CS258758B1

CS258758B1 - Apparatus for electromagnetic actuated actuator actuator

Info

Publication number: CS258758B1
Application number: CS852822A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Kalina
Original assignee: Jaroslav Kalina
Priority date: 1985-04-17
Filing date: 1985-04-17
Publication date: 1988-09-16
Also published as: CS282285A1

Abstract

Řešení se týká zařízení pro elektromagnetické ovládání víoepolohového akčního členu. Zařízení se vyznačuje tím, že výstupní prostředek je ovládán soustavou alespoň dvou následně působících sečítacích prostředků, přičemž na každý sečítací prostředek působí samostatně jeden elektromagnet. Zařízení se dále vyznačuje tím, že kluzná plocha prvního šečítacího prostředku je v kontaktu s pákovým čepem následného nebo posledního šečítacího prostředku a kluzná plocha posledního šečítacího prostředku je v kontaktu s koncovým čepem výstupního prostředku, přičemž střední čepy jsou spojeny s příslušnými táhly, která jsou spojena s příslušnými elektromagnety. Zařízení lze využít při přesném a rychlém ovládání různých malých a středních strojních zařízení prostřednictvím elektronických obvodů a prvků.The solution relates to a device for electromagnetic control of a multi-position actuator. The device is characterized in that the output means is controlled by a system of at least two consecutively acting adding means, with each adding means being acted upon separately by one electromagnet. The device is further characterized in that the sliding surface of the first adding means is in contact with the lever pin of the subsequent or last adding means and the sliding surface of the last adding means is in contact with the end pin of the output means, with the middle pins being connected to the respective rods, which are connected to the respective electromagnets. The device can be used for precise and fast control of various small and medium-sized machinery by means of electronic circuits and elements.

Description

Vynález se týká zařízení pro elektromagnetické ovládání vícepolohového akčního členu.The invention relates to a device for electromagnetic control of a multi-position actuator.

Jsou známé elektromagnetické akční členy význačné tím, že mají jfn dvě polohy výstupního členu podle toho, zda cívkou elektromagnetu prochází nebo neprochází elektrický proud.Known electromagnetic actuators are known to have at least two positions of the output member, depending on whether or not an electric current passes through the solenoid coil.

V případě přerušení elektrického proudu je výstupní člen vracen zpět do tzv. klidové polohy pružinou. Dále jsou známé elektromagnetické akční členy, které mají provedenou zvláštní úpravu jádra a kotvy za účelem dosaženi lineární závislosti mezi proudem procházejícím cívkou elektromagnetu a zdvihem kotvy, přičemž kotva je opět vyvažována pružinou. U těchto akčních členů se projevuje hystereze a teplotní závislost polohy kotvy. Hysterezi i teplotní závislost lze do značné míry kompenzovat elektrickou zpětnou vazbou, která však komplikuje elektric kou část ovládáni elektromagnetického akčního členu. Výše uvedené elektromagnetické akční členy vykazují nepřímou úměru mezi zdvihem kotvy a tažnou silou, což omezuje celkový využitelný zdvih kotvy.In the event of a power cut, the output member is returned to the so-called rest position by a spring. Furthermore, electromagnetic actuators are known which have a special modification of the core and the armature to achieve a linear dependence between the current passing through the solenoid coil and the armature stroke, the armature being again balanced by a spring. These actuators exhibit hysteresis and temperature dependence of the anchor position. Hysteresis and temperature dependence can be largely compensated by electrical feedback, which complicates the electrical part of the actuation of the electromagnetic actuator. The above electromagnetic actuators exhibit an inverse relationship between the armature stroke and the traction force, which limits the total usable armature stroke.

Dále při kterékoliv jiné než jediné krajní poloze kotvy je cívka elektromagnetu napájena elektrickým proudem, čemuž musí být podřízeno teplotní dimenzování vinutí. Při zvýšených -požadavcích na dynamické vlastnosti elektromagnetického akčního členu se nepříznivě projevuje velká indukčnost jediného vinuti elektromagnetu.Further, at any other than single position of the armature, the solenoid coil is energized, which must be subject to the thermal dimensioning of the windings. Due to the increased requirements for the dynamic properties of the electromagnetic actuator, the high inductance of a single winding of the electromagnet is adversely affected.

Výše uvedené nedostatky řeší zařízení pro elektromagnetické ovládání vícepolohového akčního členu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z tělesa, z alespoň dvou sečítacích prostředků, z nichž jeden je prvni sečítací prostředek a druhý je poslední sečítacl prostředek, z příslušných elektromagnetů, v počtu odpovídajícím počtu sečítacích prostředků, z příslušných táhel v počtu odpovídajícím počtu sečítacích prostředků, výstupního prostředku, pružiny vyznačující se tím, že kluzná plocha prvního sečítacího prostředku je v kontaktu s pákovým čepem následného nebo posledního sečítacího prostředku a kluzná plocha posledního sečítacího prostředku je v kontaktu s koncovým čepem výstupního prostředku, přičemž střední čepy sečítacích prostředků jsou spojeny s příslušnými táhly, která jsou spojena s příslušnými elektromagnety.The above-mentioned drawbacks are solved by a device for electromagnetic control of a multi-position actuator according to the invention, which consists of a body, at least two counting means, one of which is the first counting means and the other is the last counting means, of the respective electromagnets. a number corresponding to the number of the counting means, of the respective rods in a number corresponding to the number of the counting means, the output means, the spring, characterized in that the sliding surface of the first adding means is in contact with the lever pin of the subsequent or last adding means; with an end pin of the output means, the middle pins of the summing means being connected to respective rods which are connected to the respective electromagnets.

Výhodou zařízení pro elektromagnetické ovládání akčního členu podle vynálezu je, že výsledný dosažitelný zdvih výstupního prostředku při stejné tažné síle v porovnání se stejně rozměrným známým elektromagnetickým akčním členem je větší. Další výhodou je vyloučení hystereze a podle počtu sečítacích prostředků volitelná přesnost nastavení výsledného zdvihu výstupního prostředku, přičemž není potřebná zpětná vazba.An advantage of the actuator electromagnetic actuator device according to the invention is that the resulting achievable stroke of the output means at the same pulling force as compared to the equally dimensioned known electromagnetic actuator is greater. Another advantage is the elimination of hysteresis and, depending on the number of adding means, selectable accuracy of the resulting stroke of the output means, whereby no feedback is required.

Na obr. 1 je zařízení podle vynálezu, na obr. 2 je elektrické schéma zapojení elektromagnetů zařízení podle vynálezu. S tělesem 2 je pevně spojeno vstupní rameno 2, ve kterém je vytvořeno vstupní pouzdro 2 pro otočné uložení pákového čepu jl prvního sečítacího prostředku 5A, který je tvořen dvouramennou pákou j5 s kluznu plochou 7_, pákovým čepem jl a středním čepem jS. Na kluznou plochu 7_ prvního sečítacího prostředku 5A je dotlačován pákový čep následného sečítacího prostředku nebo posledního sečítacího prostředku 5B. Na kluznou plochu T_ posledního sečítacího prostředku 5B je dotlačován koncový čep 10 výstupního prostředku 11,.který sestá vá z výstupní páky 12 s koncovým čepem 10 a výstupním čepem 13. Dále je ve výstupním prostředku 11 vytvořeno výstupní oko 14 pro připojení neznázorněného ovládání zařízení a dále závěsné oko 15 pro zavěšení pružiny 16, která je svým druhým koncem zakotvena v tělese χ.Fig. 1 is a device according to the invention; Fig. 2 is an electrical diagram of the electromagnets of the device according to the invention. An inlet arm 2 is rigidly connected to the body 2, in which an inlet housing 2 is provided for rotatably receiving the lever pin 11 of the first summing means 5A, which consists of a two-arm lever 5 with sliding surface 7, lever pin 11 and middle pin 16. On the sliding surface 7 of the first summing means 5A is pressed the lever pin of the subsequent summing means or the last summing means 5B. The end pin 10 of the outlet means 11, which consists of an output lever 12 with an end pin 10 and an outlet pin 13, is pressed onto the sliding surface T of the last summing means 5B. further, a suspension eye 15 for suspension of a spring 16, which is anchored in its body χ at its other end.

Výstupní čep 13 výstupního prostředku 11 je otočně uložen ve výstupním pouzdru 17, které je součástí výstupního ramena 18 pevně spojeného s tělesem JL. Na středních čepech 8 jsou otočně uloženy konce táhel 22· Táhla 19 jsou svými druhými konci spojena s neznázorněnými kotvami v elektromagneteoh 20· Elektromagnety 20 jsou pevně spojeny s tělesem 2· Uvedené uspořádání umožňuje posouvání táhel 19, natáčení prvního sečítacího prostředku 5A a posouvání a natáčení následných sečítacích prostředků a posledního sečítacího prostředku 5B. Zdvihy jednotlivých elektromagnetů 20 jsou různé a nastaveny tak, aby zdvih elektromagnetu 20 spojeného táhlem 19 s následným sečítacím prostředkem nebo posledním sečítacím prostředkem 5B byl dvojnásobný než zdvih elektromagnetu 20 spojeného táhlem 19 s předcházejícím sečítacím prostředkem nebo prvním sečítacím prostředkem 5A. Smysl pracovních zdvihů elektromagnetů 20 je znázorněn šipkou u táhel 19 přičemž platí, že ^hl⁼ I^h2⁼ l^h3⁼ í^h4The outlet pin 13 of the outlet means 11 is rotatably mounted in an outlet housing 17 which is part of an outlet arm 18 firmly connected to the body 11. The ends of the tie rods 22 are pivotably mounted on the central pins 8. The tie rods 19 are connected to the anchor (not shown) in the electromagnetic coupling 20 by their other ends. The solenoids 20 are rigidly connected to the body 2. the subsequent summing means and the last summing means 5B. The strokes of the solenoids 20 are different and adjusted so that the stroke of the solenoid 20 connected by the pull bar 19 with the last additive means 5B is twice the stroke of the solenoid 20 connected by the pull bar 19 with the previous additive means or the first additive means 5A. The sense of the working strokes of the electromagnets 20 is shown by the arrow at the rods 19, where ^h l ⁼ I ^h 2 ⁼ l ^h 3 ⁼ í ^h 4

Pro i” počet sečítacích prostředků bude platit, žeFor i ”the number of adders will be that

Každý elektromagnet 20 je přes příslušný spínač 21A, 21B, 21C, 21P připojen prostřednictvím elektrického vedení 22 k napájecímu zdroji 23. V případě požadavku zvlášt velkých zdvihů táhel 19 spojených s posledním sečítacím prostředkem 5B nebo s předcházejícími sečítacími prostředky, je možno jedním spínačem 21D nebo 21C atd. spínat současně dva nebo více elekjtromagnetů 20, které mají stejnou nebo různou velikost zdvihu.Each solenoid 20 is connected via a power line 22 to a power supply 23 via a respective switch 21A, 21B, 21C, 21P. If extra large strokes of the linkage 19 associated with the last addition means 5B or previous addition means are required, one switch 21D or 21C, etc., to simultaneously switch two or more electromagnets 20 having the same or different stroke size.

Zařízení podle vynálezu pracuje následujícím způsobem. Spojením spínače 21A se připojí vinutí elektromagnetu 20 k napájecímu zdroji 23, neznázorněná kotva se přitáhne a táhlo 19 spojené s prvním sečítacím prostředkem 5A vykoná zdvih hj. První sečítací prostředek 5A se otočí pákovým čepem 4. ve vstupním pouzdru za současného působení kluzné plochy 7_ prvního sečítacího prostředku 5A na pákový čep 4^ následného sečítacího prostředku. Pro případ rozpojených spínačů 21B, 21C, 21D se příslušné elektromagnety 20 nacházejí v nevybuzeném stavu a tedy střední čepy ji následných sečítacích prostředků a posledního sečítacího prostředku 5B zůstanou v klidové poloze a otočení prvního sečítacího prostředku 5A se natáčenými následnými sečítacími prostředky a posledním sečítacím prostředkem 5B přenese na výstupní prostředek 11, jehož výstupní oko 14 vykoná zdvih Η. V případě sepnutí dalších spínačů je funkce mechanizmu obdobná, pouze s tím rozdílem, že příslušný pákový čep 4 příslušného sečítacího ^prostředku se natáčí na kluzné ploše 7_ předcházejícího sečítacího prostředku, a že výsledný zdvih H výstupního prostředku 11 bude podle počtu vybuzených elektromagnetů 20 příslušně větší. Sepnutí spínačů 21A, 21B, 21C a 21D lze kombinovat, a protože zdvihy jednotlivých elektromagnetů 20 jsou dle výše uvedeného matematického vztahu různé.The device according to the invention operates as follows. By connecting the switch 21A, the winding of the electromagnet 20 is connected to the power supply 23, the anchor (not shown) is pulled and the rod 19 connected to the first adder 5A exits the stroke hj. The first summing means 5A is rotated by the lever pin 4 in the inlet housing while the sliding surface 7 of the first summing means 5A is applied to the lever pin 4 of the subsequent summing means. In the case of open switches 21B, 21C, 21D, the respective solenoids 20 are in an unarmed state and thus the center pins of the subsequent addition means and the last addition means 5B remain in the rest position and the first addition means 5A is rotated with the subsequent addition means and last addition means 5B. the output eye 14 exerts a stroke výstupní. In the case of switching of other switches, the function of the mechanism is similar, except that the respective pivot pin 4 of the respective summing means rotates on the sliding surface 7 of the preceding summing means and that the resulting stroke H of the output means 11 will be correspondingly greater . The switching of the switches 21A, 21B, 21C and 21D can be combined and since the strokes of the individual electromagnets 20 are different according to the mathematical relationship above.

Je možno pro čtyři spínané elektromagnety 20 dosáhnout celkem 2 =16 různých velikostí výsledných zvihů H. Obecně pro i počet ovládaných sečítacích prostředků i počtem elektromagnetů 20 lze dosáhnout 2^ různých velikosti výsledných zdvihů.For the four switching solenoids 20, a total of 2 = 16 different sizes of the resulting strokes H can be achieved.

Výhodou zařízení pro elektromagnetické ovládání akčního členu podle vynálezu je malá časová konstanta zařízení, protože při funkci je současně buzen jeden nebo více menších elektromagnetů s malou časovou konstantou na rozdíl od klasického provedení jediného velkého elektromagnetu s velkou časovou konstantou. Další výhodou zařízení podle vynálezu je možnost připojení jednotlivých elektromagnetů 20 na výkonově zesílený výstup číslicových elektronických obvodů. Další výhodou zařízení podle vynálezu je, že při přerušení napájecího proudu do elektromagnetů 20 se automatický přesune výstupní prostředek 11 do klidové polohy, čehož lze s výhodou využít např. při ovládání ventilů, pojistných prostředků, vstřikovacích čerpadel pro naftové motory apod.An advantage of the actuator electromagnetic actuator device of the present invention is the small time constant of the device, since in operation one or more smaller electromagnets with a small time constant are excited at the same time as unlike the conventional embodiment of a single large electromagnet with a large time constant. Another advantage of the device according to the invention is the possibility of connecting individual solenoids 20 to a power amplified output of digital electronic circuits. A further advantage of the device according to the invention is that when the supply current to the electromagnets 20 is interrupted, the output means 11 is automatically moved to the rest position, which can be advantageously used, for example, in controlling valves, safety means, diesel injection pumps and the like.

Claims

PftEDMfiT OF THE INVENTION

Apparatus for electromagnetic actuation of a multi-position actuator comprising a body, at least two counting means, corresponding electromagnets in a number corresponding to the number of counting means, respective rods in a number corresponding to the number of adding means, an output means and a spring 7) of the first addition means (5AZ) contacts the lever pin (4) of the subsequent addition means (5B) and the sliding surface (7) of the last addition means (5B) contacts the end pin (10) of the blunt means (11), the middle pins (7). 8) the summing means are connected to rods (19) which are connected to electromagnets (20).