DE1685919C - Ring für Spinn- oder Zwirnspindeln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ring für Spinn- oder Zwirnspindeln, mit einem der Aufnahme und dem Umlenken des Fadens dienenden Läufer, der beim Aufwickeln des Fadens auf die Spule vom Faden mitgenommen und auf der Lauffläche des Ringes ent lang bewegt wird.

Man hat sich auf vielerlei Art bemüht, die Lebensdauer von Spinnringen und Läufern zu erhöhen. Hierzu gehören die Veränderung der Form und die Erhöhung der Härte des Ringes, ferner die Vergröße rung der Anlagefläche für den Läufer sowie die Veränderung der Form der Anlageflächen des Läufers, seiner Härte und seines Gewichtes. Eine große Härte der Laufflächen des Läufers und des Ringes gilt ils erstrebenswerte Eigenschaft zur Verlängerung der Lebensdauer. Die Härte allein verhindert eine Abnut- zurtg jedoch nicht. Auch kann der zylindrische Steg des Ringes brechen, weil er zu spröde ist, nämlich dann, wenn man versucht hat, für die Lauffläche eine besonders große Härte zu erzielen. Andere Vorschläge zur Abwandlung des Ringes und des Läufers haben sich in ihrer Durchführung als teuer und oftmals ai» kompliziert erwiesen.

Die ersten Wochen der Lebensdauer des Ringes müssen auf das »Einlaufen« verwandt werden, wobei der Läufer häufig ausgewechselt und der Ring gereinigt werden muß. Nach wenigen Monaten seines Einsatzes erreicht der Ring dann das beste Laufverhalten und bereits nach 6 oder 7 Monaten wird die Abnutzung kritisch, was einen häufigeren Austausch von Läufe;π und die Verwendung schwererer Läufer erforderlich macht. Das schlechte Laufverhalten stellt sich ein, wenn die Abnutzung der Lauffläche des Ringes etwa 0,08 mm ausmacht; der Ring wird ausgetauscht, wenn die Abnutzung auf 0,1 bis 0,13 mm fortgeschritten ist. Die Lebensdauer kann erhöht werden, wenn man auf die Laufflächen dos Ringes und des Läufers die üblichen Schmiermittel aufbringt, doch stellt dies insofern keine brauchbare Lösung dar. als die Schmiermittel das Garn verunreinigen und seine Qualität herabsetzen. Die Verunreinigung des Garnes durch derartige Schmiermittel geht nicht allein darauf zurück, daß das Garn die Laufflächen berührt, sondern kann ebenso daher kommen, daß da-Schmiermittel durch den umlaufenden Läufer in die Umgebung versprüht wird. Hinzu komm», daß der auf dem~Ring vorhandene cMfilm auf den Läufer übergehs und eine klebrige Oberfläche entstehen läßt, die das Absetzen von Faserflug auf dem Läufer unterstützt Eine derartige Faseriluganhäufung vergrößert den Zug des Läufers, was zu erhöhter Garnspannung und zu stärkerer Abnutzung des Läufers führt. Darübc; hinaus ist der mit öl durchsetzte Faserflug mit den herkömmlichen Läuferputzern nur schwer zu entfer nen. Versuche, den Ring mit einer weichen oder samt artigen Oberfläche zu versehen, haben sich als Fehl schlag erwiesen, weil sich eine derartige, auf den Metallring aufgebrachte Lauffläche, obwohl sie bestimmte Garnpartikel zurückhält, schnell abnutzt und ihre Schmierwirkung verliert.

Man hat ferner versucht, die Lebensdauer des Läufers und des Ringes dadurch zu erhöhen, daß man für eine Kühlung des Läufers und für eine verminderte Anlagereibung sorgt. Bei einem aus der USA.-Patentschrift 3 084 501 bekanntgewordenen Spinnring geschieht dies dadurch, daß die polierte Lauffläche des Ringes mit unregelmäßig verteilten, feinen Nuten versehen ist, die sich in Laufrichtung des Läufers um den Ring erstrecken. Die feinen Nuten sorgen beim Umlauf des Läufers für eine gewisse Luftzirkulation sowie für eine Verkleinerung der Anlagefläche des Lä'jfers und somit auch für eine gewisse Reibungsminderung, weil der Läufer nur auf den zwischen den Nuten vorhandenen, herausstehenden Abschnitten der Läuferbahn gleitet. Das Problem der Schmierung des Läufers vermag der bekannte Spir.nring dagegen nicht zu lösen. Wie bereits erwähnt, ist aber zur Verlängerung der Lebensdauer von Ring und Läufer deren Schmierung besonders bei hohen Spindeldrehzahlen sehr wichtig, doch ist bisher, wie ebenfalls weiter oben erwähnt, noch keine zufriedenstellende Lösung gefunden worden, um eine Qualitätsminderung des Garnes durch von außen zugeführtes Schmiermittel zu verhindern.

Es is', daher die Aufgabe der Erfindung, einen Spinn- oder Zwirnring mit harter, reibungsarmer Lauffläche zu schaffen, der nicht nur selbst eine lange Lebensdauer hat, sondern durch eine optimale Schmierung auch für eine verkürzte Einlaufzeit jedes neuen Läufers sowie für eine verlängerte Lebensdauer des Läufers sorgt.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung bei

einem Spinn- oder Zwirnring der eingangs erwähnten Art vor, daß die Lauffläche des Ringes eine Vielzahl von einzelnen, unregelmäßig verteilten, dicht aneinanderliegenden kartenförmigen Vertiefungen mit glatter Oberfläche aufweist, die zusammen im wesentlichen die gesamte Lauffläche des Ringes einnehmen.

Dadurch, di3 die Lauffläche des~Ringes mit einer Vielzahl von Vertiefungen versehen isu vermindert sich wie im Falle des aus der USA.-Patentschrift 30¹UiOl bekanntgewordenen Ringes die Laufreibung des Läufers. Der entscheidende Vorteil gegenüber den bekannten Ring ergibt sich jedoch daraus, d;üj die Lauffläche des erfindungsgemäßen Ringes dicht beieinander liegende kartenförmige Vertiefungen mit glatter Oberfläche aufweist. Erst hierdurch tr λ eine die Lebensdauer von Ring und Läufer betr·.htlich verlängernde Selbstschmierung ein, welche ti·. Verwendung eines von außen zugeführten S. miermiUels, welche das Garn und den Läufer ver- v. r. inigt, überflüssig macht. Dies liegt daran, daß die k ittenförmigen Vertiefungen winzige Vorratsräume c stellen, in denen sich laufend Schmierstoffe absety .-,, und zwar die in Naturgarnen vorhandenen ν ichse oder Netz- bzw. Gleitmittel, mit denen syn- : -tische Game normalerweise behandelt sind. Diese : imierstoffe, die zusammen mit abgestreiftem Faser-' ■ ig vom umlaufenden Läufer fest in die kalottenför- :gen Vertiefungen der Lauffläche eingedrückt wern, bilden einen am Ring haftenden, äußerst wirksaen Schmierfilm, der den großen Vorteil besitzt, daß

niemals zu einer Verunreinigung des Garnes führen ;inn, weil die Schmierstoffe dem Garn selbst entstammen.

Zur Erzielung optimaler Laufeigenschaften können xmäß Erfindung die Vertiefungen unter Erzielung ;ines gewtüten Querschnittes und einer glatten Lauffläche für den Läufer von abgerundeten Rändern umgeben sein.

Eine sehr einfache und äußerst zweckmäßige Herstellung des Ringes in Verbindung mit einer verlängerten Lebensdauer desselben kann gemäß Erfindung dadurch erzielt werden, daß die Vertiefungen in an sich bekannter Weise durch Behandlung der Lauffläche im Kugelstrahlverfahren hergestellt sind und daß der Ring eine ve-dichtete Oberflächenschicht aufweist, in der eine Restspannung vorhanden ist und welche s^;ch, die Lauffläche einschließend, von dieser aus nach innen erstreckt.

Das Kugelstrahlverfahren, das gemäß der USA.-Patentschrift 3 124 927 z.B. zur Verbesserung der Oberflächengüte von Drahtseilen angewendet wird, stellt ein äußerst zweckmäßiges, bei der Vergütung der Lauffläche von Spinnringen erstmals angewandtes Verfahren dar. Die sich hierbei ergebende verdichtete Oberflächenschicht, in der eine Restspannung (Kompressionsspaanung) vorhanden ist, trägt ebenfalls zur Verlängerung der Laufzeit und zur Verbesserung der Laufeigenschaften des Läufers bei. Darüber hinaus besteht der große Vorteil, daß der Ring nicht insgesamt durchgehärtet za werden braucht und demzufolge auch nicht aus Gründen zu hoher Sprödigkeit brechen kann.

Zweckmäßigerweise kann gemäß Erfindung die Stärke der Verdichtern Oberflächenschicht etwa 0,05 bis 0,2 mm betragen.

Gemäß Erfindung kann die im Kugelstrahlverfahren vergütete Lauffläche des Ringes in an sich bekannter Weise eine Härte vonmindestens 58 HRcbesitzen, wie es auch in der britischen Patentschrift 908 775 für den dort beschriebenen, einer Einsatzhärtung unterzogenen Spinnring vorgeschlagen wird.

Gemäß Erfindung kann die in der verdichteten 5 Oberflächenschicht "vorhandene Restspannung etwa 104 kp/mm- betragen.

Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, daß die Restspannung oder Kompressionsspannung auf Grund eines Röntgendiagramms bei Kenntnis der me-

tallurgischen Eigenschaften der für den Ring verwendeten Stahlsorte ermittelt wird. Die Stärke der verdichteten Oberflächenschicht laßt sich durch Betrachtung einer Schnittfläche des Ringes in einem metallurgischen Mikroskop feststellen.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 in der Draufsicht eine Spinnspindel mit zugeordnetem Ring und Laufer,

F i g. 2 einen Schnitt durch de ϊ Ring und dessen

so Halter nach der Linie 2-2 der Fig. 1,

F i g. 3 in vergrößerter Darstellung einen Abschnitt des Ringes unter Verdeutlichung der Lauffläche, in Pfeilrichtung 3-3 der F i g. 2 betrachtet,

Fig.4 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt

»5 nach der Linie 4-4 der F i g. 3 mit übertriebener Darstellung der verdichteten Lauffläche und

F i g. 5 einen stark vergrößerten Schnitt durch die Lauffläche des Ringes.

Die F i g. 1 zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete

Spinnvorrichtung, bei welcher das Garn 12 mittels des Läufers 16 aus gehärtetem Stahl auf die Spule 14 aufgewickelt wird. Die Spule 14 wird durch einen nicht dargestellten Antrieb in Drehung versetzt. Das Garn 12 wird dem Läufer 16 vom Ausgang einer nicht dargestellten Verarbeitungsstation zugeleitet.

Wenn die Spindel bzw. die Spule 14 rotiert, so wird gemäß Fi g. 2 das Garn in einzelnen Lagen 18 aufgewickelt. Das Garn 12 schleppt hierbei den Läufer 16 mit und läßt ihn um den Ring 20 aus Metall umlaufen.

Der Ring setzt sich aus dem waagerecht gerichteten Flansch 11 und dem senkrecht gerichteten zylindrischen Steg 24 zusammen. Der Steg 24 liegt an der Schulter 26 des ihn aufnehmenden Ringhalters 28 an, wobei der untere Rand 32 des Steges 24 auf der Ringfläche 30 des Ringhalters 28 aufruht. Die Schenkel 34 des Läufers 16 halten den Läufer am Ring 20 fest, und der Läufer wird an der Lauffläche 38 am unteren inneren Randabschnitt des Flansches 22 entlanggeführt. Die Lauffläche 38 weist eine verdichtete Schicht 42 auf, deren Stärke gemäß den F i g. 3 und 4 etwa 0,05 bis 0,2 mm beträgt. Die verdichtete Schicht 42 ist im sogenannten Kugelstrahlverfahren, d. h. durch Strahlen des Ringes mit Stahlkugeln erzeugt, deren Härte nach der Rr jkwell-Skala »C« etwa 60 beträgt (HRc).

Dies führt dazu, daß die Schicht eine kompressive Restspannung von etwa 104 kp/mm² und eine Härte von etwa 58 HRc besitzt.

Durch die Behandlung der Läufläche 38 im Kugelstrahlverfahren ergibt sich außer der großen Härte der

verdichteten Schicht eine Oberfläche mit einer Vielzahl von kartenförmigen Vertiefungen 44. Die Vertiefungen stellen ein Mittel zum Festhalten der natürlichen Schmierstoffe 46 des Garnes dar, z. B. der im Garn vorhandenen Wachse oder der vorher eingebrachten Netzmittel sowie der Faserteilchen, die vom umlaufenden Läufer abgetrennt und fest in die Vertiefungen der Lauffläche eingedrückt werden. Die Schmierstoffe 46 kommen mit dem Ring in Berührung

und haften infolge der natürlichen Klebewirkung der Wachse und Netzmittel sowie der rauhen Oberfläche der Fäserchen im Verhältnis zu ihrem leichten Gewicht am Ring an. Baumwollgarne oder Baumsvollmischgarne weisen eine ausreichende Menge solcher Stoffe mit guten Schmier- und Hafteigenschaften auf. Eine derartige Schmierung der Lauffläche 38 kann niemals zu einer Verunreinigung des Garnes führen, da die Schmierstoffe im Garn selbst anwesend sind. Trotzdem ergibt sich eine ausgezeichnete Schmierwirkung zwischen dem Läufer 16 und der Lauffläche, so daß sich die Lebensdauer des Läufers und des Ringes beträchtlich erhöht.

Die im Kugelstrahlvcrfahren hergestellten, kalottenförmigen Vertiefungen 44 sind für die Schmierung entscheidend. Ohne die Vertiefungen würde der umlaufende Läufer die wertvollen Rückstände von den Laufflächen abstreifen. Die Vertiefungen 44 wirken als winzige Vorratsräumc, in denen sich die natürlichen Schmierstoffe 46 laufend ansammeln können. Infolge der speichernden Wirkung dieser winzigen Vorratsräume entsteht ein Schmiermittelfilm, auf welchem der Läufer entlanggleitet. Der Läufer kann somit nicht alles Schmiermittel von den Laufflächen abstreifen, da er gemäß Fi g. 5 auf den glatten, abgerundeten Rändern 48 der Vertiefungen, welche die eigentliche Lauffläche bilden, entlangläuft.

Die Vertiefungen 44 in der Lauffläche 38, welche die natürlichen Schmierstoffe 46 aufnehmen, sind in F i g. 5 im Schnitt dargestellt. Ihre Tiefe beträgt mindestens O,O38mm; die Ränder 48 zwischen den Vertiefungen sind glatt und abgerundet, so daß sich im Schnitt ein gewelltes Profil ergibt.

Die Form der Ränder 48 gestattet ein leichtes Flie-Ben der natürlichen Schmierstoffe 46 längs der Oberfläche; sie unterstützt außerdem die Schmierwirkung und führt zu einer glatteren und reibungsärmeren Lauffläche für den Läufer, als es die in Fig. 5 gestrichelt angedeuteten scharfkantigen Ränder 50 tun würden.

Fin zusätzlicher Vorteil der Härtung im Kugelstrahlvcrfahren im Vergleich mit den üblichen Karbonisierungsverfahren oder Wärmebehandlungen liegt darin, daß die zuletzt erwähnten Verfahren eine vollständige Durchhärtung des gesamten Ringes erforderlich machen, um die gewünschte Härte der Lauffläche zu erzielen. In vielen Fällen wird der zylindrische Steg daher in unnötiger Weise so weit durchgehärtet, daß er spröde wird und der Ring vorzeitig ausfällt, weil der Flansch vom Steg abbricht. Im Gegensatz dazu wird im Kugelstrahlverfahren die Lauffläche gehärtet, ohne daß eine Durchhärtung des gesamten Ringes erfolgt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung ungeachtet der Form des Läufers oder des Ringes angewendet werden kann. Das Material für den Läufer, den Ring und die im Strahlverfahren zur Verwendung kommenden Kugeln muß nicht unbedingt Stahl sein; vielmehr kommen auch andere Metalle oder Legierungcn geeigneter Härte in Frage.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Ring für Spinn- oder Zwirnspindeln, mit einem der Aufnahme und dem Umlenken des Fadens dienenden Läufer, der beim Aufwickeln des Fadens auf d·' Spule vom Faden mitgenommen und auf der Lauifläche des Ringes entlangbewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (38) des Ringes (20) eine Vielzahl von einzelnen unregelmäßig verteilten, dicht aneinanderliegenden kalottenförmigen Vertiefungen (44) mit glatter Oberfläche aufweist, die zusammen im wesentlichen die gesamte Lauffläche (38) des Ringes einnehmen.

2. Ring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (44) unter Erzielung eines gewellten Querschnittes und einer glatten Lauffläche für den Läufer (16) von abgerundeten Rändern (48) umgeben sind (F i g. 5). _ao

3. Ring nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen in an sich bekannter Weise durch Behandlung der Lauffläche (38) im Kugelstrahlverfahren hergestellt sind und daß der Ring (20) eine verdichtete Oberflächenschicht (421 aufweist, in der eine Restspannung vorhanden ist und weiche sich, die Lauffläche (38) einschließend, von c.eser aus nach innen erstreckt.

4. Ring nach Anspruch 3, dacL.rch gekennzeichnet, daß die Siärke der verdichteten Oberflächenschicht (42) etwa 0,05 bis 0,2 mm beträgt.

5. Ring nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (38) in an sich bekannter Weise eine Härte von mindestens 58 HRc besitzt.

6. Ring nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in der verdichteten Oberflächenschicht (42) vorhandene Restspannung etwa 104 kp/mm² beträgt.