CH686723A5 - Spulspindel. - Google Patents

Description

1

CH 686 723 A5

2

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spulspindel einer Spulmaschine, auf welche eine Spulhülse durch Aufbringen von Radialkräften klemmbar ist, wobei die Radialkräfte von Klemmelementen aufgebracht werden.

Eine derartige Spulspindel ist z.B. aus der DE-OS 2 457 821 bekannt. Bei dieser bekannten Spulspindel wird die Spulhülse mit ihrem einen Ende über eine Haltefläche geschoben und im Bereich des anderen Endes durch einen sich radial aufweitenden elastischen Ring festgeklemmt. Hierzu wird der elastische Ring durch eine Druckfeder belastet, unter deren Einfluss er axial zusammengepresst wird. Dieses axiale Zusammenpressen ist mit einer Durchmesserzunahme verbunden, welche die radiale Klemmkraft auf die Spulhülse hervorruft.

Mit diesem Prinzip lassen sich nur Radialkräfte begrenzter Höhe auf die Spulhülse aufbringen, da die Durchmesserveränderung des elastischen Ringes nicht beliebig sein kann.

Dies hängt u.a. damit zusammen, dass bei einer zu grossen Durchmesservergrösserung des elastischen Rings die Laufposition der Spulhülse zu weit von der zentrischen Position abweichen könnte, wodurch insbesondere Unwuchtprobleme entstehen würden.

Ein weiteres Problem ist, dass die Durchmesservergrösserung abhängig von der jeweiligen Federkraft ist. Grundsätzlich lassen sich zwar mit stärkeren Federn die elastischen Ringe auch stärker zusammenpressen, wodurch die erreichbare Durchmesservergrösserung besser wird. Andererseits nimmt aber die Masse der Spulspindel durch diese Massnahme zu, was aufgrund der heutigen Spindeldrehzahlen unerwünscht ist.

Aus der EP-PS 270 826 B1 ist es bekannt, den elastischen Ring durch einen in seinem Innendurchmesser sitzenden Konus aufzuweiten, indem der Konus von axialen Federkräften vorbelastet wird. Zum Entspannen wird die axial gerichtete Druckfeder derart zusammengedrückt, dass dabei der Konus aus dem Innendurchmesser des elastischen Rings in Richtung zum kleineren Konusdurchmesser bewegt wird. Dabei entspannt sich der elastische Ring und gibt die Spulhülse frei.

Ein derartiges System muss sehr hohe Reibungskräfte überwinden, da die axiale Konusbewegung während des Aufweitens des elastischen Ringes eine zunehmende Flächenpressung zwischen dem Konus und dem elastischen Ring erzeugt. Deshalb müssen die Druckfedern insbesondere in der entscheidenden Klemmphase des zugehörigen elastischen Ringes noch ausreichend grosse Druckkräfte aufbringen können, was eine entsprechend starke Druckfeder und eine entsprechend hohe Vorspannung voraussetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spulspindel zu schaffen, welche bei einer möglichst leichten Bauweise möglichst hohe Klemmkräfte verlustarm auf die Spulhülsen aufbringen kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Spulspindel gelöst, bei welcher die Klemmelemente derart gummielastisch und derart ausgebildet und eingebaut sind, dass sie unter Einwirkung ihrer inneren Kräfte und im wesentlichen ohne Einwirkung äusserer Kräfte die radialen Klemmkräfte auf die Spulhülse ausüben und durch Einbringen äusserer Kräfte mittels eines in die Spulspindel integrierten Kraftgebers entspannbar sind.

Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Klemmelemente im durch äussere Kräfte unbelasteten Zustand die notwendigen Klemmkräfte aufbringen, wodurch während des Spulbetriebs keinerlei äussere Kräfte auf die Spulspindel aufgebracht werden müssen. Hierdurch kann auf einfache Weise die Masse der Spulspindel verringert werden. Weiterhin kann die Störungsanfälligkeit verringert werden.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass auch mehrere Klemmelemente hintereinander angeordnet werden können, wodurch die Klemmkraft gesteigert werden kann.

Die Erfindung bietet gegenüber der aus der DE-OS 2 457 821 bekannten Version den weiteren Vorteil, dass eine axiale Spannkraft zur Erzielung einer Klemmwirkung nicht benötigt wird. Die axiale Spannkraft müsste bei mehreren hintereinander liegenden Klemmelementen die entstehenden axial wirkenden Reibkräfte von Klemmelement zu Klemmelement jeweils überwinden, um an den weiter entfernt liegenden Klemmelementen noch genügend grosse Zusammenpressungen und damit Reibkräfte aufzubauen.

Die Erfindung hat erkannt, dass das Spannen der Spulhülse mit einer axialen Spannkraft mit erheblichen Verlusten behaftet ist, da sich die insgesamt aufgebrachte Axialkraft von einem Klemmelement zum nächsten Klemmelement jeweils um die entstehende axial wirkende Reibkraft des zugehörigen Klemmelements verringert.

Diese Verluste können nur durch überdimensionierte axiale Spannfedern überwunden werden, wodurch die Masse der Spulspindel unverhältnismässig gross werden würde.

Die Klemmkräfte der Klemmelemente entstehen gemäss der Erfindung allein durch die innerhalb der Klemmelemente liegenden inneren Kräfte, welche z.B. infolge einer speziellen Formgebung der Klemmelemente realisiert werden können. Diese spezielle Formgebung lässt beim jeweils eingebauten Klemmelement eine gewisse radiale Vorspannung entstehen, mit welcher dies an der Spulhülse im radialen Klemmschluss anliegt.

Die radiale Vorspannung entsteht dadurch, dass der Aussendurchmesser eines Klemmelements im unbelasteten Zustand den Innendurchmesser der Spulhülse überragt. Hierdurch kommt eine radiale Zusammenpressung des Klemmelements bei aufgeschobener Spulhülse zustande, welche die notwendige Klemmkraft entstehen lässt.

Die Erfindung hat erkannt, dass diese inneren Kräfte ausreichend gross sein können, wodurch auf das Aufbringen einer Kraft von aussen zur Herstellung einer Klemmkraft verzichtet werden kann.

Um die inneren Kräfte der Klemmelemente beim Wechsel der Spulhülsen zu kompensieren, dient ein Kraftgeber, der in der Spulspindel integriert ist und der mit einer äusseren Energiequelle nur dann in

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2

3

CH 686 723 A5

4

Verbindung gebracht werden muss, wenn ein Wechsel der Spulhülsen ansteht. Deshalb ist der konstruktive Aufwand für die erfindungsgemässe Spulspindel gering.

Hierbei ist es von Bedeutung, dass die Klemmelemente durch Einbringen äusserer Kräfte mittels eines in die Spulspindel integrierten Kraftgebers bezüglich der Klemmung an der Spulhülseninnenwand entspannt werden, gleichzeitig jedoch beim Entspannen der Spulhülse bezüglich ihrer inneren Kräfte gespannt werden. Dies ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung. Infolge der Zunahme der inneren Kräfte im Klemmelement bei der Entspannung der Spulhülse werden die Klemmelemente in die Lage versetzt, beim Ausschalten des Kraftgebers allein durch ihre inneren Kräfte in die Klemmstellung zurückzuverformen und damit die radialen Klemmkräfte auf die Innenwand der Spulhülse aufzubringen.

Aus den Merkmalen des Anspruchs 2 ergibt sich eine Weiterbildung, mit dem Vorteil einer einfachen Querschnittsform für die Klemmelemente, welche einen dauerhaften ermüdungsarmen Betrieb sichert.

Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, dass die Klemmelemente einen radial nach aussen gewölbten Querschnitt aufweisen und mit der konvexen Aussenseite einen Klemmstellenbereich bilden, mit welchem sie im unbelasteten Zustand an der Innenwandung der Spulhülse anliegen, während sie sich gleichzeitig radial nach innen im Bereich von Abstützstellen abstützen. Die Abstützstellen können in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auf der Spulspindel sitzen. Hierdurch werden die Klemmelemente mit Vorspannung zwischen der Spulspindel und der Spulhülse angebracht.

Ein gewölbter Querschnitt bietet zudem den Vorteil, dass man die Elastizität im gewissen Umfang durch die Formgebung beeinflussen kann, und dass beim Entspannen der Klemmelemente lediglich die Wölbung soweit kompensiert werden muss, dass der Klemmstellenbereich nicht mehr die Spulhülse berührt.

Zum Entspannen der Klemmelemente bieten sich alle Verfahren an, welche die radiale Ausdehnung der Klemmelemente während des Spulenwechsels rückgängig machen. Dies kann auch durch Druckkräfte erfolgen, sofern man ein Material für die Klemmelemente verwendet, welches sich infolge Drucks einschnürt, oder eine Form für die Klemmelemente wählt, die bei Druck eine radiale Verlagerung nach innen erzeugt.

Im Falle eines gewölbten Querschnitts kann die Wölbung durch eine axial wirkende Zugkraft kompensiert werden. In diesem Fall kann auf herkömmliche Materialien zurückgegriffen werden.

Hierzu sind Ausführungsbeispiele angegeben.

Zur Ausführung der gewölbten Querschnittsformen bieten sich die beiden Alternativen nach den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 3 und 4 an, da diese besonders einfach herzustellen sind.

Die Merkmale des Anspruchs 5 bieten den Vorteil einer besonders einfachen Krafteinleitung in die Klemmelemente, bei welcher die Mitnehmer zusätzlich die Funktion der radialen Abstützung nach innen übernehmen.

Die Merkmale des Anspruchs 6 bieten den Vorteil einer einfachen Entspannung der Klemmelemente, wobei die Mitnehmer im wesentlichen ohne Reibung auf der Spulspindel beweglich sitzen, sodass die in die Klemmelemente eingeleitete Kraft des Kraftgebers vollkommen ohne Reibungsverlust zur Entspannung der Klemmelemente ausgenutzt werden kann.

Aus den Merkmalen des Anspruchs 7 ergibt sich eine Ausführungsform, die den Vorteil eines geringen technischen Konstruktionsaufwandes bietet. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt vor, wenn die Klemmelemente so mit dem Kraftgeber verbunden sind, dass dieser auf den axial letzten Mitnehmer eine Axialkraft ausübt, welche in die davor liegenden Klemmelemente über die hakenförmigen Mitnehmer übertragen wird. Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 8 bietet den Vorteil einer weichen Krafteinleitung von dem Klemmelement auf die Spulhülse, die jedoch sicherstellt, dass die Klemmkräfte auf die Spulhülse stets ausreichend gross sind. Dabei wird der Tatsache Rechnung getragen, dass sich die Klemmelemente unter Einwirkung von Torsionsmomenten besonders gut einschnüren und folglich bereits bei geringem Verdrehwinkel ein Lösen der Spulhülse ermöglichen.

Es ergibt sich ein weiterer Vorteil, der besonders erwähnt werden soll: Naturgemäss unterliegen die Spulen am Anfang und insbesondere am Ende der Spulreise Brems- und Beschleunigungsmomenten und versuchen aufgrund des Massenträgheitsmomentes ihre Drehgeschwindigkeit insbesondere beim Abbremsen beizubehalten.

Dabei muss durch geeignet grosse Klemmkräfte der Klemmelemente auf die Spulhülse ein Durchrutschen schwerer Vollspulen verhindert werden.

In der Weiterbildung nach Anspruch 8 liegt deshalb der Vorteil, dass die mögliche Verdrehrichtung der Klemmelemente so vorgegeben werden kann, dass die Vollspulen beim Bremsvorgang so auf die Klemmelemente einwirken, dass die Klemmkraft steigt. Dies wird erreicht, indem die Vollspulen an den Klemmelementen beim Abbremsen so angreifen, dass eine Verdrehung der Klemmelemente aus dem Ruhezustand im Drehsinn einer Selbsthemmung stattfindet.

Die Merkmale des Anspruchs 9 betreffen eine Weiterbildung mit dem Vorteil einer genau vorhersagbaren Einschnürung der Klemmelemente.

Hier macht sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze, dass die an den Klemmelementen angreifenden Momente über Schubkräfte in die Klemmelemente eingeleitet werden. Zerlegt man diese Schubkräfte gedanklich in Zug- und Druckkräfte, so empfiehlt es sich, die Klemmelemente in der Zugrichtung nach aussen vorzuwölben und in der Druckrichtung nach innen. Jedes Klemmelement besteht folglich, im Querschnitt gesehen, aus Bögen, die nach aussen gewölbt sind und aus Bögen, die nach innen gewölbt sind. Die nach aussen gewölbten Bögen werden durch die Zugkraft flachgezogen und bewegen sich folglich radial nach innen. Diese Bewegung wird durch die bereits nach innen weisenden Bögen in Druckrichtung unterstützt.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

5

CH 686 723 A5

6

In einem besonderen Ausführungsbeispiel weisen die Klemmelemente anstelle der nach innen gerichteten Bögen durchgehende Schlitze auf. Dabei bilden sich zwischen den Schlitzen Stege, die durch die gegenseitige Verdrehung der Stirnseiten eines Klemmelements gelängt werden. Diese Verlängerung führt zu einer Durchmesserabnahme.

Die Merkmale des Anspruchs 10 betreffen eine Weiterbildung mit dem Vorteil, dass der Kraftgeber in geringster Grösse dimensioniert werden kann und dass trotzdem seine Kraft bereits zum Lösen der Klemmelemente vollkommen ausreicht. Hierdurch wird die Spulspindel sehr leicht und es lassen sich folglich hohe Spindeldrehzahlen fahren.

Aus den Merkmalen des Anspruchs 11 ergibt sich eine Weiterbildung mit dem Vorteil, dass die Klemmkräfte im wesentlichen ohne Zunahme der Masse der Spulspindel verdoppelt, verdreifacht bzw. vervielfacht werden können.

Aus den Merkmalen des Anspruchs 12 ergibt sich eine Ausführungsform mit dem Vorteil, dass der Kraftgeber an die in Texti(Verarbeitungsbetrieben jederorts verfügbare pneumatische Druckmittelquelle anschliessbar ist. Es soll jedoch ausdrücklich gesagt werden, dass auch hydraulische Druckmedien zum Einsatz kommen können.

Die Merkmale des Anspruchs 13 bieten eine Weiterbildung, die sich durch einfache Montage und kostengünstige Wartung auszeichnet. Als bevorzugte Kupplungsbereiche kommen beispielsweise Gewinde- oder Bajonettverschlüsse in Betracht.

Die Merkmale der Ansprüche 14 und 15 bieten den Vorteil einer Rotationssymmetrie, und damit den Vorteil eines vibrationsarmen Laufs. Deshalb eignen sich diese Ausführungen besonders für schnelldrehende Spulspindeln.

Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsformen ist darin zu sehen, dass die radial nach innen gerichteten Abstützkräfte allein von den ringförmigen Mitnehmern aufgefangen werden können. Deshalb bietet diese Ausführungsform zusätzlich konstruktive Vorteile.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungs-gemässe Spulspindel,

Fig. 2a, 2b die Funktionsweise der erfindungsge-mässen Klemmelemente an einem Beispiel,

Fig. 3 Klemmelement und Mitnehmer, die durch relatives Verdrehen zueinander verbindbar sind,

Fig. 4 ein erfindungsgemässes Klemmelement, dessen Klemmbereiche an den äusseren Enden der Achserstreckung liegen, und dessen Stützbereich im mittleren Bereich der Achserstreckung liegt.

Fig. 5 einen teilweisen Längsschnit durch eine erfindungsgemässe Spulspindel mit gegenseitig verdrehbaren Klemmelementen

Fig. 6a-c, Querschnitte durch die Klemmelemente aus Fig. 5, entlang den Linien A-A, B-B, C-C

Fig. 7 eine mögliche Verbindung zwischen den Klemmelementen aus Fig. 5-6 und den Mitnehmern

Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist,

gilt die folgende Beschreibung stets für alle Fig. 1 bis 7.

Wie Fig. 1 erkennen lässt, besteht die erfindungsgemässe Spulspindel 1 aus einem drehbar gelagerten Arm 2, der auf eine nicht gezeigte Weise drehbar an dem Maschinenrahmen einer Spulmaschine zum Aufwickeln von textilen Fäden gelagert ist. Der Arm weist eine fest angeordnete Trägerplatte 3 auf, an welcher die später noch erläuterten weiteren Bauteile 5 und 13 in geeigneter Weise befestigt sind. Diese Bauteile 5 und 13 erstrecken sich zwischen der fest angeordneten Trägerplatte 3 und der Abschlussplatte 4 am freien Ende der Spulspindel 1. Das innen liegende Bauteil 5 ist ein Druckzylinder, dessen Innenraum 5.1 über die Axialbohrung 5.2 im Arm 2 mit einem Druckmedium beaufschlagbar ist. Innerhalb des Innenraums 5.1 ist ein Kolben 6 derart beweglich geführt, dass der Kolben 6 bei Füllung des Druckzylinders 5 mit Druckmedium in dieser Ansicht nach rechts bewegt wird, und zwar solange, bis er auf den Anschlag 7 trifft, der mit der Abschlussplatte 4 in Verbindung steht.

Der Kolben 6 ist gegenüber dem Zylinder 5 mittels des umfangsgemäss eingelegten O-Ringes 6.1 abgedichtet.

Ausserhalb des Druckzylinders liegen vier Klemmelemente 8a, b, c, d, welche derart elastisch sind und derart ausgebildet und eingebaut sind, dass sie unter Einwirkung ihrer inneren Kräfte und im wesentlichen ohne Einwirkung äusserer Kräfte radiale Klemmkräfte auf die Spulhülsen 9a, b ausüben.

Hierzu erstrecken sich die Klemmelemente in Achsrichtung und wölben sich im Bereich der Klemmstellen 10 radial und unter Einwirkung der inneren Kräfte nach aussen, wobei sie sich im Bereich der Abstützstellen 11 radial nach innen abstützen.

Die Klemmstellen 10 sind diejenigen Berührstellen zwischen den Klemmelementen 8a, b, c, d und den Spulhülsen 9a, b, an welchen die Spulhülsen reibschlüssig mit den Klemmelementen verbunden sind, solange im wesentlichen keine äusseren Kräfte auf die Klemmelemente wirken.

An den Abstützstellen 11 der radialen Abstützung nach innen wird die zum Aufbau der jeweiligen Klemmkraft notwendige Radialkraft abgefangen, sodass die nach aussen gewölbten Bereiche der Klemmelemente unter einem bestimmten Druck an den Innenseiten der Spulhülsen 9a, b anliegen.

Im vorliegenden Fall befinden sich die Klemmstellen im mittleren Bereich der Achserstreckung des jeweiligen Klemmelements 8a, b, c, d und die Abstützstellen 11 befinden sich an den jeweiligen beiden axialen Enden der Klemmelemente 8a, b, c, d. Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, wenn sich die Abstützstellen im mittleren Bereich der Achserstreckung der Klemmelemente befinden und die Klemmstellen an den Enden der Klemmelemente angeordnet sind. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 gezeigt.

Die Abstützstellen 11 der Klemmelemente 8a, b, c, d stützen sich auf Mitnehmern 12a, b, c, d ab sowie auf dem Haltelement 13, welches die feste

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

4

7

CH 686 723 A5

8

Verbindung zwischen dem ersten Klemmelement 8a und der Trägerplatte 3 schafft. Die Mitnehmer 12a,

b, c, d verbinden die Klemmelemente zur Kraftübertragung mit dem Kraftgeber, der in diesem Fall aus der Kolben (6)-Zylinder (5) Einheit besteht.

In axialer Richtung von der Trägerplatte 3 her gesehen sind im Fall der Fig. 1 vier axial hintereinander liegende Klemmelemente 8a, b, c, d mit vier sich axial erstreckenden Mitnehmern 12a, b, c, d verbunden, und der Kraftgeber (5, 6) wirkt auf den axial letzten Mitnehmer 12d ein.

Durch die Koppelung der Klemmelemente 8a, b,

c, d mit den Mitnehmern 12a, b, c, d entsteht im Fall der Fig. 1 eine zugfeste Verbindung, sodass der Kraftgeber (5, 6) an den Enden jedes Klemmelements 8a, b, c, d mit einer axial gerichteten Kraft angreift. Dies wird dadurch erreicht, dass die Enden der Klemmelemente mit axial beweglichen Mitnehmern 12a, b, c, d versehen sind, welche unter Einwirkung des Kraftgebers verschiebbar sind. Um jedoch die Klemmelemente infolge der vom Kraftgeber eingeleiteten Kraft zu verformen, ist das erste Klemmelement 8a mittels des Halteelements 13 an der unverschieblich befestigten Trägerplatte 3 festgehalten. Zur Übertragung der axial gerichteten Zugkraft hinterschneidet jedes Klemmelement den zugehörigen Mitnehmer hakenförmig (14), und jeder Mitnehmer greift mit einer zugeordneten Hakenform 15 in den Haken 14 des Klemmelements ein.

In den vorliegenden Fällen umschliessen die Klemmelemente 8a, b, c, d und die Mitnehmer 12a, b, c, d die Spulspindel ringförmig.

Es soll jedoch ausdrücklich gesagt sein, dass dies eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist, welche die bereits genannten Vorteile bietet.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind sowohl die Klemmelemente und/oder die Mitnehmer zumindest teilweise ringförmig und verfügen über Kupplungsbereiche, die derart ineinandergreifen, dass sie durch relatives Verdrehen zueinander in Eingriff gelangen. Dies wird später noch anhand der Fig. 3 erläutert.

Insbesondere bei der gezeigten Ausführung mit den hakenförmigen Hinterschneidungen 14, 15 bietet sich diese konstruktive Möglichkeit an, um gegebenenfalls einzelne Klemmelemente leicht auswechselbar zu machen.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Klemmelemente aus einem vulkanisierbaren Material, z.B. aus Gummi, und die Mitnehmer aus Metall. Die Verbindung zwischen den Klemmelementen und den Mitnehmern ist durch Vulkanisieren hergestellt. Mit diesem Verbindungsverfahren können auch metallische hakenförmige Fortsätze 14 am Klemmelement aus Gummi befestigt werden, sodass eine passgenaue und verzugsfreie Verbindung zwischen den Haken 14 am Klemmelement und den Haken 15 am Mitnehmer ermöglicht wird.

Fig. 2 eignet sich, um die Funktion der erfin-dungsgemässen Spulspindel zu erläutern. Hierzu ist ein Klemmelement 8a gezeigt, welches sich über einen ausschnittsweise gezeigten Achsbereich A der Spulspindel erstreckt.

Anhand der Fig. 2 wird die Funktion des Klemmelements für den Fall erläutert, dass der Kraftgeber

(5, 6) aus Fig. 1 eine axiale Zugkraft in die Klemmelemente einleitet. Dies geschieht dadurch, dass der Innenraum 5.1 des Druckzylinders 5 mit dem Druckmedium beaufschlagt wird. Hierdurch wird der Kolben 6 in Richtung zum Anschlag 7 verschoben, welcher über die Abschlussplatte 4 an dem axial letzten Mitnehmer 12d angreift, und eine in Bewegungsrichtung des Kolbens 6 orientierte Zugkraft in die Klemmelemente 8a, b, c, d mittels der Mitnehmer 12a, b, c, d einleitet.

Fig. 2a zeigt das erfindungsgemässe Klemmelement 8a im unbelasteten Zustand durch äussere Kräfte. Im mittleren Achsbereich A erstreckt sich das beispielsweise aus Gummi bestehende elastische Mittelteil und wölbt sich dort mittels der Wölbung 16 im Bereich der Klemmstelle 10 radial nach aussen. Das Klemmelement ist hier ringförmig ausgebildet und an den sich gegenüberliegenden Seitenflanken 21, 22 mit den dort sich anschliessenden Haken 14 zusammenvulkanisiert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich die innere Spulhülse 9a auf der Spulspindel. Diese innere Spulhülse 9a besitzt den Innenradius 17, welcher geringer ist, als der maximale Klemmelementradius 18, welchen die Wölbung 16 einnehmen würde, sofern sie in ihrer radialen Ausdehnung nicht durch die Spulhülse 9a gehindert würde. Die gestrichelt gezeichnete Linie stellt den unbehinderten Verlauf der Wölbung 16 dar. Infolge der Anlage des elastischen Mittelteils an der Innenwand der Spulhülse 9a wird die Wölbung 16 um einen Differenzradius 19 zu-sammengepresst, sodass die Wölbung 16 im gemeinsamen Bereich der Klemmstelle 10 abgeplattet wird. Hierdurch entsteht in dem elastischen Mittelteil eine radial nach aussen gerichtete innere Kraft, welche eine radiale Klemmkraft auf die Spulhülse 9a ausübt. Die feste Verbindung des elastischen Mittelteils an den Seitenflanken 21, 22 verhindert ein Ausweichen des elastischen Mittelteils radial nach innen, wobei die über die gemeinsamen Seitenflanken 21, 22 aufgenommenen Kräfte innerhalb der Klemmelemente verbleiben und nicht durch äussere Kräfte kompensiert werden müssen.

Bringt man nun mittels des Kraftgebers 5, 6 die eingangs beschriebene äussere Kraft mittels des Druckmediums auf, so erfolgt, wie Fig. 2b zeigt, eine Verlängerung a des Klemmelements 8a über die ursprüngliche Achserstreckung A hinaus. Hierdurch schnürt sich der elastische Mittelteil des Klemmelements 8a ein. Durch die Einschnürung vermindert sich der maximale Radius des Klemmelements 8a soweit, dass dieser um ein Spiel 20 geringer wird, als der Innenradius der Spulhülse 9a. Demzufolge lässt sich die Spulhülse 9a ohne Behinderung von der Spulspindel abziehen, solange das Druckmedium mittels des Kraftgebers 5, 6 äussere Kräfte auf das Klemmelement 8a ausübt.

Fig. 3 zeigt ein Klemmelement 8a und einen Mitnehmer 12a in der jeweiligen Draufsicht. Sowohl das Klemmelement 8a als auch der Mitnehmer 12a sind als geschlossene Ringe ausgebildet und verfügen über je zwei Kupplungsbereiche 23a und 23b. Es soll ausdrücklich darauf hingewiesen sein, dass dies keine Einschränkung der Erfindung darstellen soll, sondern dass es für die Ausführung der Erfin-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5

9

CH 686 723 A5

10

dung genügt, wenn die Klemmelemente und/oder die Mitnehmer zumindest teilweise ringförmig sind.

Die Kupplungsbereiche 23a im Klemmelement 8a liegen sich diametral gegenüber und erstrecken sich jeweils über einen Winkel von etwa 90 Grad.

Die Kupplungsbereiche 23a bestehen aus den sich diametral gegenüberliegenden Einführöffnungen 24a welche sich, der gestrichelten Linie folgend, als verdeckte radiale Schlitze 25 fortsetzen.

Der Kupplungsbereich 23b des Mitnehmers 12a besteht aus der Ringstufe 26, deren Aussendurchmesser D in den Innendurchmesser d des Klemmelements passt. In die Ringstufe 26 sind sich diametral gegenüberliegende Radialstifte 24b eingebracht und dort fest verankert.

Die Ringstufe erhebt sich oberhalb der Zeichenebene um ein Stück, welches so gross ist, dass die Radialstifte allseitig frei aus der Ringstufe herausragen können. Dabei besteht zwischen jedem Radialstift und der sichtbaren Aussenringfläche des Mitnehmers 12a ein Abstand, der dem Abstand zwischen der sichtbaren Innenringfläche des Klemmelements 8a und dem Radialschlitz 25 entspricht.

Durch diese Massnahmen wird ermöglicht, dass der mit seiner sichtbaren Seite auf die sichtbare Seite des Klemmelements 8a gebrachte Mitnehmer 12a derart mit seinem Kupplungsbereich 23b in den Kupplungsbereich 23a des Klemmelements eingreift, dass beide Teile durch relatives Verdrehen zueinander um den Winkelbereich 27 in Eingriff gelangen. Dabei ist der Mitnehmer derart mit dem Klemmelement zusammenzubringen, dass die Radialstifte 24b zunächst in die Einführöffnungen 24a eingreifen. Anschliessend werden beide Teile relativ zueinander verdreht bis die Radialstifte an den Enden der Radialschlitze anschlagen.

Wie die Nebenfigur zeigt, überragt die Wölbung 16 den gemeinsamen Aussendurchmesser von Mitnehmer 12a und Klemmelement 8a im Bereich der Kupplung.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches im Unterschied zum bisher Gesagten im mittleren Bereich der Achserstreckung A eine Abstützstelle 11 aufweist, mit welcher sich das Klemmelement 8a auf dem Zylinder 5 radial nach innen abstützt, wenn eine nicht gezeigte Spulhülse mit dem Innenradius 17 über das Klemmelement 8a geschoben ist. Die Klemmfunktion entspricht der bisherigen Beschreibung voll und ganz. Insoweit wird auf diese Bezug genommen. Die Klemmstellen 10 hingegen sind an den Enden der Achserstrek-kung A angeordnet, und liegen im unbelasteten Zustand auf dem maximalen Klemmelementradius 18, der grösser ist als der Spulhülseninnenradius 17.

Zum Entspannen der Spulhülse erfolgt in der bereits beschriebenen Weise bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 die Einleitung einer Zugkraft F in den ringförmigen Mitnehmer 12a, welche zu einer Verformung des Klemmelements 8a führt, welche in etwa dem Verlauf der gestrichelten Linie entspricht. Deutlich erkennbar ist, dass infolge der Verlängerung des Klemmelements in axialer Richtung um . die Strecke a eine Abnahme des Klemmelementradius stattfindet. Dabei ist die Länge der Strecke a so gewählt, dass der Klemmelementradius um das Spiel 20 geringer wird als der Innenradius 17 der Spulhülse, sodass die Spulhülse vom Klemmelement 8a freigegeben ist, solange die äussere Kraft F eingeleitet bleibt.

Die Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, für welches bezüglich aller im Folgenden nicht genannten Einzelheiten auf die vorangegangene Beschreibung in vollem Umfang Bezug genommen wird. Insbesondere gilt, dass gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemässe Spulspindel, bei welcher der Kraftgeber, der hier ebenfalls als Kolben 6 ausgebildet ist, am Ende des Klemmelements 8b mit einer Kraft in Umfangsrichtung der Spulspindel 1 angreift, und bei welcher die Klemmelemente 8a, 8b an ihren Enden mit Mitnehmern 12a, 12b, 12c verbunden sind, die in Umfangsrichtung der Spulspindel 1 gegeneinander verdrehbar sind.

Im vorliegenden Fall ist eine Spulspindel in der Draufsicht gezeigt, aus der ein axialer Längsschnitt in Form eines Viertelkreises herausgeschnitten wurde.

Man erkennt, dass in dem Tragrohr 2 ein Kolben 6 in axialer Richtung beweglich geführt ist. Das Tragrohr 2 steht einerseits mit dem Mitnehmer 12a in Verbindung und weist am freien Ende der Spulspindel eine innenliegende Wendelnut 28 auf, in welche der axial bewegliche Kolben 6 mittels eines Führungsstückes 29 eingreift.

Es ist ersichtlich, dass der Kolben bei Druckbeaufschlagung von links innerhalb des Tragrohres 2 nach rechts ausweichen wird, wobei das Führungsstück 29 dem vorgegebenen Weg der Wendelnut 28 folgen muss.

Der Kolben 6 besitzt eine zentrale Bohrung, die in eine Axialnut 30 eingreift, welche zu der Abschlussplatte 4 der Spulspindel gehört. Demzufolge wird der Kolben einerseits von der Wendelnut 28 und andererseits von der Axialnut 30 zwangsgeführt.

Diese Zwangsführung bewirkt, dass der Kolben bei einer axialen Bewegung stets entsprechend der Steigung der Wendelnut 28 verdreht wird. Dabei nimmt er über die Achsialnut 30 die Abschlussplatte 4 im Sinne einer Drehbewegung mit, welche mit dem Mitnehmer 12c an dem rechten Ende des Klemmelementes 8b angreift. Der Mitnehmer 12c ist mittels einer Koppelvorrichtung 31 drehfest gegenüber der zugewandten Stirnfläche des Klemmelementes 8b verbunden.

Diese Drehbewegung, die der Kolben auf den Mitnehmer 12c ausübt, wird nun in das Klemmelement 8b eingeleitet, wodurch sich der Mitnehmer 12c gegenüber dem nächsten Mitnehmer 12b in Umfangsrichtung der Spulspindel um ein Winkelstück verdreht.

Hierzu ist die linke Stirnseite des Klemmelements 8b ebenfalls mit einer Koppelvorrichtung 31 an den weiteren Mitnehmer 12b gekoppelt und zwar derart, dass die dem Klemmelement 8b aufgezwungene Drehbewegung durch den Mitnehmer 12c zumindest teilweise auf den Mitnehmer 12b übertragen wird.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

6

11

CH 686 723 A5

12

Der Mitnehmer 12b steht nun seinerseits über die Koppelvorrichtung 31 mit dem ersten Klemmelement 8a in drehfester Verbindung. Aus diesem Grunde wird die dem Mitnehmer 12b aufgezwungene Drehbewegung weiter auf das Klemmelement 8a übertragen, welches mit seiner linken Stirnseite über die Koppelvorrichtung 31 am Mitnehmer 12a festgelegt ist. Der Mitnehmer 12a steht seinerseits in drehfester Verbindung zum Tragrohr 2.

Es ergibt sich folglich, dass das Klemmelement 8a um ein bestimmtes Winkelstück verdreht wird, ebenso wie das Klemmelement 8b.

Es ist eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispieles, dass das linke Ende des Tragrohres 2, welches mit dem Klemmelement 8a verbunden ist, und welches der Spulmaschine zugewandt ist, infolge der Wechselwirkung der Drehbewegung des Kolbens 6 auf das Tragrohr 2 im Gegensinn zur Abschlussplatte 4 verdreht wird.

Man kann sich leicht vorstellen, dass die Drehbewegung in Drehrichtung 32 am freien Ende der Spulspindel 1 entgegengesetzt der Drehbewegung in Drehrichtung 33 des Tragrohres 2 in die Klemmelemente 8a bzw. 8b eingeleitet wird.

Es soll jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass es sich hier um eine bevorzugte Ausführungsform handelt, die nicht beschränkend für den Schutzumfang der Erfindung sein kann.

Es ist weiterhin ein besonderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, dass die Koppelvorrichtungen 31 als sogenannte Koppelstifte ausgebildet sind, die jeweils in die Klemmelemente 8a, 8b und die zugehörigen Mitnehmer 12 hineingesteckt sind.

Die Mitnehmer 12a, 12b und 12c sowie die Klemmelemente 8a und 8b sind auf dem Tragrohr in Umfangsrichtung drehbar, jedoch in Axialrichtung unbeweglich, fixiert. Dies erfolgt zwischen der Durchmesserstufe, die der Mitnehmer 12a bindet, und einer entsprechenden axialen Sicherung am rechten Ende des Tragrohres, die nicht näher bezeichnet ist.

Weiterhin zeigt Fig. 5, dass die Klemmelemente ringförmig ausgebildet sind und nach Art eines Faltenbalgs vorgeformt sind, dessen Balgfalten 34 die Längsachse L der Spulspindel 1 schräg kreuzen.

Es soll ausdrücklich gesagt sein, dass von der Erfindung auch Klemmelemente mit umfasst werden sollen, die nur teilweise ringförmig ausgebildet sind, die also die Spulspindel nicht auf ihren gesamten Umfang umgeben.

Im vorliegenden Fall liegen die Balgfalten 34 zueinander parallel und bilden mit der Längsachse L der Spulspindel einen Winkel von 45 Grad.

Weiterhin zeigt Fig. 5, dass an den Klemmelementen stirnseitige Grenzflächen gebildet werden, an denen die Mitnehmer 12a, 12b, 12c angreifen. An diesen Grenzflächen werden Drehmomente, z.B. durch Schubkräfte, in die Klemmelemente eingeleitet, die letztlich für die erfindungsgemässe Verformung der Klemmelemente verantwortlich sind. Diese Drehmomente greifen auf den ringförmigen Stirnflächen der Klemmelemente an und bewirken eine gegenseitige Verdrehung der sich gegenüberliegenden Stirnflächen eines Klemmelements im Sinne eines Torsionsmomentes.

Hierdurch werden die Klemmelemente torsionsartig verdreht, wobei es darauf ankommt, dass die eingeleiteten Torsionsmomente in Druck- und Zugkräfte zerlegt werden können.

Diese Erkenntnis lässt sich bei der Formgebung der Klemmelemente für die Erfindung ausnutzen.

Die Fig. 6a, 6b und 6c zeigen bevorzugte Querschnittsformen für die Klemmelemente.

Die Fig. 6a-c zeigen, dass in der Zugrichtung nach aussen gewölbte Bögen 35 vorliegen, welche durch die Zugkraft flach gezogen werden.

Einen derartigen Bogen zeigt Fig. 6c im Querschnitt, wobei man sich vorstellen muss, dass gemäss Fig. 5 ein derartiger Bogen eine Balgfalte 34 darstellt, die unter 45 Grad zur Längsachse der Spulspindel geneigt ist.

Wie weiterhin Fig. 6a zeigt, die einen Schnitt gemäss der Linie A-A aus Fig. 5 darstellt, der an der Stelle einer Balgfalte 34 verläuft, handelt es sich bei einer derartigen Balgfalte um eine radiale Aufwölbung des Klemmelementes mit einem radial nach innen weisenden Hohlraum 36.

Im Gegensatz hierzu stellt die Fig. 6b einen Schnitt durch das Klemmelement zwischen zwei derartigen Balgfalten 34 dar (Schnittlinie B-B gemäss Fig. 5), also einen Schnitt durch ein Tal zwischen zwei aufeinander folgenden Balgfalten.

An dieser Stelle weist das Klemmelement zwar auch einen radial nach innen liegenden Hohlraum 36 auf, zusätzlich jedoch eine radial aussen liegende Ausnehmung 37, die auf der Aussenfläche des Faltenbalges angeordnet ist.

Weiterhin zeigt Fig. 7, dass die Grenzflächen zwischen den Klemmelementen 8 und den benachbarten Mitnehmern 12 derart ausgestaltet sein können, dass die Klemmelemente 8 zahnartig mit den Mitnehmern 12 im gegenseitigen Eingriff sind.

Die Zähne 38 sind derart geformt, dass sie sich mit ihren Zahnflanken 39, 40 unmittelbar berühren. Dabei verlaufen die Zahnflanken des Klemmelements 39 und die Zahnflanken des Mitnehmers 40 entsprechend einer Positivform und einer Negativform.

In diesem besonderen Ausführungsbeispiel weisen die Zahnflanken 39, 40 in Umfangsrichtung verlaufende Bereiche 41 auf, die an den Enden in axial verlaufende Bereiche übergehen, um anschliessend wieder in Umfangsrichtung umzuschwenken.

Auf diese Weise lässt sich besonders einfach eine hohe Umfangskraft von den Mitnehmern auf die Klemmelemente übertragen welche ver-schleisslos von den axial verlaufenden Bereichen der Zahnflanken aufgenommen und übertragen werden.

Bezuaszeichenaufstellung

1 Spulspindel

2 Arm, Tragrohr

3 Trägerplatte

4 Abschlussplatte

5 Druckzylinder

5.1 Innenraum

5.2 Axialbohrung

6 Kolben

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

7

13

CH 686 723 A5

14

6.1 O-Ring 7 Anschlag 8a Klemmelement 8b Klemmelement 8c Klemmelement 8d Klemmelement 9a innere Spulhülse 9b äussere Spulhülse

10 Klemmstelle

11 Abstützstelle 12a Mitnehmer 12b Mitnehmer 12c Mitnehmer 12d Mitnehmer

13 Halteelement

14 Haken (Klemmelement)

15 Haken (Mitnehmer)

16 Wölbung

17 Spulhülseninnenradius

18 maximaler Klemmelementradius

19 Zusammenpressung

20 Spiel

21 Seitenflanke

22 Seitenflanke

23a Kupplungsbereich am Klemmelement 23b Kupplungsbereich am Mitnehmer 24a Einführöffnung 24b Radialstift

25 Radialschlitz

26 Ringstufe

27 Verdrehwinkel

28 Wendelnut

29 Führungsstück

30 Axialnut

31 Koppelstift

32 Drehrichtung

33 Drehrichtung, Gegenrichtung

34 Balgfalten

35 nach aussen gewölbter Bogen

36 innerer Hohlraum

37 äussere Ausnehmung

38 Zahn

39 Zahnflanke, Klemmelement

40 Zahnflanke, Mitnehmer

41 in Umfangsrichtung verlaufender Bereich

42 in Axialrichtung verlaufender Bereich A Achsbereich a Verlängerung D Aussendurchmesser d Innendurchmesser F äussere Kraft L Längsachse

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Spulspindel einer Spulmaschine, auf welche eine Spulhülse durch Aufbringen von Radialkräften klemmbar ist, mit Klemmelementen zum Ausüben der Radialkräfte, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente derart gummielastisch und derart ausgebildet und eingebaut sind, dass sie unter Einwirkung ihrer inneren Kräfte und im wesentlichen ohne Einwirkung äusserer Kräfte die radialen Klemmkräfte auf die Spulhülse ausüben und durch Einbringen äusserer Kräfte mittels eines in die

   Spulspindel integrierten Kraftgebers entspannbar sind.

   2. Spulspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente derart ausgebildet sind, dass sie sich in Achsrichtung erstrek-ken und unter Einwirkung ihrer inneren Kräfte im Bereich der Klemmstellen radial nach aussen wölben, und dass die Klemmelemente derart eingebaut sind, dass sie sich im Bereich von Abstützstellen radial nach innen abstützen.

   3. Spulspindel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Abstützstellen im mittleren Bereich der Achserstreckung befinden, und dass die Klemmstellen an den Enden der Klemmelemente angeordnet sind.

   4. Spulspindel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Klemmstellen im mittleren Bereich der Achserstreckung befinden, und dass sich die Abstützstellen an den Enden der Klemmelemente befinden.

   5. Spulspindel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass sich die Klemmelemente an den Enden auf Mitnehmern abstützen, welche die Klemmelemente zur Kraftübertragung mit dem Kraftgeber verbinden.

   6. Spulspindel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftgeber an dem Ende eines Klemmelements mit einer axial gerichteten Kraft angreift, und dass die Enden der Klemmelemente mit axial beweglichen Mitnehmern verbunden sind, welche unter Einwirkung des Kraftgebers verschiebbar sind.

   7. Spulspindel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement mit hakenförmigen Mitnehmern mit dem Kraftgeber verbunden ist, und dass der Kraftgeber mit einer Zugkraft an dem Klemmelement angreift.

   8. Spulspindel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftgeber an dem Ende eines Klemmelements mit einer Kraft in Umfangsrichtung der Spulspindel angreift, und dass die Klemmelemente an ihren Enden mit Mitnehmern verbunden sind, die in Umfangsrichtung der Spulspindel gegeneinander verdrehbar sind.

   9. Spulspindel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente zumindest teilweise ringförmig ausgebildet sind und nach Art eines Faltenbalgs vorgeformt sind, dessen Balgfalten die Längsachse der Spulspindel im Drehsinn der lösenden Drehbewegung schräg kreuzen.

   10. Spulspindel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Balgfalten zueinander parallel verlaufen, vorzugsweise unter 45 Grad zur Längsachse.

   11. Spulspindel nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere axial hintereinander liegende Klemmelemente mit axial sich erstreckenden Mitnehmern verbunden sind, und dass der Kraftgeber auf den axial letzten Mitnehmer einwirkt.

   12. Spulspindel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet dass der Kraftgeber eine mit Druckmedium beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheit ist, wobei die Spulspindel das Zylindergehäuse aufweist, innerhalb dessen der Kolben derart beweg-

   5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   8

   15

   CH 686 723 A5

   lieh geführt ist, dass er bei Druckbeaufschlagung auf einen Anschlag trifft, der mit dem axial letzten Mitnehmer in Verbindung steht.

   13. Spulspindel nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente und/oder die Mitnehmer zumindest teilweise ringförmig sind und über Kupplungsbereiche verfügen, die sich nur über einen Teilwinkel erstrecken und derart ineinandergreifen, dass sie durch relatives Verdrehen zueinander in Eingriff gelangen.

   14. Spulspindel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmer ringförmig ausgebildet sind.

   15. Spulspindel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente ringförmig ausgebildet sind.

   5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   9