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"Spannfutter in Spulmaschinen"
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Durch die Hauptanmeldung P 27 59 427.0 ist ein Spannfutter bekannt,
das aus einem Spanndorn und aus einem dazu konzentrischen Mantel besteht, der Durchtrittsöffnungen
zum radialen Durchtritt von Klemmelementen aufweist. Die Klemmelemente sind in den
Ringraum zwischen Spanndornund Mantel eingelegt und stützen sich auf dem Spanndorn
ab. Sie haben lediglich eine geringe Erstreckung in Umfangsrichtung. Die Klemmelemehte
erhalten eine synchrone Axialbewegung durch eine axial bewegliche Ringwand, welche
den Querschnitt zwischen Spanndorn und Mantel ausfüllt. Diese Ringwand wird durch
Kraftgeber axial bewegt und leitet hierbei die zum Spannen bzw. Ent-.
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spannen erforderliche Radialbewegung synchron in alle Klemmelemente
ein.
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Das in Anspruch 1 angegebene Spannfutter zeichnet sich durch die besondere
Ausbildung der Klemmelemente aus. Durch diese Ausbildung wird die Aufbringung hoher
Spannkräfte bei nur mäßigen Axialkräften gewährleistet, wobei alle Vorteile des
Spannfutters nach der Hauptanmeldung erhalten bleiben. Erfindungsgemäß bestehen
die Klemmelemente aus Klemmzapfen,. die in den Durchtrittsöffnungen des Mantels
geradgeführt und radial beweglich sind und die sich mit ihrem anderen Ende auf einem
in Achsrichtung beweglichen und mit einer Keilfläche ansteigenden Spannkörper abstützen.
Dieser Spannkörper wiederum stützt sich axial gleitend auf dem Spanndorn ab. Durch
den Anstieg der Keilfläche-kann das Übersetzungsverhältnis und damit auch das Kraftverhältnis
zwischen Axialbewegung und der radialen Spannbewegung der Klemmzapfen bestimmt werden.
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Nach der Erfindung kann der Spannkörper Bestandteil eines Rings sein,
welcher den Zwischenraum zwischen dem- Spanndorn und dem Mantel ausfüllt und welcher
in Achsrichtung durch Kraftgeber vor- und rückbeweglich ist.
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Bei hohen Drehzahlen und der damit verbundenen Gefahr starker Schwingungen
werden die Spannkörper jedoch vorzugsweise als einzelne keilförmige Körper ausgebildet,
welche in ihrer Breite im wesentlichen den Klemmzapfen entsprechen und welche sich
auf dem Spanndorn abstützen. Hierdurch wird die bei der Lagerung eines Spannrings
erforderliche Spielpassung zwischen Spanndorn und Spannring vermieden. Diese Spielpassung
gibt insbesondere bei hohen Schwingungen Anlaß zu Passungsrost der zum vorzeitigen
Verschleiß des Spannfutters führt. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Spannkörper
nach Anspruch 3 läßt sich im Betrieb ein Preßsitz zwischen den Spannkörpern und
dem Spanndorn einerseits und den Spannkörpern und dem zugehörigen Klemmzapfen andererseits
erreichen.
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Zur Minderung des Verschleißes wird dabei noch vorzugsweise auch die
auf den Spannkörpern gleitenden Enden der Klemmzapfen keilförmig ausgebildet, so
daß sich nur geringe Flächenpressungen ergeben. Zum axialen Antrieb der auf diese
Art und Weise ausgebildeten Spannkörper dienen zwei in Achsrichtung durch Kraftgeber
synchron bewegte Ringe, zwischen die die Spannkörper gelegt sind. In einem anderen
bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Spannkörper in jeweils einen Käfig gelegt,
welcher als radialer Durchbruch durch einen Ring gebildet ist. Dieser Ring ist in
den Zwischenraum zwischen Spanndorn und Mantel eingelegt und wird durch Kraftgeber
axial bewegt.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannfutters
anhand der Zeichnung beschrieben.
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Es zeigen: Fig.- 1 einen Längsschnitt I-I gemäß Fig. 2 durch ein Spannfutter
in Entspannposition; Fig. 2 einen Querschnitt II-II gemäß Fig. 1 durch eine Klemmstelle
des Spannfutters in Spannposition, wobei der auskragendeTragarm weggelassen ist.
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Gemäß dem Axialschnitt in Fig. 1 ist der über den Umfang der hier
nicht dargestellten Spule bzw. der Spulenhülse antreibbare Spanndorn 4 mittels Kugellager
3 auf dem am Maschinengestell 1 auskragenden Tragarm 2 drehbar gelagert.
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Der Mantel 5 umgibt den Spanndorn 4 konzentrisch mit einem Abstand.
In dem vom Spanndorn 4 und dem Mantel 5 gebildeten ringförmigen Zwischenraum sind
die Einrichtungen zum Spannen der Spulenhülsen und die dazugehörigen Antriebseinrichtungen
untergebracht. Der Zwischenraum ist an seinem auskragendem Stirnende von einem Deckel
20 und der gegenüberliegenden Stirnseite von einem Bund des Spanndorns 4 axial geschlossen.
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An mehreren axial voneinander getrennten Mantelabschnitten weist der
Mantel 5 gleichmäßig auf dem Umfang des Abschnittes verteilt mehrere Durchtrittsöffnungen
6 auf, durch die hindurch die Klemmelemente 9 zum Spannen der Spulenhülse bzw.
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Spulenhülsen greifen. Die aus Spannkörpern 10. und Klemmzapfen 11
bestehenden Klemmelemente 9 sind in Käfige 8 eingelegt. Die Käfige 8 werden von
radialen Durchdringungen des Ringes 7 gebildet, die in Umfangsrichtung lediglich
eine geringe Erstreckung aufweisen (Fig. 2). Die den Käfig 8 bildende Durchdringung
kann - in radialer Richtung auf den Ring 7 gesehen - einen im wesentlichen rechteckigen
Querschnitt haben. Der Querschnitt der Durchtrittsöffnung 6 entspricht dem Querschnitt
des Spannendes 21 des Klemmzapfens 11; das Spannende 21 ist derart in die Durchtirttsöffnung
6 eingepaßt daß sich der Klemmzapfen 11 einerseits leicht radial bewegen läßt, andererseits
aber eine sichere Geradführung erfährt.
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Wie in Fig. 1 zu erkennen, weisen der Spannkörper 10 und der Klemmzapfen
11 einander zugewandte Keilflächen 12 auf, die bei axialer Bwegung. des Spannkörpers
10 derart aufeinander gleiten können, daß der Klemmzapfen 11 eine radiale Bwegung
nach außen bzw. nach innen - in Spannposition bzw.
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in Entspannposition - ausführen kann.
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Die dem Spanndorn 4 zugewandte Gleitfläche des Spannkörpers 10 stützt
sich dabei dauernd auf dem Außenumfang des Spanndorns 4 ab.
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In Fig. 1 ist die Entspannposition der Klemmelemente 9 dargestellt.
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Der Ring 7 weist in Umfangs richtung gleichmäßig verteilt zwischen
den Käfigen 8 axiale Bohrungen auf, in denen jeweils eine Feder 15 angeordnet ist,
die sich mit ihrem einen Ende an der Stirnseite der axialen Bohrung und mit ihrem
anderen Ende an dem Bund des Spanndorns 4 bzw. am Deckel 20 abstützt. Die der Feder
15 abgewandte Stirnseite des Ringes 7 weist eine Dichtung 14 auf und ist somit als
Kolbenfläche ausgebildet, die in dem als Zylinderraum 13 ausgebildeten Zwischenraum
mit einem Druckmittel - vorzugsweise mit Druckluft - beaufschlagbar ist.
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Gemäß Fig. 1 sind die beiden dargestellten Ringkolben 7, 14 mittels
Druckluft gegen die Kraft der Federn 15 in die Entspannposition des Spannfutters
gedrängt, wodurch die Federn 15 gespannt sind. Die Druckluft ist durch die Luftkanäle
16, 16.1, den Ringspalt 22, die Radialbohrunq 23, den Ringraum 24 und die axialen
Bohrungen 25 den Zylinderräumen 13 zugeführt.
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Eine Drossel 18 im Zuführkanal 16.2 hinter dem Luftkanal 16.3 sorgt
zu Beginn des Entspannungsvorgangs dafür, daß die Druckluft zunächst in einem Zylinderraum
26 wirksam wird, in welchem ein Ringkolben 17 derart beaufschlagt wird, daß er sich
gegen die Kraft einer Feder 29 axial bewegt und dadurch mit einem in seine ringförmige
Stirnfläche eingelegten Dichtungsring 28 gegen die Stirnfl.khe des.
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Spanndorns 4 stößt und somit den Ringspalt 22 zur Maschinenseite hin
gasdicht abschließt. Es sei darauf hingewiesen, daß während der Entspannposition
der Klemmeinrichtungen keine Relativbewegung zwischen dem Spanndorn 22 und dem Maschinengestell
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vorliegt.
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Die radialen Luftkanäle 1-6.1 sind vor und hinter den Lagerkörpern
3 angeordnet. Dadurch wird vermieden, daß der .Schmierstoff der Lager 3 durch einseitiges
Durchströmen der Lagerkörper herausgewaschen wird.
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Zum Aufspannen einer Spulenhülse 27 (Fig. 2) werden die Zyiinderräume
13 durch Ausströmen der Druckluft entspannt, so daß die Federn 15 den Ring 7 axial
verschieben. Die Spannkörper 10 gleiten axial unter dem Klemmzapfen 11 entlang,
die ihrerseits von den Durchtrittsöffnungen 6 in ihrer axialen Lage festgehalten
werden. Die dadurch bewirkte Relativbewegung zwischen den Keilflächen 12 der Spannkörper
10 und der Klemmzapfen 11 bewirkt die Radialbewegung der Klemmzapfen 11 nach außen.
Die Spannenden 21 der Klemmelemente 9 spannen hierdurch die in Fig. 2 dargestellte,
Spulenhülse 27. Gleichzeitigwird auch der Zylinderraum 26 entspannt und die Feder
29 drückt den Kolben 17 in seine Ruheposition zurück.
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Zum Entspannen des Spannfutters erfolgt die Relativbewegung zwischen
den Spannkörpern 10 und den Klemmzapfen 11 in umgekehrter Richtung aufgrund der
Bewegung des Ringes 7 gegen die Federkraft 15 durch die Beaufschlagung des Kolbens
7, 14 mit Druckluft über das bereits weiter oben beschriebene Kanalsystem. Die Klemmzapfen
11 gleiten dabei entweder aufgrund ihres Eigengewichtes radial in den Zwischenraum
zwischen dem Spanndorn 4 und dem Mantel 5 oder aber sie werden von einer das Spannende
21 umgebenden, sich an den Schultern des Klemmzapfens 11 einerseits und am Innenumfang
des Mantels 5 andererseits abstützenden, nicht dargestellten Druck- oder Tellerfeder
radial nach innen gedrängt.
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Es sei darauf hingewiesen, daß das Spannfutter und entsprechend der
Tragarm 2 erheblich länger sein können und das Spannfutter wesentlich mehr Klemmstellen
in seiner axialen Erstreckung
aufweisen kann als in der Zeichnung
dargestellt ist. Hierdurch kann entweder eine einzige Spule extrem großer Länge
oder mehrere - beispielsweise acht - Spulen normaler Länge.
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auf einem Spanndorn aufgenommen werden. Für die Aufnahme einer großen
Anzahl von kurzen Spulen ist das erfindungsgemäße Spannfutter besonders, gut geeignet
Der Vorteil der Erfindung besteht zum einen darin, daß die Klemmzapfen nicht mehr
wie bisher an Leisten oder ähnlichem angeo.rdnet werden, sondern einzelne Körper
von geringer axialer und Umfangserstreckung sind. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit,
bei nur geringem Durchmesser des Spannfutters eine Vielzahl von Spannelementen über
die Länge und über den Umfang des Spannfutters anzuordnen, ohne den tragenden Querschnitt
des Spannfutters nachteilig zu vermindern. Der witere Vorteil des erfindungsgemäßen
Spannfutters besteht darin, daß eine im Betrieb spielfreie Lagerung und Führung
der aus Spannkörper und Klemmzapfen bestehenden,Klemmelemente jedenfalls hinsichtlich
der belasteten Teile ermöglicht wird. Hierbei sei bemerkt, daß lediglich die belasteten
Teile der Gefahr des Passungsrostes ausgesetzt sind. Darüberhinaus ergibt sich die
Möglichkeit, durch Anpassung der Keilflächen große radiale Klemmkräfte bei nur relativ'geringen
axialen Schubkräften zu erzeugen.