DE3327946A1

DE3327946A1 - Durch einen endlagenfesten elektromotor angetriebener schubantrieb

Info

Publication number: DE3327946A1
Application number: DE19833327946
Authority: DE
Inventors: Heinrich 4955 Hille Tiemann
Original assignee: Schoppe and Faeser GmbH
Current assignee: Schoppe and Faeser GmbH
Priority date: 1983-08-03
Filing date: 1983-08-03
Publication date: 1985-02-21
Also published as: DE3327946C2

Description

Durch einen endlagenfesten Elektromotor angetriebener
Schubantrieb Die Erfindung bezieht sich auf einen durch einen endlagenfesten Elektromotor angetriebenen Schubantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Schubantrieb ist aus dem Listenblatt 68-2.04 "Elektromotorische Schubantriebe für Regeleinrichtungen RS 10, RS 20" vom September 1981 der Hartmann & Braun AG bekannt. Die Drehbewegung eines endlagenfesten Elektromotors wird mittels einer von diesem über ein Getriebe angetriebenen Spindelmutter und einer gegen Verdrehen gesicherten Gewindespindel in eine schiebende Bewegung umgewandelt. Zur Aufnahme von Kraftspitzen ist die Mutter-Spindel-Kombination über Tellerfedern gegen das Gehäuse des Schubantriebs-abgestützt. Durch die Anordnung von Tellerfedern zwischen der Mutter-Spindel-Kombination und dem Gehäuse des Schubantriebs lassen sich beim Schließen eines von dem Schubantrieb betätigten Stellgliedes an der Schubstange des Schubantriebs entstehende Kraftüberhöhungen nur unkontrolliert begrenzen. Die Größe der Kraftüberhöhungen wird u.a. von den Schwungmassen von Motor und Getriebe, von (in der Toleranz zulässigen) Überspannungen der Versorgungsspannung, durch veränderlichen Wirkungsgrad der Zahngetriebe und der Dreh-Schub-Wandlung sowie von Wärmedehnungen beeinflußt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schubantrieb der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß auf die Schubstange des Schubantriebs einwirkende Kraftüberhöhungen auf einstellbare -Werte begrenzbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Erfindung erlaubt es auch, die maximale Schließkraft eines von dem Schubantrieb angetriebenen Stellgliedes auf vorgegebene Werte einzustellen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schubantriebs sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Um die Zeichnung übersichtlicher zu halten, sind die für den Zusammenbau des Schubantriebs erforderlichen Teilungsfugen des Gehäuses und der Antriebshülse für die Spindelmutter nicht dargestellt.
Die Zeichnung zeigt einen vereinfachten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schubantrieb. Ein in der Zeichnung nicht dargestellter endlagenfester Elektromotor treibt über ein Getriebe, von dem in der Zeichnung nur das letzte Zahnrad 1 dargestellt ist, eine Antriebshülse 2, in der eine Spindelmutter 3 gehalten ist. Die Umsetzung der drehenden Bewegung in eine geradlinige Bewegung erfolgt mit Hilfe einer Kugelspindel 4, die den oberen Teil einer Schubstange 5 bildet. Die Ausgestaltung von Gewindespindel 4 und Spindelmutter 3 als Kugelspindeltrieb verbessert den Wirkungsgrad gegenüber der Verwendung von Trapezspindeln. Die Antriebshülse 2 ist in dem Gehäuse 6 des Schubantriebs in radialer Richtung über ein Radiallager 7 sowie über ein Nadellager 8 und die Spurscheibe 9a eines zweiseitig wirkenden Axialrollenlagers 9 gehalten.
In axialer Richtung ist die Antriebshülse 2 in dem Ge- häuse 6 des Schubantriebs über zwei Tellerfedern 10 und 11 gehalten. Die Tellerfedern 10 und 11 stützen sich mit ihrem inneren Umfang an der Spurscheibe 9a des zweiseitig wirkenden Axialrollenlagers 9 ab und stützen sich mit ihrem äußeren Umfang an Vorsprüngen des Gehäuses 6 ab.
Die Tellerfedern 10 und 11 sind gegeneinander vorgespannt. Sie wirken in entgegengesetzter Richtung und halten die Antriebshülse 2 bei unbelasteter Schubstange 5 in der in der Zeichnung dargestellten Mittellage. Die Kugelspindel 4 ist mit einer geschlitzten Anschlagmutter 12 versehen, über die eine Klemmvorrichtung 13 greift. Durch Festziehen einer Schraube 14 der Klemmvorrichtung 13 wird eine Relativbewegung zwischen der Anschlagmutter 12 und der Kugelspindel 4 verhindert. Die Klemmvorrichtung 13 trägt eine Rolle 15, die in einer Nut 16 des Gehäuses 6 geführt ist. Die in der Nut 16 geführte Rolle 15 dient als Verdrehsicherung für die Kugelspindel 4 und die Schubstange 5. In der Antriebshülse 2 sind zwei weitere Tellerfedern 17 und 18 sowie ein Axialrollenlager 19 angeordnet, die ein federndes Anschlaglager für die Anschlagmutter 12 bilden. Die Tellerfedern 17 und 18 wirken in derselben Richtung. Sie haben eine steilere Federkennlinie (d.h. sie sind- härter) als die Tellerfedern 10 und 11. Die Tellerfedern 17 und 18 verhindern ein zu hartes Anschlagen der Anschlagmutter 12 auf das Axialrollenlager 19 und damit eine zu große Beanspruchung der Kugelspindel 4. Das Axialrollenlager 19 verhindert ein Verklemmen von Anschlagmutter 12 und der Tellerfeder 17 beim Anschlagen.
Für die Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Schubantriebs wird davon ausgegangen, daß die Schubstange 5 des Schubantriebs mit einem in der Zeichnung aus Platzgründen nicht dargestellten Ventil verbunden ist und daß die Anschlagmutter 12 bereits entsprechend der gewünschten maximalen Stellkraft eingestellt ist. Die Einstellung der Anschlagmutter 12 auf die gewunschte maximale Stellkraft wird weiter unten beschrieben. Sobald die Schubstange 5 den Ventilsitz geschlossen hat, erhöht sich die Schließkraft durch weitere Umdrehungen der Antriebshülse 2 und der Spindelmutter 3. Da die Schubstange 5 jetzt auf dem Ventilsitz aufliegt, bewegen sich bei weiteren Umdrehungen der Antriebshülse 2 diese und die Spindelmutter 3 entgegen der Kraft der Tellerfedern 10 und 11 nach oben, bis die Anschlagmutter 12 auf das Axialrollenlager 19 aufschlägt und - nach geringfügiger Durchbiegung der Tellerfedern 17 und 18 - eine weitere Aufwärtsbewegung der Antriebshülse 2 und der Spindelmutter 3 verhindert. Wie schon oben ausgeführt, sind die Tellerfedern 17 und 18 härter als die Tellerfedern 10 und 11. Aus diesem Grund ergibt sich die maximale auf den Ventilsitz einwirkende Stellkraft im wesentlichen aus der Durchbiegung der Tellerfedern 10 und 11 beim Anschlagen der Anschlagmutter 12 an das Axialrollenlager 19 und der Federkennlinie der Tellerfedern 10 und 11. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Tellerfeder 10 zusätzlich belastet und die Tellerfeder 11 teilweise entlastet ist.
Im-folgenden ist eine Möglichkeit zur Einstellung der maximalen Stellkraft beschrieben. Hierzu wird der Schubantrieb so über einer Kraftmeßdose montiert, daß das freie Ende der Schubstange auf der Kraftmeßdose aufliegt. Nach Lösen der Schraube 14 der Klemmvorrichtung 13 läßt sich die Anschlagmutter 12 gegenüber der Kugelspindel 4 verdrehen. Die Anschlagmutter 12 weist einen Schlitz 12a auf, der die Drehung der Anschlagmutter 12 mit einem Schraubendreher erleichtert. Dieser Schlitz dient gleichzeitig als Hilfsmittel für die Anzeige des Winkels, um den die Anschlagmutter 12, ausgehend von einer Bezugslage, gedreht worden ist. In einem ersten Schritt wird die Anschlagmutter 12 soweit wie möglich auf der Kugelspindel 4 nach oben gedreht. In einem zweiten Schritt wird die Schubstange soweit ausgefahren, daß sie mit der Stellkraft Null gerade auf der Meßdose aufliegt. In einem dritten Schritt wird die Anschlagmutter 12 bis zum Anschlag an das Axialrollenlager 19 nach unten gedreht. Die Stellung des Schlitzes 12a dient'jetzt als Bezugslage für die folgenden Drehungen der Anschlagmutter 12. Die Anschlagmutter 12 wird jetzt um einen vorgegebenen Winkel von z.B.
150 nach oben gedreht und durch Anziehen der Schraube 14 mit der Kugelspindel 4 verklemmt. Danach läßt man den Schubantrieb gegen die Kraftmeßdose laufen. Die beim Anschlagen der Anschlagmutter 12 auf die Kraftmeßdose einwirkende Kraft ist die dem vorgegebenen Drehwinkel der Anschlagmutter entsprechende maximale Stellkraft. Durch weitere Drehung der Anschlagmutter und Messung der zugehörigen maximalen Stellkraft ergibt sich eine Meßreihe für den Zusammenhang zwischen Drehwinkel der Anschlagmutter 12 aus der Bezugslage und der maximalen Stellkraft. Der so ermittelte Zusammenhang zwischen Drehwinkel und maximaler Stellkraft gilt für alle baugleichen Schubantriebe. Ist der Schubantrieb mit einem Ventil verbunden, genügt es jetzt, bei gelöster Anschlagmutter 12 und vorspannungslos geschlossenem Ventilsitz die Anschlagmutter 12 gegen das Axialrollenlager 19 zu drehen, um die Bezugslage der Anschlagmutter 12 zu erhalten, und danach die Anschlagmutter 12 um den der gewünschten maximalen Stellkraft entsprechenden Drehwinkel nach oben zu drehen und die Schraube 14 der Klemmvorrichtung 13 anzuziehen.

Claims

Patentansprüche 1.)Durch einen endlagenfesten Elektromotor angetriebener chubantrieb, bei dem die Drehbewegung des Elektromotors mittels einer in einer Antriebshülse gehaltenen Spindelmutter und einer gegen Verdrehen gesicherten Gewindespindel in eine schiebende Bewegung umgewandelt wird und bei dem die Spindelmutter zur Aufnahme von Kraftspitzen über Tellerfedern gegen das Gehäuse des Schubantriebs abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, - daß die Gewindespindel (4) eine einstellbare Anschlagen mutter (12) trägt, - daß die Antriebshülse (2) für die Spindelmutter (3) mit einem gefederten Anschlaglager (17, 18, 19) für die Anschlagmutter (12) versehen ist, dessen Federkennlinie steiler als diejenige der Tellerfedern (10, ii) ist, und - daß die Tellerfedern (10, 11) und das gefederte Anschlaglager (17, 18, 19) zusammen mit der Anschlagmutter (12) die Stellkraft des Schubantriebs begrenzen.
2. Schubantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - daß das gefederte Anschlaglager (17, 18, 19) aus mindestens einer weiteren Tellerfeder (17, 18) und einem Axialrollenlager (19) besteht, das ein Verklemmen von Anschlagmutter (12) und der weiteren Tellerfeder (17, 18) verhindert.
3. Schubantrieb nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, - daß die Gewindespindel (4) und die Spindelmutter (3) als Kugelspindeltrieb ausgeführt sind.