-
Die Erfindung betrifft ein Spannfutter einer Aufspulmaschine zur Aufnahme und Fixierung von Spulhülsen zum Aufwickeln von Fäden zu Spulen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Ein gattungsgemäßes Spannfutter einer Aufspulmaschine ist beispielsweise aus der
DE 196 07 916 A1 bekannt.
-
Derartige Spannfutter werden in Aufspulmaschinen zum Aufspulen von vorzugsweise frisch gesponnenen synthetischen Fäden zu Spulen eingesetzt. Hierzu sind mehrere Spulhülse hintereinander auf dem in der Aufspulmaschine auskragend angeordneten Spannfutter aufgesteckt. Zum Spannen der Spulhülsen besitzt das Spannfutter eine Klemmeinrichtung, die mehrere radial nach außen führbare Klemmelemente besitzt. Die Klemmeinrichtung ist an einer Spannbuchse integriert, die an einem Achsträger gehalten ist, wobei der Achsträge in die Spannbuchse hineinragt. Die Spannbuchse ist zudem angetrieben und wird mit Abstand zu dem Achsträger gehalten, so dass sich zwischen dem Achsträger und der Spannbuchse eine umlaufende Ringkammer einstellt. Die an der Spannbuchse ausgebildete Klemmeinrichtung weist mehrere Klemmelemente auf, die zum Spannen und Entspannen zwischen jeweils einer Feder und einer Druckkammer angeordnet sind. Die Druckkammern sind über die Ringkammer gemeinsam mit einer Druckluftquelle verbindbar. Am offenen Ende der Spannbuchse ist zwischen einem Kragen des Achsträgers und einem Stirnende der Spannbuchse eine Mantelöffnung ausgebildet, die mit der Ringkammer im Innern des Spannfutters verbunden ist und die durch ein Dichtungsmittel wahlweise verschließbar ist. Als Dichtungsmittel ist hierzu ein Dichtkolben am Achsträger gleitend geführt, um mit einer Dichtung an eine stirnseitige Dichtfläche der Spannbuchse angedrückt zu werden.
-
Zum Spannen der Hülsen und im Betrieb zum Aufwickeln der Fäden wird die Klemmeinrichtung drucklos betrieben, so dass die Klemmelemente unter Wirkung der Feder in eine radiale äußere Stellung gehalten sind und die am Umfang der Spannbuchse aufgesteckten Spulhülsen fixieren. In dieser Situation ist die MantelÖffnung am Stirnende der Spannbuchse geöffnet und die Ringkammer zwischen der Spannbuchse und dem Achsträger ist mit der Umgebung zur Entlüftung aller Druckräume verbunden.
-
Nachdem an den Spulhülsen fertige Spulen gewickelt sind und die Spannbuchse zum Wechseln der Spulen abgebremst ist, wird eine Druckluftzufuhr aktiviert, wobei zunächst der Dichtkolben die Mantelöffnung zwischen dem Achsträger und der Spannbuchse verschließt, um die in dem Ringraum zwischen dem Achsträge und der Spannbuchse einströmende Druckluft in die Druckräume der Klemmeinrichtung zu führen. An dem Klemmelementen wird eine gegenüber den Federn entgegen gesetzte pneumatische Kraft erzeugt, die eine Verstellung der Klemmelemente bewirkt, so dass die Klemmelemente die Spulhülsen am Umfang der Spannbuchse freigeben. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jedem Spulenwechsel.
-
Um den Dichtkolben an dem Achsträger zum Verschließen der Mantelöffnung zu bewegen, wird eine Druckluft in einem Ringraum des Dichtkolbens geleitet. Insoweit weist der Dichtkolben zusätzliche Dichtungen auf, um einen Druckaufbau zum Verschieben des Dichtkolbens zu ermöglichen. Daher ist die Abdichtung der Mantelöffnung am Stirnende der Spannbuchse im wesentlichen von der Funktion des Dichtkolbens abhängig. So wird die Rückstellung des Dichtkolbens über ein Federelement erzeugt, das bei einem Bruch den Dichtkolben nicht zurückversetzt.
-
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Spannfutter derart weiterzubilden, dass die Mantelöffnung am Stirnende der Spannbuchse mit hoher Sicherheit und Wiederholbarkeit verschließbar ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Dichtungsmittel durch eine elastische Hohlkammerdichtung ausgebildet ist, die mittels einer Druckluft aufblasbar ist.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
-
Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, dass an dem Achsträger keine beweglichen und axial verschiebbaren Teile zur Abdichtung der Mantelöffnung vorhanden sind. Als Dichtungsmittel wird eine stationär angeordnet elastische Hohlkammerdichtung eingesetzt, die zum Zweck einer Abdichtung durch eine Druckluft aufblasbar ist. Es werden keine beweglichen Teile mehr benötigt, um auch größere Spaltbreiten der Mantelöffnung verschließen zu können. Darüberhinaus ist eine exakte Zentrierung zwischen Achsträger und Spannbuchse entbehrlich. Durch die Elastizität der Hohlkammerdichtung lässt sich auch im aufgeblasenen Zustand ein gewisser Toleranzausgleich hinsichtlich der Lage der Spannbuchse und des Achsträgers kompensieren.
-
Um im Bedarfsfall eine direkte Druckluftzufuhr zu der Hohlkammerdichtung zu ermöglichen, ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher die ringförmige Hohlkammerdichtung in einem Bodenbereich einen Druckluftanschluss aufweist, welcher mit einer Zulaufbohrung im Achsträger zusammenwirkt. So kann die Druckluftversorgung direkt über eine Zulaufbohrung im Achsträger erfolgen.
-
Besonders vorteilhaft ist dabei die Weiterbildung der Erfindung, bei welcher die Zulaufbohrung mit einem Luftzufuhrkanal im Achsträger verbunden ist, durch welchen die Ringkammer mit der Druckluftquelle verbunden ist. Insoweit kann ein gemeinsamer Druckluftanschluss für eine Druckluftquelle genutzt werden, die zum Entspannen der Klemmelemente und zum Aufblasen der Dichtung genutzt wird. Separate Druckanschlüsse sind somit nicht erforderlich.
-
Um im Innern der Spannbuchse unmittelbar bereits eine Abdichtung der Mantelöffnung zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher die Hohlkammerdichtung in einer Umlaufnut am Umfang des Achsträgers gegenüberliegend zum Mantel der Spannbuchse angeordnet ist. So lässt sich eine radial wirkende Abdichtung der Mantelöffnung direkt am Umfang des Achsträger realisieren. Hierbei besteht zudem die Möglichkeit, dass die Spannbuchse beim Abdichten der Mantelöffnung durch die Hohlkammerdichtung am Achsträger zentriert wird.
-
Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Hohlkammerdichtung an einer Stirnwand vom Kragen des Achsträgers gegenüberliegend zu dem Stirnende der Spannbuchse anzuordnen. So lässt sich ein axiale Abdichtung der Mantelöffnung realisieren.
-
In Abhängigkeit von der Größe des Dichtungsspaltes zwischen dem Achsträger und der Spannbuchse sind hierbei unterschiedliche Arten von Hohlkammerdichtungen möglich. So weist eine erste Variante der Hohlkammerdichtung ein ausrollbares Dichtungsprofil auf, durch welches ein Dichtspalt von >3mm verschließbar ist. Hiermit können relativ große Dichtungspalte überbrückt werden.
-
Alternativ sind jedoch auch die Varianten einsetzbar, bei welchem die Hohlkammerdichtung durch ein dehnbares Dichtungsprofil gebildet ist, durch welches ein Dichtungspalt von <3mm verschließbar ist. Bei dieser Variante der Hohlkammerdichtung wird das Dichtungsprofil im wesentlichen ausschließlich durch eine Dehnung der Kontur mittels der Druckluft realisiert.
-
Die Dichtwirkung lässt sich hierbei noch durch die Weiterbildung der Erfindung verbessern, indem die Hohlkammerdichtung an einem Dichtungsprofil zumindest eine äußere Dichtlippe aufweist. Bevorzugt werden jedoch mehrere Dichtungslippen verwendet, um bei Entlasten der Klemmeinrichtung möglichst geringe Druckverluste zu erhalten.
-
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannfutters sowie weitere Vorteile der Erfindung sind unter Hinweis auf die beigefügten Figuren nachfolgend näher beschrieben.
-
Es stellen dar:
- 1 schematisch einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Spannfutters
- 2 schematisch eine vergrößerte Darstellung des Dichtungsmittels des Ausführungsbeispiels aus 1 in einer geöffneten Stellung
- 3 schematisch eine vergrößerte Darstellung des Dichtungsmittels des Ausführungsbeispiels aus 1 in einer geschlossenen Stellung
- 4 schematisch eine vergrößerte Darstellung eines Dichtungsmittels eines weiteren Ausführungsbeispiels
-
In 1 ist schematisch ein Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannfutters gezeigt, wie es beispielsweise in einer Aufspulmaschine zur Aufnahme von mehreren Spulhülsen und zum Aufwickeln von Fäden verwendet wird. Das Spannfutter besitzt eine Antriebswelle 3, die innerhalb eines hohlzylindrischen Achsträgers 2 durch mehrere Lager 4 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 3 ist an einem hier nicht dargestellten Ende mit einem elektrischen Antrieb gekoppelt. An dem aus dem Achsträger 2 herausragenden Ende ist die Antriebswelle 3 über eine Nabe 15 mit einer hohlzylindrischen Spannbuchse 1 drehfest verbunden. Hierbei ragt das auskragende Teilstück des Achsträgers 2 zur Lagerung der Antriebswelle 3 in ein offenes Ende der Spannbuchse 1 hinein.
-
Am Umfang der Spannbuchse 1 ist eine Klemmeinrichtung 5 angeordnet, die eine äußere Spannhülse 7 und mehrere zwischen der Spannbuchse 1 und der Spannhülse 7 angeordnete Klemmelemente 6 aufweist. Die Klemmelemente 6 sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils durch einen radial verschiebbaren Klemmstein 10 und einen axial verschiebbaren Kolben 8 gebildet, an welchem der Klemmstein 10 über eine keilförmige Führungsfläche geführt ist. Der Klemmstein 10 ragt dabei in eine Öffnung 11 der äußeren Spannhülse 7, der Kolben 8 weist zur Aufnahme mehrerer Klemmsteine 10 am Umfang verteilt mehrere Einschnitt 38 auf.
-
Der zur Radialverstellung des Klemmsteins 10 axial geführte Kolben 8 ist zwischen einer Feder 9 und einem zwischen der Spannhülse 7 und der Spannbuchse 1 ausgebildeten Druckraum 12 angeordnet. Der Kolben 8 stützt sich hierbei über die Feder 9 an einem Fest mit der Spannbuchse 1 verbunden Anschlag 17 ab. In der in 1 dargestellten Situation sind die Klemmelemente 6 in einer Klemmposition gezeigt, in welcher die Klemmsteine 10 durch die Kolben 8 mittels der Federn 9 in eine ausgefahrene Klemmposition gehalten sind. Zum Lösen einer Spulhülse 32 wird der Kolben 8 auf der zur Feder 9 gegenüberliegenden Seite über den Druckraum 12 mit einem Druckmedium vorzugsweise einer Druckluft beaufschlagt, so dass der Kolben 8 gegen die Feder 9 in Richtung des Anschlags 17 verschoben wird. Dadurch verschiebt sich die keilförmige Führungsfläche, so dass der Klemmstein 10 sich radial nach innen bewegen kann. Zur Abdichtung gegenüber dem Druckraum 12 besitzt der Kolben 8 auf der Druckseite mehrere Dichtungen, die jeweils eine Abdichtung zwischen den Kolben 8 und der Spannbuchse 1 sowie zwischen dem Kolben 8 und der Spannhülse 7 erzeugen.
-
Das in Längsrichtung der Spannbuchse 1 benachbarte Klemmelement 6 ist identisch aufgebaut, wobei die mit einem Druck beaufschlagten Stirnflächen der Kolben 8 sich mit Abstand gegenüberstehen und den Druckraum 12 begrenzen. Somit lässt sich eine Spulhülse 32 durch zwei benachbarte Klemmelemente 6 spannen. Zum Lösen werden beide Kolben 8 der benachbarten Klemmelemente 6 durch den Druckraum 12 gleichzeitig angesteuert. Der Druckraum 12 ist hierzu über einen Durchlass 13 in einem Mantel 31 der Spannbuchse mit der zwischen der Spannbuchse 1 und dem Achsträger 2 ausgebildeten Ringkammer 14 verbunden.
-
In der Längsrichtung der Spannbuchse 1 weist die Klemmeinrichtung 5 eine Vielzahl von Klemmelementen 6 auf, die jeweils identisch ausgebildet sind und bei denen ein jeweiliger Druckraum 12 über einen Durchlass 13 mit der Druckkammer 14 oder einen Druckraum 35 im Vorderteil der Spannbuchse 1 verbunden ist. Die Ringkammer 14 ist über mehrere Kanäle 33 am Umfang des Achsträgers 2 mit einem Luftzufuhrkanal 34 im Achsträger 2 verbunden. Der Luftzufuhrkanal 34 kann beispielsweise durch eine Bohrung im Achsträger 2 ausgeführt sein. Der Luftzufuhrkanal 34 ist mit einer steuerbaren Druckluftquelle 39 (2) verbunden.
-
An dem freien Ende des Spannfutters ist ein Deckel 16 fest an der Spannbuchse 1 gehalten. Der Deckel 16 ist derart bemessen, dass eine am Ende innerhalb der Spannbuchse 1 ausgebildeter Druckraum 35 durch den Deckel 16 verschlossen wird.
-
An dem gegenüberliegenden Ende besitzt die Spannbuchse 1 ein freies Stirnende 19, das kragenförmig ausgebildet ist und auf der außen liegenden Seite eine Dichtfläche 20 bildet. Zwischen dem Stirnende 19 der Spannbuchse 1 und dem Achsträger 2, der gegenüberliegend zu dem Stirnende 19 einen Kragen 28 aufweist, ist eine Mantelöffnung 18 gebildet. Die Mantelöffnung 18 verbindet die Ringkammer mit der Umgebung, um die Druckkammer 12 zu entlüften. Der Mantelöffnung 18 ist an dem Kragen 28 des Achsträgers 2 ein Dichtungsmittel 21 zugeordnet, durch welche die Mantelöffnung 18 wahlweise geöffnet oder verschlossen gehalten wird.
-
Zur weiteren Erläuterung des am Kragen 28 des Achsträgers angeordneten Dichtungsmittel 21 wird zusätzlich zu der 2 Bezug genommen. In der 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Mantelöffnung 18 zwischen der Spannbuchse 1 und dem Achsträger 2 dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung gilt somit für beide Figuren.
-
An einer Stirnwand 27 vom Kragen 28 des Achsträgers 2 ist eine umlaufende Umlaufnut 25 ausgebildet. In der Umlaufnut 25 ist eine Hohlkammerdichtung 22 angeordnet. Die Hohlkammerdichtung 22 weist im Nutgrund der Umlaufnut 25 einen Druckluftanschluss 23 auf. Der Druckluftanschluss 23 ist über eine Zulaufbohrung 26 mit dem Luftzufuhrkanal 34 im Innern des Achsträgers 2 verbunden.
-
Die Hohlkammerdichtung 22 liegt der Dichtfläche 20 am Stirnende 19 der Spannbuchse 1 gegenüber. Die Hohlkammerdichtung 22 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein ausrollbares Dichtungsprofil 24 auf. Das Dichtungsprofil 24 ist ringförmig ausgebildet und lässt sich mittels einer durch den Druckluftanschluss 23 zugeführten Druckluft ausrollen.
-
In der in 1 und 2 dargestellten Situation ist die Hohlkammerdichtung 22 drucklos im Ruhezustand dargestellt. In dieser Betriebssituation sind üblicherweise mehrere Spulhülsen am Umfang des Spannfutters gespannt, um mehrere Fäden parallel an den Spannhülsen zu Spulen zu wickeln. In dieser Situation ist die Mantelöffnung 18 zwischen dem Achsträger 2 und der Spannbuchse 1 geöffnet, so dass die Druckräume 12 entlüftet sind. Die Klemmelemente 6 der Klemmeinrichtung 5 werden über Federkraft in den Spannstellungen gehalten.
-
Um am Ende einer Spulreise die fertig gewickelten Spulen von dem Spannfutter abnehmen zu können, wird die Antriebswelle 3 mit der Spannbuchse 1 abgebremst. Sodann wird aus einer Druckluftquelle 39 eine Druckluft zugeführt, die über den Luftzufuhrkanal 34 eingeleitet wird. Dabei gelangt die Druckluft durch die Zulaufbohrung 26 aus dem Luftzufuhrkanal 34 zur Hohlkammerdichtung 22. Die Hohlkammerdichtung 22 wird durch die Druckluft aufgeblasen, so dass sich das Dichtungsprofil 24 ausrollt und den Dichtungsspalt der Mantelöffnung 18 verschließt. Die Hohlkammerdichtung 22 stützt sich in diesem Fall an der Dichtfläche 20 am Stirnende 19 der Spannbuchse 1 ab. Dieses Situation ist in der 3 dargestellt. Die 3 zeigt den Ausschnitt aus 2 nur in geänderter Betriebssituation. Insoweit gilt die Beschreibung zu der 2 ebenfalls zu der 3.
-
Nachdem die Mantelöffnung 18 durch die Hohlkammerdichtung 22 verschlossen ist, baut sich in den Druckräumen 12 der Klemmeinrichtung 5 ein Überdruck auf, der die Kolben 8 gegen die Feder 9 verschiebt und somit zum Entspannen der Spulhülsen 32 führt. Nun lassen sich die Vollspulen vom Spannfutter abnehmen und durch neue Leerhülsen ersetzen. Sobald die Leerhülsen am Umfang des Spannfutters aufgeschoben sind, wird die Druckluftzufuhr abgestellt, so dass sich die Hohlkammerdichtung 22 entspannt und die Mantelöffnung 18 freigibt. Die Ringkammer 14 ist mit der Umgebung verbunden und führt zur Entlüftung der Druckräume 12. Die Klemmsteine 10 werden nun durch Federspannung im gespannten Zustand gehalten.
-
An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass die konstruktive Ausbildung des Spannfutters beispielhaft ist. So lässt sich beispielsweise der Achsträger 2 einteilig oder durch mehrteilige Bauteile ausführen. Insbesondere kann hierbei der Kragen 28 durch ein gesondertes Bauteil ausgebildet sein. Ebenso sind die dargestellten Klemmelemente 6 beispielhaft. Wesentlich hierbei ist, dass zum Entspannen eine über die Ringkammer zugeführte Druckluft benötigt wird.
-
Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird bei der Mantelöffnung 18 ein radialer Dichtspalt zwischen dem Stirnende 19 und der gegenüberliegenden Hohlkammerdichtung 22 axial abgedichtet. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Hohlkammerdichtung 22 direkt am Umfang des Achsträgers 2 anzuordnen und als Radialdichtung zu verwenden. Hierzu ist in 4 ein Ausschnitt eines möglichen Ausführungsbeispiels eines weiteren Dichtungsmittels am Spannfutter dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach 1 ist im Aufbau des Spannfutters identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1, so das zu dem Gesamtaufbau des Spannfutters Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird und an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert.
-
Bei dem in 4 ist eine Umlaufnut 25 am Umfang des Achsträgers 2 innerhalb der Spannbuchse 1 angeordnet. In der Umlaufhut 25 ist eine Hohlkammerdichtung 22 gehalten, die im Grund der Umlaufnut 25 einen Druckluftanschluss 23 aufweist. Der Druckluftanschluss 23 ist über eine Zulaufbohrung 26 mit dem Luftzufuhrkanal 34 verbunden. Innerhalb der Umlaufnut 25 ist die ringförmige Hohlkammerdichtung 22 angeordnet. Die Hohlkammerdichtung 22 weist ein dehnbares Dichtungsprofil 24 auf, das mehrere äußere Dichtlippen 29 aufweist. Die Dichtlippen 29 in der Hohlkammer 24 liegen mit einem Dichtungsspalt der Mantelöffnung 18 gegenüber dem Mantel 31 der Spannbuchse 1. Bei der in 4 dargestellten Situation ist die Hohlkammerdichtung 22 im entlasteten Zustand dargestellt, so dass die Mantelöffnung 18 zwischen dem Achsträger 2 und der Spannbuchse 1 geöffnet ist.
-
Um ein Entspannen der Klemmeinrichtung 5 ausführen zu können, wird bei einer Druckluftzufuhr die Hohlkammerdichtung 22 derart gedehnt, dass die Dichtlippen 29 den Dichtspalt der Mantelöffnung 18 am Mantelabschnitt 31 der Spannbuchse 1 abdichten. Hierbei tritt im wesentlichen nur ein Dehnen der Hohlkammerdichtung 22 auf. Derartige Hohlkammerdichtungen 22 können somit nur kleinere Dichtspalte überbrücken, die bevorzugt <3mm ausgeführt sind. Demgegenüber ist das Ausführungsbeispiel der Hohldichtung 22 nach 2 geeignet, um größere Dichtspalte im Bereich oberhalb von 3 mm zu überbrücken und abzudichten.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
