EP1456108B1

EP1456108B1 - Spulspindel mit erhöhter eigenfrequenz

Info

Publication number: EP1456108B1
Application number: EP02791819A
Authority: EP
Inventors: Roland Oesterwind; Rainald Voss; Heinz JÄSCHKE; Roland Kampmann; Jörg Spahlinger
Original assignee: Saurer GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2001-12-22
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2022-12-13
Also published as: WO2003055778A1; TWI293940B; CN1273365C; KR20050008645A; DE50210525D1; JP2005512923A; TW200301215A; EP1456108A1; AU2002358133A1; CN1602279A; US20040222328A1; US7007886B2; DE10163832A1

Abstract

Es ist eine Spulspindel zum Aufspannen mehrerer Spulhülsen (10) beschrieben. Die Spulspindel wird durch ein Innenrohr (3) und ein das Innenrohr (3) umschliessendes Aussenrohr (1) gebildet. Das Innenrohr (3) ist mit einer Antriebswelle (5) verbunden. Zwischen dem Innenrohr (3) und dem Aussenrohr (1) ist eine Klemmeinrichtung (2) angeordnet, welche mehrere durch Öffnungen (9) des Aussenrohres (1) ausfahrbare Klemmelemente (4) zum Spannen der Spulhülsen (10) aufweist. Das am Umfang des Innenrohres (3) angeordnete Aussenrohr (1) ist erfindungsgemäss durch mehrere zwischen dem Innenrohr (3) und dem Aussenrohr (1) in Abstand zueinander liegende Stützmittel (12) verspannt. Hierzu erzeugen die Stützmittel (12) eine radial wirkende Spannkraft zwischen dem Innenrohr (3) und dem Aussenrohr (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulspindel zum Aufspannen mehrerer Spulhülsen in einer Aufspulmaschine für Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Spulspindel ist aus der DE 196 07 916 A1 bekannt.
Derartige Spulspindeln werden in Aufspulmaschinen zum Aufspulen von vorzugsweise frisch gesponnenen synthetischen Fäden zu Spulen eingesetzt. Hierzu sind mehrere Spulhülsen hintereinander auf der in der Aufspulmaschine auskragend angeordneten Spulspindel aufgesteckt. Zum Spannen der Spulhülsen besitzt die Spulspindel eine Klemmeinrichtung, die mehrere radial nach außen führbare Klemmelemente besitzt. Zur Aufnahme der Klemmeinrichtung ist zwischen einem Außenrohr und einem Innenrohr ein Ringraum gebildet. Das Innenrohr ist zur Übertragung der Drehbewegung mit einer Antriebswelle verbunden. Das Außenrohr ist im wesentlichen formschlüssig mit dem Innenrohr gekoppelt, wobei die Tragfähigkeit der Spulspindel durch das Innenrohr bestimmt ist. Dadurch weist die bekannte Spulspindel eine relativ geringe biegekritische Eigenfrequenz auf. Zur Realisierung hoher Fadenlaufgeschwindigkeiten von mehr als 4.000 m/min. muß die Spulspindel in Abhängigkeit vom Durchmesser der Spule während der Aufwicklung der Fäden einen Drehzahlbereich von ca. 2.000 U/min. bis 22.000 U/min. durchlaufen. Dabei stellen die Eigenfrequenzen der Spulspindel in besonderem Maße kritische Drehzahlen dar, die zu Resonanzschwingungen führen. Somit besteht der Wunsch, die Spulspindel derart zu gestalten, daß eine möglichst hohe Eigenfrequenz erreicht wird. Hierbei sind jedoch die Innendurchmesser der zu spannenden Hülsen als äußerste Grenzwerte zur Gestaltung der Spulspindel einzuhalten.
So ist beispielsweise aus der EP 0 704 400 eine Spulspindel bekannt, bei welcher das Außenrohr als tragendes Element ausgebildet und mit einem Antrieb gekoppelt ist. Derartige Spulspindeln besitzen jedoch generell den Nachteil, daß die Anbindung an einen Antrieb aufgrund der innenliegenden Klemmeinrichtung am Ende des Außenrohres eingeleitet werden muß. Damit werden zusätzlich hohe Torsionsmomente in dem Außenrohr eingeleitet, die neben der gewünschten hohen Biegesteifigkeit eine zusätzliche Torsionssteifigkeit erfordert.
Aus der US 4,336,912 ist eine Spulspindel bekannt, bei der ein Innenrohr und ein Außenrohr mit Abstand zueinander angeordnet sind. Im Zwischenraum ist eine Klemmeinrichtung beweglich angeordnet, welche mittels Druckluft betätigt wird und daher durch O-Ringe gegenüber den Rohren abgedichtet ist. Auch bei einer durch volle Spulpakete belasteten Spindel muss die Beweglichkeit der Klemmeinrichtung sichergestellt sein, so dass die Klemmeinrichtung keine radialen Kräfte zwischen Innenrohr und Außenrohr übertragen kann.
Aus der US 6,113,025 ist eine Spulspindel bekannt, bei der ein Außenrohr relativ zu einem Innenrohr beweglich angeordnet ist. Das Außenrohr dient zu Führung von federbelasteten Kugeln, die als Klemmeinrichtung für eine Spulhülse dienen. Da die Kugeln mit Spiel innerhalb des Außenrohres angeordnet sind können Sie ebenfalls keine radialen Kräfte zwischen Innenrohr und Außenrohr übertragen.
Die Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Spulspindel der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Eigenfrequenz der Spulspindel im wesentlichen Maße erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Spulspindel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 13 definiert.
Die Erfindung besitzt den Vorteil, daß bei gleicher Anordnung des Außenrohres, der Klemmeinrichtung und des Innenrohres der für die Tragfähigkeit und der Eigenfrequenz maßgebliche Durchmesser der Spulspindel vergrößert ist. Hierzu sind das Außenrohr und das Innenrohr derart miteinander verspannt, daß das Außenrohr und das Innenrohr im gleichen Maße die anstehende äußere Belastung aufnehmen. Hierzu sind mehrere axial in Abstand zueinander angeordnete Stützmittel zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr angeordnet. Die Stützmittel erzeugen dabei eine radial wirkende Spannkraft zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr. So daß eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr entsteht. Damit wird neben dem Innenrohr das außen liegende Außenrohr zur Aufnahme der Belastung während des gesamten Betriebes der Spulspindel nutzbar.
Die Erfindung besitzt außerdem den Vorteil, daß die Spannkraft zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr erst nach Montage der Spulspindel erzeugt wird. Hierzu sind die Stützmittel jeweils aus einem verformbaren Stützkörper und zumindest einem Spannelement gebildet. So läßt sich beispielsweise der nicht verformte Stützkörper am Umfang des Innenrohres anbringen. Das Außenrohr wird sodann über die nicht verformten Stützkörper über das Innenrohr gestülpt. Anschließend wird ein Spannelement eingebracht oder aktiviert, um die Stützkörper in dem Ringraum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr derart zu verformen, daß sich eine radial wirkende Spannkraft zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr aufbaut. Die Spannkraft könnte jedoch auch derart erzeugt werden, daß zunächst der Stützkörper mittels Spannelementen spannkraftfrei gehalten wird, und daß nach Lösen der Spannelemente die Stützkörper eine Spannkraft erzeugen. Das Spannelement kann hierbei beispielsweise durch einen Aktor oder durch mechanische Mittel ausgebildet sein.
Um einerseits zu verhindern, daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr durch Fliehkräfte unterbrochen werden und andererseits eine über den gesamten Umfang gleichmäßig wirkende Spannkraft zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr zu erhalten, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, das Stützmittel derart ausgebildet, daß das Außenrohr und das Innenrohr über den Umfang zumindest teilweise elastisch gegeneinander verspannt sind.
Zum Verspannen des Außenrohres mit dem Innenrohr lassen sich die Stützkörper sowohl ringförmig als auch segmentförmig ausbilden. Bei ringförmig ausgebildeten Stützkörpern wird eine im wesentlichen gleichmäßig am Umfang zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr wirkende Spannkraft erzeugt. Das Außenrohr behält selbst bei hohen Spannkräften seine vordefinierte vorzugsweise runde Form.
Es ist jedoch auch möglich, die Spannkraft über segmentförmige Stützkörper zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr zu erzeugen. Dies ist insbesondere bei dickwandigen Außenrohren von Vorteil, bei welchem keine meßbare Verformung durch die wirkende Spannkraft erreicht wird.
Eine besonders einfache und sicher wirkende Ausführungsvariante ist durch die Weiterbildung der Erfindung bei Anspruch 5 gegeben. Hierbei ist der Stützkörper an dem Innenrohr gehalten. Zum Verformen des Stützkörpers innerhalb des Ringraumes zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr sind mehrere Spannschrauben vorgesehen, die gleichmäßig am Umfang des Außenrohres verteilt angeordnet sind und durch das Außenrohr auf den Stützkörper einwirken. Dadurch wird der ringförmige Stützkörper gegen das Außenrohr verspannt und verformt, so daß das Außenrohr kraftschlüssig mit dem Innenrohr verbunden ist.
Der Stützkörper trägt vorzugsweise am Umfang zumindest einen elastischen Ring, so daß eine gleichmäßige Abstützung des Außenrohres über den gesamten Umfang eingehalten wird. Desweiteren läßt sich damit eine Dämpfung zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr erzeugen.
Das Verhältnis zwischen der Länge L der Spulspindel und dem Durchmesser D der Spulspindel liegt oberhalb L/D≥10. Damit können insbesondere mehrere im Durchmesser kleinere Spulhülsen, wie in der Textiltechnik üblich, sicher aufgespannt werden.
Um eine Vielzahl von 8, 10, 12 oder mehr Spulhülsen an einer auskragenden Spulspindel aufzunehmen und dabei 8, 10, 12 oder mehr Fäden mit Geschwindigkeiten von über 4.000 m/min. aufzuwickeln, wird die Spulspindel vorzugsweise mit dem Merkmal nach Anspruch 8 ausgeführt. Dabei erstreckt sich das Innenrohr und das Außenrohr über eine Länge von mind. 1 m, wobei zur kraftschlüssigen Verbindung des Innenrohres und des Außenrohres zumindest drei in Abstand zueinander angeordnete Stützmittel vorgesehen sind.
Zur Erhöhung der Biegesteifigkeit wird weiterhin vorgeschlagen, daß das Außenrohr und das Innenrohr am freien Ende durch einen Deckel zu verbinden. Hierbei ist der Deckel mit einer Anlagefläche an dem stirnseitigen Ende des Außenrohres angelegt und über Schrauben mit dem stirnseitigen Ende des Innenrohres verbunden. Dadurch wird eine zusätzliche Verspannung des Außenrohres gegen das Innenrohr erzeugt. Die durch den Deckel angebrachte axiale Spannkraft stellt sicher, daß das Außenrohr auf der gesamten Länge eine mit dem Innenrohr kraftschlüssige Einheit darstellt.
Die vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10 und 11 ist insbesondere gut geeignet, um bei sehr lang auskragenden Spulspindeln relativ breite Spulhülsen sicher zu spannen und mit hoher Geschwindigkeit anzutreiben. Hierzu ist jeweils zwischen zwei benachbarten Spannapparaten der Klemmeinrichtung eine Stützstelle mit einem oder mehreren Stützmitteln angeordnet. Zu jeder Spulstelle ist somit eine Spannstelle zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ausgebildet. Um das Spannen und Lösen der Hülsen auf der gesamten Hülsenbreite gleichmäßig ausführen zu können, werden die zu dem Stützmittel benachbarten Spannapparate vorzugsweise zum Spannen einer Hülse verwendet. Dabei ist eine synchrone Betätigung beider Spannapparate von Vorteil.
Zur Erleichterung der Montage der Klemmeinrichtung wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Spulspindel vorgeschlagen, daß Außenrohr durch mehrere Zylinder zu bilden, wobei die Zylinder vorzugsweise biegesteif miteinander verbunden sind. Damit wird einerseits im Betrieb die Biegefestigkeit trotz mehrerer einzelner Zylinder gegenüber einem durchgehenden Außenrohr nicht wesentlich vermindert. Die Verbindung der Zylinder wird dabei vorteilhaft lösbar ausgeführt, um eine Wartung der Klemmeinrichtung auf einfache Weise ausführen zu können.
Für den Fall, daß das Außenrohr nur in den Endbereichen durch Zylinder gebildet ist, ist eine biegefeste Verbindung nicht erforderlich.
Bei sehr lang auskragenden Spulspindeln hat sich gezeigt, daß insbesondere durch Verstärkung des mittleren Bereiches eine Verbesserung der Biegesteifigkeit erreicht werden kann. Somit weist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das Außenrohr in den Endbereichen jeweils eine oder mehre äußere Eindrehungen auf. Damit ist die Wandstärke des Außenrohres im mittleren Bereich größer als in den Endbereichen. Zusätzlich werden die zu beschleunigenden Massen der Spulspindel reduziert.
Als Konstruktionswerkstoffe für das Außenrohr und das Innenrohr sind grundsätzlich Stahl, Aluminium oder aber auch faserverstärkte Verbundwerkstoffe geeignet. Um eine möglichst tragfähige und möglichst biegesteife Spulspindel zu erhalten hat die Kombination aus einem Außenrohr aus Stahl und einem Innenrohr aus Aluminium oder einem faserverstärktem Verbundwerkstoff als besonders vorteilhaft herausgestellt.
Einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Spulspindel sowie deren Vorteile sind unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen

Fig. 1: schematisch einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Spulspindel
Fig. 2: schematisch einen Querschnitt des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1
Fig. 3: schematisch einen Querschnitte eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spulspindel
Fig. 4: schematisch ein Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spulspindel
Fig. 5: schematisch ein Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spulspindel

In Fig. 1 ist schematisch ein Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spulspindel gezeigt. Die Spulspindel besitzt eine Antriebswelle 5, die innerhalb eines Trägers 7 durch die Lager 8 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 5 ist an einem hier nicht dargestellten Ende mit einem elektrischen Antrieb gekoppelt. An dem zum Träger 7 herausragenden Ende ist die Antriebswelle 5 mit einer Nabe 6 drehfest gekoppelt, die mit einem hohlzylindrischen Innenrohr 3 verbunden ist. Die Nabe 6 ist bevorzugt im mittleren Bereich des Innenrohres 3 angeordnet, wobei ein auskragendes Teilstück des Trägers 7 zur Lagerung der Antriebswelle 5 in das offene Ende des Innenrohres 3 hineinragt.
Am Umfang des Innenrohres 3 ist mit Abstand ein hohlzylindrisches Außenrohr 1 angeordnet, das sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Innenrohres 3 erstreckt. In dem zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 1 gebildeten Ringraum 26 ist eine Klemmeinrichtung 2 angeordnet. Die Klemmeinrichtung 2 besteht aus mehreren Spannapparaten 13, die mehrere in radialer Richtung verstellbare Klemmelemente 4 aufweisen. Hierzu ragen die Klemmelemente 4 durch Öffnungen 9 des Außenrohres 1 radial nach außen, um eine am Umfang des Außenrohres aufgesteckte Spulhülse 10 zu spannen. Die Spannapparate 13 könnten hierbei beispielsweise, wie aus der DE 196 07 916 A1 bekannt ist, ausgebildet sein. So stützt sich in dem Spannapparat 13 am freien Stirnende der Spulspindel das Klemmelement 4 über eine Keilfläche 18 eines am Innenrohr 1 axial beweglichen Kolbens 16 ab. Der Kolben 16 stützt sich über eine oder mehrere Federn 17 an einem fest mit den Innenrohr 3 verbundenen Anschlag ab. In der in Fig. 1 gezeigten Stellung ist der Kolben 16 durch die Federn 17 in eine Klemmposition gehalten. Die Klemmelemente 4 ragen aus dem Außenrohr 1 hervor. Zum Lösen einer Spulhülse 10 wird der Kolben 16 auf der zur Feder 17 gegenüberliegenden Seite mit einem Druckmedium vorzugsweise einer Druckluft beaufschlagt, so daß der Kolben 16 gegen die Feder 17 in Richtung des Anschlages 22 verschoben wird. Dadurch verschiebt sich die Keilfläche 18, so daß das Klemmelement 4 sich radial nach innen bewegen kann. Zur Abdichtung besitzt der Kolben 16 auf der druckbeaufschlagten Seite eine Dichtung 19, die jeweils eine Abdichtung zwischen dem Kolben 16 und dem Innenrohr 3 sowie zwischen dem Kolben 16 und dem Außenrohr 1 erzeugt.
Der in Längsrichtung der Spulspindel benachbarte Spannapparat 13 ist identisch aufgebaut, wobei die druckbeaufschlagten Stirnflächen der Kolben 16 sich mit Abstand gegenüberstehen. Somit läßt sich eine Spulhülse 10 durch zwei benachbarte Spannapparate spannen. Zum Lösen werden beide Kolben 16 der benachbarten Spannapparate 13 durch einen Druckraum gleichzeitig angesteuert. Die Steuermittel sowie die Druckleitungen sind aufgrund der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt.
Zwischen benachbarten Spannapparaten ist in dem Ringraum 26 zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr 3 jeweils ein Stützmittel 12 vorgesehen.
Zur Beschreibung des Stützmittels 12 ist in Fig. 2 schematisch ein Querschnitt der in Fig. 1 gezeigten Spulspindel im Bereich der Stützstelle dargestellt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung zu dem Stützmittel 12 für bei Figuren 1 und 2.
Das Stützmittel 12 wird hierbei durch einen ringförmigen Stützkörper 23 und mehreren am Umfang des Außenrohres 1 verteilt angeordnete Spannelemente 24 gebildet. Der Stützkörper 23 ist verformbar ausgebildet. Dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des Stützkörpers 23 ist der Stützkörper 23 aus einem profilierten Ring geformt.
Der Stützkörper 23 ist auf das Innenrohr 3 aufgesteckt. Um eine zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 1 wirkende Spannkraft zu erzeugen, werden die Spannelemente 24, die durch Spannschrauben gebildet sind, von außen durch das Außenrohr 1 eingeschraubt und mit dem Stützkörper 23 verbunden. Dadurch wird der Stützkörper 23 mit dem Außenrohr 1 verspannt und somit verformt. Durch die Verformung des Stützkörpers 23 wird eine radial wirkende Spannkraft zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 1 erzeugt. Um eine möglichst gleichmäßige Wirkung der Spannkraft am Umfang des Außenrohres zu erzielen, besitzt der Stützkörper 23 auf der zum Außenrohr 1 gewandten Seite zwei parallel verlaufende elastische Ringe 25. Die elastischen Ringe 25 übernehmen neben der Stützfunktion gleichzeitig eine Dichtfunktion, um den Ringraum 26 gegenüber den Aufnahmeöffnungen für die Spannelemente 24 in dem Außenrohr 1 abzudichten.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist das Außenrohr 1 an mehreren Stützstellen durch die Stützmittel 12 mit dem Innenrohr 3 verspannt. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Spulspindel weist jede Spulstelle, d. h. jede Spannstelle eine Spulhülse 10 jeweils eine Stützstelle zum Verspannen des Außenrohres 1 des Innenrohres 3 auf. Damit ist das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel besonders für lang auskragende Spulspindeln von über einem Meter Länge bei Verwendung relativ breiter Spulhülsen 10 geeignet.
An dem freien Ende der Spulspindel ist ein Deckel 14 durch mehrere Schrauben 15 mit dem Innenrohr 3 verbunden. Der Deckel 14 ist derart bemessen, daß der Ringraum 26 zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 1 ebenfalls durch den Deckel 14 verschlossen wird.
An dem gegenüberliegenden Ende besitzt das Innenrohr 3 einen umlaufenden Kragen 11, an welchem das Außenrohr 1 anliegt.
Das in Fig. 1 dargestellte Stützmittel 12 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel zur Erzeugung einer Spannkraft zwischen dem Außenrohr 1 und dem Innenrohr 3 nachdem das Außenrohr 1 auf das Innenrohr 3 aufgesteckt ist. In Fig. 3 ist schematisch ein Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spulspindel gezeigt. Hierbei stellt der Querschnitt eine von mehreren Stützstellen der Spulspindel dar. Innerhalb der Stützstelle wird das Stützmittel 12 durch mehrere am Umfang des Innenrohres 3 gleichmäßig verteilt angeordnete segmentförmige Stützkörper 27 gebildet. Die Stützkörper 27 sind jeweils als ein verformbares Profil ausgebildet. Jedem Stützkörper 27 ist ein Spannelement 24 in Form einer Spannschraube zugeordnet. Das Spannelement 24 ist hierzu in das Außenrohr 1 eingeschraubt und mit dem Stützkörper 27 verbunden. Dabei wird der Stützkörper 27 gegen das Außenrohr 1 verspannt und verformt. Die Verformung des segmentförmigen Stützkörpers 27 erzeugt eine radial wirkende Spannkraft zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 1. Somit wird eine ungleichmäßige am Umfang des Außenrohres 1 wirkende Spannkraft erzeugt. Durch die Vielzahl der innerhalb einer Stützstelle angeordneten Stützkörper 27 läßt sich ein sicheres Verspannen zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 1 erzielen. Auch hierbei ist die Formgebung der segmentförmigen Stützkörper 27 sowie der Spannelemente 24 beispielhaft.
In Fig. 4 ist schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spulspindel dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen identisch mit dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Insoweit wird auf die zur Fig. 1 gemachte Beschreibung Bezug genommen, und an dieser Stelle werden nur die Unterschiede aufgezeigt.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spulspindel sind die ringförmigen Stützkörper 23 T-förmig ausgebildet. Innerhalb einer Stützstelle ist der ringförmige Stützkörper 23, der sich über die elastische Ringe 25 gegenüber dem Außenrohr 1 abstützt, durch mehrere Spannelemente 24 mit dem Außenrohr 1 verbunden. Dabei wird eine auf den kreisförmigen Umfang des ringförmigen Stützkörpers 23 bezogene Verformung erzielt. Der ringförmige Stützkörper 23 stellt im verspannten Zustand ein Vieleckquerschnitt dar, der in dem Ringraum 26 zu einer zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 1 wirkenden Spannkraft führt. Damit wird eine im wesentlichen über den Umfang gleichmäßig wirkende Spannkraft zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 1 erzeugt.
Um einerseits möglichst geringe Massen zu beschleunigen und andererseits eine hohe Biegefestigkeit insbesondere im mittleren Bereich der Spulspindel zu erhalten, besitzt das Außenrohr in den Endbereichen jeweils eine Eindrehung 28. Die Eindrehung 28 ist umlaufend am Umfang des Außenrohres 1 eingebracht. Damit ist die Wandstärke des Außenrohres 1 im mittleren Bereich der Spulspindel stärker ausgebildet, als in den Endbereichen des Außenrohres 1.
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spulspindel in einer Längsschnittansicht dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ist ebenfalls im wesentlichen identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ausgebildet. Insoweit wird auf die in Fig. 1 gemachte Beschreibung Bezug genommen und an dieser Stelle werden nur die Unterschiede aufgezeigt.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Außenrohr 1 durch eine Säule von hintereinandergesteckten Zylindern 20 gebildet. Dabei sind benachbarte Zylinder 20 in einer Verbindung 21 derart miteinander gekoppelt, daß im wesentlichen keine Relativbewegung zwischen den einzelnen Zylindern auftreten kann. Dadurch weist die so hergestellte Säule aus einer Vielzahl von Zylindern 20 eine im wesentlichen gleichwertige Biegesteifigkeit auf im Vergleich zu einem durchgehenden Außenrohr. Die Verbindung 21 zwischen den Zylindern 20 ist vorzugsweise lösbar ausgebildet. Die Verbindung 21 könnte auch in einer hier nicht dargestellten Art und Weise durch Zusatzelemente hergestellt werden. So würde bereits ein die Fuge zwischen zwei Zylindern 20 überdeckender Schrumpfring eine ausreichende Biegesteifigkeit gewährleisten. Es besteht jedoch auch die Möglichckeit, die Verbindung der Zylinder biegeweich zu halten und die Zylinder durch eine Axialkraft zusammenzuhalten. Zudem können die Zylinder in ihrer Länge unterschiedlich ausgeführt sein, so daß beispielsweise im mittleren Bereich ein oder mehr längere Zylinder und in dem Endbereich ein oder mehrere kurze Zylinder angeordnet sind. Das Innenrohr 3 und die Säule der Zylinder 20 sind gegeneinander verspannt. Hierzu ist an dem zum Träger 7 gewandten Ende an dem Innenrohr 3 ein umlaufender Kragen 11 angebracht. Der Kragen 11 ist vorzugsweise umlaufend ausgebildet und besitzt einen Außendurchmesser, der den Außendurchmesser der Zylinder 20 überragt, so daß das stirnseitige Ende der Säule der Zylinder 20 an der vom Träger 7 abgewandten Innenseite des Kragens 11 anliegt.
An dem gegenüberliegenden Ende des Innenrohres 3 und der Säule der Zylinder 20 ist ein Deckel 14 angeordnet. Der Deckel 14 besitzt einen Außendurchmesser, der den Außendurchmesser der Zylinder 20 überragt. Auf der zu dem Zylinder 20 gewandten Seite besitzt der Deckel 14 eine ringförmige Anlagefläche, die unmittelbar an der Stirnseite der Zylindersäule anliegt. Zwischen der Stirnseite des Innenrohres 1 und dem Deckel 14 ist ein Spalt gebildet, der von mehreren Schrauben 15 durchdrungen ist, die den Deckel 14 mit der Stirnseite des Innenrohres 1 verbinden. Dadurch wird das Innenrohr 3 und die Säule der Zylinder 20 derart miteinander verspannt, daß die durch die Schrauben 15 erzeugte Spannkraft in dem Innenrohr 1 zu einer über die Anlagefläche des Deckels 14 an der Säule der Zylinder 20 entsprechende Gegenkraft führt. Die durch die Schraube 15 erzeugte Spannkraft führt zu einer Zugbeanspruchung des Innenrohres 3. An der Säule der Zylinder 20 wird dagegen durch die Anlagefläche des Deckels 14 eine Druckkraft in die Stirnseite der Säule eingeleitet. Die Säule der Zylinder 20 stützt sich dabei an dem gegenüberliegenden Ende an dem Kragen 11 des Innenrohrs 3 ab. Somit entsteht zwischen dem Innenrohr und der Säule der Zylinder 20 ein geschlossener Kraftfluß, so daß die Säule der Zylinder 20 und das Innenrohr 3 die Tragfähigkeit sowie die Biegesteifigkeit der Spulspindel bestimmen.
Zusätzlich ist eine radiale Verspannung zwischen dem Innenrohr 3 und den Zylindern 20 wirksam. Hierzu ist das Stützmittel 12 durch einen ringförmigen Stützkörper 23 und mehreren auf den Stützkörper 23 einwirkenden Spannelemente 24 gebildet. Der Stützkörper 23 ist als ein inkompressibler Elastomerring 29 ausgebildet. Innerhalb des Ringraumes 26 wirkt zu beiden Stirnseiten des Elastomerrings 29 ein Spannelement 24 in Form einer Feder. Dabei können die Spannelemente 24 gleichzeitig die Abstützung der innerhalb der Spannapparate 13 verschiebbar ausgebildeten Kolben übernehmen. Die in dem Ringraum 26 angeordnete Säule bestehend aus Spannapparaten 13 und Stützmittel 12 wird über den am Ende des Innenrohres 3 verschraubten Deckel 14 zwischen dem Kragen 11 und dem Deckel 14 gespannt. Dadurch erzeugen die als Federn ausgebildeten Spannelemente 24 eine Druckbelastung auf den jeweiligen Elastomerring 29, so daß durch die Verformung des Elastomerrings 29 eine radial wirkende Spannkraft zwischen dem Innenrohr 3 und dem jeweiligen Zylinder 20 erzeugt wird. Somit wird die Säule der Zylinder 20 durch eine radiale Spannkraft in den Stützstellen sowie durch axiale Verspannung durch den Deckel 14 mit dem Innenrohr 3 verbunden.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen der Spulspindel nach Fig. 1, 4 und 5 sind jeweils mehrere Stützstellen zur radialen Verspannung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr vorgesehen. Es hat sich gezeigt, daß bei einer Länge der Spulspindel von einem Meter mindestens drei in Abstand zueinander ausgebildete Stützstellen mit beispielsweise ringförmigen Stützmitteln vorhanden sein müssen, um eine ausreichende Tragfähigkeit des Außenrohres zu erhalten. Zur Erhöhung der Biegesteifigkeit besteht ebenfalls die Möglichkeit, ein profiliertes Außenrohr zu verwenden. Hierbei besitzt das Außenrohr eine innenliegende längsgerichtete Profilform, die eine Wandstärkenreduzierung und damit eine Masseeinsparung in dem Außenrohr ermöglicht, ohne die Steifigkeit im wesentlichen zu vermindern.
Die erfindungsgemäße Spulspindel zeichnet sich besonders dadurch aus, daß das Innenrohr und das Außenrohr auf einfache Weise montierbar sind. Bei der Montage sind die Stützkörper nicht verformt und am Umfang des Innenrohres gehalten. Erst nach endgültiger Montage erfolgt durch Verformung der Stützkörper eine Verspannen des Außenrohres mit dem Innenrohr.

Bezugszeichenliste

1: Außenrohr
2: Klemmeinrichtung
3: Innenrohr
4: Klemmelemente
5: Antriebswelle
6: Nabe
7: Träger
8: Lager
9: Öffnungen
10: Spulhülse
11: Kragen
12: Stützmittel
13: Spannapparat
14: Deckel
15: Schraube
16: Kolben
17: Feder
18: Keilfläche
19: Dichtung
20: Zylinder
21: Verbindung
22: Anschlag
23: ringförmiger Stützkörper
24: Spannelement
25: Ring
26: Ringraum
27: segmentförmiger Stützkörper
28: Eindrehung
29: Elastomerring

Claims

Spulspindel zum Aufspannen mehrerer Spulhülsen (10) in einer Aufspulmaschine für Fäden mit einem drehbaren Innenrohr (3), welches durch eine Nabe (6) mit einer konzentrisch zum Innenrohr (3) angeordneten Antriebswelle (5) drehfest verbunden ist, mit einem Träger (7) zur Lagerung der Antriebswelle (5), mit einem das Innenrohr (3) mit Abstand umschließenden Außenrohr (1), wobei das Innenrohr (3) und das Außenrohr (1) drehfest miteinander verbunden sind, und mit einer zwischen dem Innenrohr (3) und dem Außenrohr (1) angeordneten Klemmeinrichtung (2), welche mehrere durch Öffnungen (9) des Außenrohres (1) ausfahrbare Klemmelemente (4) zum Spannen der Spulhülsen (10) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Innenrohr (3) und dem Außenrohr (1) mehrere im Abstand zueinander liegende Stützmittel (12) angeordnet sind, welche Stützmittel (12) eine radial wirkende Spannkraft zwischen dem Innenrohr (3) und dem Außenrohr (1) erzeugen und daß die Stützmittel (12) jeweils aus einem verformbaren Stützkörper (23) und zumindest einem Spannelement (24) gebildet sind, wobei die Spannkraft durch Zusammenwirken des Stützkörpers (23) und des Spannelementes (24) erzeugbar ist.
Spulspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützmittel (12) derart ausgebildet sind, daß das Außenrohr (1) und das Innenrohr (3) über den Umfang zumindest teilweise elastisch gegeneinander verspannt sind.
Spulspindel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (23) ringförmig ausgebildet ist, so daß die Spannkraft im wesentlichen gleichmäßig am Umfang zwischen dem Außenrohr (1) und dem Innenrohr (3) wirkt.
Spulspindel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (27) segmentförmig ausgebildet ist, so daß die Spannkraft ungleichmäßig am Umfang zwischen dem Außenrohr (1) und dem Innenrohr (3) wirkt.
Spulspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (24, 27) an dem Innenrohr (1) gehalten ist und daß das Spannelement (24) durch eine oder mehrere gleichmäßig verteilt angeordnete Spannschrauben gebildet ist, welche von außen durch das Außenrohr (1) auf den Stützkörper (23) einwirken.
Spulspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (23) am Umfang zumindest einen elastischen Ring (25) trägt, durch welchen der Stützkörper (23) sich gegenüber dem Außenrohr (1) abstützt.
Spulspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Länge L der Spulspindel und dem Durchmesser D der Spulspindel in einem Bereich von L/D≥10 liegt.
Spulspindel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (3) und das Außenrohr (1) sich über eine Länge von mindestens 1m erstrecken und zumindest durch drei in Abstand zueinander angeordnet ringförmige Stützmittel (12) verspannt sind.
Spulspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (1) und das Innenrohr (3) am freien Ende durch einen Deckel (14) verbunden sind, daß der Deckel (14) mit einer Anlagefläche an dem stirnseitigen Ende des Außenrohres (1) anliegt und daß der Deckel (14) mit Abstand zu dem stirnseitigen Ende des Innenrohres (3) durch die Schraube (15) mit dem Innenrohr (3) verschraubt ist.
Spulspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (2) mehrere axial hintereinander angeordnete Spannapparate (13) aufweist, durch welchen die Klemmelemente (4) radial führbar sind, und daß zwischen zwei benachbarten Spannapparaten (13) eine der Stützmittel (12) angeordnet ist.
Spulspindel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Spannen einer Spulhülse (10) die dem Stützmittel (12) benachbarten Spannapparate (13) vorgesehen sind.
Spulspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (1) durch mehrere Zylinder (20) gebildet wird und daß die Verbindungen (21) der Zylinder (20) biegesteif und/oder lösbar ausgeführt sind.
Spulspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (1) in den Endbereichen jeweils eine oder mehrere äußere Eindrehungen (28) aufweist, so daß die Wandstärke im mittlere Bereich des Außenrohres (1) größer ist als im Bereich der Eindrehungen (28).