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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zentralen Gehäuseteils durch spanende Fertigbearbeitung eines Rohgussteils und ein zentrales Gehäuseteil für einen Kompaktantrieb.
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Aus der
DE 197 04 226 B4 ist ein Umrichtermotor bekannt, also ein Elektromotor, an dessen Anschlusskasten ein Umrichter aufgesetzt ist.
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Aus der
DE 103 28 228 A1 ist ein Kompaktantrieb bekannt, bei dem ein Elektromotor und ein von diesem angetriebenes Getriebe mit ihren Gehäuseteilen miteinander verbunden sind.
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Aus der
DE 10 2005 062 303 A1 ist bekannt, dass Speiser und Läuferabschnitte aus dem Gießprozess als Haltebereiche eines Rohgussteils einer Turbinenschaufel verwendet und dann entfernt werden.
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Aus der Veröffentlichung KITZBERGER, J.: „Eine für alles – Pumpen-Ventilgehäuse in einer Aufspannung bearbeiten” IN:MM Das Industriemagazin 5/2002, S. 34–35, ist bekannt, eine Ventilgehäuse in einer Aufspannung zu bearbeiten.
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Aus der Veröffentlichung HUBER, G.: „Ventilgehäuse für Antiblockiersysteme kostengünstig fertigen”, IN: Werkstatt und Betrieb 130 (1997) 5, S. 332–335, insbesondere Seite 333, ist bekannt, ein Teil in zwei Spannlagen zu bearbeiten.
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Aus der
DE 39 28 139 A1 ist ein Herstellverfahren bekannt, bei dem das Werkstück gedreht wird und dann bearbeitet wird. Hierbei entnimmt der Fachmann die Lehre, dass es vorteilhaft ist, bei der spanenden Bearbeitung möglichst in einer einzigen Aufspannung möglichst viele Fertigungsschritte auszuführen.
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Aus der
DE 195 42 425 C1 ist ein Verfahren zum Vorbereiten eines Werkstücks zur Weiterbearbeitung bekannt. Hierbei entnimmt der Fachmann die Lehre, dass es vorteilhaft ist, bei der spanenden Bearbeitung möglichst in einer einzigen Aufspannung möglichst viele Fertigungsschritte auszuführen.
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Aus der
DE 10 2005 062 303 A1 ist ein Verfahren zur Fertigbearbeitung von aus einem spröden Werkstoff gegossenen Schaufeln für ein Gasturbinentriebwerk bekannt. Dabei wird gelehrt, dass die beim Gießen mit der gegossenen Schaufelverbundene Läufer und Schaufel nicht gleich zu entfernen sondern diese als Hilfsspannstruktur für die spanende Bearbeitung der Schaufel abzutrennen.
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Aus der
DE 100 02 053 C2 ist eine Vorrichtung zur Komplettfertigung komplexer Werkteile bekannt, wobei eine Arbeitsspindel zur Durchführung eines Pickup vorgesehen ist, wobei der Schlitten für die Arbeitsspindel quer zur Spindel verfahrbar ist.
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Aus der
DE 10 2004 005 149 A1 , insbesondere aus dem dortigen Anspruch 2, ist ein Bearbeitungssystem zur spanenden Bearbeitung von Gehäusebauteilen bekannt, wobei mehrere Arbeitsspindeln gleichzeitig am Werkstück zum Einsatz kommen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines zentralen Gehäuseteils für einen Kompaktantrieb durch spanende Fertigbearbeitung zu vereinfachen, sowie ein danach hergestelltes zentrales Gehäuseteil zur Verfügung zu stellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 und bei dem zentralen Gehäuseteil nach den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen gelöst. Unteransprüche 2 bis 5 gestalten das erfindungsgemäße Verfahren weiter aus.
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Von Vorteil ist dabei, dass die Herstellung des zentralen Gehäuseteils einfach und schnell ausführbar ist. Insbesondere werden also am Rohgussteil Haltemittel ausgeprägt. Der hierfür notwendige Materialaufwand ist gering und gegenüber dem Gesamtvolumen des zentralen Gehäuseteils vernachlässigbar. Die Haltevorrichtung kann hierbei mit großen Kräften eingreifen und somit ein stabiles Halten des Gehäuseteils während der Bearbeitung gewährleisten. Die Haltemittel sind außerdem vorzugsweise am äußeren oder wenigstens möglichst großen Umfang des Gehäuseteils vorgesehen. In einer weiteren und somit letzten Aufspannung für die spanende Bearbeitung werden die Haltemittel entfernt. Somit stören von der Spannvorrichtung verursachte Einkerbungen oder dergleichen nicht die Funktion des Gehäuseteils im Kompaktantrieb.
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Weiter vorteilig ist, dass bei der erneuten Aufspannung ein in der ersten Aufspannung bearbeiteter Bereich für die Spannmittel verwendbar ist. Insbesondere ist hierbei ein Spanndorn verwendbar, der aus drei in radialer Richtung ausfahrenden Halteteilen besteht und somit höchstens an drei Stellen in Umfangsrichtung Einkerbungen verursacht, die aber den Zusammenhalt und eines später eingesetzten Statorblechpakets und dessen kreisförmige Zusammensetzung nicht gefährden. Denn nach Einsetzen des Statorblechpakets wird dieses dadurch eingeklemmt, dass Teilbereiche des den Stator berührenden zentralen Gehäuseteils elastisch verformt werden, indem sie mit einer Schraube zueinander hin gezogen werden. Da die kleinen Einkerbungen in Umfangsrichtung eine kleinere Ausdehnung haben als die Einzelsegmente des aus diesen in Umfangsrichtung zusammengesetzten Statorblechpakets bleibt die Kreisform des kraftschlüssig eingeklemmten Statorblechpakets ungestört.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die als Dichtfläche bearbeitete Fläche eben und in ihr sind Gewindebohrungen, insbesondere zum Anschrauben des weiteren beziehungsweise des dritten Gehäuseteil, vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass eine Dichtung einlegbar ist und somit das Gehäuseteil in einfacher Weise dicht und fest verbindbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im zentralen Gehäuseteil ein Lager einer Rotorwelle eines Elektromotors, zumindest ein Lager einer Zwischenwelle eines Getriebes und ein Lager einer Abtriebswelle eines Getriebes sowie ein Statorblechpaket aufgenommen. Von Vorteil ist dabei, dass ein kompakter Antrieb herstellbar ist, wobei die relative Ausrichtung der Lagersitze zueinander mit sehr hoher Genauigkeit und sehr kostengünstig ausführbar ist, da diese in einer Aufspannung hergestellt werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird auf die weitere Dichtfläche ein drittes Gehäuseteil aufgesetzt wird, das zumindest ein Lager einer Zwischenwelle eines Getriebes und ein Lager einer Abtriebswelle des Getriebes aufnimmt. Von Vorteil ist dabei, dass auf diese Weise ein gut abdichtbarer Raumbereich für ein Getriebe geschaffen ist, und die Lager stabil aufnehmbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bearbeitet die Bearbeitungsmaschine spanend, insbesondere fräsend und/oder schleifend. Von Vorteil ist dabei, dass kostengünstige bekannte Bearbeitungsmaschinen verwendbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung nimmt die bearbeitete Fläche, an welcher das zentrale Gehäuseteil erneut aufgespannt wird, ein Statorblechpaket eines Elektromotors auf. Von Vorteil ist dabei, dass die Kreisformerhaltung eines aus Einzelsegmenten trotzdem gewährleistbar ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Ausdehnung der durch die Spannvorrichtung bewirkten Einkerbungen in Umfangsrichtung kleiner ist als die Ausdehnung der Einzelsegmente.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im dritten Arbeitsschritt das zentrale Gehäuseteil zusätzlich abgestützt an einem für ein Lager einer Abtriebswelle vorgesehenen Lagersitz, insbesondere wobei die Abtriebswelle als Hohlwelle ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass Schwingungen verringert und die Stabilität verbessert wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Dichtflächen senkrecht zueinander angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass ein beidseitiger Abtrieb des Getriebes bereitstellbar ist, also axial in zwei Richtungen Lasten antreibbar sind. Die elektronische Schaltung ist somit seitlich anbringbar und weist auch einen höheren Wärmeübergangswiderstand zum Getriebe auf.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zum Aufspannen ein Spanndorn verwendet. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfaches kostengünstiges Spannmittel verwendbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung schließt das gedachte, die Nocken verbindende Polygon eine Fläche ein, die
- – zumindest einen Teilbereich der durch den im zweiten Arbeitsschritt bearbeiteten Lagersitz für das Lager des Lagers der Abtriebswelle umschlossenen Fläche und
- – zumindest einen Teilbereich der durch den im zweiten Arbeitsschritt bearbeiteten Lagersitz für das Lager des Lagers der Rotorwelle umschlossenen Fläche,
umfasst, insbesondere wobei die Flächen hierbei in axialer Richtung projiziert sind, also nur in einer Ebene dargestellt sind, deren Normale in Richtung der Wellenachse der Abtriebswelle ausgerichtet ist, insbesondere wobei Abtriebswelle und Rotorwelle parallel zueinander ausgerichtet sind. Von Vorteil ist dabei, dass die an den Nocken vorgesehene Aufspannung eine hohe Stabilität aufweist, insbesondere beim Bearbeiten des Lagersitzes für das Abtriebslager und beim Bearbeiten der Aufnahme für das Statorblechpaket.
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Wichtige Merkmale bei dem Kompaktantrieb sind, dass er ein zentrales Gehäuseteil umfasst, das aus einem Rohgussteil gefertigt ist, wobei
am Rohgussteil herausragende Nocken vorgesehen sind, die in einer Ebene angeordnet sind.
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Von Vorteil ist dabei, dass eine stabile und räumlich gut definierbare Aufspannung bereitstellbar ist für die Bearbeitung derjenigen Flächen, deren genaue Position im Raum funktionsbestimmend ist, wie beispielsweise Lagersitze. In einem nachfolgenden Arbeitsschritt ist dann ein Entfernen der Nocken ausführbar, wobei es hierbei nicht auf derart hohe Positioniergenauigkeit ankommt wie bei Lagersitzen. Denn die zum Entfernen der Nocken bearbeitete Fläche ist in ihrer axialen Position nicht funktionsbestimmend für das Getriebe, insbesondere hat sie keinen Einfluss auf den Achsabstand der Verzahnungsteile zueinander.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Dichtflächen senkrecht zueinander angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass ein beidseitiger Abtrieb und eine verbesserte Entwärmung gewährleistbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das zentrale Gehäuseteil zumindest teilweise gehäusebildend für einen Elektromotor, eine elektronische Schaltung zur Speisung des Elektromotors und für ein Getriebe, das von dem Elektromotor angetrieben wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein kompakter Antrieb ausbildbar ist, da eine gemeinsame Nutzung des zentralen Gehäuseteils ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind an den Dichtflächen Dichtungen vorgesehen zur dichten Verbindung mit dem weiteren und dem dritten Gehäuseteil. Von Vorteil ist dabei, dass der Getriebebereich mit Schmieröl befüllbar ist und der Kompaktantrieb somit auch in der Nahrungsmittelindustrie einsetzbar ist.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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In der 1 ist ein Rohteil eines Gehäuseteils eines erfindungsgemäßen Kompaktantriebs in Schrägansicht gezeigt, wobei auskragende Nocken vorgesehen sind.
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In der 2 ist das Gehäuseteil nach der Bearbeitung und dabei erfolgenden Entfernung der Nocken gezeigt.
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Dieses Gehäuseteil ist einzentrales Gehäuseteil, welches einen Raumbereich eines Getriebes zumindest teilweise gehäusebildend umgibt und zumindest jeweils ein Lager der Abtriebswelle und ein Lager jeder Zwischenwelle sowie ein Lager der die eintreibende Getriebestufe des Getriebes antreibenden Rotorwelle eines Elektromotors. Der Lagersitz 5 der abtreibenden Getriebewelle und der Lagersitz 7 einer Zwischenwelle sind in 1 gezeigt.
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Auch der Raumbereich des Elektromotors ist zumindest teilweise vom zentralen Gehäuseteil umgeben. Zum Einklemmen des Stators des Elektromotors ins zentrale Gehäuseteil 1 ist ein 3 elastisch verformbarer Bereich am zentralen Gehäuseteil vorgesehen.
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Dabei wird das elastische Auslenken mittels Einschrauben einer Schraube bewirkt.
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Das zentrale Gehäuseteil 1 weist auch in einer Ebene angeordnete Bohrungen 4 für Befestigungsschrauben auf, mit denen ein Gehäusedeckel verbindbar ist, der zusammen mit dem zentralen Gehäuseteil eine den Elektromotor versorgende elektronische Schaltung, wie Umrichter-Elektronik oder Sanftanlauf-Elektronik, gehäusebildend umgibt.
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Ebenso weist das zentrale Gehäuseteil 1 auch in einer Ebene angeordnete Bohrungen 6 für Befestigungsschrauben auf, die zum Verbinden eines den Raumbereich des Getriebes abdeckenden Gehäuseteils vorgesehen sind. Hierbei weist dieses Gehäuseteil auch entsprechende Lagersitze für die abtreibende Welle des Getriebes und die Zwischenwelle oder Zwischenwellen des Getriebes auf.
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Die Ebene der Bohrungen 6 steht senkrecht auf der Ebene der Bohrungen 4.
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In der Ebene der Bohrungen 6 oder direkt benachbart zu dieser Ebene sind ebenfalls in einer zu dieser Ebene parallelen Ebene angeordnete Nocken 2 vorgesehen.
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In der 1 sind hierzu drei Nocken am zentralen Gehäuseteil 1 gezeigt, das in 1 im Zustand als Rohgussteil schematisch skizziert ist. Dieses Rohgussteil ist somit an den Nocken aufspannbar auf eine Aufspannvorrichtung einer Bearbeitungsmaschine, mit welcher die Lagersitze des für die Rotorwelle des Elektromotors vorgesehenen Lagers bearbeitbar sind. Auch weitere Flächen sind bei derselben Aufspannung bearbeitbar, wie der Lagersitz des Lagers der Zwischenwellen, der Lagersitz der abtreibenden Welle und der Lagersitz der als eintreibende Getriebewelle wirksamen Rotorwelle und auch die für das Aufnehmen des Statorblechpaketes des Elektromotors vorgesehene Fläche. Neben den Lagersitzen sind auch die Wellendichtringsitze entsprechend bearbeitbar.
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Als Bearbeitungsmaschine ist vorzugsweise eine spanende Bearbeitungsmaschine eingesetzt, wie Drehmaschine, Fräsmaschine oder Schleifmaschine.
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Auch Bohrungen, wie die Bohrungen (4, 6) sind in derselben Aufspannung bearbeitar wie die Lagersitze. Darüber hinaus werden auch ebene Flächen, wie beispielsweise diejenige ebene Fläche, in welcher die Bohrungen 4 eingebracht sind, in derselben Aufspannung bearbeitet.
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In einem sich anschließenden weiteren Arbeitsschritt wird das zentrale Gehäuseteil mittels eines Spanndorns aufgespannt in der Bearbeitungsmaschine, wobei der Spanndorn kraftschlüssig mit der für die Aufnahme und kraftschlüssige Verbindung mit dem Statorblechpaket vorgesehene Bereich verbunden wird. Zur Ausrichtung und unterstützenden Fixierung wird auch der Lagersitz der abtreibenden Welle verbunden mit der Aufspannvorrichtung.
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In dieser Aufspannung werden nun die Nocken 2 entfernt, währenddessen die ebene Fläche, in welcher die Bohrungen 6 eingebracht sind, bearbeitet wird. Somit ist dann das gesamte zentrale Gehäuseteil in einfacher und schneller Weise hochgenau bearbeitbar, wobei nur zwei Aufspannungen notwendig sind, obwohl eine senkrechte zu zwei zueinander parallelen Flächen Fläche vorhanden ist und alle Flächen zu bearbeiten sind.
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In der 2 ist das zentrale Gehäuseteil nach der Bearbeitung gezeigt, also mit entfernten Nocken und bearbeiteter ebener Flache mit Bohrungen 6.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind aber auch mehr als drei Nocken vorteilhaft einsetzbar. Vorzugsweise sind diese Nocken dann ebenfalls in einer Ebene angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- zentrales Gehäuseteil
- 2
- Nocken
- 3
- elastisch verformbarer Bereich
- 4
- Bohrungen für Befestigungsschrauben
- 5
- Lagersitz für Lager der Abtriebswelle
- 6
- Bohrung für Befestigungsschrauben
- 7
- Lagersitz für Lager der Zwischenwelle
