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Die Erfindung bezieht sich auf eine Walzeneinrichtung mit
einer dynamischen Funktion durch Kombination eines äußeren, im
Querschnitt kreisförmigen Motors mit einer Welle, um einen
langgestreckten Wellen-Motor zu bilden, und insbesondere auf
eine solche, die selbst eine unmittelbare Antriebsmöglichkeit
aufweist, unabhängig von einer äußeren Antriebskraft, und die
auf unterschiedliche Objekte anwendbar ist und einen weiten
Einsatzbereich aufweist.
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Eine konventionelle Laufvorrichtung 200, wie sie in Fig. 7
dargestellt ist, umfaßt eine längliche Basis 20, die mit einer
vorderen Walze 202 und einer hinteren Walze 203 für ein
Laufband bzw. einen Laufgurt 201 versehen ist, der um die Walzen
herum geführt ist und hierin gehalten wird. Die vordere Walze
202 wird mittels eines Motors 205 angetrieben, der in einer
vorderen Kammer 204 untergebracht ist (wobei die Übertragung
üblicherweise mittels eines Antriebsriemens 206 erfolgt). Wenn
daher der Motor 205 gestartet wird, um die vordere Walze 202
zu rotieren, so wird der Antriebsgurt 206 aktiviert, sich zu
bewegen und die hintere Walze 203 in Rotation zu versetzen.
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Wie man sieht, muß der Motor 205 als Quelle der Antriebskraft
zum Übertragen der Transmission vorgesehen sein. In diesem
Fall muß ein Raum vorgesehen sein, der groß genug ist, um den
Motor 205 unterzubringen. Wenn die Laufvorrichtung
beispielsweise 1,8 m lang ist und die Laufbahn 1,5 m lang ist, dann
wird der verbleibende Platz insgesamt dazu verwendet, um den
Motor 205 unterzubringen. Je länger darüber hinaus die
Laufbahn ist, desto größer muß die Leistung des Motors sein, und
je größer die Leistung ist, desto größere Abmessungen wird der
Motor haben, so daß zu viel Platz zur Unterbringung des Motors
verwendet wird, was zu einem unzweckmäßigen bzw. unpraktischen
Gebrauch führt.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
Walzeneinrichtung mit einer dynamischen Funktion bereit zu stellen, die
ein Antriebspotential hat und zum Antrieb nicht von einer
äußeren Antriebsquelle abhängt.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Walzeneinrichtung mit einer dynamischen Funktion bereit zu
stellen, die im Zusammenhang mit unterschiedlichen Objekten
anwendbar ist und die eine extensive Anpaßbarkeit aufweist.
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Die Walzeneinrichtung umfaßt zumindest eine Walzeneinheit mit
einer Welle, deren gegenüberliegende Enden unbeweglich fixiert
sind. Die Welle ist mit enger Passung durch eine
Spulen-Stator-Einrichtung hindurchgeführt, die zwei
Silicium-Stahl-Stator-Befestiger umfaßt, die mit einer Spule bewickelt sind,
wobei ein mittleren Trennungsring zwischen zwei Silicium-
Stahl-Statoren eingepaßt ist und zwei seitliche Trennungsringe
jeweils an den äußeren Enden positioniert sind. Sodann ist
eine röhrenförmige Magnet-Rotor-Einheit um den äußeren Umfang
der bewickelten Stator-Einheit herum vorgesehen, die aus zwei
halbröhrenförmigen Gehäusen zusammengesetzt ist. Zusätzlich
sind eine Mehrzahl von Magnet-Rotoren entsprechend dem
Silicium-Stahl-Stator an inneren Vertiefungen des Gehäuses axial
und unter Vorspannung bzw. schräg positioniert und dann decken
zwei halbröhrenförmige Gehäuse die bewickelte Stator-Einheit
ab und werden mittels Bolzen zusammen befestigt.
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Weiterhin ist an den entgegengesetzten Enden der Magnet-Rotor-
Einheit je eine Kombinations-Einheit vorgesehen, die jeweils
aus einem Lager besteht, das um die entgegengesetzten
Endseiten der bewickelten Stator-Einheit aufgesetzt sind, wobei je
eine äußere Lagerabdeckung an den entgegengesetzten Enden der
Magnet-Rotor-Einheit fest angeschraubt ist und ein
Positionierungsring vorgesehen ist, um die bewickelte Stator-Einheit und
die Magnet-Rotor-Einheit axial positioniert zu halten und
jedwede Lücke nach ihrem Zusammenbau zu vermeiden. Auf diese
Weise ist die Walzeneinrichtung vollständig zusammengebaut und
weist Spalten zwischen den Magneten und den Silicium-Stahl-
Statoren auf, um auf diese Weise Ungleichgewichte der
Magnetkraft während der Rotation zu vermeiden. Wenn die bewickelte
Stator-Einheit mit Strom versorgt wird, so wird die Magnet-
Rotor-Einheit um die bewickelte Stator-Einheit rotieren und
Antriebskraft abgeben.
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Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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Fig. 1 Eine perspektivische Explosionsdarstellung einer
erfindungsgemäßen Walzeneinheit,
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Fig. 2 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen
Walzeneinheit,
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Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer
erfindungsgemäßen Walzeneinrichtung,
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Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen
Walzeneinrichtung,
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Fig. 5 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße
Walzeneinrichtung im Zusammenhang mit einer Laufvorrichtung,
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Fig. 6 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen
Walzeneinrichtung, die in einer anderen Weise
zusammengebaut ist, und
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Fig. 7 eine Draufsicht auf ein konventionelles Fahrgerät.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Walzeneinrichtung mit dynamischer Funktion gemäß Fig. 1
umfaßt als miteinander kombinierte Hauptbestandteile eine oder
mehrere unabhängige Walzeneinheiten 10, einen Wellenstab 1,
eine bewickelte Stator-Einheit 2, eine Magnet-Rotor-Einheit 3
und eine Kombinations-Einheit 4.
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Die bewickelte Stator-Einheit 2 besteht aus zwei Silicium-
Stahl-Statoren 22, die mittels einer Spule 21 bewickelt sind.
Die beiden Silicium-Stahl-Statoren 22 werden über den
Wellenstab 1 aufgesetzt und miteinander verbunden, wobei ein
mittlerer Trennungsring 23 zwischen den beiden Statoren angeordnet
ist und zwei seitliche Trennungsringe 24 an entgegengesetzten
Enden der beiden Statoren angeordnet sind.
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Die Magnet-Einheit 3 umfaßt zwei halbröhrenförmige hohle
Gehäuse 31, wobei beide Gehäuse 31 zwei Durchgangsbohrungen 311
aufweisen, die in gegenüberliegenden Enden der äußeren
Wandungsoberfläche vorgesehen sind, und ein Vorsprung 32 mit
einem Durchgangsloch 321 ist jeweils in einem mittleren
Abschnitt angeordnet. Der Vorsprung 32 teilt die innere
ringförmige Oberfläche in zwei Räume zur Aufnahme gerade der beiden
Silicium-Stahl-Statoren 22 auf. In dem inneren, mit
Vertiefungen versehenen Wandung der beiden Räume ist eine Vielzahl von
Magneten 33 axial und vorspannungsmäßig bzw. einseitig wirkend
fixiert und mehrere Schraubenbohrungen 312 sind in den
gegenüberliegenden Endflächen der Gehäuse 31 ausgebildet.
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Die Kombinationseinheit 4 setzt sich aus einem Lager 41 und
einer äußeren Lagerabdeckung 42 mit einer Vielzahl von
Durchgangsbohrungen 421 hierin zusammen. Das Lager 41 ist zwischen
dem Wellenstab 1 und der inneren Wandung des Endes der beiden
Gehäuse 31 angeordnet, wie in Fig. 2 dargestellt. Die äußere
Lagerabdeckung 42 ist mit den Gehäusen 31 mittels
Schraubbolzen 52 zusammengeschraubt, die sich durch die
Durchgangsbohrungen 421 und in die Schraubenbohrungen 312 hinein
erstrecken.
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Beim Zusammenbau der Walzeneinrichtung 10 wird, wie in Fig. 2
gezeigt, zunächst die bewickelte Stator-Einheit 2 eng um den
Wellenstab 1 gepaßt, wobei sich der mittlere Trennungsring 23
und die seitlichen Trennungsringe 24 zwischen zwei Silicium-
Stahl-Statoren 22 bzw. an einer äußeren Seite eines jeden
Stators 22 befinden. Danach decken zwei halbröhrenförmige Gehäuse
31 die bewickelte Stator-Einheit 2 ab und werden mittels
Bolzen 50 miteinander verbunden, die diametral durch die
Durchgangsbohrungen 311 und 321 an der Endwandung der Gehäuse 31
sowie am mittleren Vorsprung 32 hindurchgeschraubt sind und
diese Bolzen 50 werden dann mit Muttern 51 fest verschraubt,
wodurch eine zylinderförmige Magnet-Einheit 3 gebildet wird.
Weiterhin sind die Magneten 33 in der inneren vertieften
Wandung der Magnet-Einheit axial und vorspannungsmäßig
positioniert, so daß die Position des Spalts zwischen zwei aneinander
liegenden Magneten 33 unterschiedlich ist von demjenigen der
bewickelten Statoren 22.
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Zuletzt werden die Lager 41 und die äußeren Lagerabdeckungen
42 der Kombinations-Einheit 4 ordnungsgemäß um den Wellenstab
1 herum eingepaßt, wobei die Lager 41 an den
gegenüberliegenden Enden der Spulen-Befestigungs-Einheit 2 und die äußeren
Lagerabdeckungen 42 dicht an den gegenüberliegenden
Oberflächen der Magnet-Einheit 3 positioniert werden und dann mittels
Bolzen 52 fest zusammengebaut werden, die axial durch die
Durchgangsbohrungen 421 der äußeren Lagerabdeckung 42 und die
Schraubbohrungen 312 des Gehäuses 31 eingeführt werden. Auf
diese Weise werden die Magnet-Rotor-Einheit 3 der Gehäuse 31
und die Silicium-Stahl-Statoren 22 mittels der Bolzen 50 sowie
der äußeren Lagerabdeckungen 42 diametral positioniert, wobei
ein definierter Spalt zwischen ihnen aufrecht erhalten wird,
und sie werden mittels der Bolzen 52, dem mittleren
Trennungsring 23 und den seitlichen Trennungsringen 24 auch axial
positioniert, wodurch auf diese Weise der Zusammenbau der
unabhängigen Walzeneinheit 10 beendet wird.
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Im Gebrauch kann in Abhängigkeit von den praktischen
Erfordernissen eine relativ kurze oder lange Walzeneinrichtung 100
wahlweise verwendet werden, vgl. Fig. 3 und 4. Beispielsweise
für den Fall, daß die Walzeneinrichtung 100 im Zusammenhang
mit einer Laufvorrichtung verwendet wird, wird zunächst ein
Wellenstab 1 von geeigneter Länge vorbereitet, der der Breite
des Laufbands 201 einer Laufvorrichtung entspricht. Weiterhin
verbindet die Welle 1, die an ihren gegenüberliegenden Enden
Gewindeabschnitte 11 aufweist, mehrere Walzeneinheiten 10 in
Serie, wobei die äußeren Lagerabdeckungen 42 einer jeden
Walzeneinheit 10 aneinander anliegen. Zuletzt werden, wie in den
Fig. 3 und 4 gezeigt, eine äußere Rotationsbasis 61, ein
Anschlags-Lager 62 und eine innere Lagerbasis 63 am Ende der
äußeren Walzeneinheit 10 angeordnet, so daß alle
Walzeneinheiten 10 gegeneinander ausgerichtet kombiniert sind. Folglich
sind die äußeren Rotationsbasis 61, das Anschlags-Lager 62 und
die innere Lagerbasis 63 auf dem Wellenstab 1 axial gesichert,
um eine Gesamt-Inflexibilität der Anordnung sicherzustellen
und eine Axiallast zu tragen, die durch ein Biegen des
Wellenstabs 1 erzeugt wird.
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Auf diese Weise wird eine Walzeneinrichtung 100 für eine
Laufvorrichtung 20 fertiggestellt und dann wird die
Walzeneinrichtung 100 an einer Vorderseite der Maschinenbasis 20 einer
Laufvorrichtung 20 eingebaut, wie dies in Fig. 5 dargestellt
ist, wobei der Wellenstab 1 an der Maschinenbasis 20 fixiert
ist, und dann wird zusätzlich eine hintere Walze 203
vorgesehen und schließlich wird ein Laufband 201 um die vorderen und
hinteren Walzen 10 bzw. 203 gelegt. Dementsprechend ist eine
Laufvorrichtung fertiggestellt und sie muß nicht über äußere
Kräfte (wie einen Motor und einen Gurt) angetrieben werden.
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Zur Benutzung einer solchen Laufvorrichtung 200 muß nur Strom
eingeschaltet werden, um der bewickelten Stator-Einheit 2 in
einer jeden Walzeneinrichtung 10 Strom zuzuführen und dann
fangen die Magnet-Rotor-Einheiten 3 zusammen mit den Gehäusen
31, die um den äußeren Umfang des an der Maschinenbasis 20
befestigten Wellenstabs 1 angeordnet sind, an, um die
bewickelte Stator-Einheit 2 zu rotieren und das Laufband 201 in
Bewegung zu setzen, wobei sich die hintere Walze 203
gleichzeitig dreht. Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich
wird, weist die erfindungsgemäße Walzeneinrichtung 100 eine
direkte dynamische Funktion auf, die einen Motor zum
rotationsmäßigen Antrieb anderer Komponenten ersetzt.
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Weiterhin kann eine Walzeneinrichtung 100' in anderer Weise
zusammengebaut werden, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist.
Zunächst werden mehrere Walzeneinheiten 10, die schon vorher
zusammengebaut wurden, sowie der Wellenstab 1 in einem hohlen
Zylinder 7 von geeigneter Länge positioniert. Der Zylinder 7
weist an der inneren Wandung an gegenüberliegenden Enden
Innengewinde auf, die gewindemäßig mit einer inneren hohlen
Endabdeckung 71 in Eingriff stehen, die eng gegen die Endseite
der äußersten Walzeneinheit 10 drücken, so daß alle
Walzeneinheiten 10 im Zylinder 7 geeignet positioniert werden.
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Weiterhin werden eine äußere Trägerbasis 72, ein Anschlags-
Lager 73 und eine innere Trägerbasis 74 in der Endabdeckung 71
ordnungsgemäß um gegenüberliegende Enden des Wellenstabs 1
angeordnet, so daß auf diese Weise eine lange zylinderförmige
Walzeneinrichtung 100' fertiggestellt wird. Zuletzt wird der
aus entgegengesetzten Enden des Zylinders 7 vorstehende
Wellenstab 1 an vorgesehenen Trägerbasen 8 fest fixiert und
schließlich wird die Walzeneinrichtung elektrisch verbunden,
um die innen befindlichen Walzeneinheiten 10 zusammen mit dem
äußeren Zylinder 7 rotationsmäßig anzutreiben.
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Die erfindungsgemäße Walzeneinrichtung 100 weist die folgenden
Vorteile auf, wie sich aus der vorstehenden Beschreibung
ergibt:
- 1. Sie kann den Motor einer konventionellen Fahreinrichtung
22, der als Kraftquelle dient, ersetzen und daher kann
die Gesamtlänge der Maschinenbasis 20 einer
Laufvorrichtung 200 verkürzt werden, der Platz zum Aufstellen einer
Laufvorrichtung 200 reduziert werden und, nachdem die
Walzeneinrichtung 100 auch als vordere Walze und als
hintere Walze einer Fahreinrichtung verwendet werden kann,
kann sie eine Antriebskraft zur Verfügung stellen, die
groß genug ist, um ein Laufband 201 selbst dann zu
bewegen, wenn die Laufbahn der Laufvorrichtung 200 verlängert
wird.
- 2. Die Magneten 33 der Magnet-Einheit 3 sind axial, jedoch
vorspannungsmäßig bzw. schräg bzw. versetzt positioniert,
um auf diese Weise zu verhindern, daß die Spalte der
Magneten 33 und die Spalte der Silicium-Stahl-Statoren 22
ausgerichtet sind und Resonanz erzeugen, wodurch
verhindert wird, daß die Walzeneinheiten 10 Vibrationen oder
Geräusche erzeugen.
- 3. Eine jede Walzeneinheit 10 setzt sich aus zwei
bewickelten Stator-Einheiten 2 und zwei Magnet-Rotor-Einheiten 3
zusammen, um eine langgestreckte Walze mit Antriebskraft
zu bilden, so daß die Probleme des Herstellens und
Zusammenbauens von langgestreckten Magneten gelöst werden
können, und die Art und Weise der Herstellung der Silicium-
Stahl-Streifen und Magnete ist die gleiche wie im
konventionellen Fall, wobei dementsprechend die
Herstellungskosten und Herstellungsschwierigkeiten reduziert werden.
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Die bevorzugte Ausführungsform einer Walzeneinrichtung mit
einer dynamischen Funktion gemäß vorliegender Erfindung wurde
anhand einer Laufvorrichtung 200 beispielsweise beschrieben.
Jedoch kann die bevorzugte Ausführungsform bei jedwedem
wellenartigen Objekt angewandt werden, so lange es ursprünglich
mittels eines Motors, eines Gurts bzw. Riemens oder über
Antriebsräder bzw. Getriebe angetrieben wird. Beispielsweise
kann die Erfindung auf eine Vorhang-Aufrolleinrichtung
(mehrere Walzeneinheiten 10 anwendbar) angewandt werden oder auf
eine Winde (eine einzelne Walzeneinheit anwendbar) oder
dergleichen, um einen Vorhang oder Seile direkt aufgrund eigener
Bewegungskraft aufzurollen, ohne die Notwendigkeit, von
konventionellen Komponenten wie beispielsweise einem Motor, einem
Antriebsriemen oder Antriebsrädern unterstützt zu werden.
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Obwohl ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben wurde, versteht es sich, daß diverse Änderungen vom
Fachmann ohne weiteres vorgenommen werden können.
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Die Erfindung läßt sich wie folgt zusammenfassen: Eine
Walzeneinrichtung umfaßt mindestens eine Walzeneinheit mit einem
feststehenden, unbeweglichen Wellenstab kombiniert mit zwei
bewickelten Stator-Einheiten mit Silicium-Stahl-Statoren, die
jeweils mit einer Spule bewickelt sind. Jede Spulen-Stator-
Einheit ist an ihrem äußeren Umfang mittels einer rohrförmigen
Magnet-Rotor-Einheit mit einer Mehrzahl von innerhalb
angeordneten Magnet-Rotoren abgedeckt, wobei jeweils zwei aneinander
grenzende Magnete axial und vorspannungsmäßig positioniert
sind. Eine Kombinations-Einheit bestehend aus einem Lager und
einer äußeren Lagerabdeckung ist jeweils an einem Ende der
Magnet-Rotor-Einheit fixiert. Auf diese Weise wird die
Walzeneinheit komplettiert mit Spalten der Magnet-Rotoren und
Spalten zwischen den Magnet-Rotoren und dem Silicium-Stahl-Stator.
Wenn die bewickelten Stator-Einheiten mit Strom versorgt
werden, so dreht sich die Magnet-Rotor-Einheit um die bewickelte
Stator-Einheit.