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Die Erfindung betrifft ein Stranggutsystem.
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Ein Stranggutsystem ist allgemein eine Kombination aus einem Stranggut und einem Haltesystem, welches das Stranggut hält und führt. Ein Stranggutsystem dient generell zur Anbindung eines Strangguts an zwei zueinander bewegliche Teile. Ein Beispiel für ein Stranggutsystem ist ein Wagenübergangssystem zur elektrischen Verbindung zwischen zwei Wagen eines Zugs. Üblicherweise weist das Stranggutsystem zwei gegeneinander bewegliche Halter auf zwischen welchen sich das Stranggut erstreckt, bei einem Wagenübergangssystem beispielsweise ein sogenanntes Spiralkabel.
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Ein Spiralkabel zeichnet sich dadurch aus, dass dieses eine gewendelte Form aufweist und sich in mehreren Wendeln um eine Längsachse herum in einer Längsrichtung erstreckt. Dadurch kann im Vergleich zu einem einfachen langgestreckten Kabel mehr Kabellänge in Längsrichtung untergebracht werden. Bei einer Zugbelastung in Längsrichtung, d.h. in axialer Richtung, ist das Spiralkabel dann bis zu einer bestimmten Auszuglänge hin ausziehbar, sodass Längenunterschiede auf einfache Weise ausgeglichen werden können. Auch eine Verformung in radialer Richtung ist möglich.
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Die Bezeichnung als „Spiralkabel“ ist streng genommen nicht korrekt, da das gemeinte Stranggut gerade keinem spiralartigen Verlauf folgt, sondern einem gewendelten, helixartigen oder schraubenförmigen Verlauf. Dennoch hat sich der Begriff „Spiralkabel“ für Kabel mit gewendeltem Verlauf durchgesetzt. Das Spiralkabel weist beispielsweise eine kreisrunde Außenkontur auf und ist dann in jeder Richtung senkrecht zur Längsachse, also in radialer Richtung gleichermaßen von der Längsachse beabstandet. Das Spiralkabel verläuft also mit konstanter Steigung entlang einer Mantelfläche eines gedachten Zylinders. Dadurch ergibt sich für das Spiralkabel ein bestimmter Wendeldurchmesser, welcher auch eine maximale Auszuglänge bestimmt. Diese kreisrunde Form führt zu einer hohen Symmetrie und hat entsprechend spezielle Vorteile. Insbesondere wirkt sich eine mechanische Belastung in radialer Richtung in jedem Fall gleich aus. Auch sind die Bewegungen des Spiralkabels besonders gut vorhersehbar.
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Problematisch ist allgemein bei Stranggutsystemen und speziell bei gewendeltem Stranggütern einerseits der aufgrund des speziellen Verlaufs des Strangguts erhöhte Bauraumbedarf in radialer Richtung, d.h. senkrecht zur Längsachse, und andererseits ein Durchhängen des Strangguts. Dies ist besonders bei bauraumkritischen Anwendungen von Bedeutung. Beispielsweise ist bei einem Wagenübergangssystem der Bauraum durch die Oberleitung begrenzt sowie gegebenenfalls durch einen Faltenbalg, mittels welchem die beiden Wagen verbunden sind. Eine allgemeine Verringerung des Wendeldurchmessers führt zwar zu einer Verkleinerung des Spiralkabels und einer Reduzierung des Durchhangs, allerdings auf Kosten der maximalen Auszuglänge.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Stranggutsystem mit einem Stranggut anzugeben, wobei das Stranggut möglichst wenig durchhängt und trotzdem möglichst flexibel bewegbar, z.B. biegbar ist. Das Stranggutsystem soll zudem bei möglichst geringem Bauraum einen möglichst großen dynamischen Auszugsbereich aufweisen, d.h. möglichst weit sowohl zusammenstauchbar als auch ausziehbar sein.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Stranggutsystem mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das Stranggutsystem weist ein Stranggut auf sowie einen Halter, von welchem aus sich das Stranggut entlang einer Längsachse erstreckt. Insbesondere weist das Stranggutsystem einen weiteren Halter auf, als insgesamt zwei Halter, zwischen welchen sich das Stranggut erstreckt. Die Halter sind voneinander in einem Halterabstand beabstandet, welchen das Stranggut überbrückt. Die Halter sind beispielsweise auf zwei zueinander beweglichen Teilen montierbar, sodass das Stranggut eine flexible Überbrückung darstellt.
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Das Stranggut besteht aus grundsätzlich flexiblen Materialien, ist also durch äußere Krafteinwirkung verformbar und beispielsweise biegbar. Vorzugsweise ist das Stranggut ein Kabel, welches einen isolierten Leiter aufweist, d.h. einen Leiter, welcher von einer Isolierung umgeben ist. Der Leiter besteht aus einem leitenden Material, z.B. Kupfer oder Aluminium, und die Isolierung besteht aus einem isolierenden Material, insbesondere einem Kunststoff. Das Kabel dient zur Übertragung elektrischer Energie. Alternativ ist das Stranggut ein Schlauch, z.B. zur Versorgung eines bewegten Teils einer Maschine oder eines Roboters mit einem Arbeitsmedium. Andere Ausgestaltungen für das Stranggut sind ebenfalls denkbar und geeignet.
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Das Stranggut ist vorzugsweise formstabil, d.h. der gewundene Verlauf des Strangguts ist zunächst vorgegeben und bildet einen Grundzustand, welcher ohne äußere Krafteinwirkung auch erhalten bleibt. Der Grundzustand wird auch als unbelasteter Zustand bezeichnet. Bei einer Krafteinwirkung verformt sich das Stranggut dann und der Verlauf wird verändert, allerdings ergibt sich aufgrund der Formstabilität eine Rückstellkraft, durch welche sich das Stranggut bei Nachlassen der Krafteinwirkung selbsttätig wieder in die ursprüngliche Form zurückstellt.
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Das Stranggut verläuft gewunden und weist mehrere Windungen auf. Die Windungen sind entlang der Längsachse nacheinander angeordnet, sodass also entlang der Längsachse das Stranggut nacheinander mehrere Windungen aufweist. Vorzugsweise sind zwischen 5 und 20 Windungen ausgebildet. Aufgrund der Windungen ist das Stranggut ausgehend vom unbelasteten Zustand, d.h. ausgehend vom Grundzustand in Richtung der Längsachse sowohl komprimierbar als auch ausziehbar. Zwischen den beiden Haltern folgt das Stranggut einem gewundenen Verlauf. An den Haltern ist das Stranggut jeweils fixiert, vorzugsweise festgeklemmt.
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In Richtung der Längsachse, d.h. in Längsrichtung gemessen weist das Stranggut eine Länge auf, welche auch als Blocklänge bezeichnet wird und welche durch Ziehen oder Drücken in Längsrichtung verringert bzw. vergrößert wird. Dadurch ändert sich der Abstand zwischen den Windungen. Dieser Abstand wird auch als Windungsabstand bezeichnet. Dies begründet die grundlegende Funktionalität des Strangguts als längenveränderliches Bauteil. Das Stranggut weist diesbezüglich eine maximale Auszuglänge auf, welche der tatsächlichen Stranggutlänge, d.h. der Länge des langgestreckten Strangguts entspricht, also der Länge gemessen entlang des gewundenen Verlaufs.
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Bei dem Stranggutsystem ist zumindest eine Führungsstange angeordnet, welche an einem der Halter angebracht ist. Außerdem ist die Führungsstange an zumindest einer der Windungen angebracht, zur Halterung des Strangguts. Die Führungsstange dient insgesamt der zusätzlichen Halterung des Strangguts zwischen den beiden Haltern. Das Stranggut ist also einerseits an den Haltern selbst fixiert und andererseits zusätzlich an der Führungsstange gehalten. Die Führungsstange wird daher auch als Haltearm bezeichnet. Durch diese zusätzliche Halterung wird eine Durchhängen oder Herunterhängen des Strangguts zwischen den beiden Haltern vorteilhaft vermieden. Die Führungsstange dient also insbesondere der vertikalen Halterung und schränkt insbesondere die Beweglichkeit des Strangguts in vertikaler Richtung, d.h. vor allem nach unten und senkrecht zur Längsache ein, also in Richtung der Schwerkraft.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass durch die Verwendung einer Führungsstange das Stranggut zusätzlich gehalten und unterstützt ist, wodurch ein Durchhängen vermieden wird. Damit ist der insbesondere nach unten hin benötigte Bauraum für das Stranggutsystem deutlich reduziert. Zudem ist das Stranggutsystem vorteilhaft auch selbsttragend, d.h. auf eine zusätzliche externe Aufhängung des Strangguts kann verzichtet werden und wird zweckmäßigerweise auch verzichtet. Grundsätzlich ist es zwar möglich, das Stranggut mittels einer solchen externen Aufhängung zu halten, beispielsweise indem die einzelnen Windungen an einer sogenannten Hängebahn aufgehängt werden. Eine solche externe Aufhängung ist jedoch deutlich aufwendiger, als die vorliegend verwendete Führungsstange, denn die Aufhängung muss selbst noch mit einer elektrischen Isolation versehen werden. Dagegen benötigt die Führungsstange aufgrund der Anbringung am Halter keine zusätzliche Isolation und ist auch vorzugsweise frei von einer solchen. Die Führungsstange ist zudem aufgrund der Anbringung direkt am Halter des Stranggutsystems besonders einfach und platzsparend in das Stranggutsystem integriert. Der zusätzliche Bauteileaufwand ist minimal.
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Der Halter weist vorzugsweise ein Klemmteil auf, mittels welchem das Stranggut fixiert ist. Das Klemmteil selbst ist in einer geeigneten Ausgestaltung an einem Tragteil befestigt, sodass dieses und das Klemmteil zusammen den Halter bilden. Die Tragteile dienen insbesondere der Montage des Stranggutsystems z.B. an einem Wagen oder Anlagenteil. Die Klemmteile stellen dabei vorteilhaft sicher, dass sich das Stranggut nicht um die Längsachse herum verdreht und dass die Windungen also ausgerichtet bleiben. Die Klemmteile sind vorzugsweise je als zwei Halbschalen ausgebildet, zwischen welchen das Stranggut eingeklemmt ist. Die zwei Halbschalen eines Klemmteils bilden hierzu insbesondere wenigstens einen Kanal aus, durch welche das Stranggut hindurchgeführt ist und in welchem das Stranggut befestigt ist.
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Das Stranggutsystem ist in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Wagenübergangssystem, zur elektrischen Verbindung zweier Wagen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Zugs. Bei einem Wagenübergangssystem ist das Stranggut ein Kabel und dient der Übertragung von Energie, d.h. insbesondere von Strömen oberhalb von 10A. Entsprechend weist der Leiter des Strangguts einen Leitungsquerschnitt im Bereich mehrerer Quadratmillimeter auf. Dadurch ergibt sich ein Stranggutdurchmesser, welcher vorzugsweise im Bereich vom 15mm bis 30mm liegt und beispielsweise 21,5mm beträgt. Die Stranggutlänge pro Windung beträgt insbesondere zwischen 10cm und 50cm.
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Allgemein ist das Stranggut nicht notwendigerweise rund im Querschnitt. Neben einem runden Querschnitt sind auch andere Querschnittsgeometrien geeignet, z.B. ein rechteckiger Querschnitt.
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Die Führungsstange ist insbesondere an lediglich einem der beiden Halter angebracht und gerade nicht an dem anderen der beiden Halter, sodass vorteilhaft die beiden Halter relativ zueinander beweglich bleiben. Bei einem Halter mit einem Klemmteil zur Fixierung des Strangguts ist die Führungsstange vorzugsweise an dem Klemmteil angebracht. Die Führungsstange erstreckt sich ausgehend von dem Halter in Richtung des anderen Halters und ist entsprechend zwischen den Haltern angeordnet. Insbesondere erstreckt sich die Führungsstange in Richtung der Längsachse, insbesondere parallel zu dieser. Die Führungsstange erstreckt sich insbesondere lediglich über einen Teil des Halterabstands und ragt demnach lediglich teilweise in den Zwischenraum zwischen den beiden Haltern hinein. Insgesamt führt die Führungsstange somit vorteilhaft gerade nicht zu einer Vergrößerung des benötigten Bauraums, denn die Führungsstange steht vorteilhaft nicht aus dem Stranggutsystem hervor oder von diesem ab.
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Die Führungsstange ist vorzugsweise einstückig ausgebildet, d.h. monolithisch und insgesamt aus lediglich einem Werkstoff gefertigt. Geeignet ist jedoch auch eine Führungsstange, welche aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt ist. Die Führungsstange ist vorzugsweise aus Metall hergestellt, beispielsweise aus Stahl.
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Die Führungsstange ist insbesondere deutlich länger als dick. Geeigneterweise ist die Führungsstange langgestreckt ausgebildet und beispielsweise ein Rundstab. Die Führungsstange weist vorzugsweise eine Dicke, d.h. einen Durchmesser im Bereich von 1mm bis 10mm auf. Die Führungsstange weist in einer geeigneten Ausgestaltung eine Länge von 1cm bis 20cm auf. Die Führungsstange ist aber nicht notwendigerweise rund, sondern in einer Variante im Querschnitt z.B. mehreckig geformt oder als Streifen ausgebildet oder als Profilleiste.
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Zweckmäßigerweise ist das Stranggutsystem derart symmetrisch ausgebildet, dass an jedem der beiden Halter jeweils eine entsprechende Führungsstange ausgebildet ist, sodass das Stranggut dann beidseitig gehalten wird. Die beiden Führungsstangen sind vorzugsweise auf unterschiedlichen Seiten des Strangguts angeordnet. Dies ist jedoch nicht zwingend. Vorzugsweise ist eine jeweilige Windung von höchstens einer der beiden Führungsstangen gehaltert.
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Grundsätzlich ist eine Ausgestaltung geeignet, bei welcher die Führungsstange an dem Halter unbeweglich befestigt ist, d.h. unbeweglich angebracht ist. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine andere Ausgestaltung, bei welcher die Führungsstange schwenkbeweglich an dem Halter angebracht ist. Dadurch ist ein gewisser Bewegungsspielraum für das Stranggut bereitgestellt. Bei einer Bewegung der beiden Halter relativ zueinander ist dann in gewissem Rahmen eine Verschwenkung der Führungsstange möglich, welche dann entsprechend einer Bewegung des Strangguts folgt. Unter „schwenkbeweglich“ wird insbesondere verstanden, dass die Führungsstange an einem Befestigungspunkt an dem Halter angebracht ist und um diesen Befestigungspunkt herum schwenkbar ist. Vorzugsweise ist die Führungsstange sowohl horizontal als auch vertikal schwenkbeweglich, d.h. sowohl in seitlicher Richtung als auch nach oben und nach unten.
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Zweckmäßigerweise ist die Führungsstange in einem begrenzten Winkelbereich relativ zu dem Halter beweglich, insbesondere schwenkbeweglich. Dadurch ergibt sich insgesamt ein eingeschränkter Bewegungsraum, insbesondere ein kegelförmiger Schwenkraum. Zweckmäßigerweise ist hierzu ein Anschlag ausgebildet, bis zu welchem die Führungsstange verschwenkbar ist und an welchen die Führungsstange bei entsprechende Verschwenkung anschlägt. Vorzugsweise ist die Führungsstange in horizontaler Richtung oder in vertikaler Richtung oder in beiden Richtungen höchstens in einem Winkelbereich von 90° schwenkbar, d.h. in einem Winkel von bis zu 45° relativ zu einer zentrierten Ausgangslage, bei welcher die Führungsstange parallel zur Längsachse ausgerichtet ist.
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Die Führungsstange ist nicht notwendigerweise in allen Richtungen gleich schwenkbeweglich. Vielmehr sind auch Ausgestaltungen geeignet, bei welchen die Führungsstange in unterschiedlichen Richtungen auch unterschiedlich weit verschwenkbar ist oder bei welchen in unterschiedlichen Richtungen zum Verschwenken unterschiedliche Kräfte aufgebracht werden müssen.
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Geeigneterweise wirkt die Führungsstange nach Art einer Feder, sodass bei einem Verbiegen der Führungsstange oder auch bei dem oben beschriebenen Verschwenken eine Rückstellkraft erzeugt wird, welche das Stranggut in eine Ausgangslage zurückdrückt.
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In einer geeigneten Ausgestaltung ist die Führungsstange mittels eines Kugelgelenks an dem Halter angebracht. Beispielsweise weist hierbei die Führungsstange endseitig eine Gelenkkugel auf, welche in eine komplementären Gelenkpfanne in dem Halter eingesetzt ist oder umgekehrt. Ein Kugelgelenk ist besonders flexibel insbesondere hinsichtlich einer Schwenkbeweglichkeit und lässt eine Bewegung der Führungsstange sowohl in horizontaler Richtung als auch in vertikaler Richtung zu. Durch eine geeignete Apertur beispielsweise der Gelenkpfanne ist zweckmäßigerweise auch der Schwenkbereich entsprechend eingestellt.
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Die Führungsstange ist nicht notwendigerweise nur an einer einzelnen Windung angebracht, sondern in einer Variante an mehreren Windungen. Vorzugsweise ist die Führungsstange an mehreren aufeinanderfolgenden Windungen angebracht. Um weiterhin eine hinreichende Flexibilität des Strangguts sicherzustellen, ist die Führungsstange dabei jedoch höchstens an der Hälfte der Windungen angebracht. Das Stranggut weist insgesamt eine Mehrzahl von Windungen auf, wobei zwei dieser Windungen sogenannte Endwindungen sind und endseitig angeordnet sind, nämlich in der Nähe eines jeweiligen Halters und daher nur eine benachbarte Windung aufweisen.
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Die Windungen weisen jeweils einen Bogenabschnitt auf, auf welchem das Stranggut gebogen oder auch gekrümmt verläuft, sodass der Bogenabschnitt eine konkave Innenseite und eine konvexe Außenseite aufweist. Dabei ist ein jeweiliger Bogenabschnitt insbesondere nach außen gerichtet, d.h. zur Längsachse hin gekrümmt, sodass der Bogenabschnitt mit der Innenseite zur Längsachse hin orientiert ist und mit der Außenseite nach außen gerichtet. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Führungsstange an einem nach außen gerichteten Bogenabschnitt der Windung angebracht. Dies gilt zweckmäßigerweise für alle Windungen, an welchen die Führungsstange angebracht ist. Mit anderen Worten: die Führungsstange ist nicht entlang der Längsachse angeordnet, sondern in einem Abstand versetzt zur Längsachse, sodass die Führungsstange also nicht zentral oder in einem Innenraum des Strangguts verläuft, sondern versetzt dazu in einem Seitenbereich.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Führungsstange nicht direkt am Stranggut befestigt, sondern die Führungsstange ist mittels eines Halterings an der Windung angebracht. Mit anderen Worten: die Führungsstange ist über den Haltering mittelbar mit dem Stranggut verbunden. Der Haltering ist hierzu einerseits an dem Stranggut angebracht und andererseits an der Führungsstange. Der Haltering umgreift das Stranggut ganz oder teilweise und sitzt insbesondere direkt auf dem Stranggutmantel auf oder ist an diesem befestigt. Der Haltering gewährleistet eine besonders zuverlässige und sichere Halterung des Strangguts an der Führungsstange, selbst bei einer Verbiegung des Strangguts. Vorzugsweise ist an jeder Windung, an welcher die Führungsstange angebracht ist, ein entsprechender Haltering am Stranggut angebracht.
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Eine besonders flexible Ausführung wird vorzugsweise dadurch erzielt, dass der Haltering aus einem Werkstoff gefertigt ist, welcher auf der Führungsstange gleitfähig ist, sodass der Haltering entlang der Führungsstange verschiebbar ist. Damit ist der Haltering einerseits entlang der Führungsstange beweglich angebracht und andererseits am Stranggut befestigt. Durch diese Ausgestaltung ist das Stranggut besonders gut ausziehbar und stauchbar. Bei einem Stauchen oder Auseinanderziehen bewegt sich der Haltering mit dem Stranggut mit und gleitet auf der Führungsstange entsprechend vor oder zurück. Die Führungsstange selbst bewegt sich dabei insbesondere nicht, sondern dient vorteilhaft als Schiene für den Haltering.
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Für die Gleitfähigkeit des Halterings ist die Materialwahl bezüglich des Halterings und der Führungsstange entscheidend. Vorzugsweise ist die Führungsstange aus Metall gefertigt. Der Haltering ist dann in einer geeigneten Variante ebenfalls aus Metall gefertigt. In einer anderen Variante ist der Haltering aus einem Kunststoff gefertigt, vorzugsweise jedoch aus einem anderen Werkstoff als der Stranggutmantel. In einer Variante ist zur Verbesserung der Gleitfähigkeit des Halterings auf der Führungsstange ein Schmiermittel aufgetragen. Dabei ist das Schmiermittel insbesondere auf die Führungsstange oder auf den Haltering oder auf beide aufgetragen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung verläuft das Stranggut mäanderförmig. Das Stranggut folgt somit einem mäanderförmigen Verlauf. Je zwei entlang des mäanderförmigen Verlaufs aufeinanderfolgende Windungen sind dann auf unterschiedlichen Seiten der Längsachse und somit des Strangguts angeordnet. Die Windungen auf einer jeweiligen Seite sind dann in Richtung der Längsachse hintereinander angeordnet. Vorzugsweise sind die Windungen gleich groß. Die Windungen sind also wechselseitig ausgebildet, sodass jede zweite Windung auf der einen Seite angeordnet ist und die übrigen Windungen auf der anderen Seite angeordnet sind. Insgesamt ist eine erste Anzahl an Windungen als linksgekrümmte Windungen ausgebildet und eine zweite Anzahl an Windungen ist als rechtsgekrümmte Windungen ausgebildet. In Richtung der Längsachse sind dann die linksgekrümmten Windungen und die rechtsgekrümmten Windungen insbesondere wechselseitig angeordnet. Mit anderen Worten: die Windungen verlaufen gegenläufig und das Stranggut ist entlang der Längsachse wechselseitig gekrümmt, d.h. auf eine linksgekrümmte Windung folgt eine rechtsgekrümmte Windung. Die Bogenabschnitte zweier aufeinanderfolgender Windungen sind daher auf unterschiedlichen Seiten der Längsachse angeordnet.
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Vorzugsweise sind die Windungen horizontal ausgerichtet, d.h. bei wechselseitiger Krümmung abwechselnd links und rechts der Längsachse. Durch den mäanderförmigen Verlauf ergibt sich eine besonders kompakte Anordnung, welche besonders wenig Bauraum beansprucht. Besonders bei einer horizontalen Ausrichtung der Windungen ergibt sich auch eine gewisse Formstabilität, welche vorteilhaft einem Durchhängen des Strangguts entgegenwirkt. Insgesamt ist das Stranggut besonders flach.
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Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich das Stranggut gewendelt entlang der Längsachse. Die Windungen sind dann jeweils als Wendel ausgebildet, welche in Richtung der Längsachse, d.h. in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind und helixartig um die Längsachse herum verlaufen. Alternativ oder zusätzlich verläuft das Stranggut gekreuzt, d.h. eine jeweilige Windung weist zumindest einen Kreuzungspunkt auf, an welchem das Stranggut in Längsrichtung betrachtet seinen eigenen Verlauf kreuzt. Eine solche Anordnung ist besonders kompakt und enthält besonders viel Länge des Strangguts pro Volumeneinheit. Am Kreuzungspunkt kreuzt das Stranggut seinen Verlauf in Längsrichtung versetzt. Dadurch ergibt sich in Längsrichtung betrachtet der Eindruck, dass das Stranggut seinen eigenen Verlauf kreuzt. Tatsächlich ist das Stranggut am Kreuzungspunkt an sich selbst vorbeigeführt. Durch den Kreuzungspunkt sind insbesondere zwei Schlaufen ausgebildet. Grundsätzlich sind auch Ausführungsformen mit mehreren Kreuzungspunkten pro Windung und entsprechenden Schlaufen denkbar und geeignet. Alternativ oder zusätzlich sind die Windungen jeweils in Form einer Acht ausgebildet und eine jeweilige Windung weist genau einen Kreuzungspunkt auf. Die Windung ist also acht-förmig ausgebildet. Der Kreuzungspunkt liegt insbesondere auf der Längsachse, d.h. alle Kreuzungspunkte sind in Längsrichtung hintereinander entlang der Längsachse angeordnet. Eine jeweilige Windung weist zwei Schlaufen auf, welche auf unterschiedlichen Seiten der Längsachse angeordnet sind. Die Schlaufen sind jeweils insbesondere tropfenförmig ausgebildet und zeigen zur Längsachse hin. In Längsrichtung betrachtet sind abwechselnd links und rechts der Längsachse die Schlaufen angeordnet.
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Die vorgenannten Ausgestaltungen mit mäanderförmigem, gewendeltem, gekreuztem und acht-förmigem Verlauf sind vorteilhaft auch kombinierbar, insbesondere auch mit einem geraden Verlauf. Bei einer Kombination verschiedener Verläufe des Strangguts weist dieses beispielsweise in Längsrichtung zumindest zwei Längsabschnitte auf, auf welchen jeweils ein anderer Verlauf ausgebildet ist.
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Ein mäanderförmiger Verlauf ist besonders gegenüber einem gewendelten Verlauf im Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) des Stranggutsystems vorteilhaft. Ein gewendeltes Stranggut wirkt unter ungünstigen Bedingungen als Spule, sodass sich entsprechend negative elektrische Effekte ergeben. Dies wird durch einen mäanderförmigen Verlauf und insbesondere durch die gegenläufigen Windungen vermieden, da sich hierdurch auch ein entsprechend gegenläufiger Stromfluss ergibt. Ebenso kann bei einem mäanderförmigen Verlauf insbesondere im Vergleich zu einem gewendelten Verlauf dieselbe Stranggutlänge auf deutlich reduziertem Bauraum untergebracht werden.
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Bei dem mäanderförmigen Stranggut sind die Windungen in einer grundsätzlich geeigneten Variante gemeinsam in einer einzelnen Ebene angeordnet, welche auch als Windungsebene bezeichnet wird. Das Stranggut ist in lediglich einer Dimension zusammengestaucht. Aufgrund dieser flachen Ausgestaltung weist das mäanderförmige Stranggut in einer Richtung senkrecht zur Längsachse dann eine Abmessung auf, welche dem Durchmesser des Strangguts entspricht.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind auf einer jeweiligen Seite der Längsachse je zwei hintereinander angeordnete Windungen senkrecht zur Längsachse zueinander versetzt angeordnet. Die versetzt zueinander angeordneten Windungen sind in unterschiedlicher Höhe angeordnet, sodass zwischen diesen also ein Höhenunterschied, allgemein ein Versatz, ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Windungen auf einer jeweiligen Seite abwechselnd in entgegengesetzter Richtung versetzt, z.B. nach oben und nach unten. Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltung mit relativ zueinander versetzten Windungen besteht insbesondere darin, dass dadurch das Stranggut deutlich stärker komprimierbar ist, da beim Stauchen des Strangguts die einzelnen Windungen nun übereinander geschoben werden und in Längsrichtung, d.h. in Richtung der Längsachse aneinander vorbeifahren können. Ein Zusammenstoßen der Windungen beim Stauchen wird vorteilhaft vermieden. Dabei wird insbesondere in Kauf genommen, dass der benötigte Bauraum im Gegensatz zu einer vollkommen flachen Anordnung in einer einzelnen Windungsebene leicht vergrößert ist. Die gesamte Anordnung ist aber immer noch vorteilhaft besonders flach im Vergleich zu einer gewendelten Ausgestaltung.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung liegen die Windungen jeweils in einer von zwei Windungsebenen und diese beiden Windungsebenen verlaufen parallel zueinander und sind voneinander in einem Ebenenabstand beabstandet. Dadurch wird einerseits ein Übereinanderschieben der Windungen beim Stauchen wie oben beschrieben ermöglicht, andererseits ist der benötigte Bauraum besonders gering. Der Ebenenabstand ist vorzugsweise so gering wie möglich, um weiteren Bauraum zu sparen. Vorzugsweise entspricht der Ebenenabstand wenigstens dem Stranggutdurchmesser, sodass ein Übereinanderschieben der Windungen mit einem minimalen Versatz realisiert ist. Geeigneterweise entspricht der Ebenenabstand höchstens dem Dreifachen des Stranggutdurchmessers.
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Die oben beschriebene versetzte Anordnung ermöglicht vorteilhaft ein Stranggutsystem mit einem besonders großen Verhältnis von tatsächlicher Stranggutlänge zur Blocklänge im Grundzustand. Hierzu ist das Stranggut vorteilhafterweise derart gestaucht ausgebildet, dass in einem unbelasteten Zustand, d.h. im Grundzustand, je zwei hintereinander angeordnete Windungen insbesondere teilweise überlappend angeordnet sind. Die Windungen werden also nicht erst durch ein Stauchen des Strangguts übereinander geschoben, sondern sind im Grundzustand bereits übereinander geschoben, d.h. überlappend angeordnet.
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Die Führungsstange ist bei den Ausgestaltungen mit zueinander versetzen Windungen geeigneterweise zwischen den Windungen hindurchgefädelt, d.h. abwechselnd oberhalb und unterhalb der Windungen geführt. Dadurch steht die Führungsstange nicht nach außen hervor, sodass ein minimaler Bauraum realisiert ist.
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Die Formstabilität des Strangguts wird vorteilhafterweise bereits bei der Herstellung des Strangguts geeignet ausgebildet, also auch bei der Herstellung des Stranggutsystems. Bevorzugterweise weist das Stranggut einen Stranggutmantel aus einem thermoplastischen Kunststoff auf und das Stranggut ist formstabil ausgebildet, indem die Windungen durch eine Umformung des Stranggutmantels in einem thermoplastischen Temperaturbereich unterhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffs hergestellt sind. Zunächst wird also das Stranggut an sich hergestellt und dann in Form gebracht, indem das Stranggut in einer vorbestimmten Endform formgebend befestigt wird, und in dieser sozusagen festgehaltenen Form erwärmt wird. Die Erwärmung erfolgt bis zu einer Temperatur im thermoplastischen Bereich, ein Schmelzen wird jedoch vermieden, d.h. die Temperatur bleibt unterhalb des Schmelzpunkts. Dadurch wird dem Stranggut die Endform aufgeprägt, welche dann diejenige Form ist, welche das Stranggut im Grundzustand aufweist. Diese Form bleibt nach einem abschließenden Abkühlen erhalten.
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Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung des beschriebenen Stranggutsystems. Vorteile und zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich analog zu den Ausführungen im Zusammenhang mit dem Stranggutsystem.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige 1 ein Stranggutsystem in einer perspektivischen Ansicht.
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Das in 1 gezeigt Stranggutsystem 2 weist ein Stranggut 4 auf sowie zwei Halter 6, zwischen welchen sich das Stranggut 4 entlang einer Längsachse A erstreckt. Die Halter 6 sind voneinander in einem nicht näher bezeichneten Halterabstand beabstandet, welchen das Stranggut 4 überbrückt. Die Halter 6 sind beispielsweise auf zwei nicht gezeigten, zueinander beweglichen Teilen montierbar, sodass das Stranggut 4 eine flexible Überbrückung darstellt. Vorliegend ist das Stranggut 4 ein Kabel zur Übertragung elektrischer Energie, das Stranggutsystem 2 ist ein Wagenübergangssystem. In einer nicht gezeigten Variante ist das Stranggut 4 ein Schlauch, z.B. zur Versorgung eines bewegten Teils einer Maschine mit einem Arbeitsmedium.
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Das Stranggut 4 ist formstabil, sodass der gezeigte gewundene Verlauf des Strangguts 4 zunächst vorgegeben ist und den in 1 gezeigten Grundzustand bildet, auch als unbelasteter Zustand bezeichnet. Bei einer Krafteinwirkung verformt sich das Stranggut 4 dann und der Verlauf wird verändert, allerdings ergibt sich aufgrund der Formstabilität eine Rückstellkraft, durch welche sich das Stranggut 4 bei Nachlassen der Krafteinwirkung selbsttätig wieder in die ursprüngliche Form zurückstellt. Das in 1 gezeigte Stranggut 4 weist einen runden Querschnitt auf. In einer nicht gezeigten Variante weist das Stranggut 4 einen anderen Querschnitt auf.
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Das Stranggut 4 verläuft gewunden und weist mehrere Windungen W1, W2, W3, W4 auf, welche entlang der Längsachse A nacheinander angeordnet sind. In 1 sind vierzehn Windungen W1, W2, W3, W4 ausgebildet. Durch die Windungen W1, W2, W3, W4 ist das Stranggut 4 ausgehend vom unbelasteten Zustand unter anderem in Richtung der Längsachse A sowohl komprimierbar als auch ausziehbar. In Richtung der Längsachse A gemessen weist das Stranggut 4 eine Länge L auf, welche auch als Blocklänge bezeichnet wird und welche dem Halterabstand entspricht. Die Länge L wird durch Ziehen oder Drücken verringert bzw. vergrößert, wodurch sich auch der Abstand zwischen den Windungen W1, W2, W3, W4 entsprechend ändert. Dies begründet die grundlegende Funktionalität des Strangguts 4 als längenveränderliches Bauteil.
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Jeder der beiden Halter 6 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgebildet und weist ein Tragteil 8 sowie ein Klemmteil 10 auf. Das Stranggut 4 ist beidseitig in den Klemmteilen 10 festgeklemmt und somit am jeweiligen Halter 6 fixiert. Dazu weist ein jeweiliges Klemmteil 10 zwei Halbschalen auf, zwischen welchen das Stranggut 4 eingeklemmt ist. Das gewendelte Stranggut 4 wird dabei durch einen Kanal 12 in das Klemmteil 10 geführt und tritt aus diesem schließlich mit einem Endabschnitt 14 aus. Der Endabschnitt 14 ist nicht notwendigerweise gewunden ausgebildet. Das jeweilige Klemmteil 10 ist an einem jeweiligen Tragteil 8 befestigt. Die Tragteile 8 dienen der Montage des Stranggutsystems 2 z.B. an einem Wagen oder Anlagenteil.
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Bei dem Stranggutsystem 2 ist zumindest eine Führungsstange 16 angeordnet, welche an einem der Halter 6 angebracht ist, vorliegend am Klemmteil 10. Außerdem ist die Führungsstange 16 an zumindest einer der Windungen W1, W2, W3, W4 angebracht, zur Halterung des Strangguts 4, welches also einerseits an den Haltern 6 fixiert ist und andererseits zusätzlich an der Führungsstange 16 gehalten. Die Führungsstange 16 dient also der vertikalen Halterung und schränkt die Beweglichkeit des Strangguts 4 in vertikaler Richtung V, d.h. vor allem nach unten und in Richtung der Schwerkraft ein. Die Führungsstange 16 ist langestreckt und als Rundstab ausgebildet und deutlich länger als dick.
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Das gezeigte Stranggutsystem 2 ist vorliegend symmetrisch ausgebildet, sodass an jedem der beiden Halter 6 jeweils eine entsprechende Führungsstange 16 ausgebildet ist und das Stranggut 4 dann beidseitig gehalten wird. Die beiden Führungsstangen 16 sind zudem unterschiedlichen Seiten des Strangguts 4 angeordnet. Jede der Führungsstangen 16 ist lediglich an einem der beiden Halter 6 angebracht und gerade nicht auch an dem anderen der beiden Halter 6.
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Die Führungsstange 16 erstreckt sich ausgehend von dem Halter 6 in Richtung des anderen Halters 6 und verläuft vorliegend parallel zur Längsachse A. Dabei erstreckt sich die Führungsstange 16 lediglich über einen Teil der Länge L und ragt demnach lediglich teilweise in den Zwischenraum zwischen den beiden Haltern 6 hinein.
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Weiterhin ist die Führungsstange 16 schwenkbeweglich an dem Halter 6 angebracht, wodurch ein gewisser Bewegungsspielraum für das Stranggut 4 bereitgestellt ist. Die Führungsstange 16 ist dadurch sowohl horizontal, d.h. in horizontaler Richtung H, als auch vertikal, d.h. in vertikaler Richtung V, schwenkbeweglich.
In FIg.1 ist die Führungsstange 16 mittels eines Kugelgelenks 18 an dem Halter 6 angebracht, wobei die Führungsstange 16 endseitig eine Gelenkkugel aufweist, welche in eine komplementären Gelenkpfanne in dem Halter 6, genauer in dem Klemmteil 10 eingesetzt ist. Die Gelenkpfanne, d.h. allgemein der Halter 6, weist zudem eine Apertur 20 auf, welche einen Anschlag für die Führungsstange 16 bildet und die Schwenkbeweglichkeit auf einen hier kegelförmigen Schwenkbereich S begrenzt. Wie in 1 angedeutet, ist die Führungsstange 16 in horizontaler Richtung H und in vertikaler Richtung V höchstens in einem Winkelbereich von 90° schwenkbar, d.h. in einem Winkel von bis zu 45° relativ zur gezeigten, zentrierten Ausgangslage parallel zur Längsachse A.
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In einer nicht gezeigten Variante ist die Führungsstange 16 nicht in allen Richtungen V, H gleich schwenkbeweglich. In einer weiteren, nicht gezeigten Variante ist die Führungsstange 16 an dem Halter 6 befestigt, d.h. unbeweglich angebracht.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Führungsstange 16 an mehreren Windungen W1, W2, W3, W4 angebracht und zwar an mehreren aufeinanderfolgenden Windungen angebracht W1, W2, W3, W4.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Führungsstange 16 nicht direkt am Stranggut 4 befestigt, sondern mittelbar mittels eines Halterings 22. Dabei ist an jeder Windung W1, W2, W3, W4, an welcher die Führungsstange 16 angebracht ist, ein entsprechender Haltering 22 am Stranggut 4 angebracht. Der Haltering 22 umgreift das Stranggut 4 und ist direkt an dem Stranggutmantel befestigt. Weiterhin ist der Haltering 22 aus einem Werkstoff gefertigt ist, welcher auf der Führungsstange 16 gleitfähig ist, sodass der Haltering 22 entlang der Führungsstange 16 verschiebbar ist. Bei einem Stauchen oder Auseinanderziehen bewegt sich der Haltering 22 dann mit dem Stranggut 4 mit und gleitet auf der Führungsstange 16 entsprechend vor oder zurück. Die Führungsstange 16 dient somit als Schiene für den Haltering 22.
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Die Windungen W1, W2, W3, W4 weisen jeweils einen Bogenabschnitt 24 auf, auf welchem das Stranggut 4 gebogen oder auch gekrümmt verläuft, sodass der Bogenabschnitt 24 eine konkave Innenseite 26 und eine konvexe Außenseite 28 aufweist. Ein jeweiliger Bogenabschnitt 24 ist nach außen gerichtet, sodass die Innenseite 26 zur Längsachse A hin orientiert ist und die Außenseite 28 nach außen gerichtet ist. Die Führungsstange 16 ist nun in 1 jeweils mittels eines Halterings 22 an den Bogenabschnitten 24 mehrerer Windungen W1, W2, W3, W4 angebracht. Dabei ist die Führungsstange 16 auch in einem Abstand versetzt zur Längsachse A angeordnet, verläuft also bezüglich des Strangguts 4 nicht zentral, sondern seitlich, d.h. in einem Seitenbereich.
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Das Stranggut 4 in 1 verläuft mäanderförmig. Je zwei entlang des mäanderförmigen Verlaufs aufeinanderfolgende Windungen W1, W2, W3, W4 sind dann auf unterschiedlichen Seiten der Längsachse A und somit des Strangguts 4 angeordnet. So folgt auf die erste Windung W1 die zweite Windung W2, auf diese die dritte Windung W3 und auf diese wiederum die vierte Windung W4. Die Windungen W1, W2, W3, W4 auf einer jeweiligen Seite sind dann in Richtung der Längsachse A hintereinander angeordnet. So ist die dritte Windung W3 hinter der ersten Windung W1 angeordnet und die vierte Windung W4 hinter der zweiten Windung W2. Die erste Windung W1 und die dritte Windung W3 sind somit zueinander benachbart angeordnet, jedoch entlang des mäanderförmigen Verlaufs des Strangguts 4 nicht direkt aufeinanderfolgend angeordnet. Ebenso sind auch die zweite Windung W2 und die vierte Windung W4 zueinander benachbart angeordnet. Die Windungen W1, W2, W3, W4 sind demnach auch wechselseitig ausgebildet, sodass jede zweite Windung W1, W3 auf der einen Seite angeordnet ist und die übrigen Windungen W2, W4 auf der anderen Seite angeordnet sind. Die erste Windung W1 und die dritte Windung W3 auf der einen Seite sind jeweils als linksgekrümmte Windungen W1, W3 ausgebildet, die zweite Windung W2 und die vierte Windung W4 auf der anderen Seite sind dagegen in gleicher Verlaufsrichtung betrachtet als rechtsgekrümmte Windungen W2, W4 ausgebildet. Bei einer Betrachtung in entgegengesetzter Richtung sind die Begriffe entsprechend zu vertauschen. In Richtung der Längsachse A sind in 1 die linksgekrümmten Windungen W1, W3 und die rechtsgekrümmten Windungen W2, W4 wechselseitig angeordnet, sodass entlang des mäanderförmigen Verlaufs auf eine linksgekrümmte Windung W1, W3 eine rechtsgekrümmte Windung W2, W4 folgt.
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Aus 1 wird zudem deutlich, dass die Windungen W1, W2, W3, W4 horizontal ausgerichtet sind und somit bei wechselseitiger abwechselnd links und rechts der Längsachse A angeordnet sind.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind auf einer jeweiligen Seite der Längsachse A je zwei hintereinander angeordnete Windungen W1, W2, W3, W4 senkrecht zur Längsachse A zueinander versetzt angeordnet. So ist die erste Windung W1 in vertikaler Richtung V höher angeordnet als die dahinter angeordnete dritte Windung W3. Die zweite Windung W2 ist in vertikaler Richtung V tiefer angeordnet als die dahinter angeordnete vierte Windung W4. Außerdem sind vorliegend die beiden nach unten versetzen Windungen W2, W3 auf gleicher Höhe angeordnet. Durch dieses Versetzen auf unterschiedliche Höhen ist zwischen der ersten Windung W1 und der dritten Windung W3 ein Höhenunterschied dH, allgemein ein Versatz ausgebildet. Entsprechendes gilt auch für die erste Windung W1 relativ zur zweiten Windung W2 sowie für die zweite Windung W2 relativ zur vierten Windung W4. Daraus ergibt sich auch, dass die Windungen W1, W2, W3, W4 auf einer jeweiligen Seite abwechselnd in entgegengesetzter Richtung versetzt sind. Dadurch ist das Stranggut 4 derart komprimierbar, dass beim Stauchen die einzelnen Windungen W1, W2, W3, W4 nun übereinander geschoben werden und in Richtung der Längsachse A aneinander vorbeifahren können. So wird beim Stauchen des Strangguts 4 in 1 die erste Windung W1 über die dritte Windung W3 hinweg geschoben und die zweite Windung W2 wird unter die vierte Windung W4 geschoben. Wie aus 1 deutlich wird, führt der Versatz der Windungen W1, W2, W3, W4 dazu, dass diese zwei unterschiedlichen Windungsebenen E1, E2 liegen, welche parallel zueinander verlaufen und voneinander in einem Ebenenabstand beabstandet, welcher dem Versatz, d.h. dem Höhenunterschied dH entspricht. So sind vorliegend die erste Windung W1 und die vierte Windung W4 in der oberen Windungsebene E1 angeordnet und die zweite Windung W2 und die dritte Windung W3 in der unteren Windungsebene E2. Die parallele Ausrichtung der Windungsebenen E1, E2 ist in 1 links durch schraffierte Flächen verdeutlicht.
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In einer nicht gezeigten Variante ist das Stranggut 4 bereits im Grundzustand derart gestaucht ausgebildet, dass je zwei hintereinander angeordnete Windungen W1, W2, W3, W4 überlappend angeordnet sind und also nicht erst durch ein Stauchen des Strangguts 4 übereinander geschoben, sondern sind im Grundzustand bereits übereinander geschoben angeordnet.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist weiterhin die Führungsstange 16 zwischen den Windungen W1, W2, W3, W4 hindurchgefädelt, d.h. abwechselnd oberhalb und unterhalb der Windungen W1, W2, W3, W4 geführt.
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Es wird ein Stranggutsystem angegeben, welches ein Stranggut aufweist sowie einen Halter, von welchem aus sich das Stranggut entlang einer Längsachse erstreckt, wobei das Stranggut gewunden verläuft und mehrere Windungen aufweist, wobei zumindest eine Führungsstange angeordnet ist, welche an dem Halter angebracht ist, wobei die Führungsstange an zumindest einer der Windungen angebracht ist, zur Halterung des Strangguts.
