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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Stellantrieb mit unterschiedlichen Kombinationen aus Getriebe und Ansteuerelektronik. Es sind unterschiedliche Ansteuervarianten mit unterschiedlichen Laufzeit- und Drehmoment-Ausführungen kombinierbar. Insbesondere sind unterschiedliche Ansteuervarianten mit unterschiedlichen Laufzeit- und Drehmoment-Ausführungen sowohl für Linkslauf als auch für Rechtslauf offenbart.
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Bekannte Stellantriebe weisen Anschlussbereiche und/oder Einsätze zur Aufnahme unterschiedlicher Kabelverschraubungen und Durchführungen der Anschlusskabel auf. Bei Inbetriebnahme und beim Tausch eines Stellantriebs ist das Anschlusskabel durch die Kabelverschraubung zu führen, wobei die Anschluss-Stecker in der Regel demontiert werden müssen. Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein möglichst einfach austauschbaren Einsatz oder Anschlusskasten für Stellantriebe bereitzustellen und ein Konzept für einen variablen und kombinierbaren Aufbau des Stellantriebs zu entwickeln.
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Der Anschlusskasten und/oder der Einsatz stellen vielfach eine Durchführung für die Anschlusskabel des Stellantriebs bereit. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung eines Anschlusskastens und/oder eines Einsatzes, der sich für verschiedenartige Kabelverschraubungen eignet. Insbesondere soll sich der Anschlusskasten und/oder der Einsatz für Kabelverschraubungen mit unterschiedlichen Durchmessern eignen.
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Ferner weisen gängige Stellantriebe einen mechanischen Skalenring zur Einstellung der Position des Stellantriebes auf. Vielfach werden dazu getrennte Skalenringe zur Einstellung für rechtslaufende oder linkslaufende Stellantriebe verwendet. Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen mechanischen Skalenring zur Einstellung der Position eines Stellantriebes bereitzustellen, der sich für Rechts- und für Linkslauf eignet.
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Weiterhin ist bei Stellantrieben das Drehmoment von der Welle des Motors auf das Drehmoment der Abtriebswelle des Stellantriebes zu übertragen. Die Art der Übertragung des Drehmoments von der Motorwelle auf die Abgangswelle des Stellantriebs ist heikel im Hinblick auf unterschiedliche Laufzeit- und Drehmomentvarianten. Dabei müssen vorteilhafter Weise die Endlagenschalter möglichst am gleichen Montageort angebracht werden und die Schaltpunkte einstellbar sein.
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Der vorliegenden Offenbarung liegt deshalb auch die Aufgabe zu Grunde, einen einfachen Mechanismus zur Verbindung von Motorwelle und Abgangswelle bereitzustellen. Dabei sollen sich die Endlagenschalter des Antriebs leicht einstellen lassen.
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Bei der Ansteuerung eines Stellantriebes sind für verschiedene Betriebszustände unterschiedliche Positionen anzufahren. Dabei werden die Endlagenschalter zur Bestimmung der Stellantriebsposition verwendet. Der Offenbarung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine einstellbare Positionssteuerung zur Ansteuerung unterschiedlicher Drehwinkel des Stellantriebs auszuführen, wobei eine Mehrzahl von unterschiedlichen Positionen möglich sind.
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Die technische Aufgabe der möglichst einfach austauschbaren Anschlusskästen und/oder Einsätze wird erfindungsgemäss durch einen Anschlusskasten und/oder einen Einsatz mit einheitlichen Montagemassen gelöst. Dabei werden für verschiedene Stellantriebe Anschlusskästen und/oder Einsätze mit einheitlichen Montagemassen so verwendet, dass je nach Antrieb unterschiedliche Kabelverschraubungen und/oder Durchführungen der Anschlussstecker verwendet werden können.
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1 zeigt einen erfindungsgemässen Anschlusskasten 1 mit Öffnungen 2–3 für Kabelverschraubungen und Durchführungen.
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Die Öffnungen 2–3 weisen Durchmesser von typisch zwischen 2 mm und 20 mm auf, vorzugsweise zwischen 4 mm und 15 mm, weiterhin bevorzugt zwischen 6 mm und 10 mm. Die Querschnitte der Öffnungen 2–3 sind vorzugsweise rund. In weiteren Ausführungsformen sind diese elliptisch, quadratisch oder rechteckig. Es ist eine Vielzahl von Öffnungen 2–3 vorgesehen. Nicht alle Öffnungen 2–3 müssen zwingend mit einer Kabelverschraubung oder einer Durchführung versehen sein. Insbesondere können Öffnungen auch als Platzhalter für spätere Erweiterungen oder Modifikationen eingebaut sein.
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Der Anschlusskasten ist vorzugsweise mit dem Gehäuse des Stellantriebes verschraubt, und/oder vernietet und/oder verkeilt und/oder durch einen Schnappverschluss am Gehäuse befestigt.
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Die technische Aufgabe der Bereitstellung eines Skalenrings für Rechts- und Linkslauf wird durch einen Skalenring 6 gemäss 2 gelöst. Der Skalenring 6 weist eine Vielzahl von Einstellrädern 7–9 zur Grob- und Feinjustage der Position eines Stellantriebs auf. In einer Ausführungsform sind die Einstellräder 7–9 so gewählt, dass mindestens ein Einstellrad einen Nulldurchgang aufweist. Die Einstellung von Rechts- oder Linkslauf wird dem entsprechend durch Drehen des Einstellrades über den Nulldurchgang hinaus gewährleistet. In einer weiteren Ausführungsform weist der Skalenring einen mechanischen Umschalter auf, anhand dessen unabhängig von den Einstellringen 7–9 Rechts- oder Linkslauf wählbar ist. Gemäss einer speziellen Ausführungsform wird der mechanische Umschalter durch Hineindrücken und/oder durch Herausziehen des Skalenrings 6 aktiviert. In einer weiteren Ausführungsform befindet sich der mechanische Umschalter als Druckknopf an dem äusseren zugänglichen Ende des Skalenrings. In noch einer weiteren Ausführungsform ist der Umschalter für Links- oder Rechtslauf ein weiteres Einstellrad, welches gedreht wird und entsprechend seinem Winkel den Rechts- oder Linkslauf festlegt.
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Die technische Aufgabe der leichten Montage und Einstellung der Endlagenschalter und der Last an der Abtriebswelle des Stellantriebs wird erfindungsgemäss durch Verwendung einer Getriebekupplung gelöst. Die Getriebekupplung ermöglicht die Trennung von Motorwelle und Abtriebswelle des Stellantriebs derart, dass der Stellantrieb und die Endlagenschalter des Stellantriebs leichter montierbar und einstellbar sind.
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Der hier offenbarte Stellantrieb weist vorzugsweise mindestens ein Zahnrad auf, welches aus Kunststoff hergestellt ist. Solche Zahnräder können beispielsweise in einem Getriebe des Stellantriebs eingesetzt sein, insbesondere in einer Getriebekupplung zwischen Motorwelle und Abgangswelle. In einer speziellen Ausführungsform bestehen die Zahnräder aus Polyester. In einer weiteren speziellen Ausführungsform bestehen die Zahnräder aus Polyester mit Glasfaserfüllung, inbesondere mit 10 Gewichtsprozent bis 50 Gewichtsprozent Glasfaserfüllung, weiter bevorzugt mit 30 Gewichtsprozent Glasfaserfüllung. In noch einer weiteren Ausführungsform bestehen die Zahnräder aus einem thermoplastischen Kunststoff und/oder aus einem hoch temperaturbeständigen Kunststoff.
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Zahnräder aus Kunststoff bieten unter anderem die Vorteile einer Geräuschreduktion sowie einer Kostenreduktion.
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Eine weitere technische Aufgabe ist es, mittels einer analogen Sollwertvorgabe die Position des Stellantriebs beeinflussen zu können. Dabei soll die maximale und minimale Position des Arbeitsbereichs über die Endlagenschalter definiert werden können. Die möglichen Positionen des Stellantriebs werden dabei nicht durch die Anzahl der Endlagenschalter bestimmt, sondern durch die Auflösung der analogen Lageregelung im Stellantrieb. Damit ist es möglich, die Stellposition durch einen vorgeschalteten Regler oder Sollwertgeber zum Beispiel abhängig einer physikalischen Größe zu beeinflussen (der Regler erfasst beispielsweise physikalische Größen wie Temperatur oder Druck und gibt analoges Stellgrößensignal bei Regelabweichung zur Korrektur der physikalischen Istgrösse an den Stellantrieb, welcher in einer Regelschleife arbeitet). Der Arbeitsbereich und die Einflussnahme der Stellpositionskorrektur kann dabei durch Bestimmung der minimalen und maximalen Bereichsgrenzen an die Stellgrößenvorgabe durch Potentiometer angepasst werden. Damit wird eine lineare und stetige Ansteuerung des Stellantriebs gewährleistet.
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Die technische Aufgabe der Einstellbarkeit einer minimalen und einer maximalen Position des Stellantriebes für verschiedene Stellgrößen wird erfindungsgemäss mit Potentiometern in Kombination mit Endschaltern gelöst. 3 zeigt zwei Potentiometer 10 und 11, anhand derer sich die maximalen und minimalen Positionen des Stellantriebs einstellen lassen und somit eine lineare und stetige Ansteuerung erlauben. Vorzugsweise lässt sich die maximale Position des Stellantriebs zwischen 0 Grad und 135 Grad Winkel der Abtriebswelle einstellen. Bevorzugter ist ein Winkelbereich zwischen 0 Grad und 90 Grad. In einer weiteren Ausführungsform ist der maximale Winkel der Abtriebswelle zwischen 90 Grad und 135 Grad einstellbar.
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Die Potentiometer 10 und 11 ermöglichen darüber hinaus eine stufenlose Einstellung des Winkelbereichs.
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Die technische Aufgabe der Trennung von analoger Sollwertschnittstelle und Motoransteuerung wird erfindungsgemäss anhand einer galvanischen Trennung gelöst. 4 zeigt als Blockschaltbild die Steuerung 12 eines Stellantriebes. Dabei werden die von Komparatoren ausgegebenen Signale auf optoelektronische Koppler 13, 14 geführt. Die optoelektronischen Koppler ermöglichen die galvanische Trennung der Steuerung des Stellantriebs von der Wicklung des Motors 15.
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Die Energieversorgung des Stellantriebs erfolgt über einen Transformator oder ein Schaltnetzteil, welche gleichzeitig eine galvanische Trennung von Netz und Signalbereich des Stellantriebs liefert. Der Transformator oder Schaltnetzteilübertrager weist zu diesem Zweck galvanisch getrennte Wicklungen primärseitig 16a und sekundärseitig 16b auf.
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Zur Positionseinstellung des Stellantriebs eignen sich neben Ohmschen Eingängen wie z. B. Potentiometer mit Bereich 0 bis 135 Ohm auch Spannungs- und Stromeingänge. Spannungseingänge werden mit 0–50 V Eingangsspannung, vorzugsweise mit 0 bis 10 V Eingangsspannung, weiterhin bevorzugt mit 2 bis 10 V Eingangsspannung betrieben. Stromeingänge werden mit 0 bis 1 A, vorzugsweise mit 1 bis 100 mA, weiterhin bevorzugt mit 4 bis 20 mA Strömen betrieben.
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Das Genannte bezieht sich auf einzelne Ausführungsformen der Offenbarung. Verschiedene Änderungen an den Ausführungsformen können vorgenommen werden ohne von der zu Grunde liegenden Idee abzuweichen und ohne den Rahmen dieser Offenbarung zu verlassen. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist definiert über deren Ansprüche. Es können verschiedenste Änderungen vorgenommen werden ohne den Schutzbereich der folgenden Ansprüche zu verlassen.
