Die Erfindung betrifft eine Spulspindel für eine Aufspulmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine gattungsgemäße Spulspindel für eine Auf Spülmaschine ist aus der DE 196 07 916 AI bekannt. Derartige Spulspindeln werden in Aufspulmaschinen zum Aufspulen von vorzugsweise frisch gesponnenen synthetischen Fäden zu Spulen eingesetzt. Hierzu sind eine oder mehrere Spulhülsen hintereinander auf der in der Auf Spülmaschine auskragend angeordneten Spulspindel aufgesteckt. Zur Fixierung der Spulhülse am Umfang der Spulspindel ist eine Klemm- einrichtung vorgesehen, die ein Spannen und ein Entspannen der Spulhülse ermöglicht.

Bei der bekannten Spulspindel ist die Klemmeinrichtung in einem Ringraum zwischen einer äußeren Mantelbuchse und einer inneren Hohl- spindel angeordnet. Die Mantelbuchse und die Hohlspindel sind drehfest miteinander verbunden, wobei die Hohlspindel mittels einer Antriebswelle angetrieben wird. Zum Klemmen der Spulhülse weist die Klemmeinrichtung mehrere Klemmkörper auf, die in Öffnungen der Mantelbuchse geführt sind und die durch Verschieben eines Ringkolbens am Umfang der Hohlspindel radial bewegbar sind, um die Spulhülse zu spannen oder zu entspannen. Der Ringkolben wird hierbei üblicherweise durch mehrere Federn in einer Spannstellung gehalten. Nur zum Entspannen der Spulhülsen, um beispielsweise Vollspulen von der Spulspindel abziehen zu können, ist eine Aktivierung der Klemmeinrichtung erforderlich.

Bei der bekannten Spulspindel ist die Tragfähigkeit und damit die Biegefestigkeit im Wesentlichen durch die Hohlspindel und deren Außendurchmesser bestimmt. Bei lang auskragenden Spulspindeln besteht daher der Wunsch, möglichst biegesteife Hohlspindeln zu erhalten. Dadurch verschieben sich die kritischen Drehzahlen und damit die Gefahr erhöhter Resonanzschwingungen.

Um die Biegesteifigkeit der Spulspindeln zu erhöhen, ist aus der EP 1 456 108 desweiteren eine Spulspindel bekannt, bei welcher zwischen der Mantelbuchse und der Hohlspindel mehrere Stützmittel angeordnet sind, die zwischen der Mantelbuchse und der Hohlspindel eine Verspannung erzeugen. Damit lässt sich zwar die Tragfähigkeit der Spulspindel verbessern, was jedoch nur durch zusätzliche Mittel an der Spulspindel erreicht wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäße Spulspindel ohne zusätzliche Mittel derart weiterzubilden, dass eine höhere Tragfähigkeit erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Federn jeweils mehrere in Umfangsrichtung des Ringkolbens ausgerichtete flache Windungen aufweisen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Einbauraum für die Klemmeinrichtung im erheblichen Maße reduziert werden kann. Da- durch lässt sich bei gleichem Außendurchmesser der Spulspindel die Hohlspindel mit einem maximal möglichen Durchmesser ausführen. Der Einbauraum der Feder ist nicht mehr durch einen Windungsdurchmesser, sondern im Wesentlichen durch eine Drahtstärke der in einer Ebene liegenden Windungen bestimmt. Insoweit ist der zur Aufnahme der Klemm- einrichtung erforderliche Ringraum auf ein Mindestmaß reduzierbar. So konnte gegenüber herkömmlichen Klemmeinrichtungen die Einbauhöhe der Klemmeinrichtung um über 40% verringert werden. Um bei den relativ kurzen Verschiebewegen und damit relativ kurzen Federwegen eine ausreichende Federkraft zum Spannen der Spulhülsen am Umfang der Mantelbuchse zu erhalten, sind gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Windungen der Federn jeweils durch mäanderförmig oder zick-zack-förmig gebogene Federdrähte in einer Ebene gebildet. Damit lassen sich gleich Federcharakteristiken realisieren, wie sie beispielsweise bei zylindrisch gewickelten Federn üblich ist.

Zur weiteren Optimierung des Einbauraumes der gesamten Klemmein- richtung weisen die Windungen der Federn in Umfangsrichtung des Ringkolbens gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Knickung oder eine Krümmung auf.

Hierbei ist die Knickung bzw. die Krümmung der Windungen bei den Fe- dem derart gewählt, dass eine Anpassung an den mittleren Durchmesser des Ringkolbens gegeben ist.

Zum Spannen der Spulhülsen weist die Klemmeinrichtung mehrere radial bewegliche Klemmkörper auf, die zum Spannen und Entspannen aus der äußeren Mantelbuchse geführt werden. Damit eine möglichst gleichmäßige, am Umfang verteilte Klemmung der Spulhülse erfolgt, sind die Federn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung gleichmäßig am Umfang des Ringkolbens verteilt angeordnet und in Ausnehmungen des Ringkolbens geführt. Damit lässt sich eine gleichmäßige axiale Verschiebung des Ring- kolbens erzeugen, so dass die in einer Ebene angeordneten Klemmkörper synchron geführt werden können.

Die Federn werden bevorzugt als Druckfedern ausgebildet und innerhalb des Ringraumes zwischen einem Anschlag und dem Ringkolben einge- spannt. Da die Betriebszeiten der Klemmeinrichtung im gespannten Zustand weitaus größer sind als die Betriebszustände im entspannten Zustand können vorteilhaft dauerfeste Federn realisiert werden. Zum Entspannen ist es erforderlich, dass der Ringkolben entgegen der Federkraft am Umfang der Hohlspindel zurück geschoben wird. Hierzu wird bevorzugt ein Druckfluid verwendet, das mittels einer Druckquelle in einen Druckraum geleitet wird, der unmittelbar durch eine Druckfläche des Ringkolbens begrenzt ist. Der Ringkolben ist hierzu bevorzugt einteilig ausgebildet und weist an dem zu den Druckfedern gegenüberliegenden Ende die Druckfläche auf.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfin- dung weist der Ringkolben pro Klemmkörper einen Spannschuh auf, welcher mit den betreffenden Klemmköpern zusammenwirkt und welcher durch einen Einschnitt im Ringkolben gebildet ist. Damit lassen sich die Vielzahl der Bauelemente der Klemmeinrichtung auf ein Minimum reduzieren, so dass durch den Ringkolben jedem der Klemmkörper ein Spann- schuh zugeordnet ist.

Alternativ können die den Klemmkörpern zugeordneten Spannschuhe auch als separate Teile formschlüssig mit dem Ringkolben verbunden werden. So lassen sich die Spannschuhe aus einem anderen besonders gleitfähigen Material bilden.

Um beim Spannen der Spulhülsen eine ausreichende Abstützung der Spannschuhe in radialer Richtung zu erhalten, sind die Spannschuhe jeweils durch einen elastischen Steg mit dem Ringkolben verbunden. Damit erfolgt bei jedem der Spannschuhe eine Abstützung unmittelbar am Umfang der Hohlspindel.

Zur Fixierung der Spulhülsen hat sich die Weiterbildung der Erfindung besonders bewährt, bei welcher die Klemmkörper jeweils eine wellenför- mige Oberfläche mit mehreren Spannkanten oder eine waffeiförmige Oberfläche mit mehreren Spannspitzen aufweisen. Insbesondere bei Verwendung von Spulhülsen aus Pappe können somit formschlüssige Klemmverbindungen erzeugt werden. Die erfindungsgemäße Feder zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Spulspindel zeichnet sich dadurch aus, dass die flachen Windungen an eine gekrümmte Ebene entsprechend dem jeweiligen Ringkolbendurchmesser angepasst sind. Damit lässt sich der Einbauraum der Feder be- sonders kompakt ausbilden.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spulspindel sowie weitere Vorteile sind unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen nachfolgend näher beschrieben.

Es stellen dar

Fig. 1 schematisch eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Spulspindel

Fig. 2 Schema tisch das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 in geänderter Betriebssituation

Fig. 3 schematisch eine Querschnittansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1

Fig. 4 schematisch eine Draufsicht einer Feder der Klemmeinrichtung Fig. 5 Schema tisch eine Seitenansicht einer Feder der Klemmeinrichtung

Fig. 6 schematisch eine Seitenansicht der Feder der Klemmeinrichtung

Fig. 7 schematisch ein an einem Ringkolben angeformter Spannschuh der Klemmeinrichtung

Fig. 8 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsge- mäßen Spulspindel

In den Fig. 1, 2 und 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spulspindel in mehreren Ansichten schematisch dargestellt. In den Fig. 1 und 2 ist das Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht ge- zeigt, wobei das auskragende freie Ende der Spulspindel in einer Schnittdarstellung und das Lagerende der Spulspindel in der Seitenansicht dargestellt ist. In Fig. 1 ist das Ausführungsbeispiel mit einer am Umfang aufgespannten Spulhülse mit gespannter Klemmeinrichtung und in Fig. 2 ohne Spulhülse mit entspannter Klemmeinrichtung gezeigt, wobei in Fig. 1 die Spulhülse in der linken Zeichnungshälfte nur gestrichelt angedeutet ist.

Die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des Ausführungsbeispiels mit gespann- ter Klemmeinrichtung, wie in Fig. 1 dargestellt.

Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für alle Figuren. Die Spulspindel weist eine äußere Mantelbuchse 1 auf, die über den Umfang einer Hohlspindel 2 gestülpt ist und zwischen einem Bund 23 und einem Deckel 20 gehalten wird. Die Hohlspindel 2 ist mit einer Antriebswelle 4 gekoppelt und über einen hohlzylindrischen Spindelträger 3 drehbar gelagert. Die Verbindung der Hohlspindel 2 mit der Antriebswelle 4 sowie die Lagerung der Antriebswelle 4 und der Hohlspindel 2 sind in diesem Ausführungsbeispiel nicht näher gezeigt, da sie allgemein für derartige Spulspindeln bekannt sind und für die Erfindung nur untergeordnete Bedeutung aufweisen. Wie aus den Schnittdarstellungen der Figuren 1, 2 und 3 hervorgeht, ist zwischen der äußeren Mantelbuchse 1 und der Hohlspindel 2 ein Ringraum 5 gebildet, in welcher eine Klemmeinrichtung 6 angeordnet ist. Die Klemmeinrichtung 6 erstreckt sich über die gesamte Länge der Mantelbuchse 1 und weist je nach Anzahl der an der Spulspindel aufzuneh- menden Spulhülsen mehrere in Normalebenen verteilt angeordnete Klemmkörper 8 auf.

In Fig. 1 und 2 sind jeweils zwei Gruppen von Klemmkörpern 8 gezeigt, mit denen beispielsweise eine Spulhülse 24 am Umfang der Mantelbuchse 1 gespannt werden kann. Jede Gruppe von Klemmköpern 8 ist identisch aufgebaut, so dass zur weiteren Erläuterung der Klemmeinrichtung 6 die am auskragenden Ende angeordneten Klemmkörper 8 näher erläutert werden. Die Klemmkörper 8 sind jeweils in einer Mantelöffnung 7 der Mantelbuchse 1 radial geführt.

Wie aus der Darstellung in Fig. 3 hervorgeht, weisen die Klemmkörper in radialer Richtung zwei gegenüberliegende Haltekragen 10 auf, die ein Herausfallen der Klemmkörper 8 aus der Mantelöffnung 7 der Mantelbuchse 1 heraus verhindern.

An einer Oberseite weisen die Klemmkörper 8 eine wellenförmige Ober- fläche mit mehreren parallel ausgerichteten Spannkanten 9 auf. Die Unterseite der Klemmkörper 8 wird durch eine keilförmige Gleitfläche 11 gebildet, die mit einem Ringkolben 12 zusammenwirkt.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 3 hervorgeht, ist der Ringkolben 12 am Umfang der Hohlspindel 2 angeordnet und in axialer Richtung an dem Ringraum 5 axial verschiebbar. Der Ringkolben 12 trägt zu jedem Klemmkörper 8 einen Spannschuh 14, der keilförmig ausgebildet ist und mit der Gleitfläche 11 auf den Klemmkörper 8 einwirkt. Der Spannschuh 14 ist über einen elastischen Steg 15 mit dem Ringkolben 12 verbunden. Am Umfang des Ringkolbens 12 sind mehrere Spannschuhe 14 verteilt angeordnet.

Zum Verständnis der Ausbildung des Spannschuhs 14 ist in Fig. 7 ein Ausschnitt des Ringkolbens 12 in einer Draufsicht gezeigt. Der Ringkolben 12 weist pro Spannschuh 14 einen Einschnitt 13 auf. Innerhalb des Einschnittes 13 ist der Spannschuh 14 über den Steg 15 elastisch bewegbar.

Wie in der Darstellung in Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, führt die elastische An- bindung des Spannschuhs 14 dazu, dass der Klemmkörper 8 und der Spannschuh 14 gemeinsam am Umfang der Hohlspindel 2 abgestützt werden.

An dem Ringkolben 12 greifen mehrere am Umfang gleichmäßig verteilte Federn 18 an. Die Federn 18 sind als Druckfedern ausgebildet und weisen mehrere flache Windungen 25 eines Federdrahtes 26 in Umfang srichtung des Ringkolbens 12 auf. Hierzu sind die Federn in einer Ausnehmung 19 des Ringkolbens 12 geführt. Wie aus der Darstellung in Fig. 1 und 2 hervorgeht, sind die Federn 18 zwischen einen durch den Deckel 20 gebildeten Anschlag und dem Ringkolben 12 eingespannt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Situation drücken die Federn 18 den Ringkolben am Umfang der Hohlspindel 2 in Richtung Lagerende, so dass die Spannschuhe 14 des Ringkolbens 12 die Klemm- körper 8 aus der Mantelbuchse 1 herausdrücken. In diesem Zustand wird die Spulhülse 24 gespannt.

Wie aus der Darstellung in den Fig. 1 und 2 hervorgeht, weist der Ringkolben 12 auf dem zur Feder 18 gegenüberliegenden Ende eine Druckflä- che 17 auf, die einen Druckraum 21 begrenzt. Der Druckraum 21 ist über einen Druckanschluss 22 mit dem Innenraum der Hohlspindel 2 gekoppelt. Der Innenraum der Hohlspindel 2 lässt sich über einen hier nicht dargestellten Anschluss mit einer Druckquelle verbinden, so dass ein Druckfluid in den Druckraum 21 geleitet werden kann. Der Ringkolben 12 weist gegenüber dem Druckraum 21 zwei Dichtungen 16.1 und 16.2 auf, die gegenüber der Mantelbuchse 1 und gegenüber der Hohlspindel 2 eine Abdichtung des Druckraumes 21 erzeugen.

Für den Fall, dass an der Spulhülse 24 eine fertig gewickelte Spule erhal- ten ist, wird die Hohlspindel 2 zum Wechseln der Spule abgebremst. Nach Stillstand an der Spulspindel wird eine Druckquelle zum Entspannen der Klemmeinrichtung angeschlossen, so dass in dem Druckraum 21 ein Druckfluid eingeleitet wird. Das Druckfluid führt dazu, dass der Ringkolben 12 gegen die Federkraft der Federn 18 in Richtung freies Ende ver- schoben wird. Damit löst sich die Verspannung der Spulhülse und die Klemmkörper 8 können ins Innere der Mantelbuchse 1 zurücktreten. Diese Betriebs Situation der Spulspindel ist in Fig. 2 gezeigt. Um den Einbauraum der Klemmeinrichtung 6 sowie den Ringraum 5 so klein wie möglich zu gestalten, sind die Federn 18 sowohl in Windungsrichtung als auch in Windungsform dem Ringkolben 12 angepasst. Wie aus der Darstellung in Fig. 4 hervorgeht, sind die Federn 18 durch einen mäanderförmig gebogenen Federdraht 26 gebildet. Somit ergeben sich mehrere hintereinander liegende flache Windungen 25, die bei Herstellung zunächst in einer Ebene erzeugt werden. Anschließend werden die Federn 18 durch eine Knickung oder eine Krümmung derart verformt, dass die Windungen 25 eine zum mittleren Durchmesser des Ringkolbens 12 angepasste Form aufweisen. Die erfindungsgemäße Feder 18 weist somit Windungen 25 auf, die an eine gekrümmte Ebene angepasst sind. Die gekrümmte Ebene ist vorteilhaft entsprechend dem Ringkolben, an welchem die Federn geführt werden, angepasst. Als Beispiel ist in Fig. 5 eine Feder 18 gezeigt, bei welcher die Windungen 25 durch eine Knickung verformt sind. Hierzu werden die beiden Schenkel der Windungen 25 symmetrisch zu einer mittleren Biegekante 27 verbogen. In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel der Feder 18 gezeigt, bei welcher die Windungen 25 eine gleichmäßige Krümmung mit einem Krümmungsradius R proportional zum mittleren Durchmesser des Ringkolbens 12 aufweisen. Damit lassen sich sehr kompakte Klemmeinrichtungen realisieren, deren Einbauhöhe nur wenige Millimeter beträgt.

In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spulspindel schematisch dargestellt. Das Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und Fig. 2, so dass nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede erläutert wer- den und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 sind die den Klemmkörpern 8 zugeordneten Spannschuhe 14 jeweils als separate Bauteile ausgebildet, die formschlüssig mit dem Ringkolben 12 verbunden sind. Die Anzahl der Spannschuhe 14 ist identisch mit der Anzahl der Klemmkörper 8.

Zur Anbindung an den Ringkolben 12 weist jeder der Spannschuhe 14 gegenüberliegend zu der Gleitfläche 11 einen Haltekragen 28 auf, der in eine am Ringkolben 12 ausgebildete Haltenut 29 formschlüssig eingreift. Insoweit ist der Ringkolben 12 und der Spannschuh 14 formschlüssig miteinander verbunden, so dass ein sicheres Hin- und Herführen des Spannschuhs 14 durch den Ringkolben 12 gewährleistet ist.

Bei dieser Ausführung der Klemmeinrichtung 6 ist die Möglichkeit gegeben, dass die Spannschuhe 14 und der Ringkolben 12 aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind. Damit lassen sich insbesondere die Spannschuhe 14 aus einem gleitfreundlichen und verschleißfesten Material bil- den.

Die Funktion des in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiels ist identisch mit den vorgenannten Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2, so dass keine weiteren Erläuterungen hierzu erfolgen. Zur Fixierung einer Spulhülse über die hervorragenden Klemmkörper 8 sind die Oberflächen der Klemmkörper bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel waffeiförmig ausgebildet, so dass an der Oberfläche der Klemmkörper 8 mehrere pyramidenartige Spannspitzen 30 gehalten sind, die insbesondere bei Papphülsen einen sicheren Halt zwischen Klemmkörper 8 und einer Spannhülse erzeugen.

Durch die Erfindung war es möglich, die Tragfähigkeit der Spulspindeln im erheblichen Maße zu steigern. Die Reduzierung der Einbauhöhe der Klemmeinrichtung lässt sich unmittelbar zur Vergrößerung der Hohl- spindel nutzen.

Wie bereits zuvor erwähnt, können je nach Länge der Spulspindel zehn, zwölf oder sechszehn Spulhülsen aufgenommen werden. Somit kann die beschriebene Klemmeinrichtung eine Mehrzahl von Ringkolben aufwei- sen, um eine Mehrzahl von Klemmkörpern zu führen. Die Funktion jedes der in dem Ringraum zwischen der Mantelbuchse und der Hohlspindel angeordneten Ringkolben ist dabei identisch zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel. Insoweit erstreckt sich die Erfindung sowohl auf Spul- spindein, bei welcher nur eine Spulhülse am Umfang gespannt wird, als auch auf Spulspindeln, bei welchen eine Mehrzahl von Spulhülsen gleichzeitig am Umfang gehalten werden.

Bezugszeichenliste

1 Mantelbuchse

2 Hohlspindel

3 Spindelträger

4 Antriebswelle

5 Ringraum

6 Klemmeinrichtung

7 Mantelöffnung

8 Klemmkörper

9 Spannkanten

10 Haltekragen

11 Gleitfläche

12 Ringkolben

13 Einschnitt

14 Spannschuh

15 Steg

16.1, 16.2 Dichtung

17 Druckfläche

18 Feder

19 Ausnehmung

20 Deckel

21 Druckraum

22 Druckanschluss

23 Bund

24 Spulhülse

25 Windung

26 Federdraht

27 Biegekante

28 Haltekragen

29 Haltenut

30 Spannspitzen