DE2727293A1

DE2727293A1 - Servo drive with motor and worm transmission - has worm shaft travelling 3 per cent of total adjustment path to reach closed position

Info

Publication number: DE2727293A1
Application number: DE19772727293
Authority: DE
Inventors: Werner Otte; Hans Richter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-06-16
Filing date: 1977-06-16
Publication date: 1978-12-21

Abstract

The adjustable servo drive has a worm transmission with a sprung-mounted worm shaft and limit switches. The electric motor is coupled to the input shaft of the worm transmission through a mechanical coupling with adjustable torque. Axial spring pressure acts on the worm shaft in the closing direction. The coupling limit torque and the limit switch adjustment are so adjusted to each other that, when the worm shaft reaches the closed position, it has travelled about 3% of the total adjustment path.

Description

Stellantrieb mit SchneckengetriebeActuator with worm gear

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb mit Elektromotor, Schneckengetriebe mit axial federnd gelagerter Schnecke und Endlagenabschaltung.The invention relates to an actuator with an electric motor, Worm gear with axially spring-mounted worm and end position switch-off.

Derartige Antriebe werden in Verbindung mit Stellgliedern eingesetzt, die ein relativ großes Drehmoment zu ihrer Bewegung benötigen, beispielsweise große Klappen und Kugelhähne.Such drives are used in connection with actuators, which require a relatively large torque to move them, for example large ones Flaps and ball valves.

Um die Antriebe vor unzulässigen Uberlastungen zu sciützen, sand für eine oder beide Stellrichtungen Schalter vorgesehen, diL bei Erreichen der Endlage bzw. der Schließstellung den Elektromotor abschalten. Das kann beispielsweise mit Hilfe der axial zwischen vorgespannten Tellerfedern gelagerten Schnecke geschehen, die beim Erreichen einer der Endlagen des Stellglieds, z. 13. bei Dichtschließen des betätigten Ventils, um eine kleine, der; Schalthub des Endlagenabschalters entsprechende Strecke auswandert.To protect the drives from excessive overloading, sand for one or both actuating directions switch provided, diL when the end position is reached or switch off the electric motor in the closed position. This can be done with, for example With the help of the worm, which is axially supported between pretensioned disc springs, when reaching one of the end positions of the actuator, z. 13. with tight closing the actuated valve to a small, the; Switching stroke of the limit switch corresponding Emigrates route.

Insbesondere bei Großarmaturen kommt es jedoch häufig vor, Ccß durch größere Temperaturschwankungen bedingte Materialdehungen in der Armatur und/oder in der Leitung die Ursache dafür sind, daß sich der Drosselkörper des Stellglieds aus seinen Dichtsitz löst, so daß häufig nachgestellt werden muß.However, especially with large valves, it often happens that Ccß Material expansions in the fitting and / or due to greater temperature fluctuations in the line are the cause that the throttle body of the actuator releases from its sealing seat, so that it must be readjusted frequently.

Um bei der Verwendung von Schneckengetrieben eine Überlastung oder Beschädigung von Stellglied und Getriebe bei falschen elektrischem Anschluß des Stellmotors oder fehlerhafter ninstel;ung der Endlagenschalter zu vermeiden, ist es weiterhin notwendig, das auf die Eingangswelle des Schneckengetriebes wirkende Drehmoment relativ Genau zu definieren und dementsprechend die Stellmotore auszulegen, um deren Schwungmomente möglichst kleinzuhalten. Das bedeutet häufig einen Verzicht auf die Anv/ersdl , von preisgünstigon Serienmotoren.In order to avoid overload or Damage to actuator and gearbox if the electrical connection of the Servomotor or incorrect adjustment of the limit switch is to be avoided it is still necessary that acting on the input shaft of the worm gear Torque To be defined relatively precisely and, accordingly, the Design servomotors in order to keep their moment of inertia as small as possible. That means often a waiver of the Anv / ersdl, of inexpensive series engines.

Es besteht demgemäß die Aufgabe, einen SteJlantrieb der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß insbesondere in Verbindung mit Großarmaturen die beschriebenen Nachteile nicht auftreten.There is accordingly the task of producing a steering drive of the type mentioned at the beginning Kind to improve so that especially in connection with large valves the described Disadvantages do not occur.

Eine Lösung der Aufgabe wird darin gesehen, daß der Elektromotor über eine mechanische, kraftschlüssige Kupplung mit einstellbarem Kraftschlußgrenzwert mit der Eingangswelle des Schneclrcngetriebes verbunden ist und daß die auf die Schneckenwelle in Schließrichtung wirkende Axialfederkraft, der Kraftschlußgrenzwert der Kupplung und die Einstellung des Endlagenschalter csart aufeinander abgestimmt sind, daß die Schneckenwelle nach, Brreichen der Schließstellung um etwa 3 % des Gesamtstellwegs auswandert.A solution to the problem is seen in the fact that the electric motor over a mechanical, frictional coupling with an adjustable frictional limit value is connected to the input shaft of the Schneclcngetriebes and that the on the Axial spring force acting in the closing direction of the worm shaft, the frictional connection limit value the coupling and the setting of the limit switch csart are coordinated are that the worm shaft after reaching the closed position by about 3% of the Total travel emigrates.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mechanische Rupplur.g als austauschbares, geschlossenes Bauteil ausgeführt und zwischen Motor und Getriebe eingefügt.In a preferred embodiment, the mechanical Rupplur.g designed as an exchangeable, closed component and between the engine and transmission inserted.

Löst sich der Drosselkörper der Armatur durch äußere Einflüsse, z. B. Temperaturschwankungen oder Druckstöße, aus seinem Sitz, so kann die ausgewanderte, federbelastete Schnecke über das Schneckenrad ein Drehmoment auf die Abtriebswelle ausüben, das einen ständigen Dichtsitz der Armatur gewährleistet. Die Relation zwischen der auf die Schnecke wirkenden Axialfederkraft und dem Kraftschlußgrenzwert kann an der gut zugänglichen mechanischen Kupplung, beispielsweise einer Rutschkupplung, von außen leicht eingestellt werden, so daß das ganze System bei Ausfall oder falscher Einstellung der Endlagenschalter des Stellantriebs vor Beschädigungen oder Überlastung geschützt wird.If the throttle body of the valve is released by external influences, e.g. B. temperature fluctuations or pressure surges, from his seat, so the emigrated, spring-loaded worm applies torque to the output shaft via the worm wheel exercise that ensures a permanent tight fit of the valve. The relation between the axial spring force acting on the worm and the frictional connection limit value on the easily accessible mechanical clutch, for example a slip clutch, can be easily adjusted from the outside, so that the whole system in case of failure or wrong Adjustment of the limit switches of the actuator against damage or overload is protected.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur als Ausführungsbeispiel das eigentliche Schneckengetriebe mit den erfindungsgemäßgen Verbesserungen dargestellt und im folgenden beschrieben.To explain the invention is shown in the figure as an exemplary embodiment the actual worm gear shown with the improvements according to the invention and described below.

Auf die Darstellung des Elektromotors, des Stellglieds und der Endlagenabschalter in bekannter Ausführung wurde der Ubersichtlichkeit halber verzichtet.On the representation of the electric motor, the actuator and the Limit switch the known design has been omitted for the sake of clarity.

Das Schneckengetriebe 1 ist in einem Gehäuse 2 angeordnet und besteht aus einem Schneckenrad 3 und der mit ihm in bekannter Weise zusammenwirkenden Schnecke 4, deren Welle 5 die Eingangswelle des Schneckengetriebes 1 ist. Das Schneckenrad 3 sei über seine Welle mit der Welle eines Stellglieds, z. B. eines Kugelhahns, verbunden, dessen Gesamtstellweg s einem Drehwinkel des Schneckenrads 3 von 900 entspricht. Die Schließrichtung sei die mit dem voll ausgezogenen Pfeil angedeutete Richtung im Uhrzeigersinn. Auf das entgegen dieser Richtung liegende Wellenende der Schneckenwelle 5, die axial beweglich gelagert ist, wirkt die Federkraft des Tellerfederpakets 6 über eine sich auf das Gehäuse 2 abstützende Muffe 7. Eine weitere, auf das andere Ende der Schneckenwelle 5 aufgesetzte Muffe 8 schließt an die mechanische, kraftschlüssige Kupplung 9 an, die als federbelastete Klauen-oder Kugelkupplung ausgeführt sein kann. Die Federkraft des den Kraftschluß herstellenden Federpakets 10 in der Kupplung 9 ist von außen einstellbar und damit auch der Kraftschlußgrenzwert.The worm gear 1 is arranged in a housing 2 and consists from a worm wheel 3 and the worm cooperating with it in a known manner 4, the shaft 5 of which is the input shaft of the worm gear 1. The worm wheel 3 is on its shaft with the shaft of an actuator, z. B. a ball valve, connected, the total travel s an angle of rotation of the worm wheel 3 of 900 is equivalent to. The closing direction is indicated by the solid arrow Clockwise direction. On the shaft end opposite to this direction the worm shaft 5, which is axially movable, acts the spring force of the Disk spring assembly 6 via a sleeve 7 supported on the housing 2. sleeve 8 placed on the other end of the worm shaft 5 connects to the mechanical, non-positive coupling 9, which acts as a spring-loaded claw or ball coupling can be executed. The spring force of the spring assembly producing the frictional connection 10 in the clutch 9 can be adjusted from the outside and thus also the frictional connection limit value.

Die Kupplung 9 ist über die Welle 11 mit dem nicht gezeichneten, den Stellantrieb antreibenden Elektromotor gekuppelt.The clutch 9 is on the shaft 11 with the not shown, the Actuator driving electric motor coupled.

Die Schneckenwelle 5 und die mit ihr verbundenen Elemente sind in dem Schnittbild, durch die Mittellinie getrennt, in zwei Lagen dargestellt. In der linken Hälfte ist die Schnecke 4 in ihrer normalen Stellung bei Erreichen der Schließstellung gezeichnet.The worm shaft 5 and the elements connected to it are shown in FIG the sectional view, separated by the center line, shown in two layers. In the On the left half, the screw 4 is in its normal position when the closed position is reached drawn.

Mit Erreichen der Schließstellung erhöht sich das auf die Schnekke 4 wirkende Gegendrehmoment und diese wandert gegen die Kraft des Federpakets 6 axial aus und zwar um etwa 3 96 des Gesamtstellwegs s, was hier etwa 30 entspricht. In dieser Stellung sprechen auch die hier nicht gezeichneten, richtig eingestellten Endlagenschalter an, oder die in Abstimmung auf die Federkraft des Pakets 6 eingestellte kraftschlüssige Kupplung 9 kuppelt aus. Die so in dem Federpaket 6 gespeicherte Kraft reicht aus, um über das Schneckenrad 3 die Armatur auch bei großen Temperaturschwanzungen oder Druckstößen in ständigem Dichtsitz zu halten. Wie zu erkennen ist, lassen sich bei dem Schneckengetriebe 1 sowohl das in einem Gehäuse 12 angeordnete Federpaket 6 als auch die mechanische Kupplung 9, die als geschlossenes Bauteil ausgebildet ist, leicht austauschen.When the closed position is reached, this increases on the screw 4 acting counter torque and this migrates axially against the force of the spring assembly 6 off by about 3 96 of the total travel s, which corresponds to about 30 here. In this position is also spoken by the correctly set ones not shown here Limit switch on, or the one set in coordination with the spring force of the package 6 frictional coupling 9 disengages. The so stored in the spring package 6 Power is sufficient to operate the valve via the worm wheel 3, even in the event of large temperature fluctuations or to keep pressure surges in a permanent tight fit. As can be seen, can in the worm gear 1 both that arranged in a housing 12 Spring package 6 as well as the mechanical clutch 9, which as a closed component is designed to easily replace.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims 1. Actuator with electric motor, worm gear with axially spring-mounted worm and end position switch-off, (i d u r c h g e it is not possible to say that the electric motor has a mechanical, non-positive connection Coupling (9) with adjustable frictional connection limit value with the input shaft of the worm gear (1) is connected and that the kenwelle on dic worm (5) acting in the closing direction Axial spring force, the frictional connection limit value of the clutch (9) and the setting (tCS limit switches are coordinated in such a way that the worm shaft (5) migrates by about 3% of the total travel (s) when the closed position is reached.

2. Actuator according to claim 1, characterized in that the mechanical coupling (9) designed as an exchangeable, closed component and can be inserted between the motor and the transmission (1).