Ansteuerbare Antriebsvorrichtung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine durch ein 3-Punkt-Stellsignal ansteuerbare Antriebsvorrichtung zum Antreiben von Stellgliedern gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

[0002] Bei den anzutreibenden Stellgliedern handelt es sich beispielsweise um sogenannte 3-Wege-Ventile, wie sie in Anlagen der Haus- oder Verfahrenstechnik zu Steuerung von Fluidströmen zum Einsatz kommen können. Derartige Stellglieder und ihre Verwendung sind dem Fachmann bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.

[0003] Bekannte durch ein 3-Punkt-Stellsignal ansteuerbare Antriebsvorrichtungen zum Antreiben von Stellgliedern sind nur von einem für sie passend ausgelegten 3-Punkt-Stellsignal ansteuerbar, denn die bekannten Antriebsvorrichtungen sind nur für ein bestimmtes 3-Punkt-Stellsignal einer bestimmten Spannungsart, einer bestimmten Spannungshöhe (und/oder Stromhöhe) und einer bestimmten Frequenz des Signals ausgelegt.

[0004] Da unterschiedliche Spannungsnetze existieren, beispielsweise in anderen Ländern (z.B. Deutschland/Europa AC, 230V, 50 Hz oder USA AC, 120V, 60 Hz), ergeben sich an unterschiedlichen Einsatzorten u.U. unterschiedliche 3-Punkt-Stellsignale. Besteht also die Anforderung, die bekannten Antriebsvorrichtungen durch verschiedene 3-Punkt-Stellsignale anzusteuern, so müssen verschiedene, an das jeweilige 3-Punkt-Stellsignal angepasste Antriebsvorrichtungen verwendet werden.

[0005] Die bekannten Antriebsvorrichtungen sind also mit dem Nachteil behaftet, dass sie nur für ein bestimmtes 3-Punkt-Stellsignal ausgelegt sind. Demzufolge müssen für unterschiedliche 3-Punkt-Signale verschiedene Antriebsvorrichtungen eingesetzt werden. Dies ist mit einem hohen wirtschaftlichen Aufwand verbunden.

[0006] Das Dokument DE 411 1 039 beschreibt einen Antrieb mit 3-Punkt-Stellsignalen zum Betrieb an Wechsel- oder Gleichspannung mit unterschiedlicher Höhe.

[0007] Demgemäss ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung zu schaffen, welche die geschilderten Probleme behebt.

[0008] Die Erfindung löst die Aufgabe mit einer Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.

[0009] Erfindungsgemäß weist die Antriebsvorrichtung eine Anpassungsschaltung zur Anpassung der Antriebsvorrichtung an unterschiedliche 3-Punkt-Stellsingnale entsprechend vorgebbarer Parameter auf. Dadurch wird eine Antriebsvorrichtung geschaffen, die durch sich hinsichtlich Spannungsart, Spannungs- und/oder Stromhöhe, Frequenz unterscheidenden 3-Punkt-Signale angesteuert werden kann, so dass es nicht mehr notwendig ist, verschiedene Antriebsvorrichtungen bereit zu halten.

[0010] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

[0011] Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1:

eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung, ein schematisch dargestelltes Stellglied sowie eine schematisch dargestellte Schaltungsanordnung zur beispielhaften Erzeugung von 3-Punkt-Stellsignalen.

[0012] Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße durch eine 3-Punkt-Stellsignal ansteuerbare Antriebsvorrichtung 1, die eine erfindungsgemäße Anpassungsschaltung 2 und einen Antrieb 3 aufweist. Weiterhin ist ein mit dem Antrieb 3 über eine Drehachse 4 verbundenes und antreibbares Stellglied 5 mit einem Getriebe 6 und einem Ventil 7 dargestellt.

[0013] Ggf. für die Funktion von Stellgliedern erforderliche Endschalter oder ähnliche Einrichtungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Derartige Einrichtungen und die Funktionsweise dieser Einrichtungen sind dem Fachmann bekannt und werden daher in der vorliegenden Offenbarung nicht weiter beschrieben.

[0014] Die Antriebsvorrichtung 1 ist weiterhin über Anschlüsse, hier einen Eingangklemmenblock 11, mittels elektrischer Verbindungen (nicht dargestellt) mit einer Schaltungsanordnung 8 zur Erzeugung von DC (Gleichspannungs-) 3-Punkt-Stellsignalen oder von AC (Wechselspannungs-) 3-Punkt-Stellsignalen verbunden. Die Schaltungsanordnung 8 weist eine Gleichspannungsquelle (DC, + / -), einen Gleichspannungsumschalter 9, eine Wechselspannungsquelle (AC, L / N) und einen Wechselspannungsumschalter 10 auf.

[0015] Die Schaltungsanordnung 8 ist derart ausgestaltet, dass der Eingangsklemmenblock 11 der Antriebsvorrichtung 1 entweder mit einem DC- oder mit einem AC- 3-Punkt-Stellsignal beaufschlagt werden kann, nicht jedoch gleichzeitig mit einem AC und einem DC Signal.

[0016] Die dargestellte Schaltungsanordnung 8 dient der Erläuterung der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung und ist nicht Bestandteil derselben.

[0017] Im Folgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1 erläutert.

[0018] Wie bereits ausgeführt, ist die Antriebsvorrichtung 1 derart ausgestaltet, dass sie mir Wechselspannungs- und mit Gleichspannungs-3-Punkt-Stellsignalen angesteuert werden kann.

[0019] Unter einem 3-Punkt-Stellsignal wird i.A. ein Signal zur Ansteuerung von Stellgliedern verstanden, die 3 Zustände kennen: Öffnen, Schließen und Stop.

[0020] Bei einem Stellglied, das durch einen Motor angesteuert wird entsprechen diese Zustände den Signalen Linkslauf (beispielsweise: zu), Rechtslauf (beispielsweise: auf) und keine Bewegung, d.h. das Stellglied verharrt in der augenblicklichen Stellung (beispielsweise in einer Mittelstellung).

[0021] Zur Ansteuerung der Antriebsvorrichtung 1 mit Gleichspannungs-3-Punkt-Stellsignalen werden die mit (+) L↑ und mit (-) L↓ bezeichneten Einzelklemmen des Klemmenblocks 11 mit einer Gleichspannung beaufschlagt. Die mit N bezeichnete Einzelklemme des Klemmenblocks 11 bleibt in diesem Fall unbelegt und somit ohne Funktion.

[0022] Zur Anpassung von Gleichspannungs-3-Punkt-Stellsignalen weist die Anpassungsschaltung 2 einen Gleichspannungsbaustein 12 auf, dieser schaltet nur Gleichspannung (unabhängig von deren Polarität) auf einen Motortreiber 13 durch und wandelt die durchgeschaltete Gleichspannung in einen von dem Motortreiber 12 verarbeitbaren Wert entsprechend vorgebbarer Parameter, wie beispielsweise Spannungshöhe, um. Der Motortreiber 13 erkennt die Polarität der an die Einzelklemmen (+) L↑ und (-) L↓ und dann durch den Gleichspannungsbaustein 12 gewandelten Gleichspannung und steuert den Antrieb 3 entsprechend an (Linkslauf, Rechtslauf).

[0023] Zur Anpassung von Wechselspannungs-3-Punkt-Stellsignalen weist die Anpassungsschaltung 2 zwei Gleichrichter 14, zwei Standard-Optokoppler 15, zwei Richtungsanzeige-Optokoppler 16, einen Konstantstromregler 17, sowie einen Wechselspannungs/Gleichspannungswandlernetzteil 18 auf.

[0024] Zur Ansteuerung der Antriebsvorrichtung 1 mit Wechselspannungs-3-Punkt-Stellsignalen werden entweder die mit (+) L↑ und mit N bezeichneten Einzelklemmen des Klemmenblocks 11 oder die mit (-) L↓ und mit N bezeichneten Einzelklemmen des Klemmenblocks 11 mit einem Wechselspannungssignal beaufschlagt.

[0025] In beiden Fällen wird die zwischen (+) L↑ und N oder (-) L↓ und N angelegte Wechselspannung von dem mit dem entsprechenden Eingang verbundenen Gleichrichter 14 gleichgerichtet. Durch den mit dem jeweiligen Eingang (+) L↑ oder (-) L↓ verbundenen Standard-Optokoppler 15 wird das Netzteil 18 mit Wechselspannung versorgt. Das Netzteil 18 wandelt die angelegte Wechselspannung entsprechend vorgebbarer Parameter in eine von dem Motortreiber 13 verarbeitbare Gleichspannung zur Speisung des Antriebs 3 um.

[0026] Über die mit dem jeweiligen Eingang (+) L↑ oder (-) L↓ verbundenen (in Serie mit dem Gleichrichter 14 und dem Standard-Optokoppler 15) Richtungsanzeige-Optokoppler 16 wird dem Motortreiber 13 die jeweilige Drehrichtung über dessen mit ↑ und ↓ bezeichneten Eingängen signalisiert.

[0027] Zum Schutz der mit den Bezugszeichen 14, 15 und 16 bezeichneten Bauelemente gegen Überströme wird der durch diese fließende Strom mittels des Konstantstromreglers 17 auf einen für diese Bauelemente unschädlichen Wert begrenzt.

[0028] Werden die beiden Eingänge (+) L↑ und (-) L↑ unzulässigerweise mit einem Wechselstromsignal beaufschlagt, so begrenzt der Konstantstromregler 17 den durch die mit den Bezugszeichen 14, 15 und 16 bezeichneten Bauelemente fließenden Strom auf einen Wert, der verhindert, dass beide Standard-Optokoppler 15 durchschalten und sich so undefinierte Schaltungszustände einstellen.

[0029] Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden können.

[0030] So kann die Antriebsvorrichtung 1 einen Antrieb 3 aufweisen, der beim Start ein höheres Losbrechmoment hat.

[0031] Die Antriebsvorrichtung 1 kann weiterhin Mittel aufweisen, die eine Drehzahländerung und/oder eine Drehmomentbegrenzung des Antriebs 3 ermöglichen.

[0032] Weiterhin kann die Antriebsvorrichtung 1 Überlastmittel aufweisen, die eine Überhitzung und Beschädigung durch zu hohe Temperaturen des Antriebs 3 verhindern. Dies kann beispielsweise durch eine Überwachung einer Antriebstemperatur und durch eine Abschaltung des Antriebs 3 im Falle einer zu hohen Antriebstemperatur erreicht werden.

[0033] In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung überträgt das 3-Punkt-Stellsignal sowohl auf der Eingangseite wie auch auf der Ausgangsseite der Anpassungsschaltung 2 Energie und Information mit demselben Signal. Es ist jedoch denkbar, diese Einheit aufzutrennen und getrennte Signale und/oder Übertragungswege zu verwenden. So kann beispielsweise Energie kabelgebunden übertragen werden und (Richtungs)-Information beispielsweise drahtlos.

[0034] Die offenbarte Anpassungsschaltung 2 kann auch für durch Hydraulik- oder Pneumatikantriebe angetriebene Stellglieder verwendet werden. Es versteht sich, dass in diesem Fall durch elektrische Signale der Anpassungsschaltung 2 schalt- und steuerbare Zwischenglieder, wie beispielsweise Hydraulik- oder Pneumatikventile, zwischengeschaltet sind.

Ansprüche

1. Von einem 3-Punkt-Stellsignal ansteuerbare Antriebsvorrichtung (1) mit einem Antrieb (3) zum Antreiben eines Stellglieds (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (1) eine Anpassungsschaltung (2) zum Anpassen eines an jeweils zwei von drei Einzelklemmen (L↑, L↓, N) angelegbaren 3-Punkt-Stellsignals an vorbestimmbare Parameter aufweist, insbesondere die Spannungsart, den Spannungswert, den Stromwert oder die Frequenz, wobei

- die Anpassungsschaltung (2) einen Gleichspannungsbaustein (12) aufweist, der an den Einzelklemmen (L↑, L↓) anliegende Gleichspannungs-3-Punkt-Stellsignalen unabhängig von deren Polarität auf einen Motortreiber (13) durchschaltet und entsprechend der vorgebbaren Parameter in eine von dem Motortreiber (13) verarbeitbare Spannung umwandelt, wobei der Motortreiber (13) die Polarität der Gleichspannung erkennt und den Antrieb (3) entsprechend links- oder rechtslaufend ansteuert, und wobei

- die Anpassungsschaltung (2) eine Anordnung zur Anpassung von an den Einzelklemmen (L↑, N) oder (L↓, N) anliegenden Wechselspannungs-3-Punkt-Stellsignalen aufweist, bei der mittels jeweils einem Gleichrichter (14) und einem Standard-Optokoppler (15) ein Netzteil (18) mit der anliegenden Wechselspannung beaufschlagt wird, welches die angelegte Wechselspannung entsprechend der vorgebbaren Parameter in eine von dem Motortreiber (13) verarbeitbare Gleichspannung zur Speisung des Antriebs (3) umwandelt, und bei der mittels Richtungsanzeige-Optokopplern (16) dem Motortreiber (13) die jeweilige Drehrichtung über entsprechende Eingänge signalisiert wird.

2. Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (3) ein Elektromotor ist.

3. Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein bürstenloser und kollektorloser Elektromotor ist.

4. Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (3) ein mittels elektrischer Signale ansteuerbarer Hydraulikmotor ist.

5. Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (3) ein mittels elektrischer Signale ansteuerbarer Pneumatikmotor ist.

6. Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsschaltung (2) wenigstens ein Konstantstromregelungsmittel (17) aufweist.

7. Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsschaltung (2) wenigstens ein Mittel (12, 18) mit einer Spannungsanpassungsfunktion aufweist.

Claims

1. Drive apparatus (1) which can be controlled by a three-point control signal and has a drive (3) for driving an actuation element (5), characterized in that the drive apparatus (1) has a matching circuit (2) for matching a three-point control signal, which can be applied to in each case two of three individual terminals (L↑, L↓, N), to predeterminable parameters, in particular the type of voltage, the voltage value, the current level or the frequency, wherein

- the matching circuit (2) has a DC voltage module (12), which passes on DC voltage three-point control signals which are applied to the individual terminals (L↑, L↓) independently of their polarity to a motor driver (13), and correspondingly converts the predeterminable parameters to a voltage which can be processed by the motor driver (13), wherein the motor driver (13) identifies the polarity of the DC voltage and controls the drive (3) to run clockwise or anticlockwise as appropriate, and wherein

- the matching circuit (2) has an arrangement for matching AC voltage three-point control signals which are applied to the individual terminals (L↑, N) or (L↓, N) and in which the applied AC voltage can be applied to a power supply unit (18) by means of in each case one rectifier (14) and one standard optocoupler (15), which power supply unit (18) converts the applied AC voltage to a DC voltage which can be processed by the motor driver (13) in order to feed the drive (3), in accordance with the predeterminable parameters, and in which the respective rotation direction is signalled via appropriate inputs to the motor driver (13) by means of direction-indication optocouplers (16).

2. Drive apparatus (1) according to Claim 1, characterized in that the drive (3) is an electric motor.

3. Drive apparatus (1) according to Claim 2, characterized in that the electric motor is a brushless electric motor, of an electric motor without a commutator.

4. Drive apparatus (1) according to Claim 1, characterized in that the drive (3) is a hydraulic motor which can be controlled by means of electrical signals.

5. Drive apparatus (1) according to Claim 1, characterized in that the drive (3) is a pneumatic motor which can be controlled by means of electrical signals.

6. Drive apparatus (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the matching circuit (2) has at least one constant-current regulating means (17).

7. Drive apparatus (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the matching circuit (2) has at least one means (12, 18) with a voltage matching function.

Revendications

1. Dispositif d'entraînement (1) pouvant être activé par un signal de commande à trois points comprenant un entraînement (3) pour l'entraînement d'un actionneur (5), caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement (1) présente un circuit d'adaptation (2) pour l'adaptation d'un signal de commande à trois points, pouvant être appliqué sur respectivement deux de trois bornes individuelles (L↑, L↓, N) à des paramètres pouvant être prédéfinis, en particulier le type de tension, la valeur de tension, la valeur de courant ou la fréquence,

- le circuit d'adaptation (2) présentant un module de tension continue (12), qui commute des signaux de commande à trois points à tension continue, s'appliquant sur les bornes individuelles (L↑, L↓), indépendamment de leur polarité, sur un driver de moteur (13) et les convertit, en fonction des paramètres pouvant être prédéfinis, dans une tension pouvant être traitée par le driver de moteur (13), le driver de moteur (13) détectant la polarité de la tension continue et actionnant l'entraînement (3) de façon appropriée avec marche à gauche ou marche à droite, et

- le circuit d'adaptation (2) présentant un agencement pour l'adaptation de signaux de commande à trois points à tension alternative s'appliquant sur les bornes individuelles (L↑, N) ou (L↓, N), sur lequel un bloc d'alimentation (18) est alimenté avec la tension alternative appliquée au moyen de respectivement un redresseur (14) et un opto-coupleur standard (15), lequel bloc convertit la tension alternative appliquée en fonction des paramètres pouvant être prédéfinis dans une tension continue pouvant être traitée par le driver de moteur (13) pour l'alimentation de l'entraînement (3) et sur lequel le sens de rotation respectif est signalé au driver de moteur (13) par des entrées appropriées au moyen d'opto-coupleurs pour affichage de direction (16).

2. Dispositif d'entraînement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entraînement (3) est un moteur électrique.

3. Dispositif d'entraînement (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moteur électrique est un moteur électrique sans balai et sans collecteur.

4. Dispositif d'entraînement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entraînement (3) est un moteur hydraulique pouvant être activé au moyen de signaux électriques.

5. Dispositif d'entraînement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entraînement (3) est un moteur pneumatique pouvant être activé au moyen de signaux électriques.

6. Dispositif d'entraînement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit d'adaptation (2) présente au moins un moyen de réglage à courant constant (17).

7. Dispositif d'entraînement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit d'adaptation (2) présente au moins un moyen (12, 18) avec une fonction d'adaptation de tension.

Zeichnung