EP2398727B1

EP2398727B1 - Spulspindel

Info

Publication number: EP2398727B1
Application number: EP10701876.4A
Authority: EP
Inventors: Arno Thiel; Michael SCHRÖTER; Rainald Voss
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2030-02-01
Also published as: WO2010094553A1; CN102325711A; CN102325711B; JP5453456B2; EP2398727A1; JP2012518582A

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulspindel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Spulspindeln finden Verwendung in Aufspulmaschinen, die dazu dienen, kontinuierlich zulaufende Fäden zu Spulen aufzuwickeln. Dazu werden die Fäden in der Aufspulmaschine zunächst von einer Changiereinrichtung quer zur Fadenlaufrichtung changiert und über eine rotierende Andrückwalze geführt. Die Andrückwalze legt die Fäden jeweils auf die aufzuwickelnden ebenfalls rotierenden Spulen auf. Dabei sind mehrere Spulen fluchtend hintereinander auf einer gemeinsamen Spulspindel angeordnet. Dadurch ist es möglich, mehrere Fäden gleichzeitig aufzuwickeln. Die vollen Spulen sowie die leeren Hülsen, auf denen die Spulen aufgewickelt werden, werden bei einem Austausch axial von den Spulspindeln genommen beziehungsweise auf die Spulspindel aufgesteckt. Dazu sind die Spulspindeln einseitig auskragend gelagert.
Nach dem Aufstecken der Hülsen werden diese durch Spannmittel in ihrer Lage fixiert und zentriert. Diese Spannmittel sind im Inneren der Spulspindel vorgesehen und beanspruchen für ihre Funktion Bauraum. Eine Spulspindel mit integriertem Spannmitteln ist beispielsweise aus der Patentanmeldung DE 101 63 832 A1 bekannt. Die Spulspindel wird im Wesentlichen durch einen rohrförmigen Träger gebildet, der mit einer angetriebenen und drehbar gelagerten Welle verbunden ist. Außerhalb des rohrförmigen Trägers sind die Spannmittel vorgesehen, die von einem weiteren rohrförmigen Halters umschlossen werden. Der Außendurchmesser der Spulspindel wird somit durch den Durchmesser des Halters bestimmt. Hingegen ist der Durchmesser des rohrförmigen Trägers, der für die statischen und dynamischen Eigenschaften der Spulspindel maßgeblich bestimmend ist, um die zweifache Dicke der Spannmittel kleiner. Dieser Verlust von Bauraum für den Träger ist besonders schmerzlich, da die Biegesteifigkeit eines Rohres in der vierten Potenz vom Durchmesser abhängt.
Aus der DE 463 085 C ist eine Vorrichtung zur Befestigen und zur Führung von Spulen auf einem Haltekern bekannt, bei der die Spulen zwischen einem Schaft und einem Kopf axial auf einem Bolzen gespannt sind. Weiterhin ist aus der DE 813 522 C eine Vorgarnwickelwalze bekannt, bei der Spulen auf einer Walze zwischen zwei Randscheiben axial gespannt sind, wobei eine der beiden Randscheiben mit Hilfe eines Verschlusskörpers mit Federbolzen gehalten wird.
Einhergehend mit der stetig wachsenden Leistungsfähigkeit von Aufspulmaschinen werden die Spulspindeln heute für 8 oder mehr Spulen ausgelegt, so dass sich für die Spulspindeln entsprechende Baulängen ergeben, die dynamisch weich sind und so leicht zu Schwingungen anzuregen sind. Gleichzeitig werden von den Spulspindeln hohe Aufspulgeschwindigkeiten gefordert, die zu entsprechend hohen Drehzahlen der Spulspindel führen, was eine Schwingungsanregung in einem breiten Frequenzband im Verlauf der Spulreise zur Folge hat. Ein weiterer Zielkonflikt ergibt sich aus der Forderung, möglichst viel Volumen in einer Spule zu speichern, was große Innendurchmesser der Spulen und damit große Außendurchmesser der Spulspindeln verbietet.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Spulspindel bereitstellen, die bei einer großen Länge und einem geringen Durchmesser günstige dynamische Eigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Spulspindel gelöst, bei der jedem Spannmittel ein Durchbruch im Halter zugeordnet ist, die Spannmittel einem kurzen Längenabschnitt des Halters zugeordnet sind, wobei die Spannmittel zum Fixieren der Hülsen auf zumindest eine der Hülsen einwirken indem durch die Durchbrüche durch die Spannmittel eine Spannbewegung und eine Entspannbewegung ausführbar ist, und bei der die Hülsen reibschlüssig und/oder formschlüssig als ein Hülsenstapel am Umfang des Halters gehalten sind. Der Vorteil ist, dass eine Spannvorrichtung eingesetzt werden kann, das sich nicht über die gesamte Länge der Spulspindel erstreckt, wie dies bei Spannvorrichtungen der Fall ist, die jede Hülse einzeln radial spannen.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Variante, bei welcher die Spannmittel einer auskragenden Seite des Halters zugeordnet sind und bei welcher auf einer gegenüberhegenden Lagerungsseite der Spulspindel ein Axialanschlag für die Hülsen vorgesehen ist. Der Anordnung am auskragenden Ende liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Struktur im Bereich der auskragenden Lagerung besonders relevant für die statische und dynamische Steifigkeit der Spulspindel ist. Durch die Verlagerung der Spannvorrichtung an das auskragende Ende der Spulspindel steht nun mehr Bauraum für eine steife Bauweise der Spulspindel zur Verfügung. Somit können besonders langauskragende Spulspindel mit geringer Biegeneigung zum gleichzeitigen Aufwickeln einer Mehrzahl von Spulen geschaffen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich daher am auskragenden Ende der Spulspindel die Spannvorrichtung mit einem oder mehrere Spannmitteln, die auf die dem auskragenden Ende der Spulspindel zugeordnete Hülse eine axiale Spannkraft in Richtung der Lagerung ausübt. Die Spannkraft wirkt in axiale Richtung und lässt sich unmittelbar auf den Hülsenstapel zur Fixierung aller Hülsen übertragen. Mit Hilfe der Spannmittel wird direkt eine axiale Spannkraft direkt auf die Stirnfläche der dem auskragenden Ende der Spulspindel zugeordneten Hülse übertragen. Dadurch werden die auf die Spulspindel koaxial hintereinander aufgesteckten Hülsen axial miteinander und mit der Spulspindel verspannt, wobei die Spulspindel auf der Lagerungsseite einen Axialanschlag aufweist. Somit ist es möglich, auf die Hülsen das für den Aufspulvorgang erforderliche Drehmoment zu übertragen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Spannvorrichtung derart ausgebildet, dass die Spannmittel an zumindest einer letzten Hülse eine radiale Spannkraft erzeugen. Hierbei wird die formschlüssige Verbindung der Hülsen innerhalb des Hülsenstapels genutzt, um ein Fixierung und Mitnahme am Umfang des Halters zu erhalten. Die Hülsen werden zuvor bis zum Axialanschlag am Umfang des Halters zusammengeschoben, um dann durch eine partielle Klemmung fixiert zu werden. Die Spannmittel wirken vorteilhaft auf zumindest eine der Hülse. Eine partielle Klemmung lässt sich jedoch auch dadurch erreich, wenn mehrere Hülsen am Ende des Hülsenstapels von den Spannmittel verspannt werden.
In einer anderen Variante der Erfindung wird die Spannvorrichtung mit Hilfe der Spannmittel auf die dem auskragenden Ende der Spulspindel zugeordneten Hülse eine radiale Spannkraft aus, um diese Hülse zu fixieren, und zugleich eine axiale Spannkraft in Richtung des Anschlages, so dass die dazwischen liegenden Hülsen in der zuvor beschriebenen Weise axial gespannt werden. Die in axialer Richtung wirkende Spannkraft wird durch Reibung übertragen.
In bevorzugter Weise sind bei der letztgenannten Variante die Spannmittel so ausgebildet, dass während des Spannvorganges in einem ersten Schritt die Hülsen axial verspannt werden und danach in einem zweiten Schritt die radiale Klemmkraft aufgebracht wird. Dabei können diese Schritte nacheinander ausgeführt werden, ineinander übergehen oder in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Maßgeblich ist, dass die Reibung auf Grund der radialen Klemmung immer ausreichend hoch ist, um die axiale Vorspannkraft aufzubringen. Bei einer umgekehrten Reihenfolge, bei welcher zunächst eine oder mehrere Hülsen am auskragenden Ende der Spulspindel radial geklemmt werden und danach das Hülsenpaket axial verspannt wird, sind die zu Erzeugung der axialen Spannkraft erforderlichen Spannmittel bevorzugt auf der Lagerseite der Spulspindel angeordnet. So dienen die radial geklemmten Hülsen als Anschlag für die axial verspannten Hülsen am Umfang der Spulspindel.
Vorzugsweise ist die Kontaktfläche, an der der Hülsenstapel am Axialanschlag anliegt, mit einer die Reibung erhöhenden Struktur ausgestattet. Dies kann beispielsweise durch eine raue Oberfläche oder durch eine Profilierung erfolgen, wobei sich die Erhebungen der Profilierung in die weichere Struktur der Hülsenstirnseite eindrücken.
In einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist die Profilierung der Kontaktfläche mit mehreren Mitnehmern ausgestattet, die mit mehreren Ausnehmungen in der Stirnseite der Hülse zusammenwirken. Damit lassen sich insbesondere auch ohne axiale Spannkräfte oder mit nur geringen axialen Spannkräften hohe Drehmomente auf die Hülsen und den Hülsenstapel übertragen.
Ebenfalls ist die Kontaktfläche des Spannmittels, das auf die korrespondierende Fläche der Hülse wirkt, mit einer die Reibung verbessernden Struktur oder mit Mitnehmern ausgestattet, die mit Ausnehmungen auf der Stirnseite der Hülse zusammenwirken.
Erfindungsgemäß ist es ebenfalls vorgesehen, dass die Stirnseiten benachbarter Hülsen mehrere Einschnitte und mehrere dadurch entstehende Vorsprüngen aufweisen, die innerhalb des Hülsenstapels so zusammenwirken, dass das Drehmoment formschlüssig auf jede der Hülsen übertragen wird.
In einer alternativen Ausführungsform sind die Stirnseiten der Hülsen mit einer die Reibung verbessernden Struktur ausgerüstet, die ebenfalls zur Übertragung des Drehmomentes beiträgt.
Eine Weiterbildung der Erfindung verwendet jeweils zwischen zwei benachbarten Hülsen einen Zwischenring, der die Drehmomentübertragung gewährleistet und zudem eine Zentrierung der Hülsen gewährleistet. Hierzu weist der Zwischenring Mittel wie beispielsweise einen Zentrierdurchmesser und Anschlagflächen mit einer kongruenten Formgebung zur Aufnahme der Stirnseiten der Hülsen auf.
In einer alternativen Ausführungsform wird die Zentrierung der Hülsen auf der Spulspindel dadurch erreicht, dass die Spulspindel auf ihrem Außenumfang mit radial federnden Fixiermitteln versehen ist.
Bevorzugt werden diese federnden Fixiermittel durch axial am Außenumfang der Spulspindel vorgesehene Leisten gebildet. Es liegt im Vermögen eines Fachmanns diese Leisten so auszuführen, dass eine zentrische Fixierung der Hülsen auf der Spulspindel sichergestellt ist.
Die Spannvorrichtung der Spulspindel ist so ausgebildet, dass die Hülsen im energiefreien Zustand gespannt sind. Beim Zuführen von Energie von außen werden die Hülsen entspannt. Erfindungsgemäß erfolgt das Zuführen der Energieversorgung auf der auskragenden Seite der Spulspindel. Dies hat den Vorteil, dass keine Versorgungsleitungen durch die für die Steifigkeit relevanten Bereiche der Spulspindel geführt werden.
Um den Bauraum an der Spulspindel zur Aufnahme der Spannvorrichtung möglichst groß gestalten zu können, ohne aber den Bauraum für die steifigkeitsrelevanten Strukturelemente der Spulspindel zu verkleinern, hat sich besonders die Weiterbildung der Erfindung ausgezeichnet, bei welcher der Längenabschnitt des Halters zur Aufnahme der Spannvorrichtung sich bis zu einer Lagerstelle einer mit dem Halter verbundenen Antriebswelle erstreckt. Damit besteht die Möglichkeit die Antriebswelle mit möglichst großem Durchmesser auszuführen.
Einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Spulspindel werden im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es stellen dar:

Fig. 1:: einen Teilschnitt durch eine erste Variante der erfindungsgemäße Spulspindel,
Fig. 2:: eine Ansicht einer weiteren Variante der erfindungsgemäße Spulspindel,
Fig. 3:: einen Teilschnitt durch eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spulspindel,
Fig. 4:: eine Detailansicht eines Spannmittels,
Fig. 5:: eine Detailansicht einer alternativen Ausführungsform des Spannmittels,
Fig. 6:: ein Teilschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Spannvorrichtung,
Fig. 7:: eine Ansicht einer Variante der erfindungsgemäßen Spulspindel.
Fig. 8:: eine Querschnittsansicht einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Spulspindel.

In Figur 1 ist ein Schnitt durch die erfindungsgemäße Spulspindel dargestellt. Die Figur 1 zeigt im oberen Bereich die Spulspindel mit aufgeschobenen im Schnitt dargestellten Spulen 4 im gespannten Zustand. Die untere Hälfte ist ohne Spulen im entspannten Zustand dargestellt.
Die Spulspindel 1 weist einen Halter 29 auf, der auskragend an einem Träger 47 mit einer hier nicht dargestellten Lagerung drehbar gehalten ist und der am Umfang mehrere koaxial hintereinander angeordnete Hülsen 2 trägt, auf denen durch die Drehung des Halters 29 kontinuierlich zulaufendes Garn zu Garnlagen 3 und somit zu Spulen 4 aufgewickelt wird. Derartige Spulspindel 1 sind hinlänglich bekannt und üblicherweise in Spulmaschinen eingesetzt. Daher werden nachfolgend die für die Erfindung maßgeblichen Teile der Spulspindel beschrieben.
Die Hülsen 2 sind als ein Hülsenstapel 41 an dem Umfang des Halters 29 gehalten, wobei die Hülsen 2 unmittelbar mit ihren Stirnseiten aneinander liegen. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Hülsenstapel 41 aus insgesamt drei Hülsen 2 gebildet. Die Anzahl der Hülsen ist beispielhaft, so werden üblicherweise mehr als zehn Hülsen 2 an einem Halter 29 der Spulspindel 1 gehalten.
Die Fixierung der Hülsen 2 an dem Halter 29 erfolgt durch eine Spannvorrichtung 7, die an einem Längenabschnitt des Halters 29 am auskragenden Ende der Spulspindel 1 angeordnet ist. Die Spannvorrichtung 7 weist mehrere Klemmmittel 8 auf, die mit ihren Enden aus dem Halter 29 herausragen und auf eine letzte Hülse 2 des Hülsenstapels 41 einwirken. In diesem Beispiel ist die Spannvorrichtung 7 so ausgebildet, dass die Hülsen 2 durch eine axiale Klemmung zwischen den Spannmittel 8 auf der auskragenden Seite 6 und einem auf der Lagerungsseite 5 angeordneter Axialanschlag 11 gespannt sind. Der Axialanschlag 11 ist auf der Lagerungsseite 5 am Umfang des Halters 29 ausgebildet.
Durch die Anordnung der Spannvorrichtung 7 in dem Längenabschnitt des Halters 29 auf der auskragenden Seite 6 ist es möglich, die Spulspindel 1 derart zu gestalten, dass auf der Lagerungsseite 5 gegenüber dem Stand der Technik Bauraum frei wird, der für eine höhere statische und dynamische Steifigkeit der Spulspindel 1. genutzt werden kann. In der Regel wird dies eine massivere Bauform und vor allem das Ausnutzen eines größeren maximalen Durchmessers der tragenden Struktur - die in diesem Beispiel nicht näher dargestellt ist - sein.
In der hier dargestellten Ausführungsvariante sind die Spannmittel 8 so ausgeführt, dass sie die der auskragenden Seite 6 zugeordnete Hülse 2 an ihre Stirnfläche formschlüssig greift. Hierzu weisen die Spannmittel 8 einen Absatz auf, der mit der Stirnfläche der Hülse 2 zusammenwirkt.
Im entspannten Zustand der Spulspindel sind die Spannmittel 8 entgegen der Spannrichtung und auf einen Durchmesser zurückgefahren, der ein Aufschieben der Hülsen 2 auf den Halter 29 ermöglicht. Zum Spannen der Hülsen 2 führen die Spannmittel 8 nun eine Spannbewegung 9 durch, bei der die Spannmittel 8 zunächst auf einen Durchmesser ausgefahren werden, der ein formschlüssiges axiales Greifen der Stirnfläche der zu spannenden Hülsen 2 ermöglicht. Unmittelbar daran anschließend oder in Form von ineinander übergehenden Bewegungen werden die Spannmittel 8 in axialer Richtung in Richtung der Lagerungsseite 5 verfahren. Dadurch wird der eigentliche Spannvorgang ausgeführt.
In der hier dargestellten Ausführung verringert sich der Durchmesser des Halters 29 im Bereich der Spannmittel 8. Es ist jedoch auch möglich, dass der Halter 29 im Bereich der Spannmittel 8 keine Durchmesserstufe aufweist, solange die Spannmittel 8 bei der Entspannbewegung 10 vollständig eingefahren werden. Die Entspannbewegung 10 enthält eine radiale Bewegung der Spannmittel 8 nach innen sowie nacheinander oder gleichzeitig eine Bewegung der Spannmittel 8 in Richtung der auskragenden Seite 6. Dadurch werden die Hülsen 2 entspannt und zugleich werden die Spannmittel 8 so weit zurückgefahren, dass die Hülsen 2 über die Spannmittel 8 hinweg abgezogen werden können.
Weitere Varianten, beispielsweise aus der Stirnseite einer kürzeren Spulspindel 1 herausragende hakenförmige Spannmittel 8, sind ebenfalls denkbar und in der Erfindung enthalten.
Der Axialanschlag 11 weist an der Kontaktfläche 12 zur anliegenden Hülse 2 eine Oberfläche mit verbesserter Reibwirkung auf. Entsprechende Oberflächen oder Strukturen können auch an den Spannmitteln 8 oder zwischen jeweils benachbarten Hülsen 2 vorgesehen sein. Ebenfalls können zwischen den Hülsen 2 hier nicht dargestellte Zwischenringe vorgesehen sein, die an den Kontaktflächen zu den Hülsenstirnseiten entsprechende Oberflächen oder Strukturen aufweisen.
In Figur 2 ist eine weitere Variante der Spulspindel 1 aus Figur 1 mit aufgeschobenen Spulen 4 in der Draufsicht dargestellt. Die Kontaktfläche 12 des Axialanschlags 11 weist in axialer Richtung eine Profilierung 38 mit mehreren Mitnehmern 39 auf, die mit entsprechenden Ausnehmungen 40 in der Stirnseite der anliegenden Hülse 2 zusammenwirkt. Auch die Hülsenstirnseiten 13 benachbarter Hülsen 2 weisen eine ähnliche Verzahnung mit mehreren Einschnitten 42 und mehreren Vorsprüngen 43 auf. Die Einschnitte 42 einer der Hülsen 2 wirken mit den Vorsprüngen 43 der benachbarten Hülse 2 zusammen, so dass die Hülsen 2 in dem Hülsenstapel 41 formschlüssig gehalten sind. Auf der auskragenden Seite 6 wirken die Spannmittel 8 direkt auf die Einschnitte 42 in der Kontaktfläche 14 der Hülsenstirnseite. Durch diese formschlüssig Verbindung können auch mit geringer axialer Vorspannkraft hohe Drehmomente zwischen dem Halter 29 der Spulspindel 1 und den Spulen 4 übertragen werden.
Figur 3 zeigt eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Spulspindel 1. Wie in Figur 1 ist auch hier die obere Hälfte mit geschnitten dargestellten Hülsen 2 im gespannten Zustand, die untere Hälfte im entspannten Zustand ohne Hülsen gezeigt. Im Gegensatz zu den in Figur 1 und 2 gezeigten Varianten wird die axial Spannkraft hier nicht durch Form- sondern durch Kraftschluss aufgebracht. Dazu klemmen die Spannmittel 8 die Hülse 2 auf der auskragenden Seite 6 der Spulspindel 1 radial von innen. Zusätzlich zu dieser radialen Klemmkraft wird die Hülse 2 auf der auskragenden Seite 6 axial in Richtung des Axialanschlages 11 gespannt. Um diese Klemmkraft und Spannkraft aufzubringen, führt das Spannmittel 8 beim Spannen und Entspannen eine ähnliche Bewegung wie in Figur 1 und 2 beschrieben durch. Zusätzlich sind in Figur 3 Fixiermittel 15 dargestellt, die die Hülsen 2 auf dem Halter 29 Spulspindel 1 radial zentrieren. Dies erfolgt durch in radialer Richtung federnd nachgiebige Leisten. Eine progressive Kennlinie der Feder stellt die radiale Zentrierung sicher.
Ebenfalls ist hier eine Energieversorgung 16 dargestellt, die zum Betätigen einer in der nachfolgenden Figur 6 gezeigten Spannvorrichtung 7 zum Antreiben der Spannmittel 8 beim Entspannen benötigt wird. Dies kann beispielsweise eine Druckluftquelle sein. Aus Sicherheitsgründen wird die Spannbewegung der Spannmittel 8 durch eine Feder bewirkt, die Entspannbewegung hingegen durch die externe Energieversorgung. Dazu wird die externen Energieversorgung 16 bei Stillstand der Spulspindel 1 mit der auskragenden Seite 6 der Spulspindel 1 verbunden und führt die zum Entspannen benötigte Energie zu. Dabei kann zum Beispiel die externen Energieversorgung 16 mit einer Doffeinrichtung verbunden sein, die nach Beendigung des Aufspulvorganges die vollen Spulen 4 abnimmt und dafür leere Hülsen 2 aufschiebt.
Figur 4 und 5 zeigen noch einmal im Detail die Spannmittel 8, die in den vorangegangenen Figuren gezeigt sind. Dabei ist in Figur 4 ein Spannmittel 8 gezeigt, dass durch eine radiale Klemmkraft eine axiale Reibkraft überträgt. Hinzu verfügt das Spannmittel 8 über eine die Reibung erhöhende Kontaktfläche 14. Das in Figur 5 gezeigte Spannmittel 8 ist auf Grund einer stufenförmigen Ausbildung in der Lage, die Spannkraft in axialer Richtung durch Formschluss zu übertragen. Dabei ist die Stufe nicht für Spannfunktion notwendig, es ist ebenso denkbar, dass das Spannmittel 8 über eine gerade Kante mit der Stirnfläche der Hülse 2 zusammenwirkt. Die Kontaktfläche 14 wirkt hier in jedem Fall in axialer Richtung mit der Stirnseite der Hülse zusammen.
Figur 6 stellt einen Teilschnitt durch das auskragende Ende der Spulspindel und die Spannvorrichtung 7 einer erfindungsgemäßen Spulspindel dar. Die Spannvorrichtung 7 ist hier unmittelbar an dem Längenabschnitt des Halters am Ende angeordnet. Es handelt sich dabei um einen von vielen möglichen Ausführungsformen, die in der Lage sind, die Spannbewegung 9 und die Entspannbewegung 10 der Spannmittel 8 zu realisieren.
Der rohrförmige Halter 29 ist freidrehbar an dem Träger 47 gehalten. Der Halter 29 weist Durchbrüche 48 auf, durch die die Spannmittel 8 nach außen in Richtung der hier nicht dargestellten Hülse wirken. Über einen Flansch 21 kann zum Entspannen Druckluft zugeführt werden, die über die Bohrung 20 in einen Zylinderraum 22 strömt und auf einen ringförmigen Kolben 23 wirkt. Dabei bewegt sich der Kolben 23 bei Beaufschlagung mit Druckluft nach rechts und spannt dabei die Feder 28. Der ringförmige Kolben 23 verfügt auf seinem Außenumfang über mehrere Rampen 24, die bei axialer Bewegung eine radiale Bewegung der Spannmittel 8 bewirken. Im Falle einer Entspannbewegung werden die Spannmittel nach innen gezogen. Nach Abschluss dieser radialen Bewegung kontaktiert ein Anschlag 26 das Spannmittel 8 und schiebt es ebenfalls nach rechts, wobei das Spannmittel 8 eine Schubhülse 27, welche das Spannmittel 8 in axialer Richtung führt, mitschleppt. Diese Bewegung wird solange ausgeführt, bis zwischen der Feder 28 und der Druckluft ein Gleichgewicht herrscht oder das Spannmittel 8 beziehungsweise die Schubhülse 27 gegen einen Anschlag läuft. Damit ist die Entspannbewegung beendet.
Nach dem Aufschieben der Hülsen wird nun die Verbindung zur Energieversorgung 16 getrennt, wodurch der Luftdruck in Zylinderraum 22 zusammenbricht. Die vorgespannte Feder 28 schiebt nun den Kolben 23 nach links, wodurch auf Grund der Rampe 24 zunächst die Spannmittel 8 radial nach außen gepresst werden. Diese klemmen sich gegen die Innenwandung der Hülsen 2. Auf Grund der Wirkung der Feder 28 wird auf die Hülse 2 eine axiale Spannkraft in Richtung des in Figur 3 dargestellten Axialanschlags 11 ausgeübt.
Die Koordination der radialen und axialen Bewegung der Spannmittel 8 wird durch eine Abstimmung der Reibverhältnisse der Schubhülse 27 mit den Reibverhältnissen des Kolbens 23 sichergestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung von Details verzichtet. Dies betrifft beispielsweise eine Sicherung, die das Herausfallen der Spannmittel 8 verhindert sowie eine Feder, die die Spannmittel 8 im entspannten Zustand in die Spulspindel hinein ziehen.
Ebenfalls kann die geforderte Bewegung der Spannmittel 8, die durch die Spannbewegung 9 und die Entspannbewegung 10 dargestellt ist, gleichwertig mit anderen Vorrichtungsmerkmalen erreicht werden, die von einem Fachmann hergeleitet werden können.
Figur 7 stellt eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Spulspindel dar. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Spannvorrichtung 7 an einem Längenabschnitt des Halters 29 auf der Lagerungsseite 5 angeordnet. Auf der Lagerungsseite 5 ist ein Spannmittel 30 auf einem Absatz der Spulspindel 1 vorgesehen. Das Spannmittel 30 ist hier in Form eines ringförmigen Kolbens oder in Form mehrerer kleiner Kolben umgesetzt, der oder die in einem Zylinder 31 eingebracht sind und über eine Druckluftzufuhr 32 mit Druckluft beaufschlagt werden. In der oberen Hälfte der in Figur 7 dargestellten Spulspindel ist der gespannten Zustand dargestellt. In der unteren Hälfte hingegen der entspannten Zustand. Das Spannmittel 30 übt eine axiale Klemmkraft auf die Stirnseite der der Lagerungsseite 5 der Spulspindel 1 zugeordneten Hülse 2 aus, die zusammen mit den anderen Hülsen 2 zwischen dem Spannmittel 30 und den Klinken 33 geklemmt werden.
Die Klinken 33 sind radial ein- und ausfahrbar, so dass sie zum Entnehmen der Hülsen 2 versenkt werden können. Hierfür kann ein Aktuator vorgesehen sein, der mit den Klinken 33 verbunden ist und entweder gemeinsam mit den Spannmittel 30 betätigt wird oder separat.
Ebenfalls ist es möglich, ein Mittel vorzusehen, mit dem die Klinken durch das Spannmittel 30 indirekt betätigt werden. Hierzu sind die Klinken 33 in einer Spannbewegung 35 axial entgegen einer Feder in Richtung der auskragenden Seite 6 bis zu einem hier nicht dargestellten Anschlag verschiebbar. Beim Entspannen des Spannmittels 30 werden die Klinken 33 durch eine Kulisse während ihrer Rückbewegung 36 radial in die Spulspindel hinein gezogen. Es ist sinnvoll, dass die Klinken 33 während ihrer Rückbewegung 36 in ihrer Bewegung unterbrochen werden, so dass sie in einer radial eingefahrenen Position verharren. Mittels einer Entriegelung 37, die beispielsweise von einem Bediener nach dem Aufschieben der Hülsen 2 auf die Spulspindel 1 betätigt wird, kann die Rückbewegung 36 fortgesetzt werden, so dass die Klinken 33 radial wieder ausfahren. Es ist vorteilhaft, die Klinken 33 so auszuführen, dass die Hülsen 2 auch im radial ausgefahren Zustand der Klinken 33 auf die Spulspindel 1 aufgeschoben werden können. Dies wird durch die in Figur 7 dargestellte schräge Vorderkante der Klinken 33 in Verbindung mit einer federnden radialen Nachgiebigkeit erreicht.
In der Fig. 8 ist eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Spulspindel in einer Querschnittsansicht gezeigt. Bei dieser Variante der erfindungsgemäßen Spulspindel erstreckt sich die Spannvorrichtung 7 über einen Längenabschnitt des Halters 29 an der auskragenden Seite 6 der Spulspindel über einen die Länge einer Hülse überschreitenden Bereich. Somit wirken die Spannmittel 8 auf zwei am Ende des Hülsenstapels 41 angeordneten Hülsen 2. Dementgegen waren bei den Varianten nach Fig. 1 bis 3 die Spannmittel 8 jeweils auf eine letzte Hülse 2 des Hülsenstapels 41 gerichtet.
Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der rohrförmige Halter 29 im mittleren Bereich durch eine Nabe 50 mit einem freien Ende einer Antriebswelle 46 verbunden. Die Antriebswelle 46 ist mit einem hier nicht dargestellten Antrieb gekoppelt. Die Antriebswelle 46 ist in einer Lagerstelle 45 an einem hohlzylindrischen Träger 47 drehbar gelagert. Der Träger 47 ragt hierzu auf der Lagerseite 5 mit einem Stützende in den hohlzylindrischen Halter 29.
An der gegenüberliegenden auskragenden Seite des Halters 29 ist in einem vorderen Längenabschnitt des Halters 29 eine Spannvorrichtung 7 angeordnet. Die Spannvorrichtung 7 weist mehrere Spannmittel 8 auf, die in radialer Richtung verschiebbar ausgebildet sind. Hierbei ist jedem Spannmittel 8 ein Durchbruch 48 im Halter 29 zugeordnet.
An der Stirnseite auf der auskragenden Seite 6 des Halters 29 ist ein Energieanschluss 49 vorgesehen, durch welchen zum Lösen der Spannmittel 8 eine Energiezufuhr zu der Spannvorrichtung 7 erfolgt.
In Fig. 8 ist die Spulspindel 1 mit einem gespannten Hülsenstapel 41 gezeigt. Die Hülsen 2 werden in dem Hülsenstapel 41 durch jeweils mehrere Zwischenringe 44 verzahnt gegeneinander gehalten, so dass eine Drehmomentenübertragung von den geklemmten Hülsen 2 innerhalb des Hülsenstapels zu den nicht geklemmten Hülsen erfolgt.
Die an dem Axialanschlag 11 gegenüberliegende Hülse 2 weist an ihrer Stirnseite ebenfalls eine mit der Profilierung 38 kongruente Form mit Einschnitten und Vorsprüngen auf.
Die Zentrierringe weisen gegenüber den Stirnseiten der Hülsen 2 jeweils Anlageflächen mit Profilierungen auf, die eine Drehübertragung ermöglichen. Zudem stützen sich die Zentrierringe 44 über eine Zentrierschulter gegenüber dem Umfang des Halters 29 ab, die insbesondere zur Zentrierung der Hülsen 2 dient.
Um den Hülsenstapel 41 am Umfang des Halters 29 zu spannen, werden zunächst die Hülsen 2 und die Zwischenringe 44 abwechselnd von der auskragenden Seite 6 her auf den Umfang des Halters 29 geschoben. Der dadurch entstehende Hülsenstapel 41 wird bis zum Axialanschlag 11 hin verschoben. Nachdem der Hülsenstapel 41 seine Lage am Umfang des Halters 29 erreicht hat, wird durch Entlastung des Energieanschlusses 49 ein über Federkräfte erzeugte Verspannung der Spannelemente 8 ausgelöst. Die Spannelemente 8 treten aus dem Umfang des Halters 29 heraus und erzeugen eine radiale Spannkraft gegenüber dem Innendurchmesser der ersten beiden Hülsen 2 auf der auskragenden Seite des Halters 29. Nun lässt sich die Spulspindel zum Aufwickeln der Fäden aktivieren.
Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Spannvorrichtung 7 in einem Längenabschnitt des Halters 29 integriert, welcher für die Erhöhung der Steifigkeit unbedeutend ist. Demgegenüber lässt sich die Antriebswelle 46 sowie die Lagerstelle 45 auf einen größtmöglichen Durchmesser ausführen. So ist der Einbauraum der Lagerstelle 45 nur durch erforderliche Wandstärken des Mantels vom Halter 29 sowie des Trägers 47 begrenzt.

Bezugszeichenliste

1: Spulspindel
2: Hülse
3: Garnlage
4: Spule
5: Lagerungsseite
6: auskragende Seite
7: Spannvorrichtung
8: Spannmittel
9: Spannbewegung
10: Entspannbewegung
11: Axialanschlag
12: Kontaktfläche
13: Hülsenstirnseite
14: Kontaktfläche
15: Fixiermittel
16: Energieversorgung
20: Bohrung
21: Flansch
22: Zylinderraum
23: Kolben
24: Rampe
25, 26: Anschlag
27: Schubhülse
28: Feder
29: Halter
30: Spannmittel
31: Zylinderraum
32: Druckluftzufuhr
33: Klinke
34: Ausweichbewegung
35: Spannbewegung
36: Rückbewegung
37: Entriegelung
38: Profilierung
39: Mitnehmer
40: Ausnehmung
41: Hülsenstapel
42: Einschnitt
43: Vorsprung
44: Zwischenring
45: Lagerstelle
46: Antriebswelle
47: Träger
48: Durchbruch
49: Energieanschluss
50: Nabe

Claims

Spulspindel zum Aufspulen von kontinuierlich zulaufenden Fäden zu Spulen (4) mit einem rohrförmigen Halter (29), auf den mehrere zum Aufspulen von Spulen (4) dienende Hülsen (2) koaxial hintereinander aufspannbar sind und welcher antreibbar ist, und mit einer Spannvorrichtung (7) zum Fixieren der Hülsen (2) am Umfang des Halters (29), wobei die Spannvorrichtung (7) mehrere Spannmittel (8) zum Aufbringen von Spannkräften aufweist, welche die Hülsen (2) kraft- oder formschlüssig fixieren,
dadurch gekennzeichnet, dass
jedem Spannmittel (8) ein Durchbruch (48) im Halter (29) zugeordnet ist, die Spannmittel (8) einem kurzen Längenabschnitt des Halters (29) zugeordnet sind, wobei die Spannmittel (8) zum Fixieren der Hülsen (2) auf zumindest eine der Hülsen (2) einwirken, indem durch die Durchbrüche (48) durch die Spannmittel (8) eine Spannbewegung (9) und eine Entspannbewegung (10) ausführbar ist, und dass die Hülsen (2) reibschlüssig und/oder formschlüssig als ein Hülsenstapel (41) am Umfang des Halters (29) gehalten sind.
Spulspindel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spannmittel (8) einer auskragenden Seite (6) des Halters (29) zugeordnet sind und dass auf einer Lagerungsseite (5) der Spulspindel (1) ein Axialanschlag (11) für die Hülsen (2) vorgesehen ist.
Spulspindel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spannvorrichtung (7) so ausgebildet ist, dass die durch die Spannmittel (8) erzeugte Spannkraft axial auf die Hülse (2) wirkt.
Spulspindel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spannvorrichtung (7) so ausgebildet ist, dass die durch die Spannmittel (8) erzeugte Spannkraft radial auf die Hülse (2) einwirkt.
Spulspindel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spannvorrichtung (7) so ausgebildet ist, dass bei Betätigung der Spannmittel (8) zunächst eine axiale Vorspannkraft aufgebracht wird und anschließend eine radiale Klemmung der Hülse (2) erfolgt.
Spulspindel nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Axialanschlag (11) auf der Lagerungsseite eine Kontaktfläche (12) aufweist, gegen die sich die der Lagerungsseite zugeordnete Hülse (2) abstützt, und dass die Kontaktfläche (12) eine reibungserhöhende Struktur oder eine Profilierung (38) aufweist.
Spulspindel nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Profilierung (38) der Kontaktfläche (12) mehrere Mitnehmer (39) aufweist, die mit mehreren Ausnehmungen (40) an der Stirnseite der Hülse (2) oder des Hülsenstapels (41) zusammenwirken.
Spulspindel nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spannmittel (8) eine Kontaktfläche (14) aufweisen, die die der auskragenden Seite (6) zugeordnete Hülse (2) spannt, und dass die Kontaktfläche (14) eine die Reibung verbessernde Struktur aufweist.
Spulspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stirnflächen der Hülsen (2) mehrere Einschnitte (42) aufweisen, die mit mehreren Vorsprüngen (43) benachbarten Hülsen (2) zusammenwirken.
Spulspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stirnflächen der Hülsen (2) eine die Reibung verbessernde Struktur aufweisen.
Spulspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
innerhalb des Hülsenstapels (41) zwischen benachbarten Hülsen (2) jeweils ein Zwischenring (44) angeordnet ist und dass die Zwischenringe (44) Mittel aufweisen, die zur Zentrierung und Verbindung der Hülsen (2) am Umfang des Halters (29) beitragen.
Spulspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spulspindel (1) zum radialen Toleranzausgleich der Hülsen radial federnd nachgebende Fixiermittel (15) aufweist.
Spulspindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spannvorrichtung (7) zum Entspannen mit einer Energieversorgung (16) verbindbar ist und dass die Energieversorgung (16) auf der auskragenden Seite (6) außerhalb der Spulspindel vorgesehen ist.
Spulspindel nach einem der Ansprüche 2 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Längenabschnitt des Halters (29) zur Aufnahme der Spannvorrichtung (7) sich bis zu einer Lagerstelle (45) einer mit dem Halter (29) verbundenen Antriebswelle (46) erstreckt.