DE4309906C1 - Gehäuse mit Wellenlagerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Herstellung eines Gehäuses mit wenigstens einem zylindrischen Gehäusemantel, zwei senkrecht zur Gehäuseachse angeordneten Lagerschilden mit darin befestigten zylindrischen Lagerbuchsen und einer konzentrisch zur Gehäuseachse ausgerichteten, durch die Lagerbuchsen nach außen vorstehenden Welle.

Des weiteren betrifft die Erfindung die Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung zur Herstellung dynamoelektrischer Kleinmaschinen entsprechend dem Anspruch 9.

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei der Herstel­ lung dynamoelektrischer Kleinmaschinen, bei denen ein auf der Welle angebrachter Rotor zentrisch zu einem mit dem Ge­ häuse verbundenen Stator ausgerichtet sein muß. Derartige Kleinmaschinen werden in großen Stückzahlen für alle mögli­ chen Einsatzzwecke benötigt und nach weitgehend automati­ sierten Verfahren gefertigt. Selbstverständlich ist man be­ müht, einerseits den Material- und Fertigungsaufwand auf ein Minimum zu reduzieren, ohne die Ausschußrate zu erhöhen und andererseits die Funktionsfähigkeit und Lebensdauer der Kleinmaschinen durch Anwendung möglichst enger Fertigungs­ toleranzen ständig zu verbessern.

Aus der DE-OS 20 55 322 ist ein Verfahren zum Zusammenbau von Elektromotorgehäusen bekannt, bei dem die Lagerschilde einen randseitig umlaufenden Bund mit einer Hinterschneidung aufweisen. Dieser Bund dient zur Zentrierung der Lagerschilde im rohrförmigen Gehäusemantel der nach dem Zusammenbau zur Verbindung der Lagerschilde mit dem Gehäusemantel durch plastische Formgebung endseitig in die Hinterschneidung des Bundes eingedrückt wird. Dabei muß man mit extrem engen Fertigungstoleranzen arbeiten, um eine genaue fluchtende Zentrierung der Lagerschilde im Gehäusemantel zu erreichen und einen verschleißfördernden Kantenlauf der Welle in den Lagerbuchsen zu vermeiden. Da die erforderlichen engen Toleranzen bei einer Massenfertigung nicht gewährleistet werden können, werden bei dem bekannten Verfahren kalottenartig ausgebildete Lagerbuchsen benutzt, die Fluchtungsfehler und Fertigungstoleranzen in gewissem Umfang ausgleichen können, die in der Herstellung jedoch wesentlich teurer sind als zylindrische Lagerbuchsen.

Es besteht somit die Aufgabe, für die Herstellung des ein­ gangs definierten Gehäuses ein Verfahren anzugeben, mit dem in der Großserienfertigung auf wirtschaftliche Weise eine präzise Ausrichtung der Welle zur Gehäuseachse möglich ist.

Des weiteren besteht die Aufgabe, eine für das Verfahren geeignete Vorrichtung anzugeben, sowie eine Anwendungsmöglichkeit für das Verfahren und die Vorrichtung.

Zur Lösung dieser Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Verfahren wird erfindungsgemäß vorgeschla­ gen, daß der Gehäusemantel und die auf die Welle aufgesteckten Lagerschilde dermaßen in eine Vorrichtung eingebracht werden, daß die bundfreien Lagerschilde auf den Stirnflächen des Gehäusemantels flach aufliegen und gegen den Gehäusemantel ausgerichtet werden, wobei die Welle durch Verschieben der Lagerschilde senkrecht zur Wellenachse mit Bezug auf den Gehäusemantel zentriert wird, daß danach die Bauteile in der vorgesehenen Position zueinander festgehalten werden und daß schließlich die Lagerschilde dauerhaft mit dem Gehäusemantel verbunden werden.

Für die Positionierung der Lagerschilde relativ zum Gehäusemantel muß man nicht mehr auf am Lagerschild oder Gehäusemantel angebrachte Zentrierungen, Anlagen oder dergleichen zurückgreifen, die auch nur dann eine exakte Ausrichtung der Welle zur Gehäuseachse ergeben können, wenn die Lagerbuchsen selbst präzise geformt und im Lagerschild genau konzentrisch zu den Rezessen, Anlagen oder dergleichen angeordnet sind.

Bei herkömmlichen Verfahren haben sich die Fertigungstole­ ranzen der beteiligten Bauteile derart addiert, daß man zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern nicht ohne die erwähnten teuren Kalottenlager auskam. Beim erfindungsgemäßen Verfah­ ren spielen diese Fertigungstoleranzen keine Rolle mehr, weil zuerst die Welle selbst zum Gehäusemantel ausgerichtet und erst danach die Lagerschilde mit dem Gehäusemantel dauerhaft verbunden werden. Es können zylindrische Lagerbuchsen verwendet werden, bei denen nur noch die die Welle aufnehmenden Bohrungen mit engen Toleranzen gefertigt werden müssen. Je nachdem wie die Lagerbuchsen in den Lagerschilden befestigt werden, können deren äußere Abmessungen relativ große Toleranzen aufweisen. Sie müssen auch nicht unbedingt konzentrisch zur Bohrung sein. Bei den Lagerschilden entfällt die genaue maßliche Zuordnung der Ausnehmungen für die Lagerbuchsen zu irgendwelchen Zentrierungen, Anschlägen oder dergleichen, die für die Ausrichtung der Lagerschilde zum Gehäusemantel nicht mehr benötigt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 bzw. 6 bis 8 beschrieben.

Die Lösung der Aufgabe betreffend der Anwendungsmöglichkeit erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 9.

Besonders zweckmäßig ist der Erfindungsgedanke bei der Her­ stellung von dynamoelektrischen Kleinmaschinen, bei denen es auf eine genaue Ausrichtung des Rotors zum Stator an­ kommt, damit der Luftspalt zwischen den relativ zueinander bewegten Teilen möglichst klein gehalten werden kann, von dem die Leistung bzw. die Verluste der Kleinmaschinen un­ mittelbar abhängig sind.

Weitere Einzelheiten werden anhand des in Fig. 1 schema­ tisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer zur Ausfüh­ rung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung erläutert.

In Fig. 1 sind die wesentlichen Teile einer Vorrichtung im Schnitt dargestellt, mit der unter anderem dynamoelektri­ sche Kleinmaschinen hergestellt werden können. Letztere be­ stehen im wesentlichen aus einem Gehäusemantel 1, zwei Lagerschilden 2, 3 mit darin eingesetzten Lagerbuchsen 4, 5 und einer Welle 6, deren Wellenenden 10, 16 nach außen vorstehen. Die Vorrichtung weist eine erste Halterung 7 mit einer Auflage 8 für ein Lagerschild 3 und einer zentralen Ausnehmung 9 für das eine Wellenende 10 auf. In diese Halterung 7 ist ein Isolierkörper 17 eingesetzt, in dem eine das Wellenende 10 aufnehmende Ausnehmung 9a ausgebildet ist.

Die Vorrichtung weist außerdem eine radial zur Gehäuseachse verschiebliche (siehe Pfeile 21, 22) und zur Ausnehmung 9 für das Wellenende 10 zentrierbare Klemmeinrichtung 11, 12 auf, mittels derer der Gehäusemantel 1 positionierbar ist. Ferner ist eine zweite Halterung 13 vorgesehen, die in Achsrichtung des Gehäuses (Pfeil 23) verschieblich ist.

Diese Halterung 13 ist wie die erste Halterung 7 mit einer Auflage 14 für ein Lagerschild 2 und einer zentralen, zur Ausnehmung 9 der ersten Halterung 7 fluchtenden Ausnehmung 15 für das andere Wellenende 16 versehen. In die Ausnehmung 15 ist ein Isolierkörper 18 mit einer Ausnehmung 15a für das Wellenende 16 eingesetzt. Die Ausnehmung 15a besitzt eine kegelartige Erweiterung, damit das Wellenende 16 bei Abwärtsbewegung der Halterung 13 sicher "eingefangen" wer­ den kann.

Die Klemmeinrichtungen 11, 12 haben nach innen weisende Vorsprünge 19, 20, so daß der Gehäusemantel 1 nur an seinen Endbereichen nahe der anzubringenden Lagerschilde 2, 3 eingespannt wird.

Diese Maßnahme sowie die Anordnung der Isolierkörper 17, 18 und die Ausführung der Halterungen 7, 13 sowie der Klemm­ einrichtungen 11, 12 aus elektrisch gut leitendem Material sind zweckmäßig, wenn die Verbindung zwischen dem Gehäusemantel 1 und den Lagerschilden 2, 3 durch Schweißen hergestellt werden soll. Damit werden kurze Stromwege realisiert und eine unnötige Erwärmung nicht unmittelbar im Verbindungsbereich liegender Materialbereiche vermieden. Dem gleichen Zweck dienen Vorsprünge an den Lagerschilden 2, 3 oder an der Gehäusestirnfläche, weil rein festigkeitsmäßig eine punktweise Verbindung ausreicht und auf diese Weise eine starke Bündelung des Stromflusses erfolgt, womit die Dauer des Schweißvorganges abgekürzt und eine für die Großserienfertigung günstige Taktzeit mit geringen Wärmeverlusten erreicht wird.

Als besonders vorteilhaft hat sich bei Versuchen das Im­ puls-Schweißverfahren erwiesen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses mit wenigstens einem zylindrischen Gehäusemantel (1), zwei senkrecht zur Gehäuseachse angeordneten Lagerschilden (2, 3) mit darin befestigten zylindrischen Lagerbuchsen (4, 5) und einer konzentrisch zur Gehäuseachse ausgerichteten, durch die Lagerbuchsen (4, 5) nach außen vorstehenden Welle (6), dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel (1) und die auf die Welle (6) aufgesteckten Lagerschilde (2, 3) dermaßen in eine Vorrichtung (7-9, 11-15, 17-20) eingebracht werden, daß die bundfreien Lagerschilde (2, 3) auf den Stirnflächen des Gehäusemantels (1) flach aufliegen und gegen den Gehäusemantel (1) ausgerichtet werden, wobei die Welle (6) durch Verschieben der Lagerschilde (2, 3) senkrecht zur Wellenachse mit Bezug auf den Gehäusemantel (1) zentriert wird, daß danach die Bauteile in der vorgesehenen Position zueinander festgehalten werden und daß schließlich die Lagerschilde (2, 3) dauerhaft mit dem Gehäusemantel (1) verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Lagerschilden (2, 3) und dem Gehäusemantel (1) durch Kleben hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Lagerschilden (2, 3) und dem Gehäusemantel (1) durch Schweißen hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch Impulsschweißen hergestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß nur eine punktweise Verbindung hergestellt wird, wozu an den Lagerschilden (2, 3) und/oder der Gehäusemantelstirn­ fläche Vorsprünge gleichmäßiger Höhe ausgebildet sind.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Halterung (7) mit einer Auflage (8) für ein Lagerschild (3) und einer zentra­ len Ausnehmung (9) für das eine Wellenende (10), eine ra­ dial zur Gehäuseachse verschiebliche und zur Ausnehmung (9) für das Wellenende (10) zentrierbare Klemmeinrichtung (11, 12) sowie durch eine zweite, in Achsrichtung des Gehäusemantels (1) verschiebliche Halterung (13) mit einer Auflage (14) für ein Lagerschild (2) und einer zentralen Ausnehmung (15) für das andere Wellenende (16), die fluchtend zur Ausnehmung (9) der ersten Halterung (7) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfah­ rens nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (7, 13) aus elektrisch gut leitendem Mate­ rial bestehen und daß in die Halterungen Isolierkörper (17, 18) mit Ausnehmungen (9a, 15a) für die Wellenenden (10, 16) eingesetzt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (11, 12) Klemmbacken aus elektrisch gut leitendem Material umfaßt, die zur Einspannung des zy­ lindrischen Gehäusemantels (1) nur an seinen Endbereichen nahe der anzubringenden Lagerschilde (2, 3) nach innen weisende, ringförmige Vorsprünge (19-20) aufweisen.

9. Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung dynamoelektrischer Kleinmaschinen, bei denen ein auf der Welle (6) angebrachter Rotor zentrisch zu einem mit dem Gehäuse verbundenen Stator ausgerichtet sein muß.