CH404790A - Elektrisch angetriebener Servomotor - Google Patents

Description

  Elektrisch angetriebener Servomotor    Die Erfindung bezieht sich auf einen durch einen  Elektromotor mit variabler Drehzahl, insbesondere  einen Gleichstrommotor, angetriebenen Servomotor,  der über ein Addier- oder     Subtrahiergetriebe    auf das  zu betätigende Element einwirkt.  



  Bei den bekannten Servomotoren dieser Art ist  an dem zweiten Eingang des Addier- oder     Subtra-          hiergetriebes    ein selbsthemmender Schneckentrieb  mit Handrad angebracht, der dazu dient, bei Ausfall  des Elektromotors das vom Servomotor betätigte  Element in eine Endstellung zu bringen.  



  Allgemein haben elektrisch angetriebene Servo  motoren den Nachteil, dass der Elektromotor bei  Stillstand unter grosser Spannung eine erhebliche  Verlustleistung aufnimmt, die zum Überhitzen des  Elektromotors führen kann. Es ist bekannt, die aus  der Verlustleistung entstehende Wärme durch  Fremdventilation abzuführen.  



  Der Servomotor nach der Erfindung ist dadurch  gekennzeichnet, dass an dem zweiten Eingang des  Addier- oder     Subtrahiergetriebes    ein     Energiewandler     angeschlossen ist, der mechanische Energie aufnimmt  oder abgibt.  



  Durch das Anordnen des Energiewandlers wird  vermieden, dass bei     Stillstand    des Servomotors der  Antriebselektromotor unter Spannung stillsteht; die  ser läuft vielmehr ständig. Damit ergibt sich der Vor  teil, dass der Antriebselektromotor weniger Verlust  leistung aufnimmt als die Anordnung ohne Energie  wandler, so dass er imstande ist, die entstehende ge  ringe Wärme durch Selbstkühlung abzuführen. Eine  Fremdventilation ist also nicht erforderlich. Als An  triebsmotor kann ein handelsüblicher Gleichstrom  motor ohne überdimensionierten     Kommutator    oder  auch ein normaler     Asynchronmotor    verwendet wer-    den. Der Antriebsmotor ist somit billiger als bei der  bekannten Anordnung.  



  Nach seiner Ausführungsform der     Erfindung    ist  als     Energiewandler    ein     Hilfselektromotor    vorgese  hen, der vorzugsweise so eingerichtet ist, dass er auch  als Generator laufen kann. Hierdurch ergibt sich der  Vorteil, dass, wenn der     Hilfselektromotor    unter be  stimmten Betriebsbedingungen als Generator läuft,  ein Teil der Leistung des     Antriebs-Elektromotors     zurückgewonnen wird. Ausserdem     kann    bei etwaigem  Ausfallen des Antriebsmotors das vom Servomotor  zu betätigende Element mit     Hilfe    des     Hilfselektromo-          tors    von einer Warte aus verstellt werden.  



  Nach einer anderen Ausführungsform der Erfin  dung kann als Energiewandler ein Energieverbrau  cher, vorzugsweise eine     drehrichtungsumkehrbare     Pumpe vorgesehen sein.  



  Weitere Merkmale und     Vorteile    ergeben sich aus  der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispie  len anhand der Zeichnung. Es zeigen:       Fig.    1 den Servomotor mit einem     Hilfselektromo-          tor    als     Energiewandler    und mit     einem    Ventil zusam  menwirkend, wobei Servomotor und Ventil im  Längsschnitt dargestellt sind,       Fig.    2 ein Drehzahl-Schaubild für eine günstige  Betriebsmöglichkeit des Servomotors nach     Fig.    1,       Fig.    3 anstelle des Hilfselektromotors eine  Pumpe, deren Drehrichtung umkehrbar ist.  



  Gemäss     Fig.    1 sind am Gehäuseteil 3 des als  Ganzes mit 1 bezeichneten Servomotors ein Elektro  motor 4 und als mechanische Energie aufnehmender  oder abgebender Energiewandler ein     Hilfselektromo-          tor    5 angebracht, die beide auf ein Addier- oder     Sub-          trahiergetriebe    6 wirken.

   Der     Hilfselektromotor    5 ist  an einem separaten Netz, vorzugsweise an einem      Wechselstromnetz, angeschlossen und seine Drehzahl       liegt        zwischen        10        und        50        %        der        maximalen        Drehzahl     des Elektromotors 4.

   Von dem Getriebe 6, das auch  als     Differentialgetriebe    bezeichnet wird, wird die  Kraft auf das Kegelrad 7 übertragen, auf dessen       Welle        22        das        Stirnrad    8     auf,-        gekeilt        ist.        Das        Stirnrad    8  wirkt auf ein Stirnrad 9, das mit einem Stirnrad 10  mit derselben Welle, auf der das Stirnrad 9 befestigt  ist, fest verbunden ist. Das Stirnrad 10 greift in ein  Stirnrad 11, das auf einer auf der Welle 22 drehbaren  Hülse 12 sitzt, die zum Sonnenrad 13 eines Planeten  getriebes führt.

   Das Sonnenrad 13 wirkt auf die Pla  netenräder 14, 14', die sich am innen verzahnten  Kranz 15 abstützen. Die Planetenräder 14 und 14'  sitzen auf Bolzen 16, die in der drehbaren Scheibe 17  verankert sind. Die Scheibe 17 trägt über ein kugel  gelagertes     Spindelstück    die Gewindespindel 18, die in  die Gewindemutter 19 eingreift. Die Mutter 19 weist       Abstützungsarme    20 auf, die in zwei Parallelführun  gen 21 im Gehäuseteil 3' eingreifen.  



  An den Gehäuseteil 3' schliesst sich ein Zwi  schenstück 40 an, über das das Ventilgehäuse 30     mit     dem Servomotor 1 verbunden ist. Die Ventilspindel  31 ist an eine     spindelförmige    Verlängerung der Ge  windemutter 19 über eine Kupplung 41 angeschlos  sen, die radiale Ausschläge zulässt. Die von aussen  durch ein Fenster 39 zugängliche Kupplung 41 trägt  einen Lappen 42 mit Schlitz, in den ein an einem  Kurbelarm 50 befestigter Stift     eingreift.    Der Kurbel  arm 50 gehört zu     einem    Stellungsgeber 51, der ein  Stellungssignal über die Signalleitung 52 abgibt. Die  Leitung 52 führt zum Vergleichsorgan 53, dem über  die Leitung 55 ein     Stellungssollwertsignal    zugeführt  wird.

   Das Ausgangssignal des Vergleichsorgans 53  gelangt über die Leitung 54 zum Verstärker 58, der  über die Leitung 56 mit Energie versorgt wird. Der  Ausgang des Verstärkers ist über die Leitung 57 mit  dem Elektromotor 4 verbunden.  



  Bei der     beschriebenen    Anordnung wird gemäss       Fig.    2 der     Hilfselektromotor    5     (Kurzachlussläufer-          motor)    mit     praktisch    konstanter     Drehzahl        n5    und       konstantem:    Drehsinn angetrieben, während die Dreh  zahl     n4    des     Elektromotors    4     veränderlich    und sein  Drehsinn dem des     Hilfselektromotors    5 entgegenge  setzt ist.

   Wie     Fig.    2 weiter zeigt, beträgt die konstante       Drehzahl        n.        -50        %        der        maximalen        Drehzahl        des     Elektromotors 4, dessen     Drehzahl        n4    entsprechend  der Grösse des Signals in der Leitung 57 zwischen 0       und        +100        %        variiert;

          die        Drehzahl        n,        des        Abtriebs-          rades    des Differentialgetriebes 6 ergibt sich als Mit  telwert aus den beiden     jeweiligen    Drehzahlen der       Motore    4 und 5 und beträgt     höchstens     
EMI0002.0064     
    und mindestens.  
EMI0002.0065     
    Unterschreitet also die Drehzahl     n,,    die Drehzahl     n5,     so     kehrt    sich die Bewegungsrichtung der Spindel 31  um.  



  Während bei diesem Beispiel sich die Drehzahlen       n:,    und     n,    wie 2 : 1 verhalten, können sie sich bei  einem anderen Beispiel wie 10 : 1 verhalten. In die  sem Fall muss der Drehsinn des Elektromotors 4 um  kehrbar sein; dann werden die maximale und die mi  nimale     Drehzahl        n,    des     Abtriebsrades    des Differen  tialgetriebes 6 und damit auch die entsprechenden Ge  schwindigkeiten der Spindel beim Öffnen und beim  Schliessen verschieden gross.  



  Unter bestimmten Bedingungen kann der Hilfs  elektromotor 5 auch als Generator laufen je nachdem,  wie die Bewegungsrichtung der Spindel 31 und die  Kraftrichtung an dieser Spindel zueinander wirken.  Infolge des Druckes des durch das Ventil strömenden  Mediums besteht die Möglichkeit, dass im Verlaufe  eines Schliess- oder eines Öffnungsvorganges die  Kraftrichtung sich     umkehrt    und dann den Motor an  treibt, so dass dieser als Generator arbeitet und Lei  stung abgibt.  



  Gemäss     Fig.    3 ist anstelle eines Hilfselektromo  tors als Energiewandler ein Energieverbraucher in  Form einer     drehrichtungsumkehrbaren    Zahnradpum  pe 60 vorgesehen. In diesem Falle     ändert    der Elek  tromotor 4 seinen Drehsinn bei     Umkehr    der ge  wünschten Bewegungsrichtung der Spindel 31. Der  Energieverbraucher weist steigende Charakteristik  auf, d. h., dass mit grösser werdender Drehzahl das.  aufgenommene Drehmoment grösser wird. Die Zahn  radpumpe 60 saugt aus einem Behälter 61 über eine  Leitung 62 Öl an, das, über ein     Rückschlagventil    63  in den Pumpenraum gelangt.

   Von hier wird das Öl  über ein     Rückschlagventil    64 in eine Druckleitung 65  gefördert, die zu nicht dargestellten Verbrauchern,  z. B. Regelapparaten, führt. Bei umgekehrter Dreh  richtung der Zahnradpumpe 60 gelangt das Öl aus  dem Behälter 61 über ein     Rückschlagventil    66 in den  gegenüberliegenden Raum der Pumpe und von da  aus über ein     Rückschlagventil    67 in die Druckleitung  65. Die     Rückschlagventile    63 und 64 sind dabei ge  schlossen. Durch die Schaltung der Pumpe wird  ebenfalls sichergestellt, dass auch bei stillstehender  Spindel 31 der Antriebselektromotor 4 läuft, so dass  in diesem keine beträchtlichen Wärmemengen infolge  zu grosser Verlustleistung auftreten.  



  Nach einer anderen Ausführungsform kann auch  auf der Welle des Hilfselektromotors 5 zusätzlich zu  diesem ein Energieverbraucher angebracht sein. Fer  ner ist es möglich, anstelle des     Hilfselektromotors    5       einen    Getriebemotor vorzusehen. Der     erfindungsge-          mässe    Servomotor ist nicht auf solche beschränkt, die  mit einem Ventil zusammenwirken.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Durch einen Elektromotor mit variabler Dreh zahl, insbesondere einen Gleichstrommotor, angetrie bener Servomotor, der über ein Addier- oder Subtra- hiergetriebe auf das zu betätigende Element einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Ein gang des Addier- oder Subtrahiergetriebes ein Ener- giewandler angeschlossen ist, der mechanische Ener gie aufnimmt oder abgibt. UNTERANSPRÜCHE 1. Servomotor nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass als Energiewandler ein Hilfselek- tromotor vorgesehen ist. 2.

   Servomotor nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfs- elektromotor so eingerichtet ist, dass er auch als Ge nerator laufen kann. 3. Servomotor nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass als Energiewandler ein Energie verbraucher vorgesehen ist. 4. Servomotor nach Patentanspruch und Unter anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Energieverbraucher eine drehrichtungsumkehrbare Pumpe vorgesehen ist.