专利名称：调节驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于操纵在加工工艺设备中的自动化技术的调节机 构的调节驱动装置。
背景技术：
这种调节驱动装置配备有一个调节装置，该调节装置将调节机构的 当前的实际位置与预定的额定位置比较并且这样控制调节驱动装置，使 得实际位置朝预定的额定位置的方向补偿地改变。因此调节驱动装置具 有一个位置传感装置，它将调节机构的当前的实际位置报告给调节装置。
由DE 42 39 635 Al已知一种在电气的位置调节器中用于阀杆运动 的位移探测的方法，其中在一个感应工作的传感器中激励在LC谐振电 路内的高频振荡用于产生高频的电磁的交变场，该交变场通过一个由阀 杆带动的导电的物体与位移有关地减弱，并且其中振荡信号被解调并且 未加强地输送至用于评价与位移有关的振幅减弱的微机。虽然这种方法 配备一个非接触式的位移测量装置，但是用于执行该方法的仪器耗费相 当高并且尤其在设备粗暴运行的振动时测量精确度已经证实为不充分 的。
另外由DE4239635A1作为现有技术已经已知的是，电位器、电容 传感器以及差动变压器用于在阀杆上的位移测量，它们通过在阀杆上的 杠杆分接头进行操纵。该已知的解决方案的缺点是多方面的。电位器通 常受到磨损，尤其是它们用在强烈的机械振动或者摇动的区域中的情况 下。这种磨损通过在电位器的工作时刻中渐增的磨损而感觉到。可变电 容器的使用非常昂贵，因为在此必须涉及防潮的耗费的保护措施并且此 外非常精确的机械的轴承是必需的。差动变压器的使用由于贵的机械支 承是不利的，因为必须抑制在线圏中磁铁的横向运动。此外相应于供给
3的必需的电子装置过贵并且具有相当高的功率消耗。
由DE 100 16 636 Al已知一种位置调节器，尤其是用于可通过驱动 装置操纵的阀，该位置调节器包括一个用于探测调节机构的实际位置的 位置传感器和一个用于将实际位置与可预定的额定位置比较的并且用于 产生调节信号的调节单元，其中一个磁体并且一个磁阻效应的传感器设 置为位置传感器，它们相应于调节机构的运动可相对彼此地旋转或者移 动。
发明内容
本发明的目的在于提出 一种调节驱动装置，它具有用于探测调节机 构的位置的物件，这些物件在小的电流消耗中具有高的测量精度并且对 于振动是不敏感的。
按本发明该目的用权利要求1的措施解决。本发明的有利的结构在 从属权利要求中描述。
本发明由一种用于操纵调节机构的调节驱动装置出发，该调节机构 配设一个用于探测调节机构的实际位置的位置检测装置，该位置检测装 置与一个调节单元作用连接，用于将实际位置与可预定的额定位置比较
并且用于产生用以控制调节驱动装置的调节信号。
按本发明配设于调节驱动装置的位置检测装置具有一个图形载体， 其表面至少部分地用可光学探测的图形覆盖。另外设置一个固定的光学 的扫描装置，该扫描装置的光轴对准图形。
图形载体和扫描装置彼此机械地分开，使得由调节驱动装置传递到 位置检测装置上的机械的摇动和振动远离扫描装置。传递到图形载体上
的振动可以通过^:测信号构成平均值而消除，所述振动在扫描装置的光
轴中作为周期的图形变化变得明显。位置检测装置有利地相对于机械的 摇动和振动是不敏感的。
根据本发明的另 一特征，图形载体构成旋转对称的盘形的并且图形 径向地设置在图形载体上。在此扫描装置的光轴垂直于盘平面并且平行 于图形载体的对称轴线。在每次改变调节机构的位置时图形载体通过绕其与旋转轴线重合的对称轴线的旋转相应地被跟踪。在扫描装置的焦点 中的图形改变识别为调节机构的实际位置的改变。
根据本发明的另 一特征，图形载体构成为辊形的并且图形设置在图 形载体的外套上。在此扫描装置的光轴垂直于外套和图形载体的对称轴 线。在每次改变调节机构的位置时图形载体通过绕其与旋转轴线重合的 对称轴线的旋转相应地被跟踪。在扫描装置的焦点中的图形改变识别为 调节机构的实际位置的改变。
根据本发明的另一特征，图形载体通过间歇的光源照射。因此位置 检测装置用比在图形载体的持续照射中更小的能量就足够了 。另外这种 运行方式迎合顺序工作的光学的扫描装置的和设置在后面的加工机构的 不连续的工作方式。
根据本发明的其它的特征设定，图形构成为环绕的轨迹，该轨迹根 据图形载体的几何形状具有圆环形的或者轮胎形的造型。即使用于位置
应的分段上被探测，那么完全环绕图形载体的轨迹具有这样的优点，即 图形载体关于其相对于扫描装置的角度位置首先是可任意装配的并且探 测区域的起始值和最终值在运行时在初始化过程期间一次确定。因此避 免人员操纵的错误调节。
根据本发明的其它的特征设定，图形叠合地在盘形的图形载体的两 个盘侧面上构成为同心环绕的圆环形的轨迹。与安装位置无关地，始终 可以在扫描装置的焦点中探测其中 一条轨迹并且从而可以探测调节机构 的当前的位置。这样构成的图形载体有利地相对于有错误的安装是不敏 感的。
下面借助于实施例详细解释本发明。其中
图l显示具有过程阀的压力介质运行的调节驱动装置的原理图,
图2显示具有盘形的图形载体的位置检测装置的原理图，
图3显示具有辊形的图形载体的位置检测装置的原理图。
具体实施例方式
在图1中未进一步描述的加工工艺设备的一个局部表示的管道l内
安装过程阀2。过程阀2在其内部具有一个与阀座3共同作用的关闭体4， 用于控制流过的过程介质5的量。关闭体4由一个调节驱动装置6通过 一个升降杆7直线地操纵。调节驱动装置6通过一个轭架8与过程阀2 连接。 一个位置调节器9设置在轭架8上。升降杆7的升降通过一个位 置接收器IO报告给位置调节器9。探测的升降与在调节单元18中的通过 通信接口 11输送的额定值比较并且调节驱动装置6根据确定的调节偏差 进行控制。位置调节器9的调节单元18具有一个I/P转换器，用于将电 的调节偏差转换成相当的控制压力。调节单元18的1/P转换器通过一个 压力介质输送装置19与调节驱动装置6连接。
在图2中以部分剖视图的形式显示在第一实施形式中按本发明的位 置检测装置。在轴20上固定一个旋转对称的盘形的图形载体21并且该 图形载体通过轴20可旋转地支承，该轴通过位置接收器10根据升降杆7 的升降进行旋转。表面部分地径向地用一个可光学探测的图形22覆盖。 具体地，在图形载体21上设置一个16位葛莱码(16-Bit-Gray-Code)。
另外位置检测装置包括一个扫描装置，其焦点对准图形22。扫描装 置基本上包括一个传感器31,在其对准图形22的光轴中设置一个透镜 32。传感器31连接到调节单元18上。在本发明的一种优选的实施形式 中设置一个CCD行用于传感器31。
为了确定升降杆7的当前的位置，在传感器31的焦点中相应的编码 被读出。在此设定，CCD行具有作为像素数量的位数的多倍。CCD行 的像素盈余允许统计地和算术地评价在焦点中读出的代码顺序。因此有 利地提高位置探测的精确性。尤其可以通过代码顺序构成平均值。因此 也补偿在图形载体21的表面上的轻的污染。
在图形载体21上的图形22构成为同心环绕的圆环形的轨迹。按这 样的方式与图形载体21的角度位置无关地，图形22的一个部段始终在 扫描装置的焦点中。由16位葛莱码得到的大约20弧秒的角分辨率允许升降杆7通过位置接收器10的足够精确的位置确定。
另外图形22、 23以同心环绕的圆环形的轨迹的形式叠合地在盘形的 图形载体21的两个盘侧面上构成。与安装位置无关地，始终可以在扫描 装置的焦点中探测其中一个轨迹并且从而可以探测升降杆7的当前的位 置。
在图3中在对于相同的机构采用相同的附图标记的情况下以部分剖 视图的形式显示在第二实施形式中的按本发明的位置检测装置。在轴20 上固定一个旋转对称的辊形的图形载体21并且该图形载体通过轴20可 旋转地支承，该轴通过位置接收器10根据升降杆7的升降进行旋转。图 形载体21的外套部分地用一个可光学探测的图形22覆盖。具体地，在 图形载体21上设置一个16位葛莱码。
基本上包括一个传感器31和一个透镜32的扫描装置这样配设于图 形载体21，使得图形22在传感器31的焦点中。传感器31连接到调节单 元18上。在本发明的一种优选的实施形式中对于传感器31设置一个 CCD行。
图形载体21上的图形22构成为同心环绕的轮胎形的轨迹。按这样 的方式，与图形载体21的角度位置无关地，图形22的一个部段始终在 扫描装置的焦点中。由16位葛莱码得到的大约20弧妙的角分辨率允许 升降杆7通过位置接收器10的足够精确的位置确定。
本发明的实施形式特征在于紧凑的结构，用小的空间就足够了并且 从而迎合孩史型化。
在本发明的另外的改进中对于两个实施形式设定，图形栽体21通过 一个间歇的光源照射。因此位置检测装置用比在图形载体的持久照射中 更小的能量就足够了 。另外运行方式迎合顺序工作的光学扫描装置和设 置在后面的加工机构的不连续的工作方式。具体地，为了照亮图形载体 21设置一个LED。
在旋转驱动装置中可以设定，图形载体21直接设置在旋转驱动装置 的旋转轴线上。附图标记列表
1管道
2过程阀
3阀座
4关闭体
5过程介质
6调节驱动装置
7阀杆
8轭架
9位置调节器
10位置接收器
11通信接口
18节单元
19压力介质输送装置
20轴
21图形载体
22， 23图形
30描装置
31感器
32透镜
权利要求
1.用于操纵调节机构的调节驱动装置，该调节机构配设一个用于探测调节机构的实际位置的位置检测装置，该位置检测装置与一个调节单元作用连接，用于将实际位置与可预定的额定位置比较并且用于产生用以控制调节驱动装置的调节信号，其特征在于配设于调节驱动装置(6)的位置检测装置具有一个图形载体(21)，该图形载体的表面至少部分地用可光学探测的图形(22)覆盖，并且设置一个固定的光学的扫描装置(30)，该扫描装置的光轴对准图形(22)。
2. 按权利要求l所述的调节驱动装置，其特征在于图形载体(21) 构成旋转对称的盘形，并且图形(22、 23)径向地设置在图形载体(21) 上。
3. 按权利要求2所述的调节驱动装置，其特征在于图形(22、 23) 构成为同心环绕的圆环形的轨迹。
4. 按权利要求3所述的调节驱动装置，其特征在于图形(22、 23) 叠合地在两个盘侧面上构成为同心环绕的圆环形的轨迹。
5. 按权利要求l所述的调节驱动装置，其特征在于图形载体(21) 构成为辊形的，并且图形(22)设置在图形载体(21)的外套上。
6. 按权利要求5所述的调节驱动装置，其特征在于图形(22)构 成为同心环绕的轮胎形的轨迹。
7. 按上述权利要求任一项所述的调节驱动装置，其特征在于图形 载体(21)通过间歇的光源照射。
全文摘要
本发明涉及一种用于操纵在加工工艺设备中的自动技术设备的调节机构(2)的调节驱动装置(6)。该调节机构(2)配设一个用于探测调节机构(2)的实际位置的位置检测装置，该位置检测装置与调节单元(18)作用连接，用于将实际位置与可预定的额定位置比较并且用于产生用以控制调节驱动装置(6)的调节信号。位置检测装置具有一个图形载体(21)，其表面至少部分地用可光学探测的图形覆盖并且设置一个固定的光学的扫描装置，该扫描装置的光轴对准图形。
文档编号F15B15/28GK101294794SQ20081009530
公开日2008年10月29日 申请日期2008年4月22日 优先权日2007年4月23日
发明者F·马克斯, W·舒尔茨 申请人:Abb股份公司