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Die Erfindung betrifft eine Spulenhülsenkupplung
an Spinn- oder Zwirnspindeln, bei welcher die Mitnahme der Spulenhülse auf
dem Spindeloberteil durch eine formschlüssige, Aussparungen und Vorsprünge enthaltende
Verbindung bewirkt wird.
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Es ist bekannt, die Spulenhülse durch
federnde Elemente zu zentrieren und gleichzeitig mitzunehmen. Es
ist ferner bekannt, die Zentrierung und Mitnahme der Spulenhülse durch
Kupplungsglieder unter Einwirkung der Fliehkraft zu erreichen. Bei
beiden Varianten ist es möglich,
entweder eine kraftschlüssige
oder eine formschlüssige
Verbindung der Spulenhülsenkupplung
herzustellen, gegebenenfalls auch Kraft- und Formschluss gleichzeitig.
Nachteilig ist jedoch, dass solche Spulenhülsenkupplungen Zusatzbauteile
benötigen,
die bei Betrieb der Spindel verloren gehen können, ganz abgesehen davon, dass
dies konstruktiv auch recht aufwendig ist.
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Eine Spulenhülsenkupplung für eine formschlüssige Verbindung
der eingangs genannten Art ist beispielsweise durch die
DE 41 31 498 A1 bekannt.
Bei dieser Spulenhülsenkupplung
stehen am Außenumfang
des Spindeloberteils kappenartige Knöpfe ab, die sich an eine Längsnut der
Spulenhülse
unter der Fliehkraftwirkung anlegen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu
Grunde, eine Spulenhülsenkupplung
der eingangs genannten Art mit einer formschlüssigen Verbindung zwischen Spulenhülse und
Spindel zu schaffen, bei welcher auf radial bewegliche Teile, die
unter der Wirkung von Federn oder Fliehkräften stehen, verzichtet werden kann.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass
die Aussparungen als am Spindeloberteil angeordnete Längsnuten
und die Vorsprünge
als an der Spulenhülse
angebrachte, in die Längsnuten eingreifende Warzen
ausgebildet sind, die bei Betrieb der Spindel zur Spindelspitze
hin an einem die Längsnut
einschnürenden
Anschlag anliegen.
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Durch die Erfindung wird eine Spulenhülsenkupplung
geschaffen, bei der wie beim Stand der Technik eine formschlüssige Mitnahme
gewährleistet ist.
Im Gegensatz zum Stand der Technik gibt es am Spindeloberteil keine
infolge Feder- oder Fliehkraft radial beweglichen Teile. Somit wird
in Umfangsrichtung der Spindel eine gute Mitnahme der Spulenhülse bei
der Rotation des Spindeloberteils erreicht. Zusätzlich wird durch den die Längsnut einschürenden Anschlag
gewährleistet,
dass die Spulenhülse
durch die bei Betrieb entstehende Fadenzugkraft des aufzuwickelnden
Fadens nicht zur Spindelspitze hin hochwandern kann. Dabei versteht
es sich von selbst, dass die Schlitzbreite natürlich größer sein muss als der Durchmesser
der Warze. Schließlich besteht
der Vorteil, dass alle an der Spulenhülsenkupplung vorhandenen komplizierten
Formen ausschließlich
am Spindeloberteil angebracht sind, wohingegen die Spulenhülse nur
eine einfach herzustellende Warze – bzw. mehrere Warzen – aufzuweisen braucht.
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Zweckmäßig ist der genannte Anschlag durch
eine die Längsnut
begrenzende Wandung gebildet. Dies führt nicht nur zu einer besonders
einfachen Fertigung, sondern gewährleistet
auch eine kontinuierliche Seitenbegrenzung der Längsnut. Damit man von Drehrichtungen
der Spindel unabhängig ist,
ist es vorteilhaft, wenn die Längsnut
in beiden Spindeldrehrichtungen jeweils einen Anschlag aufweist.
Dies führt
außerdem
zu einer symmetrischen Herstellung der Spulenhülsenkupplung.
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Da die Spulenhülsenkupplung auch für ein automatisches
Doffen, insbesondere ein automatisches Aufstecken der Spulenhülse auf
das Spindeloberteil geeignet sein soll, muss darauf geachtet werden,
dass weder beim Aufstecken noch beim Abziehen der Spulenhülse Selbsthemmung
auftreten kann. Ferner ist es günstig,
wenn sich beim Abziehen der Spulenhülse vom Spindeloberteil die
an sich stillgesetzte Spindel etwas in Umfangsrichtung verdrehen
kann. Dies ist bei den modernen Spindelantrieben ohnehin der Fall,
und es wird bei der vorliegenden Erfindung stillschweigend davon
ausgegangen.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist
die den Anschlag bildende Wandung zum Abziehen der Spulenhülse vom
Spindeloberteil als schräge
Gleitfläche für die Warze
ausgebildet. Unter Ausnutzung der Spindelbeweglichkeit in Umfangsrichtung
wird dadurch auf jeden Fall Selbsthemmung vermieden, so dass es
nicht passieren kann, dass ein automatisches Abziehen der Spulenhülse vom
Spindeloberteil blockiert wird. Auf der anderen Seite darf natürlich die Gleitfläche nicht
zu schräg
sein, denn sie soll ja erfindungsgemäß gegen Fadenzugkräfte bei
Betrieb als Widerstand wirken. Da jedoch die Dofferkräfte zum
Abziehen der Spulenhülse
auf jeden Fall größer sind
als die Fadenzugkräfte,
lässt sich
durch einfache Versuche die genaue Schräge der Gleitfläche ermitteln.
Ein Winkel von etwa 60° zur
Umlaufebene der Spindel hat sich als günstig erwiesen.
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Ferner ist es zweckmäßig, wenn
die Gleitfläche
eine ausgeprägte
Rundung aufweist. Beispielsweise kann es sich um einen konvexen
Radius von etwa 2 mm handeln. Beim Abziehen der Spulenhülse vom
Spindeloberteil kann dann die Warze der Spulenhülse über die Rundung hinweg zur
Spindelspitze hin wandern.
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Um das Gleiten der Warze beim Abziehen der
Spulenhülse
vom Spindeloberteil besonders leicht zu machen, ist es zweckmäßig, wenn
die Warze einen runden oder ovalen Querschnitt aufweist. Insgesamt
kann die Warze dabei als zylinderförmiger Stift oder auch halbkugelförmig ausgebildet
sein.
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In weiterer Ausgestaltung sind die
Längsnuten
zum Anschlag hin sich verjüngend
ausgebildet. Dies führt
zu einer sehr langen Einführschräge für die Warzen
beim Aufstecken der Spulenhülse
auf die Spindel, so dass auf jeden Fall Selbsthemmung vermieden
wird. Ein Winkel zwischen 15° und
18° zwischen
den Seitenwandungen hat sich dabei als zweckmäßig erwiesen.
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Zum erleichterten Aufstecken der
Spulenhülse
auf das Spindeloberteil ist es günstig,
wenn mehr Längsnuten
als Warzen vorhanden ist, allerdings jeweils unter Berücksichtigung
des Gesichtspunktes, dass möglichst
keine Unwuchten auftreten sollen. Zweckmäßig ist die Anzahl der Längsnuten
ein ganzes Vielfaches der Anzahl der Warzen. Beispielsweise haben
sich sechs Längsnuten
und drei Warzen als vorteilhaft erwiesen.
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Zweckmäßig ist es ferner, wenn die
Seitenwandungen zweier benachbarter Längsnuten zur Spindelspitze
hin keilförmig
aufeinander zulaufen. Jeweils zwischen zwei an der Spindelspitze
beginnenden Längsnuten
entsteht dann eine messerartige Spitze, so dass eine Warze beim
Aufstecken der Spulenhülse
auf jeden Fall nicht gegen eine Wandung anschlägt, sondern die Längsnut findet.
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Vorteilhaft sind die Grundflächen der
Längsnuten
ungekrümmt
und polygonal, beispielsweise als Sechseck ausgebildet. Dies führt zu einer
besonders einfachen Fertigung.
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Alternativ können die Grundflächen konkav gewölbt sein.
Dadurch können
sich die Warzen der Spulenhülse
beim Drehen der Spindel selbst bei Vorhandensein von toleranzbedingtem
Spiel zum Zentrieren der Spulenhülse
an das Spindeloberteil anlegen.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung ist ein die Längsnuten
enthaltender Spindelaufsatz vorgesehen, der auf das Spindeloberteil aufgesetzt
ist. Damit wird nicht nur eine kostengünstige Fertigung erreicht,
sondern die Spindel lässt
sich dadurch an unterschiedliche Formate und Durchmesser der Spulenhülse leicht
anpassen.
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Obwohl an sich nicht erforderlich,
kann es unter Umständen
zweckmäßig sein,
wenn die Längsnuten
an ihrem der Spindelspitze abgewandten Ende jeweils mit einer Endwandung
versehen sind. Normalerweise stützt
sich die Spulenhülse
an ihrem unteren, der Spindelspitze abgewandten Ende an einem Anschlag
des Spindeloberteiles ab. Unter Umständen kann jedoch als Variante
vorgesehen werden, dass sich die Spulenhülse über die Warzen alternativ an
der Endwandung abstützen
und somit in axialer Richtung festliegen kann.
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Gemäß dieser Erfindung ist über die
beschriebenen Ausführungen
hinaus vorgesehen, dass auch eine Spulenhülse sowie eine Spinn- oder
Zwirnspindel jeweils zur Verwendung bei der beschriebenen Spulenhülsenkupplung
für sich
mitgeschützt
ist.
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Weitere Vorteile und Merkmale der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels.
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Es zeigen:
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1 eine
teilweise geschnittene Längsansicht
auf ein Spindeloberteil mit einer aufgesteckten Spulenhülse, annähernd in
natürlicher
Größe,
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2 in
vergrößerter Darstellung
eine Teilansicht des Spindeloberteils der 1 ohne Spulenhülse im Bereich der Spulenhülsenkupplung,
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3 einen
Querschnitt des Spindeloberteils längs der Schnittfläche III-III
der 2, mit aufgesteckter
Spulenhülse,
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4 in
stark vergrößerter Darstellung
eine Teilansicht der 2,
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5 eine
Teilansicht eines Spindeloberteils mit einem der Spulenhülsenkupplung
dienenden, teilweise geschnitten dargestellten gesonderten Spindelaufsatz,
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6 den
Spindelaufsatz der 5 in
Außenansicht,
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7 einen
Querschnitt des den Spindelaufsatz enthaltenden Spindeloberteils
längs der
Schnittfläche
VII-VII der 6, mit aufgesteckter
Spulenhülse.
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In 1 ist
das Spindeloberteil 1 einer Spinn- oder Zwirnspindel 2 in
Längsansicht
gezeigt. Das Spindeloberteil 1 geht in seinem unteren Bereich in
eine konische Stützfläche 3 über, an
die sich in bekannter Weise der nicht dargestellte Antriebswirtel und
der Spindelschaft anschließen.
Im oberen Bereich des Spindeioberteiles 1 ist eine Spulenhülsenkupplung 4 vorgesehen,
die später
noch genauer beschrieben wird.
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Auf das Spindeloberteil 1 ist
eine Spulenhülse 5 aufgesteckt,
die im Längsschnitt
gezeigt ist. Sie stützt
sich unten auf der konischen Stützfläche 3 ab oder
gegen einen Anschlag und wird dadurch in ihrem unteren Bereich zentriert.
Die Spulenhülse 5 wird während des
Betriebes der Spindel 2 von dem sich drehenden Spindeloberteil 1 in
dessen Drehrichtung mitgenommen.
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Beim Aufstecken der Spulenhülse 5 auf
das Spindeloberteil 1 geht man häufig so vor, dass man die Spulenhülse 5 die
letzten 50 mm nach unten fallenlässt.
Dies kann sowohl beim manuellen als auch beim automatischen Doffen
bewerkstelligt werden. Alternativ kann die Spulenhülse 5 auf
das Spindeloberteil 1 geführt werden.
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Nachfolgend wird nun die erfindungsgemäße Spulenhülsenkupplung 4 anhand
der vergrößert dargestellten 2,3 und 4 beschrieben:
Die Spulenhülsenkupplung 4 arbeitet
ohne radial bewegliche Teile und ist eine formschlüssige Verbindung,
welche mit Aussparungen 6 am Spindeloberteil 1 und
Vorsprüngen 7 an
der Spulenhülse 5 arbeitet.
Diese Spulenhülse 5 ist
in 2 und 4 lediglich strichpunktiert angedeutet.
Die Spindeldrehrichtung ist mit A bezeichnet.
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Insgesamt sind sechs Aussparungen 6 vorgesehen,
die als Längsnuten 8 ausgebildet
sind. Als Vorsprünge 7 sind
hingegen insgesamt drei Warzen 9 vorhanden. Die Warzen 9 greifen
bei Betrieb in die Längsnuten 8 ein
und werden in Längsrichtung
A durch Formschluss mitgenommen.
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In ihrem der Spindelspitze 10 abgewandten Endbereich
erweitern sich die zunächst
sich verjüngenden
Längsnuten 8 hinterschnittartig,
so dass in beiden Umlaufrichtungen jeweils ein die Längsnut 8 einschnürender Anschlag 11 und 13 gebildet
wird. Selbstverständlich
muss die Längsnut 8 an
ihrer schmalsten Stelle breiter sein als der Durchmesser der Warzen 9,
damit die Spulenhülse 5 problemlos auf
das Spindeloberteil 1 aufgesteckt und wieder davon abgezogen
werden kann.
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Wie ersichtlich, sind die Anschläge 11 und 13 jeweils
durch eine die Längsnut 8 begrenzende
Wandung 12 gebildet, so dass die Anordnung der Spulenhülsenkupplung 4 symmetrisch
ist. Dies führt
zu einer besonders einfachen Fertigung.
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Damit die Spulenhülse 5 nicht nur einfach
auf das Spindeloberteil 1 aufgesteckt, sondern problemlos
wieder davon abgezogen werden kann, sind die Anschläge 11 und 13 jeweils
als schräge
Gleitfläche 14 für die Warze 9 ausgebildet.
Die Schräge
kann dabei beispielsweise 60° zur
Umlaufebene der Spindel 2 betragen. Ferner ist es vorteilhaft,
wenn diese Gleitfläche 14 am
Ende des Anschlages 11 bzw. 13 eine ausgeprägte konvexe
Rundung 15 mit einem Radius von beispielsweise 2 mm aufweist.
Die zugeordnete Warze 9, von denen es zweckmäßig drei
Stück an der
Spulenhülse 5 gibt,
sollte hierzu einen passenden runden Querschnitt aufweisen. In 4 ist angedeutet, wie dadurch
eine Warze 9 über
eine gepunktet dargestellte Zwischenposition 9' bei Abziehen
der Spulenhülse 5 nach
oben wandern kann.
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Wie ersichtlich, sind die Längsnuten 8 zu
den Anschlägen 11, 13 hin
sich verjüngend
ausgebildet. Es entsteht dadurch eine Selbsthemmung vermeidende
sehr lange Schräge,
wobei der Winkel zwischen den Seitenwandungen beispielsweise 16,4° betragen
kann.
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Zum Erleichtern des Aufsteckens der
Spulenhülse 5 und
zum Erzielen guter Rundlaufgenauigkeiten soll die Anzahl der Längsnuten 8 ein
ganzes Vielfaches der Anzahl der Warzen 9 betragen. Beispielsweise
sind vorteilhaft sechs Längsnuten 8 den drei
Warzen 9 zugeordnet.
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Die Seitenwandungen 17 und 18 zweier
benachbarter Längsnuten 8 laufen
zur Spindelspitze 10 hin keilförmig aufeinander zu. Es entsteht
an den Wandungen dadurch eine jeweils messerartige Spitze 19,
wodurch die Warze 9 beim Aufstecken der Spulenhülse 5 immer
ihren Weg in eine der Längsnuten 8 findet.
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Wie insbesondere aus 3 ersichtlich, sind die Grundflächen 20 der
Längsnuten 8 ohne
Krümmung
und im vorliegenden Falle als Sechseck ausgebildet, an den Ecken
natürlich
jeweils mit den zugehörigen
Wandungen. An ihrem der Spindelspitze 10 abgewandten Ende
können
die Längsnuten 8 jeweils mit
einer Endwandung 21 versehen sein, die dann, wenn die konische
Stützfläche 3 vorhanden
ist, an sich nicht erforderlich wären. Sollte die Stützfläche 3 jedoch
fehlen, dann bietet die Endwandung 21 eine Alternative
zur axialen Fixierung der Spulenhülse 5 über ihre
Warzen 9.
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Damit trotz der schrägen Gleitfläche 14 und der
Rundung 15 beim Abziehen der Spulenhülse 5 keine Probleme
entstehen, ist es speziell beim automatischen Doffen wichtig, dass
sich die Spindel 2, obwohl sie stillgesetzt ist, in Umfangsrichtung
gegebenenfalls etwas bewegen kann. Dadurch wird beim Abziehen der
Spulenhülse 5 auf
jeden Fall Selbsthemmung vermieden.
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Die erfindungsgemäße Spulenhülsenkupplung 4 verzichtet
auf jegliche radial beweglichen Teile und bietet eine formschlüssige Mitnahme
der Spulenhülse 5 durch
das Spindeloberteil 1. Durch die Anschläge 11 bzw. 13 wird
ein Hochwandern der Spulenhülse 5 bei
Betrieb infolge der Fadenzugkraft wirksam vermieden. Alle komplizierten
Formen sind am Spindeloberteil 1 und nicht etwa an der
Spulenhülse 5 angebracht.
Die Warzen 9 können
so bemessen sein, dass die Spulenhülse 5 nicht nur unten
an der konischen Stützfläche 3,
sondern auch an den Grundflächen 20 der
Längsnuten 8 zentriert
wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Warzen 9,
nicht, wie vorteilhaft vorgesehen, einstückig mit der Spulenhülse 5 aus
Kunststoff gespritzt sind, sondern als radiale, aber stationär befestigte
Stifte in die Wandung der Spulenhülse 5 eingelassen
sind.
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Bei der Variante nach 5,6 und 7 ist
ein Spindeloberteil 1 vorgesehen, bei dem zum Ankuppeln
einer Spulenhülse 5 die
Spindel 2 ein schaftartiges Spindelende 23 aufweist,
auf welches auswechselbar ein Spindelaufsatz 22 aufsetzbar
ist. Dieser kann aus einem leicht ausformbaren Kunststoff oder aus
Metall bestehen und enthält
Längsnuten 25,
die ähnlich
ausgebildet sein können
wie die zuvor beschriebenen Längsnuten 8 und
ebenfalls durch Wandungen 28 gebildete Anschläge 27 aufweisen,
gegen die sich bei Betrieb die Warzen 9 der Spulenhülse 5 anlegen.
Um das Drehmoment sicher aufzunehmen, kann im Presssitzbereich 24 zwischen
dem schaftartigen Spindelende 23 und dem Spindelaufsatz 22 eine
Rändelung
oder dergleichen vorgesehen sein.
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Im vorliegenden Falle – was natürlich auch bei
der Ausführung
nach 2 bis 4 der Fall sein könnte – haben
die Längsnuten 25 eine
konkav gewölbte
Grundfläche 26.
Dadurch können
die Warzen 9 beim Drehen der Spindel 2 sich in
jedem Falle an dieser Grundfläche 26 anlegen
und dadurch die Spulenhülse 5 zentrieren.