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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung für zweiteilige
Formen zur Verwendung beim Schleudergießen des aus Aluminium oder
einem anderen geeigneten Material gefertigten Käfigs in die Schichtanordnung
von Stahllamellen des Rotors eines Elektromotors, insbesondere des Rotors
kleiner Elektromotoren, wie sie in den hermetischen Verdichtern
von Kleinkühlsystemen
verwendet werden.
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Hintergrund der Erfindung
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Aus
dem Stand der Technik ist bereits das durch Schleudern bewirkte
Gießen
der Aluminiumkäfige
in Rotoren bekannt, die aus einer Schichtanordnung überlappender
ringförmiger
Stahllamellen gebildet werden, welche mit Öffnungen versehen sind, die
in Längsrichtung
zu den Öffnungen
der anderen Lamellen der Schichtanordnung ausgerichtet sind, um
eine Vielzahl von Axialkanälen
festzulegen, welche die Außenflächen der
Endlamellen der Schichtanordnung miteinander verbinden und entlang
einer kreisförmigen
Ausrichtung in einem Winkelabstand voneinander angeordnet sind,
wobei die Ausrichtung konzentrisch zur Längsachse der Lamellen-Schichtanordnung,
aber relativ zur Seitenfläche
der letzteren radial zurückgesetzt
ist, siehe z. B. US-2,381,616-A.
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Die
Lamellen-Schichtanordnung, deren Längsachse vertikal angeordnet
ist, wird im Inneren einer Form positioniert, die eine untere ringförmige Mulde
nahe der Außenfläche der
unteren Endlamelle und eine obere, im wesentlichen zylindrische
oder kegelstumpfförmige
Mulde nahe der Außenfläche der oberen
Endlamelle festlegt und in einen Kanal zum Einbringen von Aluminium
in die Form mündet.
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Beim
Eingießen
von Aluminium wird die Axialmittelbohrung der Lamellen-Schichtanordnung,
in der später
die Welle des Elektromotors montiert wird, mit einem Kern gefüllt, der
ein oberes Ende, das im wesentlichen bündig mit der oberen Endlamelle
der Lamellen-Schichtanordnung liegt, und einen aufgeweiteten unteren
Endabschnitt aufweist, der an einer entsprechenden unteren Endaufweitung
der Axialmittelbohrung der Lamellen-Schichtanordnung und an dem
die untere Mulde festlegenden Formteil sitzt.
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Das
Aluminium wird in die untere Mulde gegossen, läuft durch die Axialkanäle der Lamellen-Schichtanordnung
zur unteren Mulde, wobei es letztere, die Axialkanäle und die
obere Mulde in dieser Reihenfolge füllt, und erstarrt in einem
radial einwärts
und aufwärts
verlaufenden Muster, während sich
die Form um ihre vertikale Achse dreht und das Metall abkühlt.
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Nach
Abschluß des
Aluminiumgießens
und Erstarren wird die Form geöffnet
und der geformte Rotor einem oder mehreren Vorgängen unterzogen, um den Einlaßkanal zu
entfernen und das benachbarte Ende der Axialmittelbohrung der Lamellen-Schichtanordnung
freizulegen, sowie das korrekte Innenprofil für den oberen Ring des Aluminiumkäfigs festzulegen,
der ferner einen einstückigen
unteren Ring, welcher bereits durch die Form gebildet ist, und eine
Vielzahl von Stäben
umfaßt,
die im Inneren der Axialkanäle
der Lamellen-Schichtanordnung gebildet sind.
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Beim
Schleudergießen
dieser Rotoren werden die obere und die untere Mulde der Form sowie die
Lamellen-Schichtanordnung selbst erwärmt, so daß das Aluminium durch die obere
Mulde und durch die Axialkanäle
der Lamellen-Schichtanordnung läuft,
ohne zu erstarren, durch die Schwerkraft die untere Mulde erreicht,
diese ausfüllt,
und von außen nach
innen sowie von unten nach oben zu erstarren beginnt, während sich
die Form dreht.
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Damit
sich die Form unter Beteiligung und oberem sowie unterem Verschluß der Lamellen-Schichtanordnung
um ihre vertikale Längsachse drehen
kann, sind die obere und die untere Mulde der Form jeweils an einem
oberen Lager und einem unteren Lager montiert, die durch die Struktur
der Gießeinrichtung
getragen werden.
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Bei
den Lageranordnungen der oben erwähnten Art verursachen das Auftreten
von Abweichungen der konzentrischen und parallelen Ausrichtung zwischen
den Achsen der oberen und der unteren Mulde während der Drehung der Form
sowohl in der Form als auch in der Lamellen-Schichtanordnung Vibrationen,
die auf das metallische Material wirken, das in der oberen und der
unteren Mulde erstarrt.
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Ein
Hauptproblem, das durch die Vibrationen der sich drehenden Form
während
des Erstarrens des Aluminium verursacht ist, besteht darin, daß die Stäbe des Käfigs, die
im Inneren der Axialkanäle
der Lamellen-Schichtanordnung gebildet sind, und auch die Ringe
zur Rißbildung
neigen, wobei die Stäbe
im Inneren der Lamellen-Schichtanordnung in Querrichtung so brechen,
daß dies
bei einer visuellen Überprüfung des
fertigen Rotors von außen
nicht wahrnehmbar ist. Brüche
oder Risse in einem oder mehreren Stäben oder im oberen oder unteren
Ring des Käfigs
beeinträchtigen
die Qualität
des Rotors und damit den Wirkungsgrad des zu bildenden Elektromotors
erheblich.
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Eine
der Möglichkeiten,
den Qualitätsverlust aufgrund übermäßiger Vibrationen
der Form während
des Erstarrens des Aluminium zu minimieren oder gar zu beseitigen,
besteht darin, beide Mulden der Form an nur einem unteren Lager
zu montieren, wodurch die Wellen beider Teile der Form vereint sind.
Bei dieser Lösung
werden die obere und die untere Mulde der Form jedoch von Säulen geführt, die an
der unteren Mulde befestigt sind. Die obere Mulde ist, von den Säulen geführt, so
axial verschieblich, daß sie
die Form öffnet
und schließt,
wodurch die obere Mulde in den Säulen
verschieblich gehalten wird, was die Automatisierung der Vorgänge des
Einbringens der Lamellen-Schichtanordnung in die Form und auch der
Entnahme des schleudergegossenen Rotors, neben den Problemen der
Konzentrizität
und des Rotorschlagens, begrenzt.
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Ziele der
Erfindung
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Mit
dem Ziel, die Mängel
der im Stand der Technik vorgeschlagenen Lageranordnungen für Schleudergußformen
zu beseitigen, schlägt
die vorliegende Erfindung eine Lageranordnung mit relativ einfacher
Bauweise vor, welche die ausbalanzierte Drehung der Form während des
Erstarrens des Käfigs
in der Lamellen-Schichtanordnung wirksam sicherstellt, dabei Vibrationen
und einen Bruch der Bauteile des Käfigs, insbesondere seiner Stäbe, vermeidet
und die Probleme der Konzentrizität und des Rotorschlagens deutlich
minimiert.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, eine Lageranordnung
der oben erwähnten Art
bereitzustellen, die obere und untere Mulden der Form aufweist,
welche verdrehbar an entsprechenden Lagern montiert sind.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Lageranordnung der vorliegenden Erfindung kommt bei einer Schleudergußform für Aluminium
oder andere Metall-Legierungen zum Einsatz, die dazu geeignet ist,
mehrere Teile, wie z. B. den Käfig eines
Elektromotor-Rotors, wie er bei hermetischen Verdichtern verwendet
wird, zu formen.
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Die
Gußform
ist von der Art, die ein oberes Formteil und ein unteres Formteil
umfaßt,
die zwischen einer offenen Formstellung und einer geschlossenen
Formstellung axial verschieblich sowie jeweils verdrehbar an einem
oberen Lager und an einem unteren Lager montiert sind, welche an
einem Maschinenaufbau zum Schleudergießen befestigt sind.
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Gemäß der Erfindung
umfaßt
das untere Lager: einen ersten flachen Ring, der am Maschinenaufbau
orthogonal zur Achse des unteren Formteils befestigt ist und relativ
zum unteren Formteil einen Radialspalt ausbildet, einen ringförmigen Käfig, der axial
durchgängige
Aufnahmen umfaßt,
die entsprechende, auf dem ersten flachen Ring sitzende Kugeln lagern,
wobei der ringförmige
Käfig relativ
zum Maschinenaufbau bzw. zum unteren Formteil Radialspalte ausbildet,
und einen zweiten flachen Ring, der unten auf den Kugeln des unmittelbar
darunter liegenden ringförmigen
Käfigs
sitzt, um das untere Formteil axial zu lagern, und der relativ zum
Maschinenaufbau bzw. zum unteren Formteil Radialspalte aufweist.
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Diese
bauliche Anordnung läßt eine
gewisse relative Radialverschiebung zwischen dem unteren Formteil
und dem Maschinenaufbau zu, wobei der ringförmige Kugelkäfig frei
ist, sich zwischen zwei aufeinanderfolgenden flachen Ringen radial
zu justieren.
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Damit
kann das untere Formteil so verschoben werden, daß seine
Achse zur Achse des oberen Formteils ausgerichtet ist.
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Um
das untere Formteil in eine zum oberen Formteil ausgerichtete Betriebsstellung
zu bringen, ist in ersteres ein ringförmiger, oberer konischer Sitz integriert,
der orthogonal und konzentrisch zur Achse des unteren Formteils
verläuft
und auf dem bei geschlossener Form eine ringförmige, konische Führung sitzt,
die in das obere Formteil orthogonal und konzentrisch zur Achse
integriert ist, und auf dem bei geschlossener Form eine ringförmige, konische
Führung
sitzt, die in das obere Formteil orthogonal und konzentrisch zur
Achse des oberen Formteils integriert ist.
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Kurze Beschreibungen
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
vereinfachte, diametrale Vertikalschnittdarstellung einer Spritzgußform im
geschlossenen Zustand und unter Verwendung der Lageranordnung nach
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
vergrößerte, diametrale
Schnittdarstellung des unteren Pendellagers, das bei der in 1 dargestellten
Form verwendet wird, und
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3 eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils der in 1 gezeigten Form, die das Aufsitzen
der ringförmigen,
konischen Führung
auf dem ringförmigen
konischen Sitz zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der dargestellten Ausführungsform
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Die
Figuren der beigefügten
Zeichnungen stellen die Lageranordnung bei der Anwendung an einer
Schleudergußform
für einen
Aluminiumkäfig dar,
der in eine Lamellen-Schichtanordnung eines Elektromotorrotors integriert
ist, dessen Bauweise im Stand der Technik hinlänglich bekannt ist. Es versteht sich
jedoch, daß die
vorliegende Lageranordnung auch bei Formen zum Schleudergießen anderer
Teile angewandt werden kann, die durch die Fehlausrichtung zwischen
den Formteilen während
des Erstarrens des heiß eingespritzten
Metalls negativ beeinflußbar
sind.
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Die
dargestellte Form M umfaßt
ein oberes Formteil 10 und ein unteres Formteil 20,
die zwischen Stellungen der oberen Form 10, die eine obere
Mulde 11 festlegt und in die ein oberer rohrförmiger Vorsprung 12 zur
Zufuhr von flüssigem
Metall integriert ist, relativ zueinander und axial verschieblich
sind. Um sich während
des Schleuderns des flüssigen
Metalls in der Erstarrungsphase im Inneren der Form M um die eigene
Achse drehen zu können,
ist das obere Formteil 10 mittels eines oberen Lagers 30,
das zwei Wälzlager
umfaßt,
an einer Abstützung
S einer Schleudergußmaschine
montiert.
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Das
untere Formteil 20 legt eine untere Mulde 21 fest,
die nach dem Schließen
der Form M in Wirkverbindung mit der oberen Mulde 11 gebracht werden
soll, um den Füllraum
festzulegen, der mit dem flüssigen
Metall gefüllt
wird. Bei dem dargestellten Beispiel sind beide Formmulden jeweils
den beiden einander gegenüberliegenden
Endflächen
einer Lamellen-Schichtanordnung L eines zu formenden Rotors zugeordnet.
Das untere Formteil 20 ist am Maschinenaufbau E mittels
eines unteren Lagers 40 mit Selbstausrichtungseigenschaften
montiert, wie dies nachfolgend beschrieben werden wird.
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Bei
der dargestellten Bauweise ist die untere Mulde durch einen unteren
Formblock 22 gebildet, der auf Federn 23 sitzt,
die vom unteren Formteil 20 getragen werden, so daß letzteres
elastisch gegen das obere Formteil 10 gedrückt wird.
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Gemäß der Erfindung
umfaßt
das untere Lager 40 einen üblicherweise aus Stahl gefertigten,
ersten flachen Ring 41, der am Maschinenaufbau E in einer
Stellung angeordnet ist, die orthogonal zur Achse des unteren Formteils 20 liegt
und einen gewissen Radialspalt aufweist, der relativ zur benachbarten Fläche des
unteren Formteils 20 innen liegt, so daß letzteres durch eine Ausdehnung,
die ausreicht, um Fehlausrichtungen zwischen der Achse beider Teile der
Form M auszugleichen, in einer beliebigen Richtung radial verschoben
werden kann.
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Auf
der ersten Ebene 41 ist ein ringförmiger Käfig 42 in Form eines
flachen Rings montiert, der mit zwei konzentrischen, kreisförmigen Anordnungen axial
durchgängiger
Aufnahmen 43 versehen ist, die entsprechende Kugeln 44 mit
einem Durchmesser von mehr als der Dicke des Käfigs halten und lagern, welche
auf dem ersten flachen Ring 41 sitzen. Der ringförmige Käfig 42 ist
so bemessen, daß er
Radialspalte aufweist, die jeweils außerhalb und innerhalb des Maschinenaufbaus
E bzw. des unteren Formteils 20 angeordnet sind. Somit
kann der ringförmige
Käfig 42 nach
den relativen Radialverschiebungen zwischen dem unteren Formteil 20 und
dem Maschinenaufbau E beim Selbstausrichtungsvorgang beider Formteile
radial und relativ über
den flachen Ring 41 verschoben werden. Es versteht sich,
daß der
ringförmige
Käfig 42 eine,
zwei oder mehrere konzentrische oder helixförmige Anordnungen der axial
durchgängigen
Aufnahmen 43 aufweisen kann.
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Das
untere Lager 40 umfaßt
ferner einen zweiten flachen Ring 45 mit Radialspalten,
die relativ zum Machinenaufbau E bzw. zum unteren Formteil 20 außen bzw.
innen liegen, und zwar in einer Stellung, die orthogonal und senkrecht
zur Achse des unteren Formteils 20 ist, um auf den Kugeln 44 des
unmittelbar darunter liegenden ringförmigen Käfigs 42 zu sitzen,
der das untere Formteil 20 axial lagert.
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Die äußeren und
inneren Radialspalte des zweiten flachen Rings 45 gestatten
dessen Radialverschiebung, während
er auf den Kugeln 44 sitzt, um die Achsen der Formteile
in einen zueinander ausgerichteten Zustand zu bringen. Damit beide
Teile der Form M in einen zueinander ausgerichteten Zustand ihrer
Achsen gebracht werden können,
ist in das untere Formteil 20 ein ringförmiger, konischer Sitz 25 integriert,
der orthogonal und konzentrisch zur Achse des unteren Formteils 20 liegt
und an dem, wenn die Form M in die geschlossene Stellung überführt wird,
eine ringförmige,
konische Führung 15 sitzt,
die in das obere Formteil orthogonal und konzentrisch zur Achse
des letzteren integriert ist.
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Das
Schließen
der Form M durch direktes oder indirektes gegenseitiges Aufsetzen
des oberen Formteils 10 und des unteren Formteils 20 erfolgt
vor dem Aufsetzen der ringförmigen,
konischen Führung auf
dem ringförmigen,
konischen Sitz 25, da die Federn 23, welche den
unteren Formblock 22 halten, bis zum Ende der Annäherung der
Teile und bis zu deren axialer geometrischer Ausrichtung durch Betätigung der
beiden zusammenwirkenden ringförmigen Kegelflächen zusammengedrückt werden.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
sitzt auf dem zweiten flachen Ring 45 ein weiteres Paar von
Lagern, die durch einen weiteren ringförmigen Käfig 46 gebildet werden,
der dem ersten entspricht und auf dem ein weiterer flacher Ring 47 sitzt,
der innen am unteren Formteil 20 befestigt ist und einen Radialspalt
aufweist, welcher relativ zum Maschinenaufbau E außen liegt.
Es versteht sich, daß die
Erfindung nicht auf zwei Paare von Lagern begrenzt ist, deren jedes
durch einen ringförmigen
Käfig und durch
einen oberen flachen Ring, der am unteren Formteil befestigt ist,
festgelegt ist und die unten auf einem ersten flachen Ring sitzen,
der am Maschinenaufbau befestigt ist.