DE3832304A1 - Actuating drive - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Stellan trieb, bei dem eine Vielzahl von Niederspannungsmotoren in oder an einem gemeinsamen Gehäuse um ein mittiges Abtriebs rad gruppiert sind, jeder der Motoren ein Abtriebsritzel aufweist, das mit dem mittigen Abtriebsrad kämmt und das mittige Abtriebsrad mit einer Abtriebswelle kuppelbar ist.The invention relates to an electromechanical Stellan in which a variety of low voltage motors in or on a common housing around a central output are grouped, each of the motors has an output pinion has that meshes with the central driven gear and that central driven wheel can be coupled to an output shaft.
Derartige Stellantriebe, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 35 44 669 bekannt sind, dienen u. a. zur Steuerung von motorisch betriebenen Hochdruckventilen, als Stellantriebe für Satellitenüberwachungsstationen oder in ähnlichen Prä zisionsantriebssystemen. Sie sind üblicherweise mit einer Notstromversorgung in Form von Batterien ausgerüstet, um für den Notfall unabhängig zu sein. Sie haben jedoch nur ein begrenztes Drehmoment, das von der Anzahl der einzelnen in dem Gehäuse unterzubringenden Einzelmotoren abhängig ist.Such actuators, such as those from the DE-OS 35 44 669 are known, serve u. a. to control motor-operated high pressure valves, as actuators for satellite monitoring stations or in similar pre precision drive systems. You are usually with one Emergency power supply in the form of batteries equipped to to be independent in an emergency. However, you only have a limited torque that depends on the number of each depending on the individual motors to be accommodated in the housing is.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stellan trieb der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, dessen Drehmoment mit einfachen Mitteln vervielfältigbar ist. The object of the present invention is to provide a Stellan urged to create the kind described above, its Torque can be reproduced with simple means.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Motorlängsachsen senkrecht zu der Stellantriebs-Längsachse verlaufen. Durch diese Maßnahmen wird ein Stellantrieb geschaffen, der sehr flach baut und durch seine flache Bauart mit einer beliebi gen Anzahl von weiteren, gleichgebauten Stellantrieben kas kadierbar ist. Durch diese Kaskadierbarkeit können die auf die Abtriebswelle letztendlich aufgebrachten Drehmomente beliebig vervielfältigt werden. Auch wenn ein Motor aus fallen sollte, so ist der Stellantrieb in seiner Funktion nicht gefährdet.This task is solved in that the motor longitudinal axes run perpendicular to the longitudinal axis of the actuator. By these measures create an actuator that is very builds flat and due to its flat design with any number of other, identical actuators kas is cadeable. This cascadability means that the output shaft ultimately applied torques can be reproduced as required. Even if an engine is off should fall, the actuator is in its function not endangered.
Bei einer bevorzugten Ausführung ist einem der Stellan triebe eine Überwachungseinheit zugeordnet, die auch mit der zentrischen, sich mit der Stellantriebs-Längsachse dec kenden Abtriebswelle verbunden ist. Mit einer solchen Über wachungseinheit ist beispielsweise die Umdrehungszahl meß bar oder es kann die Position des Stellantriebs festge stellt werden. Auch kann eine zusätzliche Notstromversor gung integriert sein, um bei einem Notfall ein Ventil, bei spielsweise in einer chemischen Werksanlage, sicher schließen oder Öffnen zu können. In der Überwachungseinheit ist dazu eine Leiterplatte mit entsprechender Schaltelek tronik angeordnet, die die Position des Stellantriebs über wacht. Tritt jetzt ein Notfall ein, so kann eine in der Überwachungseinheit installierte Spannungsversorgung einen entsprechend festgelegten Steuerbefehl ausführen und das Ventil schließen oder öffnen, auch dann, wenn die übrigen Steuer- oder Elektroleitungen durch einen wie immer gearte ten Störfall unterbrochen oder zerstört sind. Durch die Kas kadierbarkeit der Stellantriebe können auch hohe Schließ kräfte für beliebige Stellventile aufgebracht werden.In a preferred embodiment, one is the Stellan drives assigned a monitoring unit that also with the centric, with the actuator longitudinal axis dec kenden output shaft is connected. With such an over monitoring unit is, for example, the number of revolutions bar or it can fix the position of the actuator be put. Can also be an additional emergency power supply supply to be integrated in the event of an emergency for example in a chemical plant, safely to be able to close or open. In the monitoring unit is a circuit board with the corresponding switching electronics arranged electronics, which over the position of the actuator watches. If an emergency occurs now, one in the Monitoring unit installed a power supply execute the specified control command and that Close or open the valve, even if the others Control or electrical lines by any type interrupted or destroyed. Through the Kas The actuators can also be tilted to a high closing forces can be applied for any control valve.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeich nung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben; es zeigt:Further advantageous measures are in the subclaims described. The invention is in the accompanying drawing shown and is described in more detail below; it shows:
Fig. 1 den Schnitt durch einen Stellantrieb mit zentri schem Kegelradgetriebe, sternförmig angeordneten Motoreinheiten und Überwachungseinheit; FIG. 1 is a section through an actuator having Zentri schem bevel gear pairs, of radially arranged motor units and monitoring unit;
Fig. 2 die Draufsicht auf einen Stellantrieb nach der Fig. 1 mit in einem Getriebekäfig gehaltenen Motorein heiten; Fig. 2 units of the top view of an actuator according to Fig 1 with Motorein held in a gear cage;
Fig. 3 die Detaildarstellung eines Getriebekäfigs nach der Fig. 2; Fig. 3 shows a detail representation of a gear cage of FIG. 2;
Fig. 4 einen Stellantrieb mit tangential zur Abtriebswelle gerichteten Stellmotoren mit Schneckengetriebe;4 shows an actuator having tangentially directed to the output shaft servo motors with worm gear.
Fig. 5 einen Stellantrieb mit sternförmig nach außen ge richteten Motoreinheiten, festehendem Mittelteil und umlaufendem Außenring, der über ein außen umlaufendes Kegelradgetriebe antreibbar ist. Fig. 5 shows an actuator with a star-shaped outward GE motor units, fixed middle part and rotating outer ring which can be driven via an external rotating bevel gear.
Fig. 6 das Schaltbild der parallelen Motorschaltung und Fig. 6a das Schaltbild der Einzelschaltung der Motoreinheiten nach Fig. 1. Fig. 6 is a circuit diagram of the parallel motor circuit, and Fig. 6a, the diagram of the unit circuit of the motor units in FIG. 1.
Der in der Fig. 1 dargestellte Stellantrieb 10 besteht im wesentlichen aus einem topfförmigen Gehäuse 11, in dem eine Vielzahl von Motoreinheiten 12 angeordnet sind. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, sind die Motoreinheiten 12 stern förmig angeordnet, wobei ihre Längsachsen 16 senkrecht zu der Längsachse 17 des Stellantriebs 10 verlaufen. Die Mo toreinheiten 12 weisen Abtriebswellen 24 auf, an deren freien Enden Abtriebsritzel 13 angeordnet sind. Die Ab triebsritzel 13 weisen radial nach innen und sind als Ke gelräder ausgebildet.The actuator 10 shown in FIG. 1 essentially consists of a pot-shaped housing 11 in which a plurality of motor units 12 are arranged. As shown in FIGS. 2 and 3, the motor units 12 are arranged in a star shape, their longitudinal axes 16 being perpendicular to the longitudinal axis 17 of the actuator 10 . The motor units 12 have output shafts 24 , at the free ends of which output pinions 13 are arranged. From the pinion 13 have radially inward and are formed as Ke gelheels.
Konzentrisch zu der Stellantriebs-Längsachse 17, ist in dem Gehäuse 11 eine Kupplungsbuchse 18 angeordnet, die in einem Gehäuselager 15 und einem gegenüberliegenden Deckellager 15 a drehbar gelagert ist. Über die Kupplungsbuchse 18 kann eine Abtriebswelle 45 form- und kraftschlüssig mit dem Stellantrieb 10 verbunden werden. Die Abtriebwelle 45 kann beispielsweise die Antriebswelle eines nicht dargestellten Ventils sein.Concentric to the longitudinal axis 17 of the actuator, a coupling bush 18 is arranged in the housing 11 , which is rotatably mounted in a housing bearing 15 and an opposite cover bearing 15 a . An output shaft 45 can be positively and non-positively connected to the actuator 10 via the coupling bushing 18 . The output shaft 45 can for example be the drive shaft of a valve, not shown.
Im Bereich des Gehäuselagers 15 ist die Kupplungsbuchse 18 form- und kraftschlüssig mit einem mittigen Abtriebsrad 14 verbunden. Das mittige Abtriebsrad 14 ist als Mittelzahnrad ausgebildet und an seiner radial äußeren Peripherie mit ei ner Kegelverzahnung 37 versehen, die mit der Kegelverzah nung der Abtriebsritzel 13 kämmt.In the area of the housing bearing 15 , the coupling bush 18 is positively and non-positively connected to a central driven gear 14 . The central driven gear 14 is designed as a central gear and is provided on its radially outer periphery with egg ner bevel gear 37 which meshes with the bevel toothing of the output pinion 13 .
Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, ist konzentrisch um die Kupplungsbuchse 18 ein Getriebekäfig 19 angeordnet, der mit radialen Durchbrüchen 39 und axialen Schraublöchern 38 versehen ist. Die Motoreinheiten 12 sind im Bereich ihrer Abtriebsritzel 13 in die Durchbrüche 39 des Getriebekäfigs 19 eingeschraubt, so daß ihre Abtriebswellen 24 mit den daran form- und kraftschlüssig angebrachten Abtriebsritzeln 13 frei drehen können. Diese Verschraubungen 40 halten zu gleich auch die Motoreinheiten 12 in ihrer vorbestimmten Position und Lage.As shown in FIGS. 2 and 3, a gear cage 19 is arranged concentrically around the coupling bushing 18 and is provided with radial openings 39 and axial screw holes 38 . The motor units 12 are screwed into the openings 39 of the gearbox cage 19 in the region of their output pinions 13 , so that their output shafts 24 can rotate freely with the output pinions 13 attached to them in a positive and non-positive manner. These screw connections 40 also keep the motor units 12 in their predetermined position and position.
Das Gehäuse 11 ist mit einem Gehäusedeckel 20 verschließ bar, der mit Schrauben, vorzugsweise Senkkopfschrauben 41 aufgeschraubt ist. Die Senkkopfschrauben 41 sind dabei mit den Schraublöchern 38 in dem Getriebekäfig 19 eingeschraubt.The housing 11 is closed with a housing cover 20 , which is screwed on with screws, preferably countersunk screws 41 . The countersunk screws 41 are screwed into the gearbox cage 19 with the screw holes 38 .
Wie die Fig. 1 weiter zeigt, ist der Gehäusedeckel 20 mit einer kreisförmigen, zentrischen, nach innen weisenden Aus nehmung 21 versehen. Ebenso ist die Gehäuseunterseite 25 mit einem kreisförmigen, zentrischen, nach außen weisenden Absatz 22 versehen. Die Abmessungen des Absatzes 22 und der Ausnehmung 21 sind korrespondierend, so daß ein Absatz 22 formschlüssig in eine Ausnehmung 22 eingelegt werden kann.As shown in FIGS. 1 further shows, the housing cover 20 with a circular, central, inwardly from recess 21 provided. Likewise, the housing underside 25 is provided with a circular, central, outwardly pointing shoulder 22 . The dimensions of the shoulder 22 and the recess 21 are corresponding, so that a shoulder 22 can be positively inserted into a recess 22 .
Die Kupplungsbuchse 18 schließt an einer Seite bündig mit der Unterseite 25 des Absatzes 22 und an der anderen Seite mit der Innenseite 26 der Ausnehmung 21 ab. Die Motorein heiten 12 sind parallel geschaltet und über Leitungen 44 mit einer Spannungsversorgung 23 verbunden und werden im Notfall von einer schematisch dargestellten integrierten Notstromversorgung, beispielsweise einer handelsüblichen 9-Volt-Batterie, versorgt.The coupling sleeve 18 is flush on one side with the underside 25 of the shoulder 22 and on the other side with the inside 26 of the recess 21 . The motor units 12 are connected in parallel and connected via lines 44 to a voltage supply 23 and are supplied in an emergency from a schematically illustrated integrated emergency power supply, for example a commercially available 9-volt battery.
Bei der in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsform sind die Motoreinheiten 12 tangential zu der Kupplungsbuchse 18 angeordnet. Die Motorlängsachsen 16 verlaufen dabei eben falls senkrecht zu der Stellantriebs-Längsachse 17, jedoch parallel um einen vorbestimmten Betrag versetzt. Das mit der Kupplungsbuchse 18 kraft- und formschlüssig verbundene mittige Abtriebsrad ist als Schneckenrad 28 ausgebildet, ebenso sind die Abtriebsritzel der Motoreinheiten 12 als Schnecken 27 ausgebildet, die zusammen mit dem Schneckenrad 28 ein Schneckengetriebe bilden. Mit einer derartigen Aus bildung kann eine relativ große Kraft bei relativ langsamer Umdrehung übertragen werden. Eine derartig langsame Umdre hung ist beispielsweise beim Nachstellen von Satellitenüber wachungsantennen, Radaranlagen oder dgl. einsetzbar.In the embodiment shown in FIG. 4, the motor units 12 are arranged tangentially to the coupling bush 18 . The motor longitudinal axes 16 run just if perpendicular to the actuator longitudinal axis 17 , but offset in parallel by a predetermined amount. The central driven gear, which is connected to the coupling bush 18 in a non-positive and positive manner, is designed as a worm wheel 28 , and the driven pinions of the motor units 12 are also designed as worms 27 , which together with the worm wheel 28 form a worm gear. With such an education, a relatively large force can be transmitted at a relatively slow rotation. Such a slow rotation can be used, for example, when adjusting satellite surveillance antennas, radar systems or the like.
Bei der in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform besteht der Stellantrieb 10 aus einem in axialer Richtung geteilten Gehäuse 29, mit einem feststehenden Mittelteil 30 und einem um dieses festehende Mittelteil 30 umlaufenden Außenring 31. Der Außenring 31 läuft auf Wälzlagern 35 und 35 a auf dem Mittelteil 30. Der feststehende Mittelteil 30 ist mit radial nach außen gerichteten Haltebuchsen 42 versehen, mit denen nach radial außen gerichtete Motoreinheiten 32 fest in ihrer Lage gehalten sind.In the embodiment shown in FIG. 5, the actuator 10 consists of a housing 29 which is divided in the axial direction, with a fixed central part 30 and an outer ring 31 which surrounds the central part 30 . The outer ring 31 runs on roller bearings 35 and 35 a on the central part 30 . The fixed middle part 30 is provided with radially outwardly directed holding bushes 42 with which radially outwardly directed motor units 32 are held firmly in their position.
Die Motoreinheiten 32 sind mit Abtriebsritzeln 33 versehen, die als Kegelräder ausgebildet sind, wobei die Kegelräder umgekehrt aufgesteckt sind, d. h., der größere Kegeldurchmes ser liegt der Motoreinheit 32 abgewandt außen. Radial außen ist der umlaufende Außenring 31 mit einer umlaufenden Au ßenverzahnung 34 versehen, die mit den Abtriebsritzeln 33 der Motoreinheiten 32 kämmt.The motor units 32 are provided with output pinions 33 , which are designed as bevel gears, the bevel gears being fitted in reverse, ie the larger cone diameter of the motor unit 32 is facing away from the outside. Radially outside, the circumferential outer ring 31 is provided with a circumferential outer toothing 34 which meshes with the driven pinions 33 of the motor units 32 .
Der umlaufende Außenring 30 ist an seiner Ober- und seiner Unterseite mit Kupplungsbohrungen 43 versehen, in die zur Kaskadierung Kupplungsstifte 36 eingesteckt sind.The circumferential outer ring 30 is provided on its upper and lower sides with coupling bores 43 into which coupling pins 36 are inserted for cascading.
Auch bei dieser Ausführungsform ist an einer Seite ein Ab satz 22 vorgesehen und auf der gegenüberliegenden Deckflä che des Stellantriebs 10 eine Ausnehmung 21. Ein derartiger Absatz 22 kann in die Ausnehmung 21 eines nächst benachbar ten Stellantriebs 10 eingesetzt werden. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von Stellantrieben 10 übereinander ge stapelt, d. h., kaskadiert werden. Derartig kaskadierte Stell antriebe 10 können über Kupplungsbohrungen 43 und in diese eingesetzte Kupplungsstifte 36 miteinander verbunden und von einer Überwachungseinheit 46 überwacht werden. Zur Fest stellung seiner Position kann auch ein einzelner Stellan trieb 10 mit einer eingangs bereits beschriebenen Überwa chungseinheit 46 ausgerüstet sein.In this embodiment, too, a set 22 is provided on one side and a recess 21 on the opposite surface of the actuator 10 . Such a paragraph 22 can be inserted into the recess 21 of a next adjacent actuator 10 . In this way, a plurality of actuators 10 can be stacked one above the other, ie, cascaded. Such cascaded actuators 10 can be connected to one another via coupling bores 43 and coupling pins 36 inserted into them and monitored by a monitoring unit 46 . To determine its position, a single actuator 10 can be equipped with a monitoring unit 46 already described above.
Über die Kupplungsbohrungen 43 können auch anzutreibende, nicht dargestellte, Maschinenteile, beispielsweise die Nach stellvorrichtung einer Satellitenantenne, ein Stellventil oder dergleichen mit dem Stellantrieb 10 form- und kraft schlüssig verbunden werden.Via the coupling bores 43 , machine parts to be driven, not shown, for example the adjusting device of a satellite antenna, a control valve or the like can also be positively and positively connected to the actuator 10 .
Aufgrund der verwendeten Niederspannungsmotoren 12 und dem günstigen Leistungsverhältnis, eignen sich derartige Stell antriebe 10 besonders für den Betrieb mit Solarenergie, beispielsweise auch in der Luft- und Raumfahrt. Auch andere alternative Energieformen sind anwendbar, und zweckmäßiger weise werden wiederaufladbare Batterien als Spannungsver sorgungen 23 zur Überbrückung von Stromschwankungen ver wendet. Entsprechend großbauenden Motoreinheiten 12 können auch außen um das Gehäuse 11 oder den Getriebekäfig 19 herum angeordnet und mit diesen verbunden werden. Auf ein gemeinsames, alle Motore 12 umgebendes Gehäuse kann dabei verzichtet werden. Due to the low-voltage motors 12 used and the favorable power ratio, such actuators 10 are particularly suitable for operation with solar energy, for example also in the aerospace industry. Other alternative forms of energy can also be used, and expediently, rechargeable batteries are used as voltage supplies 23 to bridge current fluctuations. Correspondingly large motor units 12 can also be arranged on the outside around the housing 11 or the gearbox cage 19 and connected to them. There is no need for a common housing surrounding all the motors 12 .
Wie in der Fig. 6 schematisch dargestellt ist, sind die einzelnen Motoreinheiten 12 mit elektrischen Leitungen 44 parallel geschaltet und an eine Spannungsversorgung 23 an geschlossen. Als Spannungsversorgung dient bei diesem Aus führungsbeispiel eine Gleichstromquelle.As shown schematically in FIG. 6, the individual motor units 12 are connected in parallel with electrical lines 44 and connected to a voltage supply 23 . In this exemplary embodiment, a direct current source is used as the voltage supply.
Bei der in der Fig. 6 gezeigten Ausführungsform sind die Motoreinheiten 12 über einzelne Leitungen 44 einzeln über Relais 47 mit der Spannungsversorgung 23 verbunden. Bei beiden Ausführungen können einzelne Motoreinheiten 12 aus fallen, ohne daß der gesamte Stellantrieb 10 außer Funktion gerät. In the embodiment shown in FIG. 6, the motor units 12 are individually connected to the voltage supply 23 via individual lines 44 via relays 47 . In both versions, individual motor units 12 can fall out without the entire actuator 10 becoming inoperative.
BezugszeichenlisteReference symbol list
10 Stellantrieb
11 Gehäuse
12 Motoreinheit
13 Abtriebsritzel
14 mittiges Abtriebsrad
15 Gehäuselager
15 a Deckellager
16 Motorlängsachse
17 Stellantriebs-Längsachse
18 Kupplungsbuchse
19 Getriebekäfig
20 Gehäusedeckel
21 Ausnehmung
22 Absatz
23 Spannungsversorgung
24 Abtriebswelle
25 Unterseite
26 Innenseite
27 Abtriebsschnecke
28 Schneckenrad
29 geteiltes Gehäuse
30 feststehender Mittelteil
31 umlaufender Außenring
32 Motoreinheit
33 Abtriebsritzel
34 umlaufende Außenverzahnung
35 Lager
35 a Lager
36 Kupplungsstift
37 Kegelverzahnung
38 Schraubloch
39 Durchbruch
40 Verschraubung
41 Senkkopfschraube
42 Haltebuchse
43 Kupplungsbohrung
44 Leitung
45 Abtriebswelle
46 Überwachungseinheit
47 Relais 10 actuator
11 housing
12 motor unit
13 output pinion
14 center driven gear
15 housing bearings
15 a cover bearing
16 engine longitudinal axis
17 Actuator longitudinal axis
18 coupling bush
19 gearbox cage
20 housing cover
21 recess
22 paragraph
23 Power supply
24 output shaft
25 bottom
26 inside
27 output worm
28 worm wheel
29 split housing
30 fixed middle part
31 circumferential outer ring
32 motor unit
33 output pinion
34 circumferential external teeth
35 bearings
35 a warehouse
36 coupling pin
37 bevel gear
38 screw hole
39 breakthrough
40 screw connection
41 countersunk screw
42 holding bush
43 coupling bore
44 line
45 output shaft
46 monitoring unit
47 relays
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883832304 DE3832304A1 (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Actuating drive |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3832304A1 true DE3832304A1 (en) | 1990-03-29 |
Family
ID=6363532
Family Applications (1)
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DE19883832304 Withdrawn DE3832304A1 (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Actuating drive |
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