EP3691811B1 - Seiltrommel sowie verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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EP3691811B1
EP3691811B1 EP18814815.9A EP18814815A EP3691811B1 EP 3691811 B1 EP3691811 B1 EP 3691811B1 EP 18814815 A EP18814815 A EP 18814815A EP 3691811 B1 EP3691811 B1 EP 3691811B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
drum
rope
casing
accordance
rolling
Prior art date
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Active
Application number
EP18814815.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3691811A1 (de
Inventor
Norbert Hausladen
Hubertus Rütten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Components Biberach GmbH
Original Assignee
Liebherr Components Biberach GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Components Biberach GmbH filed Critical Liebherr Components Biberach GmbH
Publication of EP3691811A1 publication Critical patent/EP3691811A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3691811B1 publication Critical patent/EP3691811B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/28—Other constructional details
    • B66D1/30—Rope, cable, or chain drums or barrels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/06—Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/04—Making by means of profiled-rolls or die rolls

Definitions

  • the present invention relates to rope drums for winding and unwinding ropes, with a drum shell to which end plates are fastened at the front, and rope winches with such rope drums.
  • the invention also relates to a method for producing such a cable drum.
  • Cable winches are used in various areas of application and essentially comprise three large main assemblies, namely, on the one hand, the cable drum with a drum shell and end or flanged disks attached to the front side, which limit the drum shell, on the other hand, a drive gear and finally a winch frame on which the cable drum is rotatably mounted is.
  • the drive gear mentioned is often housed inside the cable drum and can be designed, for example, as a single-stage or multi-stage planetary gear.
  • the font DE 393 583 C shows, for example, a cable drum that has a cylindrical core made of cast iron, onto which a sheet metal jacket with pressed or rolled cable grooves is pushed. More winches of the type mentioned are for example from the writings US 1,991,486A , GB 24 90 350 A , JP H05 97395 A or JP S50 84455 A known.
  • Such cable winches are used, for example, for charging systems such as lime kiln charging systems or hoists in mechanical and plant engineering or in handling technology or systems in the mining and raw materials industry, whereby the cable winches can be used for vertical material transport, but also as a horizontal or inclined feed drive .
  • Other applications can include cranes such as construction cranes, mobile cranes or maritime cranes such as port, Be ship and offshore cranes, the cable winches here can be hoist winches for winding and unwinding a hoist rope, but also guy winches for guy ropes or feed winches, for example, to move a trolley.
  • Such cable winches are also used for other construction machines such as crawler cranes and can also be used as derrick winches or deep-sea winches.
  • such cable winches can be very large, with corresponding large cable winches or heavy-duty cable winches having considerable dimensions with diameters of several meters and unit weights of 10 t, 20 t or even more tons.
  • the drum casing has to withstand this external pressure, so that in some cases considerable drum wall thicknesses are provided and, for example, drum wall thicknesses of 50-150 mm can make sense.
  • Some of the cable drum tubes are also made of high-strength steels such as heat-treatable steels or fine-grain structural steels in order to save weight while still being able to withstand the high pressure loads.
  • the drum shell can also be made from a drawn tube.
  • the drum shell can also be made from a drawn tube.
  • only cable drums of limited dimensions can be produced, and usually only drum diameters of up to approx. 700 mm and wall thicknesses of up to approx. 50 mm can be produced in this way.
  • the cable grooves are usually machined into the outer surface.
  • the present invention is based on the object of creating an improved cable drum, an improved cable winch and an improved method for producing such a cable drum, which avoid the disadvantages of the prior art and develop the latter in an advantageous manner.
  • a cable drum for large cable winches or heavy-duty winches that is easy to manufacture and withstands high pressure loads with sufficient safety is to be created, which is subject to fewer restrictions in terms of wall thicknesses, diameters and material than cable drums known to date.
  • the drum shell or cable drum tube should no longer be drawn or welded together from a bent sheet metal, but instead be manufactured seamlessly and smoothly from one piece by rolling.
  • the drum shell is seamlessly rolled from a ring-shaped workpiece blank. Said ring-shaped workpiece blank is formed into said drum shell with the required wall thickness and diameter by a rolling process.
  • a rope groove profile is formed on the outer surface of the drum shell during and/or after it is rolled.
  • the above-mentioned cable groove profile on the outer surface of the seamless drum shell is formed without cutting by a tool that is formed in the outer surface.
  • the cable groove profile can be produced by rolling or rolling by means of a rolling tool formed in the outer lateral surface, as is used in a similar way for thread rolling.
  • the rolling process improves the mechanical and technological properties of the cable drum shell.
  • structural defects such as a coarse or oriented structure, which is characteristic of pipe drawing, for example, or cavities that are present in the cast blanks due to production, can be eliminated by rolling.
  • Rolling achieves a high degree of deformation and evens out the microstructure.
  • a uniform, fine microstructure largely free of defects such as cavities can be achieved, which is significantly more uniform, finer and has fewer cavities compared to a cast or drawn cable drum.
  • the drum shell can also be made of non-weldable steels, since the rolling of the drum shell means that joints no longer have to be welded together.
  • weldable steels can also be used and rolled to form the drum shell. All in all, rolling allows a wide variety of materials to be used.
  • the ring-shaped blank can be pressure-formed during rolling on the outer surface side with a main roller and a mandrel roller, which delimit a radial roll gap between them, while rotating the ring-shaped blank about a blank axis of rotation.
  • the main and mandrel rollers mentioned can be placed towards one another by a feed drive or their distance from one another can be adjusted in order to be able to adjust the radial roller gap mentioned and to be able to apply the forming pressure required for the roll forming.
  • the desired wall thickness of the drum shell can be set by adjusting the radial roll gap mentioned.
  • the annular blank can be pressure-formed on the face side by means of at least one pair of axial rolls which define an axial roll gap between them and form or reshape the end faces of the resulting drum shell.
  • Said axial rollers can be designed conically in order to delimit a V-shaped or wedge-shaped axial roller gap viewed in cross section.
  • a tangential material flow occurs as a result of the roll forming by means of the main and mandrel rolls mentioned as well as the axial rolls mentioned and the reduction in wall thickness and ring height that can be achieved as a result, as a result of which the ring diameter increases.
  • the axial stand with the two axial or tapered rollers can be positioned radially along the longitudinal machine axis, which longitudinal machine axis can be formed by the axis of the main and mandrel rollers and the longitudinal axis of the axial rollers.
  • Said cable groove profile can optionally be reworked by machining.
  • the cable groove profile can be cut or trimmed into the outer lateral surface by turning.
  • a climbing area for the rope to be wound is provided on the end sections of the drum shell, which climbing area allows the rope to rise into the next winding layer when or before it runs against the flanged wheel and lets it run back in the next winding layer.
  • This rising area can advantageously be formed at the same time as the drum shell is rolled, so that no further production step is necessary.
  • the mentioned riser area can be formed after the rolling of the casing body by further, subsequent non-cutting machining on the outer lateral surface, for example by a subsequent rolling and/or rolling step and/or another non-cutting forming step, by means of which the end section is formed at the edge to to form the ascent area.
  • the riser area can also be designed as a separate component, which is subsequently joined to the seamless drum shell.
  • a joining surface can be formed on the seamless drum shell for such a separate step element, in particular during the rolling of the drum shell or possibly also in a further processing step following the rolling process.
  • end plates of the cable drum are advantageously formed separately and subsequently joined to the drum shell, for example screwed there.
  • the design of the drum shell in the form of a seamless, smooth rolled profile can be particularly advantageous in connection with large drum shell diameters of, for example, more than 0.75 m and wall thicknesses of more than 60 mm.
  • the drum shell can also have a diameter of more than 1 m or even several meters.
  • the wall thicknesses can also be significantly greater than the aforementioned 60 mm, for example more than 74 mm or more than 100 mm, with drum wall thicknesses of 150 mm or more being able to be manufactured.
  • the wall thickness of the drum shell can be significantly greater than the depth of the cable grooves in the outer shell surface.
  • the wall thickness of the drum shell measured between the smooth inner surface and the bottom of the cable grooves in the outer surface, which corresponds to a minimum wall thickness, can be more than 150% or more than 200% or even more than 300% or more than 400% of the depth of the rope grooves.
  • the cable winch 1 comprises a cable drum 2, which has an at least approximately cylindrical drum shell 3 and two end plates 4, which extend transversely to the longitudinal axis 5 of the drum shell 3, connect to the drum shell 3 at the front and protrude radially beyond the drum shell 3 in order to To limit the winding space 6 laterally over the outer circumference of the drum shell 3 .
  • Said end disks 4 are rigidly fastened to drum shell 3, in particular on the front side, with said end disks 4 advantageously being formed separately from drum shell 3 and being fastened to it in a positive and/or non-positive manner, for example by means of screw bolts 7, by means of which end disks 4 are attached to the Faces of the drum shell 3 can be screwed.
  • Said cable drum 2 can be rotatably mounted on a winch frame 8, with the end plates 4 advantageously having bearing sections 9, by means of which the cable drum 2 is rotatably mounted on the winch frame 8, for example by means of roller bearings 10.
  • the cable winch 1 can have a drive gear 11, which can be accommodated at least partially inside the cable drum 2 and/or can extend through one of the end plates 4.
  • Said drive gear 11 can, for example, be a single-stage or multi-stage planetary gear.
  • a winch drive for example in the form of a hydraulic motor or an electric motor, can be connected to said drive gear 11 in order to be able to drive the cable drum 2 in rotation about the longitudinal axis 5 of the drum shell 3 and/or to provide a desired braking torque when the cable is pulled off the cable drum 2 can, for which purpose a suitable braking device can also be provided.
  • the cable drum 2 can be designed with very large dimensions, for example a diameter of several meters and/or a drum wall thickness of 100 mm and more, possibly also several hundred millimeters.
  • the drum shell 3 of the cable drum 2 is designed as a seamless, impact-free rolled section that can be produced by rolling an annular workpiece blank 12 .
  • the rolling device 13 can be designed in the manner of a ring rolling mill and/or advantageously have a main roll 14 and a mandrel roll 15, which delimit a radial roll gap 16 between them, the gap width of which can be adjusted, for example, by adjusting the mandrel roll 15.
  • the workpiece blank 12 which is sometimes also referred to as a blank tube, can be pressurized on the lateral surface side and formed.
  • rollers mentioned for example the main roller 14, can be driven in rotation so that the ring-shaped workpiece blank 12 rotates through the radial roller gap 16 and rotates about its workpiece axis of rotation while the rolling process is being carried out.
  • the mandrel roller 15 can also be driven as an alternative or in addition to the main roller 14 mentioned.
  • the workpiece blank 12 can originally be an already one-piece cast blank, which can already be ring-shaped or can be provided with a hole or ring-shaped by means of a mandrel rolling and/or forging step.
  • Said main and mandrel rolls 14 and 15 can be essentially cylindrical and arranged parallel to one another, so that the radial roll gap 16 has an essentially constant gap width over its height.
  • the workpiece blank 12 can be rolled during the rolling process by at least one pair Axial rollers 17 are acted upon at the ends in order to be able to shape or reshape the end faces of the drum shell 2 that is being formed.
  • the axial rollers 17 and 18 mentioned can each be conical and taper towards the center of the ring-shaped workpiece blank 12, it being possible for the two axial rollers 17 and 18 to be arranged with their axes of rotation in a common plane which is defined by the two aforementioned mandrel and main rollers 14 and 15 can go.
  • the pair of axial rollers 17, 18 can lie opposite the main and mandrel rollers 14 and 15 or act on a ring section of the workpiece blank 12 which lies opposite the ring section acted upon by the mandrel and main rollers.
  • At least one of the two axial rollers 17 and 18 can be adjusted in the axial direction towards the other axial roller in order to be able to apply pressure to the end faces of the workpiece blank 12 .
  • the resulting length of the drum shell can be controlled by adjusting the spacing of the axial rollers 17, 18 from one another.
  • a cable groove profile 19 can be formed on the outer surface 3a of the drum shell 3, such as this 3 shows.
  • Said grooved rope profile 19 can be formed by non-cutting forming, for example by a rolling tool that is reflected in the outer lateral surface and forms the grooved rope profile mentioned, similar to thread rolling.
  • a climbing area 19a can be formed on the end sections of the drum shell 3, which rises continuously viewed in the circumferential direction, cf. partial view 4b, in order to let the rope running on it rise and let it run back in the next winding layer .
  • Said rise area 19a can advantageously also be formed during the rolling of drum shell 3, so that said rise area 19 is formed integrally in one piece on drum shell 3 and is formed by a section of the seamlessly formed rolled profile.
  • the mentioned ascent area 19a can connect seamlessly and/or without jumps to the rope groove profile 19, so that the rope running in the last rope groove runs harmoniously onto the ascent area 19a and is lifted to the next winding layer by its incline in the circumferential direction of the drum shell.
  • the above-mentioned riser area 19a can also be designed as a separate element, which is subsequently attached to the seamlessly rolled drum shell 3. Said separate part can form the entire riser area 19a or just a section thereof.
  • the separate ascent part sits on the outer surface of the drum shell 3, wherein the drum shell 3 can have a suitably designed joining surface, in particular a ring or partial ring surface on the outer shell, to which the riser area can be joined.
  • the drum shell can also have a frontal contact surface for the mentioned riser area, in order to prevent the separate element from being pushed away to the side, cf. figure 5 .
  • the joining surface formed on the drum shell 3 for the separate rising element can be formed on the drum shell without cutting, in particular it can also be formed during rolling.
  • the wall thickness of the drum shell 3 can be significantly greater than the depth of the rope grooves of the rope groove profile 19.
  • the minimum wall thickness x measured from the smooth inner surface to the bottom of the rope grooves, can be, for example, more than 200% or more than 300% of the depth y - x of the rope grooves are 19.
  • the contour of the inner lateral surface can deviate from the rope groove profiled contour of the outer lateral surface and does not have to follow it.
  • the inner lateral surface of the drum casing 3 can be smooth, in particular at least approximately cylindrical.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Storage Of Web-Like Or Filamentary Materials (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Seiltrommeln zum Auf- und Abwickeln von Seilen, mit einem Trommelmantel, an dem stirnseitig Endscheiben befestigt sind, sowie Seilwinden mit solchen Seiltrommeln. Die Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Seiltrommel.
  • Seilwinden werden in diversen Anwendungsgebieten eingesetzt und umfassen im Wesentlichen drei große Hauptbaugruppen, nämlich zum einen die Seiltrommel mit einem Trommelmantel und stirnseitig angebrachten, den Trommelmantel begrenzenden End- bzw. Bordscheiben, zum anderen ein Antriebsgetriebe und schließlich einen Windenrahmen, an dem die Seiltrommel drehbar gelagert ist. Das genannte Antriebsgetriebe ist dabei oftmals im Inneren der Seiltrommel untergebracht und kann beispielsweise als ein- oder mehrstufiges Planetengetriebe ausgebildet sein.
  • Die Schrift DE 393 583 C zeigt beispielsweise eine Seiltrommel, die einen zylindrischen Kern aus Gusseisen besitzt, auf den ein Blechmantel mit eingepressten oder eingewalzten Seilrillen aufgeschoben wird. Weitere Seilwinden der genannten Art sind beispielsweise aus den Schriften US 1,991,486 A , GB 24 90 350 A , JP H05 97395 A oder JP S50 84455 A bekannt.
  • Solche Seilwinden werden beispielsweise für Beschickungsanlagen wie Kalkofen-Beschickungsanlagen oder Hebezeuge im Maschinen- und Anlagenbau oder in der Umschlagtechnik bzw. Anlagen in der Bergbau- und Rohstoffindustrie eingesetzt, wobei die Seilwinden zum vertikalen Materialtransport, aber auch als horizontaler bzw. schräg geneigter Vorschubantrieb dienen können. Weitere Anwendungen können Krane wie Baukrane, Fahrzeugkrane oder maritime Krane wie Hafen-, Schiffs- und Offshore-Krane sein, wobei die Seilwinden hier Hubwinden zum Auf- und Abspulen eines Hubseils, aber auch Abspannwinden für Abspannseile oder auch Vorschubwinden beispielsweise zum Verfahren einer Laufkatze sein können. Solche Seilwinden werden ferner ebenfalls eingesetzt für andere Baumaschinen wie Raupenkrane und können auch als Derrickwinden oder Tiefseewinden Verwendung finden.
  • Je nach Anwendungsfall können solche Seilwinden sehr groß ausgebildet sein, wobei entsprechende Großseilwinden oder Schwerlastseilwinden beträchtliche Abmessungen mit Durchmessern von mehreren Metern und Stückgewichten von 10 t, 20 t oder auch noch mehr Tonnen aufweisen können.
  • Dabei treten an der Seiltrommel durch das unter Last aufzuspulende Seil beträchtliche Druckspannungen auf, unter denen die Seiltrommel das darauf aufgewickelte Seilpaket mit ausreichender Sicherheit halten muss. Das aufzuwickelnde Seil wird hierbei nicht nur in einer Lage aufgespult, sondern in mehreren Lagen - auch mehr als zehn Lagen - übereinander gestapelt auf der Seiltrommel aufgewickelt, wobei jede einzelne aufzuwickelnde Lage wiederum Druckspannungen in das Seiltrommelrohr einbringt, so dass nach dem Superpositionsprinzip bei an sich gleich bleibendem Seilzug die Druckspannungen im Trommelmantel mit zunehmender Anzahl an Wickellagen immer mehr zunehmen. Schnürt beispielsweise ein Seilzug von 100 kN bei einlagiger Wicklung das Seiltrommelrohr mit etwa 100 kN Kraft zusammen, ergeben sich bei mehreren Wickellagen beträchtlich höhere Kräfte, die auf das Rohr einwirken, die beispielsweise bei zehn oder mehr Wickellagen ein Vielfaches der genannten 100 kN betragen und auch 1000 kN übersteigen können.
  • Diesem äußeren Druck muss der Trommelmantel standhalten, so dass zum Teil beträchtliche Trommelwanddicken vorgesehen werden und beispielsweise Trommelwandstärken von 50-150 mm sinnvoll sein können. Teilweise werden die Seiltrommelrohre auch aus hochfesten Stählen wie beispielsweise Vergütungsstählen oder Feinkornbaustählen gefertigt, um Gewicht einzusparen, trotzdem aber den hohen Druckbelastungen standhalten zu können.
  • Um große Seiltrommelrohre in den genannten Dimensionen effizient fertigen zu können, werden üblicherweise Bleche ausgebrannt, gerundet und an den Stoßstellen zusammengeschweißt. Auf diese solchermaßen gefertigten Rohre wird dann an der Außenmantelfläche mechanisch eine Seilverrillung eingeschnitten, um das Seil kontrolliert aufspulen zu können.
  • Alternativ zu einem solchen Zusammenschweißen gebogener Bleche kann der Trommelmantel auch aus einem gezogenen Rohr gefertigt werden. Auf diese Weise lassen sich allerdings nur Seiltrommeln begrenzter Dimensionen herstellen, wobei üblicherweise nur Trommeldurchmesser bis ca. 700 mm und Wanddicken bis ca. 50 mm auf diese Weise gefertigt werden können. Auch bei solchen gezogenen Seiltrommelrohren wird üblicherweise die Seilverrillung spanend in die Außenmantelfläche eingearbeitet.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Seiltrommel, eine verbesserte Seilwinde sowie ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer solchen Seiltrommel zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbilden. Insbesondere soll eine einfach zu fertigende, auch hohen Druckbeanspruchungen mit ausreichender Sicherheit standhaltende Seiltrommel für Großseilwinden bzw. Schwerlastwinden geschaffen werden, die hinsichtlich Wandstärken, Durchmessern und Material weniger Einschränkungen unterliegen als bislang bekannte Seiltrommeln.
  • Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch ein Herstellverfahren gemäß Anspruch 1, eine Seiltrommel gemäß Anspruch 9 sowie eine Seilwinde gemäß Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Es wird also vorgeschlagen, den Trommelmantel bzw. das Seiltrommelrohr nicht mehr zu ziehen oder aus einem gebogenen Blech zusammenzuschweißen, sondern durch Walzen nahtlos und stoßfrei aus einem Stück zu fertigen. Erfindungsgemäß wird der Trommelmantel aus einem ringförmigen Werkstückrohling nahtlos gewalzt. Der genannte ringförmige Werkstückrohling wird durch ein Walzverfahren zu dem genannten Trommelmantel in der benötigten Wandstärke und mit benötigtem Durchmesser umgeformt. Dabei wird beim und/oder nach dem Walzen des Trommelmantels an dessen Außenmantelfläche ein Seilrillenprofil ausgebildet.
  • Das genannte Seilrillenprofil an der Außenmantelfläche des nahtlosen Trommelmantels wird dabei spanlos durch ein sich in der Außenmantelfläche abbildendes Werkzeug ausgebildet. Vorteilhafterweise kann das Seilrillenprofil durch Walzen oder Rollen mittels eines sich in der Außenmantelfläche abbildenden Rollwerkzeugs erzeugt werden, wie dies in ähnlicher Weise beim Gewinderollen Verwendung findet.
  • Durch Walzen des Trommelmantels der Seilwinde und dessen spanlos ausgebildetes Seilrillenprofil können einerseits ohne hohe Vorrichtungskosten auch sehr große Dimensionen und Stückgewichte realisiert werden, wobei die Trommeldurchmesser und -wandstärken im Wesentlichen beliebig an die gewünschte Konstruktion angepasst werden können. Insbesondere fallen keine speziellen Modell- bzw. Formkosten wie bei Gussseiltrommeln oder Vorrichtungskosten für Matritze und Patrize an, wie sie beim Rohrziehen benötigt werden. Zum anderen können Stoßstellen und Unregelmäßigkeiten, wie sie beim Zusammenschweißen von gebogenen Blechen entstehen, vermieden werden und dementsprechend ein besserer Kraftfluss und ein gleichmäßigerer Spannungsverlauf über den gesamten Umfang des Trommelmantels erreicht werden, so dass eine hohe Standfestigkeit gegenüber Druckbeanspruchungen erzielt wird. Diesbezüglich kommt hinzu, dass durch den Verzicht auf Schweißnähte kein ungleichmäßiger Wärmeeintrag am Umfang des Trommelmantels erfolgt, so dass ein Verziehen des Trommelmantels und damit einhergehende Verspannungen vermieden werden können.
  • Gleichzeitig verbessert der Walzprozess die mechanisch-technologischen Eigenschaften des Seiltrommelmantels. Insbesondere können Strukturmängel wie beispielsweise ein grobes oder orientiertes Gefüge, das beispielsweise beim Rohrziehen charakteristisch ist, oder auch Lunker, die herstellbedingt in den gegossenen Rohlingen vorliegen, durch das Auswalzen beseitigt werden. Das Walzen erzielt einen hohen Umformgrad und vergleichmäßigt die Gefügestruktur. Insbesondere kann eine gleichmäßige, feine Gefügestruktur weitgehend frei von Fehlstellen wie Lunker erzielt werden, die im Vergleich zu einer gegossenen oder gezogenen Seiltrommel deutlich gleichmäßiger, feiner und mit weniger Lunkern versehen ist.
  • Insbesondere kann der Trommelmantel auch aus nicht schweißbaren Stählen hergestellt werden, da durch das Walzen des Trommelmantels keine Stoßstellen mehr zusammengeschweißt werden müssen. Gleichwohl können je nach Anwendungsfall aber auch schweißbare Stähle Verwendung finden und zum Trommelmantel gewalzt werden. Insgesamt erlaubt das Walzen eine große Vielfalt der verwendbaren Werkstoffe.
  • In Weiterbildung der Erfindung kann der ringförmige Rohling beim Walzen mantelflächenseitig mit einer Hauptwalze und einer Dornwalze, die zwischen sich einen Radialwalzspalt begrenzen, unter Rotieren des ringförmigen Rohlings um eine Rohlingsrotationsachse druckumgeformt werden. Die genannten Haupt- und Dornwalzen können dabei von einem Vorschubantrieb aufeinanderzu gestellt bzw. in ihrem Abstand voneinander eingestellt werden, um den genannten Radialwalzspalt einstellen und den für das Walzumformen benötigten Umformdruck aufbringen zu können. Gleichzeitig kann durch das Einstellen des genannten Radialwalzspaltes die gewünschte Wandstärke des Trommelmantels eingestellt werden.
  • Zusätzlich zu den genannten Haupt- und Dornwalzen kann der ringförmige Rohling stirnflächenseitig mittels zumindest eines Paars Axialwalzen druckumgeformt werden, die zwischen sich einen Axialwalzspalt begrenzen und die Stirnseiten des entstehenden Trommelmantels formen bzw. umformen.
  • Die genannten Axialwalzen können kegelförmig ausgebildet sein, um zwischen sich einen im Querschnitt betrachtet V-förmigen bzw. keilförmigen Axialwalzspalt zu begrenzen.
  • Durch die Walzumformung mittels der genannten Haupt- und Dornwalzen sowie den genannten Axialwalzen und die hierdurch erzielbare Reduktion der Wanddicke und der Ringhöhe stellt sich ein tangentialer Stofffluss ein, wodurch der Ringdurchmesser zunimmt. Um der Ringdurchmesserzunahme ausweichen zu können, kann das Axialgerüst mit den beiden Axial- bzw. Kegelwalzen radial entlang der Maschinenlängsachse positioniert werden, welche Maschinenlängsachse durch die Achse der Haupt- und Dornwalze sowie der Längsachse der Axialwalzen gebildet sein kann.
  • Das genannte Seilrillenprofil kann gegebenenfalls spanend nachbearbeitet werden. Insbesondere kann das Seilrillenprofil durch Drehen in die Außenmantelfläche geschnitten bzw. nachgeschnitten werden.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist an den Endabschnitten des Trommelmantels ein Aufstiegsbereich für das zu wickelnde Seil vorgesehen, welcher Aufstiegsbereich das Seil beim oder vor dem Anlaufen gegen die Bordscheibe in die nächste Wickellage aufsteigen lässt und in der nächsten Wickellage zurücklaufen lässt. Dieser Aufstiegsbereich kann vorteilhafterweise gleich beim Walzen des Trommelmantels mit ausgebildet werden, sodass kein weiterer Fertigungsschritt notwendig ist. Alternativ kann der genannte Aufstiegsbereich nach dem Walzen des Mantelkorpus durch eine weitere, nachfolgende spanlose Bearbeitung an der Außenmantelfläche ausgebildet werden, beispielsweise durch einen nachfolgenden Walz- und/oder Rollschritt und/oder einen anderen spanlosen Umformschritt, mittels dessen der Endabschnitt randseitig umgeformt wird, um den Aufstiegsbereich auszuformen.
  • Alternativ zu einem solchen integral einstückigen Anformen des Aufstiegsbereichs an den Trommelmantel kann der Aufstiegsbereich jedoch auch als separates Bauteil ausgebildet sein, welches nachträglich auf den nahtlosen Trommelmantel gefügt wird. Vorteilhafterweise kann für ein solches separates Aufstiegselement an dem nahtlosen Trommelmantel eine Fügefläche angeformt werden, insbesondere gleich beim Walzen des Trommelmantels oder gegebenenfalls auch in einem nach dem Walzvorgang folgenden, weiteren Bearbeitungsschritt.
  • Die genannten Endscheiben der Seiltrommel werden vorteilhafterweise separat ausgebildet und nachträglich an den Trommelmantel gefügt, beispielsweise dort angeschraubt.
  • Besonders vorteilhaft kann die Ausbildung des Trommelmantels in Form eines nahtlosen, stoßfreien Walzprofils in Verbindung mit großen Trommelmanteldurchmessern von beispielsweise mehr als 0,75 m und Wandstärken von mehr als 60 mm sein. Insbesondere kann der Trommelmantel auch Durchmesser von mehr als 1 m oder auch mehreren Metern aufweisen. Die Wandstärken können auch deutlich größer als die zuvor genannten 60 mm betragen, beispielsweise mehr als 74 mm oder auch mehr als 100 mm, wobei auch Trommelwandstärken von 150 mm oder mehr gefertigt werden können.
  • Vorteilhafterweise kann die Wandstärke des Trommelmantels deutlich größer sein als die Tiefe der Seilrillung in der Außenmantelfläche. Besitzt der Trommelmantel beispielsweise die zuvor genannte glatte Innenmantelfläche, kann die Wandstärke des Trommelmantels, gemessen zwischen glatter Innenmantelfläche und dem Boden der Seilrillen in der Außenmantelfläche, was einer minimalen Wandstärke entspricht, mehr als 150% oder mehr als 200% oder auch mehr als 300% oder mehr als 400% der Tiefe der Seilrillen betragen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1:
    eine schematische Frontansicht einer Seilwinde mit einer Seiltrommel nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, wobei die Seiltrommel an einem Windenrahmen drehbar gelagert ist und ein Antriebsgetriebe im Inneren der Seiltrommel aufgenommen ist,
    Fig. 2:
    eine schematische Schnittansicht des Trommelmantels der Seiltrommel aus Fig. 1,
    Fig. 3:
    eine schematische Darstellung einer Walzvorrichtung zum Walzen des Trommelmantels der Seiltrommel aus den vorhergehenden Figuren, wobei die radiale und axiale Beaufschlagung eines rotierenden, ringförmigen Werkstückrohlings durch Haupt- und Dornwalzen sowie ein Paar Axialwalzen dargestellt ist,
    Fig. 4:
    eine weitere Ansicht des Trommelmantels der Seiltrommel aus den vorhergehenden Figuren, wobei die Teilansicht a eine Draufsicht auf die Außenmantelfläche des Trommelmantels ist und dessen endseitige Aufstiegsbereiche zeigt, die Teilansicht b eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in der Teilansicht a ist und die Konturierung des Aufstiegsbereichs in Umfangsrichtung des Trommelmantels zeigt, wobei ferner die Teilansicht c eine ausschnittsweise, vergrößerte Darstellung des genannten Aufstiegsbereichs ist und die Teilansicht d eine ausschnittsweise, vergrößerte Schnittansicht des Trommelmantels ist, die das Verhältnis der Tiefe des Seilrillenprofils zur Wandstärke des Trommelmantels verdeutlicht, und
    Fig. 5:
    eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung des Aufstiegsbereichs des Trommelmantels ähnlich der Teilansicht c der Figur 4, wobei der Aufstiegsbereich nach einer weiteren Ausführung der Erfindung als separates, nachträglich auf den Trommelmantel gefügtes Bauteil ausgebildet ist.
  • Wie Fig. 1 zeigt, umfasst die Seilwinde 1 eine Seiltrommel 2, die einen zumindest näherungsweise zylindrischen Trommelmantel 3 sowie zwei Endscheiben 4 aufweist, die sich quer zur Längsachse 5 des Trommelmantels 3 erstrecken, stirnseitig an den Trommelmantel 3 anschließen und radial über den Trommelmantel 3 vorstehen, um den Wickelraum 6 über dem Außenumfang des Trommelmantels 3 seitlich zu begrenzen.
  • Die genannten Endscheiben 4 sind insbesondere stirnseitig an dem Trommelmantel 3 starr befestigt, wobei die genannten Endscheiben 4 vorteilhafterweise separat von dem Trommelmantel 3 ausgebildet und daran form- und/oder kraftschlüssig befestigt sein können, beispielsweise mittels Schraubbolzen 7, mittels derer die Endscheiben 4 an den Stirnseiten des Trommelmantels 3 festgeschraubt sein können.
  • Die genannte Seiltrommel 2 kann dabei an einem Windenrahmen 8 drehbar gelagert sein, wobei vorteilhafterweise die Endscheiben 4 Lagerabschnitte 9 aufweisen, mittels derer die Seiltrommel 2 an dem Windenrahmen 8 drehbar gelagert ist, beispielsweise mittels Wälzlagern 10.
  • Zum Antreiben der Seiltrommel 2 kann die Seilwinde 1 ein Antriebsgetriebe 11 aufweisen, das zumindest teilweise im Inneren der Seiltrommel 2 aufgenommen sein kann und/oder sich durch eine der Endscheiben 4 hindurch erstrecken kann. Das genannte Antriebsgetriebe 11 kann beispielsweise ein ein- oder mehrstufiges Planetengetriebe sein.
  • Mit dem genannten Antriebsgetriebe 11 kann ein Windenantrieb beispielsweise in Form eines Hydromotors oder eines Elektromotors verbunden sein, um die Seiltrommel 2 rotatorisch um die Längsachse 5 des Trommelmantels 3 antreiben zu können und/oder beim Abziehen des Seils von der Seiltrommel 2 ein gewünschtes Bremsmoment bereitstellen zu können, wobei hierfür auch eine geeignete Bremsvorrichtung vorgesehen sein kann.
  • Die Seiltrommel 2 kann in sehr großen Dimensionen ausgebildet sein, beispielsweise einen Durchmesser von mehreren Metern und/oder eine Trommelwandstärke von 100 mm und mehr, ggf. auch mehreren Hundert Millimetern, aufweisen.
  • Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, ist der Trommelmantel 3 der Seiltrommel 2 als nahtloses, stoßfreies Walzprofil ausgebildet, das durch Walzen eines ringförmigen Werkstückrohlings 12 herstellbar ist. Die Walzvorrichtung 13 kann dabei nach Art eines Ringwalzwerks ausgebildet sein und/oder vorteilhafterweise eine Hauptwalze 14 und eine Dornwalze 15 aufweisen, die zwischen sich einen Radialwalzspalt 16 begrenzen, dessen Spaltweite beispielsweise durch Zustellen der Dornwalze 15 einstellbar ist. Durch Zustellen der Dornwalze 15 auf die Hauptwalze 14 zu kann der Werkstückrohling 12, der bisweilen auch als Rohrluppe bezeichnet wird, mantelflächenseitig druckbeaufschlagt und umgeformt werden. Hierbei kann eine der genannten Walzen, beispielsweise die Hauptwalze 14 rotatorisch angetrieben werden, so dass sich der ringförmige Werkstückrohling 12 durch den Radialwalzspalt 16 hindurch dreht und um seine Werkstückrotationsachse dreht, während der Walzvorgang ausgeführt wird. Gegebenenfalls kann auch die Dornwalze 15 alternativ oder zusätzlich zu der genannten Hauptwalze 14 angetrieben sein.
  • Der Werkstückrohling 12 kann ursprünglich ein bereits einstückiger Gussrohling sein, der bereits ringförmig ausgebildet sein oder durch einen Dornwalz- und/oder Schmiedeschritt mit einem Loch versehen bzw. ringförmig umgeformt werden kann.
  • Die genannten Haupt- und Dornwalzen 14 und 15 können im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein und parallel zueinander angeordnet sein, so dass der Radialwalzspalt 16 über seine Höhe eine im Wesentlichen gleich bleibende Spaltweite besitzt.
  • Zusätzlich zu den genannten Haupt- und Dornwalzen 14 und 15 kann der Werkstückrohling 12 während des Walzvorgangs durch zumindest ein Paar Axialwalzen 17 stirnseitig beaufschlagt werden, um die Stirnseiten des sich bildenden Trommelmantels 2 formen bzw. umformen zu können.
  • Die genannten Axialwalzen 17 und 18 können jeweils kegelförmig ausgebildet sein und sich zum Zentrum des ringförmigen Werkstückrohlings 12 verjüngen, wobei die beiden Axialwalzen 17 und 18 mit ihren Rotationsachsen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein können, die durch die beiden vorgenannten Dorn- und Hauptwalzen 14 und 15 gehen kann. Mit anderen Worten kann das Axialwalzenpaar 17, 18 den Haupt- und Dornwalzen 14 und 15 gegenüberliegen bzw. einen Ringabschnitt des Werkstückrohlings 12 beaufschlagen, der dem von den Dorn- und Hauptwalzen beaufschlagten Ringabschnitt gegenüberliegt.
  • Von den beiden Axialwalzen 17 und 18 kann zumindest eine Axialwalze in axialer Richtung auf die andere Axialwalze zu verstellt werden, um die Stirnseiten des Werkstückrohlings 12 druckbeaufschlagen zu können. Gleichzeitig kann durch Einstellen der Beabstandung der Axialwalzen 17, 18 voneinander die entstehende Länge des Trommelmantels gesteuert werden.
  • Nach dem Walzen des Trommelmantels 3, d.h. dem Umformen des Werkstückrohlings 12 durch Walzen zu dem Trommelmantel 3 hin oder auch gleich beim Walzen, kann an der Außenmantelfläche 3a des Trommelmantels 3 ein Seilrillenprofil 19 ausgebildet werden, wie dies Fig. 3 zeigt. Das genannte Seilrillenprofil 19 kann durch spanlose Umformung ausgebildet werden, beispielsweise durch ein Rollwerkzeug, das sich in der Außenmantelfläche abbildet und ähnlich wie beim Gewinderollen das genannte Seilrillenprofil ausbildet.
  • Wie Figur 4 zeigt, insbesondere deren Teilansichten a bis c, kann an Endabschnitten des Trommelmantels 3 jeweils ein Aufstiegsbereich 19a angeformt werden, der in Umfangsrichtung betrachtet kontinuierlich ansteigt, vgl. Teilansicht 4b, um das darauf auflaufende Seil aufsteigen zu lassen und in der nächsten Wickellage zurücklaufen zu lassen.
  • Der genannte Aufstiegsbereich 19a kann vorteilhafterweise beim Walzen des Trommelmantels 3 mit ausgebildet werden, sodass der genannte Aufstiegsberiech 19 integral einstückig am Trommelmantel 3 angeformt ist und von einem Abschnitt des nahtlos ausgebildeten Walzprofils gebildet ist.
  • Insbesondere kann der genannte Aufstiegsbereich 19a nahtlos und/oder sprungfrei an das Seilrillenprofil 19 anschließen, sodass das in der letzten Seilrille laufende Seil harmonisch auf den Aufstiegsbereich 19a aufläuft und durch dessen Steigung in Umfangsrichtung des Trommelmantels auf die nächste Wickellage gehoben wird.
  • Wie Figur 5 zeigt, kann der genannte Aufstiegsbereich 19a aber auch als separates Element ausgebildet werden, das nachträglich an den nahtlos gewalzten Trommelmantel 3 angefügt wird. Das genannte separate Teil kann den gesamten Aufstiegsbereich 19a oder auch nur einen Abschnitt hiervon bilden.
  • Vorteilhafterweise sitzt das separate Aufstiegsteil auf der Außenmantelfläche des Trommelmantels 3, wobei der Trommelmantel 3 eine passend ausgebildete Fügefläche, insbesondere eine Ring- oder Teilringfläche am Außenmantel aufweisen kann, auf die der Aufstiegsbereich gefügt werden kann. Vorteilhafterweise kann der Trommelmantel auch eine stirnseitige Anlagefläche für den genannten Aufstiegsbereich besitzen, um ein seitliches Wegdrücken des separaten Elements zu vermeiden, vgl. Figur 5.
  • Die am Trommelmantel 3 ausgebildete Fügefläche für das separate Aufstiegselement kann spanlos am Trommelmantel ausgebildet sein, insbesondere beim Walzen mit ausgebildet sein.
  • Wie die Teilansicht d der Figur 4 zeigt, kann die Wandstärke des Trommelmantels 3 deutlich größer sein als die Tiefe der Seilrillen des Seilrillenprofils 19. Die minimale Wandstärke x, gemessen von der glatten Innenmantelfläche zum Boden der Seilrillen, kann beispielsweise mehr als 200% oder mehr als 300% der Tiefe y - x der Seilrillen 19 betragen.
  • Die Kontur der Innenmantelfläche kann von der seilrillenprofilierten Kontur der Außenmantelfläche abweichen und muss dieser nicht folgen. Insbesondere kann die Innenmantelfläche des Trommelmantels 3 glatt, insbesondere zumindest näherungsweise zylindrisch ausgebildet sein.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Seiltrommel (2), die einen Trommelmantel (3) und daran stirnendseitig angebrachte Endscheiben (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelmantel (3) aus einem ringförmigen Werkstückrohling (12) mittels einer Walzvorrichtung (13) nahtlos gewalzt wird, wobei beim und/oder nach dem Walzen des nahtlosen Trommelmantels (3) an dessen Außenmantelfläche (3a) durch spanlose Bearbeitung mittels eines sich in der Außenmantelfläche (3a) abbildenden Werkzeugs ein Seilrillenprofil (19) ausgebildet wird.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Seilrillenprofil an der Außenmantelfläche (3a) des Trommelmantels (3) durch Walzen oder Rollen mittels eines sich in der Außenmantelfläche (3a) abbildenden Rollwerkzeugs ausgebildet wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Innenmantelfläche des Trommelmantels (3) glatt und/oder ohne Rillenprofil ausgebildet wird, insbesondere glatt gewalzt wird, sodass die Wandstärke des Trommelmantels (3) im Querschnitt betrachtet zwischen glatter Innenmantelfläche (3i) und rillenprofilierter Außenmantelfläche (3a) zyklisch dünner und wieder dicker wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Aufstiegsbereich (19) für das zu wickelnde Seil an zumindest einem Endabschnitt des Trommelmantels (3) an dessen Außenmantelfläche (3a) durch den Walzvorgang mit ausgebildet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aufstiegsbereich (19a) für das zu wickelnde Seil als separates Teil an einen hierfür gewalzten Abschnitt des Trommelmantels (3) nach dem Walzvorgang gefügt wird, wobei vorzugsweise durch den Walzvorgang eine Fügefläche am Trommelmantel zum Anfügen des Aufstiegsbereichs ausgebildet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der ringförmige Werkstückrohling (12) mantelflächenseitig mit einer Hauptwalze (14) und einer Dornwalze (15), die zwischen sich einen Radialwalzspalt (16) begrenzen, unter Rotieren des ringförmigen Werkstückrohlings (12) um eine Rohlingsrotationsachse druckumgeformt wird, wobei der ringförmige Werkstückrohling (12) zusätzlich stirnflächenseitig zwischen zumindest einem Paar Axialwalzen (17, 18), die zwischen sich einen Axialwalzspalt begrenzen, druckumgeformt wird, wobei kegelförmige Axialwalzen (17, 18), die sich zu einem Zentrum des Werkstückrohlings (12) hin verjüngen und in einer gemeinsamen Ebene, die durch die Haupt- und Dornwalzen (14, 15) geht, angeordnet sind, verwendet werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Endscheiben (4) separat ausgebildet und nachträglich an den Trommelmantel (3) gefügt, insbesondere angeschraubt, werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der ringförmige Werkstückrohling (12) als Gussrohling bereitgestellt oder in einem Dornwalz- und/oder Schmiedeschritt aus einem zunächst lochlosen Rohling geformt wird.
  9. Seiltrommel zum Auf- und Abwickeln eines Seils, mit einem Trommelmantel (3), an dessen Stirnseiten Endscheiben (4) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelmantel (3) in Form eines nahtlosen, stoßfreien Walzprofils mit einem spanlos eingeprägten Seilrillenprofil (19) in der Außenmantelfläche (3a) ausgebildet ist.
  10. Seiltrommel nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Innenmantelfläche des Trommelmantels (3) glatt, ohne Rillenprofil ausgebildet ist, sodass die Wandstärke des Trommelmantels zwischen der glatten Innenmantelfläche und der gerillten Außenmantelfläche in einem Längsquerschnitt betrachtet zyklisch zu- und wieder abnimmt, wobei die maximale Tiefe der Seilrillen an der Außenmantelfläche weniger als 50% der minimalen Wandstärke des Trommelmantels (3) beträgt.
  11. Seiltrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an zumindest einem Endabschnitt des Trommelmantels (3) ein Aufstiegsbereich (19) für das zu wickelnde Seil in Form einer spanlos ausgebildeten Walzprofiloberfläche ausgebildet ist.
  12. Seiltrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an zumindest einem Endabschnitt des Trommelmantels (3) ein Aufstiegsbereich (19) für das zu wickelnde Seil in Form eines separaten Bauteils vorgesehen ist, das an den Trommelmantel (3) angefügt ist, wobei der Trommelmantel (3) einen Durchmesser von mehr als 0,75 m oder mehr als 1 m oder mehr als 3 m und/oder eine Mantelwandstärke von mehr als 75 mm oder mehr als 100 mm oder mehr als 150 mm aufweist.
  13. Seiltrommel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Trommelmantel (3) aus einem nicht schweißbaren Stahl besteht, wobei der Trommelmantel eine feinkörnige, im Wesentlichen lunkerfreie Gefügestruktur mit einem hohen Umformgrad aufweist.
  14. Seilwinde mit einer Seiltrommel, die gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13 ausgebildet ist und an einem Windenrahmen (8) drehbar gelagert ist.
  15. Seilwinde nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Seiltrommel (2) mit einem Antriebsgetriebe (11) verbunden ist, das zumindest teilweise im Inneren der Seiltrommel (2) aufgenommen ist.
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