DE19607916A1

DE19607916A1 - Spannfutter in Spulmaschinen

Info

Publication number: DE19607916A1
Application number: DE19607916A
Authority: DE
Inventors: Matthias Otto
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1995-03-04
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1996-09-05

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannfutter in Spulmaschi nen zur Aufnahme mehrere Spulenträger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein derartiges Spannfutter ist aus der DE 30 39 064 und DE 30 34 707 A1 bekannt. Das bekannte Spannfutter hat zwischen dem Spanndorn und dem Mantel eine Vielzahl von Klemmelementen angeordnet, wobei die Klemmkörper nur mit jeweils einem Zapfen in einer Durchtrittsöffnung des Mantels geradgeführt und radial beweglich sind. Die Spulenträger werden mittels der radial herausgedrückten Zapfen gespannt. Der Klemmkörper stützt sich dabei auf den in axialer Richtung keilförmig ansteigenden Spannkörper ab. Die Klemmelemente sind zwischen zwei synchron axial beweglichen Ringkolben geklemmt, wobei die Ringkolben derart ausgebildet sind, daß die Klemmelemente in Umfangsrichtung in Käfigen geführt werden.

Bei dieser Anordnung der Klemmelemente liegen der Klemmkörper und der Spannkörper aufeinander, so daß sich ihre Dicke ad diert und ein relativ großer Bauraum zwischen Spanndorn und Mantel benötigt wird. Insbesondere bei längeren Spannfuttern, die mehrere Spulenträger hintereinander aufnehmen, ist eine Erhöhung der Stabilität bzw. des tragenden Querschnittes des Spannfutters zur Vermeidung großer Biegeschwingungen oder sogar Ausknickungen wünschenswert.

Aus der EP 0 636 565 A1 ist ein Spannfutter bekannt, bei dem die Klemmelemente in den Spanndorn eingelassen sind und der zylindrische Mantel aus mehreren hintereinander angeordneten Hülsen besteht, die auf dem Spanndorn geführt werden. Hiermit wird eine sehr kompakte Bauweise des Spannfutters erreicht. Diese Ausführung hat jedoch einen wesentlichen Nachteil. Dadurch, daß der äußere Mantel mehrfach geteilt ist und viele T-förmige Öffnungen aufweist, kann die Klemmeinrichtung sehr leicht verschmutzen. Hierbei erhöht sich der Verschleiß bei allen Gleitpaarungen wie zwischen Hülse und Spanndorn und zwischen Klemmkörper und Spannkörper sowie die Geradführung zwischen Klemmkörper und Spanndornnut gleichermaßen. Zum Lösen der Spulenträger werden alle Hülsen mittels eines stirnseitig angeordneten Kolbens axial verschoben, so daß die Spannkörper, die in die Hülsen eingreifen, gegen eine Federkraft zurückge drückt werden. Diese Ausgestaltung erfordert sehr hohe axiale Kräfte, die durch Verschmutzung verursachte Reibung noch erhöht werden. Die Klemmkörper und Spannkörper liegen auch bei dieser Ausführung aufeinander, so daß sich ihre Dicken ad dieren. Ein weiterer Nachteil ist in der komplexen Formgebung der Klemmelemente zu sehen. Sowohl der Spannkörper als auch der Klemmkörper werden im Spanndorn und in der äußeren Hülse geführt. Dies Ausführung weist gegenüber dem Spannfutter nach DE 30 39 064 die genannten Nachteile auf und wird daher bei der Anwendung nicht berücksichtigt.

Der Erfindung liegt danach die Aufgabe zugrunde, das aus DE 30 39 064 bekannte Spannfutter so weiterzubilden, daß sich der tragende Querschnitt des Spannfutters bei gegebenen Außen abmessungen vergrößert, wobei die Vorteile des bekannten Spannfutters erhalten bleiben sollen. Diese Aufgabe wird bei einem Spannfutter durch die kennzeichnenden Merkmale des An spruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Klemmelemente wird der Bauraum zwischen dem Spanndorn und dem Mantel verkleinert, da die Keilfläche zwischen Klemmkörper und Spannkörper in eine Axialnut des Klemmkörpers verlegt ist und nicht auf den Zwi schenraum zwischen Spanndorn und Mantel begrenzt bleibt. Bei vorgegebenen Außenabmessungen des Spannfutters wird erreicht, daß der Spanndorn im inneren des Spannfutters mit größerer Wandstärke ausgeführt ist. Das Spannfutter wird auf vorteil hafte Weise in sich stabiler und weist einen höheren tragenden Querschnitt auf. Dadurch erhöht sich die Biegesteifigkeit des Spannfutters. Außerdem werden die kritischen Biegefrequenzen des Spannfutters zu höheren Drehzahlen hin verändert.

Auf vorteilhafte Weise wird der volle Querschnitt der Klemm körper zum Spannen der Spulenträger genutzt. Damit können höhere Spannkräfte übertragen werden, ohne daß die zulässige Flächenpressung zwischen Klemmkörper und Spulenträger über schritten wird.

Die Spannkörper werden in der Axialnut der Klemmkörper ge führt, so daß eine Fixierung in Umfangsrichtung durch besonde re Ausbildung der Ringkolben nicht erforderlich wird. Die Klemmkörper sind vorzugsweise an den Seitenflanken in Umfangs richtung mit seitlichen Vorsprüngen versehen, um ein Heraus fallen aus der Durchtrittsöffnung im Mantel zu verhindern bzw. Qm die Axialbewegung der Spannkörper zu begrenzen. Die An bringung der Vorsprünge an den jeweiligen Stirnflächen des Klemmkörpers ist ebenso ausführbar.

Die Ausführungsform des Spannfutters nach Anspruch 2 und 3 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Kraftgeber, um die Spannkörper in der Axialnut der Klemmkörper zum Spannen zu verschieben. Die Klemmkörper und der Spannkörper weisen hier bei die gleiche axiale Länge auf, so daß eine größtmögliche Kontaktfläche im Nutgrund zur Erzeugung der Spannkraft be steht.

Die Ausführungsform nach Anspruch 4 ist für die Montage des Spannfutters von Vorteil. Aus der DE 30 44 707 A1 ist be kannt, daß die Spannkörper miteinander durch einen Ring ver bunden sind. Die Spannkörper stützen sich über den Ring an dem Spanndorn ab. Der geschlossene oder durch Schlitze geöffnete Ring gleitet auf dem Spanndorn. Hierbei besteht die Gefahr, daß sich zwischen dem Ring und dem Spanndorn Passungsrost bildet.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 sind die Spannkörper über dünne Schubstangen mit dem Ringkolben verbunden und im bestimmten Maße radial beweglich. Die aus der Klemmung resul tierende Stützkraft beeinflußt die Spielpassung zwischen den Ringkolben und dem Spanndorn nur geringfügig. Bei der Montage können sich die Spannkörper gegenüber dem zylindrischen Mantel nach innen neigen. Sie rasten sodann automatisch in die Nut der zuvor montierten Klemmkörper ein.

Die Ausbildung des Spannfutters nach Anspruch 5 hat den Vor teil, daß keine aus der Spannung resultierenden Reaktions kräfte in den federbelasteten Ringkolben eingeleitet wird und die Aufstandsfläche der Spannkörper vergrößert wird. Hierdurch wird die Flächenpressung zwischen dem Spanndorn und dem Spann körper reduziert sowie der Verschleiß des Spanndorns vermin dert. Diese Ausführungsform wird vorzugsweise bei hohen Dreh zahlen und den damit verbundenen starken Schwingungen einge setzt, um die Gefahr von Passungsrost beim Ringkolben zu vermeiden.

Bei allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Spannfutters ist gewährleistet, daß nur mäßige Axialkräfte aufzubringen sind, um hohe Spannkräfte zu erzeugen.

Im folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen des erfin dungsgemäßen Spannfutters anhand einer Zeichnung beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt I-I gemäß Fig. 2 durch ein Spannfutter ohne Spulenträger,

Fig. 2 einen Querschnitt II-II gemäß Fig. 1 durch eine Klemmstelle des Spannfutters mit Spulenträger,

Fig. 3 Längsschnitt durch ein Klemmelement im montier ten Zustand,

Fig. 4 Längsschnitt durch einen Ringkolben mit ange setzten Spannkörpern.

Gemäß dem Längsschnitt in Fig. 1 ist der Spanndorn 4 mittels Kugellager 3 auf den am Maschinengestell 1 auskragenden Trag arm 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 Ein richtungen zum Spannen der Spulenträger und die dazugehörigen Antriebseinrichtungen untergebracht. Der Zwischenraum ist an seinem auskragenden Stirnende von einem Deckel 20 und der gegenüberliegenden Stirnseite von einem Bund des Spanndorn 4 axial begrenzt.

An mehreren axial voneinander getrennten Mantelabschnitten weist der Mantel 5 gleichmäßig auf dem Umfang des Abschnittes verteilt mehrere Durchtrittsöffnungen 6 auf, durch die hin durch die Klemmelemente 9 zum Spannen der Spulenträger grei fen. Die Klemmelemente 9 bestehen aus einem Klemmkörper 11 und einem Spannkörper 10. Der Klemmkörper 11 ist in der Durch trittsöffnung 6 so eingepaßt, daß er sich einerseits leicht radial bewegen läßt, andererseits aber eine sichere Geradfüh rung erfährt. Der Flächenquerschnitt der Durchtrittsöffnung 6 entspricht dem Flächenquerschnitt des Klemmkörpers 11. Dadurch werden relativ große Spannflächen erzeugt.

Wie in Fig. 2 ersichtlich, weist der Klemmkörper 11 an den Seitenflanken 24 und 25 in Umfangsrichtung seitlich angeord nete Vorsprünge 18 auf, die ein Herausfallen des Klemmkörpers 11 verhindern bzw. die Axialbewegung der Spannkörper 10 in Spannrichtung begrenzen. Der Spannkörper 10 wird in einer in Achsrichtung verlaufenden Axialnut 13 des Klemmkörpers 11 geführt.

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist der Nutgrund des Klemmkörpers 11 als Keilfläche 12 ausgeführt. Bei axialer Bewegung des an den Nutgrund angepaßten Spannkörpers 10 gleiten beide Elemente zueinander, so daß der Klemmkörper 11 einen radiale Bewegung nach außen zum Spannen bzw. nach innen zum Lösen eines Spulen trägers 17 erfährt. Die dem Spanndorn 4 zugewandte Gleitfläche des Spannkörpers 10 stützt sich dabei dauernd auf dem Außen umfang des Spanndorns 4 ab. Der Spannkörper 10 ist zwischen einer Schubstange 8 und einem Ringkolben 14 geklemmt. Die Schubstange 8 ist in ihrer Breite etwas kleiner als die Breite der Axialnut 13 des Klemmkörpers 11 ausgeführt. Auf der vom Spannkörper abgewandten Seite ist die Schubstange 8 vorzugs weise mit einem Ringkolben 7 verbunden. Der Ringkolben 7 wird auf seiner anderen Seite von der Feder 15 belastet, wobei sich die Feder 15 an dem Bund des Spanndorns 4 bzw. an einem festen Anschlag 23 abstützt.

Der Ringkolben 14 auf der anderen Seite des Spannkörpers ist dichtend in dem Zwischenraum zwischen Mantel 5 und Spanndorn 4 eingebracht und wird in dem als Zylinderraum 19 ausgebildeten Zwischenraum mit einem Druckmittel - vorzugsweise mit Druck luft - beaufschlagt.

In Fig. 1 ist die Position kurz vor völliger Entspannung der Klemmelemente 9 dargestellt. Der Ringkolben 14 wird mit Druck luft belastet, die über die Zufuhrleitung 16, den Ringspalt 22 und der Radialbohrung 21 in den Zylinderraum 19 geleitet wird. Dadurch wird der Spannkörper 10 mit der Schubstange 8 und Ringkolben 7 gegen die Feder 15 verschoben. Die dadurch be wirkte Relativbewegung zwischen Keilfläche 12 des Spannkörpers 10 und der Axialnut 13 des Klemmkörpers 11 führt zur Radialbe wegung des Klemmkörpers 11 nach innen und zur Entspannung des Spulenträgers. Die Federn 15 sind in dieser Position gespannt.

Zum Aufspannen eines Spulenträgers - wie in Fig. 2 gezeigt - werden die Zylinderräume 19 durch Ausströmung der Druckluft entspannt, so daß die Feder 15 den Ringkolben 7 mit den Schub stangen 8 axial verschieben. Der Spannkörper 10 gleitet in der Axialnut 13 des Klemmkörpers 11 entlang. Da die Klemmkörper 11 in der Durchtrittsöffnung 6 geführt sind, wird die Gleitbewe gung des Spannkörpers 10 an der Keilfläche 12 in eine Radial bewegung der Klemmkörper 11 nach außen umgesetzt. Die Klemm körper 11 spannen mit der aus der Durchtrittsöffnung ragenden Seite den Spulenträger 17.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Klemmelement 9 ist der Klemmkörper 11 an den Stirnflächen mit Vorsprüngen 18 ausgeführt. Der Spannkörper 10 hat an seiner Stirnfläche 26 in Verlängerung seiner Abstützfläche 27 einen Ansatz 28 ausgebildet. Hierdurch wird die zwischen Spannkörper 10 und Spanndorn 4 auftretende Flächenpressung reduziert, so daß ein geringer Verschleiß am Spanndorn auftritt.

Da jedes Klemmelement 9 einzeln bei der Montage eingelegt werden muß, ist die Variante, bei der die Spannkörper 10, mit den Schubstangen 8 und der Ringkolben 7 zu einer Baueinheit zusammengefügt sind - wie in Fig. 4 gezeigt - bei der Montage von Vorteil. Das Spannfutter wird von außen nach innen montiert. Zunächst werden die Klemmkörper 11 in die Durchtrittsöffnungen 6 des Mantels 5 eingelegt. Gleichzeitig oder vorher werden die Ringkolben 14 in den Mantel 5 geschoben. Es folgt die Bauein heit mit den Spannkörpern 10 am Ringkolben 7. Aufgrund der federnden Anlenkung an den Ringkolben 7 können die Spannkörper 10 sich gegenüber dem Mantel 5 radial nach innen neigen. Sie rasten sodann automatisch in die Axialnut der Klemmkörper ein. Anschließend werden die Federn 15 eingelegt. Die gesamte Außeneinheit wird sodann auf den Spanndorn geschoben und verspannt.

Bezugszeichenliste

1 Maschinengestell
2 Tragarm
3 Kugellager
4 Spanndorn
5 Mantel
6 Durchtrittsöffnung
7 Ringkolben
8 Schubstange
9 Klemmelement
10 Spannkörper
11 Klemmkörper
12 Keilfläche
13 Axialnut
14 Ringkolben
15 Feder
16 Luftzufuhrkanal
17 Spulenträger
18 Vorsprung
19 Zylinderräume
20 Deckel
21 Radialbohrung
22 Ringspalt
23 Anschlag
24 Seitenflanke
25 Seitenflanke
26 Stirnfläche
27 Abstützfläche
28 Ansatz

Claims

1. Spannfutter in Spulmaschinen zur Aufnahme mehrerer Spu lenträger
mit einem drehbaren Spanndorn,
mit einem zylindrischen Mantel, der am Spanndorn befe stigt ist und einen größeren Durchmesser als der Spann dorn besitzt,
mit einer Vielzahl von Klemmelementen, die in mehreren Normalebenen jeweils über den Umfang verteilt und in den Zwischenraum zwischen Spanndorn und Mantel eingelegt sind, wobei die Klemmelemente aus Klemmkörper und Spann körper bestehen,
wobei jeder Klemmkörper in einer Durchtrittsöffnung des Mantels geradgeführt und radial beweglich ist und sich mit seinem anderen, keilförmig ausgebildeten Ende auf einem in axialer Richtung keilförmig ansteigenden Spann körper abstützt, und der Spannkörper sich auf dem Spann dorn abstützt und axial beweglich ist,
mit Kraftgebern, die zwischen Spanndorn und Mantel an geordnet und jeweils einer Normalebene zugeordnet sind und die auf die zugehörigen Klemmkörper eine axiale Kraft zum Spannen oder Lösen ausüben,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Klemmkörper (11) eine Axialnut (13) aufweisen, die in Umfangsrichtung durch Seitenflanken (24, 25) begrenzt ist, der Nutgrund keilförmig ansteigt,
jeweils ein Spannkörper (10) in der Axialnut (13) geführt ist und
die Klemmkörper (11) und die Durchtrittsöffnungen (6) den gleichen Flächenquerschnitt aufweisen und jeder Klemm körper (11) an seinen Seitenflanken oder Stirnflächen Vorsprünge (18) aufweist, die unter den Mantel (5) ragen.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftgeber zum Spannen eine Vielzahl von federbela steten Schubstangen (8) aufweist, die den Klemmelementen (9) einer Normalebene zugeordnet und in axialer Richtung beweglich sind, und in die Axialnut (13) der Klemmkörper (11) eingreifen.

3. Spannfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstangen (8) in einer Normalebene miteinander durch einen Ringkolben (7) verbunden sind.

4. Spannfutter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkörper (10) einer Normalebene mit einem Kraftge ber elastisch verbunden sind.

5. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spannkörper (10) an einer seinen Stirnflächen in Verlängerung seiner Abstützfläche (27) zum Spanndorn (4) einen Ansatz (28) aufweist.