Wälzlager einer Friktionsfalschdralleinrichtung

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager einer Friktionsfalschdralleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Antriebselement für ein Wälzlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 sowie eine Einspannhülse für ein Wälzlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.

Um glatte, strukturlose Filamentgarne mit textilen Eigenschaften, wie Kräuselung, Bauschigkeit, Dehnbarkeit oder Elastizität, zu beaufschlagen oder diese Eigenschaften an Garnen zu verstärken, werden Texturierverfahren eingesetzt.

Zu den Texturierverfahren gehört unter anderem das Falschdraht- oder Falschdrallverfahren. Die DE 40 28 093 Al beschreibt einen Friktions-Falschdraller, der zum Falschzwirnen insbesondere synthetischer Fäden in Falschzwirnkräuselmaschinen zum Einsatz kommt. Der Friktions- Falschdraller umfaßt drei parallele Wellen, die rotierend in einem Gestell mittels Kugellagern gelagert und deren Achsen in den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind. Auf einer ersten Welle sitzt endseitig ein Wirtel, über den zum Antrieb dieser Welle ein Treibriemen geführt ist. Die Übertragung der Drehbewegung von der somit als treibende Welle fungierenden ersten Welle zu den beiden anderen Wellen erfolgt durch als Zahnriemen ausgeführte Treibriemen, die über Zahnriemenscheiben der Wellen geführt sind. Des weiteren weist der Friktions-Falschdraller Gruppen von Scheiben auf, die mit den Wellen kraft- oder formschlüssig verbunden sind. Die Wellenabstände und die Scheibendurchmesser sind so ausgelegt, daß sich die jeweils zusammenwirkenden Scheiben überlappen. Durch die Überlappung wird ein so genanntes Überlappungsdreieck mit kreisbogenförmigen Seiten gebildet. Zwischen den Seiten dieses Dreiecks wird der Faden in seinem Lauf durch den Falschdraller zwischen den Scheibengruppen zu einer Schraubenlinie verspannt und so mit der gewünschten Eigenschaft beaufschlagt.

Die als treibende Welle fungierende Welle und die beiden weiteren angetriebenen Wellen weisen jeweils unterschiedliche, von ihrer Antriebsfunktion abhängige Längen auf. Dabei weist die treibende Welle die größte Länge der drei Wellen auf.

Wellen von Texturiervorrichtungen neigen ab einer bestimmten Drehzahl dazu, zu schwingen. Eine Lösung dieses Problems erfolgt dadurch, daß man die Welle, bei einem zweireihigen Wälzlager zumindest im Bereich einer Lagerreihe, in radialer Richtung elastisch lagert. Die DE 198 30 393 Cl zeigt eine Hülse zur Aufnahme eines zweireihigen Wälzlagers, insbesondere für Texturiervorrichtungen, die in den Bereichen der beiden Lagerreihen in radialer Richtung eine unterschiedliche Steifigkeit besitzt. Auf ihrer Innenseite weist die Hülse eine elastische Innenhülle auf. Die DE 198 30 393 Cl zeigt eine Welle, die als treibende Welle fungiert. Dazu sind endseitig auf der Welle eine Zahnriemenscheibe zum Antrieb der weiteren Wellen der Texturiervorrichtung sowie ein Wirtel zum Antrieb der Welle mittels eines Flachtreibriemens befestigt.

Die Varianten, die durch treibende Wellen und angetriebene Wellen, durch maschinenseitigen Antrieb mit Flachtreibriemen für gemeinsamen Antrieb oder Zahnriemen für Einzelantrieb sowie durch elastische Einspannung oder starre Einspannung der Wälzlager entstehen, führen zu einer beträchtlichen Typenvielfalt der Lagerungen bei Texturiervorrichtungen. Die Typenvielfalt wirkt sich dabei gerade bei den Hauptkomponenten des Wälzlagers, wie den Wellen und den Außenringen, aus. Abhängig von der vorgesehenen Antriebsart und der vorgesehenen Betriebsdrehzahl der Texturiervorrichtung wird der Zusammenbau oder sogar die Fertigung einzelner Komponenten der Wälzlager erst bei Vorliegen dieser Kriterien vorgenommen.

Die Anfertigung der verschiedenen Lagerwellenausführungen ist zeitaufwendig. Die Lagerwellen benötigen einen resistenten Überzug gegen Schwingungskorrosion, der üblicherweise als Verchromung ausgeführt ist. Die Oberflächenbehandlung wird in der Regel extern von Fachbetrieben ausgeführt. Dies führt zur Verlängerung der Durchlaufzeit eines Fertigungsloses nicht nur durch die Oberflächenbehandlung selbst, sondern auch durch die Transportwege beziehungsweise -zeiten. Der Wunsch nach kurzen Lieferzeiten für die spezifische Ausführung des jeweiligen Auftrages kann so, stückzahlabhängig, nicht oder nicht immer erfüllt werden.

Wird eine Bevorratung vorgenommen beziehungsweise die Stückzahl der bevorrateten Komponenten in einem Ausmaß erhöht, daß auch Lieferwünsche nach größeren Stückzahlen kurzfristig erfüllt werden können, führt das zu einer höheren Kapitalbindung und höheren Lagerkosten, wodurch die Gesamtkosten ansteigen. Die Lieferzeiten hängen dann im wesentlichen von der Dauer der Montage, aufbauend auf die jeweils erforderliche Variante der Welle, ab. Die Einlagerung von vormontierten Wälzlagerungen führt zu einer zusätzlichen Kostensteigerung, da Kapitalbindung und Lagerkosten dadurch weiter ansteigen. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Verkürzung der Lieferzeit von Wälzlagern für Friktionsfalschdralleinrichtungen zu erreichen.

Die Aufgabe wird mit einem Wälzlager nach Anspruch 1 erfüllt.

Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungen der Erfindung gerichtet.

Das zu komplettierende Wälzlager aus Basiselementen für alle Typvarianten inklusive der Lagerwelle mit einheitlicher Länge eignet sich sowohl für starren als auch für elastischen Einbau und umfaßt alle erforderlichen Bauteile zur Lagerabdichtung, zur Schmierung sowie zur Befestigung der Texturierscheiben. Erst mit dem Hinzufügen der jeweiligen Einspannhülse und dem jeweiligen Antriebselement wird das Wälzlager auf eine Typvariante eingeschränkt. Diese übrigbleibenden Montageschritte zur Komplettierung des Wälzlagers sind wenig aufwendig und können schnell und einfach durchgeführt werden.

Mit der Verminderung der Anzahl der für die Varianten der Wälzlager erforderlichen Lagerwellenlängen von drei auf eine Lagerwellenlänge wird die Anzahl einer der zu bevorratenden Hauptkomponenten deutlich gesenkt. Da nur noch eine einzige Länge von Lagerwellen benötigt wird, können auf diese Lagerwelle Basiselemente des Wälzlagers vormontiert werden, die für alle Typvarianten verwendbar ist. Damit ist entweder eine deutliche Verminderung der Lagerhaltung bei gleicher Lieferfähigkeit in bezug auf eine bestimmte Typvariante oder eine Steigerung der Lieferfähigkeit erreichbar, da alle vorrätigen, aus den Basiselemente vormontierten Wälzlagereinrichtungen für einen beliebigen Lieferauftrag einsetzbar sind. Unter Lieferfähigkeit wird hier die Fähigkeit verstanden, eine bestimmte Stückzahl liefern zu können.

Eine als starres Element ausgebildete Einspannhülse ist ein sehr einfaches, kostengünstig herstellbares Bauteil zum Einsatz im unteren Drehzahlbereich der Lagerwelle.

Im oberen Drehzahlbereich können, in Abhängigkeit von den geometrischen Abmessungen der Lagerwelle und der Bestückung der Lagerwelle mit Texturierscheiben und Distanzhülsen, Schwingungen auftreten, wenn die Eigenfrequenz des Wälzlagers im Drehzahlbereich liegt. Eine elastische Einspannhülse wirkt derartigen Schwingungen entgegen. Die elastische Einspannhülse kann sowohl im unteren als auch im oberen Drehzahlbereich, also universell, eingesetzt werden.

Vorteilhaft ist bei einer treibenden Lagerwelle das Antriebselement für den maschinenseitigen Antrieb der treibenden Lagerwelle und das Antriebselement für die angetriebenen Lagerwellen zu einem einstückigen Antriebselement zusammengefaßt. Auf diese Weise lassen sich Fertigungs- und Montageaufwand mindern. Eine derartige Ausbildung verbessert den sicheren Sitz des Antriebselementes auf dem Lagerwellenende.

Eine Ausbildung gemäß Anspruch 5 gewährleistet einen präzisen, schlupffreien Antrieb der treibenden Lagerwelle. Ein Riemenauflaufkonus gemäß Anspruch 6 erleichtert die Montage des Antriebsriemens. Eine Ausführung des Antriebselementes gemäß Anspruch 7 ist für einen Antrieb mittels eines Tangentialflachriemens geeignet, der eine Vielzahl von Texturiereinrichtungen gemeinsam antreibt.

Ein Antriebselement gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 läßt sich kostengünstig in Massenfertigung herstellen.

Mit einer Formpartie am Kopfende des Antriebselementes, die zum Beispiel als Innenmehrkant oder als Schlitz ausgeführt sein kann, läßt sich das Antriebselement und damit die Lagerwelle mit einem Drehmoment beaufschlagen, das zum Gegenhalten beim Anziehen des Scheibenspannelementes am entgegengesetzten Ende der Lagerwelle dient. Das Scheibenspannelement kann eine Zylinderkopfschraube mit Unterlegscheibe sein, wie sie beispielsweise aus der DE 40 28 093 Al bekannt ist. Die Formpartie wird ohne zusätzlichen Arbeitsgang beim Anfertigen der Ausbildungen nach einem der Ansprüche 8 bis 10 durch eine entsprechende Ausführung des Formwerkzeuges gebildet. In die Formpartie kann zum Gegenhalten beim Anziehen des Scheibenspannelementes ein handelsübliches Werkzeug, wie ein Schraubendreher oder ein Innensechskantschlüssel, eingeführt werden. Ein Einbringen, zum Beispiel eines Schlitzes, in das Lagerwellenende in einem separaten Arbeitsgang ist nicht mehr notwendig. Dadurch wird ein Fertigungsvorgang eingespart.

Wird das Einspannelement gemäß Anspruch 12 ausgebildet und im Bereich der oberen Lagerabstützung mit axialen, kanalartigen Ausnehmungen versehen, erlaubt dies eine genaue Abstimmung der radialen Steifigkeit, besonders, wenn die Steifigkeit nur gering sein muß. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Wälzlager aus Basiselementen, im Schnitt,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Wälzlagers der Fig. 1 mit einer angetriebenen Lagerwelle, das mit einer starren Einspannhülse und einem Antriebselement komplettiert ist,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Wälzlagers der Fig. 1 mit einer angetriebenen Lagerwelle, das mit einer elastischen Einspannhülse und einem Antriebselement komplettiert ist,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Wälzlagers der Fig. 1 mit einer treibenden Lagerwelle, das mit einer elastischen Einspannhülse und einem Antriebselement für maschinenseitigen Antrieb mittels Zahnriemen komplettiert ist,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung des Wälzlagers der Fig. 1 mit einer treibenden Lagerwelle, das mit einer elastischen Einspannhülse und einem Antriebselement für maschinenseitigen Antrieb mittels Flachriemen komplettiert ist,

Fig. 6 die Einspannhülse der Figuren 3 bis 5 in vergrößerter perspektivischer Darstellung. Fig. 1 zeigt die Lagerwelle 1 als Teil eines aus Basiselementen 2 bestehenden Wälzlagers. Das Wälzlager seinerseits ist Teil einer Texturiervorrichtung. Das Wälzlager umfasst Basiselemente 2, die eine zweireihige Lagerung mit beidseitig überstehenden Wellenenden bilden, wobei die Lagerwelle 1 auf der in der Darstellung der Fig. 1 linken Seite zur Aufnahme von Texturierscheiben und Distanzhülsen eingerichtet ist und auf der anderen Wellenseite ein Antriebselement der Lagerung angeordnet ist.

Das Wälzlager aus Basiselementen 2 umfasst weiterhin zwei Kugelreihen 3, 4, deren Kugeln 5, 6 jeweils in einer in die Lagerwelle 1 eingebrachten Laufbahn 7, 8 umlaufen. Die Kugeln 5, 6 werden mit Hilfe zweier Kugelkäfige 9, 10 auf gleichbleibenden Abstand zueinander gehalten und geführt. Mittels der Kugelreihen 3, 4 ist die Lagerwelle 1 in der Lagerhülse 11 drehbar gelagert. Der zwischen Lagerwelle 1 und Lagerhülse 11 gebildete Innenraum des Wälzlagers aus Basiselementen 2 ist endseitig jeweils durch die Dichtungen 12, 13 gegenüber der Umgebung abgedichtet. Die Lagerhülse 11 weist eine Nachschmieröffnung 14 auf, durch die Fett zum Nachschmieren eingebracht werden kann. Das Fett wird mittels eines Fettschuhs 15, der von der Lagerhülse 11 in seiner Position gehalten wird, im Innenraum des Wälzlagers verteilt. Die Dichtung 13 wird durch einen Anschlagring 16 von dem Bereich der Lagerwelle 1 getrennt, der für die Aufnahme der Texturierscheiben und der Distanzhülsen ausgebildet ist.

Das in Fig. 2 gezeigte Wälzlager umfasst neben den Basiselementen 2 eine starre Einspannhülse 17 sowie ein Antriebselement 18 zum Antrieb der Lagerwelle 1 mittels eines nicht dargestellten Zahnriemens. Die starre Einspannhülse 17 weist eine Nachschmierbohrung 19 auf, die den Zugang zur Nachschmieröffnung 14 der Lagerhülse 11 ermöglicht. Auf das in der Darstellung der Fig. 2 rechte freie Wellenende 20 der Lagerwelle 1 ist das Antriebselement 18 aufgesteckt, das als Zahnriemenscheibe ausgebildet ist, und endseitig einen Innensechskant 21 aufweist. Auf dem anderen Ende trägt die Lagerwelle 1 aufmontierte Texturierscheiben, von denen eine Scheibe 41 dargestellt ist. Die Scheibe 41 ist ebenso wie die nicht dargestellten Scheiben mittels Distanzhülsen 42, Unterlegscheibe 43 und Schraube 44 auf der Lagerwelle 1 fixiert.

In den Innensechskant 21 wird bei der Montage der Texturierscheiben und der Distanzhülsen ein Sechskantschlüssel eingeführt. Mittels dieses Sechskantschlüssels wird das Antriebselement 18 und damit die Lagerwelle 1 mit einem Drehmoment beaufschlagt. Dieses Drehmoment wirkt dem Drehmoment entgegen, das am anderen Wellenende 22 zum Anziehen einer Schraube zur Halterung der Texturierscheiben und der Distanzhülsen aufgebracht wird. Zur Aufnahme der Schraube dient die Gewindebohrung 23 am Wellenende 22. Texturierscheiben und Distanzhülsen können zwischen Schraube und Unterlegscheibe auf der einen Seite und dem Anschlagring 16 auf der anderen Seite gehaltert werden. Derartige Gewindebohrungen sowie Schrauben und Unterlegscheiben zur Halterung von Texturierscheiben und Distanzhülsen auf der Lagerwelle sind zum Beispiel aus der DE 198 30 393 Cl sowie der DE 40 28 093 Al bekannt.

Das Wälzlager der Fig. 3 weist im Unterschied zum Wälzlager der Fig. 2 anstelle der starren Einspannhülse 17 eine elastische Einspannhülse 24 auf. Die Lagerwelle 1 wird, wie beim Wälzlager der Fig. 2, mittels des auf das Wellenende 20 aufgesteckten Antriebselementes 18 angetrieben. Die Einspannhülse 24 weist außen eine metallische Hülse 25 und innen eine elastische Innenhülle 26 aus Gummi auf. Die Einspannhülse 24 umfaßt eine Nachschmierbohrung 27 als Zugang zur Nachschmieröffnung 14 der Lagerhülse 11.

In die elastische Innenhülle 26 der Einspannhülse 24 ist ein Armierungsring 28 aus Metall oder Kunststoff einvulkanisiert. Die Lagerhülse 11 ist im Bereich des Armierungsringes 28 mittels eines Preßsitzes positioniert. Alternativ kann anstelle eines Preßsitzes ein Schiebesitz mit Verklebung gewählt werden. An ihrem anderen Ende weist die elastische Innenhülle 26 axial verlaufende Ausnehmungen 29 auf, wie in Fig. 6 dargestellt. Abhängig von der Ausbildung des Armierungsringes 28 und der Ausnehmungen 29 kann die radiale Steifigkeit und damit das radiale Dämpfungsverhalten ausgewählt werden. Mit einer derartigen elastischen Einspannhülse 24 ausgerüstete Wälzlager sind für den Einsatz im oberen überkritischen Drehzahlbereich erforderlich.

Die Lagerwelle 1 ist in der Fig. 3 sowie auch in Fig. 4 und Fig. 5 aus Vereinfachungsgründen ebenso wie die in der DE 198 30 393 Cl dargestellte Welle ohne aufmontierte Texturierscheiben und Distanzhülsen gezeigt. Eine bekannte Texturiervorrichtung, in der auf Wellen montierte Texturierscheiben dargestellt sind, ist in der DE 40 28 093 Al beschrieben.

Fig. 4 zeigt ein Wälzlager, das im Unterschied zum Wälzlager der Fig. 3 anstelle des Antriebselementes 18 das Antriebselement 30 aufweist. Die als treibende Welle ausgeführte Lagerwelle 1 ist maschinenseitig antreibbar und dafür eingerichtet, ihrerseits die beiden anderen Lagerwellen der Texturiervorrichtung anzutreiben. Der maschinenseitige Antrieb erfolgt einzelmotorisch mittels eines Zahnriemens. Der Zahnriemen wirkt mit einem Teil des Antriebselementes 30 zusammen, der als Zahnriemenscheibe 31 ausgebildet ist. Zur Erleichterung des Aufziehens des Zahnriemens bei der Herstellung der Zahnriemenverbindung weist das Antriebselement 30 einen Riemenauflaufkonus 32 auf.

Das Antriebselement 30 umfaßt neben der Zahnriemenscheibe 31 einen weiteren als Zahnriemenscheibe 33 ausgebildeten Teil zum Antrieb der beiden anderen Lagerwellen der Texturiervorrichtung. Wälzlager mit angetriebenen Lagerwellen sind in Fig. 2 und 3 gezeigt. Zum Gegenhalten beim Anziehen der Schrauben bei der Montage der Texturierscheiben und der Distanzhülsen weist das Antriebselement 30 einen Innensechskant 34 auf. Das Antriebselement 30 ist einstückig aus Kunststoff geformt. Das Antriebselement 30 kann als Spritzgußteil, als Sinterteil oder als Fließpreßteil ausgeführt sein.

Im Unterschied zum Wälzlager der Fig. 4 zeigt das Wälzlager der Fig. 5 anstelle des Antriebselementes 30, das für den Antrieb durch einen separaten Motor ausgeführt ist, ein Antriebselement 35 mit einem Wirtel 36, das für den maschinenseitigen Antrieb mittels eines Flachtreibriemens ausgebildet ist. Das Antriebselement 35 ist auf das Wellenende 20 der als treibende Welle wirkenden Lagerwelle 1 aufgesetzt. Derartige Antriebe mittels Flachtreibriemen werden für den gemeinsamen Antrieb mehrerer Texturiervorrichtungen, also dem Antrieb mehrerer treibender Lagerwellen, eingesetzt. Das Antriebselement 35 umfaßt ebenso wie das Antriebselement 30 einen als Zahnriemenscheibe 37 ausgebildeten Teil zum Antrieb der beiden anderen nur angetriebenen Lagerwellen der Texturiervorrichtung sowie einen Innensechskant 38. Der Innensechskant 38 dient, wie bereits oben erläutert, dem Gegenhalten bei der Montage der Texturierscheiben und der Distanzhülsen.

Fig. 6 zeigt die Einspannhülse 34 in gegenüber den Figuren 3 bis 5 vergrößerter perspektivischer Darstellung, um die Form der Äusnehmungen 29 in der elastischen Innenhülle 26 der Einspannhülse 24 deutlich erkennbar zu machen. Die Ausnehmungen 29 sind nur an einem Kopfende angeordnet und weisen eine vorbestimmte Länge auf. Die Ausnehmungen 29 sind so lang ausgebildet, daß sie in montiertem Zustand der Einspannhülse 24 bis in den Bereich der Kugeln 6 der Kugelreihe 4 reichen. Zwischen den Ausnehmungen 29 der Innenhülle 26 bleiben Stützflächen 39 stehen. In montiertem Zustand wird die zylinderförmige Innenhülle 26, die aus Gummi besteht, von der metallischen Hülse 25 umschlossen und liegt mit den Stützflächen 39 sowie einem Teil der Innenfläche 40 auf der Lagerhülse 11, die äußeres Element der Basiselemente 2 ist, auf. An dem den Ausnehmungen 29 gegenüberliegenden Ende der Einspannhülse 24 ist, in der Fig. 6 nicht erkennbar, ein Armierungsring 28 einvulkanisiert, der gleichfalls auf der Lagerhülse 11 aufliegt. Auf diese Weise sind die Kugelreihen 3 und 4 mit unterschiedlicher Steifigkeit in der Hülse 25 gelagert. Je nach Einsatzfall kann die Ausbildung der Ausnehmung 29 derart vorgenommen werden, daß eine genaue Abstimmung der radialen Steifigkeit dieser Lagerseite besonders dann möglich ist, wenn eine geringe Steifigkeit gefordert ist.

Weitere ergänzende Informationen zu Texturiervorrichtungen können der DE 40 28 093 Al oder der DE 198 30 393 Cl entnommen werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Im Rahmen der Erfindung kann beispielsweise das Antriebselement 30 oder das Antriebselement 35 aus zwei Einzelteilen zu einem vormontierten Bauteil zusammengesetzt sein, das auf die Lagerwelle aufgeschoben ist. Damit lassen sich die Kosten für die Herstellung eines Formwerkzeuges senken.