DE1254426B

DE1254426B - Device for supporting a spool rotating at high speed

Info

Publication number: DE1254426B
Application number: DEM55150A
Authority: DE
Inventors: Robert Cheves Jackson
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1961-12-18
Filing date: 1962-12-15
Publication date: 1967-11-16
Also published as: NL286909A; US3093332A; GB966684A; CH403585A; NL126141C; BE626261A; DK103385C

Description

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

DeutscheKl.: 47 k-5/10German class: 47 k-5/10

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Nummer: 1 254 426Number: 1 254 426

Aktenzeichen: M55150IXc/47kFile number: M55150IXc / 47k

J 254 426 Anmeldetag: 15.Dezember 1962J 254 426 filing date: December 15, 1962

Auslegetag: 16. November 1967Opened on: November 16, 1967

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Aufwickeins von Garn auf Spulen und bezieht sich auf eine zum Abstützen einer mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Spule dienende Vorrichtung mit einer langgestreckten drehbaren Welle, die einen die Spule aufnehmenden Teil aufweist, der eine Mehrzahl von um ihn herum angeordneten, von dem Teil nach außen vorstehenden biegsamen Elementen trägt, deren Abmessung größer als der Innendurchmesser der Spule ist und die die um sie koaxial angeordnete Spule fest ergreifen.The invention is in the field of winding yarn on bobbins and relates to a device for supporting a spool rotating at high speed with a elongated rotatable shaft having a spool receiving portion comprising a plurality of around it, bears flexible elements protruding outwards from the part, whose dimension is greater than the inner diameter of the coil and that arranged coaxially around it Grasp the bobbin firmly.

Es sind Spulenabstützvorrichtungen dieser Art bekannt, welche jedoch lediglich auf die Lösung des Problems gerichtet sind, im Betrieb eine Bewegung der Spule in bezug auf den sie aufnehmenden Teil der Welle in sicherer Weise zu verhindern. Zu diesem Zweck bestehen bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art die biegsamen Elemente aus um die Welle herum in Form eines Käfigs angeordneten Blattfedern, die durch Ausübung eines auf sie in Achsrichtung wirkenden Drucks nach außen durchbiegbar sind und eine solche Breite haben, daß sie sich beim Zusammendrücken mit ihren Längskanten an die Innenfläche der Spule fest anpressen. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung sind für den genannten Zweck in dem die Spule aufnehmenden Teil der Welle, der die Form einer Trommel hat, sich parallel zur Wellenachse erstreckende Stäbe quer verschiebbar gelagert, die durch die im Betrieb auftretende Zentrifugalkraft aus der Umfangsftache der Trommel herausbewegt und fest gegen die Innenfläche der Spule gepreßt werden.There are Spulenabstützvorrichtungen this type known, which, however, only on the solution of Problem are directed, a movement of the coil with respect to the receiving part during operation to prevent the wave in a safe manner. For this purpose, a known device consists of this Type of flexible elements made of leaf springs arranged around the shaft in the form of a cage, which can be bent outward by exerting a pressure acting on them in the axial direction are and have such a width that when they are pressed together with their longitudinal edges to the Firmly press the inside surface of the coil. In another known device are for the said Purpose in which the coil receiving part of the shaft, which has the shape of a drum, is parallel to the shaft axis extending rods mounted transversely displaceable by the occurring during operation Centrifugal force moved out of the circumference of the drum and firmly against the inner surface of the Coil to be pressed.

Die Erfindung ist demgegenüber auf die Lösung eines anderen Problems gerichtet, das bei einer Spulenabstützvorrichtung der eingangs genannten Art auftritt, wenn die Welle mit einer sehr hohen Drehzahl angetrieben wird, bei welcher Unwuchtbedingungen auftreten können, die Vibrationskräfte entstehen lassen, welche bewirken, daß sich die Drehachse der Welle aus ihrer normalen Lage seitlich verlagert (wandert) und nicht mehr durch den von den rotierenden Teilen bestimmten Massenmittelpunkt hindurchgeht. Diese durch die Vibration bedingte äußerst nachteilige Erscheinung wird besonders stark, wenn die Vorrichtung eine hohe kritische Geschwindigkeit aufweist, d. h. bei welcher die Zahl ihrer Umdrehungen je Sekunde der Eigenfrequenz der seitlichen Verlagerung der Welle entspricht.In contrast, the invention is directed to solving another problem that arises with a bobbin support device of the type mentioned occurs when the shaft is at a very high speed is driven, in which unbalance conditions can occur, the vibration forces arise leave, which cause the axis of rotation of the shaft to shift laterally from its normal position (migrates) and no longer through the center of mass determined by the rotating parts passes through. This extremely disadvantageous phenomenon caused by the vibration becomes particularly strong, when the device is at a high critical speed, i. H. at which the number of its revolutions corresponds to the natural frequency of the lateral displacement of the shaft per second.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Spulenabstützvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einerseits eine niedrige kritische Geschwindigkeit besitzt und bei welcher andererseits die durch Vorrichtung zum Abstützen einer mit hoher
Geschwindigkeit rotierenden SpuleThe object of the invention is to create a bobbin support device of the type mentioned at the outset which, on the one hand, has a low critical speed and, on the other hand, the speed provided by the device for supporting one at a high speed
Speed rotating spool

Anmelder:Applicant:

Monsanto Company, St. Louis, Mo. (V. St. A.)
Vertreter:Monsanto Company, St. Louis, Mo. (V. St. A.)
Representative:

Dr. E. Wiegand und Dipl.-Ing. W. Niemann,
Patentanwälte, Hamburg 50, Königstr. 23Dr. E. Wiegand and Dipl.-Ing. W. Niemann,
Patent Attorneys, Hamburg 50, Königstr. 23

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Robert Cheves Jackson, Raleigh, Ν. C (V. St. A.)Robert Cheves Jackson, Raleigh, Ν. C (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. Dezember 1961
(159 842)Claimed priority:
V. St. v. America December 18, 1961
(159 842)

Unwuchtbedingungen verursachten Vibrationskräfte auf ein Minimum herabgesetzt sind, indem sie der Spule gestattet, sich innerhalb vorbestimmter Grenzen ihrer seitlichen Wanderbewegung selbsttätig in eine solche Lage einzustellen, daß ihre Drehachse stets durch den Massenmittelpunkt der rotierenden Teile hindurchgeht.Imbalance conditions caused vibration forces are reduced to a minimum by using the Coil allowed to move automatically in their lateral wandering movement within predetermined limits adjust such a position that its axis of rotation always through the center of mass of the rotating Parts going through.

Gemäß der Erfindung ist dieser technisch wichtige Vorteil gegenüber bekannten Spulenabstützvorrichtungen dadurch erzielt, daß die biegsamen Elemente aus längs des die Spule aufnehmenden Teiles der Welle im Abstand voneinander liegenden ringförmigen Bündeln schmaler biegsamer Streifen bestehen, welche die Spule »schwimmend« abstützen und sämtlich eine gleiche Neigung gegen die durch ihre Innenkanten hindurchgehenden radialen Ebenen haben, und daß der die Spule aufnehmende Teil der Welle mit Widerlagern versehen ist, welche die bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten unter Unwuchtbedingungen auftretende Verlagerung der Spule mit Bezug auf die Drehachse der Welle begrenzen.According to the invention, this technically important advantage over known coil support devices achieved in that the flexible elements from along the coil receiving part of the Wave spaced apart annular bundles of narrow flexible strips, which "floating" support the coil and all have the same inclination against that of their inner edges have radial planes extending therethrough, and that the part of the shaft receiving the coil is provided with abutments, which the at high rotational speeds under unbalance conditions limit any displacement of the coil with respect to the axis of rotation of the shaft.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing using an exemplary embodiment.

F i g. 1 ist eine Längsschnittansicht einer Spulenabstiitzvorrichtung gemäß der Erfindung;F i g. 1 is a longitudinal sectional view of a spool support device according to the invention;

709 688/216709 688/216

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht nach der Linie 2-2 der Fig. 1.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1.

Die dargestellte Spulenabstützvorrichtung 1 weist eine langgestreckte Welle 2 auf, die sich mit ihrem unteren Ende in den Hohlraum 4 eines zylindrischen Teiles 5 erstreckt, welcher am unteren Ende einen ringförmigen Flansch 6 aufweist, der an einem Sockel 7 mit Hilfe von durch Bohrungen des Flansches hindurchgeführten Schrauben 8 befestigt ist. Die Welle 2 ist am unteren Ende in dem Hohlraum 4 des zylindrischen Teiles 5 mittels zweier im Abstand voneinander liegender Lager 9 und 10 drehbar abgestützt, die durch eine zur Welle koaxiale Buchse 11 voneinander getrennt und auf der Welle durch einen Sprengring 12 gehalten sind, der in einer in der Welle außerhalb des unteren Lagers 10 ausgebildeten Nut angeordnet ist. In einer in dem Flansch 6 des zylindrischen Teiles 5 vorgesehenen Ausnehmung ist ein Ring 13 angeordnet, der dazu dient, das untere Lager 10 im Abstand von dem Sockel 7 zu halten.The illustrated bobbin support device 1 has an elongated shaft 2 , which extends with its lower end into the cavity 4 of a cylindrical part 5 , which has an annular flange 6 at the lower end, which is guided on a base 7 by means of holes in the flange Screws 8 is attached. The shaft 2 is rotatably supported at the lower end in the cavity 4 of the cylindrical part 5 by means of two spaced apart bearings 9 and 10 , which are separated from one another by a sleeve 11 coaxial to the shaft and held on the shaft by a snap ring 12 , which is arranged in a groove formed in the shaft outside the lower bearing 10. In a recess provided in the flange 6 of the cylindrical part 5 , a ring 13 is arranged, which serves to hold the lower bearing 10 at a distance from the base 7.

Ein den zylindrischen Teil 5 umgebendes, becherförmiges Antriebsglied 14 dessen Mantel mit 15 bezeichnet ist, weist in seinem nach oben gerichteten Boden eine Bohrung 16 auf, in welcher die Welle 2 an einer über dem oberen Lager 9 liegenden Stelle befestigt ist. Auf der Welle 2 ist weiterhin zwischen dem Lager 9 und dem Boden des Antriebsgliedes 14 ein Abstandhaltering 17 angeordnet.A cup-shaped drive member 14 surrounding the cylindrical part 5 , the jacket of which is denoted by 15 , has a bore 16 in its upwardly directed bottom, in which the shaft 2 is fastened at a point above the upper bearing 9. A spacer ring 17 is also arranged on the shaft 2 between the bearing 9 and the bottom of the drive member 14.

Die Außenfläche des Mantels 15 des Antriebsgliedes 14 ist durch eine Schulter 18 in einen Teil größeren Durchmessers und einen Teil kleineren Durchmessers unterteilt. Der Teil größeren Durchmessers ist nahe der Schulter 18 mit Gewinde versehen, auf das ein mit Innengewinde versehener Ring 19 aufgeschraubt ist. Auf diesem Teil größeren Durchmessers ist weiterhin neben dem Ring 19 ein Wirtel 20 mit Hilfe von Keilen 21 angeordnet und ferner ein Haltering 22 mit Preßsitz aufgebracht, der den Wirtel 20 in seiner Lage hält.The outer surface of the jacket 15 of the drive member 14 is divided by a shoulder 18 into a part with a larger diameter and a part with a smaller diameter. The larger diameter portion is threaded near the shoulder 18 onto which an internally threaded ring 19 is screwed. On this part of larger diameter, a whorl 20 is also arranged next to the ring 19 with the aid of wedges 21 and also a retaining ring 22 is applied with a press fit, which holds the whorl 20 in its position.

Längs des sich von dem Antriebsglied 14 nach oben erstreckenden Teiles der Welle 2 ist eine Mehrzahl von ringförmigen Bündeln 23 trapezförmiger biegsamer Streifen 28 aus federndem Material im Abstand voneinander angeordnet. Zwischen je zwei benachbarten Streifenbündeln 23 ist ein buchsenförmiges Abstandsstück 24 auf der Welle 2 angeordnet. An dem oberen Ende 3 der Welle 2, das mit Gewinde versehen ist, ist eine ringförmige Scheibe 25 von vorbestimmtem Außendurchmesser vorgesehen. Die Streifenbündel 23, die Abstandsstücke 24 und die Scheibe 25 sind auf der Welle 2 mittels einer auf das Gewindeende 3 der Welle aufgeschraubten Mutter 26 fest zusammengeklemmt.A plurality of annular bundles 23 of trapezoidal flexible strips 28 made of resilient material are arranged at a distance from one another along the part of the shaft 2 extending upward from the drive member 14. A sleeve-shaped spacer 24 is arranged on the shaft 2 between every two adjacent strip bundles 23 . At the upper end 3 of the shaft 2, which is provided with a thread, an annular disc 25 of a predetermined outer diameter is provided. The bundle of strips 23, the spacers 24 and the washer 25 are firmly clamped together on the shaft 2 by means of a nut 26 screwed onto the threaded end 3 of the shaft.

Jedes Bündel 23 enthält eine Mehrzahl der biegsamen Streifen 28 von vorbestimmter Länge, die am inneren Ende in eine nach außen offene umlaufende Nut eines Halteringes 27 fest eingeklemmt sind und sämtlich eine gleiche Neigung gegen die durch ihre Innenkanten hindurchgehenden radialen Ebenen haben. Die Neigung der Streifen 28 entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn wird durch die Richtung bestimmt, in welcher die Welle 2 im Betrieb rotiert; sie sind in Gegenuhrzeigerrichtung geneigt, wenn die Welle 2 sich in Uhrzeigerrichtung dreht, während sie in Uhrzeigerrichtung geneigt sind, wenn die Welle 2 sich in Gegenuhrzeigerrichtung dreht. Die Streifen 28 in jedem Bündel 23 haben eine solche Länge, daß ihre äußeren Kanten von einem Kreis umschrieben werden, dessen Durchmesser größer als der Innendurchmesser der Bohrung der mittels der Vorrichtung 1 zu bewickelnden Spulen ist.Each bundle 23 contains a plurality of the flexible strips 28 of predetermined length, which are firmly clamped at the inner end in an outwardly open circumferential groove of a retaining ring 27 and all have an equal inclination with respect to the radial planes passing through their inner edges. The inclination of the strips 28 either clockwise or counterclockwise is determined by the direction in which the shaft 2 rotates in use; they are inclined in the counterclockwise direction when the shaft 2 rotates in the clockwise direction, while they are inclined in the clockwise direction when the shaft 2 rotates in the counterclockwise direction. The strips 28 in each bundle 23 are of such a length that their outer edges are circumscribed by a circle, the diameter of which is greater than the inner diameter of the bore of the coils to be wound by means of the device 1.

Vor der Inbetriebsetzung wird auf der Vorrichtung 1 eine Spule 29 angeordnet, indem die Spule mit ihrem einen Ende zunächst über das dem Ende 3 der Welle 2 benachbarten Bündel 23 aus elastischen Streifen 28 geschoben und dann über die nachfolgenden Bündel in Anlage mit der Schulter 18 des mit der Welle verbundenen Antriebsgliedes 14 gedrückt wird. Die Spule 29 gleitet leicht in ihre Arbeitsstellung, wenn auf sie eine leichte Drehung in der gleichen Richtung ausgeübt wird, in welcher die biegsamen Streifen 28 geneigt sein sollen, wenn die Spule auf die Vorrichtung 1 aufgeschoben ist. Wenn sich die Spule 29 in ihrer Arbeitsstellung befindet, sind die Streifen 28 sämtlicher Bündel 23 einwärts gegen die Welle 2 gebogen und damit unter Spannung gesetzt. Dadurch wird die Spule 29 durch die Spannkraft der Streifen 28, die gegen die Innenfläche der Spule wirkt, mit der Welle 2 zur Drehung mit ihr verbunden. Before commissioning, a coil 29 is arranged on the device 1 by first pushing the coil with one end over the bundle 23 of elastic strips 28 adjacent to the end 3 of the shaft 2 and then over the subsequent bundles in contact with the shoulder 18 of the connected to the shaft drive member 14 is pressed. The spool 29 slides easily into its working position when it is slightly rotated in the same direction in which the flexible strips 28 are intended to be inclined when the spool is slid onto the device 1. When the reel 29 is in its working position, the strips 28 of all the bundles 23 are bent inwardly against the shaft 2 and are thus placed under tension. Thereby, the spool 29 is connected to the shaft 2 for rotation therewith by the tension of the strips 28 acting against the inner surface of the spool.

InfBetrieb wird die Vorrichtung 1 von einer nicht dargestellten Kraftquelle angetrieben, die über einen Riemen 30 mit dem Wirtel 20 verbunden ist, um das Antriebsglied 14 und damit die Welle 2 mit der aufgesetzten Spule 29 zu drehen. Wenn sich die Welle 2 dreht, bewirkt die Zentrifugalkraft, daß sich die biegsamen Streifen 28 an ihren äußeren Enden fächerförmig ausbreiten und so eine erhöhte Greifkraft an die Innenfläche der Spule 29 anlegen.In operation, the device 1 is driven by a power source (not shown) which is connected to the whorl 20 via a belt 30 in order to rotate the drive member 14 and thus the shaft 2 with the spool 29 placed thereon. As the shaft 2 rotates, the centrifugal force causes the flexible strips 28 to fan out at their outer ends, thus applying an increased gripping force to the inner surface of the spool 29 .

Solange keine Unwuchtkräfte auftreten, fallen der Massenmittelpunkt und die normale Drehachse der rotierenden Teile der Vorrichtung, der Spule und des sich auf ihr bildenden Wickels zusammen, und es werden keine schädlichen Vibrationskräfte wirksam. Unter dieser Arbeitsbedingung halten die biegsamen Streifen 28 die zentrale Ausrichtung der Spule 29 auf der Welle 2 aufrecht.As long as no unbalance forces occur, the center of mass and the normal axis of rotation of the rotating parts of the device, the spool and the winding formed on it coincide, and no harmful vibration forces become effective. Under this working condition, the flexible strips 28 maintain the central alignment of the spool 29 on the shaft 2 .

Wenn sich jedoch während des Betriebes ein Ungleichgewicht entwickelt, dann ist die Vorrichtung 1 in der Lage, eine Einstellung vorzunehmen, um die Vibration zu verringern. Um die von der Vorrichtung selbsttätig vorgenommene Einstellung besser zu verstehen, sei zunächst die Arbeitsweise einer üblichen Spulenabstützvorrichtung unter Vibrationsbedingungen erläutert. However, if an imbalance develops during operation, the device 1 is able to make an adjustment to reduce the vibration. In order to better understand the setting made automatically by the device, the mode of operation of a conventional coil support device under vibration conditions will first be explained.

Wenn bei der Verwendung einer üblichen Spulenabstützvorrichtung Ungleichgewichtsbedingungen auftreten, bewirken gewöhnlich die Unwuchtkräfte, daß der Massenmittelpunkt der rotierenden Teile seitlich von der normalen Drehachse um einen Betrag verlagert wird, der durch die Größe der Unwucht bestimmt wird. Dieser Zustand bewirkt, daß die Vorrichtung vibriert, und demzufolge ergeben sich sowohl eine nicht gleichförmige Aufspulung des Garns als auch gefährliche Arbeitsbedingungen.If an imbalance condition occurs while using a conventional coil support device, usually cause the imbalance forces that the center of mass of the rotating parts laterally is shifted from the normal axis of rotation by an amount that is determined by the size of the imbalance will. This condition causes the device to vibrate and consequently both non-uniform winding of the yarn as well as dangerous working conditions.

Der gewünschte Zustand ist derjenige, bei dem der Massenmittelpunkt der rotierenden Teile mit der normalen Drehachse zusammenfällt. Bei einem Ungleichgewichtszustand geht jedoch die Drehachse nicht durch den Massenmittelpunkt hindurch. Infolgedessen wird, wenn keine Vorsorge getroffen ist, daß eine Einstellung der Drehachse in bezug auf den Massenmittelpunkt ermöglicht wird, die Vibration nicht geregelt. The desired state is the one in which the center of mass of the rotating parts is with the normal Axis of rotation coincides. However, if there is an imbalance condition, the axis of rotation will not go through the center of mass. As a result, if no precaution is taken, that one Adjustment of the axis of rotation with respect to the center of mass is enabled, the vibration is not regulated.

Wenn bei der Verwendung der Spulenabstützvorrichtung gemäß der Erfindung Ungleichgewichts-If, when using the coil support device according to the invention, imbalance

Claims

Conditions occur, then allow the coil 29 "floating" supporting flexible strips

28 of the coil to adjust itself against the imbalance forces by shifting its position relative to the shaft 2 so that it rotates around the "unbalanced" center of mass. This setting tends to prevent the center of mass from being shifted too far away from the normal axis of rotation of the shaft 2 , so that the vibration is kept to a minimum. The extent of the inclination of the spool 29 is limited by two abutments, one of which is formed by the peripheral surface of the disc 25 on the shaft 2 and the other by the peripheral surface of the part of the drive member 14 above the shoulder 18 , these two abutment surfaces being one have the same diameter, which is, however, slightly smaller than the inner diameter of the bore of the coil 29 .

Another advantage of the reel support device according to the invention is that its critical speed is lower than that of known devices. The low critical speed is due to the elastic connection established by the strips 28 between the bore of the spool

29 and the shaft 2 is created. It has been found as that the connection is even more rigid, the higher the critical speed. A high level of safety and effectiveness is therefore achieved with a bobbin support device that has a low critical speed and "floating" supports the bobbin.

Claim:

Apparatus for supporting a spool rotating at high speed, comprising an elongated rotatable shaft having a spool receiving portion which carries a plurality of flexible members disposed around it, protruding outwardly from the portion, the dimension of which is greater than the inner diameter of the Coil and which firmly grip the coil arranged coaxially around it, characterized in that the flexible elements consist of annular bundles (23) of narrow flexible strips (28) which are spaced apart from one another along the part of the shaft (2) receiving the coil the coil (29) "floating" and all have the same inclination against the radial planes passing through its inner edges, and that the part of the shaft (2) receiving the coil (29 ) is provided with abutments (25, 14) which the displacement of the spool (29) with respect to the rotation ac which occurs at high rotational speeds under unbalance conditions limit the hse of the shaft (2) .

Considered publications:
German Patent Nos. 306 780, 743 337;
Swiss Patent No. 316 366;
U.S. Patents Nos. 2274 681, 2461171,
462.

1 sheet of drawings

709 688/216 11.67 0 Bundesdruckerei Berlin709 688/216 11.67 0 Bundesdruckerei Berlin