CH659456A5

CH659456A5 - Spannfutter in spulmaschinen.

Info

Publication number: CH659456A5
Application number: CH6570/81A
Authority: CH
Inventors: Hansjochen Busch; Erich Dr Lenk
Original assignee: Barmag Barmer Maschf
Priority date: 1980-10-16
Filing date: 1981-10-14
Publication date: 1987-01-30
Also published as: US4429838A

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter in Spulmaschinen zur Aufnahme eines Spulenträgers nach dem Oberbegriff des so vorliegenden Anspruches 1.

Durch die deutsche Offenlegungsschrift 27 59 427 ist ein Spannfutter bekannt, das aus einem Spanndorn und aus einem dazu konzentrischen Mantel besteht, der Durchtrittsöffnungen zum radialen Durchtritt von Klemmelementen auf- es weist. Die Klemmelemente sind in den Ringraum zwischen Spanndorn undMantel eingelegt und stützen sich auf dem Spanndorn ab. Sie haben lediglich eine geringe Erstreckung in

Umfangsrichtung. Die Klemmelemente erhalten eine synchrone Axialbewegung durch eine axial bewegliche Ringwand, welche den Querschnitt zwischen Spanndorn und Mantel ausfüllt. Diese Ringwand wird durch Kraftgeber axial bewegt und leitet hierbei die zum Spannen bzw. Entspannen erforderliche Radialbewegung synchron in alle Klemmelemente ein.

Das im vorliegenden Anspruch 1 angegebene Spannfutter zeichnet sich durch eine vorteilhafte Ausbildung der Klemmelemente aus. Durch diese Ausbildung wird die Aufbringung hoher Spannkräfte bei nur mässigen Axialkräften gewährleistet. Erfindungsgemäss bestehen die Klemmelemente aus Klemmzapfen, die in den Durchtrittsöffnungen des Mantels geradgeführt und radial beweglich sind und die sich mit ihrem anderen Ende auf einem in Achsrichtung beweglichen und mit einer Keilfläche ansteigenden Spannkörper abstützen. Dieser Spannkörper wiederum stützt sich axial gleitend auf dem Spanndorn ab. Durch die Steigung der Keilfläche kann das Übersetzungsverhältnis und damit auch das Kraftverhältnis zwischen der Axialbewegung und der radialen Spannbewegung der Klemmzapfen bestimmt werden.

Nach der Erfindung kann der Spannkörper Bestandteil eines Rings sein, der völlig geschlossen sein kann, vorzugsweise aber - auf seinen gesamten Umfang gesehen - einmal oder mehrere Male durch Schlitze geöffnet bzw. unterbrochen ist. Durch die zuletzt beschriebene Massnahme wird Passungsrost weitgehend vermieden.

Bei hohen Drehzahlen und der damit verbundenen Gefahr starker Schwingungen werden die Spannkörper jedoch vorzugsweise als einzelne keilförmige Körper ausgebildet, welche in ihrer Breite im wesentlichen den Klemmzapfen entsprechen und welche sich auf dem Spanndorn abstützen. Hierdurch wird die bei der Lagerung eines Spannrings erforderliche Spielpassung zwischen Spanndorn und Spannring vermieden. Diese Spielpassung gibt insbesondere bei hohen Schwingungen Anlass zu Passungsrost, der zum vorzeitigen Verschleiss des Spannfutters führt. Durch die erfindungsge-mässe Ausbildung der Spannkörper nach Anspruch 3 lässt sich im Betrieb ein Pressitz zwischen den Spannkörpern und dem Spanndorn einerseits und den Spannkörpern und dem zugehörigen Klemmzapfen andererseits erreichen.

Zur Minderung des Verschleisses werden dabei noch vorzugsweise auch die auf den Spannkörpern gleitenden Enden der Klemmzapfen keilförmig ausgebildet, so dass sich nur geringe Flächenpressungen ergeben. Zum axialen Antrieb der auf diese Art und Weise ausgebildeten Spannkörper dienen zwei in Achsrichtung durch Kraftgeber synchron bewegte Ringe, zwischen welche die Spannkörper gelegt sind. In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Spannkörper in jeweils einen Käfig gelegt, welcher als radialer Durchbruch durch einen Ring gebildet ist. Dieser Ring ist in den Zwischenraum zwischen Spanndorn und Mantel eingelegt und wird durch Kraftgeber axial bewegt.

Spulenhülsen sind häufig aus einem Werkstoff- z.B. Pappe - gefertigt, der die Einhaltung enger Toleranzen nicht zulässt, bzw. der die Fertigung der Spulenhülsen bei Einhaltung enger Toleranzen unwirtschaftlich werden lässt. Bekanntlich sind zum sicheren Aufspannen jeder einzelnen Spulenhülse in axialer Richtung mehrere - mindestens zwei -Klemmstellen mit jeweils mehreren auf dem Umfang verteilten Klemmelementen erforderlich. Um grosse Toleranzen des Innendurchmessers der Spulenhülsen auf ihrer Länge gesehen für ein sicheres Spannen der Leerhülsen ausgleichen zu können, müssen die Klemmelemente axial benachbarter Klemmstellen unterschiedlich weit aus dem Mantel des Spannfutters heraustreten können. Aus diesem Grunde wurde in Weiterbildung der Erfindung jeder Klemmstelle eine eigene von einem Kraftgeber axial bewegbare und die Spannkörper ihrerseits

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axial bewegende Ringwand zugeordnet und jede Ringwand ist unabhängig von den übrigen Ringwänden der dem Spannfutter zugehörigen Klemmstellen axial bewegbar.

Durch diese Ausgestaltung können die Klemmelemente der einzelnen Klemmstellen unterschiedlich weit aus dem Spannfuttermantel herausfahren und auch bei grösseren Toleranzen der Hülseninnendurchmesser die Hülsen sicher spannen.

Spulenhülsen werde häufig aus einem Material hergestellt, das eine glatte und harte Oberfläche hat. Um auch in solchen Fällen ein sicheres Greifen der Klemmzapfen zu gewährleisten, kann die Fläche der Spannenden, die gegen den Innenmantel der Hülsen gepresst werden, gerauht, geriffelt oder kordiert werden.

Die Riffelung kann achsparallel oder im Winkel von 90 Grad zur Spannfutterlängsachse in die greifende Fläche eingearbeitet sein. Besonders vorteilhaft ist es, für die Riffelung einen Winkel von etwa 45 Grad zur Spannfutterlängsachse zu wählen, da eine mit derartig geriffelten Klemmzapfen gespannte Spulenhülse selbst bei erheblichen in Axial- oder Umfangsrichtung auf sie einwirkenden Kräften zuverlässig gehalten wird.

Hin und wieder kommt es vor, dass bei Spulvorrichtungen, deren Spannfutterwellen mit sehr hohen Drehzahlen umlaufen, beschädigte Spulenhülsen explosionsartig auseinanderplatzen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Klemmzapfen in axialer Richtung sich erstreckende Schultern auf, damit sie im Falle eines derartigen Zerplatzens einer Leerhülse nicht durch die Fliehkraft aus den Austrittsöffnungen des Spannfuttermantels herausgeschleudert werden können.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfin-dungsgemässen Spannfutters anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt I-I gemäss Fig. 2 durch ein Spannfutter in Entspannposition;

Fig. 2 einen Querschnitt II-II gemäss Fig. 1 durch eine Klemmstelle des Spannfutters in Spannposition, wobei der auskragende Tragarm weggelassen ist;

Fig. 3 die perspektivische Ansicht auf einen als Spannkörpers ausgebildeten Ring.

Gemäss dem Axialschnitt in Fig. 1 ist der über den Umfang der hier nicht dargestellten Spule bzw. der Spulenhülse antreibbare Spanndorn 4 mittels Kugellager 3 auf dem am Maschinengestell 1 auskragenden Tragarm 2 drehbar gelagert. Der Mantel 5 umgibt den Spanndorn 4 konzentrisch mit einem Abstand. In dem vom Spanndorn 4 und dem Mantel 5 gebildeten ringförmigen Zwischenraum sind die Einrichtungen zum Spannen der Spulenhülsen und die dazugehörigen Antriebseinrichtungen untergebracht. Der Zwischenraum ist an seinem auskragenden Stirnende von einem Deckel 20 und an der gegenüberliegenden Stirnseite von einem Bund des Spanndorns 4 axial begrenzt.

An mehreren axial voneinander getrennten Klemmstellen weist der Mantel 5 gleichmässig auf seinem Umfang verteilt mehrere Durchtrittsöffnungen 6 auf, durch die hindurch die Klemmelemente 9 zum Spannen der Spulenhülse bzw. Spulenhülsen greifen. Die aus Spannkörpern 10 und Klemmzapfen 11 bestehenden Klemmelemente 9 sind in Käfige 8 eingelegt. Die Käfige 8 werden von radialen Durchdringungen des Ringes 7 gebildet, die in Umfangsrichtung lediglich eine geringe Erstreckung aufweisen (Fig. 2). Die den Käfig 8 bildende Durchdringung kann - in radialer Richtung auf den Ring 7 gesehen - einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt haben. Der Querschnitt der Durchtrittsöffnung 6 entspricht dem Querschnitt des Spannendes 21 des Klemmzapfens 11; das Spannende 21 ist derart in die Durchtrittsöffnung 6 eingepasst, dass sich der Klemmzapfen 11 einerseits leicht radial bewegen lässt, andererseits aber eine sichere Geradführung erfährt.

Die Stirnflächen der Spannenden, die am Innenumfang der Spulenhülsen anliegen, um die Hülse zu spannen, sind 5 durch eine Aufrauhung insbesondere Riffelung griffig gemacht. Die Riffelung hat zur Längsachse des Spannfutters vorzugsweise einen Winkel von 45 Grad.

Wie in Fig. 1 zu erkennen, weisen der Spannkörper 10 und der Klemmzapfen 11 einander zugewandte Keilflächen 12 io auf, die bei axialer Bewegung des Spannkörpers 10 derart aufeinander gleiten können, dass der Klemmzapfen 11 eine radiale Bewegung nach aussen bzw. nach innen - in Spannposition bzw. in Entspannposition - ausführen kann.

Die dem Spanndorn 4 zugewandte Gleitfläche des Spann-15 körpers 10 stützt sich dabei dauernd auf dem Aussenumfang des Spanndorns 4 ab.

Die Klemmzapfen 11 weisen nicht näher bezeichnete Schultern auf, die sich in axialer Richtung beidseitig des Zapfens soweit erstrecken, so dass sie sich gegebenenfalls am In-20 nenumfang des Spannfuttermantels 5 abstützen und die Klemmzapfen 11 dadurch nicht völlig aus der Durchtrittsöffnung 6 heraustreten bzw. bei hoher Drehzahl herausgeschleudert werden können.

In Fig. 1 ist die Entspannposition der Klemmelemente 9 25 dargestellt.

Der Ring 7 weist in Umfangsrichtung gleichmässig verteilt zwischen den Käfigen 8 axiale Bohrungen auf, in denen jeweils eine Feder 15 angeordnet ist, die sich mit ihrem einen Ende an der Stirnseite der axialen Bohrung und mit ihrem an-30 deren Ende an dem Bund des Spanndorns 4 bzw. am Deckel 20 abstützt. Die der Feder 15 abgewandte Stirnseite des Ringes 7 weist eine Dichtung 14 auf und ist somit als Kolbenfläche ausgebildet, die in dem als Zylinderraum 13 ausgebildeten Zwischenraum mit Druckluft beaufschlagbar ist.

35 Jeder der mit axialem Abstand auf dem Spannfutter angeordneten Klemmstelle ist ein Ring 7 zugeordnet. Diese Ringe 7 sind nicht mechanisch miteinander verbunden. Das bedeutet, dass jeder einzelne Ring 7 des gesamten Spannfutters unabhängig von den übrigen Ringen 7 des Spannfutters so lange 40 axial bewegbar ist, bis die zu der betreffenden Klemmstelle gehörenden Klemmzapfen die Spulenhülse sicher gegriffen haben. Hierdurch können relativ grosse Unterschiede des Innendurchmessers auf die Länge der Spulenhülse gesehen in Hinblick auf das Spannen der Spulenhülse ausgeglichen 45 werden.

Gemäss Fig. 1 sind die beiden dargestellten Ringkolben 7, 14 mittels Druckluft gegen die Kraft der Federn 15 in die Ent-■ spannposition des Spannfutters gedrängt, wodurch die Federn 15 gespannt sind. Die Druckluft ist durch die Luftkanäle so 16,16.1, den Ringspalt 22, die Radialbohrung 23, den Ringraum 24 und die axialen Bohrungen 25 den Zylinderräumen 13 zugeführt.

Eine Drossel 18 im Zuführkanal 16.2 hinter dem Luftkanal 16.3 sorgt zu Beginn des Entspannungsvorganges dafür, 55 dass die Druckluft zunächst in einem Zylinderraum 26 wirksam wird, in welchem ein Ringkolben 17 derart beaufschlagt wird, dass er sich gegen die Kraft einer Feder 29 axial bewegt und dadurch mit einem in seine ringförmige Stirnfläche eingelegten Dichtungsring 28 gegen die Stirnfläche des Spanndorns 60 4 stösst und somit den Ringspalt 22 zur Maschinenseite hin gasdicht abschliesst. Es sei daraufhingewiesen, dass während der Entspannposition der Klemmeinrichtungen keine Relativbewegung zwischen dem Spanndorn 4 und dem Maschinengestell 1 vorliegt.

«s Die radialen Luftkanäle 16.1 sind vor und hinter den Lagerkörpern 3 angeordnet. Dadurch wird vermieden, dass der Schmierstoff der Lager 3 durch einseitiges Durchströmen der Lagerkörper herausgeblasen wird.

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Zum Aufspannen einer Spulenhülse 27 (Fig. 2) werden die Für die Aufnahme einer grossen Anzahl von kurzen Spulen Zylinderräume 13 durch Ausströmen der Druckluft ent- ist das erfmdungsgemässe Spannfutter besonders gut gespannt, so dass die Federn 15 den Ring 7 axial verschieben. eignet.

Die Spannkörper 10 gleiten axial unter dem Klemmzapfen 11 Der Vorteil der Erfindung besteht zum einen darin, dass entlang, die ihrerseits von den Durchtrittsöffnungen 6 in ihrer 5 die Klemmzapfen nicht mehr wie bisher an Leisten oder ähnaxialen Lage festgehalten werden. Die dadurch bewirkte Re- licheni angeordnet werden, sondern einzelne Körper von ge-lativbewegung zwischen den Keilflächen 12 der Spannkörper ringer axialer und Umfangserstreckung sind. Hierdurch er-10 und der Klemmzapfen 11 bewirkt die Radialbewegung der gibt sich die Möglichkeit, bei nur geringem Durchmesser des Klemmzapfen 11 nach aussen. Die Spannenden 21 der Spannfutters eine Vielzahl von Spannelementen über die Klemmelemente 9 spannen hierdurch die in Fig. 2 dargestellte io Länge und über den Umfang des Spannfutters anzuordnen, Spulenhülse 27. Gleichzeitig wird auch der Zylinderraum 26 ohne den tragenden Querschnitt des Spannfutters nachteilig entspannt und die Feder 29 drückt den Kolben 17 in seine zu vermindern. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäs-Ruheposition zurück. sen Spannfutters besteht darin, dass eine im Betrieb spielfreie

Zum Entspannen des Spannfutters erfolgt die Relativbe- Lagerung und Führung der aus Spannkörpern und Klemm-wegung zwischen den Spannkörpern 10 und den Klemmzap- is zapfen bestehenden Klemmelemente zwischen der Spule und fen 11 in umgekehrter Richtung aufgrund der Bewegung des dem Spanndorn ermöglicht wird. Hierbei sei bemerkt, dass Ringes 7 gegen die Federkraft 15 durch die Beaufschlagung derart verspannte Teile nicht der Gefahr von Passungsrostbildes Kolbens 7,14 mit Druckluft über das bereits weiter oben dung ausgesetzt sind. Darüber hinaus ergibt sich die Möglichbeschriebene Kanalsystem. Die Klemmzapfen 11 gleiten da- keit, durch Anpassung der Keilflächen grosse radiale Klemm-bei entweder aufgrund ihres Eigengewichtes radial in den 20 kräfte bei nur relativ geringen axialen Schubkräften zu erZwischenraum zwischen dem Spanndorn 4 und dem Mantel 5 zeugen.

oder aber sie werden von einer das Spannende 21 umgeben- Der in Fig. 3 dargestellte Spannkörper besteht aus einem den, sich an den Schultern des Klemmzapfens 11 einerseits dünnwandigen Ring 30, der auf dem Umfang gleichmässig und am Innenumfang des Mantels 5 andererseits abstützen- verteilt in Achsrichtung ansteigende Höcker 31 aufweist, auf den nicht dargestellten Druck- oder Tellerfeder radial nach 25 denen die Klemmzapfen 11 (strichpunktiert angedeutet) glei-

innen gedrängt. ten. Der Ring 30 weist einen Schlitz 32 auf, der zum Spannen

Es sei daraufhingewiesen, dass das Spannfutter und ent- einer Spulenhülse eine gewisse Federung des Ringes 30 bis zu sprechend der Tragarm 2 erheblich länger sein können und seiner völligen Abstützung auf dem Spanndorn 4 zulässt. das Spannfutter wesentlich mehr Klemmstellen in seiner axia- Der Ring 30 kann auch - auf den gesamten Umfang geseien Erstreckung aufweisen kann als in der Zeichnung darge- 30 hen - mehrere Schlitze aufweisen. Es ist auch ein geschlitzter stellt ist. Hierdurch kann entweder eine einzige Spule extrem oder ungeschlitzter Ring denkbar, der keine Höcker 31 aufgrosser Länge oder mehrere - beispielsweise acht - Spulen weist, sondern auf seinem gesamten Umfang geschlossen ko-normaler Länge auf einem Spanndorn aufgenommen werden, nisch ausgebildet ist.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

659456 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Spannfutter in Spulmaschinen zur Aufnahme eines Spulenträgers, mit einem drehbaren Spanndorn, mit einem zylindrischen Mantel, der am Spanndorn befestigt ist und einen grösseren Durchmesser als der Spanndorn besitzt und der 5 eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen zum radialen Durchtritt jeweils eines Klemmelementes aufweist, mit in seiner axialen Erstreckung - in Abhängigkeit von der Spulenlänge -mehreren, mindestens zwei Klemmstellen für jede vom Spannfutter aufzunehmende Spule, wobei jede Klemmstelle i0 von auf dem Umfang verteilten Klemmelementen gebildet wird, mit einer Vielzahl von Klemmelementen, die in den Zwischenraum zwischen Spanndorn und Mantel eingelegt sind und sich auf dem Spanndorn radial abstützen, mit zwei synchron bewegten Ringwänden, die den Zwischenraum zwi- 15 sehen Spanndorn und Mantel ausfüllen und alle Klemmelemente einer Klemmstelle zwischen sich aufnehmen, wobei eine der Ringwände unter Federkraft stehend derart beweglich ist, dass sie die Klemmelemente einer Klemmstelle im Klemmsinne nach aussen drückt und wobei die andere der 20 Ringwände die Vorderseite eines pneumatisch antreibbaren Ringkolbens darstellt, der den als Zylinderraum ausgebildeten Ringraum zwischen Spanndorn und Mantelhülse derart ausfüllt, dass der Ringraum im Lösesinne der Klemmelemente mit Druckluft beaufschlagbar ist, dadurch gekenn- 25 zeichnet, dass jedes Klemmelement (9) aus Klemmzapfen (11) und keilförmig ansteigenden Spannkörpern (10) besteht, wobei der Klemmzapfen (11) mit seinem Spannende (21) in einer Durchtrittsöffnung (6) des Mantels (5) geradgeführt und radial beweglich ist und sich mit seinem anderen Ende auf dem 30 in Achsrichtung keilförmig ansteigenden Spannkörper (10) abstützt, und dass die sich auf dem Spanndorn (9) abstützenden Spannkörper (10) einer Klemmstelle zwischen den durch Federkraft einerseits und pneumatisch andererseits synchron bewegten Ringwänden eingeklemmt sind. 35

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkörper (10) Bestandteil eines auf dem Spanndorn (4) abgestützten Rings sind, der den Zwischenraum zwischen dem Spanndorn (4) und dem Mantel (5) im wesentlichen ausfüllt. 40

3. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkörper (10) einzelne keilförmige Körper sind, deren Breite im wesentlichen derjenigen der Klemmzapfen (11) entspricht und die zwischen zwei in Achsrichtung synchron bewegten Ringwänden, die den Zwischenraum zwi- 45 sehen dem Spanndorn (4) und dem Mantel (5) ausfüllen, axial festgelegt sind.

4. Spannfutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkörper (10) einzelne keilförmige Körper sind, deren Breite im wesentlichen derjenigen der Klemmzapfen so (11) in jeweils einem Käfig (8) eingelegt sind, welcher als radialer Durchbruch in einem Ring (7) gebildet ist, welcher

Ring (7) den Zwischenraum zwischen Spanndorn (4) und Mantel (5) im wesentlichen ausfüllt und durch Kraftgeber (15) axial bewegt ist. 55