PCT. Deutsch. Deutsch

(12)NACHDEMVERTRAG UBERDIEINTERNATIONALEZUSAMMENARBEITAUFDEMGEBIET DES PATENTWESENS(PCT)VEROFFENTLICHTEINTERNATIONALEANMELDUNG

(19)Weltorganisation furgeistigesEigentum

Internationales Biiro

(43) InternationalesVeroffentlichungsdatum 28. Oktober2004(28.10.2004)

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(51) InternationalePatentklassifikation⁷: G01D5/00 (21) InternationalesAktenzejchen: PCT/EP2004/003738 (22) InternationalesAnmeldedatum:

7.April2004(07.04.2004) (25) Einreichungssprache:

(26) VerdfiTentlichungssprache:

Deutsch Deutsch (30) AngabenzurPrioritat:

103 17591.1 16.April2003(16.04.2003) DE

(71) Anm_{elder (Jur}alleBestimmungsstaaten mitAusnahmevon US): SIEMENSAKTEENGESELLSCHAFT [DE/DE];

Wittelsbacherplatz2,80333Munchen(DE).

(72) Erfinder; und

(75) Erfinder/Anmelder (nur Jur US): BRAUN, Matthias [DE/DE]; Lindenstr. _18, 97711 Thundorf (DE).

VOLLMER, Rolf [DE/DE]; Espenlaubstr. _13, 36129 Gersfeld (DE).

(74) Gemeinsamer Vertreter: SIEMENS AKTIENGE- SELLSCHAFT; _{Postfach 22 16 34, 80506 Munchen}

(DE).

(81) Bestimmungsstaaten(soweit nichtanders angegeben, Jur jedeverfugbare nationale Schutzrechtsart): AE,AG,AL, AM,AT,AU,AZ,BA, BB, BG,BR,BW,BY, BZ,CA,CH, CN, CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ, EC,EE,EG,ES,' FI,GB, GD,GE,GH,GM,HR, HU,ID,IL,IN,IS, JP,KE, KG,KP,KR, KZ, LC, LK, LR,LS,LT,LU,LV,MA, MD, MG,MK,MN, MW, MX,MZ, NA,NI,NO,NZ,OM,PG, [Fortsetzungauj der nachstenSeite]

(54)Title: OPTICALSENSOR FORELECTRICMACHINES

(54)Bezeichnung: OPTISCHERGEBERFURELEKTRISCHEMASCHINEN

(57) Abstract: The invention providesthataferrofluid sealisusedinordertocreateaneffectivesealing forop-

ticalsensorsinspeed-controllableelectricmotors.

(57) Zusammenfassung: Urn eine wirkungsvolle Abdichtung fur optische Geber bei drehzahlregelbaren elektrischen Motoren zu schaffen wird vorgeschlagen eine Ferrofluiddichtung einzusetzen.

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TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US, UZ,VC, VN, YU,ZA,ZM, ZW.

(84) Bestunmungsstaaten(soweit nichtanders angegeben, fur jedeverfugbare regionale Schutzrechtsart): ARIPO(BW, GH,GM, KE,LS, MW,MZ, SD,SL, SZ,TZ, UG, ZM, ZW), eurasisches(AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU,TJ, TM), europaisches (AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES,FT,FR,GB,GR,HU,IE, IT,LU,MC,NL,PL,PT,

RO,SE,SI,SK,TR),OAPI(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA, GN, GQ,GW, ML, MR,NE, SN,TD,TG).

Veroftentlicht:

ohneinternationalenRecherchenberichtunderneut zu ver- offentlichennachErhaltdesBerickts

ZurErklarung der Zweibuchstaben-Codesundder anderenAb- kurzungen wird aufdieErklarungen ("Guidance Noteson Co- desandAbbreviations")amAnfangjederregularenAusgabeder PCT-Gazetteverwiesen.

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Beschreibung

Optischer Geber fur elektrische Maschinen

5 Die Erfindung betrifft einen optischen Geber far elektrische Maschinen mit Mitteln zur Abdichtung zwischen der Lagerung des Gebers und seiner Codierscheibe

.

Optische Geber werden hauptsachlich bei drehzahlregelbaren 10 Motoren insbesondere bei Werkzeugmaschinen fur den Betrieb und auch ftir die Lageregelung eingesetzt (Kief; NC/CNC Hand- buch 95/96; Carl Hanser Verlag Mtinchen Wien) ^. Sie erreichen

eine hohe Winkelgenauigkeit (±40 Winkelsekunden) ^. Im Betrieb werden diese Geber vergleichsweise hohen Temperaturen, Dreh- 15 zahlen und gegebenenfalls mechanischen Schwingungen ausge-

setzt, Aufgrund dieser Einf lussparameter gelangt im Betrieb der elektrischen Maschinen teilweise Schmierstoff, z.B. 01 aus der Lagerung dieser Geber in das Geberinnere. Lagert sich dieser Schmierstoff im Bereich der optischen Abtastung auf

20 der Codierscheibe ab, so ftihrt dies nach einer gewissen Zeit

zuiu Ausfall des Gebers,

Die bisher bekannten standardmafligen Abdichtungsmafinahmen wie z.B. gedichtete Lager schleuderscheibe mit Auffangnut, kc3nnen 25 jedoch nicht sicher den Schmierstoffaustritt und damit die ^.

Ablagerung des Schmierstoffs auf der optischen Abtasteinheit verhindern

.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Ab-

30 dichtung ^fttr optische Geber zu schaffen, die die oben genann- ten Nachteile vermeidet.

Die L6sung der gestellten Aufgabe gelingt dadurch, dass die Abdichtung als Ferrofluid-Dichtung ausgeftihrt ist-

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Damit wird eine Verschmutzung des optischen Gebers durch

Schmierstoff, z.B. 01 aus der Lagerung des Gebers sicher ver-

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hindert. Durch Ausbildung _eines Magnetfeldes wird sicherge- stellt, dass das Ferrofluid _als Dichtfltlssigkeit sich immer im Dichtspalt befindet. _Damit wird _{vermieden, dass} sich der Schmierstoff der Lagerung insbesondere im Betrieb durch den Dichtspalt bewegt und sich auf der optischen Abtasteinheit niederschlagt und damit _zum Geberausfall _fuhrt. Durch einen Permanentmagneten _{ist die}

Dichtfunktion auch wahrend Still- standzeiten _des elektrischen Motors gewahrleistet

.

In vorteilhafter Weise weisen die Geber eine spielfreie _Lage- rung _{auf, die}

die hohe Winkelgenauigkeit zusatzlich vergrd-

fiert.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung _gemafi Merkmalen der Unteransprtiche werden im fol- genden anhand eines schematisch dargestellten Ausftlhrungsbei- spiels in der Zeichnung naher _erlautert.

FIG ₁ zeigt in prinzipieller Darstellung einen optischen Ge- ber ₁ an dessen Geberwelle _{2 sich eine} Codierscheibe 5 als Teil einer nicht naher dargestellten optischen Abtasteinheit zur Messaufnahme befindet. Auf der Geberwelle 2 ist tiber eine Geberlagerung ₃ der Geberflansch 4 angeordnet. Die Geberlage- rung ₃ ist in vorteilhafter _{Weise, urn die} Messgenauigkeit zu erhShen, spiegelfrei ausgefuhrt. Am Geberflansch 4 befindet sich zwischen Geberlagerung ₃ und Codierscheibe _{5 eine Fer-} rofluid-Dichtung _10. Die _Ferrofluid-Dichtung ₁₀ wird im we- sentlichen durch einen bzgl. der Geberwelle 2 axial aufmagne- tisierten Magneten _6, den daran anliegenden Flussleitelemente

7 und ₉ und einer Ferrofluidfltlssigkeit 8 gebildet.

Die vorteilhafte Dichtungsfunktion wird durch _{erreicht, dass} sich die Ferrofluidflussigkeit ₈ zwischen den Flussleitele- menten ₇ und ₉ und der Geberwelle ₂ ausrichtet. Diese Aus- richtung wird durch das Magnetfeld _des Magneten 6 verursacht.

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Somit ist eine wirksame Dichtung geschaffen, die verhindert dass Schmierstoff, insbesondere _{01 aus} der Geberlagerung 3

auf die Codierscheibe ₅ tritt und dort zum Geberausfall

ftihrt.

Die Anwendung derartiger Ferrofluiddichtungen _ist selbstver- standlich nicht nur auf Geberanordnungen elektrischer Maschi- nen beschrankt. Sie sind vielraehr auch direkt bei Motoren, insbesondere bei Motorspindeln einsetzbar, wobei es gilt _das Motorinnere beispielsweise vor Flussigkeiten, Schmierstoffen, Schmutz oder Kombinationen dieser Kontamination _des Motorin- neren zuschiitzen urn den Betrieb des Motors aufrecht _zu erhal- ten. Dabei gilt beispielsweise den Antriebsmotor von Werk- zeugspindeln, insbesondere vor der Kuhlfliissigkeit abzudich- ten.

Ebenso _sind derartige Ferrofluiddichtungen bei Bahnantrieben zwischen Motor und Slgeschmierten Getrieben einsetzbar.

Dabei ist lediglich die Geberwelle 2 durch eine Antriebswelle und der Geberflansch ₄ durch einen geeigneten Lager- oder Ge- hauseflansch zu ersetzen.

Dabei wird eine Ferrofluiddichtung 10 hergestellt indem _die Flussleitelemente _{1, 9} und der bzw. die Magnete 6 an einem Flansch _befestigt, vorteilhafterweise geklebt werden und da- nach _{die Ferrof}luidf lussigkeit 8 in den Dichtspalt einge- bracht wird.

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PatentansprUche

1. Optischer Geber (1) ftir elektrische Maschinen mit Mit- teln zur Abdichtung zwischen der Lagerung (3) des Gebers (1) 5 und seiner Codierscheibe (5),

dadurch gekenn-

zeichnet,

2. Optischer Geber (1) nach Anspruch 1,

dadurch

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gekennzeichnet,

3. Optischer Geber (1) nach einem der vorhergehenden An-

spruche,

dadurch gekennzeichnet,

15 dass die Ferrofluid-Dichtung einen axial aufmagnetisierten Magneten (6) aufweist, der jeweils an seinen Stirnseiten,

Flussleitelemente _{(7,9) aufweist,} und somit durch ein geeig- nete Ferrofluidflussigkeit ₍₈₎ zwischen dem Geberflansch (4)

und einer Geberwelle (2) eine Abdichtung herstellt.

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