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Die
Erfindung betrifft ein Spindeloberteil einer hochtourig rotierenden,
angetriebenen Zwirn- oder Spinnspindel mit einer Hülsenkupplung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Wenn
Hülsen
mit hoher Drehzahl rotieren, sind zu ihrer Halterung Hülsenkupplungen üblich, mit denen
höhere
Haltekräfte
zur Rotationsübertragung erzeugt
werden können.
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Spindeloberteile
an Zwirn- und Spinnspindeln sind mittels Spindellagerungen rotierbar
gelagert und nehmen während
des Spinn- oder Zwirnprozesses eine Position ein, bei der ihre Rotationsachse senkrecht
steht. Die Spindeloberteile umfassen Hülsenkupplungen, die in erster
Linie die Aufgabe haben, die zur Erzeugung der Garndrehung notwendige Rotation
der Spindel bei Drehzahlen von derzeit bis zu 30.000 U/min möglichst
schlupffrei auf die Garnhülsen
zu übertragen.
Sie verhindern außerdem
axiale Bewegungen der Garnhülsen
während
des Spinn- bzw. Zwirnprozesses. Die Garnhülsen werden üblicherweise
am unteren und am oberen Ende von Konen der Spindeloberteile zentriert
und geführt.
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Um
die Zentrierung und Führung
auf dem Spindelschaft zu erreichen, umfasst eine bekannte Ausführungsform
von Garnhülsen
eine konische Innenkontur, die vom unteren bis zum oberen Ende der Garnhülse die
gleiche Steigung aufweist. Die Garnhülsen werden auf Spindeln aufgesteckt,
die mit Hülsenkupplungen
ausgerüstet
sind, wie sie beispielsweise aus der
DE 4323068 A1 oder aus der
EP 0026340 B1 bekannt sind.
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Die
EP 0026340 B1 beschreibt
eine Hülsenkupplung
für hochtourig
rotierende Flyerspulen, bei der gebogene streifenförmige Blattfedern
einzeln am Spindelschaft festgeschraubt sind und in axial verlaufende
Nuten im Innern der aufgesteckten Hülsen der Flyerspulen eingreifen.
Die Übertragung
der Drehbewegung des Spindelschaftes auf die Hülse durch die Hülsenkupplung
erfolgt über
Formschluss.
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Die
in der
DE 4323068 A1 gezeigten
Hülsenkupplungen
umfassen üblicherweise
drei oder sechs federbelastete Kupplungsknöpfe, die am Umfang des Spindelschaftes
angeordnet sind. Die Kupplungsknöpfe
sind formschlüssig
in den Spindelschäften
arretiert. Eine Spiralfeder drückt
jeweils eine Kappe radial nach außen gegen die Innenseite der
aufgesteckten Garnhülse.
Der Druck der Kappe wird bei Rotation der Spindel durch die auf
die Kupplungsknöpfe
samt Zusatzmassen einwirkende Fliehkraft verstärkt. Die Hülsenkupplungen haltern die
Garnhülse
auf dem Spindelschaft und fixieren diese so, dass auch bei Beschleunigungs-
und Verzögerungsvorgängen kein
Schlupf zwischen Spindeln und Garnhülsen auftritt. Bei derartigen
Hülsenkupplungen muss
der Spindelschaft aufwändig
aus Vollmaterial hergestellt werden. Ein Austausch der Kupplungsknöpfe bzw.
eine Reparatur der Hülsenkupplung
ist entweder gar nicht oder nur mit Spezialwerkzeugen unter hohem
Aufwand möglich.
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Alternative
Ausführungsformen
weisen im Innern der Garnhülsen
am oberen und am unteren Garnhülsenende
unterschiedliche Durchmessersteigungen und Durchmessersprünge auf.
Damit soll eine statisch eindeutig bestimmte Garnhülsenführung erreicht
werden. Die Außenkonturen
der Spindelschäfte
weisen entsprechend den jeweils eingesetzten Garnhülsen eng
tolerierte konische Bereiche auf. Eine solche Ausführungsform
stellen beispielsweise Spindeln mit Kegelsitzhülsenkupplungen dar, auch bekannt
als Nacktschaftspindeln. Wegen der bei Nacktschaftspindeln üblichen kleinen
Schaftdurchmesser von ca. 6 mm im Bereich, in dem die Hülsenkupplung
angeordnet sein soll, ist für
die bekannten federbelasteten Mehrpunkt-Hülsenkupplungen mit Kupplungsknöpfen kein
Platz vorhanden. Die Übertragung
der Drehbewegung erfolgt über
einen kraftschlüssigen
Kegelsitz zwischen Spindelschaft und Garnhülse, wobei die Form von Schäften für derartige
Kegelsitze auch unter dem Begriff „Morsekegel" bekannt ist. Der
Einsatz von Morsekegeln ist insbesondere im Werkzeugmaschinenbau üblich und erlaubt
die Übertragung
sehr hoher Drehmomente. Die Garnhülse besitzt in ihrem oberen
Teil einen Einsatz mit konischer Innenkontur. Durch das Aufstecken
der Garnhülse
auf den Konus des Spindelschaftes wird eine kraftschlüssige Verbindung
mittels Reibschluss geschaffen. Um sicher zu stellen, dass die Innenkontur
der Garnhülse
und die Außenkontur des
Spindelschaftes fest aufeinander liegen, ist das untere Ende der
Garnhülse,
anders als bei den vorbeschriebenen Hülsenkupplungen mit Kupplungsknöpfen, nicht
durch eine Auflage auf dem Antriebswirtel der Spindel abgestützt. Um
einen hinreichenden Reibschluss zu erzielen, müssen der Innenkonus der Garnhülse und
der Außenkonus
des Spindelschaftes sehr genau aufeinander abgestimmt sein. Dazu
ist eine hohe Fertigungsgenauigkeit und somit eine aufwändige Fertigung
erforderlich. Ein kraftschlüssiger
Kegelsitz neigt beim Abziehen der Garnhülse, dem sogenannten Doffen,
zum Verklemmen und eignet sich daher nicht für einen automatisierten Garnhülsenwechsel.
Das lohnintensive und zeitraubende manuelle Wechseln der Garnhülsen führt außerdem häufig zu
Schäden
an den Garnlagen der fertig gewickelten Garnkörper sowie an den Spindellagerungen
und an den Spindeln.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Spindeloberteil für hochtourig rotierende, angetriebene
Spinn- und Zwirnspindeln mit einer Hülsenkupplung zu schaffen, die
die vorgenannten Nachteile mindert oder vermeidet.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Spindeloberteil gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der
Herstellungsaufwand und der Materialaufwand für eine als Federkorb ausgebildete
Hülsenkupplung
ist gering. Auch die Montage und der Austausch des Federkorbes ist
einfach und schnell durchführbar.
Die Fertigungsgenauigkeit der Spindelschäfte kann dort, wo die Hülsenkupplung
angeordnet ist, gesenkt werden. Die Spindelschäfte können anstelle aus sonst üblichem
und beispielsweise für die
Aufnahme von Kugelknöpfen
notwendigem Vollmaterial kostengünstig
aus Rohrmaterial gefertigt werden und haben dadurch geringeres Gewicht.
Das automatische Doffen wird ermöglicht.
Das manuelle Doffen ist leichter durchzuführen.
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Das
Festfressen von Hülsen
ist beseitigt. Beschädigungen
von Garnlagen, Spindellagerung und Spindeloberteilen werden minimiert
oder ganz vermieden. Der Federkorb kann als standardisiertes Bauteil
gefertigt und sowohl Hülsenkupplungen
mit Kugelknöpfen
ersetzen als auch an Nacktschaftspindeln eingesetzt werden. Ein
Federkorb ist im Vergleich zu Ausführungen von Hülsenkupplungen
mit Kugelknöpfen
leichter zu reinigen und leichter auszutauschen. Durch das Aufliegen
der Garnhülsen
auf dem Wirtel des jeweiligen Spindeloberteils sind alle Garnhülsen mit
ihrer Unterkante auf gleicher Höhe positioniert.
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Die
Montage und die Demontage eines Federkorbes am Spindeloberteil ist
besonders leicht und schnell durchzuführen, wenn der Federkorb über seine
gesamte Höhe
geschlitzt ist.
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Mit
einem Federkorb, dessen Lamellen in Umfangsrichtung gesehen abwechselnd
nach innen und nach außen
gewölbt
sind, lässt
sich der Sitz der Garnhülse
auf dem Spindelschaft verbessern.
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Lamellen,
die als Federzunge mit einem freien Ende ausgebildet sind, sind
fertigungstechnisch einfach herzustellen.
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Ist
der Federkorb von einem käfigartigen
Gehäuse
gehaltert, kann die Hülsenkupplung
leicht an einem vorhandenen Spindelschaft nachgerüstet werden.
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Bevorzugt
ist der Federkorb so am Spindeloberteil angeordnet, dass er im oberen
Drittel der Garnhülse
angreift. Dies führt
zu einer besseren Halterung der Garnhülse.
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Sowohl
die Verwendung von Federstahl für den
Federkorb als auch eine Entgratung sowie eine verschleißmindernde
Oberflächenbehandlung
wie Vernickeln oder Verchromen des Federkorbes erhöhen die
Lebensdauer des Federkorbes beziehungsweise die Anzahl von Steckzyklen,
die mit dem Federkorb durchgeführt
werden können.
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Die
Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungen
weiter erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Nacktschaftspindel gemäß dem Stand
der Technik, teilweise im Schnitt,
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2 ein
Spindeloberteil einer Nacktschaftspindel mit erfindungsgemäßem Federkorb,
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2A die
Einzelheit X der 2 in vergrößerter Darstellung,
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Federkorbes mit abwechselnd nach innen
und nach außen
gewölbten
Lamellen,
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Federkorbes mit Federzungen,
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5 eine
perspektivische Ansicht eines Federkorbes mit abwechselnd nach innen
und nach außen
gewölbten
Federzungen,
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6 eine
perspektivische Ansicht eines Spindeloberteils einer Nacktschaftspindel
mit einem Federkorb und einem Gehäuse vor dem Zusammenbau,
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7 das
Spindeloberteil der 6 mit aufgesetztem Federkorb
und Gehäuse,
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8 das
Spindeloberteil der 7 mit aufgesteckter Garnhülse, teilweise
im Schnitt,
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9 das
Spindeloberteil der 8 mit Schnittdarstellung des
Federkorbes und des Gehäuses,
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9A die
Einzelheit Y der 9 in vergrößerter Darstellung,
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10 eine
perspektivische Ansicht eines rohrförmigen Spindeloberteils mit
Federkorb,
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11 das
Spindeloberteil der 10 mit aufgesteckter Garnhülse im Schnitt.
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1 zeigt
eine Nacktschaftspindel 1 zum Einsatz für Spinn- oder Zwirnprozesse an einer Textilmaschine.
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Die
Nacktschaftspindel 1 umfasst ein Spindeloberteil 2 und
ein Spindelunterteil 3. Das Spindelunterteil 3 dient
der drehbaren Lagerung und der Schwingungsdämpfung des Spindeloberteils 2 sowie der
Befestigung der Nacktschaftspindel 1 an einer nicht dargestellten
Spindelbank der Textilmaschine.
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Das
Spindeloberteil 2 weist einen Spindelschaft 4 aus
Stahl auf, der sich in dieser zum Stand der Technik gehörenden Ausführungsform über die gesamte
Länge des
Spindeloberteiles 2 erstreckt. Am Spindeloberteil 2 ist
ein Antriebswirtel 5 angeordnet, über den das Spindeloberteil 2 während des
Betriebs der Textil-maschine antreibbar ist. Auf die Nacktschaftspindel 1 ist
eine Garnhülse 6 aufgesteckt,
auf der Garn zu einer Spule aufgewickelt wird. Nach Beendigung des
Aufwickelvorganges wird die fertig gewickelte Spule vom Spindeloberteil 2 abgezogen
und durch eine Leerhülse
ersetzt.
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Das
obere Ende des Spindelschaftes 4 ist als Konus 7 ausgebildet.
Die Garnhülse 6 weist
in ihrem oberen Teil einen Innenkonus 8 auf, der beim Aufstecken
der Garnhülse 6 auf
den Spindelschaft 4 zusammen mit dem Konus 7 des
Spindelschaftes 4 einen Kegelsitz bildet. Das untere Ende
der Garnhülse 6 ist
mittels einer eng tolerierten Spielpassung 39 vom Spindeloberteil
geführt
und stützt
sich, um einen sicheren Kegelsitz zu gewährleisten, nicht auf der radialen
Fläche 40 des
Antriebswirtels 5 ab. Über
den kraftschlüssigen
Kegelsitz erfolgt durch Reibschluss die Übertragung der Drehbewegung.
Die in 1 dargestellte Nacktschaftspindel 1 ist
eine derzeit gebräuchliche
Ausführung.
Beim Abziehen beziehungsweise Doffen besteht die Gefahr, dass sich
die Garnhülsen 6 bei
dieser Ausführungsform
verklemmen oder sogar festfressen. Ein automatisches Doffen ist nicht
möglich.
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Die 2 zeigt
ein erfindungsgemäßes Spindeloberteil 9 einer
Nacktschaftspindel mit einem Spindelschaft 10, der mittels
eines Antriebswirtels 11 in Rotation versetzbar ist. Die
auf den Spindelschaft 10 aufgesteckte Garnhülse 12 stützt sich
in axialer Richtung mit ihrem unteren Ende auf dem Antriebswirtel 11 ab
und wird vom Spindelschaft 10 durch eine eng tolerierte
Spielpassung geführt
und zentriert. Der Spindelschaft 10 trägt am oberen Teil eine als
Federkorb 13 ausgebildete Hülsenkupplung, wie sie auch
in 2A gezeigt ist. Der Federkorb 13 ist in
eine Ausnehmung 25 eingesetzt. Die Ausnehmung 25 wird
durch einen im Durchmesser reduzierten Bereich des Spindelschaftes 10 gebildet
und dient dazu, ein vertikales Verschieben des unverformten Federkorbes 13 zu
verhindern. Die Lamellen 14 des Federkorbs 13 sind
nach außen
gewölbt.
Der Federkorb 13 wird beim Aufstecken der Garnhülse 12 verformt
und erzeugt eine für
die Übertragung
der hochtourigen Drehbewegung ausreichende kraftschlüssige Verbindung
zwischen Spindelschaft 10 und Garnhülse 12. Die kraftschlüssige Verbindung
hält gleichzeitig
die Garnhülse 12 in
der axialen Position. Zur Zentrierung der Garnhülse 12 in Verbindung
mit dem Federkorb 13 reicht eine von der Garnhülse 12 und
dem Spindelschaft 10 gebildete Spielpassung aus.
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Der
in 3 dargestellte Federkorb 15 weist Lamellen 16 auf,
die in Umfangsrichtung des Federkorbes 15 gesehen abwechselnd
nach innen und nach außen
gewölbt
sind. Mit dieser Ausbildung lässt sich
der Sitz der Garnhülse
auf dem Spindelschaft verbessern.
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4 zeigt
einen Federkorb 17, dessen Lamellen als Federzungen 18 mit
einem freien Ende 19 ausgebildet sind. Der Federkorb 17 ist
geschlitzt. Der Schlitz 20 verläuft über die gesamte Höhe des Federkorbs 17.
Aufgrund des Schlitzes 20 kann sich der Federkorb 17 beim
Aufstecken auf den Spindelschaft öffnen und in eine Ausnehmung 25 des
Spindelschaftes eingesetzt werden. Eine derartige Ausnehmung 25 am
Spindelschaft 10 ist zum Beispiel in der 2A dargestellt.
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5 zeigt
einen Federkorb 21, dessen ebenfalls als Federzungen 22 ausgebildete
Lamellen in Umlaufrichtung des Federkorbes 21 gesehen abwechselnd
nach innen und nach außen
gewölbt
sind. Der Federkorb 21 weist einen über seine gesamte Länge verlaufenden
Schlitz 23 auf.
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6 zeigt
eine Teilansicht eines Spindeloberteils 29 einer Nacktschaftspindel
mit einem Spindelschaft 24 sowie einen mit Federzungen 28 ausgeführten Federkorb 26 und
ein käfigartiges
Gehäuse 27 vor
dem Zusammenbau. Die Federzungen 28 des Federkorbes 26 sind
nach außen
gewölbt.
In 7 sind Federkorb 26 und Gehäuse 27 gemeinsam
auf dem Spindelschaft 24 positioniert, wobei das Gehäuse 27 den
Federkorb 26 derart umschließt, dass nur noch die Federzungen 28 teilweise über den
Umfang des Gehäuses 27 hinaus
ragen.
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8 zeigt
das Spindeloberteil 29 mit auf den Spindelschaft 24 aufgesteckter
Garnhülse 30. Das
Gehäuse 27 umschließt den Federkorb 26.
Die Garnhülse 30 stützt sich
mit ihrem unteren Ende auf dem Antriebswirtel 31 des Spindeloberteils 29 der Nacktschaftspindel
ab. Die Federzungen 28 greifen an der Innenwandung der
aufgesteckten Garnhülse 30 an
und halten diese durch Kraftschluss. Bei aufgesteckter Garnhülse 30 verformen
sich die Federzungen 28 des Federkorbes 26, wie
in den 9 und 9A dargestellt. Am oberen Ende
des Spindelschaftes 24 bilden die Garnhülse 30 und der Spindelschaft 24 eine
Spielpassung zur Führung
und Zentrierung der Garnhülse 30.
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Die 10 und 11 zeigen
ein Spindeloberteil 32 mit einem Antriebswirtel 33,
einem Spindelaufsatz 34 sowie einer als Federkorb 35 ausgebildeten
Hülsenkupplung.
In der Darstellung der 11 trägt das Spindeloberteil 32 eine
aufgesteckte Garnhülse 36,
die sich auf dem Antriebswirtel 33 in axialer Richtung
abstützt.
Der hohle Spindelaufsatz 34 ist aus rohrförmigem Ausgangsmaterial
gefertigt. An seinem oberen Ende ist der Spindelaufsatz 34 durch eine
Verschlusskappe 37 abgedeckt und auf diese Weise vor Verschmutzung
seines Innenraumes geschützt.
Die Lamellen 38 des Federkorbes 35 sind bei aufgesteckter
Garnhülse 36 verformt.
Dadurch wird die Garnhülse 36 kraftschlüssig auf
der Spindel 32 gehaltert.
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Eine
als Federkorb ausgebildete Hülsenkupplung
ist kostengünstig
herstellbar, einfach und schnell zu montieren und funktionssicher
bei der Halterung von Garnhülsen
am Spindeloberteil einer hochtourig rotierenden, angetriebenen Zwirn-
oder Spinnspindel.