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Einrichtung zur Herbeiführung einer schrittweisen Drehbewegung einer Achse, z. B. einer Ventilspindel
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herbeiführung einer schrittweisen Drehbewegung einer Achse, z. B. einer Ventilspindel, wobei Richtung und Grösse, sowie Drehmoment des Drehschrittes wählbar sind, mit zwei Vorschubklinken, die von einem sich mit gleichbleibendem Hub hin-und herbewegten Antriebsglied eines Servomotors betätigt werden, und von denen eine für die eine und die andere für die andere Drehrichtung wirksam sind.
In bekannten Vorrichtungen zur wahlweisen Durchführung von entgegengesetzten Drehbewegungen, wie man sie zum Öffnen oder Schliessen von Ventilen benötigt, hat man für jede Drehrichtung je einen gesonderten Servomotor mit Klinke und Klinkenrad verwendet. Eine solche Bauweise ist jedoch aufwen- dig.
Ein wesentlicher Gegenstand der Erfindung ist darin gelegen, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, einen und denselben Servomotor für den entweder in dem einen oder in dem andern Drehsinne erfolgenden Antrieb der das Klinkenrad betätigenden Klinken zu verwenden.
Für die meisten Anwendungen der Drehbewegung ist bei Beginn der Bewegung ein Anlaufdrehmoment zu überwinden, das grösser ist als das Gegendrehmoment, das während der nahezu kontinuierlichen, in kleinen Schritten erfolgenden weiteren Drehung vorhanden ist. Dies ist besonders bei Ventilen ausgeprägt, bei denen das zum Schliessen des Ventils erforderliche Drehmoment für dessen Öffnen nicht ausreicht. Ferner sollte darauf Bedacht genommen werden, dass es abwechselnd wirkende Ventile gibt und des weiteren, dass heute die meisten Ventile mit sich hebender Ventilstange und mit einem lotrecht wirkenden Verschlussglied ausgeführt werden und in diesem Falle ist das Anfahrmoment in beiden Drehrichtungen grösser als das Schliessdrehmoment.
Demnach ist es ein weiterer Gegenstand der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Klinken durch eine auf die Klinken durch den Servomotor ausgeübte konstante Kraft, einem erhöhten Anlaufdrehmoment ausgesetzt werden können, wogegen die folgende Vorschubbewegung mit normalem Drehmoment aber unter der Wirkung derselben konstanten Antriebskraft ausgeübt werden kann.
Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist darin gelegen, eine Vorrichtung zu schaffen, in der diese verschiedenen Betätigungen mit einem einzigen Servomotor ausgeführt werden können, der einen konstanten Hub seines Betätigungsgliedes, etwa einem Kolben, liefert.
Die diese Aufgabe lösende erfindungsgemässe Vorrichtung kennzeichnet sich bei der eingangs umschriebenen Bauweise dadurch, dass die Vorschubklinken und das Antriebsglied mit Bezug aufeinander in einer Richtung quer zur Arbeitsrichtung der Vorschubklinken verstellbar sind, dass das Antriebsglied zwecks Wahl der Richtung des Drehschrittes entweder mit der einen oder der andern der beiden Vorschubklinken, u. zw. mit einem wirksamen Dreharm-wählbarer Länge zwecks Regelung der Länge des Drehschrittes zum Eingriff angeordnet ist.
Zur Erläuterung des Gesagten und zur Darstellung weiterer Erfindungsmerkmale sei auf die Zeichnung verwiesen, die im Grundriss die wesentlichen Teile einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Aus-
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führung einer umkehrbaren Drehbewegung zeigt.
Nach der Zeichnung umfasst die Einrichtung zur Durchführung einer Drehbewegung ein Gehäuse 1, das mit einem (nicht gezeichneten) Deckel verschlossen sein möge, der mit dem Gehäuse mittels Schrauben verbunden ist, die gewindetragende Löcher 2 durchsetzen. In diesem Gehäuse 1 ist ein gezahntes Klinkenrad 3 untergebracht, das drehbar angeordnet ist und ein Mittelloch 4 aufweist, über das die Verbindung mit einer in der einen oder der andern Richtung zu drehenden Spindel vollzogen ist. Zwischen dem gezahnten Rad 3 und dem Boden des Gehäuses 1 ist ein ringförmiger Teil 5 drehbar gelagert. Dieser Ringteil 5 ist mit zwei Armen 6 und 7 versehen, die sich je in einer hinsichtlich der Achse des Rades 3 radialen Ebene in entgegengesetzten Richtungen erstrecken.
Jeder Arm 6 und 7 trägt einen Winkelhebel 8 bzw. 9, die um einen Bolzen 10 bzw. 11 drehbar sind und die parallel zur Drehachse des gezahnten Rades 3 verlaufen. Jeder Winkelhebel 8 und 9 trägt seinerseits eine Klinke 12,13, die um Drehzapfen 14, 15 auf den Winkelhebeln 8 bzw. 9 drehbar sind. Jede Klinke 12 und 13 wird in Richtung zum gezahnten Rad nachgiebig durch eine Druckfeder 16 und 17 vorgespannt. Die Feder 17 ist in einer mehr in Einzelheiten gehenden Weise strichliert dargestellt. Ein Anschlag 18, der auf den Armen 6,7 an ihrer Verbindungsstelle vorgesehen ist, bildet einen Träger für die hinteren Enden der Klinken 12,13.
Eine Zugfeder 19 ist mit ihren Enden mit Ansätzen 20,21, die auf den Winkelhebeln 8,9 ausgebildet sind, verankert, um die Klinken 12,13 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Lage zu halten, in der sie sich ausser Eingriff mit dem gezahnten Rad 3 befinden.
Ein Antriebsmechanismus 22 mit einer hin-und hergehenden Stange 23 ist in einem Bügel 24 auf dem Gehäuse 1 so gesichert, dass das Ende der hin-und hergehenden Stange 23 sich in das Innere des Gehäuses 1 erstreckt, u. zw. in der Ebene, die durch längliche Anschlagflächen 25 und 26 der genannten Winkelhebel 8 und 9 bestimmt ist.
Der ringförmige Teil 5 ist mit einem Ansatz 27 versehen, der an der Kolbenstange eines Steuerkolbens und Arbeitszylinder umfassenden Steuervorrichtung 29 angreift, die dazu eingerichtet ist, die Lage des genannten Ringgliedes 5 mit seinen Armen 6, 7 und dem Klinkenmechanismus hinsichtlich der hinund hergehenden Stange 23 einzustellen.
Der ringförmige Teil 5 ist ferner an seinem Umfang mit einem Anschlagkopf 30 versehen. Ein Hebel 31, der um ein zwischen seinen Enden angeordnetes Schwenklager 32 schwingen kann, ist dazu eingerichtet, der Kopf 30 mit dem einen oder dem andern seiner hakenförmigen Enden in Eingriff zu bringen. Ein Federglied 33 hält den Hebel 31 normalerweise in einer unwirksamen Lage. Eine Welle 34, die ein Zahnrad 35 trägt, das mit dem genannten gezahnten Rad 3 kämmt, steht mit dem Hebel in Wir-
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des 3 zu schwenken.
Man beachte, dass die länglichen Anschlagsflächen 25,26, der Winkelhebel 8 bz, \7. 9 des Klinkenmechanismus im wesentlichen radial hinsichtlich der Schwenkachsen 10 und 11 angeordnet sind, so dass die hin-und hergehende Stange 23 mit dem Winkelhebel 8 bzw. 9 in verschiedenen Entfernungen von der Schwenkachse der letzteren in Berührung kommen kann und dadurch verschiedene Drehmomente auf den Winkelhebel und dementsprechend verschiedene Antriebskräfte auf die bezügliche Klinke ausüben wird.
Ausserdem ist es möglich, durch die Einstellung der Relativlage des Winkelhebels 8 oder 9 hinsichtlich der hin-und hergehenden Stange 23 eine gewisse Bewegungslänge der Klinke 12 oder 13 zu wählen. Demnach kann man eine unterschiedliche Länge der Antriebsbewegung der Klinken 12 oder 13 erhalten, trotzdem die hin-und hergehende Stange 23 einen konstanten Hub ausführt. Dies ist von grossem Vorteil, da der Servomotor dann von einfacher Beschaffenheit sein und einen konstanten Hub haben kann.
Die Einrichtung arbeitet wie folgt : Wenn der hin-und hergehende Servomotor in Gang gesetzt wird, wird die- Steuereinrichtung 29 gleichzeitig betätigt und bewegt das ringförmige Glied 5 in einer vorbestimmten Richtung. Der hakentragende Hebel 31 wird durch die kämmenden Räder 3 und 35 geschwungen, um für den Anschlagkopf 30, der auf dem ringförmigen Teil 5 vorgesehen ist, eine vorbestimmte Ruhelage einzunehmen, die von der Drehrichtung des gezahnten Rades 3 abhängt.
Indem nun das ringförmige Glied 5 in diese Lage bewegt wird, wird der Klinkenmechanismus relativ zu der hin- und hergehenden Stange 23 bewegt, zu dem Punkt der länglichen Anschlagfläche 25 und 26 eines der Klinkenmechanismen bewegt, der so weit entfernt von dessen Schwingpunkt ist, dass dies die kürzeste Vorschubbewegung der Klinke liefert. Zweckmässig ist der Klinkenmechanismus so angeordnet, dass er eine Vorschubbewegung ausführen kann, die der Entfernung zwischen zwei Zähnen des Zahnrades 3 entspricht.
Nach einigen Arbeitshüben hat die Arbeitskolbenvorrichtung 29 das ringförmige Glied 5 in eine Lage bewegt, in welcher-die hin-und hergehende Stange 23 mit der länglichen Anschlagfläche 25 oder 26 des Klinkenmechanismus in einem Punkte Kontakt macht, der der Schwingachse des Klinken-
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mechanismus näher liegt, wodurch der Hub der Klinke vergrössert wird, vorzugsweise auf eine Länge, die etwa dem Abstand dreier Zähne entspricht.
In diesem Zustande ist das hakentragende Glied- 31 automatisch in eine Stellung gebracht, die die Einstellungsbewegung des ringförmigen Gliedes 5 ermöglicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Herbeiführung einer schrittweisen Drehbewegung einer Achse, z. B. einer Ventilspindel, wobei Richtung und Grösse, sowie Drehmoment des Drehschrittes wählbar sind, mit zwei Vorschubklinken, die von einem sich mit gleichbleibendem Hub hin-und herbewegten Antriebsglied eines Servomotors betätigt werden und von denen eine für die eine und die andere für die andere Drehrichtung wirksam sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubklinken (8 : 12 ; 9 : 13) und das Antriebsglied (23) mit Bezug aufeinander in einer Richtung quer zur Arbeitsrichtung der Vorschubklinken (8 ; 12 ; 9 ;
13) verstellbar sind, dass das Antriebsglied (23) zwecks Wahl der Richtung des Drehschrittes entweder mit der einen oder der andern der beiden Vorschubklinken (8 : 12 ; 9 ; 13), u. zw. mit einem wirksamen Dreharm wählbarer Länge zwecks Regelung der Länge des Drehschrittes zum Eingriff angeordnet ist.