EP1763599B1

EP1763599B1 - Fliehkraft aktivierte hülsenkupplung

Info

Publication number: EP1763599B1
Application number: EP05730000A
Authority: EP
Inventors: Helmut Speiser; Klaus Seffert; Klaus Mette
Original assignee: Oerlikon Textile Components GmbH
Current assignee: Saurer Spinning Solutions GmbH and Co KG
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2005-04-14
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2025-04-14
Also published as: JP4673889B2; DE102004031253A1; WO2006002700A1; JP2008504463A; CN1957124B; DE502005010230D1; EP1763599A1; ES2347665T3; CN1957124A

Description

Die Erfindung betrifft eine Hülsenkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der CH 464 751 sind Hülsenkupplungen bekannt, bei denen mehrere knopfartige Mitnahmekörper, gleichmäßig um den Spindelumfang verteilt, in Sacklöchern angeordnet sind. Die als Kupplungsknöpfe bezeichneten Mitnahmekörper sind hohl und hutförmig ausgebildet. Die Kupplungsknöpfe bestehen aus federndem Material, damit sie in die Sacklöcher eingeführt werden können. Sie greifen in eingebautem Zustand mit ihren Rändern in Hinterschneidungen ein, die in die Sacklöcher eingebracht sind. Zusammen mit den Kupplungsknöpfen wird je eine Schraubendruckfeder in die Sacklöcher eingesetzt. Die Schraubendruckfeder drückt den Kupplungsknopf ständig nach außen. Die Halterung der Hülse erfolgt so durch Federkraft. Die Kraft, die beim Aufstecken und Abziehen der Hülse überwunden werden muss, ist relativ groß. Da der Kupplungsknopf dünnwandig ist, ist die Masse des Kupplungsknopfes gering. Daher wird die Kraft, mit der der Kupplungsknopf gegen die Innenfläche der Hülse drückt, auch bei Rotation der Spindel weitgehend nur durch die Federkraft aufgebracht. Die Federkraft muss wenigstens so groß sein, daß die Hülse sicher mitgenommen wird. Diese relativ hohe Kraft kann den Spulenwechsel behindern, wenn die leere, aufzusteckende Hülse lediglich durch ihr Eigengewicht in Betriebsposition gelangen soll und dazu die Kupplungsknöpfe entgegen der Federkraft senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung in die Sacklöcher hinein drücken muss. Beim Doffvorgang an einer Spinnmaschine ist sowohl beim Abziehen wie beim Aufstecken eine starke Reibungskraft zu überwinden. Durch die Reibung zwischen der Innenseite der Hülse und dem Kupplungsknopf kann Verschleiß auftreten, der die Hülseninnenseite aufrauht. Die Aufrauhung erhöht den Reibungskoeffizienten zwischen Hülse und Kupplungsknopf und damit die Hülsenaufpresskraft im längeren Gebrauch noch weiter. Die Abdichtung des Sacklochinneren gegen Verschmutzung ist unzureichend, da sich die dünnwandigen Kupplungsknöpfe beim Einsetzen häufig ungleichmäßig plastisch verformen und Spalte zwischen Sacklochoberfläche und Kupplungsknopf bestehen bleiben können, die bei aufgesteckter Hülse ohnehin gebildet sind.
Die EP 0 517 341 A1 zeigt ein Element zum Zentrieren und zum Fixieren einer Hülse auf einer Spindel einer Ringspinnmaschine. Die Hülse wird nicht durch Kupplungsknöpfe, sondern statt dessen durch das polygonal ausgebildete elastische Element fixiert. Das Element wird bei auf die Spindel aufgesteckter Hülse elastisch verformt und drückt mit seinen abgerundeten Ecken gegen die Innenwand der Hülse. Die Kraft zur Fixierung und zur Mitnahme der Hülse wird ausschließlich durch Federkraft aufgebracht. Wie bekannt, kann diese relativ hohe Kraft den Spulenwechsel behindern. Es ist beim Doffvorgang der Spinnmaschine eine starke Reibungskraft zu überwinden. Da die Kraft zur Fixierung und zur Mitnahme der Hülse ausschließlich mittels der drei Ecken des elastischen Elementes auf die Innenwand der Hülse aufgebracht werden muß und damit die entsprechende, die Kraft aufbringende Berührungsfläche zwischen Element und Hülse sehr klein ist, ist die Gefahr der Aufrauhung noch größer als bei der vorbeschriebenen Hülsenkupplung der CH 464 751 .
Eine alternative Lösung, die ebenfalls aus der CH 464 751 bekannt ist, stellen massive Kupplungsknöpfe dar, die bei Rotation der Spindel durch Fliehkraft radial nach außen getrieben werden und so an die Innenwand der Hülse gepreßt werden. Die massiven Kupplungsknöpfe werden jeweils in einen axialen Hohlraum der Spindel eingeführt und mit ihrem zylindrischen Teil von innen nach außen in Bohrungen eingesetzt. In den Bohrungen sind sie bewegbar gehalten. Zur Halterung weisen die Kupplungsknöpfe Rückhalteschultern auf, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des zylindrischen Teils des Kupplungsknopfes. Die partielle Ausbildung der Spindel als Hohlspindel ist aufwendig. Es wird ein zusätzlicher Schutz gegen Verschmutzung des Spindelinneren benötigt, zum Beispiel eine speziell ausgebildete Verschlusskappe mit einem zylindrischen Fortsatz. Das Einsetzen des Kupplungsknopfes erfordert Geschicklichkeit und ist zeitraubend. Neben dem Montageaufwand ist auch der Herstellungsaufwand besonders für die Spindel verhältnismäßig groß.
Die DE 44 30 709 A1 beschreibt eine Hülsenkupplung für Spindeln, bei der radiale Durchgangsbohrungen vorgesehen sind. In die Durchgangsbohrungen sind jeweils zwei im wesentlichen zylindrische, als Fliehkraftkörper bezeichnete Mitnahmekörper eingepasst. Die Fliehkraftkörper weisen an ihren aus den radialen Durchgangsbohrungen heraustretenden Stirnseiten jeweils eine konvex gewölbte Kupplungsfläche mit daran anschließender konischer Anlagefläche auf, die Schulter genannt wird. Die Schulter soll verhindern, daß der Fliehkraftkörper bei Betrieb der Spindel, also bei ihrer Rotation um die Rotationsachse, vom Spindellaufteil abgeschleudert wird, falls einmal keine Hülse auf das Spindellaufteil aufgesteckt sein sollte. Dazu ist jeder Schulter am Außenumfang des Spindellaufteils eine entsprechende Gegenfläche zugeordnet. Diese Gegenflächen werden dort, wo die Bohrung in den Außenumfang des Spindellaufteils übergeht, durch plastische Verformung gebildet. Für das Verformen bzw. Verstemmen des Spindellaufteils im Zuge des Einsetzens der Mitnahmekörper ist die Verwendung eines Werkzeuges mit Prägestempel erforderlich. Nach dem plastischen Verformen ist es unmöglich, die Fliehkraftkörper aus der Bohrung zerstörungsfrei zu entfernen. Sind die Fliehkraftkörper bei Stillstand der Spindel vollständig in der Bohrung versenkt, kann sich Schmutz, wie zum Beispiel Staub oder Faserstücke, zwischen Gegenfläche und Fliehkraftkörper setzen. Bei Rotation der Spindel kann der Schmutz an die Gegenfläche angepresst werden und lässt sich dann nur sehr schwer wieder entfernen. Dies kann zu Funktionsstörungen oder Funktionsausfall der Hülsenkupplung führen.
Die gattungsbildende DE 43 23 068 A1 zeigt eine Hülsenkupplung, deren als dünnwandige Kappe ausgebildete Mitnahmekörper ebenfalls durch eine Schraubendruckfeder belastet sind. In die elastischen deformierbaren Kappen sind zusätzliche Massekörper eingesetzt. Die Federkraft der Schraubendruckfeder und damit der Widerstand beim Aufschieben der Hülse im Stillstand der Spindel kann geringer gehalten werden und nur 30 bis 70 Prozent des Wertes betragen, der zum Beispiel für einen aus der CH 464 751 bekannten ausschließlich durch eine Schraubendruckfeder belasteten Mitnahmekörper üblicherweise erforderlich ist. Im Stillstand der Spindel während des Doffvorganges wirkt nur die Federkraft als Anpresskraft der Kappe auf die Hülse. Bei steigender Drehzahl nimmt die Anpresskraft aufgrund der auf die Zusatzmasse wirkenden Fliehkraft zu. Zwischen Spindel und Hülse tritt trotz relativ geringer Federkraft aufgrund der zusätzlichen Fliehkraft kein Schlupf auf. Die Abdichtungswirkung der dünnen elastischen Kappen ist auch hier unzureichend. Der Herstellungs- und Montageaufwand ist relativ groß. Die Kanten des zylindrisch geformten Körpers, der die zusätzliche Masse bildet, können durch die punktuelle Druckbelastung an den dünnen Kappen im Laufe der Zeit starken Verschleiß oder sogar Beschädigungen hervorrufen. Weiter Offenbart DE 10 342 382 A1 eine Hülsenkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik, die Ausbildung von Hülsenkupplungen an Spindeln zu verbessern.
Die Aufgabe wird mit einer Hülsenkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäß ausgebildete Hülsenkupplung ist mit Kupplungsknöpfen ausgestattet, die einfach, schnell und maßgenau in den Bohrungen montiert werden können. Eine zeitraubende plastische Verformung der Spindel mit Hilfe von Presswerkzeugen bei der Montage der Kupplungsknöpfe ist nicht nötig. Es ist auch nicht erforderlich, die Spindel teilweise aufwendig als Hohlspindel auszubilden und zur Abdeckung des Hohlraumes der Hohlspindel Verschlusskappen vorzusehen. Die erfindungsgemäßen Kupplungsknöpfe sind robust und verschleißarm. Der Innenraum der Bohrungen ist gegen Verschmutzung wirksam geschützt. Sollte sich Schmutz am Außenrand der Bohrung absetzen, kann dieser vom Kupplungsknopf wieder abgestreift werden. Die Kupplungsknöpfe sind so ausgebildet, daß allein die durch ihre Masse verursachten Fliehkräfte für eine sichere Halterung und Mitnahme der Hülse bei Rotation der Spindel ausreichen. Die Federelemente sichern die Kupplungsknöpfe gegen das Herausfallen aus der Bohrung. Ein begrenztes Spiel des Kupplungsknopfes relativ zur Bohrung beziehungsweise zur Spindel in radialer Richtung bleibt dabei bestehen. Das Einsetzen ist einfach durchzuführen.
Der Durchmesser des zylinderförmig ausgebildeten Kupplungsknopfes ist geringfügig kleiner als der Durchmesser der Bohrung. An seinem beim Einbau nach innen gerichteten Ende weist er eine umlaufende Nut auf, in die ein separates Federelement eingesetzt ist. Das Federelement besteht vorzugsweise aus Federdraht und ist vorteilhaft als ovaler Ring ausgebildet. Vorzugsweise ist der Ring an einer Seite offen. Ein solcher Ring ist kostengünstig und einfach herzustellen. Die Montage kann leicht und schnell vorgenommen werden. Breite und Tiefe der Nut sind größer als der Durchmesser des Federdrahtes, so dass das Federelement völlig von der Nut aufgenommen werden kann. Beim Einsetzen des Kupplungsknopfes in die Bohrung der Spindel wird das Federelement radial derart zusammengedrückt, dass es in die Nut des Kupplungsknopfes eintaucht. Das Zusammendrücken des Federelementes beim Einführen des Kupplungsknopfes in die Bohrung wird durch die als ovaler sowie offener Ring ausgeführte Form des Federelementes sowie den kreisförmigen Querschnitt des Federdrahtes erleichtert. Ist der Kupplungsknopf so tief in die Bohrung eingeführt, dass die Nut die Hinterschneidung der Bohrung erreicht hat, wirkt keine radiale Kraft mehr auf das Federelement. Das Federelement spreizt sich daher wieder auseinander und wirkt als sichere Halterung gegen das Herausfallen des Kupplungsknopfes aus der Bohrung.
Bilden der Kupplungsknopf und das Federelement eine vormontierte Baugruppe, wird sowohl für die Vormontage von Kupplungsknopf und Federelement als auch für das Einsetzen in die Bohrung der Spindel nur geringer Zeitaufwand benötigt. Nicht nur der Kupplungsknopf lässt sich einfach und mit wenig Aufwand herstellen, sondern auch das mit ihm zusammenwirkende Federelement. Die jeweils aus Kupplungsknopf und Federelement bestehende vormontierte Baugruppe kann nach dem Zusammenbau in die jeweilige dafür vorgesehene Bohrung der Spindel eingesetzt werden. Der erforderliche Aufwand für die Fertigmontage wird vermindert. Kupplungsknopf und Federelement lassen sich leicht und mit geringem Aufwand zusammenfügen.
Ein massiver Kupplungsknopf aus Stahl, der vorteilhaft gehärtet ist, ist verschleißfest und weist eine relativ große Masse auf. Aufgrund seiner Masse beaufschlagt er bei der Rotation der Spindel die Innenwand der Hülse besonders gut mit einer zur Fixierung der Hülse erforderlichen Kraft.
Eine Spindel, die gemäß Anspruch 7 ausgebildet ist, ermöglicht eine stabile Dreipunkthalterung und Zentrierung in einer einzigen Ebene mit der minimalen Anzahl von nur drei Kupplungsknöpfen.
Die jeweils aus Kupplungsknopf und Federelement bestehende vormontierte Baugruppe eignet sich auch zum nachträglichen Einbau in Spindeln, die bereits geeignete Hinterschneidungen aufweisen, und kann so vorhandene Mitnahmekörper ersetzen.
Auf Spindeln, die mit der erfindungsgemäßen Hülsenkupplung ausgerüstet sind, lassen sich die Hülsen leicht aufstecken und abziehen. Die Kupplungsknöpfe üben dabei keine Federkraft auf die Innenfläche der Hülsen aus.
Die erfindungsgemäße Hülsenkupplung lässt sich funktionssicher und verschmutzungsarm betreiben und ist verschleißfest. Die Ausführung ist kostengünstig in der Herstellung sowie schnell und einfach zu montieren.
Die Erfindung wird anhand der Figuren weiter erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1: eine vormontierte Baugruppe, bestehend aus einem Kupplungsknopf und einem Federelement, in Seitenansicht,
Fig. 2: die Baugruppe der Fig. 1 in Draufsicht,
Fig. 3: die Baugruppe der Fig. 1 in perspektivischer Ansicht,
Fig. 4: einen Teilschnitt durch eine Spindel mit einer Hülsenkupplung während des Einbaues des Kupplungsknopfes,
Fig. 5: einen Teilschnitt durch eine Spindel mit einer Hülsenkupplung nach dem Einbau des Kupplungsknopfes,
Fig. 6: einen Querschnitt durch eine Spindel mit drei Kupplungsknöpfen in Betriebsposition.

Die in Fig. 1 dargestellte vormontierte Baugruppe besteht aus einem Kupplungsknopf 1 und einem Federelement. Der Kupplungsknopf 1 weist eine Nut 2 auf, in die das als offener Ring 3 ausgebildete Federelement aufgesteckt ist. An dem der Nut 2 entgegengesetzten Ende weist der Kupplungsknopf 1 eine konvex gewölbte Kupplungsfläche 4 auf.
In der Draufsicht des Kupplungsknopfes 1 der Fig. 2 ist die ovale Form des Ringes 3 erkennbar. Der Ring 3 ist zwischen den freien Enden 5 offen, wobei die freien Enden 5 deutlich voneinander beabstandet sind. Die freien Enden 5 des Ringes 3 liegen in der Nut 2, wie die Darstellung der Figur 2 und die perspektivische Ansicht der Fig. 3 erkennen lassen. Der dem offenen Abschnitt gegenüberliegende Teil des Ringes 3 befindet sich völlig in der Nut 2. Die Form des Ringes 3 führt in Verbindung mit der Nut 2 zu einem sicheren Halt am Kupplungsknopf 1.
Fig. 4 zeigt den Kupplungsknopf 1 während des Einsetzens in die Bohrung 6 der Spindel 7. Dazu wird die vormontierte Baugruppe, bestehend aus dem Kupplungsknopf 1 und dem offenen Ring 3 mit dem Ende, an dem die Nut 2 eingebracht ist, voran in die Bohrung 6 eingeführt. Das Einführen wird durch eine Anfasung 12 am Rande der Bohrung 6 erleichtert. Mittels einer auf die Kupplungsfläche 4 wirkenden Kraft in Richtung des Pfeils 8 wird der Kupplungsknopf 1 in die Bohrung 6 gedrückt, bis er beispielsweise den Boden 9 der Bohrung 6 erreicht hat. Der Ring 3 ist in dieser Phase des Einsetzens durch das Eindrücken mit einer radial zur Wand der Bohrung 6 gerichteten Kraft beaufschlagt und völlig in der Nut 2 versenkt. Bei Erreichen der Hinterschneidung 10 wirkt keine radiale Kraft mehr auf den Ring 3, und dieser spreizt sich in der Hinterschneidung 10 wieder auseinander, wie in Fig. 5 dargestellt. Der Ring 3 nimmt nun wieder die ovale Form an, die in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist. Dadurch wird der Kupplungsknopf 1 in der Spindel 7 verschiebbar gehaltert.
Fig. 6 zeigt eine Hülsenkupplung, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Dreipunkt-Fliehkraftkupplung ausgebildet ist. Beim Aufstecken der Hülse 11 auf die Spindel 7 werden etwa aus den Bohrungen 6 hervorstehende Kupplungsknöpfe 1 in die Bohrungen 6 der Spindel 7 hineingeschoben, wobei keine Federkräfte zu überwinden sind. Die Kupplungsknöpfe 1 befinden sich in der Betriebsposition, die dann angenommen wird, wenn die Spindel 7 Betriebsdrehzahl rotiert. Die Kupplungsknöpfe 1 werden während der Rotation mit ihren Kupplungsflächen 4 unter der Wirkung von Fliehkraft nach außen gegen die Innenwand der Hülse 11 gepreßt. Dadurch wird die Hülse 11 während des Betriebes zur Spindel 7 wirkungsvoll zentriert und in ihrer Position sicher fixiert. Zum Abziehen der Hülse 11 wird die Spindel 7 stillgesetzt. Es wirkt nun keine Fliehkraft mehr auf die Kupplungsknöpfe 1 und damit keine radialen Kräfte auf die Innenfläche der Hülse. Die Hülse 11 lässt sich nun leicht wieder von der Spindel 7 abziehen.
Die Kräfte, die durch das Eigengewicht des Kupplungsknopfes 1 auftreten und radial nach außen gerichtet wirken können, vermögen nicht, die sichere Halterung des Kupplungsknopfes 1 aufzuheben und den Kupplungsknopf 1 aus der Bohrung 6 der Spindel 7 herauszulösen. Das gleiche gilt für die Fliehkräfte, die an den Kupplungsknopf 1 angreifen, wenn die Spindel 7 mit Betriebsdrehzahlen rotiert und keine Hülse 11 auf die Spindel 7 aufgeschoben ist. Der gespreizte Ring 3, der die Hinterschneidung 10 hintergreift, gewährleistet stets eine sichere Halterung in der Spindel 7 und verhindert ein unbeabsichtigtes Herauslösen des Kupplungsknopfes 1 aus der Bohrung 6.

Claims

Hülsenkupplung für Spindeln einer Textilmaschine, wobei die Hülsenkupplung Kupplungsknöpfe (1) umfasst, die in radial gerichtete, Bohrungen (6) im Schaft der Spindel (7) eingesetzt sind, die Kupplungsknöpfe (1) jeweils in ihrer Bohrung (6) verschiebbar sind und mit ihrem nach außen gerichteten Ende (4) unter Wirkung von Fliehkraft so gegen die Innenwand einer auf die Spindel aufgesetzten Hülse gepreßt werden, dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der rotierenden Spindel und der Hülse entsteht,
die Kupplungsknöpfe (1) eine umlaufende Nut (2) aufweisen, in die ein separates Federelement eingesetzt ist, das für die Montage des jeweiligen Kupplungsknopfes (1) in der Nut (2) versenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen im Schaft der Spindel hinterschnitten sind, so dass die Federelemente nach der Montage der Kupplungsknöpfe die Hinterschneidungen (10) hintergreifen.
Hülsenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement aus Federdraht gebildet ist.
Hülsenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement ein ovaler Ring (3) ist.
Hülsenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement ein offener Ring (3) ist.
Hülsenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Kupplungsknopf (1) und Federelement eine vormontierbare Baugruppe bilden.
Hülsenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsknöpfe (1) aus gehärtetem Stahl bestehen.
Hülsenkupplung nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (7) mindestens drei Bohrungen (6) zur Aufnahme der Kupplungsknöpfe (1) aufweist, die in einer Ebene quer zur Spindelachse gleichmäßig verteilt auf dem Umfang der Spindel (7) angeordnet sind.