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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Geberabdeckung für eine elektrische
Maschine mit einer topfförmigen
Haube zum Montieren an die elektrische Maschine und zum Abdecken
eines Gebers. Darüber
hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Maschine
mit einem Geber, der mit Hilfe einer derartigen Geberabdeckung an
der elektrischen Maschine befestigt ist.
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Servomotoren
werden standardmäßig mit unterschiedlichen
Gebern ausgerüstet.
Meist dienen die Geber als Drehzahlmesser bzw. als Winkellagegeber
für Steuerungen
bzw. Regelungen des Motors. Bei dem Geber kann es sich aber auch
um einen Temperaturfühler,
Beschleunigungssensor oder einen anderen Sensor zum Erfassen einer
physikalischen Größe handeln.
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Servomotoren
und andere elektrische Maschinen besitzen je nach Einsatzzweck unterschiedliche
Achshöhen.
Dies bedeutet, dass die Durchmesser der elektrischen Maschinen unterschiedlich
groß sind.
Dennoch ist man bestrebt, für
die unterschiedlich groß gebauten
elektrischen Maschinen, wenn möglich,
die gleichen Geber bzw. Gebergrößen zu verwenden.
Dies reduziert die Gebervarianz und damit den Herstellungsaufwand
für die
Geber und den Logistikaufwand für
die Montage der elektrischen Maschinen.
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Die
Geber sind üblicherweise
in einem Gebergehäuse
mit Stecker integriert. Bei Motoren werden sie typischerweise an
der dem Abtrieb gegenüberliegenden
Seite (B-Seite) an oder in der Nähe
der Achse befestigt. Befinden sich jedoch an dieser B-Seite auch das Festlager
und die Bremse des Motors, so kommt es häufig zu einer Kollision der
Geberbefestigungsschrauben mit den Befestigungsschrauben von Lagerkappe
bzw. Bremse. Falls ein derartiges Problem auftritt ist man bislang
gezwungen, einen anderen Geber bzw. ein anderes Gebergehäuse einzu setzen,
um sowohl die Befestigung der Lagerkappe bzw. der Bremse als auch
die Abdichtung des Gebers zum Motor mit einer passenden Geberabdeckung
zu ermöglichen.
Dabei ist auch zu beachten, dass der Geber bzw. das Gebergehäuse in der
Regel in seiner Winkellage nicht verändert werden kann, was bei
Winkellagegebern bzw. Drehzahlgebern funktionell bedingt ist.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, den Herstellungsaufwand
bei elektrischen Maschinen mit Gebern zu reduzieren.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Geberabdeckung für
eine elektrische Maschine mit einer topfförmigen Haube zum Montieren an
die elektrische Maschine und zum Abdecken eines Gebers, wobei die
Haube eine Mittelachse aufweist, und einem Montagering, der formschlüssig an die
Haube angreift, so dass beim Befestigen des Montagerings an der
elektrischen Maschine die Haube in axialer Richtung an die elektrische
Maschine gepresst wird.
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In
vorteilhafter Weise ist es so möglich,
eine Kollision der Befestigungsschrauben für den Geberanbau mit Befestigungsschrauben
für Bremse
oder Lagerkappe bei gleichzeitiger Abdichtung des Gebers zum Motor
zu vermeiden. Hierdurch lässt
sich die Gebervarianz minimieren, denn in einigen Fällen lässt sich
der Grundgeber allein mit der Haube ohne den Montagering einsetzen
und in anderen Fällen wird
der Grundgeber mit dem Montagering am Gehäuse der elektrischen Maschine
befestigt.
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In
die Haube der Geberabdeckung kann ein Geber fest eingebaut sein.
Dadurch verringert sich der Montageaufwand und der Logistikaufwand
bei der Herstellung einer elektrischen Maschine.
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Vorzugsweise
besitzt die Haube einen Flansch, an den der Montagering beim Befestigen
an eine elektrische Maschine angreift. Dieser Flansch hat doppelte
Funktionalität.
Bei e lektrischen Maschinen, bei denen der Montagering nicht verwendet
werden muss, dient der Flansch zum Anschrauben der Geberabdeckung
an das Gehäuse
der elektrischen Maschine. Falls der Montagering jedoch verwendet werden
muss, dient der Flansch zur Aufnahme der Befestigungskraft des Montagerings.
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Der
Flansch und der Montagering können
in axialer Richtung die gleiche Materialstärke besitzen. Dies führt zu dem
Vorteil, dass der Flansch mit dem Montagering im Befestigungszustand
bündig
verläuft.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
der Montagering eine kegelförmige
Innenbohrung und der Flansch eine entsprechende Außenumfangskontur
aufweisen. Dieser formschlüssige
Kegelsitz gewährleistet
nicht nur die erforderliche Zentrizität, sondern bringt auch eine
gewisse Dichtungswirkung.
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Der
Flansch kann außerdem
mehrere Montagebohrungen in vertieften Bereichen aufweisen und der
Montagering Vorsprünge
besitzen, die die vertieften Bereiche und/oder die Montagebohrungen formschlüssig verschließen. Damit
werden die vertieften Bereiche, die zur Aufnahme von Schraubenköpfen bei
der Direktmontage der Geberabdeckung an die elektrische Maschine
dienen, für
den Fall der Befestigung mit Hilfe des Montagerings abgedeckt und
abgedichtet.
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Zur
Verbesserung der Abdichtung kann darüber hinaus der Montagering eine axial wirkende
erste Dichtung zum Abdichten gegenüber einem Gehäuse der
elektrischen Maschine, eine radial wirkende zweite Dichtung zum
Abdichten gegenüber
der Haube und eine axial wirkende dritte Dichtung zum Abdichten
der Vertiefungen des Flansches aufweisen. Damit kann trotz dieser
Zweiteiligkeit des Gebergehäuses
mit Haube und Montagering eine hinreichend hohe Abdichtung erzielt
werden.
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Wie
oben bereits angedeutet wurde, dient die erfindungsgemäße Geberabdeckung
zur Aufnahme eines Gebers und zur Montage dieses Gebers an eine
elektrische Maschine bzw. an deren Gehäu se. Dabei ist es besonders
von Vorteil, den Geber an der abtriebsabgewandten Seite der elektrischen
Maschine zu befestigen.
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Die
vorliegende Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in
denen zeigen:
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1 einen
Servomotor kleinerer Bauart mit Geberabdeckung ohne Montagering;
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2 eine
Explosionsdarstellung eines Lagerschildes mit Bremse, an die ein
Geber mit Montagering anzubauen ist;
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3 eine
zusammengebaute Darstellung von 2; und
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4 eine
Darstellung des Montagerings von der Motorseite mit Dichtungsringen.
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Das
nachfolgend näher
geschilderte Ausführungsbeispiel
stellt eine bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dar.
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Der
in 1 dargestellte Servomotor ist von seiner B-Seite
wiedergegeben. Aus der gegenüberliegenden
A-Seite ragt die Abtriebswelle des Motors, ist aber in 1 nicht
sichtbar. Der Motor besitzt ein Motorgehäuse 1 und an der A-Seite
ein Lagerschild 2. An der B-Seite kann sich eine Motorbremse
mit einem Bremsengehäuse 3 befinden.
An ihm befindet sich ein Stecker 4 zur Ansteuerung des
Motors bzw. der Bremse.
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Im
Axialbereich ist B-seitig des Motors ein Geberanbau 5 an
dem Lagerschild 3 befestigt. Der Geberanbau 5 umfasst
hier eine Haube, die leicht kegelförmig sei kann, unter der sich
ein in 1 nicht sichtbarer Geber befindet. Angesteuert
bzw. Abgegriffen wird der Geber über
einen Geberstecker 7, der an der Haube 6 befestigt
ist. Alternativ kann der Signalaustausch mit dem Geber auch beispielsweise über den
Stecker 4 erfolgen, wenn dieser entsprechend ausgelegt
ist.
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Die
Geberhaube 6 besitzt einen Flansch 8, durch den
sie mit Hilfe von Befestigungsschrauben 9 an dem Lagerschild 3 befestigt
ist. Die Befestigung erfolgt hier ohne Montagering, da der Servomotor eine
geringe Achshöhe
besitzt und so die Befestigungsschrauben 9 nicht mit denjenigen
zur Befestigung der Motorbremse an dem Motor kollidieren.
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In
den 2 und 3 ist nun der Fall dargestellt,
dass die Montage des Gebers an den Motor nur mit Hilfe eines Montagerings 10 möglich ist.
Dies ist beispielsweise bei Maschinen größerer Achshöhe der Fall. In den 2 und 3 ist
der Übersicht
halber jedoch auf die Darstellung des Motors verzichtet und vielmehr
nur eine Motorbremse 22 mit einem Lagerschild 12 dargestellt,
an das eine Geberhaube 11 durch einen Montagering mit Hilfe
von Schrauben 13 befestigt wird. Das Gebergehäuse bzw.
die Geberabdeckung ist hier also zweiteilig gestaltet, so dass der gleiche
Geber auch für
eine elektrische Maschine anderer Achshöhe eingesetzt werden kann.
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Die
Haube 11 der Geberabdeckung beinhaltet den eigentlichen
Geber. Er ist vorab fest in diese Haube 11 eingebaut. Seine
elektrischen Anschlüsse sind
hier nicht eingezeichnet, können
aber an der Motorbremse 22 vorbei bzw. durch das Lagerschild 12 geführt sein.
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Wie
in dem Beispiel von 1 besitzt auch hier die Haube 11 einen
Flansch 14 mit Montagebohrungen 15 und Vertiefungen 16 jeweils
im Bereich dieser Bohrungen 15. Die Vertiefungen 16 dienen
dazu, die Schraubenköpfe
von Schrauben aufzunehmen, die wie in dem Beispiel von 1 dazu
verwendet werden, die Haube 11 direkt an dem Motorgehäuse bzw.
dem Bremsengehäuse 12 zu
befestigen.
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In
dem Beispiel von 2 werden die Montagebohrungen 15 und
die Vertiefungen jedoch nicht zur Befestigung des Gebers verwendet.
Daher besitzt der Montagering 10 an einer Innenbohrung
radial nach innen ragende Vorsprünge 17 mit
der Kontur der Vertiefungen 16 gegebenenfalls einschließlich der
Bohrungen 15.
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In 3 ist
die Motorbremse 22 einschließlich Geber teilweise aufgeschnitten
aus B-seitigen Perspektive dargestellt. Ebenso ist eine Schraube 18 zu
erkennen, mit der die Bremse 22 an dem Lagerschild 12 befestigt
ist. Diese Schraube kann auch einen Lagerdeckel halten, wenn die
Haube 11 mit ihrem Flansch direkt an der Bremse 22 befestigt
werden würde.
Mit dem Montagering 10, der hier bereits auf den Flansch 14 der
Haube 11 aufgebracht ist, kann dies vermieden werden. Die
Befestigungsschrauben 13 des Montagerings 10 befinden
sich nämlich
gegenüber
den Befestigungsschrauben 18 der Motorbremse 22 radial
weiter außen.
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In 3 ist
weiterhin zu erkennen, dass der Montagering 10 in axialer
Richtung der elektrischen Maschine die gleiche Materialstärke besitzt
wie der Flansch 14 der Haube 11. Dadurch sind
beide Elemente im aneinander gefügten
Zustand oberflächenbündig.
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Ferner
zeigt 3, dass die Vorsprünge 17 des Montagerings 10 in
die Vertiefungen 16 der Haube 11 eingepasst sind.
Dadurch ergibt sich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem
Montagering 10 und der Haube 11. Dabei übertragen
die Vorsprünge 17 die
Montagekraft von dem Montagering 10 in axialer Richtung
auf die Haube 11 bzw. deren Flansch 14. Gleichzeitig
dichten die Vorsprünge 17 die
Vertiefungen 16 bzw. die darin befindlichen Montagebohrungen 15 ab
(vgl. 2).
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Außerdem sorgen
die Vorsprünge 17 noch dafür, dass
die Haube 11 und damit auch der Geber lagerichtig an das
Motorgehäuse
bzw. das Lagerschild angepresst wird, indem sie in die Vertiefungen 16 eingreifen.
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Gegebenenfalls
kann die Lage des Gebers zum Motorgehäuse durch einen zusätzlichen
Stift im Geber gesichert oder vorgegeben werden.
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Alternativ
zu der Kraftübertragung
mit Hilfe der Vorsprünge 17 oder
zusätzlich
zu dieser kann die Kraftübertragung
durch eine kegelförmige
Innenbohrung des Montagerings erfolgen. Der Innendurchmesser des
Montagerings 10 verjüngt
sich dabei nach außen.
Der Außenumfang
des Flansches 14 der Haube 11 besitzt eine entsprechende
Kegelform in entgegengesetzter Richtung. Damit kann der Montagering 10 nicht
nur Axialkraft auf den Flansch 14 übertragen, sondern der Kegelsitz
sorgt auch für
eine verbesserte Dichtung zwischen den beiden Komponenten.
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In
den Beispielen, die in den 1 bis 3 dargestellt
sind, wird stets der Geber an eine Motorbremse angebaut. Es ist
jedoch ebenso möglich, dass
der Geber mit der erfindungsgemäßen Geberabdeckung,
ob zweiteilig oder nur einteilig benutzt, auch an einer Lagerkappe
befestigt wird.
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In 1 ist
eine Ausführungsform
des Geberanbaus 5 dargestellt, bei dem elektrische Leitungen radial
nach außen
geführt
sind. Dies würde
bedeuten, dass ein geschlossener Montagering nicht zur Befestigung
eines derartigen Geberanbaus verwendet werden könnte. Für derartige Fälle kann
bei dem Montagering ein Segment ausgespart sein, so dass er auch über die
Haube 6 mit radialem Führungskanal
für Leitungen
im Bedarfsfall geschoben werden kann.
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Ein
wesentlicher Aspekt des Geberanbaus ist oftmals die Abdichtung des
Gebers nach außen. 4 zeigt
hierzu einige Abdichtmaßnahmen,
die mit Hilfe des Montagerings realisiert werden könne. Zum
einen besitzt der Montagering 10 an seiner dem Motor zugewandten
Seite eine in einer mit dem Ring koaxial verlaufenden Ringnut befindliche äußere Dichtung 19.
Sie ist hier mit Hilfe eines O-Rings realisiert und dient zur axialen
Dichtung gegenüber
dem Motor- bzw. Bremsengehäuse.
Eine zweite innere Dichtung 20 befindet sich am Innenumfang
des Montagerings 10 und wirkt in radialer Richtung zur
Abdichtung des Montagerings 10 gegenüber der Haube 11.
Damit auch die Montagebohrungen 15 der Haube 11 dicht
verschlossen sind, wenn sie nicht gebraucht werden, sind die Vorsprünge 17 mit Dichtelementen 21 versehen.
Diese ragen gegebenenfalls nicht nur in die Vertiefungen 16,
sondern auch in die Bohrungen 15.
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Insgesamt
ist also der Montagering 10 so gestaltet bzw. mit Dichtungen
versehen, dass die Haube 17 auch dann gegenüber dem
Motorlagerschild bzw. dem Lagerschild abgedichtet ist, wenn der
Montagering 10 zur Geberbefestigung verwendet werden muss.
Somit kann ein modulares Geberanbausystem zur Verfügung gestellt
werden.