DE102012013447A1

DE102012013447A1 - Bausatz

Info

Publication number: DE102012013447A1
Application number: DE102012013447.9A
Authority: DE
Inventors: Dr. Vogt Günther; Alfred Gause
Original assignee: AMK Arnold Mueller GmbH and Co KG
Current assignee: AMK Arnold Mueller GmbH and Co KG
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2014-05-08
Also published as: DE202013001459U1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bausatz, mit einem insbesondere elektrischen Grundmodul, das etwa kastenförmig und zum wahlweisen Zusammenbau mit verschiedenen Funktionselementen aus einer Gruppe von Anbaumodulen ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bausatz, mit einem insbesondere elektrischen Grundmodul, das etwa kastenförmig und zum wahlweisen Zusammenbau mit verschiedenen Funktionselementen aus einer Gruppe von Anbaumodulen ausgebildet ist.
Ein solcher Bausatz ermöglicht modulare Maschinenkonzepte und Konstruktionen, wobei eine kompakte Bauweise von Maschinen möglich ist. Bei etwaigen elektrischen Verbindungen kann eine kostengünstige und flexible Verkabelung verwirklicht werden mit Reduzierung des Verkabelungsaufwandes. Es lassen sich anschlußfertige kompakte Einheiten zum Einbau direkt in Maschinen, auf Achsen oder dgl. verwirklichen, insbesondere z. B. kompakte Servoumrichter zur dezentralen Maschinenmontage für Synchronmotoren und Asynchronmotoren. Ein weiterer Vorteil des Bausatzes gemäß der Erfindung liegt darin, dass keine Sonderteile benötigt werden, eine hohe Leistungsdichte bei den verschiedenen zusammenstellbaren Funktionseinheiten verwirklichbar ist und auch verschiedene Gestaltungsformen bezüglich einer Kühlung wählbar sind. Der Bausatz eröffnet ein umweltverträgliches Wärmemanagement in Anpassung an verschiedene Anforderungen.
Von Vorteil kann es sein, wenn die Gruppe als Anbaumodul z. B. einen insbesondere elektrischen Motor aufweist und/oder eine mit einem Kühlfluid, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, durchströmbare Kühlplatte und/oder ein zum Übergreifen eines insbesondere elektrischen Motors ausgebildetes Kühlgehäuse, das mit einem gehäuseeigenen Kühlsystem, z. B. Kühlgebläse, versehen ist.
Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn die Gruppe als Anbaumodul ein elektrisches Anschlußmodul zum externen Anschluß eines elektrischen Motors daran und am Grundmodul aufweist. Als Anbaumodul kann ferner auch ein Luftkühlungsmodul vorgesehen sein. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Grundmodul eine zur unterseitigen Anlage und/oder Befestigung an einem bzw. mit einem der Anbaumodule ausgebildete Unterseite aufweist. Diese Unterseite hat eine zumindest ebene unterseitige Auflagefläche für eines der Anbaumodule sowie Mittel zur lösbaren Verbindung mit diesen.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn das Grundmodul unterseitig so gestaltet ist, dass ein unterseitig anbringbares Anbaumodul, insbesondere ein elektrischer Motor, bei der Anbringung daran mechanisch und/oder elektrisch kontaktierbar ist, z. B. durch Verbindungskabel des Motors zum einfachen Anschluß an das Grundmodul. Dadurch ist eine einfache Verbindung der jeweiligen Anbaumodule mit dem Grundmodul möglich, ohne dass es dazu längerer, außerhalb verlaufender elektrischer Verbindungskabel bedarf. Der Verkabelungsaufwand ist dadurch erheblich reduziert. Außerdem führen im Rahmen des Bausatzes miteinander verbundene Bauelemente, insbesondere Grundmodul und Anbaumodule, zu einer kompakten Bauform mit geringem Platzbedarf. Etwaige Sonderteile sind nicht erforderlich. Der Bausatz ermöglicht eine einfache, auch nachträgliche, Erweiterung bestehender Maschinen und dezentrale Maschinenmontage. Es sind kompakte, anschlußfertige Einheiten zum Einbau direkt in Maschinen oder auf Achsen verwirklichbar.
Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn das Grundmodul eine oberseitige Kontaktierungseinrichtung aufweist, mittels der ein oberseitig anbringbares Anbaumodul, insbesondere elektrisches Anschlußmodul zum externen Anschluß eines elektrischen Motors, bei der Anbringung daran mechanisch und/oder elektrisch kontaktierbar ist. Auf diese Weise ist auch der Anschluß eines externen elektrischen Motors an jeweilige zusammengebaute Funktionseinheiten des Bausatzes in einfacher Weise möglich.
Das Grundmodul kann insbesondere als elektrischer Servoregler ausgebildet und insbesondere oberseitig und/oder im Bereich verschiedener Seiten mit verschiedenen elektrischen Anschlüssen versehen sein. So können z. B. beim Grundmodul 5 multifunktionale E/As inklusive 24 VDC Versorgungsausgang als Anschlüsse verwirklicht sein. Eine Weiterschleifung mit AC- oder DC-Weiterleitung ist beim Grundmodul vorgesehen ebenso wie multifunktionale Geberschnittstellen.
Die verschiedenen Funktionselemente der Gruppe von Anbaumodulen sind für sich jeweils kompakt, kostengünstig und so gestaltet, dass ein möglichst einfacher Zusammenbau im Rahmen des Bausatzes möglich ist, der auch keine besonderen Fachkenntnisse verlangt.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Bausatzes 9 mit einem insbesondere elektrischen Grundmodul 10 und mit verschiedenen Funktionselementen aus einer Gruppe von Anbaumodulen zum wahlweisen Zusammenbau mit dem Grundmodul 10.
Die Gruppe weist als Anbaumodul z. B. einen insbesondere elektrischen Motor 20 auf, der vorzugsweise an einem Endbereich an der Oberseite 21 herauszuführende Mittel 22, z. B. Kabel, zur elektrischen Kontaktierung beim Zusammenbau mit dem Grundmodul 10 aufweist. Das Grundmodul 10 ist in Anpassung daran mit einer nicht gezeigten unterseitigen Öffnung zur Durchleitung der Mittel 22 und elektrischen Kontaktierung beim Zusammenbau mit dem Motor 20 versehen, so dass beim Zusammenbau des Grundmoduls 10 und des Motors 20 ohne zusätzliche äußere Kabelverbindung eine Funktionseinheit 11 gebildet ist. In dieser Gestaltung ist die Funktionseinheit 11 durch Konvektionskühlung gekühlt, wobei nach Wahl auch eine Coldplate-Montageplatte beim Grundmodul 10 möglich ist.
Der Bausatz 9 weist als weiteres Anbaumodul z. B. eine Kühlplatte 30 auf, die mit einem Kühlfluid, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, durchströmbar ist und hierzu mit Anschlussstutzen 31, 32 zum Anschluss an einen nicht weiter gezeigten Kühlmittelzufluss bzw. Kühlmittelabfluss versehen ist. Die Kühlplatte 30 hat eine im wesentlichen ebene oberseitige Auflagefläche 33 und unterseitige Auflagefläche 34. Soll eine weitere Funktionseinheit 12 aus dem Grundmodul 10, der Kühlplatte 30 und dem Motor 20 gebildet werden, so wird die Kühlplatte 30 mit der oberseitigen Auflagefläche 33 an die unterseitige Auflagefläche 13 des Grundmoduls 10 angelegt und unterseitig der Motor 20 an die Auflagefläche 34 angelegt, wobei all diese Elemente mittels Schrauben verbunden werden können. Diese zweite Funktionseinheit 12 ist dann aus dem Grundmodul 10, der Kühlplatte 30 und dem Motor 20 zusammengesetzt.
Eine alternative Funktionseinheit 14 ergibt sich dann, wenn auf die Kühlplatte 30 verzichtet wird und statt dessen der Motor 20 mit einem weiteren Anbaumodul in Form eines Kühlgehäuses 40 kombiniert wird, das etwa kastenförmig ist, den Motor 20 übergreift und mit einem eigenen Kühlsystem 41 versehen ist, von dem ein Kühlgebläse 42 sichtbar ist. Eine derartige Funktionseinheit 14 mit integrierter Luftkühlung ermöglicht höhere Ausgangsleistungen.
Eine andere Funktionseinheit 15 ist durch Zusammenbau des Grundmoduls 10 und der Kühlplatte 30 gebildet. Der Bausatz 9 weist als weiteres Anbaumodul ein Luftkühlungsmodul 50 auf, das mit dem Grundmodul 10 zu einer weiteren Funktionseinheit 16 zusammengebaut werden kann, bei der eine Kühlung statt durch die Kühlplatte 30 über das Luftkühlungsmodul 50 erfolgt. Das Luftkühlungsmodul 50 weist eine mechanische Gestaltung 51 zur Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche auf.
Bestandteil des Bausatzes 9 ist als weiteres Anbaumodul ein elektrisches Anschlußmodul 60 zum externen Anschluss eines elektrischen Motors daran und am Grundmodul 10. Wird dieses elektrische Anschlußmodul 60 am Grundmodul 10 z. B. durch eine Steckverbindung mit gleichzeitiger elektrisch leitender Verbindung angebracht, ergibt sich eine weitere Funktionseinheit 17. Das Grundmodul 10 weist eine oberseitige Kontaktierungseinrichtung 18 auf, mittels der das elektrische Anschlußmodul 60 oberseitig am Grundmodul 10 anbringbar ist, wobei eine mechanische und/oder elektrische Kontaktierung erfolgt.
Das Grundmodul 10 ist z. B. als elektrischer Servoregler ausgebildet und ist insbesondere oberseitig mit verschiedenen elektrischen Anschlüssen 19 versehen.
Man erkennt, dass der erläuterte Bausatz 9 vielfältige modulare Konzepte, insbesondere z. B. Maschinenkonzepte, möglich macht. So lassen sich Maschinen unter Verwendung des Bausatzes 9 kompakter bauen und modular konstruieren. Von Vorteil ist, dass sich eine Reduzierung des Schaltschrankaufwandes ergibt oder ein Schaltschrank für die Leistungselektronik völlig überflüssig wird. Dadurch werden Kosten reduziert. Ferner ergibt sich eine Reduzierung des Platzbedarfes. Maschinen können kompakter gebaut werden. Vorteilhaft ist ferner, dass eine kostengünstige flexible Verkabelung möglich ist und dadurch der Verkabelungsaufwand reduziert wird. Es sind keine Sonderteile erforderlich. Die funktionale Sicherheit kann gesteigert werden durch sicher reduzierte Drehzahl eines Motors 20. Ferner sind vielfältige Kühlungsmöglichkeiten eröffnet und damit ein umweltverträgliches Wärmemanagement möglich. Vorteilhaft ist eine erreichbare hohe Leistungsdichte. Der Bausatz ermöglicht ferner eine einfache, auch nachträgliche, Erweiterung z. B. bestehender Maschinen. Man erkennt ferner, dass der Bausatz eine Modularität für den flexiblen Bau von Maschinen/Anlagen im gesamten Maschinenbau eröffnet. Die Anwendung dieses Bausatzes 9 auf diesem Gebiet ist vielfältig.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist hinsichtlich des Grundmoduls 10 ein kompakter Servoregler mit integrierter Einspeisung als anschlussfertige kompakte Einheit zum Einbau direkt in Maschinen oder auf Achsen gezeigt. Der Servoregler kann in vorteilhafter Weise als Wechselrichter oder als Umrichter ausgebildet sein. Leistungsmäßig kann der Servoregler für eine Leistungsversorgung bis etwa 800 Volt Gleichspannung oder bis etwa 500 Volt Drehspannung/Wechselspannung ausgebildet sein. Der Servoumrichter ist für Sychronmotoren sowie Asynchronmotoren geeignet und dabei zur dezentralen Maschinenmontage.

Claims

Bausatz, mit einem insbesondere elektrischen Grundmodul (10), das etwa kastenförmig und zum wahlweisen Zusammenbau mit verschiedenen Funktionselementen aus einer Gruppe von Anbaumodulen (20, 30, 40, 50, 60) ausgebildet ist.
Bausatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe als Anbaumodul einen insbesondere elektrischen Motor (20) aufweist.
Bausatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe als Anbaumodul eine mit einem Kühlfluid, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, durchströmbare Kühlplatte (30) aufweist.
Bausatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe als Anbaumodul ein zum Übergreifen eines insbesondere elektrischen Motors (20) ausgebildetes Kühlgehäuse (40), das mit einem gehäuseeigenen Kühlsystem (41), z. B. Kühlgebläse (42), versehen ist, aufweist.
Bausatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe als Anbaumodul ein elektrisches Anschlußmodul (60) zum externen Anschluß eines elektrischen Motors daran und am Grundmodul (10) aufweist.
Bausatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe als Anbaumodul ein Luftkühlungsmodul (50) aufweist.
Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmodul (10) eine zur unterseitigen Anlage und/oder Befestigung an einem bzw. mit einem der Anbaumodule (20, 30, 40, 50, 60) ausgebildete Unterseite (13) aufweist.
Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmodul (10) zumindest eine ebene unterseitige Auflagefläche (13) für eines der Anbaumodule (20, 30, 40, 50, 60) sowie Mittel zur lösbaren Verbindung mit diesen aufweist.
Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmodul (10) unterseitig derart gestaltet ist, daß ein unterseitig anbringbares Anbaumodul (20, 22), insbesondere ein elektrischer Motor, bei der Anbringung daran damit elektrisch kontaktierbar ist.
Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmodul (10) eine oberseitige Kontaktierungseinrichtung (18) aufweist, mittels der ein oberseitig anbringbares Anbaumodul (60), insbesondere elektrisches Anschlußmodul zum externen Anschluß eines elektrischen Motors, bei der Anbringung daran mechanisch und/oder elektrisch kontaktierbar ist.
Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmodul (10) als elektrischer Servoregler ausgebildet und insbesondere oberseitig mit verschiedenen elektrischen Anschlüssen (19) versehen ist.
Bausatz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Servoregler als Wechselrichter oder als Umrichter ausgebildet ist.
Bausatz nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Servoregler für eine Leistungsversorgung bis etwa 800 Volt Gleichspannung oder bis etwa 500 Volt Drehspannung/Wechselspannung ausgebildet ist.