EP0404204B1 - Hülsenspannsystem für eine Spulendorn - Google Patents

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EP0404204B1
EP0404204B1 EP90114238A EP90114238A EP0404204B1 EP 0404204 B1 EP0404204 B1 EP 0404204B1 EP 90114238 A EP90114238 A EP 90114238A EP 90114238 A EP90114238 A EP 90114238A EP 0404204 B1 EP0404204 B1 EP 0404204B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chuck
elements
tube
sleeve
axial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP90114238A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0404204A3 (de
EP0404204A2 (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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
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
Application granted granted Critical
Publication of EP0404204B1 publication Critical patent/EP0404204B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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

  • Spool mandrel with an axially movable first part, a second part at an axial distance from the first part, an elastically deformable body between the parts in order to prestress the latter in the direction increasing the distance, and with sleeve tensioning elements which move radially when the first moves axially Partially move.
  • 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, and they are mounted on the fly for rotation about their own longitudinal axis, see for example UL PS 4298171; 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 spool according to this invention has an axially movable first part, a second part spaced axially from the first part, an elastically deformable body between the parts to preload the latter in the spacing increasing directions, and sleeve tensioning elements which radially at axial Postpone movement of the first part.
  • the coil mandrel is characterized in that means in contact with the body are provided in order to prevent radial displacements of at least the end parts of the body.
  • reference number 10 indicates the casing tube of a coil mandrel of any type with a longitudinal (rotary) axis 12.
  • Reference number 14 indicates a central guide which is arranged coaxially to tube 10.
  • 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 can be moved 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 shifting 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 distance range (L - l) can be called the "sleeve clamping area", and the force / displacement characteristic of the body 40 is to be arranged such that predetermined sleeve clamping forces are within the sleeve clamping area are exerted by the tensioning elements 34 on the sleeve 30 to be tensioned.
  • 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 an expansion of the wall thickness t, the expansion 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 package.
  • 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); the latter elements are not shown in FIG. 2.
  • Fig. 2 the prestressing of the cone element is effected 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 internal diameter of the spring 56 would be reduced and / or the external diameter of the spring would expand under this load, 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 European patent specification.
  • 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 take up a corresponding empty sleeve (not shown in FIG. 3) and hold it there during the bobbin build-up.
  • FIG. 3 shows the sleeve clamping unit for such a sleeve, namely for the one which is worn at the "inner" end of the tube 22 (closest to the bearing section) in use.
  • 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 following description primarily refers 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 major 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 pre-tension exerted on the guide part 96A (102A) and originating from two spring elements 400 (400). As indicated by the reference numerals, all spring elements 400 are constructed identically, and only one of them is individually described below as an example.
  • Each spring element 400 comprises a frusto-conical 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 firmly connected at its smaller end portion to the outside of the ring 420.
  • Each element 400 including the body 40A and rings 410, 420, is thus 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 neatly guided on the inside of tube 66A and on the outside on 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 of 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 unit as a whole, each element can be filled on the inside or it can be limited internally by its inner ring.

Description

  • Spulendorn mit einem axial bewegbaren ersten Teil, einem in einem axialen Abstand vom ersten Teil stehenden zweiten Teil, einem elastisch deformierbaren Körper zwischen den Teilen, um letztere in der den Abstand vergrössernden Richtung vorzuspannen, und mit Hülsenspannelementen, welche sich radial bei axialer Bewegung des ersten Teils verschieben.
    • 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. UL 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 europäischen Patentanmeldung Nr. 217276A1 (Aequivalente US PS 4811910) zeigen wir eine neue Dornkonstruktion, wonach die Hülsen-tragende Partie und die Lagerpartie aus einem Stück gebildet werden.
  • In unserem europäischen Patent Nr. 0291752B1 ist ein Hülsenspannsystem beschrieben, worin die Spannkräfte durch Körper aus porösen Elastomeren erzeugt werden.
  • Wie wir im europäischen Patent Nr. 0291752B1 und der vorerwähnten äquivalenten US PS 4784343 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 unserem europäischen Patent Nr. 0291752B1 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 Spulendorn gemäss dieser Erfindung hat einen axial bewegbaren ersten Teil, einen in einem axialen Abstand von ersten Teil stehenden zweiten Teil, einen elastisch deformierbaren Körper zwischen den Teilen, um letztere in der den Abstand vergrössernden Richtungen vorzuspannen, und Hülsenspannelemente, welche sich radial bei axialer Bewegung des ersten Teiles verschieben. Der Spulendorn ist dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Körper in Berührung stehende Mittel vorgesehen sind, um radiale Verschiebungen mindestens der Endpartien des Körpers zu verhindern.
  • Die Erfindung, und insbesondere eine bevorzugte Ausführung davon, wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    einen Längsquerschnitt durch ein Hülsenspannsystem wie es in der vorangehenden Einleitung breit definiert wurde,
    Fig. 2
    einen entsprechenden Querschnitt durch eine andere Ausführung welche aber näher an das bekannte Tellerfederpaket grenzt und die Unterschiede zwischen dieser Erfindung und dem vorbekannten System hervorheben soll, 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 Hülsenspannkräfte 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 zusammengesetzt 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 europäischen Patentschrift.
  • 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) sauber 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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