DE4020075C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwenkantrieb mit einem eine Bremse aufweisenden Asynchronmotor, mit einem an dessen Abtriebswelle angeordneten mehrstufigen Getriebe und mit einer Übertragungsvorrichtung und/oder Kupplung zwischen der Abtriebswelle des Getriebes und einem Schwenkteil, wobei das mehrstufige Getriebe ein Doppelschneckengetriebe aufweist, bei welchem eine erste Schnecke auf der Antriebswelle des Motors und ein zweites Schneckenrad auf der zu beschleunigenden Masse des Schwenkteiles führenden Abtriebswelle angeordnet ist.

Aus der DE 29 28 705 C2 ist eine Antriebsmotorengetriebeeinheit bekannt, die gemäß dem vorerwähnten Schwenkantrieb gestaltet ist. Diese weist allerdings an der das zweite Schneckenrad aufweisenden Welle eine weitere Getriebestufe in Form eines Planetengetriebes auf, um möglichst große Lasten wie Schiebe-, Sektional-, Hub-, Roll- und Gegengewichtskipptore oder auch kraftbetätigte Türen, Fenster, Rolläden, Jalousien, Rollgitter oder eventuell Großventile betätigen zu können. Es kommt also bei dieser vorbekannten Antriebsmotorengetriebeeinheit vor allem auf ein sehr großes Drehmoment am Abtrieb und weniger auf eine große Betätigungsgeschwindigkeit an. Dabei ist eine mechanische Bremse vorgesehen, die die Einheit stillsetzt, wenn beispielsweise ein Stromausfall eintritt.

Um in einem solchen Falle diese Einheit von Hand durchdrehen zu können, müssen entweder die Antriebseinheit oder die Schalteinheit abgenommen werden, um eine Handkurbel oder ein mittels einer Kette antreibbares Rad an der Eingangswelle der zweiten Untersetzungsstufe des Getriebes ansetzen zu können. Es ist also ein erheblicher Aufwand erforderlich, falls die Antriebseinheit von Hand durchgedreht werden muß und gleichzeitig sind dann entsprechende Vorkehrungen zu treffen, um das beachtliche Drehmoment von Hand aufbringen zu können.

Für Schwenkantriebe an weniger gewichtigen Schwenkteilen, zum Beispiel an Schranken, Türen oder Fenstern, die um etwa 90 Grad oder eventuell auch mehr verschwenkt werden können sollen, ist in jedem Falle eine leichtgängige Betätigung von Hand erforderlich, damit bei Stromausfall ein solches einen Durchgang versperrendes Teil beispielsweise in Öffnungsposition gebracht werden kann.

Gleichzeitig sollen aus Kosten- und Platzgründen möglichst kleine Motoren verwendet werden, so daß durch die Untersetzung über das Getriebe häufig die größtmögliche Beschleunigung dieses Antriebsmotors innerhalb von dessen relativ kurzer Antriebszeit, die nur zur Durchführung einer solchen Schwenkbewegung zur Verfügung steht, gar nicht erreicht, also auch nicht ausgenutzt wird. Demzufolge ist bei bisher bekannten Antrieben für Schwenkteile die Zeitdauer für eine Schwenkbewegung mitunter unbefriedigend groß.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Schwenkantrieb der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem trotz der Verwendung eines relativ einfachen und möglichst kleinen, also preiswerten und energiesparenden sowie wenig Platz beanspruchenden Asynchronmotors dennoch die Beschleunigung und Abbremsung der zu verschwenkenden Masse des Schwenkteiles mit geringem Zeitaufwand, also eine möglichst rasche Verschwenkung durchführbar ist, gleichzeitig aber der Antrieb auch von der Lastseite aus von Hand durchgedreht werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Schwenkantrieb der eingangs erwähnten Art mit den Merkmalen und Maßnahmen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Verwendung des Asynchronmotors selbst als Bremse gestattet im zweiten Teil der relativ kurzen Schwenkbewegung die Übertragung eines entsprechend hohen Bremsmomentes über das stark untersetzte Doppelschneckengetriebe zu übertragen. Somit läßt sich selbst bei einer Verschwenkung um 90 Grad oder sogar weniger das höchste Drehmoment des Asynchronmotors ausnutzen, so daß dieser Motor entsprechend wirtschaftlich eingesetzt werden kann. Einerseits kann dabei dieser Motor trotz seiner Kleinheit und Einfachheit sehr schnell sein höchstes Drehmoment entfalten, so daß dies ausgenutzt werden kann, bevor etwa die erste Hälfte des Schwenkweges durchlaufen ist und andererseits kann er dann auch das schon erwähnte schnelle und wirkungsvolle Abbremsen verhindern. Dabei hat die Verwendung des Asynchronmotors als elektrische Bremse auch den großen Vorteil, daß das Abbremsen ohne Verschleiß erfolgt und praktisch ohne Zeitverlust wirksam wird, weil nicht die Trägheit von mechanischen Bremsen überwunden werden muß, die zu einer Zeitverzögerung führen würden. Durch die besondere Wahl der Untersetzungen der Schnecken und der Schneckenräder kann der Benutzer beispielsweise eine offen gebliebene Schranke bei Stromausfall ohne nennenswerten Kraftaufwand von Hand schließen. Die besondere Abmessung des Motors und die Wahl der relativ großen Polzahl führt zu einem hohen Wirkungsgrad mit entsprechend hohem eigenem Drehmoment des Asynchronmotors bei relativ geringer Drehzahl. Entsprechend geringer kann die Übersetzung des Doppelschneckengetriebes sein, was die Durchdrehbarkeit von Hand ebenfalls erleichtert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 6.

Insgesamt ergibt sich ein Schwenkantrieb, mit dem auf einem sehr kurzen Schwenkweg schon eine größtmögliche Drehzahl eines Asynchronmotors erreicht werden kann, so daß dieser bestmöglich ausgenutzt beziehungsweise umgekehrt möglichst klein gehalten werden kann, obwohl die Schwenkbewegung aufgrund des großen Drehmomentes entsprechend schnell erfolgen kann. Trotz der dabei zweckmäßigen großen Untersetzung, die eine schnelle Beschleunigung auf einem relativ kurzen Schwenkweg erlaubt, ist im Störfall eine Betätigung des Schwenkteiles von Hand leicht möglich.

Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als wesentlich zugehörenden Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstel­ lung:

Fig. 1 eine teilweise im Längsschnitt gehaltene Ansicht ei­ nes erfindungsgemäßen Schwenkantriebes mit einem Asynchronmotor und einem Doppelschneckengetriebe, an dessen Abtrieb ein Schwenkteil ankuppelbar ist,

Fig. 2 eine um 90 Grad gedrehte, in einer Querebene teil­ weise geschnittene Ansicht des Schwenkantriebes gemäß Fig. 1 mit Blick auf die Stirnseite des Motors sowie

Fig. 3 eine Draufsicht des Schwenkantriebes mit einem Hori­ zontalschnitt durch das Doppelschneckengetriebe, bei welchem das erste Schneckenrad, die zweite Schnecke und das zweite Schneckenrad, welche im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen, erkennbar sind.

Ein im ganzen mit 1 bezeichneter Schwenkantrieb hat einen Asynchronmotor 2, ein an dessen Abtrieb 3 angeordnetes, im ganzen mit 4 bezeichnetes Untersetzungsgetriebe und einen Abtrieb 5 dieses Getriebes 4, womit ein nicht näher darge­ stelltes Schwenkteil wie zum Beispiel eine Schranke, Türe oder dergleichen gekuppelt werden kann. Dabei wird durch die gemeinsame Betrachtung der Fig. 1 und 2 deutlich, daß die Abtriebswelle 5 des Getriebes 4 Abplattungen 6 beispielsweise für den Angriff eines Klemmhebels oder eine Kupplung haben kann, mit der eine entsprechende Hebelübertragung beispielsweise an einem Schran­ kenbaum oder dergleichen zusammenwirken kann.

Der Asynchronmotor 2 hat als elektrische Motorbremse eine Brems­ wicklung 7, die nach der Beschleunigungsphase eine entspre­ chende umgekehrte Verzöge­ rungsphase an der Abtriebswelle 5 des Getriebes 4 erlaubt, so daß ein Schwenkteil zunächst beschleunigt und dann verzö­ gert verschwenkt werden kann.

Zwischen dem Asynchronmotor 2 und der zu bewegenden Masse des Schwenkteiles befindet sich das Getriebe 4, welches als Doppelschneckengetriebe ausgebildet ist. Dabei wird aus der Gesamtheit der Fig. 1 bis 3 deutlich, daß eine erste Schnecke 8 dieses Doppelschneckengetriebes 4 auf der Ab­ triebswelle 3 des Motors 2 mit einem ersten Schneckenrad 9 zusammenwirkt, welches seinerseits auf eine zweite Schnecke 10 wirkt, die ihrerseits ein zweites Schneckenrad 11 auf einer Antriebswelle für die zu beschleunigende Masse des Schwenkteiles beaufschlagt, wobei diese Antriebswelle im Aus­ führungsbeispiel die Abtriebswelle 5 des Getriebes 4 ist.

Dabei erkennt man in Fig. 3, daß das mit der ersten Schnecke 8 kämmende erste Schneckenrad 9 auf derselben Welle 12 wie die zweite Schnecke 10 neben dieser und koaxial zu ihr ange­ ordnet ist. Dabei stehen jeweils alle Wellen 3, 5 und 12 sowie auch die Oberflächen der Schneckenräder 9 und 11 jeweils im rechten Winkel zueinander. Je nach Platzverhältnissen könnte natürlich die Abtriebswelle 5 auch unter einem spitzen Win­ kel beispielsweise zu der Welle 12 angeordnet werden, in dem die Berührstelle des entsprechenden Schneckenrades an der Schnecke in deren Umfangsrichtung entsprechend versetzt wird. Der gesamte Antrieb 1 ist also an die unterschiedlichen räum­ lichen Verhältnisse innerhalb eines Schrankengehäuses oder an einer Schwenktüre oder dergleichen in vorteilhafter und auf einfache Weise anpaßbar.

Im Ausführungsbeispiel ist erkennbar, daß das erste Schnec­ kenrad 9 einen kleineren Durchmesser als das auf der Ab­ triebswelle 5 des Getriebes 4 angeordnete zweite Schnecken­ rad 11 hat. Dies kommt dem Wunsch und der Forderung entgegen, unmittelbar an dem Schwenkteil das größte Drehmoment zu ent­ wickeln und zu übertragen, wodurch gleichzeitig einer Ver­ schwenkung des Schwenkteiles von Hand dann auch die gewünsch­ te Leichtgängigkeit der Mitnahme der Getriebeteile und des Rotors des Motors 2 gegeben ist.

Vor allem in Fig. 1 erkennt man, daß die axiale Ausdehnung des Motors 2 im Verhältnis zu seinem Durchmesser klein ist und dabei sogar kleiner als der Durchmesser dieses Motors 2 ist. Auf diese Weise läßt sich eine große Polzahl des Asyn­ chronmotors von wenigstens vier oder sechs verwirklichen, so daß sich ein hoher Wirkungsgrad mit hohem eigenem Drehmoment des Motors 2 schon bei geringer Drehzahl ergibt.

Gleichzeitig wird der Motor 2 und sein Gehäuse platz­ sparend flach, so daß er in Schrankengehäusen oder an Schwenk­ türen gut untergebracht werden kann.

Der Schwenkantrieb 1 mit einem Asynchronmotor 2 und einem da­ ran nachgeordneten Getriebe 4 dient zur Durchführung von Schwenkbewegungen, das heißt, in der Regel nur Bruchteilen einer Umdrehung an der Abtriebswelle 5. Um dennoch das Dreh­ moment des Motors 2 auf einem solchen kurzen Betätigungsweg bestmöglich ausnutzen zu können, um eine entsprechend schnel­ le Schwenkbewegung zu ermöglichen, ist ein Asynchronmotor 2 mit einer elektrischen Motorbremse und zwischen dem Motor 2 und der zu bewegenden oder zu beschleunigenden Masse des Schwenktei­ les ein Doppelschneckengetriebe als Getriebe 4 vorgesehen, bei welchem eine erste Schnecke 8 auf der Abtriebswelle 3 des Motors und ein zweites Schneckenrad 11 auf einer Antriebswel­ le für die zu beschleunigende Masse des Schwenkteiles, bevor­ zugt der Abtriebswelle 5 des Getriebes 4 angeordnet sind.

Es sei noch erwähnt, daß die Motorbremse ein äußeres Bremsge­ rät mit einer elektrischen Bremsschaltung für den Asynchron­ motor 2 aufweisen kann. Dies hat den erheblichen Vorteil, daß der Asynchronmotor unverändert verwendbar ist, also ein han­ delsüblicher Asynchronmotor eingesetzt werden kann, wobei die an ihm vorhandene Statorwicklung mitverwendet wird. Allerdings ergibt sich zwischen der Antriebsphase und der Bremsphase eine kurze Übergangszeit, um Beschädigungen von Bauteilen in dem äußeren Bremsgerät zu vermeiden.

Der Asynchronmotor 2 kann jedoch für die elektrische Brems­ schaltung eine zur Statorwicklung separate Bremswicklung 7 - wie bereits erwähnt - aufweisen. Diese Bremswicklung ist mit Gleichstrom beaufschlagbar, um den Bremsvorgang zu bewir­ ken, so daß sich eine Gegenstrombremsung ergibt. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß auch schon im letz­ ten Teil der Antriebsphase die Bremsphase beginnen kann, so daß keinerlei Zeitverlust zwischen der Antriebs- und der Brems­ phase auftreten kann. Dies ist gerade bei den sehr kurzen Be­ tätigungszeiten vorteilhaft, die bei kurzen Schwenkwegen zur Verfügung stehen. In jedem Falle hat die elektrische Motor­ bremse den großen Vorteil, sehr schnell zu reagieren, mechani­ sche Einrichtungen mit Spiel und Trägheit sowie konstruktivem Aufwand zu vermeiden und unmittelbar auf das spezielle Doppel­ schneckengetriebe einwirken zu können.

Claims (6)

1. Schwenkantrieb (1) mit einem eine Bremse aufweisenden Asynchronmotor (2), mit einem an dessen Abtriebswelle (3) angeordneten mehrstufigen Getriebe (4) und mit einer Übertragungsvorrichtung und/oder Kupplung (6) zwischen der Abtriebswelle (5) des Getriebes (4) und einem Schwenkteil, wobei das mehrstufige Getriebe (4 ) ein Doppelschneckengetriebe aufweist, bei welchem eine erste Schnecke (8) auf der Abtriebswelle (3) des Motors (2) und ein zweites Schneckenrad (11) auf der zu der zu beschleunigenden Masse des Schwenkteiles führenden Abtriebswelle (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Asynchronmotor (2) selbst als Bremse betreibbar ist, die axiale Ausnehmung seines Rotors kleiner als der Durchmesser des Rotors ist und die Polzahl vier oder mehr beträgt und daß die einzelnen Untersetzungen der Schnecken (8, 10) und der Schneckenräder (9, 11) so gewählt sind, daß der Antrieb von der Abtriebswelle (5) des Getriebes (4) aus ohne Selbsthemmung bewegbar ist.

2. Schwenkantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der ersten Schnecke (8) kämmende erste Schneckenrad (9) auf derselben Welle (12) wie die zweite Schnecke (10) neben dieser angeordnet ist, welche mit dem zweiten Schneckenrad (11) kämmt.

3. Schwenkantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (3) des Motors (2), die Welle (12) für das erste Schneckenrad (10) und die Abtriebswelle (5) mit dem zweiten Schneckenrad (11) alle im rechten Winkel zueinander angeordnet sind.

4. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polzahl des Asynchronmotors (2) sechs beträgt.

5. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein äußeres Bremsgerät mit einer elektrischen Bremsschaltung für den Asynchonmotor (2).

6. Schwenkantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Asynchronmotor (2) für die elektrische Bremsschaltung eine zu seiner Statorwicklung separate Bremswicklung (7) aufweist.