CN1272545C - 具有致动轴的开关装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有一个致动轴、一致动器，至少一个开关和一个壳体的开关装置。所述开关装置中：致动器为由至少一个滑动致动引导形式的致动器，该滑动致动引导部通过一个第一滑动致动引导部分连接到致动轴上及通过一个第二滑动致动引导部分至少部分地以一预定间隔围绕所述致动轴，其中在第二滑动致动引导部分上的凸侧为所述开关或多个开关的致动轨道，至少在一个预定位置上外周边和致动轴之间的间隔以一个预定的弧形尺寸大于所述第二滑动致动引导部分上的其它部分。

Description

具有致动轴的开关装置
发明领域
本发明涉及一包括致动轴、一致动器、至少一开关和一壳体的开关装置。
已有技术
这种开关装置的公知的形式尤其是凸轮开关，并且被广泛地使用在各种设备的部件上并且用于广泛的各种功能。在其中在致动轴上布置一个或多个凸轮盘。这些凸轮盘特别地被区分为它们的外周边至少一个位置上偏离圆形并且还可能有一个凸轮的凹陷，就是说相对所述致动轴减小的周边边缘的间隔，或升高凸轮的凸起，也就是相对所述致动轴增加周边边缘的间隔。
现在。一个致动杆，沿着这样一形状的凸轮轴的这样一个周边延伸，它用于一个开关或一个接触弹簧的自身，相对所述致动杆在所述凸轮盘的径向上还有一个触点，该致动杆能够通过凸轮盘被致动并且因此能够触发一个开关操作。
根据所使用的状态，能够设置一个单独的凸轮盘，在旋转完整的以周中，致动一个或多个开关。或者，也可以在一个轴上，根据凸轮盘的形状的下陷和/或凸轮升高的凸起，设置多个相互间隔的凸轮盘自然就能够致动多个开关。这样，多个不同的开关能够以彼此预定的关系自动地被致动。
但是这些已知的凸轮开关的缺点是，例如由于自然的误差的结果，这样的开关机械不能按所希望的增加其准确性，并且在提高准确性和同时减小安装尺寸之间经常会产生冲突。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种本说明书公开的部分所阐述的开关装置，因此提高所述开关的准确性和清晰的水平，就是说能够可靠地区分两个不同的开关位置。
在这方面，本发明是基于对清晰的水平的认识，特别是在一个转动运动中，清晰的水平特别地依赖于在转动中致动部分的长度和所述凸轮盘的外周边。
因此根据本发明的说明书公开部分阐述的一个开关装置中：致动器为至少一个滑动致动引导的形式的致动器，该滑动致动引导以一第一滑动致动引导部分与致动轴连接及以一第二滑动致动引导部分至少部分地以一预定间隔围绕所述致动轴，其中在第二滑动致动引导部分上的凸侧为所述开关或多个开关的致动轨道，至少在一个预定位置上外周边和致动轴之间的所述间隔以一个预定的弧形尺寸大于所述第二滑动致动引导部分上的其它位置。
由该结构的效能，所述第二滑动致动引导部分离开所述致动轴的间隔决定所述致动器及弧形部分的半径，以该间隔随所述致动轴的转动运动，所述致动器进一步移动预定的距离。由于一个圆周的半径和周边之间的关系是线性的，在一个预定的角度下弧形部分的长度相对该半径的程度相同地升高。
在本发明的一个较佳的实施例中，所述第二滑动致动引导部分平行所述致动轴具有一个预定的长度，并且有用于多个开关的多个致动轨道，所述的轨道在整个所述长度上以相互并排的关系布置。这样，适当地设计滑动致动引导，并且仅仅有一个固定件在所述致动轴上就能够以一个预定的方式致动多个开关。
一个特别佳的特征是本发明使用了可商业采购到的开关，它被安装在一个第一托架板上。这样，可以在安装所述开关装置之前，完成例如将开关安装在所述板上并且给所述开关接好线，因此安装有开关的托架板的安装就可以最终作为一个结构单元装入所述的开关装置。
能够使用电开关代替所述机械开关或作为机械开关的补充。一般这些电开关设计有大大多于机械开关的开关循环并且因此具有更高的抗失效的保障。因此通过机械和电开关的备份能够增加开关装置的可靠性。在这方面，开关的适当的布置能够限制所述开关装置的结构尺寸。
在本发明的一个优选的结构中，所述致动轴穿过所述壳体的基板，因此所述致动轴可从外部转动。可以在所述致动轴的位于所述壳体内部的末端安装一个转动发送器，它以一个预定的方式体现所述致动轴的位置，并与一个开关或多个开关的致动无关。
为了能够与机械负荷最高可能的无关程度下操作所述转动发送器，本发明一个特别佳的实施例提供所述转动发送器轴的形式是一个用于所述转动发送器的致动轴，与所述用于滑动致动引导的致动轴是分开的。为了实现一个承担轴向和径向力但对扭矩是刚性的连接，所述致动轴和所述转动发送器轴由一个弹簧波纹连接器连接。
在一个较佳实施例中，所述发送器是一个电位器且提供一个非常简单的结构。或者所述发送器可以是一个增量发送器，例如是以一个独立的单元的形式集成在所述开关装置中并且对转动适当地编码并输出所述编码信息。因此，可以连续地查明所述轴的位置并且还有可以预定的位置，与该转动发送器无关，通过滑动致动引导方式的控制，所述开关能够触发所给出的开关处理。这样同样能够使例如应用一个安全电路，即使所述转动发送器失效时，当达到给出的角度位置时，仍然能够容许触发所给出的开关处理。
一个所述外罩的预定的最小壁厚、在所述外罩和所述基板之间的特别抗剪切的连接和所述开关装置的自然适当的固定件提供了一个充分高水平的负荷能力，以便例如同样在安装的情况下不受一短期高剪力负荷的伤害，如一横向冲撞和/或某些人不小心地踩在上面。
如果所述外罩以密封关系安装在所述基板上，防止了水分进入所述开关装置的内部。能够保证可靠的长期操作。应该明白在所述基板和所述外罩之间可以设置一个密封。在这方面，所述外罩在所述基板上的固定可以使得将所述密封放在所述外罩和所述基板之间并且由所述外罩偏置。
本发明实施例的进一步优点在后附的权利要求中阐述。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的开关装置的基板的平面简图。
图2是根据本发明第一实施例的开关装置打开状态的侧视图。
图3是根据本发明第二实施例的开关装置的基板的平面简图。
图4是根据本发明第二实施例的开关装置打开状态的侧视图。
图5是根据本发明第三实施例的开关装置的基板的平面简图。
图6是根据本发明第三实施例的开关装置打开状态的侧视图。
图7是根据本发明第四实施例的开关装置打开状态的侧视图。
图8是所述基板的外侧的视图。
图9是根据本发明的调节的一般性示意图。
图10是根据本发明的结构的视图。
具体实施方式
在图1中表示了在所述基板10的中心是一个致动轴16；所述致动轴16的位置能够偏心地变化。所述致动轴穿过所述基板10并且能够从所述基板10的一侧，在远离人们在附图上视野的方向上被致动。
固定在所述致动轴16上的是一个第一曲柄或滑动致动引导部19。该固定件可以是例如的简单的锁住关系，所以所述致动轴16的转动总是带动所述第一滑动致动引导部19。
通过在图中所述致动轴16上的一个支杆的方式将所述第一滑动致动引导部19连接到一个第二滑动致动引导部20。所述第二滑动致动引导部20在预定位置上具有升高的凸轮部分。显示在所述滑动致动引导部20的凸侧的是一个开关22，该开关包装在一个壳体中并且具有一个致动杆，该杆相对于所述第二滑动致动引导部20的表面有一个极小的间隔。在此情况下，所述开关22的致动杆和所述第二滑动致动引导部20之间的间隙小于两个升起的凸轮部分23的高度，该高度是相对于第二厚度致动引导部20的位于两个凸轮23之间的部分而言的。
所述第二滑动致动引导部20由所述致动轴16的转动运动所带动并且因此所述第二滑动致动引导部20也在所述开关22的致动杆之下移动。只要一个所述升高的凸轮部分23到达所述开关22的致动杆，所述致动杆被移向所述开关22并且所述开关22被致动。因此，能够简单地检测所述致动轴16已经到达一个预定的位置。
如果现在所述致动轴16移向相反的方向，所述升高的凸轮23由所述开关22的致动杆下移出并且所述开关22再次移回其停止位置。这样同样能够简单地辨认所述致动轴16的一个相反方向的转动运动。
图2是根据本发明的一个开关打开的侧视图。一基板10具有一个轴承座14，所述致动轴16通过该轴承座。在此情况下，所述致动轴16能够例如由轴承32的球形转动连接方式受到支承。而且所述基板10具有一个用作电缆管道装置的通孔12，通过该通孔连接电缆能够穿出所述在操作时是封闭的开关装置。为了密封这些电缆开口12，可以使用公知的密封填料箱并且因此在此就不进行详细的描述。
在该图中，所述基板的右侧区域是，当所述开关装置在最后组装时，用一个外罩36(由虚线所示)盖上的区域并且因此形成在开关装置的内部空间，而所述基板10的左侧区域是在所述开关装置的壳体外侧的区域。
可以很容易地看到所述致动轴16以预定长度延伸出所述壳体的外部并且在其端部有一连接衬套30。通过连接衬套30，所述致动轴16能够不转动地连接一个更远的轴，确立该轴的转动位置。
在所述基板10的内侧，一滑动致动引导件的第一滑动致动引导部19安排在所述致动轴16上且能够可靠地被所述致动轴16的转动运动带动。这可以通过例如位置锁定连接来实现。
在本实施例中，与所述第一滑动致动引导部19连接的所述第二滑动致动引导部20在与所述致动轴16(特别参见图1)的同心圆关系的一个圆周上的一个区段上延伸。在此情况下，所述第二滑动致动引导部20的长度为使多个致动轨道分布在整个长度上，其中轨道能够致动多个彼此分开的相互并列的开关22。
而且，所述第一托架板21固定到所述基板10上并使其以一预定的间隔平行于所述致动轴16地延伸。多个开关22以相互并列的关系固定在所述第一托架板21上，其间的间隙使所述每个开关22的致动杆被安排在一个所述第二滑动致动引导部20给出的致动轨道的相对位置上。所述致动轴16的转动运动使得所述第一滑动致动引导部19和第二滑动致动引导部20被相应的带动，并且使在所述第二滑动致动引导部20上设置的升高的凸轮23在预定的位置致动所述开关22(特别参见图1)。
一第二托架板24安装在所述第一把架板21的侧面，它远离所述基板10，垂直于所述第一托架板21。所述第二托架板24托住一个增量发送器26。
所述增量发送器26连接到所述致动轴16上并且以一个适当的电信号码输出所述致动轴16的转动位置。
所述致动轴16的转动运动总是直接影响所述增量发送器26，因此增量发送器26以电信号形式显示任何轴的转动。独立于所述增量发送器26，当位于所述第二滑动致动引导部20的致动轨道上的升高的凸轮23的位置容许所述开关22的与所述增量发送器26无关的相应致动，所述致动轴16给出的可预定的转动位置能够通过所述开关22的致动来指示。
为了补偿所述开关装置在操作条件下的过大的波动，可以设置如一个按照需要开关的热电阻34以通过将电能转变为热能加热所述开关装置的内部。
通过例如将所述外罩36(在图中由虚线所示)在靠近所述基板的区域具有一阴螺纹并能够与在所述基板10上相应的阳螺纹相互螺纹连接的方式将所述外罩36安装到所述基板10上。或者，可以设置一个从所述基板10平行于所述致动轴16并超过所述增量发送器26的螺纹杆(为了清楚起见未示出)。在这种情况下，所述远离所述基板10一侧的外罩36可以有一些孔，让这些螺纹杆以预定长度超过而使得在外部能够使用螺母螺旋拧紧，以将所述外罩压到其在所述基板10的配合位置。
而且可以通过在外罩36的周边的螺纹完成所述外罩36的安装(同样未示出)，其中例如在所述开关装置的径向方向与于在所述基板10上的对应的螺纹孔啮合或在整个所述基板10的轴向方向上以适合所述外罩36特性的螺纹相互啮合。
图3是本发明开关装置第二实施例的基板平面简图且图4是该实施例的侧视图。由于该实施例和下面描述的实施例同样基于与第一实施例相同的原理，下面仅对与第一实施例不同的部分进行说明。
在第二实施例中，基本的不同在于所述第二滑动致动引导部20完全沿所述致动轴16延伸。在此情况下，所述由第二滑动致动引导部20封闭的区域的平面相对于所述致动轴16径向地延伸。
开关22根据所述开关装置要达到的最大转动角度在整个外周边被均匀地布置。在示意性实施例中该转动角度为不超过120°并且因此在整个周边可以分布三个开关(特别参见图3)。因此该安排允许根据本发明的一开关装置的一个更紧凑的结构。在这方面，图4是具有一个放置两个开关22的第三托架板25的布置方案。
各个开关的时间由所述升高的凸轮23的位置得到。在如图3所示的两个开关22的情况下，具有两个升高的凸轮部分23因此这些开关22在到达所述转动运动的末端时被致动，但在不同的位置且因此在不同的时刻。所述第三开关表示在图的左侧的处于被致动的条件。所述升高的凸轮部分23推动所述致动杆朝向所述开关22并且因此致使开关工作。在此情况下所述开关22大致在转动运动的中心被致动而与转动的方向没有关系。应该明白可以结合其它的设想。
图5和图6表示一个光学开关的实施例，例如在叉式光挡板布置，用于代替机械开关22。由图5可以看见所述第二滑动致动引导部20在围绕致动轴16的整个范围内延伸。在图6中，该侧视图表示用于触发开关回路的所述升高的凸轮部分在此处可以明显地窄于机械开关的可靠致动所要求的宽度。
图7表示根据本发明开关装置的第四实施例的侧视图。在该例中，代替所述叉式光挡板的布置，反射耦合器用作所述开关22以通过光装置再次产生相应的信号。为了避免所述开关22在凸轮凹陷情况下彼此影响，所述开关布置在两个平面上但是彼此相对错开，因此没有两个开关22被放在相对的位置上。这样，通过对所述升高的凸轮的位置和凸轮的凹陷的位置的适当地选择使得根据本发明的开关装置的结构更加紧凑。
一个反射耦合器的作为开关22的操作模型与相应的一个叉式光挡板布置的操作模型不同。在叉式光挡板布置的情况下，发射器和接收器被分别放置在并排的相对的叉臂的位置上。这样没有所述升高的凸轮部分23中断该路径，所述开关是启动的。如果一个所述升高的凸轮部分23放在发射器和接收器之间，所述光路径及所述开关的操作被打断。而在反射耦合器的情况下，所述发射器和接收器放在同侧。只要所述升高的凸轮部分23在所述反射耦合器的前面，由所述发射器发射的光被所述升高的凸轮反射并在接收器上产生开关操作的触发。如果在反射耦合器之前没有升高的凸轮，所述发射器发射的光没有被反射并且所述开关的操作被中断。
应该明白，同样可以根据其它物理效应如黑尔传感器、簧片接触和其它方法应用到开关上。也应该明白如果提高可靠性水平可以使用机械和电开关的结合，在一个机械开关失效的情况下，所述电开关的信号仍能够触发所希望的处理并且在同时由两个开关的信号之间的差(更特别地，例如通过缺少机械开关的信号的效能)能够检测出一函数分布，并且能够进行所述减小所述函数分布的处理而没有产生所述开关装置的基本操作性的困扰。
为了完成一清晰且很好限定的开关特征，每个开关可以具有一个开关打开和开关关闭之间的滞后。根据开关特性可在机械上(例如由一个快断开关)和/或电学上(例如由一个施密特触发器)产生所述滞后。而且，能够提供一种特别的检查开关信号的似然性的装置，例如由一个平行开关的比较和/或一个预定的致动时序，并且如果有必要的话触发一个相应的信号处理。该装置可以包括例如分离的和/或集成的数字线路及特别是一个微控制器或一个微处理器。
还有，在图7中所述第一滑动致动引导部19和所述第二滑动致动引导部20在同一径向平面上并且在侧视图中形成一体。
图8是一个基板10并带着在中心示意的致动轴16和从该处延伸的连接衬套30的外侧视图。除了所述连接衬套30之外还提供了一个插头连接器38。该插头连接器38被固定地安装并且通过在所述基板10的一个适当的开口(未示出)从所述开关装置的内部与电连接器连接。因此对所述开关装置的替换可以有效地不必同时替换所述开关装置的连接电缆或反过来也一样，并且因此简化了有关的工作操作。
在示意性的实施例中所述插头连接器的形式为三排、14芯的插头连接器。该示意性的触点类似所谓的片状触点，其中相应的插头连接器可以是一插座形式或可以是一个阳插头的形式。应该明白，该实施例并不限制于片状触点。相反能够使用任何合适的插头连接器种类。
图9表示一个转子叶片的控制器6，所述转子叶片的(间距(pitch))调整的传动装置以所述袖珍限制开关2及由袖珍限制开关控制并且也为继电器形式的所述开关设备8之间的内部连接。如图所见，所述转子叶片的调节传动装置由所述控制装置控制。它根据相应的风的条件预定所述转子叶片的取向角度，由控制装置预决定的最佳的方向。涉及到关闭该装置的情况下，这也同样意味着所述转子叶片在所谓的快速的状态(featheredposition)下运动。如将要看到的，所述转子叶片通过所述致动轴16，控制所述开关2的弧形部分20。如果所述开关2的伸出部23中的一个与所述开关22接触时，然后通过被触发的开关装置8的开关功能的方式并且关闭该传动装置。该控制装置6也就是来自袖珍限制开关2的信号并且能够同时以希望的方式控制传动装置4，因此防止了转子叶片的损坏。
图10表示所述开关2与所述转子叶片结合的布置图。应该看到对应于所述限制开关2被布置在所述间距轴承的一侧的支承装置上(并且当所述转子叶片移动时总是静止的)。通过致动轴16，所述开关2再次与所述转子叶片连接，随着在所述致动轴16的另一端的适当的托架。当所述转子叶片转动时，会自动引起对应的所述轴的转动和对应的所述袖珍限制开关2的开关位置。

Claims (27)

1一种布置在风力发电装置的转子叶片上的开关装置，其中当所述开关装置到达一个给出的开关位置时该开关装置被致动，包括：
一紧固地与所述转子叶片连接的致动轴，
一致动器和至少一个开关，其中所述致动器和所述开关布置在一个壳体内；
其中所述致动器包括：
与所述致动轴连接的一第一滑动致动引导部分；
一个第二滑动致动引导部分(20)，其从所述第一滑动致动引导部分伸出，至少部分地为弧形和/或圆形，以一个预定的间隔围绕所述致动轴，其中所述弧形和/或圆形部分使其内侧朝向致动轴且其外侧具有凸起(23)，这些凸起根据运动和适当的定位与所述开关配合。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述凸起(23)形成一滑动致动引导部分，所述滑动致动引导部分为至少一个用于所述开关和/或多个开关(22)的致动轨道的形式，因此至少在对应于所述凸起(23)的外周边之间的间隔的一个预定的位置上，所述凸起与开关的一部件接触。
3.如权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于所述第二滑动致动引导部分(20)完全延伸围绕所述致动轴(16)。
4.如权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于包括多个开关(22)，所述开关(22)沿运动方向和/或所述第二滑动致动引导部分(20)的长度上设置。
5.如权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于包括多个用于多个开关(22)的所述致动轨道，所述轨道以相互并列关系布置在外罩第二滑动致动引导部分(20)的长度方向上。
6.如权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于至少一个所述开关(22)是一个电子开关。
7.如权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于包括一个由所述致动轴(16)穿过的基板(10)。
8.如权利要求7的开关装置，其特征在于所述致动轴(16)在所述基板(10)离开所述滑动致动引导部的一侧延伸一预定长度并以一个连接衬套为终端。
9.如权利要求7所述的开关装置，其特征在于包括一第一托架板(21)，该板安装在所述基板(10)上并托住开关或多个开关(22)。
10.如权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于包括通过所述致动轴(16)致动的一个转动发送器。
11.如权利要求10所述的开关装置，其特征在于还包括由一个连接器连接到所述致动轴(16)上的一个转动发送器轴。
12.如权利要求10的开关装置，其特征在于包括用于所述第一和第二滑动致动引导部分(19，20)和所述转动发送器(26)的共用轴(16)。
13.如权利要求10所述的开关装置，其特征在于包括安装所述转动发送器(26)的一个第二托架板(24)。
14.如权利要求10所述的开关装置，其特征在于所述转动发送器是一个增量发送器或是一个电位器。
15.如权利要求7所述的开关装置，其特征在于所述致动轴(16)用一个轴承(32)穿过所述基板(10)。
16.如权利要求7所述的开关装置，其特征在于至少一个连接电缆通过在所述基板(10)上的电缆管被引导的。
17.如权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于包括在所述开关装置的外侧固定的至少一个插头连接器(38)。
18.如权利要求7所述的开关装置，其特征在于包括一个一体的具有一个可由所述基板(10)封闭的开口的外罩(36)。
19.如权利要求18所述的开关装置，其特征在于包括在所述开关装置内部空间的一个热电阻(34)，该空间是由所述基板(10)和所述外罩(36)形成的。
20.如权利要求18所述的开关装置，其特征在于包括用于所述外罩(36)和所述基板(10)密封地安装的密封件。
21.如权利要求18所述的开关装置，其特征在于所述外罩(36)具有一预定的最小壁厚且在所述基板(10)和所述外罩(36)间有特别抗剪力的连接件。
22.一个风力发电装置，其特征在于包括如权利要求1到21之中的任一个开关装置。
23.如权利要求22的风力发电装置，其特征在于包括一个具有至少一个转子叶片的转子，其中所述开关装置用于指示所述转子叶片的间距。
24.如权利要求23的风力发电装置，其特征在于所述开关装置的用于检测所述间距的所述致动轴(16)以改变所述转子叶片的间距而引起所述致动轴(16)的一个转动运动的方式与所述转子叶片连接。
25.如权利要求23或24的风力发电装置，其特征在于包括作为一个测量件的间距调节件，具有一个开关装置(2)并且用于调节所述转子叶片的间距。
26.如权利要求25的风力发电装置，其特征在于所述间距调节件具有一个调节器(6)并且作为调节件的一个间距驱动装置(4)。
27.一个风力发电装置的转子叶片，其特征在于包括如权利要求1到21之中的任一个开关装置。
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