专利名称：用于安装在电动机支座中的电动机及其安装和定位方法
技术领域：
本发明涉及一种电动机，其可根据权利要求1的前序部分被安装并定位在电动机支座中。
本发明的另一方面涉及一种根据独立权利要求3和4的前序部分的将电动机安装并定位在电动机支座中的方法。
更特别地，本发明涉及在自动线中安装和定位电动机的方法。
必须被安装在电动机支座中的电动机和用于安装并定位电动机的方法，为此目的设计的用于将电动机安装并正确地定位在电动机支座中的操作员或拟人机器人已经公知了。
在通过人工操作员执行安装和定位操作的情形中，后者可容易地检查电动机被正确地定位了。
相反，在操作必须在自动线内进行的场合下，必须提供多个参照点，以便机器人相对于电动机和/或电动机相对于机器人的空间位置可被识别。事实上，当机器人从平板架或从电动机储藏站处拾取电动机时，它相对于电动机的当前位置而言是“瞎的”。
为了使拟人机器人能够识别电动机在空间的位置，必需设置多个定位传感器，编码器，光电池或类似物。为了将电动机安装并正确地定位在适当的位置，机器人必须执行的一系列旋转的/平移的操作可通过这种方式被限定。
但是，这种方案的缺点是，它需要大量的传感器，自动控制系统将变得复杂和不稳定，从而对其不利。
因此，强烈需要有一种有可能减少定位传感器的使用的方法。
本发明的根本技术问题是提供一种必须被安装在具有结构和功能特征的电动机支座上的电动机，以便该电动机可被安装并定位从而满足上述需要，还提供了一种安装电动机的方法。
该问题通过根据权利要求1的能被安装在电动机支座的电动机和根据权利要求3和4的将电动机安装并定位在电动机支座上的方法来解决。
本发明的其它优点和特征将从下面的详细描述中变得清楚，该描述是参照仅仅作为非限定性示例的附图给出的，其中附图为
图1是根据本发明的可被安装在电动机支座中的电动机的透视图，图2示出了根据本发明的方法的一个应用，图3示出了图2中的细节，图4-6是在根据本发明的方法的不同阶段中，沿图3中箭头III指示的方向的电动机的侧视图。
参照上述附图，1通常用来指示一种使用根据本发明的方法将要被安装并定位在电动机支座5上的电动机。
就像传统类型的普通电动机一样，电动机1包括用于定子(在图中未显示)的承载支承结构2和与转子(在图中未显示)连接的驱动轴3。
下面的例子涉及一种用于风扇/换流器装置的电动机，其中风扇/换流器装置被设计以用于驱动一对风扇。
为了驱动一对风扇，驱动轴3沿着旋转的纵轴(x-x)从电动机1的两个头部突出。
下面的描述将参照风扇20(图3)作出，并且该描述也可适用于图中未示出的其它风扇。
电动机1具有一个相对于驱动轴3偏离的重心B。
根据本发明的一方面，电动机1的偏心是由于存在从电动机1突出的角度参照装置4。
根据一优选实施例，角度参照装置4呈电容器的形式。
电容器4在电动机1的起动阶段具有起动器的功能并且典型地被安装在电动机1的承载结构2的外部。
电动机1被设计为安装并定位在电动机支座5中，该支座5的功能是当电动机工作时支承该电动机。特别的，在风扇/换流器中，电动机支座5连接到槽22(图2)以便以已知的方式收集冷凝液，这种方式本身是公知的，因此不作进一步的描述。
根据一优选实施例，电动机支座5呈折叠成U形的金属板结构，并且具有底板6和一对侧壁7和8。侧壁7和8具有相应的凹槽9和10以用于接收电动机1的对应部分11和12。
根据本发明的方法，电动机1设置有定位装置11a和12a，它们设置在电动机1的相应部分11和12中，而电动机支座5设置有相应的配合定位装置9a和10a。电动机1的定位装置11a和12a被设计成提供与电动机支座5的配合定位装置9a和10a的互锁连接。
从下面的描述将清楚地了解到，定位装置9a，10a，11a和12a不仅用于将电动机1正确地定位到电动机支座5中，还用于相对于电动机支座5来使电动机1对准中心。
根据一优选实施例，电动机1的每一定位装置11a和12a分别呈制作于电动机1的部分11和12中的凹形容器的形式。
根据一优选实施例，电动机1的部分11和12对应于定位在电动机1的驱动轴3的每一头部处的电动机1的减震器。
电动机支座5的每一定位装置9a和10a呈凸型附件的形式，它们分别制作于设计用来接收电动机1的电动机支座5的侧壁7和8的凹槽9和10中。
电动机支座5的定位装置9a和10a，即凸型附件9a和10a，优选地制作于凹槽9和10的底部。
可替换地，颠倒定位装置9a，10a，11a和12a的位置是可能的，而不会使根据本发明的方法的应用无效。
为了使描述简单化，下面描述中涉及的定位装置10a和12a位于包括有电动机1和电动机支座5的结构的一侧，而位于相对侧的定位装置9a和11a是等同的。
电动机1的定位装置12a角度地偏移预定的角度ω，该角度ω是垂直地离开旋转轴x-x并分别穿过定位装置12a和重心B的两条直线S1和SB在与旋转轴x-x正交的同一平面∑上的投影之间的测量值。
有利地是，直线S1和直线SB之间测量的预定角度ω对应于定位装置12a和重心B之间所测量的较小的角度，角度360-ω也存在。
而且，电动机1的定位装置12a和角度参照装置4角度地偏移预定的偏移角α，该角度α是直线S1和直线S2在与旋转轴x-x正交的同一平面，例如平面∑上的投影之间的测量值。直线S2垂直地离开旋转轴x-x并穿过角度参照装置4。
有利地是，直线S1和直线S2之间测量的预定角度α对应于定位装置12a和电容器4之间所测量的较小的角度，角度360-α也存在。
如图4所示，在该情形中，由于重心B的角度位置由电容器4确定，因此直线S2和SB重合。显然，角度α和ω可互不相同。
为了应用根据本发明的方法，假定角度ω和α在一开始就是已知的。事实上，电容器4固定到电动机1的承载结构2上的位置以及制作凹形容器12a的位置，即重心B的位置，是预先已知道的或至少可被预先测量。
现在将特别参照在自动线的情况下，描述根据本发明的方法的一个实施例，在该自动线中，机器人30必须将电动机1安装并正确地定位在电动机支座5中。
特别的，假定机器人30，电动机1和电动机支座5处于自动生产线(在图中未示出)的工作站41(图2)处。用于电动机-风扇-电动机支座装配的工作站41具有操作单元31，在该操作单元31中，一系列的操作被执行以便使机器人30能够知道电动机1在空间中的至少一个位置，例如电动机1(相对于旋转轴x-x)的角位置。
在用于风扇换流器的自动化生产线的情形下，电动机1必须装配到风扇20上。这种操作优选地在操作单元31内执行。为此目的，机器人还知道电动机1的其它位置是必需的，该位置是一线性位置，将在下文参照风扇20与电动机1的装配步骤更特别地描述。
工作站31包括能够通过驱动轴3支承电动机1的支承装置32，33和角度限位装置35，该角度限位装置的功能在下面的描述中将变得更加清楚。
根据一优选实施例，电动机1和电动机支座5容纳在平板架36上，该平板架被设计用来将工件沿着自动线输送到各个操作单元。有利地是，容纳在平板架36上的电动机支座5已经事先与收集槽22装配在一起了。
可替换地，电动机1，电动机支座5和收集槽22定位在靠近操作单元31的位置，例如在材料储存区域21中。
机器人30通过抓取装置34拾取电动机1并将其放在支承装置32和33上。
根据一优选实施例，支承装置32和33呈一对支架的形式，其具有设计用来接收电动机1的驱动轴3的“U”或“V”形端部。
于是，电动机1通过驱动轴3由支架32和33支承。这种支承电动机1的方法使得电动机1或支承结构2借助于重力绕驱动轴3或旋转纵轴x-x自由地旋转成为了可能。
通过重力效应并且由于偏离的重心B，电动机1倾向于将其本身定位成使重心B处于最小的势能点，即位于穿过旋转轴x-x的垂直轴y-y中的驱动轴3之下。
抓取装置34优选地但非必需的是一对夹钳，其中每一夹钳相对于电动机1的承载结构2在其相对的两侧拾取驱动轴3。因此，电动机1绕驱动轴3的自由旋转通过支架32和33的适当外形得到了保证。
根据本发明的方法的后续步骤，电动机1绕驱动轴3以预定的旋转方向旋转并通过由较小角度ω决定的补偿角γ，用于将电动机1的定位装置12a带入到一角位置，以便当电动机1容纳在电动机支座5上时，允许该定位装置与配合的定位装置10a相配合。
电动机1通过机器人绕驱动轴3旋转，该机器人可以与机器人30相同或者是用于该任务的另一机器人。在执行这种旋转时，通过支承结构2以这样一种方式咬合电动机1是合宜的，以便支承结构2的特定旋转对应于电动机1的定位装置12a绕驱动轴3的相等旋转。
在这种旋转之后，电动机1即将被安装并被正确地定位在发动机支座5上。
应该注意，使用这种方法的实施例，有时可能会由于角度ω被不正确地确定而引起显著的误差。事实上，由于电动机中的摩擦以及随机类型的其它现象，对于不同的电动机来说，角度ω可能会改变，从而使根据本发明的方法失效。换句话说，当结构相同并且类型相同的电动机绕旋转轴3自由旋转时，可能会停止在略微不同的位置。由于补偿角γ是角度ω的函数，并且由于电动机1转过与补偿角γ相等的角度，可能会出现定位装置12a没有定位在一个角度位置，在该角度位置无需连续地改变补偿角γ而使它们能够与电动机支座5中的配合定位装置10a相配合。呈例如鼓翼挡块(图3)形式的角度限位装置35用于克服这种缺点。
电动机1由支架32和33支承以便允许它通过重力绕驱动轴3旋转。该旋转的目的是将角度参照装置，即电容器4，带入与角度限位装置35相邻接，其中该角度限位装置定位在相对于从旋转轴x-x垂直向下穿过的直线Sy成预定停止角β的地方。
这是特别有利地，因为挡块35处于为机器人30所知的位置处，其结果是电动机1绕旋转轴x-x的角度位置也变得已知了。该信息对于执行根据本发明的方法是必需的。
因此，电动机1绕驱动轴3的自由旋转将电容器4带入到与挡块35相邻接(图4)，这种旋转必须以特定的旋转方向发生，例如图4所示的顺时针方向。如果自由旋转以逆时针方向发生，例如在电容器4被支架32和33支承而位于左手侧的半平面中的情形中，必须设置一阻挡传感器(为简单起见，在图中未示出)以用于检测错误的角位置，或检测电动机1的错误旋转，并将该信号发送至机器人30。机器人30一收到该信号便使电动机1绕旋转轴3旋转直到其碰到挡块35为止。在该过程中，一学习型的智能系统将跟踪施加于电动机1的角度旋转，以便随后当阻挡传感器检测到该相同位置时使用该角度旋转。
这种情况的统计频率对于典型的生产线来说是可接受的。事实上，应该注意，电动机到达容纳在热成形的塑料材料的包装或壳体中的制造厂。这种壳体设置有用于定位在已知位置的电容器4的外壳，例如在角度为60°的锥形体内。但是，在输送过程中可能发生的碰撞，震动和类似移动会改变电容器4的位置。由于这种原因，使用已知的信息是不可能的，但是存在可接受的可能性，即电容器将仍然定位在正确的半平面内。在该情形中，自由旋转将如上述那样发生，否则阻挡传感器将开始动作。
随后，电动机1以预定的旋转方向绕驱动轴3旋转并通过由偏移角α和停止角β而定的补偿角γ，从而将电动机1的定位装置12a带入到一角位置，以便当电动机1被容纳在电动机支座5上时，允许该定位装置与配合的定位装置10a相配合。
图4-6特别参照角度限位置35的位置示出了根据本发明的方法的实施例。电动机1，电容器4，角度限位装置35和定位装置12a的尺寸在图4-6中被忽略了。
如图5所示，电动机1绕驱动轴3逆时针旋转并通过与偏移角α和停止角β之间的差值相等的补偿角γ。有利地是，偏移角α等于120°，停止角β等于15°。
在一个特别有利地实施例中，偏移角α等于180°，从而当电动机1绕驱动轴3旋转时，使机器人30最优化。
在根据本发明的方法的随后步骤中，电动机1以这样一种方式安装在电动机支座5中，即在电动机1的定位装置11a，12a和电动机支座5的定位装置9a，10a之间产生互锁连接。
当电动机1被正确地插入在电动机支座5时，该电动机将抵制由例如机器人30赋予的旋转，该机器人试图绕旋转轴x-x进一步旋转电动机1的旋转结构2。通过这种方式，机器人30检测与试图转动被正确安装和定位在电动机支座5上的电动机1相反的力偶。一旦超过了该力偶参照值，电动机支座5的定位装置9a，10a和电动机1的定位装置11a，12a之间的互锁连接被认为是良好的。
电动机1可以不同的方式安装在电动机支座5上。
根据一优选实施例，电动机1通过机器人30或其它机器人从支架32和33处提升，并且相对于电动机支座5横向地移动，该电动机支座被事先装配到容纳在平板架36上的收集槽22。
应该记住的是，为了避免定位在一角度位置的电动机1的定位装置12a之间的偏移，以便允许与电动机支座5的相应的配合定位装置10a互锁连接，有必要产生横向移动以防止电动机1绕驱动轴3的旋转。该操作通过机器人30本身已知的方式来执行。
最后，电动机1通过施加两个谐波的钢弹簧13而被稳定地固定到电动机支座5。弹簧13由两个施放器部件从一支架上取下，该两个施放器部件被适当地成形为弹簧13的弹性外形，该弹性外形将弹簧13压向电动机1的减震器11和12。以这种方式推压的弹簧与设置在电动机支座5中的锁扣14咬接配合。
如果电动机1与风扇换流器一起使用，电动机1必须被装配到一对风扇上。该操作优选地在电动机1旋转并通过补偿角γ的步骤之前被执行。
下面描述用于将电动机1与风扇例如风扇20一起装配到驱动轴3的部件上的方法，并且用于将风扇装配到相对的部件上的方法显然是等同的。特别的，风扇20的轮毂38通过过盈配合固定到驱动轴3。
电动机1定位在由支架32和33支承的操作单元31中，其中电容器4邻接角度限位装置35。
驱动轴3例如通过机器人30沿旋转轴x-x的方向轴向地推压，以便使该驱动轴与轴向挡块37相邻接。通过这种方式，除了电动机1的角位置外，其线性位置也变为了已知。因为电动机可能具有不同的驱动轴尺寸这样一个事实，这种操作是必需的，并且因此必需知道风扇20被推压在驱动轴3上的位置。
随后，支架32和33轴向地固定驱动轴3，使该驱动轴沿着旋转轴x-x固定。该操作例如通过固定到支架32和33的端部的紧固装置(图3)来执行，并且在随后的固定步骤中防止对电动机的转子造成损坏是必需的。
风扇20通过沿旋转轴x-x延伸的副轴39支承并与驱动轴3成直线地引导，其中副轴与驱动轴3完全地同轴。
风扇20通过两个推进部件41沿着旋转轴x-x的方向朝驱动轴轴向地推压，以便通过过盈配合将风扇20的中心38固定到驱动轴3上。该推进部件产生了例如30Kg的推力以确保正确的装配。
一旦电动机1与风扇20装配后，机器人30接着将电动机1安装在电动机支座5上。
可以从已经作出的描述中看出，根据本发明的用于将电动机安装并定位在电动机支座的方法使得有可能满足需要并克服该说明书引言部分提及的有关现有技术的缺点。
从使用根据本发明的方法得到的优点主要在于这样一个事实，即它们有助于根据本发明的电动机1与电动机支座5的自动装配。除此之外，额外部件的缺乏将使得所述的质量不对称，从而有可能实现电动机/风扇单元的更好的动态平衡。
权利要求
1.一种设计成安装并定位在电动机支座(5)中的电动机(1)，所述电动机(1)包括驱动轴(3)和相对于该驱动轴(3)偏移的重心(B)，其中该驱动轴(3)沿着旋转纵轴(x-x)从所述电动机(1)的两个头部突出，其特征在于，它包括定位装置(11a，12a)，该定位装置(11a，12a)设计成提供与所述支座(5)的相应的配合定位装置(9a，10a)互锁连接，并且所述电动机(1)的所述定位装置(11a，12a)角度地偏移预定的角度(ω)，其中该角度(ω)是垂直地离开旋转轴(x-x)并分别穿过所述定位装置(11a，12a)和所述重心(B)的两条直线(S1，SB)在与旋转轴(x-x)正交的平面(∑)上的投影之间的测量值。
2.如权利要求1所述的电动机(1)，包括从所述电动机突出的角度参照装置(4)，其中所述电动机的所述定位装置(12a，11a)和所述角度参照装置(4)角度地偏移预定的偏移角(α)，该角度(α)是垂直地离开旋转轴(x-x)并分别穿过所述定位装置(11a，12a)和所述角度参照装置(4)的两条直线(S1，S2)在与旋转轴(x-x)正交的平面(∑)上的投影之间的测量值。
3.一种将电动机(1)安装并定位在电动机支座(5)中的方法，其中所述电动机(1)包括驱动轴(3)，其沿着旋转纵轴(x-x)从所述电动机(1)的两个头部突出，和定位装置(11a，12a)，其能提供与所述支座(5)相应的配合定位装置(9a，10a)的互锁连接，其中所述电动机(1)具有相对于驱动轴(3)偏离的重力(B)，所述方法包括以下步骤通过所述驱动轴(3)支承所述电动机(1)，以便允许该电动机(1)靠重力绕驱动轴(3)自由旋转，绕所述驱动轴(3)旋转所述电动机(1)并通过由较小角度(ω)决定的补偿角(γ)，其中角度(ω)是垂直地离开旋转轴(x-x)并分别穿过电动机(1)的所述定位装置(11a，12a)和所述重心(B)的两条直线(S1，SB)在一个与旋转轴(x-x)正交的平面(∑)上的投影之间的确定值，从而将电动机(1)的定位装置(11a，12a)带入到一个角位置，以便当电动机(1)安装在所述支座(5)上时，允许该定位装置(11a，12a)与配合的定位装置(9a，10a)互锁连接，将所述电动机(1)安装在所述支座(5)上，以便产生互锁连接。
4.一种将电动机(1)安装并定位在电动机支座(5)中的方法，其中所述电动机(1)包括驱动轴(3)，其沿着旋转纵轴(x-x)从所述电动机(1)突出，和定位装置(11a，12a)，其能提供与所述支座(5)相应的配合定位装置(9a，10a)的互锁连接，角度参照装置(4)，其从所述电动机(1)突出，其中所述电动机(1)具有相对于驱动轴(3)偏离的重力(B)，并且所述电动机(1)的所述定位装置(11a，12a)和所述角度参照装置(4)角度地偏移预定的偏移角(α)，该角度(α)是垂直地离开旋转轴(x-x)并分别穿过所述定位装置(11a，12a)和所述角度参照装置(4)的两条直线(S1，S2)在一个与旋转轴(x-x)正交的平面(∑)上的投影之间的测量值，所述方法包括以下步骤通过所述驱动轴(3)支承所述电动机(1)，以便允许该电动机(1)靠重力绕驱动轴(3)自由旋转，所述旋转被设计为将角度参照装置(4)带入与角度限位装置(35)相邻接，其中该角度限位装置(35)定位在相对于从旋转轴x-x垂直向下伸展的直线(Sy)成预定停止角β的位置，绕所述驱动轴(3)旋转所述电动机(1)并通过一补偿角(γ)，该补偿角取决于所述预定的偏移角(α)和所述预定的停止角(β)，从而将电动机(1)的定位装置(11a，12a)带入到一个角位置，以便当电动机(1)被安装在所述支座(5)上时，允许该定位装置与相配合的定位装置(9a，10a)互锁连接，将所述电动机(1)安装在所述支座(5)上，以便产生互锁连接。
5.如权利要求4所述的安装和定位电动机(1)的方法，其中所述角度参照装置(4)是电容器。
6.如权利要求4或5所述的安装和定位电动机(1)的方法，其中所述补偿角(γ)等于所述预定的偏移角(α)减去所述预定的停止角(β)。
全文摘要
一种将电动机(1)安装并定位在电动机支座(5)中的方法。电动机(1)包括从电动机(1)突出的电容器(4)和与电动机支座(5)的相应的配合定位装置(9a，10a)配合的定位装置(11a，12a)。定位装置(12a，11a)与电容器(4)偏离一个偏移角(α)。该方法包括通过驱动轴(3)支承电动机(1)以便允许该电动机(1)靠重力绕驱动轴(3)旋转的步骤。该旋转导致电容器(4)与定位在预定停止角(β)处的角度限位装置(35)相邻接，绕驱动轴(3)旋转电动机(1)并通过一补偿角(γ)以便将定位装置(11a，12a)带入到一个位置，从而允许与配合的定位装置(9a，10a)相配合并将电动机(1)安装在支座(5)中。
文档编号H02K15/00GK1771647SQ03826507
公开日2006年5月10日 申请日期2003年5月22日 优先权日2003年5月22日
发明者瓦莱里奥·焦尔达诺·列洛 申请人:焦尔达诺·列洛国际集团公开有限公司