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Die
Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung für Fäden
an einer Spindel einer Spinn- oder Zwirnmaschine, welche an einem
Spindeloberteil angeordnet ist, umfassend ein feststehendes Klemmelement und
ein axial verschiebbares, gegen das feststehende Klemmelement durch
Federkraft anpressbares Klemmelement, wobei das verschiebbare Klemmelement
durch kugelförmige Fliehkraftelemente entgegen der Federkraft
mit einer Kraft beaufschlagbar ist, die das verschiebbare Klemmelement
in axialer Richtung derart zum feststehenden Klemmelement beabstandet,
dass sich zwischen diesen ein Klemmspalt ausbildet und dass die
Klemmvorrichtung der Anordnung und Führung der Fliehkraftelemente
dienende, sich in radialer Richtung erstreckende Halbschalen aufweist,
wobei jeweils eine Halbschale an dem verschiebbaren Klemmelement
und die jeweils korrespondierende Halbschale an einem fest angeordneten Sockelelement
angeordnet ist, und die Halbschalen des verschiebbaren Klemmelementes
mit einer zur Horizontalen geneigten Kulisse und die korrespondierenden
Halbschalen des Sockelelementes mit einer zur Horizontalen im Wesentlichen
parallelen Kulisse ausgebildet sind.
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Aus
der
DE 10 2006
022 484 A1 ist eine fliehkraftbetätigte Klemmvorrichtung
der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Umschlingung des Fadens
im Unterwindebereich kleiner als 360° ist. Um eine zuverlässige
Klemmung vor dem Doffen beziehungsweise ein sicheres Anspinnen vor
dem Abschleudern des Faden nach dem Doffen zu erreichen, ist die
Klemmvorrichtung fliehkraftbetätigt ausgeführt.
Wie in der
DE
10 2006 022 484 A1 ausgeführt, weisen die Kulissen
der Halbschalen des verschiebbaren Klemmelementes eine Neigung zur
Horizontalen auf. Der gewählte Neigungswinkel der Kulissen
bestimmt bei der fliehkraftbetätigten Klemmvorrichtung,
bei welcher Grenzdrehzahl sich die Klemmvorrichtung öffnet
beziehungsweise schließt, um den Faden freizugeben und
abzuschleudern oder zu klemmen.
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Der Übergang
zwischen dem Öffnen der Klemmvorrichtung und dem Schließen
der Klemmvorrichtung im Bereich der Grenzdrehzahl ist relativ schmal
ausgebildet, so dass es beim schnellen Hochlaufen der Spindel zu
einem zu frühen Öffnen der Klemmvorrichtung kommen
kann, was das sichere Anspinnen gefährdet. Entsprechendes
gilt auch beim Schließen der Klemmvorrichtung, da es beim Abbremsen
der Spindel zu einem zu frühen Schließen der Klemmvorrichtung
kommen kann, mit der Folge, dass der Faden nicht oder nur unzureichend eingeklemmt
wird, um ihn während des Doffvorganges zu festzuhalten.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Klemmvorrichtung derart weiterzuentwickeln,
dass die Gefahr eines zu frühen Schließens beziehungsweise
eines zu frühen Öffnens der Klemmvorrichtung minimiert wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Klemmvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen einer solchen Klemmvorrichtung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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Gemäß Anspruch
1 wird vorgeschlagen, dass die zur Horizontalen geneigten Kulissen
der Halbschalen des verschiebbaren Klemmelementes derart ausgebildet
sind, dass sie ausgehend von der Halbschale des verschiebbaren Klemmelementes
in Richtung der Längsachse des Spindeloberteiles einen
anderen Neigungswinkel aufweisen, als ausgehend von dem Sockelelement
in Richtung der Halbschale des verschiebbaren Klemmelementes. Die unterschiedlichen
Neigungswinkel im Verlauf der zur Horizontalen geneigten Kulissen
führen zu einer Vergrößerung der Hysterese
zwischen der Öffnungsdrehzahl und der Schließdrehzahl.
Das heißt, es stellt sich ein Abstand zwischen dem Drehzahlbereich,
bei dem es zu einem Öffnen der Klemmvorrichtung kommt,
und dem Drehzahlbereich, bei dem es zu einem Schließen
der Klemmvorrichtung kommt, ein. Durch die unterschiedlichen Neigungswinkel
im Verlauf der zur Horizontalen geneigten Kulisse lässt
sich das Öffnen der Klemmvorrichtung zur Freigabe des Klemmspaltes
hin zu hohen Drehzahlen verschieben. Da für ein sicheres
Anspinnen und für einen schnellen Ballonaufbau ein zügiger
Spindelhochlauf vorteilhaft ist, kann durch eine geeignete Kombination
der Neigungswinkel im Verlauf der zur Horizontalen geneigten Kulissen
erreicht werden, dass die Klemmvorrichtung den Klemmspalt erst mit
dem Erreichen einer Drehzahl freigibt, die oberhalb der Drehzahl
liegt, bei der das Anspinnen erfolgt und abgeschlossen wurde, um
den eingeklemmten Faden abzuschleudern. Umgekehrt führt
die erfindungsgemäße Ausgestaltung der zur Horizontalen
geneigten Kulissen dazu, dass der Zeitpunkt des Schließens der
Klemmvorrichtung hin zu einer niedrigen Drehzahl, bis unmittelbar
vor den Stillstand der Spindel, verschoben wird, so dass ein ausgedehntes
Zeitfenster für die Zufuhr des Fadens in den Klemmspalt
und das sichere Klemmen des Fadens vor dem Doffvorgang erzeugt wird.
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Hierzu
können die zur Horizontalen geneigten Kulissen der Halbschalen
des verschiebbaren Klemmelementes einen radial gekrümmten
Verlauf aufweisen. Die Vergrößerung der Hysterese
resultiert aus unterschiedlichen Krümmungsradien im Verlauf der
Kulisse.
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Alternativ
können die zur Horizontalen geneigten Kulissen der Halbschalen
des verschiebbaren Klemmelementes jeweils in einen ersten Abschnitt,
der sich von der Halbschale ausgehend in Richtung der Längsachse
des Spindeloberteiles erstreckt, und einen zweiten Abschnitt, der
sich von dem Sockelelement ausgehend in Richtung der Halbschale
des verschiebbaren Klemmelementes erstreckt, unterteilt sein, wobei
der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt unterschiedliche Neigungswinkel
aufweisen.
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Dabei
sollte die Neigung des ersten Abschnittes geringer sein, als die
Neigung des zweiten Abschnittes. Der größere Neigungswinkel
des zweiten Abschnittes verzögert beim Beschleunigen der Spindel
das Erreichen der jeweiligen Halbschale am verschiebbaren Klemmelement
der Fliehkraftelemente derart, dass das Öffnen der Klemmvorrichtung erst
bei einer hohen Drehzahl erfolgt. Der Faden wird gegenüber
dem Stand der Technik länger im Klemmspalt festgehalten.
Umgekehrt führt die geringe Neigung des ersten Abschnittes
dazu, dass beim Abbremsen der Spindel die Fliehkraftelemente die
jeweils korrespondierenden Halbschalen an dem Sockelelement zeitlich
verzögert erreichen, wodurch das Schließen des
Klemmspaltes zur Klemmung des in den Klemmspalt eingelegten Fadens
hin zu niedrigen Drehzahlen verschoben wird.
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Vorzugsweise
kann die Neigung des ersten Abschnittes zwischen 25° und
35° betragen.
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Insbesondere
kann die Neigung des zweiten Abschnittes zwischen 45° und
65° betragen.
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Vorteilhafterweise
kann in der Klemmvorrichtung ein viskoses Dämpfungsmedium
angeordnet sein. Hierbei kann es sich um ein Öl oder Fett,
insbesondere Silikonöl oder -fett, handeln, welches auf Grund
seiner dämpfenden Eigenschaften zu einer zusätzlichen
Beeinflussung des Bewegungsablaufes der Klemmvorrichtung respektive
der Fliehkraftelemente beiträgt.
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Hierbei
kann das viskose Dämpfungsmedium in Zwischenräumen
der Klemmvorrichtung angeordnet sein, die zwischen dem verschiebbaren
und dem feststehenden Klemmelement ausgebildet sind. Hierdurch wird
der Bewegungsablauf der Klemmvorrichtung als Ganzes beeinflusst.
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Ebenso
kann das viskose Dämpfungsmedium in den Halbschalen angeordnet
sein. Bei dieser Variante wirkt das Dämpfungsmedium gezielt
auf den Bewegungsablauf der Fliehkraftelemente ein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Teilansicht eines Spindeloberteiles;
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2 eine
Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung
in ihrer Klemmposition;
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3 eine
Schnittansicht der Klemmvorrichtung in geöffneter Position;
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4 eine
Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Klemmvorrichtung
in ihrer Klemmposition;
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5 eine
Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Klemmvorrichtung
in geöffneter Position.
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In 1 ist
ein Spindeloberteil 1 einer Spindel einer Textilmaschine,
insbesondere einer Spinn- und Zwirnspindel dargestellt. Das Spindeloberteil 1 weist
einen Schaft aus Metall auf, der der Aufnahme einer nicht dargestellten
Hülse dient, auf die ein Faden zu einem Kops aufgewickelt
werden soll. Hierzu ist auf dem Spindeloberteil 1 ein nicht
dargestellter Spinnring angeordnet, der das Spindeloberteil 1 konzentrisch
umgibt und auf dem ein Ringläufer umläuft, der
den Faden zur Hülse umlenkt und auf dieser aufwickelt.
Am Spindeloberteil 1 ist ein Antriebswirtel 2 angeordnet, über
den das Spindeloberteil 1 während des Betriebes
der Textilmaschine antreibbar ist.
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Der
Antriebswirtel 2 weist eine Passung 14 auf, die
der Befestigung einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung 4 zur
Klemmung des Fadens beim Doffen des hergestellten Kopses dient.
Die Klemmvorrichtung 4 ist fliehkraftbetätigt
und kann zwei Positionen einnehmen, eine Klemmposition, in der der Faden
geklemmt wird, wie in 2 dargestellt ist, und eine
geöffnete Position, in der der Faden zugeführt
beziehungsweise freigegeben und abgeschleudert werden kann, wie
in 3 dargestellt ist.
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2 stellt
die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung 4 in
einer Schnittansicht in ihrer Klemmposition dar. Die mit Bezug auf
ihre Längsachse rotationssymmetrisch aufgebaute Klemmvorrichtung 4 weist
ein feststehendes Klemmelement 5 sowie ein gegenüber
diesem verschiebbares Klemmelement 6 auf. An dem feststehenden
Klemmelement 5 ist auf der dem verschiebbaren Klemmelement 6 zugewandten
Unterseite ein ringförmiger Vorsprung 17 angeordnet.
Wie in 2 dargestellt, liegt der Vorsprung 17 in
geschlossener Position der Klemmvorrichtung 4 an einer
Andruckfläche 18 des verschiebbaren Klemmelementes 6 an.
Die Andruckfläche 18 kann vorzugsweise auf ihrer
dem Spindeloberteil 1 zugewandten Innenseite, als auch
auf der dem Spindeloberteil 1 abgewandten Außenseite
des verschiebbaren Klemmelementes 6 konisch ausgeführt sein.
In der Klemmposition werden die Andruckfläche 18 und
der Vorsprung 17 der Klemmelemente 5, 6 gegeneinander
gepresst, während in der geöffneten Position ein
Klemmspalt 16 zwischen den beiden Klemmelementen 5, 6 entsteht,
wie in 3 dargestellt ist. Die Klemmvorrichtung 4 ist
mehrteilig ausgeführt und umfasst neben dem feststehenden
Klemmelement 5 und dem axial verschiebbaren, Klemmelement 6 ein
Sockelelement 7, das sich in montierter Position der Klemmvorrichtung 4 an
einem flanschförmigen Absatz 10 des Antriebswirtels 2 abstützen kann,
um die Klemmvorrichtung 4 in axialer Richtung zu fixieren.
Das Sockelelement 7 greift in eine Rändelung 3 des
Antriebswirtels 2 ein, um ein Verdrehen der Klemmvorrichtung 4 zu
verhindern. Das auf die Passung 14 des Antriebswirtels 2 aufgepresste
feststehende Klemmelement 5 sichert die Klemmvorrichtung 4 in
axialer Richtung.
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Des
Weiteren umfasst die Klemmvorrichtung 4 eine Druckfeder 8 sowie
mehrere Fliehkraftelemente 9, die insbesondere als Kugeln
ausgeführt sind, die unter einem Winkel zueinander versetzt über
den Umfang des Spindeloberteiles 1 gleichmäßig
verteilt und zum Klemmspalt 16 beabstandet in der Klemmvorrichtung 4 angeordnet
sind.
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Das
Sockelelement 7 dient auch der Aufnahme und Führung
der Fliehkraftelemente 9. Hierzu weist das im Wesentlichen
zylindrische Sockelelement 7 eine zur Längsachse
des Spindeloberteiles 1 koaxiale Wandung 11 auf,
die mit einer der Anzahl von Fliehkraftelementen 9 entsprechenden
Anzahl von Durchbohrungen 12 versehen ist. Auf der dem Antriebswirtel 2 abgewandten
Seite der Wandung 11 sind Halbschalen 13 angeordnet,
die sich von den Durchbohrungen 12 ausgehend radial zur
Längsachse des Spindeloberteiles 1 nach außen
erstrecken. Die Halbschalen 13 schließen sich
dabei an die Durchbohrungen 12 in axialer Richtung an.
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Um
die Fliehkraftelemente 9 nahezu vollständig zu
umschließen, weist das verschiebbare Klemmelement 6 mit
den Halbschalen 13 korrespondierende, sich in radial geneigter
Richtung erstreckende Halbschalen 15 auf. Die der Aufnahme
der Fliehkraftelemente 9 dienenden Halbschalen 13, 15 sind
entsprechend der Form der kugelförmigen Fliehkraftelemente 9 ausgebildet
und an deren Abmessungen angepasst.
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Die
Führung der Fliehkraftelemente 9 in der Klemmvorrichtung 4 wird
durch eine kulissenartige Führung erreicht. Hierzu weisen
die Halbschalen 15 des verschiebbaren Klemmelementes 6 jeweils
eine zur Horizontalen geneigte Kulisse 20 und die Halbschalen 13 des
Sockelelementes 7 eine sich in radialer Richtung erstreckende
Kulisse 19 auf, in denen sich die kugelförmigen
Fliehkraftelemente 9 in radialer Richtung bewegen können.
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Die
zur horizontalen geneigte Kulisse 20 des verschiebbaren
Klemmelementes 6 ist in einen ersten Abschnitt 21 und
einen zweiten Abschnitt 22 unterteilt. Der erste Abschnitt 21 und
der zweite Abschnitt 22 weisen dabei unterschiedliche Neigungswinkel
auf. Der Neigungswinkel des ersten Abschnittes 21, der
sich von der Wandung des verschiebbaren Klemmelementes 6 ausgehend
in Richtung der Längsachse der Spindel 1 erstreckt,
ist kleiner ausgeführt, als der Neigungswinkel des zweiten
Abschnittes 22, der sich ausgehend von der dem Sockelelement 7 zugewandten
Seite des verschiebbaren Klemmelementes 6 in Richtung der
Halbschale 13 erstreckt. Der Neigungswinkel des ersten
Abschnittes 21 beträgt vorzugsweise zwischen 25° und 35°,
während der zweite Abschnitt 22 einen Neigungswinkel
zwischen 45° und 65° aufweist. Die Abschnitte 21 und 22 der
jeweiligen Kulissen 20 der Halbschalen 15, die
symmetrisch in Umfangsrichtung der Klemmvorrichtung 4 angeordnet
sind, weisen stets die gleichen Neigungswinkel auf, um eine gleichzeitige
Führung sowie Beeinflussung des Bewegungsablaufes der Fliehkraftelemente 9 zu
erreichen, um ein Verkanten im Inneren der Klemmvorrichtung 4 zu
vermeiden.
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Die
Druckfeder 8 stützt sich an dem Sockelelement 7 und
an dem das Sockelelement 7 umgebenden verschiebbaren Klemmelement 6 ab
und drückt dieses in Richtung des feststehenden Klemmelementes 5.
Der Übergang zwischen der Klemmposition und der geöffneten
Position der Klemmvorrichtung 4 erfolgt beim Erreichen
einer Drehzahl, die in Anhängigkeit von den gewählten
Neigungswinkeln des ersten Abschnittes 21 und des zweiten
Abschnittes 22 variiert. Die größere
Neigung des zweiten Abschnittes 22 führt dazu,
dass beim Beschleunigen der Spindel das Erreichen der Halbschale 13 des
verschiebbaren Klemmelementes 6 durch die Fliehkraftelemente 9 verzögert
wird. Die zur Überwindung der beim Klemmen des Fadens im
Klemmspalt 16 auf die Klemmelemente 5, 6 einwirkenden
Federkraft erforderliche Fliehkraft wird erst bei einer hohen Öffnungsdrehzahl,
die beispielsweise in einem Bereich von etwa 8000 1/min liegt, erreicht.
Diese liegt oberhalb der Drehzahl, bei der das Anspinnen abgeschlossen
worden ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass das für
ein sicheres Anspinnen und das schnelle Ausbilden eines Fadenballons
erforderliche zügige Hochlaufen der Spindel nicht dazu
führt, dass der eingeklemmte Faden zu früh abgeschleudert
wird.
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Umgekehrt
führt die gegenüber dem zweiten Abschnitt 22 geringere
Neigung des ersten Abschnittes 21 dazu, dass beim Abbremsen
der Spindel zur Einleitung des Doffvorganges und des damit verbundenen
Einklemmens des Fadens die Fliehkraftelemente 9 in ihrem
Bewegungsablauf derart beeinflusst werden, dass sie ihre Position
in den jeweiligen Halbschalen 13 des verschiebbaren Klemmelementes 6 erst
verlassen, wenn eine bestimmte Drehzahl erreicht wird, die weit
unterhalb der Öffnungsdrehzahl liegt. Die erfindungsgemäße
Beeinflussung des Bewegungsablaufes führt zu einer Vergrößerung
der Hysterese zwischen der Öffnungsdrehzahl und der Schließdrehzahl.
Somit wird die fliehkraftbedingte Gegenkraft, die das Schließen
der Klemmvorrichtung 4 auf Grund der Federkraft der Druckfeder 8 verhindert,
bis zu einer Drehzahl aufrechterhalten, die beispielsweise in einem
Bereich von etwa 3700 1/min liegt. Die Klemmvorrichtung 4 bleibt
bis zum Stillstand der Spindel in geschlossener Position.
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Die
Beeinflussung der Hysterese zwischen der Öffnungsdrehzahl
und der Schließdrehzahl der Klemmvorrichtung 4 kann
darüber hinaus durch weitere konstruktive Maßnahmen
zusätzlich beeinflusst werden. Hierzu kann die Masse der
Fliehkraftelemente 9 variieren und/oder die Federsteifigkeit
der Druckfeder 8. Ebenfalls kann durch die Verwendung eines
Dämpfungsmediums in den Kulissen, wie beispielsweise Öl
oder Fett, insbesondere Silikonöl oder Silikonfett, auf
Grund der Viskosität des Dämpfungsmediums eine
Verzögerung im Bewegungsablauf der Fliehkraftelemente 9 erreicht
werden, die zu einer Beeinflussung der Hysterese beiträgt.
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In
den 4 und 5 ist eine alternative Ausführungsform
der Klemmvorrichtung 4 in geschlossener beziehungsweise
geöffneter Position dargestellt. Die zweite Ausführungsform
der Klemmvorrichtung 4 unterscheidet sich von der ersten
dadurch, dass die zur horizontalen geneigte Kulisse 20 des
verschiebbaren Klemmelementes 6 einen radial gekrümmten
Verlauf 23 aufweist, so dass sie ausgehend von der Halbschale 15 des
verschiebbaren Klemmelementes 6 in Richtung der Längsachse
des Spindeloberteiles 1 einen anderen Neigungswinkel aufweist,
als ausgehend von dem Sockelelement 7 in Richtung der Halbschale 15 des
verschiebbaren Klemmelementes 6. Der radial gekrümmte
Verlauf 23 der Kulisse 20 führt in der
gleichen Weise, wie bereits bei der ersten Ausführungsform
beschrieben wurde, zu einer Beeinflussung des Bewegungsablaufes
der Fliehkraftelemente 9, wodurch die Hysterese zwischen
der Öffnungsdrehzahl und der Schließdrehzahl vergrößert
wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006022484
A1 [0002, 0002]