WO2019034680A1 - Direct drive for border winder in metalworking - Google Patents

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WO2019034680A1
WO2019034680A1 PCT/EP2018/072094 EP2018072094W WO2019034680A1 WO 2019034680 A1 WO2019034680 A1 WO 2019034680A1 EP 2018072094 W EP2018072094 W EP 2018072094W WO 2019034680 A1 WO2019034680 A1 WO 2019034680A1
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WO
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drive
rotor
winding mandrel
winding
winder
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PCT/EP2018/072094
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Peter De Kock
Walter Timmerbeul
Frank PLATE
Emir Mustafi
Original Assignee
Sms Group Gmbh
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Publication date
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    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65H18/00—Winding webs
    • B65H18/08—Web-winding mechanisms
    • B65H18/10—Mechanisms in which power is applied to web-roll spindle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C47/00—Winding-up, coiling or winding-off metal wire, metal band or other flexible metal material characterised by features relevant to metal processing only
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    • B21C47/04—Winding-up or coiling on or in reels or drums, without using a moving guide
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    • B65H2701/10—Handled articles or webs
    • B65H2701/17—Nature of material
    • B65H2701/173—Metal

Definitions

  • the invention relates to a winder in metalworking, wherein the winder comprises at least one winding mandrel for winding a strip-shaped material, preferably metal material, and a drive with an electric motor.
  • winding machines are used in many places. For example, located on the inlet side of a strip processing plant a decoiler for the metal strips to be processed, while a take-up reel is provided at the outlet side. Furthermore, paper winders are used for unwinding and winding up paper liners. In the area of trimming shears, hem winder with one or two winding mandrels are used.
  • DE 28 44 882 A1 describes an exemplary hem winder. The hem winder is driven by an electric motor, which cooperates via a gear and a telescopic coupling with a two-part winding mandrel.
  • Hem winder are arranged for a good fillability of the so-called winding chamber advantageously below the trimming shear. This bothers in the current designs a comparatively large amount of space, caused by the complex drive train of the machine, which is composed of many moving components, such as one or more clutches, a transmission, a cardan shaft, a brake and a classic three-phase motor. A reduction of the installation space of hem winder, in particular in the longitudinal direction, ie the axial direction of the winding mandrel is therefore desirable.
  • the winding mandrel In coiling machines for unwinding and winding of metal bands, the winding mandrel is driven with the interposition of a complex reduction gear, usually provided with an oil circulation lubrication.
  • the conventional electric motors are mounted either on the gearbox or behind the gearbox.
  • the winding mandrel is rotatably supported by rolling bearings in the housing or on the frame of the winder.
  • the transmission of the torque from the drive to the winding mandrel is now carried out via one or more clutches, a drive spindle, which may be designed as a propeller shaft, a reduction gear with gears, bearings, brake means and other mechanical components.
  • a drive spindle which may be designed as a propeller shaft, a reduction gear with gears, bearings, brake means and other mechanical components.
  • the problem may arise that both the clutch and the transition from the transmission to the clutch and from the clutch to the rotor of the drive against torsional loads are not torsionally stiff to the desired extent. Due to the torsional compliance, the speed and the angle of rotation of the mandrel can oscillate against the drive, which can lead to problems in the control accuracy. This results in high costs and power losses in the drive train. Many moving parts must be protected by appropriate protection devices, they also lead to high maintenance and reduce reliability.
  • An object of the invention is to provide a winder in metal working with at least one winding mandrel for winding a band-shaped material, preferably metal material, and a drive, which overcomes at least one of the above-mentioned technical disadvantages.
  • the winder should have a high reliability in a compact design.
  • the winder is preferably used for unwinding and winding of metal strips in metalworking, in particular of bands and hems, which arise in the processing of metal strips of steel or non-ferrous metals, the so-called non-ferrous metals.
  • the winder may also be designed for unwinding and winding paper, such as paper liners.
  • the winder according to the invention has at least one winding mandrel.
  • the term "winding mandrel” hereby includes any cylindrical - not only circular cylindrical - rotatably mounted body, which is designed for unwinding or winding such strips or bands.
  • the mandrel may be made in several parts, or it may be provided a plurality of mandrels, which cooperate according to preferred embodiments described later.
  • the winder further comprises a housing.
  • the housing does not have to be closed, but rather also a frame, a base frame and the like fall under the name "housing".
  • the housing has one or more bearings for rotatably supporting the mandrel or a shaft which is connected to the winding mandrel on.
  • the winder has at least one drive which has an electric motor with a stator and a rotor.
  • the electric motor can be designed as a compact motor with its own bearings or bearings.
  • the electric motor may be a permanent magnet three-phase motor, it preferably has a motor housing or motor frame, in which the rotor is mounted, which is for example in the conventional manner by the force exerted by a magnetic field on current-carrying conductor of a coil in rotation.
  • the electric motor is a torque motor or synchronous motor.
  • Such motors can produce very high torques at relatively low speeds, making them particularly suitable as motors for direct drives. For example, can be dispensed with a reduction gear in many cases when using a torque motor.
  • the rotor is connected to the winding mandrel, whereby the rotation of the rotor is transmitted to the winding mandrel.
  • the stator is mounted directly on the housing of the winder and / or the rotor is directly connected to the winding mandrel or the above-mentioned shaft of the winding mandrel.
  • Any drive housing or motor housing, drive frame or motor frame is considered as part of the stator.
  • the relevant mechanical components are in direct contact with each other, preferably in a rigid manner. This can be achieved for example by screwing, riveting or welding, but also a one-piece design is included.
  • the drive functions as a direct drive to the rotary operation of the winding mandrel. If the stator of the drive is connected directly to the housing, the housing of the machine and the drive are "locked” to one another in this way. Due to the special integration on the one hand a very high torsional stiffness speed between the electric motor and the winding mandrel is achieved, on the other hand, complex mechanical Components, such as gears, clutches, cardan shafts, etc., in the drive train accounts. This simplifies the powertrain, it is compact, low-maintenance, lightweight and reliable. The winder achieves at low cost an improvement in the control properties of the winding mandrel, due to the high torsional stiffness.
  • the illustrated drive system allows a simple increase in drive power, for example, in a conversion or modernization of the system, when about new materials to be processed without the existing drive must be replaced.
  • the maintenance work on the winder is reduced, whereby the production time of the plant can be extended.
  • this is accompanied by a reduction of safety-related expenses.
  • the degrees of freedom of the machine are increased in terms of function and design.
  • the reduction in the drive train is favorable in terms of any standardization or standardization of such drive systems.
  • the housing can also be used as a heat sink or cooling surface of the electric motor.
  • media such as hydraulic oil and / or cooling water, is also possible from the drive side of the winding mandrel.
  • the electric motor is designed as an internal rotor, wherein the rotor is connected directly to the winding mandrel or directly to a shaft of the winding mandrel.
  • the electric motor of the drive can be designed as an external rotor, in which case a jacket section of the winding mandrel is connected to the rotor.
  • a "shell section” is understood to mean not only the outermost circumference of the cylindrical mandrel, but also further inward
  • Sections as far as they allow a connection with the external rotor, are included.
  • the shaft if the winding mandrel has such, can be mounted on the drive side in the housing or in the drive according to this embodiment.
  • embodiments are also possible in which it is possible to dispense with a shaft because of the close connection of the jacket section to the rotor.
  • the shell portion of the winding mandrel and the rotor are preferably connected directly to each other to further improve the Drehsteif ig speed, which according to a particularly preferred embodiment, an integral or partially integral formation is included.
  • the housing preferably supports the mandrel only on one side, while on the
  • the winding mandrel is mounted on the shaft or the rotor in the drive.
  • Winding mandrel and the rotor share a storage.
  • the shaft can be mounted on the housing via two bearings, whereby a bearing for the rotor in the drive can optionally be omitted.
  • two winding mandrels are provided along an axis, wherein at least one of the two in the axial direction displaceable and frontally engageable with the other winding mandrel or can be pressed against it.
  • mutually facing end faces of the two winding mandrels are preferably each designed to be conical and complementary to one another.
  • the two mandrels can be considered in this case as mandrel halves of one and the same winding mandrel. According to this preferred
  • Embodiment the supplied metal strip automatically by
  • Winding mandrels can be driven apart, for example, by pressure medium cylinder and towards each other.
  • a winding mandrel connected to the drive, while the other winding mandrel is entrained by adhesion between the end faces or via a possible clamped metal strip and thus manages without its own drive.
  • the direct drive shown here allows both mandrels can each be provided with its own drive without the advantages of a compact space can be abandoned.
  • This two-sided drive is a particularly preferred embodiment, since it makes the power transmission to the winding mandrel and the weight distribution uniform, resulting in advantages for the control technology. If two cooperating
  • Mandrels are provided and the two mandrels in
  • two drives are connected on opposite sides of the housing with the mandrel in order to equalize the power and weight distribution and / or to increase the drive power while maintaining a compact space.
  • the rotor of the drive is preferably connected to the winding mandrel without the interposition of a torque transmission, in particular a reduction gear.
  • a torque transmission By dispensing with a torque transmission, there is a direct and immediate torque transmission from the drive to the winding mandrel.
  • torque train includes all those types of transmissions that convert input torque or input speed into output torque or output speed of other magnitude, thus performing torque conversion.
  • the drive can be connected in certain embodiments via a spindle and / or a cardan shaft with the shaft. This is particularly suitable for drives with high performance or in adverse environmental conditions, such as in the hot rolling mill, into consideration.
  • the drive has at least one catching magnet, which may be arranged, for example, annularly around a rotor extension.
  • the capture magnet is designed to capture magnetic particles and keep them away from the electric motor. Thereby, despite the integral structure of the drive, magnetic particles can be prevented from getting into the electric motor, thereby improving the reliability of the drive.
  • the drive in addition to the electric motor to a brake and / or holding device, for rapid braking and optionally locking the machine.
  • the drive described above can be modular.
  • the electric motor as the base module can be extended by a brake module.
  • the drive can be extended by further modules, which are preferably cylindrical or disc-shaped.
  • Possible extension modules include, for example, a power increase module with drive means (such as rotor and stator) to increase the performance of the base module and / or a transmission module. So that the modules can be combined with each other, they have technically compatible components, in particular interconnectable or mutually flangeable housing.
  • Such a modular construction can increase the repetition frequency of identical parts (motor disks, stator disks, stator laminations, stator coils, brake disks, brake pads, etc.), thereby reducing the cost and increasing the reliability of the apparatus.
  • the drive preferably has a rotary encoder or speedometer for measuring the angle of rotation and / or the rotational speed.
  • the rotary encoder can be provided as a separate module or as part of a module. Likewise, a sensorless driving is possible.
  • the drive may also be equipped with a cooling device.
  • a cooling device This can be arranged for example as a separate module between the brake and the electric motor and / or as a cooling jacket in the motor housing of the drive.
  • the cooling can be formed by means of a fan and / or as water or fluid cooling.
  • the drive may have one or more integrated inverters.
  • the drive described here is particularly well applicable as a direct drive for winding mandrels in coiling lines for unwinding and winding metal bands or metal strips.
  • the invention is most preferably used in the industrial environment of metalworking, in the steel and non-ferrous industries, the invention may be practiced in other fields.
  • winding applications in paper machines or textile machines are mentioned by way of example.
  • FIG. 1 shows two schematic cross sections through a modular drive which is suitable as a direct drive for winders.
  • FIG. 2 shows schematically a band reel with a modular direct drive.
  • FIG. 3 shows schematically a seam winder with two direct drives.
  • FIG. 1 contains detail parts a) and b), which show by way of example two forms of how the modules set forth below can be combined to produce the drive. Other individual arrangements are of course possible. Together with a suitable diameter graduation, a modular construction kit is provided as the basis for economical production of direct drives.
  • the drive is mounted directly on a shaft 1.
  • the shaft 1 is preferably used in an integral manner as a rotor shaft of the drive and as a shaft of a working machine, such as one of the winder shown below.
  • the drive has bearing plates 2 with rolling bearings, which can store the shaft 1 and at the same time serve as a warehouse of the working machine.
  • the drive is divided into modules for power adjustment, plus a basic module provided, which is composed essentially of a rotor element 3, which is a rotor according to the present application, winding elements 10 and a housing member 9.
  • the housing element 9 is part of the stator of the drive.
  • a winding element 5 is provided for receiving end windings.
  • expansion modules 4 An individual extension or adaptation of the drive to the desired working condition is made possible by expansion modules 4. Further, a holding module 6 can be mounted. The modules and elements are preferably interconnected by Werankerverschraubungen 7. Steps and grooves in the respective modules and elements ensure a tolerance-based seat. Optionally, an encoder module 8 can be added. The base module and optionally further modules of the drive can be arranged both between the end shields 2 and also outside, according to a so-called flying bearing, explained in more detail below with reference to FIG.
  • the above design is an exemplary way of modular construction of drives, especially direct drives. It is particularly suitable for driving reels and winders, but not limited to this type of machine. Rather, the modular drive is also applicable to other work machines, such as support and work rolls, pulley sets, winches and shears.
  • FIG. 2 shows schematically a band reel with a modular direct drive.
  • FIG. 2 b shows a reel shaft 101, which is a winding mandrel according to the present application and is supported by the bearings 102.
  • the reel shaft 101 may be the shaft 1 of Figure 1, but it may also be integrally connected thereto.
  • the bearings 102 may be the bearing plates 2 with the built-in roller bearings of Figure 1, whereby a close connection between the drive and the working machine is realized.
  • the bearings 102 are on a base frame 103, which acts as a housing of the band reel, even if this is not the tape reel encloses.
  • a base module 104 From the base frame 103, a base module 104, an expansion module 105, such as a power upgrade module, and a brake module 106 are held, which together build the drive for the reel.
  • a media and / or energy duct 107 may be provided on the side opposite to the reel shaft 101.
  • a cooling fan may be provided on the outside of the modules of the drive, wherein, for example, a separate cooling fan 109 may be assigned to each module, as shown in the figure section 2a, or alternatively a cooling fan 108 may span a plurality of modules, as shown in the figures cutouts 2b and 2c is shown.
  • a cooling module (not shown) may be flanged to the drive as a cylindrical element, in the same way as the expansion module 105 or brake module 106.
  • FIG. 3 schematically shows a winder with two drives 200a and 200b, which can each be designed in accordance with the exemplary embodiments of FIGS. 1 or 2 set out above.
  • the two drives 200a, 200b each have a rotor 201a, 201b and a stator 202a, 202b.
  • the winder has two winding mandrels 300a and 300b which may also be considered as two halves of one and the same winding mandrel.
  • the winding mandrels 300a and 300b may each have a shaft (not shown), which is also referred to as a shaft journal, which in turn directly with the rotor 201 a, 201 b of corresponding drive 200a, 200b is connected, for example, is clamped therein.
  • the winding mandrel 300a, 300b is connected in this way directly to the rotor 201 a, 201 b of the drive 200a, 200b.
  • the rotor of the drive with the reference numeral 201 a, 201 b instead of the reference numerals 1 and 3 of Figure 1, to make it clear that the drive shown in Figure 1 an exemplary, albeit good suitable direct drive.
  • Reference numeral 302 denotes the housing of the winder.
  • the housing 302 has a winding chamber 303 in which the strip material is wound up.
  • the two winding mandrels 300a and 300b project at least partially into the winding chamber 303, wherein the winding mandrels 300a and 300b are arranged along an axis and are rotatably supported by corresponding bearings (not shown) which may be provided in the housing.
  • winding mandrels 300a, 300b are slidably provided in the axial direction, so that their end faces 301a, 301b can be brought into engagement or can be pressed against each other and released again.
  • mutually facing end faces 301 a, 301 b of the two winding mandrels 300 a, 300 b are preferably each formed conically and complementary to each other.
  • the supplied metal strip can be detected automatically by driving the two winding mandrels 300a, 300b against each other.
  • the two winding mandrels 300a, 300b can be moved apart and through each other by means of pressure cylinders, electromotives or in some other way.
  • each of the two winding mandrels 300a, 300b is driven by its own direct drive 200a, 200b.
  • Such a double-sided drive equalizes the distribution of torque on the
  • a drive-side bearing for the rotor 201a, 201b or the associated winding mandrel 300a, 300b may be dispensed with.
  • the stator 202a, 202b of the driver 200a, 200b is directly, i. mechanically rigid in this case, connected to the housing 302.
  • the winder has at least one drive 200a, 200b for the rotary operation of the winding mandrel 300a, 300b, on the one hand ensuring a high torsional stiffness between the drive 200a, 200b and the winding mandrel 300a, 300b, on the other side a or multiple conventional powertrain components such as transmissions, clutches, cardan shafts, etc. may be omitted.
  • drives 200a, 200b in the figure 3 are each runners, it should be noted that one or more drives can also be designed as an external rotor.
  • the stationary parts of the electric motor ie the stator
  • the rotor runs around the outside of the stator.
  • the rotor can pass directly into the mandrel, integrally formed with this or be rigidly connected thereto.
  • the jacket portion of the winding mandrel is in contact with the rotor.
  • the wave of Winding mandrel is optionally rotatably mounted in a built-in drive bearing.
  • the winding mandrel may optionally be dispensed with a shaft and its bearings.
  • the direct drive or drives 200a, 200b according to FIG. 3 can furthermore be equipped with a cooling device (not shown).
  • a cooling device (not shown).
  • This can be arranged for example as a separate, cylindrical module between a high-performance brake and the electric motor and / or as a cooling jacket in the housing of the drive.
  • the cooling can be formed by a fan and / or as water or fluid cooling.
  • the modular structure shown in FIG 1 can be extended accordingly.
  • a passage for media, such as hydraulic oil and / or cooling water is possible from the drive side by corresponding lines through the rotor 201 a, 201 b and optionally through the associated winding mandrel 300 a, 300 b are performed.
  • the tight, integral connection between the drive and the mandrel allows a space-saving plant construction. This is accompanied by simplifications in plant construction, for example by a foundation saving, better accessibility of the plant, a reduction in the reserve parts, a reduction in maintenance costs, a reduction of the hall.
  • the motors are not or less endangered by collars or other falling parts.
  • a major advantage of the concept presented here becomes clear in the thermal design of the motors. Due to the intimate connection of the drives with the working machine, the mass and the surface of the mechanical device for heat dissipation can be shared. The power of the electric motors can be increased without structural measures. The power loss of the powertrain is significantly reduced. On a forced ventilation or water cooling can be dispensed with in many cases.
  • the Motors can be designed as internal rotor or external rotor.
  • the integrated concept described also offers safety improvements, as it eliminates the need for rotating external drive parts such as cardan shafts, clutches, brake discs, etc. It eliminates components such as bearings, shafts, couplings, motor bases, gear bases, etc. A reduction of the moving parts also has a higher control accuracy result.

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Abstract

The invention relates to a winder for a strip-type material, preferably a metal strip, in metalworking, said winder comprising: at least one winding spindle (101, 300a, 300b) provided for winding the strip-type material, and a drive (200a, 200b) comprising an electric motor, preferably a torque motor or a synchronous motor, with a stator and a rotor (3, 201a, 201b). According to the invention, the winder also comprises a housing (103, 302), the rotor (3, 201a, 201b) is connected to the winding spindle (101, 300a, 300b), whereby the rotation of the rotor (3, 201a, 201b) is transmitted to the winding spindle (101, 300a, 300b), and the stator is directly mounted on the housing (103, 302) and/or the rotor (3, 201a, 201b) is directly connected to the winding spindle (101, 300a, 300b) or a shaft of the winding spindle (101, 300a, 300b).

Description

Direktantrieb für Saumwickler in der Metallbearbeitung  Direct drive for hem winder in metalworking
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft einen Wickler in der Metallbearbeitung, wobei der Wickler mindestens einen Wickeldorn zum Aufwickeln eines bandförmigen Materials, vorzugsweise Metallmaterials, und einen Antrieb mit einem Elektromotor aufweist. Hintergrund der Erfindung The invention relates to a winder in metalworking, wherein the winder comprises at least one winding mandrel for winding a strip-shaped material, preferably metal material, and a drive with an electric motor. Background of the invention
Bei der Metallverarbeitung werden an vielen Stellen Wickelmaschinen eingesetzt. Beispielsweise befindet sich an der Einlaufseite einer Bandbehandlungsanlage eine Abwickelhaspel für die zu bearbeitenden Metallbänder, während eine Aufwickelhaspel an der Auslaufseite vorgesehen ist. Ferner werden Papierwickler für das Abwickeln und Aufwickeln von Papierzwischenlagen angewendet. Im Bereich der Besäumscheren kommen Saumwickler mit einem oder auch zwei Wickeldornen zum Einsatz. Die DE 28 44 882 A1 beschreibt einen beispielhaften Saumwickler. Der Saumwickler wird über einen Elektromotor angetrieben, der über ein Getriebe und eine Teleskopkupplung mit einem zweigeteilten Wickeldorn zusammenwirkt. In metal processing, winding machines are used in many places. For example, located on the inlet side of a strip processing plant a decoiler for the metal strips to be processed, while a take-up reel is provided at the outlet side. Furthermore, paper winders are used for unwinding and winding up paper liners. In the area of trimming shears, hem winder with one or two winding mandrels are used. DE 28 44 882 A1 describes an exemplary hem winder. The hem winder is driven by an electric motor, which cooperates via a gear and a telescopic coupling with a two-part winding mandrel.
Saumwickler sind für eine gute Befüllbarkeit der sogenannten Wickelkammer zweckmäßigerweise unterhalb der Besäumschere angeordnet. Dabei stört bei den gegenwärtigen Konstruktionen ein vergleichsweise großer Bauraum, verursacht durch den aufwändigen Antriebsstrang der Maschine, der aus vielen beweglichen Komponenten aufgebaut ist, beispielsweise einer oder mehreren Kupplungen, einem Getriebe, einer Kardanwelle, einer Bremse und einem klassischen Drehstrommotor. Eine Verkleinerung des Bauraums von Saumwicklern, insbesondere in Längsrichtung, d.h. der axialen Richtung des Wickeldorns, ist daher wünschenswert. Hem winder are arranged for a good fillability of the so-called winding chamber advantageously below the trimming shear. This bothers in the current designs a comparatively large amount of space, caused by the complex drive train of the machine, which is composed of many moving components, such as one or more clutches, a transmission, a cardan shaft, a brake and a classic three-phase motor. A reduction of the installation space of hem winder, in particular in the longitudinal direction, ie the axial direction of the winding mandrel is therefore desirable.
Bei Haspelmaschinen zum Abwickeln und Aufwickeln von Metallbändern wird der Wickeldorn unter Zwischenschaltung eines aufwändigen Untersetzungsgetriebes, meist mit einer Ölumlaufschmierung versehen, angetrieben. Die herkömmlichen Elektromotoren sind entweder auf dem Getriebe oder hinter dem Getriebe angebaut. Insofern liegt bei herkömmlichen Wicklern eine technologische Trennung zwischen dem anzutreibenden Wickeldorn und dem elektrischen Antrieb vor. Eine solche Trennung führt dazu, dass die Schnittstelle zwischen dem Wickeldorn und dem Antrieb nicht optimal ist. Genauer gesagt ist der Wickeldorn über Wälzlager drehbar im Gehäuse oder am Gestell des Wicklers gelagert. Die Übertragung des Drehmoments vom Antrieb auf den Wickeldorn erfolgt nun gegenwärtig über eine oder mehrere Kupplungen, eine Antriebsspindel, die etwa als Kardanwelle ausgeführt sein kann, ein Untersetzungsgetriebe mit Zahnrädern, Lager, Bremsmittel und andere mechanische Komponenten. Bei der Regelung eines solchen Wickeldorns kann das Problem auftreten, dass sowohl die Kupplung als auch der Übergang vom Getriebe zur Kupplung und von der Kupplung zum Rotor des Antriebs gegen Torsionsbelastungen nicht in dem gewünschten Maß drehmomentsteif sind. Durch die Torsionsnachgiebigkeit können die Drehzahl und der Drehwinkel des Wickeldorns gegen den Antrieb schwingen, was zu Problemen bei der Regelgenauigkeit führen kann. Dies hat hohe Kosten sowie Leistungsverluste im Antriebsstrang zur Folge. Viele bewegliche Teile müssen durch entsprechende Schutzeinrichtungen geschützt werden, sie führen außerdem zu einem hohen Wartungsaufwand und verringern die Zuverlässigkeit. In coiling machines for unwinding and winding of metal bands, the winding mandrel is driven with the interposition of a complex reduction gear, usually provided with an oil circulation lubrication. The conventional electric motors are mounted either on the gearbox or behind the gearbox. In this respect, in conventional winders there is a technological separation between the winding mandrel to be driven and the electric drive. Such a separation causes the interface between the mandrel and the drive is not optimal. More specifically, the winding mandrel is rotatably supported by rolling bearings in the housing or on the frame of the winder. The transmission of the torque from the drive to the winding mandrel is now carried out via one or more clutches, a drive spindle, which may be designed as a propeller shaft, a reduction gear with gears, bearings, brake means and other mechanical components. In the control of such a winding mandrel, the problem may arise that both the clutch and the transition from the transmission to the clutch and from the clutch to the rotor of the drive against torsional loads are not torsionally stiff to the desired extent. Due to the torsional compliance, the speed and the angle of rotation of the mandrel can oscillate against the drive, which can lead to problems in the control accuracy. This results in high costs and power losses in the drive train. Many moving parts must be protected by appropriate protection devices, they also lead to high maintenance and reduce reliability.
Darstellung der Erfindung Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Wickler in der Metallbearbeitung mit mindestens einem Wickeldorn zum Aufwickeln eines bandförmigen Materials, vorzugsweise Metallmaterials, und einem Antrieb anzugeben, der wenigstens einen der oben genannten technischen Nachteile überwindet. Insbesondere soll der Wickler bei kompakter Bauart eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen. Presentation of the invention An object of the invention is to provide a winder in metal working with at least one winding mandrel for winding a band-shaped material, preferably metal material, and a drive, which overcomes at least one of the above-mentioned technical disadvantages. In particular, the winder should have a high reliability in a compact design.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen Wickler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. The object is achieved by a winder with the features of claim 1. Advantageous developments follow from the subclaims, the following description of the invention and the description of preferred embodiments.
Der Wickler dient vorzugsweise zum Abwickeln und Aufwickeln von Metallbändern bei der Metallbearbeitung, insbesondere von Bändern und Säumen, die bei der Bearbeitung von Metallbändern aus Stahl oder Nichteisenmetallen, den sogenannten NE-Metallen, anfallen. Gemäß besonderen Ausführungsformen kann der Wickler auch für das Abwickeln und Aufwickeln von Papier, etwa Papierzwischenlagen, ausgelegt sein. Der erfindungsgemäße Wickler weist mindestens einen Wickeldorn auf. Die Bezeichnung "Wickeldorn" umfasst hierbei jedweden zylindrischen - nicht nur kreiszylindrischen - drehbar gelagerten Körper, der zum Abwickeln bzw. Aufwickeln solcher Streifen oder Bänder ausgelegt ist. Der Wickeldorn kann mehrteilig ausgeführt sein, oder es können mehrere Wickeldorne vorgesehen sein, die gemäß bevorzugten, später beschriebenen Ausführungsformen zusammenwirken. Der Wickler weist ferner ein Gehäuse auf. Das Gehäuse muss nicht geschlossen sein, vielmehr fallen auch ein Gestell, ein Grundrahmen und dergleichen unter die Bezeichnung "Gehäuse". Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse ein oder mehrere Lager zur drehbaren Lagerung des Wickeldorns oder einer Welle, die mit dem Wickeldorn verbunden ist, auf. Ferner weist der Wickler erfindungsgemäß mindestens einen Antrieb auf, der einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor hat. Der Elektromotor kann etwa als Kompaktmotor mit eigenen Lagern oder lagerlos ausgeführt sein. Der Elektromotor kann ein permanent erregter Drehstrommotor sein, er hat vorzugsweise ein Motorgehäuse oder Motorgestell, in dem der Rotor gelagert ist, der beispielsweise auf herkömmliche Weise durch die Kraft, die von einem Magnetfeld auf stromdurchflossene Leiter einer Spule ausgeübt wird, in Drehung versetzt wird. Vorzugsweise ist der Elektromotor ein Torquemotor oder Synchronmotor. Derartige Motoren können sehr hohe Drehmomente bei relativ kleinen Drehzahlen erzeugen, wodurch sie als Motoren für Direktantriebe besonders geeignet sind. Beispielsweise kann bei Verwendung eines Torquemotors in vielen Fällen auf ein Untersetzungsgetriebe verzichtet werden. Der Rotor ist mit dem Wickeldorn verbunden, wodurch die Drehung des Rotors auf den Wickeldorn übertragen wird. Der Stator ist direkt am Gehäuse des Wicklers montiert und/oder der Rotor ist direkt mit dem Wickeldorn oder der oben genannten Welle des Wickeldorns verbunden. Ein etwaiges Antriebsgehäuse oder Motorgehäuse, Antriebsgestell oder Motorgestell wird hierbei als Teil des Stators angesehen. Bei einer "direkten Verbindung", "direkten Befestigung" oder "direkten Montage" im Sinne der vorliegenden Anmeldung stehen die betreffenden mechanischen Komponenten unmittelbar miteinander in Kontakt, vorzugsweise auf eine starre Weise. Dies kann beispielsweise durch Verschrauben, Vernieten oder Verschweißen erreicht werden, aber auch eine einstückige Ausbildung ist umfasst. The winder is preferably used for unwinding and winding of metal strips in metalworking, in particular of bands and hems, which arise in the processing of metal strips of steel or non-ferrous metals, the so-called non-ferrous metals. According to particular embodiments, the winder may also be designed for unwinding and winding paper, such as paper liners. The winder according to the invention has at least one winding mandrel. The term "winding mandrel" hereby includes any cylindrical - not only circular cylindrical - rotatably mounted body, which is designed for unwinding or winding such strips or bands. The mandrel may be made in several parts, or it may be provided a plurality of mandrels, which cooperate according to preferred embodiments described later. The winder further comprises a housing. The housing does not have to be closed, but rather also a frame, a base frame and the like fall under the name "housing". According to a preferred embodiment, the housing has one or more bearings for rotatably supporting the mandrel or a shaft which is connected to the winding mandrel on. Furthermore, according to the invention, the winder has at least one drive which has an electric motor with a stator and a rotor. The electric motor can be designed as a compact motor with its own bearings or bearings. The electric motor may be a permanent magnet three-phase motor, it preferably has a motor housing or motor frame, in which the rotor is mounted, which is for example in the conventional manner by the force exerted by a magnetic field on current-carrying conductor of a coil in rotation. Preferably, the electric motor is a torque motor or synchronous motor. Such motors can produce very high torques at relatively low speeds, making them particularly suitable as motors for direct drives. For example, can be dispensed with a reduction gear in many cases when using a torque motor. The rotor is connected to the winding mandrel, whereby the rotation of the rotor is transmitted to the winding mandrel. The stator is mounted directly on the housing of the winder and / or the rotor is directly connected to the winding mandrel or the above-mentioned shaft of the winding mandrel. Any drive housing or motor housing, drive frame or motor frame is considered as part of the stator. In the case of a "direct connection", "direct attachment" or "direct assembly" in the sense of the present application, the relevant mechanical components are in direct contact with each other, preferably in a rigid manner. This can be achieved for example by screwing, riveting or welding, but also a one-piece design is included.
Gemäß dem obigen Aufbau fungiert der Antrieb als Direktantrieb zum rotarischen Betrieb des Wickeldorns. Wenn der Stator des Antriebs direkt mit dem Gehäuse verbunden ist, sind das Gehäuse der Maschine und der Antrieb auf diese Weise miteinander "verblockt". Durch die besondere Integration wird einerseits eine ausgesprochen hohe Drehsteif ig keit zwischen dem Elektromotor und dem Wickeldorn erzielt, auf der anderen Seite können aufwendige mechanische Komponenten, wie etwa Getriebe, Kupplungen, Kardanwellen usw., im Antriebsstrang entfallen. Damit wird der Antriebsstrang vereinfacht, er ist kompakt, wartungsarm, leicht und zuverlässig. Der Wickler erzielt bei geringen Kosten eine Verbesserung der regelungstechnischen Eigenschaften des Wickeldorns, aufgrund der hohen Drehsteifigkeit. Dies führt neben der Gewichtsreduzierung auch zu einer Verbesserung des energetischen Wirkungsgrads. Die Fundamente und Hallen zur Aufnahme der Maschine können verkleinert werden. Ferner erlaubt das dargestellte Antriebssystem eine einfache Erhöhung der Antriebsleistung, beispielsweise bei einem Umbau oder einer Modernisierung der Anlage, wenn etwa neue Materialien verarbeitet werden sollen, ohne dass der bestehende Antrieb ausgetauscht werden muss. Durch die Verringerung der Anzahl der Komponenten wird die Wartungsarbeit am Wickler vermindert, wodurch die Produktionszeit der Anlage verlängert werden kann. Ferner geht damit eine Reduzierung von sicherheitstechnischen Aufwendungen einher. Insgesamt werden die Freiheitsgrade der Maschine in Bezug auf Funktion und Design erhöht. Die Reduktion im Antriebsstrang ist günstig im Hinblick auf eine etwaige Standardisierung bzw. Normierung solcher Antriebssysteme. Durch die besondere Nähe des Antriebs zum Wickeldorn kann das Gehäuse ferner als Kühlkörper oder Kühloberfläche des Elektromotors genutzt werden. Eine etwaige Durchführung für Medien, beispielsweise Hydraulikol und/oder Kühlwasser, ist auch von der Antriebsseite des Wickeldorns möglich. According to the above structure, the drive functions as a direct drive to the rotary operation of the winding mandrel. If the stator of the drive is connected directly to the housing, the housing of the machine and the drive are "locked" to one another in this way. Due to the special integration on the one hand a very high torsional stiffness speed between the electric motor and the winding mandrel is achieved, on the other hand, complex mechanical Components, such as gears, clutches, cardan shafts, etc., in the drive train accounts. This simplifies the powertrain, it is compact, low-maintenance, lightweight and reliable. The winder achieves at low cost an improvement in the control properties of the winding mandrel, due to the high torsional stiffness. In addition to the weight reduction, this also leads to an improvement in the energy efficiency. The foundations and halls for holding the machine can be downsized. Furthermore, the illustrated drive system allows a simple increase in drive power, for example, in a conversion or modernization of the system, when about new materials to be processed without the existing drive must be replaced. By reducing the number of components, the maintenance work on the winder is reduced, whereby the production time of the plant can be extended. Furthermore, this is accompanied by a reduction of safety-related expenses. Overall, the degrees of freedom of the machine are increased in terms of function and design. The reduction in the drive train is favorable in terms of any standardization or standardization of such drive systems. Due to the particular proximity of the drive to the mandrel, the housing can also be used as a heat sink or cooling surface of the electric motor. A possible implementation for media, such as hydraulic oil and / or cooling water, is also possible from the drive side of the winding mandrel.
Vorzugsweise ist der Elektromotor als Innenläufer ausgebildet, wobei der Rotor direkt mit dem Wickeldorn oder direkt mit einer Welle des Wickeldorns verbunden ist. Dies schließt gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform eine einstückige Ausgestaltung des Rotors und der Welle oder des Rotors und des Wickeldorns ein. Dadurch lässt sich die Drehsteifigkeit zwischen dem Antrieb und dem Wickeldorn weiter verbessern. Alternativ kann der Elektromotor des Antriebs als Außenläufer konzipiert sein, wobei hierbei ein Mantelabschnitt des Wickeldorns mit dem Rotor verbunden ist. Unter einem "Mantelabschnitt" wird nicht nur der äußerste Umfang des zylindrischen Wickeldorns verstanden, sondern auch weiter innenliegende Preferably, the electric motor is designed as an internal rotor, wherein the rotor is connected directly to the winding mandrel or directly to a shaft of the winding mandrel. This includes according to a particularly preferred embodiment, a one-piece design of the rotor and the shaft or the rotor and the winding mandrel. As a result, the torsional rigidity between the drive and the mandrel can be further improved. Alternatively, the electric motor of the drive can be designed as an external rotor, in which case a jacket section of the winding mandrel is connected to the rotor. A "shell section" is understood to mean not only the outermost circumference of the cylindrical mandrel, but also further inward
Abschnitte, soweit sie eine Verbindung mit dem außenlaufenden Rotor erlauben, sind umfasst. Die Welle, sofern der Wickeldorn eine solche aufweist, kann gemäß dieser Ausführungsform antriebsseitig im Gehäuse oder im Antrieb gelagert sein. Allerdings sind auch Ausführungsformen möglich, in denen auf eine Welle verzichtet werden kann, aufgrund der engen Verbindung des Mantelabschnitts mit dem Rotor. Der Mantelabschnitt des Wickeldorns und der Rotor sind zur weiteren Verbesserung der Drehsteif ig keit vorzugsweise direkt miteinander verbunden, womit gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform eine einstückige oder teilweise einstückige Ausbildung umfasst ist. Sections, as far as they allow a connection with the external rotor, are included. The shaft, if the winding mandrel has such, can be mounted on the drive side in the housing or in the drive according to this embodiment. However, embodiments are also possible in which it is possible to dispense with a shaft because of the close connection of the jacket section to the rotor. The shell portion of the winding mandrel and the rotor are preferably connected directly to each other to further improve the Drehsteif ig speed, which according to a particularly preferred embodiment, an integral or partially integral formation is included.
Zur weiteren Reduzierung von mechanischen Komponenten lagert das Gehäuse den Wickeldorn vorzugsweise nur auf einer Seite, während auf der To further reduce mechanical components, the housing preferably supports the mandrel only on one side, while on the
entgegengesetzten Seite, d.h. der Antriebsseite, der Wickeldorn über die Welle oder den Rotor im Antrieb gelagert ist. Auf diese Weise können sich der opposite side, i. the drive side, the winding mandrel is mounted on the shaft or the rotor in the drive. In this way, the
Wickeldorn und der Rotor eine Lagerung teilen. Alternativ kann die Welle über zwei Lager am Gehäuse gelagert werden, wodurch ein Lager für den Rotor im Antrieb gegebenenfalls entfallen kann. Winding mandrel and the rotor share a storage. Alternatively, the shaft can be mounted on the housing via two bearings, whereby a bearing for the rotor in the drive can optionally be omitted.
Vorzugsweise sind zwei Wickeldorne entlang einer Achse vorgesehen, wobei mindestens einer der beiden in axialer Richtung verschiebbar und stirnseitig mit dem anderen Wickeldorn in Eingriff bringbar oder gegen diesen pressbar ist. Zu diesem Zweck sind einander zugewandte Stirnseiten der beiden Wickeldorne vorzugsweise jeweils konisch und komplementär zueinander ausgebildet. Die beiden Wickeldorne können in diesem Fall auch als Dornhälften ein und desselben Wickeldorns angesehen werden. Gemäß dieser bevorzugten Preferably, two winding mandrels are provided along an axis, wherein at least one of the two in the axial direction displaceable and frontally engageable with the other winding mandrel or can be pressed against it. For this purpose, mutually facing end faces of the two winding mandrels are preferably each designed to be conical and complementary to one another. The two mandrels can be considered in this case as mandrel halves of one and the same winding mandrel. According to this preferred
Ausführungsform kann das zugeführte Metallband automatisch durch Embodiment, the supplied metal strip automatically by
Gegeneinanderfahren der beiden Wickeldorne erfasst werden. Die beiden Driving against each other of the two mandrels are detected. The two
Wickeldorne können beispielsweise durch Druckmittelzylinder auseinander und aufeinander zu gefahren werden. Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist ein Wickeldorn mit dem Antrieb verbunden, während der andere Wickeldorn durch Kraftschluss zwischen den Stirnseiten oder über ein etwaiges eingeklemmtes Metallband rotarisch mitgenommen wird und somit ohne eigenen Antrieb auskommt. Winding mandrels can be driven apart, for example, by pressure medium cylinder and towards each other. According to a particular embodiment a winding mandrel connected to the drive, while the other winding mandrel is entrained by adhesion between the end faces or via a possible clamped metal strip and thus manages without its own drive.
Allerdings erlaubt der hier dargestellte Direktantrieb, dass beide Wickeldorne mit jeweils einem eigenen Antrieb versehen sein können, ohne dass die Vorteile eines kompakten Bauraums aufgegeben werden. Dieser zweiseitige Antrieb stellt eine besonders bevorzugte Ausführungsform dar, da er die Kraftübertragung auf den Wickeldorn und die Gewichtsverteilung vergleichmäßigt, woraus sich Vorteile für die Regelungstechnik ergeben können. Wenn zwei zusammenwirkende However, the direct drive shown here allows both mandrels can each be provided with its own drive without the advantages of a compact space can be abandoned. This two-sided drive is a particularly preferred embodiment, since it makes the power transmission to the winding mandrel and the weight distribution uniform, resulting in advantages for the control technology. If two cooperating
Wickeldorne vorgesehen sind und die beiden Wickeldorne im Mandrels are provided and the two mandrels in
zusammengefahrenen Zustand nicht vollständig kraft- und/oder formschlüssig miteinander im Eingriff stehen, dann kann ein geringer Drehzahlunterschied zwischen den beiden Antrieben ausgeglichen werden. not run completely force and / or positively engaged with each other, then a small speed difference between the two drives can be compensated.
Vorzugsweise sind zwei Antriebe auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses mit dem Wickeldorn verbunden, um die Kraft- und Gewichtsverteilung zu vergleichmäßigen und/oder die Antriebsleistung unter Beibehaltung eines kompakten Bauraums zu erhöhen. Preferably, two drives are connected on opposite sides of the housing with the mandrel in order to equalize the power and weight distribution and / or to increase the drive power while maintaining a compact space.
Der Rotor des Antriebs ist vorzugsweise ohne Zwischenschaltung eines Drehmomentgetriebes, insbesondere Untersetzungsgetriebes, mit dem Wickeldorn verbunden. Indem auf ein Drehmomentgetriebe verzichtet wird, findet eine direkte und unmittelbare Drehmomentübertragung vom Antrieb auf den Wickeldorn statt. Unter die Bezeichnung "Drehmomentgetriebe" fallen all jene Getriebeformen, die ein Eingangsdrehmoment oder eine Eingangsdrehzahl in ein Ausgangsdrehmoment oder Ausgangsdrehzahl anderer Größe umwandeln, die somit eine Drehmomentwandlung bzw. Drehzahlwandlung durchführen. Der Antrieb kann in bestimmten Ausführungsvarianten über eine Spindel und/oder eine Kardanwelle mit der Welle verbunden sein. Dies kommt insbesondere bei Antrieben mit großer Leistung oder in widrigen Umgebungsbedingungen, etwa im Warmwalzwerk, in Betracht. The rotor of the drive is preferably connected to the winding mandrel without the interposition of a torque transmission, in particular a reduction gear. By dispensing with a torque transmission, there is a direct and immediate torque transmission from the drive to the winding mandrel. The term "torque train" includes all those types of transmissions that convert input torque or input speed into output torque or output speed of other magnitude, thus performing torque conversion. The drive can be connected in certain embodiments via a spindle and / or a cardan shaft with the shaft. This is particularly suitable for drives with high performance or in adverse environmental conditions, such as in the hot rolling mill, into consideration.
Vorzugsweise weist der Antrieb mindestens einen Fangmagneten auf, der beispielsweise ringförmig um eine Rotorverlängerung angeordnet sein kann. Der Fangmagnet ist eingerichtet, um magnetische Partikel aufzufangen und sie vom Elektromotor fernzuhalten. Dadurch kann trotz des integralen Aufbaus des Antriebs verhindert werden, dass magnetische Partikel in den Elektromotor geraten, wodurch die Zuverlässigkeit des Antriebs verbessert wird. Preferably, the drive has at least one catching magnet, which may be arranged, for example, annularly around a rotor extension. The capture magnet is designed to capture magnetic particles and keep them away from the electric motor. Thereby, despite the integral structure of the drive, magnetic particles can be prevented from getting into the electric motor, thereby improving the reliability of the drive.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Antrieb zusätzlich zum Elektromotor eine Bremse und/oder Haltevorrichtung auf, zum raschen Abbremsen und gegebenenfalls Arretieren der Maschine. According to a preferred embodiment, the drive in addition to the electric motor to a brake and / or holding device, for rapid braking and optionally locking the machine.
Der oben dargelegte Antrieb lässt sich modular aufbauen. Der Elektromotor als Basismodul kann etwa durch ein Bremsmodul erweitert werden. Der Antrieb kann bei Bedarf durch weitere Module, die vorzugsweise zylindrisch oder scheibenförmig sind, erweitert werden. Mögliche Erweiterungsmodule umfassen beispielsweise ein Leistungssteigerungsmodul mit Antriebsmitteln (etwa Rotor und Stator) zur Erhöhung der Leistung des Basismoduls und/oder ein Getriebemodul. Damit die Module miteinander kombinierbar sind, weisen sie technisch kompatible Komponenten, insbesondere miteinander verbindbare bzw. aneinander flanschbare Gehäuse auf. Durch eine solche modulare Bauweise kann die Wiederholhäufigkeit baugleicher Teile (Motorscheiben, Statorscheiben, Statorbleche, Statorspulen, Bremsscheiben, Bremsbeläge usw.) erhöht werden, wodurch die Kosten reduziert und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung erhöht werden können. Der Antrieb weist vorzugsweise einen Drehgeber oder Geschwindigkeitsmesser zum Messen des Drehwinkels und/oder der Drehgeschwindigkeit auf. Der Drehgeber kann als eigenes Modul oder als Bestandteil eines Moduls, vorgesehen sein. Ebenso ist eine geberlose Fahrweise möglich. The drive described above can be modular. The electric motor as the base module can be extended by a brake module. If necessary, the drive can be extended by further modules, which are preferably cylindrical or disc-shaped. Possible extension modules include, for example, a power increase module with drive means (such as rotor and stator) to increase the performance of the base module and / or a transmission module. So that the modules can be combined with each other, they have technically compatible components, in particular interconnectable or mutually flangeable housing. Such a modular construction can increase the repetition frequency of identical parts (motor disks, stator disks, stator laminations, stator coils, brake disks, brake pads, etc.), thereby reducing the cost and increasing the reliability of the apparatus. The drive preferably has a rotary encoder or speedometer for measuring the angle of rotation and / or the rotational speed. The rotary encoder can be provided as a separate module or as part of a module. Likewise, a sensorless driving is possible.
Der Antrieb kann ferner mit einer Kühleinrichtung ausgestattet sein. Diese kann beispielsweise als separates Modul zwischen der Bremse und dem Elektromotor und/oder als Kühlmantel im Motorgehäuse des Antriebs angeordnet sein. Die Kühlung kann mittels eines Gebläses und/oder als Wasser- bzw. Fluidkühlung ausgebildet sein. The drive may also be equipped with a cooling device. This can be arranged for example as a separate module between the brake and the electric motor and / or as a cooling jacket in the motor housing of the drive. The cooling can be formed by means of a fan and / or as water or fluid cooling.
Eine etwaige Durchführung für Medien, etwa Hydrauliköl und/oder Kühlwasser, ist durch den Rotor des Antriebs möglich. Ferner kann der Antrieb einen oder mehrere integrierte Wechselrichter aufweisen. Any passage for media, such as hydraulic oil and / or cooling water, is possible by the rotor of the drive. Furthermore, the drive may have one or more integrated inverters.
Der hier beschriebene Antrieb ist besonders gut als Direktantrieb für Wickeldorne in Haspelanlagen zum Abwickeln und Aufwickeln von Metallbändern oder Metallstreifen anwendbar. Doch wenngleich die Erfindung besonders bevorzugt im technischen Umfeld der Metallbearbeitung, in der Stahl- und NE-Industrie, zum Einsatz kommt, kann die Erfindung auch in anderen Bereichen umgesetzt werden. Diesbezüglich seien beispielhaft Wickelanwendungen bei Papiermaschinen oder Textilmaschinen genannt. The drive described here is particularly well applicable as a direct drive for winding mandrels in coiling lines for unwinding and winding metal bands or metal strips. However, although the invention is most preferably used in the industrial environment of metalworking, in the steel and non-ferrous industries, the invention may be practiced in other fields. In this regard, winding applications in paper machines or textile machines are mentioned by way of example.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen. Kurze Beschreibung der Figuren Further advantages and features of the present invention will be apparent from the following description of preferred embodiments. The features described therein may be implemented alone or in combination with one or more of the features set forth above insofar as the features do not conflict. The following description of the preferred embodiments is made with reference to the accompanying drawings. Brief description of the figures
Die Figur 1 zeigt zwei schematische Querschnitte durch einen modular aufgebauten Antrieb, der als Direktantrieb für Wickler geeignet ist. FIG. 1 shows two schematic cross sections through a modular drive which is suitable as a direct drive for winders.
Die Figur 2 zeigt schematisch eine Bandhaspel mit einem modular aufgebauten Direktantrieb. 2 shows schematically a band reel with a modular direct drive.
Die Figur 3 zeigt schematisch einen Saumwickler mit zwei Direktantrieben. FIG. 3 shows schematically a seam winder with two direct drives.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele Detailed description of preferred embodiments
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Bevor Ausführungsbeispiele für Wickler dargestellt werden, soll zunächst ein beispielhafter modular aufgebauter Antrieb - geeignet als Direktantrieb für Wickler - mit einem Elektromotor und einer Vorrichtung zum Abbremsen der Maschine im Detail mit Bezug auf die Figur 1 beschrieben werden. In the following, preferred embodiments will be described with reference to the figures. Before embodiments of winder are shown, an exemplary modular drive - suitable as a direct drive for winder - with an electric motor and a device for braking the machine will be described in detail with reference to Figure 1 first.
Die Figur 1 enthält Figurenausschnitte a) und b), die beispielhaft zwei Formen zeigen, wie die im Folgenden dargelegten Module zur Herstellung des Antriebs kombiniert werden können. Andere individuelle Anordnungen sind selbstverständlich möglich. Zusammen mit einer geeigneten Durchmesserstaffelung ist ein modularer Baukasten als Grundlage für eine wirtschaftliche Herstellung von Direktantrieben gegeben. FIG. 1 contains detail parts a) and b), which show by way of example two forms of how the modules set forth below can be combined to produce the drive. Other individual arrangements are of course possible. Together with a suitable diameter graduation, a modular construction kit is provided as the basis for economical production of direct drives.
Wie aus der Figur 1 hervorgeht, ist der Antrieb direkt auf einer Welle 1 montiert. Die Welle 1 dient vorzugsweise auf eine einstückige Weise als Rotorwelle des Antriebs und als Welle einer Arbeitsmaschine, etwa eines der unten dargestellten Wickler. Der Antrieb weist Lagerschilde 2 mit Wälzlagerungen auf, die die Welle 1 lagern und gleichzeitig als Lager der Arbeitsmaschine dienen können. Der Antrieb ist zur Leistungsanpassung in Module aufgeteilt, dazu ist ein Basismodul vorgesehen, das im Wesentlichen aus einem Rotorelement 3, das ein Rotor gemäß der vorliegenden Anmeldung ist, Wicklungselementen 10 und einem Gehäuseelement 9 aufgebaut ist. Das Gehäuseelement 9 ist Teil des Stators des Antriebs. Zur Aufnahme von Wickelköpfen ist ein Wickelkopfelement 5 vorgesehen. Eine individuelle Erweiterung oder Anpassung des Antriebs an die gewünschte Arbeitsbedingung wird durch Erweiterungsmodule 4 ermöglicht. Ferner kann ein Haltemodul 6 montiert werden. Die Module und Elemente werden vorzugsweise durch Zugankerverschraubungen 7 miteinander verbunden. Absätze und Eindrehungen in den jeweiligen Modulen und Elementen sorgen für einen toleranzhaltigen Sitz. Optional kann ein Gebermodul 8 hinzugefügt werden. Das Basismodul und gegebenenfalls weitere Module des Antriebs können sowohl zwischen den Lagerschilden 2 als auch außerhalb, gemäß einer sogenannten fliegenden Lagerung angeordnet sein, unten genauer dargelegt mit Bezug auf die Figur 2. As can be seen from FIG. 1, the drive is mounted directly on a shaft 1. The shaft 1 is preferably used in an integral manner as a rotor shaft of the drive and as a shaft of a working machine, such as one of the winder shown below. The drive has bearing plates 2 with rolling bearings, which can store the shaft 1 and at the same time serve as a warehouse of the working machine. The drive is divided into modules for power adjustment, plus a basic module provided, which is composed essentially of a rotor element 3, which is a rotor according to the present application, winding elements 10 and a housing member 9. The housing element 9 is part of the stator of the drive. For receiving end windings a winding element 5 is provided. An individual extension or adaptation of the drive to the desired working condition is made possible by expansion modules 4. Further, a holding module 6 can be mounted. The modules and elements are preferably interconnected by Zugankerverschraubungen 7. Steps and grooves in the respective modules and elements ensure a tolerance-based seat. Optionally, an encoder module 8 can be added. The base module and optionally further modules of the drive can be arranged both between the end shields 2 and also outside, according to a so-called flying bearing, explained in more detail below with reference to FIG.
Die obige Bauform stellt eine beispielhafte Möglichkeit des modularen Aufbaus von Antrieben, insbesondere Direktantrieben, dar. Sie ist besonders zum Antrieb von Haspeln und Wicklern geeignet, jedoch nicht auf diesen Maschinentyp beschränkt. Vielmehr ist der modulare Antrieb auch für andere Arbeitsmaschinen, wie etwa Stütz- und Arbeitswalzen, Spannrollensätzen, Winden und Scheren, anwendbar. The above design is an exemplary way of modular construction of drives, especially direct drives. It is particularly suitable for driving reels and winders, but not limited to this type of machine. Rather, the modular drive is also applicable to other work machines, such as support and work rolls, pulley sets, winches and shears.
Die Figur 2 zeigt schematisch eine Bandhaspel mit einem modular aufgebauten Direktantrieb. Der Figurenausschnitt 2b zeigt eine Haspelwelle 101 , die ein Wickeldorn gemäß der vorliegenden Anmeldung ist und von den Lagerungen 102 gelagert wird. Die Haspelwelle 101 kann die Welle 1 aus der Figur 1 sein, sie kann mit dieser aber auch integral verbunden sein. Ferner können die Lagerungen 102 die Lagerschilde 2 mit den eingebauten Wälzlagern aus der Figur 1 sein, wodurch eine enge Verbindung zwischen dem Antrieb und der Arbeitsmaschine realisiert wird. Die Lagerungen 102 stehen auf einem Grundrahmen 103, der hier als Gehäuse der Bandhaspel fungiert, auch wenn dieser die Bandhaspel nicht umschließt. Vom Grundrahmen 103 wird ein Basismodul 104, ein Erweiterungsmodul 105, etwa ein Leistungssteigerungsmodul, und ein Bremsmodul 106 gehalten, die gemeinsam den Antrieb für die Haspel aufbauen. Eine Medien- und/oder Energiedurchführung 107 kann an der Seite, die der Haspelwelle 101 gegenüberliegt, vorgesehen sein. Ferner kann ein Kühlgebläse außen an den Modulen des Antriebs vorgesehen sein, wobei beispielsweise ein separates Kühlgebläse 109 je Modul zugeordnet sein kann, wie es im Figurenausschnitt 2a dargestellt ist, oder alternativ ein Kühlgebläse 108 mehrere Module überspannen kann, wie es in den Figurenausschnitten 2b und 2c dargestellt ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein Kühlmodul (nicht dargestellt) als zylindrisches Element am Antrieb angeflanscht sein, auf gleiche Weise wie das Erweiterungsmodul 105 oder Bremsmodul 106. 2 shows schematically a band reel with a modular direct drive. FIG. 2 b shows a reel shaft 101, which is a winding mandrel according to the present application and is supported by the bearings 102. The reel shaft 101 may be the shaft 1 of Figure 1, but it may also be integrally connected thereto. Furthermore, the bearings 102 may be the bearing plates 2 with the built-in roller bearings of Figure 1, whereby a close connection between the drive and the working machine is realized. The bearings 102 are on a base frame 103, which acts as a housing of the band reel, even if this is not the tape reel encloses. From the base frame 103, a base module 104, an expansion module 105, such as a power upgrade module, and a brake module 106 are held, which together build the drive for the reel. A media and / or energy duct 107 may be provided on the side opposite to the reel shaft 101. Furthermore, a cooling fan may be provided on the outside of the modules of the drive, wherein, for example, a separate cooling fan 109 may be assigned to each module, as shown in the figure section 2a, or alternatively a cooling fan 108 may span a plurality of modules, as shown in the figures cutouts 2b and 2c is shown. Alternatively or additionally, a cooling module (not shown) may be flanged to the drive as a cylindrical element, in the same way as the expansion module 105 or brake module 106.
Der Vergleich zwischen den Figurenausschnitten 2b und 2c zeigt, dass der Antrieb zwischen den Lagerungen 102 der Arbeitsmaschine (Figurenausschnitt 2b) oder als fliegende Lagerung (Figurenausschnitt 2c) vorgesehen sein kann. The comparison between the figure cutouts 2b and 2c shows that the drive can be provided between the bearings 102 of the working machine (figure detail 2b) or as a flying bearing (figure detail 2c).
Die Figur 3 zeigt schematisch einen Wickler mit zwei Antrieben 200a und 200b, die jeweils gemäß den oben dargelegten Ausführungsbeispielen der Figuren 1 oder 2 ausgebildet sein können. Die beiden Antriebe 200a, 200b weisen jeweils einen Rotor 201 a, 201 b und einen Stator 202a, 202b auf. Der Wickler weist zwei Wickeldorne 300a und 300b auf, die auch als zwei Hälften ein und desselben Wickeldorns angesehen werden können. Zur Anbindung der Wickeldorne 300a und 300b an die jeweiligen Antriebe 200a und 200b können die Wickeldorne 300a und 300b jeweils eine Welle (nicht dargestellt aufweisen), die auch als Wellenzapfen bezeichnet wird, aufweisen, der wiederrum direkt mit dem Rotor 201 a, 201 b des entsprechenden Antriebs 200a, 200b verbunden ist, beispielsweise darin eingespannt ist. Der Wickeldorn 300a, 300b ist auf diese Weise direkt mit dem Rotor 201 a, 201 b des Antriebs 200a, 200b verbunden. In der Systematik der Figur 3 ist der Rotor des Antriebs mit den Bezugszeichen 201 a, 201 b bezeichnet, statt den Bezugszeichen 1 und 3 der Figur 1 , um deutlich zu machen, dass der in der Figur 1 dargestellte Antrieb ein beispielhafter, wenn auch gut geeigneter Direktantrieb ist. FIG. 3 schematically shows a winder with two drives 200a and 200b, which can each be designed in accordance with the exemplary embodiments of FIGS. 1 or 2 set out above. The two drives 200a, 200b each have a rotor 201a, 201b and a stator 202a, 202b. The winder has two winding mandrels 300a and 300b which may also be considered as two halves of one and the same winding mandrel. For connecting the winding mandrels 300a and 300b to the respective drives 200a and 200b, the winding mandrels 300a and 300b may each have a shaft (not shown), which is also referred to as a shaft journal, which in turn directly with the rotor 201 a, 201 b of corresponding drive 200a, 200b is connected, for example, is clamped therein. The winding mandrel 300a, 300b is connected in this way directly to the rotor 201 a, 201 b of the drive 200a, 200b. In the system of Figure 3, the rotor of the drive with the reference numeral 201 a, 201 b, instead of the reference numerals 1 and 3 of Figure 1, to make it clear that the drive shown in Figure 1 an exemplary, albeit good suitable direct drive.
Mit dem Bezugszeichen 302 ist das Gehäuse des Wicklers bezeichnet. Das Gehäuse 302 weist eine Wickelkammer 303 auf, in der das Bandmaterial aufgewickelt wird. Dazu ragen die beiden Wickeldorne 300a und 300b zumindest teilweise in die Wickelkammer 303 hinein, wobei die Wickeldorne 300a und 300b entlang einer Achse angeordnet sind und von entsprechenden Lagern (nicht dargestellt), die im Gehäuse vorgesehen sein können, drehbar gelagert werden. Reference numeral 302 denotes the housing of the winder. The housing 302 has a winding chamber 303 in which the strip material is wound up. For this purpose, the two winding mandrels 300a and 300b project at least partially into the winding chamber 303, wherein the winding mandrels 300a and 300b are arranged along an axis and are rotatably supported by corresponding bearings (not shown) which may be provided in the housing.
Ein oder beide Wickeldorne 300a, 300b sind in der axialen Richtung verschiebbar vorgesehen, so dass ihre Stirnseiten 301 a, 301 b in Eingriff bringbar oder gegeneinander pressbar und wieder lösbar sind. Zu diesem Zweck sind einander zugewandte Stirnseiten 301 a, 301 b der beiden Wickeldorne 300a, 300b vorzugsweise jeweils konisch und komplementär zueinander ausgebildet. Dadurch kann das zugeführte Metallband automatisch durch Gegeneinanderfahren der beiden Wickeldorne 300a, 300b erfasst werden. Die beiden Wickeldorne 300a, 300b können etwa durch Druckmittelzylinder, elektromotorisch oder auf andere Weise auseinander und aufeinander zu gefahren werden. One or both winding mandrels 300a, 300b are slidably provided in the axial direction, so that their end faces 301a, 301b can be brought into engagement or can be pressed against each other and released again. For this purpose, mutually facing end faces 301 a, 301 b of the two winding mandrels 300 a, 300 b are preferably each formed conically and complementary to each other. As a result, the supplied metal strip can be detected automatically by driving the two winding mandrels 300a, 300b against each other. The two winding mandrels 300a, 300b can be moved apart and through each other by means of pressure cylinders, electromotives or in some other way.
In der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform wird jeder der beiden Wickeldorne 300a, 300b von einem eigenen Direktantrieb 200a, 200b angetrieben. Ein solcher beidseitiger Antrieb vergleichmäßigt die Drehmomentverteilung auf den In the embodiment shown in FIG. 3, each of the two winding mandrels 300a, 300b is driven by its own direct drive 200a, 200b. Such a double-sided drive equalizes the distribution of torque on the
Wickeldorn 300a, 300b sowie die Gewichtsverteilung, woraus sich Vorteile für die Regelungstechnik ergeben können. Wenn die beiden Wickeldorne 300a, 300b im zusammengefahrenen Zustand nicht vollständig kraft- und/oder formschlüssig miteinander im Eingriff stehen, kann ein geringer Drehzahlunterschied zwischen den beiden Antrieben 200a, 200b ausgeglichen werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist es möglich, dass ein Wickeldorn mit einem Antrieb verbunden ist, während der andere Wickeldorn durch Kraftschluss zwischen den Stirnseiten oder über ein etwaiges eingeklemmtes Metallband rotarisch mitgenommen wird und in diesem Fall keinen eigenen Antrieb aufweist. Winding mandrel 300a, 300b and the weight distribution, which may result in advantages for the control technology. If the two winding mandrels 300a, 300b in the contracted state are not completely non-positively and / or positively engaged with each other, a small speed difference between the two drives 200a, 200b can be compensated. According to an alternative embodiment, it is possible that a winding mandrel is connected to a drive, while the other winding mandrel is entrained by frictional connection between the end faces or via a possible clamped metal strip and in this case has no own drive.
Durch die direkte Anbindung des Wickeldorns 300a, 300b an den Antrieb 200a, 200b kann gegebenenfalls auf ein antriebsseitiges Lager für den Rotor 201 a, 201 b bzw. den zugehörigen Wickeldorn 300a, 300b verzichtet werden. Stattdessen ist der Stator 202a, 202b des Antriebs 200a, 200b direkt, d.h. in diesem Fall mechanisch starr, mit dem Gehäuse 302 verbunden. Due to the direct connection of the winding mandrel 300a, 300b to the drive 200a, 200b, a drive-side bearing for the rotor 201a, 201b or the associated winding mandrel 300a, 300b may be dispensed with. Instead, the stator 202a, 202b of the driver 200a, 200b is directly, i. mechanically rigid in this case, connected to the housing 302.
Der Wickler weist gemäß der obigen Beschreibung mindestens einen Antrieb 200a, 200b zum rotarischen Betrieb des Wickeldorns 300a, 300b auf, wobei einerseits eine hohe Drehsteif ig keit zwischen dem Antrieb 200a, 200b und dem Wickeldorn 300a, 300b sichergestellt ist, auf der anderen Seite eine oder mehrere herkömmliche Komponenten im Antriebsstrang, wie etwa Getriebe, Kupplungen, Kardanwellen usw., entfallen können. According to the above description, the winder has at least one drive 200a, 200b for the rotary operation of the winding mandrel 300a, 300b, on the one hand ensuring a high torsional stiffness between the drive 200a, 200b and the winding mandrel 300a, 300b, on the other side a or multiple conventional powertrain components such as transmissions, clutches, cardan shafts, etc. may be omitted.
Wenngleich die Antriebe 200a, 200b in der Figur 3 jeweils Innläufer sind, sei darauf hingewiesen, dass ein oder mehrere Antriebe auch als Außenläufer ausgeführt sein können. Zu diesem Zweck befinden sich die stationären Teile des Elektromotors, d.h. der Stator, im Innern des Antriebs, während der Rotor außen um den Stator umläuft. Auch in diesem Fall kann der Rotor direkt in den Wickeldorn übergehen, mit diesem einstückig ausgebildet oder starr mit diesem verbunden sein. Dazu steht der Mantelabschnitt des Wickeldorns mit dem Rotor in Kontakt. Unter dem "Mantelabschnitt" wird hierbei nicht nur der äußerste Umfang des Wickeldorns verstanden, sondern auch Abschnitte, die radial außerhalb einer etwaigen Welle des Wickeldorns liegen, sind umfasst, sofern sie eine Anbindung des Wickeldorns an den außenliegenden Rotor erlauben. Die Welle des Wickeldorns ist gegebenenfalls in einem im Antrieb integrierten Lager drehbar gelagert. In bestimmten Ausführungsbeispielen, bei einer äußeren Lagerung des Rotors oder des Wickeldorns kann gegebenenfalls auf eine Welle und deren Lager verzichtet werden. Although the drives 200a, 200b in the figure 3 are each runners, it should be noted that one or more drives can also be designed as an external rotor. For this purpose, the stationary parts of the electric motor, ie the stator, are located inside the drive, while the rotor runs around the outside of the stator. Also in this case, the rotor can pass directly into the mandrel, integrally formed with this or be rigidly connected thereto. For this purpose, the jacket portion of the winding mandrel is in contact with the rotor. In this case, not only the outermost circumference of the winding mandrel is understood by the "shell section", but also sections which lie radially outside a possible shaft of the winding mandrel are included, as long as they permit a connection of the winding mandrel to the outer rotor. The wave of Winding mandrel is optionally rotatably mounted in a built-in drive bearing. In certain embodiments, in an outer bearing of the rotor or the winding mandrel may optionally be dispensed with a shaft and its bearings.
Der oder die Direktantriebe 200a, 200b gemäß der Figur 3 können ferner mit einer Kühleinrichtung (nicht dargestellt) ausgestattet sein. Diese kann beispielsweise als separates, zylindrisches Modul zwischen einer Hochleistungsbremse und dem Elektromotor und/oder als Kühlmantel im Gehäuse des Antriebs angeordnet sein. Die Kühlung kann über ein Gebläse und/oder als Wasser- bzw. Fluidkühlung ausgebildet sein. Zur einfachen Aufrüstung des Antriebs mit einer Kühleinheit kann der modulartige Aufbau gemäß der Figur 1 entsprechend erweitert werden. The direct drive or drives 200a, 200b according to FIG. 3 can furthermore be equipped with a cooling device (not shown). This can be arranged for example as a separate, cylindrical module between a high-performance brake and the electric motor and / or as a cooling jacket in the housing of the drive. The cooling can be formed by a fan and / or as water or fluid cooling. For easy upgrade of the drive with a cooling unit, the modular structure shown in FIG 1 can be extended accordingly.
Eine Durchführung für Medien, etwa Hydrauliköl und/oder Kühlwasser, ist von der Antriebsseite möglich, indem entsprechende Leitungen durch den Rotor 201 a, 201 b und gegebenenfalls durch den zugehörigen Wickeldorn 300a, 300b geführt werden. A passage for media, such as hydraulic oil and / or cooling water is possible from the drive side by corresponding lines through the rotor 201 a, 201 b and optionally through the associated winding mandrel 300 a, 300 b are performed.
Die enge, integrale Verbindung zwischen dem Antrieb und dem Wickeldorn erlaubt einen bauraumsparenden Anlagenbau. Damit gehen Vereinfachungen beim Anlagenbau einher, beispielsweise durch eine Fundamenteinsparung, eine bessere Zugänglichkeit der Anlage, eine Verringerung der Reserveteile, eine Verringerung des Wartungsaufwands, eine Verkleinerung der Halle. Die Motoren sind nicht oder weniger durch Bunde oder andere herabfallende Teile gefährdet. Ein großer Vorteil des hier dargestellten Konzepts wird bei der thermischen Auslegung der Motoren deutlich. Durch die innige Verbindung der Antriebe mit der Arbeitsmaschine kann die Masse und die Oberfläche der mechanischen Einrichtung zur Wärmeableitung mitgenutzt werden. Die Leistung der Elektromotoren kann dadurch ohne bauliche Maßnahmen gesteigert werden. Die Verlustleistung des Antriebsstrangs wird erheblich reduziert. Auf eine Fremdlüftung oder Wasserkühlung kann in vielen Fällen verzichtet werden. Die Motoren können als Innenläufer oder Außenläufer konzipiert sein. Das beschriebene Integralkonzept bietet zudem Verbesserungen im Hinblick auf die Sicherheit, da auf drehende äußere Antriebsteile, wie etwa Gelenkwellen, Kupplungen, Bremsscheiben usw., verzichtet werden kann. Es entfallen Bauteile wie Lager, Wellen, Kupplungen, Motoruntersätze, Getriebeuntersätze usw.. Eine Verringerung der sich bewegenden Teile hat zudem eine höhere Regelgenauigkeit zur Folge. The tight, integral connection between the drive and the mandrel allows a space-saving plant construction. This is accompanied by simplifications in plant construction, for example by a foundation saving, better accessibility of the plant, a reduction in the reserve parts, a reduction in maintenance costs, a reduction of the hall. The motors are not or less endangered by collars or other falling parts. A major advantage of the concept presented here becomes clear in the thermal design of the motors. Due to the intimate connection of the drives with the working machine, the mass and the surface of the mechanical device for heat dissipation can be shared. The power of the electric motors can be increased without structural measures. The power loss of the powertrain is significantly reduced. On a forced ventilation or water cooling can be dispensed with in many cases. The Motors can be designed as internal rotor or external rotor. The integrated concept described also offers safety improvements, as it eliminates the need for rotating external drive parts such as cardan shafts, clutches, brake discs, etc. It eliminates components such as bearings, shafts, couplings, motor bases, gear bases, etc. A reduction of the moving parts also has a higher control accuracy result.
Die Reduzierung der Bauteile im Vergleich mit einem herkömmlichen Antriebsstrang äußert sich dadurch, dass auf Zahnräder, Kupplungen und Wälzlager in bestimmten Ausführungsformen ganz, zumindest aber teilweise verzichtet werden kann. Bewegliche und stationäre Komponenten werden deutlich reduziert, wodurch eine höhere Drehsteif ig keit, eine verbesserte Regelgüte und ein höherer Wirkungsgrad des Antriebssystems erzielt werden. Die Notwendigkeit einer Ölschmierung kann teilweise entfallen, wodurch die Verlustleistung des Antriebs weiter verringert wird. Motorlüfter oder Wasserkühler können entfallen oder kleiner ausfallen, da das Gehäuse des Wicklers und der Stator des Antriebs eng miteinander integriert sind, wodurch die Verlustleistung weiter reduziert wird. Durch eine deutliche Verringerung von Verschleißteilen, wie etwa Zahnrädern und deren Lager, verbessert sich die Wartungsfreundlichkeit und Zuverlässigkeit der Maschine. Darüber hinaus ist der Antriebsstrang insgesamt ausgesprochen belastbar, insbesondere mit Blick auf etwaige Stoßbelastungen. Ferner werden eine Verminderung von Betriebsgeräuschen und des sicherheitstechnischen Aufwands erreicht, etwa durch Wegfall von Abdeckungen für bewegliche Teile. Es vereinfacht sich die Anlagenplanung, da die Antriebsstränge im Allgemeinen mit viel Aufwand auf einem Fundament individuell geplant werden müssen. Bei einer Integration oder "Verblockung" des Antriebs mit dem Wickeldorn, wie oben im Detail beschrieben, verringert sich der Aufwand bei der Anlagenplanung. Der Antrieb kann zudem gegebenenfalls schon ab Werk mit dem Gehäuse des Wicklers verblockt werden. Damit kann die Maschine in der Fertigungsstätte getestet werden und kommt geprüft auf die Baustelle. Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. The reduction of the components in comparison with a conventional drive train manifests itself in that gears, clutches and roller bearings can be completely or at least partially dispensed with in certain embodiments. Movable and stationary components are significantly reduced, which results in higher torsional rigidity, improved control quality and higher efficiency of the drive system. The need for an oil lubrication can be partially eliminated, whereby the power loss of the drive is further reduced. Motor fans or water coolers can be eliminated or reduced because the winder housing and drive stator are tightly integrated, further reducing power dissipation. A significant reduction in wear parts, such as gears and their bearings, improves the ease of maintenance and reliability of the machine. In addition, the drive train is overall extremely resilient, especially with regard to any impact loads. Furthermore, a reduction of operating noise and the safety effort is achieved, such as by eliminating covers for moving parts. It simplifies the plant planning, because the drive trains generally have to be planned individually with much effort on a foundation. In an integration or "blocking" of the drive with the winding mandrel, as described in detail above, reduces the cost of plant design. The drive can also be optionally blocked from the factory with the housing of the winder. This means that the machine can be tested in the production site and comes tested on the construction site. Where applicable, all individual features illustrated in the embodiments may be combined and / or interchanged without departing from the scope of the invention.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Welle 1 wave
2 Lagerschilde mit Wälzlagerungen2 end shields with rolling bearings
3 Rotorelement 3 rotor element
4 Erweiterungsmodul  4 expansion module
5 Wickelkopfmodul  5 winding head module
6 Haltemodul  6 holding module
7 Verschraubungen 7 screw connections
8 Geber  8 donors
9 Gehäuseelement  9 housing element
10 Wicklungselement 101 Haspelwelle  10 winding element 101 reel shaft
102 Lagerungen  102 bearings
103 Grundrahmen  103 base frame
104 Basismodul  104 base module
105 Erweiterungsmodul  105 expansion module
106 Bremsmodul 106 brake module
107 Energiedurchführung  107 Energy execution
108 Kühlgebläse für beide Module 108 cooling fan for both modules
109 separate Kühlgebläse je Modul 200a, 200b Antrieb 109 separate cooling fans per module 200a, 200b drive
201 a, 201 b Rotor  201 a, 201 b Rotor
202a, 202b Stator  202a, 202b stator
300a, 300b Wickeldorn  300a, 300b winding mandrel
301 a, 301 b Stirnseite des Wickeldorns 302 Gehäuse  301 a, 301 b end face of the winding mandrel 302 housing
303 Wickelkammer  303 winding chamber

Claims

Patentansprüche Wickler für ein bandförmiges Material, vorzugsweise Metallband, in der Metallbearbeitung, wobei der Wickler aufweist: mindestens einen Wickeldorn (101 , 300a, 300b), der zum Aufwickeln des bandförmigen Materials vorgesehen ist, und einen Antrieb (200a, 200b), der einen Elektromotor, vorzugsweise einen Torquemotor oder Synchronmotor, mit einem Stator und einem Rotor (3, 201 a, 201 b) aufweist, wobei der Wickler ferner ein Gehäuse (103, 302) aufweist, der Rotor (3, 201 a, 201 b) mit dem Wickeldorn (101 , 300a, 300b) verbunden ist, wodurch die Drehung des Rotors (3, 201 a, 201 b) auf den Wickeldorn (101 , 300a, 300b) übertragen wird, und der Stator direkt am Gehäuse (103, 302) montiert ist und/oder der Rotor (3, 201 a, 201 b) direkt mit dem Wickeldorn (101 , 300a, 300b) oder einer Welle des Wickeldorns (101 , 300a, 300b) verbunden ist. Wickler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor des Antriebs (200a, 200b) ein Innenläufer ist, der Rotor (3, 201 a, 201 b) und der Wickeldorn (101 , 300a, 300b) oder der Rotor (3, 201 a, 201 b) und eine Welle des Wickeldorns (101 , 300a, 300b) einstückig ausgebildet sind. Wickler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor des Antriebs (200a, 200b) ein Außenläufer ist und ein Mantelabschnitt des Wickeldorns (101 , 300a, 300b) mit dem Rotor (3, 201 a, 201 b) verbunden ist, wobei der Mantelabschnitt des Wickeldorns (101 , 300a, 300b) und der Rotor (3, 201 a, 201 b) vorzugsweise direkt miteinander verbunden oder einstückig ausgebildet sind. Wickler nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (103, 302) den Wickeldorn (101 , 300a, 300b) auf einer Seite lagert, während das Gehäuse (103, 302) keine zweite Lagerung für den Wickeldorn (101 , 300a, 300b) aufweist, sondern der Wickeldorn (101 , 300a, 300b) auf der gegenüberliegenden Seite über eine Rotorlagerung des Antriebs (200a, 200b) gelagert ist, oder das Gehäuse (103, 302) den Wickeldorn (101 , 300a, 300b) auf zwei Seiten lagert, wobei eine Lagerung des Rotors (3, 201 a, 201 b) im Antrieb entfällt. Wickler nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Wickeldorne (300a, 300b) entlang einer Achse vorgesehen sind, wobei mindestens einer der beiden Wickeldorne (300a) in axialer Richtung verschiebbar und stirnseitig mit dem anderen Wickeldorn (300b) in Eingriff bringbar oder gegen diesen pressbar ist. Wickler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass einander zugewandte Stirnseiten (301 a, 301 b) der beiden Wickeldorne (300a, 300b) jeweils konisch und komplementär zueinander ausgebildet sind. Wickler nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Antriebe (200a, 200b) auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses (103, 302) mit dem Wickeldorn (101 , 300a, 300b) verbunden sind. Wickler nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3, 201 a, 201 b) des Antriebs ohne Zwischenschaltung eines Drehmomentgetriebes mit dem Wickeldorn (101 , 300a, 300b) verbunden ist. Wickler nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb mindestens einen Fangmagneten aufweist, der eingerichtet ist, um magnetische Partikel aufzufangen und sie vom Elektromotor fernzuhalten. 0. Wickler nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen modularen Aufbau aufweist, wobei dieser durch Zusatzmodule erweiterbar ist, beispielsweise Bremsmodul (106) und/oder Haltemodul (6) und/oder Getriebemodul und/oder Leistungssteigerungsmodul (105). Winder for a strip-shaped material, preferably metal strip, in the metalworking, wherein the winder comprises: at least one winding mandrel (101, 300a, 300b), which is provided for winding the band-shaped material, and a drive (200a, 200b), the one Electric motor, preferably a torque motor or synchronous motor having a stator and a rotor (3, 201 a, 201 b), wherein the winder further comprises a housing (103, 302), the rotor (3, 201 a, 201 b) with the winding mandrel (101, 300a, 300b) is connected, whereby the rotation of the rotor (3, 201 a, 201 b) on the winding mandrel (101, 300a, 300b) is transmitted, and the stator directly on the housing (103, 302) is mounted and / or the rotor (3, 201 a, 201 b) directly to the winding mandrel (101, 300 a, 300 b) or a shaft of the winding mandrel (101, 300 a, 300 b) is connected. Winder according to claim 1, characterized in that the electric motor of the drive (200a, 200b) is an internal rotor, the rotor (3, 201a, 201b) and the winding mandrel (101, 300a, 300b) or the rotor (3, 201 a, 201 b) and a shaft of the winding mandrel (101, 300 a, 300 b) are integrally formed. Winder according to claim 1, characterized in that the electric motor of the drive (200a, 200b) is an external rotor and a jacket portion of the winding mandrel (101, 300a, 300b) with the rotor (3, 201 a, 201 b) is connected, wherein the Sheath portion of the winding mandrel (101, 300a, 300b) and the rotor (3, 201 a, 201 b) are preferably directly connected to each other or integrally formed. Winder according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (103, 302) supports the winding mandrel (101, 300a, 300b) on one side, while the housing (103, 302) no second support for the winding mandrel (101, 300a , 300b), but the winding mandrel (101, 300a, 300b) is mounted on the opposite side via a rotor bearing of the drive (200a, 200b), or the housing (103, 302) the winding mandrel (101, 300a, 300b) two sides stored, with a storage of the rotor (3, 201 a, 201 b) omitted in the drive. Winder according to one of the preceding claims, characterized in that two winding mandrels (300a, 300b) are provided along an axis, wherein at least one of the two winding mandrels (300a) in the axial direction displaceable and frontally engageable with the other winding mandrel (300b) or is pressed against this. Winder according to claim 5, characterized in that mutually facing end faces (301 a, 301 b) of the two winding mandrels (300 a, 300 b) are each formed conically and complementary to each other. Winder according to one of the preceding claims, characterized in that two drives (200a, 200b) on opposite sides of the housing (103, 302) with the winding mandrel (101, 300a, 300b) are connected. Winder according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (3, 201 a, 201 b) of the drive without the interposition of a torque transmission with the winding mandrel (101, 300 a, 300 b) is connected. Winder according to one of the preceding claims, characterized in that the drive comprises at least one catching magnet which is adapted to catch magnetic particles and to keep them away from the electric motor. 0. Winder according to one of the preceding claims, characterized in that the drive has a modular structure, which can be extended by additional modules, for example, brake module (106) and / or holding module (6) and / or gear module and / or power increase module (105) ,
1 . Wickler nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickler eine Haspelanlage zum Abwickeln und Aufwickeln von Metallbändern oder Metallstreifen, vorzugsweise ein Saumwickler ist. 1 . Winder according to one of the preceding claims, characterized in that the winder is a coiler for unwinding and winding of metal strips or metal strips, preferably a hem winder.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021101531B4 (en) * 2021-01-25 2022-10-20 Achenbach Buschhütten GmbH & Co. KG Coil for winding or unwinding strip-shaped material and method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2844882A1 (en) 1978-10-14 1980-04-30 Schloemann Siemag Ag Seaming strip reeling installation - is fitted with winding prongs made in two sections one of which is driven with other capable of axial movement
JPS62130948A (en) * 1985-11-28 1987-06-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Spindle driving device for winder
DE4039606A1 (en) * 1989-12-13 1991-06-20 Sundwiger Eisen Maschinen REEL FOR WINDING AND / OR UNWINDING METAL TAPES WITH TAPE TENSIONS BETWEEN 10KN AND 1000KN
DE4143597C2 (en) * 1991-11-22 1998-06-25 Baumueller Nuernberg Gmbh Electromotor for driving rotating cylinders of printing machines
EP1460010A2 (en) * 2003-03-19 2004-09-22 Voith Paper Patent GmbH Machine with electric motor, preferably synchronuos motor, for directly driving a winding core of a winding roll, especially for use in the paper industry, and related method for modification
DE102013216375A1 (en) * 2013-08-19 2015-02-19 Sms Siemag Ag Hem winder for band-shaped material
EP3141499A1 (en) * 2015-09-09 2017-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Drive for a conveyor belt assembly, method for mounting a drive to a belt conveyor system and belt conveyor system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19621171A1 (en) * 1996-05-24 1997-11-27 Schloemann Siemag Ag Directly driven reel
WO2003080927A1 (en) * 2002-03-24 2003-10-02 Vomag Gmbh Device for supporting a shaft
US20060290223A1 (en) * 2003-12-12 2006-12-28 Daniel Burri External rotor drive
DE102008011589B3 (en) * 2008-02-28 2009-04-09 Metabowerke Gmbh Electric hand tool with magnets to absorb dust

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2844882A1 (en) 1978-10-14 1980-04-30 Schloemann Siemag Ag Seaming strip reeling installation - is fitted with winding prongs made in two sections one of which is driven with other capable of axial movement
JPS62130948A (en) * 1985-11-28 1987-06-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Spindle driving device for winder
DE4039606A1 (en) * 1989-12-13 1991-06-20 Sundwiger Eisen Maschinen REEL FOR WINDING AND / OR UNWINDING METAL TAPES WITH TAPE TENSIONS BETWEEN 10KN AND 1000KN
DE4143597C2 (en) * 1991-11-22 1998-06-25 Baumueller Nuernberg Gmbh Electromotor for driving rotating cylinders of printing machines
EP1460010A2 (en) * 2003-03-19 2004-09-22 Voith Paper Patent GmbH Machine with electric motor, preferably synchronuos motor, for directly driving a winding core of a winding roll, especially for use in the paper industry, and related method for modification
DE102013216375A1 (en) * 2013-08-19 2015-02-19 Sms Siemag Ag Hem winder for band-shaped material
EP3141499A1 (en) * 2015-09-09 2017-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Drive for a conveyor belt assembly, method for mounting a drive to a belt conveyor system and belt conveyor system

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