DE3044417A1

DE3044417A1 - Verfahren zum erfassen und einstellen des axialen ankerspiels von elektromotoren und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3044417A1
Application number: DE19803044417
Authority: DE
Inventors: Manfred 7016 Gerlingen Köder; Günther 7000 Stuttgart Schmid
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1980-11-26
Publication date: 1982-07-01
Also published as: FR2494927A1; US4389883A; IT8124981A0; JPS57119655A; IT1140483B

Description

R. 669 5

13.10.1980 Br/Bs

ROBEET BOSCH GMBH, ?000 STUTTGART 1

Verfahren zum Erfassen und Einstellen des axialen Ankerspiels von Elektromotoren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Nach einem bisher bekanntgewordenen Verfahren wird ein fertig montierter Motor zunächst in eine Längs.spiel-Einstell-Station aufgenommen und an Betriebsspannung angeschlossen. Durch Laufenlassen des Motors sollen sich die Lager setzen und das Kollektorsystem einlaufen. Je nach dem Automationsgrad des Montagebandes wird während dieser Einlaufzeit mittels Druckluftstempeln oder handgeführtem Kunststoffhemmer auf das Motorgehäuse geschlagen. So sollen sich die Lager setzen. Danach zieht man eine Einstellschraube für das Lagerlängsspiel manuell so fest an, daß ein angeschlossener Analogstrommesser beim Einschalten des Motors ein Mehrfaches des Leerleufstromes anzeigt. Durch diese kurzzeitige Belastung setzt sich das untere Drucklager axial. Auch ein sicherer Sitz der in die Ankerachse beidseitig eingesetzten Anschlagkörper (Kunststoff-Kalotten) wird erreicht, wobei diese Kunststoff-Kalotten auch etwas abgeplattet werden. Danach löst man die Einstellschraube

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und zieht sie danach wieder so weit an, bis der Analogstrommesser einen nur unwesentlich über dem Leerlaufstrom liegenden Wert anzeigt. Damit ist das Einstellen des Längsspiels der Ankerachse beendet und die Einstellschraube wird fixiert. Nachteilig ist dabei, daß die Lagerung, das Kollektorsystem und das nachgeschaltete Getriebe mechanisch nicht völlig gleich sind. Die auftretenden Unterschiede bewirken unterschiedliche Stromaufnahme im Leerlauf und wirken sich somit als Fehleinstellung des Lagerspiels aus. Um diesen Nachteil einigermaßen auszugleichen bedarf es besonderer Erfahrung und Fertigkeiten des Einstellenden. Dies wirft besonders dann Probleme auf, wenn auch dieser Einstellvorgang weitergehend automatisiert werden soll.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß unterschiedliche Reibungsverluste in den Lagern, am Kollektorsystem und im nachgeschalteten Getriebe die Messung des axialen Ankerspiels nicht verfälschen. Dabei braucht der Anker nicht zu laufen, der Motor also auch nicht an eine Spannungsquelle angeschlossen zu werden. Dennoch wird-erreicht, daß auch hier etwaiges Lagerspiel beseitigt wird und die Kunststoff-Kalotten an den Enden der Ankerachse festgesetzt und abgeplattet werden. Auch überhöhter Verschleiß durch noch nicht gesetzte Lager und Kalotten wird vermieden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft für das Automatisieren des Einstellvorgangs ist die Auswertung des spielabhängigen Signals als Steuersignal für einen elektrisch betriebenen Schraubendreher, der mit der Einstellschraube zum Beseitigen des Längsspiels der Ankerachse in Eingriff gebracht ist.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit Merkmalen nach den Unteransprüchen 5 "bis 16 ermöglicht einen besonders einfachen, automatisierungsfreundlichen Aufbau des Prüf- und Einstellarbeitsplatzes.

Zeichnung

An einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Verfahren und die Vorrichtung in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen Pig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit eingespanntem Motor, teilweise geschnitten, in vereinfachter Darstellung, Fig. 2 ein Meßdiagramm mit der Anzeige noch vorhandenen Axialspiels und Fig. 5 ein Meßdiagramm nach Beseitigung des Axialspiels.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein Getriebemotor 1 mit einem zweiteiligen Gehäuse 2, einem Stator 3, einem Anker 4, einem Kollektorsystem 5» einem Getriebe 6, und Lagern 7 und 8 für eine Ankerwelle 9 ist angespannt an eine Schwingvorrichtung 10. Im Gehäuse 2 ist ein unteres Drucklager 11 für die Ankerwelle 9 befestigt. Diesem unteren Drucklager 11 ist eine Einstellschraube 12 gegenübergestellt, die als oberes Drucklager für die Ankerwelle 9 dient. Die Enden der Ankerwelle 9 nehmen Kunststoff-Kalotten 13 und 14 auf. Sie sind eingepreßt in entsprechende stirnseitige Vertiefungen der Ankerwelle 9· Das Längsspiel, das die Ankerwelle 9 zwischen dem unteren Drucklager 11 und der Einstellschraube 12 hat, ist mit f bezeichnet. Die Schwingvorrichtung 10 besitzt einen Grundkörper 15 und einen Träger 16. Der Träger 16 nimmt Federelemente 17 und 18 und einen Elektromagneten 19 auf. Letzterer ist mittels elektrischer Leitungen 20 über eine Regeleinheit 21 an Netzspannung angeschlossen. Die freien Enden der Feder-

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elemente 17 und 18 tragen eine Schwingschiene 22 mit einem Schwinganker 23· Dabei ist der Schwinganker 23 dem Elektromagneten 19 mit einem Abstand a gegenübergestellt, der der Schwingweite des Systems mit der Schwingschiene 22 entspricht. An der Schwingschiene 22 kann der Getriebemotor 1 auf zweierlei Art befestigt sein. Die bevorzugte Art und Weise der Befestigung ist in Fig. 1 in einem strichpunktiert eingezeichneten Kreis 24- dargestellt. Ein Spannelement 25 umschließt das Gehäuse 2 in Bereich des Stators 3· Die Steuerung des Spannelements 25 erfolgt pneumatisch mit bekannten, hier nicht näher dargestellten Mitteln. Im strichpunktiert eingezeichneten Kreis 26 ist eine ebenfalls mögliche Längsankoppelung der Schwingschiene 22 an d8S Gehäuse 2 des Getriebemotors 1 gezeigt. Hierzu ist ein Spannstück 27 verwendet. Die Schwingungen der Schwingschiene 22 können sowohl in ihrer Amplitude als euch in ihrer Frequenz durch die Regeleinheit 21 beeinflußt werden. In der Nähe der Einstellschraube 12 und des Lagers 7 drückt ein Fühler 28 an das Gehäuse 2 des Getriebemotors .1. Dieser Fühler 28 ist als elektromechanischer Wandler ausgebildet, und über eine Leitung 29 mit einem als Inpedanzwandlef geschalteten Vorverstärker 30 verbunden. Eine Leitung 31 verbindet den Ausgang des Vorverstärkers 30'mit einem Eingang einer Steuereinrichtung Ein zweiter Eingang dieser Steuereinrichtung 32 ist über eine Leitung 33 mit einem Sollwertgeber 34- verbunden. Vom Ausgang der Steuereinrichtung 32 führt eine Leitung zu einem Schraubendrehermotor 36. Letzterer betreibt schließlich einen Schraubendreher 37 und führt die Einstellschraube 12.

Sobald die Schwingschiene 22 mit Hilfe des Elektromagneten 19 und des diesem zugeordneten Schwingankers 23 in Bewegung gesetzt wird, wird auch die Ankerwelle 9 mit dem Anker 4 zu Schwingungen in deren Längsachsenrichtung

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angeregt. Infolge des noch bestehenden Axialspiels der Ankerwelle 9 in den Lagern 7 und 8 und zwischen dem unteren Drucklager 11 und der Einstellschraube 12 entstehen gegenüber der gesamten übrigen, sinusförmig schwingenden Masse mit dem Motorgehäuse 2 differente Schwingungen des Ankers 4- und der Ankerwelle 9i mit harten Aufschlagspitzen. Der als elektromechanischer Wandler arbeitende Fühler 28 wandelt dieses Schwingungsspektrum in ein elektrisches Signal um, das über die Vorverstärker 30 der Steuereinrichtung 32 zugeführt wird. Die Steuereinrichtung 32 vergleicht dieses Signal mit einem vom Sollwertgeber 34· kommenden Referenzsignal und leitet aus diesem Vergleich ein Stellsignal für den Schraubendrehermotor 36 ab. Dieser Schraubendrehermotor verstellt über den Schraubendreher 31 die Einstellschraube 12 so lange, solange noch durch Axialspiel der Ankerwelle 9 ausgelöste Steuersignale eintreffen. Während dieses Einstellvorgangs werden die Kunststoff-Kalotten an den Stirnseiten der Ankerwelle 9 in gewünschter Weise durch die auftretenden Prellschläge abgeplattet. Auch die Lager richten sich selbst aus und setzen sich, ohne daß dabei eine Reibung aus drehendem Betrieb auftritt. Auf die beschriebene Weise ist sichergestellt, daß das Stellsignal ausschließlich hergeleitet ist aus dem vorhandenen Axialspiel der Ankerwelle 9· Fig. 2 zeigt eine Grundschwingung,als Sinuslinie dargestellt, der eine durch Längsspiel verursachte Schwingung überlagert ist. Fig. 3 zeigt die gleiche sinusförmige Grundschwingung nach dem das Lagerspiel vollständig beseitigt wurde. Eier zeigt sich keine überlagerte Schwingung mehr. Die nach Fig. der Grundschwingung überlagerte Schwingung zeigt in der hier angegebenen Größenordnung ein Axialspiel an, das ca. 5/100 mm beträgt.

Claims

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13.10.1980 Br/Ba

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Ansprüche

/ 1.j Verfahren zum Erfassen und Einstellen des axialen Ankerspiels von Elektromotoren, insbesondere für Kleinmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß der montierte Motor (1) zu vorbestimmten, vorzugsweise gleichförmigen mechanischen Schwingungen angeregt und an das Motorgehäuse (2) ein Fühler (28) gekoppelt wird, der diese Grundschwingungen und zusätzlich die durch diese Grundschwingungen -angeregten und von einem mit Längsspiel einer Ankerwelle (9) gelagerten Anker (4) verursachten differenten Schwingungen mit harten Aufschlagspitzen aufnimmt und in ein elektrisches Signal umwandelt, aus dem das Maß des Längsspiels der Ankerwelle (9) erkennbar und durch entsprechende Mittel (Einstellschraube 12) einstellbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal über eine an sich bekannte

Auswerteschaltung in ein Steuersignal für einen elektrisch betriebenen Schraubendreher (37) umgewandelt wird, der mit der Einstellschraube (12) zum Beseitigen des Längsspiels der Ankerwelle (9) in Eingriff gebracht ist.

$. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassen und Einstellen des axialen Ankerspiels bei nichtdrehendem Anker (4) erfolgt.

4·. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassen und Einstellen des axialen Ankerspiels bei drehendem Anker (4-) erfolgt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor an einer an sich bekannten Schwingschiene (22) befestigt ist, die elektromagnetisch zu Schwingungen angeregt wird und der !Fühler (28),als elektromechanischer Wandler ausgebildet, unter mechanischer Vorspannung am Motorgehäuse (2) anliegt und mit einem Meßwertanzeiger verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Versorgungsstromkreis für den Elektromagneten (19) des Schwingankers (23) der Schwingschiene (22) ein Regler (21) eingeschaltet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eegler (21) als Amplitudenregler ausgebildet ist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch. 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (21) als frequenzregier ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 "bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verbindung zwischen der Schwingschiene (22) und dem Motor (1) eine vorzugsweise pneumatisch betriebene Spannvorrichtung eingesetzt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (25) den Motor (1) an den die Statorwicklung (3) umschließenden Motorgehäuseteilen umfaßt .

11. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (27) den Motor (1) in der Nähe des kollektorseitigen Lagers (8) der Ankerwelle (9) am Motorgehäuse (2) erfaßt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (28) zum Aufnehmen des Schwingungsspektrums über einen Vorverstärker (30) mit einstellbarer Verstärkung mit dem Eingang einer Steuereinrichtung (32) für einen Schraubendrehermotor (36) verbunden ist.

13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubendrehermotor (36)

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ein Schrittmotor mit -umkehrbarer Drehrichtung ist.

14-. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 t>is 13> dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (28) das Motorgehäuse (2) in der Nähe eines Ankerwellenlagers (7) abtastet.

15· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorverstärker (30) als Impedanzwandler geschaltet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Sollwertgeber (34) umfaßt, der wie der Fühler (28) mit der Steuereinrichtung (32) für den Schraubendrehermotor (36) verbunden ist und ein Referenzsignal liefert, aus dessen Vergleich mit dem vom Fühler (28) abgegebenen Signal das Stellsignal für den Schraubendrehermotor (36) ableitbar ist.

ORIGINAL INSPECTED