DE102008052547A1

DE102008052547A1 - Verfahren zur Herstellung eines zentralen Gehäuseteils und Kompaktantrieb

Info

Publication number: DE102008052547A1
Application number: DE102008052547A
Authority: DE
Inventors: Harald Huber; Martin Kerschbaum
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2028-10-22
Also published as: DE102008052547B4

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines zentralen Gehäuseteils, und Kompaktantrieb, wobei (i) in einem ersten Arbeitsschritt das Rohgussteil an herausragenden Nocken aufgespannt wird auf eine Aufspannvorrichtung einer Bearbeitungsmaschine, (ii) in einem zweiten Arbeitsschritt eine Dichtfläche zum Aufsetzen eines weiteren Gehäuseteils, Lagersitze und/oder Wellendichtringsitze sowie einer zur Aufnahme eines Statorblechpakets vorgesehenen Fläche mit der Bearbeitungsmaschine bearbeitet wird, (iii) in einem dritten Arbeitsschritt das zentrale Gehäuseteil an einer bearbeiteten Fläche, insbesondere Aufnahmefläche für das Statorblechpaket, erneut aufgespannt wird, (iv) in einem vierten Arbeitsschritt die Nocken entfernt werden und eine weitere Dichtfläche zum Aufsetzen eines dritten Gehäuseteils bearbeitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zentralen Gehäuseteils und einen Kompaktantrieb.
Als Kompaktantriebe sind beispielhaft Getriebemotoren bekannt, bei denen Elektromotor und von diesem angetriebenes Getriebe mit ihren Gehäuseteilen miteinander verbunden sind. In Weiterbildung ist es auch bekannt statt eines Elektromotors einen Umrichtermotor hierbei einzusetzen, also einen Elektromotor, an dessen Anschlusskasten ein Umrichter aufgesetzt ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Kompaktantriebs zu vereinfachen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 und bei dem Kompaktantrieb nach den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren sind, dass das Verfahren zur Herstellung eines zentralen Gehäuseteils, insbesondere eines Kompaktantriebs, vorgesehen ist, wobei

(i) in einem ersten Arbeitsschritt das Rohgussteil an herausragenden Nocken aufgespannt wird auf eine Aufspannvorrichtung einer Bearbeitungsmaschine,
(ii) in einem zweiten Arbeitsschritt eine Dichtfläche zum Aufsetzen eines weiteren Gehäuseteils, Lagersitze und/oder Wellendichtringsitze mit der Bearbeitungsmaschine bearbeitet wird,
(iii) in einem dritten Arbeitsschritt das zentrale Gehäuseteil an einer bearbeiteten Fläche, insbesondere Lagersitz, erneut aufgespannt wird,
(iv) in einem vierten Arbeitsschritt die Nocken entfernt werden und eine weitere Dichtfläche zum Aufsetzen eines dritten Gehäuseteils bearbeitet wird.

Von Vorteil ist dabei, dass die Herstellung des zentralen Gehäuseteils einfach und schnell ausführbar ist. Insbesondere werden also am Rohgussteil Haltemittel ausgeprägt. Der hierfür notwendige Materialaufwand ist gering und gegenüber dem Gesamtvolumen des zentralen Gehäuseteils vernachlässigbar. Die Haltevorrichtung kann hierbei mit großen Kräften eingreifen und somit ein stabiles Halten des Gehäuseteils während der Bearbeitung gewährleisten. Die Haltemittel sind außerdem vorzugsweise am äußeren oder wenigstens möglichst großen Umfang des Gehäuseteils vorgesehen. In einer weiteren und somit letzten Aufspannung für die spanende Bearbeitung werden die Haltemittel entfernt. Somit stören von der Spannvorrichtung verursachte Einkerbungen oder dergleichen nicht die Funktion des Gehäuseteils im Kompaktantrieb.
Weiter vorteilig ist, dass bei der erneuten Aufspannung ein in der ersten Aufspannung bearbeiteter Bereich für die Spannmittel verwendbar ist. Insbesondere ist hierbei ein Spanndorn verwendbar, der aus drei in radialer Richtung ausfahrenden Halteteilen besteht und somit höchstens an drei Stellen in Umfangsrichtung Einkerbungen verursacht, die aber den Zusammenhalt und eines später eingesetzten Statorblechpakets und dessen kreisförmige Zusammensetzung nicht gefährden. Denn nach Einsetzen des Statorblechpakets wird dieses dadurch eingeklemmt, dass Teilbereiche des den Stator berührenden zentralen Gehäuseteils elastisch verformt werden, indem sie mit einer Schraube zueinander hin gezogen werden. Da die kleinen Einkerbungen in Umfangsrichtung eine kleinere Ausdehnung haben als die Einzelsegmente des aus diesen in Umfangsrichtung zusammengesetzten Statorblechpakets bleibt die Kreisform des kraftschlüssig eingeklemmten Statorblechpakets ungestört.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die als Dichtfläche bearbeitete Fläche eben und in ihr sind Gewindebohrungen, insbesondere zum Anschrauben des weiteren beziehungsweise des dritten Gehäuseteil, vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass eine Dichtung einlegbar ist und somit das Gehäuseteil in einfacher Weise dicht und fest verbindbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im zentralen Gehäuseteil ein Lager einer Rotorwelle eines Elektromotors, zumindest ein Lager einer Zwischenwelle eines Getriebes und ein Lager einer Abtriebswelle eines Getriebes sowie ein Statorblechpaket aufgenommen.
Von Vorteil ist dabei, dass ein kompakter Antrieb herstellbar ist, wobei die relative Ausrichtung der Lagersitze zueinander mit sehr hoher Genauigkeit und sehr kostengünstig ausführbar ist, da diese in einer Aufspannung hergestellt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird auf die weitere Dichtfläche ein drittes Gehäuseteil aufgesetzt wird, das zumindest ein Lager einer Zwischenwelle eines Getriebes und ein Lager einer Abtriebswelle des Getriebes aufnimmt. Von Vorteil ist dabei, dass auf diese Weise ein gut abdichtbarer Raumbereich für ein Getriebe geschaffen ist, und die Lager stabil aufnehmbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bearbeitet die Bearbeitungsmaschine spanend, insbesondere fräsend und/oder schleifend. Von Vorteil ist dabei, dass kostengünstige bekannte Bearbeitungsmaschinen verwendbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung nimmt die bearbeitete Fläche, an welcher das zentrale Gehäuseteil erneut aufgespannt wird, ein Statorblechpaket eines Elektromotors auf. Von Vorteil ist dabei, dass die Kreisformerhaltung eines aus Einzelsegmenten trotzdem gewährleistbar ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Ausdehnung der durch die Spannvorrichtung bewirkten Einkerbungen in Umfangsrichtung kleiner ist als die Ausdehnung der Einzelsegmente.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im dritten Arbeitsschritt das zentrale Gehäuseteil zusätzlich abgestützt an einem für ein Lager einer Abtriebswelle vorgesehenen Lagersitz, insbesondere wobei die Abtriebswelle als Hohlwelle ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass Schwingungen verringert und die Stabilität verbessert wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Dichtflächen senkrecht zueinander angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass ein beidseitiger Abtrieb des Getriebes bereitstellbar ist, also axial in zwei Richtungen Lasten antreibbar sind. Die elektronische Schaltung ist somit seitlich anbringbar und weist auch einen höheren Wärmeübergangswiderstand zum Getriebe auf.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zum Aufspannen ein Spanndorn verwendet. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfaches kostengünstiges Spannmittel verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung schließt das gedachte, die Nocken verbindende Polygon eine Fläche ein, die

– zumindest einen Teilbereich der durch den im zweiten Arbeitsschritt bearbeiteten Lagersitz für das Lager des Lagers der Abtriebswelle umschlossenen Fläche und
– zumindest einen Teilbereich der durch den im zweiten Arbeitsschritt bearbeiteten Lagersitz für das Lager des Lagers der Rotorwelle umschlossenen Fläche,

Wichtige Merkmale bei dem Kompaktantrieb sind, dass er ein zentrales Gehäuseteil umfasst, das aus einem Rohgussteil gefertigt ist, wobei am Rohgussteil herausragende Nocken vorgesehen sind, die in einer Ebene angeordnet sind.
Von Vorteil ist dabei, dass eine stabile und räumlich gut definierbare Aufspannung bereitstellbar ist für die Bearbeitung derjenigen Flächen, deren genaue Position im Raum funktionsbestimmend ist, wie beispielsweise Lagersitze. In einem nachfolgenden Arbeitsschritt ist dann ein Entfernen der Nocken ausführbar, wobei es hierbei nicht auf derart hohe Positioniergenauigkeit ankommt wie bei Lagersitzen. Denn die zum Entfernen der Nocken bearbeitete Fläche ist in ihrer axialen Position nicht funktionsbestimmend für das Getriebe, insbesondere hat sie keinen Einfluss auf den Achsabstand der Verzahnungsteile zueinander.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Dichtflächen senkrecht zueinander angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass ein beidseitiger Abtrieb und eine verbesserte Entwärmung gewährleistbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das zentrale Gehäuseteil zumindest teilweise gehäusebildend für einen Elektromotor, eine elektronische Schaltung zur Speisung des Elektromotors und für ein Getriebe, das von dem Elektromotor angetrieben wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein kompakter Antrieb ausbildbar ist, da eine gemeinsame Nutzung des zentralen Gehäuseteils ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind weist an den Dichtflächen Dichtungen vorgesehen zur dichten Verbindung mit dem weiteren und dem dritten Gehäuseteil. Von Vorteil ist dabei, dass der Getriebebereich mit Schmieröl befüllbar ist und der Kompaktantrieb somit auch in der Nahrungsmittelindustrie einsetzbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Statorblechpaket aus in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Einzelsegmenten zusammengesetzt, insbesondere wobei jedes Einzelsegment einen in radialer Richtung nach innen gerichteten Zahn aufweist, um den eine Statorwicklung herum vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Zusammenhalt und die Kreisform des gesamten Stators mittels des zentralen Gehäuseteils mit derjenigen Fläche bewirkt ist, an welcher das Gehäuseteil in der erneuten Aufspannung mittels der Spannvorrichtung gehalten ist. Hierbei sind zwar kleine Einkerbungen in kleinen Winkelbereichen am Umfang verursacht durch die Spannvorrichtung, jedoch bleibt die Kreisform insgesamt für den Stator sehr gut einhaltbar, solange die Winkelbereiche sehr viel kleiner sind als die Ausdehnung des jeweiligen Einzelsegments in Umfangsrichtung.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist ein Rohteil eines Gehäuseteils eines erfindungsgemäßen Kompaktantriebs in Schrägansicht gezeigt, wobei auskragende Nocken vorgesehen sind.
In der 2 ist das Gehäuseteil nach der Bearbeitung und dabei erfolgenden Entfernung der Nocken gezeigt.
Dieses Gehäuseteil ist ein zentrales Gehäuseteil, welches einen Raumbereich eines Getriebes zumindest teilweise gehäusebildend umgibt und zumindest jeweils ein Lager der Abtriebswelle und ein Lager jeder Zwischenwelle sowie ein Lager der die eintreibende Getriebestufe des Getriebes antreibenden Rotorwelle eines Elektromotors. Der Lagersitz 5 der abtreibenden Getriebewelle und der Lagersitz 7 einer Zwischenwelle sind in 1 gezeigt.
Auch der Raumbereich des Elektromotors ist zumindest teilweise vom zentralen Gehäuseteil umgeben. Zum Einklemmen des Stators des Elektromotors ins zentrale Gehäuseteil 1 ist ein 3 elastisch verformbarer Bereich am zentralen Gehäuseteil vorgesehen.
Das zentrale Gehäuseteil 1 weist auch in einer Ebene angeordnete Bohrungen 4 für Befestigungsschrauben auf, mit denen ein Gehäusedeckel verbindbar ist, der zusammen mit dem zentralen Gehäuseteil eine den Elektromotor versorgende elektronische Schaltung, wie Umrichter-Elektronik oder Sanftanlauf-Elektronik, gehäusebildend umgibt.
Ebenso weist das zentrale Gehäuseteil 1 auch in einer Ebene angeordnete Bohrungen 6 für Befestigungsschrauben auf, die zum Verbinden eines den Raumbereich des Getriebes abdeckenden Gehäuseteils vorgesehen sind. Hierbei weist dieses Gehäuseteil auch entsprechende Lagersitze für die abtreibende Welle des Getriebes und die Zwischenwelle oder Zwischenwellen des Getriebes auf.
Die Ebene der Bohrungen 6 steht senkrecht auf der Ebene der Bohrungen 4.
In der Ebene der Bohrungen 6 oder direkt benachbart zu dieser Ebene sind ebenfalls in einer zu dieser Ebene parallelen Ebene angeordnete Nocken 2 vorgesehen.
In der 1 sind hierzu drei Nocken am zentralen Gehäuseteil 1 gezeigt, das in 1 im Zustand als Rohgussteil schematisch skizziert ist. Dieses Rohgussteil ist somit an den Nocken aufspannbar auf eine Aufspannvorrichtung einer Bearbeitungsmaschine, mit welcher die Lagersitze des für die Rotorwelle des Elektromotors vorgesehenen Lagers bearbeitbar sind. Auch weitere Flächen sind bei derselben Aufspannung bearbeitbar, wie der Lagersitz des Lagers der Zwischenwellen, der Lagersitz der abtreibenden Welle und der Lagersitz der als eintreibende Getriebewelle wirksamen Rotorwelle und auch die für das Aufnehmen des Statorblechpaketes des Elektromotors vorgesehene Fläche. Neben den Lagersitzen sind auch die Wellendichtringsitze entsprechend bearbeitbar.
Als Bearbeitungsmaschine ist vorzugsweise eine spanende Bearbeitungsmaschine eingesetzt, wie Drehmaschine, Fräsmaschine oder Schleifmaschine.
Auch Bohrungen, wie die Bohrungen (4, 6) sind in derselben Aufspannung bearbeitbar wie die Lagersitze. Darüber hinaus werden auch ebene Flächen, wie beispielsweise diejenige ebene Fläche, in welcher die Bohrungen 4 eingebracht sind, in derselben Aufspannung bearbeitet.
In einem sich anschließenden weiteren Arbeitsschritt wird das zentrale Gehäuseteil mittels eines Spanndorns aufgespannt in der Bearbeitungsmaschine, wobei der Spanndorn kraftschlüssig mit der für die Aufnahme und kraftschlüssige Verbindung mit dem Statorblechpaket vorgesehene Bereich verbunden wird. Zur Ausrichtung und unterstützenden Fixierung wird auch der Lagersitz der abtreibenden Welle verbunden mit der Aufspannvorrichtung.
In dieser Aufspannung werden nun die Nocken 2 entfernt, währenddessen die ebene Fläche, in welcher die Bohrungen 6 eingebracht sind, bearbeitet wird. Somit ist dann das gesamte zentrale Gehäuseteil in einfacher und schneller Weise hochgenau bearbeitbar, wobei nur zwei Aufspannungen notwendig sind, obwohl eine senkrechte zu zwei zueinander parallelen Flächen Fläche vorhanden ist und alle Flächen zu bearbeiten sind.
In der 2 ist das zentrale Gehäuseteil nach der Bearbeitung gezeigt, also mit entfernten Nocken und bearbeiteter ebener Fläche mit Bohrungen 6.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind aber auch mehr als drei Nocken vorteilhaft einsetzbar. Vorzugsweise sind diese Nocken dann ebenfalls in einer Ebene angeordnet.

1: zentrales Gehäuseteil
2: Nocken
3: elastisch verformbarer Bereich
4: Bohrungen für Befestigungsschrauben
5: Lagersitz für Lager der Abtriebswelle
6: Bohrung für Befestigungsschrauben
7: Lagersitz für Lager der Zwischenwelle

Claims

Verfahren zur Herstellung eines zentralen Gehäuseteils, insbesondere eines Kompaktantriebs, dadurch gekennzeichnet, dass (i) in einem ersten Arbeitsschritt das Rohgussteil an herausragenden Nocken aufgespannt wird auf eine Aufspannvorrichtung einer Bearbeitungsmaschine, (ii) in einem zweiten Arbeitsschritt eine Dichtfläche zum Aufsetzen eines weiteren Gehäuseteils, Lagersitze und/oder Wellendichtringsitze sowie einer zur Aufnahme eines Statorblechpakets vorgesehenen Fläche mit der Bearbeitungsmaschine bearbeitet wird, (iii) in einem dritten Arbeitsschritt das zentrale Gehäuseteil an einer bearbeiteten Fläche, insbesondere Aufnahmefläche für das Statorblechpaket, erneut aufgespannt wird, (iv) in einem vierten Arbeitsschritt die Nocken entfernt werden und eine weitere Dichtfläche zum Aufsetzen eines dritten Gehäuseteils bearbeitet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass (v) in einem fünften Arbeitsschritt ein Statorblechpaket in das zentrale Gehäuseteil eingeführt und kraftschlüssig verbunden wird, insbesondere durch ein elastisches Auslenken von Teilbereichen des zentralen Gehäuseteils auf das Statorblechpaket zu, wobei das elastische Auslenken mittels Einschrauben einer Schraube bewirkt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die als Dichtfläche bearbeitete Fläche eben ist und in ihr Gewindebohrungen, insbesondere zum Anschrauben des weiteren beziehungsweise des dritten Gehäuseteil, vorgesehen sind.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zentralen Gehäuseteil ein Lager einer Rotorwelle eines Elektromotors, zumindest ein Lager einer Zwischenwelle eines Getriebes und ein Lager einer Abtriebswelle eines Getriebes sowie ein Statorblechpaket des Elektromotors aufgenommen wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die weitere Dichtfläche ein drittes Gehäuseteil aufgesetzt wird, das zumindest ein Lager einer Zwischenwelle eines Getriebes und ein Lager einer Abtriebswelle des Getriebes aufnimmt.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine spanend bearbeitet, insbesondere fräsend und/oder schleifend.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bearbeitete Fläche, an welcher das zentrale Gehäuseteil erneut aufgespannt wird, ein Lagersitz für das Lager einer Rotorwelle eines Elektromotors ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Arbeitsschritt das zentrale Gehäuseteil zusätzlich abgestützt wird an einem für ein Lager einer Abtriebswelle vorgesehenen Lagersitz, insbesondere wobei die Abtriebswelle als Hohlwelle ausgeführt ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen senkrecht zueinander angeordnet sind und/oder dass zum Aufspannen ein Spanndorn verwendet ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gedachte, die Nocken verbindende Polygon eine Fläche einschließt, die – zumindest einen Teilbereich der durch den im zweiten Arbeitsschritt bearbeiteten Lagersitz für das Lager des Lagers der Abtriebswelle umschlossenen Fläche und – zumindest einen Teilbereich der durch den im zweiten Arbeitsschritt bearbeiteten Lagersitz für das Lager des Lagers der Rotorwelle umschlossenen Fläche umfasst, insbesondere wobei die Flächen hierbei in axialer Richtung projiziert sind, also nur in einer Ebene dargestellt sind, deren Normale in Richtung der Wellenachse der Abtriebswelle ausgerichtet ist, insbesondere wobei Abtriebswelle und Rotorwelle parallel zueinander ausgerichtet sind.
Kompaktantrieb, umfassend ein zentrales Gehäuseteil, das aus einem Rohgussteil gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Rohgussteil herausragende Nocken vorgesehen sind, die in einer Ebene angeordnet sind.
Kompaktantrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompaktantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist.
Kompaktantrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen senkrecht zueinander angeordnet sind.
Kompaktantrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Gehäuseteil zumindest teilweise gehäusebildend für einen Elektromotor, eine elektronische Schaltung zur Speisung des Elektromotors und für ein Getriebe ist, das von dem Elektromotor angetrieben wird, und/oder dass an den Dichtflächen Dichtungen vorgesehen sind zur dichten Verbindung mit dem weiteren und dem dritten Gehäuseteil.
Kompaktantrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorblechpaket aus in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Einzelsegmenten zusammengesetzt ist, insbesondere wobei jedes Einzelsegment einen in radialer Richtung nach innen gerichteten Zahn aufweist, um den eine Statorwicklung herum vorgesehen ist.