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Dokumentenidentifikation DE4121979A1 13.02.1992
Titel Spinn- oder Zwirnspindel
Anmelder Stahlecker, Fritz, 7347 Bad Überkingen, DE;
Stahlecker, Hans, 7334 Süßen, DE
Erfinder Braxmeier, Hans, 7334 Süßen, DE;
Stahlecker, Gerd, 7332 Eislingen, DE
Vertreter Wilhelm, H., Dr.-Ing.; Dauster, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 7000 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 03.07.1991
DE-Aktenzeichen 4121979
Offenlegungstag 13.02.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.02.1992
IPC-Hauptklasse D01H 7/10
IPC-Nebenklasse D01H 7/12   
Zusammenfassung Bei einer Spinn- oder Zwirnspindel mit einem Spindelschaft, der mittels eines Halslagers und eines Fußlagers innerhalb eines Spindellagergehäuses gelagert ist, wird vorgesehen, daß das Spindellagergehäuse unterhalb des Fußlagers mittels eines Verbindungselementes mit einem es mit Abstand umgebenden Außengehäuse verbunden ist, wobei das Verbindungselement eine Querschnittsverengung aufweist, die als eine eine Körperschallübertragung einschränkende Diskontinuitätsstelle ausgebildet ist, wobei ferner die Biegesteifigkeit im Bereich dieser Diskontinuitätsstelle in der Größenordnung von 100 N/mm beträgt, und wobei der Zwischenraum zwischen Spindellagergehäuse und Außengehäuse ein Medium enthält, das möglichst keinen Körperschall überträgt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Spinn- oder Zwirnspindel mit einem Spindelschaft, der mittels eines Halslagers und eines Fußlagers innerhalb eines Spindellagergehäuses gelagert ist, das unterhalb des Fußlagers mittels eines Verbindungselementes an einem das Spindellagergehäuse mit Abstand umgebenden Außengehäuse gehalten ist, das mit Mitteln zum Befestigen an einer Spindelbank versehen ist, wobei das Verbindungselement mit einer einen auf Biegen federelastisch nachgiebigen Bereich definierenden Querschnittsverringerung versehen ist.

Obwohl mit modernen Maschinen und Fertigungsmethoden Spindeln oder Zwirnspindeln und ihre Lagerungen mit erhöhter Genauigkeit hergestellt werden können, ergeben sich Lärmprobleme ab Spindeldrehzahlen von ca. 17000 min-1. Dabei gelten die Wälzkörper der Halslagerung als wesentliche Geräuschquelle. Schwingungen im Bereich des Halslagers werden als Körperschall über das Spindellagergehäuse, den Spindelflansch und die Spindelbank auf großflächige Maschinenelemente übertragen, von denen dann die mechanischen Schwingungen in Schall umgewandelt werden. Dies gilt auch für eine Spindel der eingangs genannten Art, wie sie durch die DE-C 27 49 389 bekannt ist. Bei dieser Bauart ist ein Lagergehäuse vorgesehen, das ein Halslager und ein vollständiges Fußlager (sowohl ein radiales Lagerelement als auch ein axiales Lagerelement) aufnimmt und somit die gesamte Spindel auch in axialer Richtung hält. Das Lagergehäuse ist bei dieser Bauart dicht unterhalb des Halslagers an dem oberen Ende eines Zwischenrohres angebracht, das das Lagergehäuse in dem übrigen Bereich mit Abstand umgibt. Das Zwischenrohr ist unterhalb des Fußlagers mit seinem unteren Ende über ein Verbindungselement mit dem unteren Ende eines äußeren Lagergehäuses verbunden, das mit Mitteln zum Befestigen an einer Spindelbank versehen ist und das das Zwischenrohr mit Abstand umgibt. Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Bodenteil eine Einschnürung auf, um einen auf Biegen federelastischen Bereich zu schaffen. Die Zwischenräume zwischen Lagergehäuse und Zwischenrohr einerseits sowie zwischen dem Zwischenrohr und dem äußeren Lagergehäuse stehen über Öffnungen miteinander in Verbindung und sind mit Öl gefüllt, dessen Niveau sich über die halbe Höhe des äußeren Lagergehäuses erstreckt. Mit Hilfe dieses Öls sollen Schwingungen der Spindel gedämpft werden, so daß die Laufqualität der Spindel verbessert werden soll. Maßnahmen zur Schallreduzierung sind bei dieser Spindel nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spinn- oder Zwirnspindel der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine deutliche Verringerung des Geräuschproblems erhalten wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Querschnittsverringerung als eine eine Körperschallübertragung einschränkende Diskontinuitätsstelle ausgebildet ist, die bezüglich der Biegesteifigkeit bei einer radialen Belastung am Halslager eine Federkonstante von 70 N/mm bis 300 N/mm aufweist, und daß in dem gegenüber dem Innenraum des Spindellagergehäuses abgetrennten Zwischenraum zwischen Spindellagergehäuse und Außengehäuse ein Medium vorhanden ist, dessen Schallgeschwindigkeit kleiner als 500 m/s ist.

Aufgrund der Diskontinuitätsstelle wird die Körperschallübertragung schon innerhalb der Spindellagerung weitgehend unterbrochen, so daß die hochfrequenten Schwingungen, die später zu Schall werden, nur in geringem Maße auf das Außengehäuse und von dort auf die Spindelbank und andere Maschinenteile weitergeleitet werden. Das Außengehäuse selbst bewirkt außerdem noch eine Abschirmung des von dem Spindellagerhäuse abgegebenen Schalls. Dabei ist auch vorgesehen, daß in dem Zwischenraum zwischen dem Spindellagergehäuse und dem Außengehäuse kein Medium vorhanden ist, das in der Lage ist, in einem nennenswerten Umfang einen Körperschall zu übertragen.

Die bei der bekannten Bauart nach der DE-C 27 49 389 vorhandene Einschnürung in dem Verbindungselement wirkt nicht als eine Diskontinuitätsstelle, durch die die Körperschallübertragung in nennenswerten Umfang eingeschränkt wird. Dies liegt darin begründet, daß der Zwischenraum zwischen dem Zwischenrohr und dem Außenrohr auch im Bereich der Einschnürung durch Öl ausgefüllt ist, so daß über dieses Öl eine Körperschallübertragung erfolgt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Zwischenraum zwischen Spindellagergehäuse und Außengehäuse wenigstens im Bereich der Diskontinuitätsstelle mit einem Fett ausgefüllt ist. Dadurch läßt sich die Geräuschbildung noch weiter reduzieren. Die gleiche Wirkung wird erhalten, wenn der Zwischenraum zwischen Spindellagerhäuse und Außengehäuse wenigstens im Bereich der Diskontinuitätsstelle mit einem Elastomer ausgefüllt ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Fußlager in ein radiales Lagerelement und ein axiales Lagerelement unterteilt ist und daß das axiale Lagerelement in axialer Richtung gegen das Verbindungselement abgestützt ist. Dadurch wird erreicht, daß das Spindellagergehäuse in seinem rohrförmigen Bereich nicht mit Zug- oder Druckkräften belastet ist, sondern nur mit Biegekräften. Dadurch lassen sich definiertere Verhältnisse auch bezüglich der Diskontinuitätsstelle erzielen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform.

Die Zeichnung zeigt einen axialen Teil-Schnitt durch eine erfindungsgemäße Spinn- oder Zwirnspindel, die an einer Spindelbank angebracht ist.

Die Spinn- oder Zwirnspindel enthält einen mit einem Spindeloberteil, von dem ein Wirtel (7) dargestellt ist, drehfest verbundenen Spindelschaft (2), der in einem Spindellagergehäuse (3) gelagert ist. Die Lagerung erfolgt mittels eines Wälzkörper, vorzugsweise Rollen, aufweisenden Halslagers (4), mit welchem der Spindelschaft (2) in einer Lagerhülse gelagert ist, die in das obere Ende des Spindellagergehäuses (3) eingepreßt ist. Das untere Ende des Spindelschaftes ist mit einem Fußlager gelagert, das als radiales Lagerelement eine Lagerhülse (5) aufweist, die mittels einer Zentrierhülse (8) gehalten ist, deren oberes Ende in der Lagerhülse gehalten ist. Das Spurlager wird mit einem Spurlagerbolzen (6) ergänzt, auf den sich das Ende des Spindelschaftes (2) in axialer Richtung abstützt. Zwischen der Zentrierhülse (8) und der Innenwandung des Spindellagergehäuses (3) ist eine Dämpfungsspirale (9) angeordnet. Der Spurlagerbolzen (6) ist in einem Verbindungselement (12) gehalten, das einteilig mit dem Spindellagergehäuse (3) ausgebildet ist und das das Spindellagerhäuse (3) unterhalb des Fußlagers (5, 6) mit dem unteren Ende eines Außengehäuses (14) verbindet. Das dickwandige Außengehäuse (14) ist im Bereich seines oberen Endes an einer Spindelbank (20) befestigt. Das Außengehäuse (14) ist im Bereich seines oberen Endes mit einem Außengewinde (16) versehen, auf das eine Mutter (19) aufgeschraubt ist. Beidseits der Spindelbank (20) sind Ringe (17, 18) angeordnet, von denen wenigstens einer einen Planschlag aufweist, so daß die Winkellage der Spinn- oder Zwirnspindel (1) durch Verdrehen dieses Ringes, beispielsweise des Ringes (18) einstellbar ist.

Der Boden (23) des Spindellagerhäuses (3), der den Spurlagerbolzen (6) aufnimmt und der eine die Dämpfungsspirale (9) in axialer Richtung abstützende Bodenplatte (10) aufnimmt, ist, wie bereits erwähnt wurde, einteilig mit einem Verbindungselement (12) hergestellt. Das Verbindungselement (12) besitzt einen zylindrischen Fortsatz (13), der einen größeren Außendurchmesser als das Lagergehäuse (3) aufweist und der von unten in das Außengehäuse (14) eingepreßt ist, das das Spindellagergehäuse (3) unter Belassen eines Zwischenraumes (21) umgibt. Der Fortsatz (13) ist mit einer Ringnut versehen, in die ein Dichtungsring (15) eingelegt ist. Das Verbindungselement (12) bildet zwischen dem Boden (23) des Spindellagerhäuses (3) und dem Fortsatz (13) eine Diskontinuitätsstelle (11), mit welcher die Übertragung von Körperschall weitgehend eingeschränkt wird. In dem Bereich der Diskontinuitätsstelle (11) besitzt das Verbindungselement (12) eine bolzenförmige Gestalt, wobei seine axiale Länge größer ist als sein Durchmesser. Dieser bolzenförmige Bereich ist so gestaltet, daß sich aufgrund der Gestalt und des gewählten Materials bei einer radialen Belastung im Bereich des Halslagers (4) in dem Bereich der Diskontinuitätsstelle (11) eine Biegesteifigkeit ergibt, die eine Federkonstante in der Größenordnung von vorzugsweise 100 N/mm ergibt. Als Material für das Spindellagergehäuse (3) und das Verbindungselement wird ein Automatenstahl verwendet.

Der Innenraum des Lagergehäuses (3) ist vorzugsweise bis zum oberen Ende der Dämpfungsspirale (9) mit öl gefüllt. Er ist nach außen abgedichtet, so daß kein Öl in den Bereich des Zwischenraums (21) gelangt. In dem Zwischenraum (21) befindet sich ein Medium, daß nicht für eine Körperschallübertragung geeignet ist. Beispielsweise befindet sich in dem Zwischenraum (21) nur Luft unter Atmosphärendruck. Bei anderen Ausführungsformen wird vorgesehen, daß der Zwischenraum vorzugsweise bis etwa zwei Drittel seiner Höhe mit einem Medium gefüllt wird, das nicht in der Lage ist, in nennenswertem Umfang einen Körperschall weiterzuleiten. Als besonders geeignet erweist sich hierbei eine Füllung mit Fett. Jedoch sind auch Elastomere mit entsprechenden Eigenschaften geeignet.

Das Außengehäuse (14) ist so ausgebildet, daß es eine deutlich höhere Masse als das Spindellagergehäuse (3) besitzt. Dazu wird vorgesehen, daß seine Wandstärke wenigstens das vierfache der Wandstärke des Spindellagergehäuses (3) beträgt. Außerdem wird vorgesehen, daß das axiale Trägheitsmoment des Außengehäuses (14) größer als das axiale Trägheitsmoment des Spindellagergehäuses (3) ist, vorzugsweise um etwa das 10fache.


Anspruch[de]
  1. 1. Spinn- oder Zwirnspindel mit einem Spindelschaft, der mittels eines Halslagers und eines Fußlagers innerhalb eines Spindellagergehäuses gelagert ist, das unterhalb des Fußlagers mittels eines Verbindungselementes an einem das Spindellagergehäuse mit Abstand umgebenden Außengehäuse gehalten ist, das mit Mitteln zum Befestigen an einer Spindelbank versehen ist, wobei das Verbindungselement mit einer einen auf Biegen federelastisch nachgiebigen Bereich definierenden Querschnittsverringerung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverringerung als eine eine Körperschallübertragung einschränkende Diskontinuitätsstelle (11) ausgebildet ist, die bezüglich der Biegesteifigkeit bei einer radialen Belastung am Halslager eine Federkonstante von 70 N/mm bis 300 N/mm aufweist, und daß in dem gegenüber dem Inneren des Spindellagergehäuses (3) abgetrennten Zwischenraum (21) zwischen Spindellagerhäuse (3) und Außengehäuse (14) ein Medium vorhanden ist, dessen Schallgeschwindigkeit kleiner als 500 m/s ist.
  2. 2. Spinn- oder Zwirnspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (12) einteilig mit dem Spindellagergehäuse (3) hergestellt ist.
  3. 3. Spinn- oder Zwirnspindel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Querschnittsverringerung wenigstens annähernd die Gestalt eines Bolzens besitzt, dessen Länge größer als sein Durchmesser ist.
  4. 4. Spinn- oder Zwirnspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (21) zwischen Spindellagergehäuse (3) und Außengehäuse (14) wenigstens im Bereich der Diskontinuitätsstelle (11) mit einem Fett ausgefüllt ist.
  5. 5. Spinn- oder Zwirnspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (21) zwischen Spindellagergehäuse (3) und Außengehäuse (14) wenigstens im Bereich der Diskontinuitätsstelle (11) mit einem Elastomer ausgefüllt ist.
  6. 6. Spinn- oder Zwirnspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (14) ein höheres axiales Trägheitsmoment als das Spindellagergehäuse (3) aufweist.
  7. 7. Spinn- oder Zwirnspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fußlager in ein radiales Lagerelement (5) und ein axiales Lagerelement (6) unterteilt ist, und daß das axiale Lagerelement (6) in axialer Richtung gegen das Verbindungselement (12) abgestützt ist.






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