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Die Erfindung bezieht sich auf eine Sortiermaschinen-Antriebsvorrichtung mit den oberbegrifflichen Merkmalen gemäß Anspruch 1 bzw. auf ein Verfahren zum Zusammenbauen einer derartigen Sendungssortiermaschinen-Antriebsvorrichtung. Eine solche Einrichtung ist z. B. aus
US 4,870,335 A bekannt.
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Die
EP 11 33 444 B1 beschreibt eine Sendungssortiermaschine, welche Weichen in Laufwegen aufweist, über welche Briefe als flache, flexible Sendungen von einer Eingangsstelle auf eine Vielzahl von Ausgangsstellen verteilt werden. Zum Verstellen solcher Weichen dient jeweils eine einer Weiche zugeordnete Sendungssortiermaschinen-Antriebsvorrichtung.
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Derartige Sendungssortiermaschinen weisen üblicherweise eine Vielzahl einzelner und voneinander unabhängig angeordneter Komponenten zur Ausbildung einer solchen Sendungssortiermaschinen-Antriebsvorrichtung auf. Bei den einzelnen Komponenten handelt es sich insbesondere um eine Art Grundplatte oder Rahmen, woran die weiteren Komponenten teilweise einzeln und teilweise als vormontierte Baugruppen angeordnet werden. Insbesondere umfasst eine solche Anordnung eine Welle, welche durch einen Rotor geführt ist, wobei der Rotor in für sich bekannter Art und Weise in einem Stator angeordnet ist und mittels im Stator angeordneter Spulen relativ zum Stator gedreht werden kann. Durch die Drehung des Rotors wird entsprechend die Welle mit dem Rotor zusammen gedreht. Eine solche Anordnung aus Rotor, Stator und Welle wird als individuelle Komponenten an der Grundplatte befestigt. Außerdem ist bekannt, Wärmeleitvorrichtungen in dem Bereich des Stators anzuordnen, um von den Spulen bzw. einem die Spulen umgebenden Blechpaket des Stators erzeugte Wärme abzuführen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Sendungssortiermaschinen-Antriebsvorrichtung für eine Weiche zum Ablenken von flachen, flexiblen Sendungen konstruktiv derart auszugestalten, dass ein einfacher Zusammenbau der einzelnen Komponenten und eine kompakte und platzsparende Endanordnung der Komponenten nach deren Zusammenbau ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine Sendungssortiermaschinen-Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren zum Zusammenbauen einer derartigen Sendungssortiermaschinen-Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
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Bevorzugt wird demgemäß eine Sendungssortiermaschinen-Antriebsvorrichtung für eine Weiche zum Ablenken von flachen, flexiblen Sendungen, insbesondere Briefen, während deren Lauf durch eine Sendungssortiermaschine. Die Antriebsvorrichtung ist ausgestattet mit einer eine Bodenplatte aufweisenden Grundplatte, einer Welle, einer Lageranordnung zum Lagern der Welle an der Grundplatte, einem Stator, der fest an der Grundplatte befestigt ist, und einem Rotor, der zum Aufnehmen der Welle und Drehen der Welle drehbar in der Grundplatte gelagert ist. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung sind dabei die Lageranordnung, der Rotor und der Stator alle an der Grundplatte angeordnet. Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung sind dabei zusätzlich zumindest eine Anschlagfläche für einen Anschlag am Rotor und eine Wärmeableitungsanordnung für den Stator alle an der Grundplatte angeordnet.
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Bevorzugt ist eine solche Vorrichtung mit in dem Boden der Grundplatte einem ersten Lager zum Lagern der Welle und in dem Boden der Grundplatte zusätzlich einer Aufnahmeöffnung, die auch als Aussparung ausgestaltet sein kann, mit einer Erstreckung quer zur Erstreckung der Welle, wobei die Aufnahmeöffnung zumindest die Anschlagfläche aufweist, die als Wandungsabschnitt der Grundplatte zum Begrenzen eines Weges des am Rotor ausgebildeten oder drehfest angeordneten Anschlags beim Drehen des Rotors in Drehrichtung des Anschlags angeordnet ist. Dadurch übernimmt die Grundplatte eine konstruktive Mehrfachfunktion als Lager des Rotors und zugleich als Gegenanschlag zur Begrenzung eines zugelassenen Drehwinkels des Rotors.
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Bevorzugt ist die Grundplatte mit Befestigungselementen zum Befestigen des Stators und mit einem Deckel derart ausgestattet, dass zwischen der Grundplatte und dem Deckel der Stator angeordnet ist und ein Bereich seitlich des Stators zwischen der Grundplatte und dem Deckel zum Ableiten von im Stator erzeugter Wärme wandungsfrei ausgebildet ist. Dadurch übernimmt die Grundplatte zusätzlich eine konstruktiv ausgestaltete Funktion als Wärmeleitelement zum Ableiten von Wärme, welche durch in dem Stator üblicherweise angeordnete Spulen und Bleche entsteht.
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Vorzugsweise weist die Grundplatte einen Verbindungsdom zum Lagern der Welle auf, wobei sich der Verbindungsdom seitlich und oberhalb eines in dem Boden der Grundplatte aufgenommenen ersten Lagers und der Welle erstreckt und einen Lagersitz für ein zweites Lager zum Lagern der Welle aufweist. In einer einzigen mittels z.B. Spritzguss einstückig herstellbaren Komponente sind somit neben den weiteren genannten Komponenten auch zwei voneinander beabstandete Lager zum hinsichtlich der Wellenachse der Welle verschwenkungsfreien Lagern der Welle anordbar. Der Verbindungsdom ist dabei bevorzugt zwischen dem Lagersitz und dem Boden zu zumindest einer Seite quer zur Längserstreckung der Welle offen ausgebildet zum Einsetzen des Rotors. Dadurch kann der Rotor auf einfache Art und Weise von der Seite her zwischen die beiden Lager eingesetzt werden.
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Der Verbindungsdom erstreckt sich bevorzugt durch den Stator hindurch. Insbesondere weist der Verbindungsdom sich zur Welle achsparallel erstreckende Rippen in von der Welle abgewandter und zum Stator zugewandter Richtung auf. Diese Anordnung der Rippen gibt Stabilität, so dass die Rippen als Verstärkungsrippen wirken.
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Über bei einer solchen Anordnung bestehende Verbindungsflächen zwischen der Grundplatte und dem Stator, auf denen der Stator aufliegt, übernimmt die Grundplatte zusätzlich eine Wärmeleitfunktion.
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Bevorzugt wird entsprechend auch ein Verfahren zum Zusammenbauen einer derartigen Sendungssortiermaschinen-Antriebsvorrichtung, bei dem in einem frühen Verfahrensschritt auf einer Grundplatte mit einem sich seitlich und oberhalb einer in einem Boden der Grundplatte ausgebildeten Grundplattenöffnung erstreckenden Verbindungsdom, der an einer Seite quer zur Längserstreckung einer Welle offen ausgebildet ist, ein Rotor eingesetzt wird. In einem späteren Verfahrensschritt nach dem Einsetzen des Rotors wird ein Stator den Verbindungsdom umgreifend auf der Grundplatte aufgesetzt. In einem weiteren Schritt nach dem Einsetzen des Rotors und nach oder vor dem Aufsetzen des Stators wird dann die Welle durch ein erstes Lager in der Grundplattenöffnung, durch den zumindest teilweise im Verbindungsdom angeordneten Rotor und durch ein zweites Lager, das im Verbindungsdom aus Sicht des ersten Lagers jenseits des Rotors ausgebildet ist, drehfest mit dem Rotor verbunden eingesetzt. Während das erste Lager im Boden der Grundplatte optional zusammen mit der Welle einsetzbar ist, wird das zweite Lager im Verbindungsdom vorzugsweise vor dem Einsetzen des Rotors eingesetzt.
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Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 Komponenten einer Sendungssortiermaschinen-Antriebsvorrichtung in auseinandergezogener Darstellung vor der Montage;
- 2 die Sendungssortiermaschinen-Antriebsvorrichtung in fast fertig montiertem Zustand in perspektivischer Seitenansicht;
- 3 die Anordnung gemäß 2 in Seitenansicht auf die Stirnseite eines von einer Grundplatte abstehenden Verbindungsdoms;
- 4 eine perspektivische Ansicht der Grundplatte mit dem davon abstehenden Verbindungsdom;
- 5 eine Schnittansicht durch die Grundplatte und teilweise den Verbindungsdom der Grundplatte und
- 6 die Schnittansicht gemäß 5, wobei zusätzlich ein Rotor und eine Welle geschnitten darin eingesetzt dargestellt sind.
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Wie aus den Figuren, insbesondere aus 1, ersichtlich, ist eine Welle 1 in einer Grundplatte 4 über ein erstes Lager 2 und ein zweites Lager 3 drehbar gelagert anordbar. Das erste Lager 2 ist dabei in einer bodenseitigen Grundplattenöffnung 40 bzw. in einem Lagersitz 46 als einer Lageraufnahmeöffnung für das erste Lager einsetzbar. Das zweite Lager 3 ist in axialer Richtung der Welle von dem ersten Lager 2 und einem Boden 41 der Grundplatte 4, in welchem das erste Lager 2 eingesetzt ist, beabstandet in einem Lagersitz 43 einsetzbar. Der Lagersitz 43 des zweiten Lagers 2 wird durch ein vorderseitiges Ende eines Verbindungsdoms 42 ausgebildet. Nach dem Einsetzen der Welle 1 ist diese somit direkt durch entsprechende Lageröffnungen 20, 30 des ersten bzw. des zweiten Lagers 2, 3 eingesetzt in der Grundplatte 4 gelagert.
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Vor dem Einsetzen der Welle 1 in die Grundplatte 4 bzw. in die Lager 2, 3 wird in bzw. an der Grundplatte 4 ein Rotor 7 angeordnet. Der Rotor 7 weist eine zentral durch einen Rotorzentralabschnitt 71 führende Rotoröffnung 70 auf, durch welche die Welle 1 bei der Montage hindurchgeführt wird. Die Rotoröffnung 70 weist dabei einen unrunden Querschnitt auf, welcher einem entsprechenden Außenumfang der Welle 1 in diesem Bereich der Welle 1 angepasst ist, so dass eine Drehung des Rotors 7 direkt auf die Welle 1 übertragen wird, um zusammen mit dem Rotor 7 die Welle 1 zu drehen.
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Um den Rotor 7 zwischen dem ersten Lager 2 und dem zweiten Lager 3 einsetzen zu können, besteht der Verbindungsdom 42 aus vorzugsweise zwei oder mehr Wandungen, welche sich von dem Boden 41 der Grundplatte 4 zu dem Lagersitz 43 erstrecken, wobei zumindest an einer Seite, vorzugsweise an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Verbindungsdoms 42 keine Wandung ausgebildet ist. Dadurch kann der Rotor 7 von einer seitlichen Richtung her durch den offenen Abschnitt des Verbindungsdoms 42 zwischen das erste Lager 2 und das zweite Lager 3 eingesetzt werden. Durch ein nachfolgendes Einführen der Welle 1 durch die Lageröffnungen 20, 30 der beiden Lager 2, 3 und die dazwischen liegende Rotoröffnung 70 wird der Rotor 7 lagefest aber zusammen mit der Welle 1 um deren Wellenachse drehbar in der Grundplatte 4 gelagert.
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Um den Rotor 7 in Wechselwirkung mit einem Stator 6 zu einer Drehung um die Welle 1 antreiben zu können, sind seitlich an dem Rotorzentralabschnitt 71, das heißt insbesondere achsparallel zur Welle 1 am Rotorzentralabschnitt 71 ein Permanentmagnet oder mehrere Permanentmagnete 72 angeordnet. Die vorzugsweise zwei Permanentmagnete 72 erstrecken sich dabei in Richtung der Aussparungen bzw. wandungsfreien Abschnitte des Verbindungsdoms 42 und gegebenenfalls seitlich aus dem Verbindungsdom 42 heraus. Die Permanentmagnete 72 sind dabei relativ zu der Breite des wandungsfreien Abschnitts des Verbindungsdoms 42 schmal ausgebildet, so dass sie eine ausreichende Rotation des Rotors 7 in einem gewünschten und erforderlichen Drehbereich ermöglichen.
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Zur Begrenzung eines Drehbereichs des Rotors 7 sind an diesem vorzugsweise unterseitig, das heißt auf der dem Boden 41 zugewandten Seite, ein oder vorzugsweise zwei Anschläge 73 ausgebildet. Die Anschläge 73 erstrecken sich dabei von dem unteren Rotorzentralabschnitt 71 in seitlicher Richtung, d.h. vorzugsweise in gleicher Richtung wie die oberhalb dazu angeordneten Permanentmagnete 72. Zur Ausbildung eines Gegenanschlags für die Anschläge 73 sind in der Grundplatte 4, insbesondere im Boden 41 der Grundplatte 4 Aufnahmeöffnungen 49 ausgebildet. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Aufnahmeöffnungen 49 durch Aussparungen in dem Wandungsmaterial des Bodens 41 ausgebildet, wobei sich die Aufnahmeöffnungen 49 aus dem Bereich unterhalb des Verbindungsdoms 42 in seitlicher Richtung über den wandungsfreien Bereich des Verbindungsdoms 42 heraus erstrecken. Die in Drehrichtung seitlichen Wandungsflächen der Aufnahmeöffnung 49 bilden dabei Anschlagsflächen 48 für den oder die Anschläge 73 aus. Vorzugsweise können an den Anschlagsflächen 48 Anschlaggummis angeordnet sein, welche eine dämpfende Wirkung beim Anschlagen des entsprechenden Anschlags 73 haben. Dadurch ist der Rotor 7 nur innerhalb eines Drehbereichs drehbar, welcher durch die Anschläge 73 und die Anschlagsflächen 48 der Aufnahmeöffnungen 49 begrenzt ist.
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Zur Befestigung des Stators 6 und deren lagerichtiger Ausrichtung weist die Grundplatte 4 einen vorzugsweise umlaufenden Aufnahmevorsprung 47 auf. Bevorzugt ist in Draufsicht die Kontur des Aufnahmevorsprungs 47 quaderförmig, das heißt entsprechend der Kontur des Stators 6, ausgebildet. Die eigentliche Fixierung des Stators 6 an der Grundplatte 4 erfolgt vorzugsweise mittels Statorschrauben, welche durch den Stator 6 bzw. Blechplatten des Stators 6 hindurchgeführt und in entsprechende Aufnahmegewinde 62 an der Grundplatte 41 (4) eingeschraubt sind.
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Der Stator 6 besteht in für sich bekannter Art und Weise aus einem ein Magnetfeld führendes Bauteil, wie z.B. einem Blechpaket 61, welches Spulen 63 umgreift. Durch eine Aktivierung der Spulen 63 durch Anlegen eines entsprechenden Stromflusses erzeugen die Spulen 63 ein Magnetfeld, welches über Blechplatten des Blechpakets 61 in Wechselwirkung mit den Permanentmagneten 72 des Rotors 7 tritt und eine Verschwenkung des Rotors 7 entsprechend dem angelegten Stromfluss bewirkt.
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Zur Kontaktierung dient vorzugsweise eine Platine 8 mit entsprechenden elektronischen Komponenten. Bevorzugt ist die Platine 8 an einer Oberfläche bzw. parallel zur Oberfläche des Blechpakets 61 am Stator 6 angeordnet. Vorzugsweise weist die Platine 8 eine Steckeranordnung 81 auf, welche zum Anschließen an eine externe Versorgungs- und/oder Steuereinrichtung dient. Insbesondere weist die Platine 8 zur Steuerung geeignete oder erforderliche Komponenten auf. Zu solchen Komponenten zählt vorzugsweise auch ein Sensor zum Erfassen einer momentanen Drehstellung des Rotors 7. Vorzugsweise weist der Rotor 7 entsprechend einen Sensorsignalgeber 74 auf, welcher an der Seite des Rotors 7 angeordnet ist, welche der Platine 8 zugewandt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Sensorsignalgeber 74 oberseitig an einem der Permanentmagnete 72 angeordnet. Der Sensorsignalgeber 74 und der damit kommunizierende Sensor können in für sich bekannter Art und Weise ausgestaltet sein und insbesondere als optische, magnetische oder mechanische Schaltelemente ausgebildet sein.
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Vorzugsweise weist der Verbindungsdom 42 Rippen 45 an seiner Außenseite, das heißt an seiner von der Welle 1 und dem Rotor 7 abgewandten Seite auf. Die Rippen 45 sind dabei insbesondere als Verstärkungsrippen ausgebildet und führen ausgehend von dem Boden 41 mit von dem Wandungsbereich des Verbindungsdoms 42 abnehmender Breite und Tiefe zum Lagersitz 43. Vorzugsweise bewirken die Rippen 45 nicht nur eine Verstärkung als Verstärkungsrippen sondern auch eine Wärmeleitfunktion, da durch die Rippen 45 eine definierte Beabstandung zwischen dem Außenumfang des Verbindungsdoms 42 und dem Innenumfang einer durch den Stator 6 führenden Statoröffnung 60 entsteht.
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Die Statoröffnung 60 ist als Durchgangsöffnung in achsumgreifender und achsparalleler Richtung zur Welle 1 ausgebildet und so dimensioniert, dass beim Aufsetzen des Stators 6 über den Verbindungsdom 42 der Verbindungsdom umgriffen wird. Außerdem ist die Dimensionierung so, dass gegebenenfalls seitlich aus dem Verbindungsdom 42 herausragende Abschnitte des Rotors 7 frei beweglich bleiben. Sofern sich die Platine 8 in dem Bereich axial oberhalb des Stators 6 erstreckt, weist auch die Platine 8 eine entsprechend dimensionierte Platinenöffnung 80 auf, welche zumindest zum Umgreifen des Lagersitzes 43 ausreichend groß dimensioniert ist.
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Zum Schutz der an der Grundplatte 4 angesetzten Komponenten wird vorzugsweise ein Deckel 5 dem Boden 41 der Grundplatte 4 gegenüberliegend an der Grundplatte 4 befestigt. Dabei erstrecken sich seitliche Umfangswandungen des Deckels 5 nur so weit in Richtung der Grundplatte 4 bzw. von deren Boden 41, dass seitlich des Blechpaketes 61 ein wandungsfreier Raum verbleibt und vorzugsweise auch eine freie Strömungsverbindung zu dem Bereich zwischen dem Verbindungsdom 42 und der Innenseite des Stators 6 verbleibt, um Wärme vom Stator 6 abführen zu können. Vorzugsweise ist in dem Deckel 5 eine zentrale Deckelöffnung 50 ausgebildet, durch welche gegebenenfalls ein Endabschnitt oder hindurchreichender Abschnitt der Welle 1 hindurchführbar ist. Zur Befestigung des Deckels 5 dienen vorzugsweise Deckelschrauben 52, welche durch in den Eckbereichen ausgebildete Öffnungen 51 hindurchgeführt und in entsprechende Gewinde im Boden 41 der Grundplatte 4 geschraubt werden (3). Natürlich kann die Montage auch anders erfolgen, beispielsweise mittels Rastzungen anstelle von Schraubverbindungen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Welle
- 2
- erstes Lager
- 20
- Lageröffnung in 2
- 3
- zweites Lager
- 30
- Lageröffnung in 3
- 4
- Grundplatte
- 40
- bodenseitige Grundplattenöffnung
- 41
- Boden
- 42
- Verbindungsdom zum Verbinden von 41 und 43
- 43
- Lagersitz für 3
- 44
- Lageraufnahmeöffnung in 43
- 45
- Rippen, insbesondere Verstärkungsrippen
- 46
- Lagersitz/Lageraufnahmeöffnung für 2
- 47
- Aufnahmevorsprung für 6
- 48
- Anschlagfläche für 73
- 49
- Aufnahmeöffnung für 73
- 5
- Deckel
- 50
- Deckelöffnung für 1
- 51
- Öffnung für Deckelschrauben
- 52
- Deckelschrauben
- 53
- Aufnahmegewinde für Deckelschrauben
- 6
- Stator
- 60
- Statoröffnung für 1
- 61
- Blechpaket
- 62
- Aufnahmegewinde für 64
- 63
- Spulen
- 64
- Statorschrauben
- 7
- Rotor
- 70
- Rotoröffnung für 1
- 71
- Rotorzentralabschnitt
- 72
- Permanentmagnete
- 73
- Anschlag
- 74
- Sensorsignalgeber
- 8
- Platine
- 80
- Platinenöffnung für 1
- 81
- Anschlussstecker
