DE102012008693A1

DE102012008693A1 - Offenend-Spinnrotor

Info

Publication number: DE102012008693A1
Application number: DE102012008693A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Georg Wassenhoven
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Saurer Spinning Solutions GmbH and Co KG
Priority date: 2012-04-28
Filing date: 2012-04-28
Publication date: 2013-10-31
Also published as: US8875482B2; CN103374770A; EP2657379B1; EP2657379A3; BR102013010578A2; US20130283754A1; EP2657379A2; BR102013010578B1; CN103374770B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Offenend-Spinnrotor (1), umfassend einen Rotorschaft (4), eine Rotortasse (2) und eine Kupplungsvorrichtung (3) zum lösbaren Verbinden von Rotorschaft (4) und Rotortasse (2), wobei die Kupplungsvorrichtung (3) in einem Halteelement (5) angeordnete Verriegelungskörper (6) aufweist, die bei Betrieb des Offenend-Spinnrotors (1) in Folge der Zentrifugalkraft die Rotortasse (2) und den Rotorschaft (4) in axialer Richtung arretieren, und wobei den Verriegelungskörpern (6) ein elastisches Element (7) zugeordnet ist und das elastische Element (7) mit den Verriegelungskörpern (6) derart zusammenwirkt, dass die Verriegelungskörper (6) die Rotortasse (2) mit dem Rotorschaft (4) auch im Stillstand in axialer Richtung arretieren. Erfindungsgemäß ist das Halteelement (5) als Zapfen ausgebildet und der Zapfen so geformt, dass er in Verbindung mit einer entsprechend geformten Nabe (8) eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung zwischen Rotorschaft (4) und Rotortasse (2) herstellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Offenend-Spinnrotor, umfassend einen Rotorschaft, eine Rotortasse und eine Kupplungsvorrichtung zum lösbaren Verbinden von Rotorschaft und Rotortasse, wobei die Kupplungsvorrichtung in einem Halteelement angeordnete Verriegelungskörper aufweist, die bei Betrieb des Offenend-Spinnrotors in Folge der Zentrifugalkraft die Rotortasse und den Rotorschaft in axialer Richtung arretieren und wobei den Verriegelungskörpern ein elastisches Element zugeordnet ist und das elastische Element mit den Verriegelungskörpern derart zusammenwirkt, dass die Verriegelungskörper die Rotortasse mit dem Rotorschaft auch im Stillstand in axialer Richtung arretieren.
In der Vergangenheit waren in der Textilindustrie eingesetzte Offenend-Rotorspinnmaschinen meistens so gestaltet, dass die Spinnrotoren mit ihrem Rotorschaft in den Lagerzwickeln einer sogenannten Stützscheibenlagerung gelagert waren und dabei über einen maschinenlangen Tangentialriemen angetrieben wurden.
Diese Spinnrotoren, bei denen der Rotorschaft und die Rotortasse üblicherweise über einen Preßsitz nahezu unlösbar verbunden sind, können bei Bedarf, zum Beispiel bei Verschleiß oder, um einen anderen Garntyp auf der Rotorspinnmaschine zu fertigen, von vorne durch das geöffnete Rotorgehäuse ein- bzw. ausgebaut werden.
In der Gegenwart gewinnen einzelmotorisch angetriebene Spinnrotoren zunehmend an Bedeutung. Ein solcher einzelmotorisch angetriebener Spinnrotor ist beispielsweise aus der P 0 972 868 A2 bekannt. Der offenbarte Spinnrotor ist mit seinem Rotorschaft in einer Magnetlageranordnung abgestützt.
Die Magnetlageranordnung besteht dabei aus einer vorderen und einer hinteren Lagerstelle, wobei diese Lagerstellen ihrerseits jeweils über sich axial gegenüberstehende Permanentmagnetringe verfügen. Einer dieser Permanentmagnetringe ist dabei jeweils am Stator festgelegt, während der andere Permanentmagnetring mit dem Rotorschaft umläuft.
Da der Ein- oder Ausbau derartig gelagerter Spinnrotoren einen nicht unerheblichen Montageaufwand erfordert, ist bei diesen Spinnrotoren die Rotortasse jeweils lösbar mit dem Rotorschaft verbunden. Eine Möglichkeit einer solchen lösbaren Verbindung ist in der EP 1 156 142 B1 beschrieben. Diese wird mittels einer Kupplungsvorrichtung realisiert, die aus einer Magnetlagerung zur axialen Arretierung von Rotorschaft und Rotortasse und einer mechanischen Verdrehsicherung, die über Formschluss jede relative Rotationsbewegung zwischen Rotorschaft und Rotortasse verhindert, besteht. In den Rotorschaft ist eine Aufnahmehülse mittels einer Presspassung eingelassen. In der Aufnahmehülse sind in axialer Richtung hintereinander ein Permanentmagnet und ein Innenmehrkant eingelassen. Die Rotortasse weist einen Achsstummel mit einem Außenmehrkant auf, der mit dem Innenmehrkant korrespondiert.
Verbindungsarten, die Drehmomente und Leistungen von einer rotierenden Welle oder einem rotierendem Zapfen auf eine Nabe oder umgekehrt von einer rotierenden Nabe auf eine Welle oder einen Zapfen übertragen, werden im Maschinenbau als Welle-Nabe-Verbindungen bezeichnet. Der Innenmehrkant bildet in Verbindung mit dem Außenmehrkant eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung.
Es gab aber auch schon vor der Etablierung einzelmotorischer Rotorantriebe Bestrebungen, die Verbindung von Rotortasse und Rotorschaft lösbar auszubilden. Beispiele finden sich in der DE 38 15 182 A1 und in der DE 196 18 027 A1 .
Die DE 38 15 182 A1 offenbart verschiedene Beispiele, bei denen die Kopplung in axialer Richtung als auch die Drehmomentübertragung von der Rotorwelle auf die Rotortasse entweder durch eine kraftschlüssige oder eine formschlüssige Verbindung realisiert wird. Zur Übertragung des Drehmomentes ist bei einem Ausführungsbeispiel die Rotortasse am Außenbereich ihres Bodens mit Verbindungszapfen versehen, die in zwei achsparallele Bohrungen einer an dem Rotorschaft befestigten Kupplungsscheibe eingeführt werden. Zur axialen Fixierung werden unter anderem ein wellenförmig gebogener Federstahlstreifen oder ein S-förmig ausgebildetes elastisches Verriegelungselement vorgeschlagen. Beide Teile verformen sich unter dem Einfluss von Fliehkräften und greifen dann in Rasten am Ende der Verbindungszapfen ein. Im Ruhezustand sind Rotortasse und Rotorschaft nicht axial arretiert. Vermutlich aus diesem Grunde sind die Verbindungszapfen relativ lang ausgebildet, um ein Herausfallen der Rotortasse im Ruhezustand unter Einfluss der Schwerkraft zu verhindern. Die langen Verbindungszapfen sind für die Handhabung eher ungünstig.
Die gattungsgemäße DE 196 18 027 A1 offenbart eine Kupplungseinrichtung zwischen Rotortasse und Rotorschaft, die sowohl in axialer Richtung als auch zur Drehmomentübertragung eine ausschließlich kraftschlüssige Verbindung herstellt. Es handelt sich um eine Fliehkraftkupplung mit kugelförmigen Verriegelungskörpern. Wenn der Spinnrotor in Rotation versetzt wird, sorgen die Zentrifugalkräfte aufgrund der Konstruktion der Kupplung für eine Arretierung in axialer Richtung als auch in Drehrichtung. Die Kupplung weist zudem ein elastisches Element auf, das zum Beispiel als Gummiklotz oder als Federelement ausgebildet sein kann. Das elastische Element ist so angeordnet, dass die Verriegelungskörper auch ohne Rotationsbewegung in Bezug auf die Drehachse des Spinnrotors nach außen gedrückt werden. Auf diese Weise ist auch im Stillstand des Spinnrotors eine Arretierung vorhanden. Zum Verbinden von Spinntasse und Rotorschaft können die Verriegelungskörper leicht zusammengeschoben werden. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass bei zunehmender Drehzahl des Spinnrotors die rein kraftschlüssige Übertragung des Drehmomentes nicht mehr zuverlässig arbeitet.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend von der DE 196 18 027 A1 , einen Spinnrotor mit einer kompakten und zuverlässigen Kupplungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zur Lösung der Aufgabe ist das Halteelement als Zapfen ausgebildet und der Zapfen ist so geformt, dass er in Verbindung mit einer entsprechend geformten Nabe eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung zwischen Rotorschaft und Rotortasse herstellt.
Die Erfindung realisiert auf einfache Weise eine formschlüssige Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments von dem Rotorschaft auf die Rotortasse. Dadurch kann das Drehmoment auch bei höheren Drehzahlen zuverlässig übertragen werden. Durch die erfindungsgemäße Form des Halteelementes für die Verriegelungskörper wird eine kompakte und platzsparende Anordnung geschaffen. Ein separates Achselement ist für die formschlüssige Verbindung nicht erforderlich.
Für die Form des als Zapfen ausgebildeten Halteelementes können an sich bekannte Formen für Welle-Nabe-Verbindungen verwendet werden. Die formschlüssige Verbindung kann zum Beispiel durch ein Keilwellenprofil, ein Polygonprofil oder eine Kerbverzahnung erreicht wird.
Eine einfache aber wirkungsvolle Form für die formschlüssige Verbindung ist eine kreiszylindrische Form mit mindestens einer ebenen Fläche auf dem Umfang.
Vorzugsweise weist die Nabe Aufnahmen auf, die in montiertem Zustand die Verriegelungskörper zumindest teilweise aufnehmen. Die in radialer Richtung wirkende Zentrifugalkraft wird so wirkungsvoll in eine axiale Kraft umgewandelt. Die Aufnahme kann zum Beispiel als V-förmige Nut ausgebildet sein. Für die Funktion ist es ausreichend, wenn die Nut im Bereich der Verriegelungskörper vorhanden ist. Aus fertigungstechnischen Gründen ist die Nut allerdings vorteilhaferweise umlaufend entlang des Umfangs der Nabe ausgebildet.
Für Fliehkraftkupplungen der beanspruchten Art sind kugelförmige Verriegelungskörper besonders vorteilhaft. Ein kugelförmiger Verriegelungskörper arbeitet besonders wirkungsvoll in Verbindung mit einer V-förmigen Nut an der Nabe. Der kugelförmige Verriegelungskörper legt sich an eine schräge Fläche der Nut, so dass die Zentrifugalkraft in eine axiale Kraft umgewandelt wird.
Vorzugsweise ist das Halteelement mit den Verriegelungskörpern fest mit dem Rotorschaft verbunden und die Nabe ist als Teil der Rotortasse ausgebildet. Durch die Anordnung des Halteelementes auf dem Rotorschaft, kann die Rotortasse, die bei Bedarf ausgetauscht wird, besonders einfach gestaltet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Spinnrotor;
2 den Spinnrotor aus 1 in einer geschnittenen Darstellung;
3 mögliche Formen für eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung durch Keilwellenprofile;
4 mögliche Formen für eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung durch Polygonprofile;
5 mögliche Formen für eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung durch Kerbverzahnung.
Die 1 und 2 zeigen einen erfindungsgemäßen Spinnrotor 1. Der Spinnrotor 1 umfasst einen Rotorschaft 4 und eine Rotortasse 2. Der Rotorschaft 4 und die Rotortasse 2 sind lösbar miteinander verbunden, so dass die Rotortasse 2 bei Bedarf ausgetauscht werden kann. Der Rotorschaft 4 ist mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden. Da die Rotortasse 2 austauschbar ist, kann der Rotorschaft 4 fest in den Antrieb, vorzugsweise ein Einzelantrieb, integriert sein.
Um eine lösbare Verbindung zu realisieren, weist der Spinnrotor 1 eine Kupplungsvorrichtung 3 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Rotorschaft 4 einen Zapfen 5 und die Rotortasse 2 eine Nabe 8. Die Außenform des Zapfens 5 und die Innenform der Nabe 8 sind zueinander korrespondierend, so dass sich beim Aufstecken der Rotortasse 2 auf den Zapfen 5 des Rotorschaftes 4 eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung ergibt und somit ein Drehmoment übertragen werden kann. Die in den 1 und 2 dargestellte Ausführungsform weist einen Zapfen 5 mit einer kreiszylindrischen Außenform auf. Um eine formschlüssige Verbindung zu erzielen, weist der Kreiszylinder zwei ebene Flächen an seinem Umfang auf. Die 3 bis 5 zeigen beispielhaft alternative Formen für eine formschlüssige Verdrehsicherung zwischen Zapfen 5 und Nabe 8. Die 3 zeigt Keilwellenprofile. Die 4 stellt Polygonprofile dar. Die 5 zeigt Formen mit einer Kerbverzahnung.
Der Zapfen 5 ist gleichzeitig als Halteelement für die Verriegelungskörper 6 ausgebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind als Verriegelungskörper 6 zwei Kugeln vorhanden. Zwischen den Kugeln 6 ist ein elastisches Element 7 angeordnet, das die Kugeln 6 auch im Ruhezustand des Spinnrotors nach außen drückt. In eingebautem Zustand werden die Kugeln 6 in die Aufnahmen 9 der Nabe 8 der Rotortasse 2 gedrückt. Die Aufnahmen 9 sind als V-förmige umlaufende Nut in der Nabe ausgebildet. Beim Abziehen und Aufstecken der Rotortasse 2 können die Kräfte des elastischen Elementes 7 leicht überwunden werden. Wenn der Spinnrotor 1 in Rotation versetzt wird, wirken auf die Kugeln 6 Zentrifugalkräfte, so dass die Rotortasse 2 und der Rotorschaft 4 in axialer Richtung sicher arretiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1156142 B1 [0006]
DE 3815182 A1 [0008, 0009]
DE 19618027 A1 [0008, 0010, 0011]

Claims

Offenend-Spinnrotor (1), umfassend einen Rotorschaft (4), eine Rotortasse (2) und eine Kupplungsvorrichtung (3) zum lösbaren Verbinden von Rotorschaft (4) und Rotortasse (2), wobei die Kupplungsvorrichtung (3) in einem Halteelement (5) angeordnete Verriegelungskörper (6) aufweist, die bei Betrieb des Offenend-Spinnrotors (1) in Folge der Zentrifugalkraft die Rotortasse (2) und den Rotorschaft (4) in axialer Richtung arretieren, und wobei den Verriegelungskörpern (6) ein elastisches Element (7) zugeordnet ist und das elastische Element (7) mit den Verriegelungskörpern (6) derart zusammenwirkt, dass die Verriegelungskörper (6) die Rotortasse (2) mit dem Rotorschaft (4) auch im Stillstand in axialer Richtung arretieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (5) als Zapfen ausgebildet ist und der Zapfen so geformt ist, dass er in Verbindung mit einer entsprechend geformten Nabe (8) eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung zwischen Rotorschaft (4) und Rotortasse (2) herstellt.
Offenend-Spinnrotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung durch ein Keilwellenprofil erreicht wird.
Offenend-Spinnrotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung durch ein Polygonprofil erreicht wird.
Offenend-Spinnrotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung durch eine Kerbverzahnung erreicht wird.
Offenend-Spinnrotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung durch eine kreiszylindrische Form mit mindestens einer ebenen Fläche auf dem Umfang erreicht wird.
Offenend-Spinnrotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (8) Aufnahmen (9) aufweist, die in montiertem Zustand die Verriegelungskörper (6) zumindest teilweise aufnehmen.
Offenend-Spinnrotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungskörper (6) kugelförmig ausgebildet sind.
Offenend-Spinnrotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (5) mit den Verriegelungskörpern (6) fest mit dem Rotorschaft (4) verbunden ist.
Offenend-Spinnrotor (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (8) als Teil der Rotortasse (2) ausgebildet ist.