AT519856A1

AT519856A1 - Vorrichtung zur energieautarken Überwachung der Rotation mechanischer Bauteile

Info

Publication number: AT519856A1
Application number: ATA128/2017A
Authority: AT
Inventors: Engel Wolfgang
Original assignee: Engeltech Gmbh
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2018-10-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur energieautarken Überwachung der Rotation mechanischer Bauteile mit geringer Drehzahl, die maschinell oder manuell angetrieben werden können, wobei in einem Gehäuse (GH) ein vom zu überwachenden Bauteil angetriebener Exzenter (EZ) oder Nocken drehbar gelagert ist und dessen unrunde Außenkontur einen Stößel (ST) antreibt, der eine vorzugsweise als Langloch (LL) ausgebildete Steuerkurve aufweist, die mit dem Schaltarm (SA) eines Funkschalters (FS) formschlüssig gekoppelt ist, wodurch bei Rotation des Exzenters (EZ) oder Rotation des Gehäuses (GH) bei drehfestem Exzenter (EZ) oder Nocken insgesamt 2 unterscheidbare Funksignale erzeugt und abgestrahlt werden.

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur energieautarken Überwachung der Rotation mechanischer Bauteile mit geringer Drehzahl, die maschinell oder manuell angetrieben werden können.

In der technischen Mechanik besteht oft Bedarf an der Kenntnis, ob sich ein drehbares Maschinenelement oder eine Drehhandhabe in Rotation befindet oder ruht. Zur Erfassung der Zustandsänderung haben sich traditionell Federtaster bewährt, die von rotierenden Exzentern oder Nocken angetrieben werden. Dabei sind die Federtaster mit elektrischen Kontakten ausgestattet, die in Abhängigkeit von der Winkelposition der Exzenter oder Nockenkörper öffnen oder schließen. Somit liefert deren elektrischer Schaltzustand eine Information darüber, ob sich die drehbaren Konstruktionselemente in Rotation oder in Ruhe befinden. Darüber hinaus erlaubt bei langsam rotierenden Drehkörpern die Zuordnung des Schaltwinkels zur Position des Drehkörpers die grobe Erfassung von dessen Winkellage.

Die Übermittlung des Schaltsignals - beispielsweise an eine Überwachungszentrale - erfolgt klassisch per Kabel. Die Verkabelung ist aufwendig und unflexibel. Deshalb wird sie zunehmend durch drahtlose Techniken ersetzt. Diese erfordern Signalgeber, die unter dem Fachbegriff Funksensoren rangieren. Deren Koppelung zwischen stehendem Maschinen- oder Vorrichtungsteil -gemeinhin als Stator bezeichnet - und der rotierenden Achse oder Welle - geläufig als Rotor bezeichnet - ist mannigfaltiger Art. Zur ordnungsschematischen Zuordnung sei erwähnt, dass bei den sensorischen Wirkprinzipien im Wesentlichen zwischen berührungslosen und taktilen Funktionstechniken zu unterscheiden ist. Zu den erstgenannten gehören beispielsweise optoelektronische und induktive Methoden, während letztgenannte beispielsweise mit mechanisch gefederten oder zwangsgesteuerten Koppelsystemen arbeiten.

Ungeachtet der sensorischen Arbeitsweise ist die Energieversorgung nicht minder relevant.

Unproblematisch gestaltet sich diese bei verfügbarer Netzversorgung. Kann darauf nicht zurückgegriffen werden, macht man verbreitet von Batterien Gebrauch. Auch wenn sich deren Standzeit durch die Lithium-Technik erheblich verlängert hat, bleibt das System als solches zu warten. Dem begegnen beispielsweise die EP 1 271 439 mit „Solarzellen" und die WO 2004 109 236 mit einer „photovoltaischen Energieversorgungseinrichtung". Das hat den Nachteil, stets auf ausreichende Lichtverhältnisse angewiesen zu sein. Um davon unabhängig zu sein, wurden im Rahmen des sog. „energy harvesting" Energiewandler entwickelt, die mechanische Bewegungen in elektrische Energie umwandeln. Damit wird bezweckt, die oben erwähnten Funksensoren mit einem Spannungsimpuls zu versorgen, der ausreicht, ein (oder mehrere) Funksignal(e) abzustrahlen. Ein solcher Spannungsgenerator ist in der DE 10 315 765 beschrieben. Dieser ist inzwischen stark verbreitet und kommt zur Versorgung unterschiedlichster Funkbausteine zum Einsatz. Am häufigsten ist der Baustein in Funktastern zur drahtlosen Ansteuerung von Gebäudebeleuchtungen anzutreffen. Aber auch in modifizierter Bauart kommt er angesichts seiner draht-und batterielosen Vorzüge zunehmend in unterschiedlichsten Applikationen zur Anwendung. In einer sehr speziellen Konstellation kommt er in einer, in der EP 1 838 941 beschriebenen Vorrichtung zum Einsatz. Diese dient der Erfassung der Position einer Betätigungshandhabe und/oder eines Fensterflügels, eines Türblatts o. dgl. Allerdings hat diese

Vorrichtung verschiedene Nachteile: Zum einen wird mit einer komplizierten und deshalb anfälligen Kinematik die Drehung der Betätigungshandhabe auf den

Funkgenerator übertragen. Zum anderen strahlt die Vorrichtung „bei Erreichen einer jeden Funktionsstellung" der Handhabe ein unterscheidbares Funksignal ab. Das bedeutet für den in der Schrift beschriebenen Fenstergriff 3 verschiedene Signale für die Winkelpositionen geschlossen, geöffnet und gekippt. Da jedoch der erwähnte Spannungsgenerator nur 2 Wippstellungen und damit nur 2 Spannungspolungen kennt, ist zur Detektierung eines 3. Zustandes eine gesonderte Sendeplatine einschließlich eines zusätzlichen Winkelsensors sowie eine zugehörige Software erforderlich, die sowohl für den Funksender, als auch den Empfänger eine vom Standard abweichende Ausführung erforderlich macht.

Aufgabe der Erfindung

Da für die meisten Überwachungsfunktionen rotierender Bauteile zwei unterscheidbare Funksignale ausreichen und kostengünstige Funkschalter und -taster serienverfügbar und daher kostengünstig im Markt erhältlich sind, ist es die technische Aufgabe der Erfindung, unter Nutzung marktgängiger Funksender eine universelle und kostengünstige Vorrichtung zur energieautarken Überwachung der Rotation mechanischer Bauteile zu schaffen, die robust und sicher in der Funktion und fertigungs- und montagefreundlich ist. Lösung der Aufgabe der Erfindung

Zur Lösung der Aufgabe wird auf einen im Handel befindlichen Funkbaustein zurückgegriffen, der als direkt einsatzfähiges Kompaktmodul in der EP 2 747 111 beschrieben ist und vom darin aufgeführten Anmelder als Artikelgruppe „FTKE" (Funksensoren mit Energie-Generator) vermarktet wird. Vorteilhaft kann dabei von den ebenfalls im Markt verbreiteten Standard-

Empfängermodulen Gebrauch gemacht werden.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß den Zeichnungen näher erläutert, wobei

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der geschlossenen Baugruppe des erfindungsgemäßen

Gegenstandes,

Fig. 2 eine geöffnete Darstellung des Gegenstandes aus Fig. 1 in einer Funktionsstellung und

Fig. 3 den Gegenstand aus Fig. 2 in einer anderen Funktionsstellung zeigen.

Die geschilderten Nachteile des Standes der Technik werden erfindungsgemäß überwunden, indem lediglich 3 Einzelteile und eine Unterbaugruppe im Gehäuse GH der Vorrichtung VO nach Fig. 1 untergebracht sind, wobei das Gehäuse GH selbst aus Konsole KS und Deckel DE besteht. Die 3 Einzelteile sind nach Fig. 2 der Exzenter EZ, der von diesem radial angetriebene Stößel ST, der erfindungsgemäß gegen die Kraft einer Druckfeder DF mit seiner vorzugsweise ebenen Stirnfläche stets spielfrei am Umfang des Exzenters EZ anliegt. Die einbaufertige Unterbaugruppe des Funkschalters FS ist mit einem Schaltarm SA ausgestattet, der über die Drehachse DA schwenkbar am Funkschalter FS angelenkt ist. Der Schaltarm SA besitzt einen Querzapfen QZ, der in einem Langloch LL des Stößels ST geführt ist. Das liefert in Verbindung mit der Außenkontur des Exzenters EZ bei dessen Rotation eine ausgesprochen robuste und deshalb funktionssichere Kinematik, deren zweiter Schaltzustand in Fig. 3 dargestellt ist. Die Außenkontur des Exzenters EZ erlaubt die Anpassung der Vorrichtung an die verschiedensten Überwachungsaufgaben. Eine naheliegende ist jene von Fenstergriffen, wozu der Exzenter EZ mit einem entsprechenden Vierkantdurchbruch VD und der Deckel DE in Fig. 1 mit entsprechenden Nockensenkungen NS sowie die Konsole KS in Fig. 3 mit

Durchgangsbohrungen DB versehen ist.

Die Fertigung der Einzelteile gestaltet sich - vorzugsweise als Spritzgussteile - unproblematisch und deshalb kostengünstig. Dasselbe gilt für die Montage:

Es sind lediglich die erwähnten 4 Komponenten in die Konsole KS einzulegen und der Deckel DE aufzusetzen. Es sind keinerlei Verschaltungen, Verdrahtungen oder gar Lötungen erforderlich.

Die beschriebene Vorrichtung VO besticht neben ihrem simplen Aufbau durch ihre universelle Einsatzfähigkeit, die in erster Linie dem erfindungsgemäß als Wechselteil konzipierten Exzentermodul EZ geschuldet ist: Während beispielsweise zur Überwachung der Drehung eines Fenstergriffs der Exzenter EZ mit seinem

Vierkantdurchbruch VD auf einem Vierkantstift des Fenstergriffs zentriert und deshalb - zur Vermeidung einer Doppelpassung - radial schwimmend im Gehäuse GH gelagert ist, wird beispielsweise zur Drehzahlüberwachung einer Welle das Wellenende als mehrkantiger Zapfen ausgeführt und der Exzenter EZ mit einem komplementären Durchbruch versehen, wobei der Exzenter EZ mit einem planseitigen, koaxialen und kreiszylindrischen Absatz ausgestattet ist, der in einer korrespondierenden Flachsenkung des Gehäuses GH zentriert. So ist lediglich das Gehäuse GH mit einem Drehanschlag zu versehen und liefert eine kabellose und absolut wartungsfreie Überwachungsvorrichtung. Damit lassen sich elegant Flügeltüren, Drehtüren, Drehkreuze und dgl. überwachen und beispielsweise Aufzeichnungssysteme ansteuern. Das gilt auch für die kinematisch umgekehrte Situation, wonach erfindungsgemäß der Exzenter EZ auf einem drehfesten Dorn aufgesteckt und das Gehäuse GH von einem außermittigen Mitnehmer gedreht wird.

Bezugszeichenliste DA - Drehachse DB - Durchgangsbohrungen DE - Deckel DF - Druckfeder EZ - Exzenter FS - Funkschalter GH - Gehäuse KS - Konsole LL - Langloch NS - Nockensenkungen QZ - Querzapfen SA - Schaltarm ST - Stößel VD - Vierkantdurchbruch VO - Vorrichtung

Claims

(Patent-)Ansprüche

1. Vorrichtung zur energieautarken Überwachung der Rotation mechanischer Bauteile mit geringer Drehzahl, die maschinell oder manuell angetrieben werden können, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Gehäuse (GH) ein vom zu überwachenden Bauteil angetriebener Exzenter (EZ) oder Nocken drehbar gelagert ist, dessen unrunde Außenkontur einen Stößel (ST) antreibt, der eine vorzugsweise als Langloch (LL) ausgebildete Steuerkurve aufweist, die mit dem Schaltarm (SA) eines Funkschalters (FS) formschlüssig gekoppelt ist, wodurch bei Rotation des Exzenters (EZ) oder Rotation des Gehäuses (GH) bei drehfestem Exzenter (EZ) insgesamt 2 unterscheidbare Funksignale erzeugt und abgestrahlt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter (EZ) oder Nocken umfangseitig eine unrunde Steuerkurve aufweist, die radial zur Drehachse des Exzenters (EZ) oder Nockens einen Stößel (ST) antreibt.
3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (ST) linearbeweglich oszilliert.
4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (ST) mit dem Schaltarm (SA) eines Funkschalters (FS) in Eingriff steht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltarm (SA) schwenkbar am Funkschalter (FS) angelenkt ist und der längsbewegliche Stößel (ST) eine Steuerkurve (LL) aufweist, die beim Oszillieren des Stößels (ST) den Schaltarm (SA) derart beaufschlagt, dass dieser 2 unterschiedliche Funksignale des Funkschalters (FS) bewirkt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Exzenters (EZ) oder Nockens zwei Totpunkte in einer radial zu deren Drehachse liegenden Ebene entstehen.
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass den beiden Totpunkten zwei unterscheidbare Funksignale zugeordnet werden können.
8. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter (EZ) oder Nocken drehbar und radial schwimmend im Gehäuse (GH) gelagert ist.
9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter (EZ) oder Nocken drehbar und radial im Gehäuse (GH) gelagert ist.
10. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (EZ) in seiner einen Richtung vom Exzenter (EZ) oder Nocken angetrieben wird und in seiner anderen, entgegengesetzten Richtung von einer Feder (DF) zurückbewegt wird.