DE20119153U1

DE20119153U1 - Elektromotor

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Publication number: DE20119153U1
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Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2002-02-14
Anticipated expiration: 2011-11-27
Also published as: AU2002358057A1; WO2003046388A1

Description

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BERND WElSB

PAT E N TA N W ÄSC'^L-

BERND WEISBRODT · KRICKERHAUER RING 21 ■ 46562 VOERDE

Eckhard Polman

Hufstraße 20 _Mein Zeichen: 01-5013

46562 Voerde

2 6. Hoi. 2001 Elektromotor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem in der Welle angeordneten, pneumatisch betätigbaren Zylinder mit wenigstens einem Kolben und einer axial durch die Welle führbaren und mit der Welle drehbaren Kolbenstange.

Derartige Elektromotoren sind im Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise zum Antrieb von Werkzeugen eingesetzt, die in der Lage sein müssen, neben einer Drehbewegung eine axiale Verstellbewegung ausführen zu können. Die Werkzeuge sind dabei unverdrehbar an einem aus der Welle des Elektromotors herausgeführten Ende der in der Welle axial geführten und mit der Welle drehbaren Kolbenstange befestigt und gemeinsam mit der axial verfahrbaren Kolbenstange verstellbar. Aus der DE 196 47 396 ist es beispielsweise bekannt, einen derartigen Elektromotor als Antrieb der Messer von Unterwassergranulatoren einzusetzen. Die Messer sind dabei beispielsweise Werkzeuge im Sinne der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus werden derartige Elektromotoren beispielsweise zur Getriebeverstellung sowie als Kupplungs- bzw. Wellenaustauscher eingesetzt.

Von Nachteil bei den bekannten gattungsgemäßen Elektromotoren ist, daß eine genaue und lagestabile Positionierung der Kolbenstange in axialer Richtung nicht gewährleistet ist. So kann es passieren, daß die axiale Position der Kolbenstange in bestimmten Betriebszuständen, beispielsweise aufgrund von auf das Werkzeug in axialer Richtung einwirkender Kräfte, verstellt wird. Mit diesen ungewollten und unerwünschten Positionsverstellungen verbunden sind ein erhöhter Verschleiß und mitunter Beschädigungen des Werkzeugs, sowie eine verschlechterte Qualität der mit dem Werkzeug durchzuführenden Bearbeitungen.

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Der Erfindung liegt in Anbetracht dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor der eingangs genannten Art unter Meidung der beschriebenen Nachteile dahingehend zu verbessern, daß eine genaue und lagestabile Positionierung der Kolbenstange in axialer Richtung ermöglicht ist.

Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung ein Elektromotor mit einem in der Welle angeordneten, pneumatisch betätigbaren Zylinder mit wenigstens einem Kolben und einer axial durch die Welle führbaren und mit der Welle drehbaren Kolbenstange vorgeschlagen, welcher gekennzeichnet ist durch eine auf die Kolbenstange einwirkende Feststelleinrichtung zur Festlegung der axialen Position der Kolbenstange relativ zur Welle.

Durch die vorteilhafterweise pneumatisch betätigbare Feststelleinrichtung ist eine genaue und lagestabile Positionierung der Kolbenstange in axialer Richtung gewährleistet.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kraft zur Festlegung der axialen Position der Kolbenstange etwa zwei- bis dreimal größer ist als die Hubbzw. Schubkraft des Zylinders, so daß unter allen denkbaren Betriebszuständen eine sichere Festlegung der Kolbenstange gegeben ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Feststelleinrichtung wenigstens ein den Umfang der Kolbenstange zumindest teilweise umschließendes Ringelement auf, welches mittels eines pneumatisch betätigbaren Hebels, vorzugsweise einem sogenannten Kniehebel, auf die Kolbenstange einwirkt und die Kolbenstange in einer gewünschten Position relativ zu Welle festlegt. Durch Betätigung des Hebels wird das Ringelement an die Kolbenstange gedrückt oder gepresst und die Kolbenstange so mechanisch festgelegt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Ringelement ein die Kolbenstange umgebender Ring, vorzugsweise ein Stahlring.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Elektromotor eine Meßeinrichtung zur Positionsbestimmung der Kolbenstange auf, welche vorteilhafterweise eine zehntelmillimetergenaue Bestimmung der axialen Position der Kolbenstange ermöglicht. Vorteilhafterweise ist die Kolbenstange

mittels der Feststelleinrichtung in ihrer axialen Position relativ zur Welle zehntelmillimetergenau festlegbar.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Position der Kolbenstange relativ zur Welle regelbar, vorzugsweise mittels einer mit dem pneumatischen Zylinder, der Feststelleinrichtung und der Meßeinrichtung verbundenen Steuer- und Regeleinrichtung. Die Kolbenstange ist vorteilhafterweise ein- und ausfahrbar, so daß im Rahmen der Regelung eine automatische Positionskorrektur vornehmbar ist. Der pneumatisch betätigbare Zylinder ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein Doppelkolbenzylinder. Auch ist erfindungsgemäß ein Zylinder mit mehreren Kolben (Mehrkolbenzylinder) einsetzbar.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Meßeinrichtung in der Feststelleinrichtung integriert, so daß diese eine Baugruppe bilden. Eine derartige Baugruppe kann im Bedarfsfall, beispielsweise bei einem Defekt, einfach ausgetauscht werden, auch ist es so problemlos möglich, gattungsgemäße Elektromotoren erfindungsgemäß umzurüsten. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Meßeinrichtung am Elektromotor angeordnet. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Meßeinrichtung an einer Drehdurchführung für die Pneumatikversorgung des Zylinders und/oder der Feststelleinrichtung angeordnet.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Elektromotor der Antrieb eines Granulatormessers, vorzugsweise eines Unterwassergranulators. In einer weiteren Ausgestaltung ist der Elektromotor der Antrieb einer Getriebeverstelleinrichtung. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Elektromotor der Antrieb eines Kupplungs- bzw. Wellenaustauschers.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur zeigt in einer teilweise geschnittenen Ansicht einen als Drehstrommotor ausgebildeten Elektromotor 1. Die Antriebswelle 2 des Elektromotors 1 ist mit einer axialen Bohrung 7 mit unterschiedlichen Durchmessern versehen, in der ein pneumatisch betätigbarer Zylinder 3 mit Kolben 4 und axial durch die Welle 2 führbarer und mit der Welle 2 drehbarer Kolbenstange 5 angeordnet ist. Die

Durchmesser der axialen Bohrung 7 sind dabei jeweils korrespondierend zu den Druchmessern des Kolbens 4 und der Kolbenstange 5 des Zylinders 3 ausgebildet.

Die axial in der Bohrung 7 flüssigkeitsdicht geführte Kolbenstange 5 ist aus Edelstahl gefertigt und ragt mit ihrem freien, in der Figur links gelegenen Ende aus der Welle 2 heraus. An diesem freien Ende der Kolbenstange 5 wird das jeweils gewünschte anzutreibende Werkzeug befestigt. Während des Betriebes fährt die Kolbenstange 5 des Zylinders 3 in vorgebbaren Hüben und Kräften aus der Welle 2 des Elektromotors 1 aus bzw. in ein, wie in der Figur anhand des mit V gekennzeichneten Doppelpfeils zu erkennen.

In Richtung des in der Figur rechts gelegenen Endes schließt sich eine an den Elektromotor 1 ortsfest angeflanschte Feststelleinrichtung 6 zur Festlegung der axialen Position der Kolbenstange 5 relativ zur Welle 2 an. Auch ist in einer hier nicht dargestellten Ausführungsform vorgesehen, die Feststelleinrichtung mitdrehend an den Elektromotor anzuflanschen. Die Feststelleinrichtung 6 weist einen aus Stahl gefertigten Ring 8 auf, der mittels eines pneumatisch betätigbaren Kniehebels 9 definiert gesteuert auf die durch den Ring 8 geführte Kolbenstange 5 des Zylinders 3 einwirkt und so . die Kolbenstange 5 festlegt. An die Feststelleinrichtung 6 schließt sich weiter in Richtung des in der Figur rechts gelegenen Endes eine ortsfeste Drehdurchführung 11 mit einem Druckluftanschluß 12 an, über welche der Kolben 4 des Zylinder 3 zur Beaufschlagung der Kolbenstange 5 mit Druckluft oder einem anderen Pneumatikmedium versorgbar ist.

Der Druckluftanschluß 10 der Feststelleinrichtung 6 und der Druckluftanschluß 12 der Drehdurchführung 11 des Kolbens 4 des Zylinders 3 sind mit einer hier nicht explizit dargestellten Steuer- und Regeleinrichtung verbunden, die eine definierte Druckluftbeaufschlagung der Kolbenstange 5 des Zylinders 3 einerseits und des Hebels 9 der Feststelleinrichtung 6 andererseits steuert und regelt, derart, daß die Kraft zur Festlegung der axialen Position der Kolbenstange 5 etwa zwei- bis dreimal größer ist als die Hub- bzw. Schubkraft des Zylinders 3.

Über eine in der Feststelleinrichtung 6 integrierte Meßeinrichtung 13 wird die Position der Kolbenstange 5 relativ zur Welle 2 zehntelmillimetergenau erfasst und der Steuer- und Regeleinrichtung als weitere Regelgröße zugeführt. Die axiale

Position der Kolbenstange 5 relativ zur Welle 2 ist so mittels der Feststelleinrichtung 6 über die Steuer- und Regeleinrichtung zehntelmillimetergenau festlegbar.

Das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend.

Bezuqszeichenliste

1 Elektromotor

2 Welle

3 pneumatischer Zylinder

4 Kolben

5 Kolbenstange

6 Feststelleinrichtung

7 axiale Bohrung

8 Ring

9 Hebel

10 Druckluftanschluß

11 Drehdurchführung

12 Druckluftanschluß

13 Meßeinrichtung

V axiale Verschiebung

Claims

1. Elektromotor (1) mit einem in der Welle (2) angeordneten, pneumatisch betätigbaren Zylinder (3) mit wenigstens einem Kolben (4) und einer axial durch die Welle (2) führbaren und mit der Welle (2) drehbaren Kolbenstange (5), gekennzeichnet durch, eine auf die Kolbenstange (5) einwirkende Feststelleinrichtung (6) zur Festlegung der axialen Position der Kolbenstange (5) relativ zur Welle (2).

2. Elektromotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtung (6) pneumatisch betätigbar ist.

3. Elektromotor (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft zur Festlegung der axialen Position der Kolbenstange (5) etwa zwei- bis dreimal größer ist als die Hub- bzw. Schubkraft des Zylinders (3).

4. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtung (6) wenigstens ein den Umfang der Kolbenstange (5) zumindest teilweise umschließendes Ringelement aufweist, welches mittels eines pneumatisch betätigbaren Hebels auf die Kolbenstange (5) einwirkt und die Kolbenstange (5) in einer gewünschten Position relativ zu Welle (2) festlegt.

5. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung (13) zur Positionsbestimmung der Kolbenstange (5).

6. Elektromotor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Position der Kolbenstange (5) zehntelmillimetergenau bestimmbar ist.

7. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Kolbenstange (5) mittels der Feststelleinrichtung (6) in ihrer axialen Position relativ zur Welle (2) zehntelmillimetergenau festlegbar ist.

8. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Kolbenstange (5) relativ zur Welle (2) regelbar ist.

9. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5) ein- und ausfahrbar ist.

10. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (13) in der Feststelleinrichtung integriert ist.

11. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (13) an dem Elektromotor (1) angeordnet ist.

12. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (13) an einer Drehdurchführung für die Pneumatikversorgung des Zylinders (3) und/oder der Feststelleinrichtung angeordnet ist.

13. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (3) ein Doppelkolbenzylinder ist.

14. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (3) ein Mehrkolbenzylinder ist.

15. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (1) der Antrieb eines Granulatormessers, vorzugsweise eines Unterwassergranulators, ist.

16. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (1) der Antrieb einer Getriebeverstelleinrichtung ist.

17. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (1) der Antrieb eines Kupplungs- bzw. Wellenaustauschers ist.