DE1098865B - Zentrifugalkupplung fuer Spulenhuelsen an Spinn- und Zwirnspindeln - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Zentrifugalkupplung für die auf Spinn- oder Zwirnspindeln aufzusteckenden Spulenhülsen mit dem Spindelschaft, wobei die unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft bewegten Kupplungselemente sich bei umlaufender Spindel gegen die innere untere Wandung der Spulenhülse auf ihrer ganzen Höhe anlegen und die Kupplungselemente in einem Käfig geführt sind, aus dem sie während der Spindeldrehung nach außen treten können, wobei die Abstützstelle der Kupplungselemente weiter von der Spindelachse entfernt ist als der Schwerpunkt der Kupplungselemente. Es sind Zentrifugalkupplungen für die auf Spinn- oder Zwirnspindeln aufzusteckenden Spulenhülsen mit dem Spindelsohaft bekannt, bei denen die unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft bewegten Kupplungselemente sich bei umlaufender Spindel gegen die innere untere Wandung der Spulenhülse auf ihrer ganzen Höhe anlegen und die Kupplungselemente in einem Käfig geführt sind, aus dem sie während der Spindeldrehung nach außen treten können.

Bei Anwendung dieser bekannten Vorrichtungen zeigt sich aber ein Nachteil, wenn die Spindel ohne Hülse gedreht und sodann wieder zum Stillstand gebracht wird. Dieser Nachteil besteht darin, daß in diesem Fall die Kupplungselemente, deren Auswärtsbewegung mit Hilfe von Flanschen begrenzt wird, die hinter die Stäbe des Käfigs greifen, in ihrer äußeren Lage stehenbleiben. Der Durchmesser des Zylinders, der die Kupplungsflächen der Kupplungselemente dann umhüllt, ist aber größer als die Innendurchmesser der auf die Spindel zu setzenden Hülsen, was auch nötig ist, um die Kupplung zwischen Spindel und Hülse zustande zu bringen.

Die Folge davon ist, daß die herausragenden Kupplungselemente das Aufsetzen einer Hülse auf die Spindel verhindern, solange das Bedienungspersonal die Kupplungselemente nicht von Hand in den Käfig zurückgeschoben hat.

Diese Notwendigkeit des Zurückschiebens kommt bei den Maschinen, die mit den bekannten Spindeln versehen sind, wiederholt vor, da bei diesen Maschinen die Spindeln umlaufen, solange das Bedienungspersonal die zu einer Spindel gehörende Bremse nicht eingedrückt hat. Letzteres erfolgt erst, sobald eine Hülse auf eine Spindel gesetzt werden muß.

Im Zusammenhang mit dem erwähnten Nachteil sind bereits verschiedene Vorschläge zur Beseitigung gemacht. So kann gemäß einem dieser Vorschläge z. B. die Oberseite jedes Kupplungselementes nach innen abgeschrägt oder abgerundet werden, um der Oberseite dieser Elemente eine Keilform zu erteilen. Mit letzterem wird bezweckt, daß beim Aufstecken einer Hülse auf die Spindel die Elemente in die Rich-Zentrifugalkupplung für Spulenhülsen
an Spinn- und Zwirnspindeln

Anmelder:

Algemene Kunstzijde Unie N. V._r
Arnheim (Niederlande)

Vertreter: Dr. K. Schwarzhans, Patentanwalt,
München 19, Romanplatz 9

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. Februar 1958

Charles Mauck Rice, Candler, N. C,

und Milton Arnold Sulivan, Enka, N. C. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

tung der Spindelachse, d.h. in den Käfig, gedrängt w erden.

Eine derartige Abrundung darf jedoch nicht zu groß sein, da diese die Oberfläche der Kupplungselemente, welche die Kupplung herbeiführen muß, verkleinert.

Es zeigt sich, daß diese Konstruktion bei Anwendung in der Praxis einen anderen Nachteil aufwies, und zwar infolge des hohen Reibungskoeffizienten, den das Material der Kupplungselemente besitzen muß, um eine genügende Kupplungswirkung zwischen diesen Elementen und der Hülse zu erhalten. Dieser hohe Reibungskoeffizient steht nämlich einem leichten Schieben des Hülsenrandes über die Abrundungen im Wege.

Dieser Nachteil ist nicht nur merkbar, wenn die Spindel ohne Hülse umläuft, sondern auch während die Spindel zum Aufwickeln von Garnen gebraucht wird. Wenn in diesem Falle die Spindel, z. B. um eine vollbewickelte Hülse durch eine leere Hülse zu ersetzen, stillgesetzt wird, bleiben die Kupplungselemente nahezu in der Lage, die sie während des Umlaufens der Spindel einnahmen. Wird also nach dem Abnehmen der vollen Hülse eine leere Hülse nicht genau koaxial auf die Spindel gesetzt, so stößt sie mit ihrem Unterrand auf eines der Kupplungselemente und muß dieses durch Zusammenwirken des

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Unterrandes der Hülse mit der Abrundung beiseite drängen. Wenn dies also durch den hohen Reibungskoeffizienten nicht glatt erfolgt, bedeutet dies Verzögerung.

Auch ist bereits vorgeschlagen, elastische Bänder oder Schraubenfedern zu verwenden, um beim Stillsetzen der Zwirnspindel die Kupplungselemente aus der Arbeitslage zurückzuziehen. Diese Bänder oder Federn, die als Ring.um die Oberseiten aller Kupplungselemente gelegt werden, ziehen diese Oberseiten zur Spindel hin, sobald die Spindel stillgesetzt wird.

Der Nachteil dieser Maßnahme ist aber, daß die durch die Bänder oder Federn ausgeübte Kraft der Zentrifugalkraft entgegengesetzt gerichtet ist, die während der Rotation der Spindel auf die Kupplungselemente ausgeübt wird. Dies bedeutet, daß die Bänder und Federn die Kupplungswirkung vermindern.

Obwohl dieser Nachteil durch eine richtige Wahl der elastischen Bänder und Federn vermindert werden kann, ist es deutlich, daß auf diese Weise höchstens ein Kompromiß erzielt werden kann. Bänder und Federn, die schlaff genug sind, um die Kuppelwirkung wenig oder nicht zu vermindern, sind ja ebensowenig genügend stark, um die Kupplungselemente zurückzuziehen. Außerdem erfordern Federn und elastische Bänder fortwährend Aufsicht, da sie durch den Gebrauch erschlaffen. Dieser Nachteil ist größer als der erzielte Vorteil, was zur Folge gehabt hat, daß diese Maßnahme niemals in großem Umfang angewandt wurde.

Bei einer weiteren bekannten Kupplungseinrichtung ist die Abstützstelle der Kupplungselemente weiter von der Spindelachse entfernt als der Schwerpunkt der Kupplungselemente. Die unteren Enden der Kupplungselemente sind in einer ringförmigen Rille geführt. Der untere Teil der Kupplungselemente kann also nicht aus dem Käfig austreten, so daß die unteren Teile der Kupplungselemente während der Drehung der Zwirnspindel keine Klemmwirkungen auf die Hülse ausüben. Dies bedeutet einen erheblichen Nachteil.

Die Erfindung gestattet die Vermeidung dieser Nachteile und besteht darin, daß die Abstützstelle der Kupplungselemente auf dem Boden des Käfigs beweglich ist und aus dem Käfig austreten kann, wobei die unteren Stirnflächen der Kupplungselemente, auf denen sich die Kupplungselemente nach unten abstützen, zum Erhöhen der Kippbarkeit und Beweglichkeit der Kupplungselemente in Richtung auf die Spindelachse schräg ansteigen.

Der untere Abstützpunkt der Kupplungselemente ist also erfindungsgemäß kein Fixpunkt, um den die Kupplungselemente schwenken können, sondern ein beweglicher Punkt, der aus dem Käfig der Kupplungselemente austreten kann. Auf diese Weise wird der Vorteil erreicht, daß auch der untere Teil des Kupplungsgliedes sich unter der Wirkung der Zentrifugalkraft an die Innenwand der Spulenhülse anlegen kann und daß trotzdem beim Stillsetzen der Spindel die Kupplungselemente unter der Wirkung der Schwerkraft umkippen und auf diese Weise mit ihrer Oberseite zwischen die Stäbe des Zentrierkäfigs zurückweichen. Federn oder elastische Bänder sind also überflüssig.

Zweckmäßig bestehen die Kupplungselemente selbst aus einem leichten Werkstoff, z. B. Gummi, und sind zum Erhöhen der Zentrifugalkraft, vorzugsweise nach der Seite der Spindelachse hin, durch ein oder mehrere sich in Längsrichtung der Kupplungselemente erstreckende stabförmige Erschwerungsglieder, z. B. Metallstäbe, armiert.

Zur Erläuterung der Erfindung folgt nachstehend eine Beschreibung an Hand der Zeichnung, in der beispielsweise ein Teil einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt ist. Es zeigt Fig. 1 im Schnitt den genannten Teil der Ausführungsform, falls eine Hülse auf der Spindel der Maschine angeordnet ist,

ίο Fig. 2 den Teil gemäß Fig. 1 in einem Schnitt gemäß der Linie II-II in der genannten Figur und

Fig. 3 den Teil, der in Fig. 1 dargestellt ist, aber nun nachdem die Hülse von der Spindel genommen ist.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Teil einer Ringzwirneinheit bezeichnet, von der auf den üblichen Streckzwirnmaschinen 80 und mehr vorhanden sind. Diese Einheit ist — wie üblich — mit einer Spindel 11 versehen, die auf nicht näher dargestellte Weise drehbar im Gestell der Maschine gelagert ist. In der Nähe der Unterseite der Spindel 11 ist darauf eine Riemenscheibe 12 befestigt, um welche ein Riemen 13 geführt wird, der die Bewegung eines nicht dargestellten Motors auf die Riemenscheibe 12 überträgt. Unmittelbar oberhalb der Riemenscheibe 12 ist auf der Spindel 11 eine Stützscheibe 14 zur Unterstützung einer auf die Spindel zu setzenden Hülse 15 befestigt. Oberhalb der Stützscheibe 14, d. h. an der Seite dieser Scheibe, die von der Riemenscheibe 12 abgewandt ist, ist an der Spindel 11 ein Käfig 16 befestigt. Der Käfig 16 ist dazu mit einer Nabe 17 versehen, in der eine Bohrung 18 vorgesehen ist, welche die Spindel 11 passend aufnimmt. Der untere Teil der Nabe 17 ist zylindrisch mit einem Durchmesser gebildet, der nur etwas kleiner als der Durchmesser der auf die Spindel 11 zu setzenden Hülse 15 ist. Der obere Teil der Nabe 17 ist dagegen konisch. Die Nabe ist mit Hilfe einer Stellschraube 20 auf der Spindel festgesetzt.

Von der Nabe 17 ragen in der Richtung nach unten Füße 21 aus (s. Fig. 2), die mit der Nabe 17 ein Ganzes bilden. Bei der dargestellten Ausführungsform sind vier Füße 21 vorhanden, aber es ist deutlich, daß auch eine andere Anzahl brauchbar ist. Diese Füße sind in Umfängs richtung der Spindel 11 in gleichen Abständen voneinander angebracht. Die Füße 21 sind dabei durch axial verlaufende Schlitze 22 voneinander getrennt, von denen im dargestellten Falle also· vier vorhanden sind. Die Füße 21 können sich mit ihrem freien Ende auf die Stützscheibe 14 stützen, aber notwendig ist dies nicht. Die Füße 21 sind ferner so gebildet, daß zwischen diesen und der Spindel 11 ein ringförmiger Raum übrigbleibt.

In jedem Schlitz 22 befindet sich mit geringem Spielraum ein Kupplungselement 23, das ebenso wie die Schlitze eine langgedehnte Form aufweist und ferner mit Flanschen 24 versehen Ist, die seitlich in die Räume austragen, die zwischen den Füßen 21 und der Spindel 11 vorgesehen sind. Die Flansche 24 sind radial so bemessen, daß bei Drehung der Spindel 11 die Kupplungselemente 23 etwas außerhalb des Umfangs des Käfigs 16 bis gegen die Innenseite einer auf der Spindel angebrachten Hülse 15 ausragen können. Wenn aber die Spindel 11 gedreht wird, ohne daß eine Hülse 15 daraufgesetzt ist, verhindern die Flansche 24 ein Wegschleudern der Kupplungselemente 23. An der Oberseite jedes Kupplungselementes 23 kann noch ein zusätzlicher Flansch 25 vorgesehen sein, um die genannten Elemente im Käfig 16 festzuhalten. In der Regel ist dieser zusätzliche Flansch 25 entbehrlich.

An der Unterseite — dies ist die Seite, mit der sich jedes Kupplungselement 23 auf die Scheibe 14, die zugleich den Boden des Käfigs 16 bildet, stützt — ist dieses Element mit einer schrägen Fläche 27 versehen. Diese Fläche kann entweder bei der Bildung der Kupplungselemente bereits sofort daran angebracht sein oder aber in einer Nachbearbeitung, wie durch Sahneiden, Schleifen oder das Aufkleben von Material an den Außenrand des Kupplungselementes, daran gebildet sein.

Was die Form der Kupplungselemente 23 anbelangt, wird bemerkt, daß diese zwei Hauptbedingungen entsprechen muß.

An erster Stelle muß sich jedes Kupplungselement — wenn es in vertikaler Lage auf eine flache horizontale Ebene gesetzt wird — darauf an einer Stelle stützen, die in größerer Entfernung vom Krümmungsmittelpunkt des genannten Elementes liegt als sein Schwerpunkt. Dies bedeutet, daß dieses Element zum Krümmungsmittelpunkt hin umfallen wird, wenn es losgelassen wird.

Weiterhin ist es erforderlich, daß, wenn die Kupplungselemente 23 im Käfig 16 eingeschlossen sind, zwischen der Innenseite 26 jedes Kupplungselementes 23 und der Spindel 11 sowie zwischen dem Unterrand der genannten Innenseite 26 und der Stützscheibe 14 genügender Raum vorhanden ist, um eine beträchtliche Kippung der Kupplungselemente zuzulassen, damit, wenn die Spindel 11 stillgesetzt wird, die Oberseiten der Elemente 23 in eine Stellung innerhalb des Umfanges des Käfigs 16 zurückfallen.

Die Kupplungselemente 23 werden vorzugsweise aus einem Material oder einer Kombination von Materialien gebildet, die einen genügend hohen Reibungskoeffizienten aufweisen, um die Drehung der Spindel 11 auf die Hülse 15 übertragen zu können.

Beispiele von derartigen Stoffen sind Gummi, verschiedene Kunststoffe, Asbest und Metall, worauf gegebenenfalls ein Stoff mit einem höheren Reibungskoeffizienten angebracht sein kann.

Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Kupplungselemente eine genügende Masse besitzen, damit auch bei niedrigen Tourenzahlen der Spindel eine genügende Kupplung zwischen der Spindel und Hülse erfolgt. Dies ist auch besonders wichtig, wenn nach dem Ersetzen einer vollbewickelten Hülse durch eine leere Hülse die Spindel wieder in Drehung versetzt wird.

Wenn die erfindungsgemäße Kupplung auf Spindeln gebraucht wird, mit denen außerordentlich große oder schwere Hülsen oder Spulen in Drehung versetzt werden müssen, kann es erwünscht sein, jedes Kupplungselement zu erschweren, um die Kupplung zwischen der Hülse und der Spindel, die infolge der Zentrifugalkraft zustande kommt, zu verbessern.

Letzteres kann dadurch erzielt werden, daß in jedes Kupplungselement ein oder mehrere axial gerichtete Stäbe 28 angeordnet werden. Die Länge der Erschwerungsstäbe 28 kann durch Versuche leicht bestimmt werden.

Wenn die Stäbe 28 zwischen dem Schwerpunkt der Kupplungselemente 23 und der Achse der Spindel 11 in die genannten Elemente angeordnet werden, fördern sie nicht nur die Kupplungswirkung, sondern bewirken zugleich das Zurückkippen der Kupplungselemente 23 beim Stillsetzen der Spindel 11.

Die Wirkung der Spindel wird nun an Hand der Fig. 3 und 1 näher erläutert werden.

In der durch Fig. 3 dargestellten Lage der Spindel 11 ist der Antrieb der Spindel ausgeschaltet. Da unter diesen Umständen die Kupplungselemente 23 nicht der Wirkung der Zentrifugalkraft unterworfen sind, nehmen diese ihre Ruhelage ein. In dieser Lage sind die genannten Elemente 23 mit ihrem oberen Ende zur Spindel 11 hin gekippt und liegen gegen diese an. Wenn der Winkel zwischen der Unterseite und der Außenseite der Elemente 23 größer ist als dargestellt, ruhen sie in der gekippten Lage ebenfalls auf der schrägen Grundfläche 27.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, bildet die Außenseite jedes Kupplungselementes 23 in der Ruhelage nur einen kleinen Winkel mit der Senkrechten, was mechanisch sehr günstig ist. Mit anderen Worten, in diesem Fall wird die vertikal nach unten gerichtete Kraft, die erforderlich ist, um die unteren Enden 27 der Kupplungselemente 23 zu der Spindel 11 hinbewegen zu lassen, beträchtlich geringer sein, als wenn die Außenfläche der Kupplungselemente 23 einen Winkel von z. B. 45° mit der Senkrechten bildete.

Tatsächlich bewirkt beim Aussetzen einer Hülse 15 auf die Spindel 11 bereits eine kleine auf die Hülse ausgeübte Kraft, daß die unteren Enden der Kupplungselemente 23 zur Spindel 11 hingeschoben werden. Demzufolge kann das Bedienungspersonal leicht mit einer Hand eine Hülse auf die Spindel setzen, wodurch es möglich wird, zu gleicher Zeit zwei Spindeln mit Hülsen zu besetzen.

Durch die Bezugsziffer 30 ist angegeben, welcher Teil der Kupplungselemente 23 in der Ruhelage der Spindel völlig innerhalb des Käfigs 16 liegt.

Um bei nicht kippenden Kupplungselementen einen gleichen Teil dieser Elemente in der Ruhelage innerhalb des Käfigs 16 fallen zu lassen, müßte der obere Rand dieser Elemente wenigstens über den Abstand 30 abgerundet sein, um mit der gleichen Bequemlichkeit eine Hülse 15 auf der Spindel 11 anbringen zu können. Da der Abstand 30 größer als die halbe Höhe der Kupplungselemente 23 ist, ist es deutlich, daß die Kupplungswirkung von abgerundeten Elementen 23 in einem gleichen Verhältnis vermindert werden sollte. Der abgerundete Teil kann nämlich nicht zu der Kupplungswirkung beitragen.

Nachdem eine leere Hülse 15 über die stillstehende Spindel 11 und die Kupplungselemente 23 geschoben ist, wird das Anfangsende des Fadens auf die übliche Weise an der Hülse 15 befestigt und die Bremse der Spindel 11 losgelassen, so daß die Spindel zu laufen anfängt. Die Zentrifugalkraft, die infolge der Spindeldrehung auftritt, drückt jedes Kupplungselement 23 nach außen und gegen die Innenseite der Hülse 15, so daß diese Hülse mit der Spindel gekuppelt wird.

Fig. 1 zeigt die Lage der Kupplungselemente 23 während der Drehung der Spindel 11.

Wenn die Spindel 11 zum Stillstand gebracht wird, verschwindet die Zentrifugalkraft, so daß die Kupplungselemente 23 aus der Lage von Fig. 1 nach der Lage gemäß Fig. 3 kippen, weil der Schwerpunkt der Kupplungselemente 23 zwischen dem Stützpunkt dieser Elemente und der Spindel 11 liegt. Dadurch kommt der obere Teil der Kupplungselemente 23 frei von der Innenseite der Hülse 15 und innerhalb des Außenumfanges von Käfig 16.

Dieses Zurückkippen der Kupplungselemente 23 ist beim Aufsetzen einer Hülse 15 auf die Spindel 11 von besonderer Bedeutung. Dadurch ist es unmöglich, daß die Hülse 15 gegen die obere Fläche der Kupplungselemente 23 stößt und dadurch gehemmt wird. Dies kann zwar auch durch ein Abrunden der Oberseite der erwähnten Elemente verhindert werden, aber auf Kosten der wirksamen Kupplungsfläche.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dagegen bleibt die vollständige Außenumfangsfläche der Kupplungselemente 23 als Kupplungsfläche beibehalten.

Weiterhin hat es sich in der Praxis herausgestellt, daß die Wirkung der Schwerkraft in Kombination mit der Gegenwart der schrägen Fläche 27 genügt, um mit Sicherheit ein Zurückfallen der Kupplungselemente 23 nach der in Fig. 3 dargestellten Lage herbeizuführen. Nur eine genügend große Zentrifugalkraft kann die Kupplungselemente in der Lage nach Fig. 1 halten.

Vollständigkeitshalber wird bemerkt, daß die Gegenwart der Hilfsstäbe28 nicht unbedingt nötig ist. Ferner kann die Anzahl Kupplungselemente 23 auch von der Anzahl abweichen, die in den Zeichnungen dargestellt ist. Nur ist es erwünscht, daß die Kupplungselemente zum Vermeiden einer Unwucht der Spindel gleichmäßig über den Umfang der Spindel verteilt sind. Gegebenenfalls könnten die Oberseiten der Kupplungselemente etwas abgerundet sein, obwohl dies die Größe der Kupplungsfläche vermindert.

Die schräge Fläche 27 kann ferner nicht nur erhalten werden, indem man Material von den Kupplungselementen wegnimmt, sondern auch indem man die untere Fläche dieser Elemente an der Außenseite erhöht, z. B. durch die Anordnung von Stiften am Auß enunterrand.

Claims (2)

Patentansprüche;

1. Zentrifugalkupplung für die auf Spinn- oder Zwirnspindeln aufzusteckenden Spulenhülsen mit dem Spindelschaft, wobei die unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft bewegten Kupplungselemente sich bei umlaufender Spindel gegen die innere untere Wandung der Spulenhülse auf ihrer ganzen Höhe anlegen und die Kupplungselemente in einem Käfig geführt sind, aus dem sie während der Spindeldrehung nach außen treten können, wobei die Abstützstelle der Kupplungselemente weiter von der Spindelachse entfernt ist als der Schwerpunkt der Kupplungselemente, dadurch gekennzeichnet, daß die Absturzstelle der Kupplungselemente (23) auf einer den Boden des Käfigs (16) bildenden Stützscheibe (14) beweglich ist und aus dem Käfig austreten kann, wobei die unteren Stirnflächen (27) der Kupplungselemente, auf denen sich die Kupplungselemente nach unten abstützen, zum Erhöhen der Kippbarkeit und Beweglichkeit der Kupplungselemente in Richtung auf die Spindelachse schräg ansteigen.

2. Hülsenkupphing für Spinn- und Zwirnspindeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (23) selbst aus einem leichten Werkstoff, z. B. Gummi, bestehen und zum Erhöhen der Zentrifugalkraft, vorzugsweise nach der Seite der Spindelachse hin, durch ein oder mehrere sich in Längsrichtung der Kupplungselemente erstreckende stabförmige Erschwerungsglieder, z. B. Metallstäbe (28), armiert sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 555 363;
britische Patentschrift Nr. 354 511.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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