DE102004046232B4

DE102004046232B4 - Antriebskomponente

Info

Publication number: DE102004046232B4
Application number: DE102004046232.1A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Christ Michael
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2024-10-24
Anticipated expiration: 2024-09-23
Also published as: DE102004046232A1

Abstract

Antriebskomponente (1, 2, 20, 30, 40), die für den Einsatz im aseptischen Bereich geeignet ausgeführt ist,mit einem Gehäuse, das zumindest eine Kühlvorrichtung (4, 5, 22, 32, 42) umfasst, wobei die Kühlvorrichtung (4, 5, 22, 32, 42) Kühlfinger, Kühlrippen (4) und/oder andere oberflächenvergrößernde Ausprägungen (5, 22, 32, 42) umfasst, die Erhebungen und Vertiefungen aufweist, in denen sich Schmutz absetzen kann,wobei das Gehäuse metallische Gehäusebereiche aufweist, die mit einer beim Urformen erzeugten, selbstreinigenden Oberfläche versehen sind,wobei die selbstreinigende Oberfläche als Lotus-Effekt®-Oberfläche ausgeführt ist,wobei die Antriebskomponente (1, 2, 20, 30, 40) ein Elektromotor (1) oder ein Getriebe (2, 20, 30, 40) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebskomponente.
Aus der EP 0 772 514 B1 eine selbstreinigende Oberfläche bekannt, die insbesondere bei Oberflächen aus Resopal oder Polyethylen (Beispiel 1 in Spalte 5 der EP 0 772 514 B1 ) oder bei PTFE-Oberflächen (Beispiel 2 in Spalte 5 der EP 0 772 514 B1 ) verwendbar ist. Nachteilig ist dabei, dass bei Stahlguss, Aluminium-Druckguss oder bei Kunststoff-Spritzgussteilen keine Verwendung ermöglicht wird. Ebenso ist nicht klar, wie bei geometrisch nicht-eben geformten Objekten die selbstreinigende Oberfläche vorsehbar ist.
Aus der DE 101 18 352 A1 ist eine Oberfläche bekannt, die einen härtbaren Träger aufweist, auf dem Partikel eine zerklüftete Struktur im Nanometerbereich bilden. Des Weiteren sind die Partikel hydrophob ausführbar. Der Lack kann hydrophob ausgeführt werden. Dadurch ist die Oberfläche selbstreinigend ausführbar.
Aus der DE 102 33 829 A1 ist ein Verfahren zur Erzeugung einer selbstreinigenden Oberfläche mittels Pulverbeschichtung bekannt. Nachteiligerweise werden dort wiederum nur ebene Vliese oder Stoffe als mit dem dort beschriebenen Verfahren beschichtbare Ausführungsbeispiele offenbart (Seite 5 und 6 der DE 102 33 829 A1 ).
Aus der DE 102 10 673 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Werkzeug in einer Kunststoffspritzgussmaschine mit Mikropartikeln beschichtet wird und diese dann beim Spritzgießen auf das Werkstück übertragen werden. Auf diese Weise ist eine selbstreinigende Oberfläche bei Kunststoffspritzgussteilen ermöglicht, jedoch nicht bei Stahlgussteilen oder Aluminiumgussteilen.
Bei Getrieben und insbesondere auch Motoren, beispielsweise aus der Seite www.sew-eurodrive.de, sind aseptische Ausführungen bekannt. Diese speziellen Getriebe und Motoren sind ohne Kühlrippen, Kühlvorrichtungen oder andere komplex geformte Kühlvorrichtungen am Gehäuse ausgeführt. Nachteiligerweise ist die Wärmeabfuhr an die Umgebung erschwert, da im Vergleich zu üblichen Getriebemotoren keine der genannten Kühlvorrichtungen die Oberfläche vergrößern und somit der Wärmeübergangswiderstand vom Getriebemotor zur Umgebung hin groß ist.
Aus der DE 197 04 226 A1 ist ein Umrichtermotor bekannt, der Kühlfinger aufweist. Jedoch ist dieser Umrichtermotor nicht in aseptischen Bereichen verwendbar, da Schmutz in den Vertiefungen zwischen den Fingern sich festsetzen kann und somit die hygienischen Vorschriften in solchen Fertigungsbereichen nicht einhaltbar sind.
Aus der DE 202 04 909 U1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Druckmittelzylinder mit einer zusätzlichen Beschichtung bekannt.
Aus der DE 100 55 336 A1 ist ein Verfahren zur Vor-Ort-Erzeugung einer Lotuseffekt-Beschichtung bekannt.
Aus der DE 201 06 655 U1 ist ein Reinraum-Getriebemotor bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebskomponente im aseptischen Bereich leistungsfähiger zu gestalten, insbesondere die Wärmeabfuhr zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Antriebskomponente nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wesentliche Merkmale der Erfindung bei der Antriebskomponente sind, dass sie ein Gehäuse mit zumindest einer Kühlvorrichtung umfasst, wobei das Gehäuse eine selbstreinigende Oberfläche aufweist.
Der Fachmann würde nach Stand der Technik das Herstellen einer selbstreinigenden Oberfläche bei solch einer komplizierten Struktur der Kühlvorrichtung für unmöglich halten, weil die Oberfläche einer solchen Kühlvorrichtung tiefe Täler, steile Wände und dergleichen aufweist.
Wesentlicher Vorteil ist bei der Erfindung auch, dass überraschenderweise trotz der komplizierten und komplexen Struktur der Kühlvorrichtung eine selbstreinigende Oberfläche vorgesehen wird. Denn es hat sich herausgestellt, dass überraschenderweise diejenigen Bereiche, die für das Anbringen einer Beschichtung schwer zugänglich sind, zwar nicht so gut beschichtet sind, aber dass genau dort auch keine so gute Qualität in der Beschichtung notwendig ist, weil sich dort Schmutz sowieso schlecht absetzen und verbinden kann. Dies gilt beispielsweise bei langgestreckten Kühlfingern oder den Wänden der Kühlrippen. Hingegen in den Tälern ist die Beschichtung stets gut einbringbar und somit genau dort, wo der Schmutz sich festsetzen kann, abspülbar, beispielsweise mit Wasser. Oberflächensteilheit bedingt also schlechtere Beschichtungsqualität genau dort, wo keine gute Beschichtungsqualität erforderlich ist.
Eigentlich werden im aseptischen Bereich Chemikalien eher vermieden, da in jeder chemisch komplexen Verbindung unvorhersehbare Reaktionen ablaufen können, die Ausgasungen oder Ablösungen von irgendwelchen chemischen Sekundärverbindungen zur Folge haben können. Besonders ist hier auch der Alterungsprozess von chemischen Beschichtungen innerhalb einer produktionstechnischen Anlage relevant. Von Vorteil bei der Erfindung ist nun, dass überraschenderweise erkannt wurde, dass eine selbstreinigende Oberfläche weniger Ablösungen aufweist - auch in einer produktionstechnischen Anlage. Denn die hydrophobe wasserabweisende Oberfläche erzeugt zusammen mit der zerklüfteten Oberflächenstruktur einen Lotuseffekt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kühlvorrichtung einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt, insbesondere großen Temperaturen und großen Temperaturhüben. Von Vorteil ist dabei, dass überraschenderweise auch verschiedene Beschichtungsbereiche, beispielsweise auf metallischen Kühlkörperflächen und auf Kunststoffgehäusebereichen, nicht nur verschiedenen Temperaturen ausgesetzt sind, sondern auch mit verschiedenen Temperaturhüben im Betrieb belastet sind und trotzdem haltbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen am Gehäuse der Antriebskomponente die Bereiche der Kühlvorrichtung sowie die restlichen Bereiche aus anderem Werkstoff eine selbstreinigende Oberfläche auf. Von Vorteil ist dabei, dass die gesamte Oberfläche selbstreinigend ist, also beispielsweise mit bloßem Wasser abspritzbar und somit reinigbar ist. Damit ist aber die gesamte Antriebskomponente einsetzbar im aseptischen Produktionsbereich. Statt Wasser kann selbstverständlich auch ein anderer Stoff zum Reinigen verwendet werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Kühlvorrichtung Kühlfinger, Kühlrippen und/oder andere oberflächenvergrößernde Ausprägungen. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei solch komplizierten Geometrien eine selbstreinigende Oberfläche vorsehbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Antriebskomponente ein Umrichter, ein Motor, ein Getriebe, ein dezentral in der Anlage angeordneter Verteiler, ein Steuergerät und/oder eine Bremse. Von Vorteil ist dabei, dass die Erfindung bei industriellen Geräten im Feld, also unter starker Beanspruchung, verwendbar ist.
Erfindungsgemäß ist die selbstreinigende Oberfläche beim Urformen erzeugt. Von Vorteil ist dabei, dass die Oberfläche einfach und kostengünstig erzeugbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Oberfläche eine zerklüftete Struktur im Bereich von 5 bis 250 µm auf. Insbesondere weist die Oberfläche Erhebungen im Bereich von 5 bis 250 µm auf und die Oberfläche weist Vertiefungen im Bereich von 5 bis 150 µm auf.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Oberfläche oleophobe, hydrophobierte und/oder hydrophobe Partikel und/oder Bereiche. Von Vorteil ist dabei, dass auch ölabweisende oder wasserabweisende Oberflächen erzeugbar sind. Somit sind nicht nur die genannten aseptischen Bereiche, sondern auch Anlagen, wo kein Öl sich ansammeln darf und leicht abspülbar sein muss, Verwendungsmöglichkeiten für die Erfindung.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind sowohl Kunststoffbereiche als auch metallische Gehäusebereiche mit der selbstreinigenden Oberfläche versehen. Von Vorteil ist dabei, dass die Oberfläche für verschiedene Werkstoffe verwendbar ist und somit auch dann und insbesondere bei den Übergängen zwischen den Werkstoffen durch die Beschichtung eine selbstreinigende Oberfläche erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Antriebskomponente mit einer selbstreinigenden Oberfläche auch an ihren Kühlkörperbereichen versehen. Von Vorteil ist dabei, dass eine erhöhte Wärmeabfuhr erreichbar ist auch im aseptischen Bereich.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Antrieb schematisch gezeigt. Der Elektromotor 1 treibt ein Flachstirnradgetriebe 2 an, dessen Abtriebswelle 3 mittels Passfeder mit einer anzutreibenden Maschine verbindbar ist. Der Elektromotor 1 weist Kühlrippen 4 auf. Das Getriebe 2 weist auch Gehäusewellen 5 auf, die nicht nur ein angenehmes Design bewirken, sondern auch eine Vergrößerung der Oberfläche des Gehäuses und somit eine Verringerung des Wärmeübergangswiderstandes vom Inneren des Gehäuses zur Umgebung hin, also auch eine Verbesserung der Wärmeabfuhr.
In der 2 umfasst das Winkelgetriebe 20, beispielhaft ein Kegelgetriebe, eine Abtriebswelle 21 und auf dem Gehäuse wiederum Gehäusewellen 22, also leichte Erhebungen und Vertiefungen, die zu einem schöneren Design führen. Gleichzeitig wird wiederum die Wärmeabfuhr verbessert.
In der 3 umfasst das Stirnradgetriebe 30 eine Abtriebswelle 31 und auf dem Gehäuse wiederum Gehäusewellen 32, also leichte Erhebungen und Vertiefungen, die zu einem schöneren Design führen. Gleichzeitig wird wiederum die Wärmeabfuhr verbessert.
In der 4 umfasst das Winkelgetriebe 40, beispielhaft ein Schneckengetriebe, eine Abtriebswelle 41 und auf dem Gehäuse wiederum Gehäusewellen 42, also leichte Erhebungen und Vertiefungen, die zu einem schöneren Design führen. Gleichzeitig wird wiederum die Wärmeabfuhr verbessert.

Die Beschichtung der Gehäusewellen verbessert die Reinigungsmöglichkeiten und verhindert so das Festsetzen von Schmutz in den Gehäusewellen oder Kühlrippen 4.
Ein Antrieb umfasst Antriebskomponenten, wie Getriebe, Elektromotor, Umrichter und dergleichen. Der Umrichter dient zur Versorgung des Elektromotors. Der Elektromotor treibt das Getriebe an, wenn ein solches vorhanden ist. Ansonsten wird das Drehmoment nicht von der abtriebsseitigen Welle des Getriebes, sondern von der abtriebsseitigen Welle des Motors an die anzutreibende Vorrichtung geliefert.
Die Erfindung bezieht sich auf eine oder mehrere der Antriebskomponenten und weist als eines der wesentlichen Merkmale Kühlvorrichtungen, wie Kühlrippen, Kühlfinger oder andere oberflächenvergrößernde Ausprägungen, am Gehäuse der jeweiligen Komponente auf. Somit ist die Wärmeabfuhr verbessert, da der Wärmeübergangswiderstand von der Antriebskomponente und/oder deren wärmeerzeugende Bauelemente zur Umgebung hin verringert ist.
Trotzdem ist die erfindungsgemäße Antriebskomponente im aseptischen Bereich einsetzbar, weil das Gehäuse mit einer Oberfläche ausgeführt ist, die selbstreinigend vorgesehen ist. Somit ist ein bloßes Abspritzen mit Wasser schon zur Reinigung ausreichend. Denn die auf der Oberfläche sitzenden hydrophilen Schmutzpartikel sind wegschwemmbar mit bloßem Wasser.
Besonders vorteilhaft ist es, schon beim Urformen der Oberfläche die zerklüftete Struktur an der Oberfläche zu bilden und mit oleophoben, hydrophobierten oder hydrophoben Partikeln zu versehen. Dies kann in der Werkzeuggießform schon erfolgen, indem die Partikel an der Form aufgebracht werden und beim Gießvorgang die Partikel sich mit dem Werkstück verbinden.
Bezugszeichenliste

1: Elektromotor
2: Flachstirnradgetriebe
3: Abtriebswelle
4: Kühlrippen
5: Gehäusewellen
20: Winkelgetriebe
21: Abtriebswelle
22: Gehäusewellen
30: Stirnradgetriebe
31: Abtriebswelle
32: Gehäusewellen
40: Winkelgetriebe
41: Abtriebswelle
42: Gehäusewellen

Claims

Antriebskomponente (1, 2, 20, 30, 40), die für den Einsatz im aseptischen Bereich geeignet ausgeführt ist, mit einem Gehäuse, das zumindest eine Kühlvorrichtung (4, 5, 22, 32, 42) umfasst, wobei die Kühlvorrichtung (4, 5, 22, 32, 42) Kühlfinger, Kühlrippen (4) und/oder andere oberflächenvergrößernde Ausprägungen (5, 22, 32, 42) umfasst, die Erhebungen und Vertiefungen aufweist, in denen sich Schmutz absetzen kann, wobei das Gehäuse metallische Gehäusebereiche aufweist, die mit einer beim Urformen erzeugten, selbstreinigenden Oberfläche versehen sind, wobei die selbstreinigende Oberfläche als Lotus-Effekt®-Oberfläche ausgeführt ist, wobei die Antriebskomponente (1, 2, 20, 30, 40) ein Elektromotor (1) oder ein Getriebe (2, 20, 30, 40) ist.
Antriebskomponente (1, 2, 20, 30, 40) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse der Antriebskomponente (1, 2, 20, 30, 40) die Bereiche der Kühlvorrichtung (4, 5, 22, 32, 42) sowie die restlichen Bereiche aus anderem Werkstoff eine selbstreinigende Oberfläche aufweisen.
Antriebskomponente (1, 2, 20, 30, 40) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eine zerklüftete Struktur im Bereich von 5 bis 250 µm aufweist.
Antriebskomponente (1, 2, 20, 30, 40) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche Erhebungen im Bereich von 5 bis 250 µm aufweist.
Antriebskomponente (1, 2, 20, 30, 40) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche Vertiefungen im Bereich von 5 bis 150 µm aufweist.
Antriebskomponente (1, 2, 20, 30, 40) nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Kunststoffbereiche als auch metallische Gehäusebereiche mit der selbstreinigenden Oberfläche versehen sind.