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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Spulenkörper mit den
oberbegrifflichen Merkmalen des Anspruchs 1.
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Spulenkörper
werden in der Garnverarbeitung zur Bevorratung von Garnen, beispielsweise
in einer Näherei verwendet. Entsprechend dimensionierte
Spulenkörper können so z. B. Garne mit Längen
von mehr als 1000 m aufnehmen und ermöglichen bei der Textilienherstellung
einen reibungslosen Produktionsablauf mit langen Zeiträumen
ohne Spulenwechsel. Die verwendeten Spulenkörper weisen dabei
in der Regel einen Schaft mit relativ kleinem Durchmesser auf, an
dem stirnseitig Flansche mit größerem Durchmesser
angeformt sind. Verwendet werden dabei Spulenkörper mit
nur einem Flansch an einer Stirnseite, sog. Kingspulen oder aber
Spulenkörper mit je einem Flansch an jeder Stirnseite.
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Um
die Produktionsabläufe speziell in der Textilindustrie
weiter zu straffen, werden immer größere Garnlängen
auf entsprechend größer dimensionierten Spulenkörpern
angeboten. Um die Spulenfüllung bei gleicher Spulengrundfläche
weiter zu erhöhen, wurde dazu übergegangen, den
Durchmesser des Schaftes zu verringern und dabei gleichzeitig die Materialstärke
zu vergrößern. Um zu verhindern, dass das Garn
im gewickelten Zustand über den Flanschaußendurchmesser
hinausragt, wurden die Durchmesser der Flansche ebenfalls entsprechend vergrößert.
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Nachteilig
an bekannten Spulenkörpern, wie sie beispielsweise in der
DE 297 197 42 und der
DE 39 221 91 gezeigt werden,
ist, dass diese Spulenkörper aufgrund der verwendeten dünnen
Schäfte bei großen Fadenlängen und der
damit verbundenen starken Befüllung der Spule, insbesondere
bei Elastikgarnen eine erhöhte Bruchneigung aufweisen.
Um einen auch bei hoher Befüllung stabilen Spulenkörper
zu schaffen, wurde bislang eine Erhöhung der Materialstärke
durchgeführt. Aus den höheren Materialstärken
ergibt sich zum einen das Problem, dass das Spulengewicht zunimmt
und somit bereits kleinste Formabweichungen der Spule zu Unwuchten
bei der Fadenbewicklung führen können; zum anderen setzt
die erhöhte Materialstärke auch einen erhöhten Einsatz
an Spulenausgangsmaterial voraus, woraus in der Massenfertigung
eine erhebliche Steigerung der Produktionskosten folgt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Nachteile
zu überwinden und einen Spulenkörper zur Verfügung
zu stellen, der auch bei höherem Befüllungsgrad
einen relativ dünnen Schaft und einen guten Rundlauf aufweist,
dabei bruchsicher ist und mit niedrigem Materialbedarf besonders
einfach, schnell und kostengünstig hergestellt werden kann.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch einen Spulenkörper gemäß Anspruch
1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der
abhängigen Ansprüche.
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Der
erfindungsgemäße Spulenkörper, der insbesondere
zur Aufwicklung fadenförmiger Materialien, wie beispielsweise
Nähgarn und Stickgarne verwendet wird, weist einen Schaft
auf, an dem stirnseitig wenigstens ein Flansch angesetzt, insbesondere
angeformt ist. Der Spulenkörper ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Schaft eine Vielzahl von in Längsrichtung des
Schaftes angeordneten Aussparungen aufweist. Die Aussparungen sind
dabei insbesondere taschenförmig ausgebildet, d. h. die
Wände der Aussparungen erstrecken sich in das Schaftmaterial
hinein, um an ihrem dem Schaftzentrum zugewandeten Ende von der
Schaftinnenwand abgeschlossen zu werden. Die Aussparungen können
dabei sowohl eine runde als auch eine vier- oder mehreckige Form,
sowohl hinsichtlich ihrer Ausformung im Schaftkörper als
auch in Bezug auf ihre Umfangsform, aufweisen. Die Aussparungen
sind dabei in der Horizontalebene des Schaftes kreissehnenartig
angeordnet, um bei der Herstellung mit zwei Werkzeughälften
gut ausgeformt werden zu können. Aufgrund dieser Anordnung
der Aussparungen ergibt sich, trotz einer geringeren eingesetzten
Materialmenge eine Erhöhung der Spulenstabilität.
Die zwischen den Aussparungen verbleibenden Stege sind dabei so
dimensioniert, dass sie eine ausreichende Steifigkeit aufweisen,
um auch bei hoher Belastung nicht zu brechen. Ein derart ausgestalteter
Spulenkörper ist daher nicht nur wesentlich leichter als
Spulenkörper vergleichbarer Größe, sondern
weist im Vergleich zu diesen neben einem verbesserten Rundlauf bei
hohen Spulgeschwindigkeiten auch eine geringere Bruchneigung auf.
Durch die mit der beanspruchten Ausgestaltung des Spulenkörpers
erreichte Materialeinsparung kann zudem eine Senkung der Produktionskosten
für den Spulenkörper erreicht werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Spulenkörpers verfügt dieser über einen
zylindrisch ausgebildeten Hohlschaft. Der Hohlschaft weist dabei
in seinem Innern eine Bohrung auf, in die der Aufnahmedorn einer
Auf- oder Abwickelvorrichtung eingeführt wird. Die Aussparungen
erstrecken sich dabei in den durch die Bohrung gebildeten Schaftmantel
hinein, ohne diesen jedoch vollständig zu durchdringen.
Der Schaft kann als konischer Hohlschaft ausgebildet sein. Mit dieser
Ausgestaltung des Spulenkörpers nach Art einer sog. Kingspule
kann der aufgewickelte Faden auch in Überkopfabwicklung
von der Spule entnommen werden, wobei die Dimensionen dieser auf
größere Fadenlängen ausgelegten Konusspulen
aufgrund der erfindungsgemäßen Schaftausformung
weiter erhöht werden können, ohne dass es zu Einbußen
bei der Stabilität bzw. zu nicht mehr hinnehmbaren Gewichten
der leeren Spulen kommt.
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Zur
besonders einfachen und kostengünstigen Herstellung wird
es als empfehlenswert angesehen, wenn der Spulenkörper
aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere Polypropylen gebildet
ist. Die Verwendung eines thermoplastischen Materials bietet den
Vorteil, dass der Spulenkörper im Spritzgießverfahren
besonders schnell und einfach herstellbar ist. Darüber
hinaus handelt es sich bei thermoplastischen Kunststoffen, und hierbei
insbesondere bei Polypropylen, zumeist um Kunststoffe, die trotz
eines aufgrund der relativ geringen Dichte niedrigen Gewichts eine
hohe Stabilität und Formbeständigkeit auch bei
hoher Belastung aufweisen.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht
vor, dass der Spulenkörper im Spritzgießverfahren
hergestellt ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen
Anordnung der insbesondere taschen- oder trogartigen ausgebildeten
Aussparungen und der dadurch bedingten Flächensymmetrie des
Spulenkörpers kann im Spritzgießverfahren ein Gießwerkzeug
mit nur zwei Werkzeughälften ohne zusätzliche
Schieber verwendet werden. Diese einfachere Ausgestaltung führt
zum einen zu einem wesentlich kostengünstigeren Werkzeug,
zum anderen bietet sie den Vorteil, dass der fertig geformte Spulenkörper
besonders einfach und schnell aus dem Werkzeug entnommen werden
kann. Die damit erreichbaren niedrigeren Taktzeiten in der Produktion wirken
sich positiv auf die produzierbaren Stückzahlen aus und
senken somit die Stückkosten.
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Der
am Schaft des Spulenkörpers angesetzte bzw. angeformte
Flansch (oder beide Flansche) ist konisch ausgebildet, insbesondere
mit einem Winkel von 140° zum Schaft angeordnet. Durch
diese konische Ausformung wird die Stabilität des Spulenkörpers
weiter erhöht. Darüber hinaus verhindert der konische
Flansch auch, dass der Faden beim Abwickeln von der Spule die im
Zuge des Abwickelns freigelegten Bereiche des Flansches streift,
wodurch es zu Materialabtragung und schließlich zu Fadenabrissen
kommen kann. Durch die konische Ausformung des Flansches wird somit
der Fadenlauf beim Auf- wie beim Abwickeln vom Spulenkörper
verbessert und zudem die Fadenhaltbarkeit erhöht.
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Als
besonders vorteilhaft, wirkt es sich v. a. auf das Gewicht des Spulenkörpers
und eine mögliche Verringerung der eingesetzten Materialmenge aus,
wenn der Flansch im wesentlichen hohl ausgebildet ist. Um dennoch
den Anforderungen die an Stabilität und Haltbarkeit von
Spulenkörpern gestellt werden gerecht werden zu können,
weist der Flansch in seinem Innern zum Schaft hin dabei radial ausgerichtete
Verstärkungsstege auf.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist
vorgesehen, dass der Spulenkörper eine umlaufende, dem
Flansch benachbarte Ringwulst aufweist, die über ein im
Bereich des Umfangs des Flansches angeformtes Filmgelenk mit dem
Flansch verbunden ist. Durch diese Ausführungsform des
Spulenkörpers wird auf besonders einfache Weise eine Fadenverwahrung
geschaffen. Das Fadenende wird nach dem Aufwickeln auf den Spulenkörper
in den bei geöffnetem Filmscharnier zwischen Flansch und
Ringwulst gebildeten Spalt eingelegt. Nach Schließen des
Filmscharniers durch Druckbeaufschlagung des Ringwulstes und/oder
des Spulenkörpers ist das Fadenende in dem dann geschlossenen
Spalt geklemmt und daher für den Transport sicher verwahrt.
Das Filmscharnier kann auf einfache Weise beim Spritzgießen
an den Spulenkörper angeformt werden. Diese Ausgestaltung des
Spulenkörpers bietet auch den Vorteil, dass ein nachträglicher
Zusammenbau des Spulenkörpers, beispielsweise durch Einstecken
des Flansches in den Schaft, aus zwei oder mehr Einzelteilen entfallen und
eine sichere und zudem dauerhafte Fadenverwahrung mit einem einstückigen
Spulenkörper realisiert werden kann.
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Ebenfalls
als günstig erweist es sich in diesem Zusammenhang, wenn
das an den Spulenkörper angeformte Filmgelenk als bistabile
Gelenkstruktur mit einer Schnappfunktion ausgebildet ist. Es wird eine
hohe Haltbarkeit des Spulenkörpers bei geöffnetem
und geschlossenem Spalt zwischen Ringwulst und Flansch erreicht
und somit eine sichere und stabile Möglichkeit zur Fadenverwahrung
am Spulenkörper geschaffen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, jedoch nicht beschränkender
Ausführungsformen der Erfindung anhand der schematischen
Zeichnungen. Es zeigt:
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1 einen
Schnittdarstellung des Schaftes horizontal zu dessen Längsachse,
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2 eine
bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Spule in Seitenansicht,
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3 eine
bevorzugte Ausführungsform des Spulenkörpers in
Schnittdarstellung, und
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4 eine
Stirnansicht des Flansches.
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1 zeigt
eine Schnittdarstellung des Schaftes 10 horizontal zu dessen
Längsachse. Der am Schaft 10 angeformte Flansch 30 ist
in 1 als durchmessergrößerer, konzentrischer
Kreis dargestellt. Der Schaft 10 ist im Ausführungsbeispiel
der 1 als zylindrischer Hohlkörper ausgebildet.
Die innere "Bohrung" 11 des Schaftes 10 dient
dabei beispielsweise zur Aufnahme eines Haltedorns zum Auf- bzw.
Abrollen des Fadens, der auf dem Schaft 10 bzw. dem Spulenkörper 40 bevorratet
ist. Dabei kommt es durch die spezielle Ausgestaltung des Schaftes 10 als
Hohlzylinder mit "Taschen" zu vermindertem Materialeinsatz und somit geringerem Gewicht
des Spulenkörpers 40. Der zylinderförmige Schaft 10 weist
eine Vielzahl von Aussparungen 12 auf, die sich von der
Mantelfläche 14 des Schaftes 10 her in
den Schaft 10 erstrecken, ohne diesen jedoch zu durchdringen.
Die Aussparungen 12 sind dabei zueinander parallel ausgerichtet
und kreissehnenartig zum Querschnitt des Schaftes 10 angeordnet.
Die Spitzen 13 der Aussparungen 12 weisen stets
den gleichen Abstand zur inneren Bohrung 11 auf. Die jeweils
letzte Aussparung 12, in 1 rechts-
bzw. linksseitig der inneren Bohrung 11, ist fast durchgehend
ausgebildet. Mit der gezeigten Anordnung der Aussparungen 12,
kann bei geringerer Materialmenge eine Erhöhung der Stabilität
des Spulenkörpers 40 erreicht werden. Der Spulenkörper 40 ist
daher nicht nur wesentlich leichter als herkömmliche Spulenkörper 40 vergleichbarer
Größe, sondern weist im Vergleich zu diesen neben
einem, auch bei hohen Wickelgeschwindigkeiten verbesserten Rundlauf,
eine geringere Bruchneigung auf. Durch die mit der beanspruchten
Ausgestaltung des Spulenkörpers 40 einhergehende
Materialeinsparung kann zudem eine Senkung der Kosten für
die Produktion des Spulenkörpers 40 erreicht werden.
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2 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Spulenkörpers 40 in Seitenansicht, wobei der Schaft 10 sowie
zwei an den Stirnseiten 15 des Schaftes 10 angeformte
Flansche 30 gezeigt sind. Wie ersichtlich, sind die Aussparungen 12 am
Schaft 10 in zwei parallelen, nebeneinander ausgerichteten
Reihen angeordnet. Die Aussparungen 12 sind als taschen-
oder trogartige Vertiefungen in den Schaft 10 eingeformt
und verleihen dem Schaft 10 und damit dem Spulenkörper 40 Stabilität
und senken dabei dessen Gesamtgewicht.
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Die
Flansche 30 sind im Ausführungsbeispiel der 2 konisch
ausgeführt und mit einem Winkel von 140° zum Schaft 10 am
Schaft 10 angeordnet. Durch die konische Ausformung wird
die Stabilität und damit die Standfestigkeit des Spulenkörpers 40 weiter
erhöht. In Längsrichtung des Spulenkörpers 40 sind
den Flanschen 30 Ringwülste 31 nachgeordnet,
die über bistabile Filmgelenke 32 mit den Flanschen 30 verbunden
sind. Die Flansche 30 weisen dazu einen durchmesserkleineren
Ansatz 33 auf. In 2 sind die
Filmgelenke 32 in ihrer ersten, stabilen Position dargestellt,
in der die Ringwülste 31 von den Flanschen 30 beabstandet
sind. Die Ringwülste 31 bilden dabei mit Begrenzungsflächen 34 jeweils
einen umlaufenden Spalt 35, in den noch das Ende eines
Fadens eingelegt werden kann. Nach Druckbeaufschlagung der Ringwülste 31 schnappen
die Filmgelenke 32 in ihre zweite stabile Position, verschließen
die Spalte 35 und bilden somit eine sichere und dauerhafte
Fadenverwahrung 60. Der Spulenkörper 40,
bestehend aus den Flanschen 30, den Ringwülsten 31 den
Filmgelenken 32 sowie dem Schaft 10 werden als
zusammenhängende Einheit in einer Spritzgussform geformt.
Aufgrund seiner günstigen Eigenschaften bzgl. Materialgewicht
und Stabilität, auch mit Blick auf die besondere Eignung
zur Bildung der Filmgelenke 32, wurde im Ausführungsbeispiel der 2 Polypropylen
zur Herstellung des Spulenkörpers 40 verwendet.
Denkbar wäre allerdings auch die Verwendung von Polyamid
oder sonstigen Kunststoffen sowie Füll- und Verstärkungsstoffe
oder Glasfaserwerkstoffe.
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Der
in 2 dargestellte Spulenkörper 40 wurde
im Spritzgießverfahren hergestellt. Die gezeigte Anordnung
der Aussparungen 12 und die dadurch bedingte Flächensymmetrie
des Spulenkörpers 40 erlaubt es, dass das verwendete
Gießwerkzeug (nicht dargestellt) nur zwei Werkzeughälften
aufweisen muss. Diese besonders einfache und kostengünstige
Ausgestaltung des Werkzeuges bietet den Vorteil, dass der Spulenkörper 40 besonders
einfach und schnell ausgeformt werden kann. Dies führt
zu einer signifikanten Verringerung der Taktzeiten in der Produktion,
wodurch wiederum die Stückkosten gesenkt werden können.
Durch die einstückige Ausführung des Spulenkörpers 40 mit
erfindungsgemäß integrierter Fadenverwahrung 60,
entfällt zusätzlich die Nachbearbeitung des Spulenkörpers 40,
beispielsweise in Form eines Zusammensteckens von Flansch(en) 30 und
Schaft 10.
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3 zeigt
eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Spulenkörpers 40 in Schnittdarstellung. Der Spulenkörper 40 verfügt im
Ausführungsbeispiel der 3 über
einen hohlen, zylindrischen Schaft 10, sowie zwei an den
Stirnseiten des Schaftes 10 angeformte, im wesentlichen hohle
Flansche 30. Die Schnittebene verläuft in 3 in
dem Bereich des Schaftes, der nicht von den Aussparungen 12 durchdrungen
ist (Schnittlinie A'-A in 1). Die
Schnittebene schneidet die Flansche 30 an der Position,
an der Verstärkungsstege 37 (vgl. 4)
in den Flanschen 30 vorgesehen sind, um deren Stabilität
zu gewährleisten. Auch in 3 sind beiden
Flanschen 30 in Längsrichtung des Spulenkörpers 40 Ringwülste 31 benachbart,
die über bistabile Filmgelenke 32 mit den Flanschen 30 verbunden sind.
Die Filmgelenke 32 sind an einem durchmesserkleineren Ansatz 33 der
Flansche 30 angelenkt und in 3 in ihrer
ersten, stabilen Position dargestellt. Die Ringwülste 31 sind
in dieser Position von den Flanschen 30 beabstandet. Die
Ringwülste 31 werden, nach dem Einschnappen der
Filmgelenke 32 in ihre zweite stabile Position über
die Aussenkanten 38 der Flansche 30 hinweg verschoben
und verschließen die zwischen Ringwülsten 31 und
Flanschen 30 gebildeten Spalte 35. Einer der Spalte 35 kann
dabei der Verwahrung (Festklemmen) des Fadenendes dienen. Der in
den Spalt 35 eingelegte Faden wird dadurch sicher und dauerhaft
am Spulenkörper 40 gehalten.
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4 zeigt
eine Stirnansicht eines Flansches 30, also eine Stirnseite
des Spulenkörpers 40. Der dargestellte Flansch 30 ist
dabei im wesentlichen hohl ausgebildet und verfügt über
radial verlaufende Verstärkungsstege 37, die sich
vom zentral angeordneten und als Hohlzylinder ausgebildeten Schaft 10 in
Richtung des Schaftumfanges 38 erstrecken. Am Schaftumfang 38 angeformt
ist ein erstes Filmscharnier 36a, das zusammen mit einem ringförmigen
Zwischensteg 39 und einem konzentrisch mit dem ersten angeordneten,
zweiten Filmscharnier 36b ein bistabiles Filmgelenk 32 bildet. Über
das Filmgelenk 32 kann ein Ringwulst 31, der ebenfalls
konzentrisch zum Flansch 30 angeordnet ist, aus einer ersten
Position heraus über den Flansch 30 in einen zweite
Position über dem Flansch 30 verschoben werden.
In seiner ersten Position bildet der Ringwulst 31 zusammen
mit dem Flansch 30 einen Spalt 35 (vgl. 2), in
den ein Faden eingelegt werden kann. Durch Druckbeaufschlagung des
Ringwulstes 31 wird dieser, vermittelt durch das in seine
zweite stabile Position einschnappende Filmgelenk 32, über
den Flansch 30 verschoben, schließt den Spalt 35 und hält
dadurch den Faden am Spulenkörper 40. Zur Entnahme
des Fadens wird der Ringwulst 31 wieder in seine erste
Position verschoben, wobei das Filmgelenk 32 in seine stabile
Position zurückschnappt, dabei den Spalt 35 öffnet
und den Faden frei gibt.
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- 10
- Schaft
- 11
- innere
Bohrung
- 12
- Aussparungen
- 13
- Spitze
- 14
- Mantelfläche
- 30
- Flansch
- 31
- Ringwulst
- 32
- Filmgelenk
- 33
- Ansatz
- 34
- Begrenzungsfläche
- 35
- Spalt
- 36a,
b
- Filmscharnier
- 37
- Verstärkungssteg
- 38
- Schaftumfang
- 39
- Zwischensteg
- 40
- Spulenkörper
- 60
- Fadenverwahrung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 29719742 [0004]
- - DE 3922191 [0004]