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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spulensystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der industriellen Fertigung sind Spulensysteme bekannt, die auswechselbare Spulen zum Transport und zur Handhabung strangförmiger Güter wie etwa Kabel oder dergleichen umfassen. Die Spulen umfassen in üblicher Weise einen Spulenkörper, der sich entlang der Rotationsachse des Spulenkörpers erstreckt, sowie Flansche an den axialen Enden des Kerns, die sich jeweils radial von der Umfangsoberfläche des Kerns aus nach außen erstrecken und zwischen sich einen Raum zur Aufnahme des Wickelguts auf dem Kern begrenzen. Der Spulenkörper ist ein im Wesentlichen axialsymmetrischer Rotationskörper, und die Begriffe „axial“ und „radial“ beziehen sich im Folgenden auf dessen Rotationsachse, die beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Spule (also beim Auf- und Abwickeln des Strangguts) auch die tatsächliche Drehachse darstellt.
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Zuweilen ist es erforderlich, die axiale Länge der Spule an die Aufnahme der Vorrichtung anzupassen, in welche sie eingesetzt wird. Da die herkömmlichen Spulen keine Möglichkeiten zu einer solchen Anpassung bieten, müssen unterschiedliche Spulen mit verschiedenen axialen Längen zur Verfügung stehen. Dies ist mit großem Aufwand verbunden und vor allem kostenintensiv, auch deshalb, weil für verschiedene Spulenlängen entsprechend viele Spulen produziert und gelagert werden müssen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Spulensystem zu schaffen, das eine Anpassung der axialen Länge einer Spule ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Spulensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Spulensystem umfasst ferner eine Anzahl von Endstücken, die zur Vervollständigung eines Spulenkörpers zu einer Spule dienen. Jedes dieser Endstücke lässt sich an zumindest einem Ende des Kerns anbringen und umfasst Befestigungsmittel zur Befestigung des jeweiligen Endstücks am Kern sowie eine Stirnscheibe, die in der befestigten Position des betreffenden Endstücks den Spulenkörper axial abschließt.
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Die Anzahl der Endstücke ist geeignet zu wählen, so dass das Spulensystem eine Mehrzahl von Endstücken umfassen kann, von denen zwei Endstücke an den beiden axialen Enden des Kerns angebracht sind, oder auch nur ein einziges Endstück, das ein Ende des Kerns abschließt, während das andere Ende des Kerns einstückig mit dem Spulenkörper ausgeformt ist.
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Durch die Wahl eines Endstücks mit einer geeigneten Höhe lässt sich die axiale Länge des Spulenkörpers verändern. Der Spulenkörper lässt sich zum Beispiel verlängern, indem ein Endstück größerer Höhe an einem Ende des Kerns angebracht wird, oder durch Wahl eines flacheren Endstücks verkürzen. Der Begriff „Höhe“ bezieht sich auf eine Richtung der axialen Erstreckung entlang der Rotationsachse des Spulenkörpers, wobei ausschließlich der Abstand zwischen der axialen Position der Befestigungsmittel und dem Abschluss des Endstücks auf der dem Kern in der Montageposition abgewandten Seite maßgeblich ist. Dieser Abschluss kann z.B. durch eine Stirnfläche an der Außenseite des Endstücks gebildet werden.
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Hierdurch ergibt sich eine große Variabilität bei der Einstellung der Länge des Kerns und der gesamten Spule. Zur Herstellung einer Spule mit einer bestimmten Länge muss nicht der Spulenkörper selbst verändert werden, sondern es genügt, eines oder mehrere Endstücke mit passender Höhe vorzusehen und nach Bedarf in eines oder beide Enden des Kerns einzusetzen. Diese lassen sich jedoch einfacher und mit geringerem Materialaufwand produzieren als eine komplette Spule.
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Die Endstücke können sich im Übrigen auch hinsichtlich anderer Merkmale voneinander unterscheiden, etwa in Bezug auf verschieden angeordnete Eingriffslöcher, in welche ein Rotationsantrieb zur Übertragung eines Drehmoments auf die Spule eingreifen kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Spulensystem eine Mehrzahl von Endstücken, welche, gemessen von der Position der Befestigungsmittel, unterschiedliche Höhen aufweisen. Hierdurch wird die Variabilität bei der Bestimmung der Länge der Spule weiter gesteigert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jedes der Endstücke in das jeweilige Ende des Kerns einclipsbar und/oder einrastbar. Eine solche Verbindung kann ohne weiteres von Hand und ohne Werkzeug zu lösen sein.
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Weiter vorzugsweise umfassen die Befestigungsmittel Rasten, die an verschiedenen Umfangspositionen des Endstücks vorgesehen sind und in entsprechend angeordnete Aufnahmen an dem jeweiligen Ende des Kerns einrastbar sind. Die Rasten können beispielsweise an der Umfangsoberfläche oder an der Innenseite des Kerns angreifen, wo entsprechende Aufnahmen vorzusehen sind. Befinden sich die Aufnahmen an der Innenfläche eines hohlen Kerns, so werden die Rasten in den Kern hineingeschoben, bis sie in die Aufnahmen einrasten. Umgekehrt ist es auch denkbar, dass die Aufnahmen außen am Kern angebracht sind und die Rasten von außen auf den Kern rasten.
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Weiter vorzugsweise ist der Kern zylindrisch ausgebildet und die Aufnahmen werden durch Durchbrechungen im Zylindermantel gebildet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Rasten an Raststegen angebracht, die axial vom Endstück vorspringen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Raststege elastisch verformbar und radial nach innen und/oder außen drückbar. Befinden sich die Aufnahmen beispielsweise an der Innenwand eines hohlen Kerns, wie oben beschrieben, können die Raststege beim Aufdrücken des Endstücks in axialer Richtung auf den Kern radial nach innen gedrückt werden, bis die Rasten die Aufnahme erreichen und sich beim Einrasten federnd wieder auseinanderspreizen. Beim Herausziehen des Endstücks können sich die Raststege aufgrund ihrer Elastizität wieder aus den Aufnahmen lösen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Raststege etwa L-förmig ausgebildet und umfassen einen radialen Abschnitt und einen sich daran anschließenden axialen Endabschnitt, der die Raste trägt.
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Weiter vorzugsweise weisen die Raststege verschiedener Endstücke des Satzes unterschiedliche axiale Längen auf. Diese Unterschiede der axialen Längen bestimmen somit die unterschiedlichen Höhen der verschiedenen Endstücke, da hierdurch der Abstand zwischen der Montageposition am Kern (nämlich der Aufnahme) und der Abschlussfläche des Endstücks (also etwa dessen äußerer Stirnfläche) bestimmt wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Endstücke jeweils einen Scheibenkörper, dessen Außenseite in der Montageposition den Spulenkörper axial abschließt, sowie einen Ringflansch, der sich axial von der Innenseite des Scheibenkörpers erstreckt und in welchem die Raststege angebracht sind. Die äußere Stirnfläche des Scheibenkörpers, die dem Ringflansch am Endstück gegenüberliegt, kann somit die abschließende Stirnfläche des Endstücks bilden.
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Weiter vorzugsweise umfasst jedes der Endstücke einen Ringflansch, der sich axial von der Innenseite der Stirnscheibe erstreckt und an welchem die Raststege angebracht sind. In diesem Fall werden die unterschiedlichen Höhen der Endstücke somit nicht durch die Längen der axialen Abschnitte der Raststege bestimmt, sondern durch die Längen der Ringflansche selbst, an denen die Raststege angebracht sind (welche wiederum die gleiche Länge an allen Endstücken aufweisen können).
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Spulensystem eine Spule, gebildet aus dem Spulenkörper und zwei Endstücken, die an beiden axialen Enden des Kerns angebracht sind und den Spulenkörper an seinen gegenüberliegenden axialen Enden abschließen.
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Vorzugsweise schließt zumindest eines der beiden Endstücke an seiner freien Außenseite mit der Außenseite des Flansches an dem entsprechenden axialen Ende des Kerns ab.
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Weiter vorzugsweise springt zumindest eines der beiden Endstücke an seiner freien Außenseite gegenüber der Außenseite des Flansches an dem entsprechenden axialen Ende des Kerns vor.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
- 1 zeigt eine Seitenansicht einer Spule gemäß einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulensystems aus radialer Richtung;
- 2 ist eine Draufsicht auf die Spule aus 1 entlang der axialen Richtung;
- 3 und 4 sind verschiedene perspektivische Ansichten der Spule aus 1 und 2;
- 5 ist ein Schnitt durch die Spule aus 2 entlang der in sich abgewinkelten Schnittebene A-A;
- 6 ist eine Detailansicht X aus 5; und
- 7 entspricht der Teilansicht X aus 6, jedoch unter Weglassung des Spulenkörpers.
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Die in 1 dargestellte Spule 10 ist Teil eines Spulensystems, welches einen Spulenkörper 12 und eine Anzahl verschiedener Endstücke 14, 16 (siehe auch 5) zur Vervollständigung des Spulenkörpers 12 zu einer Spule 10 umfasst. Die Spule 10 aus 1 umfasst einen Spulenkörper 12 mit einem Kern 18, der sich entlang der Rotationsachse R-R des Spulenkörpers 12 erstreckt. Dieser ist im wesentlichen rotationssymmetrisch, und der Kern 18 ist zylindrisch ausgebildet. Auf die Mantelfläche des zylindrischen Kerns 18 wird im Gebrauch ein strangförmiges Wickelgut aufgewickelt. Im Folgenden bezieht sich der Begriff „axial“ auf die Rotationsachse (oder Symmetrieachse) R-R des Spulenkörpers 12, während der Begriff „radial“ sich auf eine Richtung senkrecht dazu bezieht. Begriffe wie „oben“ und „unten“ beziehen sich hingegen ausschließlich auf die beispielhafte Darstellung in den vorliegenden Figuren und werden hier lediglich zum besseren Verständnis verwendet.
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An den axialen Enden des Kerns 18 (in 1 oben und unten) sind Flansche 20, 22 angebracht, die sich jeweils radial von der Umfangsoberfläche des Kerns 18 nach außen erstrecken und zwischen sich einen Raum zur Aufnahme des Wickelguts auf dem Kern 18 in axialer Richtung begrenzen. Die Außenseiten 24, 26 der Flansche 20, 22 sind flach und eben und stehen parallel zueinander.
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Die Endstücke 14, 16 der Spule 10 aus 1 schließen den Spulenkörper 12 an seinen gegenüberliegenden axialen Enden, also oben und unten ab. Die Anzahl von Endstücken des vorliegenden Spulensystems kann über die dargestellten Endstücke 14, 16 hinaus jedoch auch weitere Endstücke umfassen, die an beiden Enden des Kerns 18 anbringbar sind. Dies bedeutet, dass jedes der Endstücke an jedem axialen Ende des Kerns 18 anzubringen ist. Die vorliegende Erfindung umfasst darüber hinaus jedoch auch nicht dargestellte Ausführungsformen, in denen das Spulensystem außer dem Spulenkörper 12 nur ein einziges Endstück umfasst, das an einem oder beiden Enden des Spulenkörpers 12 anzubringen ist.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform des Spulenkörpers 12 sind am Kern 18 Aufnahmen 28 angeordnet, die durch Durchbrechungen im Zylindermantel des Kerns 18 gebildet werden. In 1 sind zwei solcher Aufnahmen 28 am axial oberen Ende des Kerns 18 angeordnet und zwei weitere Aufnahmen 28 am unteren Ende. Insgesamt sind jedoch an jedem axialen Ende des Kerns 18 vier in Umfangsrichtung um den Kern 18 herum verteilte Aufnahmen 28 vorhanden.
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Diese Aufnahmen 28 dienen zur Aufnahme von Rasten 30 (im Detail in 6 und 7 dargestellt), die an den Endstücken 14, 16 an verschiedenen Umfangspositionen derselben angeordnet sind. In der Montageposition eines Endstücks 14, 16 greift jeweils eine Raste 30 in eine Aufnahme 28 ein. Sie dienen somit als Befestigungsmittel, welches das Endstück 14, 16 in seiner Montageposition hält. Wie im Folgenden noch näher beschrieben wird, sind die Rasten 30 an Raststegen angebracht, die axial vom Endstück 14, 16 vorspringen und sich bei der Montage in den hohlen Kern 18 einschieben lassen, bis die Rasten 30 in die Aufnahmen 28 gleiten.
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Bezogen auf die Positionen der Befestigungsmittel der Endstücke 14, 16, also im vorliegenden Fall der Rasten 30, weisen die Endstücke 14, 16 unterschiedliche Höhen auf. In 1 ragt die obere Außenseite des oberen Endstücks 14 über die Ebene der Außenseite 24 des oberen Flansches 20 hinaus. Im Einzelnen umfasst jedes Endstück 14, 16 einen Stirnscheibe 32 (in 2 in der Draufsicht erkennbar), der eine im Wesentlichen kreisrunde Form hat und mit Durchbrechungen 35 zum Eingriff eines Antriebsmittels oder dergleichen versehen ist. Die Oberseite oder Außenseite dieser Stirnscheibe 32 bildet in der Montageposition aus 1 somit den axial oberen Abschluss des Spulenkörpers 12.
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Das gegenüberliegende Endstück 16 ist in 1 nicht sichtbar, da seine Außenseite (Unterseite) in der Montageposition mit der unten liegenden Außenseite 26 des Flansches 22 an diesem Ende des Kerns 18 bündig abschließt, d. h. nicht gegenüber diesem nach unten vorspringt oder zurückspringt.
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Erfindungsgemäß kann das Spulensystem beispielsweise Endstücke enthalten, welche, gemessen von der Position der Rasten 30, unterschiedliche Höhen aufweisen, also auch andere als die beiden dargestellten Endstücke 14, 16. Beispielsweise könnte ein Endstück eine größere Höhe aufweisen als das Endstück 14 und somit in der in 1 dargestellten Montageposition weiter über die Außenfläche 24 des Flansches 20 hinausragen. Auf diese Weise lassen sich durch einen entsprechend umfangreichen Satz von Endstücken unterschiedlicher Höhe Spulen 10 verschiedener Längen herstellen, ohne dass der Spulenkörper 12 selbst geändert werden muss. Dies ist von Vorteil, wenn die Länge der Spule 10 variabel sein soll. In diesem Fall lässt sich die Länge durch entsprechende Auswahl der Endstücke aus dem Satz und deren Anbringung an den Enden des Kerns 18 leicht einstellen.
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Umfasst das Spulensystem, abweichend von der vorliegenden Ausführungsform, nur ein einziges Endstück, so lässt sich die Länge der Spule über die Wahl der Höhe dieses Endstück bestimmen, ohne dass der Spulenkörper 12 geändert werden muss. Zur Produktion der Spule muss dann zwar das Werkzeug zur Herstellung des Endstücks (beispielsweise im Spritzgussverfahren), jedoch nicht das Werkzeug zur Herstellung des Spulenkörpers 12 geändert werden.
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Es sind auch andere Befestigungsmöglichkeiten für derartige Endstücke 14, 16 in den axialen Enden des Kerns 18 denkbar, wie beispielsweise ein Bajonettverschluss oder dergleichen. Eine Austauschbarkeit der Endstücke 14, 16 gegeneinander ohne Werkzeug kann von Vorteil sein. Während des Einsatzes der Spule 10 wirken in der Regel keine besonderen Kräfte zum Herausziehen der Endstücke 14, 16, so dass diese nicht übermäßig stark gesichert, sondern lediglich am Herausfallen aus den Enden des Kerns 18 gehindert werden müssen. Die Verwendung von Rasten als Befestigungsmittel, die an elastisch federnden Raststegen angebracht sind, bietet den Vorteil, dass die Endstücke einfach mit begrenztem Kraftaufwand aus den Enden des Kerns 18 herausgezogen werden können, also etwa durch Eingriff in die Durchbrechungen 35 und Anheben des Endstücks.
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In der Draufsicht in 2 ist erkennbar, dass das Endstück 14 (wie auch das Endstück 16 an der Unterseite der Spule 10) mit insgesamt vier in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten Rasten 30 versehen ist. Die Rasten 30 sind jedoch nicht in exakt gleichen Winkelabständen angeordnet, so dass die Drehposition des Endstücks 14 am Kern 18 auf gegeneinander um 180° drehversetzte Positionen festgelegt ist. Es versteht sich, dass die Aufnahmen 28, also die Durchbrechungen am Kern 18 entsprechend angeordnet sind. Der obere Flansch 20 ist auf seiner oben liegenden Außenfläche 24 mit Verstärkungsrippen 31 versehen. Die Zahl der Rasten 30 und Aufnahmen 28 ist im Übrigen nicht an die dargestellte Ausführungsform gebunden und kann geeignet gewählt werden.
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Die 3 und 4 zeigen den Einsetzvorgang des oberen Endstücks 14 durch Einschieben in axialer Richtung in den hohlen Kern 18. Hierbei federn die Raststege 34 nach innen, wenn die radial außen an ihnen angebrachten Rasten 30 auf die Wand des Zylindermantels des Kerns 18 treffen, so dass das Endstück 14 mit einem gewissen Kraftaufwand weiter eingeschoben werden kann. Erreichen die Rasten 30 die Aufnahmen 28, gleiten die Raststege 34 wieder auseinander und drücken die Rasten 30 federnd elastisch in die Aufnahmen 28.
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5 zeigt einen Schnitt entlang der Ebene A-A in 2, welche entlang der Rotationsachse R-R abgewinkelt ist. Der Schnitt verläuft auf der linken Seite von 5 durch eine Raste 30 an dem flacheren Endstück 16, das sich in 1 unten befindet, und auf der rechten Seite in 5 durch eine Raste 30 des höheren Endstücks 14, das sich in 1 oben befindet. Die Rotationsachse R-R liegt in 5 horizontal, also gegenüber 1 um 90° gedreht.
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Die Struktur der Endstücke 14, 16 ist hier deutlicher erkennbar. Jedes der Endstücke 14, 16 umfasst die bereits erwähnte Stirnscheibe 32 und auf deren Innenseite, die dem Kern 18 zugewandt ist, einen Ringflansch 36, der sich in einem geringfügigen radialen Abstand von der Außenkante der Stirnscheibe 32 axial an der Innenseite der Stirnscheibe 32 erstreckt und in den hohlen Innenraum des Kerns 18 ragt. An den Ringflanschen 36 sind jeweils die Raststege 34 angebracht (in 6 vergrößert am Beispiel der rechten oberen Raste 30 des rechten Endstücks 14 dargestellt).
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Der Raststeg 34 hat eine etwa L-förmige Form, mit einem vom Ringflansch 36 radial nach außen weisenden Abschnitt 38 und einem sich daran anschließenden axialen Endabschnitt 40, der an seiner radialen Außenseite die Raste 30 trägt. Die Raste 30 selbst hat eine Harpunen- oder Pfeilspitzenform, d. h. einen etwa dreieckigen Querschnitt. In der Vergrößerung in 6 ist ebenfalls eine Öffnung als Aufnahme 28 im Zylindermantel des Kerns 18 sichtbar.
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Wird das Endstück 14 von außen (d. h. in 5 von rechts) in axialer Richtung in den Kern 18 gedrückt, trifft die Raste 30 an ihrer Außenseite auf die Innenseite des Zylindermantels des Kerns 18 und kann aufgrund der federnden Elastizität des Raststegs 34 nach innen ausweichen. Beim weiteren Eindrücken erreicht die Raste 30 schließlich die Öffnung der Aufnahme 28 und wird federnd nach außen gedrückt, so dass sie Halt in der Aufnahme 28 findet, wie in 6 dargestellt. Die Montageposition des jeweiligen Endstücks 14, 16 am Kern 18 ist somit durch die Eingriffspositionen der Rasten 30 in den Öffnungen 28 definiert.
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7 zeigt den gleichen Ausschnitt des Endstücks 14 wie in 6, jedoch ohne den Kern 18, um die Struktur der Befestigungsmittel der Endstücke besser zu verdeutlichen.
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Von der Position der Rasten 30 aus gemessen, welche hier die Befestigungsmittel bilden, weisen die Endstücke 14, 16 unterschiedliche Höhen auf. Die Raste 30 hat somit von der Außenseite der Stirnscheibe 32 einen größeren axialen Abstand als eine entsprechende Raste 30 von der Außenseite der Stirnscheibe 32 des anderen Endstücks 16. Da die Außenseiten der Stirnscheiben 32 den Spulenkörper 12 an den axialen Enden desselben abschließen, lassen sich durch Wahl von Endstücken 14, 16 entsprechender Höhe (d.h. Abständen der Rasten 30 von den Außenseiten ihrer Stirnscheiben 32) Spulen 10 unterschiedlicher Länge erzeugen.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die unterschiedlichen Höhen der Endstücke 14, 16 durch unterschiedlich lange Ringflansche 36 erzeugt, von deren freien Kanten die Raststege 34 ausgehen, während die Raststege 34 selbst (einschließlich ihrer radialen Abschnitte 38 und axialen Endabschnitte 40) an beiden Endstücken 14, 16 gleich gestaltet sind. Alternativ ist es jedoch möglich, Ringflansche 36 gleicher Länge an beiden Endstücken 14, 16 vorzusehen und stattdessen die Längen der axialen Endabschnitte 40 der Raststege 34, welche die Rasten 30 tragen, zu variieren und verschieden hohe Endstücke 14, 16 zu bilden.
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Der Kern 18 ist in seinem Innenraum hohl, jedoch von radialen Verstärkungsrippen 42 durchzogen, die sich von einem hohlen Innenzylinder 44 aus nach außen bis zur Innenseite des Zylindermantels erstrecken. Die Ringflansche 36 können Einkerbungen aufweisen, in welche die Außenkanten der Verstärkungswände 42 an den axialen Enden des Kerns 18 eingreifen. Außerdem kann auf der Mantelfläche des zylindrischen Kerns 18 eine Ummantelung aus Schaumstoff oder dergleichen vorgesehen sein, die die Öffnungen von außen verdeckt und daher in den Figuren zur besseren Übersicht nicht dargestellt ist.
