DE4335258C2 - Pneumatisch-mechanische Spannvorrichtung für Wickelwellen, Spannköpfe und dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Spannvorrichtung für Wickelwellen, Spannköpfe und dergleichen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer aus EP 0477137 A1 bekannten Spannvorrichtung dieser Art sind an einem Tragrohr Gruppen von jeweils drei Spannbacken in Abständen von 120° voneinander angeordnet. Im Inneren des Tragrohrs sind jeder Gruppe von Spannbacken zwei Spannkeile derart zugeordnet, daß eine axiale Bewegung der Spannkeile aufeinander zu die Spannbacken radial nach außen bewegt, während eine Bewegung der Spannkeile voneinander weg ein Bewegen der Spannbacken unter der Wirkung von Rückholfedern radial nach innen ermöglicht. Die aufeinander zu gerichtete Bewegung der Spannkeile erfolgt durch die Wirkung zweier Druckfedern, so daß die Spannkraft dieser Druckfedern über die miteinander in Eingriff befindlichen Keilflächen der Spannkeile und der Spannbacken die nach außen gerichtete Vorspannkraft der Spannbacken erzeugt. Die gegeneinander gerichteten Endflächen der Spannkeile sind als Kolbenflächen ausgebildet, die in einer Zylinderhülse gleiten und damit eine Doppelkolbenanordnung bilden. Zum Auseinanderbewegen der Spannkeile wird der Raum zwischen den beiden Kolbenflächen mit Druckluft beaufschlagt, so daß die Spannkeile gegen die Kraft der beiden Federn verschoben werden und über die Keilflächen eine Bewegung der Spannbacken radial nach innen ermöglichen. Zum lösbaren Halten der Spannbacken in dem Tragrohr sind in dessen Außenfläche Halteplatten, je zwei für jede Spannbacke, angeschraubt, die auch zum Halten der Rückholfedern dienen.

Da bei dieser bekannten Vorrichtung jedem Spannkeil eine eigene Druckfeder zugeordnet ist, muß die Vorspannkraft dieser beiden Federn absolut gleich sein, weil anderenfalls die mit den beiden Spannkeilen zusammenwirkenden Spannbacken ungleichmäßig beaufschlagt würden und das notwendige exakte Festspannen der Wickelhülse o. dgl. nicht mehr gewährleistet wäre. Der konstruktive Aufbau der bekannten Spannvorrichtung läßt ein Einstellen der Federspannung jedoch nur mit erheblichem Montageaufwand zu, wobei zudem eine nachträgliche Änderung der Federspannung kaum erfaßt und korrigiert werden kann.

US-PS 27 05 111 beschreibt eine Spannvorrichtung für das Wickeln von Garn oder Draht mit kontinuierlicher Spannung der Spule während des Wickelvorgangs. Die Vorrichtung arbeitet pneumatisch, mit permanenter Luftzuführung über eine Drehzuführung. Ein Kolben-Zylinder System wirkt zum Spannen auf konisch ausgebildete Spannkeile ein. Druckfedern dienen hierbei nicht zum Spannen, sondern zum Rückstellen der Kolben- Zylinder Einheiten bei Abschaltung der Druckluftversorgung. Die Spannkeile lösen sich dann zur Entnahme der Spule oder Wickelhülse. Eine Zwangsführung der Spannkeile und damit eine Bewegung aus der Spannposition findet nicht statt. Das Spannen erfordert in jedem Fall Druckluftzuführung, bei Druckluftausfall oder Leckage wird das Spannen unterbrochen.

DE-GM 70 37 341 beschreibt ebenfalls eine Spannvorrichtung für Spulen für Garne und Fasern. Das Spannen erfolgt hierbei über flachkegelige Ringscheiben, die an der Innenfläche der Spulenachse anliegen. Die Konstruktion ist insbesondere für hohe Drehzahlen bis 10.000 U/min ausgelegt, die Spannscheiben werden durch axial durchgreifende Halte­ organe gesichert. Das Spannen erfolgt rein mechanisch mittels eines axialen Zugankers, eine zentrale Druckfeder dient zum Zurücksetzen der Spannorgane bei Aufhebung der axialen Zugkraft. Der Spannweg ist in sehr engen Grenzen festgelegt und mechanisch blockiert. Hülsentoleranzen können aufgrund des kleinen Spannwegs nur sehr beschränkt ausgeglichen werden. Ein selbsttätiges Nachspannen im Einsatz ist nicht möglich.

US-PS 39 34 836 beschreibt eine Spannvorrichtung für Hülsen mit einem zentral in der Spannvorrichtung angeordneten, hydraulisch betriebenen Keil-Konus System, in fester Verbindung mit einem Drehantrieb. Beide Betätigungen können unabhängig voneinander erfolgen. Eine von der äußeren Energiezuführung (Hydraulik) unabhängige Spannung des Keil-Konus Systems erfolgt hierbei nicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Spannvorrichtung der eingangs genannten Art eine gleichartige Vorspannkraft für jeweils zwei zusammenwirkende Spannkeile zu gewährleisten und den konstruktiven Aufbau der Vorrichtung dahingehend zu vereinfachen, daß die Spannbacken ohne großen Montageaufwand aus dem Tragrohr ausgebaut werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß zwischen jeweils zwei Spannkeilen eine Druckfeder angeordnet ist, die die Spannkeile in entgegengesetzten Richtungen voneinander weg vorspannt, werden die beiden Spannkeile mit exakt derselben Vorspannkraft beaufschlagt, die auch bei einer Änderung des Absolutwertes der Kraft in beiden Richtungen gleich bleibt. Zum Zusammendrücken der Federn dienen wie bei der bekannten Vorrichtung Druckluftzylinder, in denen die Endflächen der Spannkeile mit Druckluft beaufschlagt werden, wobei jedoch die Spannkeile durch die Druckbeaufschlagung aufeinander zu bewegt werden. Dabei können die beiden Spannkeile, die zwei axial beabstandeten Gruppen von Spannbacken zugeordnet sind, in einem gemeinsamen Zylinder angeordnet sein und als Doppelkolben wirken, so daß nur die beiden an den Enden des Tragrohrs befindlichen Spannkeile in einem einseitig geschlossenen Zylinder angeordnet sind.

Durch die Anordnung ist bei gleicher Federlänge und Federkraft die doppelte Spannkraft am Spannkeil zu erreichen. Umgekehrt ist bei gleicher Spannkraft nur die halbe Federkraft erforderlich. Hierdurch ist eine kürzere Bauart bzw. Unterbringung mehrerer Elemente pro Längeneinheit möglich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 12.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zusammengeschobenen Spannkeilen und in Lösestellung befindlichen Spannbacken,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit auseinander gedrückten Spannkeilen und in Einspannstellung befindlichen Spannbacken,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2.

In der Zeichnung ist mit der Bezugsziffer 1 ein Tragrohr bezeichnet, das zur Aufnahme von Wickelwellen, Spannköpfen oder ähnlichen Rotationsteilen dient, die einerseits fest und zentriert, andererseits schnell und leicht auswechselbar auf einer Drehachse befestigt werden müssen. Das Tragrohr ist an seinen beiden Enden mit Lagerzapfen 2 und 3 versehen, mit denen es in geeigneten, nicht dargestellten Lagern gehalten wird, um als auswechselbare Achse für den aufgenommenen Rotationskörper zu dienen.

In dem Tragrohr 1 sind axial beabstandet Ausnehmungen 4 zur Aufnahme von Spannbacken 5 vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Gruppen von Ausnehmungen und Spannbacken vorhanden, wobei jede Gruppe drei gleichmäßig über den Umfang verteilte, d. h. im Winkelabstand von 120° angeordnete Ausnehmungen und Spannbacken aufweist.

Die Spannbacken 5 weisen eine dem Tragrohr 1 angepaßte teilzylindrische Außenfläche auf, so daß sie in dem in Fig. 1 dargestellten eingezogenen Zustand mit der Außenfläche des Tragrohrs bündig abschließen. In diesem Zustand kann die Wickelwelle o. dgl. über das Tragrohr 1 geschoben bzw. dieses in den hohlen Wickelkern eingeführt werden.

Jede Spannbacke 5 weist an beiden Enden einen nach innen weisenden Steg 6 auf, der in der dargestellten Weise so abgeschrägt ist, daß der Steg an der Endfläche der Spannbacke die größte Höhe besitzt. Die beiden Seitenflächen jedes Steges 6 sind mit Nuten 7 versehen, die parallel zu der Abschrägung verlaufen.

Zu jeder Gruppe von Spannbacken 5 gehören zwei Spannkeile 8, die innerhalb des Tragrohrs 1 axial verschieblich angeordnet sind. Jeder Spannkeil 8 hat die Grundform einer Zylinderhülse mit einem Zylinderkörper 9, in den um 120° versetzt Keilflächen 10 eingearbeitet sind. Die Keilflächen 10 sind zum Zusammenwirken mit den abgeschrägten Flächen der Stege 6 ausgebildet und mit seitlichen Stegen 11 versehen, die in die Nuten 7 eines Steges 6 eingreifen.

In einen im Durchmesser abgesetzten Teil jedes der beiden Zylinderkörpers 6 zweier zusammengehöriger Spannkeile 8 ist eine Schraubendruckfeder 12 eingesetzt, durch die die Spannkeile mit einer Vorspannkraft beaufschlagt werden, welche die Spannkeile voneinander weg zu drücken sucht. Durch diese Vorspannkraft werden somit, wie aus Fig. 1 und 2 ohne weiteres ersichtlich, über die Keilflächen 10 und die abgeschrägten Endflächen der Stege 6 die Spannbacken 5 radial nach außen gedrückt. Infolge der in entgegengesetzten Richtungen wirkenden Kraft der Druckfeder 12 werden die beiden Stege 6 jeder Spannbacke 5 mit derselben Vorspannkraft beaufschlagt. Eine über das Tragrohr geschobene Wickelhülse o. dgl. wird somit absolut gleichmäßig festgespannt.

An dem dem Zylinderkörper 9 abgewandten Ende ist jeder Spannkeil 8 mit einem Kolben 13 versehen. Mit dem Kolben 13 ist der Spannkeil 8 in einer Zylinderbuchse 14 gleitend verschiebbar und gegen diesen mit einer Dichtung 15 abgedichtet. Die Zylinderbuchse 14 ist mittels einer Fixierschraube 16 in dem Tragrohr 1 festgelegt.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, sind bei der dargestellten Anordnung von zwei Gruppen von Spannbacken 5 und Spannkeilen 8 die Kolben 13 der beiden mittleren Spannbacken in einer gemeinsamen Zylinderbuchse 14 angeordnet und bilden damit eine Doppelkolbenanordnung. Bei längeren Tragrohren mit mehreren Gruppen von Spannbacken und Spannkeilen sind entsprechend mehr Doppelkolbenanordnungen vorhanden. Nur die beiden an den Längsenden des Tragrohrs 1 befindlichen Zylinderbuchsen 14 nehmen lediglich einen Kolben auf und sind an ihrem anderen Ende durch die innere Stirnwand der Lagerzapfen 2, 3 verschlossen.

Das Tragrohr 1 wird zentral von einem Zufuhrrohr 17 durchsetzt, das über eine zentrale Bohrung 18 in dem Lagerzapfen 2 mit einer Druckluftquelle verbunden ist. Die Spannkeile 8 und die Druckfedern 12 umgeben konzentrisch das Zufuhrrohr 17 und sind auf diesem axial geführt. Innerhalb der Zylinderbuchsen 14 weist das Zufuhrrohr 17 Querbohrungen 19 auf, durch welche Druckluft in die Zylinderbuchsen eingeführt werden kann.

Die Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Spannvorrichtung in dem Zustand, in dem von der Druckluftquelle über die Bohrung 18 Druckluft in das Zufuhrrohr eingeleitet worden ist. Der Luftdruck beaufschlagt über die Querbohrungen 19 die Kolben 13 in den Zylinderbuchsen 14 und drückt die zusammengehörigen Spannkeile 8 unter Zusammenpressen der Druckfedern 12 gegeneinander, wobei zwischen den einander zugewandten Endflächen der Zylinderkörper 9 ein Abstand verbleibt, der weiter unten noch näher erläutert wird. Wegen des gegenseitigen Eingriffs der Spannkeile 8 und der Spannbacken 5 mit den Stegen 11 und den Nuten 7 werden die Spannbacken radial nach innen bewegt und in dieser Stellung gehalten, in der ihre Außenfläche mit der Außenfläche des Tragrohrs 1 in der geschilderten Weise bündig abschließt, so daß eine Wickelhülse o. dgl. aufgeschoben werden kann.

Wenn die Wickelhülse auf das Tragrohr 1 aufgebracht und axial ausgerichtet ist, wird die Verbindung des Zufuhrrohrs 17 mit der Druckluftquelle unterbrochen und das Zufuhrrohr mit dem Atmosphärendruck verbunden. Dies hat zur Folge, daß die Zylinderbuchsen 14 drucklos werden und die Druckfedern 12 die Spannkeile 8 auseinanderdrücken. Über die Keilflächen 10 wird diese Bewegung in eine radial nach außen gerichtete Bewegung der Spannbacken 5 unter verstärkter Kraft umgesetzt. Fig. 2 zeigt die Endstellung, die jedoch bei der praktischen Anwendung nicht erreicht wird, weil die Spannbacken 5 vorher innen an dem Kern der Wickelhülse o. dgl. zur Anlage kommen und diese mit gleichmäßiger Andruckkraft und genau zentriert festspannen.

Wie aus der bisherigen Beschreibung hervorgeht, werden die Spannbacken 5 in beiden Radialrichtungen, d. h. auswärts und einwärts, zwangsweise von den Keilflächen 10 der Spannkeile 8 geführt, mit denen sie über die Nuten 7 und die Stege 11 in Eingriff sind. Anschläge zum Begrenzen der Auswärts- und/oder Einwärtsbewegung der Spannbacken sind nicht vorhanden. Zum Lösen der Spannbacken 5 von den Spannkeilen 8 dient folgende Anordnung.

Zwischen je zwei zusammengehörigen Spannkeilen 8 ist in das Tragrohr 1 von außen eine Sicherungsschraube 20 eingeschraubt, die in das Innere des Tragrohrs vorragt und einen Anschlag bildet, der ein vollständiges Zusammenführen der beiden Spannkeile 8 verhindert, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Die Keilflächen 10 der Spannkeile 8 befinden sich dabei in Eingriff mit den Stegen 6 der Spannbacken 5, so daß diese in der eingefahrenen Stellung gehalten werden. Um die Spannbacken entfernen zu können, werden die Sicherungsschrauben bei ganz oder teilweise auseinandergedrückten Spannkeilen soweit aus dem Tragrohr 1 herausgeschraubt, daß sie nicht mehr in den Raum zwischen den Spannkeilen ragen. Sodann werden die Zylinderbuchsen 14 mit Druckluft beaufschlagt, so daß sich die Spannkeile aufeinander zu bewegen und wegen des fehlenden Anschlages aneinander zur Anlage kommen. In dieser Stellung sind die Keilflächen 10 der Spannkeile 8 nicht mehr im Eingriff mit den Stegen 6 der Spannbacken 5 und diese können aus den Ausnehmungen 4 herausgenommen werden.

Bei Spannvorrichtungen der vorliegenden Art ist es oft wichtig, daß leicht und zuverlässig erkannt werden kann, ob der aufgebrachte Rotationskörper, z. B. eine Wickelhülse, fest aufgespannt ist. Da der Kern der Wickelhülse das Tragrohr mit nur geringem Spiel umgibt, gibt die Lage der Wickelhülse keinen eindeutigen Aufschluß über den Spannzustand der Vorrichtung.

Erfindungsgemäß ist eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen, die bei einfachem konstruktivem Aufbau den Betriebszustand der Spannvorrichtung zuverlässig erkennen läßt.

In den Lagerzapfen 2 ist eine Querbohrung 21 eingearbeitet, deren inneres Ende mit der Längsbohrung 18 zum Zuführen der Druckluft in Verbindung steht. In das äußere Ende der Querbohrung 21 ist ein federbelasteter Kolben 22 eingesetzt, der mit einem nach außen weisenden Stift 23 versehen ist. Beim Zuführen von Druckluft in die Bohrung 18 und das Zufuhrrohr 17 wird der Kolben 22 radial nach außen bewegt und der Stift 23 ragt über den Umriß des Lagerzapfens vor, wie aus Fig. 1 ersichtlich. Der Stift kann farblich gegenüber dem Lagerzapfen 2 und dem Tragrohr 1 abgesetzt sein.

Wenn der Stift sichtbar ist, bedeutet das somit, daß die Zylinderbuchsen 14 mit Druckluft beaufschlagt sind und demzufolge die Spannbacken sich in der zurückgezogenen Stellung befinden. Die Wickelhülse ist also noch nicht festgespannt. Eine Inbetriebnahme der Anlage, zu der die Spannvorrichtung gehört, darf erst dann erfolgen, wenn die eingefahrene Stellung des Stiftes 23 signalisiert, daß die Spannbacken nach außen gedrückt sind und den aufgebrachten Rotationskörper festspannen.

Claims (12)

1. Pneumatische Spannvorrichtung für Wickelwellen, Spannköpfe u. dgl., mit

• - einem Tragrohr (1), auf dessen Umfangsfläche mehrere Spannbacken (5) gruppenweise jeweils gleichmäßig auf einer Umfangslinie verteilt, radial nach außen bewegbar angeordnet sind,
• - innerhalb des Tragrohrs (1) angeordneten, axial verschieblichen Spannkeilen (8), deren nach außen weisende Keilflächen mit nach innen wirkenden Keilflächen der Spannbacken (5) zusammenwirken, um diese radial zu bewegen,
• - auf die Spannkeile (8) einwirkende Druckfedern (12), die die Spannkeile (8) axial in einer Richtung vorspannen, in der die Spannbacken (5) radial nach außen bewegt werden, und
• - pneumatischen Kolben-Zylinder-Anordnungen, die bei Druckbeaufschlagung eine gegen die Spannkraft der Druckfedern (12) gerichtete Kraft auf die Spannkeile (8) ausüben, um diese in der entgegengesetzten Richtung zu verschieben, in der die Spannbacken (5) nach innen bewegt werden,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß zwischen jeweils zwei Spannkeilen (8), die einer Gruppe von auf einer Umfangslinie angeordneten Spannbacken (5) zugeordnet sind, eine Druckfeder (12) angeordnet ist, die die Spannkeile in entgegengesetzten Richtungen voneinander weg vorspannt,
• - daß die axial voneinander wegweisenden, dem Angriffspunkt der Druckfeder (12) entgegengesetzten Enden der Spannkeile (8) mit je einem Kolben (13) verbunden sind, der die Spannkeile bei Druckbeaufschlagung gegen die Kraft der Druckfedern axial aufeinander zu bewegt und
• - daß zwischen den beiden Spannkeilen (8), die einer Gruppe von auf einer Umfangslinie angeordneten Spannbacken (5) zugeordnet sind, jeweils ein Anschlag (20) angeordnet ist, daß der Anschlag (20) entfernbar ist und daß bei entferntem Anschlag in der völlig zusammengeschobenen Stellung der Spannkeile (8) die Führungsprofilierungen (7, 11) außer Eingriff sind, um den Ein- und Ausbau der Spannbacken (5) zu ermöglichen.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Keilflächen der Spannbacken (5) und der Spannkeile (8) mit Führungsprofilierungen (7, 11) ineinandergreifen, die ein Lösen der Spannbacken von den Spannkeilen in radialer Richtung verhindern.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (20) die Bewegung der beiden Spannkeile aufeinander zu auf einen Abstand begrenzt, in dem die Führungsprofilierungen (7, 11) der Spannbacken und der Spannkeile nicht außer Eingriff kommen.

4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Achse des Tragrohrs (1) ein Zuführrohr (17) für das Druckmedium, insbesondere Druckluft, angeordnet ist.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkeile (8) und die Druckfedern (12) das Zufuhrrohr (17) koaxial umgeben.

6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfedern (12) als Schraubenfedern ausgebildet sind.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (13) der Kolben-Zylinder-Anordnung als Ringkolben ausgebildet sind, die das Zufuhrrohr (17) koaxial umgeben.

8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Gruppen von auf einer Umfangslinie angeordneten Spann­ backen (5) die Kolben-Zylinder-Anordnung doppelt wirkend ausgebildet ist, indem zwei entgegengesetzt wirkende Kolben (13) einem gemeinsamen Zylinder (14) zugeordnet sind.

9. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, die den Druck des innerhalb des Tragrohrs (1) eingeleiteten Druckmediums anzeigt.

10. Spannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung einen federbelasteten Kolben (22) aufweist, der von dem Druckmedium gegen die Kraft einer Feder bewegt wird.

11. Spannvorrichtung nach Anspruch (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (22) mit einem Stift (23) verbunden ist, der bei mit Druck beaufschlagtem Kolben über den Umriß des Tragrohrs (1) vorsteht.

12. Spannvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (23) radial verschieblich in der Nähe eines Endes des Tragrohrs (1) in einem Bereich angeordnet ist, der nicht von der aufgeschobenen Wickelwelle o. dgl. eingenommen wird.