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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anordnung einer Fördereinheit
an einem Transportsystem, wobei die Fördereinheit von einer elektrischen
Maschine angetrieben ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Transportsystem
mit einer derartigen Vorrichtung.
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Es
ist bekannt, dass Fördereinheiten
bzw. Förderer
oder auch Transportsysteme zum Antrieb elektrische Maschinen aufweisen.
Eine Ausführungsform
eines Förderers
sind beispielsweise Rollenbahnen. Rollenbahnen umfassen i.d.R. mehrere
eng aufeinander folgende Tragrollen, auch als Förderrollen bezeichnet, die
mit fester Achse in einem Flach- oder Winkelstahlrahmen angeordnet
sind. Bei einem derartigen Rollenantriebssystem wird die elektrische Maschine
auch als Rollenmotor bezeichnet. Der Rollenmotor ist als Außenläufermotor,
beispielsweise als Servoaußenläufermotor,
ausgebildet und im Inneren der Trag- bzw. Förderrolle angeordnet. Der Läufer des
Rollenmotors ist dabei mit der Förderrolle
verbunden und treibt diese an. Der Ständer des Rollenmotors ist ebenso
auf der festen Achse der Förderrolle
angeordnet.
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Außenläufermotoren
erzeugen je nach eingesetztem Motortyp mehr oder weniger hohe Schwingungen.
Insbesondere magnetbestückte
Motoren weisen ein so genanntes Rastmoment auf, welches zu einer
Drehmomentwelligkeit führt.
Zusätzlich führen mechanische
Toleranzen zu einem unsymmetrischen Verhalten des Motors.
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Die
im Betrieb des Motors erzeugten Schwingungen innerhalb des Motors
werden über
die Motorwelle bzw. die Motorachse und den Außenläufer an das Transportsystem,
beispielsweise an die Seitenwangen oder auch an die Rollen der Rollenbahnen, weitergeleitet.
Dadurch wird das Transportsystem zu Schwingungen angeregt, was einerseits
zu Instabilitäten
und andererseits zur Erzeugung eines Störgeräuschs, das zusätzlich noch
drehzahl- und belastungsabhängige
Resonanzspitzen aufweisen kann, führt.
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Eine
Möglichkeit
zur Reduzierung der Rastmomente besteht darin, den Luftspalt zwischen
Läufer
und Ständer
zu vergrößern und
somit die Magnetfeldstärke
zu reduzieren. Nachteilig dabei ist die damit verbundene Reduzierung
der Leistungsdaten des elektrischen Antriebs.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Anordnung
einer Fördereinheit an
einem Transportsystem bereitzustellen, welche die Übertragung
von Schwingungen von der Fördereinheit
oder der elektrischen Maschine an das Transportsystem vermeidet
und die einfach herstellbar ist. Weitere Aufgabe ist es, ein Transportsystem
mit einer derartigen Vorrichtung bereitzustellen.
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Die
Aufgabe wird durch Merkmale der Patentansprüche 1 und 21 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Anordnung einer Fördereinheit,
welche von einer elektrischen Maschine angetrieben ist, an einem
Transportsystem, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinheit
und/oder die elektrischen Maschine Mittel zur Schwingungsdämpfung aufweisen.
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Die
elektrische Maschine, die die Fördereinheit
antreibt, weist einen beweglichen und einen feststehenden Teil auf.
Die Fördereinheit
ist auf einer ersten drehfesten Achse gelagert. Das feststehende
Teil der elektrischen Maschine, der Ständer, ist an einer zweiten
drehfesten Achse angeordnet. Die erste Achse und die zweite Achse
sind dabei mittels einer Kupplungseinheit koppelbar bzw. verbindbar.
Die Kupplungseinheit ist so ausgeführt, dass die beiden Achsen
an- und abkoppelbar sind.
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Die
Anordnung ist so ausgeführt,
dass der Ständer
der elektrischen Maschine und die Fördereinheit nicht auf der gleichen
festen Achse, sondern auf zwei verschiedenen Achsen befestigt sind,
wobei die Achsen axial hintereinander angeordnet sind. Dadurch wird
eine feste mechanische Kopplung von Elektromotor und Fördereinheit
vermieden, was bereits zu einer Reduzierung der Schwingungsübertragung
führt.
Die Kopplung bzw. die Kupplungseinheit dient dabei als Drehmomentstütze, insbesondere
für die
Achse, an welcher der Ständer
der elektrischen Maschine angeordnet ist.
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Um
die Übertragung
der Schwingungen und den damit verbundenen Geräuschpegel weiter zu reduzieren,
weist vorteilhafterweise die Kupplungseinheit und/oder die erste
Achse und/oder die zweite Achse ein oder mehrere Elemente zur Dämpfung von Schwingungen
auf. Derartige Dämpfungselemente sind
beispielsweise aus elastisch verformbaren Kunststoffen hergestellt.
Sie können
aber auch aus sämtlichen
Materialen, die sich zur Schwingungsdämpfung eignen, hergestellt
sein. Vorzugsweise ist ein Dämpfungselement
als Kunststoffring, insbesondere als Elastomerkranz ausgebildet.
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Da
die Kupplungseinheit und das Dämpfungselement
im Inneren der Förderrolle
angeordnet sind, werden vorwiegend Schwingungen der einzelnen Förderrolle
mit Elektromotor gedämpft,
so dass erheblich weniger Schwingungen an das Transportsystem nach
außen übertragen
werden.
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Vorteilhafterweise
kann eine derartige Schwingungsübertragung
durch den Einsatz einer Klauenkupplung mit Dämpfungselementen realisiert werden.
Die Klauenkupplung ist so ausgelegt, dass sie Axialversatz ausgleicht
und rotatorische Bewegungen dämpft,
insbesondere stoßartige
Belastungen und Schwingungen. Eine derartige Klauenkupplung ist
einfach realisierbar und einbaubar. Die Klauenkupplung weist eine
erste und eine zweite Klaue auf, wobei die erste Klaue an der ersten
Achse und die zweite Klaue an der zweiten Achse angeordnet ist.
Jeweils eine Klaue ist an einer Motorachse angeordnet.
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Vorteilhafterweise
ist ein als Elastomerkranz ausgebildetes Dämpfungselement zwischen erster und
zweiter Klaue der Klauenkupplung angeordnet, wobei die beiden Klauen
mit dem Dämpfungselement
in Eingriff stehen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Kupplungseinheit und/oder
die Dämpfungselemente
nicht nur zur Schwingungsdämpfung
und Geräuschreduzierung
eingesetzt werden. Gleichzeitig können die Kupplungseinheit und/oder
die Dämpfungselemente
so ausgelegt sein, dass die im Motor entstehende Verlustwärme nicht
zu einer unzulässig
hohen Temperatur der Fördereinheit,
insbesondere der Tragrolle, führt.
In diesem Fall sind die genannten Elemente derart ausgeführt, dass sie
schlechte Wärmeleiteigenschaften
aufweisen. Thermisch isolierende Materiale sind beispielsweise Nichtmetalle.
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Umgekehrt
besteht aber auch die Möglichkeit,
durch die Entkopplungselemente gezielt Wärme abzuführen. In diesem Fall weisen
die Entkopplungselemente gute Wärmeleiteigenschaften
auf und sind beispielsweise aus Metall hergestellt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist zwischen dem beweglichen Teil der elektrischen Maschine und
der Förderrolle
zumindest ein elastisches Element zur Schwingungsdämpfung angeordnet.
Der Motor bzw. die elektrische Maschine ist im Inneren der Fördereinheit
angeordnet und der bewegliche Teil der elektrischen Maschine mit
der Fördereinheit verbunden,
wobei beispielsweise ein elastisches Element radial in Umfangsrichtung
der elektrischen Maschine angeordnet ist. Derartige elastische Elemente sind
so ausgebildet, dass diese das Drehmoment von der elektrischen Maschine
zur Förderrolle übertragen und
die elektrische Maschine zentrieren. Schwingungen, die durch die
elektrische Maschine entstehen, werden dagegen gedämpft. Ein
derartiges elastisches Element kann beispielsweise ringförmig ausgebildet
sein, wobei sich dieser elasti sche Ring am Umfang des Motors oder
auch an einem oder beiden Lagerschilden des Motors befindet, beispielsweise von
außen
aufgeschoben wird. Die Förderrolle
ist somit nicht direkt, sondern indirekt über die ringförmigen Dämpfungselemente
mit dem beweglichen Teil der elektrischen Maschine verbunden. Die
elastischen Dämpfungselemente
können
auch andere Formen aufweisen und aus sämtlichen Materialen bestehen,
die sich zur Schwingungsdämpfung
eignen, insbesondere Kunststoffe, wie beispielsweise Elastomere.
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Die
elektrische Maschine bzw. der Elektromotor ist als rotatorische
Außenläufermaschine
ausgebildet. Der Läufer
des Motors ist mit mehreren Permanentmagneten bestückt, die
sowohl an der Oberfläche
des Rotors und/oder auch im Inneren des Rotors in dafür vorgesehenen
Magnettaschen angeordnet sein können.
Der Ständer
des Motors ist mit einer oder mehreren Wicklungen versehen, die
als konzentrierte Wicklungen (Zahnspulen) oder als verteilte Wicklungen
angeordnet sein können.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist insbesondere für
ein Rollenantriebssystem mit Rollenbahnen in der Fördertechnik
vorgesehen. Rollenbahnen umfassen mehrere hohlzylindrische Tragrollen/Förderrollen,
die jeweils beweglich an der ersten Achse, beispielsweise über ein
Lagerschild und ein oder mehrere Wälzlager, in einem Flach- oder
Winkelstahlrahmen angeordnet sind. Vorteilhafterweise ist jeweils
eine Rolle über
zwei Lager gelagert, wobei jeweils ein Lager an den Außenseiten
der Förderrolle angeordnet
ist.
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Die
elektrische Maschine ist als Außenläufer-Rollenmotor,
beispielsweise als Servoaußenläufermotor,
ausgebildet und im Inneren der Trag- bzw. Förderrolle angeordnet.
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Der
Läufer
des Rollenmotors ist dabei mit der Fördereinheit, d. h. der Rolle,
verbunden und treibt diese an. Der Läufer selbst ist über zumindest
zwei Lager, beispielsweise Wälzlager
(Rollenlager oder Kugellager), auf der zweiten drehfesten Achse
gelagert, wobei jeweils ein Kugellager an den Stirnsei ten der elektrischen
Maschine angeordnet ist. Der Läufer kann
auch mittels anderer Lagertypen gelagert sein.
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Der
Ständer
des Rollenmotors ist auf der zweiten festen Achse angeordnet. Die
Achse der Rolle und die Achse des Rollenmotors sind über die Klauenkupplung
mit einem Elastomerkranz als Dämpfungselement
mechanisch gekoppelt.
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Vorteilhafterweise
ist das Lagerschild, über welches
die Fördereinheit
an der ersten Achse angeordnet ist, aus Kunststoff hergestellt.
Ein derartiges Kunststofflagerschild trägt ebenso zur Entkopplung von
Elektromotor und Fördereinheit
und somit zur Schwindungsdämpfung
bei.
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Rollenbahnen
sind vielseitig anwendbar, insbesondere für Stückgut mit ebener Bodenfläche, wie beispielsweise
Pakete und Kisten beim Warenumschlag und in Lagern. Weitere Einsatzzwecke
für die beschriebenen
Rollenantriebssysteme sind Rollenbahnen von Post- und Paketverteilerzentren,
Sicherheits- und
Verzögerungselemente
(Bahnsteuerung) in Textil- und Papierveredelungsanlagen, bei Textilspindeln
und Galetten sowie in Werkstätten,
insbesondere Gießereien,
für den
Werkstücktransport.
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In
der nachfolgenden Beschreibung werden weitere Merkmale und Einzelheiten
der Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von
Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Dabei
sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle
Ausführungsbeispiele übertragbar.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Rollenantriebssystem mit Rollenmotor und Rolle nach dem Stand der
Technik;
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2 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Anordnung einer elektrischen Maschine an einer Fördereinheit;
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3 eine
perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß 2;
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4 eine
weitere Ausführungsform
zur Anordnung einer elektrischen Maschine an einer Fördereinheit;
und
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5 eine
weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
gemäß 2.
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1 zeigt
ein Rollenantriebssystem 1 mit einer elektrischen Maschine 2 (Rollenmotor)
und mit einer Förderrolle 5,
die als Fördereinheit
dient, gemäß dem Stand
der Technik. Die Förderrolle 5 ist
mit der festen Achse 6 an einer Seitenwange 7 eines nicht
gezeigten Flach- oder Winkelstahlrahmens angeordnet. Die Förderrolle 5 ist
beweglich an der festen Achse 6 über die Lagerschilde 10a, 10b und
die Kugellager 13a, 13b gelagert, wobei jeweils
ein Lagerschild und ein Lager an den Stirnseiten 12a, 12b angeordnet
ist.
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Der
Rollenmotor 2 ist als Außenläufermotor, beispielsweise als
Servoaußenläufermotor,
ausgebildet und im Inneren der Trag- bzw. Förderrolle 5 angeordnet.
Der Läufer 4 des
Rollenmotors 2 ist dabei mit der Förderrolle 5 verbunden
und treibt diese an. Der Ständer 3 des
Rollenmotors mit der Wicklung 3a ist ebenso auf der festen
Achse 6 angeordnet. Der Außenläufer 4 besteht beispielsweise
aus einem Rückschlussrohr
und mehreren an dessen Innenseite angeordneten Permanentmagneten 4a.
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Anordnung der elektrischen Maschine 2 an der Fördereinheit 5. 2 zeigt
dabei einen Ausschnitt eines Rollenantriebssystems 1, wobei
bei dem gesamten Rollenantriebssystem 1 der gleiche Ausschnitt
spiegelverkehrt neben dem gezeigten Ausschnitt angeordnet ist. Die
Fördereinheit 5,
als Rolle ausgebildet, ist auf der ersten drehfesten Achse 6a gelagert.
Der Ständer 3 mit
der Wicklung 3a der elektrischen Maschine 2 ist
an der zweiten drehfesten Achse 6b befestigt. Die erste
Achse 6a und die zweite Achse 6b sind mittels
der Kupplungseinheit 8 gekoppelt. Die Kupplungseinheit 8 ist
so ausgeführt, dass
die beiden Achsen 6a, 6b an- und abkoppelbar sind.
Die Rollenantriebseinheit 1 ist so ausgeführt, dass
der Ständer 3 der
elektrischen Maschine 2 und die Förderrolle 5 nicht
auf der gleichen festen Achse angeordnet sind, sondern auf zwei
verschiedenen Achsen 6a, 6b. Dadurch wird eine
feste mechanische Kopplung von Elektromotor 2 und Fördereinheit 5 vermieden,
was bereits zu einer Reduzierung der Schwingungsübertragung führt.
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Um
die Übertragung
der Schwingungen und den damit verbundenen Geräuschpegel weiter zu reduzieren,
weist vorteilhafterweise die Kupplungseinheit 8 und/oder
die erste Achse 6a und/oder die zweite Achse 6b ein
oder mehrere Elemente 9 zur Dämpfung von Schwingungen auf.
Das Dämpfungselement 9 ist
als Kunststoffring, insbesondere als Elastomerkranz, ausgebildet.
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Die
Kupplungseinheit 8 ist als Klauenkupplung ausgeführt. Die
Klauenkupplung 8 ist so ausgelegt, dass sie insbesondere
rotatorische Bewegungen, wie Schwingungen, dämpft. Die Klauenkupplung 8 weist
die erste Klaue 8a und die zweite Klaue 8b auf,
wobei die erste Klaue 8a an der ersten Achse 6a und
die zweite Klaue 8b an der zweiten Achse 6b angeordnet
ist. Es ist demnach jeweils eine Klaue 8a, 8b an
einer Motorachse 6a, 6b angeordnet.
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Das
als Elastomerkranz ausgebildete Dämpfungselement 9 ist
zwischen erster und zweiter Klaue 8a, 8b der Klauenkupplung 8 angeordnet,
wobei die beiden Klauen 8a, 8b mit dem Dämpfungselement 9 in
Eingriff stehen.
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Der
Läufer 4 mit
den Permanentmagneten 4a des Rollenmotors 2 ist
mit der Förderrolle 5 verbunden
und treibt diese an. Der Läufer 4 selbst
ist über
zumindest zwei Lager 11a, 11b, beispielsweise Kugellager,
auf der zweiten drehfesten Achse 6b gelagert, wobei das
Lager 11b nicht dargestellt ist. Jeweils ein Kugellager 11a, 11b ist
an den Stirnseiten 12a, 12b (12b nicht
gezeigt) der elektrischen Maschine 2 angeordnet.
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Die
Förderrolle 5 ist
beweglich an der festen Achse 6a über die Lagerschilde 10a, 10b und
die Kugelrollenlager 13a, 13b gelagert, wobei
jeweils ein Lagerschild und zumindest ein La ger an den Stirnseiten 12a, 12b angeordnet
ist. Das Lagerschild 10b ist ebenso nicht gezeigt, ist
aber gleich dem Lagerschild 10a ausgeführt und befindet sich seitenverkehrt
an der der Stirnseite 12a gegenüberliegenden Stirnseite 12b.
Das Ausführungsbeispiel
gemäß 2 zeigt dabei
zwei Lager 13a, 13b an der 12a, wobei
auch an der zweiten Stirnseite 12b zwei Lager angeordnet sind,
so dass die Förderrolle 5 auf
insgesamt vier Lagern gelagert ist. Die Lagerschilde 10a, 10b, über welche
die Förderrolle 5 an
der ersten Achse 6a angeordnet ist, sind aus Kunststoff
hergestellt.
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Die
hohlzylindrische Förderrolle 5 weist
eine größere axiale
Länge als
die elektrische Maschine 2 auf und somit ist die elektrische
Maschine vollständig im
Inneren der Förderrolle 5 angeordnet.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß 2. 3 zeigt
nur den Kupplungs- und Lagerungsbereich des Rollenantriebssystems 1,
wobei auf 2 verwiesen wird. Nicht gezeigt
sind elektrischer Antrieb 2 und Förderrolle 5.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform zur
Anordnung einer elektrischen Maschine 2 an einer Fördereinheit 5 in
einer perspektivischen Ansicht. Die Ausführungsform gemäß 4 kann
sowohl für bekannte
Rollenmotoren und Rollen als auch für das erfindungsgemäße Rollenantriebssystem
angewandt werden. 4 zeigt ein bekanntes Rollenantriebssystem 1 mit
einer elektrischen Maschine 2 (Rollenmotor) und einer Förderrolle 5,
die als Fördereinheit dient.
Des weiteren wird auf die 1 verwiesen.
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Die
Ausführungsform
gemäß 4 zeigt eine
Entkopplung von Motor zu Förder-
bzw. Tragrolle, was zusätzlich
zu einer Reduzierung der Geräuschentwicklung
führt.
Der Motor bzw. die elektrische Maschine 2 ist im Inneren
der Fördereinheit 5 angeordnet
und der bewegliche Teil 4 der elektrischen Maschine 2 mit
der Fördereinheit 5 verbunden,
wobei zwischen dem be weglichen Teil 4 der elektrischen Maschine 2 und
der Förderrolle 5 beispielsweise
zumindest ein elastisches Element 14 zur Schwingungsdämpfung angeordnet
ist. Das elastische Element 14 ist ringförmig ausgebildet,
wobei sich dieser elastische Dämpfungsring 14 am
Umfang des Motors 2 und/oder auch an einem oder beiden
Lagerschilden 10a, 10b des Motors 2 befindet,
beispielsweise von außen
aufgeschoben wird. Die Förderrolle 5 ist
somit nicht direkt, sondern indirekt über die ringförmigen Dämpfungselemente 14 mit
dem beweglichen Teil 4 der elektrischen Maschine 2 verbunden.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Anordnung der elektrischen Maschine 2 an einer Fördereinheit 5. 5 zeigt
ein erfindungsgemäßes Rollenantriebssystem 1 mit
einer elektrischen Maschine 2 (Rollenmotor) und einer Förderrolle 5,
die als Fördereinheit dient.
Des Weiteren wird auf die 2 verwiesen.
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Die
Ausführungsform
gemäß 5 zeigt eine
Entkopplung von Motor zu Förder-
bzw. Tragrolle, was zusätzlich
zu einer Reduzierung der Geräuschentwicklung
führt.
Der Motor bzw. die elektrische Maschine 2 ist im Inneren
der Fördereinheit 5 angeordnet
und der bewegliche Teil 4 der elektrischen Maschine 2 mit
der Fördereinheit 5 verbunden,
wobei zwischen dem beweglichen Teil 4 der elektrischen Maschine 2 und
der Förderrolle 5 beispielsweise
zumindest ein elastisches Element 14 zur Schwingungsdämpfung angeordnet
ist. Das elastische Element 14 ist ringförmig ausgebildet,
wobei sich dieser elastische Dämpfungsring 14 am
Umfang des Motors 2 und/oder auch an einem oder beiden
Lagerschilden 10a, 10b des Motors 2 befindet,
beispielsweise von außen
aufgeschoben wird. Die Förderrolle 5 ist
somit nicht direkt, sondern indirekt über die ringförmigen Dämpfungselemente 14 mit
dem beweglichen Teil 4 der elektrischen Maschine 2 verbunden.