EP0404204A2 - Hülsenspannsystem für eine Spulendorn - Google Patents

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EP0404204A2
EP0404204A2 EP90114238A EP90114238A EP0404204A2 EP 0404204 A2 EP0404204 A2 EP 0404204A2 EP 90114238 A EP90114238 A EP 90114238A EP 90114238 A EP90114238 A EP 90114238A EP 0404204 A2 EP0404204 A2 EP 0404204A2
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EP
European Patent Office
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elements
mandrel according
sleeve
tube
coil
Prior art date
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Application number
EP90114238A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP0404204B1 (de
EP0404204A3 (de
Inventor
Heinz Mutter
Ruedi Schneeberger
Erwin Holbein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Rieter AG
Original Assignee
Maschinenfabrik Rieter AG
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Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Rieter AG filed Critical Maschinenfabrik Rieter AG
Publication of EP0404204A2 publication Critical patent/EP0404204A2/de
Publication of EP0404204A3 publication Critical patent/EP0404204A3/de
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/40—Arrangements for rotating packages
    • B65H54/54—Arrangements for supporting cores or formers at winding stations; Securing cores or formers to driving members
    • B65H54/543—Securing cores or holders to supporting or driving members, e.g. collapsible mandrels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a sleeve tensioning system for a spool, which is used for winding synthetic filament yarns.
  • the invention is concerned with the generation of the clamping forces, which hold a sleeve or a pack against the mandrel during the coil build-up via the sleeve clamping elements.
  • Bobbins for winding synthetic filament yarns are known, see, for example, US Pat. No. 4,336,912; 4460133; 3030039; 4458850. Such mandrels are built into a winding machine for use, being mounted in a floating manner for rotation about their own longitudinal axis, see for example US Pat. No. 4,298,171; 4014476, European Patent No. 73930, and European patent application no. 161385.
  • This invention is concerned with an alternative solution which contains fewer aging risks and can be operated with a smaller amount of releasing force.
  • a coil mandrel according to this invention comprises an axially movable part (relative to the mandrel), a stop and an elastically deformable body between the part and the stop. If this body is deformed by compression between the part and the stop, it exerts an axially directed restoring force (against the mandrel) on the part.
  • the coil mandrel includes sleeve clamping elements which move radially when the part moves axially, for example the part can be designed as a cone and the sleeve clamping elements can then sit on the conical surface of the part.
  • the above characteristic feature of the invention can also be found in the variant equipped with porous elastomers (according to British patent application No. 8525791).
  • the new variant differs from the previous one by the free space surrounding the body, which absorbs axial deformations of the body.
  • the space between the part and the stop is largely filled by the porous elastomers.
  • the axial deformation of the body occurs as a spread of its cross section. This feature is also further explained below in the description of the figures in comparison with disc springs.
  • the body is formed from a compact elastomeric material.
  • the body can be connected to two limiting means to thereby form a replaceable element (unit), one limiting means the radial inward deformation and the other limiting means prevent the radial outward deformation.
  • Elements can be arranged side by side, with mutual contact via one of their respective limiting means, so that axial forces can be transmitted between the elements via the contacting limiting means.
  • reference numeral 10 denotes the jacket tube of a coil mandrel of any type, with a longitudinal (rotary) axis 12.
  • Reference numeral 14 denotes a central guide, which is arranged coaxially to the tube 10.
  • a cone element 16, with an outer flange 18, sits on the guide 14.
  • Sleeve clamping elements 34 sit on the conical surface of element 16 and project radially outward into a corresponding opening 36 in the casing tube 10 in.
  • the element 16 is movable in the longitudinal direction (axial direction) of the mandrel or of the tube 10, the elements 34 sliding on the conical surface of the element 16 and thereby moving radially outwards or inwards through their respective openings 36.
  • a stop 28 is fixedly mounted opposite the pipe 10 and the guide 14 (details not shown).
  • An elastically deformable body in the form of a hollow truncated cone 40, contacts the guide 14 and the stop 28 at its smaller end, and the end face of the element 16 and the inside of the flange 18 at its larger end.
  • the body is 40 in all operating states compressed between the element 16 and the stop 28. Since the stop 28 is firmly seated on the guide 14, the body 40 exerts an axially directed force on the element 16, which biases the element 16 away from the stop 28 (to the left in FIG. 1).
  • a suitable means (not shown) is present to limit the movement of the element 16 away from the stop 28 and thereby the displacement of the sleeve clamping elements 34 radially outwards.
  • This state determines the maximum inner diameter of the sleeves 30, which are to be held on the mandrel by this sleeve clamping system.
  • Sleeves with smaller inner diameters, up to the outer diameter of tube 10, can be held by a smaller distance between element 16 and stop 28.
  • the sleeve 30 has the maximum permissible inside diameter D, this corresponds to a certain distance L between the element 16 and the stop 28.
  • the inside diameter of the sleeve corresponds to the outside diameter (d) of the tube 10
  • the distance between the element 16 and stop 28 reduced to l.
  • the distance range (L - l) can be called the "sleeve clamping area"
  • the force / displacement characteristic of the body 40 is to be arranged such that predetermined sleeves are located within the sleeve clamping area clamping forces are exerted by the clamping elements 34 on the sleeve 30 to be clamped.
  • the distance between element 16 and stop 28 must be able to be reduced even further, for example to the distance s. In this state, the body 40 must exert a predetermined maximum prestress on the element 16 to be overcome by the release means.
  • Body 40 is formed from a compact elastomer, i.e. without significant porosity.
  • space around the body 40 must be left free.
  • a chamber 42 within the body and a chamber 44 surrounding the body 40 are left free.
  • Deformations of the end portions of the body 40 are limited, not only by contact with the stop 28 and the end face of the element 16, but also by contact with the guide 14 and the inside of the flange 18.
  • the axial forces transmitted by the element 16 strain the Body 40 with pressure and / or with thrust. The result is a spread of the wall thickness t, the spread not necessarily being evenly distributed over the entire length of the body.
  • Fig. 2 shows a variant with modified disc springs to explain the comparison between this invention and a conventional disc spring assembly.
  • the guide 14 and the casing tube 10 are the same as in Fig. 1, and it can be assumed that the whole arrangement comprises a stop fixed on the guide 14 (similar to the stop 28, FIG. 1) and a cone element (similar to the element 16, FIG. 1, but without a flange 18); however, the latter elements are not shown in FIG. 2.
  • the cone element is preloaded by a package of disc springs 50, of which only three springs are shown in this figure.
  • Each of these springs 50 comprises an inner ring 52, which surrounds the guide 14, and an outer ring 54, which lies well on the inside of the casing tube 10. Axial forces are transmitted between adjacent springs 50 by touching their outer rings 54 or their inner rings 52.
  • the spring 56 indicated with dash-dot lines is a conventional disk spring, without inner and outer rings 52, 54.
  • the axial load which the curvature 50A causes would not have the same effect on the disk spring 56. Instead, the inner diameter of the spring 56 would be reduced and / or the outer diameter of the spring would expand, as indicated by the small arrows.
  • the general structure of the mandrel 200 partially shown in FIG. 3 largely corresponds to the structure of the mandrels shown in the aforementioned British patent applications, and the reference numerals used in FIG. 3 correspond as far as possible to the reference numerals of the aforementioned applications.
  • the outer tube is indicated as a sleeve-carrying part of the mandrel 200.
  • This tube 22 is connected by a suitable means 210 (only partially shown) to a bearing section (not shown, left of the picture).
  • the mandrel 200 is designed so that it can wind a plurality of threads simultaneously by rotating about its own longitudinal axis into individual packages (bobbins). For each thread to be wound, the mandrel 200 must receive a corresponding empty sleeve (not shown in FIG. 3) and hold it in place during the bobbin build-up.
  • bobbins individual packages
  • FIG. 3 shows the sleeve clamping unit for such a sleeve, namely for the one which is worn during use at the "inner" end of the tube 22 (closest to the bearing section).
  • a similar sleeve tensioning unit is provided for every other thread to be wound up (for every other sleeve).
  • the assembly shown in FIG. 3 comprises a stop 86A, which is fixed with screws 92 in relation to the outer tube 22.
  • the unit also comprises two sleeve clamping devices, which are arranged in mirror-image fashion on opposite sides of the stop 86A, but are otherwise constructed similarly.
  • the description below refers primarily to the left device, the reference numerals for the corresponding parts of the right device being added in parentheses.
  • the sleeve clamping device contains a set of sleeve clamping elements 34 (34) which (as in FIG. 1) can be displaced radially outwards by axial movements of a cone 76 (100).
  • Cone 76 (100) is connected at its larger end to a guide member 96A (102A) and the latter slides on the inside of tube 22 to guide the axial movements of cone 76 (100).
  • the cone 76 (100) connects to an annular piston 74 (98) which is guided on the outside on the inside of the tube 22 and on the inside on a connecting tube 66A.
  • the cavity within the tube 22 is left open to form a pressure chamber 78 (104).
  • the various pressure chambers can be supplied with pressure medium through the bearing section via a suitable line 220 and via the connecting channel 230 provided in the guide tube 66A.
  • chamber 78 (104) is pressurized, piston 74 (98) slides along guide tube 66A against stop 86A.
  • the cone 76 (100) follows the movement of the piston 74 (98), which releases a sleeve or coil. However, this movement can only be carried out by overcoming a prestress exerted on the guide part 96A (102A) and originating from two spring elements 400 (400). As indicated by the reference numerals, all the spring elements 400 are constructed identically, and only one of them is individually described below as an example.
  • Each spring element 400 comprises a truncated cone-shaped body 40A made of a compact elastomeric material, similar to the body 40 in FIG. 1. Furthermore, however, each element 400 also comprises an outer metal ring 410 and an inner metal ring 420. Body 40A is part of its larger end part over its entire wall thickness the inside of the ring 410, and at its smaller end part with the outside of the ring 420 firmly connected.
  • Each element 400 including the body 40A and rings 410, 420, is therefore assembled as a unit in the unit, the individual spring elements 400 being arranged in pairs in mirror image to one another, so that one ring 410 of the pair against the stop 86A and the other ring 410 of the Pair abuts against the respective guide part 96A (102A).
  • the axial forces are transmitted between the elements of the pair by contacting the inner rings 420.
  • each ring 420 is provided with a sliding layer 430, and the latter sits snugly on the outer surface of the guide tube 66A, so that the element can slide freely along the guide tube.
  • the outer surface of one ring 410 of one pair is from a flange 85 at stop 86A, and the outer surface of the other ring 410 of the pair of springs is positioned through flange 97 (101) at guide member 96A (102A).
  • the inner and outer rings 420, 410 form limiting means in and of themselves, which limit the freedom of movement of the body 40A outwards and inwards under deformation.
  • Fig. 3 shows the sleeve tensioning unit in its relatively relaxed state, i.e. with the sleeve clamping elements 34 displaced radially outwards as far as possible.
  • Suitable means can be provided to define this "relaxed" state.
  • each body 40A is already compressed by the rings 410, 420 in this state, so that the desired axial force is exerted on the respective guide part 96A (102A) and thereby the sleeve clamping elements 34 the desired ones Are subject to tension forces.
  • Suitable spring elements are from Huber + Suhner, 8330 Pfäffikon, under the general name "Vibratex elements" available.
  • the example shown in FIG. 3 is a special version of the Vibratex element V14, the inner surface of the outer ring 410 and the outer surface of the inner ring 420 being arranged slightly obliquely to the axis in order to better transmit the axial forces to the body 40A.
  • the inner and outer surfaces of both rings are arranged coaxially to the axis.
  • each individual spring element is formed in the form of a rotating body. This is not a requirement.
  • the rotational symmetry of the entire unit is important, but this is favored by the rotational symmetry of the individual components.
  • each element is guided inside the tube 66A and outside on the flange 85 or 97 (101) and centered with respect to the mandrel axis. Imbalance cannot occur due to the radial displacement of the entire element.
  • the deformation necessary to generate the restoring force is caused as far as possible by shear loading.
  • the freedom of the elastic body to expand radially can thus be reduced to a minimum.
  • the Shore A hardness can be between 30 and 90, with a value in the range of 50 to 80 being preferred.
  • the characteristic feature of shear loading is the thrust module.
  • the elastic body can have a shear modulus between 30 and 280 N / cm2, a value in the range from 50 to 200 N / cm2 being preferred.
  • each element In the unit, each element must be centered in relation to the axis of rotation. For this purpose, however, it is not absolutely necessary to provide internal and external guidance. If a continuous central element (tube 66A) is not necessary for the aggregate as a whole, each element can be filled on the inside or limited internally by its inner ring.

Abstract

Ein Spulendorn (200) hat ein Hülsenspannsystem mit Gummifedern (40A), welche eine Vorspannung erzeugen, um Spannelemente (34) gegen die Innenseite einer Hülse zu drücken.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Hülsenspannsystem für einen Spulendorn, welcher zum Aufwinden von synthe­tischen Filamentgarnen verwendet wird. Insbesondere be­fasst sich die Erfindung mit der Erzeugung der Spann­kräfte, welche während des Spulenaufbaues über die Hülsenspannelemente eine Hülse, bzw. eine Packung ge­genüber dem Dorn festhalten.
    • Stand der Technik
  • Spulendorne zum Aufwinden von synthetischen Filament­garnen sind bekannt, siehe z.B. US PS 4336912; 4460133; 3030039; 4458850. Solche Dorne sind zum Gebrauch in eine Spulmaschine eingebaut, wobei sie fliegend, zur Drehung um ihre eigene Längsachse, montiert sind, siehe z.B. US PS 4298171; 4014476, europäisches Patent No. 73930, und europäische Patentanmeldung No. 161385.
  • Während des Spulenaufbaus muss der Dorn um die eigene Längsachse drehen und gleichzeitig die Hülse, worauf die Packung kontinuierlich aufgebaut wird, zur schlupf­freien Drehung mit dem Dorn festhalten. Zu diesem Zweck ist es bekannt, Hülsenspannelemente durch die Erzeu­gung einer axial gerichteten Spannkraft radial nach aussen gegen die Hülseninnenseite zu zwingen, siehe z.B. US PS 3052420; 3554455; 4068806; 4142690; 4232835 und GB 2023256. Wie in US PS 4142690 gezeigt, werden die Spannkräfte häufig durch Tellerfederpakete er­zeugt.
    • Verwandte Anmeldungen
  • In unserer britischen Patentanmeldung Nr. 8524303 (eingereicht am 2. Oktober 1985) zeigen wir eine neue Dornkonstruktion, wonach die Hülsen-tragende Partie und die Lagerpartie aus einem Stück gebildet werden. Aequivalentanmeldungen sind kürzlich in Europa (Pa­tentanmeldung No. 86113104.3) und USA (US SN eingereicht worden.
  • In unserer britischen Patentanmeldung Nr. 8525791 (eingereicht am 18. Oktober 1985) ist ein Hülsenspann­system beschrieben, worin die Spannkräfte durch Körper aus porösen Elastomeren erzeugt werden. Aequivalent­anmeldungen sind neulich in Europa (Patentanmeldung No. 86113787.5) und US (US SN 919652) eingereicht worden.
  • Wie wir in der britischen Patentanmeldung Nr. 8525791 und den Aequivalentanmeldungen aufgeführt haben, ist die Erzeugung der Spannkräfte durch Tellerfedern mit einigen Problemen behaftet. Gewisse Probleme solcher Elemente werden nachstehend bei der Beschreibung der Figuren dieser Anmeldung weiter hervorgehoben. Die Probleme der Tellerfedern können durch die Verwendung von porösen Elastomeren gemäss unserer britischen Patentanmeldung Nr. 8525791 gelöst werden, aber es be­steht der Verdacht, dass solche Elastomer-Materialien längerfristig Alterungserscheinungen unterworfen sind, welche die Spannleistung beeinträchtigen. Wenn dieser Fall in der Praxis auftritt, müssen die krafterzeugen­den Elemente ausgewechselt werden. Zudem ist die Monta­ge- und Lösekraft sehr hoch.
  • Diese Erfindung befasst sich mit einer Alternativlö­sung, welche weniger Alterungsrisiken beinhaltet und mit kleinerem Lösekraftaufwand betrieben werden kann.
  • Ein Beispiel der Erfindung wird nachstehend im Zusam­menhang mit einem Dorn gemäss unserer britischen Pa­tentanmeldung Nr. 8524303 und anhand der Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung wird aber nicht auf die Kom­bination mit dieser Art von Spulendorn eingeschränkt.
  • Ein Spulendorn gemäss dieser Erfindung umfasst einen (gegenüber dem Dorn) axial bewegbaren Teil, einen An­schlag und einen elastisch deformierbaren Körper zwi­schen dem Teil und dem Anschlag. Wenn dieser Körper durch Zusammendrücken zwischen dem Teil und dem An­schlag deformiert wird, übt er eine (gegenüber dem Dorn) axial gerichtete Rückstellkraft auf den Teil aus. Zudem umfasst der Spulendorn Hülsenspannelemente, welche sich radial bei axialer Bewegung des Teils ver­schieben, z.B. kann der Teil als Konus ausgebildet werden, und die Hülsenspannelemente können dann auf der konischen Oberfläche des Teils sitzen.
  • Obige Merkmale der Erfindung sind auch in dem schon erwähnten Stand der Technik zu finden. Die Erfindung ist aber dadurch gekennzeichnet, dass Begrenzungs­mittel vorhanden sind, um radiale Deformationen und radiale Verschiebungen des Körpers weitgehend zu ver­hindern. Die Unterschiede gegenüber einem Tellerfeder­system werden nachstehend in der Diskussion der Figu­ren 1 und 2 behandelt.
  • Das obige kennzeichnende Merkmal der Erfindung ist auch in der mit porösen Elastomeren ausgerüsteten Va­riante (gemäss britischer Patentanmeldung Nr. 8525791) zu finden. Die neue Variante unterscheidet sich von der früheren durch den den Körper umgebenden freien Raum, welcher axiale Deformationen des Körpers aufnimmt. In der früheren Variante ist der Raum zwischen dem Teil und dem Anschlag durch die porösen Elastomere weitge­hend aufgefüllt.
  • Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung tritt die axiale Deformation des Körpers als eine Ausbreitung seines Querschnittes auf. Dieses Merkmal wird auch nachstehend bei der Beschreibung der Figuren im Ver­gleich mit Tellerfedern weiter erklärt.
  • In der bevorzugten Ausführung ist der Körper aus einem kompakten elastomerischen Material gebildet. In dieser Ausführung kann der Körper mit zwei Begrenzungsmitteln verbunden werden, um dadurch ein ersetzbares Element (eine Einheit) zu bilden, wobei ein Begrenzungsmittel die radiale Deformation nach innen und das andere Be­grenzungsmittel die radiale Deformation nach aussen verhindert. Zwei solche. Elemente können nebeneinander, mit gegenseitiger Berührung über eines ihrer jeweiligen Begrenzungsmittel, angeordnet werden, sodass axiale Kräfte zwischen den Elementen über die sich berühren­den Begrenzungsmittel übertragen werden können.
  • Die Erfindung, und insbesondere eine bevorzugte Aus­führung davon, wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1 einen Längsquerschnitt durch ein Hülsenspann­system gemäss der Erfindung, wie sie in der vorangehenden Einleitung breit definiert wurde,
    • Fig. 2 einen entsprechenden Querschnitt durch eine andere Ausführung gemäss der Erfindung, welche aber näher an das bekannte Teller­federpaket grenzt und die Unterschiede zwischen dieser Erfindung und dem vorbe­kannten System hervorheben sollte, und
    • Fig. 3 eine Seitenansicht mit einem Teilschnitt einer bevorzugten Ausführung der Erfindung.
  • Weder die Variante gemäss Fig. 1 noch diejenige gemäss Fig. 2 ist als praktische Ausführung der Erfindung ge­dacht. Diese Figuren erleichtern aber eine Beschreibung der Grundprinzipien der Erfindung und einen Vergleich mit dem Stand der Technik, insbesondere mit konventio­nellen Tellerfederpaketen.
  • In Fig. 1 weist das Bezugszeichen 10 auf das Mantel­rohr eines Spulendornes von irgendeinem Typ, mit einer Längs-(Dreh)achse 12. Bezugszeichen 14 weist auf eine zentrale Führung, welche koaxial zum Rohr 10 angeord­net ist. Auf der Führung 14 sitzt ein Konuselement 16, mit einem Aussenflansch 18. Hülsenspannelemente 34, wovon in Fig. 1 nur zwei zu sehen sind, sitzen auf der konischen Oberfläche von Element 16 und ragen radial davon nach aussen jeweils in eine entsprechende Oeff­nung 36 im Mantelrohr 10 hinein. Das Element 16 ist in Längsrichtung (axiale Richtung) des Dornes, bzw. des Rohres 10 bewegbar, wobei die Elemente 34 auf der ko­nischen Oberfläche des Elementes 16 gleiten und sich dabei durch ihre jeweiligen Oeffnungen 36 radial nach aussen bzw. nach innen verschieben.
  • Wenn sich das Element 16 nach links (gemäss Fig. 1) bewegt, werden die Elemente 34 radial nach aussen ge­gen die Innenseite einer auf dem Rohr 10 aufgesteckten Hülse 30 (in Fig. 1 gestrichelt angedeutet) verschoben. Durch die Berührung zwischen den Spannelementen 34 und der Hülse 30 wird letztere während der für den Spulen­aufbau notwendigen Drehung um die Achse 12 fest auf dem Dorn gehalten. Nach Fertigstellung der Spule auf der Hülse 30 kann das Element 16 nach rechts (gemäss Fig. 1) bewegt werden, sodass die Spannelemente 34 nicht mehr gegen die Innenseite der Hülse 30 gedrückt werden und letztere für das Abziehen freigeben. Zur Freilassung der Hülse 30 erzeugt ein geeignetes Mittel (nicht gezeigt) eine Kraft auf das Element 16, um letzteres gegen eine Vorspannung nach rechts zu be­wegen. Die Erzeugung dieser Vorspannung ist Sache dieser Erfindung, wie nachstehend beschrieben.
  • Ein Anschlag 28 ist fest gegenüber dem Rohr 10 und der Führung 14 montiert (Einzelheiten nicht gezeigt). Ein elastisch deformierbarer Körper, in der Form eines hohlen Kegelstumpfes 40, berührt an seinem kleineren Ende die Führung 14 und den Anschlag 28, und an seinem grösseren Ende die Stirnseite des Elementes 16 und die Innenseite des Flansches 18. In allen Betriebszustän­den ist der Körper 40 zwischen dem Element 16 und dem Anschlag 28 zusammengedrückt. Da der Anschlag 28 fest an der Führung 14 sitzt, übt der Körper 40 auf das Element 16 eine axial gerichtete Kraft aus, welche das Element 16 vom Anschlag 28 weg (in Fig. 1, nach links) vorspannt. Ein geeignetes Mittel (nicht gezeigt) ist vorhanden, um die Bewegung des Elementes 16 vom An­schlag 28 weg, und dabei die Verschiebung der Hülsen­spannelemente 34 radial nach aussen, zu begrenzen. Dieser Zustand bestimmt den maximalen Innendurchmesser der Hülsen 30, welche durch dieses Hülsenspannsystem auf dem Dorn zu halten sind. Hülsen mit kleineren Innendurchmessern, bis zum Aussendurchmesser des Roh­res 10, können durch einen kleineren Abstand zwischen Element 16 und Anschlag 28 gehalten werden.
  • Angenommen zum Beispiel, die Hülse 30 habe den maximal zulässigen Innendurchmesser D, so entspricht dies einem gewissen Abstand L zwischen Element 16 und Anschlag 28. Wenn aber der Innendurchmesser der Hülse dem Aussen­durchmesser (d) des Rohres 10 entspricht, ist der Ab­stand zwischen Element 16 und Anschlag 28 auf ℓ re­duziert. Der Abstandbereich (L - ℓ) kann "Hülsenspann­bereich" genannt werden, und die Kraft/Weg-Charakte­ristik des Körpers 40 ist so anzuordnen, dass inner­halb des Hülsenspannbereiches vorbestimmte Hülsen­ spannkräfte von den Spannelementen 34 auf die zu span­nende Hülse 30 ausgeübt werden.
  • Um die Hülse 30 sicher freizugeben, muss der Abstand zwischen Element 16 und Anschlag 28 noch weiter redu­ziert werden können, zum Beispiel auf den Abstand s. In diesem Zustand muss der Körper 40 eine vorbestimmte maximale, vom Freigabemittel zu überwindende Vorspan­nung auf das Element 16 ausüben.
  • Der Körper 40 ist aus einem kompakten Elastomer ge­bildet, d.h. ohne nennenswerte Porosität. Um die De­formation des Körpers 40 während des Zusammenschrump­fens des Abstandes von L auf s zu ermöglichen, muss Raum um den Körper 40 freigelassen werden. Zu diesem Zweck sind eine Kammer 42 innerhalb des Körpers und eine den Körper 40 umgebende Kammer 44 freigelassen. Deformationen der Endpartien des Körpers 40 sind aber begrenzt, nicht nur durch Berührung mit dem Anschlag 28 und der Stirnseite des Elementes 16, sondern auch durch Berührung mit der Führung 14 und der Innenseite des Flansches 18. Die axialen, vom Element 16 über­tragenen Kräfte belasten den Körper 40 mit Druck und/­oder mit Schub. Das Resultat ist eine Ausbreitung der Wanddicke t, wobei die Ausbreitung nicht unbedingt gleichmässig über die ganze Länge des Körpers verteilt ist.
  • Fig. 2 zeigt eine Variante mit modifizierten Teller­federn, um den Vergleich zwischen dieser Erfindung und einem konventionellen Tellerfederpaket zu erläu­tern. Die Führung 14 und das Mantelrohr 10 sind gleich wie in Fig. 1, und es kann angenommen werden, dass die ganze Anordnung einen auf der Führung 14 festsitzenden Anschlag (ähnlich dem Anschlag 28, Fig. 1) und ein Ko­nuselement (ähnlich dem Element 16, Fig. 1, aber ohne Flansch 18) umfasst; letztere Elemente sind aber in Fig. 2 nicht gezeigt.
  • In Fig. 2 ist die Vorspannung des Konuselementes durch ein Paket von Tellerfedern 50 bewirkt, wovon in dieser Figur nur drei Federn gezeigt sind. Jede dieser Federn 50 umfasst einen Innenring 52, welcher die Führung 14 satt umgibt, und einen Aussenring 54, welcher satt an der Innenseite des Mantelrohres 10 liegt. Axiale Kräfte werden zwischen benachbarten Federn 50 durch Berührung ihrer Aussenringe 54, bzw. ihrer Innenringe 52, über­tragen.
  • Um die Federpakete zusammenzudrücken, muss der Abstand A zwischen zwei benachbarten, aber nicht in Berührung stehenden Aussenringen 54 reduziert werden. Dabei än­dern sich die Dimensionen der Innen- und Aussenringe 52, 54 nicht. Die elastischen Teller zwischen diesen Ringen müssen sich also "wölben", wie strichpunktiert angedeutet wird (50A).
  • Die mit Strich-Punkt-Linien angedeutete Feder 56 ist eine konventionelle Tellerfeder, ohne Innen- und Aus­senringe 52, 54. Die axiale Belastung, welche die Wölbung 50A hervorruft, würde nicht die gleiche Wir­kung auf die Tellerfeder 56 zeigen. Statt dessen würde sich unter dieser Belastung der Innendurchmesser der Feder 56 reduzieren und/oder der Aussendurchmesser der Feder ausbreiten, wie durch die kleinen Pfeile ange­deutet ist.
  • In einem konventionellen Tellerfederpaket mit Teller­federn 56 müssen die axialen Kräfte sauber von einer Feder an ihre Nachbarfeder übertragen werden. Keine Feder darf sich also so weit nach innen oder nach aussen ausbreiten, dass sie an der Führung 14 oder am Rohr 10 klemmt. Anders gesagt, muss am inneren und äusseren Tellerrand genügend Spielraum vorhanden sein, um die für den Betrieb notwendige Ausbreitung der Tellerfedern zu ermöglichen. Das Paket als ganzes kann also nicht sauber im ganzen Aggregat geführt angeord­net werden, und die einzelnen Federn können sich unter der Wirkung der Zentrifugalkraft radial verschieben, was zu beträchtlicher Unwucht im ganzen Aggregat führen kann.
  • Ausserdem müssen bis zu 30 Tellerfedern in einem Paket nebeneinander angeordnet werden, um die heute notwen­digen Hülsenspannkräfte von bis zu 300 Newton zu erzeu­gen. Die Belastung muss dann ziemlich gleichmässig zwischen den einzelnen Federn des Paketes verteilt werden, sonst kann es leicht vorkommen, dass eine Feder "umkippt". Statt spiegelbildlich, liegt die um­gekippte Feder dann parallel zu ihren beiden Nachbarn. Das Paket gibt dann natürlich nicht mehr die gewünsch­te Federcharakteristik.
  • Durch das Anbringen der begrenzenden Ringe 52, 54 kann die unerwünschte Ausbreitung der neuen Tellerfedern vermieden werden, und das ganze Paket kann sauber innen und aussen geführt werden. Weiter wird das Ri­siko des Umkippens durch die Deformation 50A ausge­schlossen. Es bleibt aber noch das Problem, dass re­lativ viele Einzelfedern 50 in einem Paket zusammen­ gesetzt werden müssen, um die heute notwendigen Spann­kräfte zu erzeugen. Die bevorzugte Ausführung, welche nun im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben werden soll, basiert also auf der Grundlage der Variante von Fig. 1, wobei sich die notwendigen Spannkräfte mit relativ we­niger Einzelfedern produzieren lassen.
  • Der allgemeine Aufbau des in der Fig. 3 teilweise ge­zeigten Spulendornes 200 entspricht weitgehend dem Aufbau der in den vorerwähnten britischen Patentan­meldungen gezeigten Dorne, und die in Fig. 3 verwende­ten Bezugszeichen entsprechen so weit wie möglich den Bezugszeichen der vorerwähnten Anmeldungen.
  • Mit 22 ist das Aussenrohr als eine Hülsen-tragende Partie des Dornes 200 angedeutet. Dieses Rohr 22 ist durch ein geeignetes Mittel 210 (nur teilweise gezeigt) mit einer Lagerpartie (nicht gezeigt, links vom Bild) verbunden. Der Dorn 200 ist so konstruiert, dass er eine Mehrzahl von Fäden gleichzeitig durch Drehung um seine eigene Längsachse zu individuellen Packungen (Spulen) aufwinden kann. Für jeden aufzuwindenen Faden muss der Dorn 200 eine entsprechende Leerhülse (in Fig. 3 nicht gezeigt) aufnehmen und während des Spu­lenaufbaues festhalten. Fig. 3 zeigt das Hülsenspann­aggregat für eine solche Hülse, nämlich für diejenige, welche am "inneren" Ende des Rohres 22 (der Lager­partie am nächsten) im Gebrauch getragen wird. In der nicht gezeigten Fortsetzung des Rohres 22 (rechts von Fig. 3) wird für jeden anderen aufzuwickelnden Faden (für jede andere Hülse) ein ähnliches Hülsenspann­aggregat vorgesehen.
  • Das in Fig. 3 gezeigte Aggregat umfasst einen Anschlag 86A, welcher durch Schrauben 92 gegenüber dem Aussen­rohr 22 fixiert ist. Das Aggregat umfasst auch zwei Hülsenspannvorrichtungen, welche spiegelbidlich an gegenüberstehenden Seiten des Anschlages 86A angeord­net, aber sonst ähnlich aufgebaut sind. Die nachste­hende Beschreibung bezieht sich in erster Linie auf die linke Vorrichtung, wobei die Bezugszeichen für die entsprechenden Teile der rechten Vorrichtung jeweils in Klammern hinzugefügt wurden.
  • Die Hülsenspannvorrichtung enthält einen Satz Hülsen­spannelemente 34 (34), welche (wie in Fig. 1) durch axiale Bewegungen eines Konus 76 (100) radial nach aussen verschoben werden können. Konus 76 (100) ist an seinem grösseren Ende mit einem Führungsteil 96A (102A) verbunden, und letzterer Teil gleitet an der Innenseite des Rohres 22, um die axialen Bewegungen des Konus 76 (100) zu führen. An seinem kleineren Ende schliesst sich der Konus 76 (100) an einen ringförmi­gen Kolben 74 (98), welcher aussen an der Innenseite des Rohres 22 und innen an einem Verbindungsrohr 66A geführt ist. Auf der anderen Seite des Kolbens 74 (98) ist der Hohlraum innerhalb des Rohres 22 freigelassen, um eine Druckkammer 78 (104) zu bilden. Die verschie­denen Druckkammern können durch die Lagerpartie über eine geeignete Leitung 220 und über den im Führungs­rohr 66A vorgesehenen Verbindungskanal 230 mit Druck­mitteln versorgt werden. Wenn die Kammer 78 (104) unter Druck gesetzt wird, verschiebt sich der Kolben 74 (98) dem Führungsrohr 66A entlang gegen den An­schlag 86A.
  • Der Konus 76 (100) folgt der Bewegung des Kolbens 74 (98), was eine Hülse, bzw. Spule freigibt. Diese Be­wegung kann aber nur durch Ueberwindung einer auf den Führungsteil 96A (102A) ausgeübten, von zwei Feder­elementen 400 (400) ausgehenden Vorspannung durchge­führt werden. Wie durch die Bezugszeichen angedeutet, sind alle Federelemente 400 identisch aufgebaut, und nur eines davon wird nachstehend als Beispiel indivi­duell beschrieben.
  • Jedes Federelement 400 umfasst einen kegelstumpfförmi­gen Körper 40A aus einem kompakten elastomerischen Material, ähnlich dem Körper 40 in Fig. 1. Weiter um­fasst jedes Element 400 aber auch einen Aussenmetall­ring 410 und einen Innenmetallring 420. Körper 40A ist über seine ganze Wanddicke an seiner grösseren Endpartie mit der Innenseite des Ringes 410, und an seiner kleineren Endpartie mit der Aussenseite des Ringes 420 fest verbunden. Jedes Element 400, inklu­sive Körper 40A und Ringe 410, 420, wird also als Einheit in das Aggregat montiert, wobei die einzelnen Federelemente 400 paarweise spiegelbildlich zueinan­der angeordnet werden, sodass ein Ring 410 des Paares gegen den Anschlag 86A, und der andere Ring 410 des Paares gegen den jeweiligen Führungsteil 96A (102A) anstösst. Die axialen Kräfte werden zwischen den Elementen des Paares durch die Berührung der Innen­ringe 420 übertragen.
  • Die Innenfläche jedes Ringes 420 ist mit einer Gleit­schicht 430 versehen, und letztere sitzt satt auf der Aussenfläche des Führungsrohres 66A, sodass das Ele­ment frei dem Führungsrohr entlang gleiten kann. Die
  • Aussenfläche eines Ringes 410 von einem Paar ist von einem Flansch 85 am Anschlag 86A, und die Aussenfläche des anderen Ringes 410 des Federpaares ist durch einen Flansch 97 (101) am Führungsteil 96A (102A) positio­niert. Die Innen- und Aussenringe 420, 410 bilden aber an und für sich Begrenzungsmittel, welche die Bewegungsfreiheit des Körpers 40A nach aussen und nach innen unter Deformation begrenzen.
  • Fig. 3 zeigt das Hülsenspannaggregat in seinem relativ entspannten Zustand, d.h. mit den Hülsenspannelementen 34 so weit wie möglich radial nach aussen verschoben. Geeignete Mittel (nicht gezeigt, zum Beispiel an den einzelnen Hülsenelementen 34) können vorgesehen werden, um diesen "entspannten" Zustand zu definieren. Wie bereits in der Variante von Fig. 1 beschrieben, ist aber jeder Körper 40A schon in diesem Zustand durch die Ringe 410, 420 zusammengedrückt, sodass die er­wünschte axiale Kraft auf den jeweiligen Führungsteil 96A (102A) ausgeübt wird und dadurch die Hülsenspann­elemente 34 den erwünschten Spannkräften unterworfen sind. Bei der Unter-Druck-Setzung der Kammern 78, 104 werden die Körper 40A zwischen ihren jeweiligen Ringen 410, 420 noch weiter zusammengedrückt, wobei die Spannkräfte aufgehoben werden. Die axialen Kräfte, welche vom Anschlag 86A und den Führungsteilen 96A, 102A, auf die Federelemente 400 übertragen werden, belasten jeden Körper 40A mit Druck und Schub, sodass sich die Wanddicke des Elementes gegenüber seinem voll entspannten Zustand (nicht gezeigt) ausbreitet.
  • Geeignete Federelemente sind von der Firma Huber + Suhner, 8330 Pfäffikon, unter dem allgemeinen Namen "Vibratex-Elemente" erhältlich. Das in Fig. 3 gezeigte Beispiel ist eine Spezialausführung des Vibratex-Ele­mentes V14, wobei die Innenfläche des Aussenringes 410, und die Aussenfläche des Innenringes 420 leicht schräg zur Achse angeordnet werden, um die Axialkräfte besser auf den Körper 40A zu übertragen. In der Nor­malausführung des Elementes V14 sind die Innen- und Aussenflächen beider Ringe koaxial zur Achse ange­ordnet.
  • In der in Figur 3 gezeigten Variante ist jedes einzelne Federelement in der Form eines Rotationskörpers gebil­det. Dies ist keine zwingende Voraussetzung. Wichtig ist die Rotationssymmetrie des ganzen Aggregates, was aber durch Rotationssymmetrie der einzelnen Komponenten begünstigt wird. Zudem ist jedes Element innen am Rohr 66A und aussen am Flansch 85 bzw. 97 (101) saüber ge­führt und gegenüber der Dornachse zentriert. Unwucht kann also nicht wegen radialer Verschiebung des ganzen Elementes auftreten.
  • Unwucht könnte aber auch durch asymmetrische Deforma­tion des elastischen Körpers hervorgerufen werden. In­sofern der Körper noch frei ist, sich radial auszudeh­nen, muss die Deformation symmetrisch um die Dornachse verteilt werden. In diesem Zusammenhang müssen die Aus­wirkungen von axialen Kräften und auch diejenige der Fliehkraft berücksichtigt werden. In einer Ausführung gemäss Figur 1 könnte es sich also als notwendig er­weisen, die radiale Ausbreitung des kleineren Endes vom Körper 40 auch durch einen Flansch auf den Anschlag 28 zu begrenzen bzw. zu verhindern. In der Variante gemäss Figur 3 ist die radiale Ausbreitung des kleineren Endes vom Körper 40A durch die Vulkanisation auf den Ring 420 begrenzt. Zudem sollte die "freie Länge" (F, Fig. 1) des elastischen Körpers kurz gehalten werden, gerade um die freie radiale Ausdehnung klein zu halten.
  • In der bevorzugten Variante ist die zur Erzeugung der Rückstellkraft notwendige Deformation soweit wie mög­lich durch Schubbelastung hervorgerufen. Die Freiheit des elastischen Körpers, sich radial auszudehnen, kann somit auf ein Minimum reduziert werden. Zum Gebrauch in einem Spulendorn kann die Shore A Härte zwischen 30 und 90 liegen, wobei ein Wert im Bereich 50 bis 80 vorgezo­gen wird. Die kennzeichnende Eigenschaft bei Schubbe­lastung ist der Schubmodul. Der elastische Körper kann einen Schubmodul zwischen 30 und 280 N/cm2 aufweisen, wobei ein Wert im Bereich 50 bis 200 N/cm2 vorgezogen wird.
  • Wo eine Mehrzahl von kegelstumpfförmigen Elementen be­nutzt wird, ist es nicht notwendig, die kleineren Enden dieser Elemente in Berührung zu bringen (wie in Fig.3) - die Uebertragung der axialen Kräfte kann auch durch Berührung der grösseren Enden bewerkstelligt werden.
  • Im Aggregat muss jedes Element gegenüber der Drehachse zentriert werden. Zu diesem Zweck ist es aber nicht zwingend notwendig, eine innere und eine äussere Füh­rung vorzusehen. Wenn ein durchgehendes zentrales Ele­ment (Rohr 66A) für das Aggregat als Ganzes nicht not­wendig ist, kann jedes Element innen aufgefüllt werden oder aber allein durch seinen Innenring nach innen be­grenzt werden.

Claims (10)

1. Spulendorn mit einem axial bewegbaren ersten Teil (16; 96A), einem in einem axialen Abstand vom ersten Teil stehenden zweiten Teil (28; 86A), einem elastisch deformierbaren Körper (40; 50; 40A) zwischen den Teilen, um letztere in der den Abstand vergrössernden Richtung vorzuspannen, und mit Hülsenspannelementen (34), welche sich radial bei axialer Bewegung des ersten Teils verschieben,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit dem Körper (40; 50; 40A) in Berührung stehende Mittel (18, 14; 52, 54; 410, 420) vor­handen sind, um radiale Verschiebungen minde­stens der Endpartien des Körpers zu verhindern.
2. Spulendorn gemäss Anspruch 1,
gekennzeichnet durch einen den Körper umgebenden freien Raum, um axiale Deformation des Körpers aufzunehmen.
3. Spulendorn gemäss Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Deformation des Körpers eine Ausbrei­tung seines Querschnittes erfordert.
4. Spulendorn gemäss einem der vorangehenden An­sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Körper aus einem kompakten elastomeri­schen Material gebildet ist.
5. Spulendorn gemäss einem der vorangehenden An­sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Körper kegelstumpfförmig ist.
6. Spulendorn gemäss einem der vorangehenden An­sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Körper mit mindestens einem, radiale Bewegungen begrenzenden Mittel fest verbunden ist.
7. Spulendorn gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass der Körper mit einem inneren und einem äusseren Begrenzungsmittel fest verbunden ist.
8. Spulendorn gemäss Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Mehrzahl solcher Elemente in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind und sich gegenseitig über ihre Begrenzungsmittel berühren, um axiale Kräfte zwischen den Elementen zu über­tragen.
9. Spulendorn gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
dass für jeden Satz Hülsenspannelemente ein Paar elastisch deformierbare Elemente vorgesehen ist.
10. Spulendorn gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Körper (40; 50; 40A) und jedes mit ihm verbundene Element rotationssymmetrisch ist.
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