DE202014001498U1

DE202014001498U1 - Stellantrieb mit Kurvensteuerung

Info

Publication number: DE202014001498U1
Application number: DE202014001498.1U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2015-05-22
Anticipated expiration: 2024-02-22

Abstract

Stellantrieb (1) mit einem verstellbaren Kolben (3), gekennzeichnet durch eine mit dem Kolben (3) über eine Steuerkurve (11) in Eingriff stehende Steuerwelle (12), die bei Verfahren des Kolbens (3) entlang der Kolbenachse (6) über den Steuerkurveneingriff in eine Drehung (13) um die Steuerwellenachse (14) versetzt wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
Stellantriebe sind z. B. aus der DE 10 2012 012 142 A1 oder dem DE 20 2006 016 451 U1 bekannt. Sie umfassen einen in einem Gehäuse längsgeführten und entlang seiner Achse auslenkbaren Kolben zur Betätigung einer angekoppelten Vorrichtung, beispielsweise zur Verstellung des Anstellwinkels eines Rotorblatts einer Windkraftanlage oder von Laufschaufeln an einem Eintrittsleitapparat.
Üblicherweise ist die Auslenkung des Kolbens zu regeln, um beispielsweise den Anstellwinkel des Rotorblatts kontinuierlich genau einzustellen. Hierzu bietet der Stand der Technik mehrere Ansätze, die jedoch entweder nicht genau genug, nicht robust und langlebig genug und/oder technisch aufwändig und damit teuer sind.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der bei mechanisch einfachem, kostengünstigem und robustem Aufbau eine hohe Genauigkeit, Wartungsfreiheit und Langlebigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach wird ein Stellantrieb mit einem verstellbaren Kolben geschaffen, bei dem eine mit dem Kolben über eine Steuerkurve in Eingriff stehende Steuerwelle vorgesehen ist, die bei Verfahren des Kolbens entlang der Kolbenachse über den Steuerkurveneingriff in eine Drehung um die Steuerwellenachse versetzt wird.
Damit wird die Linearbewegung des Kolbens entlang der Kolbenachse in eine Drehbewegung der Steuerwelle um die Steuerwellenachse umgesetzt. Die Stellung des Kolbens entlang der Kolbenachse lässt sich damit aus der Drehstellung der Steuerwelle ermitteln. Dies ermöglicht eine genaue Erfassung und/oder Regelung der Auslenkung des Kolbens.
Vorzugsweise ist die Steuerkurve auf der Oberfläche der Steuerwelle beispielsweise in Form einer Nut vorgesehen, in die ein Führungselement wie etwa ein Zapfen oder eine Führungswelle oder ein Führungsrad oder dergleichen des Kolbens eingreift. Es ergibt sich eine robuste Zwangsführung. Gegebenenfalls ist die Steuerkurve am Kolben und das Führungselement an der Steuerwelle vorgesehen.
Zweckmäßigerweise ist die Steuerwelle parallel zur Kolbenachse angeordnet, insbesondere in eine entlang der Kolbenlängsachse verlaufende stirnseitige Bohrung des Kolbens eingesetzt. Dies ermöglicht eine kompakte Ausführung.
Ein mit der Steuerwelle gekoppelter Drehstellungssensor, insbesondere in Form eines Potentiometer, kann vorgesehen sein, um die Drehauslenkung der Steuerwelle zu erfassen.
Der Stellzylinder ist zweckmäßigerweise hydraulisch oder pneumatisch und ggf. elektrisch betätigbar.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Figuren.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt einen Stellzylinder im Teilschnitt.
2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der 1.
3 zeigt einen weiteren Stellzylinder.
4 zeigt den Stellzylinder der 3 im Schnitt.
5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der 4.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Der in 1 und 2 beispielhaft als pneumatischer Stellzylinder ausgeführte Stellantrieb 1 weist ein druckdichtes Gehäuse 2 mit einem Kolben 3 auf, der durch Druckbeaufschlagung einer endseitigen Kolbenfläche 4 mit einem über einen Kanal 5 zuführbaren Medium wie etwa Öl oder Gas entlang der Kolbenlängsachse 6 in Pfeilrichtung 7 verstellbar ist.
Bei der ggf. über eine sich durch die Kolbenfläche 4 mittels Strangdichtung 8 abgedichtet erstreckende Führungsstange 9 geführten Verstellung des Kolbens 3 greift ein Mitnehmer 10, beispielsweise eine an der Kolbenfläche 4 befestigte Kurvenrolle, in eine Steuerkurve 11 ein, die hier in Form einer Kurvennut an der Außenfläche einer Steuerwelle 12 ausgestaltet ist, die in eine stirnseitige Bohrung im Kolben 3 eingesetzt ist.
Der Eingriff zwischen Kolben 3 und Steuerkurve 11 bewirkt eine Drehung 13 der Steuerwelle 12 um ihre Achse 14 bei Auslenkung des Kolbens 3.
Die Drehstellung der Steuerwelle 12 ist über einen Drehstellungssensor 15, hier als Potentiometer ausgeführt, erfassbar, der hier außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet ist. Die Gehäusedurchführungen der über Lager 16 im Gehäuse 2 drehgelagerten Steuerwelle 12 sind mittels Dichtungen 17 abgedichtet und es kann ein mechanischer Gelenkschutz 18 vorgesehen sein.
Beim in 3, 4 und 5 dargestellten Stellantrieb 1, der von einem Befestigungselement 19 gehalten werden und Verdrehsicherungen 20 sowie stirnseitig einen weiteren Kanal 21 für ein druckbeaufschlagtes Einfahren des Kolbens 3 aufweisen kann, ist ein Gehäusefortsatz 22, z. B. ein Rohrelement, insbesondere druckdicht beispielsweise an einem Flanschfortsatz 23 des Gehäuses 2 befestigt und mit einem insbesondere für Revisionszwecke abnehmbaren und/oder offenbaren Deckel 24 verschlossen.
Bei dieser Ausführung kann ggf. eine Abdichtung der Steuerwelle 12 gegenüber dem Gehäuse 2 entfallen, solange der Gehäusefortsatz 22 druckdicht mit dem Flanschfortsatz 23 des Gehäuses 2 verbunden ist. Die Steuerwelle 12 muss gegenüber dem Gehäuse 2 lediglich über Lager 16 drehgelagert, aber nicht mehr abgedichtet sein, wodurch sich die Drehabdichtung als verschleißbehaftetes Element einsparen lässt.
Der Stellantrieb kann pneumatisch oder hydraulisch mit beliebigem Medium wie etwa Öl, Luft, Gas etc. ausgeführt sein oder elektrisch als Aktuator. Die Auslenkung des Kolbens erfolgt vorzugsweise in einem Regelkreis mit der durch den Drehstellungssensor 15 ermittelten Stellung des Kolbens als rückgekoppelte Regelgröße (Ist-Wert).
Bezugszeichenliste

1: Stellantrieb
2: Gehäuse
3: Kolben
4: Kolbenfläche
5: Kanal
6: Kolbenlängsachse
7: Pfeilrichtung
8: Strangdichtung
9: Führungsstange
10: Mitnehmer
11: Steuerkurve
12: Steuerwelle
13: Drehung
14: Steuerwellenachse
15: Drehstellungssensor
16: Lager
17: Dichtung
18: Gelenkschutz
19: Befestigungselement
20: Verdrehsicherung
21: Kanal
22: Gehäusefortsatz
23: Flanschfortsatz
24: Deckel

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 102012012142 A1 [0002]
DE 202006016451 U1 [0002]

Claims

Stellantrieb (1) mit einem verstellbaren Kolben (3), gekennzeichnet durch eine mit dem Kolben (3) über eine Steuerkurve (11) in Eingriff stehende Steuerwelle (12), die bei Verfahren des Kolbens (3) entlang der Kolbenachse (6) über den Steuerkurveneingriff in eine Drehung (13) um die Steuerwellenachse (14) versetzt wird.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkurve (11) auf der Oberfläche der Steuerwelle (12) vorgesehen ist.
Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkurve (11) in Form einer Nut ausgebildet ist.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerwelle (12) parallel zur Kolbenachse (6) angeordnet ist.
Stellantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerwelle (12) in eine Bohrung des Kolbens (3) eingesetzt ist.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerwelle (12) mit einem Drehstellungssensor (15) gekoppelt ist.
Stellantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehstellungssensor (15) ein Potentiometer umfasst.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellzylinder (1) hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch betätigbar ist.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine an den Drehstellungssensor (15) gekoppelte Regelung zum Verfahren des Kolbens (3) vorgesehen ist.