DE3744600A1 - Vorrichtung zum spannen und loesen einer spule - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Spannen und Lösen einer Spule der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Vorrichtungen dieser Art sind bekannt. Sie werden zumeist durch zusätzliche Zuleitungen betätigt, beispielsweise elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch. Diese Zuleitungen sind bei dauernder Auf- und Abbewegung der Spule mit der Spannvorrichtung von begrenzter Lebensdauer; bei Ausfall besteht Unfallgefahr durch Lösen der Spule.

In der DE-OS 28 08 075 ist eine Halterung für die Wickelspule eines Spulers beschrieben, bei der die Spule durch Spreizen von Klemm-Elementen oder durch einen eine Stange axial verschiebenden Drückmechanismus erfolgt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Spannung der Spule an der Spulenaufnahme während der Zuführung der zu spannenden Spule ohne Zuführleitungen automatisch und selbsthaltend erfolgt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Erfinderische Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Erfindungsgegenstand eignet sich insbesondere für automatisch arbeitenden Spulenwechsel, vorzugsweise bei vertikal angeordneter Spulenachse, wobei ein Spannen der Spule auf einer Seite der Spulenbohrung in Verbindung mit einer Planplatte zum zentrischen Fixieren genügt. Ein kurzer Wellenzapfen ist hierbei ausreichend. Bei horizontaler Anordnung der Spulenachsen wäre ein einseitiges Festspannen nicht ausreichend. Aus Unfallverhütungsgründen soll das Spannen zwangsläufig und selbsthemmend erfolgen, ohne daß im Arbeitsbereich der normalen Wickelgutverlegung weitere von außen zuzuführende Zuleitungen einer dauernden Bewegung unterliegen (beispielsweise elektrische Kabel, hydraulische oder pneumatische Schlauchzuleitungen, die der Bruchgefahr unterliegen). Beim Erfindungsgegenstand bringt allein ein zusätzlicher Verstellweg der Wickelgutverlegeeinrichtung des Verschiebeantriebs, der durch einen Steuerbefehl beim Spulenwechsel auslösbar ist, ein federbeaufschlagtes Glied an ein Steuerglied einer Spannvorrichtung, wodurch die Spulenklemmung gelöst wird. Hierzu ist weder ein zusätzlicher mechanischer noch manueller Vorgang erforderlich.

Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie aus der in der Anlage beigefügten Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Hubkörper in Ruhestellung bzw. Spulen-Lösestellung;

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt durch die Vorrichtung mit dem eine Spule tragenden Hubkörper nach erfolgter Spulen-Spannung (also in Spulen-Spannstellung) bei Beginn der Wirk- bzw. Arbeitsstellung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Spulenträgers des Hubkörpers der Vorrichtung nach Fig. 1 in Ruhestellung R;

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung der Vorrichtung mit mittels des Hubkörpers angehobenem Spulenträger bei Beginn des Spannens der Spule;

Fig. 5 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung der Vorrichtung mit mittels des Hubkörpers weiter angehobenem Spulenträger nach dem Spannen der Spule in unterer Wickelstellung W _U und

Fig. 6 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung der Vorrichtung mit mittels des Hubkörpers weiter angehobenem Spulenträger in oberer Wickelstellung W _O .

Bei einer Spulmaschine muß ein Wickelgut 30, beispielsweise Draht, beim Bewickeln einer (Wickel-)Spule 9 in deren Längs- bzw. Axialrichtung X, Y gleichmäßig auf die Spule 9 gewickelt werden.

Eine in axialer Richtung gleichmäßige Bewicklung einer Spule 9 kann beispielsweise bei axial nicht bewegter Spule 9 durch einen axial hin- und herbewegten Drahtverleger 29 (feststehende Rolle oder Flyer) bewirkt werden. Bei in axialer Richtung feststehendem Drahtverleger 29 muß dagegen die zu bewickelnde Spule 9 axial hin- und herbewegt werden. Dabei können in beiden Fällen die Hin- und Herbewegungen sowohl in horizontaler, als auch in vertikaler Richtung oder in zur Vertikalen geneigter Richtung erfolgen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet nach dem Prinzip einer axial hin- und herbewegten nichtrotierenden Spule 9 mit axial stillstehendem, in einer Drehebene 33 um die Spule 9 herumkreisendem Drahtverleger bzw. Flyer 29. Dabei ist die Strecke L _W der axialen Hin- und Herbewegung der Spule 9 so zu bemessen, daß das Wickelgut 30 gleichmäßig längs der in axialer Richtung bewickelbaren Teillänge L _W der Spule 9 auf diese aufgewickelt wird.

Ein ohnedies vorhandener Verschiebeantrieb 16 für den Hubkörper 21 und damit für die axial hin- und herzubewegende Spule 9 soll bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugleich zum Festspannen der Spule 9 genutzt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen Verschiebeantriebs 16 wird nachfolgend beschrieben:
Gemäß den Fig. 1 und 2 ist in Gebrauchslage unterhalb einer am Boden 34 ortsfest angeordneten Spulenablage 10 in Abstand von dieser ein Gehäuse 20 am Boden 34 befestigt. Im Gehäuse 20 ist ein Hubkörper 21 in vertikaler Richtung X, Y gleitbar gelagert. Der in Gebrauchslage obere Teil des Hubkörpers 21 weist einen Spulenträger 1 auf, der aus dem Oberteil des Gehäuses 20 derart herausragt, daß er bei Vertikalbewegungen (X, Y) des Hubkörpers 21 unterhalb oder in verschiedenen Stellungen oberhalb der Lagerebene E _L der Spulenablage 10 zu liegen kommt.

Der Antrieb des Hubkörpers 21 erfolgt durch den Verschiebeantrieb 16, der eine axial festgelegte, in einem Lager 24 des Gehäuses 20 drehbar gelagerte, durch einen Motor 23 über ein Antriebsritzel oder eine Antriebsrolle 25 od. dgl. antreibbare Gewindespindel 2 aufweist. Eine mit dem Hubkörper 21 fest verbundene Spindelmutter 26 steht mit der Gewindespindel 2 in Wirkverbindung.

In Abwandlung des vorstehend beschriebenen Antriebs kann der Hubkörper 21 auch durch einen Hydraulikzylinder oder andere bekannte Mittel, wie beispielsweise Zahnstangen-, Ketten- oder andere Linearantriebe, auf- und abbewegt werden;

Gemäß den Fig. 1 und 3 befindet sich der Hubkörper 21 in Gebrauchslage in seiner tiefsten Stellung, nämlich in seiner Ruhestellung R. Hierbei liegt die Oberkante einer am oberen Ende des Spulenträger 1 ausgebildeten Spulenaufnahme 3 mit einem Abstand L _R unterhalb der Lagerebene E _L der Spulenablage 10 (Fig. 3). Durch Drehen der Gewindespindel 2 in Vortriebsdrehrichtung 27 mittels des Motors 23 wird der Hubkörper 21 (und somit auch der Spulenträger 1) aus seiner Ruhelage R in Richtung X so weit nach oben angehoben, bis eine auf der Spulenablage 10 bereitgestellte Spule 9 von der Spulenaufnahme 3 erfaßt wird. Bei weiterer Aufwärtsbewegung des Hubkörpers 21 von der Spulenstellung S _B (Fig. 4) bis zur Spulenstellung S _E , die vor der unteren Wirkstellung W _U der Spule (Fig. 5) liegt, wird die Spule 9 durch eine automatisch wirkende Spannvorrichtung 15 (deren Wirkungsweise nachfolgend eingehend beschrieben wird) gespannt. Bevor also der Hubkörper 21 die Spule 9 in die Stellung W _U gebracht hat, ist die Spule 9 bei Position S _E mit dem Spulenträger 1 bzw. der Spulenaufnahme 3 drehfest verbunden, wie die Fig. 2 und 5 zeigen. Das Spannen der Spule 9 erfolgt also zwischen den Spulenstellungen S _B und S _E (vor W _U ).

Das Spannen der Spule 9 erfolgt also während der weiteren Aufwärtsbewegung des Hubkörpers 21 in Richtung X infolge fortgesetzten Drehens der Gewindespindel 2 in Vortriebsdrehrichtung 27 mittels des Motors 23, bis der Hubkörper 21 bzw. die auf ihm gelagerte Spule 9 ihre Spann-Endstellung S _E (kurz vor ihrer unteren Wickelstellung W _U ) erreicht. In dieser Spulenstellung ist der Spannvorgang beendet. Die Spule 9 weist bezüglich der Lagerebene E _L einen Abstand L _E (Fig. 5) auf. In der unteren Wickelstellung W _U liegt die Drehebene 33 des als Wickelgutaufleger wirkenden Flyers 29 gerade in Höhe des oberen Endes der bewickelbaren Teillänge L _W der Spule 9, wie Fig. 5 zeigt.

Damit nun aber ein Wickelgut 30 gleichmäßig über die gesamte Wickellänge L _W der Spule auf dieselbe gewickelt werden kann, muß schließlich der Hubkörper 21 durch fortgesetztes Drehen der Gewindespindel 2 in gleicher Drehrichtung mittels des Motors 23 in Richtung X um eine weitere axiale Länge L _W angehoben werden, bis die Spule 9 die ihre obere Wickelstellung W _O erreicht. Hierbei hat die Spule 9 bezüglich der Lagerebene E _L einen Abstand L _O (Fig. 6). In oberer Wickelstellung W _O liegt die Rolle 29 gerade in Höhe des axial unteren Endes der bewickelbaren Teillänge L _W der Spule 9, wie Fig. 6 zeigt.

Beim Bewickeln der Spule 9 wird der sie tragende Hubkörper 21 kontinuierlich zwischen seiner oberen Wickelstellung W _O (Fig. 6) und seiner unteren Wickelstellung W _U (Fig. 5) hin- und herbewegt. Dies wird jeweils durch Umkehrung der Drehrichtung des Motors 23 bewirkt. Dadurch wird auch die Drehrichtung der Gewindespindel 21 und zugleich die Bewegungsrichtung X, Y des die Spule 9 tragenden Hubkörpers 21 umgekehrt.

Bei Antrieb des Hubkörpers 21 mittels eines Hydraulikzylinders wird letzterer durch Umkehr der Beaufschlagung beiderseits des Kolbens in beide Bewegungsrichtungen gesteuert.

Wenn eine Spule 9 mit Wickelgut 30 voll bewickelt ist, erhält der Motor 23 ein entsprechendes Steuersignal. Danach dreht dieser die Gewindespindel 2 entgegen dem Drehsinn 27 so zurück, daß die Spule 9 unterhalb ihrer unteren Wickelstellung W _U (Fig. 2, 5) zunächst ihre Spannstellung S _E und nach weiterer Abwärtsbewegung und nach Lösen der Spannvorrichtung 15 (Fig. 4) schließlich wieder ihre Ruhestellung R (Fig. 1, 3) einnimmt.

Nachfolgend werden anhand der Fig. 1 und 2 die konstruktiven Einzelheiten der vorstehend bereits erwähnten Spannvorrichtung 15 und deren Arbeitsweise näher beschrieben:

In Fig. 1 befinden sich der Spulenträger 1 und ein Spannhebel 4 als Teile des in Gebrauchslage in vertiklen Richtungen X, Y heb- und senkbaren Hubkörpers 21 der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Spannen und Lösen einer Spule 9 in Ruhestellung R. Eine aufzunehmende und zu spannende (hier strichpunktiert dargestellte) Spule 9 wird durch einen (hier nicht dargestellten) Spulenableger, beispielsweise einen Kettenförderer od. dgl., mit ihrer Bohrung 12 mit Innenabmessungen I über die Spulenaufnahme 3 mit Außenabmessungen A gefahren und auf einer Spulen-Ablage 10, beispielsweise Kettenförderer od. dgl., abgesetzt. Der Hubkörper 21 bzw. die Spulenaufnahme 3 nehmen dabei ihre unterste Stellung, nämlich ihre Ruhestellung R, ein.

Der Spannhebel 4 ist mittels eines Drehbolzens 13 in einer Aussparung 17 der Spulenaufnahme 3 schwenkbar gelagert und an seinem in Gebrauchslage unteren Ende mit einem Ende einer ersten Lasche 18 gelenkig verbunden. An einem am Hubkörper 21 angeordneten winkelförmigen Lagerbock 6 ist ein Ende einer zweiten Lasche 19 gelenkig gelagert. Die anderen Enden der beiden Laschen 18, 19 sind am in Gebrauchslage unteren Ende eines durch eine Feder 7, vorzugsweise Druckfeder, belasteten Steuergliedes 5 od. dgl. gelenkig gelagert.

Bei isolierter Betrachtung eines Hebelsystems 22, bestehend aus einem Spannhebel 4, erster und zweiter Lasche 18, 19, Steuerglied 5 und Feder 7, wirkt dieses, wie nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben: Ausgehend von der Stellung der beiden Laschen 18, 19 gemäß Fig. 1, deren Längsachsen hier zueinander einen Winkel α bilden, werden die beiden Laschen 18, 19 durch das durch die Feder 7 in Gebrauchslage nach unten gedrückte untere Ende des Steuerglieds 5 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung gebracht. Nach Verschwenken des Spannhebels 4 um den Drehbolzen 13 im Uhrzeigersinn legt sich ein am Spannhebel 4 ausgebildeter Wirkteil 14, der eine radiale Durchbrechung 11 der Spulenaufnahme 3 in radialer Richtung durchsetzt, unter Druck an die Wand der Bohrung 12 einer in Gebrauchslage darüber bereitgestellten Spule 9 an. Hierdurch wird diese an der Spulenaufnahme 3 festgespannt. Die Längsachsen der beiden Laschen 18, 19 verlaufen danach zueinander nahezu geradlinig und nehmen dabei ihre in Fig. 2 gezeigten Endstellungen während der unteren und oberen Wirkstellungen W _U , W _O des Hubkörpers 21 bzw. der Spule 9 ein.

Die durch die Feder 7 bewirkte Lageänderung des Spannhebels 4 von dessen in Fig. 1 gezeigter Ruhestellung R in seine in Fig. 2 gezeigte Spannstellung S _E wird durch axiale Verstellung des Hubkörpers 21 in folgender Weise herbeigeführt: In Ruhestellung R (Fig. 1) bzw. zum Lösen des Spannhebels 4 drückt das in Gebrauchslage obere Ende eines federbeaufschlagten Stößels 28 eines am Gehäuse 20 fest angeordneten Federbeins, Gas- bzw. Öldruckzylinders 8 od. dgl. mit ausreichender Vorspannung das Steuerglied 5 entgegen der Kraft der Feder 7 nach oben. Bei Aufwärtsbewegung des Hubkörpers 21 wird von diesem das Hebelsystem 22 mitgenommen. Dieses entfernt sich vom Federbein 8. Der Stößel 28 folgt dem Hebelsystem 22 über einen Federweg F, der durch eine durch eine Kontermutter 32 konterbare Stellmutter 31 stufenlos einstellbar ist, so lange, bis die Stellmutter 31 am unteren Ende des Federbeins 8 zur Anlage gelangt (Fig. 2). Dabei erreicht er seine voll ausgefahrene Position, in der er vom Steuerglied 5 nicht mehr gedrückt wird.

Bei weiterem Aufwärtshub des Hubkörpers 21 in Richtung X kann das vom Stößel 28 abgehobene Steuerglied 5 infolge der Wirkung der Feder 7 die beiden Laschen 18, 19 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung bringen, wobei deren Längsachsen zueinander nahezu geradlinig verlaufen, und der Spannhebel 4 im Uhrzeigersinn um den Drehbolzen 13 in seine Spannstellung geschwenkt ist.

Während der Spannstellung S _E , der unteren Wickelstellung W _U und der oberen Wickelstellung W _O des Hebelsystems 22 bleibt die Spule 9 gespannt, wie in den Fig. 2, 5 und 6 gezeigt ist.

Das Lösen der Spannstellung S erfolgt in bezug auf die vorstehend beschriebene Wirkungsweise des Hebelsystems 22 in umgekehrter Reihenfolge: Bei Absenkung des Hubkörpers 21 in Richtung Y drückt das obere Ende des Stößels 28 mit zunehmender Intensität gegen das federbeaufschlagte Steuerglied 5 und drückt dieses entgegen der Kraft der Feder 7 unter Mitnahme der beiden an ihm angelenkten Laschen 18, 19 nach oben. Der Spannhebel 4 wird entgegen dem Uhrzeigersinn um den Drehbolzen 13 geschwenkt. Dadurch gibt sein Wirkteil 14 die Spule 9 frei.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Spannen und Lösen einer mit einem Flyer od. dgl. bewickelbaren, nicht rotierenden (Wickel-)Spule, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf- und Abbewegung bzw. Hin- und Herbewegung (X, Y) der Spule (9) zur Wickelgutverlegung über den normalen Weg hinaus benutzt wird, und damit der Spann- bzw. Entspannungsvorgang ohne zusätzliche Betätigung durch von außen zuzuführende weitere Medien unter Ausnutzung bereits vorhandener Bewegungselemente automatisch erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in einem mit dem Boden (34) fest verbundenen Gehäuse (20) in den Richtungen (X, Y) hin- und herbewegbar gelagerten, durch einen Verschiebeantrieb (16) bewegbaren, mit einer Spulenaufnahme (3) zur Aufnahme einer von einer Spulenablage (10) aufgenommenen Spule (9) versehenen Hubkörper (21) zum Hin- und Herbewegen der Spule (9) längs einer Wegstrecke (L _W ) zwischen einer ersten Wickelstellung (W _U ) und einer zweiten Wickelstellung (W _O ), dessen Spulenaufnahme (3) mit einer Spannvorrichtung (15) zum Spannen bzw. Lösen der Spule (9) versehen ist, die mittels einer zusätzlichen Bewegung des Hubkörpers (21) durch den Verschiebeantrieb (16) längs einer an die Wegstrecke (L _W ) anschließenden zusätzlichen Wegstrecke (L _U ) bewegbar, im Verlaufe der Wegstrecke (L _U ) mit einem ortsfest angeordneten Steuerelement (8, 28) in Wirkverbindung bringbar und durch dieses im Verlaufe einer Wegstrecke (L _E ) betätigbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (8, 28) ein in einem am Gehäuse (20) angebrachten Federbein (8) längsverschiebbar gelagerter federbeaufschlagter Stößel (28) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (8, 28) ein in einem am Gehäuse (20) angebrachten Hydraulikzylinder (8) längsverschiebbar gelagerter kolbenbetätigter Stößel (28) ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einer Spulenablage (10) bereitgestellte, zu bewirkende Spule (9) durch eine Spannvorrichtung (15) einer mittels des Verschiebeantriebs (16) aus einer Ruhestellung (R) in Richtung (X) in eine Spannstellung (S _E ) bewegbaren Spulenaufnahme (3) automatisch an dieser festspannbar ist, und daß bei durch den Verschiebeantrieb (16) fortgesetzter Bewegung der Spulenaufnahme (3) in Richtung (X) die an der Spulenaufnahme (3) festgespannte Spule (9) von der Spulenablage (10) derart abhebbar ist, daß sie zwischen zwei Wickelstellungen, nämlich zwischen der unteren Wickelstellung (W _U ) und der oberen Wickelstellung (W _O ), in Gebrauchslage oberhalb der Spulenablage (10) in Abstand (L _U bzw. L _O ) von derselben in axialer Richtung (X, Y) hin- und herbewegbar ist, während der Flyer (29) die Achse der Spule (9) in einer festliegenden Drehebene (33) konzentrisch umkreist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (15) ein Hebelsystem (22) mit folgenden Teilen aufweist:

• (a) einen um einen in/an der Spulenaufnahme (3) des Hubkörpers (21) befestigten Drehbolzen (13) herum schwenkbaren Spannhebel (4),
• (b) eine am in Gebrauchslage unteren Ende des Spannhebels (4) schwenkbar angelenkte erste Lasche (18),
• (c) eine an einem am Hubkörper (21) angebrachten Lagerbock (6) schwenkbar angelenkte zweite Lasche (19),
• (d) ein durch eine Feder (7) federbeaufschlagtes Steuerglied (5) zur Bewegung der an ihm schwenkbar angebrachten beiden Laschen (18, 19), wobei die Laschen (18, 19) in zwei Extremstellungen, nämlich in eine Ruhestellung (R) (Fig. 1) und in eine Spannstellung (S _E ) (Fig. 2, 5), bewegbar sind, und
• (e) einen federbeaufschlagten, mit dem Steuerglied (5) zusammenwirkenden Stößel (28) eines am Gehäuse (20) fest angebrachten Federbeins, Gasdruckzylinders (8) od. dgl.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des vom Steuerglied (5) noch nicht gedrückten Stößels (28) durch eine den Federweg (F) des Stößels (28) verändernde Stelleinrichtung (31, 32) stufenlos einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeantrieb (16) ein Gewindespindelantrieb ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindespindelantrieb (2, 16, 23) aufweist:

• (a) eine an einem feststehenden Gehäuse (20) drehbar gelagerte, jedoch axial festgelegte Gewindespindel (2),
• (b) eine die Gewindespindel (2) in beiden Drehrichtungen drehbare Antriebsvorrichtung (23),
• (c) eine mit der Gewindespindel (2) zusammenwirkende Spindelmutter (26), die, je nach Drehrichtung der Gewindespindel (2), in Richtungen (X, Y) zwischen definierten Stellungen, nämlich zwischen einer Ruhestellung (R), einer Spannstellung (S), einer unteren Wickelstellung (W _U ) und einer oberen Wickelstellung (W _O ), axial hin- und herbewegbar ist, und
• (d) einen die Spulenaufnahme (3) tragenden, im/am Gehäuse (20) in Richtungen (X, Y) bewegbar gelagerten, mit der Spindelmutter (26) fest verbundenen und deren Bewegungen in den Richtungen (X, Y) mitvollziehenden Hubkörper (21).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeantrieb (16) ein Hydraulikantrieb ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeantrieb (16) ein Zahnstangen- oder Kettenantrieb ist.