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Die Erfindung betrifft eine Seiltrommel für eine Seilwinde beispielsweise eines Hebezeugs, insbesondere eines Krans, oder – allgemein – einer Zugeinrichtung.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Seiltrommeln zu gießen oder aus Einzelteilen zusammenzuschweißen und nachträglich materialabhebend zu bearbeiten, wie zum Beispiel durch Einfräsen der Rillung am Außenumfang des zum Beispiel zylindrischen Trommelmantelkorpus. Bekannte Seiltrommeln weisen einen Trommelmantelkorpus auf, der umfangsseitig mit einer Rillung zur Führung des Seils versehen ist. Die Rillung kann eine Normalrillung oder eine Sonderrillung sein. Bei der Normalrillung verläuft die Rillung wendelförmig über den Umfang, d. h. mit einer im Wesentlichen konstanten Steigung. Bei der Sonderrillung verlaufen die Rillen über einen Teil des Umfangs ohne Steigung und während eines anderen Teils mit Steigung. Mit der Sonderrillung werden die bei der einfachen Rillung auftretenden Schwierigkeiten bei mehrlagiger Bewicklung vermieden, da die Kreuzungspunkte des Seils in jeder Seillage immer im gleichen Trommelabschnitt liegen und das Aufsteigen des Seils in die nächste Seillage möglichst genau definiert ist.
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Seiltrommeln müssen mitunter für hohe Seillasten ausgelegt sein, wodurch massive Bauweisen angewendet werden, die zum Teil zu sehr hohen Massen solcher Seiltrommeln führen. Da solche Seiltrommeln auch bei im Straßenverkehr teilnehmenden Mobilkranen eingesetzt werden, sind auch hier Maßnahmen zur Durchführung von Leichtbau erforderlich.
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Die
DE 20 2011 001 845 U1 offenbart einen Trommelmantelkorpus mit einer Seilrillung. Der Trommelmantelkorpus kann mit einer reibungsreduzierenden Oberflächenschicht versehen sein.
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Die
DE 10 2011 055 939 A1 offenbart eine Seilrolle für ein Drahtseil. Die Seilrolle kann beispielsweise mittels Rapid Prototyping hergestellt werden.
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Die
DE 20 2015 102 458 U1 befasst sich mit additiven Fertigungsverfahren, beispielsweise einem 3D-Druckverfahren und selektivem Laserschmelzen (SLM).
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Die
WO 2012/054955 A1 beschreibt ein Reparaturauftragsschweißverfahren für die helixförmige Rillung an einer Seiltrommel sowie die Bearbeitung und Härtung bzw. Wärmebehandlung des aufgetragenen Materials.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Seiltrommel und ein Verfahren zur Herstellung einer Seiltrommel anzugeben, wobei die Seiltrommel eine im Vergleich zu herkömmlichen Seiltrommeln verringerte Masse aufweisen, aber dennoch stabil sein soll. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren anzugeben, welches eine einfache Herstellung der seilführenden Elemente der Seiltrommel erlaubt.
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Die Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1, 2 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Die Erfindung geht von einer Seiltrommel zum Beispiel für eine Seilwinde eines Seiltriebs eines Hebezeugs, wie zum Beispiel eines Krans, insbesondere eines Turmdrehkrans, Mobilkrans oder dergleichen aus. Die Seiltrommel umfasst einen Trommelmantelkorpus, über dessen Umfang oder Mantelfläche ein Seil aufgewickelt werden kann. Das Seil kann zum Beispiel einlagig oder mehrlagig, wie zum Beispiel zwei-, drei oder bis zu 13-lagig oder von den Seillagen her nach oben nicht begrenzt, auf die Seiltrommel aufgewickelt werden oder sein. Beispielsweise kann der Trommelmantelkorpus zylindrisch, insbesondere hohlzylindrisch ausgestaltet sein. Es ist auch denkbar, dass der Trommelmantelkorpus eine kegelstrumpfförmige oder eine gestufte zylindrische Grundform aufweist. Der Trommelmantelkorpus kann zum Beispiel eine Umfangswand aufweisen, welche eine äußere Mantelfläche und eine innere Mantelfläche bildet. Die Umfangswand kann zum Beispiel einen Hohlraum umgeben, wie zum Beispiel (durchgehend) zylindrisch, gestuft zylindrisch oder kegelstumpfförmig umgeben. In dem von der Umfangswand der Seiltrommel umgebenen Hohlraum kann zum Beispiel ein Antrieb oder ein Getriebe, wie zum Beispiel eine oder mehrere Planetenstufen eingebracht werden, um die Seiltrommel mittels zum Beispiel eines Antriebsmotors für eine Drehung um die Längsachse der Seiltrommel anzutreiben. Das Getriebe bzw. der Antrieb sind nicht der Seiltrommel zuzurechnen.
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Der Trommelmantelkorpus ist umfangsseitig mit einer Rillung, insbesondere einer Normalrillung oder einer Sonderrillung versehen. Die Rillung dient zur Führung des Seils.
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Die Seiltrommel weist zwei endseitige, d. h. an den Stirnseiten des Trommelmantelkorpus angrenzende Bordscheiben auf. Zwischen den Bordscheiben ist die äußere Mantelfläche entlang der Längsachse beidseitig eingefasst, um den Raum, in dem das Seil aufgewickelt wird, axial einzugrenzen. An einem ersten Ende des Trommelmantelkorpus kann eine erste Bordscheibe und einem entgegengesetzten zweiten Ende des Trommelmantelkorpus kann eine zweite Bordscheibe angeordnet sein. Die erste Bordscheibe weist eine erste Begrenzungswand auf, welche auf der Seite der ersten Bordscheibe angeordnet ist, die zu der Rillung oder der zweiten Bordscheibe weist. Die zweite Bordscheibe weist eine zweite Begrenzungswand auf, welche auf der Seite der zweiten Bordscheibe angeordnet ist, die zu der Rillung oder der ersten Bordscheibe weist.
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Die Bordscheiben und der Trommelmantelkorpus können zum Beispiel einen monolithischen Körper bilden, d. h. aus einem Stück hergestellt sein. Alternativ können der Trommelmantelkorpus und die Bordscheiben separate Teile sein, die zu einer Einheit zusammengefügt sind oder werden, wie zum Beispiel mittels einer Verbindung, die Schraubbolzen (Schraubverbindung) oder Schweißnähte (Schweißverbindung) umfasst. Demnach kann wenigstens eine der Bordscheiben an dem Trommelmantelkorpus mittels Schraubbolzen angeschraubt oder mittels einer Schweißnaht an den Trommelmantelkorpus angeschweißt werden.
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Insbesondere kann die Seiltrommel oder ein Abschnitt der Seiltrommel, wie zum Beispiel der Trommelmantelkorpus oder eine Bordscheibe oder die Bordscheiben, mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt werden oder sein. Durch die generative Fertigung der Seiltrommel oder eines Abschnitts davon kann vorteilhaft eine gewichtsoptimierte oder topologisch optimierte Struktur der Seiltrommel oder eines Abschnitts davon realisiert werden. Hierdurch lässt sich eine deutliche Materialverringerung erreichen, wodurch die Seiltrommel eine geringere Masse gegenüber herkömmlichen Seiltrommeln aufweist.
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Unter einer topologisch optimierten Struktur wird eine Struktur verstanden, die mittels eines computerbasierten Berechnungsverfahrens dahingehend optimiert wurde, dass sie eine günstige, insbesondere gewichtsoptimierte Grundgestalt für die zu erwartenden mechanischen Belastungen aufweist. Für die Topologieoptimierung wird üblicherweise ein Computerprogramm eingesetzt, welches eine Finite-Elemente-Methode (FEM) ausführt.
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Die Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren, welche das generative Fertigen einer für eine Seilwinde eines Seiltriebs vorgesehenen Seiltrommel oder eines Abschnitts einer solchen Seiltrommel umfasst. Damit lassen sich z. B. gewichtsoptimierte Seiltrommeln variabel und schnell produzieren. Zum Beispiel kann die Seiltrommel oder ein Teil davon, wie zum Beispiel der Trommelmantelkorpus oder eine oder beide Bordscheiben, als ein gemeinsamer monolithischer Körper oder als separate Teile mittels des generativen Herstellungsverfahrens hergestellt werden. Mit einem generativen Herstellungsverfahren wird ein materialadditives Verfahren, beispielsweise ein Verfahren verstanden, bei dem das Werkstück durch Materialhinzufügung aufgebaut wird. Im Gegensatz zu materialabtragenden Verfahren, wie zum Beispiel Fräsen, Schleifen oder Erodieren, wird kein Material abgetragen sondern nur dort aufgebaut, wo es benötigt wird, ggf. noch zur Herstellung von Stützstrukturen, die aber nur für den Herstellungsprozess erforderlich sind, aber am Ende der Herstellung entfernt werden.
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Die Seiltrommel kann zum Beispiel mindestens einen Auflaufkeil umfassen, der angepasst ist, das Seil von einer Seillage auf die unmittelbar darüber liegende Seillage, wie zum Beispiel von der ersten Seillage in die zweite Seillage oder von der zweiten Seillage in die dritte Seillage zu heben. In speziellen Fällen können ein erster Auflaufkeil, der im Bereich einer Bordscheibe angebracht ist, angepasst sein, das Seil von der ersten Seillage in die zweite Seillage zu heben, und ein zweite Auflaufkeil, der an der anderen Bordscheibe angebracht ist, angepasst sein, das Seil von der zweiten Seillage in die dritte Seillage zu heben. Insbesondere weist eine von der Drehachse der Seiltrommel wegweisende Seillauffläche des Auflaufkeils einen radialen Abstand von der Drehachse auf, der sich in Umfangsrichtung der Seiltrommel vergrößert, insbesondere von einem Abstand, den die erste Seillage von der Drehachse aufweist, bis zu einem Abstand, den die zweite Seillage von der Drehachse aufweist.
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Insbesondere kann die Seiltrommel mindestens einen Füllkeil aufweisen, der den Bereich zwischen der ersten Seilwindung der ersten Seillage und der Bordscheibe, insbesondere einer Begrenzungswand der Bordscheibe, oder zwischen der ersten Seilwindung der zweiten Seillage und der anderen Bordscheibe, insbesondere einer Begrenzungswand der anderen Bordscheibe, auffüllt. Der Füllkeil für die erste Seillage ist angepasst, eine Seilwindung oder Wicklung der zweiten Seillage auf einen Durchmesser zu verhindern, der kleiner als der Durchmesser der zweiten Seillage ist. Der Füllkeil für die zweite Seillage ist angepasst, eine Seilwindung oder Wicklung der dritten Seillage auf einen Durchmesser zu verhindern, der kleiner als der Durchmesser der dritten Seillage ist. Bei einer Seiltrommel ohne Füllkeil kann zwischen der ersten Windung der ersten Seillage und der Begrenzungswand der Bordscheibe bzw. zwischen der ersten Windung der zweiten Seillage und der Begrenzungswand der anderen Bordscheibe ein Freiraum gebildet sein, in den das Seil bei der Überwicklung dieses Freiraums mit der zweiten bzw. dritten Seillage hineinfällt, wodurch das Wickelbild der Seiltrommel gestört oder das Seil beschädigt wird. Durch Auffüllen dieses Freiraums mit einem Füllkeil kann das Hineinfallen der insbesondere letzten Windung der zweiten bzw. dritten Seillage verhindert werden, wodurch das Wickelbild verbessert und das Seil geschont wird.
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Beispielsweise kann der Auflaufkeil von wenigstens einem aus Trommelmantelkorpus und einer ersten Bordscheibe oder der Füllkeil von wenigstens einem aus Trommelmantelkorpus und einer zweiten Bordscheibe gebildet sein. Zum Beispiel kann der Auflaufkeil von der ersten Bordscheibe oder dem Trommelmantelkorpus gebildet werden oder sein. Der Füllkeil kann von dem Trommelmantelkorpus oder der zweiten Bordscheibe gebildet sein. Dies kann dann insbesondere vorteilhaft sein, wenn der Trommelmantelkorpus und die ersten und/oder zweiten Bordscheiben separate Teile sind, die zusammengefügt werden.
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Beispielsweise kann die Seiltrommel als monolithischer Körper, d. h. der Trommelmantelkorpus mit den Bordscheiben als monolithische Körper generativ gefertigt werden. Hierzu kann zum Beispiel ein 3D-Druckverfahren verwendet werden, welches zum Beispiel den 3D-Druck von Metall oder einer Metalllegierung erlaubt. Beispielsweise können hier das selektive Laserschmelzen (SLM) oder das Laser Metal Deposition (LMD) genannt werden. Die Erfindung ist jedoch nicht zwangsläufig auf diese zwei Methoden beschränkt. Beispielsweise lässt sich mit dem SLM die Seiltrommel, nämlich die Einheit aus Bordscheibe und Trommelmantelkorpus, als monolithischer Körper generativ fertigen, insbesondere ausdrucken. Alternativ kann eines aus Trommelmantelkorpus und mindestens einer Bordscheibe vollständig generativ gefertigt werden, wobei das oder die anderen ebenfalls generativ oder herkömmlich oder in Kombination mit einem generativen Herstellungsverfahren gefertigt sein können.
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Beispielsweise kann der Trommelmantelkorpus einschließlich seiner Rillung und optional des Auflaufkeils oder des Füllkeils generativ gefertigt, insbesondere ausgedruckt werden. Weiter optional kann die erste Bordscheibe mit dem Auflaufkeil generativ gefertigt, insbesondere ausgedruckt werden. Weiter optional kann die zweite Bordscheibe mit ihrem Füllkeil generativ gefertigt, insbesondere ausgedruckt werden.
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Beispielsweise können die Seiltrommel, insbesondere die Bordscheibe und/oder der Trommelmantelkorpus, aufgrund der generativen Fertigung gewichtsoptimiert oder toplogisch für eine Gewichtsverringerung (Masseverringerung) optimiert sein.
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Erfindungsgemäß umfasst der Trommelmantelkorpus eine äußere Decklage, welche die Rillung aufweist, und eine innere im Wesentlichen konzentrisch zur äußeren, insbesondere zylindrischen Decklage angeordnete, insbesondere zylindrische, Decklage. Die innere und/oder äußere Decklage kann aus einem Vollmaterial bestehen. Zwischen der äußeren Decklage und der inneren Decklage ist eine Zwischenschicht, wie z. B. eine Zwischenstruktur, angeordnet, die einen Verbindungssteg oder eine Vielzahl Verbindungsstege, welche die äußere Decklage und die innere Decklage monolithisch verbinden, aufweist. Die Zwischenschicht oder Zwischenstruktur weist einen oder mehrere Hohlräume auf. In dem mindestens einen Hohlraum können die Verbindungsstege angeordnet sein oder die Verbindungsstege können den mindestens einen Hohlraum umgeben oder einfassen. Diese Struktur des Trommelmantelkorpus lässt sich insbesondere vorteilhaft mittels generativer Fertigung herstellen, wie zum Beispiel durch SLM. Die Zwischenschicht kann zum Beispiel eine wabenförmige Struktur aufweisen, ist aber hierauf nicht begrenzt, da auch Strukturen denkbar sind, die nicht wabenförmig sind, und sich aus einer numerischen topologischen Gewichtsoptimierung ergeben. Durch den genannten Aufbau mit einer Zwischenschicht kann die Umfangswand des Trommelmantelkorpus eine vergrößerte Dicke aufweisen, wobei aufgrund der Verbindungsstege in Verbindung mit den Hohlräumen eine Gewichtsverringerung erzielt wird.
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Erfindungsgemäß weist mindestens eine der Bordscheiben oder weisen beide Bordscheiben, jeweils eine Innenseitendecklage und eine Außenseitendecklage auf. Die Innenseitendecklage, die insbesondere die Begrenzungswand bildet, ist auf der zu dem Trommelmantelkorpus hin weisenden Seite angeordnet. Die Außenseitendecklage ist auf der von dem Trommelmantelkorpus wegweisenden Seite angeordnet. Zwischen der Innenseitendecklage und der Außenseitendecklage ist eine Zwischenschicht, insbesondere eine Zwischenstruktur, angeordnet, die einen oder mehrere Verbindungsstege, welche die Innenseitendecklage und die Außenseitendecklage monolithisch verbinden, und einen oder mehrere Hohlräume aufweisen. Die Zwischenschicht kann ebenfalls topologisch zur Verringerung der Masse optimiert sein, beispielsweise wabenförmig sein. Die Innenseitendecklage und/oder die Außenseitendecklage, bzw. die innere Decklage und die äußere Decklage können aus einem Vollmaterial bestehen.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Trommelmantelkorpus mit einer im Wesentlichen glatten Außenmantelfläche, d. h. ohne Rillung. Zum Beispiel kann der Trommelmantelkorpus ein Rohr, insbesondere ein zylindrisches Rohr oder ein hohlzylindrischer Körper, sein. Auf die Außenmantelfläche wird die zur Führung des Seils angepasste, umlaufende Rillung mittels eines generativen Fertigungsverfahrens, wie zum Beispiel Auftragsschweißens, insbesondere Lichtbogenauftragsschweißens, oder Laser Metal Deposition (LMD) aufgetragen. Als Lichtbogenauftragsschweißverfahren kann ein Metall-Schutzgas-Schweißverfahren, insbesondere Metall-Aktivgasschweißen (MAG) oder Metall-Inertgasschweißen (MIG), oder ein Elektrodenschweißverfahren Verwendung finden. Der Trommelmantelkorpus mit der glatten Außenmantelfläche als solcher kann zum Beispiel als vorgefertigter Körper, der zum Beispiel durch diesen oder durch Rohrherstellung oder dergleichen hergestellt ist, bereitgestellt werden.
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Durch die generativen Fertigungen der Rillung wird die generative Fertigung auf Bereiche angewendet, die sich vorteilhaft mit einer solchen herstellen lassen. Andere Bereiche können herkömmlich hergestellt werden. Insbesondere kann die Rillung so aufgetragen werden, dass über das generative Fertigen hinaus keine materialabhebende Nachbearbeitung, wie zum Beispiel durch Fräsen oder Schleifen der Rillung mehr notwendig ist.
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Die Rillung weist eine Tragstruktur und eine Oberflächenstruktur auf. Die Oberflächenstruktur bildet die Außenfläche der Rillung und bedeckt die Tragstruktur. Die Tragstruktur wird mittels Auftragsschweißens, wie zum Beispiel des Lichtbogenauftragsscheißverfahrens, auf die Außenmantelfläche aufgebracht, wie z. B. in mehreren Schichten, die zum Beispiel treppenförmig übereinander angeordnet sind. Da die Oberflächengüte der durch das bloße Auftragsschweißen aufgetragenen Tragstruktur je nach Anforderungen nicht immer den Konstruktionsvorgaben entsprechen kann, wird zum ”Schlichten” der Oberfläche eine Oberflächenstruktur mittels Laser Metal Deposition (LMD) auf die Tragstruktur und optional auf die Außenmantelfläche aufgetragen. Durch das Laser Metal Deposition lassen sich sehr feine Oberflächen erzeugen, allerdings mit dem Nachteil, dass nach den heute zur Verfügung stehenden Methoden der Massestrom des aufzutragenden Materials relativ gering ist. Daher wird die Oberflächenstruktur mittels Laser Metal Deposition möglichst nur zum ”Schlichten” verwendet. Selbstverständlich kann die Rillung einschließlich Tragstruktur auch nur mit LMD aufgebracht werden, wenngleich zum heutigen Stand die Produktivität nicht allzu hoch ist. Sobald noch leistungsfähigere Systeme zur Verfügung stehen steigt auch die Produktivität. Deshalb werden zur Erhöhung der Produktivität erst eine grobe Tragstruktur und anschließend eine feine Oberflächenstruktur aufgebracht.
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Zum Beispiel kann der Trommelmantelkorpus während des Auftragens der Rillung um seine Längsachse gedreht werden, wie zum Beispiel durch das Drehen des in eine Drehvorrichtung eingespannten Trommelmantelkorpus.
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In einem weiteren Aspekt des allgemeinen Verfahrens kann ein Trommelmantelkorpus mit einem ersten Endbereich und einem zweiten Endbereich bereitgestellt werden, wobei auf den Außenumfang des Trommelmantelkorpus der Füllkeil oder/und der Auflaufkeil mittels einer generativen Fertigung, wie zum Beispiel Auftragsschweißen und/oder Laser Metal Deposition aufgetragen wird. Dabei kann der Füllkeil und/oder Auflaufkeil ebenfalls eine Tragstruktur und eine Oberflächenstruktur aufweisen, wobei die Tragstruktur mittels Auftragsschweißens und die Oberflächenstruktur mittels Laser Metal Deposition auf die Tragstruktur und optional auf die Außenfläche des Trommelmantelkorpus aufgetragen wird.
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Die Erfindung wurde anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert. Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungen der Erfindung anhand von Figuren beschrieben, die den Gegenstand der Erfindung einzeln und in jeglicher Merkmalskombination vorteilhaft weiterbilden können. Es zeigen:
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1 einen Ausschnitt einer Seiltrommel,
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2 den Ausschnitt aus 1 mit einer auf Trommelmantel aufgebrachten Rillung,
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3 die Detailzeichnung eines Gangs einer Rillung,
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4 eine Prinzipskizze eines an der Seiltrommel angebrachten Auflaufkeils,
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5 eine Prinzipskizze eines an der Seiltrommel angebrachten Füllkeils,
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6 eine Ausführungsform einer mehrteilig gefügten Seiltrommel,
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7 eine weitere Ausführungsform einer mehrteilig gefügten Seiltrommel,
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8 eine monolithisch gebildete Seiltrommel und
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9 eine Gegenüberstellung der herkömmlichen und der erfindungsgemäßen Bauweise.
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1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Seiltrommel 1, die einen zylindrischen Trommelmantelkorpus 10 aufweist, an dessen erstem Ende eine (erste) Bordscheibe 20 angeordnet ist, welche eine seitliche Begrenzungswand bildet. Die Seiltrommel 1 weist eine Längs- oder Mittelachse L auf, um welche die Seiltrommel 1 bei ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung, d. h. zum Auf- oder Abwickeln eines Seils, drehbar ist. Die Außenumfangsfläche des zylindrischen Trommelmantelkorpus 10, die um die Längsachse L umläuft, ist im Wesentlichen glatt, d. h. ohne Rillung ausgebildet.
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In der 2 wird eine um die Längsachse L oder den Umfang des Trommelmantelkorpus 10 umlaufende Rillung 14 gezeigt, welche mittels mindestens eines materialadditiven Verfahrens auf die zylindrische Umfangsfläche aufgetragen wurde.
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In der 3 wird ein Querschnitt eines Gangs, der nebeneinanderliegenden Rillen trennt, gezeigt. Der Gang wird durch schichtweises Aufbringen einer Tragstruktur 14a und durch anschließendes Auftragen einer Oberflächenstruktur 14b auf die Tragstruktur 14a gebildet. Die Schichten 14c der Tragstruktur 14a werden mittels Auftragsschweißens aufgetragen. Eine oder jede der Schichten 14c weist eine entlang der Längsachse L sich erstreckende Breite auf, die kleiner ist als die Breite der unmittelbar darunterliegenden Schicht 14c. Dadurch bilden die übereinanderliegenden Schichten 14c der Tragstruktur 14a an ihren Flanken eine Treppenform (Stufen). Mittels Laser Metal Deposition (LMD) wird auf die Tragstruktur 14a die Oberflächenstruktur 14b aufgetragen, welche die Oberfläche, an der das in der Rillung 14 einlegbare Seil anlegbar ist, bildet und die treppenförmigen Flanken der Tragstruktur 14a zur Bildung einer geglätteten oder feineren Oberfläche auffüllt.
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In der 4 werden verschiedene um die Längsachse L winkelversetzte Schnitte (A, B, C) durch einen Abschnitt einer Seiltrommel 1 gezeigt, wobei dieser Abschnitt einen Auflaufkeil 15 für ein Seil 40 umfasst. Wie aus dem Vergleich des Schnitts A über Schnitt B zum Schnitt C erkennbar ist, nimmt der Abstand der Lauffläche, auf der das Seil 40 aufliegt, von der Längsachse L im Umfangsrichtung zu, wodurch das Seil 40 beim Aufwickeln auf die Seiltrommel von der ersten Seilwicklung auf die zweite Seilwicklung angehoben wird. Der Auflaufkeil 15 kann alternativ oder zusätzlich zu der Rillung 14 aus den 1 bis 3 auf der Außenumfangsfläche des Trommelmantelkorpus 10 aufgebracht werden, insbesondere mittels des materialadditiven Verfahrens, wie zum Beispiel des Auftragsschweißens oder des LMD. Auch hier kann der Auflaufkeil 15 eine Tragstruktur und eine Oberflächenstruktur, die auf die Tragstruktur aufgebracht wird und die Oberfläche glättet oder verfeinert, aufweisen.
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5 zeigt verschiedene um die Längsachse L winkelversetzte Schnitte (A, B, C) durch einen Abschnitt einer Seiltrommel 1, der einen Füllkeil 16 umfasst, der bewirkt, dass die letzte Seilwindung der zweiten Seillage nicht auf einen Durchmesser aufgewickelt wird, der kleiner als der Durchmesser der zweiten Seillage ist. Wie am besten aus dem Vergleich des Schnitts A über Schnitt B zum Schnitt C erkennbar ist, nimmt die sich entlang der Längsachse L erstreckende Breite des Füllkeils 16 in Umfangsrichtung der Seiltrommel zu, wodurch der Freiraum zwischen der ersten Seilwicklung und der Begrenzungswand der Bordscheibe 20 aufgefüllt wird. Somit wird verhindert, dass die letzte Windung der zweiten Wicklung des Seils 40 in den zwischen der ersten Windung der ersten oder unteren Wicklung einfällt und somit das Wickelbild der Seiltrommel verschlechtert.
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Wie der Auflaufkeil 15 aus 4 kann auch der Füllkeil 16 aus 5 alternativ oder zusätzlich zu der Wicklung 14 aus den 1 bis 3 an die Außenumfangsfläche des Trommelmantelkorpus 10 angebracht werden, insbesondere mittels des generativen Verfahrens. Insbesondere kann auch der Füllkeil 16 eine Tragstruktur und eine Oberflächenstruktur, die auf die Tragstruktur aufgebracht wird und die Oberfläche glättet oder verfeinert, aufweisen.
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Die 6 und 7 zeigen verschiedene Ausführungen einer Seiltrommel 1, die jeweils eine Bordscheibe 20 aufweisen, die mit dem Trommelmantelkorpus 10 (hier exemplarisch) mittels einer Schraubverbindung gefügt ist. Der Trommelmantelkorpus 10 weist an seinen Stirnseiten Gewindebohrungen mit Innengewinden auf, die über den Umfang verteilt sind und jeweils einen Schraubenbolzen 30 aufnehmen, der in das Innengewinde eingeschraubt ist. Die Bordscheibe 20 ist zwischen dem Schraubenkopf und der Stirnseite des Trommelmantelkorpus 10 eingeklemmt. Die Verschraubung ist nur exemplarisch aufgeführt. Eine gesteckte oder geklemmte Variante ggf. auch geschweißte Variante ist denkbar. Es soll aufgezeigt werden, dass der Trommelmantelkorpus 10 und die Bordscheibe 20 mit verschiedenen Verfahren hergestellt worden sind und dann, insbesondere als ”Hybride Lösung” miteinander verbunden werden.
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In der 6 ist der Trommelmantelkorpus 10 in einer herkömmlichen Bauweise, nämlich aus einem Vollmaterial, gefertigt, wobei die Rillung 14 herkömmlich materialabtragend oder alternativ wie hierhin beschrieben durch ein materialadditives Verfahren aufgetragen sein kann. Die Bordscheibe 20 ist mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt, insbesondere ausgedruckt. Die Bordscheibe 20 umfasst auch den Auflaufkeil 15. Die Bordscheibe 20 weist eine Innenseitendecklage 22 und eine Außenseitendecklage 23 auf. Die Innenseitendecklage 22 weist zu der gegenüberliegenden (zweites) Bordscheibe 21 (9) und bildet die Begrenzungswand für das Seil 40, die verhindert, dass das Seil 40 in Längsrichtung L über die Begrenzungswand hinaus gewickelt werden kann. Zwischen der Innenseitendecklage 22 und der Außenseitendecklage 23 ist eine Zwischenschicht 24 gebildet, die mehrere Stege oder Streben aufweist, welche monolithisch mit der Innenseitendecklage 22 und der Außenseitendecklage 23 gefertigt sind. Beispielsweise kann die Zwischenschicht 24 eine Wabenstruktur aufweisen. Durch die z. B. topologisch optimierte Zwischenschicht 24 kann die Masse der Bordscheibe 20 verringert werden, wobei die Stabilität gleich bleibt oder sogar erhöht wird.
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In der 7 wird der zur 6 umgekehrte Fall beschrieben, nämlich dass die Bordscheibe 20 herkömmlich und der Trommelmantelkorpus mittels eines generativen Verfahrens als monolithischer Körper hergestellt, insbesondere ausgedruckt ist.
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Der Trommelmantelkorpus 10 weist insbesondere auch die Rillung 14 und den Auflaufkeil 15 auf, welche bei der generativen Fertigung des Trommelmantelkorpus 10 ebenfalls hergestellt wurden. Der Trommelmantelkorpus 10 weist eine äußere Decklage 11, welche die Rillung 14 und optional den Auflaufkeil 15 bildet, auf. Ferner weist der Trommelmantelkorpus 10 eine konzentrisch zu der äußeren Decklage 11 angeordnete innere Decklage 12 auf, welche von der äußeren Decklage 11 umfangsseitig umgeben ist. Zwischen der äußeren Decklage 11 und der inneren Decklage 12 ist eine Zwischenschicht 13 angeordnet, welche mit der ersten und zweiten Decklage 11, 12 monolithisch gebildet ist. Die Zwischenschicht umfasst mehrere Stege oder Streben, welche die erste und zweite Decklage 11, 12 monolithisch verbinden. Die Zwischenschicht 13 kann eine wabenförmige Struktur aufweisen. Der Bereich des Trommelmantelkorpus 10, der die Innengewinde für die Schraubenbolzen 30 aufweist, kann Verstärkungen aufweisen, welche das Einbringen eines Innengewindes in die Stirnseiten des Trommelmantelkorpus 10 erlauben. Zum Beispiel können die Endabschnitte des Trommelmantelkorpus 10 aus einem Vollmaterial bestehen, welches beim Fertigen beispielsweise ausgedruckt wird.
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8 zeigt eine Seiltrommel 1, deren Bordscheiben 20, 21 monolithisch mit dem Trommelmantelkorpus 10 gefertigt sind, wobei der Trommelmantelkorpus 10 wie der Trommelmantelkorpus 10 aus 7 und die Bordscheibe 21 wie die Borscheibe 20 aus 6 gefertigt sind. Mit anderen Worten, sind sowohl die Bordscheibe 20 als der Trommelmantelkorpus 10 mit einen Zwischenschicht 13, 24 versehen, welche gewichtsparend optimiert sind.
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Obwohl nicht gezeigt, ist eine Ausführung der 6 denkbar, bei welcher der Trommelmantelkorpus 10 wie in 7, ohne oder mit dem Auflaufkeil 15 und ohne oder mit dem Füllkeil 16, hergestellt ist. Ferner ist die Ausführung aus 7 mit einer Bordscheibe 20, wie sie in 6 dargestellt ist, ohne oder mit dem Auflaufkeil 15, und mit einer Borscheibe 21, ohne oder mit dem Füllkeil 16 modifizierbar.
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9 zeigt eine Gegenüberstellung der in 7 gezeigten Bauweise (linke Bildhälfte) und der herkömmlichen Bauweise (rechte Bildhälfte). Hieraus ist ersichtlich, dass die Wandstärke der umlaufenden Wand des Trommelmantelkorpus 10, welche die Rillung 14 aufweist, bei der hierin vorgeschlagenen Bauweise gegenüber der herkömmlichen Bauweise verringert werden kann, wodurch eine Verringerung der Masse der Seiltrommel erreicht und die Stabilität der Seiltrommel 1 erhöht oder zumindest beibehalten werden kann. Zur Veranschaulichung sind in der 9 in der linken Bildhälfte die erste Bordscheibe 20 und in der rechten Bildhälfte die zweite Bordscheibe 21 eingezeichnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Seiltrommel
- 10
- Trommelmantelkorpus
- 11
- äußere Decklage
- 12
- innere Decklage
- 13
- Zwischenschicht
- 14
- Rillung
- 14a
- Tragstruktur
- 14b
- Oberflächenstruktur
- 14c
- Schicht
- 15
- Auflaufkeil
- 16
- Füllkeil
- 17
- Außenmantelfläche
- 18
- Verstärkungsabschnitt (mit Getriebe)
- 20
- erste Bordscheibe
- 21
- zweite Bordscheibe
- 22
- Innenseitendecklage
- 23
- Außenseitendecklage
- 24
- Zwischenschicht
- 30
- Schraubenbolzen
- 40
- Seil
- L
- Längsachse
