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(11) | EP 0 915 194 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Läufer für Ringspinn- oder Ringzwirnmaschinen |
| (57) Die Erfindung betrifft einen Läufer für Ringspinn- oder Ringzwirnmaschinen mit einem
in Ausnehmungen am Schaft des Läufers (3) bewegbar geführten, der Gleitfläche am Spinnring
(1) zugewandten, kugelförmigen Gleitkörper. Mit dem Ziel, die Gleitbedingungen zu
verbessern und für die aktuelle Gleitpaarung permanent eine mit Schmierstoffen angereicherte
Gleitfläche zur Verfügung zu haben, wird der kugelförmige Gleitkörper (6) in einer
am Läufer (3) befestigten, separaten Gleitbüchse (5) aus einem metallischen Gleitwerkstoff,
vorzugsweise Bronze, formschlüssig bewegbar geführt. |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Läufer für Ringspinn- oder Ringzwirnmaschinen in einer Ausführung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die seit der Erfindung der Ringspinnmaschinen verwendeten Läufer sind aus rundem oder profiliertem Draht hergestellt. Sie umgreifen, meist etwa C-förmig ausgebildet, im freien Abstand den Führungswulst des Spinnringes. Der Läufer gleitet bei den heute üblichen Spindeldrehzahlen mit sehr hoher Geschwindigkeit (um 40 m/sec). Er wird unter der Wirkung der Fliehkraft nach außen gedrückt, durch den Faden nach vorn, oben und innen gezogen und unter einem zur Achse der Spindel windschiefen Winkel am Spinnring geführt. Bei diesen hohen Geschwindigkeiten und der relativ extremen Belastung durch den Faden und die Fliehkraft werden an die Kontaktfläche zwischen Läufer und Spinnring sehr hohe Anforderungen gestellt.
[0002] Zur Sicherung einer hohen Lebensdauer der an der Relativbewegung beteiligten Elemente ist man immer wieder bestrebt, dem Spinnring eine harte, verschleißfeste Oberfläche mit niedrigem Reibwert zu verleihen.
[0003] Hierbei geht man in zunehmendem Maße dazu über, den Spinnring mit einer diamantähnlichen Kohlenstoffschicht zu versehen (vgl. DE 43 00 491 A1 und DE 197 07 232.1). Mit dieser Maßnahme reduziert man den Reibungskoeffizienten zwischen Läufer und Spinnring auch unter schmierstoffreien Gleitbedingungen.
[0004] In diesem Zusammenhang wurde bereits durch die DE 197 07 232.1 vorgeschlagen auch den Läufer mit einer durch Kohlenstoffatome angereicherten Oberfläche zu versehen, wobei die Obertlächenhärte des Läufers geringer ist, als die des Spinnringes. Unter Beibehaltung der Elastiztät des Läufers (nötig für das Aufclipsen des Läufers) erreicht man hiermit bereits gute Ergebnisse hinsichtlich der Lebensdauer.
[0005] Die gute Gleiteigenschaft des Läufers ist jedoch wegen der notwendigen Elastizität für das Aufclipsen an eine relativ geringe Schichtdicke gebunden. Damit bleibt die Lebensdauer des Läufers begrenzt.
[0006] An der wirksamen Gleitfläche des Läufers hält sich wegen der dort überwiegend auftretenden Punktberührung kaum der Faserabrieb als Schmierstoff.
[0007] Angesichts des hohen Aufwandes für den Austausch der Läufer einer Spinnmaschine sind auch die bereits bedeutenden Verbesserungen hinsichtlich der Lebensdauer der Läufer und Spinnringe noch unbefriedigend, insbesondere bei einer hohen Spindeldrehzahl (z. B. über 50 m/s).
[0008] In dem CH 392 338 wird bereits ein Ringläufer beschrieben, dessen inneres Ende zu einer hohen, halbkugelförmigen Kalotte ausgebildet ist. In diese Kalotte soll eine Kugel eingelegt werden, die sich langsam dreht und der Gleitpaarung eine ständig neue Gleitfläche zur Verfügung stellt.
[0009] Eine solche Lösung hat nur theoretischen Wert. Die Kugel fällt bei dem geringstem Anstoß aus der Kalotte. Es ist äußerst problematisch, ja sogar unmöglich, in den Federstahl eine derart große Kalotte für eine Kugel einzubringen, die mehr als nur eine Halbkugel umfaßt.
[0010] Damit überhaupt eine Rotation der Kugel in dieser Kalotte möglich wird, muß die Masse der Kugel in einer ähnlichen Größenordnung gewählt werden wie die des gesamten Läufers. Der Durchmesser der Kugel muß damit ein Vielfaches des Drahtdurchmessers des Läufers betragen. Ein solch dünner Draht reicht wiederum nicht aus, eine ausreichend stabile Kalotte für diese Kugel auszubilden. Der Teil des Läufers mit der Kalotte bricht bereits beim Aufklipsen vom übrigen Teil des Läufers ab.
[0011] Die große Fläche, an der sich Kugel und Kalotte (Stahl auf Stahl) gegenseitig berühren, wird unter Anwesenheit von fettigem Faserabrieb dazu führen, daß keinerlei Relativbewegung zwischen Kalotte und Kugel auftritt. Der Wunsch, daß man der Gleitpaarung Spinnring/Läufer stets eine neue Gleitfläche am Läufer zur Verfügung stellen kann, bleibt damit Illusion.
[0012] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Läufer aus Federstahl mit eingefügter beweglicher Kugel vorzuschlagen, deren Gleitfläche sich regelmäßig erneuert. Die Kugel soll begrenzte Abmessungen aufweisen und unverlierbar und leicht drehbar am Läufer geführt werden. Die Herstellung des Lagers mit der Kugel soll auch unter den Bedingungen der automatischen Produktion möglich sein. Die Stabiltät des Läufers - als Baueinheit mit Kugel - soll auch eine ausreichend große Sicherheit gegen Formänderungen beim Aufsetzen (Aufclipsen) der Läufer gewährleisten.
[0013] Diese Aufgabe wird auf überraschend einfache Art durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die Gleitbüchse kann zusammen mit der Gleitkugel (Kugel) mit üblichen Mitteln am Läuferschaft befestigt werden, ohne daß damit die Beweglichkeit der Kugel eingeschränkt wird.
[0014] Für Kugel und Gleitbüchse kann man die für den Gleitvorgang zwischen beiden Elementen optimalen Werkstoffe, nämlich hochfesten Stahl für die Kugel und Bronze für die Gleitbüchse, wählen.
[0015] Insbesondere mit den Merkmalen des Anspruches 2 hat man dann die Möglichkeit, einerseits die Kugel in der Gleitbüchse und andererseits die Gleitbüchse im Läufer unverlierbar zu halten. Die Bronze der Gleitbüchse hat bei dieser Ausbildung dafür ausreichend Substanz und Möglichkeiten für eine Verformung zur Ausbildung der benötigten Vorsprünge.
[0016] Man kann mit dieser Ausführung auch die Reibpaarung zwischen Kugel und Gleitbüchse näher an die aktuelle Rollachse der Kugel verlagern. Die Beweglichkeit der Kugel wird so zusätzlich unterstützt.
[0017] Die Bronze hat auch eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit, so daß die auch in diesem Falle noch an der Reibfläche entstehende Wärme an solche Positionen abgeleitet werden kann, die bei der Bewegung des Läufers in einer kühlenden Luftströmung liegen.
[0018] Die Ausbildung der Kugel nach Anspruch 3 ermöglicht eine deutliche Reduzierung der Reibung zwischen Spinnring und Kugel und im gleichen Maße auch zwischen Kugel und Gleitbüchse. Die für die Beweglichkeit der Kugel notwendigen Proportionen der Reibbeding ungen bleiben erhalten.
[0019] Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen
- Fig. 1:
- einen Querschnitt durch einen perspektivisch dargestellten Teil eines Spinnringes mit einem längs geschnittenen Läufer etwa in Arbeitsposition und
- Fig. 2, 2a:
- zwei Ansichten eines büchsenförmigen Gleitkörpers mit Kugel, der eine Bohrung im Läuferschaft von innen nach außen durchgreift.
[0020] In Fig.1 ist ein Teil eines Spinnringes 1 abgebildet, auf dem ein Läufer 3 schematisch in seiner regelmäßigen Arbeitsposition gezeigt ist. Durch den Faden 2 und die an ihm wirkenden Kräfte wird der Läufer 3, der den Führungswulst 11 umgreift, auf dem Spinnring 1 in eine windschiefe Position gebracht und an der Kontakffläche 12 entlanggeführt.
[0021] Durch die hohe Spindeldrehzahl wird der Läufer 3 unter Wirkung der Fliehkraft mit seinem Schaftabschnitt 31 gegen die Kontakffläche 12 am Spinnring 1 gedrückt.
[0022] Zur Sicherung der zwischen dem Schaftabschnitt 31 des Läufers 3 und der Kontakffläche 12 des Spinnringes 1 notwendigen Gleitbedingungen ist in den Schaftabschnitt 31 von innen eine Gleitbüchse 5 mit Gleitkugel - auch als Kugel 6 bezeichnet - in eine entsprechende Bohrung eingesetzt.
[0023] Innerhalb der Gleitbüchse 5 ist ein Raum vorgesehen, in dem nahezu formschlüssig ein Rollkörper, hier die Kugel 6, eingesetzt ist. Die Kugel 6 stützt sich nach außen an der Stützwand 51 ab und wird nach innen durch die eingestülpte Haltelippe 52 fixiert. Die Kugel 6 kann sich in diesem Raum frei drehen.
[0024] Von Bedeutung ist es, daß die Kugel 6 an ihren wirksamen Gleitabschnitten innerhalb der Büchse möglichst nur Punkt oder Linienberührung hat. Auf diese Weise kann sich zwischen Kugel und Büchse kein durchgehender Film ausbilden, der der Bewegung der Kugel 6 einen höheren Wiederstand entgegensetzt. Wichtig ist auch, daß die Stützwand 51 möglichst nahe an der jeweils aktuellen Rollachse der Kugel 6 wirksam ist.
[0025] Die Kontaktfläche 12 des Spinnringes 1 kann im gewissen Sinne auch als Rolibahn bezeichnet werden. Sie kann bei Verwendung einer solchen Kugel 6 mit einer ringförmigen Vertiefung versehen sein, die in etwa der Kugeloberfläche angepaßt ist. Durch diese Vertiefung kann das Springen und Schwingen des Läufers 3 weitgehend eingeschränkt werden.
[0026] Die Gefahr, daß an dem Gleit- bzw. Rollpunkt zwischen der Kugel 6 und Spinnring 1 eine extrem hohe Temperatur entsteht, die zu Schweißpunkten führt, besteht durch die Mischreibung nicht mehr.
[0027] Grundsätzlich haben wir es hier immer noch mit einer Gleitreibung zu tun. Die Kugel 6 schiebt dabei Schmierstoff, der sich meist aus dem Faserabrieb bildet, vor sich her. Erhöht sich der aktuelle Reibwert zwischen Kugel 6 und Gleitfläche 12 wegen fehlendem Schmierstoff, dreht sich die Kugel 6 und bringt dabei den davor gesammelten Schmierstoff zwischen die aktuelle Gleitpaarung. In der Praxis gleitet die Kugel 6 bei relativ langsamer Drehbewegung.
[0028] Der Werkstoff der Kugel 6 ist zweckmäßigerweise ein hochlegierter Chromstahl. Die Oberfläche dieses Rollkörpers, der Kugel 6, ist DLC-beschichtet.
[0029] Diese DLC-Schicht (Diamant Like Carbon) ist vorzugsweise nach dem PECVD-Verfahren (Plasma-Enhanced-Chemical-Vapour-Deposition) aufgebracht.
[0030] Die Homogenität des Überganges vom Grundwerkstoff der Kugel 6 zur harten Oberflächenschicht schafft die Gewähr dafür, daß keine Teile der harten Oberflächenschicht ausbrechen können. Die Kugel 6 und die Kontaktfläche 12 (Rollbahn) am Spinnring 1 besitzen eine sehr hohe Lebensdauer.
[0031] Der Vorteil einer solchen Schicht besteht darin, daß eine DLC-Schicht einen deutlich niedrigeren Reibwert besitzt als der übliche Chromstahl.
[0032] Alle Gleitprozesse, an denen die Kugel 6 beteiligt ist, finden unter wesentlich besseren Bedingungen statt. Das Wirkprinzip verändert sich dadurch nicht.
[0033] Die Lebensdauer der Läufer 3 und letztendlich auch die Lebensdauer der Spinnringe 1 kann deutlich erhöht werden.
[0034] Es wird, nach Versuchen zu urteilen, mindestens eine Verdopplung der Lebensdauer möglich. Daraus resultieren deutliche Produktionssteigerungen in den Spinnereien. Die Kosten können reduziert werden.
[0035] Anstelle der Bronze für die Gleitbüchse 5 ist es denkbar, Messing oder andere hochwertige metallische Gleitlegierungen einzusetzen. Entscheidend für den Einsatz sind die guten Notlaufeigenschaften, die guten mechanischen Eigenschaften und das gute Wärmeleitvermögen des Werkstoffes.
Bezugszeichenliste
1. Läufer für Ringspinn- oder Ringzwirnmaschinen mit einem in Ausnehmungen am Schaft
des Läufers bewegbar geführten, der Gleitfläche am Spinnring zugewandten, kugelförmigen
Gleitkörper,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der kugelförmige Gleitkörper (6) in einer am Läufer (3) befestigten, separaten Gleitbüchse (5) aus einem metallischen Gleitwerkstoff, vorzugsweise Bronze, formschlüssig bewegbar geführt ist.
2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleitbüchse (5) mit ihrer Achse, die zur Kontaktfläche (12) des Spinnringes (1) gerichtet ist, fest in eine Bohrung im Läuferschaft (31) eingefügt ist und
daß der kugelförmige Gleitkörper (6) allseitig formschlüssig und frei drehbar in der Gleitbüchse (5) geführt ist und deren Rollfläche - etwa zum Schwerpunkt des Läufers (3) gerichtet - aus der Gleitbüchse (5) hervorsteht.
3. Läufer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der kugelförmige Gleitkörper (6) aus legiertem Stahl besteht, dessen Oberfläche eine DLC Beschichtung (diamant like carbon), hergestellt nach dem PECVD-Verfahren (Plasma-Enhanced-Chemical-Vapour-Deposition-Verfahren) aufweist.