DE102016114520A1

DE102016114520A1 - Stellantrieb für eine Welle

Info

Publication number: DE102016114520A1
Application number: DE102016114520.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Hoffmann; Lothar Korch
Original assignee: SIKO GmbH
Current assignee: SIKO GmbH
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2018-02-08

Abstract

Stellantrieb (1) zur automatischen Verstellung einer Welle (2), die mit einer Einstellwelle einer Maschine kraft- und/ oder formschlüssig verbunden ist, wobei eine Steuereinrichtung (6), eine Messeinrichtung (4), ein Antrieb (3) und eine Kommunikationsschnittstelle (12) vorhanden sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb für eine Welle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Vorrichtungen bekannt, die unter zur Hilfenahme verschiedener Messtechniken und deren Kombination die Position einer Welle erfassen, und diese dann in eine gewünschte Position drehpositionieren können.
Diesbezüglich können gattungsgemäß folgende Druckschriften angeführt werden:
Die DE 199 62 153 A1 offenbart eine Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der Winkellage von rotierenden Maschinenteilen. Dabei wurden ein Inkremantalgeber und ein Absolutwinkelgeber eingesetzt.
Weiterhin ist die DE 3407 102 C2 zu nennen. Dort wird u. a. auch eine optische Codeabtastung beschrieben, wobei versucht wird, die Vorteile der absoluten Positionsmessung mit den Vorteilen der inkrementalen Positionsmessung zu verbinden.
Zudem ist auch die DE 41 370 92 C2 zu nennen. Bei dieser Vorrichtung ist ein Grobdrehwinkelgeber in Form eines an eine Welle gekoppelten Potentiometers und ein Feindrehwinkelgeber, bestehend aus einer Codescheibe die optisch erfasst wird, vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung
Die zugrunde liegende Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Stellantrieb für eine Welle zur Verfügung zu stellen.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale nach dem Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich um einen Stellantrieb, der in der Lage ist eine Welle automatisch zu verstellen. Diese Welle ist dabei mit einer Einstellwelle einer Maschine kraft- und/oder formschlüssig verbunden.
Der erfindungsgemäße Stellantrieb verfügt über eine Steuereinrichtung, eine Messeinrichtung, ein Antrieb und eine Kommunikationsschnittstelle.
Dabei erfasst die Messeinrichtung die absolute Position der Welle.
Die Messeinrichtung umfasst einen mechanisch mit der Welle verbundenen Rotor sowie einen Stator. Der Rotor besteht aus mindestens einem Schwingkreis, der Stator besteht aus mindestens einer Sendespule und mindestens zwei Empfangsspulen.
Die mindestens zwei Empfangsspulen sind mit einer Verarbeitungseinheit verbunden, welche die Signale der Empfangspulen entgegennimmt und auswertet. Dabei berechnet die Verarbeitungseinheit eine absolute Ist-Position der Welle des Stellantriebs.
Diese berechnete absolute Ist-Position wird dann an die Steuereinrichtung weiterleitet.
Gleichzeitig empfängt die Steuereinrichtung über die Kommunikationsschnittstelle eine absolute Soll-Position. Diese Sollposition ist die Position auf welche die Welle positioniert werden soll.
In der Steuereinrichtung wird daher einen Abgleich der absoluten Ist-Position mit der absoluten Soll-Position vorgenommen, wodurch die Positionsabweichung ermittelt wird.
Über den Antrieb wird die Welle dann auf Grundlage der ermittelten Positionsabweichung bis zur Übereinstimmung der absoluten Ist-Position mit der absoluten Soll-Position drehpositioniert.
Dabei sind Rotor und Stator induktiv gekoppelt.
Der Stellantrieb ist daher auf Grundlage der Befehlsausgabe der Steuereinrichtung dazu in der Lage die Welle automatisch zu verstellen.
Die absolute Ist-Position der Welle wird zyklisch ermittelt.
Dafür ist Steuereinrichtung so ausgestaltet, dass sie zunächst in einer Prüfroutine die absolute Ist-Position der Welle ermittelt. Dann wird die absolute Ist-Position in einer nachfolgenden Arbeitsphase mit der absoluten Soll-Position verglichen, so dass die sich daraus ergebende Abweichungen der absoluten Ist-Position der Welle von der absoluten Soll-Position über den Antrieb ausgeglichen werden kann.
Dabei läuft eine solche Prüfroutine in regelmäßigen Abständen ab.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Welle eine Hohlwelle ist, welche durch die Verwendung von Klemmringen oder Kupplungen mit der Einstellachse einer Maschine gekoppelt werden kann. Es ist aber auch möglich, dass die Welle eine Vollwelle ist.
Zudem ist es auch möglich, dass die Welle ein für den Stellantrieb vorgesehenes Gehäuse durchgreift und so zusätzliche Positioniermöglichkeiten für weitere Vorrichtungen bietet.
Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Stellantrieb vorgesehen, dass eine weitere Messeinrichtung vorhanden ist, die einen absolut-Wert der Anzahl der vollen Umdrehungen der Welle erfasst und diesen absolut-Wert als Kontrollwert für die Steuereinrichtung bereitstellt.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Stellantriebs.
Ausführungsbeispiel
1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Stellantriebs 1.
Der Stellantrieb 1 wird durch ein Gehäuse 13 begrenzt, wobei jedoch die Welle 2, die hier eine Hohlwelle ist, das Gehäuse 13 an gegenüberliegenden Seiten durchgreift oder durchgreifen kann.
Zentrales Element innerhalb des Gehäuses 13 des Stellantriebs 1 ist eine Messeinrichtung 4. Die Messeinrichtung 4 besteht aus einem Rotor 10 und einem Stator 11.
Der Rotor 10 ist starr mit der Welle 2 verbunden, so dass sich dieser entsprechend mit der Welle 2 und ihrer Rotation mitbewegt.
Der Stator 11 ist in unmittelbarer Nähe zum Rotor 10 angeordnet. Der Stator 11 ist aber nicht mit der Welle 2 verbunden. Die Welle 2 kann den Stator 11 durchgreifen ohne ihn zu berühren.
Auf dem Stator 11 ist eine Sendespule 7 angeordnet.
Weiterhin sind auf dem Stator 11 zudem zwei Empfangsspulen 8 angeordnet.
Die Messeinrichtung 4 ist über den Stator 11 mit einer Verarbeitungseinheit 9 verbunden, wobei es für diese Verbindung nicht unbedingt notwendig ist, dass sich die beiden Elemente berühren. Diese können auch einfach miteinander verschaltet sein. Das gleiche gilt für eine Kommunikationsschnittstelle 12 und eine Steuereinrichtung 6.
Neben der in vorliegender 1 dargestellten und miteinander verbundenen Anordnung von Steuereinrichtung 6, Kommunikationsschnittstelle 12, Verarbeitungseinheit 9 und Stator 11 der Messeinrichtung 4, ist auch eine andere oder ähnliche Anordnung möglich, so lange diese einzelnen Elemente miteinander verschaltet sind.
Auf Grundlage einer solchen Verschaltung steht die Steuereinrichtung auch mit dem Antrieb 3 in Verbindung. Der Antrieb 3 ist durch eine zweckmäßige mechanische Koppelung mit der Welle 2 dazu in der Lage, die Welle 2 nach den Vorgaben der Steuereinrichtung 6 zu drehpositionieren, so dass ein Ausgleich zwischen Soll-Wert und der absoluten Ist-Position vorgenommen werden kann.
Zwischen dem Antrieb 3 und der Messeinrichtung 4 ist eine weitere Messeinrichtung 5 an der Welle angeordnet, welche einen absolut-Wert der vollen Umdrehungen der Welle 2 erfasst und in Form eines Kontrollwertes für die Steuereinrichtung 6 bereitstellt.

Die beiden abgebildeten halbkeisförmigen Pfeile an der Welle 2 und dem Rotor 10 sollen die Rotationsrichtung beschreiben. Bezugszeichenliste

1	Stellantrieb
2	Welle
3	Antrieb
4	Messeinrichtung
5	weitere Messeinrichtung
6	Steuereinrichtung
7	Sendespule
8	Empfangsspule
9	Verarbeitungseinheit
10	Rotor
11	Stator
12	Kommunikationsschnittstelle
13	Gehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19962153 A1 [0003]
DE 3407102 C2 [0004]
DE 4137092 C2 [0005]

Claims

Stellantrieb (1) zur automatischen Verstellung einer Welle (2), die mit einer Einstellwelle einer Maschine kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist, wobei eine Steuereinrichtung (6), eine Messeinrichtung (4), ein Antrieb (3) und eine Kommunikationsschnittstelle (12) vorhanden sind, wobei die Messeinrichtung (4) die Position der Welle absolut erfasst, wobei die Messeinrichtung aus einem mechanisch mit der Welle (2) verbundenen Rotor (10) und einem Stator (11) besteht, der Rotor (10) besteht aus mindestens einem Schwingkreis, der Stator (11) besteht aus mindestens einer Sendespule (7) und mindestens zwei Empfangsspulen (8), die mit einer Verarbeitungseinheit (9) verbunden sind, welche die Signale der Empfangspulen (8) auswertet und aus diesen eine absolute Ist-Position der Welle des Stellantriebs (1) berechnet, und an die Steuereinrichtung (6) weiterleitet, wobei die Steuereinrichtung (6) über die Kommunikationsschnittstelle (12) eine absolute Soll-Position empfängt, auf die die Welle (2) zu positionieren ist, wobei in der Steuereinrichtung (6) durch einen Abgleich der absoluten Ist-Position mit der absoluten Soll-Position die Positionsabweichung ermittelt wird, und über den Antrieb (3) die Welle (2) bis zur Übereinstimmung der absoluten Ist-Position mit der absoluten Soll-Position nachstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (10) und der Stator (11) induktiv gekoppelt sind.
Stellantrieb (1) zur automatischen Verstellung einer Welle (2), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) so ausgestaltet ist, dass sie zyklisch die absolute Ist-Position der Welle (2) ermittelt.
Stellantrieb (1) zur automatischen Verstellung einer Welle (2), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) so ausgestaltet ist, dass sie in einer Prüfroutine die absolute Ist-Position der Welle (2) ermittelt und übernimmt und das sie in einer nachfolgenden Arbeitsphase die absolute Soll-Position in einem weiteren Schritt vergleicht und Abweichungen der absoluten Ist-Position der Welle (2) von der absoluten Soll-Position über den Antrieb (3) ausgleicht.
Stellantrieb (1) zur automatischen Verstellung einer Welle (2), nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfroutine in regelmäßigen Abständen abläuft.
Stellantrieb (1) zur automatischen Verstellung einer Welle (2), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) eine Hohlwelle mit Klemmring und/oder Kupplung zur Kopplung mit der Einstellachse einer Maschine ist.
Stellantrieb (1) zur automatischen Verstellung einer Welle (2), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) eine Vollwelle mit Klemmring und/oder Kupplung zur Kopplung mit der Einstellachse einer Maschine ist.
Stellantrieb (1) zur automatischen Verstellung einer Welle (2), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) das Gehäuse (13) durchgreift.
Stellantrieb (1) zur automatischen Verstellung einer Welle (2), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Messeinrichtung (5) vorhanden ist, die einen absolut-Wert der Anzahl der vollen Umdrehungen der Welle (2) erfasst und als Kontrollwert für die Steuereinrichtung (6) bereitstellt.