[0001] 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.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] Gemäß der
DE 196 18 027 A1 soll die Kupplung mit den Verriegelungskörper als separates Bauteil ausgebildet sein.
Die Fertigungstoleranzen addieren sich entsprechend der Anzahl der Bauteile, so dass
mehr Bauteile zu größeren Ungenauigkeiten führen und damit zu einer größeren Unwucht.
Bei den hohen Drehzahlen mit denen Spinnrotoren betrieben werden, kann diese Unwucht
zu Problemen führen, bis hin zur Beschädigung der Spinneinheit.
[0012] Es ist 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.
[0013] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches
1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0014] 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.
[0015] 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. Die erfindungsgemäße Anordnung weist wenige Einzelteile auf. Dadurch
kann eine Summierung von Fertigungstoleranzen reduziert werden, so dass der Spinnrotor
eine geringe Unwucht aufweist.
[0016] 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.
[0017] Eine einfache aber wirkungsvolle Form für die formschlüssige Verbindung ist eine
kreiszylindrische Form mit mindestens einer ebenen Fläche auf dem Umfang.
[0018] Vorzugsweise weist die Nabe Aufnahmen auf, die in montiertem Zustand die Verriegelungskörper
zumindest teilweise aufnehmen. Die in radialer Richtung wirkende Zentrifugalkraft
bewirkt zunächst eine kraftschlüssige Arretierung in axialer Richtung. Durch die Aufnahme
wird zusätzlich ein Formschluss erreicht, der die Arretierung in axialer Richtung
verbessert. 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.
[0019] Vorteilhafterweise weisen die Aufnahmen jeweils eine Fläche auf, gegen die die Verriegelungskörper
drücken, und der Rotorschaft und die Rotortasse weisen jeweils einen Anschlag zur
Begrenzung einer axialen Bewegung auf, wobei die Aufnahmen und die Fläche so ausgebildet
sind, dass die in radialer Richtung wirkende Kraft auf die Verriegelungskörper in
eine Kraft in axialer Richtung des Offenend-Spinnrotors umgewandelt wird und dadurch
die Anschläge von Rotorschaft und Rotortasse aneinander gedrückt werden.
[0020] Wenn die Aufnahmen als V-förmige Nut ausgebildet sind, kann diese Wirkungsweise durch
einen unsymmetrischen Aufbau der Nut erreicht werden. Die Nut ist so gestaltet, dass
die Verriegelungskörper nur gegen eine der schrägen Flächen drücken und so die radiale
Kraft in eine axiale Kraft umgewandelt wird. Wenn durch die axiale Kraft Anschläge
von Rotortasse und Rotorschaft gegeneinander gedrückt werden, erhält man eine optimale
Arretierung in axialer Richtung.
[0021] Die Anschläge weisen Anschlagflächen auf. Die Anschlagflächen sind vorzugsweise senkrecht
zur Achse des Offenend-Spinnrotors angeordnet und ihr geometrischer Schwerpunkt liegt
auf der Achse des Offenend-Spinnrotors. Bei dieser Ausgestaltung der Anschläge wird
durch die axiale Kraft gegen die Anschläge zusätzlich eine Zentrierung der Rotortasse
erreicht. Das heißt, ein Winkelversatz zwischen der Achse des Rotorschaftes und der
Achse der Rotortasse wird vermieden.
[0022] 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.
[0023] 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.
[0024] Die Erfindung betrifft außerdem eine Rotortasse für einen Offenend-Spinnrotor mit
einer Nabe, wobei die Nabe so geformt ist, dass sie in Verbindung mit einem entsprechend
geformten Zapfen eines Rotorschaftes eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung ergibt,
wobei die Nabe an ihrem Innenumfang Aufnahmen aufweist, die dazu ausgebildet sind,
mit einem Rotorschaft verbundene Verriegelungskörper zumindest teilweise aufzunehmen,
wobei die Aufnahmen eine Fläche aufweisen, die so ausgebildet ist, dass eine Kraft,
die ein Verriegelungskörper auf die Fläche in radialer Richtung ausübt, in eine Kraft
in axialer Richtung der Rotortasse umgewandelt wird.
[0025] Vorzugsweise weist die Rotortasse Anschläge mit Anschlagflächen auf, die senkrecht
zur Achse der Rotortasse angeordnet sind und deren geometrischer Schwerpunkt auf der
Achse der Rotortasse liegt.
[0026] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
[0027] Es zeigen:
- Fig. 1
- einen erfindungsgemäßen Spinnrotor;
- Fig. 2
- den Spinnrotor aus Fig. 1 in einer geschnittenen Darstellung;
- Fig. 3
- mögliche Formen für eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung durch Keilwellenprofile;
- Fig. 4
- mögliche Formen für eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung durch Polygonprofile;
- Fig. 5
- mögliche Formen für eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung durch Kerbverzahnung;
- Fig. 6
- einen Ausschnitt aus der Darstellung der Fig. 2.
[0028] Die Figuren 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.
[0029] 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 Figuren 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 Figuren 3 bis 5 zeigen beispielhaft alternative Formen für
eine formschlüssige Verdrehsicherung zwischen Zapfen 5 und Nabe 8. Die Fig. 3 zeigt
Keilwellenprofile. Die Fig. 4 stellt Polygonprofile dar. Die Fig. 5 zeigt Formen mit
einer Kerbverzahnung.
[0030] 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. Das elastische Element
7 kann zum Beispiel als Gummiklotz oder als Feder ausgebildet sein. Bei Verwendung
von zwei Verriegelungskörpern, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Kugeln 6,
ergibt sich ein einfacher Aufbau. Die beiden Kugeln 6 können mit dem elastischen Element
in eine Querbohrung des Zapfens 5 eingebracht werden. Durch eine sogenannte Prägung
entsteht eine geringe Wulst an den Enden der Querbohrung. Durch diese Prägung werden
die Kugeln 6 mit dem elastischen Element 7 in der Querbohrung gehalten. 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 Kugeln mit einer größeren Kraft in die Nut
9 gedrückt werden.
[0031] Die Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt aus der Fig. 2 und verdeutlicht die Wirkungsweise
einer möglichen axialen Arretierung. In der vergrößerten Darstellung ist der unsymmetrische
Aufbau der Nut 9 zu erkennen. Die Anordnung ist so ausgebildet, dass die Kugel 6 nur
gegen die dem Rotorschaft 4 zugewandte Fläche 12 drückt. Dadurch wird die Zentrifugalkraft
beziehungsweise die Kraft des elastischen Elementes 7 in eine Axialkraft umgewandelt.
Die Axialkraft ist so gerichtet, dass der Anschlag 11 der Rotortasse 2 gegen den Anschlag
10 des Rotorschaftes 4 gedrückt wird. Die Anschläge 10 und 11 sind rotationssymmetrisch
angeordnet. Der geometrischer Schwerpunkt der Anschlagsflächen liegt damit auf der
Rotationachse des Offenend-Spinnrotors 1. Indem die Anschläge 10, 11 gegeneinander
gedrückt werden, erfolgt damit nicht nur eine axiale Arretierung sondern auch eine
Zentrierung der Rotortasse.
1. 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.
2. Offenend-Spinnrotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung durch ein Keilwellenprofil erreicht wird.
3. Offenend-Spinnrotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung durch ein Polygonprofil erreicht wird.
4. Offenend-Spinnrotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung durch eine Kerbverzahnung erreicht wird.
5. 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.
6. 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.
7. Offenend-Spinnrotor (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (9) jeweils eine Fläche (12) aufweisen, gegen die die Verriegelungskörper
(6) drücken, und dass der Rotorschaft (4) und die Rotortasse (2) jeweils einen Anschlag
(10, 11) zur Begrenzung einer axialen Bewegung aufweisen, wobei die Aufnahmen (9)
und die Fläche (12) so ausgebildet sind, dass die in radialer Richtung wirkende Kraft
auf die Verriegelungskörper (6) in eine Kraft in axialer Richtung des Offenend-Spinnrotors
(1) umgewandelt wird und dadurch die Anschläge(10, 11) von Rotorschaft (4) und Rotortasse
(2) aneinander gedrückt werden.
8. Offenend-Spinnrotor (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (10, 11) Anschlagflächen aufweisen, die senkrecht zur Achse des Offenend-Spinnrotors
(1) angeordnet sind und deren geometrischer Schwerpunkt auf der Achse des Offenend-Spinnrotors
(1) liegt.
9. Offenend-Spinnrotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungskörper (6) kugelförmig ausgebildet sind.
10. 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.
11. Offenend-Spinnrotor (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (8) als Teil der Rotortasse (2) ausgebildet ist.
12. Rotortasse (2) für einen Offenend-Spinnrotor (1) mit einer Nabe (8), wobei die Nabe
(8) so geformt ist, dass sie in Verbindung mit einem entsprechend geformten Zapfen
(5) eines Rotorschaftes (4) eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung ergibt, wobei
die Nabe (8) an ihrem Innenumfang Aufnahmen (9) aufweist, die dazu ausgebildet sind,
mit einem Rotorschaft verbundene Verriegelungskörper (6) zumindest teilweise aufzunehmen,
wobei die Aufnahmen (9) eine Fläche aufweisen, die so ausgebildet ist, dass eine Kraft,
die ein Verriegelungskörper (9) auf die Fläche in radialer Richtung ausübt, in eine
Kraft in axialer Richtung der Rotortasse (2) umgewandelt wird.
13. Rotortasse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotortasse (2) Anschläge (11) mit Anschlagflächen aufweist, die senkrecht zur
Achse der Rotortasse angeordnet sind und deren geometrischer Schwerpunkt auf der Achse
der Rotortasse liegt.