ausmaß des Schwindens abhängig von dem verwendeten Material ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird eine materielle Verbindung zwischen dem Kunststoff des Tragrings und dem Kunst­ stoff des Laufrings hergestellt. Eine solche materielle Verbindung kann vorteilhaft durch Verschmelzen der gegeneinander anliegenden Bereiche des Kunststoffes des Tragrings und des Kunststoffes des Laufrings erhalten werden. Es ist hierbei günstig, wenn der Kunststoff des Laufrings eine niedrigere Schmelztemperatur hat als der Kunststoff des Tragrings.

In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Tragring eine Profilie­ rung auf, gegen die eine Gegenprofilierung des Laufrings form­ schlüssig anliegt. Diese formschlüssige Verbindung kann anstelle oder zusätzlich zu der kraftschlüssigen oder der materiellen Verbindung vorgesehen werden. Die Profilierung und die Gegenpro­ filierung können in einfacher Weise ebenfalls im Spritzgußver­ fahren hergestellt werden, wobei allerdings das zuerst gegossene Bauteil für das nachfolgende Spritzgießen des zweiten Bauteils in ein anderes Spritzgießwerkzeug eingelegt werden muß.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Grundkörper voll­ ständig durch den Tragring gebildet, so daß der Grundkörper ganz aus Kunststoff besteht.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung besteht der Grund­ körper aus dem erwähnten Tragring und aus einer Nabe aus Metall, die mit dem Tragring verbunden ist. Die Nabe aus Metall ermög­ licht eine stabile Befestigung an einer Welle der Lagerung und führt so zu einer guten Betriebssicherheit.

Es ist hierbei günstig, den Tragring und die Nabe durch Kraft­ schluß miteinander zu verbinden.

Die Verbindung kann in vorteilhafter Weise durch Schwinden des Kunststoffes der Tragrings hergestellt sein.

In vorteilhafter Ausgestaltung können der Tragring und die Nabe Profilierungen und Gegenprofilierungen aufweisen, die zusätzlich zu den oder anstelle der vorbeschriebenen Verbindungen zwischen der Nabe und dem Tragring eine formschlüssige Verbindung ermöglichen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden der Laufring und der Tragring jeweils in einem separaten Spritzgießverfahren herge­ stellt, wobei der Laufring und der Tragring bei dem zweiten Spritzgießvorgang miteinander verbunden werden.

Es ist hierbei vorteilhaft, wenn der Laufring in einem ersten Spritzgießvorgang und der Tragring in einem zweiten Spritzgieß­ vorgang hergestellt werden. Es ist statt dessen auch möglich, in umgekehrter Reihenfolge zu verfahren und zuerst den Tragring und anschließend den Laufring durch Spritzgießen herzustellen.

In vorteilhafter Ausgestaltung schließt sich der zweite Spritz­ gießvorgang in derart kurzem zeitlichem Abstand an den ersten Spritzgießvorgang an, daß der Laufring und der Tragring eine zum Verschmelzen der beiden Kunststoffe ausreichende Temperatur haben. Das zuerst gegossene Bauteil hat dann noch eine hohe Temperatur, die nur geringfügig unter der Fließtemperatur liegt. Durch das Spritzgießen des zweiten Bauteils wird das als erstes gegossene Bauteil in dem Bereich, in dem es mit dem noch flüs­ sigen Kunststoff des als zweites gegossenen Bauteils in Kontakt kommt, erwärmt. Diese Wirkung tritt insbesondere dann ein, wenn die Fließtemperatur des als zweites gegossenen Bauteils höher ist als die Fließtemperatur des als erstes gegossenen Bauteils. Durch dieses vorteilhafte Verfahren werden die Kunststoffe des Lauf­ rings und des Tragrings in den Bereichen, in denen sie gegen­ einander anliegen, gut miteinander verschmolzen.

In vorteilhafter Ausgestaltung werden der Tragring und der Laufring in demselben Spritzgießwerkzeug hergestellt. Hierdurch wird das Herstellungsverfahren weiter vereinfacht. Das Spritz­ gießen des Tragrings und des Laufrings kann hierbei vorteilhaft in der Weise erfolgen, daß zunächst das Kunststoffmaterial für den Laufring, das auf eine fließfähige Temperatur erwärmt ist, in eine Spritzgießform gespritzt wird. Anschließend wird ein Form­ kern, mit dem der Innenumfang des mittlerweile ein wenig er­ starrten Laufrings anliegt, in axialer Richtung aus der Spritz­ gießform herausgeführt. Sodann wird das auf eine fließfähige Temperatur erwärmte Kunststoffmaterial für den Tragring in die Spritzgießform eingespritzt, wobei das eingespritzte Kunststoff­ material in Kontakt mit dem Innenumfang des Laufrings gelangt. Hierdurch wird der Laufring in diesem Bereich nochmals erwärmt, so daß es dort zu einem Verschmelzen des Tragrings und des Laufrings kommt.

Wenn der Grundkörper eine Nabe aus Metall aufweisen soll, wird diese zweckmäßigerweise in die Spritzgießform eingelegt. Beim Spritzgießen des Tragrings wird das auf eine fließfähige Tempe­ ratur erhitzte Kunststoffmaterial des Tragrings an den Außenum­ fang der Nabe angespritzt, so daß eine feste Verbindung herge­ stellt wird.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den zu den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Es zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Stützscheibe in stirnseitiger Ansicht,

Fig. 2 einen Teilaxialschnitt durch die Stützscheibe der Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilaxialschnitt ähnlich Fig. 2 durch eine andere Ausführungsform einer Stützscheibe.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Stütz scheibe ist Bestandteil einer nicht dargestellten Stützscheibenlagerung für einen Offenend-Spinnrotor. Die Stützscheibenlagerung enthält insgesamt vier solcher Stützscheiben 1, die paarweise derart zueinander angeordnet sind, daß zwei einander gegenüberliegende Keilspalte für die Aufnahme des Schaftes des Offenend-Spinnrotors gebildet werden. Hierbei dient der Außenumfang 3 jeder Stützscheibe 1 als Lauffläche für den Schaft des Offenend-Spinnrotors. Jeweils zwei Stützscheiben 1 einer Stützscheibenlagerung sind auf einer gemeinsamen Welle 4 drehfest angeordnet.

Die Stützscheibe 1 besteht aus einem Grundkörper 5 und aus einem Laufring 6. Der Grundkörper 5 besteht aus einer Nabe 7 aus Aluminium und aus einem Tragring 8, der mit dem Außenumfang der Nabe 7 verbunden ist. Mit dem Außenumfang 9 des Tragrings 8 ist der Laufring 6 verbunden, dessen Außenumfang 3 leicht konisch verläuft, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die Nabe 7 ist auf eine Welle 4, die in Fig. 2 nicht dargestellt ist, aufpreßbar, so daß eine drehfeste Verbindung zwischen der Welle 4 und der Stützscheibe 1 hergestellt wird. Der Innenumfang 13 der Nabe 7 aus Metall liegt hierbei kraftschlüssig an dem Außenumfang der Welle 4 an.

Sowohl der Tragring 8 als auch der Laufring 6 bestehen aus Kunststoff. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird als Material für den Tragring 8 ein Glasfasern enthaltendes Polyester mit einem Elastizitätsmodul von 16 000 MPa und für den Laufring 6 ein Polyurethan mit einem Elastizitätsmodul von 700 MPa verwendet. Beide Werkstoffe sind thermoplastische Kunst­ stoffe.

Der Außenumfang 9 des Tragrings 8 ist mit dem Innenumfang 10 des Laufrings 6 durch Verschmelzen der Kunststoffe in diesem Bereich verbunden.

Der Innenumfang des Tragrings 8 ist mit einer Profilierung 11 in Gestalt eines umlaufenden Steges versehen, gegen die eine Gegenprofilierung 12 in Gestalt einer um den Außenumfang der Nabe 7 verlaufenden Nut formschlüssig anliegt. Zusätzlich besteht eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Nabe 7 und dem Laufring 8, die durch Schwinden des Kunststoffes des Tragrings 8 hergestellt ist.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform einer Stütz­ scheibe 2 besteht der Grundkörper 20 nur aus einem aus Kunststoff hergestellten Tragring 21. Dieser kann auf eine nicht darge­ stellte Welle aufgepreßt werden, wobei sein Innenumfang 23 unmittelbar gegen die Welle zur Anlage kommt.

Der Tragring 21 ist mit einer von seinem Außenumfang 25 abragenden Profilierung 24 versehen, die die Gestalt eines Lochkranzes hat. Der Laufring 22 ist mit einer Gegenprofilierung in Gestalt einer umlaufenden Aussparung versehen, die formschlüssig gegen die Profilierung 24 des Tragrings 21 anliegt. Zusätzlich zu dieser formschlüssigen Verbindung ist eine Verbindung durch Verschmelzen der Kunststoffe zwischen dem Außenumfang 25 des Tragringes 21 und dem Innenumfang 26 des Laufringes 22 hergestellt.

Zum Herstellen der in Fig. 1 und 2 dargestellten Stützscheibe 1 wird eine Spritzgießform verwendet, in der die gesamte Stütz­ scheibe 1 in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen spritzgegossen werden kann. Zunächst wird das für den Laufring 6 verwendete thermoplastische Polyurethan, das auf eine fließfähige Temperatur erhitzt ist, in einem ersten Spritzgießvorgang in die Spritz­ gießform eingespritzt. Hierbei ist ein Formkern in die Spritz­ gießform eingeführt, der den Innenumfang 10 des Laufrings 6 formt. Sobald der Laufring 6 ein wenig erstarrt ist, wird der Formkern aus der Spritzgießform in axialer Richtung abgezogen.

Kurze Zeit später wird in einem zweiten Spritzgießvorgang das auf eine fließfähige Temperatur erhitzte thermoplastische Polyester für den Tragring 8 in die Spritzgießform eingespritzt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich auch die Nabe 7 innerhalb der Spritz­ gießform.

Die Schmelztemperatur des Polyesters ist höher als die Schmelz­ temperatur des Polyurethans. Sobald das eingespritzte Polyester mit dem Polyurethan in Kontakt kommt, wird dessen Temperatur erhöht, so daß beide Materialien miteinander verschmelzen.

Beim Einspritzen des Polyesters in die Spritzgießform gelangt dieses auch gegen den Außenumfang der Nabe 7, wobei die nutförmige Gegenprofilierung 12 ausgefüllt wird. Es entsteht so eine formschlüssige Verbindung. Beim Erstarren schwindet das Polyester, so daß eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Tragring 8 und der Nabe 7 hergestellt wird.

Bei der Herstellung der in Fig. 3 dargestellten Stützscheibe 2 wird zunächst der Grundkörper 20 einschließlich der Profilierung 24 in einer Gießform gegossen. Der Grundkörper 20 wird sodann aus der Gießform herausgenommen und in eine zweite Gießform einge­ legt, in der der Laufring 22 an den Tragring 21 angespritzt wird.

Claims (20)

1. Stützscheibe für eine Stützscheibenlagerung eines Offenend­ spinnrotors mit einem mit einer Welle verbindbaren Grundkörper, der einen Tragring aus Kunststoff aufweist, und mit einem Lauf­ ring aus Kunststoff, dessen Außenumfang als Lauffläche für den Schaft des Offenend-Spinnrotors ausgebildet ist und dessen Innenumfang mit dem Außenumfang des Tragrings verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastizitätsmodul des Kunst­ stoffes des Tragrings (8; 21) wenigstens das Zehnfache des Elastizitätsmoduls des Kunststoffes des Laufrings (6; 22) be­ trägt.

2. Stützscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (8; 21) und der Laufring (6; 22) aus jeweils unter­ schiedlichem thermoplastischem Kunststoff bestehen.

3. Stützscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (8; 21) aus einem Duroplast besteht.

4. Stützscheibe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff des Tragrings (8; 21) und/oder der Kunststoff des Laufrings (6; 22) spritzgießfähig sind.

5. Stützscheibe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (8; 21) und der Laufring (6; 22) durch Kraft­ schluß miteinander verbunden sind.

6. Stützscheibe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (8; 21) und der Laufring (6; 22) durch Schwinden des Kunststoffes des Laufrings (6; 22) miteinander verbunden sind.

7. Stützscheibe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (8; 21) und der Laufring (6; 22) durch materielle Verbindung des Kunststoffes des Tragrings (8; 21) mit dem Kunststoff des Laufrings (6; 22) miteinander verbunden sind.

8. Stützscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (8; 21) und der Laufring (6; 22) durch Verschmelzen der gegeneinander anliegenden Bereiche des Kunststoffes des Tragrings (8; 21) und des Kunststoffes des Laufrings (6; 22) miteinander verbunden sind.

9. Stützscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff des Laufrings (6; 22) eine niedrigere Schmelztempera­ tur hat als der Kunststoff des Tragrings (8; 21).

10. Stützscheibe nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (21) eine entlang seines Außenumfangs (25) verlaufende Profilierung (24) aufweist, gegen die eine entlang des Innenumfangs (26) des Laufrings (22) verlaufende Gegenprofi­ lierung formschlüssig anliegt.

11. Stützscheibe nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (20) vollständig von dem Laufring (21) aus Kunststoff gebildet wird.

12. Stützscheibe nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (5) eine ringförmige, mit einer Welle (4) verbindbare Nabe (7) aus Metall enthält, deren Außenumfang mit dem Innenumfang des Tragrings (8) verbunden ist.

13. Stützscheibe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (7) und der Tragring (8) durch Kraftschluß miteinander verbunden sind.

14. Stützscheibe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nabe (7) und der Tragring (8) durch Schwinden des Kunststoffes des Tragrings (8) miteinander verbunden sind.

15. Stützscheibe nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (8) eine entlang seines Innenumfangs verlaufende Profilierung (11) aufweist, gegen die eine entlang des Außenum­ fangs der Nabe (7) verlaufende Gegenprofilierung (12) formschlüssig anliegt.

16. Verfahren zum Herstellen einer Stützscheibe für eine Stütz­ scheibenlagerung eines Offenend-Spinnrotors mit einem einen Tragring aus Kunststoff aufweisenden Grundkörper und mit einem mit dem Außenumfang des Tragrings verbundenen Laufring aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring und der Laufring durch Spritzgießen jeweils in einem separaten Spritz­ gießvorgang hergestellt werden, wobei der Tragring und der Laufring bei dem zweiten Spritzgießvorgang miteinander verbunden werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufring in einem ersten Spritzgießvorgang und der Tragring in einem zweiten Spritzgießvorgang hergestellt werden.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Spritzgießvorgang in einem derart kurzen zeitlichen Abstand an den ersten Spritzgießvorgang anschließt, daß der Laufring und der Tragring eine zum Verschmelzen der Kunststoffe ausreichende Temperatur haben.

19. Verfahren nach Anspruch 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring und der Laufring in demselben Spritzgießwerkzeug hergestellt werden.

20. Verfahren nach Anspruch 16 bis 19, wobei der Grundkörper eine Nabe aus Metall aufweist, mit deren Außenumfang der Tragring verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Spritzgießen des Tragrings der den Tragring bildende Kunststoff an den Außenumfang der Nabe angespritzt wird.