FI104997B - Toimielimen asemaa säätävä laite - Google Patents

Description

104997

TOIMIELIMEN ASEMAA SÄÄTÄVÄ LAITE

Keksintö kohdistuu voiman ja liikkeen johtamiseen venttiilin karalle tai vastaavalle toimielimelle liikettä tuottavalta i> laitteelta, sopivimmin sähkömoottorilta siten, että moottori ja tarvittava vaihteisto saadaan mahdollisimman kapeaksi ja : toimielimen asemointi tarkaksi ja asema tarkasti mitatuksi.

Julkaisusta WO 92/13996 tunnetaan sähkömoottori/vaihdejärjestely tällaisen liikkeen toteuttamiseksi asemaa säätävänä yksikkönä. Julkaisun mukaisessa laitteessa moottori pyörittää kierukkavaihteen avulla ulostuloakselin päällä olevaa mutteri-osaa, jolle syntyy täten kiertoliike. Mutteriosan sisällä on ruuviosalla varustettu kiertymätön ulostuloakseli, jolle syntyy tämän johdosta aksiaaliliike. Aksiaaliliikkeen mittaaminen ulostuloakselilta on hankalaa, jolloin laitteessa on toteutettu ratkaisu, missä kotelon sisällä aksiaaliliike siirretään erillisen herkän tangon avulla tarkoitukseen sopivalle lineaa-riliikettä mittaavalle anturille. Tällaista menettelyä käytetään myös sellaisissa vastaavissa laitteissa, joissa ulostu-loakseliin aiheutetaan kiertoliike. Ruuvin ja mutterin avulla aikaansaadaan erillinen kiertoliikkeeseen verrannollinen aksiaaliliike esim. vain lineaarianturia varten, jotta sitä voitaisiin käyttää tässä tapauksessa kiertoliikkeenkin mittaukseen.

, Ratkaisujen haittana on, että ulostuloakselin liikettä, ol koon se kierto- tai aksiaaliliikettä, ei mitata anturilla suoraan itse akselista, vaan liike siirretään tankojen avulla anturille tai muutetaan ruuvia ja mutteria käyttäen aksiaali-liikkeeksi. Mittaava anturi on usein kiinnitetty vielä sellaiseen laitteen runko-osaan, joka ei ole laitteen varsinai-„ nen kiinnitysrunko käyttökohteessa olevaan alustaan. Nämä * seikat huonontavat mittaustarkkuutta, välysten, lampolaajene- - misten ja mekanisen kuluman johdosta.

Keksinnölle on tunnusmerkillistä se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa .

2 104997

Esillä olevan keksinnön etuna on, että toimielimen kulma-asemaa mittaava anturi saadaan kotelon sisälle suojaan ja että sillä siitä huolimatta voidaan mitata laitteiston ulostulona olevan akselin kiertymää itse akselista. Kun anturi on tuettu vielä laitteen siihen runko-osaan, jolla laite on kiinnitetty alustaan, saadaan anturilla mitatuksi ulostuloakselin kiertymä ilman häiriötekijöitä. Anturin lähettämä mittaustulos on » välyksetön ulostuloakseliin nähden. Elektronisesti toteutetun kosketuksettoman kulma-anturin etuna on vielä anturiin kuuluva kompensointi, joka poistaa ulostuloakselilla olevan mahdollisen päittäisliikkeen vaikutuksen anturin mittaustulokseen.

Seuraavassa keksintöä selitetään lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa

Kuvio 1 esittää sivulta nähtynä keksinnön mukaista laitetta, jossa on kiertyvä elementti ulostulona.

Kuvio 2 esittää laitetta päästä katsottuna.

Kuvio 3 esittää kulma-anturia sivusta leikattuna.

Kuvio 4 esittää kulma-anturia vinosti nähtynä.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista suoritusmuotoa, jossa esim. palloventtiilin karalle aiheutetaan tarkasti säädetty kiertoliike elementin 8 välityksellä. Kuvion 1 esittämä laite synnyttää säädetyn kiertoliikkeen sekä mittaa sen suuruuden. Mittaustulos saadaan myös tarvittaessa ulos laitteelta stan-dardiviestinä, jolloin sitä voidaan hyödyntää esim. tarkasteltaessa useiden venttiilien muodostamaa laiteryhmää kokonaisuutena .

Moottori 2 pyörittää vaihteistoa 3, joka on esim. planeetta-vaihde, episyklinen vaihde tms. Vaihteisto pudottaa pyörimisnopeutta samalla kasvattaen vääntömomenttia. Pyörimisliike välittyy vaihteistosta akselia 6 pitkin ulostuloakselille 8, : joiden välillä on lukitus. Ulostuloakselin 8 ympärille on sijoitettu kiertoliikettä mittaava kulma-anturi 5, edelleen , akseli käsittää runkolaaakerin 18, joka on esimerkissä liukulaakeri, akselitiivisteen 10 sekä sekä akselin kiertymää osoittavan varren 9. Varsi 9 toimii myös kiertoliikkeen ra-joittimena, jolloin sille on muodostettu rajoitetun mittainen poikittainen ura runkoon 7.

3 104997

Akselin 8 päässä on sovituskappale kiertoliikkeen välittämiseksi venttiilin karalle. Venttiilin karaa ei ole näytetty.

Kuviossa 3 on elektronisesti toimiva kosketukseton eräs antu-rityyppi, joka mittaa kulma-asemaa. Anturiin 5 kuuluu runko-osaan 7 kiinnitettävä kiinteä ensimmäinen osuus 12, joka on sopivimmin levy. Edelleen anturiin kuuluu akseliin 8 kiinnitettävä akselin mukana kiertyvä toinen osuus 11,13,14. Toinen osuus muodostuu hoikista 14 sekä sekä parista anturilevyjä 11 ja 13. Anturilevyt kiinnitetään hoikkiin 14 etäisyyden päähän toisistaan niin, että levy 12 sijaitsee väljästi niiden välissä ilman kosketusta.

Kuvio 4 esittää anturin 5 rakenteen. Anturilevyt 11 ja 13 ovat puolikaslevyjä ja levy 12 on kiekko, jonka pinnalla molemmilla puolen on piirilevyrakenteena muodostettu sähköä johtava kuviojärjestely 16. Piirilevyltä on kolme johdinta ohjausyksikköön 4. Ohjausyksiköltä lähetetään herätteitä anturille 5 ja osuuksien 12 ja 11,13 keskinäisestä kulma-asemasta johtuen anturin viesti vaihtelee. Anturilevy 13 on levyn 12 alapuolella, jolloin kompensoituu akselin 8 mahdollisen pienen pänttäisi iikkeen vaikutus anturin tulokseen. Suurta päittäislii-kettä ei sallita, sillä levy 12 ei ole anturissa kovin väljästi levyjen 11,13 välissä. Liikkumavaraa näiden osien kesken ei sallita kosketukseen asti. Levylle 12 on kiinnitysreiät 19.

Anturin 5 mittausperiaate voi olla muuttuvan kapasitanssin, # induktanssin tai magneettikentän mittausta osuuksien 12 ja 11,13 kiertyessä toistensa suhteen. Mitattava kiertokulma on sopivimmin alle 180°. Anturin lähtöviestinä on kahdesta puolikkaasta saatujen mittaustulosten suhde sopivasti muokattuna (4..20 mA; 1...5 V tai muu käyttökohteeseen sopiva). Jos anturi mittaa induktanssia, on lähtöviesti verrannollinen levyn ; 12 vasemman puolen kuvion induktanssin suhteeseen oikean puo len kuvion induktanssista. Suhde muuttuu levyjen 11,13 kiertyessä levyn 12 suhteen. Tämä periaate on myös kapasitanssiin tai magneettikenttään perustuvassa anturissa.

Jos vartta 9 ei tarvita akselin 8 kiertymisen rajoittamiseen, • niin se voi sijaita osoittimen vartena akselin 8 aivan päässä tai vietynä esim. venttiilin kara-akselille.

Claims (5)

1. Toimielimen, kuten venttiilikaran tai paperikoneessa käy tettävän säätöhuulen tai pinnoitusterän asemaa säätävä laite, johon kuuluu kiinnitysrunko (7) laitteen asentamista varten, kiinnitysrunkoon nähden liikkuva ulostulona toimiva toimieli- . men asemaa säätävä elementti (8), mainitulle elementille pyö-ritysliikkeen aikaansaava moottori (2) sekä vaihteisto (3), toimielimen kulma-aseman tunnistava kulma-asemaa mittaava anturi (5) sekä elektroninen ohjausyksikkö (4), jolloin kulma-anturi (5) on kosketuksettomasti toimiva elektroninen anturi, jonka liikkumaton ensimmäinen osuus (12) on kiinnitetty jäykästi laitteen liikkumattomaan kiinnitysrunkoon (7) ja edelliseen osuuteen nähden kosketuksettomasti liikkuva toinen i osuus (11,13,14) on kiinnitetty jäykästi kiertoliikettä tekevään elementtiin (8), tunnettu siitä, että elementti (8) on sovitettu anturin (5) läpi kiertoliikettä välittäväksi akseliksi ja että anturi on sillä mainitun akselin osalla, joka sijaitsee laitteen suojakotelon (1) sisällä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että kulma-anturi (5) on tasokela, jonka sähköisiin ominaisuuksiin aiheutuu muutos anturin ensimmäisen (12) ja toisen osuuden (13) kiertyessä toistensa suhteen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että kulma-anturi ilmaisee magneettikentän tai induktanssin muutosta anturissa anturin ensimmäisen (12) ja toisen osuuden (13) kiertyessä toistensa suhteen.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että ulostuleva elementti (8) .· kiertyy korkeintaan 180°. *

4 104997

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että ulostulona toimiva säätävä elementti (8) on yksiosainen akseli, jolle on laitteiston sisältä lähtien kiinitettynä tai kontaktissa: anturin toinen osuus (13,14), runkolaakeri (18), akselitiiviste (10) ja akselin kiertymisen osoitin (9). s 104997