CN102667279B - 用于有壳体的或无壳体的配件的操纵装置 - Google Patents

用于有壳体的或无壳体的配件的操纵装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种操纵装置，所述操纵装置具有驱动马达、传动装置（2）以及紧急运转驱动装置（3），借助该紧急运转驱动装置能独立于驱动马达地操纵传动装置；设置伺服电机（4）作为驱动马达，该伺服电机具有测量装置，该测量装置确定伺服电机关于该伺服电机的起始位置的当前实际位置并发出相应的测量值；设置工作存储器，伺服电机的测量装置的测量值写入该工作存储器中；设置电子的控制单元（8），该控制单元读出伺服电机的测量装置的测量值并基于伺服电机的测量装置的测量值进行伺服电机的位置控制并从而进行操纵装置的位置控制，传动装置具有至少40：1的传动比，并且伺服电机的测量装置的测量值涉及关于伺服电机的旋转运动的计数脉冲，能分析该计数脉冲用于配件的开启运动或关闭运动的连续的位置确定和/或速度确定，并且该计数脉冲能传输给电子的控制单元。

Description

用于有壳体的或无壳体的配件的操纵装置
技术领域
本发明涉及一种操纵装置，用于有壳体的或无壳体的配件，尤其是用于输送液体介质或气体介质的管道的配件，所述配件优选用于从额定宽度DN100起的管道或用于沟槽。
根据本发明的操纵装置尤其设置用于以旋转构件将旋转的驱动元件驱动超过360°。
背景技术
DE4344325A1介绍一种操纵装置。该操纵装置具有电动机，该电动机通过齿轮系和机动运转的螺杆驱动一级的行星齿轮传动装置，该行星齿轮传动装置的输出端与配件处于连接。此外设置可借助手轮操纵的另一个螺杆作为紧急运转传动装置，该另一个螺杆相对于设置在行星齿轮传动装置上的机动运转的螺杆。通过相应地选择齿轮，借助所述一级的行星齿轮传动装置能实现在马达运转时大约1：2的传动比和在手动运转时1：3以上的传动比。对手动运转时的总传动比给出了12：1的比例。通过专门设置的限位开关规定了驱动装置的终端位置。
此外DE2346067公开了用于驱动能平移地运动的调节元件的驱动装置、尤其是用于驱动具有行星齿轮传动装置的配件的驱动装置，所述行星齿轮传动装置能借助具有终端位置断开装置的小的可反转的电驱动马达运转。附加地设置圆柱齿轮传动装置，该圆柱齿轮传动装置同样能由驱动马达操纵，但也能借助摇把操纵。
在手册“AUMA Solutions for a World in Motion-Stellantriebs-Steuerungen”中，通过使用所谓的交流异步电动机产生了不同的用于配件的操纵装置。此处涉及的是大功率的马达，在这些马达中电压供给的三个相必须以正确的顺序被输送。这种驱动方式需要自动的相校正，该相校正使得马达的控制自动适应于邻近的三相旋转场，以避免功能失常。这种驱动方式与终端位置开关共同作用，所述终端位置开关这样设计，使得直接经由所述终端位置开关引导马达电流。在终端位置中的这种开关响应时，立即中断马达供电。通过机械的位置指示装置实现马达的位置指示，该位置指示装置通过轴直接与输出端耦联并由此与配件轴耦联。这种类型的驱动装置因此关于其结构的构造是昂贵的，并且此外形成了较大的结构外形。此外由所述驱动装置的结构型式产生缺点，即为不同的使用范围、尤其是为不同的转矩范围和/或转速范围设置驱动装置的不同的模式变体。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种同类的用于配件的新型操纵装置，该新型操纵装置能避免上述的缺点。
该任务一种操纵装置解决，其用于有壳体的或无壳体的配件，所述操纵装置具有驱动马达、传动装置以及紧急运转驱动装置，借助该紧急运转驱动装置能独立于驱动马达地操纵传动装置，伺服电机以及传动装置沿着一条共同的轴线设置，并且紧急运转驱动装置的轴线与该共同的轴线成一定角度地定位、尤其是与该共同的轴线成直角地定位，其中，设置伺服电机作为驱动马达，该伺服电机具有测量装置，该测量装置确定伺服电机关于该伺服电机的起始位置的当前实际位置并发出相应的测量值；设置工作存储器，伺服电机的测量装置的测量值写入该工作存储器中；并且设置电子的控制单元，该控制单元读出伺服电机的测量装置的测量值并基于伺服电机的测量装置的测量值进行伺服电机的位置控制并从而进行操纵装置的位置控制，传动装置具有至少40：1的传动比，并且伺服电机的测量装置的测量值涉及关于伺服电机的旋转运动的计数脉冲，能分析该计数脉冲用于配件的开启运动或关闭运动的连续的位置确定和/或速度确定，并且该计数脉冲能传输给电子的控制单元。
本发明一方面引起操纵装置的尺寸的减小，另一方面实现了简化的结构方式，因为能取消机械的终端位置开关和机械的位置指示装置。
与从现有技术已知的操纵装置相比，使用伺服电机允许借助简单的辅助工具、例如蓄电池驱动式旋拧机实现紧急运转驱动装置。因为蓄电池驱动式旋拧机的转矩按数量级与伺服电机的转矩类似，所以这成为可能。
通过伺服电机的输出端与传动装置的驱动端没有传动器地处于连接，能在没有中间连接传动装置的情况下实现这两个构件彼此的非常简单的连接，这对减少总布置的结构尺寸具有显著的影响。
适宜地这样设置操纵装置，使得在紧急运转驱动装置运转时，伺服电机一起旋转。本发明因此具有优点，即不需要在传动装置和伺服电机之间设置在结构上耗费的解耦装置。另外由于伺服电机的旋转在操纵紧急运转驱动装置时继续保证位置确定。
有利的是，只要传动装置必须通过紧急运转驱动装置运转，例如在停电或类似情况中，则建立直接的动力啮合就足够了。因此不需要齿轮传动装置。
有利的是，所述直接的动力啮合借助联接件建立，该联接件的位置能被改变，并且该联接件能与另一个与传动装置共同作用的联接件发生接合。
根据一种适宜的方案，紧急运转驱动装置首先处于非作用位置中并且只在紧急运转驱动装置与传动装置的驱动轴发生耦联时才变得起作用。
适宜地，传动装置具有至少40：1的传动比、优选具有至少70：1的传动比、特别优选具有至少90：1的传动比。理想的是60：1至80：1的范围，例如70：1。
适宜地，伺服电机的转矩最大为30Nm、优选最大为20Nm、特别优选最大为10Nm。理想地，伺服电机具有3～8Nm的转矩、特别有利地具有4～7Nm的转矩。
适宜地，伺服电机的测量装置的测量值涉及关于伺服电机的旋转运动的计数脉冲，能分析该计数脉冲用于配件的开启运动或关闭运动的连续的位置确定和/或速度确定，并且该计数脉冲能传输给控制装置。由此能够以不同的速度、与配件的位置相关地进行配件的开启运动或关闭运动，因此能够为特别的速度特性曲线编程。尤其是能在配件仍然关闭和此时存在水压的情况下设置缓慢的开启速度，在到达规定的位置时、即当水压不再存在或减小时，提高该开启速度。
附加于上述的位置确定，根据适宜的方案此外也可以设置测量装置，该测量装置提供作用在伺服电机上的反作用力的支承点。适宜地，该测量装置能构造为测力装置或探测伺服电机的耗用电流的测量装置。两者总是确保确定位置点，在该位置点伺服电机需要的力超过规定的最大值，当滑动件处在密闭的终端位置（关闭位置）中时就是如此。此外，该测量装置允许确定伺服电机在配件的运动路程上需要的力的分级或曲线。例如为了开始开启过程较高地设置由伺服电机提供的力，而且基于例如长时间未再操纵的关闭的配件时的“夹紧效应”。
所述测量装置也允许进行开启速度和/或关闭速度的与负荷相关的跟踪调节。
所述操纵装置的一种特别有利的方案的特征在于，该操纵装置具有自锁结构。在能量失灵时，可以是具有高的重量的装置的配件保持在当前位置中。这依赖于在伺服电机与传动装置之间的转矩的高传动比。此外伺服电机没有惯性运动。在任意位置断开伺服电机时，上述优点也体现出来。由此再次不发生结构的运动部分的惯性压迫，从而再次不需要附加的结构措施以补偿这种惯性压迫。
紧急运转驱动装置能以有利的方式例如借助独立于电网的蓄电池驱动式旋拧机运转。但替代地也能通过手工驱动装置（例如手轮、螺丝刀等）进行紧急运转。
特别节省空间的是，伺服电机以及传动装置沿着一条共同的轴线设置。在此，紧急运转驱动装置的操纵能与所述共同的轴线成一定角度、优选成直角地设置。理想地，借此关于传动装置的机动驱动也只实现一个力的方向，这对紧凑的布置是特别有利的。
适宜地，传动装置是对于使用伺服电机特别适用的行星齿轮传动装置。
适宜地，设置计数装置作为伺服电机的测量装置，借助该计数装置能产生由伺服电机的转动的周数引起的计数脉冲，并且该计数脉冲能被分析，用于控制操纵装置、尤其是用于配件的开启运动或关闭运动的位置确定和/或速度确定。
适宜地，设置测量装置，借助该测量装置能确定作用在伺服电机上的反作用力、尤其是在配件的关闭过程中作用在伺服电机上的反作用力。
适宜地，紧急运转驱动装置能借助常规的手持式钻机操纵、尤其是能借助蓄电池驱动式旋拧机操纵。
本发明还实现一种操纵装置，用于有壳体的或无壳体的配件，所述操纵装置具有驱动马达、传动装置以及紧急运转驱动装置，借助该紧急运转驱动装置能独立于驱动马达地操纵传动装置，伺服电机以及传动装置沿着一条共同的轴线设置，并且紧急运转驱动装置的轴线与该共同的轴线成一定角度地定位，其特征在于：设置伺服电机作为驱动马达，该伺服电机具有测量装置，该测量装置确定伺服电机关于该伺服电机的起始位置的当前实际位置并发出相应的测量值；设置工作存储器，伺服电机的测量装置的测量值写入该工作存储器中；设置电子的控制单元，该控制单元读出伺服电机的测量装置的测量值并基于伺服电机的测量装置的测量值进行伺服电机的位置控制并从而进行操纵装置的位置控制，传动装置具有至少40：1的传动比，紧急运转驱动装置能借助常规的手持式钻机操纵，并且伺服电机的测量装置的测量值涉及关于伺服电机的旋转运动的计数脉冲，能分析该计数脉冲用于配件的开启运动或关闭运动的连续的位置确定和/或速度确定，并且该计数脉冲能传输给电子的控制单元。
本发明还实现一种操纵装置，用于有壳体的或无壳体的配件，所述操纵装置具有驱动马达、传动装置以及紧急运转驱动装置，借助该紧急运转驱动装置能独立于驱动马达地操纵传动装置，伺服电机以及传动装置沿着一条共同的轴线设置，并且紧急运转驱动装置的轴线与该共同的轴线成一定角度地定位，其特征在于：设置伺服电机作为驱动马达，该伺服电机具有测量装置，该测量装置确定伺服电机关于该伺服电机的起始位置的当前实际位置并发出相应的测量值；设置工作存储器，伺服电机的测量装置的测量值写入该工作存储器中；设置电子的控制单元，该控制单元读出伺服电机的测量装置的测量值并基于伺服电机的测量装置的测量值进行伺服电机的位置控制并从而进行操纵装置的位置控制，传动装置具有至少40：1的传动比，紧急运转驱动装置能借助常规的手持式钻机操纵，传动装置是行星齿轮传动装置，并且伺服电机的测量装置的测量值涉及关于伺服电机的旋转运动的计数脉冲，能分析该计数脉冲用于配件的开启运动或关闭运动的连续的位置确定和/或速度确定，并且该计数脉冲能传输给电子的控制单元。
附图说明
接着借助附图详细说明本发明的适宜的实施例。
附图如下：
图1大大简化地示意性描述的与作为配件的滑动件一起使用的根据本发明的操纵装置的构造；
图2大大简化地示意性描述的伺服电机及其控制单元；
图3大大简化地示意性描述的在伺服电机与传动装置之间的连接区域，在该连接区域中设置紧急运转驱动装置。
具体实施方式
在图1中的附图标记1总体上表示操纵装置。该操纵装置包括传动装置2、优选是行星齿轮传动装置。传动装置2的输出轴22与配件、在当前情况下与滑动件7处于连接。滑动件7设置用于按需要关闭或开启示意性表示的管道6。
通过操纵传动装置2的输出轴22，通过在图1中未描述的机构使得滑动件7向下或向上运动。要明确地指出，根据本发明的操纵装置也能用于其它类型的配件。该操纵装置主要设置用于与从额定宽度DN100起的管道组合的配件。
在传动装置2的与滑动件7相反的一侧，该传动装置通过紧急运转驱动装置3与根据本发明设计为伺服电机4的电动机处于连接。在此涉及与伺服调节器一起构成伺服驱动装置并在封闭的调节回路中运转的电动机。为了准确地检测伺服电机4的转子位置，该伺服电机设有测量装置，该测量装置确定转子的当前位置、例如关于转子起始位置的经过的旋转角。为运转伺服电机4，设置控制单元8。
控制单元8也可以是伺服电机4的实际的组成部分。替代地，控制单元8也能放置于不同于伺服电机4的地点的另一地点并通过数据线与该伺服电机连接。
如从图1容易看出，伺服电机4以及传动装置2位于一条共同的纵轴线上。
用于安装辅助工具、例如安装蓄电池驱动式旋拧机5的耦联位置处在紧急运转驱动装置3的区域中，用于例如在停电时必须紧急操纵滑动件7的情况。
如从图2容易看出，伺服电机4具有作为测量装置的计数装置9，该计数装置允许检测伺服电机4的转子或其轴17的旋转运动。例如计数装置9在伺服驱动装置的轴转动一周时产生32000个脉冲。
这种计数脉冲在控制单元8中进一步处理并通过从图2中不可见的逻辑功能进一步处理为位置特性数据。计数值或位置特性数据存储在存储器18中并持续地读出。控制的核心部分是处理器19。此外设置输入区20以及显示器21。
附加地可以设置测量装置10，借助该测量装置能确定并在控制范围中利用作用在伺服电机4上的力。
图3详细示出伺服电机4与传动装置2的连接区域。伺服电机4的轴17在没有传动器的情况下与传动装置2的驱动轴16直接连接。在该直接的连接的区域中设置紧急运转驱动装置、更准确地说是以成直角定位的驱动轴11的形式的紧急运转驱动装置，在该驱动轴的一个端部上设置锥齿轮12并在该驱动轴的另一个端部上设置与蓄电池驱动式旋拧机5的耦联结构。驱动轴11借助弹簧14在一个位置中向外预紧。
在传动装置2的驱动轴16上同样这样定位锥齿轮13，使得两个锥齿轮12和13彼此形成直角。通过作用在驱动轴11上的轴向压力，该驱动轴朝锥齿轮13的方向运动，使得两个锥齿轮12和13互相啮合并由此能通过操纵蓄电池驱动式旋拧机5驱动传动装置2的驱动轴16。在通过蓄电池驱动式旋拧机5操纵传动装置2的驱动轴16时，伺服电机4的轴17由于未分离而一起旋转。在拆卸蓄电池驱动式旋拧机5时，驱动轴11由于弹簧14重新运动返回非作用位置。
伺服电机4与控制单元8相结合允许独立于机械限位开关地进行配件的位置确定、即在当前情况下滑动件7的位置确定，由此尤其是也显著简化了配件的首次安装。
例如滑动件位移或者说滑动件行程在出厂调整时例如规定为116转。但在安装滑动件7时例如在就地条件中、例如在不直的壁中或类似的情况中，预定的116转的行程不够用。控制单元8因此促使伺服电机4继续旋转，直到配件、即在当前情况中的滑动件7到达终端位置，在该终端位置中控制单元8通过测量装置10确定提高的反作用力并以行程位置进行平衡（例如行程位置在该情况中为116.8转）。该新的行程位置存储在系统中、尤其是存储在工作存储器18中。
在工作存储器18中尤其是也能存储与行程位置相关的开启速度变化曲线或关闭速度变化曲线。
附图标记列表
1    操纵装置
2    传动装置
3    紧急运转驱动装置
4    伺服电机
5    蓄电池驱动式旋拧机
6    管道
7     滑动件
8     控制单元
9     计数装置
10    测量装置
11    紧急运转驱动装置的驱动轴
12    紧急运转驱动装置的锥齿轮
13    传动装置的锥齿轮
14    弹簧
15    连接轴
16    传动装置的驱动轴
17    伺服电机的轴
18    存储器
19    处理器
20    输入区
21    显示器
22    传动装置的输出轴

Claims (18)

1.操纵装置，用于有壳体的或无壳体的配件，所述操纵装置具有驱动马达、传动装置(2)以及紧急运转驱动装置(3)，借助该紧急运转驱动装置能独立于驱动马达地操纵传动装置(2)，伺服电机(4)以及传动装置(2)沿着一条共同的轴线设置，并且紧急运转驱动装置(3)的轴线与该共同的轴线成一定角度地定位，其特征在于：设置伺服电机(4)作为驱动马达，该伺服电机具有测量装置，该测量装置确定伺服电机(4)关于该伺服电机的起始位置的当前实际位置并发出相应的测量值；设置工作存储器(11)，伺服电机(4)的测量装置的测量值写入该工作存储器中；设置电子的控制单元(8)，该控制单元读出伺服电机(4)的测量装置的测量值并基于伺服电机(4)的测量装置的测量值进行伺服电机(4)的位置控制并从而进行操纵装置的位置控制，传动装置(2)具有至少40：1的传动比，并且伺服电机(4)的测量装置的测量值涉及关于伺服电机(4)的旋转运动的计数脉冲，能分析该计数脉冲用于配件的开启运动或关闭运动的连续的位置确定和/或速度确定，并且该计数脉冲能传输给电子的控制单元(8)，伺服电机(4)的输出端与传动装置(2)的驱动端在没有传动器的情况下处于连接，紧急运转驱动装置(3)设置在伺服电机(4)的输出端与传动装置(2)的驱动端之间，并且在借助紧急运转驱动装置(3)操纵传动装置(2)时，在紧急运转驱动装置(3)与传动装置(2)之间能建立直接的动力啮合。
2.按权利要求1的操纵装置，其特征在于，所述配件是用于输送液体介质或气体介质的管道的配件。
3.按权利要求1的操纵装置，其特征在于，所述配件用于从额定宽度DN100起的管道或用于沟槽。
4.按权利要求1的操纵装置，其特征在于，紧急运转驱动装置(3)的轴线与所述共同的轴线成直角地定位。
5.按权利要求1至4中任一项的操纵装置，其特征在于，在紧急运转驱动装置(3)运转时，伺服电机(4)一起旋转。
6.按权利要求1至4中任一项的操纵装置，其特征在于，所述直接的动力啮合借助联接件建立，该联接件的位置能被改变，并且该联接件能与另一个与传动装置(2)共同作用的联接件发生接合。
7.按权利要求1至4中任一项的操纵装置，其特征在于，传动装置(2)具有至少70：1的传动比。
8.按权利要求7的操纵装置，其特征在于，传动装置(2)具有至少90：1的传动比。
9.按权利要求1至4中任一项的操纵装置，其特征在于，伺服电机(4)的转矩最大为30Nm。
10.按权利要求9的操纵装置，其特征在于，伺服电机(4)的转矩最大为20Nm。
11.按权利要求10的操纵装置，其特征在于，伺服电机(4)的转矩最大为10Nm。
12.按权利要求1至4中任一项的操纵装置，其特征在于，设置计数装置(9)作为伺服电机(4)的测量装置，借助该计数装置能产生由伺服电机(4)的转动的周数引起的计数脉冲，并且该计数脉冲能被分析，用于控制操纵装置。
13.按权利要求1至4中任一项的操纵装置，其特征在于，设置另外的测量装置(10)，借助该另外的测量装置能确定作用在伺服电机(4)上的反作用力。
14.按权利要求13的操纵装置，其特征在于，借助所述另外的测量装置能确定在配件的关闭过程中作用在伺服电机(4)上的反作用力。
15.按权利要求1至4中任一项的操纵装置，其特征在于，所述操纵装置具有自锁结构，该自锁结构确保在能量失灵时配件保持在当前的位置上。
16.按权利要求1至4中任一项的操纵装置，其特征在于，紧急运转驱动装置(3)能借助常规的手持式钻机操纵。
17.按权利要求16的操纵装置，其特征在于，所述手持式钻机是蓄电池驱动式旋拧机(5)。
18.按权利要求1至4中任一项的操纵装置，其特征在于，传动装置(2)是行星齿轮传动装置。
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