CH642031A5

CH642031A5 - Spannfutter in einer spulmaschine zur aufnahme eines spulentraegers.

Info

Publication number: CH642031A5
Application number: CH1099079A
Authority: CH
Inventors: Erich Dr Lenk
Original assignee: Barmag Barmer Maschf
Priority date: 1978-12-18
Filing date: 1979-12-12
Publication date: 1984-03-30
Also published as: IT7951120A0; GB2043721A; IT1126837B; JPS55123847A; GB2043721B; JPS63338B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter in einer Spulmaschine zur Aufnahme eines Spulenträgers, wobei das Spannfutter aus einem Spanndorn besteht, auf dem sich Klemmelemente radial abstützen, und einer gegenüber dem Spanndorn im Durchmesser grösseren zylindrischen Mantelhülse, die Durchtrittsöffnungen zum radialen Durchtritt von Klemmelementen aufweist.

Um Spulenträger auf Spanndorne bzw. Spannfutter zu arretieren, sind mehrere Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Es ist z.B. ein solches Spannfutter bekannt, bei dem zwei auf der Spannfutterwelle angeordnete Konen zum Spannen und Lösen des Spulenträgers zusammenwirken. Mindestens einer der beiden Konen ist auf der Spannfutterwelle relativ zum Gegenkonus verschiebbar. Durch das Verschieben der Konen werden mehrere auf dem Umfang verteilte Spannbacken zum Spannen radial nach aussen bzw. zum Lösen des Spulenträgers radial nach innen bewegt.

Der Nachteil dieser Ausführung besteht darin, dass zwischen der Spannfutterwelle und dem verschiebbaren Konus eine Gleitpassung bestehen muss. Diese Passung ist sehr aufwendig auszulegen, da sonst nach relativ kurzer Betriebszeit ein Klemmen und Rostbildung innerhalb der Gleitpassung auftreten. Dadurch ist die Funktionsfähigkeit des Spannfutters nicht gewährleistet.

Demgegenüber sind Spannfutter bekannt, deren Klemmelemente nach dem Freilaufprinzip arbeiten (DE-OS 21 06 493 und DE-OS 22 02 009 = US-PS 3 815 836). Diese Spanndorne arbeiten zuverlässig, da sie infolge der Selbsthemmung der Klemmelemente auch beim Einbringen hoher Dreh- bzw. Bremsmomente die Spule sicher spannen.

Hierbei wirkt sich jedoch nachteilig aus, dass die Spulenträger beim axialen Aufstecken und Abziehen gleichzeitig von Hand gedreht werden müssen. Wenn auf einem Spanndorn mehrere axial hintereinander aufgespannte Spulenträger angeordnet sind, müssen die hinteren Spulenträger beim Äusschieben und Aufschieben über alle vorderen Spannbereiche geführt werden, wozu dauernd eine Drehbewegung zusätzlich in den Spulenträger einzubringen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter zu schaffen, bei dem die Nachteile der vorbeschriebenen Spannfutter vermieden werden und bei dem insbesondere die beim Abziehen des Spulenträgers notwendige Drehbewegung wegfällt und bei dem eine gute Spannwirkung gewährleistet ist. Dabei sollen Klemmelemente verwendet werden, die durch eine Kraft spannbar und eine Gegenkraft entspannbar sind.

Die erfindungsgemässe Lösung der Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente als längliche

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Gebilde ausgestaltet sind, die derart in den Zwischenraum zwischen Spanndorn und Mantelhülse eingelegt sind, dass sie im wesentlichen in einer Axialebene des Spannfutters liegen und schwenkbar sind, dass die Klemmelemente ein aus den Durchtrittsöffnungen herausbewegbares Spannende und ein Schubende, welches sich gleitend auf dem Spanndorn abstützt, besitzen, dass die das Spannende und das Schubende verbindende Gleitkante des Klemmelementes auf einer Gleitfläche mit radial gerichteter Komponente gleitet und auf das Klemmelement zwei Kräfte einerseits im Bereich des Schubendes und andererseits im Bereich der Gleitkante derart einwirken, dass achsparallele Kraftkomponenten einander entgegengerichtet sind und in Radialrichtung des Spannfutters einen Abstand voneinander haben, so dass weiterhin die Kräfte auf das Klemmelement ein in der Axialebene wirkendes Drehmoment derart ausüben, dass das Klemmelement sich in radialer Richtung aufrichtet.

In allgemeiner Form wirkt im Spannsinne ein Schubelement, das durch einen Kraftgeber - vorzugsweise eine Druckfeder - in axiale Richtung gedrängt wird, auf das Schubende des Klemmelementes. Im Entspannsinne wirkt gegen die Kraft des vorerwähnten Kraftgebers eine radial aufgespannte, axial bewegliche Entspannfläche auf das Klemmelement und - gegebenenfalls über dieses - auf das Schubelement, wobei die Entspannfläche von einem einstellbaren Kraftgeber in axialer Richtung bewegt wird.

In Fortführung des erfindungsgemässen Spannfutters nach Anspruch 1 wird mit Vorteil die Gleitfläche durch eine Seitenfläche der Durchtrittsöffnung der Mantelhülsegebildet, auf der das Klemmelement mit seiner Gleitkante aufliegt; ein eine Schubkraft ausübendes Schubelement zur Schwenkung des Klemmelementes ist im Spannsinne axial bewegbar, so dass das Klemmelement aus der Durchtrittsöffnung heraustritt. Die Gleitkante des Klemmelementes ist mit Vorteil bogenförmig konvex ausgebildet. Das in der beschriebenen Weise ausgebildete Spannfutter nach dieser Ausführungsform ist mit einem Klemmelement versehen, dessen Schubende - in der Schwenkebene des Klemmelementes gesehen -derart zapfenförmig verdickt ist, dass das Klemmelement zwischen den Aussenumfang des Spanndorns und dem Innenumfang der Mantelhülse sowie dem Schubelement eine Schwenkbewegung im wesentlichen ohne radiales Spiel ausführen kann, wobei das Schubelement wiederum durch Federkraft in seine Spannposition gedrängt wird.

Bevorzugterweise besitzt dieses Klemmelement auf der Seite seiner Gleitkante eine Nase, der in axialer Richtung eine bewegbare Entspannfläche zugeordnet ist, die zwischen Spanndorn und Mantelhülse in einer Normalebene zur Spannfutterachse aufgespannt ist, und die im Entspannsinn in axialer Richtung gegen die Schubkraft durch Kraftgeber beweglich ist. Vorzugsweise ist dieser Kraftgeber als pneumatische Zylinder-Ringkolben-Einheit ausgebildet. Die Entspannfläche bildet dabei gleichzeitig die Vorderseite des Ringkolbens der Zylinder-Ringkolben-Einheit, welcher den Zwischenraum zwischen Spanndorn und Mantelhülse ausfüllt.

Wesentliche Vorteile ergeben sich für das erfindungsge-mässe Spannfutter insbesondere dann, wenn Ringkolben und Schubelemente aus einem Stück bestehen und die Stirnbegrenzungen eines Käfigs für je ein Klemmelement bilden. Der Käfig wird dann mit Vorteil einerseits durch Federkraft in seine Spannposition und andererseits pneumatisch in seine Entspannposition gedrängt.

Die Vorteile des erfindungsgemässen Spanndorns sind insbesondere darin zu sehen, dass die Nachteile der vorbekannten Ausführungsform vermieden sind, die beim Abziehen des Spulenträgers notwendige Drehbewegung nicht von Hand ausgeführt werden muss bzw. völlig wegfällt. Insgesamt ist ein Spanndorn gegeben, der eine gute Spannwirkung gewährleistet, wobei sicher wirkende Klemmelemente verwendet sind, die durch eine Kraft spannbar und eine Gegenkraft entspannbar sind.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben.

Es zeigen;

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt durch die Spanndornwelle mit Umfangsantrieb;

Fig. 2 einen schematischen Axialschnitt durch eine Spanndornwelle eines weiteren Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Axialschnitt durch einen Spanndorn mit einer der erfindungsgemässen Ausgestaltungen, wobei nur das mittlere Teil des Spanndorns dargestellt ist. An einem lediglich in Fig. 2 dargestellten Maschinengestell 1 mit einem auskragenden Tragarm 2 ist der in Fig. 1 dargestellte Spanndorn 103 drehbar befestigt. An mehreren axial voneinander getrennten Stellen der Mantelhülse 104 des Spanndornes 103 sind Klemmstellen 105 angeordnet. Diese Klemmstellen 105 tragen Spulenhülsen 106 auf die Fadenmaterial 107 aufgespult wird.

Die Klemmstellen 105 bestehen im wesentlichen aus je einem Klemmelement 108, einem länglichen Gebilde, das sich einerseits nämlich mit seinem Schubende 1081 auf dem Spanndorn 103 radial abstützt, und dessen anderes Ende, das Spannende 1082, durch eine Durchtrittsöffnung 109 in der Mantelhülse 104 radial durchtritt bzw. herausbewegbar ist. Die Mantelhülse 104 weist einen gegenüber dem Spanndorn 103 grösseren Durchmesser auf, so dass in diesen Zwischenraum zwischen Spanndorn 103 und Mantelhülse 104 die Klemmelemente 108 eingelegt werden können, dort im wesentlichen in einer Axialebene des Spannfutters liegen und schwenkbar sind.

Wird mittels eines im Zwischenraum zwischen Spanndorn 103 und Mantelhülse 104 angeordneten und in dem Zwischenraum gleitenden Schubelementes 110 eine Schubkraft, dargestellt durch den Pfeil 111, auf das Schubende 1081 des Klemmelementes 108 ausgeübt, so wird das Spannende 1082 des Klemmelementes 108 aus der Durchtrittsöffnung 109 herausbewegt, wobei die das Spannende 1082 und das Schubende 1081 verbindende Gleitkante des Klemmelementes 108 auf einer an der Mantelhülse 104 angeordneten Gleitfläche mit radial gerichteter Komponente gleitet. Es wirken damit auf das Klemmelement 108 zwei Kräfte ein, und zwar einerseits im Bereich des Schubendes 1081 und andererseits eine durch den Pfeil 112 gekennzeichnete Kraft im Bereich der Gleitkante. Die Kraftkomponenten der gekennzeichneten Kräfte verlaufen achsparallel, sind einander entgegengesetzt gerichtet und haben in der Radialrichtung des Spannfutters einen Abstand voneinander; die Kräfte üben weiterhin auf das Klemmelement 108 ein in der Axialebene wirkendes, in der Zeichnung durch einen Pfeil 113 dargestelltes Drehmoment derart aus, dass sich das Klemmelement 108 inVadialer Richtung aufrichtet und dabei die Spulenhülse 106 festklemmt. Ein zum Lösen des festgeklemmten Klemmelementes 108 vorgesehenes Element ist in Fig. 1 durch einen Pfeil 114, der die Entspannkraft andeutet, dargestellt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Spannfutters sind in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 in den durch den Spanndorn 203 und die Mantelhülse 204 gebildeten Zwischenraum zur Bildung einer Klemmstelle 205 Klemmelemente 208 eingelegt. Ebenso wie in der ersterläuterten Ausführungsform wird die Gleitfläche 2091 nach Fig. 2 für die bogenförmig konvex ausgebildete Gleitkante 2083 des Klemmelementes 208 durch eine Seitenfläche der Durchtritts-

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Öffnung 209 der Mantelhülse 204 gebildet. Durch das eine axial gerichtete Schubkraft ausübende Schubelement 210 wird das Klemmelement 208 im Spannsinne bewegt, so dass es radial aus der Durchtrittsöffnung 209 heraustritt. Die Axialbewegung des Schubelementes 210 in die Spannposition wird durch die Federkraft der Feder 215 bewirkt. Durch eine zapfenförmige Verdickung des Klemmelementes 208, die das Schubende 2081 des Klemmelementes 208 bildet,

wird die Schwenkbewegung des Klemmelementes 208 in dem Zwischenraum zwischen dem Aussenumfang des Spann-dornes 203 und dem Innenumfang der Mantelhülse 204 im wesentlichen ohne radiales Spiel ausgeführt.

Auf der Seite seiner Gleitkante 2083 besitzt das Klemmelement 208 eine Nase 2084, der eine in axialer Richtung bewegbare Entspannfläche 2171 zugeordnet ist. Diese Entspannfläche 2171 ist zwischen Spanndorn 203 und Mantelhülse 204 in einer Normalebene zur Achse des Spannfutters aufgespannt ud im Entspannsinne in axialer Richtung gegen die Schubkraft des Schubelementes 210 durch Kraftgeber beweglich. Als Kraftgeber werden pneumatische Zylinder-Ringkolben-Einheiten 216 verwendet. Die Vorderseite des Ringkolbens 217, der den Zwischenraum zwischen Spanndorn 203 und Mantelhülse 204 ausfüllt, bildet hierbei die Entspannfläche 2171.

Für je ein Klemmelement 208 wird (wie in Fig. 2 dargestellt) ein Käfig 218 dadurch gebildet, dass Ringkolben 217 und Schubelement 210 aus einem Stück bestehen, in dem Öffnungen eingelassen sind, so dass deren dem Klemmelement 208 zugewandten Stirnflächen die Begrenzung des Käfigs 218 bilden. Schubelement 210 und Ringkolben 217 können jedoch auch als getrennte selbständige Ringelemente ausgebildet sein. Die Feder 215 ist dann durch einen anderen Kraftgeber - z.B. durch eine kürzere Druckfeder oder durch Tellerfedern - ersetzt.

Gemäss Fig. 2 ist die am Umfang angetriebene Spanndornwelle 203 auf dem am Maschinengestell 1 auskragenden Tragarm 2 befestigt. Auf ihm ist unter Zwischenschaltung von Lagerkörpern 3 der Spanndorn 203 drehbar gelagert. Zwischen dem Tragarm 2 und dem Spanndorn 203 ist ein Ringspalt 4 vorhanden, der über mehrere, radial angeordnete Verbindungskanäle 4.1 mit einem Verteilerkanal 4.2 verbunden ist. Die Verbindungskanäle sind in einer Weiterbildung der Erfindung vor und hinter den Lagerkörpern 3 angeordnet. Dadurch wird vermieden, dass der Schmierstoff des Lagers durch einseitiges Durchströmen der Lagerkörper herausgewaschen wird.

Zum Entspannen greift der kreiszylindrische Ringkolben 217 einseitig an dem Käfig 218 an, so dass jede Klemmstelle 205 in Entspannstellung (Fig. 2) gehalten wird. Beaufschlagt wird der Ringkolben 217 vom Ringspalt 4 über einen Verbindungskanal 5 und über den Zylinderraum 6.

Der Zylinderraum 6, der zum Antrieb des Ringkolbens 217 benutzt wird, und mit diesem die Zylinder-Kolben-Einheit 216 bildet, wird in radialer Richtung durch die Mantelhülse 204 geschlossen, die aus einzelnen Abschnitten besteht, deren Gesamtlänge der des Spanndornes 203 entspricht. In axialer Richtung wird der Zylinderraum 6 (gemäss Fig. 2) zweckmässigerweise von einem weiteren Ringkolben 217' begrenzt.

Am maschinenseitigen und am abgewandten Ende des Spanndornes ist der Ringraum bzw. Ringspalt 4 einerseits durch einen Ringkolben 7 und andererseits durch einen Deckel 219 verschliessbar. Der Ringkolben 7 ist im Maschinengestell 1 beweglich angeordnet, der Deckel 219 im Spanndorn 203 lösbar und durch den Einbau eines O-Ringes 8 gasdicht befestigt.

Der Ringkolben 7 trägt an seinem vorderen Ende einen O-Ring 8, mit dem er in seiner ausgefahrenen Stellung gegen den Spanndorn 203 stösst. Er wird von dem ringförmigen Zylinderraum 9 über die Bohrungen 4.3 von dem Zentralkanal 4.4 mit Druckmittel versorgt. Der Kolben 7 wird von einer Tellerfeder 10 in seiner eingefahrenen Ausgangsstellung gehalten. Die Übergangsstellung zwischen Zentralkana] 4.4 und Verteilerkanal 4.2 wird durch eine Drossel 11 gebildet.

Zum Entspannen der Klemmelemente 208 ist Druckluft durch den Zentralkanal 4.4, den Verbindungskanal 4.1, den Ringspalt 4 und den Verbindungskanal 5 in den Zylinderraum 6 geleitet. Dadurch wird der Ringkolben 217 (217') gegen die Kraft der Feder 215 axial bewegt. Über die Nase 2084 werden dadurch die Klemmelemente 208 derart bewegt, dass sie auf ihrer Gleitkante 2083" auf der Gleitfläche 2091 der Durchtrittsöffnung 209 in der Mantelhülse 204 gleiten. Dadurch führen sie eine kontrollierte Drehbewegung aus, so dass das freie Ende jedes Klemmelementes 208 radial nach innen durch die Öffnungen 209 bewegt wird. Um zu verhindern, dass die Klemmelemente 208 vollständig durch die Öffnungen 209 verschwinden, sind ihre Abmessungen in radialer Richtung so gewählt, dass sie sich rechtzeitig auf dem Umfang des Spanndornes 203 abstützen. Durch die Drehbewegung der Klemmelemente 208 gelangt der aufgeschobene Spulenträger ausser Kontakt mit ihnen und kann abgezogen werden.

Wird die Druckluft abgeschaltet, so drückt die Feder 215 über den Ring 210 die Klemmelemente 208 einer Klemmstelle 205 wieder radial nach aussen. Ist kein Spulenträger aufgeschoben, so verhindert die Nase 2084, dass die Klemmelemente 208 durch die Öffnungen 209 aus dem Spannfutter herausfallen. Um eine gleichmässige Ausschiebbewegung der Klemmelemente 208 zu erhalten, ist es sinnvoll, mehrere Federn 215 auf dem Umfang verteilt an jedem Ring 210 angreifen zu lassen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

642 031 PATENTANSPRÜCHE

1. Spannfutter in einer Spulmaschine zur Aufnahme eines Spulenträgers, wobei das Spannfutter aus einem Spanndorn besteht, auf dem sich Klemmelemente radial abstützen, und einer gegenüber dem Spanndorn im Durchmesser grösseren zylindrischen Mantelhülse, die Durchtrittsöffnungen zum radialen Durchtritt von Klemmelementen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (108; 208) als längliche Gebilde ausgestaltet sind, die derart in den Zwischenraum zwischen Spanndorn (103; 203) und Mantelhülse (104; 204) eingelegt sind, dass sie im wesentlichen in einer Axialebene des Spannfutters liegen und schwenkbar sind, dass die Klemmelemente (108; 208) ein aus den Durchtrittsöffnungen (109; 209) herausbewegbares Spannende sowie ein Schubende, welches sich gleitend auf dem Spanndorn abstützt, besitzen, dass die das Spannende (1082) und das Schubende (1081) verbindende Gleitkante des Klemmelementes (108; 208) auf einer Gleitfläche mit radial gerichteter Komponente gleitet und dass auf das Klemmelement (108; 208) zwei Kräfte einerseits im Bereich des Schubendes und andererseits im Bereich der Gleitkante einwirken, derart, dass achsparallele Kraftkomponenten einander entgegengerichtet sind und in Radialrichtung des Spannfutters einen Abstand voneinander haben, so dass weiterhin die Kräfte auf das Klemmelement (108; 208) ein in der Axialebene wirkendes Drehmoment derart ausüben, dass das Klemmelement (108; 208) sich in radialer Richtung aufrichtet.

2. Spannfutter nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch ein auf das Schubende des Klemmelementes (108; 208) wirkendes, durch einen Kraftgeber in axialer Richtung gedrängtes Schubelement (110; 210).

3. Spannfutter nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schubelement (210) durch Federkraft in seine Spannposition gedrängt wird.

4. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (2091) durch eine Seitenfläche der Durchtrittsöffnung (109; 209) der Mantelhülse (104; 204) gebildet wird, auf der das Klemmelement (108; 208) mit seiner Gleitkante aufliegt, und dass ein eine Schubkraft ausübendes Schubelement (110; 210) zur Schwenkung des Klemmelementes (108; 208) im Spannsinne axial bewegbar ist, so dass das Klemmelement (108; 208) aus der Durchtrittsöffnung (109; 209) heraustritt.

5. Spannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitkante (2083) des Klemmelementes (208) bogenförmig konvex ausgebildet ist.

6. Spannfutter nach einem der Ansprüche 4 und 5,

dadurch gekennzeichnet, dass das Schubende des Klemmelementes (208) - in der Schwenkebene des Klemmelementes (208) gesehen - derart zapfenförmig verdickt ist, dass das Klemmelement (208) zwischen dem Aussenumfang des Spanndorns (203) und dem Innenumfang der Mantelhülse (204) sowie dem Schubelement (210) eine Schwenkbewegung im wesentlichen ohne radiales Spiel ausführt.

7. Spannfutter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (208) auf der Seite seiner Gleitkante (2083) eine Nase (2084) besitzt, dass der Nase (2084) eine in axialer Richtung bewegbare Entspannfläche (2171) zugeordnet ist, dass die Entspannfläche (2171) zwischen Spanndorn (203) und Mantelhülse (204) in einer Normalebene zur Spannfutterachse aufgespannt ist und dass die Entspannfläche (2171) im Entspannsinne in axialer Richtung gegen die Schubkraft durch Kraftgeber beweglich ist.

8. Spannfutter nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannfläche (2171) durch einen einstellbaren Kraftgeber, vorzugsweise pneumatischen Kraftgeber, gegen die auf das Schubelement (110,210) wirkende Federkraft (215) in ihrer Entspannsituation gedrängt wird.

9. Spannfutter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftgeber eine pneumatische Zylinder-Ring-kolben-Einheit (216) ist.

10. Spannfutter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannfläche (2171) die Vorderseite eines Ringkolbens (217,217') ist, welcher den Zwischenraum zwischen Spanndorn (203) und Mantelhülse (204) ausfüllt.

11. Spannfutter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (217,217') und Schubelement (210) aus einem Stück bestehen und die Stirnbegrenzungen des Käfigs (218) für je ein Klemmelement (208) bilden.

12. Spannfutter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (218) einerseits durch Federkraft in seine Spannposition und andererseits pneumatisch in seine Entspannungsposition gedrängt wird.