DE102015006270A1

DE102015006270A1 - Stellantrieb und Verfahren zur Nullung eines Anzeigeelements

Info

Publication number: DE102015006270A1
Application number: DE102015006270.0A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Platzer; Benjamin Hofmann
Original assignee: Auma Riester GmbH and Co KG
Current assignee: Auma Riester GmbH and Co KG
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2016-11-17
Also published as: WO2016184555A3; WO2016184555A2

Abstract

Bei einem Stellantrieb (1) wird vorgeschlagen, ein außenseitig an einem Gehäuse (3) angebrachtes Anzeigeelement (4) an eine Abtriebswelle (5) des Stellantriebs (1) zur Anzeige einer momentanen Stellposition zu koppeln, wobei eine Koppelstrecke eine magnetische Kopplung durch eine Gehäusewand (8) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb mit einem außenseitig an einem Gehäuse beweglich gelagerten Anzeigeelement, wobei das Anzeigeelement zur Anzeige einer Stellposition mit einer zumindest teilweise innenseitig im Gehäuse angeordneten Abtriebswelle gekoppelt ist.
Derartige Stellantriebe sind bekannt, wobei die Kopplung durch eine mechanische Verbindung, gegebenenfalls über ein Untersetzungsgetriebe, mit der Abtriebswelle eingerichtet ist. Hierbei ist die Abtriebswelle mit einem Stellelement, beispielsweise einem Ventil, verbindbar oder verbunden. Die mechanische Kopplung – beispielsweise über eine Welle – bedingt, dass das Gehäuse durchbrochen werden muss, um das zum Ablesen außenseitig angebrachte Anzeigeelement bewegen zu können.
Alternativ ist es bekannt, das Anzeigeelement hinter einem in das Gehäuse eingesetzten Schauglas anzuordnen. Hier muss das Schauglas abgedichtet werden, um ein Gehäuseinneres nach außen abzuschließen.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Nullung eines Anzeigeelements wobei das Anzeigeelement beweglich gelagert ist. Nullungen sind beispielsweise dann erforderlich, wenn eine Ausgangsstellung des Anzeigeelements unbekannt ist und das Anzeigeelement in eine definierte Nullposition gebracht werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gebrauchseigenschaften eines Stellantriebs zu verbessern.
Zur Lösung der genannten Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der Aufgabe bei einem Stellantrieb der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das Anzeigeelement mit einem außenseitig am Gehäuse angeordneten Koppelelement zur Übertragung einer Bewegung des Koppelelements an das Anzeigeelement gekoppelt ist, dass die Abtriebswelle mit einem innenseitig im Gehäuse angeordneten Gegenkoppelelement zur Übertragung einer Bewegung der Abtriebswelle an das Gegenkoppelelement gekoppelt ist und dass das Koppelelement mit dem Gegenkoppelelement magnetisch zur Übertragung einer Bewegung des Gegenkoppelelements an das Koppelelement gekoppelt ist. Durch die magnetische Kopplung zwischen dem außenseitigen Koppelelement und dem innenseitigen Gegenkoppelelement sind Durchbrechungen des Gehäuses zur Übertragung der Bewegung verzichtbar. Somit ist eine verbesserte Abdichtung durch das Gehäuse erreichbar. Dies ist beispielsweise dann besonders günstig, wenn der Stellantrieb explosionsgeschützt ausgeführt sein soll. Somit sind die Gebrauchseigenschaften in Bezug auf die Abdichtung durch das Gehäuse verbessert.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Koppelelement und das Gegenkoppelelement an einander in Bezug auf eine Gehäusewand des Gehäuses gegenüber liegenden Positionen angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass die magnetische Kopplung lediglich über eine kurze Wegstrecke übertragen werden muss. Hierdurch lassen sich starke Kopplungen einrichten. Besonders günstig ist es hierbei, wenn die Gehäusewand oder sogar das ganze Gehäuse aus einem magnetisch inaktiven oder nicht-magnetischen Material, beispielsweise aus Aluminium, Magnesium, einer nicht-magnetischen metallischen Verbindung oder Kunststoff ausgebildet ist. Somit ist eine Störung der magnetischen Kopplung durch das Gehäuse vermeidbar.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Anzeigeelement drehbar angeordnet ist. Somit ist eine Stellposition der Abtriebswelle als Winkelposition des Anzeigeelements intuitiv verständlich anzeigbar.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Koppelelement drehbar angeordnet ist. Somit ist eine einfache Kopplung zu einem drehbaren Anzeigeelement herstellbar. Außerdem ist somit ein Platzverbrauch für die Bewegung des Koppelelements gering. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Gegenkoppelelement drehbar angeordnet ist. Somit ist ein Platzverbrauch für die Bewegung des Gegenkoppelelements gering. Besonders günstig ist es, wenn sowohl das Koppelelement als auch das Gegenkoppelelement drehbar angeordnet sind, da dann eine Bewegung besonders einfach übertragbar ist. Hierbei kann eine Drehachse des Koppelelements koaxial zu einer Drehachse des Gegenkoppelelements ausgerichtet sein. Somit sind Bewegungen über große Winkelbereiche einfach übertragbar.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Koppelelement mit dem Anzeigeelement mechanisch gekoppelt ist. Somit ist ein einfacher Aufbau außenseitig am Gehäuse realisierbar. Eine zusätzliche Energieversorgung zum Betrieb der Kopplung ist verzichtbar. Besonders günstig ist es, wenn das Koppelelement mit dem Anzeigeelement starr verbunden ist, beispielsweise einstückig mit dem Anzeigeelement verbunden oder an diesem ausgebildet. Hierdurch ist ein besonders kompakter und robuster Aufbau erreichbar.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Gegenkoppelelement mit der Abtriebswelle mechanisch gekoppelt ist. Von Vorteil ist dabei, dass keine zusätzliche Energieversorgung zum Betrieb der Kopplung erforderlich ist. Von Vorteil ist weiter, dass ein robuster, wenig störanfälliger Aufbau erreichbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Gegenkoppelelement mit der Abtriebswelle elektrisch gekoppelt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Vermittlung der Kopplung zwischen der Abtriebswelle und dem Gegenkoppelelement flexibel gestaltbar ist. Restriktionen an eine Platzierung des Gegenkoppelelements sind somit aufhebbar.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Gegenkoppelelement mit einem Elektromotor bewegbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine elektrische Kopplung zwischen der Abtriebswelle und dem Gegenkoppelelement einfach realisierbar ist, beispielsweise über eine elektronische Übermittlung eines Ausgangssignals eines Lagesensors an der Abtriebswelle zu dem Elektromotor. Der Elektromotor kann hierbei als Schrittmotor ausgebildet sein. Von Vorteil ist dabei, dass der Schrittmotor auch im stromlosen Zustand seine eingestellte Position halten kann. Besonders günstig ist es, wenn das Gegenkoppelelement mit dem Elektromotor in Wirkverbindung mit einem Lagesensor an der Abtriebswelle bewegbar ist. Somit ist ein einfacher Weg geschaffen, das Gegenkoppelelement mit der Abtriebswelle mitzuführen.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Elektromotor ein maximales auf das Gegenkoppelelement einbringbares Drehmoment aufweist, welches geringer als ein zwischen dem Gegenkoppelelement und dem Koppelelement übertragbares Drehmoment ist. Somit ist erreichbar, dass der Elektromotor stehen bleibt, wenn beispielsweise das Anzeigeelement blockiert. Diese Blockade ist hierbei an dem Elektromotor detektierbar, beispielsweise durch Überwachung des Motorstroms.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Anzeigeelement mit dem Koppelelement unter einer zumindest teilweise transparenten Abdeckung angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Anzeigeelement geschützt angeordnet ist. Von Vorteil ist weiter, dass Teile des Anzeigeelements, die nicht zu allen Zeiten oder in allen Stellpositionen sichtbar sein sollen, abdeckbar sind.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Koppelelement in einer Ausnehmung des Gehäuses angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Koppelelement geschützt und mit geringem über das Gehäuse überstehendem Platzbedarf anordenbar ist. Bevorzugt ist das Koppelelement mit dem Anzeigeelement in der Ausnehmung angeordnet. Somit ist ein Überstehen oder Abragen des Anzeigeelements gegenüber dem Gehäuse vermeidbar. Eine konstruktiv einfache Ausführungsform kann vorsehen, dass die Aufnahme topfförmig ist. Eine topfförmige Ausnehmung kann beispielsweise dadurch charakterisiert werden, dass sie einen Boden und eine diesen Boden begrenzende und umlaufende Wand aufweist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Koppelelement einen Permanentmagneten aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass eine dauerhafte magnetische Kopplung bereitstellbar ist, die im Betrieb keine Energieversorgung erfordert. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Gegenkoppelelement einen Permanentmagneten aufweist. Auch hier ist somit eine energiesparende, dauerhafte magnetische Kopplung bereitstellbar. Eine besonders starke Kopplung kann erreicht werden, wenn sowohl das Koppelelement als auch das Gegenkoppelelement jeweils wenigstens einen Permanentmagneten aufweisen. Somit ist eine Stellung des Anzeigeelements auch bei einem Ausfall einer Versorgung des Stellantriebs beibehaltbar. Besonders günstig ist es, wenn der Permanentmagnet oder die Permanentmagneten als Diametralmagneten ausgebildet sind. Hierdurch können Mehrdeutigkeiten bei der Ausrichtung vom Koppelelement relativ zum Gegenkoppelelement vermieden werden. Ein Diametralmagnet kann beispielsweise als scheibenförmiger Magnet, dessen Magnetisierung parallel zu einem Durchmesser der Scheibenform verläuft, charakterisiert werden. Eine günstige Ausführungsform kann vorsehen, dass eine Drehachse des Koppelelement und/oder des Gegenkoppelelements durch den jeweiligen Permanentmagneten verläuft und/oder dass eine Magnetisierung des jeweiligen Permanentmagneten senkrecht zu einer Drehachse des Koppelelement und/oder des Gegenkoppelelements ausgerichtet ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an dem Koppelelement eine Aufnahme ausgeformt ist, in welche ein korrespondierend ausgeformter Permanentmagnet angeordnet ist. Die Aufnahme formt somit eine Außenkontur des Permanentmagneten nach. Somit ist der Permanentmagnet auf einfache Weise mit der richtigen Orientierung und/oder Ausrichtung in das Koppelelement einsetzbar. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass an dem Gegenkoppelelement eine Aufnahme ausgeformt ist, in welche ein korrespondierend ausgeformter Permanentmagnet angeordnet ist. Somit ist eine definierte Ausrichtung des eingesetzten Permanentmagneten in Bezug auf eine Stellung der Abtriebswelle einfach vorgebbar und/oder einstellbar.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Koppelelement mit einem punktförmig an dem Gehäuse aufliegenden Auflageelement abgestützt ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Koppelelement mit geringen Reibungsverlusten bewegbar ist. Das Auflageelement kann beispielsweise durch eine nadelförmige Spitze und/oder durch eine Kugel gegeben sein.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an dem Gehäuse ein Begrenzungsmittel ausgebildet ist, welches eine Beweglichkeit des Anzeigeelements begrenzt. Von Vorteil ist dabei, dass eine Nullposition des Anzeigeelements definierbar ist.
Zur Lösung der genannten Aufgabe sind erfindungsgemäß bei dem Verfahren die Merkmale des nebengeordneten Verfahrensanspruchs vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der genannten Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass das Anzeigeelement mit einem vorzugsweise magnetisch angekoppelten Elektromotor gegen ein Begrenzungsmittel verfahren wird und dass eine Position des Anzeigeelements bei Erreichen des Begrenzungsmittels, beispielsweise ein Anschlag, als Nullposition verwendet wird. Somit ist eine undefinierte und/oder unbekannte Ausrichtung des Anzeigeelements automatisch beseitigbar. Das Verfahren kann beispielsweise bei jedem Anschalten der Vorrichtung, zu welcher das Anzeigeelement gehört, automatisch ausgeführt werden.
Besonders günstig ist es, wenn der Stellantrieb bei dem Verfahren erfindungsgemäß, insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der auf einen Stellantrieb gerichteten Schutzansprüche, ausgebildet ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Erreichen des Begrenzungsmittels detektiert wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Nullung überwachbar ist. Hierbei ist es günstig, wenn das Erreichen durch Messung einer Betriebskenngröße des Elektromotors erfolgt. Dies stellt eine einfache Möglichkeit der Detektion des Erreichens des Begrenzungsmittels durch das Anzeigeelement dar. Bevorzugt wird hierbei ein Motorstrom gemessen. Der Motorstrom ist eine einfach verarbeitbare Betriebsgröße, die beispielsweise direkt über das momentan entwickelte Drehmoment Auskunft geben kann. Da das Drehmoment ansteigt, wenn das Anzeigeelement blockiert, ist das Erreichen des Begrenzungsmittels besonders einfach verarbeitbar.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass beim Verfahren des Anzeigeelements gegen das Begrenzungsmittel an dem Elektromotor ein maximal entwickelbares Drehmoment bereitgestellt wird, welches kleiner als ein zur Überwindung der vorzugsweise magnetischen Kopplung erforderliches Drehmoment ist. Somit bleibt der Elektromotor stehen, wenn das Koppelelement und/oder das Anzeigeelement blockiert/blockieren. Dies erleichtert die Zuordnung einer Position des Gegenkoppelelements zu der Nullposition. Eine automatisierte Nullung ist somit durchführbar, indem der Elektromotor in Richtung des Begrenzungsmittels verfahren wird, bis ein Anhalten des Elektromotors stattgefunden haben muss und/oder detektierbar ist.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombinationen der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele.
Es zeigt in zur Erläuterung der Erfindung teilweise stark vereinfachter Darstellung:
1 einen erfindungsgemäßen Stellantrieb als Blockdarstellung,
2 einen Ausschnitt aus dem Stellantrieb gemäß 1 mit einem Anzeigeelement, einem Koppelelement und einem Gegenkoppelelement in Schnittdarstellung und
3 vier Varianten eines Koppelelements oder eines Gegenkoppelelements bei einem erfindungsgemäßen Stellantrieb gemäß 1.
1 zeigt einen im Ganzen mit 1 bezeichneten erfindungsgemäßen Stellantrieb. Der Stellantrieb hat in an sich bekannter Weise einen Stellantriebsmotor 2 und ein nicht weiter dargestelltes, von diesem angetriebenes Getriebe, die beide in einem Gehäuse 3 angeordnet sind.
Mit einem Anzeigeelement 4, das außenseitig an dem Gehäuse 3 angebracht ist, ist eine Stellposition einer Abtriebswelle 5 für einen Benutzer außerhalb des Gehäuses 3 anzeigbar. Hierzu ist eine noch genauer beschriebene Wirkverbindung oder Kopplung zwischen der Abtriebswelle 5 und dem Anzeigeelement 4 eingerichtet, durch welche das Anzeigeelement 4 mit einem Anzeigesymbol 13 korrespondierend zu einer Bewegung der Abtriebswelle 5 bewegt wird. Die Abtriebswelle 5 ist hierbei über das bereits erwähnte Getriebe mit dem Stellantriebsmotor 2 verstellbar.
Die Abtriebswelle 5 wird hierbei in an sich bekannter Weise von dem Stellantriebsmotor 2 angetrieben.
2 zeigt eine Detaildarstellung des in 1 nur schematisch wiedergegebenen erfindungsgemäßen Stellantriebs 1. Dargestellt ist eine Schnittdarstellung, welche unter anderem das scheibenförmige Anzeigeelement 4 genauer zeigt.
An dem Anzeigeelement 4 ist auf einer von einem Betrachter abgewandten Seite ein Koppelelement 6 einstückig ausgebildet. Hierdurch ist das Koppelelement 6 mit dem Anzeigeelement 4 mechanisch starr gekoppelt, so dass das Anzeigeelement 4 und das Koppelelement 6 gemeinsam beweglich an dem Gehäuse 3 außenseitig gelagert sind.
Innenseitig im Gehäuse 3 ist ein Gegenkoppelelement 7 ausgebildet, welches in noch genauer zu beschreibender Weise mit der Abtriebswelle 5 gekoppelt ist. Durch die Kopplung zwischen der Abtriebswelle 5 und dem Gegenkoppelelement 7 ist erreicht, dass eine Bewegung der Abtriebswelle 5 in eine korrespondierende Bewegung des Gegenkoppelelements 7 übersetzt wird.
In noch genauer zu beschreibender Weise sind das Koppelelement 6 und das Gegenkoppelelement 7 magnetisch so miteinander gekoppelt, dass eine Bewegung des Gegenkoppelelements 7 in eine korrespondierende Bewegung des Koppelelements 6 übertragen und umgesetzt wird.
Zwischen dem Koppelelement 6 und dem Gegenkoppelelement 7 ist eine Gehäusewand 8 ausgebildet. Das Koppelelement 6 und das Gegenkoppelelement 7 sind in Bezug auf diese Gehäusewand 8 auf einander gegenüberliegenden Positionen angeordnet.
Das Anzeigeelement 4, das Koppelelement 6 und das Gegenkoppelelement 7 sind um eine gemeinsame Drehachse 9 drehbar angeordnet und gelagert.
In 1 ist ein Lagesensor 10 ersichtlich, mit welchem eine Bewegung und/oder Stellposition der Abtriebswelle 5 elektrisch erfassbar ist.
In 2 ist ein Elektromotor 11 dargestellt, welcher in an sich bekannter Weise mit dem Lagesensor 10 elektrisch derart gekoppelt ist, dass der Elektromotor 11 eine korrespondierende Bewegung zu einer Bewegung der Abtriebswelle 5 ausführt.
Der Elektromotor 11 treibt hierbei das Gegenkoppelelement 7 mechanisch an.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann zwischen dem Elektromotor 11 und dem Gegenkoppelelement 7 ein zusätzliches Getriebe ausgebildet sein. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann das Gegenkoppelelement 7 mechanisch direkt oder über ein Getriebe mit der Abtriebswelle 5 gekoppelt sein, damit das Gegenkoppelelement 7 eine korrespondierende Bewegung zu einer Bewegung der Abtriebswelle 5 ausführt.
Die Kette der Kopplungen zwischen der Antriebswelle 5, dem Gegenkoppelelement 7, dem Koppelelement 6 und dem Anzeigeelement 4 bilden die bereits erwähnte Wirkverbindung zur Übertragung einer Bewegung an der Abtriebswelle 5 an das Anzeigeelement 4.
Das Anzeigeelement 4 ist außenseitig an dem Gehäuse 3 unter einer Abdeckung 12 angeordnet. Die Abdeckung 12 ist zumindest teilweise transparent ausgebildet, um das Anzeigesymbol 13 (vgl. 1) zumindest in einer jeweils für eine momentane Stellposition der Abtriebswelle 5 geltenden Anzeigeposition sichtbar zu machen.
Die Abdeckung 12 dient gleichzeitig zur Lagerung des Anzeigeelements 4.
An dem Gehäuse 3 ist eine Ausnehmung 14 ausgebildet, welche nach außen geöffnet ist.
Die bereits erwähnte Gehäusewand 8 bildet einen Boden dieser topfförmigen Ausnehmung 14.
Die Ausnehmung 14 weist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 eine zweistufige Öffnung auf, so dass ein oberer Teil 15 auch das Anzeigeelement 4 aufnimmt. Es ergibt sich somit eine gestufte Wand, welche den erwähnten Boden der Ausnehmung 14 begrenzt und umgibt.
In den oberen Teil 15 ist auch die Abdeckung 12 eingesetzt.
Zur Herstellung der magnetischen Kopplung zwischen dem Koppelelement 6 und dem Gegenkoppelelement 7 weisen das Koppelelement 6 und das Gegenkoppelelement 7 jeweils wenigstens einen Permanentmagneten 16, 17 auf.
3 zeigt beispielhaft unterschiedliche Arten von Permanentmagneten 16, 17, die an den Koppelelementen 6 beziehungsweise 7 angeordnet sind. Die gezeigten Arten von Permanentmagneten 16, 17 an dem Koppelelement 6 sind hierbei mit jeder Art von Permanentmagneten an dem Gegenkoppelelement 7 kombinierbar, um die erfindungsgemäße magnetische Kopplung zu bewirken.
3 zeigt hierbei eine Draufsicht auf das Koppelelement 6 beziehungsweise das baugleiche Gegenkoppelelement 7.
Die Drehachse des Koppelelements 6 beziehungsweise des Gegenkoppelelements 7 ist daher in 3 senkrecht zu der Zeichnungsebene angeordnet.
Links oben zeigt 3 die Verwendung eines Stabmagneten mit quaderförmiger Außenkontur.
Links unten zeigt 3 die Verwendung eines Stabmagneten mit ovaler Außenkontur.
Rechts unten zeigt 3 die Verwendung zweier voneinander getrennter Permanentmagneten 16, 17. Diese sind jeweils als Stabmagnete ausgebildet, wobei das Dipolmoment parallel zu der Drehachse, also senkrecht auf der Zeichenebene steht.
Rechts oben ist ein Diametralmagnet als Permanentmagnet 16, 17 gezeigt, bei welchem eine runde Außenkontur gebildet ist, wobei der Nordpol und der Südpol jeweils einen Halbkreis einnehmen. Die Magnetisierung verläuft parallel zu einem Durchmesser des scheibenförmigen Permanentmagneten.
Die Anordnung zweier ungleichnamiger Pole diametral einander gegenüber in Bezug auf ein Drehzentrum oder eine Drehachse 9 bei dem Koppelelement 6 und dem Gegenkoppelelement 7 hat den Vorteil, dass die Ausrichtung des Koppelelements 6 zu dem Gegenkoppelelement 7 eindeutig bestimmt ist.
Die Verwendung von Permanentmagneten 16, 17, bei denen die Drehachse 9 durch das Material des Permanentmagneten 16, 17 verläuft, wie dies in 3 in den Abbildungen rechts oben, links oben und links unten der Fall ist, hat den Vorteil, dass die Abstoßungs- und Anziehungskräfte zwischen dem Permanentmagneten 16 und dem Permanentmagneten 17 in jeder Stellung des Koppelelements 6 relativ zu dem Gegenkoppelelement 7 genügend groß ist, um ein Überführen der Relativposition in eine eindeutig bestimmte relative Ausrichtung des Koppelelements 6 zu dem Gegenkoppelelement 7 zu überführen.
Die Permanentmagnete 16 und 17 sind jeweils in einer Aufnahme 18 eingesetzt, die korrespondierend zu dem jeweiligen Permanentmagneten 16, 17 ausgebildet ist. Die Permanentmagnete 16 und 17 sind daher nur in genau definierter Ausrichtung in das Koppelelement 6 beziehungsweise das Gegenkoppelelement 7 einsetzbar. Zusätzlich können an den Permanentmagneten 16, 17 nicht weiter dargestellte Vorsprünge und/oder Ausnehmungen ausgebildet sein, um in der eingelegten Position in der Aufnahme 18 ein unbeabsichtigtes Vertauschen von Nord- und Südpol zu verhindern.
Hierzu sind die Aufnahmen 18 korrespondierend ausgebildet, indem die Aufnahmen 18 jeweils eine Kontur eines einzusetzenden Permanentmaneten 16, 17 nachbilden. Hierdurch wird ein Einsetzen der Permanentmagnete 16 beziehungsweise 17 in nur einer Orientierung zugelassen.
Zwischen dem Koppelelement 6 und der Gehäusewand 8 des Gehäuses ist ein Auflageelement 19 ausgebildet, über welches das Anzeigeelement 4 mit dem Koppelelement 6 an dem Gehäuse 3 abgestützt ist.
Das Auflageelement 19 ist als Kugel ausgebildet und liegt daher an dem Gehäuse 3 punktförmig an.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist dieses punktförmige Anliegen auf andere Weise erreicht, beispielsweise indem das Auflageelement 19 als Nadel oder als spitzer Vorsprung ausgebildet ist.
An dem Gehäuse 3 ist außerdem ein Begrenzungsmittel 20 ausgebildet, welches die Drehbewegung des Anzeigeelements 4 zumindest in einem Richtungssinn begrenzt.
Dieses Begrenzungsmittel 20 bildet somit einen Anschlag für das scheibenförmige Anzeigeelement 4. Hierdurch ist eine Nullposition für das Anzeigeelement 4 gegeben.
Aufgrund von Fertigungstoleranzen und sonstigen Einflüssen kann es vorkommen, dass eine Korrespondenz zwischen einer Stellposition des Gegenkoppelelements 7 und dem Anzeigeelement 4, wenn dieses sich in der Nullposition befindet, nicht bekannt ist.
Um diese Korrespondenz zu ermitteln, kann das folgende erfindungsgemäße Verfahren zur Nullung des Anzeigeelements 4 eingesetzt werden.
Zunächst wird das Anzeigeelement 4 mit dem über das Koppelelement 6 und das Gegenkoppelelement 7 magnetisch angekoppelten Elektromotor 11 gegen das Begrenzungsmittel 20 verfahren. Sobald das Anzeigeelement 4 an dem Begrenzungsmittel 20 anschlägt, kann das Anzeigeelement 4 nicht weiter verfahren werden.
Dies bewirkt, dass das Koppelelement 6 nicht mehr weiterbewegt werden kann.
Das an dem Elektromotor 11 maximal entwickelbare Drehmoment ist so dimensioniert, dass die magnetische Kopplung zwischen dem Koppelelement 6 und dem Gegenkoppelelement 7 nicht überwunden werden kann. Somit bleibt auch das Gegenkoppelelement 7 stehen, wenn das Koppelelement 6 blockiert.
Dies führt zu einem Ansteigen des Motorstroms im Elektromotor 11, der als Betriebskenngröße erfasst wird, um ein Erreichen des Begrenzungsmittels zu erkennen. Als Betriebskenngröße kann jede Kenngröße verwendet werden, welche ein momentan entwickeltes Drehmoment charakterisiert, beispielsweise der Motorstrom. Die sich an dem Elektromotor 11 einstellende Position wird sodann als Nullposition des Anzeigeelements 4 verwendet und gespeichert.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Elektromotor 11 über einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise einen Zeitraum, der für das Vollenden einer vollen Umdrehung erforderlich ist, verfahren wird.
Da das entwickelbare Drehmoment am Elektromotor 11 nicht ausreicht, die Kopplung zwischen dem Koppelelement 6 und dem Gegenkoppelelement 7 zu überwinden, bleibt der Elektromotor 11 tatsächlich stehen, wenn das Anzeigeelement 4 das Begrenzungsmittel 20 erreicht. Nach Ablauf des erwähnten Zeitraums ist daher die momentane Position des Elektromotors 11 gleich der Nullposition des Anzeigeelements 4.
Mit dieser Position kann sodann im Normalbetrieb fortgefahren werden.
Bei dem Stellantrieb 1 wird vorgeschlagen, ein außenseitig an einem Gehäuse 3 angebrachtes Anzeigeelement 4 an eine Abtriebswelle 5 des Stellantriebs 1 zur Anzeige einer momentanen Stellposition zu koppeln, wobei eine Koppelstrecke eine magnetische Kopplung durch eine Gehäusewand 8 umfasst.
Bezugszeichenliste

1: Stellantrieb
2: Stellantriebsmotor
3: Gehäuse
4: Anzeigeelement
5: Abtriebswelle
6: Koppelelement
7: Gegenkoppelelement
8: Gehäusewand
9: Drehachse
10: Lagesensor
11: Elektromotor
12: Abdeckung
13: Anzeigesymbol
14: Ausnehmung
15: oberer Teil
16: Permanentmagnet
17: Permanentmagnet
18: Aufnahme
19: Auflageelement
20: Begrenzungsmittel

Claims

Stellantrieb (1) mit einem außenseitig an einem Gehäuse (3) beweglich gelagerten Anzeigeelement (4), wobei das Anzeigeelement (4) zur Anzeige einer Stellposition mit einer zumindest teilweise innenseitig im Gehäuse (3) angeordneten Abtriebswelle (5) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeelement (4) mit einem außenseitig am Gehäuse (3) angeordneten Koppelelement (6) zur Übertragung einer Bewegung des Koppelelements (6) an das Anzeigeelement (4) gekoppelt ist, dass die Abtriebswelle (5) mit einem innenseitig im Gehäuse (3) angeordneten Gegenkoppelelement (7) zur Übertragung einer Bewegung der Abtriebswelle (5) an das Gegenkoppelelement (7) gekoppelt ist und dass das Koppelelement (6) mit dem Gegenkoppelelement (7) magnetisch zur Übertragung einer Bewegung des Gegenkoppelelements (7) an das Koppelelement (6) gekoppelt ist.
Stellantrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (6) und das Gegenkoppelelement (7) an einander in Bezug auf eine Gehäusewand (8) des Gehäuses (3) gegenüber liegenden Positionen angeordnet sind.
Stellantrieb (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeelement (4) drehbar gelagert ist und/oder dass das Koppelelement (6) und/oder das Gegenkoppelelement (7) drehbar gelagert ist/sind.
Stellantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (6) mit dem Anzeigeelement (4) mechanisch gekoppelt, insbesondere starr verbunden, ist und/oder dass das Gegenkoppelelement (7) mit der Abtriebswelle (5) mechanisch und/oder elektrisch gekoppelt ist.
Stellantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenkoppelelement (7) mit einem Elektromotor (11), insbesondere einem Schrittmotor, bewegbar ist, insbesondere in Wirkverbindung mit einem Lagesensor (10) an der Abtriebswelle (5).
Stellantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (11) ein maximales auf das Gegenkoppelelement (7) einbringbares Drehmoment aufweist, welches geringer als ein zwischen dem Gegenkoppelelement (7) und dem Koppelelement (6) übertragbares Drehmoment ist.
Stellantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeelement (4) mit dem Koppelelement (6) unter einer zumindest teilweise transparenten Abdeckung (12) angeordnet ist und/oder dass das Koppelelement (6) vorzugsweise mit dem Anzeigeelement (4) in einer topfförmigen Ausnehmung (14) des Gehäuses (3) angeordnet ist.
Stellantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (6) und/oder das Gegenkoppelelement (7) jeweils einen Permanentmagneten (16, 17), insbesondere einen Diametralmagneten, aufweisen.
Stellantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Koppelelement (6) und/oder an dem Gegenkoppelelement (7) jeweils eine Aufnahme (18) ausgeformt ist, in welche jeweils ein korrespondierend ausgeformter Permanentmagnet (16, 17) angeordnet ist.
Stellantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (6) mit einem punktförmig an dem Gehäuse (3) aufliegenden Auflageelement (19) abgestützt ist.
Stellantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (3) ein Begrenzungsmittel (20) ausgebildet ist, welches eine Beweglichkeit des Anzeigeelements (4) begrenzt.
Verfahren zur Nullung eines Anzeigeelements (4), insbesondere bei einem Stellantrieb (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Anzeigeelement (4) beweglich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeelement (4) mit einem vorzugsweise magnetisch angekoppelten Elektromotor (11) gegen ein Begrenzungsmittel (20) verfahren wird und dass eine Position des Anzeigeelements (4) bei Erreichen des Begrenzungsmittels (20) als Nullposition verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erreichen des Begrenzungsmittels (20) detektiert wird, insbesondere durch Messung einer Betriebskenngröße, vorzugsweise eines Motorstroms, des Elektromotors (11).
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verfahren des Anzeigeelements (4) gegen das Begrenzungsmittel (20) an dem Elektromotor (11) ein maximal entwickelbares Drehmoment bereitgestellt wird, welches kleiner als ein zur Überwindung der vorzugsweise magnetischen Kopplung erforderliches Drehmoment ist.