DE102006047971B4 - Actuator for models or model vehicles - Google Patents
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Abstract
Stellantrieb
für Modelle
oder Modellfahrzeuge, umfassend eine zwischen stabförmigen Piezoelementen
befindliche Antriebsschiene, wobei zwischen der Antriebsschiene
und den Piezoelementen Friktionskörper vorgesehen sind und die
Anordnung aus Piezoelementen, Antriebsschiene und Friktionskörpern unter
Federvorspannung steht sowie einen Piezoaktor bildet, so dass bei elektrischer
Anregung der Piezoelemente die Antriebsschiene eine geradlinige
Bewegung relativ zu den feststehenden Piezoelementen ausführt,
dadurch
gekennzeichnet, dass
ein quader- oder rechteckförmiges Gehäuse (1)
vorgesehen ist, welches den vormontierten Piezoaktor aufnimmt, wobei
am Gehäuse
(1) Montageflächen
(4) vorgesehen sind, um den Antrieb am oder im jeweiligen Modell
oder Modellfahrzeug zu fixieren,
eine Abtriebsstange (6) von
Aussparungen (7) des Gehäuses
(1) geführt
in diesem verschiebebeweglich angeordnet ist, wobei ein innenseitiges
Ende (8) der Abtriebsstange (6) kraftübertragend mit der Antriebsschiene
(3) des Piezoaktors in Verbindung steht,
weiterhin die Abtriebsstange
(6) an mindestens zwei unter einem Winkel stehenden Seitenflächen (9)
des Gehäuses (1)
die jeweilige Seitenfläche
(9) durchdringt und...Actuator for models or model vehicles, comprising a located between rod-shaped piezoelectric elements drive rail, are provided between the drive rail and the piezo elements friction body and the arrangement of piezoelectric elements, drive rail and friction bodies under spring tension and forms a piezoelectric actuator, so that upon electrical excitation of the piezoelectric elements, the drive rail performs a rectilinear motion relative to the fixed piezo elements,
characterized in that
a cuboid or rectangular housing (1) is provided, which accommodates the preassembled piezoactuator, wherein mounting surfaces (4) are provided on the housing (1) in order to fix the drive on or in the respective model or model vehicle,
an output rod (6) guided by recesses (7) of the housing (1) is displaceably arranged in this, wherein an inner end (8) of the output rod (6) is force-transmitting with the drive rail (3) of the piezoelectric actuator in combination,
Furthermore, the output rod (6) on at least two angled side surfaces (9) of the housing (1) penetrates the respective side surface (9) and ...
Description
Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb für Modelle oder Modellfahrzeuge, umfassend eine zwischen stabförmigen Piezoelementen befindliche Antriebsschiene, wobei zwischen der Antriebsschiene und den Piezoelementen Friktionskörper vorgesehen sind und die Anordnung aus Piezoelementen, Antriebsschiene und Friktionskörpern unter Federvorspannung steht sowie einen Piezoaktor bildet, so dass bei elektrischer Anregung der Piezoelemente die Antriebsschiene eine geradlinige Bewegung relativ zu den feststehenden Piezoelementen ausführt, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an actuator for models or model vehicles, comprising one between rod-shaped Piezo elements located drive rail, wherein between the drive rail and the piezoelectric elements friction body are provided and the arrangement of piezo elements, drive rail and friction bodies is spring-biased and forms a piezoelectric actuator, so that upon electrical excitation of the piezo elements, the drive rail a rectilinear motion relative to the fixed piezo elements executes, according to the generic term of claim 1
Aus
der
Die
Steuervorrichtung für
Modellpantographen nach
Die
Ausführungsbeispiele
nach
Aus
der
Die
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten Stellantrieb für Modelle oder Modellfahrzeuge mittels Piezoaktor anzugeben, wobei der Stellantrieb nur aus wenigen Bauteilen bestehen soll, die insgesamt nur einen geringen Bauraum umfassen. Der Stellantrieb soll darüber hinaus die Möglichkeit bieten, Kräfte und damit Bewegungen unter unterschiedlichen Vektoren, d. h. Richtungen zur Verfügung zu stellen bzw. zu ermöglichen.Out The above, it is therefore an object of the invention, an advanced Actuator for Specify models or model vehicles by means of piezoelectric actuator, wherein the actuator should consist of only a few components, the total only a small amount of space to include. The actuator should beyond that the possibility offer, forces and thus movements under different vectors, i. H. directions to disposal to make or allow.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch einen Stellantrieb für Modelle oder Modellfahrzeuge gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.The solution The object of the invention is achieved by an actuator for models or model vehicles according to the feature combination according to claim 1, wherein the dependent claims at least expedient embodiments and further developments.
Es wird also von einem Stellantrieb für Modelle oder Modellfahrzeuge, umfassend eine zwischen stabförmigen Piezoelementen befindliche Antriebsschiene ausgegangen, wobei zwischen der Antriebsschiene und den Piezoelementen Friktionskörper vorgesehen sind und die Anordnung aus Piezoelementen, Antriebsschiene und Friktionskörpern unter Federvorspannung steht sowie einen Piezoaktor bildet, so dass bei elektrischer Anregung der Piezoelemente in bekannter Art die Antriebsschiene eine geradlinige Bewegung relativ zu den feststehenden Piezoelementen ausführt. Ein derartiger Piezoaktor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird beispielsweise von der Firma Piezomotor AB, Uppsala, Schweden, unter der Handelsbezeichnung "Piezo Wave" angeboten, und ist in der Firmenschrift "Piezo Wave Information Issne 4. doc", Jan, 2006, S. 1–9 dokumentiert.It is therefore assumed by an actuator for models or model vehicles, comprising a located between rod-shaped piezo elements drive rail, are provided between the drive rail and the piezo elements friction body and the arrangement of piezoelectric elements, drive rail and friction bodies is under spring tension and forms a piezoelectric actuator, so that at electrical excitation of the piezoelectric elements in a known manner, the drive rail performs a rectilinear motion relative to the fixed piezoelectric elements. Such a piezoelectric actuator according to the preamble of claim 1, for example, by the company Piezomotor AB, Uppsala, Sweden, under the trade name "Piezo Wave ", and is documented in the company publication" Piezo Wave Information Issue 4. doc ", Jan, 2006, pp. 1-9.
Erfindungsgemäß ist für den Stellantrieb ein quader- oder rechteckförmiges, bevorzugt Flachgehäuse vorgesehen, welches den vormontierten Piezoaktor aufnimmt. Damit ist der eigentliche Piezoaktor vor Manipulationen, Beschädigungen und/oder Verschmutzungen geschützt.According to the invention for the actuator a cuboid or rectangular, preferably flat housing provided, which receives the pre-assembled piezoelectric actuator. In order to is the actual piezoelectric actuator from manipulation, damage and / or contaminants protected.
Am Gehäuse sind Montageflächen vorgesehen, um den Antrieb am oder im jeweiligen Modell oder Modellfahrzeug zu fixieren. Diese Montageflächen können einen Flansch umfassen, als Schraubfläche ausgebildet sein, einen Gewindeabschnitt aufweisen oder als Teil einer Rastverbindung fungieren.At the casing are mounting surfaces provided to the drive on or in the respective model or model vehicle to fix. These mounting surfaces can comprise a flange, be designed as a screw, a Have threaded portion or act as part of a latching connection.
Weiterhin ist eine Abtriebsstange von Aussparungen des Gehäuses geführt und in diesem verschiebebeweglich angeordnet, wobei ein innenseitiges Ende der Abtriebsstange kraftübertragend mit der Antriebsschiene des Piezoaktors in Verbindung steht.Farther an output rod is guided by recesses of the housing and movable in this move arranged, with an inner end of the output rod force-transmitting is in communication with the drive rail of the piezoelectric actuator.
Weiterhin durchdringt die Abtriebsstange an mindestens zwei unter einem Winkel stehenden Seitenflächen des Gehäuses die jeweilige Seitenfläche. An jedem außenseitigen Ende der Abtriebsstange ist ein Kupplungsmittel zum Modellantrieb ausgebildet.Farther penetrates the output rod to at least two at an angle standing side surfaces of the housing the respective side surface. At every outside End of the output rod is a coupling device for model drive educated.
Es kann demnach an jedem der außenseitigen Enden der Abtriebsstange eine Kraft abgegriffen und zum Ausführen einer Bewegung eines entsprechenden Elements genutzt werden. Dabei ist die maximale Anzahl der außenseitigen Enden der Abtriebsstange und damit die Möglichkeit der Kraftübertragung von der Anzahl der Seitenflächen des Gehäuses bestimmt.It can therefore be on each of the outside End of the output rod tapped a force and to perform a Movement of an appropriate element can be used. It is the maximum number of outside Ends of the output rod and thus the possibility of power transmission by the number of side surfaces of the housing certainly.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, nicht benötigte außenseitige Enden der Abtriebsstange entlang von Sollbruchstellen abzutrennen. Damit kann je nach Anwendungsfall der universelle Stellantrieb angepasst werden. Da die Abtriebsstange durch Abnahme eines Gehäusedeckels oder einer Gehäusedeckplatte leicht zugänglich ist, kann diese auch durch eine geänderte Abtriebsstange ersetzt oder ausgetauscht werden. Auch hierdurch ergibt sich eine weitere verbesserte Funktionalität und universelle Verwendbarkeit des erfindungsgemäß realisierten Stellantriebs.Basically exists the possibility, not needed outside Separate ends of the output rod along predetermined breaking points. This can be adapted depending on the application of the universal actuator become. Because the output rod by removing a housing cover or a housing cover plate easily accessible is, this can also be replaced by a modified output rod or exchanged. This also results in another improved functionality and universal usability of the actuator realized according to the invention.
Zum vorerwähnten Zweck der Montage oder des Austauschs der Abtriebsstange kann also das Gehäuse eine abnehmbare Deckplatte besitzen, wobei Abtriebsstange bei geöffneter oder entfernter Deckplatte entsprechend zugänglich ist.To the aforementioned Purpose of assembly or replacement of the output rod so the housing have a removable cover plate, with output shaft when open or removed cover plate is accessible accordingly.
Die Montageflächen können bei einer Ausführungsform der Erfindung am Gehäuseboden ausgebildet werden und jeweils einen seitlichen Fortsatz mit Befestigungsbohrung aufweisen.The mounting surfaces can in one embodiment the invention on the housing bottom be formed and each have a lateral extension with mounting hole exhibit.
Das innenseitige Ende der Abtriebsstange ist bevorzugt formschlüssig mit der Antriebsschiene des Piezoaktors verbunden. Diese Verbindung kann z. B. als Klauenkupplung oder Rastkupplung ausgeführt sein.The inside end of the output rod is preferably positively connected to the drive rail of the piezoelectric actuator. This connection can z. B. be designed as a dog clutch or detent coupling.
In vorteilhafter Weiterbildung stellen die Gehäuseaussparungen in Verbindung mit dem jeweiligen außenseitigen Ende der Abtriebsstange eine Verschiebewegbegrenzung dar. Damit ist es nicht notwendig, den eigentlichen Piezoaktor mit Anschlagpuffern oder Anschlagkanten zu versehen.In Advantageous development make the housing recesses in connection with the respective outside End of the output rod is a Verschiebewegbegrenzung. Thus It is not necessary, the actual piezoelectric actuator with stop buffers or to provide stop edges.
Im Bereich des Verschiebewegs der Abtriebsstange können bewegungsdämpfende Elemente angeordnet werden, z. B. in Form von Dämpfungsfedern oder elastischen Dämpfungspuffern, was dann von Vorteil ist, wenn bei einem Modell eine dem Vorbild entsprechende nachfedernde oder verzögerte Bewegung gewünscht wird.in the Range of displacement of the output rod can be motion-damping Elements are arranged, for. B. in the form of damping springs or elastic Damping buffers which is then advantageous if a model for the model corresponding nachfedernde or delayed movement is desired.
Über das oder die Kupplungsmittel kann eine Einrichtung zur Umformung der Bewegungsrichtung oder der Bewegungsart angeschlossen werden.About the or the coupling means may comprise means for reshaping the Movement direction or movement type are connected.
Diese ebenfalls standardisierbare Zusatzeinrichtung zur Umformung der Bewegungsrichtung kann eine Kupplungsstange mit einem Zahnstangenabschnitt sowie ein hierzu kämmendes Zahnrad umfassen, wobei das Zahnrad eine Welle für einen Schwenkantrieb aufnimmt. Der Schwenkantrieb kann hier als Platte ausgeführt werden, welche mit der Welle form- und/oder kraftschlüssig in Verbindung steht.These also standardisable additional device for forming the Movement direction can be a coupling rod with a rack section as well as a combing one Gear include, wherein the gear receives a shaft for a pivot drive. The rotary actuator can be executed here as a plate, which with the shaft positive and / or non-positive communicates.
Der Zahnstangenabschnitt und das Zahnrad mit Lagerung kann in einem Gehäuse angeordnet werden, welches dem den Piezoaktor aufnehmenden Gehäuse benachbart ist.Of the Rack section and the gear with storage can be in one casing are arranged, which adjacent to the piezoelectric actuator housing receiving is.
Bei einer Alternative kann die Einrichtung zur Umformung der Bewegungsrichtung oder der Bewegungsart mindestens eine Gelenkstange umfassen, welche mindestens ein zu bewegendes Teil um eine Drehachse verstellt oder verschiebt.at Alternatively, the means for reshaping the direction of movement or the movement type comprise at least one articulated rod, which at least one part to be moved is adjusted about an axis of rotation or shifts.
In einer weiteren Ausbildung besteht die Möglichkeit, die Gelenkstange als Abwinklung auszubilden. In diesem Falle weist die Gelenkstange zwei unter einem Winkel stehende Stangenabschnitte auf. Diese spezielle Gelenkstange kann drehbeweglich gelagert werden, wobei an einem ersten Gelenkstangenende eine Verbindung zur Abtriebsstange und am zweiten Gelenkstangenende eine Verbindung zu mindestens einem zu bewegenden Teil hergestellt ist.In Another training is the possibility of the articulated rod form as an angling. In this case, the articulated rod two rod sections at an angle. This special Articulated rod can be stored rotatably, being attached to a first link end a connection to the output rod and at the second link end a connection to at least one is made to moving part.
Die als in Bohrungen oder Aussparungen gehaltene Bolzen oder Stifte ausgeführten Kupplungsmittel können auch eine Feder oder ein elastisches Band umfassen, was dann von Vorteil ist, wenn der Antrieb zum Betätigen eines Modellbahnpantographen eingesetzt wird, der mit seiner Stromkufe an einer Oberleitung entlang gleitet.The as held in holes or recesses bolts or pins executed Coupling agents can also include a spring or an elastic band, what then of Advantage is when the drive to operate a model railway pantograph is used, the along with his skid on a catenary along slides.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The Invention will be described below with reference to exemplary embodiments and under With the help of figures closer explained become.
Hierbei zeigen:in this connection demonstrate:
Anhand
der
Im
Inneren des quader- oder rechteckförmigen Gehäuses
Der
Piezoaktor umfasst zwei stabförmige
Piezoelemente, die in ihrem Zwischenraum eine Antriebsschiene
Zwischen
den Piezoelementen und der Antriebsschiene sind nicht gezeigte Friktionskörper vorgesehen.
Ebenfalls ist eine Feder im Piezoaktor vorhanden, die für die notwendige
Federvorspannung der Piezoaktorkonstruktion sorgt, so dass bei elektrischer
Anregung der Piezoelemente die Antriebsschiene
Am
Gehäuse
Weiterhin
ist eine Abtriebsstange
Ein
innenseitiges Ende
Weiterhin
durchdringt die Abtriebsstange
Das
Gehäuse
Das
innenseitige Ende
Die
Gehäuseaussparungen
Im Bereich des Verschiebewegs der Abtriebsstange können bewegungsdämpfende Elemente, z. B. in Form von als Gummipuffer ausgebildeten Anschlägen vorhanden sein (in der Figur nicht gezeigt).in the Range of displacement of the output rod can be motion-damping Elements, e.g. B. in the form of designed as a rubber buffer stops be (not shown in the figure).
Über das
Kupplungsmittel
Diese
Einrichtung zur Umformung der Bewegungsrichtung oder der Bewegungsart
kann eine Kupplungsstange
Dieser
Zahnstangenabschnitt
Der
Zahnstangenabschnitt
Die
in den
Die
Verschiebebewegung der Abtriebsstange
Die
Einrichtung zur Umformung der Bewegungsrichtung oder der Bewegungsart
kann auch, wie in den
Diese
Gelenkstange
Jede
der beiden Räumschaufelhälften ist
um die Drehachse
Um
eine Kraftübertragung
zu gewährleisten, weist
die Gelenkstange
Bei
dem Ausführungsbeispiel
eines Modell-Stromabnehmers oder Pantographen nach den
Am
ersten Gelenkstangenende
Die
Verbindung zum Stromabnehmerarm
Der Universal-Stellantrieb ist selbstverständlich für weitere Modellapplikationen einsetzbar. So können die Funktionen Heben, Senken, Ausfahren und/oder Rütteln einer Gleisbaumaschine realisiert werden. Es kann das Heben, Senken und Schwenken der Hebebühne eines Turmtriebwagens erfolgen, es können Behälter und Bordwände von Seitenladewagen und Kipploren betätigt werden.Of the Universal actuator is of course for further model applications used. So can the functions lifting, lowering, extending and / or shaking one Track construction machine can be realized. It can be lifting, lowering and Pivoting the lift a tower trolley, it can container and side walls of Side loaders and tippers are operated.
Ebenso besteht die Möglichkeit, den Antrieb zum Entkuppeln von Fahrzeugen zu nutzen oder in eine Entkupplungsplatte bzw. ein Entkupplungsgleis zu integrieren. Selbstverständlich kann der Antrieb auch zum Ein- und Ausfahren von Modell-Hebebühnen Verwendung finden oder aber zur Veränderung der Position von Flügelsignalen im Sinne von Formvor- und Formhauptsignalen Anwendung finden.As well it is possible, to use the drive for uncoupling vehicles or in a Uncoupling plate or a decoupler track to integrate. Of course you can the drive also for extending and retracting model lifts use find or change the Position of wing signals in the sense of Formvor- and form main signals application.
Die möglichen Einsatzfälle des Stellantriebs umfassen auch Bahnschranken, Drehscheiben, Schiebebühnen, Schaufeln und Greifer von Kränen und Baggern, Bekohlungsanlagen, Wasserkräne, öffnungs- und Schließbewegungen von Ventilen, z. B. an Kesselwagen, Heben und Senken von Laderampen bei Autotransportern, öffnen von Rungen zur Entladung oder zum Beladen von Rungenwagen, Anheben und Senken von Huckepack- oder Rollbockwagen, Ausführen von Bewegungsoperationen bei Containerkränen, das Ein- und Ausfahren und Drehen von Drehleitern, z. B. Feuerwehrleitern, das Betätigen von Kuppelstangen zur Ausführung einer Drehbewegung oder Steuerung der Schwingen bei Dampfzylindern und Dampfmodellbahnen, das Ausführen von Auslenkungen bei Scheibenwischern, die Verstellung von Außenspiegeln an Modellbahnfahrzeugen, das öffnen und Schließen von Fenstern an Fahrzeugen und Modellgebäuden ebenso wie das öffnen und Schließen von Toren und Türen, das Betätigen von Weichen und/oder Weichenlaternen, das Heben und Senken von Brückenteilen und das Ausführen von Kurvenneigungen bei Fahrzeugen oder Ausstiegsneigungen, z. B. bei Straßenbahnen oder Modellbussen.The possible applications of the actuator also include railway barriers, turntables, traversers, shovels and grippers of cranes and excavators, coalers, water cranes, opening and closing movements of valves, such. As on tank cars, lifting and lowering of loading ramps in car transporters, open stanchions for unloading or loading stanchion cars, raising and lowering of piggyback or Rollbockwagen, carrying out movement operations in container cranes, the extension and retraction and turning of turntables, z , As ladders, the operation of coupling rods to perform a rotational movement or control of the swing in steam cylinders and steam model trains, performing deflections in windshield wipers, the adjustment of mirrors on model rail vehicles, the opening and closing of windows on vehicles and model buildings as well as opening and closing gates and doors, operating turnouts and / or switch lights, lifting and lowering bridge parts, and making turns on vehicles or getting out of the way, such B. in trams or model buses.
- 11
- Gehäusecasing
- 22
- Piezoaktorpiezo actuator
- 33
- Antriebsschienedrive rail
- 44
- Montageflächemounting surface
- 55
- Bohrungdrilling
- 66
- Abtriebsstangeoutput rod
- 77
- Aussparungrecess
- 88th
- innenseitiges Endeinboard The End
- 99
- Seitenflächeside surface
- 1010
- außenseitiges Endeexterior side The End
- 1111
- Kupplungsmittelcoupling agent
- 1212
- Deckplattecover plate
- 1313
- Kupplungsstangecoupling rod
- 1414
- ZahnstangenabschnittRack section
- 1515
- Zahnradgear
- 1616
- Wellewave
- 1717
- Schutzgehäusehousing
- 1818
- Scheibedisc
- 1919
- Gelenkstangejoint rod
- 2020
- Räumschaufeldozer blade
- 2121
- Drehachseaxis of rotation
- 2222
- Armpoor
- 2323
- Drehachseaxis of rotation
- 2424
- erstes Gelenkstangenendefirst Joint rod end
- 2525
- zweites Gelenkstangenendesecond Joint rod end
- 2626
- Stromabnehmerpantograph
- 2727
- Federfeather
Claims (15)
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DE102006047971A1 DE102006047971A1 (en) | 2008-04-24 |
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- 2006-10-10 DE DE200610047971 patent/DE102006047971B4/en not_active Expired - Fee Related
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