DE102010046611A1

DE102010046611A1 - Drahtführungseinheit

Info

Publication number: DE102010046611A1
Application number: DE201010046611
Authority: DE
Inventors: Stefan Kleiber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-09-25
Filing date: 2010-09-25
Publication date: 2012-03-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drahtführungseinheit, umfassend eine Drahtführungsrolle (1), die mittels mindestens eines Lagers (5, 6) an einer feststehenden Welle (4) drehbar gelagert ist, und eine Antriebseinheit (8) für die Drahtführungsrolle (1). Die Aufgabe, eine baulich kompakte motorisch angetriebene Drahtführungseinheit anzugeben, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Antriebseinheit (8) als Rotor-Stator-Einheit ausgebildet ist, und dass der Rotor (9) an der Drahtführungsrolle (1) befestigt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Drahtführungseinheit nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der Praxis der Drahtwälzwerke ist bekannt, den Draht während des Ziehvorgangs in Drahtführungseinheiten zu führen. Eine Drahtführungseinheit umfasst dabei eine Drahtführungsrolle, in deren umlaufender Nut der Draht geführt wird, sowie eine ortsfeste Welle, an der die Drahtführungsrolle mittels mindestens eines Lagers, insbesondere mittels zweier Wälzlager, drehbar gelagert ist.
Bei dem Auftreffen des Drahtes auf die Drahtführungsrolle treten in der Drahtführungseinheit hohe Kräfte auf; insbesondere ist das mindestens eine Lager einer hohen Anfangsbeschleunigung ausgesetzt, die zu einem Schlupf führen kann, der die Lebensdauer des Lagers deutlich herabsetzt, so dass die Drahtführungseinheit kurzfristig auszutauschen ist. Als Abhilfe hierzu ist bekannt, die Drahtführungsrolle auf einer hohen Drehzahl zu halten, auch dann, wenn kein Draht in der Drahtführungsrolle geführt wird. Hierzu umfasst die Drahtführungseinheit eine Antriebseinheit für die Drahtführungsrolle.
DE 201 09 016 U1 beschreibt eine Drahtführungseinheit mit einer Drahtführungsrolle, die mittels eines Magnetlagers drehbar an einer Welle gelagert ist, wobei das Magnetlager gleichzeitig als Antriebseinheit für die Drahtführungsrolle ausgebildet ist.
DE 101 26 219 C2 beschreibt eine Drahtführungseinheit mit einer Drahtführungsrolle, die mittels zweier axial beabstandeter Wälzlager drehbar an einer Welle gelagert ist, wobei ein elektrischer Motor als Antriebseinheit vorgesehen ist, und wobei ein Riemen den Antrieb von dem Motor an die Drahtführungsrolle übermittelt. Die zwischen Motor und Drahtführungsrolle geschaltete Riemen ist störanfällig und nimmt einen erhöhten Bauraum in Anspruch.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine baulich kompakte motorisch angetriebene Drahtführungseinheit anzugeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Antriebseinheit als Rotor-Stator-Einheit ausgebildet ist, und dass der Rotor an der Drahtführungsrolle befestigt ist.
Die Rotor-Stator-Einheit lässt sich im wesentlichen vollständig innerhalb der Drahtführungseinheit anordnen und bietet somit einen kompakten, bauraumneutralen Aufbau. Die Rotor-Stator-Einheit lässt sich kurzfristig ansprechen und leicht elektronisch ansteuern. Insbesondere kann die Rotor-Stator-Einheit so angesteuert werden, dass die Drehzahl der Drahtführungsrolle so abgestimmt wird, dass bei Eintreten des Drahtes in die Drahtführungsrolle keine Eintrittsbeschleunigung auftritt. Die Rotor-Stator-Einheit ist innerhalb der Drahtführungseinheit, insbesondere zwischen zwei Lagern der Drahtführungseinheit, geschützt aufgenommen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Stator der Rotor-Stator-Einheit einen Polschuh mit einem im wesentlichen zylindrischen Schaft und einem gekrümmten Endelement umfasst. Der Stator umfasst insbesondere eine die Welle in Umfangsrichtung umlaufende Abfolge von mehreren Polschuhen, deren jeder einen im wesentlichen zylindrischen Schaft und ein gekrümmtes Endelement umfasst, wobei das gekrümmte Endelement eine entweder zylindrische oder kalottenförmige Krümmung aufweist. Der Schaft reduziert den Abstand zu dem Rotor; das gekrümmte Endelement bietet eine der Fläche des Rotors gegenüberstehende Gegenfläche, wobei sich zwischen der Fläche und der Gegenfläche über einen geringen Spalt hinweg ein magnetischer Fluss ausbildet, der durch die Beschaltung des Stators veränderlich ist, so dass der Rotor in Drehung versetzt bzw. gehalten wird.
Hinsichtlich des Stators der Rotor-Stator-Einheit ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine Spule den zylindrischen Schaft des Polschuhs umgibt, und dass die Spule von dem Endelement übergriffen ist. Das Endelement weist dabei den weiteren Vorteil auf, von der Spule ausgehende Streumagnetfelder abzuschirmen. Die Spule kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass der Durchmesser der Wicklungen der Spule mit zunehmenden Abstand von der Welle zunimmt, so dass die Spule eine kegelstumpfförmige Gestalt aufweist, wobei der Raum zwischen benachbarten Spulen besser ausgefüllt wird.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine elektrische Versorgungsleitung in einer in der Welle vorgesehenen Nut angeordnet ist. Die Versorgungsleitung dient dabei insbesondere zum Bestromen der Spulen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Rotor eine umlaufende Abfolge von Permanentmagneten umfasst, die an einer inneren Mantelfläche der Drahtführungsrolle angeordnet sind. Ein derartiger Rotor lässt sich leicht ausbilden, insbesondere lassen sich Drahtführungsrollen einfach nachrüsten.
Hinsichtlich der Ausbildung des Rotors durch Permanentmagnete ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Permanentmagnete an einem kreisringförmigen magnetisch leitfähigen Flussleitelement angeordnet sind. Das Flussleitelement ermöglicht das Schließen eines magnetischen Kreises zwischen benachbarten Permanentmagneten und den jeweils gegenüberliegenden Polschuhen des Stators. Insbesondere lassen sich Drahtführungsrollen aus einem nicht-magnetisch leitfähigen Material wie Keramik das magnetisch leitfähige Flussleitelement nachrüsten.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Rotor-Stator-Einheit zwischen zwei Lagern angeordnet ist. Die Rotor-Stator-Einheit ist dabei durch die beiden Lager, insbesondere durch die Dichtungen der beiden Lager, gegenüber Partikeln und Spritzwasser geschützt aufgenommen.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine geschnittene Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Drahtführungseinheit, und
2 zeigt eine geschnittene Ansicht, entlang der Sichtlinie A-A aus 1, des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine Drahtführungseinheit, umfassend eine Drahtführungsrolle 1 mit einem kreisringförmigen Korpus, an dessen äußerer Mantelfläche 2 eine in Umfangsrichtung umlaufende Nut 3 angeordnet ist, in der die gewalzten Drahte geführt werden.
Die Drahtführungsrolle 1 ist drehbar ein einer feststehenden Welle 4 gelagert, wobei zwei als Wälzlager ausgebildete Lager 5, 6 vorgesehen sind, deren jeweiliger Außenring fest an einer inneren Mantelfläche 7 der Drahtführungsrolle 1 und deren jeweiliger Innenring fest an der Welle 4 angeordnet ist.
Die Drahtführungseinheit umfasst weiter eine Antriebseinheit 8 zum Antreiben der Drehung der Drahtführungsrolle 1 um die Welle 4, so dass die Drahtführungsrolle 1 sowie die Lager 5, 6 bei Auftreffen des Drahtes in die Nut 3 eine reduzierte Anfangsbeschleunigung erfährt.
Die Antriebseinheit 8 ist als Rotor-Stator-Einheit ausgebildet, wobei der Rotor 9 an der Drahtführungsrolle 1 befestigt ist. Der Stator 10 der Rotor-Stator-Einheit 8 ist an der Welle 4 befestigt. Die Rotor-Stator-Einheit 8 ist im wesentlichen mittig zwischen den beiden Lagern 5, 6 angeordnet, zwischen dem Grund der Nut 3 und der Welle 4.
2 zeigt die Drahtführungseinheit aus 1 in einer Schnittebene entlang der Sichtlinie A-A aus 1.
Der an der Welle 4 feste Stator 10 umfasst neun gleichartige, in Umfangsrichtung der Welle 4 umlaufende Polschuhe, deren einer mit dem Bezugszeichen ,11' ausgewiesen ist.
Der Polschuh 11 umfasst einen im wesentlichen zylindrischen Schaft 12 sowie ein gekrümmtes Endelement 13, wobei die Krümmung des Endelementes 13 kalottenförmig oder zylindrisch ausgebildet ist und einem im wesentlichen konstanten Abstand zu einem Permanentmagneten 14 des Rotors 9 einhält. Zwischen dem Permanentmagneten 14 und dem gekrümmten Endelement 13 des Stators 10 bildet sich ein Spalt konstanter Breite aus, über den ein magnetischer Fluss zwischen dem Stator 10 und dem Rotor 9 auftritt. Der Rotor 9 umfasst hierzu eine im Umfangsrichtung umlaufende Abfolge von neun Permanentmagneten, deren einer mit dem Bezugszeichen ,14' ausgewiesen ist. Die Permanentmagnete 14 sind an der inneren Mantelfläche 7 der Drahtführungsrolle 1 befestigt. Die Permanentmagnete 14 sind an einem kreisringförmigen Flussleitelement 15 aus einem magnetisch leitfähigen Material angeordnet, wobei das Flussleitelement 15 unmittelbar an der inneren Mantelfläche 7 der Drahtführungsrolle 1, die beispielsweise aus Keramik bestehen kann, mittels Presssitz befestigt ist.
Ein jeder Schaft 12 eines jeden Polschuhs 11 ist von einer Spule 16 umgeben, wobei die jeweilige Spule 16 eine kegelstumpfförmige Gestalt aufweist und sich von der Achse der Welle 4 weg verbreitert. Die Spule 16 wird von dem Endelement 13 des Polschuhs 11 zumindest abschnittsweise übergriffen.
Die neun Polschuhe 11 mit den Spulen 16 bilden eine feste Einheit, die als solche auf die Mantelfläche der Welle 4 beispielsweise mittels Presssitz befestigt ist.
In der Welle 4 ist eine Nut 17 vorgesehen, die in der Mantelfläche der Welle 4 ausgebildet ist, wobei die Nut 17 sich in Längsrichtung der Welle 4 erstreckt. In der Nut 17 ist eine bildlich nicht dargestellte elektrische Versorgungsleitung angeordnet, mit der die neun Spulen 16 elektrisch beaufschlagt werden.
Die neun Spulen 16 werden derart elektronisch angesteuert, dass die Rotor-Stator-Einheit 8 als Drei-Phasen-Außenläufermotor ausgebildet ist.
Bezugszeichenliste

1: Drahtführungsrolle
2: äußere Mantelfläche
3: Nut
4: Welle
5: Lager
6: Lager
7: innere Mantelfläche
8: Antriebseinheit
9: Rotor
10: Stator
11: Polschuh
12: Schaft
13: Endelement
14: Permanentmagnet
15: Flussleitelement
16: Spule
17: Nut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 20109016 U1 [0004]
DE 10126219 C2 [0005]

Claims

Drahtführungseinheit, umfassend eine Drahtführungsrolle (1), die mittels mindestens eines Lagers (5, 6) an einer feststehenden Welle (4) drehbar gelagert ist, und eine Antriebseinheit (8) für die Drahtführungsrolle (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (8) als Rotor-Stator-Einheit ausgebildet ist, und dass der Rotor (9) an der Drahtführungsrolle (1) befestigt ist.
Drahtführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (10) der Rotor-Stator-Einheit (8) einen Polschuh (11) mit einem im wesentlichen zylindrischen Schaft (12) und einem gekrümmten Endelement (13) umfasst.
Drahtführungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spule (16) den zylindrischen Schaft (12) des Polschuhs (11) umgibt, und dass die Spule (16) von dem Endelement (13) mindestens abschnittsweise übergriffen ist.
Drahtführungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Versorgungsleitung in einer in der Welle (4) vorgesehenen Nut (17) angeordnet ist.
Drahtführungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (9) eine umlaufende Abfolge von Permanentmagneten (14) umfasst, die an einer inneren Mantelfläche (7) der Drahtführungsrolle (1) angeordnet sind.
Drahtführungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (14) an einem kreisringförmigen magnetisch leitfähigen Flussleitelement (15) angeordnet sind.
Drahtführungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotor-Stator-Einheit (8) zwischen zwei Lagern (5, 6) angeordnet ist.