-
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antriebsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Antriebsmotor ist beispielsweise aus der
EP 1 864 911 A1 bekannt. Unter Antriebsmotor wird hierbei insbesondere ein Servomotor als Einzelantrieb eines Drehteller-Antriebssystems in der Getränkeindustrie verstanden.
-
In einer Industrieanlage zur Handhabung mit Behältnissen in Form beispielsweise von Flaschen, Dosen oder dergleichen wird häufig ein sogenannter Drehtisch mit einer Vielzahl von typischerweise kreisförmig angeordneten Drehtellerantrieben eingesetzt, die beispielsweise zum Zwecke des Etikettierens der Behältnisse, insbesondere individuell, ansteuerbar sind. Hierzu eingesetzte elektrische Antriebsmotoren sind in der Regel als Servoantriebe mit einem die Kontrolle der Winkelposition, der Drehgeschwindigkeit, der Beschleunigung und/oder der Drehrichtung der Motorwelle (des Rotors) ermöglichenden Servomotor inklusive eines Sensorsystems sowie mit einem Servoregler in Form einer entsprechenden Elektronik ausgeführt. Eine derartige computergesteuerte, karusellartige Etikettiermaschine ist beispielsweise aus der
EP 0 717 703 B1 bekannt.
-
Ein für diesen Anwendungszweck vorgesehener elektrischer Antriebsmotor mit integrierten Wellenverbindungselementen ist beispielsweise aus der
EP 1 596 488 B1 bekannt. Der bekannte Antriebsmotor soll eine raumsparende Wellenverbindung zwischen der Antriebswelle (Rotor-/Motorwelle) und Abtriebselementen bereitstellen, die ihrerseits mit einem Drehteller oder Drehtellerflansch zur Bereitstellung eines entsprechenden Drehtellerantriebs verbunden werden können. Hierzu sollen das entsprechende Lagerschild des Antriebsmotors und ein - je nach Blickrichtung - Ab- oder Antriebselement zusätzlich zur Aufnahme von separaten Dichtelementen dienen, welche den Antriebsmotor vor dem Eindringen von Schmutz und/oder Feuchtigkeit schützen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Antriebsmotor mit einem lagerschildseitig lösbar und möglichst raumsparend sowie zuverlässig dichtend montierten Abtriebsteil anzugeben. Dabei soll insbesondere eine möglichst verschleißfreie Abdichtung zwischen dem Abtriebsteil und dem diesem zugeordneten Lagerschild bereitgestellt werden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Hierzu weist der, insbesondere als Einzelantrieb eines Drehtellerantriebssystems in der Getränkeindustrie vorgesehene, elektrische Antriebsmotor ein im Bereich des abtriebsseitigen Lagerschilds (A-Lagerschild) mit der Motorwelle drehfest verbundenes Abtriebsteil auf, das einen zur Motorwelle konzentrischen Dichtkragen umfasst, der einen koaxialen Zylinderabschnitt des Lagerschildes stirnseitig in Radialrichtung zumindest bereichsweise überdeckt. Unter „Überdecken“ wird hierbei verstanden, dass der abtriebsteilseitige Dichtkragen die Stirnseite des Lagerschildes bzw. dessen Zylinderabschnitt in Radialrichtung zumindest teilweise überlappt, sich also in die vorzugsweise ringförmige Stirnfläche des Lagerschildes bzw. dessen Zylinderabschnitt radial hinein erstreckt.
-
Um während des Betriebs des Antriebsmotors eventuell an die Dichtkonturen gelangende Flüssigkeit zuverlässig und praktisch automatisch gezielt abzuführen, ist in den Zylinderabschnitt des Lagerschildes zumindest eine im Wesentlichen axial verlaufende Ablaufbohrung eingebracht, die in die lagerschildseitige Dichtkontur einmündet. Bei mehrgängiger Labyrinthdichtung ist vorzugsweise in jeden Dichtungsgang (Ringnut) eine solche Ablaufbohrung eingebracht. Für eine zuverlässige und einfache Abführung von aus der Arbeitsumgebung des elektrischen Antriebsmotors in die Ablaufbohrung eindringender Flüssigkeit aus dem Lagerschild bzw. aus dessen Zylinderwandung ist eine zusätzliche, radiale Ablaufbohrung (Querbohrung) vorgesehen, in welche die oder jede axiale Ablaufbohrung einmündet. Diese Querbohrung ist zweckmäßigerweise in einen motorseitigen Flanschkragen des Lagerschildes eingebracht.
-
Der abtriebsteilseitige Dichtkragen weist eine Dichtkontur auf, die mit einer gegengleichen Dichtkontur des Zylinderabschnitts des Lagerschildes unter Ausbildung einer Dichtung, vorzugsweise einer Labyrinthdichtung, gegen Partikel und/ oder Flüssigkeit zusammenwirkt. In Verbindung mit beispielsweise einem in der Getränkeindustrie eingesetzten Drehtellers kann aus dessen Sicht das Abtriebsteil auch als Antriebsteil angesehen werden.
-
Die zum Schutz des vorzugsweise als Servoantrieb dienenden Elektromotors gegen Verschmutzung und/oder eindringende Flüssigkeit vorgesehenen Dichtkonturen sind einstückiger (einteiliger) Bestandteil des Abtriebsteils einerseits und des Lagerschildes des Antriebsmotors andererseits. Diese Dichtkonturen sind geeigneterweise durch mindestens eine axiale Ringnut gebildet, in welche ein ringförmiger Dichtsteg (Ringsteg) der jeweils anderen Dichtkontur berührungslos eingreift. Der ringförmige Dichtsteg oder Ringsteg ist hierbei vorzugsweise umlaufend geschlossen, kann jedoch auch nur bereichs- oder abschnittsweise umlaufend geschlossen ausgeführt sein.
-
Dieses Abdichtungskonzept mit einteiliger Dichtkontur am Abtriebsteil und am Lagerschild benötigt nicht nur einen besonders geringen Bauraum, sondern ist bzw. arbeitet auch verschleißfrei.
-
Besonders bevorzugt sind unter Bildung einer zwei- oder dreigängigen Labyrinthdichtung entsprechend mehrere zueinander konzentrische, radial beabstandete Ringnuten und Ringstege vorgesehen, die kammartig ineinandergreifen. Der gegenseitige Eingriff der derart gebildeten Dichtkonturen ist hierbei zweckmäßigerweise berührungslos, so dass das elektromotorisch angetriebene Abtriebsteil gegenüber dem feststehenden Lagerschild reibungslos rotiert (umläuft).
-
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung ragt die Motorwelle mit deren freiendseitigen Wellenabschnitt in den Zylinderabschnitt des A-Lagerschildes des Antriebsmotors hinein. Dies ermöglicht eine besonders raumsparende lagerschildseitige Anordnung des Abtriebsteils. Das Abtriebsteil weist hierzu geeigneterweise einen sich axial an den Dichtkragen anschließenden zylinderförmigen Schaftabschnitt auf, mit dem das Abtriebsteil in den Zylinderabschnitt des Lagerschildes eintaucht und dort berührungslos einsitzt.
-
Zur wellenfesten Montage des Abtriebsteils umschließt dessen zylinderförmiger Schaftabschnitt den freiendseitigen Wellenabschnitt der Motorwelle vorzugsweise formschlüssig. Diese, durch die Umfassung oder Umschließung hergestellte Fügeverbindung des Abtriebsteils mit dem freiendseitigen Wellenabschnitt der Motorwelle erstreckt sich zumindest über einen axialen Mindestabschnitt des Wellenendes, wobei eine möglichst vollständige axial Umfassung bzw. Umschließung hinsichtlich eines axial und radial sicheren Sitzes besonders vorteilhaft ist.
-
Für eine zuverlässige drehfest und dabei vorzugsweise lösbare Verbindung des Abtriebsteils mit der Motorwelle weist das Abtriebsteil ein vom Dichtkragen umgebenes, d.h. mit diesem fluchtendes oder sich an diesen axial anschließendes Kopfteil (Fixierboden) mit einer axialen Durchgangsöffnung auf. Über diese, vorzugsweise als Sackloch ausgebildete Durchgangsöffnung wird von der zugänglichen Stirnseite des Abtriebsteils her ein Befestigungselement, insbesondere eine Fixierschraube, zur Herstellung der wellenfeste Fügeverbindung des Abtriebsteils in eine korrespondierende, in die Stirnseite der Motorwelle eingebrachte axiale Innengewindeöffnung (Gewindebohrung) eingeschraubt. Dies ermöglicht in einfacher Art und Weise eine Demontage des Abtriebsteils, so dass die einerseits mit diesem und andererseits mit dem Lagerschild einteiligen Dichtkonturen für Reinigungszwecke leicht zugänglich sind.
-
Der motorseitige Flanschkragen, mit dem das Lagerschild inklusive des Abtriebsteils am Motorgehäuse befestigt ist, bildet eine sich radial nach außen erstreckende, ringförmige Anlagefläche. Diese dient geeigneterweise als Anlage an den Öffnungsrand einer Drehtelleröffnung eines sogenannten Drehtellertisch, der eine Vielzahl von kreisförmig angeordneten elektrischen Antriebsmotoren dieser Art umfassen sowie zum Behandeln und dabei insbesondere zur Etikettierung von Flaschen, Dosen oder sonstigen Behältnissen in der Getränkeindustrie eingesetzt werden kann, wozu jedes einzelne Behältnis individuell elektromotorisch drehangetrieben wird.
-
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass das Lagerschild einen vom freiendseitigen Wellenabschnitt der Motorwelle durchsetzten ringförmigen Schildboden aufweist. Auf dessen der Dichtkontur abgewandten Bodenseite ist eine radial ausgezogene Lagerkontur vorgesehen, die zur Aufnahme eines abtriebsseitigen Wellenlagers der Motorwelle dient. Durch diese konstruktive Gestaltung des Lagerschildes wird zusätzlich zu dessen Aufnahme- und Dichtfunktion des Abtriebsteils eine weitere Reduzierung des lagerschildseitigen Bauraums des elektrischen Antriebsmotors erzielt.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 und 2 in einer Seitenansicht bzw. in Draufsicht einen elektrischen Antriebsmotor mit abtriebsseitigem (A-Iagerschildseitigem) Abtriebsteil,
- 3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III in 1 mit einteiliger und berührungsloser Labyrinthdichtung des Abtriebsteils mit dem A-seigten Lagerschild des Antriebsmotors in dreigängiger Ausführung,
- 4 in einer Darstellung gemäß 2 mit zusätzlich Teilen eines Drehtellertisches eine zweigängige Ausführung der Labyrinthdichtung,
- 5 ausschnittsweise in perspektivischer Ansicht einen Drehtellertisch mit einer Anzahl von Drehteller-Antriebsmotoren gemäß 1, und
- 6 eine perspektivische Schnittdarstellung entlang der Linie VI-VI in 5 mit Blick auf eine lagerschildseitige Dichtkontur des Antriebsmotors bei entnommenem Abtriebsteil.
-
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die 1 bis 3 zeigen in unterschiedlichen Ansichten einen elektrischen Antriebsmotor 1, der vorzugsweise als Servoantrieb mit einem Servoregler in Form eines entsprechenden (nicht dargestellten) Elektronikmoduls als montierter oder integraler Bestandteil ausgeführt ist. Der Antriebsmotor 1 dient vorzugsweise als sogenannter Drehtellerantrieb eines in der Getränkeindustrie eingesetzten Drehtisches (6) zur Handhabung mit Behältnissen in Form von Flaschen, Dosen oder dergleichen, um diese beispielsweise zum Zwecke des Etikettierens individuell umlaufend (rotatorisch) anzutreiben.
-
Der Antriebsmotor 1 treibt ein Abtriebsteil (Abtriebselement) 2 an, das größtenteils in ein abtriebsseitiges Lagerschild (A-Lagerschild) 3 des Antriebsmotors 1 eintaucht und einen umlaufenden Dichtkragen 4 aufweist. Mit diesem Dichtkragen 4 überdeckt das Abtriebsteil 2 eine ringförmige Stirnfläche des Lagerschildes 3 zumindest teilweise, im vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch vollständig. Zwischen dem Dichtkragen 4 des Abtriebsteils 2 und der ringförmigen Stirnfläche des Lagerschildes 3 ist eine berührungslose und verschleißfreie Abdichtung 5 zum Schutz des Antriebsmotors 1 gegen Verschmutzung und/oder Flüssigkeiten gebildet.
-
Wie aus 3 in Verbindung mit 5 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, weist das Lagerschild 3 einen zur Motor- oder Antriebsachse 6 koaxialen Zylinderabschnitt 3a auf, welcher auf der einem Motorgehäuse 7 des Antriebsmotors 1 gegenüberliegenden Seite offen ist und einen zylindrischen Innen- bzw. Aufnahmeraum 8 bildet. In diesen taucht ein wiederum zylindrischer Schaftabschnitt 2a des Abtriebteils 2 ein. Mit einem unter Bildung einer axialen Ring- oder Dichtnut 9, in den ein ringstegartiger Schaftteilabschnitt 3c des Lagerschildes 2 bzw. dessen Zylinderschaftes 3a eingreift, radial inneren Schaftabschnitt 10 umschließt das Abtriebsteil 2 einen axial oberhalb eines Wellenlagers 11 befindlichen Wellenabschnitt 12 einer Motor- oder Rotorwelle 13. Diese trägt Permanentmagnete 14 unter Bildung des Rotors des Antriebsmotors 1. Die Motorwelle 13 mit den rotorseitigen Permanentmagneten 14 ist unter Spaltbildung von einem eine Feld- oder Statorwicklung tragenden Stator 15 innerhalb des Motorgehäuses 7 umgeben.
-
Erkennbar sitzt das Abtriebsteil 2 berührungslos im Lagerschild 3 ein und ist dort wellenfest mit der Motorwelle 13 über deren Wellenabschnitt 12 drehfest verbunden. Hierzu dient im Ausführungsbeispiel eine stirnseitige, axiale Innengewindeöffnung oder Gewindebohrung 16 im Wellenabschnitt 12 zur Aufnahme einer Fixierschraube 17 (4). Deren Schraubenkopf 17a ist in einer sacklochartigen Vertiefung oder Ausnehmung 18 in einem vom Dichtkragen 4 des Abtriebsteils 2 umgebenen Kopfteil 2b des Abtriebteils 2 versenkt. In das Kopfteil 2b ist eine Durchgangsöffnung 2c für die Fixierschraube 17 bzw. deren Schraubenschaft 17b eingebracht.
-
Die Abdichtung 5 zwischen dem Abtriebsteil 2 und dem Lagerschild 3 ist durch eine im Ausführungsbeispiel gemäß 3 dreigängige Labyrinthdichtung gebildet, die einstückiger Bestandteil des Abtriebteils 2 beziehungsweise des Lagerschildes 3 ist. Hierzu sind im Bereich der ringförmigen Stirnfläche 19 des Zylinderabschnitts 3a des Lagerschildes 3 drei zueinander konzentrische und in Radialrichtung R beabstandete Ring- bzw. Dichtnuten 20 eingebracht, die eine entsprechende Dichtkontur 21 des Lagerschildes 3 beziehungsweise dessen Zylinderabschnitts 3a bilden. An den diese ringförmige Stirnfläche 19 des Lagerschildes 3 beziehungsweise dessen Zylinderabschnitts 3a überdeckenden Dichtkragen 4 des Abtriebteils 2 ist eine zur lagerschildseitigen Dichtkontur 21 gegengleiche Dichtkontur 22 in Form von ringförmigen Dichtstegen 23 eingebracht, welche berührungslos in die lagerschildseitigen Ringnuten 20 eintauchen. Somit ist das Abtriebsteil 2 auch über die Abdichtung 5 insgesamt gegenüber dem Lagerschild 3 beziehungsweise dessen Zylinderabschnitt 3a berührungslos angeordnet und mit dem in den Zylinderabschnitt 3a des Lagerschildes 3 eintauchenden Wellenabschnitt 12 der Motorwelle 3 drehfest verbunden.
-
In dem Zylinderabschnitt 3a des Lagerschildes 3 sind vorzugsweise in Axialrichtung A, das heißt zumindest im Wesentlichen axial verlaufende Ablaufbohrungen 24 eingebracht, die in jeweils eine lagerschildseitige Ringnut 20 und somit in die Abdichtung 5 zwischen dem Abtriebsteil 2 und dem Lagerschild 3 einmünden. Die Ablaufbohrungen 24 münden zudem in eine in Radialrichtung R verlaufende Ablauf- oder Querbohrung 25 ein, welche in einem Flanschabschnitt 3b des Lagerschildes 3 eingebracht ist und hieraus ausmündet. Gegebenenfalls in den Bereich der Abdichtung 5 gelangende Flüssigkeit wird somit über die Ablaufbohrungen 24, 25 automatisch abgeführt.
-
4 zeigt die Ausbildung der Abdichtung 5 zwischen dem Abtriebsteil 2 und dem Lagerschild 3 in Form einer zweigängigen Labyrinthdichtung. Hierzu taucht ein unter Bildung wiederum einer Ring- bzw. Dichtnut 20 bereitgestellter ringförmiger Dichtsteg 23 des Abtriebteils 2 in die lagerschildseitige Ringnut 20 ein. Zudem taucht ein ringförmiger Dichtsteg 26 des Lagerschildes 3 beziehungsweise dessen Zylinderabschnitts 3a in eine korrespondierende Ringnut 27 im Dichtkragen 4 des Abtriebselements 2 ein. Erkennbar ist hier auch eine in die lagerschildseitige Ringnut 20 einmündende Ablaufbohrung 24, die wiederum in eine Querbohrung 25 im Flanschabschnitt 3b des Lagerschildes 3 ausmündet.
-
4 zeigt zudem ansatzweise die Montagesituation des Antriebsmotors 1 an einem Dreh- oder Drehtellertisch 27 im Bereich einer dessen Drehtelleröffnungen 28, in welcher das Lagerschild 3 des entsprechenden Antriebsmotors 1 drehfest einsitzt. Das aus der Drehtelleröffnung 28 des Drehtellertisches 27 tischoberseitig axial herausragende Abtriebsteil 2 ist gegenüber dem Drehtellertisch 27 und dem Lagerschild 3 berührungslos frei drehbar und wird vom Antriebsmotor 1 beziehungsweise dessen Rotor- oder Motorwelle 13 umlaufend angetrieben. Das Abtriebsteil 2 kann bereits einen sogenannten Drehteller zum Aufstellen eines Behältnisses in Form beispielsweise einer Flasche oder einer Dose ausbilden oder mit einem solchen Drehteller verbunden oder gekoppelt werden.
-
Der Flanschabschnitt 3b des Lagerschildes 3 bildet auf dessen dem Motorgehäuse 7 abgewandten Oberseite eine ringförmige Anlage- oder Stützfläche 29, mit welchem der Antriebsmotor 7 mit dessen Lagerschild 3 im Montagezustand am innen-, rück- bzw. unterseitigen Öffnungsrand 30 der Drehtelleröffnung 28 flächig anliegt.
-
5 zeigt in perspektivischer Schnittdarstellung die Montagesituation des Antriebsmotors 1 am Drehtellertisch 27. Erkennbar ist der Zylinderabschnitt 3a des Lagerschildes 3 des Antriebsmotors 1 unter Anlage des Flanschabschnittes 3b am korrespondierenden Öffnungsrand 30 von der Tischrückseite her in die korrespondierende Drehtelleröffnung 28 eingesteckt. Dichtringe 31, 32 stellen eine Abdichtung des Zylinderabschnitts 3a innerhalb der Drehtelleröffnung 28 beziehungsweise im Bereich der Anlage der lagerschildseitigen Anlagefläche 29 und dem Öffnungsrand 30 des Drehtellertisches 27 her.
-
Zudem ist in 5 vergleichsweise deutlich erkennbar, dass im Ausführungsbeispiel das Wellenlager 11 als Kugellager mit wellenfestem Innenring 11a und lagerschildfestem Außenring 11 b ausgeführt ist. Hierzu ist auf der dem Motorgehäuse 7 zugewandten Boden- oder Rückseite eines vom Wellenabschnitt 12 durchsetzten ringförmigen Schildbodens 33 des Lagerschildes 3 eine radial ausgezogene Lagerkontur 34 zur Aufnahme des Wellenlagers 11 beziehungsweise dessen Außenrings 11b vorgesehen.
-
6 zeigt ausschnittsweise in perspektivischer Darstellung den Drehtellertisch 27 mit einer Vielzahl von ringförmig angeordneten Drehtelleröffnungen 28. Zur besseren Übersichtlichkeit sind in 6 lediglich drei Antriebsmotoren 1 gezeigt, die lagerschildseitig durch die korrespondierenden Drehtelleröffnungen 28 hindurchgeführt sind. Tischoberseitig sind die jeweiligen Abtriebsteile 2 der entsprechenden Antriebsmotoren 1 erkennbar. Dort können beispielsweise zum Zwecke des Etikettierens mehrere Behältnisse in Form von Flaschen oder Dosen unmittelbar oder mittelbar über zusätzliche Drehteller auf die Abtriebsteile 2 aufgestellt und mittels der Antriebsmotoren 1 elektromotorisch umlaufend angetrieben werden.
-
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebsmotor
- 2
- Abtriebsteil
- 2a
- Schaftabschnitt
- 2b
- Kopfteil
- 2c
- Durchgangsöffnung
- 3
- Lagerschild (A-seitig)
- 3a
- Zylinderabschnitt
- 3b
- Flanschabschnitt
- 3c
- Schaftteilabschnitt
- 4
- Abdeckkragen
- 5
- Abdichtung
- 6
- Antriebs-/Motorachse
- 7
- Motorgehäuse
- 8
- Innen-/Aufnahmeraum
- 9
- Ring-/Dichtnut
- 10
- Schaftabschnitt
- 11
- Wellenlager
- 11a
- Innenring
- 11b
- Außenring
- 12
- Wellenabschnitt
- 13
- Motor-/Rotorwelle
- 14
- Permanentmagnet
- 15
- Stator
- 16
- Gewindebohrung
- 17
- Fixierschraube
- 17a
- Schraubenkopf
- 17b
- Schraubenschaft
- 18
- Versteifung/Ausnehmung
- 19
- Stirnfläche
- 20
- Ring-/Dichtnut
- 21
- lagerschildseitige Dichtkontur
- 22
- abtriebsteilseitige Dichtkontur
- 22a
- abtriebsteilseitige Ring-/Dichtnut
- 23
- Dichtsteg
- 24
- Ablaufbohrung
- 25
- Ablauf-/Querbohrung
- 26
- Dichtsteg
- 27
- Drehtellertisch
- 28
- Drehtelleröffnung
- 29
- Anlage-/Stützfläche
- 30
- Öffnungsrand
- 31
- Dichtring
- 32
- Dichtring
- 33
- Schildboden
- 34
- Lagerkontur
- A
- Axialrichtung
- R
- Radialrichtung
