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Dokumentenidentifikation DE19915252A1 05.10.2000
Titel Stützscheibe und Verfahren zur Herstellung der Stützscheibe
Anmelder W. Schlafhorst AG & Co, 41061 Mönchengladbach, DE
Erfinder Wassenhoven, Heinz-Georg, 41065 Mönchengladbach, DE;
Landolt, Claus-Dieter, 41179 Mönchengladbach, DE
DE-Anmeldedatum 03.04.1999
DE-Aktenzeichen 19915252
Offenlegungstag 05.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.10.2000
IPC-Hauptklasse D01H 4/12
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Stützscheibe (1) für eine Stützscheibenlagerung einer Offenend-Spinnvorrichtung. Die Stützscheiben rotieren mit hohen Betriebsdrehzahlen. Zur Verbesserung derartiger Stützscheiben weist die erfindungsgemäße Stützscheibe (1) auf der Seitenfläche Bereiche (7, 8) mit durch Ätzen oder Laserstrahl gegenüber der umliegenden Oberfläche veränderter Oberflächenbeschaffenheit des Materials des Grundkörpers (2) der Stützscheibe (1) auf. Die als Markierungen ausgebildeten Bereiche (7, 8) sind einfach herzustellen, sind beständig und haben keine negative Auswirkung auf eine aerodynamisch günstige Ausführung der Stützscheibe. Diese Markierungen dienen der Signalerzeugung mittels Änderung der Intensität des von der Oberfläche remittierten und von einem Sensorelement (17) empfangenen Streulichtes (16).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Stützscheibe für eine Stützscheibenlagerung einer Offenend-Spinnvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung der Stützscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Bei einer Stützscheibe werden zum Beispiel für die Drehzahlmessung Signalgeber auf die Oberfläche aufgebracht, in die Oberfläche eingebracht oder durch Formänderung der Oberfläche erzeugt und von einer Sensoreinrichtung detektiert. Das Erfassen der Frequenz von Signalen zur Drehzahlmessung ist notwendig, um beispielsweise den Anspinnvorgang nach einem Fadenbruch exakt steuern zu können. Durch die auf bekannte Weise erfolgende Signalgebung durch Veränderung der äußeren Kontur, stirnseitige Sacklöcher, durchgehende Bohrungen oder Langlöcher beziehungsweise Schlitze können bei den üblichen hohen Drehzahlen Luftverwirbelungen entstehen, die einen erhöhten Luftwiderstandswert (CW-Wert) der Stützscheibe mit sich bringen. Dieser Effekt hat einen starken nachteiligen Einfluß auf die erforderliche Antriebsleistung, die dadurch heraufgesetzt wird und zu höherem Energieverbrauch führt. Insbesondere radial ausgerichtete Langlöcher oder Schlitze üben während des Betriebs eine unerwünschte Ventilatorwirkung aus und saugen zusätzlich Staub und Faserflug in den Bereich der Stützscheibenlagerung an. Darüber hinaus bieten Zerklüftungen der Seitenflächen Ablagerungsstellen für Schmutz und Verunreinigungen und erfordern vorbeugend oder zustandsabhängig durchzuführenden Reinigungsaufwand.

Es ist bekannt, hochtourig rotierende Stützscheiben so zu gestalten, daß die Gefahr von Luftverwirbelungen herabgesetzt wird.

Derartige Stützscheiben sind aus der DE 43 13 753 A1 und der DE 41 21 387 A1 bekannt.

In der DE 43 13 753 A1 wird eine Stützscheibe mit überwiegend glatten Seitenflächen für eine Stützscheibenlagerung von Offenend-Spinnrotoren beschrieben, bei der die Stirnseite mit Signalgebern zur berührungslosen Drehzahlmessung versehen ist und wobei die Signalgebung mittels magnetischer Feldlinien erfolgt. In die Stützscheibe sind Permanentmagnetstifte oder bei einer Stützscheibe aus Aluminium oder Kunststoff Stifte aus ferromagnetischem Material eingepaßt, die einen Induktionsstrom erzeugen. Die Impulsaufnehmer müssen dabei relativ nahe an der Oberfläche des Grundkörpers der Stützscheibe positioniert sein, um ausreichende Genauigkeit und Stärke der Signale zu gewährleisten. Nachteilig ist bei der erforderlichen oberflächennahen Position der Impulsaufnehmer das mögliche Entstehen störender Luftwirbel insbesondere bei nicht ebenflächiger Einbringung des Impulsgebers sowie die eingeschränkten Möglichkeiten bei der Anordnung der Sensoreinrichtung in einem Bereich der Spinnmaschine, in dem Bauraum nur sehr begrenzt zur Verfügung steht. Das bekannte Beaufschlagen des Signalgebers der Stützscheibe durch eine Öffnung in der Abdeckung der Spinnbox, wobei die Sensoreinrichtung am Anspinnwagen angeordnet ist, verursacht bei der Signalgebung mittels magnetischer Feldlinien Probleme hinsichtlich Präzision und Aufwand. Die Lösung mit innerhalb der Spinnbox fest angeordneter Sensoreinrichtung an jeder Spinnstelle führt bei der Vielzahl von Spinnstellen einer modernen Spinnmaschine zu erheblichem baulichen Aufwand. Zudem muß jeweils eine Kommunikationsverbindung zwischen Sensoreinrichtung und Anspinnwagen hergestellt werden, da Funktionen des Anspinnwagens unter Einbeziehung der ermittelten Drehzahl gesteuert werden müssen.

Die DE 41 21 387 A1 beschreibt Stützscheiben mit stirnseitigen glatten, konvex ausgebildeten Abdeckungen, die Luftverwirbelungen entgegenwirken. Nachteilig bei dieser Lösung ist allerdings, daß die verwendeten Abdeckungen die Abgabe der am Laufbelag bei hohen Drehzahlen entstehenden und in den Grundkörper fließenden Wärme an die Umgebungsluft behindern. Außerdem stellen die Abdeckungen zusätzlich erforderliche Bauteile dar, die montiert werden müssen und zum Beispiel in Kunststoffausführung nur bedingt widerstandsfähig gegen mechanische Einwirkung sind. Diese aufgesetzten transparenten Abdeckungen erschweren zudem durch ihr eigenes Reflexionsverhalten einen deutlichen Kontrast zwischen dem von der Oberfläche der Abdeckung reflektierten Licht und dem in einer in den Grundkörper unter der Abdeckung eingebrachten, als Signalgeber dienenden Bohrung "verschluckten" Licht und behindern dadurch eine sichere Signalerkennung.

Die DE 41 21 387 A1 offenbart weiterhin aufgeklebte Reflektorscheiben zur Signalerzeugung, die, wenn sie auf dem Grundkörper befestigt sind, ohne Abdeckungen Luftwirbel erzeugen oder aber aufwendig in die Oberfläche eingebettet beziehungsweise eingepasst werden müssen, damit keinerlei Luftverwirbelung erzeugende Struktur entsteht. Jede zusätzliche Kante verursacht zusätzliche Luftwirbel. Auch derartige, üblicherweise aus relativ leichtem Kunststoff hergestellte Reflektorscheiben sind nur bedingt widerstandsfähig gegen mechanische Einwirkung und stellen zusätzliche, zu montierende beziehungsweise zu befestigende Bauteile dar, die sich ablösen können.

Die aus der DE 93 14 801 U1 bekannten Reflektoren aus einer leichten, dünnen, adhäsiv auf einem Grundkörper befestigten Folie sind kaum widerstandsfähig gegen mechanische Einwirkung beziehungsweise Abnutzung und können sich ebenfalls ablösen. Ein faltenloses Aufbringen von dünnen Folien ist schwierig und muß sorgfältig und damit recht zeitaufwendig erfolgen. Haben sich Falten bei als Reflektor mit hohen Drehzahlen umlaufenden Folien gebildet, erzeugen diese nachteilig Luftwirbel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Stützscheiben zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Stützscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren zur Herstellung der Stützscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der als Signalgeber wirkende veränderte Bereich der Oberfläche des Materials der erfindungsgemäßen Stützscheibe ist beständig gegen Umgebungseinflüsse, mechanische Einwirkung und Alterung und kann sich nicht ablösen. Die veränderte Oberfläche wirkt sich in keiner Weise aerodynamisch nachteilig auf die Laufeigenschaften der Stützscheibe aus. Die Ausbildung der Stützscheibe erlaubt eine sichere Signalgebung und Erfassung mit einer optischen Sensoreinrichtung. Form und Größe des Bereiches sind weitgehend frei wählbar. Durch das Erzeugen des der Signalgebung dienenden Bereiches einer veränderten Oberfläche entsteht keine auszugleichende Unwucht, was bei den hohen Betriebsdrehzahlen der Stützscheibe von Vorteil ist.

Eine optische Signalgebung durch unterschiedliche Streulichtremission ist leicht detektierbar und eindeutig.

Die veränderte Oberfläche ist mittels Ätzen oder Laserstrahl einfach, präzise und kostengünstig herzustellen und außerordentlich beständig. Der Herstellungsvorgang zum Verändern der Oberfläche ist automatisierbar.

Eine veränderte Oberfläche, die feinstrukturiert ist, verbessert die Gleichmäßigkeit der erzeugten Streulichtes.

Vorteilhaft ist die veränderte Oberfläche als Markierung in Form eines Strichcodes ausgebildet. Eine derartige Markierung kann nicht nur zur Drehzahlmessung herangezogen werden, sondern zum Beispiel auch der Identifikation der Stützscheibe und/oder der Information über Betriebsdaten dienen.

Bevorzugt ist der Sendelichtstrahl ein Laserstrahl. Ein Laserstrahl stellt durch seine hohe Lichtdichte vorteilhaft ein für die Signalerfassung ausreichendes Streulicht sicher und eignet sich wegen seines geringen Querschnitts besonders gut für eine exakte Signalgebung.

Glatte, aerodynamisch günstige, bevorzugt mindestens teilweise konvex geformte Seitenflächen des massiven Grundkörpers halten den Luftwiderstand und damit den Energieverbrauch niedrig. Die massive, konvexe Ausführung des Grundkörpers und der direkte Kontakt des Grundkörpers mit der Umgebungsluft, ohne Behinderung durch Abdeckungen oder aufgeklebte Folien, ermöglicht eine besonders gute und leichte Abführung der sich während des Betriebs am Laufbelag entwickelnden Wärme. Eine konvexe Form der Seitenflächen sowie bevorzugt das Merkmal des Anspruchs 8, wirkt einer Verschmutzung durch Staub, Faserflug und Faserteilchen insbesondere im Bereich mit veränderter Oberflächenbeschaffenheit entgegen und unterstützt den Selbstreinigungseffekt der mit hoher Drehzahl rotierenden Stützscheibe und die Sicherheit der Signalerfassung. Die aerodynamisch günstige Ausführung hält durch ausbleibende Luftverwirbelung nicht nur den Energieverbrauch, sondern als Nebeneffekt auch die Lärmemission niedrig.

Bei einer erfindungsgemäßen Stützscheibe ist eine ausreichende mittels Intensitätsmessung des Streulichts erfolgende Signalerfassung auch dann gesichert, wenn das Sensorelement der Sensoreinrichtung außerhalb des Bereiches einer gedachten gerichteten Reflexion des Sendelichtstrahls liegt. Dies erlaubt eine weitgehende Freiheit bei der Anordnung der Lasereinrichtung beziehungsweise der Sensoreinrichtung. Die Lasereinrichtung und die Sensoreinrichtung können aus diesem Grunde auch am Anspinnwagen in einigem Abstand von der Stirnseite der Stützscheibe angeordnet sein und so vorteilhaft der Einbau an jeder einzelnen Spinnstelle sowie zusätzliche jeweilige Kommunikationsverbindungen zur Drehzahlermittlung zwischen Spinnbox und Anspinnwagen vermieden werden.

Das Erzeugen der veränderten Oberfläche durch Ätzen oder Laserstrahl kann vorteilhaft während des Herstellungsprozesses der Stützscheibe durchgeführt werden. Besonders das Erzeugen mittels Laserstrahles stellt ein einfaches, kostengünstiges und automatisierbares Herstellungsverfahren dar.

Die erfindungsgemäße Stützscheibe erübrigt Ausbildungen wie Bohrungen, die Luftverwirbelungen verursachen. Der Signalgeber kann sich nicht ablösen und ist gegen Umgebungseinflüsse und mechanische Einwirkungen außerordentlich beständig. Es zeigt sich überraschend, daß die nur durch die veränderte Oberfläche verursachte Änderung in der Intensität des empfangenden Streulichtes ausreicht, um eine sichere und genaue Signalgebung zu erzielen und daß keine starke Erhöhung der Intensität eines reflektierten Lichtstrahls, wie sie beispielsweise durch bekannte Reflektoren bewirkt wird, erforderlich ist.

Als veränderte Oberfläche ausgebildete Signalgeber tragen vorteilhaft zu guten aerodynamischen Laufeigenschaften einer Stützscheibe bei. Dies ist besonders wichtig im Hinblick auf die Forderung nach höherer Produktivität von Spinnmaschinen, die zu hohen Betriebsdrehzahlen geführt hat und noch zu weiteren Steigerungen der Drehzahl führen kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Meßanordnung mit Laserquelle, Sensoreinrichtung und erfindungsgemäßer, im Schnitt dargestellter Stützscheibe,

Fig. 2 eine Ansicht der Stirnseite einer Stützscheibe mit Markierungen,

Fig. 3 eine Ansicht der Stirnseite einer Stützscheibe mit einer Markierung in Form eines Strichcodes.

Die in Fig. 1 dargestellte Stützscheibe 1 weist einen Grundkörper 2, einen Laufbelag 3 und eine zentrische Bohrung 4 auf. Sowohl die Stirnseite 5 wie auch die Rückseite 6 der Stützscheibe 1 sind überwiegend konvex ausgebildet. Im konvexen Abschnitt der Stirnseite 5 liegen durch Veränderung der Oberfläche erzeugte Bereiche 7, 8. Die Stützscheibe 1 ist so angeordnet, daß die Bereiche 7, 8 von dem als Laserstrahl 9erzeugten Sendelichtstrahl überstrichen werden können. Der Laserstrahl 9 wird von einer Lasereinrichtung 10 emittiert.

In der Darstellung der Fig. 1 liegt der Einfallspunkt 11 des Laserstrahls 9 im Bereich 7. Eine im Einfallspunkt 11 des Laserstrahls 9 an die Oberfläche des Grundkörpers 2 angelegte Tangente 12 schneidet die Rotationsachse 13 der Stützscheibe 1 und bildet mit der Rotationsachse 13 den Winkel α. Der Winkel α beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 82°.

Der Laserstrahl 9 bildet mit dem im Auftreffpunkt 11 errichteten Einfallslot 14 auf die Oberfläche der Stirnseite 5 einen Winkel β. In der Darstellung der Fig. 1 beträgt der Winkel β 2°. Das mit der Lasereinrichtung 10 zweckmäßig gemeinsam in dem Gehäuse der Sensoreinrichtung 15 angeordnete Sensorelement 17 empfängt vom Bereich 7 remittiertes Streulicht 16, wobei durch Auslegung des Winkels β mit maximal 15° eine ausreichende mittels Intensitätsmessung des Streulichts erfolgende Signalerfassung gesichert ist. Die Leitung 18 dient, entsprechend den jeweiligen Erfordernissen, der Energieversorgung, der Steuerung und dem Datentransport.

Wenn die Stützscheibe 1 in Rotation versetzt ist, passieren die Bereiche 7, 8 mit veränderter Oberfläche und Abschnitte mit unveränderter Oberfläche den Einfallspunkt 11 des Laserstrahls 9. Das von der Fläche der Bereiche 7, 8 remittierte und von dem Sensorelement 17 empfangene Streulicht 16 weist eine Intensität auf, die von der Intensität des durch die Oberfläche der Stirnseite 5 außerhalb der Bereiche 7, 8 remittierten Streulichtes abweicht. Die Änderung der Intensität wird von der Sensoreinrichtung 15 detektiert und dient der Ermittlung der jeweils aktuellen Drehzahl der Stützscheibe 1.

Auf der in der Fig. 2 dargestellten Stirnseite 5 der Stützscheibe 1 ist die Lage der Bereiche 7, 8, 19, 20 erkennbar. Die Bereiche 7, 8, 19, 20 sind als rechteckige Markierungen ausgebildet und auf einem gedachten rotationssymmetrischen Teilkreis 21 gleichmäßig verteilt angeordnet. Der Teilkreis 21 bezeichnet dabei den bei der Rotation der Stützscheibe 1 vom Einfallspunkt 11 des Laserstrahls 9 durchlaufenden Weg. Zusätzliche Markierungen können an den als Schnittpunkt strichpunktierter Linien 22, 23, 24, 25 mit dem Teilkreis 21 angedeuteten Stellen angeordnet sein. Es können auch andere alternative Markierungsanordnungen im Rahmen der Erfindung gewählt werden.

In einem alternativen in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Stützscheibe 26, wie bekannt, einen Laufbelag 27 und eine zentrische Bohrung 28 auf und trägt auf ihrer Stirnseite 29 eine Mehrzahl von Bereichen mit veränderter Oberfläche, die als Markierung in Form eines Strichcodes 30 ausgebildet sind. Der Strichcode 30 kann entweder allein oder in Kombination mit weiteren Markierungen nicht nur der Drehzahlmessung dienen, sondern zum Beispiel auch der Identifikation der Stützscheibe und/oder der Information über Betriebsdaten.


Anspruch[de]
  1. 1. Stützscheibe für eine Stützscheibenlagerung einer Offenend- Spinnvorrichtung, die der Drehzahlmessung dient und einen Grundkörper und einen Laufbelag aufweist, wobei die einer Sensoreinrichtung zugewandte Stirnseite der Stützscheibe zur optischen Signalgebung derart ausgebildet ist, daß mindestens ein abgegrenzter Bereich vorhanden ist, der während eines Umlaufes der Stützscheibe von einem Sendelichtstrahl überstrichen wird und sich in seinem Vermögen, zumindest einen Teil des Lichtes wieder zurückzusenden, von dem übrigen vom Sendelichtstrahl überstrichenen Teil der Stützscheibe unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (7, 8, 19, 20) durch Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit des Materials des Grundkörpers (2) erzeugt ist.
  2. 2. Stützscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (7, 8, 19, 20) sich vom übrigen vom Sendelichtstrahl überstrichenen Teil der Stützscheibe (1, 26) durch unterschiedliche Streulichtremission unterscheidet.
  3. 3. Stützscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit des Materials durch Ätzen oder Laserstrahl erzeugt ist.
  4. 4. Stützscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderte Oberfläche feinstrukturiert ist.
  5. 5. Stützscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Bereichen mit veränderter Oberfläche als Markierung in Form eines Strichcodes (30) ausgebildet ist.
  6. 6. Stützscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendelichtstrahl ein Laserstrahl (9) ist.
  7. 7. Stützscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheibe (1, 26) einen massiven Grundkörper (2) mit einer zentrischen Bohrung (4, 28) mit glatten, aerodynamisch günstigen, mindestens teilweise konvex geformten Seitenflächen aufweist.
  8. 8. Stützscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (7, 8, 19, 20) in radialer Richtung der Stützscheibe (1, 26) so geneigt ist, daß der Winkel α, der von der Rotationsachse (13) der Stützscheibe (1, 26) und einer die Rotationsachse schneidenden, im Bereich (7, 8, 19, 20) an die Oberfläche des Grundkörpers (2) angelegten Tangente (12) gebildet ist, zwischen 78° und 87° beträgt.
  9. 9. Stützscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (17) der Sensoreinrichtung (15) außerhalb des Bereiches einer gedachten gerichteten Reflexion des Sendelichtstrahls liegt.
  10. 10. Verfahren zur Herstellung einer Stützscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit des Materials durch Ätzen oder Laserstrahl erfolgt.






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