DE10025316A1 - Antriebseinheit - Google Patents
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- F16C35/077—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between housing and outer race ring
Abstract
Bei einer Antriebseinheit für drehende Bauteile wie Walzen und Zylinder einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, wobei die drehenden Bauteile jeweils an einem ihrer stirnseitigen Enden einen Lagerzapfen aufweisen, die stirnseitigen Lagerzapfen jeweils einen eigenen Antriebsmotor aufnehmen, das jeweilige Bauteil und der Antriebsmotor gemeinsam ortsfest abgestützt sind und ein Gehäuse vorgesehen ist, welches sowohl den Antriebsmotor als auch die Lagerung des jeweiligen Bauteiles umgibt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das jeweilige Gehäuse (5) seinen Querschnitt über seine gesamte Länge beibehält und wenigstens eine Anschlussfläche (8) aufweist. Das jeweilige Gehäuse ist derart ausgebildet, dass es modulartig zur ortsfesten Abstützung aufbaubar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für drehende Bauteile wie Walzen und Zy
linder einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer laufenden Material
bahn, insbesondere aus Papier oder Karton, wobei die drehenden Bauteile jeweils an
wenigstens einem ihrer stirnseitigen Enden einen Lagerzapfen aufweisen und einen
eigenen Antriebsmotor aufnehmen. Das drehende Bauteil und sein Antriebsmotor
sind gemeinsam ortsfest abgestützt. Es ist ein Gehäuse vorgesehen, welches sowohl
den Antriebsmotor als auch die Lagerung des Bauteiles umgibt.
Der Antrieb von Bauteilen, das heißt der Walzen und Zylinder z. B. Trockenzylinder,
Streichwalzen für Streichmaschinen, Kalanderwalzen, Saugwalzen, Leitwalzen,
Presswalzen und dergleichen innerhalb einer Papiermaschine, einer Papierverede
lungsmaschine oder Papier-Weiterverarbeitungsmaschine erfolgt derzeit über eine
Vielzahl von Motoren auf der Antriebsseite dieser Maschinen.
Damit sind auch eine Vielzahl von Getrieben, Kupplungen, Gelenkwellen und An
schlussteilen vorhanden. Diese Dichte von sogenannten Antriebsteilen schränkt bei
der Montage oder Wartung der Maschine die Zugänglichkeit äußerst ein.
Besonders für die vorhandenen Getriebezahnräder sind Radkästen notwendig, die
die ganze Konstruktion teuer und aufwendig machen.
Aus diesem Grunde ist mit der DE 87 03 410.7 eine Lösung geschaffen worden, die
erstmals einen Antrieb unter Wegfall eines Getriebes und damit Wegfall der vorste
hend genannten Radkästen ermöglicht.
Aus der genannten DE 87 03 410.7 ist ein Trockenzylinder bekannt, der mittels einem
Permanentmagnetmotor angetrieben wird. Der Wellenzapfen dieses Trockenzylinders
nimmt den elektrischen Antriebsmotor und die Wellenlagerung auf und ist in einem
ortsfest abgestützten Rahmenteil (bzw. Stuhlung der Papiermaschine) gelagert. An
triebsmotor und Lagerung sind gemeinsam in einem Gehäuse untergebracht. Das
Gehäuse ist in Richtung auf die Stirnwand des Zylinders hohlzylindrisch erweitert und
nimmt in diesem erweiterten Bereich den Antriebsmotor auf.
Der Permanentmagnetmotor weist eine Hohlweile auf zum Aufstecken auf den Wal
zenzapfen und ist darüber hinaus als Innen oder Außenläufer aufbaubar.
Diese Antriebseinheit ist zwar im Vergleich zu vorstehend genannten früheren Antrie
ben sehr platzsparend. Jedoch sind nach wie vor teure und aufwendig den Konturen
der Gehäuse und anderen Bauteile herzustellende und anzupassende Teile der orts
festen Abstützung bzw. Stuhlung notwendig, die weiterhin die Zugänglichkeit der
Herstellungs- oder Bearbeitungsmaschine behindern und einen immer noch großen
Kostenfaktor darstellen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine solche Antriebseinheit zu
schaffen, mit der die Teilevielfalt und Teileanzahl für die ortsfeste Abstützung redu
ziert werden kann sowie Platz sparende und Kosten günstige Antriebssysteme ein
setzbar sind.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspru
ches 1 gelöst.
Die Gehäuseteile sind auf einfachere Weise als bisher herstellbar. Sie können als
Blechpakete mittels Laser zugeschnitten und in der gewünschten Bauform z. B. als
Quader, Parallelogrammkörper oder dergl., miteinander verschweißt werden. Damit
sind Gehäuse von gleicher Bauart und Form modulartig zu einer kompakten Alastüt
zung bzw. Stuhlung aufbaubar. Zweckmäßig ist es, drei bis vier verschiedene Bau
größen zu fertigen, je nach Größe der in Frage kommenden Maschinen bzw. anzu
treibenden Bauteile.
Durch diesen modulartigen Aufbau ist es erstmals möglich, den Platzbedarf im An
triebs- und Stuhlungsbereich der Maschine zu minimieren. Es werden entweder gar
keine oder bedeutend weniger Stuhlungsteile benötigt. Dadurch kann die Abstützung
der anzutreibenden Bauteile auf der Führer- und der Triebseite gleichermaßen aus
gebildet werden. Es müssen dadurch bedeutend weniger redundante Teile bevorratet
werden. Das bedeutet natürlich eine enorme Aufwands- und Kosten-Minimierung.
Zweckmäßig ist es, wenn Zwischenstücke vorgesehen sind, die die einzelnen An
triebseinheiten räumlich voneinander trennen. Diese Zwischenstücke sind ebenfalls
von vieleckiger (polygoner) Bauart.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Zwischenstücke adäquat aufgebaut wie die Ge
häuse sind, d. h. also gleiche Form, gleichen Werkstoff und gleiche Größe wie die
Gehäuse haben. Sie weisen ebenfalls vorzugsweise plane Anschlußflächen auf, wo
durch sie kraftschlüssig beispielsweise über Schraubverbindungen modulartig zu
sammensetzbar und wie oben beschrieben, als tragende Teile zusammen mit den
Gehäusen, zur Abstützung der drehenden Bauteile in beliebiger Größe aufgebaut
werden können.
Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Gehäuse und die Zwischenstücke so dimensioniert
sind, dass das Verhältnis Länge : Breite ungefähr dem Verhältnis Höhe : Breite ent
spricht und dieses Verhältnis ungefähr 1 : 2 bis 1 : 3 beträgt. So kann beispielsweise die
Höhe zwischen 500 und 800 mm, die Länge ca. 500 mm und die Breite ca. 1000 bis
1500 mm betragen. Diese einheitlichen Größen lassen sich dadurch in Massenferti
gung herstellen.
Es soll noch erwähnt werden, dass die Gehäusegröße auf die Größe des verwende
ten Motors und der Walzenlagerung abgestimmt ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Gehäuses kann darin bestehen, dass dieses
zweiteilig ausgeführt ist, wobei der eine Teil bis über die komplette Breite des An
triebsmotors und das andere Teil über das Walzenlager reicht. Beide Teile sind mit
einander verbunden und wieder demontierbar. Wartungsarbeiten oder Montage- bzw.
Demontage-Zeiten lassen sich dadurch vereinfachen und minimieren.
In die Wandung eines jeden Gehäuses können Bohrungen eingearbeitet sein zum
Durchleiten von Kühlfluid, wie Kühlluft, wodurch der Antriebsmotor vor Überhitzung
geschützt wird.
Für das Antreiben der Bauteile hat sich besonders ein handelsüblicher Asynchron-
Drehstrommotor erwiesen.
Solch ein Motor ist ein sogenannter Aufsteckmotor, der in sehr schmaler Breite ver
fügbar ist.
Als Antriebsmotor eignet sich dabei ein solcher, wie er in der DE 299 08 433 beschrie
ben, bei der DE . . 433-Lösung allerdings nur allein von einem Gehäuse umgeben ist.
Wird der Motor - im Gegensatz zur vorstehend genannten Lösung - am stirnseitigen
Ende des Walzenzapfens, im Anschluss an die Walzenlagerung aufgesetzt, hat das
Vorteile hinsichtlich einer leichteren Demontage. Insgesamt bieten sich dadurch Vor
teile hinsichtlich der Abmaße der Gehäuse, die dadurch in engen Bereichen gehalten
werden können, wodurch nur wenig Bauraum beansprucht wird und die Materialkos
ten deshalb gering sind.
Mit der Anwendung dieser Generation von Hohlwellen-Aufsteckmotoren ohne Ge
triebe, wird die Zugänglichkeit zur Maschine bedeutend verbessert. Außerdem sind
keine teuren Getriebe-Radkästen - wie es beim früheren Stand der Technik noch der
Fall war - notwendig, wodurch die Konstruktion der Maschinen-Stuhlungs-Teile be
deutend vereinfacht wird.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert
werden.
Es zeigen
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Längsschnitt durch das erfindungsgemäße,
antriebsseitige Ende einer Walze einer Papiermaschine.
Fig. 2 bis 4 schematische, perspektivische Darstellungen von Ausführungsvari
anten des erfindungsgemäßen modulartigen Aufbaues.
Fig. 1 zeigt ein stirnseitiges Ende des Antriebes einer Walze 1, die im Beispiel ein,
Trockenzylinder sein soll, im Nachfolgenden aber weiterhin als Walze bezeichnet
wird.
Im rechten Bildteil ist das stirnseitige eine Ende der Walze 1 noch mit dargestellt. Die
Walze 1 ist mit einem Wellenzapfen 2 versehen, die ein Wälzlager 3 für die Walze 1
aufnimmt.
Am zur Walze 1 abgewandten Ende des Wellenzapfens 2 befindet sich ein Motor 4
für den Antrieb der Walze.
Im Beispiel dafür wurde zweckmäßigerweise ein sogenannter Aufsteckmotor mit
Hohlwelle verwendet. Dieser Motor ist ein Drehstrom-Asynchronmotor mit hoher Pol
paarzahl (< 12).
Da dieser Motor scheibenartig aufgebaut und daher sehr schmal ist, ist der benötigte
Platzbedarf in axialer Richtung nur sehr gering. Außerdem kann so problemlos auch
ein oder noch mehrere solcher Motoren aufgesteckt werden, wenn die Walze mit un
terschiedlichen Drehzahlen gefahren werden soll.
Das Lager 3 sowie der Motor (gegebenenfalls weitere Motoren) 4 sind im gewählten
Beispiel von einem quaderförmigen Gehäuse 5 mit Kantenlängen Länge (L) × Breite
(B) × Höhe (H) ~ 400 bis 500 × 1500 × 1000 bis 2000 mm umgeben.
Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus dem Werkstoff Stahl, dessen Einzelteile sich
gut miteinander verschweißen lassen.
Selbstverständlich wären auch andere geometrische Formen, wie Gehäuse mit drei
eckigem, parallelogrammförmigen, trapezförmigen oder quadratischem Querschnitt
denkbar, weil diese Formen sich leicht fertigen und auch für den gewünschten Zweck
gut zusammenbauen lassen.
Aus der Figur ist entnehmbar, dass das rechteckige Gehäuse aus zwei Teilen, Teil 5a
und Teil 5b gefertigt ist.
Das hat zum einen Vorteile bei der Fertigung des Gehäuses selbst, aber vor allem ist
die Demontage dadurch einfacher bei Wartungsarbeiten zu realisieren. Der Teil 5a
überdeckt das Lager 3 und der Teil 5b den Motor.
Falls eine Oberflächenkühlung des Motors allein nicht ausreicht, sind Bohrungen 6 in
den Wandungen des Gehäuses vorgesehen, damit ein Kühlfluid das Innere des Ge
häuses und damit den Motor kühlen kann.
Aus der Fig. 1 ist ein dem Gehäuse 5 in Größe und Form adäquates, paralleles
Zwischenstück 7 entnehmbar. Dieses Zwischenstück 7 ist hier unterhalb des Gehäu
ses 5 dargestellt und an einer parallelen Anschlußfläche 8 mit diesem kraftschlüssig
verbunden. Auf Grund dieser einfach herstellbaren und stapelbaren - hier kastenför
migen Ausführung - ist es möglich, mehrere Motoreinheiten modulartig in gewünsch
tem Maße beliebig übereinander und nebeneinander aufzubauen, so dass sich insge
samt eine tragende ortsfeste Abstützung der Bauteile innerhalb der Maschine ergibt.
Damit können sogar die Stuhlung der Maschine gebildet bzw. diese Stuhlungsteile
damit ergänzt werden. Dies ist in der Fig. 1 mit den Positionen S gekennzeichnet.
Das so geschaffene Modul hat den Vorteil, dass nunmehr kleinere Rastermaße als
bisher für die Stuhlung möglich sind.
Aus den Fig. 2 bis 4 sind Ausführungsvarianten der Bildung der vorstehend ge
nannten Module schematisch grob dargestellt. So zeigt Fig. 2 ein Walzenpaar, das
beispielsweise ein Glättwerk, ein Presswalzen- oder Speedsizer-/-Coater-Paar sein
kann.
Hierbei sind Gehäuse 5 und ein Zwischenstück 7 übereinander angeordnet.
In der Fig. 3 ist ein Walzenpaket bzw. eine Schaar von Walzen dargestellt, welche
Leitwalzen, oder Trockenzylinder sein können. Die Motorengehäuse 5 und die Zwi
schenstücke 7 sind hierbei übereinander und nebeneinander immer jeweils an paral
lelen Anschlußflächen 8 miteinander verbunden.
Schließlich stellt die Fig. 4 eine weitere mögliche Variante in Form eines Walzenpaketes
mit schräg, treppenartig aufsteigend angeordneten Motorgehäusen 5 dar, wie
sie bei einem Kalander aufgebaut sein können.
Bei den Fig. 3 und 4 bilden die Gehäuse und Zwischenräume gleichzeitig die
Stuhlung S der Maschine.
Man erkennt aus den Fig. 2 bis 4, die Gleichartigkeit der gebildeten Stuhlung
auf Trieb (TS)- und Führerseite (FS) der Maschine, was besonders vorteilhaft im Hin
blick auf Konstruktion, Bau, Transport und Lagerhaltung der betreffenden Teile ist.
Claims (12)
1. Antriebseinheit für drehende Bauteile, wie Walzen und Zylinder einer Maschine zur
Herstellung und/oder Bearbeitung einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus
Papier oder Karton, wobei
- a) die drehenden Bauteile jeweils an wenigstens einem ihrer stirnseitigen Enden Lagerzapfen aufweisen
- b) die stirnseitigen Lagerzapfen jeweils einen eigenen Antriebsmotor aufnehmen
- c) das jeweilige Bauteil und der Antriebsmotor gemeinsam ortsfest abgestützt sind
- d) ein Gehäuse vorgesehen ist, welches sowohl den Antriebsmotor als auch die Lagerung des jeweiligen Bauteiles umgibt
- a) das jeweilige Gehäuse (5) einen über seine gesamte Länge reichenden Querschnitt mit mindestens einer Anschlussfläche (8) aufweist und
- b) das jeweilige Gehäuse (5) derart ausgebildet ist, dass es modulartig an der mindestens einen Anschlussfläche (8) zur ortsfesten Abstützung aufbaubar ist.
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Querschnitt des jeweiligen Gehäuses (5) polygon ausgebildet ist.
3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Zwischenstück (7) vorgesehen ist, das gemeinsam mit wenigstens
einem Gehäuse (5) modulartig zur ortsfesten Abstützung aufbaubar ist.
4. Antriebseinheit nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zwischenstück (7) adäquat zum Gehäuse (5) ausgebildet ist.
5. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüch 1 bis 4
dadurch gekennzeichnet, dass
jedes Gehäuse (5) und jedes Zwischenstück (7) quader-, prismen-, oder parallelo
grammepiped-förmig ausgebildet ist und aus dem Werkstoff Stahl besteht.
6. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das jeweilige Gehäuse (5) mit Bohrungen (6) zum Durchleiten eines Kühlfluides,
wie Kühlluft, versehen ist.
7. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
jedes Gehäuse (5) und jedes Zwischenstück (7) eine solche Dimension aufweist,
die annähernd der Beziehung Länge : Breite ~ Höhe : Breite gleich = 1 : 2 bis 1 : 3
entspricht, wobei verschiedene Baugrößen wählbar sind.
8. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im jeweiligen Gehäuse (5) der Antriebsmotor (4) sowie eine Lagerung (3) für das
anzutreibende Bauteil (1) untergebracht sind, wobei der Antriebsmotor am äußeren
Ende des Lagerzapfens (2) angeordnet ist.
9. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das jeweilige Gehäuse (5) und das jeweilige Zwischenstück (7) im Bereich ihrer
mindestens einen Anschlußfläche (8) miteinander kraftschlüssig verbunden sind.
10. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das jeweilige Gehäuse (5) geteilt, bestehend aus den Teilen (5a und 5b) ausgebil
det ist.
11. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die modulartig gebildete ortsfeste Abstützung in eine vorhandene Stuhlung (S) der
Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer laufenden Materialbahn in
tegrierbar ist oder diese Stuhlung (S) selbst bildet.
12. Antriebseinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrische Antriebsmotor (4) ein an sich bekannter Hohlwellen-Drehstrom-
Asynchron-Aufsteck-Motor ist.
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