DE2821543C2 - Vorrichtung zur Anzeige der Winkelstellung eines Aktionsteils eines Mechanismus - Google Patents

Description

Die Ei findung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Anzeige der Winkelstellung eines Aktionsteils eines Mechanismus entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der AT-PS 2 23 263 bekannt. Dort wird im Zusammenhang mit Kopierwerken darauf hingewiesen, daß in vielen Fällen mehrere Umdrehungswege zu überwachen sind, was jedoch bei den bisher bekannten Ausführungsfonnen mit erheblichem Konstruktionsaufwand verbunden war. Im Zusammenhang mit diesem Problem besteht die Lösung der AT-PS 2 23 263 darin, daß ein Untersetzungsgetriebe zwischengeschaltet wird, um eine Steuerung mittels der Steuerscheiben so vornehmen zu können, daß die auf der Steuerscheibe befindlichen Schaltnocken bei einer Umdrehung des anzutreibenden Mechanismus mehrere Umdrehungen durchführen können. Das Zwischenschalten eines derartigen Getriebes stellt jedoch nach wie vor einen nicht unerheblichen Konstruktionsaufwand dar.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für derartige Vorrichtungen sind Rohrverschlüsse oder Drosseleinrichtungen, z. B. Absperrklappen, Schieber, Ventile, Hähne bzw. die Mitnehmerteile dieser Organe.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die eingangs genannte Vorrichtung dahingehend weiter zu entwickeln, daß mit einfachen konstruktiven Mitteln ein Vorschalten, trotzdem aber ein Weiterdrehen der Welle des anzutreibenden Mechanismus möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

Merkmale gelöst, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 enthalten sind.

Durch die Verwendung von drei Ringteilen ist eine Möglichkeit dahingehend gegeben, eine End- oder Zwischenstellung als Vorschaltstellung für das Betätigen eines Schalters zu verwenden, trotzdem aber die Welle des anzutreibenden Mechanismus weiter zu drehen, ohne daß das die Schaltnocken tragende Ringteil weitergedreht werden müßte, woraus eine Beeinflussung des Schaltvorgangs resultieren würde. Es erfolgt der drenabhängige Schaltvorgang nicht unmittelbar über die Welle, sondern nur mittelbar unter Zwischenschaltung eines Rutschkupplungselementes, welches in einer bestimmten Stellung eine Relativdrehung der beiden inneren Ringteile zuläßt, die normalerweise derart miteinander gekuppelt sind, daß sie sich miteinander bewegen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung mit zwei einen Ringraum umgebenden Ringteilen im zusammengefügten Zustand,

Fig.2a bis 2c und 3a bis 3d Darstellungen der Vorrichtung mit einer elastischen Kupplung und

F i g. 4a bis 4d Schnittzeichnungen von Ausführungsformen, die mit Planetenrädern ausgestattet sind.

Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß ein erstes Ringteil 101 an einem feststehenden Halter und das zweite RingteU 102 an einer sich verdrehenden Konstruktion befestigt ist, deren eine mögliche Drehrichtung durch einen Pfeil symbolisiert ist. Die gezeigte Anordnung ist der montierte Zustand der Vorrichtung.

Fig.2a stellt eine Vorderansicht und Fig.2b eine Draufsicht im Schnitt dar. Das den Winkelstellungsgeber zeigende Detail ist in Fig.2c aufgestellt. Im vorderen Ringteil 201 ist ein mit einer Anschlagsnut ausgeführtes feststehendes Rad 218 befestigt. An der äußeren Wand des ersten Ringteiles 201 ist ein den Umformer 213 enthaltendes geschlossenes Gehäuse 214 angeordnet. Durch die äußere Wand des Gehäuses 214 ist das das Ausgangssignal weiterleitende Kupplungselement 206 herausgeführt, das auch bei dieser Ausführung ein Kabel ist. Der Umformer 213 selbst enthält bei diesem Beispiel Mikroschalter 211, die durch die Rollenhebel 210 betätigt werden. Die Rollenhebel 210 erreichen durch die in dem durch das geschlossene Gehäuse 214 abgedeckten Teil des ersten Ringteiles 201 ausgebildeten Öffnungen 215 in die Bewegungsbahn 217 des bzw. der beweglichen Teile 209 des in dem Ringraum angeordneten Winkelstellungsgeber, der entlang eines Abschnittes der Bahn 217 rr.it einer unterbrochenen Linie eingezeichnet wurde. Bei diesem Beispiel sind die sich bewegenden Teile 209 des Winkelstellungsgebers auf dem Mantel des umlaufenden Teiles 207 ausgebildete Nocken, Segmente oder dergleichen und die Rollenhebel 210 betätigen auf die Nocken auflaufend den einen bzw. den anderen Mikroschalter 211, je nach dem, ob die Rohrarmatur im Verlaufe der Winkelverdrehung die Endstellung erreicht oder in ihre Ausgangsstellung zurückgekehrt ist. Bei einer Ausführungsform beträgt der zwischen den beiden Endstellungen liegende Winkelabstand 90°. Die Funktion des Verbindungselementes zwischen dem sich verdrehenden Teil 207 und de?m zweiten Ringteil 202 wird durch einen Wellfederring 216 bewerkstelligt, der mit einer eine Reibkraftverbindung- gewährleisteten Vorspannung zwischen dem zweiten Ringteil 202 und dem sich verdrehenden Teil 207 in der Weise angeordnet ist, daß sich die inneren Welischeitelpunkte des Federringes 216 an den äußeren Mantel des Ringteiles 202 und die äußeren Wellscheitelpunkte an den inneren Mantel des sich verdrehenden Teiles 207 abstützen. Die Anschlagnut des feststehenden Rades 2ί8 bildet die Signalbereichbahn 208, derun Winkelab-

i» stand zwischen den beiden Endstellungen übereinstimmt (in diesem Beispiel demgemäß 90° beträgt) und deren Winkelstellung so ausgewählt ist, daß der auf dem äußeren Mantel des sich verdrehenden Teiles 207 ausgebildete Anschlag 212 zu dem Zeitpunkt an die eine Wand der Nut anschlägt, zu der der die eine Endstellung abfühJende Rollenhebel 210 auf den den beweglichen Teil 209 des Winkelstellungsgebers bildenden Nocken aufläuft, an die andere Wand hingegen zu dem Zeitpunkt, zu dem der die andere Endstellung abtastende Rollenhebel 210 auf den Nocken aufläuft

Die Arbeitsweise wird anhand der Kontrolle der Bewegung des auf eine Verdrehung von 90° ausgelegten Maschinenteiles erläutert Wird der Maschinenteil in die eine Endstellung gebracht, so geht der Positionsgeberapparat ebenfalls in die eine Endstellung, indem während des Verdrehens der sich verdrehende Teil 207 bei Erreichen der Endstellung durch den Anschlag 212 angehalten wird, wobei die Rohrarmatur (z. B. der Rohrabsperrhahn) und der an seiner Welle befestigte

J<> zweite Ringteil 202 entgegen der durch den Wellfederring 216 ausgeübten Reibkraft bis zur Endstellung des Hahnes sich weiterverdrehen kann. Die Länge und die Winkelstellung des den sich bewegenden Teil 209 bildenden Nockens ist so auszuwählen, daß die Rolle des Rollenheberhebels 210 entlang der Länge des gewünschten Vorschaltwinkels angehoben bleibt.

F i g. 3a stellt einen Schnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles in einer Vorderansicht dar. F i g. 3b zeigt eine Draufsicht dieser Ausführungsform und Fig.3c

■to eine Ausführung mit verlängertem Fühlerarm. F i g. 3d wiederum zeigt einen Schnitt einer Ausführung mit mehreren Umdrehungen. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist auf dem zweiten Ringteil 302 verdrehbar der sich verdrehende Teil 307 und zwischen diesen mit einer Vorspannung der die Reibkraft sichernde Wellenfederring 316 angeordnet. Der Umfangsmantel des aus dem äußeren Mantel des sich verdrehenden Teiles 307 hervorstehend ausgebildeten Winkelstellungsgebers 309 besitzt eine im Vergleich zum Drehpunkt des sich verdrehenden Teiles 307 einen veränderlichen Radius aufweisende Bahn, zum Beispiel eine ansteigende Spirale, auf die die Rolle des Rollenhebels 310 durch die Feder 327 des Abfühlorgans aufgedrück; wird. Der Rollenhebel 310 verdreht sich um die auf dem ersten Ringteil 301 angeordnete Achse. Auf der Achse ist der Schalthebel 328 mindestens eines Mikroschalters 311 angeordnet. Dieser Schalthebel 328 wird durch eine Schaltfeder 329 mit der zum Umschalten erforderlichen Kraft an den Betätigungsstift des Mikroschalters 311 angedrückt. An den Rollenhebelbogen 310 ist ein mit einer Klaue versehener Schaltbogen 330 entlang des Kreises verschiebbar angeordnet. Zwischen dem Rollenhebelbogen und dem Schaltbogen 330 sind zur Sicherung der Reibkraft vorgespannte Abdrückfedern 331 durch Stellschrauben festgehalten, mit Hilfe deren das Zusammendrücken der Federn eingestellt werden kann. Die Klaue des Schaltbogens 330 ist auf ihrer dem Mikroschalter 311 abgewandten Fläche mit dem

Schalthebel 328 in Berührung und wirkt in der sich vom Mikroschalter 311 entfernenden Richtung.

Auf dem der ansteigenden Bahn des sich bewegenden Teiles 309 folgenden Rollenhebel 310 ist der mit Anschlagklaue versehene Schaltbogen 330 fixiert. Mit dem Anschlagen an die Anschlagschraube 332 ist die eingestellte Vorschaltung erreicht.

Die die Rolle haltende Stange des Rollenhebels 310 kann verlängert werden, wodurch eine weiter weg gelegene Anordnung (siehe F i g. 3c) des Umformgehäuses 314 vom Ringraum ermöglicht werden kann.

Bei der Ausführung gemäß Fig.3d ist der den mit ansteigender Bahn ausgeführten beweglichen Teil 309 des Winkelstellungsgebers tragende sich bewegende Teii 307 auf einem durch eine Zahnradübersetzung angetriebenen weiteren sich verdrehenden Teil 325 — gegen eine Reibkraft verdrehbar — angeordnet. Bei dieser Ausführung vollführt die Rolle des Rollenhebels 310 eine annähernd radiale Bewegung, mit deren Hilfe Umformer beliebiger Zahl (Mikroschalter, Magnetschalter, Potentiometer usw.) die Fernanzeige von Stellungen beliebiger Zahl ermöglichen. Außerdem ergibt sich bei dieser Ausführung die Möglichkeit, den sich bewegenden Teil des Winkelstellungsgebers im Inneren der Maschine und den im Signalumformer außerhalb der Maschine anzuordnen (beispielsweise kann der sich verdrehende Teil 307 auch im Übersetzungsgetriebe des Schiebers — unter dem öl — angeordnet werden).

Fig. 4a bis d zeigen einen Querschnitt sowie drei Schnittzeichnungen in Draufsicht in den Ebenen 4b, 4c und4c/der Fig. 4a.

Ais Schaltelement wird hier ein außenverzahntes Planetenrad 419 verwendet, das auf einem im Vergleich zur Drehachse sich verdrehenden Teiles 407 exzentrisch angeordneten, eine äußere Lauffläche aufweisenden Lager 420 verdrehbar gelagert ist. Das Planetenrad 419 steht mit einem am ersten Ringteil 401 befestigten, einen größeren Teilkreisdurchmesser als das Planetenzahnrad 419 aufweisenden innenverzahnten Zahnrad 421 direkt oder indirekt in Eingriff und ist mit einem an dessen äußerer Ebene angeordneten Konstruktionselement, z. B. einen Stift mit einem weiteren sich verdrehenden Teil 425 verbunden. In dem Ausführungsbeispiel ist der Eingriff indirekt, da das Planetenzahnrad 419 über ein außenverzahntes weiteres Zahnrad 422, welches zum Planetenzahnrad 419 koaxial (daneben) angeordnet ist, jedoch einen von dessen Teilkreisdurchmesser abweichenden Teilkreisdurchmesser (d\ nicht gleich dr, m nicht gleich n₂) aufweist, mit dem an das einen größeren Teilkreisdurchmesser aufweisende sich verdrehende Teil 425 koaxial befestigten innenverzahnten Zahnrad 423 in Eingriff steht.

Der weitere sich verdrehende Teil 425 ist auf der an den ersten Ringteil 401 koaxial befestigten, oder auf diesem ausgebildeten Lagerfläche verdrehbar gelagert. Auf dem weiteren sich verdrehenden Teil 425 ist bzw. sind der bzw. die sich verdrehenden Teile 407 verdrehbar angeordnet. Zwischen dem sich verdrehenden 407 und dem bzw. den weiteren sich verdrehenden Teilen 425 versieht der die Reibkraft durch Vorspannung gewährleistende Wellfederring 416 die Funktion des Verbindungselementes. Der bewegliche Teil 409 des einen Winkelstellungsgebers ist ein auf dem Mantel

!5 eines weiteren sich verdrehenden Teiles 425 vorgesehener Nocken (oder ein Segment usw.). Der eine Rollenhebel 410 schaltet beim Auflaufen auf den einen Nocken in der Endstellung in der einen Drehrichtung den einen Mikroschalter 411. Ebenso schaltet der andere Nocken des sich verdrehenden Teiles 407 als beweglicher Teil 409 den anderen Mikroschalter 411, sobald die Endstellung in der entgegengesetzten Drehrichtung erreicht ist.

Im ersten Ringteil 401 sind Nuten 426 vorgesehen, in denen — in Längsrichtung verstellbar — die Anschläge 412 befestigt sind, die an die radiale Wand des sich bewegenden Teiles 409 in den Endstellungen ausschlagen. In der die anderseitige radiale Wand der die beweglichen Teile 409 bildenden Nocken sind — ein- und ausschraubbar — die zur Fixierung der Grundstellung dienenden Anschlagschrauben 424 in den im ersten Ringteil 401 vorgesehenen Gewindebohrungen angeordnet.

Bei dieser Ausführung ist der zwischen den beiden Endstellungen liegende Winkelabstand bei einer Umdrehung etwa 350°. Dazu sind soviele volle Umdrehungen hinzuzurechnen, die den Wert η der Zahnradübersetzung (in diesem Falle einer Planetenradübersetzung) entsprechen. Durch Ausbau der Planetenzahnräder 419 bzw. 422 und des exzentrischen Lagers 420 und durch die starre Verbindung des weiteren sich verdrehenden Teiles 425 und des zweiten Ringteiles 402 können auch kleinere Verdrehwinkel als 330° (z. B. 90°) mittels des Apparates zur Fernanzeige gebracht werden.

Die Länge des den beweglichen Teil 409 des Winkelstellungsgebers bildenden Nockens und die fixierte Stellung des Anschlages 412 in der Anschlagnut 426 ist so zu wählen, daß die Rolle des Roücnhebels 410 entlang des gewünschten Vorschaltwinkels angehoben bleibt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Anzeige der Winkelstellung eines Aktionsteils eines Mechanismus, wie einer Rohrabsperrarmatur, zur Abgabe eines Informationssignals und/oder eines Stellsignals, wobei die Vorrichtung an den Mechanismus anschließbar ist, mit einem äußeren, feststehenden, mindestens einen Schalter tragenden ersten Konstruktionselement und einem mit der Welle des Mechanismus verdrehbaren zweiten Konstruktionselement, wobei mittels von der Welle des Mechanismus drehangetriebenen Schaltteilen eines Winkelstellungsgebers auf die Schalter eingewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Konstruktionselement als erstes (201; 301; 401) bzw. zweites Ringteil (202; 302; 402) ausgebildet sind, daß radial außerhalb des zweiten Ringteils (202; 302; 402) ein die sich drehenden Schaltteile (209; 309; 409) des Winkelstellungsgebers tragendes, koaxiales drittes Ringteil (207; 307; 407) angeordnet ist, welches über ein Rutschkupplungsteil (216; 316; 416) mit dem zweiten Ringteil (202; 302; 402) gekuppelt ist, und daß die Winkelstellungsgeber (215; 315; 415) an einen Signalumformer (213) angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Ringteil (201; 301; 401; 202; 302; 402) als eine wasserdichte und/oder luftdicht schließende Passung gewährleistende Dichtungen ausgeführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformer (213) an der Außenwand des ersten Ringteiles (201) in einem geschlossenen Gehäuse (214) angeordnet und durch die Außenwand dieses Gehäuses (214) ein Ausgangskopplungselement (206) des Umformers (213) hindurchgeführt ist, und daß in dem durch das geschlossene Gehäuse abgedeckten Teil des ersten Ringteils (201) eine oder mehrere öffnungen (215) ausgebildet sind, und durch diese Öffnungen (215) ein oder mehrere Fühler des Umformers (213) beispielsweise Rollenhebel (210) in die Bewegungsbahn (217) des bzw. der sich bewegenden Schaltteile (209) des im Ringraum angeordneten Winkelstellungsgebers hineinreichen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Ringteil (201) ein mit einer Anschlagnut versehenes feststehendes Rad (218) befestigt und das sich verdrehende dritte Ringteil (207) ein Nockenrad ist und daß das Rutschkupplungsteil ein zwischen dem zweiten Ringteil (202) und dem dritten Ringteil (207) angeordneter, durch Vorspannung eine Reibkraftverbindung gewährleistender Wellfederring (216) ist und der bzw. die sich bewegenden Schaltteile (209) des Winkelstellungsgebers an dem äußeren des dritten Ringteiles (207) ausgebildete hervorstehende Teile, Nocken, Segmente und dergl. sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der das Schaltteil (309) des Winkelstellungsgebers bildende, auf dem Außenmantel des dritten Ringteiles (307) angeordneten hervorstehende Teile entlang dem Umfang einer kontinuierlichen Linie, zum Beispiel einer Schnekkenlinie folgend, mit einem sich erhöhenden Mantel ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem äußeren

Mantel des dritten Ringteiles (207) und auf dem inneren Mantel des feststehenden Rades (218) die zusammenarbeitenden Konstruktionselemente an sich bekannter Endanschlagkonstruktionen angeordnet oder ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltelement eine zwischen dem zweiten Ringteil (402) und dem dritten Teil (407) angeordnete Planetenradübersetzung mit einem ersten und einem zweiten Planetenzahnrad (419 und 422) ist, die koaxial nebeneinander in starrer Verbindung vorgesehen oder einstückig ausgebildet und mit abweichendem Teilkreisdurchmesser (d\ ungleich <&) und Übersetzungsverhältnis (m ungleich n₂) ausgestattet sind und auf dem inneren Mantel des ersten Ringteiles (401) ein innenverzahntes Zahnrad (421) ausgebildet oder feststehend angeordnet ist, mit dem das erste Planetenzahnrad (419) in Eingriff steht, wobei das zweite Planetenzahnrad (422) mit dem mit einem innenverzahnten Zahnrad ausgestatteten weiteren, sich verdrehenden Teil (425) in Eingriff steht und zwischen dem mit dem sich bewegenden Schaltteil (409) des Winkelstellungsgebers ausgestatteten, dem dritten Ringteil (407) und einem weiteren sich bewegenden Teil (425) ein durch Vorspannung eine Reibkraftverbindung gewährleistender Wellfederring (416) angeordnet ist

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Ringteil (407) auf dem weiteren sich bewegenden Teil (425) verdrehbar gelagert ist und daß das weitere sich bewegende Teil (425) gegenüber einem am ersten Ringteil (401) befestigten Konstruktionselement (401 a) verdrehbar gelagert ist.