DE2450575B2

DE2450575B2 - Elektromagnetisch betätigte Einstellvorrichtung

Info

Publication number: DE2450575B2
Application number: DE2450575A
Authority: DE
Inventors: William J. Barrett; Hal G. Meyer
Original assignee: Barber Colman Co
Current assignee: Barber Colman Co
Priority date: 1973-10-29
Filing date: 1974-10-24
Publication date: 1979-09-20
Also published as: FR2258038A1; DE2450575A1; JPS5073173A; US3883839A; JPS5327464B2; DE2450575C3; BE831386Q; FR2258038B1; CA1016230A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigte Einstellvorrichtung nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige gattungsgemäße Einstellvorrichtung ist aus der DE-OS 14 64 907 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wirkt die von einem Elektromapnet>jn angetriebene Betätigungsachse direkt auf einen Ventilkegel ein und verstellt diesen ebenfalls in axialer Richtung.

Aus der GB-PS 8 97 230 ist es bei einer ähnlichen Einstellvorrichtung bekannt, an der Betätigungsvorrichtung einen Arm anzulenken, der bei Erregung einer Betätigungswicklung durch die dabei auftretende translatorische Bewegung der Betätigungsvorrichtung in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Aus der US-PS 24 07 603 ist eine ähnliche Einstellvorrichtung bekannt, die eine durch die Betätigungsvorrichtung rotierbare Abtriebswelle aufweist.

Ausgehend von diesen bekannten Einstellvorrichtungen, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte elektromagnetische Einstellvorrichtung zu schaffen, die einmal vom elektrischen Standpunkt aus relativ wirkungsvoll ist und während des Betriebes nicht übermäßig Energie verbraucht, und die zum anderen in der Lage ist, in einer Anzahl von verschiedenen Richtungen aus Montagegründen ausgerichtet zu werden, wobei der Abtrieb ebenfalls in verschiedenen Richtungen erfolgen kann, und die schließlich unter durch Staub, Schmutz usw. hervorgerufenen widrigen Umweltbedingungen einwandfrei arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 2 einen Schnitt des Ausführungsbeispiels von Fig.l;

Fig. 3 eine Ansicht längs der Linie III-III von Fig. 2; und

F i g. 4 eine Ansicht längs der Linie IV-IV von F i g. 3.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, das aus einem Gehäuse 2 besteht,

an welchem ein Gehäusedeckel 4 mittels Bolzen oder Kopfschrauben 6 befestigt ist Eine drehbare Abtriebswdle erstreckt sich nach außen von einer Seite des Gehäusedeclcels 4, während ein Deckel 10 mittels Schrauben an der anderen Seite des Gehäusedeckels 4 befestigt ist, um einen Zutritt zu einer elektrischen Signalregelung oder Erzeugungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Potentiometer, zu schaffen, und zwar in einer Weise, die im weiteren beschrieben wird. Soweit man sehen kann, sind verschiedene elektrische Elemen- ,0 te im Inneren de» Gehäuses 2 und dem Gehäusedeckel 4 vorgesehen. Ein elektrischer Anschluß 12 kann an dem einen Ende des Gehäusedeckels vorgesehen sein, wodurch Verbindungen zu den elektrischen Elementen in dem Gehäuse hergestellt werden können. Anderer- r> seits können elektrische Verbindungen durch die Gehäusewand in irgendeiner Weise vorgenommen werden, die verhindert, daß verschmutztes Material, wie z. B. Staub, nach innen gelangen.

In F i g. 2 sieht man das Gehäuse 2, das einen Boden 14 und Seitenwände IS aufweist. In dem Gehäuse, benachbart zum Boden 14, ist die Grundplatte 18 eines Stators befestigt, die aus magnetisierbarem Material besteht Die Grundplatte 18 weist einen Endteil 20 mit einer zentralen Öffnung 22 auf. Von dem Endteil 20 erstreckt sich ein mittlerer Tassenteil 24, welcher, wie man sieht, einen Durchmesser hat, der kleiner als der Endteil ist Die innere Oberfläche 26 des mittleren Tassenteils ist kegelförmig-konisch geformt, und zwar in einer solchen Weise, daß sich das freie Ende in jn Richtung zum Endteil 20 neigt

Von den Seiten 16 des Gehäuses 2 umgeben erstreckt sich von dem Endteil 20 ein Wicklungsgehäuse 28, welches ebenfalls aus magnetisierbarem Material gebildet wird. Das Ende 30 des Wicklungsgehäuses j> gegenüber dem Endteil 20 ist mit einem ringförmigen Flansch versehen, der eine mittlere Öffnung 32 hat. In dem Spalt zwischen der Wand und dem Wicklungsgehäuse 28 ist ein zentraler Tassenteil 24 und eine Betätigungswicklung 34 angeordnet, die auf einer <n> geeigneten Spule 36 aufgewickelt ist. Der Gehäusedekkel 4 ist mit Flanschen 37 versehen, die die Wand 16 des Gehäuses 2 in Eingriff nehmen, so daß eine gute mechanische Dichtung vorgesehen ist, die den Eintritt von Schmutz und anderen nicht geeigneten Materialien η in das Innere verhindert Das geschlossene Ende 38 gegenüber dem offenen Ende des Gehäuses 2 ist mit einer mittleren Ausnehmung 40 versehen.

Die Betätigungswelle 42 ist in der mittleren Öffnung 22 in dem Endteil 20 und der Ausnehmung 40 in dem ^r> <> Gehäusedeckel 38 so befestigt, daß ihre Längsmittellinie mit den Mittelpunkten beider Öffnungen und dem Mittelpunkt der Öffnung 32 verläuft. Die Betätigungswelle kann aus einem einheitlichen Element gebildet sein, oder wenn es gewünscht wird, kann das Ende 44 r> der Betätigungswelle 42 aus einem nicht magnetischen Material hergestellt sein, um irgendwelche magnetischen Flußverluste in der Betätigungswelle zp verhindern.

Auf der Betätigungswelle ist eine Betätigungsvorrich- wi tung oder Stellvorrichtung 46 aus magnetisierbarem Material angeordnet und mit einer Innenbohrung 48 versehen. Das vordere Ende 50 der Stellvorrichtung ist so ausgebildet, daß es eine kegelig-konische Form aufweist, die sich in Richtung der Einstellwelle 42 neigt, n wobei die äußere Oberfläche weiter so ausgebildet ist, daß sie mit der inneren Oberfläche 26 der Grundplatte 18 übereinstimmt. An dem kegelig-konischen Ende 50 ist ein Rollenlager befestigt das sogenannte lineare Kugellagerschalen aufweist, eine üblicherweise im Handel erhältliche Vorrichtung. An dem anderen Ende der Einstellvorrichtung ist ein ähnliches Rollenlager 54 befestigt Die Rollenlager 52 und 54 sind mit der Betätigungswelle 42 verbunden und schaffen eine minimale Reibung, so daß die Bewegung der Einstellvorrichtung auf der Welle in hohem Maße erleichtert wird. Es soll besonders hervorgehoben werden, daß durch die Neigung der Betätigungsvorrichtung und der gezeigten Ausnehmung 26 ein Spalt in dem Körper der Betätigungsvorrichtung geschaffen wird, um die Lager an jedem Ende aufzunehmen. Diese Konstruktion ist besonders stabil, da die seitliche Verbiegung minimal ist

Die Betätigungsvorrichtung ist normalerweise von dem Ende 18 weg mittels einer Schraubenfeder 56 vorgespannt, deren eines Ende mit dem Lager 54 und deren anderes Ende gegen den Anschlag 58 drückt der die Form eines Sprengringes haben kann, der auf der Betätigungswelle 42 befestigt ist

Aus der vorangegangenen Beschreibung wird klar, daß, wenn die Wicklung 34 mit Energie versorgt wird, ein magnetischer Kreis geschaffen wird, der aus der Grundplatte 18, dem Wicklungsgehäuse 28 und der Betätigungsvorrichtung 46 besteht, so daß die Betätigungsvorrichtung 46 in Richtung der Grundplatte gegen die Kraft der Schraubenfeder 56 gedrückt wird. Mittels der gezeigten Konstruktion einschließlich der Betätigungswelle 42 und den Lagern 52 und 54 kann die Stellung der Betätigungsvorrichtung längs der Welle genau geregelt werden, wodurch eine genaue Einstellregelvorrichtung geschaffen wird, die in einer Ausführungsform ausgelegt wurde, um eine Einstellung in dem Bereich von 0,12 mm zu gestatten.

Eine Einstellvorrichtung entsprechend der Erfindung wird durch die Antriebswelle 60 geschaffen, die in den Lagern 62 und dem Gehäusedeckel 4 befestigt ist. Die Welle 60 dreht sich aufgrund der Bewegung der Betätigungsvorrichtung 46 mittels einer Verbindung, die durch ein Antriebsgelenk 64 geschaffen wird, das an einem Ende der Antriebswelle 60 und an dem anderen Ende der Verbindungswelle 66 auf der Betätigungsvorrichtung befestigt ist, so daß, wenn sich die Betätigungsvorrichtung linear längs der Betätigungswelle 42 bewegt, die Abtriebswelle gezwungen ist, sich zu drehen. Fig.4 zeigt die zur Verfügung stehende Rotation der Abtriebswelle der dargestellten Anordnung.

In einem geschlossenen Regelsystem ist es notwendig, ein Signal zu bilden, das der tatsächlichen Stellung des zu regelnden Elementes entspricht Nur aus Gründen der Darstellung wird in der dargestellten Anordnung dieses Signal durch ein Potentiometer 68 gebildet, das in einem Spalt 70 vorgesehen und durch den Deckel 10 abgeschlossen wird. In anderer Weise kann ein Rückführsignal von einer Abfühlvorrichtung eines anderen physikalischen Parameters in einem zu regelnden System hergeleitet werden. Die Eingangswelle 72 des Potentiometers ist mit einem Potentiometer-Antriebsarm 74 verbunden, welcher mit dem anderen Ende an einer kurzen Welle 76 befestigt ist, die mit der Betätigungsvorrichtung verbunden ist. Auf diese Weise wird aufgrund der Bewegung der Betätigungsvorrichtung die Eingangswelle gedreht, die den Schieber des Potentiometers bewegt, wodurch ein elektrisches Signal in irgeneinem geschlossenen Regelschaltkreis geschaffen wird, welches verwendet werden kann, um eine Einstellvorrichtung zu regeln.

Eine Einstellvorrichtung gemäß der Erfindung erlaubt eine genaue Stellungsregelung bei im wesentlichen gleichem Strom. Sie ist weiterhin elektrisch wirkungsvoll und kann als eine robuste Konstruktion ausgeführt werden, die bei ungünstigen Umgebungsbedingungen verwendet werden kann. Die winklige Anordnung des Ausgangs hinsichtlich der Ausrichtung der Vorrichtung, wenn sie montiert ist, kann je nach Wunsch verändert werden und es sind Vorrichtungen vorgesehen, um ein Rückführungssignal entsprechend der Stellung zu schaffen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisch betätigte Einstellvorrichtung mit einer Grundplatte, die aus magnetisierbarem Material hergestellt ist, welche einen Endteil mit einer öffnung in der Mitte und einen mittleren tassenförmigen Teil aufweist der sich von dem Endteil erstreckt und eine innere Oberfläche hat, die sich von dem freien Ende in Richtung des Endteils neigt, bei der ein Wicklungsgehäuse aus magnetisierbarem Material sich von dem Endteil erstreckt und eine mittlere öffnung an dem Ende entfernt von dem Endteil aufweist, bei der eine ringförmige Betätigungswicklung zwischen dem Endteil und dem Ende des Wicklungsgehäuses entfernt von dem Endteil vorgesehen ist bei der eine Betätigungsachse in der mittleren öffnung des Endteils so befestigt ist, daß ihre Längsmittellinie durch die Mittelpunktslinien der mittleren inneren Tasse und der mittleren öffnung in dem Wicklungsgehäuse verläuft bei der eine hohle Betätigungsvorrichtung aus magnetisierbarem Material die Betätigungsachse umgibt und an dem einen Ende angeschrägt ist, wodurch ihre äußere Oberfläche und das eine Ende mit der inneren Oberfläche der mittleren Tasse übereinstimmt, bei der eine erste Lagerschale in der Betätigungsvorrichtung an dem geneigten Ende befestigt ist, bei der Rollenlager mit der Betätigungsvorrichtung in Eingriff kommen, und bei der eine Feder eine Kraft auf die Betätigungsvorrichtung ausübt, um die Betätigungsvorrichtung weg von dem Endteil der Grundplatte zu drücken, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Lagerschale (54) in der Betätigungsvorrichtung (46) mit Rollenlagern befestigt ist, die mit der Betätigungsachse (42) in Eingriff kommen, daß sie ein Gehäuse (2) aufweist, das an dem von der Grundplatte (18) abgewandten Ende offen ist und die Grundplatte (18) und das Wicklungsgehäuse (28) mit dem geschlossenen Ende umgibt und die Grundplatte (18) abdeckt, daß ein Gehäusedeckel (38) ein offenes Ende aufweist, das dem offenen Ende des Gehäuses (2) gegenüberliegt, daß das geschlossene Ende des Gehäusedeckels (38) mit einer mittleren Ausnehmung (40) versehen ist, welche das andere Ende der Betätigungsachse (43) aufnimmt und daß der Gehäusedeckel (38) lösbar mit dem Gehäuse (2) verbunden ist, um zu gestatten, daß es in irgendeiner Vielzahl von Stellungen befestigt werden kann, wodurch eine den Gehäusedeckel drehbar durchsetzende, durch die Betätigungsvorrichtung (46) rotierbare Antriebswelle (60) sich quer zur Längsachse der Betätigungsachse (43) in irgendeiner von einer Vielzahl von Richtungen erstrecken kann.

2. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (60) mit einem Ende eines Gliedes (64) verbunden ist, dessen anderes Ende mit der Betätigungsvorrichtung (46) benachbart zu deren vom Endteil (20) abgewandten Ende verbunden ist, wodurch die Bewegung der Betätigungsvorrichtung (46) auf der Betätigungsachse (42), wenn die Betätigungswicklung (34) erregt ist, bewirkt, daß sich die Antriebswelle (60) dreht.

3. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Abtriebswelle (60) ein repräsentatives Signal einer Variablen regelbar ist.

4. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet daß sie ein Potentiometer (68) mit einer drehbaren Eingangswelle (72) aufweist daß ein Antriebsarm (74) mit seinem einen Ende mit der Eingangswelle (72) und mit seinem -anderen Ende mit

·> der Betätigungsvorrichtung (46) benachbart zu deren vom Endteil (20) abgewandten Ende verbunden ist, wodurch die Bewegung der Betätigungsvorrichtung (46), wenn die Wicklung erregt ist, bewirkt daß sich die Eingangswelle (72) dreht um den

ι <> Widerstand des Potentiometers zu verändern.

5. Einstellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Antriebswelle (60) in dem Gehäusedeckel auf der einen Seite befestigt und im Abstand von der Längsmittellinie der Betätigungs- > achse (42) angeordnet ist, und daß das Potentiometer (68) in dem Gehäusedeckel (38) auf der anderen Seite im Abstand von der Längsmittellinie der Betätigungsachse (42) angeordnet ist