DE19742800C1 - Antriebssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Antriebssysteme dieser Gattung, wie sie beispielsweise als Servomotoren verwendet werden, bestehen aus einem Elektromotor und einem an den Elektromotor angekuppelten Drehwinkelmeß­ system, welches für die Regelung des Elektromotors die IST- Werte mißt, z. B. die Winkelposition, die Drehzahl und/oder die Drehbeschleunigung. Der Elektromotor besteht allgemein aus einem Rotor, einem Stator und Wicklungen. Die Motorwelle ist an beiden Motorenden jeweils durch ein Wälzlager gelagert. Das die Antriebswelle lagernde Wälzlager wird üblicherweise als A- Lager bezeichnet, während das das entgegengesetzte Motorende lagernde Wälzlager als B-Lager bezeichnet wird. Die Drehwin­ kelmeßsysteme weisen eine Meßsystemwelle auf, die drehfest mit der Motorwelle gekuppelt wird und eine Winkelmaßverkörperung trägt. Ein Stator des Drehwinkelmeßsystems trägt eine Abta­ stung, die die Winkelmaßverkörperung abtastet. Der Stator des Drehwinkelmeßsystems ist über eine Statorkupplung unverdrehbar in bezug auf den Stator des Elektromotors abgestützt.

Bei bekannten Antriebssystemen (z. B. DE 44 46 243 C1, DE 33 01 205 C2, GB 2 117 572 A) ist die Meßsystemwelle des Drehwin­ kelmeßsystems durch wenigstens ein Wälzlager in dem Stator des Drehwinkelmeßsystems gelagert. Die Meßsystemwelle wird starr mit der Motorwelle gekuppelt. Radiale und axiale Bewegungen der Motorwelle werden dadurch auf die Meßsystemwelle über­ tragen. Achsfluchtungsfehler von Motorwelle und Meßsystemwelle führen zu Taumelbewegungen der Meßsystemwelle. Allen diesen Bewegungen muß der mittels der Wälzlager auf der Meßsystemwel­ le gelagerte Stator des Drehwinkelmeßsystems folgen. Die Sta­ torkupplung muß dort daher sowohl axial als auch radial nachgiebig sein, jedoch den Stator des Drehwinkelmeßsystems verdrehsteif abstützen.

Aus der DE 34 18 114 C2 ist es bekannt, die Motorwelle eines Elektromotors geteilt auszubilden, so dass bei der Montage und Demontage ein Teil der Motorwelle in dem Motor und der andere Teil in dem Lager verbleibt. Ein mit der Motorwelle gekuppeltes Drehwinkelmeßsystem ist nicht vorhanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß das An­ triebssystem kostengünstiger hergestellt werden kann und weni­ ger Platz beansprucht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Antriebs­ system mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, das B-Lager, welches das dem Drehwinkelmeßsystem zugewandten Ende der Mo­ torwelle lagert, durch das Drehwinkelmeßsystem selbst zu er­ setzen. Das Drehwinkelmeßsystem übernimmt dadurch die B-seiti­ ge Lagerung der Motorwelle. Das Wegfallen des B-Lagers redu­ ziert die erforderlichen Bauteile und spart dadurch Herstel­ lungskosten. Weiter entfällt der Platzbedarf für das B-Lager, so daß das Drehwinkelmeßsystem axial dichter an den Elektromo­ tor angebaut werden kann und axiale Baulänge des Antriebs­ systems eingespart wird. Die Statorkupplung kann ebenfalls vereinfacht werden, da sie nur den axialen Bewegungen der Motorwelle und der mit dieser starr gekuppelten Meßsystemwelle folgen muß und die durch Fluchtungsfehler bedingte Taumelbewe­ gungen der an die Motorwelle angekuppelten Meßsystemwelle aufnehmen muß. Da der Stator des Drehwinkelmeßsystems die Lagerung der Motorwelle übernimmt, muß die Statorkupplung keine radialen Bewegungen zulassen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Axialschnitt ein Antriebssystem gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine Gegenüberstellung des erfindungsgemäßen Antriebssystems mit einem Antriebssystem nach dem Stand der Technik.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Antriebssystem, welches aus einem Elektromotor und einem Drehwinkelmeßsystem besteht.

Der Elektromotor weist eine Motorwelle 10 mit einem Rotor 12 auf sowie einen Stator 14 mit Wicklungen, der in einem Motor­ gehäuse 16 sitzt. Die Motorwelle 10 ist an ihrem antriebs­ seitigen Ende durch ein Wälzlager 18, das sogenannte A-Lager, in dem Motorgehäuse 16 gelagert.

An das der Antriebsseite entgegengesetzte Ende des Elektro­ motors ist das Drehwinkelmeßsystem angebaut. Das Drehwinkel­ meßsystem weist ein Meßsystemgehäuse 20 auf, welches an das Motorgehäuse 16 angebaut wird. Das Drehwinkelmeßsystem weist weiter eine Meßsystemwelle 22 auf, die axial fluchtend starr an das Ende der Motorwelle 10 montiert wird. Die Meßsystemwel­ le 22 trägt an ihrem von der Motorwelle 10 abgewandten Ende eine Scheibe 24, die eine Winkelmaßverkörperung trägt, z. B. eine optische Winkelmaßverkörperung. Auf der Meßsystemwelle 22 ist mittels zweier Wälzlager 26 ein Stator 28 gelagert. Der Stator 28 ist mittels einer Statorkupplung 30 mit dem Motor­ gehäuse 16 und dem Meßsystemgehäuse 20 verbunden. Die Stator­ kupplung 30 läßt axiale Bewegungen und Taumelbewegungen des Stators 28 in bezug auf die Gehäuse 16 und 20 zu, stützt je­ doch den Stator 28 unverdrehbar an den Gehäusen 16 und 20 ab. Die Statorkupplung 30 ist beispielsweise als konzentrische Federstahlkreisringscheibe ausgebildet, die elastische Aus­ biegungen in axiale Richtungen zuläßt, jedoch keine radialen Bewegungen und insbesondere keine Torsionsbewegungen.

Die Statorkupplung 30 stützt den Stator 28 des Drehwinkelmeß­ systems radial ab, wodurch der Stator 28 die Meßsystemwelle 22 über die Wälzlager 26 radial lagert. Da die Meßsystemwelle 22 starr mit der Motorwelle 10 gekuppelt ist, wird zusammen mit der Meßsystemwelle 22 auch das Ende der Motorwelle 10 über die Statorkupplung 30, den Stator 28 und die Wälzlager 26 radial gelagert.

Der Stator 28 trägt eine Abtastung 32 für die Winkelmaßverkör­ perung der Scheibe 24. Weiter ist in dem Meßsystemgehäuse 20 eine Platine 34 für die elektronischen Bauteile der Abtastung 32 untergebracht. Es kann zusätzlich in dem Meßsystemgehäuse 20 auch ein Verstärker- und Reglerbauteil 36 untergebracht sein, so daß ein komplettes Rückkopplungssystem für die Rege­ lung des Antriebs durch den Elektromotor innerhalb des Gehäu­ ses untergebracht ist.

In Fig. 2 sind zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Vor­ teile ein Antriebssystem nach dem Stand der Technik und das Antriebssystem gemäß der Erfindung einander gegenübergestellt.

Das in Fig. 2 oben dargestellte Antriebssystem entspricht dem bekannten Antriebssystem gemäß DE 44 46 243 C1. Bei diesem bekannten Antriebssystem ist das dem Drehwinkelmeßsystem zu­ gewandte Ende der Motorwelle 10 in einem im Motorgehäuse an­ geordneten Wälzlager 38, dem sogenannten B-Lager, gelagert. Die Statorkupplung 40 muß nicht nur axiale Bewegungen und Taumelbewegungen aufnehmen, sondern auch radiale Bewegungen, die sich durch einen Achsversatz zwischen dem Motor und dem Drehwinkelmeßsystem ergeben können.

In Fig. 2 unten ist ein Antriebssystem dargestellt, welches mit dem Antriebssystem der Fig. 1 bis auf das fehlende Ver­ stärker- und Reglerbauteil 36 übereinstimmt. Der mit Δ gekenn­ zeichnete Pfeil zeigt die Reduzierung der axialen Baulänge, die durch die Erfindung erreicht wird.

Claims (2)

1. Antriebssystem, mit einem Elektromotor, dessen Motorwelle an beiden Motorenden durch jeweils ein Wälzlager gelagert ist, und mit einem Drehwinkelmeßsystem, dessen Meßsystem­ welle durch wenigstens ein Wälzlager gelagert ist und mit einem Ende der Motorwelle starr gekuppelt ist und dessen Stator mittels einer Statorkupplung unverdrehbar in bezug auf den Stator des Elektromotors abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzlager (26) der Meßsystemwelle (22) gleichzeitig das Wälzlager für das meßsystemseitige Ende der Motorwelle (10) bildet und daß die Statorkupp­ lung (30) den Stator (28) des Drehwinkelmeßsystems Axial- und Taumelbewegungen zulassend und radial unbeweglich abstützt.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorkupplung (30) eine Federstahlkreisring­ scheibe ist.