DE20315905U1

DE20315905U1 - Antriebsvorrichtung für Arbeitsmaschinen mit Anschluss-Hohlglied

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Publication number: DE20315905U1
Application number: DE20315905U
Authority: DE
Original assignee: Baumueller Nuernberg GmbH
Current assignee: Baumueller Nuernberg GmbH
Priority date: 2003-10-13
Filing date: 2003-10-13
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2013-10-14

Abstract

Antriebsvorrichtung für Arbeitsmaschinen, insbesondere als Schneckenantrieb für eine Extruderschnecke, mit einem Elektromotor (1), mit dessen Rotor (3) ein Anschluss-Hohlglied (6) drehübertragend gekoppelt ist, dessen den Hohlraum begrenzende Innenwandung (7,7a) mit aufeinander folgenden Erhöhungen (21) und Vertiefungen (22) zum formschlüssigen und/oder komplementären Eingriff durch einen Endteil einer Arbeitsmaschinenwelle, insbesondere Schneckenwelle, gestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Außenwandung (8,8a) des Anschluß-Hohlglieds mit aufeinander folgenden Erhöhungen (21) und Vertiefungen (22) zwecks Eingriffs in einen komplementären Hohlteil (18) des Rotors (3) oder eines mit letzerem drehübertragend gekoppelten Motorteiles gestaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Arbeitsmaschinen, welche insbesondere als Schneckenantrieb für eine Extruderschnecke geeignet ist. Die Antriebsvorrichtung weist einen Elektromotor auf, mit dessen Rotor ein Anschluss-Hohlglied drehübertragen gekoppelt ist. Die den Hohlraum begrenzende Innenwandung des Hohlglieds ist mit aufeinanderfolgenden Erhöhungen und Vertiefungen gestaltet, damit ein Endteil einer Arbeitsmaschinenwelle, insbesondere Schneckenwelle, komplementär eingreifen kann. Ferner betrifft die Erfindung eine Antribsanordnung mit einer entsprechenden Antriebsvorrichtung, die mit der Arbeitsmaschine gekoppelt ist.
Aus EP 1 182 027 A1 ist eine Extrudiervorrichtung bekannt, deren Schneckenantrieb mittels eines Antriebsmotors mit Stator und Rotor erfolgt. Die Extruderschnecke weist eine Schneckenwelle und einen an die Schneckenwelle anschließenden Anschlussabschnitt auf, der in das Antriebsgehäuse eingeführt und dabei von Rotor und Stator konzentrisch umgeben ist. Zur Übertragung von Drehungen des Rotors auf den Anschlussabschnitt und damit auf die Schneckenwelle ist der Anschlussabschnitt drehfest in eine Anschlusshülse eingeschoben, die ebenfalls konzentrisch zu Stator und Rotor angeordnet ist. Die Drehfestigkeit wird mittels achsparalleler Vorsprünge auf dem Außenmantel des Anschlussabschnitts und diese komplementär aufnehmende, achsparallele Nuten auf dem Innenmantel der Anschlusshülse realisiert. Letztere ist stirnseitig über einen kreisförmigen Verbindungsring mit der benachbarten Stirnseite des Rotors drehübertragend verbunden. Zur Fixierung des Verbindungsringes an den jeweiligen Stirnseiten sind Befestigungsbolzen notwendig, welche sowohl den Verbindungsring als auch Rotor und Anschlusshülse durchsetzen müssen.
Dem gegenüber ergibt sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, bei Antriebsvorrichtungen für Arbeitsmaschinen die Zuverlässigkeit der Drehübertragung vom Rotor eines Elektromotors auf die Arbeitsmaschinenwelle zu erhöhen und gleichzeitig die Montage des Anschluss-Hohlglieds zu vereinfachen.
Zur Lösung wird bei einer Antriebsvorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass auch die Außenwandung des Anschluss-Hohlglieds mit aufeinanderfolgenden Erhöhungen und Vertiefungen zwecks (vorzugsweise formschlüssigen) Eingriffs in einen komplementären Hohlteil des Rotors oder eines mit letzterem drehübertragend gekoppelten Motorteiles gestaltet ist.
Vor allem wenn die aufeinanderfolgenden Erhöhungen und Vertiefungen ganz oder teilweise als Innen- und Außenverzahnungen mit vorzugsweise achsparallel zur Rotorachse verlaufenden Zähnen ausgebildet sind, lassen sich die Drehbewegungen vom Rotor besonders präzise auf die Arbeitsmaschinenwelle übertragen. Zudem lässt sich zwischen den äußeren Erhöhungen und Vertiefungen, insbesondere der Außenverzahnung des Hohlglieds und einer dazu vorzugsweise formschlüssig komplementären Gestaltung der gegenüberliegenden Innenwandung des Rotors oder Motorteiles schnell und direkt eine ineinandergreifende Kopplung zur Drehübertragung vom Rotor herbeiführen. Die Montage ist dadurch vereinfacht und beschleunigt. Das vorzugsweise außen verzahnte Anschluss-Hohlglied lässt sich geführt mit dem Rotor oder dem Motorteil unmittelbar in Eingriff bringen, ohne dass dafür noch zusätzlich Schraubverbindungen oder Bolzenbefestigungen anzubringen wären.
Gemäß einer besonders vorteilhaften, optionalen Erfindungsausbildung ist der Rotor des Elektromotors von einer Elektromotorenwelle durchsetzt, die in einem Endabschnitt oder Endbereich das Anschluss-Hohlglied, beispielsweise eine innen und außen verzahnte Buchse, aufweist. Zweckmäßig ist die Motorwelle direkt am Rotor innerhalb einer Rotorbohrung fixiert. Der mit dieser Ausbildung erzielte Vorteil besteht in der direkten bzw. unmittelbaren Übertragung der Rotor-Drehbewegungen über die Motorwelle auf das innen und außen beispielsweise geriffelte Anschluss-Hohlglied. Dies kann mit einer einfachen Konstruktionsstruktur realisiert werden. Zudem ist die Montage dadurch vereinfacht, dass sich das Anschluss-Hohlglied relativ einfach in einen stirnseitigen Aufnahme-Hohlraum der Motorwelle einschieben lässt.
Dem Aspekt der Montageerleichterung lässt sich noch mit einer weiteren Erfindungsausbildung Rechnung tragen, wonach die Motorwelle so angeordnet ist, dass sie aus einem Stator und Rotor umgebenden Elektromotor-Gehäuse herausragt. Damit steht ein freies Ende der Motorwelle, das zur Aufnahme des Anschluss-Hohlglieds hergerichtet ist, von außen leicht zugänglich zur Verfügung.
Die Montage und damit die Wartbarkeit lässt sich nach einer weiteren Erfindungsausbildung erleichtern, wonach die Motorwelle von einem zum anderen Ende hohl ausgeführt ist, und deren Innendurchmesser den Außendurchmesser der Arbeitsmaschinenwelle übersteigt. Dadurch lassen sich sonstige, zu bewegende Teile wie z. B. die Arbeitsmaschinenwelle, insbesondere die Schneckenwelle, ohne Demontage des Rotors durch die Motor-Hohlwelle schieben, was für Wartungsarbeiten zweckmäßig ist.
Um das Anschluss-Hohlglied innerhalb der Motorwelle oder einer sonstigen Rotorbohrung axial absichern zu können bzw. eine sogenannte Druckverbindung zu schaffen, ist nach einer weiteren Erfindungsausbildung vorgesehen, dass die Motorwelle außerhalb des Bereichs zur Aufnahme des Anschluss-Hohlglieds eine axiale oder achsparallele Bohrung mit Innengewinde aufweist. In diese lässt sich dann zweckmäßig ein Außengewindebolzen oder eine Außengewindestange so einschrauben, dass sie das Anschluss-Hohlglied mit einer Stirnseite halten und axial fixieren kann. Mit der Anordnung des Außengewinde-Bolzens eröffnet sich die Möglichkeit einer weiteren Erfindungsausbildung dahingehend, dass der Bolzen selbst mit einer axialen Bohrung oder einem sonstigen Hohlraum versehen ist. Dieser lässt sich zur Realisierung einer Zuführeinrichtung beispielsweise für Kühlmedium nutzen.
Zu einem Vorteil hinsichtlich Montage führt es, wenn gemäß einer optionalen Ausbildung die Motorwelle direkt an einem oder mehreren Drehlagern, insbesondere Wälzlagern, anliegt, die mit Bezug auf einen Stator des Elektromotors abgestützt sind. Der Vorteil besteht darin, dass sich das Anschluss-Hohlglied so ohne weiteres demontieren lässt, ohne dass dadurch die Drehlager freigelegt oder deren Halterung beeinträchtigt werden würden.
Zur Förderung der Modularität der Antriebsvorrichtung, was wiederum die Montage erleichtert, ist nach einer Erfindungsausbildung das Anschluss-Hohlglied außerhalb des Gehäuses des Elektromotors angeordnet. Dadurch bildet der Elektromotor eine für sich abgeschlossene Baukomponente mit adaptierbaren Schnittstellen zur Anbringung insbesondere des Anschluss-Hohlglieds für die Kopplung mit der Welle der Arbeitsmaschine. Die erleichterte (De-) Montierbarkeit des Anschluss-Hohlglieds liegt auf der Hand.
Im Rahmen der allgemeinen erfinderischen Idee liegt auch eine (Gesamt-) Anordnung aus einer Arbeitsmaschine, insbesondere Extruderschnecke, und einer damit gekoppelten Antriebsvorrichtung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und vorteilhafte Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen in:
1 eine perspektivische Darstellung einer für die Erfindung beispielhaften Antriebsvorrichtung,
2 eine teilweise gemäß Linie A–A in 3 geschnittene Längsansicht der Ausführung aus 1,
3 eine stirnseitige Ansicht auf die Ausführung aus 1, und
4 ein zweites, abgewandeltes Ausführungsbeispiel in einer Stirnansicht wie nach 3.
Gemäß 1 und 2 ist die beispielhafte Antriebsvorrichtung mit einem Elektromotor 1 gebildet, der innerhalb seines Gehäuses 2 einen Rotor 3 mit geschichtetem Läuferblech aufweist. Auf dem Gehäusemantel ist ein Klemmenkasten 4 montiert. Der Rotor 3 ist von einer hohlen Motorwelle 5 durchsetzt, die von beiden Stirnseiten des Gehäuses 2 vorsteht. An dem einen, in 1 und 2 links vorstehenden Ende ist in den Hohlraum der Motorwelle 5 ein Anschluss-Hohlglied 6 in Form einer doppelt bzw. innen und außen achsparallel verzahnten Buchse eingeschoben. In 2 ist lediglich die Innenverzahnung 7, in 1 auch die Außenverzahnung 8 erkennbar. Letztere kämmt mit einer komplementären Innenverzahnung der Motorwelle 5, wobei die Motorwellen-Innenverzahnung ebenfalls in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende achsparallele Erhöhungen und Vertiefungen zur Bildung der Verzahnung aufweist. In die Innenverzahnung 7 des Anschluss-Hohlglieds 6 lässt sich von der Arbeitsmaschinenwelle ein vorspringender Achsstummel mit einer Außenverzahnung einschieben, die komplementär zur Innenverzahnung 7 des Anschluss-Hohlglieds 6 gestaltet ist bzw. mit dieser kämmen kann. Dadurch entsteht eine drehfeste Verbindung zwischen dem genannten Achsstummel, dem Anschluss-Hohlglied 6 und der Motorwelle 5. Zu deren Drehlagerung sind an beiden Stirnseiten des Motorgehäuses 2 jeweils im Bereich der Lagerschilde 9a, 9b Wälzlager 10a, 10b angeordnet. Die Motorwelle 5 liegt mit ihrem Außenmantel an den Wälzlager-Innenringen 11 an. In dem Lagerschild 9a, welcher dem Anschluss-Hohlglied 6 am nächsten liegt, ist ein letzteres umgebender Ansatz 12 eingefügt. Gemäß Zeichnung kann dieser beispielsweise die Form eines hohlzylindrischen bzw. ringartigen Anschlussflansches aufweisen. Der Ansatz 12 ist, wie aus 1 ersichtlich, am Lagerschild 9a mittels Befestigungsschrauben 13 fixiert. Gegen die Innenwandung des Ansatzes 12 liegen (vgl. 2) die beiden dem Anschluss-Hohlglied 6 nächstliegenden Drehlager 10a mit ihren jeweiligen Außenringen 14 direkt an. Damit wird eine stationäre bzw. ortsfeste Abstützung der Drehlager bzw. Wälzlager 10a mit Bezug auf das Elektromotorengehäuse und den darin befindlichen Stator erzielt.
Gemäß 2 liegt das Anschluss-Hohlglied 6 mit seiner dem Ansatz 12 abgewandten Stirnseite an der unmittelbar gegenüberliegenden Stirnseite eines Außengewinde-Bolzens 15 an. Dieser besitzt eine langgestreckte, hohlzylindrische Form, ist von einer axialen, durchgehenden Bohrung 16 durchsetzt und auf seinem Außenmantel mit einem Außengewinde 17 versehen. Dieses kämmt mit einem komplementären Innengewinde, das eine entsprechende Bohrung der Motorwelle 5 umgibt. Das Motorwellen-Innengewinde schließt sich unmittelbar an dem längsverzahnten Innenmantelabschnitt 18 der Motorwelle 5 an, welcher mit der Außenverzahnung 8 des Anschluss-Hohlglieds 6 kämmt und eine Verlängerung der Bohrung 16 bildet.
Gemäß 3 sind beim Anschluss-Hohlglied 6 sowohl die Innenverzahnung 7 als auch die Außenverzahnung 8 mit in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Erhöhungen und Vertiefungen gebildet. Entsprechend der Schnittlinie A–A ergeben sich in der zugehörigen Schnittdarstellung der 2 für das Anschluss-Hohlglied 6 eine größere Wandstärke 19 und eine kleinere Wandstärke 20. Die größere Wandstärke 19 kommt dadurch zustande, dass zwei Erhöhungen bzw.
Zähne 21 in einer gemeinsamen, von der Schnittlinie A–A gebildeten, radialen Flucht liegen. Analog ergibt, sich die kleinere Wandstärke 20 aus zwei Vertiefungen in den Innen- bzw. Außenwandungen des Hohlglieds 6, welche ebenfalls in der gemeinsamen radialen Flucht der Schnittlinie A–A liegen. Die Zähneanzahl der Außenverzahnung 8 übersteigt die der Innenverzahnung 7 um etwas weniger als das Eineinhalbfache, so dass sich die Raster- bzw.
Teilungsabstände der Innen- und Außenzähne einigermaßen entsprechen.
Anders nach 4, wonach die Zähneanzahl der Außenverzahnung 8a die der Innenverzahnung 7a um ein Vielfaches übersteigt. Also sind die Zähne der Außenverzahnung 8a mit viel feiner gerasterten Teilungsabständen zueinander angeordnet als die der Innenverzahnung 7a.

Elektromotor

1: Gehäuse
2: Rotor
3: Klemmenkasten
4: Motorwelle
5: Anschluss-Hohlglied
7, 7a: Innenverzahnung
8, 8a: Außenverzahnung
9a, 9b: Lagerschild
10a, 10b: Wälzlager
11: Wälzlager-Innenring
12: Ansatz
13: Befestigungsschraube
14: Außenring
15: Außengewinde-Bolzen
16: Bohrung
17: Außengewinde
18: längsverzahnter Innenmantelabschnitt
19: größere Wandstärke
20: kleinere Wandstärke
21: Erhöhungen/Zähne
22: Vertiefung
23: Rotorachse

Claims

Antriebsvorrichtung für Arbeitsmaschinen, insbesondere als Schneckenantrieb für eine Extruderschnecke, mit einem Elektromotor (1), mit dessen Rotor (3) ein Anschluss-Hohlglied (6) drehübertragend gekoppelt ist, dessen den Hohlraum begrenzende Innenwandung (7,7a) mit aufeinander folgenden Erhöhungen (21) und Vertiefungen (22) zum formschlüssigen und/oder komplementären Eingriff durch einen Endteil einer Arbeitsmaschinenwelle, insbesondere Schneckenwelle, gestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Außenwandung (8,8a) des Anschluß-Hohlglieds mit aufeinander folgenden Erhöhungen (21) und Vertiefungen (22) zwecks Eingriffs in einen komplementären Hohlteil (18) des Rotors (3) oder eines mit letzerem drehübertragend gekoppelten Motorteiles gestaltet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufeinander folgenden Erhöhungen (21) und Vertiefungen (22) ganz oder teilweise als Innen- und/oder Außenverzahnungen (7,7a;8,8a) mit vorzugsweise achsparallel zur Rotorachse (23) verlaufenden Zähnen ausgebildet sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen- und Außenverzahnungen (7,7a;8,8a) unterschiedlich grob gerastert sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenverzahnung (8a) feiner als die Innenverzahnung (7a) gerastert ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorteil als Motorwelle (5) ausgeführt ist, die in einem Endabschnitt oder Endbereich den zur Außenwandung des Anschluß-Hohlglieds komplementären Hohlteil (18) aufweist und/oder dort das Anschluß-Hohlglied (6) aufnimmt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (6) an einem Rotor-Innenmantel fixiert ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (5) durchgehend hohl ausgeführt ist, und der Innendurchmesser der hohlen Motorwelle (5) den Außendurchmesser der Arbeitsmaschinenwelle übersteigt.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (5) zumindest außerhalb des Aufnahmebereichs für das Anschluß-Hohlglied (6) mit einer von wenigstens einem Innengewinde umgrenzten, vorzugsweise axial oder achsparallel zur Rotorachse (23) verlaufenden Bohrung (16) gestaltet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Bohrung (16) ein Außengewinde-Bolzen (15) eingeschraubt ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnseite des Außengewinde-Bolzens (15) das Anschlusshohlglied (6) anliegt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Bolzens (15) mit einer Zuführeinrichtung derart, dass der Elektromotor über die Bohrung (16) der Motorwelle mit Kühlmedium versorgbar ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (15) mit einer axialen Bohrung (16) oder einem sonstigem Hohlraum gestaltet ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (5) direkt an einem oder mehreren Drehla gern (10a,10b), insbesondere Wälzlagern anliegt, die mit Bezug auf einen Stator des Elektromotors (1) abgestützt sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, mit einem Stator und Rotor (3) umgebenden Elektromotor-Gehäuse (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (5) aus dem Gehäuse (2) herausragt.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Stator und Rotor (3) umgebenden Elektromotor-Gehäuse (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Anschluß-Hohlglied (6) außerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Stator und Rotor (3) umgebenden Elektromotor-Gehäuse (2), dadurch gekennzeichnet, dass an einer Gehäuse-Stirnseite oder einem Gehäuse-Lagerschild (9a) ein das Anschluß-Hohlelement (6) umgebender Ansatz (12) angebracht ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (12) eine hohlzylindrische Grundform aufweist.
Antriebsvorrichtung nach Ansprüche 13 und 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehlager (10a,10b) an einer dem Anschluß-Hohlelement (6) zugewandten Innenwandung des Ansatzes (12) abgestützt sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff des Anschluss-Hohlglieds (6) in den Hohlteil (18) des Rotors (3) oder Motorteiles, gegebenenfalls Motorwelle (5) formschlüssig ist.
Anordnung aus einer Arbeitsmaschine, insbesondere Extruderschnecke, und einer damit gekoppelten Antriebsvorrichtung , ausgeführt nach einem der vorangehenden Ansprüche.