DE102008064406A1

DE102008064406A1 - Anzeigeeinrichtung für einen Stellantrieb und Stellantrieb für eine Armatur

Info

Publication number: DE102008064406A1
Application number: DE102008064406A
Authority: DE
Inventors: Patrick Bernhart
Original assignee: PS Automation GmbH
Current assignee: PS Automation GmbH
Priority date: 2008-11-03
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-05-27
Anticipated expiration: 2028-12-23
Also published as: DE102008064406B4; US8760313B2; US20110215943A1; CN102239353A; CN102239353B; WO2010060527A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anzeigeeinrichtung für einen Stellantrieb mit wenigstens einem mechanischen Anzeigeelement (10, 11) und einem Verstellgetriebe, insbesondere einem als Verstellgetriebe ausgebildeten Meldegetriebe, mit wenigstens zwei Gängen mit differierenden Übersetzungsverhältnissen, wobei eine mechanische Schaltanordnung vorgesehen ist, mit welcher die unterschiedlichen Gänge und/oder Übersetzungsverhältnisse des Verstellgetriebes auch bei betriebsbereiter in einem Gehäuse verbauter Anzeigeeinrichtung ohne Eingriff in das Gehäuse und ohne Öffnen des Gehäuses von außen selektierbar und/oder schaltbar sind und/oder die Auflösung der Anzeigeeinrichtung und/oder die Bewegung des wenigstens einen Anzeigeelementes (10, 11) auf den anzuzeigenden Stellweg eines jeweiligen Stellantriebs und/oder einer jeweiligen Armatur selektiv anpassbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung noch einen Stellantrieb mit einer derartigen Anzeigeeinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigeeinrichtung für einen Stellantrieb sowie einen Stellantrieb für eine Armatur mit einer demgemäßen Anzeigeeinrichtung.
Zur Betätigung von Stellgliedern, wie beispielsweise Armaturen, wie sie in einer Vielzahl von Prozessen in der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Energieerzeugung, Wasserwirtschaft, Wasseraufbereitung, pharmazeutischen, chemischen und ölverarbeitenden und/oder Lebensmittelindustrie eingesetzt sind, werden in aller Regel Stellantriebe eingesetzt, welche als Part beziehungsweise Teil des jeweilig zugehörigen Regelkreises oder als Part der jeweilig zugehörigen Steuereinrichtung beziehungsweise Prozesssteuerung ausgebildet sind.
Stellantriebe befinden sich heute als Bindeglied zwischen Leitsystem und/oder MES (Manufacturing Execution System) und dem jeweiligen Prozess in Automatisierungsanlagen nahezu aller Industriebranchen und -zweige im Einsatz, bei welchen Stoff- und/oder Massengrößen zu steuern oder regulieren sind. Diesbezüglich wirken die eingesetzten Stellantriebe (Aktoren) vornehmlich auf Armaturen, die geeignet sind, den Stoff- oder Massenfluss zu beeinflussen beziehungsweise auf diesen einzuwirken. Zu diesen Armaturen zählen unter anderem auch Ventile, Hähne, Klappen oder Schieber. Dabei lassen sich unterschiedliche Arten von Stellantrieben unterscheiden, wobei sich die Unterschiede im Wesentlichen aus der jeweiligen Antriebs- und Betriebsart ergeben können, das heißt insbesondere daraus, ob es sich um einen Antrieb zu Steuer- oder Regelzwecken handelt und ob der Antrieb pneumatisch, hydraulisch, elektrisch, oder manuell betrieben wir. Zudem bleibt als weitere Möglichkeit eine Differenzierung nach Art und Weise der Stellbewegung, insbesondere ob die Bewegung geradlinig, schwenkend oder drehend ausgeführt wird.
Vorrangig ist der Stellantrieb dabei als Drehantrieb ausgebildet, der die jeweilige Armatur, insbesondere eine Gewindespindel oder Welle der Armatur beispielsweise über eine Gewindebuchse oder ein Untersetzungsgetriebe mit formschlüssiger Verbindung zur Welle, mit einem Drehmoment beaufschlagt. Die Gewindespindel ist dabei an ihrem einen Ende beispielsweise mit einer Schieberplatte verbunden, die durch das beaufschlagte Drehmoment in einer Führung zwischen zwei Endlagen, von Stellung AUF nach ZU und umgekehrt verfahren bzw. bewegt werden kann.
Zum Durchfahren des kompletten Stellwegs, des sogenannten Armaturenhubes, muss der Stellantrieb und/oder die Antriebsspindel je nach Armatur und Untersetzungsgetriebe zwischen einigen wenigen und mehreren hundert bis mehreren tausend Umdrehungen ausführen. Um auch bei verbauter beziehungsweise eingebauter Armatur Informationen über die jeweilige Stellposition erhalten zu können umfasst der Stellantrieb eine Anzeigeeinrichtung, welche zum Schutz vor Schmutz und/oder Feuchtigkeit in einem Gehäuse, in aller Regel entsprechend gedichtet, verbaut und angeordnet ist.
Die jeweilige Anzeigeeinrichtung kann dabei als mechanische, elektromechanische oder elektrische Anzeige ausgebildet sein, wobei ihr im Wesentlichen die Aufgabe obliegt, die Stellposition und insbesondere den aktuellen Hub der jeweiligen Armatur anzuzeigen.
Damit die jeweilige Stellposition, insbesondere der Stellhub, jederzeit abrufbar beziehungsweise zugänglich ist, insbesondere auch bei betriebsbedingten Funktionsstörungen der Armatur oder Ausfall des Stellantriebes, beispielsweise bei Stromausfällen, empfiehlt sich, insbesondere auch im Hinblick auf Sicherheitsaspekte, der Einsatz mechanischer Anzeigeeinrichtungen.
Diesbezügliche mechanische Anzeigeeinrichtungen umfassen in aller Regel ein Getriebe das an den Antrieb, insbesondere die Abtriebswelle, und/oder die Antriebsspindel koppelt, sowie ein entsprechendes Anzeigeelement, wie beispielsweise Zeiger, Skala, Drehscheibe und dergleichen, wobei das Getriebe mittels vorbestimmtem, festem Übersetzungs- beziehungsweise Untersetzungsverhältnis eine der Umdrehungsanzahl der Spindel und/oder der Abtriebswelle proportionale Bewegung des Anzeigeelementes bewirkt. Der Proportionalitätsfaktor bestimmt sich dabei im Wesentlichen durch die Ausführung und Länge der Gewindespindel und/oder das Übersetzungsverhältnis des Getriebes zur Drehmomentvervielfachung und/oder den Stellweg der Armatur und somit der möglichen Umdrehungsanzahl des Abtriebs des Stellantriebs zwischen den beiden Endlagen der Armatur und dem gewünschten und/oder zur Verfügung stehenden Anzeigebereich. Hier fließt selbstverständlich auch die gewünschte Auflösung und/oder Anzeigegenauigkeit ein.
Da ein Stellantrieb mit Anzeigeeinrichtung bekanntermaßen und bestimmungsgemäß für eine Vielzahl unterschiedlicher Armaturen mit insbesondere unterschiedlichen Stellwegen möglichst universell einsetzbar sein und deren Anforderungen genügen soll, ist jeweils in Abhängigkeit des jeweiligen Stellweges oder der Getriebeuntersetzung zur Drehmomenterzeugung ein darauf angepasstes Übersetzungsverhältnis und damit ein entsprechendes Getriebe beziehungsweise Meldegetriebe der Anzeigeeinrichtung zu wählen beziehungsweise einzurichten. Dies geschieht vor dem Einbau beziehungsweise dem Einsatz der Anzeigeeinrichtung durch geeignete Wahl und Abstimmung der einzelnen das Getriebe bildenden Zahnräder.
Letztlich wird die jeweilige Anzeigeeinrichtung dann in ein entsprechendes, in aller Regel dem Stellantrieb zugehöriges Gehäuse verbaut, wobei zwischen Anzeigeeinrichtung und Gehäuse sowie den verschiedenen Gehäusekomponenten entsprechende Dichtungsmittel vorsehbar sind, um die Anzeigeeinrichtung und insbesondere das Getriebe vor Verunreinigungen und Feuchte sowie insbesondere vor einer Funktionsbeeinträchtigung durch äußere Einflüsse zu schützen.
Da der jeweilige Stellantrieb zunächst unabhängig von der jeweiligen Armatur hergestellt und vertrieben wird, können vor der Auslieferung beziehungsweise vor dem Einsatz für unterschiedliche Anwendungen beziehungsweise Anwendungsbereiche (Stellwege, Getriebeuntersetzungen) individuelle Einstellarbeiten am jeweiligen Meldegetriebe erforderlich werden.
Um vorgenannten Anforderungen zu genügen, können entweder verschiedene Typen mit differierendem festem Übersetzungsverhältnis beziehungsweise fester Untersetzung und damit unterschiedlichen Meldegetrieben vorgesehen und bereitgestellt werden, was zumindest den logistischen Aufwand erheblich erhöht, und/oder es kann ein Verstellgetriebe mit selektierbaren unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen vorgesehen werden.
Selbst bei bekannten Anzeigeeinrichtungen mit als Verstellgetriebe ausgebildetem Meldegetriebe ist jedoch nachteilig bei sich ändernden Randbedingungen und/oder Anforderungen, wie beispielsweise bei einem Wechsel der Armatur und/oder einer Änderung des jeweiligen Stellwegs der Armatur und einer diesbezüglich erforderlich werdenden Anpassung des Übersetzungsverhältnisses die Anzeigeeinrichtung aus dem Gehäuse und/oder dem Antrieb auszubauen, um ein anderes Übersetzungsverhältnis zu wählen und/oder das Gehäuse zu öffnen, um das jeweilige Meldegetriebe anzupassen. Eine die Öffnung des Gehäuses oder gar den Ausbau der Anzeigeeinrichtung erforderlich machende Maßnahme, welche den Schutz von Stellantriebskomponenten gegen Umwelteinflüsse – wenn auch nur temporär – aufhebt beziehungsweise die Betriebsbereitschaft der Anzeigeeinrichtung sowie des gesamten Antriebs sowie der Armatur stört und/oder aussetzt, wird auch als „intrusive” bezeichnet. Umgekehrt werden Maßnahmen oder Handlungen, die keinen solchen Ausbau erfordern und damit die Betriebsbereitschaft der Anzeigeeinrichtung und/oder des Antriebs und/oder der Armatur nahezu aufrechterhalten und/oder gewährleisten auch als „non-intrusive” bezeichnet.
Dabei geht es also grundsätzlich um die Frage, ob die gewünschte beziehungsweise erforderliche Manipulation oder Anpassung ohne „Eindringen” – (non-intrusive) entsprechend der wörtlichen Übersetzung – erledigt werden kann, mit dem Vorteil, daß weder während der eigentlichen Handlung oder Maßnahme z. B. Schäden durch eindringendes Wasser, noch während oder nach Wiederverschluß wegen z. B. eingeklemmter Kabel oder unsachgemäßer Abdichtung Betriebsstörungen verursacht werden können.
Nachteilig erhöht somit das Öffnen des jeweiligen Gehäuses und/oder der Ausbau des Meldegetriebes der Anzeigeeinrichtung das Risiko einer Verunreinigung beziehungsweise Verschmutzung sowie das Risiko einer Funktionsstörung (z. B. Undichtigkeit), insbesondere auch durch fehlerhaften Zusammenbau.
Darüber hinaus bedeutet der Ausbau, Wechsel des Getriebes und/oder Änderung des Übersetzungsverhältnisses sowie Einbau und Abdichten des Gehäuses zudem noch einen erheblichen Arbeitsaufwand.
Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde eine verbesserte, flexibel einsetzbare und einfach handhabbare Möglichkeit zur Stellungsanzeige einer Armatur und/oder eines Stellantriebes anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine Anzeigeeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Anzeigeeinrichtung sowie ein Stellantrieb mit einer solchen Anzeigeeinrichtung sind in weiteren Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben. Die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung für einen Stellantrieb umfasst wenigstens ein mechanisches Anzeigeelement und ein als Verstellgetriebe ausgebildetes Meldegetriebe mit wenigstens zwei Gängen mit differierendem Übersetzungsverhältnis, wobei eine über die Vorderseite beziehungsweise Front und/oder Frontbereich zugängliche und/oder bedienbare Schaltanordnung vorgesehen ist, mit welcher die unterschiedlichen Gänge und/oder Übersetzungsverhältnisse des Verstellgetriebes auch bei betriebsbereiter in einem Gehäuse verbauter beziehungsweise eingebauter Anzeigeeinrichtung ohne Eingriff in das Gehäuse beziehungsweise ohne Öffnen des Gehäuses, insbesondere ohne Eingriff in ein Gehäuse und/oder eine Aufnahme eines Stellantriebes, von Außen beziehungsweise von außerhalb des Gehäuses und damit „non-intrusive” selektierbar und/oder schaltbar sind und/oder die Auflösung der Anzeigeeinrichtung und/oder die Bewegung des wenigstens einen Anzeigeelementes auf den anzuzeigenden Stellweg eines jeweiligen Stellantriebs und/oder einer jeweiligen Armatur selektiv anpassbar sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens ein Antriebsrad vorgesehen, mit welchem das Getriebe und damit auch das wenigstens eine Anzeigeelement mit einem Antrieb, insbesondere einem Stellantrieb, koppelbar ist und/oder formschlüssig oder kraftschlüssig verbindbar ist, derart, dass das wenigstens eine Anzeigeelement eine der Bewegung des Antriebs, insbesondere der Antriebswelle und/oder Abtriebswelle und/oder der Spindel des Antriebs proportionale Bewegung ausführt.
Das wenigstens eine Anzeigeelemente ist dabei vorteilhaft als Zeiger, Rolle, Scheibe, oder Ring, insbesondere Ring mit Innenverzahnung, ausführbar, wobei mittels des wenigstens einen Anzeigeelementes insbesondere Drehbewegungen ausführbar sind.
In einer weiterführenden Ausprägung ist das Verstellgetriebe (Meldegetriebe) als mehrstufiges Getriebe, insbesondere mit fünf oder mehr Stufen, ausgebildet.
Vorteilhaft ist das als Verstellgetriebe ausgebildete Meldegetriebe der Anzeigeeinrichtung zwischen beziehungsweise an mehreren Trägerelementen anordenbar und in mehreren Ebenen beziehungsweise Getriebeebenen strukturierbar, wobei das Getriebe insbesondere zwischen beziehungsweise an drei Trägerelementen anordenbar ist und wobei die Trägerelemente im Wesentlichen zur Aufnahme und/oder Führung und/oder Halterung von Wellen und Achsen der eingesetzten Zahnräder eingesetzt sind. Die verschiedenen Trägerelemente sind dabei über Abstandshalter einander beabstandet und gegenüberliegend angeordnet und parallel zueinander ausgerichtet.
Vorteilhaft ist das Verstellgetriebe (Meldegetriebe) als Stirnradgetriebe ausbildbar.
Weiterführend ist vorteilhaft vorsehbar, dass hinter einem dritten Trägerelement (in Blickrichtung von der Vorderseite auf die Anzeigevorrichtung und das dritte Trägerelement) in einer dritten Getriebeebene ein erster Zahnradsatz mit einem zentrisch (systemkoaxial) zur Anzeigeeinrichtung drehbar, insbesondere auf einem Zentralträger drehbar gelagerten ersten Zwischenrad (Zentralrad) mit Außenverzahnung vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit des Antriebs und/oder der Anzeigeeinrichtung auch eine vergleichsweise große Anzahl an Zähnen, insbesondere 73 Zähne, aufweisen kann. Dieses erste Zwischen-, beziehungsweise Zentralrad dient dabei als zentrales Kopplungselement zwischen dem jeweiligen Antrieb und insbesondere dem Antriebsrad und der Anzeigeeinrichtung und erlaubt, unabhängig von der Einbaulage des jeweiligen Antriebs und/oder der jeweiligen Armatur, stets eine insbesondere horizontale Ausrichtung der Anzeigeeinrichtung. Dabei können je nach Ausführung auch noch ein oder mehrere weitere Zahnräder zwischen Antrieb und erstem Zwischenrad geschaltet sein.
In einer weiteren Ausgestaltung wirkt das erste Zwischenrad bzw. Zentralrad, gegebenenfalls auch über wenigstens ein weiteres Zahnrad mit Außenverzahnung, mit einem ersten gestuften Zahnrad mit Außenverzahnung zusammen, wobei eine Zahnradstufe in der dritten und eine Zahnradstufe in der nächsten, zweiten Getriebeebene auf einer gemeinsamen Achse oder Welle angeordnet ist. Statt eines gestuften Zahnrades sind auch zwei auf einer Welle hintereinanderliegend angeordnete, mit der Welle starr beziehungsweise fest verbundene Zahnräder vorsehbar.
In einer weiteren Ausführung ist die zweite Getriebeebene, welche das eigentliche Verstellgetriebe (Meldegetriebe) und einen diesbezüglichen zweiten Zahnradsatz umfasst, durch ein drittes und zweites Trägerelement definiert und bestimmt beziehungsweise begrenzt.
Auch ist vorsehbar dass der zweite Zahnradsatz mehrere teilkreisartig, insbesondere halbkreisartig, angeordnete ineinandergreifende Zahnräder umfasst, welche über die Schaltanordnung mit dem wenigstens einen mechanischen Anzeigeelement zusammenwirken.
In vorteilhafter Ausgestaltung sind auch alternativ zu einem gestuften Zahnrad jeweils mehrere Zahnräder, insbesondere zwei Zahnräder, mit differierender Zahnung hintereinanderliegend auf einer Welle anordenbar und/oder fixierbar und/oder mehrere Zahnräder, insbesondere zwei Zahnräder, mit differierender Zahnung starr miteinander verbindbar und hintereinanderliegend auf einer Achse drehbar anordenbar, insbesondere zueinander beabstandet anordenbar.
In einer vorteilhaften Ausführung umfasst die Schaltanordnung ein bügelartiges und/oder stegartiges Schaltelement, welches Schaltelement an oder auf einer Schaltwelle angeordnet und/oder gehaltert ist beziehungsweise fest mit dieser verbunden ist.
In einer weiterführenden Ausgestaltung durchgreift die Schaltwelle dabei zumindest das erste Trägerelement sowie das zweite Trägerelement und überragt das erste Trägerelement und/oder die Vorderseite beziehungsweise Front der Anzeigeeinrichtung, so dass das Schaltelement auch bei verbauter Anzeigeeinrichtung beziehungsweise bei in Betrieb befindlicher Anzeigeeinrichtung betätigbar ist.
Das heißt jedoch, dass das Verstellgetriebe beziehungsweise die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse auch bei in einem Gehäuse verbauter beziehungsweise in Betrieb befindlicher Anzeigeeinrichtung von außen, ohne Ausbau und Eingriff in die Anzeigeeinrichtung und/oder das Gehäuse, insbesondere ohne Öffnen des Gehäuses, bedienbar und/oder schaltbar beziehungsweise wählbar sind.
Dabei ist für eine vereinfachte Handhabung vorteilhaft am aus der Vorderseite der Anzeigeeinrichtung herausragenden beziehungsweise überstehenden distalen beziehungsweise äußeren Ende der Schaltwelle ein Bedienelement vorsehbar. Das Bedienelement kann dabei Mittel zum Ansetzen eines Werkzeuges und/oder Beaufschlagung eines Drehmomentes auf die Schaltwelle, wie beispielsweise einen Schlitz, einen Außen- oder Innensechskant, oder einen Drehknopf beziehungsweise Dreh-Druckknopf, aufweisen.
Es sei darauf hingewiesen, dass in einer vorteilhaften Weiterbildung die über die Front der Anzeigeeinrichtung hinausragenden Wellen, insbesondere Schalt- und Stellwellen, longitudinal derart angepasst und bemessen sind, dass die Wellen und/oder vorgesehenen Bedienelemente auch nach Einbau der Anzeigeeinrichtung in ein Gehäuse und/oder einen Stellantrieb und gegebenenfalls Aufsetzen einer Abdeckung, beispielsweise auch als Teil des Gehäuses des Stellantriebes, von der Vorderseite her nach wie vor zugänglich sind.
In Fortbildung der Anzeigeeinrichtung ist am bügelartigen und/oder stegartigen Schaltelement ein Zapfen und/oder eine Achse mit wenigstens einem drehbeweglich gelagerten ersten Schaltrad, ein Zahnrad mit Außenverzahnung, welches in vorbestimmten Schaltpositionen in Wirkverbindung mit jeweils einem Zahnrad des Verstellgetriebes der zweiten Ebene steht beziehungsweise mit diesem in Eingriff steht, vorgesehen. Weiterhin ist auf der Schaltwelle vor dem Schaltelement (Betrachtungsrichtung von der Vorderseite der Anzeigeeinrichtung zum Zentralrad beziehungsweise vom ersten Trägerelement in Richtung zweites Trägerelement) ein weiteres zweites Schaltrad vorgesehen.
Vorteilhaft ist vorsehbar, dass das zweite Schaltrad dabei in ständiger Wirkverbindung mit zumindest einem ersten Stellrad steht beziehungsweise in dieses eingreift und in Abhängigkeit der Anzahl der Anzeigeelemente auch mit einem oder mehreren weiteren Stellrädern in Eingriff steht, welche vorzugsweise über eine entsprechende Kupplung an beziehungsweise mit den Anzeigeelementen koppelbar sind.
Bei der Kupplung kann es sich dabei beispielsweise um eine Rutschkupplung und/oder eine Magnetkupplung beziehungsweise magnetische Kupplung handeln.
In einer weiteren Ausgestaltung sind vorteilhaft Sicherungsmittel vorgesehen, damit das bügelartige und/oder stegartige Schaltelement in den jeweiligen Schaltpositionen gegen unbeabsichtigtes Verdrehen sicherbar und/oder verriegelbar und/oder verrastbar ist. Dabei kann das Schaltelement grundsätzlich auch eine u- oder v-förmige Geometrie besitzen.
Die Sicherungsmittel können weiterbildend wenigstens einen am Schaltelement angeordneten oder vorgesehenen Riegel, insbesondere als Zapfen oder Bolzen oder Rastnase, umfassen. Dieser kann auch an das Schaltelement angeformt sein.
Diesbezüglich ist weiterhin vorsehbar, dass die Sicherungsmittel an den vorbestimmten Schaltpositionen für die Verriegelung des Schaltelementes vorgesehene Ausnehmungen oder Ösen, insbesondere in einem Trägerelement, umfassen, welche insbesondere an den jeweiligen Riegel in Größe und/oder Form angepasst sind.
Als weiteres Sicherungsmittel ist in einer weiteren Ausführung vorteilhaft vorsehbar, dass die das steg- oder bügelartige Schaltelement tragende beziehungsweise aufnehmende Schaltwelle unter Federvorspannung steht und/oder gehalten wird und durch die Federvorspannung in den vorbestimmten Schaltpositionen fixiert und/oder gehalten wird, indem der jeweilige Riegel in die entsprechende Ausnehmung gedrückt und durch die Vorspannung auch dort verdrehsicher gehalten wird.
Erst durch Beaufschlagung einer Kraft in longitudinaler Richtung auf die Schaltwelle entgegen der Federvorspannung ist eine Entriegelung der Schaltanordnung und insbesondere des Schaltelementes bewirkbar und damit die Anwahl einer anderen Schaltposition durch Verdrehen des Schaltelementes ermöglicht sowie ein anderes Übersetzungsverhältnis selektierbar.
In einer weiteren Ausführung weist die Schaltanordnung wenigstens zwei, insbesondere jedoch eine der Anzahl der Gänge und/oder Übersetzungsverhältnisse des Vestellgetriebes (Meldegetriebes) entsprechende Anzahl an Verriegelungs- und/oder Rastpositionen auf. Insbesondere sind drei, vier, fünf oder sechs Gänge und damit auch drei, vier, fünf oder sechs Schaltpositionen vorsehbar.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Rast- und/oder Verriegelungspositionen dabei auf einem Teilkreis, insbesondere einem Halbkreis, angeordnet und/oder verteilt und/oder nahezu äquidistant auf dem Teilkreis angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist in das dritte Trägerelement eine teilkreisförmige Ausnehmung und/oder Nut zur Führung des Schaltelementes eingebracht oder dort vorgesehen. Diese Ausnehmung dient als Freistellung in der sich die Achse des ersten Schaltrads bei Umschaltung des Gangs bewegen kann und/oder in der die Achse des ersten Schaltrades geführt wird.
Weiterbildend kann vorgesehen sein, dass bei angetriebener Anzeigeeinrichtung, unhabhängig von der Wahl des Übersetzungsverhältnisses, stets alle Zahnräder des Verstellgetriebes der zweiten Ebene in Bewegung sind.
Besonders vorteilhaft sind alle eingesetzten Zahnräder als Stirnräder ausgebildet und/oder aus Kunststoff gebildet, wodurch der Herstellungsprozess deutlich vereinfacht wird.
Weiterhin können die Trägerelemente aus Leiterplatten beziehungsweise Leiterplattenmaterial ausgebildet sein.
Vorteilhaft ist vorsehbar, dass mehrere Zahnräder und/oder Wellen des Verstellgetriebes, insbesondere vier, mit Inkrementalgebern und/oder Drehgebern versehen sind und/oder dass die zugehörige Sensoranordnung und Sensoren zur Abtastung und/oder Auslesung der Inkrementalgeber und/oder Drehgeber diesen gegenüberliegend, insbesondere auf einem Trägerelement, angeordnet sind, wobei insbesondere für jeden Geber auch ein Sensor vorgesehen ist. Die Geber sind dabei vorzugsweise auf Zahnräder und/oder Wellen des Verstellgetriebes der zweiten Ebene verteilt. Die Anzahl der eingesetzten Geber und/oder Sensoren hängt dabei unter Anderem auch von der Genauigkeit der verwendeten Sensorik beziehungsweise Sensoranordnung ab, so dass grundsätzlich auch 3 oder 5 oder auch deutlich mehr insbesondere einfachere Geber einsetzbar sind.
Darüber hinaus ist in vorteilhafter Weiterbildung durch die in die Getriebestufen der Stellungsanzeige integrierten Geber und/oder vorgesehene Sensoranordnung eine einstufige elektronische Stellwegsensorik ausbildbar.
In einer besonderen Ausgestaltung sind die Zahnräder des Verstellgetriebes der zweiten Ebene mechanisch derart gekoppelt, dass eine volle Umdrehung eines Gebers zu einer 32tel Umdrehung des Folgegebers führt.
Damit sind insbesondere Stellwege im Bereich von 1,41 bis 8; 8 bis 45,3; 45,3 bis 256; 256 bis 1448 und 1448 bis 8192 von außen, das heißt non-intrusive beziehungsweise ohne Eingriff in das jeweilige die Anzeigeeinrichtung aufnehmende Gehäuse, durch Anwahl der jeweiligen Gänge beziehungsweise Übersetzungsverhältnisse einstellbar und/oder darstellbar.
Es sei darauf hingewiesen, dass je nach den Bereichen der Stellwege, die man abdecken will, und Sensoren die man einsetzen möchte, grundsätzlich viele unterschiedliche Varianten darstellbar und/oder umsetzbar sind und über die primäre Übersetzung des Systemantriebs beziehungsweise Stellantriebs auch zu größeren oder kleineren Stellwegen beliebig „verschiebbar” sind.
In einer vorteilhaft erscheinenden Weiterbildung ist darüber hinaus weiterhin vorsehbar, dass eine Verarbeitungseinrichtung sowie ein elektronisches Anzeigelement, insbesondere ein LCD, TFT-Display oder ein Touch-Screen oder eine andere Art von Display, vorgesehen sind, wobei die Verarbeitungseinrichtung die Stellungsinformationen der Sensoranordnung, das heißt aller eingesetzten Sensoren in Zusammenschau auswertet und daraus die Stellung und/oder Stellposition und/oder Stellweg einer jeweiligen Armatur bestimmt und/oder die ermittelten Stellinformationen auf dem elektronischen Anzeigeelement zur Anzeige bringt.
Das elektronische Anzeigeelement ist dabei vorteilhaft auf einem Trägerelement, insbesondere dem zweiten Trägerelement, anordenbar.
Auch eine Schnittstelle zur Übertragung und/oder zum Auslesen der Stellungsinformationen, insbesondere zur Übertragung an ein Prozessleitsystem und/oder Manufacturing Execution System (MES), ist vorteilhaft vorsehbar.
Weiterbildend ist die Schnittstelle als LAN-, WAN-, Ethernet-, USB-, WLAN-, Bluetooth-, Profibus-, CAN-oder CANOpen- Schnittstelle oder eine Kombination daraus ausbildbar.
Weiterhin wird die gestellte Aufgabe auch durch einen Stellantrieb mit einer Anzeigeeinrichtung der vorgenannten und beschriebenen Art gelöst.
Dementsprechend umfasst der Stellantrieb für eine Armatur ein Gehäuse sowie eine in das Gehäuse eingebaute und/oder verbaute Anzeigeeinrichtung, insbesondere eine mechanische Anzeigeeinrichtung, welche mit dem Antrieb zusammenwirkt und wenigstens ein mechanisches Anzeigeelement und ein als Verstellgetriebe ausgebildetes Meldegetriebe mit wenigstens zwei Gängen mit differierendem Übersetzungsverhältnis aufweist, wobei eine, insbesondere von der Vorderseite beziehungsweise Gehäusefront und/oder vom Frontbereich des Gehäuses zugängliche und/oder bedienbare, Schaltanordnung vorgesehen ist, mit welcher die unterschiedlichen Gänge und/oder Übersetzungsverhältnisse des Verstellgetriebes auch ohne Eingriff in das Gehäuse und/oder ohne Öffnen des Gehäuses von Außen beziehungsweise von Außerhalb selektierbar und/oder schaltbar sind und/oder die Auflösung der Anzeigeeinrichtung und/oder die Bewegung des wenigstens einen Anzeigeelementes auf den anzuzeigenden Stellweg eines jeweiligen Stellantriebs und/oder einer jeweiligen Armatur selektiv anpassbar sind.
In vorteilhafter Ausgestaltung handelt es sich bei der vorgesehenen und eingesetzten Anzeigeeinrichtung um eine erfindungsgemäß ausgestaltete und weitergebildete Anzeigeeinrichtung der vorgenannten und vorstehend angegebenen Art, wobei an dieser Stelle auf eine Wiederholung der bereits im Rahmen der Anzeigeeinrichtung für einen Stellantrieb angegebenen jeweiligen Ausgestaltungsvarianten und -merkmale verzichtet wird und lediglich auf diese referenziert wird. Dennoch sind diese ausdrücklich in den Schutzumfang für den Stellantrieb einbezogen und auch durch den beanspruchten Stellantrieb mit Anzeigeeinrichtung erfasst.
Vorteilhaft ist wenigstens ein Kopplungselement zur formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung und/oder Kopplung der Antriebswelle und/oder der Abtriebswelle und/oder der Spindel des Antriebs mit der Anzeigeeinrichtung und insbesondere mit dem Zentralrad der Anzeigevorrichtung vorgesehen, derart, dass das Zentralrad und/oder das wenigstens eine mechanische Anzeigeelement eine der Drehbewegung des Antriebs proportionale Bewegung ausführt.
Vorteilhaft ist das Kopplungselement magnetisch und/oder mechanisch, beispielsweise mit wenigstens einem Antriebsrad mit Welle ausgestaltet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sind Gehäuse und Anzeigeeinrichtung mehrfach, insbesondere zweifach, gegeneinander gedichtet und/oder vor Verunreini gungen geschützt. Dabei sind insbesondere die Stell- und Schaltwelle und/oder das erste Trägerelement gegen das Gehäuse gedichtet.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das die Anzeigeeinrichtung aufnehmende Gehäuseteil Einbauten zur Fixierung und/oder Führung der Anzeigeeinrichtung, beispielsweise eine als Anschlag dienende radial umlaufende Anformung oder Kante.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Stellantrieb ein Planetengetriebe auf, insbesondere ein Planetendifferenzgetriebe, dessen radial innerer Bereich als Hohlwelle ausgebildet ist und welches wiederum eine Abtriebswelle aufweist, die mit der zu betreibenden Armatur zusammenwirkt, und mit einem Antrieb, wobei eine Antriebswelle des Planetengetriebes mit dem Antrieb verbunden und durch diesen antreibbar ist, die Antriebswelle als erste Hohlwelle ausgestaltet ist sowie die Abtriebswelle als zweite Hohlwelle ausgestaltet ist, dass der Antrieb sowie die erste und zweite Hohlwelle eine gemeinsame Drehachse haben, dass ein Planetenträger mit der ersten Hohlwelle derart verbunden ist oder mit seinem radial inneren Bereich als erste Hohlwelle derart ausgebildet ist, dass bei einer Drehung der ersten Hohlwelle die Drehbewegung auch vom Planetenträger ausgeführt wird, und dass wenigstens der kleinere der beiden lichten Durchmesser der Hohlwellen auf die Abmessungen in Querrichtung eines im wesentlichen längserstreckten Antriebsstabes einer mit der Abtriebswelle verbindbaren Armatur angepasst ist.
Demgemäß führen die erste Hohlwelle und Planetenträger identische, synchrone Drehbewegungen aus und sind fest beziehungsweise starr miteinander verbunden und/oder einstückig ausgebildet.
Die weitere Darlegung der Erfindung sowie vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen erfolgt anhand einiger Figuren und Ausführungsbeispiele.
Es zeigen:
1 Vorderansicht einer beispielhaft ausgestalteten erfindungsgemäßen mechanischen Anzeigeeinrichtung,
2 Rückansicht einer beispielhaft ausgestalteten erfindungsgemäßen mechanischen Anzeigeeinrichtung gemäß 1,
3 3-dim Darstellung einer Anzeigeeinrichtung nach 1 und 2
4a) Schnittansicht und 4b) Front-/Vorderansicht mit Blickrichtungsangabe einer beispielhaften Anzeigeeinrichtung gemäß 1 bis 3,
5 vergrößerte Schnittansicht einer beispielhaften Anzeigeeinrichtung entsprechend 4a),
6a) Seitenansicht von unten mit Blickrichtungsangabe einer beispielhaften Anzeigeeinrichtung gemäß 1 bis 3 und b) Draufsicht gemäß Blickrichtung nach a) auf das Verstellgetriebe mit Schaltanordnung,
7 vergrößerte Seitenansicht einer beispielhaften Anzeigeeinrichtung entsprechend 6a.
In 1 ist in Frontansicht (Draufsicht) eine beispielhaft ausgestaltete erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung für einen Stellantrieb für eine Armatur gezeigt, wobei die Anzeigeeinrichtung in ein entsprechendes Gehäuseelement des Antriebes einsetzbar und im eingesetzten Zustand über wenigstens ein dafür vorgesehenes externes Kopplungselement, insbesondere eine mit dem Antrieb verbundene Welle mit Antriebsrad, mit dem Antrieb und insbesondere mit der Antriebsspindel oder der Antriebs- oder Abtriebswelle wechsel- beziehungsweise zusammenwirkt.
Die Anzeigeeinrichtung gemäß 1 umfasst beispielhaft zwei mechanische Anzeigeelemente 10, 11 in der Art zweier verdrehbarer beschrifteter Anzeigeringe mit Innenverzahnung, wobei die Beschriftung nicht explizit gezeigt ist, sowie ein als Verstellgetriebe ausgebildetes Meldegetriebe mit fünf Gängen mit differierendem Übersetzungsverhältnis, wobei die unterschiedlichen Gänge und/oder Übersetzungsverhältnisse des Verstellgetriebes (Meldegetriebe) vorteilhaft auch in verbautem Zustand der Anzeigeeinrichtung, insbesondere eingebaut in das entsprechende Gehäuse des jeweiligen Stellantriebes, von Außen beziehungsweise von außerhalb „non-intrusive” der Anzeigeeinrichtung, das heißt, ohne Öffnen des Gehäuses und/oder Entnahme und/oder Veränderung des Getriebes, und insbesondere von der Vorderseite oder Frontseite der Einrichtung mittels einer Schaltanordnung 22, 23, 25, 40, 42, 44 über ein Bedienelement 18b, selektierbar und/oder schaltbar sind und/oder die Auflösung der Anzeigeeinrichtung und/oder die Bewegung der beiden Anzeigeelemente 10, 11 auf den anzuzeigenden Stellweg eines jeweiligen Stellantriebs und/oder einer jeweiligen Armatur selektiv anpassbar ist.
Alternativ könnten die Anzeigeelemente dabei auch als Zeiger, Rolle oder Scheibe beziehungsweise segmentierte Scheibe ausgebildet sein.
Das Bedienelement 18b weist dabei Mittel zum Ansetzen eines Werkzeuges, wie hier beispielsweise einen Schlitz zum Ansetzen eines Schlitzschraubendrehers auf.
Alternativ sind auch andere Mittel wie insbesondere ein Außen- oder Innensechskant, oder ein Drehknopf beziehungsweise Dreh-Druckknopf vorsehbar.
Vorteilhaft ist das Verstellgetriebe beziehungsweise Meldegetriebe der Anzeigeeinrichtung zwischen und/oder an maßgeblich drei Trägerelementen 19, 12, 26 angeordnet, welche im Wesentlichen zur Aufnahme und/oder Führung und/oder Halterung von Wellen und Achsen der eingesetzten Zahnräder eingesetzt sind, und in drei Ebenen beziehungsweise Getriebeebenen, strukturierbar. Siehe dazu 3 bis 7.
Weiterhin können ein oder mehrere Trägerelemente dabei aus Leiterplatten beziehungsweise Leiterplattenmaterial und/oder ein oder mehrere Zahnräder als auch Wellen und/oder Achsen aus Kunststoff ausgebildet und insbesondere mittels Spritzgussverfahren hergestellt sein. Der Einsatz von Kunststoff bedeutet insbesondere eine Gewichts- sowie Kostenreduktion aber auch erhöhte Widerstandskraft gegen Verunreinigungen und Feuchte.
Ergänzend zu der rein mechanischen Anzeigemöglichkeit ist auf dem zweiten Trägerelement 12 eine Verarbeitungseinrichtung (in der 1 nicht explizit angegeben) mit elektronischem Anzeigeelement 14, insbesondere ein LCD, TFT-Display oder ein Touch-Screen oder eine andere Art von Display, vorgesehen, wobei die Verarbeitungseinrichtung die Stellungsinformationen einer Sensoranordnung mit vier Inkrementalgebern 50a, b, c, d sowie zugehörigen Sensoren 16 in Zusammenschau auswertet und daraus die Stellung und/oder Stellposition und/oder Stellweg einer jeweiligen Armatur bestimmt und/oder die ermittelten Stellinformationen auf dem elektronischen Anzeigeelement 14 zur Anzeige bringt.
Die Erfassung der Winkelstellung der Geber erfolgt dabei mittels magnetischer Abtastung und/oder unter Verwendung segmentierter Dauermagnete und entsprechender Ausleseelektronik.
Grundsätzlich könnte die Winkelerfassung jedoch auch optisch, insbesondere im Infrarotbereich, beispielsweise mittels Photodioden und Laserdiode als Sensor und einer segmentierten Hell-Dunkel-Scheibe und/oder einer segmentierten Scheibe mit segmentspezifisch unterschiedlichem Reflektionsvermögen, erfolgen.
Auch eine Schnittstelle 17, insbesondere eine Kommunikationsschnittstelle, zur Übertragung und/oder zum Auslesen der Stellungsinformationen, insbesondere zur Übertragung an ein Prozessleitsystem und/oder Manufacturing Execution System (MES) ist vorteilhaft vorsehbar.
Die Schnittstelle 17 kann dabei als LAN-, WAN-, Ethernet-, USB-, WLAN-, Bluetooth-, Profibus-, CAN-oder CANOpen- Schnittstelle oder eine Kombination daraus ausgebildet sein.
Zusätzlich ragen aus dem ersten Trägerelement 19 zwei Stellwellen 20 mit weiteren Bedienelementen 18 heraus, welche zur Endlageneinstellung und -abstimmung der beiden mechanischen Anzeigeelemente 10, 11 auf die jeweilige Armatur und/oder den Antrieb dienen.
Die elektrische Versorgung der Anzeigeeinrichtung 14 kann dabei vorteilhaft über den jeweiligen Antrieb und eine dafür vorgesehene Schnittstelle erfolgen.
In 2 ist die Rückansicht der bereits aus 1 bekannten Anzeigeeinrichtung gezeigt, wobei hinter einem dritten Trägerelement 26 (in Blickrichtung von der Vorderseite auf das zweite und dritte Trägerelement) in einer dritten Getriebeebene E3 ein erster Zahnradsatz mit einem zentrisch zur Anzeigeeinrichtung auf einem zentralen Hohllager (Zentralträger) mit axialem Sicherungsring 33 drehbar gelagerten ersten Zwischenrad beziehungsweise Zentralrad 28 mit Außenverzahnung vorgesehen ist. Dieses Zwischenrad 28 welches eine vergleichsweise große Anzahl an Zähnen, insbesondere 73 Zähnen, aufweist, dient dabei als zentrales Kopplungselement zwischen dem Antriebsrad eines jeweiligen Antriebes und der Anzeigeeinrichtung und erlaubt, unabhängig von der Einbaulage des jeweiligen Antriebs und/oder der jeweiligen Armatur, stets eine horizontale beziehungsweise waagerechte Ausrichtung der Anzeigeeinrichtung.
Dabei können als weitere Kopplungselemente je nach Ausführung auch noch ein oder mehrere weitere Zahnräder, insbesondere ein Antriebsrad, zwischen Antrieb und erstes Zwischenrad 28 geschaltet sein.
Das erste Zwischenrad 28 ist hier beispielhaft über wenigstens ein weiteres Zahnrad 31 mit Außenverzahnung mit einem ersten gestuften Zahnrad 30 mit Außenverzahnung gekoppelt und/oder formschlüssig verbunden, wobei eine Zahnradstufe in der dritten E3 und eine Zahnradstufe in der nächsten zweiten Getriebeebene E2 auf einer gemeinsamen Achse oder Welle angeordnet sind.
Statt eines gestuften Zahnrades sind auch zwei auf einer Welle hintereinander liegend angeordnete und mit der Welle starr beziehungsweise fest verbundene Zahnräder vorsehbar. Dabei sind beide Zahnräder durch das dritte Trägerelement 26 getrennt und lediglich über die das dritte Trägerelement 26 durchgreifenden Welle kraftschlüssig verbunden.
Darüber hinaus ist 2 das bügelartige beziehungsweise stegartige Schaltelement 22 der Schaltanordnung gezeigt, welches Schaltelement 22 an oder auf einer Schaltwelle 23 angeordnet und/oder gehaltert ist beziehungsweise fest mit dieser verbunden ist.
Weiterhin ist am bügelartigen beziehungsweise stegartigen Schaltelement 22 ein Zapfen und/oder eine Achse mit wenigstens einem drehbeweglich gelagerten ersten Schaltrad 25, ein Zahnrad mit Außenverzahnung welches in fünf vorbestimmten Schaltpositionen in Wirkverbindung mit jeweils einem Zahnrad des Zahnradsatzes der zweiten Ebene E2 steht beziehungsweise mit diesem in Eingriff steht, vorgesehen.
Vorteilhaft sind zudem Sicherungsmittel vorgesehen, damit das Schaltelement 22 in den jeweiligen Schaltpositionen, gegen unbeabsichtigtes Verdrehen sicherbar und/oder verriegelbar und/oder verrastbar ist.
Die Sicherungsmittel umfassen hier beispielhaft einen als Zapfen oder Bolzen ausgebildeten am Schaltelement 22 angeordneten oder vorgesehenen Riegel 27 (in der Figur lediglich angedeutet). Dieser kann auch an das Schaltelement 22 angeformt sein.
Zum Eingriff für den Riegel 27 sind an den jeweiligen Schaltpositionen zum Verriegeln und Fixieren des Schaltelementes entsprechende auf den Riegel angepasste Ausnehmung 52 im dritten Trägerelement 26 vorgesehen, wobei das bügelartige Schaltelement 22 beziehungsweise die es tragende Schaltwelle 23 unter Federvorspannung steht und/oder gehalten wird und durch die Federvorspannung der jeweilige Riegel 27 in Schaltposition in die entsprechende Ausnehmung gedrückt und durch die Vorspannung auch dort verdrehsicher gehalten wird.
Somit ist erst durch Beaufschlagung einer Kraft in longitudinaler Richtung auf die Schaltwelle 23 entgegen der applizierten Federvorspannung eine Entriegelung der Schaltanordnung und insbesondere des Schaltelementes 22 bewirkbar und damit die Anwahl/Selektion einer anderen Schaltposition und damit eines anderen Übersetzungsverhältnisses durch Verdrehen des Schaltelementes 22 ermöglicht.
3 zeigt eine 3-dimensionale Darstellung der bereits aus 1 sowie 2 bekannten Anzeigeeinrichtung so dass zur Erläuterung der wesentlichen Merkmale auf die Beschreibung zu 1 und 2 verwiesen wird. 3 entnehmbar ist das erste 19, zweite 12 sowie dritte 26 Trägerelement sowie die durch das zweite 12 und dritte 26 Trägerelement definierte zweite Getriebeebene E2, welche das eigentliche Verstellgetriebe und einen diesbezüglichen zweiten Zahnradsatz umfasst. Beide Trägerelemente 12, 26 sind über entsprechende Abstandshalter 32 parallel zueinander ausgerichtet und miteinander starr und/oder lösbar verbunden, insbesondere verschraubt oder verrastet. Eindeutig sind auch die beiden hintereinanderliegend angeordneten mechanischen Anzeigeelemente 10, 11 mit Innenverzahnung sowie die überstehenden Bedienelemente und Wellen der Schaltanordnung 18b sowie Endlageneinstellung/-korrektur 18 zu erkennen.
In 4a ist eine Schnittansicht gemäß der in 4b angegebenen Schnittlinie und Blickrichtung A-A gezeigt. 4b entspricht dabei der Vorderansicht beziehungsweise Draufsicht gemäß 1, so dass auch hier zur weiteren Erläuterung auf die Beschreibung zu 1 verwiesen wird.
In der Schnittansicht nach 4a und 5 sind die drei eingesetzten Trägerelemente 19, 12, 26 sowie die durch sie gebildeten Getriebeebenen E1, E2 und E3 gezeigt.
Weiterhin ist der Figur in der zweiten Getriebeebene E2 das eigentliche Verstellgetriebe mit mehreren Getriebestufen und den gestuften Zahnrädern, mit insbesondere jeweils zwei Zahnradstufen und/oder drei Getriebestufen, entnehmbar.
Alternativ zu einem gestuften Zahnrad können auch jeweils mehrere Zahnräder, insbesondere zwei Zahnräder, mit differierender Zahnung hintereinanderliegend auf einer Welle fixiert angeordnet sein und/oder mehrere Zahnräder, insbeson dere zwei Zahnräder, mit differierender Zahnung starr miteinander verbunden und hintereinanderliegend auf einer Achse drehbar angeordnet sein.
Wie bereits aus 2 bekannt, ist wenigstens ein zentrales Kopplungselement 28 vorgesehen, mit welchem das Getriebe und damit auch das wenigstens eine Anzeigeelement 10, 11 mit dem Kopplungselement eines Antriebs, insbesondere einem Stellantrieb, koppelbar ist und/oder formschlüssig verbindbar ist, derart, dass das wenigstens eine Anzeigeelement eine der Bewegung des Antriebs, insbesondere der Antriebswelle und/oder Abtriebswelle und/oder der Spindel des Antriebs proportionale Bewegung ausführt.
In einer weiterführenden Ausprägung ist das Verstellgetriebe beziehungsweise Meldegetriebe als mehrstufiges Getriebe, insbesondere ein Getriebe mit fünf oder mehr Stufen, ausgebildet.
Die verschiedenen Trägerelemente sind dabei über Abstandshalter 32 einander beabstandet und gegenüberliegend angeordnet und parallel zueinander ausgerichtet.
Vorteilhaft ist das Verstellgetriebe beziehungsweise Meldegetriebe als Stirnradgetriebe ausgebildet.
In einer weiterführenden Ausgestaltung durchgreift die Schaltwelle 23 dabei zumindest das erste Trägerelement 19 bis dritte Trägerelement 26 und überragt das erste Trägerelement 19 und/oder die Vorderseite beziehungsweise Front der Anzeigeeinrichtung, so dass das Schaltelement 22 auch bei verbauter Anzeigeeinrichtung in einem Gehäuse eines Stellantriebs beziehungsweise bei in Betrieb befindlicher Anzeigeeinrichtung betätigbar beziehungsweise handabbar ist.
Das heißt jedoch, dass das Verstellgetriebe (Meldegetriebe) beziehungsweise die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse bei verbauter beziehungsweise in Betrieb befindlicher Anzeigeeinrichtung von Außen, ohne Ausbau und Eingriff in die Anzeigeeinrichtung, das heißt non-intrusive, schaltbar und/oder einstellbar ist.
Dabei ist am aus der Anzeigeeinrichtung front- beziehungsweise vorderseitig herausragenden und/oder überstehenden distalen beziehungsweise äußeren Ende der Schaltwelle 23 ein Bedienelement 18b vorgesehen. Der Schaltanordnung zugehörig ist am bügelartigen und/oder stegartigen Schaltelement 22 ein Zapfen und/oder eine Achse mit wenigstens einem drehbeweglich gelagerten ersten Schaltrad 25, ein Zahnrad mit Außenverzahnung, welches in vorbestimmten Schaltpositionen in Wirkverbindung mit jeweils einem Zahnrad des Verstellgetriebes der zweiten Ebene E2 steht beziehungsweise mit diesem in Eingriff steht, vorgesehen. Weiterhin ist auf der Schaltwelle 23 vor dem Schaltelement 22 (Betrachtungsrichtung von der Vorderseite zum Zentralrad 28 beziehungsweise vom ersten Trägerelement 19 in Richtung zweites Trägerelement 12) ein weiteres zweites Schaltrad 42 vorgesehen. Das zweite Schaltrad 42 mit Außenverzahnung ist dabei längserstreckt und/oder zylinderartig ausgebildet und erstreckt sich von der zweiten Getriebeebene E2 bis in die erste Getriebeebene E1 hinein.
Vorteilhaft befindet sich das zweite Schaltrad 42 dabei in ständiger Wirkverbindung mit zumindest einem ersten Stellrad 46, beziehungsweise greift in dieses ein, und gemäß der Anzahl der Anzeigeelemente 10, 11 auch mit einem weiteren Stellrad 48, welche vorzugsweise über eine entsprechende Kupplung, insbesondere eine Rutsch oder Magnetkupplung, an beziehungsweise mit den Anzeigeelementen 10, 11 über entsprechende Zwischenräder 46a, 48a gekoppelt sind. Die Zwischenräder 46a, 48a greifen dabei direkt in die Innenverzahnung der jeweiligen Anzeigeelemente 10, 11 ein und bewirken eine Drehbewegung derselben. Stellräder 46, 48 sowie Zwischenräder 46a, 48a und zwischengeschaltete Kupplung sind zwischen erstem 19 und zweitem Trägerelement 12 auf entsprechenden Wellen beziehungsweise Stellwellen 20 angeordnet. Stellräder 46, 48 und Zwischenräder 46a, 48a sind auf entsprechenden Stellwellen angeordnet welche über das erste Trägerelement hinausragen beziehungsweise durch dieses hindurchgeführt und von der Vorderseite her unter Einsatz entsprechender Bedienelemente 18 zugänglich sind. Über die Bedienelemente und Stellwellen ist die Endlageneinstellung der beiden Anzeigeelemente 10, 11 bewirkbar beziehungsweise durchführbar.
In 6b ist eine Draufsicht auf das Verstellgetriebe mit Schaltanordnung mit Schaltelement 22 der zweiten Getriebeebene E2 gemäß Blickrichtung nach 6a gezeigt.
6a zeigt dabei die gleichen wesentlichen Merkmale wie sie insbesondere bereits aus der 4a und 5 sowie 1 und der zugehörigen Beschreibung bekannt sind, sodass hier auf eine wiederholende Merkmalsangabe verzichtet und zur weiteren Erläuterung und Darlegung auf die vorstehende Beschreibung der übrigen Figuren verwiesen wird.
In 6b ist gemäß Blickrichtungsangabe B-B in 6a eine Draufsicht auf den Zahnradsatz des Verstellgetriebes der zweiten Getriebeebene E2 einer Anzeigeeinrichtung nach einer der 1 bis 5 gezeigt.
Deutlich ist zu erkennen, dass der Zahnradsatz der zweiten Ebene mehrere teilkreisartig, insbesondere halbkreisartig, angeordnete ineinandergreifende Zahnräder umfasst, welche über die Schaltanordnung und insbesondere das Schaltelement 22 mit den beiden Anzeigeelementen 10, 11 zusammenwirken.
In einer weiteren Ausgestaltung sind vorteilhaft Sicherungsmittel vorgesehen, damit das bügelartige und/oder stegartige Schaltelement 22 in den jeweiligen Schaltpositionen gegen unbeabsichtigtes Verdrehen sicherbar und/oder verriegelbar und/oder verrastbar ist.
Die Sicherungsmittel umfassen weiterbildend einen am Schaltelement 22 angeordneten oder vorgesehenen Riegel 27, insbesondere als Zapfen oder Bolzen (in 6b nicht explizit angegeben, jedoch 5 entnehmbar). Dieser kann auch an das Schaltelement 22 angeformt sein.
Diesbezüglich ist weiterhin vorsehbar, dass die Sicherungsmittel an den vorbestimmten fünf Schaltpositionen 1 bis 5 für die Verriegelung des Schaltelementes 22 vorgesehene Ausnehmung 52 im dritten Trägerelement 26, welche insbesondere an den jeweiligen Riegel in Größe und/oder Form angepasst sind, umfassen. Der Bügel oder Steg des Schaltelementes 22 ist hinter dem dritten Trägerelement 26 angeordnet, so dass der Riegel 27 in Schaltposition von Hinten in eine entsprechende Ausnehmung 52 des dritten Trägerelementes 26 eingreifen kann.
Alternativ sind auch andere Anordnungen und/oder Positionierungen des Schaltelementes 22 und insbesondere seines Bügels oder Steges vorsehbar, beispielsweise auch vollständig vor dem dritten Trägerelement 26, wobei dann auf die teilkreisförmige Ausnehmung 24 verzichtet werden könnte.
Als weiteres Sicherungsmittel ist vorteilhaft vorsehbar, dass die das bügelartige Schaltelement 22 tragende Schaltwelle 23 unter Federvorspannung steht und/oder gehalten wird und durch die Federvorspannung in den vorbestimmten Schaltpositionen fixiert und/oder gehalten wird, indem der jeweilige Riegel 27 in die entsprechende Ausnehmung 52 gedrückt und durch die Vorspannung auch dort verdrehsicher gehalten wird.
Erst durch Beaufschlagung einer Kraft in longitudinaler Richtung auf die Schaltwelle entgegen der Federvorspannung ist eine Entriegelung der Schaltanordnung und insbesondere des Schaltelementes bewirkbar und damit die Anwahl einer anderen Schaltposition durch Verdrehen des Schaltelementes 22 ermöglicht sowie ein anderes Übersetzungsverhältnis selektierbar.
In beispielhafter Ausführung weist die Schaltanordnung fünf, der Anzahl der Gänge und/oder Übersetzungsverhältnisse des Getriebes entsprechende Anzahl an Verriegelungs- und/oder Rastpositionen auf, welche in 6b mit 1, 2, 3, 4 und 5 nummeriert sind.
Die Rast- und/oder Verriegelungspositionen sind dabei insbesondere äquidistant auf einem Teilkreis, insbesondere einem Halbkreis, angeordnet und/oder verteilt.
Vorteilhaft ist in das dritte Trägerelement 26 eine teilkreisförmige Ausnehmung 24 und/oder Nut zur Führung des Schaltelementes 22 eingebracht oder dort vorgesehen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass bei angetriebener Anzeigeeinrichtung unhabhängig von der Wahl des Übersetzungsverhältnisses stets alle Zahnräder des Verstellgetriebes der zweiten Ebene E2 in Bewegung sind.
Besonders vorteilhaft sind alle eingesetzten Zahnräder als Stirnräder ausgebildet und/oder aus Kunststoff gebildet, wodurch der Herstellungsprozess und Wartungsaufwand deutlich vereinfacht wird.
Auch können die Trägerelemente vorteilhaft aus Leiterplatten beziehungsweise Leiterplattenmaterial ausgebildet sein.
Weiterhin sind vier Zahnräder und/oder Wellen des Verstellgetriebes mit Inkrementalgebern und/oder Drehgebern 50a, 50b, 50c, 50d versehen und/oder die zugehörige Sensoranordnung zur Abtastung und/oder Auslesung der Inkrementalgeber und/oder Drehgeber diesen gegenüberliegend, insbesondere auf einem Trägerelement, angeordnet, wobei insbesondere für jeden Geber auch ein Sensor 16 (siehe 1 bis 4) vorgesehen ist.
Vorteilhaft lässt sich bei geeigneter Verwendung von vier Winkelsensor/-geber-Anordnungen mit je einer Auflösung von 10 Bit ein Vollkreis in 1024 Einzelschritte auflösen. Mechanisch sind die Zahnräder des Verstellgetriebes der zweiten Ebene E2 derart koppelbar, dass eine volle Umdrehung eines Gebers zu einer 32tel Umdrehung des Folgegebers führt.
Damit sind insbesondere Stellwege im Bereich von 1,41 bis 8, 8 bis 45,3, 45,3 bis 256, 256 bis 1448 und 1448 bis 8192 von Außen das heißt non-intrusive durch Anwahl der beispielhaft fünf Gänge beziehungsweise Übersetzungsverhältnisse einstellbar und/oder darstellbar.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Anzeigeeinrichtung in ein dafür vorgesehenes und vorbereitetes Gehäuseteil eines Stellantriebes integrierbar und/oder einbaubar und mit diesem koppelbar. Diesbezüglich kann auch eine entsprechende Abdeckung zum Schutz der Front der Anzeigeeinrichtung mit Ausnehmungen zu Durchgriff der jeweiligen Stell- 20 und Schaltwelle 23 vorgesehen sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sind Gehäuse und Anzeigeeinrichtung mehrfach, insbesondere zweifach, gegeneinander gedichtet zum Schutz vor Verunreinigungen und/oder Feuchte.
Demgemäß bildet in einer weiteren Ausführung das erste Trägerelement 19 dann einen Teil des Gehäuses aus oder ist zum Gehäuse dicht verbaut Weiterhin sind die Stell- 20 und/oder Schaltwellen 23 mit Dichtringen gegenüber dem ersten Trägerelement 19 dichtbar.
Zusätzlich ist noch ein vor der Schalt- 23 und jeweiligen Stellwelle 20 ein gegenüber dem Gehäuse dichter Schutzdeckel vorsehbar und/oder anbringbar.

1–5: Rast-, Schaltposition
10: erstes mechanisches Anzeigeelement
11: zweites mechanisches Anzeigeelement
12: Zweites Trägerelement
14: elektronisches Anzeigeelement
16: Sensor (Winkelmesser)
17: Schnittstelle
18: Bedienelement Stellwelle zur Endlageneinstellung
18b: Bedienelement Schaltwelle
19: Erstes Trägerelement
20: Stellwelle
22: Schaltelement
23: Schaltwelle
24: Teilkreisförmige Ausnehmung
25: Erstes Schaltrad
26: Drittes Trägerelement
27: Riegel
28: Erstes Zwischenrad (Zentralrad)
30: Erstes gestuftes Zahnrad
31: weiteres Zahnrad
32: Abstandshalter
33: Sicherungsring
42: Zweites Schaltrad
46: Erstes Stellrad
46a: Zwischenrad
48: Zweites Stellrad
48a: Zwischenrad
50a, b, c, d: Inkrementalgeber (Drehgeber)
52: Ausnehmung für Riegeleingriff

Claims

Anzeigeeinrichtung für einen Stellantrieb mit wenigstens einem mechanischen Anzeigeelement (10, 11) und einem Verstellgetriebe, insbesondere einem als Verstellgetriebe ausgebildeten Meldegetriebe, mit wenigstens zwei Gängen mit differierenden Übersetzungsverhältnissen, wobei eine mechanische Schaltanordnung vorgesehen ist, mit welcher die unterschiedlichen Gänge und/oder Übersetzungsverhältnisse des Verstellgetriebes auch bei betriebsbereiter in einem Gehäuse verbauter Anzeigeeinrichtung ohne Eingriff in das Gehäuse und ohne Öffnen des Gehäuses von Außen selektierbar und/oder schaltbar sind und/oder die Auflösung der Anzeigeeinrichtung und/oder die Bewegung des wenigstens einen Anzeigeelementes (10, 11) auf den anzuzeigenden Stellweg eines jeweiligen Stellantriebs und/oder einer jeweiligen Armatur selektiv anpassbar ist.
Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit welchen das wenigstens eine mechanische Anzeigeelement (10, 11) in verbautem Zustand der Anzeigeeinrichtung, ohne Öffnen des Gehäuses und ohne Eingriff in das Gehäuse auf die jeweilige Endlagenstellung des Stellantriebs und/oder einer Armatur einstellbar und/oder anpassbar ist.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Bewegung des wenigstens einen Anzeigeelementes (10, 11) um eine Drehbewegung handelt.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Verstellgetriebe um ein mehrstufiges Getriebe, insbesondere ein Getriebe mit mehr als fünf Stufen, handelt.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellgetriebe wenigstens einen Zahnradsatz mit mehreren teilkreisartig, insbesondere halbkreisartig, angeordneten ineinandergreifenden Zahnräder umfasst, welche über die Schaltanordnung mit dem wenigstens einen Anzeigeelement (10, 11) zusammenwirken.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellgetriebe wenigstens ein gestuftes Zahnrad, das heißt ein Zahnrad mit zwei Zahnkränzen mit unterschiedlicher Verzahnung aufweist.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch jeweils mehrere Zahnräder, insbesondere zwei Zahnräder, mit differierender Zahnung hintereinanderliegend auf einer Welle angeordnet und/oder fixiert sind und/oder mehrere Zahnräder, insbesondere zwei Zahnräder, mit differierender Zahnung starr miteinander verbunden und hintereinanderliegend auf einer Achse drehbar angeordnet sind.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung wenigstens ein Bedienelement (18b) aufweist, mit welchem das gewünschte Übersetzungsverhältnis, auch in eingebautem und/oder verbautem Zustand in einem Gehäuse, von Außen einstellbar ist, derart, dass ein Ausbau der Anzeigeeinrichtung und/oder ein Öffnen des Gehäuses zur Anpassung des Übersetzungsverhältnisses nicht erforderlich ist.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung ein bügelartiges oder stegartiges Schaltelement (22) aufweist, welches an oder auf einer Schaltwelle (23) angeordnet und/oder gehaltert ist und das Schaltelement (22) einen Zapfen und/oder eine Achse mit wenigstens einem drehbeweglich gelagerten ersten Schaltrad (24) aufweist, welches in Eingriff mit einem auf der Schaltwelle (23) drehbeweglich gelagerten zweiten Schaltrad (42) ist und mit diesem zusammenwirkt und in vorbestimmten Schaltpositionen das erste Schaltrad (24) mit jeweils einem weiteren Zahnrad des Verstellgetriebes in Eingriff steht und mit diesem zusammenwirkt.
Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Sicherungsmittel vorgesehen sind damit das bügelartige oder stegartige Schaltelement (22) in den jeweiligen Schaltpositionen, gegen unbeabsichtigtes Verdrehen gesichert und/oder verriegelt und/oder verrastet ist.
Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsmittel einen am bügel- oder stegartigen Schaltelement (22) angeordneten oder vorgesehenen Riegel (27), insbseondere einen Zapfen oder Bolzen oder Rastnase, umfassen.
Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsmittel an den vorbestimmten Schaltpositionen für die Verriegelung des Schaltelementes (22) vorgesehene Ausnehmungen in einem Trägerelement (26) oder Ösen aufweisen.
Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die das bügel- oder stegartige Schaltelement (22) tragende Schaltwelle (23) unter Federvorspannung steht und/oder gehalten wird und durch die Federvorspannung in den vorbestimmten Schaltpositionen fixiert und/oder gehalten wird.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch Beaufschlagung einer Kraft in longitudinaler beziehungsweise axialer Richtung auf die Schaltwelle (23) entgegen der Federvorspannung eine Entriegelung der Schaltanordnung und insbesondere des bügel- oder stegartigen Schaltelementes (22) bewirbar und damit ein anderes Übersetzungsverhältnis selektierbar ist.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung wenigstens zwei, insbesondere jedoch eine der Anzahl der Gänge und/oder Übersetzungsverhältnisse des Getriebes entsprechende Anzahl an Verriegelungs- und/oder Rastpositionen (1, 2, 3, 4, 5) aufweist.
Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rast- und/oder Verriegelungspositionen (1, 2, 3, 4, 5) nahezu äquidistant auf einem Teilkreis, insbesondere einem Halbkreis, angeordnet und/oder verteilt sind.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei angetriebener Anzeigeeinrichtung unhabhängig von der Wahl des Übersetzungsverhältnis stets alle Zahnräder des Verstellgetriebes in Bewegung sind.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Stellwegsensorik vorgesehen ist, wobei mehrere Zahnräder und/oder Wellen des Verstellgetriebes, insbesondere vier, mit Inkrementalgebern und/oder Drehgebern (50a, b, c, d) versehen sind und/oder die in die Getriebestufen der mechanischen Stellungsanzeige integrierte Ausführung der elektronischen Stellwegsensorik und insbesondere der Inkrementalgeber einstufig ausgebildet ist.
Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie zugehörige Sensoranordnung zur Abtastung und/oder Auslesung der Inkrementalgeber und/oder Drehgeber (50a, b, c, d) diesen gegenüberliegend, insbesondere auf einem Trägerelement, angeordnet ist, wobei insbesondere für jeden Geber auch ein Sensor vorgesehen ist.
Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verarbeitungseinrichtung sowie ein elektronisches Anzeigelement (14), insbesondere ein LCD oder eine andere Art von Display, vorgesehen sind, welche Verarbeitungseinrichtung die Stellungsinformationen der Sensoranordnung, das heißt, aller eingesetzten Sensoren in Zusammenschau auswertet und daraus die Stellung und/oder Stellposition und/oder Stellweg einer jeweiligen Armatur bestimmt und/oder die ermittelten Stellinformationen auf dem elektronischen Anzeigeelement (14) zur Anzeige bringt.
Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Anzeigeelement (14) auf einem Trägerelement (12) angeordnet ist.
Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schnittstelle (17) zur Übertragung und/oder Auslesen der Stellungsinformationen, insbesondere zur Übertragung an ein Prozessleitsystem und/oder Manufacturing Execution System vorgesehen ist.
Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schnittstelle um eine LAN, eine WAN, eine Ethernet, eine USB, eine WLAN, eine Bluetooth, eine Profibus, eine CAN oder CANOpen basierte Schnittstelle oder einer Kombination daraus handelt.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche mit einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Dichtungen zur Abdichtung von Gehäuse und Anzeigeeinrichtung gegen Verunreinigungen und/oder Feuchte vorgesehen sind.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein systemkoaxial drehbar gelagertes Zentralrad (28) mit Außenverzahnung vorgesehen ist, mit welchem als zentrales Kopplungselement zwischen dem Antriebsrad eines jeweiligen Antriebes und der Anzeigeeinrichtung fungiert und unabhängig von der Einbaulage des jeweiligen Antriebs und/oder der jeweiligen Armatur stets eine horizontale Ausrichtung der Anzeigeeinrichtung bewirkbar ist.
Stellantrieb für eine Armatur, welche ein Gehäuse sowie eine in das Gehäuse eingebaute und/oder verbaute Anzeigeeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 25, insbesondere eine mechanische Anzeigeeinrichtung, umfasst, welche mit dem Antrieb zusammenwirkt und wobei eine, insbesondere von der Vorderseite beziehungsweise Gehäusefront und/oder vom Frontbereich des Gehäuses zugängliche und/oder bedienbare, Schaltanordnung vorgesehen ist mit welcher die unterschiedlichen Gänge und/oder Übersetzungsverhältnisse des Verstellgetriebes auch ohne Eingriff in das Gehäuse und/oder ohne Öffnen des Gehäuses von Außen beziehungsweise von Außerhalb selektierbar und/oder schaltbar sind und/oder die Auflösung der Anzeigeeinrichtung und/oder die Bewegung des wenigstens einen Anzeigeelementes auf den anzuzeigenden Stellweg eines jeweiligen Stellantriebs und/oder einer jeweiligen Armatur selektiv anpassbar sind.
Stellantrieb nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kopplungselement zur formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung und/oder Kopplung der Antriebswelle und/oder der Abtriebswelle und/oder der Spindel des Antriebs mit der Anzeigeeinrichtung und insbesondere mit dem Zentralrad (28) der Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, derart, dass das Zentralrad (28) und/oder das wenigstens eine mechanische Anzeigeelement eine der Drehbewegung des Antriebs proportionale Bewegung ausführt.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass Gehäuse und Anzeigeeinrichtung zweifach gegeneinander gedichtet und/oder vor Verunreinigungen geschützt sind.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kopplungselement zur formschlüssigen Verbindung der Antriebswelle und/oder der Abtriebswelle mit der Antriebseinrichtung vorgesehen ist.
Stellantrieb nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement wenigstens ein Antriebsrad mit Welle umfasst.