DE20023897U1 - Antriebseinheit - Google Patents

Abstract

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
dadurch gekennzeichnet, dass
e) das jeweilige Gehäuse (5) einen über seine gesamte Länge reichenden Querschnitt mit mindestens einer Anschlussfläche (8) aufweist und
f) das jeweilige Gehäuse (5) derart ausgebildet ist, dass es modulartig an der mindestens einen Anschlussfläche (8) zur ortsfesten Abstützung aufbaubar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine 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 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 Papierveredelungsmaschine 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 Anschlussteilen 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 87 034 10.7 eine Lösung geschaffen worden, die erstmals einen Antrieb unter Wegfall eines Getriebes und damit Wegfall der vorstehend genannten Radkästen ermöglicht.
• Aus der genannten DE 87 034 10.7 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. Antriebsmotor 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 Hohlwelle auf zum Aufstecken auf den Walzenzapfen und ist darüber hinaus als Innen oder Außenläufer aufbaubar.
• Diese Antriebseinheit ist zwar im Vergleich zu vorstehend genannten früheren Antrieben sehr platzsparend. Jedoch sind nach wie vor teure und aufwendig den Konturen der Gehäuse und anderen Bauteile herzustellende und anzupassende Teile der ortsfesten 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 reduziert werden kann sowie Platz sparende und Kosten günstige Antriebssysteme einsetzbar sind.
• Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 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 Abstützung bzw. Stuhlung aufbaubar. Zweckmäßig ist es, drei bis vier verschiedene Baugrößen zu fertigen, je nach Größe der in Frage kommenden Maschinen bzw. anzutreibenden Bauteile.
• Durch diesen modulartigen Aufbau ist es erstmals möglich, den Platzbedarf im Antriebs- 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 ausgebildet 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 Antriebseinheiten räumlich voneinander trennen. Diese Zwischenstücke sind ebenfalls von vieleckiger (polygoner) Bauart.
• Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Zwischenstücke adäquat aufgebaut wie die Gehäuse sind, d. h. also gleiche Form, gleichen Werkstoff und gleiche Größe wie die Gehäuse haben. Sie weisen ebenfalls vorzugsweise plane Anschlußflächen auf, wodurch sie kraftschlüssig beispielsweise über Schraubverbindungen modulartig zusammensetzbar 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 entspricht 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 Massenfertigung herstellen.
• Es soll noch erwähnt werden, dass die Gehäusegröße auf die Größe des verwendeten 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 Antriebsmotors und das andere Teil über das Walzenlager reicht. Beide Teile sind miteinander 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 verfügbar ist.
• Als Antriebsmotor eignet sich dabei ein solcher, wie er in der DE 299 08 433 beschrieben, 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 Vorteile hinsichtlich der Abmaße der Gehäuse, die dadurch in engen Bereichen gehalten werden können, wodurch nur wenig Bauraum beansprucht wird und die Materialkosten deshalb gering sind.
• Mit der Anwendung dieser Generation von Hohlwellen-Aufsteckmotoren ohne Getriebe, 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 bedeutend vereinfacht wird.
• Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
• Es zeigen
• 1: in schematischer Darstellung ein Längsschnitt durch das erfindungsgemäße, antriebsseitige Ende einer Walze einer Papiermaschine.
• 2 bis 4: schematische, perspektivische Darstellungen von Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen modulartigen Aufbaues.
• 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 Polpaarzahl (>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 unterschiedlichen 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 dreieckigem, 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 Gehäuses und damit den Motor kühlen kann.
• Aus der 1 ist ein dem Gehäuse 5 in Größe und Form adäquates, paralleles Zwischenstück 7 entnehmbar. Dieses Zwischenstück 7 ist hier unterhalb des Gehäuses 5 dargestellt und an einer parallelen Anschlußfläche 8 mit diesem kraftschlüssig verbunden. Auf Grund dieser einfach herstellbaren und stapelbaren – hier kastenförmigen Ausführung – ist es möglich, mehrere Motoreinheiten modulartig in gewünschtem Maße beliebig übereinander und nebeneinander aufzubauen, so dass sich insgesamt 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 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 2 bis 4 sind Ausführungsvarianten der Bildung der vorstehend genannten Module schematisch grob dargestellt. So zeigt 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 3 ist ein Walzenpaket bzw. eine Schaar von Walzen dargestellt, welche Leitwalzen, oder Trockenzylinder sein können. Die Motorengehäuse 5 und die Zwischenstücke 7 sind hierbei übereinander und nebeneinander immer jeweils an parallelen Anschlußflächen 8 miteinander verbunden.
• Schließlich stellt die 4 eine weitere mögliche Variante in Form eines Walzenpa ketes mit schräg, treppenartig aufsteigend angeordneten Motorgehäusen 5 dar, wie sie bei einem Kalander aufgebaut sein können.
• Bei den 3 und 4 bilden die Gehäuse und Zwischenräume gleichzeitig die Stuhlung S der Maschine.
• Man erkennt aus den 2 bis 4, die Gleichartigkeit der gebildeten Stuhlung aufTrieb (TS)- und Führerseite (FS) der Maschine, was besonders vorteilhaft im Hinblick 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 dadurch gekennzeichnet, dass e) das jeweilige Gehäuse (5) einen über seine gesamte Länge reichenden Querschnitt mit mindestens einer Anschlussfläche (8) aufweist und f) 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 parallelogrammepiped-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) ausgebildet 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 integrierbar 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.