DE4027767A1 - Stellantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb.

Ein Stellantrieb weist einen Motor auf, der ein Stell­ glied antreibt. Das Stellglied bewegt sich auf einer Bewegungsbahn. Diese ist in den meisten Fällen begrenzt, d. h. sie hat zwei Enden. Das Stellglied soll nach Mög­ lichkeit die Bewegungsbahn nicht verlassen, d. h. es darf nicht über die Enden der Bewegungsbahn hinausgeführt werden. Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß das Stellglied seine Stellung auf der Bewegungsbahn an eine den Motor steuernde Steuereinrichtung zurückmel­ det. Die Steuereinrichtung sorgt dann dafür, daß der Motor das Stellglied nicht über die Enden der Bewegungs­ bahn hinaus antreibt. Die Rückmeldung ist jedoch aufwen­ dig und erfordert zusätzliche Signalleitungen, die bei­ spielsweise im Kraftfahrzeug-Bereich unerwünscht sind. Zudem kommt es durch die Rückmeldung zu unvermeidbaren Verzögerungen. In einer weiteren Lösung kann man mecha­ nische Endanschläge vorsehen, gegen die das Stellglied geführt wird. In den Anwendungsfällen, wo hohe Stellge­ schwindigkeiten erwünscht sind, wird das Stellglied aber mit hohen Geschwindigkeiten gegen die Anschläge bewegt, was zu Fehleinstellungen und zu Beschädigungen des Stellgliedes in den Endlagen führen kann, da infolge der hohen Drehgeschwindigkeit des Motors die damit ver­ bundene große Rotationsenergie beim Auftreffen auf den Anschlag in kürzester Zeit vernichtet werden muß. Weiter­ hin ist es bekannt, Endschalter an den Enden der Bewe­ gungsbahn vorzusehen, die die Energiezufuhr zum Motor unterbrechen. Ohne Energiezufuhr läuft der Motor einfach aus. Er wird nur durch Reibung gebremst. Die Auslaufzeit nimmt im wesentlichen linear mit der Anfangsdrehzahl des Motors zu. Solange der Motor noch läuft, bewegt sich das Stellglied. Insbesondere bei dem selbsthemmenden System eines "Linearstellers", der die Rotationsbewegung des Motors in eine translatorische Bewegung umsetzt, darf diese translatorische Bewegung nicht durch einen festen mechanischen Anschlag gestoppt werden. Es müssen also vor dem Ende der Bewegungsbahn relativ lange Aus­ laufwege vorgesehen sein, für die beispielsweise im Kraftfahrzeug-Bereich in der Regel kein Platz zur Ver­ fügung steht. Durch lange Auslaufwege an den Enden wird auch die Reproduzierbarkeit der Endstellungen erheblich eingeschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellan­ trieb anzugeben, der ohne Rückmeldung seiner Position in seinen jeweiligen Endstellungen schnell angehalten werden kann, wobei die Gefahr mechanischer Beschädigungen gering gehalten oder sogar vermieden werden soll.

Diese Aufgabe wird durch einen Stellantrieb gelöst mit einem elektrischen Motor, einer elektrischen Energie­ versorgungseinrichtung für den Motor, einem vom Motor antreibbaren Stellglied, das sich entlang einer Bewe­ gungsbahn bewegt, und je einem elektrischen Endschalter an jedem Ende der Bewegungsbahn, der vom Stellglied bei einer Bewegung in Richtung auf das Ende der Bewe­ gungsbahn betätigbar ist, als Umschalter ausgebildet ist und eine Versorgungsschaltstrecke und eine Kurz­ schlußschaltstrecke aufweist, wobei die Endschalter bei Betätigung durch das Stellglied jeweils die Versor­ gungsschaltstrecke öffnen und den Motor von der Energie­ versorgungseinrichtung trennen und die Kurzschlußschalt­ strecke schließen und einen Kurzschluß über den Motor schalten.

Unter "Betätigen" wird im folgenden das Öffnen der Ver­ sorgungsschaltstrecke und das Schließen der Kurzschluß­ schaltstrecke verstanden. Beim Erreichen der Endschalter wird also der Motor nicht nur von der Energieversorgungs­ einrichtung getrennt, d. h. die Stromzufuhr von außen wird abgeschaltet, sondern der Motor wird kurzgeschlos­ sen, d. h. der Motor wird umgeschaltet. Er arbeitet nun als Generator, dessen Bewegungsenergie mit Hilfe des von ihm erzeugten Stromes in Wärme umgewandel wird. Eine Abhängigkeit von Betriebsspannung, Temperatur und äußerer Last kann dabei im wesentlichen außer Acht ge­ lassen werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Motor als Gleichstrommotor ausgebildet, wobei ein Strom einer vorbestimmten Polarität das Stellglied in Richtung auf einen vorbestimmten Endschalter bewegt. Dabei ist eine Diodenanordnung vorgesehen, die bei betätigtem Endschal­ ter einen Stromfluß mit umgekehrter Polarität durch den Motor erlaubt. Die Bewegung des Motors läßt sich durch die Wahl der Stromrichtung sehr einfach steuern. Wenn der Strom von einem ersten Pol zu einem zweiten Pol des Motors fließt, bewegt sich das Stellglied bei­ spielsweise von links nach rechts und betätigt bei Er­ reichen den rechten Endschalter. Fließt der Strom vom zweiten Pol zum ersten Pol des Motors, bewegt sich der Motor in die andere Richtung und bewegt das Stellglied von rechts nach links, so daß es bei Erreichen den linken Endschalter betätigt. Sobald der Endschalter betätigt ist, ist jeder weitere Antrieb des Motors zunächst unter­ brochen. Es ist jedoch wünschenswert, das Stellglied ohne weitere Eingriffe aus der Endlage heraus und wieder in den Arbeitsbereich hineinbewegen zu können. Dabei darf der Motor aber nur von einem Strom beaufschlagt werden, der entgegengesetzt zu dem Strom gerichtet ist, der das Stellglied in die betreffende Endlage bewegt hat. Zu diesem Zweck ist die Diodenanordnung vorgesehen, die trotz eines betätigten Endschalters, also eines Endschalters, der einen Kurzschluß über den Motor ge­ schaltet hat, einen Stromfluß durch den Motor erlaubt, wobei dieser Strom dann eine umgekehrte Polarität auf­ weist.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Diodenan­ ordnung für jeden Endschalter eine Diode auf, die den Strom umgekehrter Polarität bei betätigtem Endschalter führt, wobei die Dioden entgegengesetzte Polaritäten aufweisen. Die Dioden sind also gegeneinander geschaltet. Es kann immer nur eine der beiden Dioden vom Strom beauf­ schlagt werden. Für die andere Diode muß der Endschalter im nicht betätigten Zustand sein, d. h. er muß die Ener­ gieversorgungseinrichtung direkt mit dem Motor verbinden.

Bevorzugterweise ist der eine Pol der Energieversorgungs­ einrichtung, der eine Endschalter, der Motor, der andere Endschalter und der andere Pol der Energieversorgungsein­ richtung in dieser Ordnung in Reihe geschaltet. Die Pole der Energieversorgungseinrichtung werden beispiels­ weise durch die Anschlüsse einer Steuereinrichtung oder einer Energiequelle, beispielsweise einer umschaltbaren Batterie gebildet. Bei einer derartigen Anordnung läßt sich die elektrische Verschaltung gut an die geome­ trischen Gegebenheiten anpassen.

Auch ist bevorzugt, daß die Diodenanordnung für jeden Endschalter jeweils zwei Dioden aufweist, von denen jeweils eine parallel zur Versorgungsschaltstrecke und die andere in dem von dem Endschalter geschalteten Kurz­ schlußpfad angeordnet ist, wobei die Dioden in Bezug auf einen durch den Motor fließenden Strom gleiche Durch­ laßrichtungen aufweisen. Wenn der Motor kurzgeschlossen wird, arbeitet er als Generator, bis seine Bewegungsener­ gie verbraucht ist. Im Generatorbetrieb ist die Strom­ richtung aber entgegengesetzt zu der im Motorbetrieb. Die Dioden im Kurzschlußpfad wirken hier also als Frei­ laufdioden. Sie verhindern aber bei der Umkehrung der Drehrichtung des Motors durch Umpolung der Klemmspannung, daß der Strom, der durch die zur Versorgungsschaltstrecke parallel liegenden Diode fließt, durch den Kurzschlußpfad am Motor vorbei geleitet werden kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der eine Pol der Energieversorgungseinrichtung mit den beiden Endschaltern, dem Motor und dem anderen Pol in dieser Ordnung in Reihe geschaltet, wobei der andere Pol mit den Kurzschlußschaltstrecken der Endschalter über je eine Diode verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform liegen die Endschalter elektrisch unmittelbar benachbart. Auch die Anoden der zu den Versorgungsschaltstrecken parallel liegenden Dioden sind elektrisch unmittelbar miteinander verbunden. Diese Ausführungsform ist vorteil­ haft, wenn es auf kleine Abmessungen der Schaltungsan­ ordnung ankommt.

Auch ist bevorzugt, daß die Kurzschlußschaltstrecken beider Endschalter auf ihrer dem Motor abgewandten Seite einen gemeinsamen Verbindungspunkt aufweisen, der Verbin­ dungspunkt über je eine Diode mit den beiden Polen der elektrischen Energieversorgungseinrichtung verbunden ist und die Dioden in Richtung vom Pol zum Verbindungs­ punkt sperren. Hierbei kommt man mit zwei Dioden aus. Jede Diode übernimmt eine doppelte Funktion. Sie wirkt als Freilaufdiode, erlaubt aber auch die Überbrückung des betätigten Endschalters bei umgepolter Versorgungs­ spannung.

Vorteilhafterweise sind zumindest die den Versorgungs­ schaltstrecken parallel liegenden Dioden als Zenerdioden ausgebildet. Damit können Spannungsspitzen, die beim Betätigen der Endschalter entstehen können, abgekappt werden, um eine Beschädigung des Motors oder der Ener­ gieversorgungseinrichtung fernzuhalten.

Auch können parallel zu den Dioden Kondensatoren ange­ ordnet sein. Die Kondensatoren wirken für Gleichstrom als Sperre. Sie helfen jedoch, den Schaltübergang wei­ cher zu gestalten.

Auch kann bevorzugt sein, in jedem Kurzschlußpfad einen ohmschen Widerstand so anzuordnen, daß er nur bei einem Kurzschließen des Motors vom Strom durchflossen ist. Der ohmsche Widerstand ist mit anderen Worten in dem mit der Kurzschlußschaltstrecke verbundenen Teil des Kurzschlußpfades angeordnet. Er begrenzt den Strom, wodurch die Endschalter geschont werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.

Darin zeigen:

Fig. 1 eine mechanische Anordnung des Stellantriebes,

Fig. 2 eine erste elektrische Schaltungsanordnung des Stellers,

Fig. 3 einen Schaltablauf bei Betätigung des Stellers nach Fig. 2,

Fig. 4 eine zweite elektrische Schaltungsanordnung des Stellers,

Fig. 5 eine dritte elektrische Schaltungsanordnung des Stellers,

Fig. 6 eine vierte elektrische Schaltungsanordnung des Stellers und

Fig. 7 eine Gegenüberstellung von freiem Auslauf und Kurzschlußbremsung.

Ein Stellantrieb 1 weist einen elektrischen Motor 2 auf, der von einer elektrischen Energieversorgungsein­ richtung 3 mit elektrischer Energie versorgt wird. Der Motor treibt ein Stellglied 4 an, das sich entlang einer Bewegungsbahn 5 bewegt. Dargestellt ist hier ein sich linear bewegendes Stellglied 4, möglich sind jedoch auch Stellglieder, die sich entlang einer Kreisbahn oder einer anderen, beliebig wählbaren Bewegungsbahn 5 bewegen. Bei dem dargestellten "Linearsteller" erfolgt die Umsetzung der Rotationsbewegung des Motors 2 in die Linearbewegung des Stellgliedes 4 beispielsweise über ein Schneckengetriebe.

Die Bewegungsbahn 5 ist an ihren beiden Enden durch Endanschläge 6, 7 begrenzt. Im Abstand vor den Endan­ schlägen 6, 7 sind vom Stellglied 4 betätigbare Endschal­ ter 8, 9 angeordnet. Die Endschalter 8, 9 sind mit der Energieversorgungseinrichtung 3 verbunden.

Die Bewegungsbahn 5 weist einen Arbeitsbereich I und an beiden Enden jeweils einen Auslauf- oder Überlaufweg II, III auf, wobei der Auslaufweg II, III durch den Abstand zwischen Endschalter 8, 9 und Endanschlag 6, 7 bestimmt ist. Die elektrische Energieversorgungseinrich­ tung 3 weist zwei Pole 10, 11 auf, durch die der Motor 2 mit Strom versorgt wird. Fließt der Strom beispielsweise vom Pol 10 zum Pol 11, wird der Motor 2 so angetrieben, daß sich das Stellglied 4 nach rechts, d. h. in Richtung auf den rechten Endanschlag 7 bewegt. Fließt der Strom hingegen vom Pol 11 zum Pol 10, wird das Stellglied 4 in die umgekehrte Richtung, d. h. in Richtung auf den linken Endanschlag 6 hinbewegt.

Die Endschalter 8, 9 unterbrechen nicht nur die Zufuhr von elektrischer Energie von der Energieversorgungsein­ richtung 3 zum Motor 2, sie schalten auch einen Kurz­ schluß über den Motor 2, wie dies aus den Fig. 2 bis 6 ersichtlich ist. In den Fig. 2 bis 6 ist lediglich die elektrische Schaltungsanordnung gezeigt, nicht jedoch der mechanische Aufbau, d. h. das Stellglied 4 ist nicht dargestellt.

In einer ersten Ausführungsform nach Fig. 2 ist der eine Pol 10, der eine Endschalter 9, der Motor 2, der andere Endschalter 8 und der andere Pol 11 der Energie­ versorgungseinrichtung 3 in dieser Ordnung in Reihe geschaltet. Jeder Endschalter 8, 9 ist als Umschalter ausgebildet und weist eine Versorgungsschaltstrecke 12, 13 und eine Kurzschlußschaltstrecke 14, 15 auf. Die Versorgungsschaltstrecke 12, 13 verbindet den Pol 11, 10 mit dem Motor 2. Die Kurzschlußschaltstrecke schaltet einen Kurzschlußpfad 16, 17 über den Motor. Der beiden Schaltstellungen gemeinsame Schaltpol ist auf jeden Fall und in allen Ausführungsbeispielen mit dem Motor verbunden.

Parallel zu jedem Endschalter 8, 9 ist eine Diode D1, D2 angeordnet, wobei die Dioden D1, D2 in Richtung vom Pol 11, 10 zum Motor 2 hin sperren. Die Anoden sind mit dem Motor verbunden. Solange also der jeweilige Endschalter 8, 9 betätigt ist, also die Kurzschlußschalt­ strecke 14, 15 schaltet, kann kein Strom vom Pol 10, 11 in Richtung des Motors 2 fließen. Parallel zu den End­ schaltern 8, 9 sind weiterhin Kondensatoren C1, C2 ge­ schaltet. Diese Kondensatoren sind zwar vorteilhaft, aber nicht unbedingt notwendig. Die Kondensatoren C1, C2 wirken für Gleichstrom als Sperre. Sie helfen jedoch, die beim Betätigen der Endschalter 8, 9 unvermeidlich auftretende Spannungsspitzen zu dämpfen. Die Dioden D1, D2 können als Zenerdioden ausgebildet sein. Auch dies hilft, die Spannungsspitzen zu bedämpfen.

Jeder Kurzschlußpfad 16, 17 beginnt an der Kurzschluß­ schaltstrecke 14, 15 der Endschalter 8, 9 und mündet in die Verbindung zwischen dem Motor 2 und dem anderen Endschalter 9, 8. Jeder Kurzschlußpfad 16, 17 weist eine Diode D3, D4 auf, die, bezogen auf einen vom Motor 2 zum Endschalter 8, 9 fließenden Strom eine Durchlaß­ richtung aufweist, die der parallel zur Versorgungs­ schaltstrecke 12, 13 angeordneten Diode D1, D2 gleichge­ richtet ist, d. h. ein in Fig. 2 von links nach rechts durch den Motor fließender Strom könnte, je nach Stellung des Endschalters 8 und der Spannungsverhältnisse an den Polen 10, 11 durch die Diode D1 und die Diode D3 fließen. Die Kathoden dieser Dioden D3, D4 sind direkt mit dem Motor verbunden, wobei die Anoden mit den jewei­ ligen Endschalten 8, 9 verbunden sind.

In jedem Kurzschlußpfad 16, 17 kann jeweils ein Wider­ stand R1, R2 vorgesehen sein. In den meisten Fällen wird jedoch der Innenwiderstand des Motors 2 ausreichen, um ein ausreichend schnelles Abklingen des Stromes zu bewirken, wenn der Motor 2 bei betätigten Endschaltern 8, 9 als Generator auf den Kurzschlußpfad 16, 17 wirkt. Die Widerstände R1, R2 dienen dem Schutz der Endschalter 8, 9.

Die Funktionsweise der Schaltung nach Fig. 2 wird anhand von Fig. 3 beschrieben. Der Motor 2 wird von der Energie­ versorgungseinrichtung 3 mit Strom beschickt, der von dem Pol 10 zum Pol 11 fließt. Dies ist durch die Polari­ täten +, - und die Pfeile angedeutet. Die Versorgungs­ schaltstrecken 12, 13 der Endschalter 8, 9 sind geschlos­ sen, d. h. die Endschalter 8, 9 sind nicht betätigt. Das hier nicht dargestellte Stellglied 4 bewegt sich im Arbeitsbereich I der Bewegungsbahn 5 in Richtung auf den Endschalter 9 zu. In Fig. 3b hat das Stellglied 4 den Endschalter 9 erreicht und betätigt. Die Kurzschluß­ schaltstrecke 15 ist nun die leitende Schaltstrecke des Endschalters 9. Die Verbindung zwischen den beiden Polen 10, 11 der Energieversorgungseinrichtung 3 ist unterbrochen. Es kann hier kein Strom mehr fließen. Der Motor 2 dreht sich jedoch weiter und wirkt als Gene­ rator. Die Stromrichtung kehrt sich um. Der Strom kann durch den Kurzschlußpfad 17 im Kreis fließen, d. h. er fließt vom Motor 2 durch die Kurzschlußschaltstrecke 15 und die Diode D4 wieder zum Motor 2 zurück. Auf diese Art und Weise nimmt die Drehzahl des Motors schnell ab und der Motor kommt sehr schnell zum Stehen. Die Auslaufwege II, III der Bewegungsbahn 5 können also relativ kurz gehalten werden, ohne daß die Gefahr be­ steht, daß das Stellglied 4 mit den Endanschlägen 6, 7 in Berührung kommt. Durch Überwachen des Stromflusses kann die Energieversorgungseinrichtung 3 feststellen, ob das Stellglied 4 einen Endschalter betätigt hat.

Fig. 3c entspricht vom Schaltzustand der Endschalter 8, 9 der Fig. 3b. Allerdings ist die Polarität der Energiever­ sorgungseinrichtung 3 umgekehrt, d. h. es soll ein Strom vom Pol 11 zum Pol 10 fließen. Die Versorgungsschalt­ strecke 12 des Endschalters 8 ist nach wie vor geschlos­ sen. Es kann also ein Strom vom Pol 11 über die Versor­ gungsschaltstrecke 12, den Motor 2 und die parallel zur Versorgungsschaltstrecke 13 des Endschalters 9 lie­ gende Diode D2 zum Pol 10 fließen. Der Motor dreht sich nun in die andere Richtung (im Vergleich zu Fig. 3a), d. h. er bewegt das Stellglied in Richtung auf den End­ schalter 8 zu. Dabei verläßt das Stellglied 4 zunächst den Endschalter 9, d. h. die Versorgungsschaltstrecke 13 wird wieder geschlossen. Der Strom fließt nun vom Pol 11 über die Versorgungsschaltstrecke 12 des Endschalters 8, den Motor 2 und die Versorgungsschaltstecke 13 des Endschalters 9 zum Pol 10. Das Stellglied 4 wird nun nach links in Richtung auf den Endschalter zu bewegt. In Fig. 3e hat das Stellglied 4 den Endschalter 8 betä­ tigt, d. h. der Endschalter 8 hat nun den Kurzschlußpfad 16 über den Motor 2 geschaltet. Die Verbindung zwischen den beiden Polen 10, 11 der Energieversorgungseinrichtung 3 ist unterbrochen. Der Motor 2 wirkt als Generator, der einen Strom umgekehrter Richtung durch den Kurz­ schlußpfad 16 speist. Der Strom fließt hierbei über die Kurzschlußschaltstrecke 14 und die Diode D3 wieder zum Motor 2 zurück. Wenn die Polarität der Energiever­ sorgungseinrichtung 3 umgekehrt wird, d. h. wieder ein Strom vom Pol 10 zum Pol 11 fließen soll, kann bei unver­ änderter Schalterstellung der Endschalter 8, 9 der Strom durch die Versorgungsschaltstrecke 13 des Endschalters 9, den Motor 2 und die parallel zur Versorgungsschaltstrecke des Endschalters 8 liegende Diode D1 zum Pol 11 gelangen. Das Stellglied 4 wird damit wieder nach rechts (Fig. 1) bewegt. Der Endschalter 8 schaltet wieder seine Versor­ gungsschaltstrecke 12. Es stellt sich der in Fig. 3a dargestellte Schaltzustand ein.

Das Stellglied 4 kann also im Arbeitsbereich I der Be­ wegungsbahn 5 problemlos hin- und herbewegt werden. Sollte das Stellglied 4 in die Auslaufbereiche II, III der Bewegungsbahn 5 bewegt werden, läßt es sich ohne Probleme und ohne Änderung des Schaltzustandes einfach durch Umkehrung der Polarität des Stromes, d. h. durch eine umgekehrte Stromflußrichtung, wieder in den Arbeits­ bereich I zurückbewegen. Eine weitere Bewegung in den Auslaufbereich II, III hinein und auf die mechanischen Endanschläge 6, 7 zu ist hingegen ausgeschlossen, da nach Betätigung der Endschalter 8, 9 ein Antrieb des Motors 2 nicht mehr möglich ist. Umgekehrt richten die Endschalter 8, 9 einen Kurzschlußpfad über den Motor 2 ein, so daß der Motor als Generator wirkt und mit Hilfe des von ihm erzeugten Stromes eine gezielte und schnelle Bremsung des Motors bewirkt wird.

In Fig. 2 sind die Endschalter 8, 9 elektrisch auf beiden Seiten des Motors 2 angeordnet.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, in dem die Endschalter elektrisch auf einer Seite des Motors angeordnet sind. Elemente, die denen der Fig. 2 entspre­ chen, sind mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen. Der eine Pol 110 der Energieversorgungseinrichtung ist, in dieser Reihenfolge, mit der Versorgungsschaltstrecke 113 des einen Endschalters 109, der Versorgungsschalt­ strecke 112 des anderen Endschalters 108, dem Motor 102 und dem anderen Pol 111 in Reihe geschaltet. Parallel zur Versorgungsschaltstrecke 112 des anderen Endschalters 108 ist die Diode D101 angeordnet, deren Kathode mit dem Motor 102 in Verbindung steht. Parallel zur Versor­ gungsschaltstrecke 113 des einen Endschalters 109 ist die Diode D102 angeordnet, deren Kathode mit dem Pol 110 in Verbindung steht. Die Anoden der beiden Dioden D101, D102 sind miteinander verbunden. Die Kathode der Diode D101 ist über den Motor 102 mit dem anderen Pol 111 verbunden. Der Motor 102 ist mit der Kurzschlußschalt­ strecke 114 des Endschalters 108 über die Diode D103 verbunden, wobei die Kurzschlußschaltstrecke 114 mit der Kathode, der Motor 102 mit der Anode der Diode D103 in Verbindung steht. Die Anode der Diode D103 ist eben­ falls mit dem Pol 111 verbunden. Der Motor 102 ist mit der Kurzschlußschaltstrecke 115 des anderen Endschalters 109 über die Diode D104 verbunden, wobei die Kathode der Diode D104 mit dem Pol 111 und dem Motor 102 verbun­ den ist, während die Anode der Diode D104 mit der Kurz­ schlußschaltstrecke 115 des anderen Endschalters 109 verbunden ist. Wenn ein Strom vom Pol 110 zum Pol 111 fließt, wird der Motor 102 angetrieben und bewegt das Stellglied in Richtung auf den Endschalter 109 zu. Dieser wird betätigt und schaltet den Kurzschlußpfad 117. Bei Stromumkehr, d. h. Umpolung der beiden Pole 110, 111 kann der Strom trotz betätigtem Endschalter 109 über die Diode D102 zum Pol 110 fließen. Das Stellglied kann dadurch in die andere Richtung, d. h. wieder in den Ar­ beitsbereich, bewegt werden.

Fig. 5 zeigt eine dritte Schaltungsvariante, die ähnlich zu der nach Fig. 4 ausgebildet ist. Elemente, die denen der Fig. 2 entsprechen, sind mit um 200 erhöhten Bezugs­ zeichen versehen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind für jeden Endschalter 108, 109 zwei Dioden D101, D103 bzw. D102, D104 vorgesehen. Die Anordnung aus Endschalter 108, 109 und Dioden D101, D103 bzw. D102, D104 läßt sich für jeden Endschalter zu einem Block zusammenfassen. Ein Block besteht also aus einem Endschalter 108, 109, der parallel zu der Versorgungsschaltstrecke 112, 113 liegenden Diode D101, D102 und der mit der Kurzschluß­ schaltstrecke 114, 115 verbundenen Diode D103, D104. Die Reihenfolge dieser beiden Blöcke läßt sich nun ver­ tauschen, wie in Fig. 5 dargestellt. In Fig. 5 ist der eine Pol 210 der Energieversorgungseinrichtung mit der Versorgungsschaltstrecke 212 des anderen Endschalters 208, der Versorgungsschaltstrecke 213 des einen Endschal­ ters 208, dem Motor 202 und dem anderen Pol 211 in Reihe geschaltet. Wenn ein Strom vom Pol 210 zum Pol 211 fließt, wird der Motor 202 angetrieben und bewegt das Stellglied in Richtung auf den Endschalter 209 zu. Dieser wird betätigt und schaltet den Kurzschlußpfad 217. Der vom Motor 202 erzeugte Strom (Generatorbetrieb), der nun entgegengesetzt zu der Stromrichtung bei Motorbetrieb ist, kann durch die Diode 204 und den Kurzschlußpfad 217 fließen, wobei er relativ schnell abklingt. Wenn die beiden Pole 210, 211 umgepolt werden, kann der Strom trotz betätigtem Endschalter 209 über die Diode 202 und die geschlossene Versorgungsschaltstrecke 212 des Endschalters 208 zum Pol 210 fließen. Das Stellglied kann dadurch in die andere Richtung, d. h. wieder in den Arbeitsbereich, bewegt werden.

Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführungsform der Schaltungs­ anordnung für den Stellantrieb, bei der im Gegensatz zu den bisher dargestellten Ausführungsformen lediglich zwei Dioden verwendet werden. Der eine Pol 310 der Ener­ gieversorgungseinrichtung ist in dieser Reihenfolge mit dem einen Endschalter 309, dem Motor 302, dem anderen Endschalter 308 und dem anderen Pol 311 der Energiever­ sorgungseinrichtung verbunden. Die beiden nicht mit dem Motor 302 verbundenen Anschlüsse der Kurzschlußschalt­ strecken 314, 315 sind an einem gemeinsamen Verbindungs­ punkt 318 zusammengeführt. Der Verbindungspunkt 318 ist über zwei Dioden D301, D302 mit den Polen 310, 311 verbunden. Hierbei ist der Verbindungspunkt 318 mit den Anoden der Dioden verbunden, während die Pole 310, 311 mit den Kathoden der Dioden D301, D302 verbunden sind. Wenn ein Strom vom Pol 310 zum Pol 311 fließt, wird der Motor angetrieben und bewegt das Stellglied in Richtung auf den Endschalter 309 zu. Dieser wird betätigt. Dem Motor 302 wird nun keine äußere Versor­ gungsspannung mehr zugeführt. Es erfolgt ein Übergang vom Motor- zum Generatorbetrieb. Die Stromrichtung im Motor dreht sich um. Der vom Motor 302 erzeugte Strom kann nun über die Kurzschlußschaltstrecke 315, den Ver­ bindungspunkt 318, die Diode 301 und die Versorgungs­ schaltstrecke 312 des anderen Endschalters 308 wieder in den Motor 302 fließen. Wird nun die Polarität an den Polen 310, 311 umgekehrt, d. h. eine äußere Spannung angelegt, die einen Strom vom Pol 311 zum Pol 310 treiben soll, kann dieser Strom durch die Versorgungsschalt­ strecke 312 des anderen Endschalters 308, dem Motor 302, die Kurzschlußschaltstrecke 315 des einen Endschal­ ters 309, den Verbindungspunkt 318 und die Diode D302 zum Pol 310 fließen. Das Stellglied kann dadurch in die andere Richtung bewegt werden. Die Versorgungsschalt­ strecke 313 des einen Endschalters 309 kann wieder schließen. Beide Dioden D301, D302 haben also zwei Auf­ gaben. Sie dienen für den einen Endschalter 308, 309 als Freilaufdioden und für den anderen Endschalter 309, 308 als Überbrückungsdioden.

Fig. 7 zeigt den Verlauf der Drehzahl n über der Zeit t eines Motors 2, der in einem Fall (Kurve 18) kurzge­ schlossen wird, im anderen Fall (Kurve 19) hingegen frei ausläuft. Im Kurzschlußfall nimmt die Drehzahl mit einer e-Funktion ab. Im Fall des freien Auslaufs 19 nimmt die Drehzahl praktisch linear mit der Zeit ab. Die Länge der Auslaufbereiche II, III der Bewegungs­ bahn 5 entspricht dem jeweiligen Flächeninhalt unter den Kurven. Es ist leicht einzusehen, daß im Fall der Kurzschlußbremsung die Auslaufbereiche II, III wesentlich kürzer gehalten werden können als im Fall des freien Auslaufs.

Wie im Zusammenhang mit Fig. 2 bereits erwähnt, können alle Dioden auch durch Zenerdioden ersetzt werden. Auch können parallel zu allen Dioden Kondensatoren angeordnet werden.

Claims (10)

1. Stellantrieb mit einem elektrischen Motor (2, 102, 202, 302), einer elektrischen Energieversorgungsein­ richtung (3) für den Motor, einem vom Motor (2, 102, 202, 302) antreibbaren Stellglied (4), das sich ent­ lang einer Bewegungsbahn (5) bewegt und je einem elektrischen Endschalter (8, 9; 108, 109; 208, 209; 308, 309) an jedem Ende der Bewegungsbahn (5), der vom Stellglied (4) bei einer Bewegung in Richtung auf das Ende der Bewegungsbahn (5) betätigbar ist, als Umschalter ausgebildet ist und eine Versorgungs­ schaltstrecke (12, 13; 112, 113; 212, 213, 312, 313) und eine Kurzschlußschaltstrecke (14, 15; 114, 115; 214, 215; 314, 315) aufweist, wobei die Endschalter (8, 9; 108, 109; 208, 209; 308, 309) bei Betätigung durch das Stellglied (4) jeweils die Versorgungs­ schaltstrecke (12, 13; 112, 113; 212, 213; 312, 313) öffnen und den Motor (2, 102, 202, 302) von der Ener­ gieversorgungseinrichtung (3) trennen und die Kurz­ schlußschaltstrecke (14, 15; 114, 115; 214, 215; 314; 315) schließen und einen Kurzschlußpfad (16, 17; 116, 117) über den Motor (2, 102, 202, 302) schalten.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2, 102, 202, 302) als Gleichstrommotor ausgebildet ist, wobei ein Strom einer vorbestimmten Polarität das Stellglied (4) in Richtung auf einen vorbestimmten Endschalter (8, 9; 108, 109; 208, 209; 308, 309) bewegt, und daß eine Diodenanordnung (D1-D4; D101-D104; D201-204; D301, D302) vorgesehen ist, die bei betätigtem Endschalter (8, 9; 108, 109; 208, 209; 308, 309) einen Stromfluß mit umgekehrter Polari­ tät durch den Motor (2, 102, 202, 302) erlaubt.

3. Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diodenanordnung für jeden Endschalter (8, 9; 108, 109; 208, 209; 308, 309) eine Diode (D1, D2; D101, D102; D201, D202; D301, D302) aufweist, die den Strom umgekehrter Polarität bei betätigtem End­ schalter (8, 9; 108, 109; 208, 209; 308, 309) führt, wobei die Dioden entgegengesetzte Polarität aufweisen.

4. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Pol (10, 310) der Ener­ gieversorgungseinrichtung (3), der eine Endschalter (9, 309), der Motor (2, 302), der andere Endschalter (8, 308) und der andere Pol (11, 311) der Energiever­ sorgungseinrichtung in dieser Ordnung in Reihe ge­ schaltet sind.

5. Stellantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Diodenanordnung (D1-D4; D101-D104) für jeden Endschalter jeweils zwei Dioden (D1, D3; D2, D4; D101, D103; D102, D104; D201, D203; D202, D204) aufweist, von denen jeweils eine parallel zur Versorgungsschaltstrecke (12, 13; 112, 113, 212, 213) und die andere in dem von dem Endschalter (8, 9; 108, 109; 208, 209) geschalteten Kurzschlußpfad (16, 17; 116, 117; 216, 217) angeordnet ist, wobei die einem Endschalter (8, 9; 108, 109; 208, 209) zugeordneten Dioden (D1, D3; D2, D4; D101, D103; D102, D104; D201, D203; D202, D204) in Bezug auf einen durch den Motor (2, 102, 202) fließenden Strom gleiche Durchlaßrichtungen aufweisen.

6. Stellantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Pol (110, 210) der Energieversorgungsein­ richtung mit den beiden Endschaltern (109, 108; 209, 208) dem Motor (102, 202) und dem anderen Pol (111, 211) in dieser Ordnung in Reihe geschaltet ist, wobei der andere Pol (111, 211) mit den Kurzschlußschalt­ strecken (114, 115; 214, 215) über je eine Diode (D103, D104; D203, D204) verbunden ist.

7. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußschaltstrecken (314, 315) beider Endschalter (309, 309) auf ihrer dem Motor (302) abgewandten Seite einen gemeinsamen Verbindungspunkt (318) aufweisen, der Verbindungspunkt (318) über je eine Diode (D301, D302) mit den beiden Polen (310, 311) der elektrischen Energieversorgungs­ einrichtung verbunden ist und die Dioden (D301, D302) in Richtung vom Pol (310, 311) zum Verbindungspunkt (318) sperren.

8. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest die den Versor­ gungsschaltstrecken (12, 13) parallel liegenden Dioden (D1, D2) als Zenerdioden ausgebildet sind.

9. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß parallel zu den Dioden (D1-D4) Kondensatoren (C1, C2) angeordnet sind.

10. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß in jedem Kurzschlußpfad (16, 17) ein ohmscher Widerstand (R1, R2) so angeord­ net ist, daß er nur bei einem Kurzschließen des Motors (2) vom Strom durchflossen ist.