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Die vorliegende Erfindung betrifft ein modulares Gehäusesystem zur Aufnahme einer Übertragungseinheit eines Motors auf eine Lineareinheit.
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In der Anordnung von Automatisierungskomponenten der Industrie werden regelmäßig unterschiedliche Größen von Motoren und Antriebsachsen miteinander kombiniert. Hierbei kann es neben einer axialen Anordnung von Bausätzen auch zu paralleler Anordnung von Motor-Achs-Kombinationen kommen. Hierbei werden Übertragungseinheiten, wie beispielsweise Zahnrad- oder Riemenverbindungen, zwischen Motor und Achse eingesetzt. Diese Übertragungseinheiten werden üblicherweise in geschlossenen Gehäuseanordnungen eingebracht. Um die Varianz der Gehäuseanordnungen gering zu halten, wird grundsätzlich die größte Achse als Referenzbaugröße für die Auslegung der Achsabstände sowie der axialen Baulänge herangezogen. In der Konsequenz benötigen kleinere Baugrößen durch einen suboptimalen Achsabstand mehr Bauraum in der Kundenapplikation als in einem Fall optimaler Anordnung von Motor und Achse. Aus diesem Grund werden häufig individuelle Gehäuseanordnungen beispielsweise für den Einsatz von Aluminiumguss mittels Gießverfahren, spanender Bearbeitung, beispielsweise aus Aluminium Vollmaterial, oder aus der Kombination einer oder mehrerer Fertigungsverfahren hergestellt.
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Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ein verbessertes Konzept eines Gehäusesystems anzugeben, welches die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet und möglichst wenig Bauraum in einer Kundenapplikation benötigt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein modulares Gehäusesystem zur Aufnahme einer Übertragungseinheit eines Motors auf eine Lineareinheit, mit einem Basiselement, einem ersten Gehäuseelement, und einem zweiten Gehäuseelement gelöst, wobei zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement ein Verbindungselement eingefügt angeordnet ist.
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Ein Gehäuseelement in Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein lasttragendes Strukturbauteil, welches als Teil eines Gehäuses eingesetzt werden kann. Ein Basiselement stellt in diesem Zusammenhang einen deckelartigen Teil eines Gehäuses dar, welcher aber ebenso dazu geeignet sein kann eine mechanische Last zu tragen. Wesentlich ist, dass ein erfindungsgemäßes Verbindungselement nicht geeignet ist eine Last zu tragen oder zu übertragen.
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Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein Gehäusesystem unter Einsatz eines standardisierten ersten Gehäuseelements, eines standardisierten zweiten Gehäuseelements und eines standardisierten Basiselements individuell an die Größenverhältnisse einer konkreten Motor-Achs-Anordnung angepasst werden kann. Das Verbindungselement, welches zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseelement angeordnet ist, dient somit als Verschluss oder als Brückenglied zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseelement. In der Konsequenz wird Bauraum minimiert und es können standardisierte Bauteile zum Konzipieren und Herstellen des Gehäusesystems eingesetzt werden.
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Um das Verbindungselement besonders einfach und preiswert herzustellen, ist das Verbindungselement aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Alternativ ist jedoch auch eine Herstellung aus einem metallischen Material wie beispielsweise Aluminium oder Stahl denkbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform, ist das Verbindungselement als Sichtfenster ausgebildet. Dadurch kann beispielsweise der technische Vorteil erreicht werden, dass schnelle und einfache Sichtinspektionen der Übertragungseinheit, insbesondere der Zahnrad- oder Riemenverbindungen, möglich ist ohne das Gehäusesystem teilweise oder vollständig zu demontieren.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, ist das Verbindungselement als Inspektionsfenster ausgebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein unmittelbarer Zugang zu der Übertragungseinheit oder zu dem Übertragungsriemen möglich ist, ohne das Gehäusesystem teilweise oder vollständig zu demontieren. Hierbei ist problemlos eine werkzeuglose Prüfung möglich, wobei der Aufwand für selbige äußerst gering ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement derart ausgebildet, dass das Verbindungselement austauschbar angeordnet ist. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Verbindungselement von dem fertig montierten und im Einsatz befindlichen Gehäusesystem entfernt werden kann, wodurch ein Inspektionsfenster für die in dem Gehäusesystem angeordneten Komponenten entsteht.
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Um ein Austauschen besonders einfach und effizient zu realisieren, ist das modulare Gehäusesystem derart ausgebildet, dass ein Austauschen des Verbindungselements manuell erfolgen kann.
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Um die Realisierung eines Gehäusesystems zusätzlich zu vereinfachen, ist eine Ausdehnung A des Verbindungselements in Abhängigkeit eines Abstands B zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement angepasst.
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Dadurch wäre es denkbar unterschiedliche Verbindungselemente in verschiedenen Ausdehnungen zu produzieren, wobei die konkrete Ausdehnung eines Verbindungselements erst nach Fertigstellung eines Gehäusesystems gewählt werden muss.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, ist das Verbindungselement derart ausgebildet, dass die Ausdehnung A des Verbindungselements einstellbar ist. Dadurch kann beispielsweise der technische Vorteil erreicht werden, dass das Verbindungselement selbst in seiner Größe oder seiner Ausdehnung variiert werden kann. Denkbar wären beispielsweise zwei gegeneinander verschiebbar gelagerte Teilflächen vorzusehen. Alternativ oder zusätzlich könnten diese miteinander verklebt oder verschweißt werden.
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Um das Einstellen der Ausdehnung A des Verbindungselements zu vereinfachen, weist das Verbindungselement Sollbruchstellen auf um die Ausdehnung A einzustellen.
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Um das Anordnen des Verbindungselements zusätzlich zu vereinfachen, ist das Verbindungselement zwischen das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement einclipsbar ausgebildet.
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Dies könnte in einer besonders bevorzugten Ausführungsform realisiert werden, indem das modulare Gehäusesystem eine Vorrichtung zum Einclipsen des Verbindungselements aufweist.
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Besonders funktional und einfach zu handhaben ist ein einclipsbares Verbindungselement, wenn die Vorrichtung eine jeweils an dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement angeordnete Nut zum Anordnen des Verbindungselements aufweist. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Verbindungselement stabil in die Nut eingebracht werden kann und somit gegen Verrutschen oder gegen Verlust gesichert ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement jeweils ein Federelement ausgebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass an dem Federelement eine elastische Verformung möglich ist, welche ein eingebrachtes Verbindungselement durch eine Vorspannung fixiert. Zusätzlich werden dadurch Vibrationen oder Klappergeräusche unterbunden.
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Um die Montage zu vereinfachen und um Bauraum optimal für verschiedene Montagelochbilder nutzbar zu machen, sind das erste und/ oder das zweite Gehäuseelement H-förmig ausgebildet. Zudem wird dadurch der technische Vorteil erreicht, dass das Verbindungselement einen größeren Abdeckbereich umfasst und die Eckpositionen für die Montageschnittstelle frei bleiben. Dadurch ist eine einfache und preiswerte Herstellung und Montage des Gehäusesystems möglich, indem die Verbindungselemente als seitliche Abdeckungen angeordnet werden können.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, ist das Verbindungselement mit einer Eigenspannung an dem modularen Gehäusesystem angeordnet. Dadurch wird beispielsweise der weitere technische Vorteil erreicht, dass das Verbindungselement ohne Spiel an dem Gehäusesystem angeordnet wird. Bei geeigneter Materialauswahl des Verbindungselements besteht des Weiteren die Möglichkeit durch das unter Eigenspannung stehende Verbindungselement eine höhere Schutzklasse des Gehäusesystems zu realisieren. Dadurch wird das Risiko von Verunreinigungen und des Eintritts von Feuchtigkeit erheblich reduziert.
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Um die Flexibilität der individuellen Anpassung des Gehäusesystems an die Größenverhältnisse einer konkreten Motor-Achs-Anordnung unter Einsatz standardisierter Gehäuseelemente zusätzlich zu erhöhen, weist das modulare Gehäusesystem ein drittes Gehäuseelement und ein viertes Gehäuseelement auf.
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Das Verbindungselement welches jeweils zwischen dem zweiten Gehäuseelement und dem dritten Gehäuseelement, zwischen dem dritten Gehäuseelement und dem vierten Gehäuseelement, sowie zwischen dem vierten Gehäuseelement und dem ersten Gehäuseelement angeordnet ist, dient somit als Verschluss oder als Verbindungsglied zwischen den einzelnen Gehäuseelementen. In der Konsequenz wird Bauraum minimiert und es können standardisierte Bauteile zum Konzipieren und Herstellen des Gehäusesystems eingesetzt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines modularen Gehäusesystems mit den Schritten; Anordnen des Basiselements, des ersten Gehäuseelements und des zweiten Gehäuseelements, und Anordnen des Verbindungselements, zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement gelöst. Auch hier wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein Gehäusesystem unter Einsatz eines standardisierten ersten Gehäuseelements, eines standardisierten zweiten Gehäuseelements und eines standardisierten Basiselements individuell an die Größenverhältnisse einer konkreten Motor-Achs-Anordnung angepasst werden kann. Das Verbindungselement, welches zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseelement angeordnet ist, dient somit als Verschluss oder als Brückenglied zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseelement. In der Konsequenz wird Bauraum minimiert und es können standardisierte Bauteile zum Konzipieren und Herstellen des Gehäusesystems eingesetzt werden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung und insbesondere beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematisierte Darstellung zweier Motor-Achs-Anordnungen aus dem Stand der Technik,
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2 eine perspektivische Darstellung eines modularen Gehäusesystems,
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3 eine Schnittdarstellung von verschiedenen modularen Gehäusesystemen,
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4 eine Schnittdarstellung eines weiteren modularen Gehäusesystems,
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5 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Verbindungselements,
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6 eine weitere Querschnittsdarstellung eines Verbindungselements,
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7 eine weitere Querschnittsdarstellung eines Verbindungselements,
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8 eine weitere Querschnittsdarstellung eines Verbindungselements,
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9 eine weitere Querschnittsdarstellung eines Gehäusesystems, und
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10 eine weitere Querschnittsdarstellung eines Gehäusesystems.
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Die 1 zeigt eine schematisierte Darstellung zweier Motor-Achs-Anordnungen aus dem Stand der Technik. Bei den vorliegenden Motor-Achs-Anordnungen handelt es sich jeweils um eine parallele Anordnung eines Motors 201 und einer Lineareinheit 203. An einem stirnseitigen Ende der jeweiligen Motor-Achs-Anordnung befindet sich eine Gehäuseanordnung 205, welche zur Aufnahme einer Übertragungseinheit, wie beispielsweise eine Zahnrad- oder Riemenverbindung, zwischen Motor 201 und Lineareinheit 203 ausgebildet ist. Um die Varianz der Gehäuseanordnungen 205 gering zu halten, wird für die Verwendung eines Anbausatzes gleicher Baugröße die größtmögliche, produktübergreifende Kombination von Motor und Aktor kombiniert und diese als Referenzbaugröße für die Auslegung des Achsabstands sowie für die axiale Baulänge herangezogen. In der Konsequenz benötigen kleinere Baugrößen (rechte Motor-Achs-Anordnung) durch einen suboptimalen Achsabstand mehr Bauraum in der Kundenapplikation als in einem Fall optimaler Anordnung von Motor 201 und Lineareinheit 203.
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Die 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines modularen Gehäusesystems 100. Das modulare Gehäusesystem 100 dient der Aufnahme einer Übertragungseinheit von einem Motor 201 auf eine Lineareinheit 203. Das modulare Gehäusesystem 100 umfasst ein Basiselement 101, ein erstes Gehäuseelement 103 und ein zweites Gehäuseelement 105. Zwischen dem ersten Gehäuseelement 103 und dem zweiten Gehäuseelement 105 sind seitlich Verbindungselemente 107 angeordnet. Die Verbindungselemente 107 sind nach Abschluss der Montage des modularen Gehäusesystems 100 eingefügt worden und schließen einen Abstand B zwischen dem ersten Gehäuseelement 103 und dem zweiten Gehäuseelement 105. Die Ausdehnung des Verbindungselements A ist hierbei unmittelbar an den Abstand B angepasst.
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Die 3 zeigt eine Schnittdarstellung von verschiedenen modularen Gehäusesystemen 100. Jedes gezeigte modulare Gehäusesystem 100 umgibt eine Übertragungseinheit von einem Motor 201 auf eine Lineareinheit 203. Ebenso umfasst jedes modulare Gehäusesystem 100 ein Basiselement 101 (nicht gezeigt), ein erstes Gehäuseelement 103 und ein zweites Gehäuseelement 105. Zwischen dem ersten Gehäuseelement 103 und dem zweiten Gehäuseelement 105 sind seitlich Verbindungselemente 107 angeordnet. Aufgrund der unterschiedlichen Anordnung der einzelnen Übertragungseinheiten und insbesondere aufgrund des unterschiedlichen Abstands zwischen dem Motor 201 (nicht gezeigt) und der Lineareinheit 203 (nicht gezeigt) sind unterschiedliche Größen des modularen Gehäusesystems 100 notwendig. Dies wird mit einer unterschiedlichen Dimensionierung von Verbindungselementen 107 realisiert, während die verbleibenden Bestandteile des modularen Gehäusesystems 100 unverändert bleiben. Somit wird also durch eine flexible Einstellbarkeit des Verbindungselements 107 ermöglicht, dass standardisierte Bauteile für die Montage des modularen Gehäusesystems 100 eingesetzt werden können. Dies wird durch eine einfache Vorrichtung realisiert, welche jeweils als an dem ersten Gehäuseelement 103 und dem zweiten Gehäuseelement 105 angeordnete Nut 109 verwirklicht ist.
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Die 4 zeigt eine Schnittdarstellung eines weiteren modularen Gehäusesystems 100. Auch dieses modulare Gehäusesystem 100 dient der Aufnahme einer Übertragungseinheit von einem Motor 201 (nicht gezeigt) auf eine Lineareinheit 203 (nicht gezeigt). Das modulare Gehäusesystem 100 umfasst das Basiselement 101 (nicht gezeigt), das erste Gehäuseelement 103 und das zweite Gehäuseelement 105. Zwischen dem ersten Gehäuseelement 103 und dem zweiten Gehäuseelement 105 ist seitlich ein Verbindungselement 107 angeordnet, welches nach Abschluss der Montage des modularen Gehäusesystems 100 eingefügt worden ist. Die Ausdehnung A Verbindungselements 107 ist hierbei unmittelbar an den Abstand B angepasst. Zusätzlich zu dem ersten Gehäuseelement 103 und dem zweiten Gehäuseelement 105, weist das modulare Gehäusesystem 100 ein drittes Gehäuseelement 111 und ein viertes Gehäuseelement 113 auf. Zwischen dem zweiten Gehäuseelement 105 und dem dritten Gehäuseelement 111, zwischen dem dritten Gehäuseelement 111 und dem vierten Gehäuseelement 113 sowie zwischen dem vierten Gehäuseelement 113 und dem ersten Gehäuseelement 103 ist jeweils ein weiteres Verbindungselement 107 angeordnet. Hierbei sind die einander gegenüberliegend angeordneten Verbindungselemente 107 immer paarweise mit der identischen Ausdehnung A versehen.
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Die 5 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Verbindungselements 107. Das Verbindungselement 107 ist zwischen das erste Gehäuseelement 103 und das zweite Gehäuseelement 105 einclipsbar ausgebildet, wobei das Verbindungselement 107 mit einer Eigenspannung an dem modularen Gehäusesystem 100 angeordnet ist. Realisiert ist dies durch das Anordnen jeweils einer Nut 109 an den sich gegenüberliegenden Enden des ersten Gehäuseelements 103 und des zweiten Gehäuseelements 105. Die sich gegenüberliegenden Nuten 109 ermöglichen ein Verklemmen und somit ein Fixieren des unter Eigenspannung stehenden Verbindungselements 107.
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Die 6 zeigt eine weitere Querschnittsdarstellung eines Verbindungselements 107. Das Verbindungselement 107 weist eine Sollbruchstelle 115 auf, um die Ausdehnung A einzustellen. Mit anderen Worten kann ein konkret bestehender Abstand B zwischen dem ersten Gehäuseelement 103 und dem zweiten Gehäuseelement 105 als Ausgangspunkt dienen, um die Ausdehnung A des Verbindungselements 107 entsprechend einzustellen. Denkbar wäre hierbei, dass das Verbindungselement 107 über eine Vielzahl von Sollbruchstellen 115 verfügt, wobei diejenige Sollbruchstelle 115 gewählt wird, um eine zu dem Abstand B korrespondierende Ausdehnung A herzustellen.
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Die 7 zeigt eine weitere Querschnittsdarstellung eines Verbindungselements 107. Das Verbindungselement 107 weist die Sollbruchstelle 115 auf, um die Ausdehnung A einzustellen. Das Verbindungselement 107 wurde bereits mit einem Hilfsmittel 117 an der gewünschten Sollbruchstelle 115 abgetrennt. Alternativ zu dem Hilfsmittel 117 kann ein Abtrennen jedoch auch manuell ohne den Einsatz von Werkzeugen erfolgen.
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Die 8 zeigt eine weitere Querschnittsdarstellung eines Verbindungselements 107. Sowohl an dem ersten Gehäuseelement 103 als auch an dem zweiten Gehäuseelement 105 ist jeweils ein Federschenkel 110 ausgebildet. Die Federschenkel 110 sind jeweils elastisch verformbar ausgebildet. Durch die elastische Rückstellkraft der Federschenkel 110 kann ein eingebrachtes Verbindungselement fixiert und Vibrationen sowie Klappergeräusche unterbunden werden.
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Die 9 zeigt eine weitere Querschnittsdarstellung eines Gehäusesystems 100. Das erste und das zweite Gehäuseelement 103, 105 sind jeweils H-förmig ausgebildet. Die Verbindungselemente 107 sind als U-förmige Abdeckungen ausgebildet die einfach in seitliche Nuten 109 des ersten und des zweiten Gehäuseelement 103, 105 eingebracht werden. Hierbei wäre denkbar die Nuten 109 des ersten und des zweiten Gehäuseelements 103, 105 zusätzlich mit Federschenkel 110 zu kombinieren.
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Die 10 zeigt eine weitere Querschnittsdarstellung eines Gehäusesystems 100. Das erste und das zweite Gehäuseelement 103, 105 sind jeweils L-förmig ausgebildet, wobei das dritte Gehäuseelement 111 H-förmig ausgebildet ist. Zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseelement 103, 105 ist ein einfaches Verbindungselement 107 eingefügt, während das Verbindungselement 107 zwischen dem ersten und dem dritten Gehäuseelement 103, 111 und dem zweiten und dem dritten Gehäuseelement 105, 111 als L-förmige Abdeckung ausgebildet ist. Sowohl die L-förmig als auch das H-förmig ausgebildeten Gehäuseelemente 103, 105, 111 umfassen zum Anordnen der Verbindungselemente 107 seitliche Federschenkel 110.
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Die vorliegende Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumliche Anordnungen können sowohl für sich betrachtet als auch in verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Modulares Gehäusesystem
- 101
- Basiselement
- 103
- Erstes Gehäuseelement
- 105
- Zweites Gehäuseelement
- 107
- Verbindungselement
- 108
- Deckel
- 109
- Nut
- 110
- Federschenkel
- 111
- Drittes Gehäuseelement
- 113
- Viertes Gehäuseelement
- 115
- Sollbruchstelle
- 117
- Hilfsmittel
- 201
- Motor
- 203
- Lineareinheit
- 205
- Gehäuseanordnung
- A
- Ausdehnung des Verbindungselements
- B
- Abstand zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement
