PL B1. INSTYTUT NAPĘDÓW I MASZYN ELEKTRYCZNYCH KOMEL, Katowice, PL BUP 02/16

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. H02K 11/21 ( ) G01P 1/04 ( ) G01P 3/486 ( ) G01D 5/347 ( ) (54) Instalacja enkodera w silniku elektrycznym (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 02/16 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 01/17 (73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT NAPĘDÓW I MASZYN ELEKTRYCZNYCH KOMEL, Katowice, PL (72) Twórca(y) wynalazku: BARTŁOMIEJ BĘDKOWSKI, Sosnowiec, PL TADEUSZ GLINKA, Gliwice, PL TOMASZ WOLNIK, Lubomia, PL ANDRZEJ BIAŁAS, Będzin, PL LESZEK BRYMORA, Będzin, PL

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest instalacja enkodera w silniku elektrycznym z zewnętrznym wirnikiem. Znane są rozwiązania instalacji enkodera obrotowego w silnikach elektrycznych z wewnętrznym wirnikiem. W rozwiązaniach tych wałek enkodera sprzęgnięty jest osiowo z wałem silnika, natomiast obudowa enkodera zamocowana jest na elemencie nieruchomym silnika, zwykle na tarczy łożyskowej. W przypadku napędów bębnowych, silników z zewnętrznym wirnikiem, itp., w których częścią nieruchomą maszyny jest wał, a wiruje część obudowy razem z tarczami łożyskowymi, niemożliwe jest zastosowanie ogólnodostępnych enkoderów obrotowych. Znane są rozwiązania enkoderów opartych o taśmy impulsowe lub bieżnie współpracujące z głowicami odczytującymi, które można by było zastosować alternatywnie w takich urządzeniach. Wymagają one dużej dokładności pozycjonowania, co wyklucza ich zastosowanie w maszynach o większych gabarytach lub, gdzie tolerancje wykonania maszyny przekraczają wymagania odnośnie pozycjonowania enkodera. Przedmiotem wynalazku jest instalacja enkodera w silniku elektrycznym z zewnętrznym wirnikiem, która jest zrealizowana przy pomocy adaptera, paska zębatego i kół zębatych. Instalacja ta charakteryzuje się tym, że na wewnętrznej średnicy jarzma wirnika wykonany jest wieniec zębaty, bądź też wieniec zębaty jest wykonany na pierścieniu przykręconym do tarczy łożyskowej. W otworze nieruchomego wału silnika jest zamocowany stojak adaptera. Na końcówkach stojaka adaptera są umieszczone dwa koła zębate połączone paskiem zębatym bądź kołami zębatymi pośredniczącymi. Pierwsze koło zębate jest kołem napędzanym przez wieniec zębaty, a oś drugiego koła zębatego napędzanego jest sprzęgnięta z osią enkodera. Obudowa enkodera jest zamocowana na stojaku adaptera. Są trzy warianty rozwiązania przekazywania prędkości obrotowej z wieńca zębatego na koło zębate napędzane. Wariant pierwszy pierwsze koło zębate napędzane przylega, poprzez pasek obustronnie zębaty, do wieńca zębatego. Wariant drugi pierwsze koło zębate napędzane ma dwie bieżnie zębate: bieżnię o większej średnicy, która przylega do wieńca zębatego i bieżnię zębatą o mniejszej średnicy, na której leży pasek jednostronnie zębaty. Wariant trzeci napęd z pierwszego koła zębatego napędzanego na drugie koło zębate napędzane jest przekazywany przez koła zębate pośredniczące. Stosunek liczby zębów z 1 na wieńcu zębatym do liczby zębów z 2 na drugim kole zębatym napędzanym jest równy n p, gdzie n jest liczbą naturalną, a p liczbą par biegunów silnika. Stojak adaptera jest umieszczony w otworze nieruchomego wału swobodnie. Mocowanie stojaka adaptera do wału zabezpieczają płaskie prowadnice umieszczone nad wałem, po obydwóch stronach stojaka adaptera. Prowadnice są zamocowane do stojaka adaptera przy pomocy spawu lub śrub. Na końcach prowadnic są otwory. W nieruchomym wale, po obydwóch stronach stojaka adaptera, są umieszczone na gwint, dwa trzpienie prowadzące o średnicy mniejszej od średnicy otworów w prowadnicach. Na trzpieniach są umieszczone sprężyny, przy czym na wierzchołkach sprężyn leżą prowadnice, a końcówki trzpieni wchodzą w otwory prowadnic. Prowadnice i trzpienie mocują stojak adaptera do wału, a sprężyny zapewniają docisk pierwszego koła zębatego do wieńca zębatego. Instalacja enkodera w silniku elektrycznym z zewnętrznym wirnikiem według przedstawionego rozwiązania nie wymaga dużej dokładności wykonania adaptera i jego montażu w silniku, umożliwia ponadto zastosowanie katalogowego enkodera. Luźne osadzenie stojaka adaptera w otworze wału silnika i na trzpieniach oraz umieszczenie sprężyn pod prowadnicami zapewnia stały docisk pierwszego koła zębatego napędzanego do wieńca zębatego, co zapewnia bezpoślizgowe sprzęgnięcie enkodera z zewnętrznym wirnikiem i umożliwia podwyższenie prędkości obrotowej enkodera w st o- sunku z 1 /z 2. Przedmiot wynalazku jest zilustrowany na rysunkach, na których przedstawiono: fig. 1 przekrój osiowy fragmentu silnika ukazujący instalację enkodera w silniku z wieńcem zębatym na jarzmie wirnika, fig. 2 przekrój osiowy fragmentu silnika ukazujący instalację enkodera w silniku z wieńcem zębatym na pierścieniu, fig. 3 przekrój poprzeczny fragmentu silnika ukazujący instalację enkodera za pomocą prowadnic i trzpieni prowadzących, fig. 4 stojak adaptera z prowadnicami spawanymi i paskiem obustronnie zębatym,

3 PL B1 3 fig. 5 stojak adaptera z prowadnicami przykręcanymi i paskiem jednostronnie zębatym, fig. 6 stojak adaptera z kołami pośredniczącymi. Instalacja enkodera w silniku elektrycznym z zewnętrznym wirnikiem jest zrealizowana przy pomocy adaptera, paska zębatego i kół zębatych. Na wewnętrznej średnicy jarzma wirnika 12 wykonany jest wieniec zębaty 2, bądź też wieniec zębaty 2 jest wykonany na pierścieniu 11 przykręconym do tarczy łożyskowej 10. W otworze 1.2 nieruchomego wału 1 silnika jest zamocowany stojak adaptera 3. Na końcówkach stojaka adaptera 3 są umieszczone dwa koła zębate 4 i 5 połączone paskiem zębatym 6 bądź kołami zębatymi pośredniczącymi 6.3. Pierwsze koło zębate 4 jest kołem napędzanym przez wieniec zębaty 2, oś drugiego koła zębatego 5 napędzanego jest sprzęgnięta z osią enkodera 8. Obudowa enkodera 7 jest zamocowana na stojaku adaptera 3. Są trzy warianty rozwiązania przekazywania prędkości obrotowej z wieńca zębatego 2 na drugie koło zębate 5 napędzane. Wariant pierwszy pierwsze koło zębate napędzane 4 przylega, poprzez pasek obustronnie zębaty 6.1, do wieńca zębatego 2. Wariant drugi - pierwsze koło zębate napędzane 4 ma dwie bieżnie zębate: bieżnię o większej średnicy 4.1, która przylega do wieńca zębatego 2 i bieżnię zębatą o mniejszej średnicy 4.2, na której leży pasek jednostronnie zębaty 6.2. Wariant trzeci napęd z pierwszego koła zębatego napędzanego 4 na drugie koło zębate napędzane 5 jest przekazywany przez koła zębate pośredniczące 6.3. Stosunek liczby zębów z 1 na wieńcu zębatym 2 do liczby zębów z 2 na drugim kole zębatym 5 napędzanym jest równy n p, gdzie n jest liczbą naturalną, a p liczbą par biegunów silnika. Stojak adaptera 3 jest umieszczony w otworze 1.2 nieruchomego wałka 1 swobodnie, to znaczy z luzem. Mocowanie stojaka adaptera 3 do wału 1 zabezpieczają płaskie prowadnice 14 umieszczone nad wałem 1, po obydwóch stronach stojaka adaptera 3. Prowadnice 14 są zmocowane do stojaka adaptera 3 przy pomocy spawu 3.1 lub śrub 3.2. Na końcach prowadnic 14 są otwory W nieruchomym wale 1, po obydwóch stronach stojaka adaptera 3, są umieszczone na gwinty dwa trzpienie 13 prowadzące o średnicy mniejszej od średnicy otworów 14.1 w prowadnicach 14. Na trzpieniach 13 są umieszczone sprężyny 9, przy czym na wierzchołkach sprężyn 9 leżą prowadnice 14, a końcówki trzpieni 13 wchodzą w otwory 14.1 prowadnic 14. Prowadnice 14 i trzpienie 13 mocują stojak adaptera 3 do wału 1, a sprężyny 9 zapewniają docisk pierwszego koła zębatego 4) do wieńca zębatego 2. Instalacja enkodera w silniku elektrycznym z zewnętrznym wirnikiem według przedstawionego rozwiązania umożliwia użycie katalogowego enkodera mierzącego kąt obrotowy wirnika. To rozwiązanie eliminuje problemy konstrukcyjne i technologiczne, jakie pojawiają się w przypadku wykorzystania alternatywnych czujników kąta i prędkości obrotowych silnika z zewnętrznym wirnikiem. Problemy te występuią głównie bez przekładni mechaniczne napędzających maszyny robocze pracujące z małą prędkością obrotową. W tego typu napędach podwyższenie prędkości obrotowej enkodera przy pomocy adaptera zwiększa rozdzielczość i dokładność pomiaru kąta obrotu wirnika. Zastrzeżenia patentowe 1. Instalacja enkodera w silniku elektrycznym z zewnętrznym wirnikiem przy pomocy adaptera, paska zębatego i kół zębatych, znamienna tym, że na wewnętrznej średnicy jarzma wirnika (12) wykonany jest wieniec zębaty (2), bądź też wieniec zębaty (2) jest wykonany na przykręconym (10.2) lub przyspawanym (10.1) pierścieniu (11) do tarczy łożyskowej (10), a w otworze (1.2) nieruchomego wału (1) silnika jest zamocowany stojak adaptera (3), na końcówkach stojaka adaptera (3) są umieszczone dwa koła zębate (4) i (5) połączone paskiem zębatym (6) bądź kołami zębatymi pośredniczącymi (6.3), przy czym pierwsze koło (4) jest kołem napędzanym przez wieniec zębaty (2), a oś drugiego koła zębatego (5) napędzanego jest sprzęgnięta z osią enkodera (8), przy czym obudowa enkodera (7) jest zamocowana na stojaku adaptera (3). 2. Instalacja enkodera według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwsze koło zębate napędzane (4) przylega, poprzez pasek obustronnie zębaty (6.1), do wieńca zębatego (2). 3. Instalacja enkodera według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwsze koło zębate napędzane (4) ma dwie bieżnie zębate: bieżnię o większej średnicy (4.1), która przylega do wieńca zębatego (2) i bieżnię zębatą o mniejszej średnicy (4.2), na której leży pasek jednostronnie zębaty (6.2). 4. Instalacja enkodera według zastrz. 1, znamienna tym, że napęd z pierwszego koła zębatego napędzanego (4) na drugie koło zębate napędzane (5) jest przekazywany przez koła zębate pośredniczące (6.3).

4 4 PL B1 5. Instalacja enkodera według zastrz. 1, znamienna tym, że stosunek liczby zębów z 1 napędzanym wieńcu zębatym (2) do liczby zębów z 2 na kole zębatym (5) napędzanym jest równa n p, gdzie n jest liczbą naturalną, a p liczbą par biegunów silnika. 6. Instalacja enkodera według zastrz. 1, 2, 3, 4 i 5, znamienna tym, że po obydwóch stronach stojaka adaptera (3), nad wałem (1), są zamocowane, przy pomocy spawu (3.1) lub śrub (3.2), płaskie prowadnice (14) z otworami (14.1), a w nieruchomym wale (1), po obydwóch stronach stojaka adaptera (3) są umieszczone na gwint dwa trzpienie (13) prowadzące o średnicy mniejszej od średnicy otworów (14.1) w prowadnicach (14), na trzpieniach (13) są umieszczone sprężyny (9), przy czym na wierzchołkach sprężyn (9) leżą prowadnice (14), a końcówki trzpieni (13) wchodzą w otwory (14.1) prowadnic (14). Rysunki

5 PL B1 5

6 6 PL B1

7 PL B1 7

8 8 PL B1

9 PL B1 9

10 10 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)