DE3039064C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter in Spulmaschinen zur Aufnahme eines Spulenträgers mit einem drehbaren Spanndorn, mit einem zylin­ drischen Mantel, der am Spanndorn befestigt ist und einen größeren Durchmesser als der Spanndorn besitzt und der eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen zum radialen Durchtritt jeweils eines Klemm­ elementes aufweist, mit einer Vielzahl von Klemmelementen, die in den Zwischenraum zwischen Spanndorn und Mantel eingelegt sind und sich auf dem Spanndorn radial abstützen, mit zwei einen Käfig bilden­ den, synchron bewegten Ringwänden, die den Zwischenraum zwischen Spanndorn und Mantel ausfüllen und einen axial begrenzten Käfig zur Aufnahme der auf einer gemeinsamen Normalebene liegenden Klemmelemente bilden, wobei eine der Ringwände unter Federkraft stehend derart be­ weglich ist, daß sie die auf einer Normalebene liegenden Klemmelemente radial nach außen drückt und wobei die andere der Ringwände die Vor­ derseite eines pneumatisch antreibbaren Ringkolbens darstellt, der den als Zylinderraum ausgebildeten Ringraum zwischen Spanndorn und Mantelhülle derart ausfüllt, daß der Ringraum im Lösesinne der Klemm­ elemente mit Druckluft beaufschlagbar ist.

Durch die DE-OS 27 59 427 wurde ein Spannfutter bekannt, das aus einem Spanndorn und aus einem dazu konzentrischen Mantel besteht, der Durchtrittsöffnungen zum radialen Durchtritt von Klemmelementen ausweist. Die Klemmelemente sind in den Ringraum zwischen Spanndorn und Mantel eingelegt und stützen sich auf dem Spanndorn ab. Sie haben lediglich eine geringe Erstreckung in Umfangrichtung. Die Klemmelemente erhalten eine synchrone Axial­ bewegung 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 spannen erforderliche Radialbewegung synchron in alle Klemmelemente ein. Bei der Betätigung der Klemmelemente insbesondere im Spannsinne führen ihre mit dem Inneren der Spulhülse in Berührung kommenden Enden axiale Gleitbewegungen gegenüber der Spulhülse aus, die in einigen Fällen als weniger vorteilhaft angesehen sind.

Eine weitere Spannfutterkonstruktion ist in der US-PS 35 93 934 beschrieben. Ein auf seinem auf einer starren Achse drehbar gelagerten Spanndorn axial verschiebbarer Zylinderkörper ist auf seiner Oberfläche mit mehreren im Abstand voneinander angeordneten und in derselben Richtung keilförmig ansteigenden Ringen versehen, mit denen einzelne Klemmkörper zusammenwirken, die in entsprechenden Durchbrüchen in einer den Zylinderkörper umgebenden Hülse geführt sind. Der axial verschieb­ bare Zylinderkörper ist im Spannsinne durch eine Feder belastet, während das Entspannen dadurch ermöglicht wird, daß der Zylinderkörper bis in den Bewegungsbereich einer auf der Stirnfläche des Spannfutters vorgesehenen axial bewegbaren Bremse reicht. Die Entspannung der Klemmkörper erfolgt bei der Betätigung der Bremse, wobei diese den Zylinderkörper im Entspannsinne verschiebt. Die in dieser Druckschrift beschriebene Spannfutterkonstruktion hat sich als praktisch nicht brauchbar erwiesen, da einmal ein sicheres Einspannen der Spulhülse über ihre Gesamtlänge wegen der mehrfachen statischen Überbestimmung des Betätigungsmechanismus der Spannelemente nicht gewährleistet ist, bereits geringfügige Bedienungsfehler beim Abbremsen der Spule zur Lösung der Spannelemente vor dem Stillstand der Spule führen können und außerdem konstruktionsbedingt bei Betriebsdrehzahl der Kontakt zwischen Klemmelementen und Keilringen gewollt verloren geht, so daß die Klemmelemente nurmehr durch Fliehkraftwirkung an der Innenseite der Spulhülse anliegen.

Auch das DE-GM 75 12 509 zeigt eine Spannfutterkonstruktion, bei der für den Spannvorgang das Keilprinzip Anwendung findet. Auf einem zentralen Rohr sind zwei nach dem Keilprinzip arbeitende Gliedergruppen vorgesehen, von denen jede aus einem inneren und einem äußeren Rota­ tionskörper besteht, die sich beide in ihrem Inneren zu keilartigen, axial betätigbaren Spannflächen ergänzen. Im Spannsinne erfolgt die Betätigung durch Federwirkung, dem Lösen der Spannelemente dient eine innerhalb des zentralen, mit entsprechenden Längsschlitzen für Betätigungsstifte versehenen Rohres geführte Stange. Die äußeren Rotationskörper erhalten ihr radiales Ausdehnungsvermögen durch auf dem Umfang verteilte, abwechselnd nach der einen und der anderen Richtung offene axiale Schlitze. Die beschriebene Spannvorrichtung ist aufwendig und wenig genau sowie vor allem für höhere Drehzahlen nicht brauchbar.

Eine weitere Spannvorrichtung ist Gegenstand der DE-OS 28 54 715. Sie besteht aus einem Spanndorn, auf dem sich Klemmelemente radial ab­ stützen, und einem gegenüber dem Spanndorn im Durchmesser größeren zylindrischen Mantel, einer Mantelhülse, der bzw. die Durchtrittsöff­ nungen zum radialen Durchtritt von Klemmelementen aufweist. Die Klemmelemente sind in einer Axialebene des Spannfutters und sind in dieser schwenkbar. Dabei gleiten sie auf dem Spanndorn in axialer Richtung und führen entlang den Gleitkanten der Durchtrittsöffnungen in der Mantelhülse eine Schwenkbewegung mit radialer Komponente aus. Dabei führen die in Kontakt mit dem Inneren der Spulenhülse stehenden Enden der Klemmelemente zwangsläufig eine axial gerichtete Bewegung aus, die bei den beiden Hülsenenden zugeordneten Klemmelementen entgegengesetzt gerichtet ist, weshalb diese Spannvorrichtung bei Verwendung von beispielsweise Papp- oder Kunststoffhülsen Probleme aufwirft.

Der Erfindung liegt danach die Aufgabe zugrunde, eine Spannfutterkon­ struktion zur Verfügung zu stellen, bei der die beim Stand der Technik beschriebenen Nachteile vermieden sind und insbesondere eine gleich­ mäßige Anlage der Klemmelemente über die Länge der Spulhülse sowie eine ausschließlich radial gerichtete Bewegung der Klemmelemente sicherge­ stellt ist. Diese Aufgabe wird bei einem Spannfutter der eingangs beschriebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Spannkörper können vorteilhafterweise mit dem Klemmzapfen in jeweil einen Käfig eingelegt sein, welcher als radialer Durchbruch in einem Ring gebildet ist. Der Ring füllt den Zwischenraum zwischen Spanndorn und Mantel im wesentlichen aus und ist durch Kraftgeber axial beweglich.

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.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsge­ mäßen Spannfutters anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

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 auskragende Tragarm weggelassen ist.

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. 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 auskragenden Stirnende von einem Deckel 20 und der gegenüberliegenden Stirnseite von einem Bund des Spanndorns 4 axial begrenzt.

An mehreren axial voneinander getrennten Mantelabschnitten weist der Mantel 5 gleichmäßig auf dem Umfang des Abschnittes verteilt mehrere Durchtrittsöffnungen 6 auf, durch die hin­ durch die Klemmelemente 9 zum Spannen der Spulenhülse bzw. Spulenhülsen greifen. Die aus Spannkörpern 10 und Klemm­ zapfen 11 bestehenden Klemmelemente 9 sind in Käfige 8 einge­ legt. 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 Quer­ schnitt haben. Der Querschnitt der Durchtrittsöffnung 6 ent­ spricht dem Querschnitt des Spannendes 21 des Klemmzapfens 11; das Spannende 21 ist derart in die Durchtrittsöffnung 6 eingepaßt, das sich der Klemmzapfen 11 einerseits leicht radial bewegen läßt, andererseits aber eine sichere Gerad­ führung erfährt.

Wie in Fig. 1 zu erkennen, weisen der Spannkörper 10 und der Klemmzapfen 11 einander zugewandte Keilflächen 12 auf, die bei axialer Bewegung des Spannkörpers 10 derart auf­ einander gleiten können, daß der Klemmzapfen 11 eine radiale Bewegung nach außen bzw. nach innen - in Spannposition bzw. in Entspannposition - ausführen kann.

Die dem Spanndorn 4 zugewandte Gleitfläche des Spannkörpers 10 stützt sich dabei dauernd auf dem Außenumfang des Spann­ dorns 4 ab.

In Fig. 1 ist die Entspannposition der Klemmelemente 9 dargestellt.

Der Ring 7 weist in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt zwischen den Käfigen 8 axiale Bohrungen auf, in denen jeweils ein als Feder ausgebildeter Kraftgeber 15 angeordnet ist, der sich mit seinem einen Ende an der Stirnseite der axialen Bohrung und mit seinem anderen Ende an dem Bund des Spanndorns 4 bzw. am Deckel 20 ab­ stützt. 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.

Gemäß Fig. 1 sind die beiden dargestellten Ringkolben 7, 14 mittels Druckluft gegen die Kraft der Federn 15 in die Ent­ spannposition des Spannfutters gedrängt, wodurch die Federn 15 gespannt sind. Die Druckluft ist durch die Luftkanäle 16, 16.1, den Ringspalt 22, die Radialbohrung 23, den Ring­ raum 24 und die axialen Bohrungen 25 den Zylinderräumen 13 zugeführt.

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 Stirnfläche des Spanndorns 4 stößt und somit den Ringspalt 22 zur Maschinen­ seite hin gasdicht abschließt. Es sei darauf hingewiesen, daß während der Entspannposition der Klemmeinrichtungen keine Relativbewegung zwischen dem Spanndorn und dem Maschinen­ gestell 1 vorliegt.

Die radialen Luftkanäle 16.1 sind vor und hinter den Lager­ körpern 3 angeordnet. Dadurch wird vermieden, daß der Schmier­ stoff der Lager 3 durch einseitiges Durchströmen der Lager­ körper herausgewaschen wird.

Zum Aufspannen einer Spulenhülse 27 (Fig. 2) werden die Zy­ linderräume 13 durch Ausströmung der Druckluft entspannt, so daß die Federn 15 den Ring 7 axial verschieben. Die Spann­ körper 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. Gleich­ zeitig wird auch der Zylinderraum 26 entspannt und die Feder 29 drückt den Kolben 17 in seine Ruheposition zurück.

Zum Entspannen des Spannfutters erfolgt die Relativbewegung zwischen den Spannkörpern 10 und den Klemmzapfen 11 in umge­ kehrter Richtung aufgrund der Bewegung des Ringes 7 gegen die Kraft der Feder 15 durch die Beaufschlagung des Kolbens 7, 14 mit Druckluft über das bereits weiter oben beschriebene Kanalsystem. Die Klemmzapfen 11 gleiten dabei entweder auf­ grund 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.

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. Hier­ durch kann entweder eine einzige Spule extrem großer Länge oder mehrere - beispielsweise acht - Spulen normaler Länge auf einem Spanndorn aufgenommen werden. Für die Aufnahme einer großen Anzahl von kurzen Spulen ist das erfindungsge­ mäßge Spannfutter besonders gut geeignet.

Der Vorteil der Erfindung besteht zum einen darin, daß die Klemmzapfen nicht mehr wie bisher an Leisten oder ähnlichem angeordnet 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 weitere Vorteil des erfindungsgemäßen Spannfutters besteht darin, daß eine im Betrieb spielfreie Lagerung und Führung der aus Spannkörper und Klemmzapfen bestehenden Klemm­ elemente jedenfalls hinsichtlich der belasteten Teile ermöglicht wird. Hierbei sei bemerkt, daß lediglich die belasteten Teile der Gefahr des Passungsrostes ausgesetzt sind. Darüber hinaus ergibt sich die Möglichkeit, durch An­ passung der Keilflächen große radiale Klemmkräfte bei nur relativ geringen axialen Schubkräften zu erzeugen.

• Bezugszeichenaufstellung  1 Maschinengestell
   2 Tragarm
   3 Kugellager
   4 Spanndorn
   5 Mantel
   6 Durchtrittsöffnung
   7 Ring
   8 Käfig
   9 Klemmelement
  10 Spannkörper
  11 Klemmzapfen
  12 Keilflächen
  13 Zylinderräume
  14 Dichtung
  15 Feder
  16 Zuführkanal
  16.1 Luftkanal
  16.2 Luftkanal
  16.3 Luftkanal
  17 Ringkolben
  18 Drossel
  19 Luftzufuhrkanal
  20 Deckel
  21 Spannende
  22 Ringspalt
  23 Radialbohrung
  24 Ringraum
  25 axiale Bohrung
  26 Zylinder
  27 Spulenhülse
  28 Dichtungsring
  29 Feder

Claims (2)

1. Spannfutter in Spulmaschinen zur Aufnahme eines Spulenträgers
mit einem drehbaren Spanndorn,
mit einem zylindrischen Mantel, der am Spanndorn befestigt ist und einen größeren Durchmesser als der Spanndorn besitzt und der eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen zum radialen Durch­ tritt jeweils eines Klemmelements aufweist,
mit einer Vielzahl von Klemmelementen, die in den Zwischenraum zwischen Spanndorn und Mantel eingelegt sind und sich auf dem Spanndorn radial abstützen,
mit zwei einen Käfig bildenden, synchron bewegten Ringwänden, die den Zwischenraum zwischen Spanndorn und Mantel ausfüllen und einen axial begrenzten Käfig zur Aufnahme der auf einer ge­ meinsamen Normalebene liegenden Klemmelemente bilden, wobei eine der Ringwände unter Federkraft stehend derart be­ weglich ist, daß sie die auf einer Normalebene liegenden Klemm­ elemente radial nach außen drückt und wobei die andere der Ring­ wände die Vorderseite eines pneumatisch antreibbaren Ringkolbens darstellt, der den als Zylinderraum ausgebildeten Ringraum zwischen Spanndorn und Mantelhülle derart ausfüllt, daß der Ring­ raum im Lösesinne der Klemmelemente mit Druckluft beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß - wie an sich bekannt - jedes Klemmelement (9) aus Klemmzapfen (11) und keilförmig ansteigenden Spannkörpern (10) besteht, wobei der Klemmzapfen (11) mit seinem Spannende (21) in einer Durch­ trittsöffnung (6) des Mantels (5) geradgeführt und radial be­ weglich ist und sich mit seinem anderen Ende auf dem in Achs­ richtung keilförmig ansteigenden Spannkörper (10) abstützt, und daß die in einer Normalebene angeordneten Spannkörper (10) sich auf dem Spanndorn (4) abstützen und zwischen den durch Federkraft einerseits und pneumatisch andererseits synchron be­ wegten Ringwänden eingeklemmt sind, wobei die Spannkörper (10) einzelne keilförmige Körper sind, deren Breite im wesentlichen derjenigen der Klemmzapfen (11) entspricht und die zwischen zwei in Achsrichtung synchron bewegten Ringwänden, die den Zwischenraum zwischen dem Spanndorn (4) und dem Mantel (5) aus­ füllen, axial festgelegt sind.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkörper (10) mit dem Klemmzapfen (11) in jeweils einen Käfig (8) eingelegt sind, welcher als radialer Durchbruch in einem Ring (7) gebildet ist, welcher Ring (7) den Zwischenraum zwischen Spanndorn (4) und Mantel (5) im wesentlichen ausfüllt und durch Kraftgeber (15) axial beweglich ist.