配件切换设备与配件调节组件的制作方法

本发明涉及一种配件切换设备，其包括输出轴和与该输出轴耦合的输入轴，通过该输入轴在正常运行中可以驱动输出轴，并且所述配件切换设备包括应急驱动装置，其中，输出轴附加地通过应急驱动装置可以从使用位置转换到终端位置中，其中，在能由应急驱动装置驱动的和/或被应急驱动装置驱动的元件上构成有凹处，并且锁定元件利用操纵设备可以从脱离凹处的位置运动到嵌入凹处的位置中。

此外，本发明涉及一种带有伺服驱动装置的配件调节组件，其中，伺服驱动装置的输出装置与配件切换设备的输入轴作用连接。

背景技术：

配件调节组件是已知的并且用于操纵例如工业设备内的配件。所述及的配件切换设备例如由这样的技术系统已知，在这些技术系统中质量流借助于配件被控制或调节。在此，在正常运行中利用相应的伺服驱动装置操纵配件。在网络故障时，例如在停电或在伺服驱动装置的液压或气动供应停止时，为了将相应连接的配件转换到限定的终端状态、例如开启的状态或关闭的状态中，配件切换设备用于将输出轴转换到一个事先限定的终端位置中。配件切换设备为此在正常运行异常时转换到事先限定的终端位置中。因为相应连接的配件的限定的终端状态在通常的应用情况下是关闭的状态，所以配件切换设备也称为配件关闭设备。

为此为配件切换设备配备一个应急驱动装置是很常见的，该应急驱动装置确保在正常运行以外将输出轴转换到所期望的终端位置中。为了防止应急驱动装置在正常运行中介入在输入轴与输出轴之间的力流中，采用止动设备，这些止动设备在正常运行中锁定应急驱动装置。为此能被应急驱动装置驱动的和/或被应急驱动装置驱动的元件可以具有凹处，锁定元件止动地嵌入该凹处内。

技术实现要素：

本发明的任务是提供一种简单且可靠地工作的配件切换设备。

为了解决该任务，根据本发明提出权利要求1的特征。由此根据本发明为了解决该任务在开头提及类型的配件切换设备中建议：凹处具有对锁定元件加载的至少一个斜面，并且所述至少一个斜面定向成，使得利用应急驱动装置能引到位于嵌入位置中的锁定元件上的力具有使锁定元件脱离凹处的分量。在此有利的是，一旦操纵设备将锁定元件解锁，应急驱动装置就可以自动解除止动。由此可以避免配件切换设备的功能性故障，在这些功能性故障中基于在正常运行之外应急驱动装置的故障地未被解除的止动，该应急驱动装置不能使输出轴转换到所期望的终端位置中。配件切换设备能够通过简单的方式设计得更加可靠，由此解决所提出的任务。

在此，斜面可以构造成平坦的或弯曲的。例如斜面可以沿着一个方向或沿着两个方向分别形成一条直线或一个任意的、例如弯曲的曲线形状。例如斜面可以构造成一个锥口孔的组成部分。在这种情况下，斜面沿着一个方向、即顺着锥口孔的锥体的外形轮廓线形成一条直线和沿着一个与其垂直的方向形成一条弯曲的曲线、通常是一个圆。由斜面在锁定元件与该斜面接触的一个点上的(无限小地)定向产生可引入的力的分量的方向。这个点在脱离期间可以在斜面上移动，使得至少在非平坦的、即沿着至少一个方向弯曲的斜面的情况下加载的方向可以改变。

特别有利的是：斜面构成一个朝向开放端部扩宽的开口。由此得到一个简单的机构，利用该机构可以通过被驱动的和/或能被驱动的元件的运动使锁定元件从凹处中分离出。

特别有利的是：两个斜面共同限定开口，这两个斜面针对元件的互相相反的运动方向引起按所述的按本发明的脱离。

在本发明的一种构造中可以规定：可被驱动的和/或被驱动的元件是旋转的元件。在此有利的是，应急驱动装置可以直接在力流中在应急驱动装置与输出轴之间在一个元件上止动。

在本发明的一种构造中可以规定：所述分量关于能被驱动的和/或被驱动的元件的旋转轴线径向定向。由此本发明可应用在这样的配件切换设备中，在该配件切换设备中锁定元件利用径向定向的运动嵌入凹处内以进行止动。

例如可以规定：斜面关于能被驱动的或被驱动的元件的旋转轴线倾斜地和/或与径向方向成角度地定向。

替选地可以规定：所述分量关于能被驱动的和/或被驱动的元件的旋转轴线轴向定向。由此，本发明可应用在这样的配件切换设备中，在该配件切换设备中锁定元件利用轴向定向的运动嵌入凹处内以进行止动。在此有利的是：可以将操纵设备更紧密地设置在旋转轴线上。由此可以将配件切换设备的重心构造得更加靠近旋转轴线。由此可以提高配件切换设备的装配性能和/或操控性能。特别有利的是：操纵设备在一个共同的轴向区域内、例如在应急驱动装置与一个例如还需说明的叠加传动装置之间设有用于控制的电子回路。

例如可以规定：斜面相对能被驱动的或被驱动的元件的旋转轴线、例如所述旋转轴线或者相对于与旋转轴线平行伸展的轴向方向倾斜地和/或成角度地定向。

在可能独立自主的、有独创性的质量的本发明的一种构造中可以规定：锁定元件构成在球轴承的外环上。替选地可以规定：锁定元件由球轴承的外环构成。在此有利的是：通过简单的方式可以实现锁定元件能够在能被驱动的或被驱动的元件上滚动。由此可以实现：锁定元件以尽可能小的阻力抵制由应急驱动装置通过斜面引入的力。由此可以实现：特别轻便地将锁定元件从凹处中挤出。优选锁定元件设置或支承在一个销轴上。

在本发明中，操纵设备可以在激活的状态(在该状态中锁定元件插入嵌入位置中)与解锁的状态(在该状态中锁定元件在其可运动性方面得到解锁)之间转换。例如可以规定：激活的状态是操纵设备的通电的状态，而解锁的状态是未通电的状态。在此有利的是：在停电时操纵设备自动地转换到解锁的状态中。

在本发明的一种构造中可以规定：锁定元件构成在肘杆的一个自由端部上。在此有利的是：在锁定元件运动进入嵌入位置中时在即将到达该嵌入位置之前可以实现高的力传输。这样可以实现可靠的止动，例如在激活的操纵设备的情况下。肘杆一般可以作为组件来表征，在该组件中两个臂相互铰接连接，其中，两个臂之一在背离实施连接的活节的端部处进行铰接和两个臂中的另一个臂在背离实施连接的活节的端部处构成一个自由的端部。

在本发明的一种构造中可以规定：操纵设备作用在一个肘杆、例如已经述及的肘杆的一个可运动的活节上。优点是可以实现有利的力传输。特别有利的是：在此情况下锁定元件设置在肘杆的一个自由的端部上，例如支承在一个销轴上。

在本发明的一种构造中可以规定：构成有一个止挡元件，该止挡元件防止肘杆转换到完全伸展的位置中。在此有利的是：能够可靠地避免肘杆过度伸展。肘杆的过度伸展的定向(Ausrichtung)是不利的，因为会存在如下危险：肘杆卡住并且阻碍锁定元件在操纵设备解锁的情况下的自动脱离或至少使之变得困难。在此情况下，止挡元件可以构成在肘杆本身上或者构成在一个固定的壳体件上或者通过其它的方式构造。

一般性而言可以有利的是：锁定元件的嵌入位置与肘杆的比脱离位置弯曲程度小的位置相对应。在该情况下，例如操纵设备可以使锁定元件转换到嵌入位置中，其方式为：使肘杆伸展，其中，可以通过一个已经述及的止挡元件防止肘杆的完全伸展的定向。

在本发明的一种构造中可以规定：肘杆铰接在一个位置可调节的作用点上。在此有利的是：可以简单地调整锁定元件在嵌入位置内的位置，其方式为：调节作用点的位置。这例如可以通过调节螺钉或通过其它的方式实现。通过这种方式可以简单地对在肘杆内和在能被驱动的或被驱动的元件连同其凹处内的制造公差进行补偿。

在本发明的一种构造中可以规定：肘杆的一个自由端部、例如已经述及的自由端部在一个壳体件内引导。在此有利的是：可限定地执行锁定元件在嵌入位置与脱离位置之间的运动。为此可以构成相应的导向元件或导向机构。例如一个销轴、特别是所说明的支承锁定元件的销轴可以构造为导向件。替选地或附加地，一个长孔或一个槽可以构造为导向机构，销轴可以嵌入所述长孔或槽内。

在本发明的一种构造中可以规定：操纵设备具有一个升降磁体。在此有利的是：可以通过简单的方式实现对操纵设备的电气操纵。此外有利的是：在停电的情况下可以通过简单的方式实现转变到解锁状态中。因为在断电时升降磁体自动失去其保持力。如果这个保持力用于操纵锁定元件，则在停电时出现自动转变到解锁状态中。

在本发明的一种构造中可以规定：构成有用于控制升降磁体的电子回路，该电子回路设置用于在升降磁体受吸附时提供第一线圈电流并且在升降磁体受保持时提供与该第一线圈电流相比下降的第二线圈电流。由此在运行中可以节省能量。

在本发明的一种构造中可以规定：操纵设备具有弹簧，该弹簧辅助操纵设备的操纵运动。在此有利的是：可以提供用于操纵运动的附加的力。当操纵设备具有升降磁体时，使用弹簧是特别有利的。因为升降磁体在它的调节行程的初始处只产生微弱的力。一个辅助弹簧现在导致锁定元件在调节运动开始时就已经能够加载一个足够的力。在此特别有利的是：可以通过将锁定元件从嵌入位置转换到脱离位置中使弹簧张紧。

在本发明的一种构造中可以规定：当锁定元件转换到嵌入位置中时，弹簧是松弛的。在此有利的是：弹簧在操纵设备的解锁状态中抵制锁定元件的自动脱离提供尽可能小的阻力。

一般而言有利的是：弹簧的弹力的大小确定成，使得锁定元件在操纵设备不工作的情况中利用应急驱动装置可以克服弹力而从凹处中脱离。在此有利的是：通过应急驱动装置可以产生克服弹簧的自动脱离。

在本发明的一种构造中可以规定：操纵设备具有对锁定元件直接或间接加载的推杆元件，该推杆元件位置可调节地固定在操纵设备的可运动的驱动件上。在此有利的是：可以调整锁定元件在嵌入位置内的位置，其方式为：调节推杆元件在驱动件上的位置。例如驱动件可以是升降磁体的衔铁。特别有利的是：推杆元件具有螺纹，利用该螺纹所述推杆元件可以旋入驱动件内。通过这种方式可以实现特别简单的位置调节。

在本发明的一种构造中可以规定：设有探测元件，利用该探测元件可以对嵌入位置的到达和/或保持进行探测。在此有利的是：可以监视应急驱动装置的止动。特别有利的是，探测元件是极限开关。通过这种方式可以特别简单地对嵌入位置的到达进行探测。

在本发明的一种构造中可以规定：设有一个联接装置(Verknüpfungseinrichtung)，该联接装置设置用于使探测元件的输出信号与操纵装置的监控信号逻辑联接。例如该监控信号可以从给操纵装置通电中导出。在此有利的是：可以监视锁定元件在操纵装置解锁的情况下是否已经脱离和/或应急驱动装置在操纵装置激活的情况下是否已经止动。

在本发明的一种构造中可以规定：在力流中在输入轴与输出轴之间设置有叠加传动装置，其中，所述叠加传动装置的第二输入端与能被驱动的和/或被驱动的元件耦合。在此有利的是：可以通过简单的方式实现应急驱动装置和输入轴的转数和/或扭矩的相加。由此可以在从正常运行到利用应急驱动装置的运行的转变时放弃通过离合器的转换。叠加传动装置例如可以作为带有两个输入端和一个输出轴的传动装置来表征，其中，在必要时经过传动变换地在输出轴上累加地提供通过输入端分别引入的扭矩。例如叠加传动装置可以是差速传动装置或者行星齿轮传动装置、特别是四轮的行星齿轮传动装置。

本发明可以有益地应用在开头提及类型的配件调节组件中，其中，配件切换设备根据本发明、特别是如前所述和/或根据针对配件切换设备的权利要求之任一项构成。在这种情况下，配件切换设备可以与伺服驱动装置集成在一起或者构造成能够与该伺服驱动装置可分离地连接。

附图说明

现在参照一个实施例对本发明进行详细阐述，然而本发明并不局限于该实施例。通过单个的或多个权利要求的特征的相互间和/或与所述实施例的单个的或多个特征的组合得到另外的实施例。

在附图中：

图1为按本发明的配件调节组件的大幅简化的方框图；

图2为按本发明的配件切换设备的止动设备连同位于嵌入位置中的锁定元件的剖视图；

图3为根据图2的配件切换设备的止动设备连同脱离的锁定元件；

图4为图2所示出的按本发明的止动设备的三维斜视图；

图5为具有操纵设备和提供凹处的被驱动的元件的另一种按本发明的止动设备的一部分的三维斜视图，其中锁定元件从凹处中脱离；

图6为根据图5的实施例的剖视图；并且

图7为根据图5的实施例的剖视图，其中，锁定元件嵌入凹处内。

具体实施方式

图1以作为框图的大幅简化的视图示出整体标注为1的配件调节组件。

配件调节组件1以本身已知的方式具有伺服驱动装置2。该伺服驱动装置2具有可电动、液压、气动或通过其它方式运转的马达3和可由该马达3驱动的输出装置4。在马达3与输出装置4之间能够以伺服驱动装置本身已知的方式连接有制动器5和/或传动装置6。

伺服驱动装置3用于操纵配件7。该配件7例如可以是阀门。

在伺服驱动装置2与配件7之间设置有按本发明的配件切换设备8。

配件切换设备8用于在运行故障或停电时操纵或切换配件7，例如关闭或打开。

为此，配件切换设备8设置有输入轴9和输出轴10，它们相互耦合，以便力流可以从输入轴9传递到输出轴10。

为了构成配件调节组件1，输入轴9与伺服驱动装置2的输出装置4连接。为了运行，输出轴10与配件7作用连接。

配件切换设备8具有应急驱动装置11，利用该应急驱动装置在伺服驱动装置2停止运转的情况下可操纵或可驱动输出轴10，以便将该输出轴10从使用位置转换到一个限定的终端位置，例如一个关闭的或开启的配件7。

为此，在输入轴9与输出轴10之间设置有叠加传动装置44，应急驱动装置11通过该叠加传动装置与输出轴10联耦。

在此，应急驱动装置11可以由一个未进一步示出的本身已知的蓄能器电动、气动、液压或机械地或通过其它的方式驱动。

为了防止应急驱动装置11非故意地干涉由伺服驱动装置2进行的正常运行，在应急驱动装置11之后串接一个止动设备12。

该止动设备12在图2至4中详细地示出并且参照这些附图进行更加详细地说明。

止动设备12具有元件13，该元件在力流中设置在应急驱动装置11与输出轴10之间。由此，元件13可以由应急驱动装置11驱动并且在故障的情况中由应急驱动装置11驱动。

为了简化图示，在图4中略去了元件13。

在此，元件13可以构造成旋转的元件。图2和3示出元件13作为轴、此处为空心轴的组成部分。然而在其它的实施例中还设置有另外的旋转的元件，但是例如也是可线性运动的或可枢转的元件作为元件13。

在元件13的外侧面上构成有凹处14。

为了止动，锁定元件15嵌入凹处14内，这如图2示出。

锁定元件15在此可以借助于操纵设备16从在图3中示出的脱离位置运动到在图2中示出的嵌入位置中。

在此，凹处14构成有斜面17，该斜面对在其嵌入位置中的锁定元件15进行加载。

在此，斜面17构造成，使得由应急驱动装置11引到元件13上的扭矩产生的并作用到在其嵌入位置中的锁定元件15上的力具有一个分量45，当操纵设备16允许所述脱离时通过该分量将锁定元件15挤出并由此使其脱离凹处14。

在凹处14的对置侧面上构成有另外的斜面18，该另外的斜面在元件13旋转方向相反的情况中以相同的方式起作用。

斜面17和斜面18在它们之间围成一个开口，该开口由于斜面17、18的倾斜定向朝向凹处14的开放的端部、即朝向半径增大的方向扩宽。

关于元件13的旋转轴线线19，斜面17、18分别相对径向方向调整地(angestellt)或者成一定角度地定向。

因此得到：加载的力的分量45关于旋转轴线19径向定向。可能存在的或产生的切向的力分量例如由相应的轴承或支承面吸收并且对于进一步的观察没有影响。

为了使锁定元件15的脱离更加容易，锁定元件15构造成球轴承21的外环20。

图4示出：四个球轴承21并排地设置在共同的销轴22上，以便提供较大的滚动面。在另外的实施例中可以在销轴22上设置更多或更少的这种类型的球轴承21，例如两个、三个、五个或五个以上的球轴承。

锁定元件19构成并设置在肘杆24的一个自由端部23上。

在此，肘杆24具有第一臂25和第二臂26，它们通过一个活节27相互铰接连接。

操纵设备16为了调节锁定元件15而作用在活节27上。

通过操纵装置16将肘杆24从图3示出的弯曲状态或位置转换到图2示出的更加伸展的状态或位置中。止挡元件28定位成，使得可靠地避免或防止肘杆24到达完全伸展的位置或过度伸展的位置中。在此，止挡元件28构成在壳壁32上或另外的固定框架件上，然而在另外的实施例中也可以构成在肘杆24上。

肘杆24在该肘杆24的背离自由端部23的端部29处铰接在一个作用点30上。该作用点30与调节元件31、在此例如调节螺钉固定连接。调节元件31与壳体件32这样连接，使得调节元件31相对壳体件32的位置是可改变的和可调节的。在本实施例中，调节螺钉旋入壳壁32的或另外的固定框架件的螺纹孔内。

由此，作用点30通过调节元件31的调整是位置可调节的。通过该位置调节，锁定元件15的位置在图2示出的嵌入位置中可以调准到凹处14的实际位置上。

操纵设备16具有可电动操纵的升降磁体33。该升降磁体33具有线圈34、以衔铁形式的驱动件35和铁芯36。

以本身已知的方式，驱动件35在为了闭合磁路而给线圈24通电时吸附在铁芯36上。

在此，电子回路37确保：在驱动件35受吸附时第一线圈电流流经线圈34，而为了保持驱动件35一个与此相对下降的第二线圈电流流经线圈。

在图3所示的情况下，升降磁体33能够产生微小的力，因为在驱动件35与铁芯36之间的气隙依然较大。

为了辅助操纵运动，操纵设备16附加地具有弹簧38、此处为螺旋弹簧，该弹簧在升降磁体33通电时辅助操纵运动。

由此，弹簧38不用于将肘杆24拉回到弯曲位置中，而是同样确保转换到图2所示的轻微伸展的位置中。

在此，弹簧38的尺寸确定成，使得它在图2的图示中处于松弛状态中。

因此，弹簧38在图2中对将锁定元件15压入凹处14内没有或几乎没有贡献。

总体上，弹簧38的弹力确定成，使得锁定元件15可以克服由弹簧38产生力通过应急驱动装置11从凹处14中脱离。

换言之，弹簧38具有如下特性：由它在肘杆24上产生的力沿着这样的运动方向下降，沿着该运动方向在线圈34通电时由升降磁体33产生的力增加。

操纵设备16具有推杆元件39，该推杆元件对肘杆24加载。推杆元件39通过肘杆24间接地对锁定元件15加载。

推杆元件39旋入可运动的驱动件35内。由此通过旋拧推杆元件39可以改变该推杆元件相对驱动件35的位置。由此为了能够调节锁定元件15的嵌入位置和图3示出的其脱离位置，推杆元件39在驱动件35上是位置可调节的。弹簧38套装在推杆元件39上。

锁定元件15由壳壁32的或另外的框架件的导向机构40导引。为此在实施例中承载锁定元件15的销轴22嵌入一个构成导向机构40的长孔内。

在壳壁32上设置有探测元件41，利用该探测元件可以对锁定元件15的嵌入位置的达到和保持进行探测。

为此，探测元件41具有两个并行工作的极限开关(Endschalter)42。极限开关42由销轴22或与锁定元件15共同运动的另外的部件操纵。

为了降低线圈电流，已经述及的电子回路37使用探测元件41的输出信号。

此外，操纵设备16具有逻辑联接装置43。

逻辑联接装置43可以构造成单独的或者设计为集成到电子回路37中。

逻辑联接装置43将探测元件41的输出信号、例如已经述及的输出信号与操纵设备16的监控信号联接。该逻辑联接例如可以是“与”操作。操纵设备16的监控信号例如可以是关于操纵设备通电的或该操纵设备16的另外激活的信号。

联接装置43的逻辑联接的信号可以用于监视操纵设备16的无故障的运行。可以识别如下状态，在这些状态中尽管操纵设备16已经激活，然而却未达到锁定元件15的嵌入位置的止动状态，或者反过来尽管操纵设备16未激活，而锁定元件15却未移动到脱离位置中。

在这样的确定的偏差的情况下，以本身已知的方式产生并发出一个故障信号。

图5以同样大幅简化的视图示出另一种按本发明的配件切换设备8的部件，图6是图5的剖视图并且图7示出在嵌入凹处14内的插入位置中锁定元件15。在结构上和/或功能上与图1至4所示出的实施例同类的或一致的构件和功能单元标注相同的附图标记并且不再单独进行说明。因此，对图1至4的说明同样相应地适用于图5至7。

图5至7所示的实施例与前面的实施例的不同之处至少在于：凹处14在被驱动的和/或可被驱动的元件13上沿着轴向方向、即沿着平行于旋转轴线19的方向敞开。锁定元件15对应地利用轴向定向的运动嵌入凹处14内以实现止动。元件13在此构造成叠加传动装置44的壳体的组成部分。

这导致：分量45关于可被驱动的和/或被驱动的元件13的旋转轴线19轴向地、即平行于旋转轴线19定向。

操纵设备16设置在未进一步示出的叠加传动装置16与同样未进一步示出的应急驱动装置11之间的轴向部段内。这使得布置在旋转轴线19附近成为可能，该布置在可径向脱离的锁定元件15的情况下可以实现。

在配件切换设备8中建议，由应急驱动装置11驱动的元件13的凹处14这样构成至少一个斜面17、18，使得嵌入凹处14内的锁定元件15通过应急驱动装置11的操纵可从凹处14中脱离。