-
Getriebemotoren sind in vielfältigster Weise seit Jahrzehnten bekannt und bewährt. Sie umfassen einen elektrischen Antriebsmotor und ein Getriebe, welches die von dem Antriebsmotor bereitgestellte Drehbewegung in einer für den Anwendungsfall in geeigneter Weise (Drehzahl, Drehmoment, Drehwinkelposition) umsetzt.
-
Die Verbindung von Antriebsmotor und Getriebe erfolgt in der Regel über eine Flanschverschraubung.
-
Bei in Serie gefertigten Getriebemotoren ist es die fertigungstechnisch einfachste Möglichkeit, den Antriebsmotor direkt an das Getriebegehäuse anzuflanschen.
-
Im Sinne einer modularen Bauweise und größtmöglicher Flexibilität sollte es möglich sein, nahezu jeden Kundenwunsch aus Standard-Komponenten zu konfigurieren. Das gelingt nur, wenn eine Vielzahl von verschiedenen Antriebsmotoren (Servomotor, Asynchron-Motoren, Schrittmotoren, ...) mit einer Vielzahl von Getrieben (Schneckengetriebe, Planetengetriebe, Winkelgetriebe, Stirnradgetriebe, Hypoid-Getriebe, ...) ohne konstruktive Änderungen am Antriebsmotor und am Getriebe zu einem Getriebemotor zusammengefügt werden kann.
-
Zu diesem Zweck ist es bekannt, zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe einen Adapter vorzusehen. Dieser Adapter ist letztendlich ein Gehäuse, das zwei Flansche aufweist und in der Regel noch eine Wellen-Kupplung aufnimmt. Der erste Flansch ist so ausgebildet, dass er mit dem Flansch des Antriebsmotors kompatibel ist. Der zweite Flansch ist so ausgebildet, dass er mit dem Flansch auf der Eingangsseite des Getriebes kompatibel ist.
-
Wenn nun beispielsweise ein anderer Antriebsmotor zum Einsatz kommen soll und dieser andere Antriebsmotor einen anderen Flansch aufweist, dann müssen lediglich der Antriebsmotor und der Adapter ausgetauscht werden. Das Getriebe kann unverändert weiter benutzt werden. Entsprechendes gilt, wenn der Antriebsmotor beibehalten werden soll und beispielsweise die Übersetzung des Getriebes geändert werden muss.
-
Dadurch den Einsatz von Adaptern lassen sich auch Einzelanfertigungen von Getriebemotoren sehr einfach aus lagermäßig vorhandenen Komponenten realisieren.
-
Ein solches System ist seit mehreren Jahren erfolgreich auf dem Markt. Solche Systeme werden beispielsweise von der Anmelderin unter der Bezeichnung „HP - Servowinkelgetriebe mit Wechselflansch“ angeboten.
-
Im Zuge der zunehmenden Digitalisierung von Maschinen und Antrieben besteht ein Bedürfnis, verschiedene physikalische Größen, wie z.B. Drehzahl, Vibrationen und Temperaturen fortlaufend zu erfassen und die dabei gewonnenen Daten in der Steuerung und/oder Überwachung des Antriebs zu verwenden. Auch die datenbasierte vorausschauende Instandhaltung gewinnt zunehmend an Bedeutung.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein modulares Baukastensystem zum Konfigurieren verschiedenster Getriebemotoren bereitzustellen, das über eine flexibel konfigurierbare Sensorik verfügt.
-
Dadurch soll es möglich sein, nicht nur verschiedene Antriebsmotoren und Getriebe mechanisch flexibel miteinander zu kombinieren, sondern den Getriebemotor je nach Anwendungsfall mit der gewünschten bzw. erforderlichen Sensorik ausstatten zu können.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Adapter zum Verbinden eines Motors mit einem Getriebe, umfassend ein Gehäuse, wobei das Gehäuse einen motorseitigen ersten Flansch und einen getriebeseitigen zweiten Flansch aufweist, wobei der erste Flansch und der zweite Flansch jeweils eine Öffnung aufweisen, und wobei an dem Adapter Mittel zur Aufnahme oder zur Befestigung mindestens eines Sensor vorgesehen sind.
-
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass erstens an dem Adapter ausreichend Bauraum vorhanden ist, um einen oder mehrere Sensoren mechanisch gut geschützt unterzubringen. Dabei ist es unerheblich, ob die Sensoren im Adapter physikalische Größen des Getriebes oder des Antriebsmotors erfassen. Das sich die erfindungsgemäßen Adapter zwischen Antriebsmotor und Getriebe befinden, können die im oder am angeordneten Sensoren physikalische Größen beider Komponenten erfassen.
-
Um beispielsweise die Temperatur des Antriebsmotors erfassen zu können, kann an dem antriebsseitigen ersten Flansch eine erste Aufnahme für einen Sensor ausgebildet sein. Diese erste Aufnahme kann beispielsweise als Innengewinde ausgebildet sein, in das ein Temperaturfühler (beispielsweise ein PT100-Fühler) eingeschraubt werden kann. Dieser Temperaturfühler kann die Temperatur des Antriebsmotors dort erfassen, wo der Antriebsmotor an den ersten Flansch angeschraubt ist. Die dort herrschende Temperatur ist zwar nicht identisch mit der Wicklungstemperatur des Antriebsmotors; allerdings besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der von dem Sensor am ersten Flansch gemessene Temperatur und der Wicklungstemperatur des Antriebsmotors. Daher lassen sich aus dem Ausgangswert dieses ersten Temperatursensors Rückschlüsse auf die Betriebstemperatur des Antriebsmotors ziehen.
-
In entsprechender Weise ist an dem zweiten Flansch eine zweite Aufnahme für einen Sensor ausgebildet. Auch diese Aufnahme kann als Innengewinde ausgebildet sein, in das beispielsweise ein zweiter Temperaturfühler eingeschraubt wird.
-
Besonders bevorzugt ragt der in das Innengewinde eingeschraubte Fühlern über den ersten oder zweiten Flansch des Adapters hinaus. Wenn nun in der Flanschfläche des Antriebsmotors oder des Getriebes eine komplementäre Bohrung vorhanden ist, fährt der Temperaturfühler in diese Bohrung ein, wenn der erfindungsgemäße Adapter mit dem Antriebsmotor und dem Getriebe verschraubt wird. Auf diese Weise können die Temperatur des Antriebsmotors und des Getriebegehäuses an der Eingangsseite genau erfasst werden.
-
Die von diesen Sensoren gemessenen Temperaturen sind sehr guter Indikatoren für die Betriebstemperatur des Antriebsmotors und des Getriebes, bzw. Öltemperatur des Getriebes.
-
Es ist weiter erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Inneren des Gehäuses des Adapters oder auch außen am Gehäuse des Adapters weitere Mittel zur Aufnahme oder zur Befestigung für verschiedene andere Sensoren ausgebildet sind. Ein Beispiel für solch einen Sensoren sind Beschleunigungssensoren.
-
Es ist nun möglich, das von diesem Beschleunigungssensor erfasste Schwingungsspektrum mit Hilfe einer Fast-FourierTransformation zu analysieren und dadurch festzustellen, ob sich die Amplituden oder Frequenzen des Schwingungsspektrums während des Betriebs bzw. im Laufe der Zeit ändern.
-
Wenn man berücksichtigt, dass in der Regel jedem Bauteil des Getriebemotors charakteristische Frequenzen zuordenbar sind, dann kann aus der Analyse der von dem Beschleunigungssensor erfassten Werte Informationen gewonnen werden, welches Bauteil für die Änderungen der Amplituden ursächlich ist.
-
Daraus lässt sich im Sinne einer vorausschauenden Instandhaltung eine Wartung, eine Reparatur oder ein Austausch des betreffenden Bauteils in die Wege leiten, bevor das Bauteil versagt.
-
Zusätzlich oder alternativ kann die übergeordnete Steuerung des Getriebemotors auch ein Warnsignal erzeugen oder den Antrieb stillsetzen, bevor größere Folgeschäden eintreten.
-
In ähnlicher Weise ist es auch möglich, an einen der am Adapter ausgebildeten Befestigungspunkte einen Drehzahlsensor anzuordnen. Dieser Drehzahlsensor kann beispielsweise ein optischer Sensor sein, der Markierungen erfasst, welche auf einer Wellenkupplung angebracht sind, welche die Antriebswelle des Motors mit der Eingangswelle des Getriebes koppelt.
-
Prinzipiell können alle am Markt bekannten Sensoren, die auf unterschiedlichsten Messprinzipien basieren, an dem erfindungsgemäßen Adapter eingesetzt werden.
-
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und der Patentanmeldung entnehmbar.
-
Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
-
Figurenliste
-
Es zeigen:
- 1 eine Isometrie eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Adapters von der Getriebeseite,
- 2 eine Isometrie des Adapters gemäß 1 von der Antriebsseite,
- 3 eine Ansicht von vorne auf die Getriebeseite des Adapters,
- 4 eine Ansicht von vorne auf die Antriebsseite des Adapters,
- 5 einen Schnitt entlang der Linie A-A; und
- 6 einen Schnitt entlang der Ebene B-B.
-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Adapters in einer Isometrie dargestellt. Der Adapter ist in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Er umfasst ein Gehäuse 3, das häufig aus Aluminium gegossen wird. In der 1 ist ein antriebsseitiger erster Flansch 5 gut zu erkennen. Der erste Flansch 5 umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel eine ebene Fläche 8ohne Bezugszeichen), eine Öffnung 7 und Gewindebohrungen 9. Diese konstruktive Ausgestaltung des ersten Flansches 5 ist selbstverständlich nur beispielhaft und ist mit einem Befestigungsflansch eines Antriebsmotors kompatibel. Die Ausbildung des ersten Flansches 5 (und auch des zweiten Flansches 15, siehe 2) kann entsprechend den Abmessungen der nicht dargestellten Antriebsmotoren und Getriebe selbstverständlich variieren.
-
In dem ersten Flansch 5 ist eine erste Aufnahme 10 ausgebildet. In dieser Aufnahme 10 kann ein Sensor angeordnet werden, der beispielsweise die Temperatur des nicht dargestellten Antriebsmotors, der ja definitionsgemäß an dem ersten Flansch 5 angeflanscht wird, erfasst. Diese Aufnahme ist ein Mittel zur Aufnahme eines Sensors.
-
Im Inneren des Gehäuses 3 sind schematisch Befestigungspunkte 11 und 13 für nicht dargestellte Sensoren ausgebildet. Diese Befestigungspunkte 11 und 13 können beispielsweise eine Schnappverbindung, ein Schraubgewinde oder Ähnliches umfassen. An diesen Befestigungspunkten können dann, je nach Bedarf, unterschiedliche Sensoren angebracht werden; es handelt sich somit um Mittel zur Befestigung eines Sensors.
-
In der 2 ist eine Isometrie des gleichen Adapters dargestellt, wobei ein zweiter Flansch 15, der den Adapter 1 mit dem nicht dargestellten Getriebe verbindet.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst der zweite Flansch 15 einen Zentrierbund 17, mehrere Befestigungsöffnungen 19 und eine Aufnahme 21 für einen Sensor. Die Abmessungen des Zentrierbunds 17 sowie die Position der Befestigungsöffnungen 19 sind selbstverständlich so gewählt, dass sie mit der eingangsseitigen mechanischen Schnittstelle des nicht dargestellten Getriebes kompatibel sind.
-
Es ist offensichtlich, dass der in den 1 und 2 dargestellte erste Flansch 5 und der zweite Flansch 15 nur exemplarisch zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf genau diese Form eines Flansches bzw. einer mechanischen Schnittstelle beschränkt ist.
-
Die Aufnahme 21 dient ebenfalls zur Aufnahme eines Sensors (nicht dargestellt in 2). Der Sensor kann auch hier ein Temperatursensor sein, beispielsweise ein PT100-Element. In der 3 ist der zweite Flansch 15 in einer Vorderansicht dargestellt.
-
In der 4 ist eine Ansicht des ersten Flansches 5 dargestellt.
-
Je nach Anforderung kann an einem oder mehreren der Mittel zur Aufnahme oder Befestigung eines Sensors ein Sensor angebracht sein. Es muss jedoch nicht jeder dieser Befestigungspunkte mit einem Sensor ausgestattet sein.
-
Die 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A. In dieser Schnittdarstellung ist die Aufnahme 21 im Bereich des zweiten Flansches gut zu erkennen. Sie ist letztendlich bei diesem Ausführungsbeispiel nichts anderes als ein durchgehendes Innengewinde, in das ein handelsüblicher Temperatursensor 23 oder ein anderer Sensor eingedreht ist.
-
Der Temperatursensor 23 ist ähnlich wie eine Schraube mit Teilgewinde ausgebildet. Am vorderen Ende des Sensors (links in der 5) ist ein zylindrischer Zapfen 25 ausgebildet, in dem sich das eigentliche Messelement befindet. Der Zapfen 25 ragt bei diesem Ausführungsbeispiel über den zweiten Flansch 15 hinaus. Deshalb muss in dem Getriebegehäuse (nicht dargestellt) an der gegenüberliegenden Stelle eine Bohrung vorhanden sein, in die der Zapfen 25 eintauchen kann.
-
Wenn man in diese Bohrung Wärmeleitpaste einfüllt und den Adapter 1 mit dem Getriebe verschraubt, dann erfasst der Temperatursensor 23 die Temperatur des Getriebegehäuses im Bereich des Flansches und liefert damit eine Information über die Betriebstemperatur des Getriebes insgesamt.
-
Vor allem bei Schneckengetrieben entstehen am Lager der Eingangswelle, d.h. in unmittelbarer Nähe des Zapfens 25, die höchsten Betriebstemperaturen, so dass die dort erfasste Temperatur ein sehr guter Indikator für die thermische Belastung des nicht dargestellten Getriebes ist.
-
Im Schnitt A-A in der 5 sind die Befestigungspunkte 11 und 13 für die Sensoren ebenfalls wieder nur schematisch dargestellt. Ebenfalls schematisch sind Sensoren 27 und 29 angedeutet. Bei dem Sensor 27 kann es sich beispielsweise um einen Beschleunigungssensor handeln, während der Sensor 29 beispielsweise ein optischer Drehwinkelsensor oder ein Drehzahlsensor sein kann.
-
Die Signalleitungen, welche die Ausgansdaten der Sensoren zu einer nicht dargestellten Auswerteeinrichtung übermittelt sind in den Figuren als unterbrochene Linien dargestellt und haben das Bezugszeichen 41.
-
In der 6 ist ein Schnitt entlang der Linie B-B dargestellt.
-
Auf der rechten Seite in 6 ist der erste Flansch 5 dargestellt, an dem ein Antriebsmotor 31 angeflanscht ist. Der Antriebsmotor umfasst eine Antriebswelle 33, die in den Adapter 1 hineinragt. Auf der in 6 linken Seite ist der zweite Flansch 15 dargestellt, der mit einem Getriebe 35 verschraubt ist. Zu dem Getriebe 35 gehört eine Getriebeeingangswelle 37, die ebenfalls in das Innere des Adapters 3 hineinragt.
-
Die Antriebswelle 33 und die Getriebeeingangswelle 17 sind über eine Kupplung 38, die nur schematisch dargestellt ist, miteinander gekoppelt. Die Kupplung 38 dient dazu, Fluchtungsfehler, Lagefehler und Richtungsfehler zwischen den Wellen 33 und 37 auszugleichen.
-
Im oberen Teil der 6 sind die Sensoren 27 und 29 gut zu erkennen. Der Sensor 27 ist bei diesem Beispiel ein Beschleunigungssensor und der Sensor 29 ist, wie bereits erläutert, beispielsweise ein Drehwinkel- oder Drehzahlsensor. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel basiert der Drehzahlsensor 29 auf einem optischen Messprinzip, d.h. er erfasst die auf der Kupplung angeordneten Markierungen 39. Aus der Zahl der Markierungen, die der Sensor 29 erfasst, lässt sich der Drehwinkel der Kupplung und damit auch der Antriebswelle 33 und der Eingangswelle 37 erfassen. Wenn man die Zahl der erfassten Markierungen 39 auf die Zeit bezieht, dann lässt sich die Drehgeschwindigkeit bzw. die Drehzahl der Wellen 33 und 37 auf diese Weise einfach erfassen.
-
Es versteht sich von selbst, dass ein wesentlicher Aspekt der Erfindung die Modularität ist und das dargestellte Ausführungsbeispiel nur eine von vielen möglichen Kombinationen ist für die Schutz beansprucht wird.
