Spinn- oder Zwirnring

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf einen Spinn- oder Zwirnring (1) mit einem Fussflansch (2) mit einer Fussflanschdicke (13), einer Ringkrone (4) und einem Steg (3) mit einem Steginnendurchmesser (5) und einer Steghöhe (6) welche sich zwischen dem Fussflansch (2) und der Ringkrone (4) erstreckt. Der Spinn- oder Zwirnring (1) ist einteilig durch ein Tiefziehverfahren hergestellt, Der Übergang (8) vom Steg (3) in den Fussflansch (2) ist mit einem Radius (11) von 0.8 bis 1.2 mm und der Übergang (7) vom Steg (3) in den Fussflansch (2) mit einem Radius (10) von 0.1 bis 0.3 mm ausgebildet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Spinn- oder Zwirnring, welcher einen Fussflansch und eine Ringkrone aufweist, wobei Fussflansch und Ringkrone durch einen Steg verbunden sind. Der Spinn- oder Zwirnring ist einteilig in einem Tiefziehverfahren hergestellt,

[0002] Spinnringe werden in sogenannten Ringspinnmaschinen und Zwirnringe in sogenannten Zwirnmaschinen eingesetzt. Dabei wirken die Spinn- oder Zwirnringe mit auf der Ringkrone aufgesetzten Ringläufern zusammen. Die Ringläufer rotieren mit hohen Geschwindigkeiten auf der Ringkrone, was zu hohen Belastungen an den Kontaktflächen der Ringkrone führt. In der Herstellung von Spinn- oder Zwirnringen wird aus diesem Grund der Ringkrone besondere Bedeutung zugemessen. Der Fussflansch dient der Befestigung der Spinn- oder Zwirnringe in der Maschine. Die Ringkrone wie auch der Fussflansch werden in vielfältigen Ausführungen hergestellt, jeweils in Form und Geometrie angepasst an die Anforderungen der entsprechenden Maschine. Unabhängig von der Ausführung von Ringkrone oder Fussflansch umfassen die Spinn- oder Zwirnringe jeweils eine Ringkrone zur Aufnahme des Ringläufers, einen Fussflansch zur Befestigung und einen dazwischen liegenden Steg. In der Folge werden Spinnringe und Zwirnringe unter dem Begriff Spinnring zusammengefasst.

[0003] Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Spinnringen bekannt. Beispielsweise beschreibt die CH 690 779 die Herstellung eines zweiteiligen Spinnringes, bei welchem die Ringkrone mit dem daran anschliessenden Steg durch ein Tiefziehverfahren gefertigt wird. Dabei wird die Ringkrone in ihrer endgültigen Form durch eine Kombination von Tiefzieh- und Pressoperationen ausgebildet. Der Fussflansch wird dabei nachträglich an das, im Tiefziehverfahren hergestellte Bauteil angebracht. Weiter sind dem Fachmann Verfahren bekannt, bei welchen ein Spinnring durch spanabhebende Bearbeitung aus einem Rohr oder aus einem zuvor durch Warmumformung gefertigten Rohling hergestellt wird. Auch werden Spinnringe durch sogenanntes Rollen, insbesondere der Ringkrone, hergestellt.

[0004] Spinnringe werden zur Verbesserung der Verschleissfestigkeit oftmals beschichtet, oberflächenbehandelt oder mit einem metallischen Schutzüberzug versehen. Auch spielt die Wahl des Werkstoffes für die Herstellungsprozesse eine wesentliche Rolle. Nachteilig an den offenbarten Herstellurigsverfahren ist, dass die Konstruktion respektive Formgebung und Geometrie der Spinnringe jeweils nur auf die endgültige Verwendung der Spinnringe abgestimmt wird. Auch ist ein erhöhter Fertigungsaufwand nötig, um die Spinnringe in ihrer endgültigen Form durch ein Zusammensetzen aus mehreren Bauteilen mit hoher Genauigkeit herzustellen.

[0005] Dabei werden Anforderungen an die Eigenschaften des Ringes, welche aus dem Herstellverfahren heraus bestehen, vernachlässigt oder durch Änderung der Produktionsmethoden umgangen.

[0006] Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spinnring zu schaffen, bei welchem die, für eine optimale Prozessabfolge ausgerichteten Eigenschaften des Spinnringes beachtet werden und der Fertigungsaufwand minimiert wird.

[0007] Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs.

[0008] Zur Lösung der Aufgabe wird ein neuartiger Spinn- oder Zwirnring vorgeschlagen mit einem Fussflansch, einer Ringkrone und einem Steg. Der Steg hat einen Steginnendurchmesser und eine Steghöhe welche sich zwischen dem Fussflansch und der Ringkrone erstreckt. Der Spinn- oder Zwirnring ist einteilig durch ein Tiefziehverfahren hergestellt. Der äussere Übergangsbereich vom Steg in den Fussflansch ist mit einem äusseren Radius von 0.2 bis 0.4 mm und der innere Übergangsbereich vom Steg in den Fussflansch ist mit einem inneren Radius von 1.0 bis 1.5 mm ausgebildet.

[0009] Bei einem Spinnring ist, durch den Einsatz der Ringläufer, die Ringkrone im Betrieb einer hohen Belastung ausgesetzt. Hinzu kommt, bedingt durch eine hohe Varianz an Einsatzmöglichkeiten der Spinnringe, eine grosse Vielfalt in der möglichen Formgebung der Ringkrone. Verglichen mit der Gesamtzahl an hergestellten Spinnringen ergeben sich durch die geometrische Vielfalt relativ geringe Stückzahlen für die einzelnen Spinnringe. Dieser Umstand ist bei der Wahl des Herstellungsverfahrens zu berücksichtigen. Eine kostengünstige und qualitativ hochstehende Möglichkeit der Formgebung bietet eine spanabhebende Bearbeitung der Ringkrone. Vor der spanabhebenden Bearbeitung wird ein Spinnring-Rohling hergestellt. Ein derartiger Rohling wiederum kann in grossen Stückzahlen hergestellt werden, da die endgültige Formgebung erst durch die spanabhebende Bearbeitung erfolgt. Der Rohling wird mit einem Tiefziehverfahren hergestellt. Das Tiefziehverfahren umfasst eine Kombination von Tiefzieh- und Press- respektive Stauchvorgängen. In diesem Tiefziehverfahren wird ein Rohling hergestellt, welcher den Fussflansch und den Steg in ihrer fertigen Form und die Ringkrone im Rohzustand umfasst. Eine derartige einteilige Herstellung eines Rohlings, bei welchem einzig die Ringkrone einen Rohzustand aufweist, verkürzt den Herstellungsprozess, und erlaubt eine günstigere Produktion.

[0010] Der Rohling wird im Bereich des Steges und des Fussflansches bereits durch den Tiefzieh- und Pressvorgang in seiner endgültigen Form ferriggestellt. Durch die einstückige Herstellung erhält der Spinnring im Bereich des Oberganges vom Steg in den Fussflansch eine typische, durch den Tiefziehprozess bedingte Form. Der Steg geht typischerweise in seinem axialen Verlauf in den Fussflansch über. Der Übergang vom Steg in den Fussflansch wird dabei durch die entstehenden Radien charakterisiert. Vorteilhaft ist es an dieser Stelle möglichst kleine Radien im Übergang vom Steg in den Fussflansch zu erreichen. Die Möglichkeiten werden jedoch dadurch begrenzt, dass durch den Tiefziehprozess Risse im Gefüge entstehen können, wenn die Umlenkung des Materials mit einem zu kleinen Radius ausgeführt wird. Als gut zu beherrschende Bereiche haben sich im äusseren Übergang vom Steg in den Fussflansch ein äusserer Radius von 0.2 bis 04 mm und im inneren Übergang vom Steg in Fussflansch ein innerer Radius von 1.0 bis 1.5 mm ergeben.

[0011] Bei der spanabhebenden Bearbeitung der Ringkrone wird der Spinnring-Rohling In eine entsprechende Bearbeitungsmaschine, vorzugsweise einen Drehautomaten, eingespannt. Die Befestigung des Rohlings erfolgt dabei über den Steg oder bevorzugterweise über den Fussflansch. Greift nun das Werkzeug in das Material ein, entstehen, bedingt durch den Eingriffsort und den Befestigungsort, Torsionskräfte, welche zwischen Werkzeug-Eingriffspunkt und Einspannort über den Steg abgeleitet werden müssen. Aufgrund der heute zum Einsatz kommenden Hochleistungsmaschinen entstehen Kräfte, die eine entsprechende Ausgestaltung des Steges verlangen, um nicht zu einer Verformung des Spinnringes zwischen Ringkrone und Fussflansch zu führen. Die Ausgestaltung des Spinnringes durch die einteilige Fertigung mittels Tiefziehverfahren führt zu einer Steigerung der Torsionsfestigkeit. Ein Tiefziehprozess bewirkt eine Umlenkung des Materials, wodurch sich eine Längsausrichtung des Gefüges ergibt. Im Gegensatz dazu wird bei einer spanabhebenden Bearbeitung des Materials das Gefüge nicht verändert. Bel einer Bearbeitung mit einem Drehautomaten entstehen sogenannte Drehrillen, welche eine zusätzliche Schwächung des Bauteils bewirken. Durch die Herstellung eines einteiligen Rohlings kann die Einspannung zur Bearbeitung der Ringkrone sehr einfach auf den bereits fertig ausgebildeten Fussflansch ausgerichtet werden. Damit kann eine höhere Genauigkeit der Ringkrone in bezug auf den Fussflansch und damit die spätere Befestigung in der Spinn- oder Zwirnmaschine erreicht werden. Ein Zusammensetzen des Spinnringes aus mehreren Bauteilen entfällt, was zu einer Verbesserung der Masshaltigkeit der Spinnringe insgesamt beiträgt.

[0012] Das Tiefziehwerkzeuges wird mit einer Formgebung und Oberfläche ausgestaltet welche sich auf das herzustellende Produkt derart auswirkt, dass ein optimaler Verlauf des Gefüges entsteht ohne dass sich Risse ausbilden. Vorteilhafterweise wird dadurch im Bereich des Überganges vom Steg in den Fussflansch ein störungsfreier Materialfluss erreicht. Die dabei entstehenden Radien betragen bevorzugterweise für den äusseren Radius 0.2 mm und für den inneren Radius 1.0 mm, Der innere Radius kann in seinem Verlauf ändern, das heisst es ergibt sich durch den Tiefziehprozess eine Art Krümmung der Oberfläche, welche an ihrer engsten Stelle einem inneren Radius entspricht. Der Verlauf der gekrümmten Oberfläche folg jedoch nicht exakt einem Kreisbogen. Weitere Einflussfaktoren stellen die zur Anwendung kommende Presskraft oder die Geschwindigkeit (Taktzeit) des Tiefzieh- und Pressvorganges dar. Die verschiedenen Einflüsse und deren Auswirkungen bei entsprechender Beachtung sind dem Fachmann bekannt.

[0013] Bevorzugterweise ist der Spinnring aus einem Stahl aus der Gruppe DC03 bis DC07 nach DIN EN 10130 hergestellt. Die Norm DIN EN 10 130 gilt für kaligewatzte Flacherzeugnisse aus weichen Stählen zum Kaltumformen. Die Stahlsorten werden als vollständig beruhigte Stähle geliefert und sind in der Regel in einem kalt nachgewalzten Zustand. Die nach dieser Norm hergestellten Erzeugnisse sind frei von Fliessfiguren. Dadurch wird ein fehlerfreies Tiefziehen ermöglicht. Die Erzeugnisse dieser Stahlgruppe eignen sich auch für ein nachträgliches Aufbringen eines metallischen Schutzüberzuges, beispielsweise durch Schmelztauchen oder elektrolytische Verfahren. Besonders bevorzugt ist der Spinnring aus dem Stahl DC04 nach DIN EN 10 130 hergestellt.

[0014] Für die eintellige Fertigung des Spinnringes ergeben sich vorteilhafte Dimensionsverhältnisse. Bedingt durch den Tiefziehprozess erstreckt sich der Fussflansch nicht in den Bereich des Steginnendurchmessers. Die Dicke des Fussflansches und die Höhe des Steges können aufgrund des späteren Einsatzgebietes des Spinn- oder Zwirnringes variieren, wobei bevorzugterweise die Steghöhe jeweils zumindest der zweifachen Fussflanschdicke entspricht.

[0015] Für die Durchführung des Tiefziehprozesses wird bevorzugterweise ein Rohstahl in Form eines Bandstahles verwendet. Die Verwendung von Bandstahl vereinfacht den Tiefziehprozess und ermöglicht zudem eine materialsparende Fertigung. Die Vereinfachung des Herstellungsprozesses liegt darin, dass vor dem eigentlichen Tiefziehen keine Rohlinge beispielsweise in Form von Blech-Rondellen hergestellt werden müssen.

[0016] Vorteilhafterweise ist die Ringkrone spanabhebend nachbearbeitet. Dadurch kann eine individuelle Formgebung der Ringkrone erfolgen ohne die im vorgängigen Tiefzieh- und Pressvorgang verwendeten Werkzeuge anpassen zu müssen.

[0017] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einer beispielhaften Ausführungsform erklärt und durch Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 Schematische Darstellung eines Querschnitts eines Spinnringes

Fig. 2 Schematische Darstellung einer Vergrösserung des Querschnittes aus Figur 1

[0018] Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Spinnring 1 im Querschnitt. Der Spinnring 1 hat einen Fussflansch 2 und eine Ringkrone 4. Fussflansch 2 und Ringkrone 4 sind über einen Steg 3 miteinander verbunden. Der Steg hat einen Durchmesser 5 und eine Steghöhe 6. Der Durchmesser 5 wie auch die Steghöhe 6 können jeweils abhängig von der vorgesehenen Anwendung stark variieren. Der dargestellte Spinnring 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Spinn- oder Zwirnringes 1. Auch die Ausführung der Ringkrone 4 und des Fussflansches 2 sind abhängig vom späteren Einsatz des Spinnringes 1. Es wird deshalb auf die Form und Geometrie der Ringkrone 4 und des Fussflansches 2 nicht näher eingegangen. Der Spinnring 1 ist einteilig durch einen Tiefziehprozess gefertigt. Dadurch ergibt sich eine charakteristische Form des äusseren Übergangsbereichs 7 und des inneren Übergangsbereichs 8.

[0019] Figur 2 zeigt In einer schematischen Darstellung eine Vergrösserung des Querschnittes aus Figur 1. Der gezeigte Spinnring 1 stellt einen einteilig gefertigten Rohling dar. Die Ringkrone 4 wird durch eine anschliessende spanabhebende Bearbeitung in ihre endgültige Form gebracht. Der an die Ringkrone 4 anschliessende Steg 3 geht in seinem von der Ringkrone 4 entfernten Ende in den Fussflansch 2 über. Der Steg weist eine Steghöhe 6 und der Fussflansch eine Fussflanschdicke 13 auf. Im Übergang 9 vom Steg 3 in den Fussflansch 2 sind ein innerer Radius 11 und ein äusserer Radius 10 ausgebildet. Die Ausbildung des Übergangs 9 wird durch den Tiefziehprozess geformt. Der Steg 3 weist eine Steghöhe 6 auf. Die Nachbearbeitung der Oberfläche 12 der Ringkrone 4 wird bis zum Beginn des Stegs 3 durchgeführt, dabei wird der Steg auf der gesamten Steghöhe 6 nicht nachbearbeitet. Die gezeigte Form der Ringkrone 4 ist beispielhaft für die Form eines Rohlings. Die endgültige Form der Ringkrone 4 wird durch die spanabhebende Bearbeitung bestimmt.

Legende

1	Spinnring
2	Fussflansch
3	Steg
4	Ringkrone
5	Steginnendurchmesser
6	Steghöhe
7	Übergangsbereich aussen
8	Übergangsbereich innen
9	Übergang Steg in Fussflansch
10	Äusserer Radius
11	Innerer Radius
12	Bearbeitungsfläche Ringkrone
13	Fussflanschdicke

Ansprüche

1. Spinn- oder Zwirnring (1) mit einem Fussflansch (2) mit einer Fussflanschdicke (13), einer Ringkrone (4) und einem Steg (3) mit einem Steginnendurchmesser (5) und einer Steghöhe (6) welche sich zwischen dem Fussflansch (2) und der Ringkrone (4) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Spinn- oder Zwirnring (1) einteilig durch ein Tiefziehverfahren hergestellt ist, und dass der innere Übergangsbereich (8) vom Steg (3) in den Fussflansch (2) mit einem inneren Radius (11) von 1.0 bis 1.5 mm und der äussere Übergangsbereich (7) vom Steg (3) in den Fussflansch (2) mit einem äusseren Radius (10) von 0.2 bis 0.4 mm ausgebildet sind.

2. Spinn- oder Zwirnring (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spinn- oder Zwirnring (1) aus einem Stahl aus der Gruppe DC03 bis DC07 nach DIN EN 10 130 hergestellt ist.

3. Spinn- oder Zwirnring (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spinn- oder Zwirnring (1) aus dem Werkstoff DC 04 hergestellt ist.

4. Spinn- oder Zwirnring (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Fussflansch (2) nicht in den Bereich des Steginnendurchmessers (5) erstreckt.

5. Spinn- oder Zwirnring (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steghöhe (6) zumindest der zweifachen Fussflanschdicke (13) entspricht

6. Spinn- oder Zwirnring (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkrone (4) spanabhebend nachbearbeitet ist.

7. Spinn- oder Zwirnring (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spinn- oder Zwirnring (1) aus einem Bandstahl gefertigt ist.

8. Spinn- oder Zwirnring (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Übergangsbereich (8) vom Steg (3) in den Fussflansch (2) mit einem inneren Radius (11) von 1.0 mm ausgebildet ist.

9. Spinn- oder Zwirnring (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Übergangsbereich (7) vom Steg (3) in den Fussflansch (2) mit einem äusseren Radius (10) von 0.2 mm ausgebildet ist.

Zeichnung