致動器組件的制作方法
【專利摘要】一種致動器組件，包括：電力裝置(2)；由電力裝置(2)來供電的致動器(4)，該電力裝置(2)適于提供致動器(4)的工作運動；運動傳感器裝置(6)；用于測量致動器(4)的靜止時間的定時裝置(8)；安全裝置(10)，該安全裝置(10)用于將致動器組件選擇性地控制成操作狀態(tài)和阻止致動器(4)的工作運動的安全狀態(tài)，該安全裝置(10)適于在致動器的靜止時間超過預(yù)定的過程安全時間的情況下阻止致動器組件的操作狀態(tài)。致動器組件還包括激活裝置(12)，該激活裝置(12)適于在靜止時間超過預(yù)定的激活時間的情況下控制電力裝置(2)以提供致動器(4)的激活運動。
【專利說明】
致動器組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及致動器組件。

【背景技術(shù)】
[0002]與已知的致動器組件相關(guān)聯(lián)的問題之一為:如果已知的致動器組件的致動器在致動器組件的操作狀態(tài)期間長時間靜止不動，則該致動器組件轉(zhuǎn)移至阻止致動器的工作運動的安全狀態(tài)。所述至安全狀態(tài)的轉(zhuǎn)移由對安全完整性等級(SIL)的需求所致。從安全狀態(tài)轉(zhuǎn)回至允許致動器的工作運動的操作狀態(tài)需要時間，并且因此致動器組件的快速啟動為不可能的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的為提供一種致動器組件使得解決以上問題。通過以下描述的致動器組件來實現(xiàn)本發(fā)明的該目的。
[0004]本發(fā)明是基于提供具有激活裝置的致動器組件的構(gòu)思，該激活裝置適于在致動器組件的操作狀態(tài)期間監(jiān)測致動器的靜止時間，并且適于在靜止時間超過預(yù)定的激活時間的情況下控制電力裝置以提供致動器的激活運動，該激活時間短于或等于過程安全時間，該激活運動為小運動而同時大到足以被運動傳感器裝置檢測到。
[0005]本發(fā)明的致動器組件的優(yōu)點在于:致動器組件能夠保持在操作狀態(tài)下而不管致動器的工作運動，并且仍然能夠滿足對所期望的安全完整性等級的需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的致動器組件的示意圖。

【具體實施方式】
[0006]以下將參照示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的致動器組件的附圖1通過優(yōu)選實施方式來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
[0007]圖1的致動器組件包括:電力裝置2、致動器4、運動傳感器裝置6、定時裝置8、安全裝置10以及激活裝置12。通過電力裝置2對致動器4進(jìn)行供電。電力裝置2適于提供致動器4的工作運動。運動傳感器裝置6適于監(jiān)測致動器4的運動，運動傳感器裝置6包括運動傳感器單元61和62。運動傳感器裝置6適于響應(yīng)于致動器4的運動提供運動傳感器信號。定時裝置8適于接收運動傳感器信號并且基于該運動傳感器信號來測量致動器4的靜止時間，致動器的靜止時間表示在致動器4的先前運動之后過去的時間。安全裝置10適于將致動器組件選擇性地控制成允許致動器4的工作運動的操作狀態(tài)和阻止致動器4的工作運動的安全狀態(tài)。安全裝置10還適于監(jiān)測致動器的靜止時間并且在致動器的靜止時間超過預(yù)定的過程安全時間的情況下阻止致動器組件的操作狀態(tài)。
[0008]在實施方式中，定時裝置通過測量來自運動傳感器裝置的信號不發(fā)生改變的時段的長度來測量致動器的靜止時間。
[0009]激活裝置12適于在致動器組件的操作狀態(tài)期間監(jiān)測致動器的靜止時間，并且適于在靜止時間超過預(yù)定的激活時間的情況下控制電力裝置2來提供致動器4的激活運動。根據(jù)該實施方式，激活裝置可以適于僅在致動器組件的操作狀態(tài)期間或者總是在激活裝置接通時來監(jiān)測致動器的靜止時間。激活時間短于或等于過程安全時間。激活運動為小運動而同時大到足以被運動傳感器裝置6檢測到。激活運動比工作運動小。激活運動的目的是為了證實運動傳感器裝置6在運作。
[0010]選擇激活運動的幅度選擇為使得執(zhí)行激活運動是安全的并且不會干擾使用致動器組件的過程。在實施方式中，將激活運動的幅度選擇為可被運動傳感器裝置檢測到的最小運動。
[0011]在本文中，過程安全時間為對于被監(jiān)測的過程從正常狀態(tài)轉(zhuǎn)為能夠引起危險的狀態(tài)會花費的最短時間段。正常狀態(tài)為過程所引起的風(fēng)險針對其意在的應(yīng)用而言充分低的狀態(tài)。這意味著該過程安全時間為可用來在故障的情況下將致動器組件轉(zhuǎn)移至安全狀態(tài)的時間量。致動器組件不能在過程安全時間內(nèi)從安全改變?yōu)槲ｋU。根據(jù)實施方式，過程安全時間可以從數(shù)毫秒變化為幾分鐘。
[0012]安全裝置10適于通過控制激活裝置12來提供致動器4的激活運動。致動器4的激活運動為在相同位置處開始和結(jié)束的往復(fù)運動。因此，即使在多個激活運動之后，致動器4也保持在相同位置。在對致動器的移動無限制的替代實施方式中，激活運動可以是單向的并且每次可以在相同方向上執(zhí)行。
[0013]在圖1中，電力裝置2、定時裝置8、安全裝置10以及激活裝置12被描繪為獨立的單元。然而，在替代實施方式中，可以將所述幾個單元組合成較大的單元。例如，可以將激活裝置并入電力裝置或者安全裝置中，或者可以將激活裝置的功能中的一部分功能并入電力裝置中而將激活裝置的剩余功能并入安全裝置中。還可以將定時裝置并入安全裝置中，和/或?qū)⒍〞r裝置并入激活裝置中。
[0014]安全裝置10適于在將致動器組件控制成操作狀態(tài)之前控制電力裝置2以提供致動器4的激活運動，其中，安全裝置10適于僅在運動傳感器裝置6檢測到激活運動時將致動器組件控制成操作狀態(tài)。如果運動傳感器裝置6未檢測到由電力裝置2產(chǎn)生的激活運動，則安全裝置10得出結(jié)論為:運動傳感器裝置6中存在故障，在這種情況下轉(zhuǎn)移至操作狀態(tài)是不安全的。
[0015]安全裝置可以適于間接地控制電力裝置以提供激活運動。安全裝置可以簡單地通知電源裝置關(guān)于轉(zhuǎn)移成操作狀態(tài)的意圖，其中，電力裝置響應(yīng)于與該意圖相關(guān)的信息而執(zhí)行激活運動。
[0016]在實施方式中，安全裝置適于僅在已經(jīng)證實了運動傳感器裝置的正常運作之后允許轉(zhuǎn)移成操作狀態(tài)，而不管致動器的靜止時間。在所述實施方式中，安全裝置適于總是在將致動器組件控制成操作狀態(tài)之前提供致動器的激活運動，其中，僅在運動傳感器裝置檢測到激活運動時將致動器組件控制成操作狀態(tài)。在激活裝置適于總是監(jiān)測致動器的靜止時間的替代實施方式中，安全裝置僅在致動器的靜止時間超過過程安全時間的情況下需要轉(zhuǎn)移至操作狀態(tài)之前的激活運動。
[0017]在圖1的實施方式中，電力裝置2在安全狀態(tài)下處于斷開。由于電力裝置2未被通電，所以在該安全狀態(tài)下致動器4的任何運動被阻止。安全裝置10適于提供僅允許致動器4的激活運動的用于致動器組件的中間狀態(tài)。該中間狀態(tài)使得能夠在轉(zhuǎn)移至操作狀態(tài)之前證實運動傳感器6的正常運作。
[0018]在實施方式中，可以通過允許致動器組件的操作狀態(tài)達(dá)有限時間來從安全狀態(tài)啟動致動器，以便通過執(zhí)行激活運動來證實運動傳感器裝置的正常運作。僅在已經(jīng)證實了運動傳感器的正常運作之后才允許連續(xù)的操作狀態(tài)。所述有限時間可以僅短于或等于過程安全時間。
[0019]在替代實施方式中，安全裝置可以適于在安全狀態(tài)下允許致動器的激活運動。這自然需要在安全狀態(tài)下對電力裝置進(jìn)行通電。
[0020]如果當(dāng)致動器的靜止時間超過預(yù)定的過程安全時間時致動器組件處于操作狀態(tài)，則安全裝置10將致動器組件控制成安全狀態(tài)。在替代實施方式中，安全裝置將致動器組件控制成僅允許致動器的激活運動的中間狀態(tài)。
[0021]運動傳感器單元61和62相互獨立。因此，運動傳感器6為冗余運動傳感器裝置。在替代實施方式中，運動傳感器裝置可以包括僅一個運動傳感器單元或者多于兩個的運動傳感器單元。
[0022]對于運動傳感器單元61和62中的每一個運動傳感器單元的平均失效前時間(MTTF)為106小時，即百萬小時。因此，兩個運動傳感器單元在10小時期間發(fā)生故障的概率為約10,。
[0023]當(dāng)對于運動傳感器裝置的每個運動傳感器單元而言MTTF已知時，可以計算致動器組件的安全完整性等級(SIL)的上限?？梢酝ㄟ^增加獨立的運動傳感器單元的數(shù)量和/或選擇具有較高M(jìn)TTF的運動傳感器單元來改進(jìn)安全完整性等級。因此，只要其他設(shè)備和開發(fā)過程能夠被顯示為對于給定SIL為足夠的，就可以通過運動傳感器裝置的適當(dāng)設(shè)計來實現(xiàn)期望的安全完整性等級。
[0024]運動傳感器單元61和62包括高閾值邏輯編碼器或HTL編碼器。在替代實施方式中，運動傳感器裝置可以包括另一種類型的數(shù)字編碼器或模擬編碼器。
[0025]電力裝置2包括頻率轉(zhuǎn)換器。在替代實施方式中，電力裝置可以包括可控直流電源或能夠?qū)χ聞悠鬟M(jìn)行可控供電的一些其他設(shè)備。致動器4包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，運動傳感器裝置6適于監(jiān)測旋轉(zhuǎn)電機(jī)的軸41的旋轉(zhuǎn)。在替代實施方式中，致動器可以包括線性電動機(jī)，其中，運動傳感器裝置適于監(jiān)測電機(jī)的直線運動。
[0026]對本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將明顯的是，可以用各種方式來實現(xiàn)該創(chuàng)造性構(gòu)思。本發(fā)明及其實施方式不限于上述示例，然而可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。
【權(quán)利要求】
1.一種致動器組件，包括: 電力裝置⑵； 致動器(4)，所述致動器(4)由所述電力裝置(2)來供電，所述電力裝置(2)適于提供所述致動器(4)的工作運動； 運動傳感器裝置出)，所述運動傳感器裝置(6)用于監(jiān)測所述致動器(4)的運動，所述運動傳感器裝置(6)包括至少一個運動傳感器單元出1、62)，所述運動傳感器裝置(6)適于響應(yīng)于所述致動器(4)的運動而提供運動傳感器信號； 定時裝置(8)，所述定時裝置(8)用于接收所述運動傳感器信號并且基于所述運動傳感器信號測量所述致動器(4)的靜止時間，所述致動器的所述靜止時間表示在所述致動器(4)的先前運動之后過去的時間；以及 安全裝置(10)，所述安全裝置(10)用于將所述致動器組件選擇性地控制成允許所述致動器(4)的工作運動的操作狀態(tài)和阻止所述致動器(4)的工作運動的安全狀態(tài)，所述安全裝置(10)適于監(jiān)測所述致動器的所述靜止時間并且在所述致動器的所述靜止時間超過預(yù)定的過程安全時間的情況下阻止所述致動器組件的所述操作狀態(tài)，其特征在于， 所述致動器組件還包括激活裝置(12)，所述激活裝置(12)適于在所述致動器組件的操作狀態(tài)期間監(jiān)測所述致動器的靜止時間并且在所述靜止時間超過預(yù)定的激活時間的情況下控制所述電力裝置(2)以提供所述致動器(4)的激活運動，所述激活時間短于或者等于所述過程安全時間，所述激活運動為小運動而同時大到足以被所述運動傳感器裝置(6)檢測到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動器組件，其特征在于，所述安全裝置(10)適于阻止所述致動器組件的所述操作狀態(tài)，使得如果當(dāng)所述致動器的所述靜止時間超過所述預(yù)定的過程安全時間時所述致動器組件處于所述操作狀態(tài)，則所述安全裝置(10)將所述致動器組件控制成所述安全狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的致動器組件，其特征在于，所述安全裝置(10)還適于將所述致動器組件選擇性地控制成僅允許所述致動器(4)的激活運動的中間狀態(tài)，所述中間狀態(tài)使得能夠在轉(zhuǎn)移至操作狀態(tài)之前證實所述運動傳感器裝置(6)的正常運作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的致動器組件，其特征在于，所述安全裝置(10)適于通過允許所述致動器組件的操作狀態(tài)達(dá)有限時間來允許所述致動器組件從斷開狀態(tài)啟動以便通過激活運動來證實所述運動傳感器裝置(6)的正常運作，所述有限時間短于或等于所述過程安全時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的致動器組件，其特征在于，所述安全裝置(10)適于在將所述致動器組件控制成操作狀態(tài)之前控制所述電力裝置(2)以提供所述致動器(4)的激活運動，其中，所述安全裝置(10)適于僅在所述運動傳感器裝置(6)檢測到所述激活運動的情況下將所述致動器組件控制成所述操作狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的致動器組件，其特征在于，所述安全裝置(10)適于僅在所述致動器的所述靜止時間超過所述預(yù)定的過程安全時間的情況下在將所述致動器組件控制成操作狀態(tài)之前控制所述電力裝置(2)以提供所述致動器(4)的激活運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的致動器組件，其特征在于，所述安全裝置(10)適于通過控制所述激活裝置(12)來提供所述致動器(4)的所述激活運動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的致動器組件，其特征在于，所述致動器(4)的所述激活運動為往復(fù)運動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的致動器組件，其特征在于，所述致動器(4)的所述激活運動為在相同位置處開始和結(jié)束的可逆往復(fù)運動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的致動器組件，其特征在于，所述運動傳感器裝置(6)為包括多個相互獨立的運動傳感器單元出1、62)的冗余運動傳感器裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的致動器組件，其特征在于，所述運動傳感器裝置(6)包括數(shù)字編碼器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的致動器組件，其特征在于，所述運動傳感器裝置(6)包括高閾值邏輯編碼器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的致動器組件，其特征在于，所述電力裝置(2)包括頻率轉(zhuǎn)換器。
【文檔編號】H02P27/04GK104467616SQ201410384544
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】彼得里·哈萬托, 米科·里斯托萊寧, 尤哈納·亞蒂寧 申請人:Abb公司