DE102013206916A1 - Method of autonomously controlling shape memory alloy actuator, involves determining event such as change in slope without reaching valley based on analyzing derivative of electrical resistivity change signal of actuator - Google Patents
Method of autonomously controlling shape memory alloy actuator, involves determining event such as change in slope without reaching valley based on analyzing derivative of electrical resistivity change signal of actuator Download PDFInfo
- Publication number
- DE102013206916A1 DE102013206916A1 DE201310206916 DE102013206916A DE102013206916A1 DE 102013206916 A1 DE102013206916 A1 DE 102013206916A1 DE 201310206916 DE201310206916 DE 201310206916 DE 102013206916 A DE102013206916 A DE 102013206916A DE 102013206916 A1 DE102013206916 A1 DE 102013206916A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- actuator
- event
- variable
- profile
- steps
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
-
- G—PHYSICS
- G12—INSTRUMENT DETAILS
- G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G12B1/00—Sensitive elements capable of producing movement or displacement for purposes not limited to measurement; Associated transmission mechanisms therefor
- G12B1/02—Compound strips or plates, e.g. bimetallic
Abstract
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Verfahren zum Steuern von Aktuatoren aus aktivem Material und insbesondere ein Verfahren zum Steuern und/oder Voraussagen der verbleibenden verwendbaren Lebensdauer eines Aktuators aus aktivem Material, wie beispielsweise eines Aktuators aus einer Formgedächtnislegierung, unter Verwendung einer Betriebshüllkurve, die basierend auf einer inhärenten Systemvariablen, wie beispielsweise dem Widerstand, über einer sekundären Variablen, wie beispielsweise der Zeit, entwickelt wird (z. B. basierend auf der Änderung des Widerstands, die dem Aktuator über einen Betätigungszyklus inhärent ist).The present disclosure relates generally to methods of controlling active material actuators and, more particularly, to a method of controlling and / or predicting the remaining useful life of an active material actuator, such as a shape memory alloy actuator, using an operating envelope based on an active envelope inherent system variables, such as resistance, are developed over a secondary variable, such as time (eg, based on the change in resistance inherent in the actuator over an actuation cycle).
2. Diskussion des Standes der Technik2. Discussion of the Related Art
Unter den Aktuatoren aus aktivem Material werden Aktuatoren aus einer Formgedächtnislegierung (SMA-Aktuatoren) in der Martensitphase aktiviert, indem das SMA-Material auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die oberhalb eines vorgeschriebenen Wertes liegt. Dies bewirkt, dass das Material eine Phasenumwandlung von der Martensitphase zur Austenitphase durchläuft, wobei es sich zusammenzieht und bei diesem Prozess eine lineare Verschiebung oder eine Winkelverschiebung liefert. Ein übliches Verfahren zur Aktivierung umfasst eine Widerstandsheizung der SMA, indem ein elektrischer Strom an dieser angelegt wird. Probleme bei der Verwendung von SMA-Aktuatoren umfassen weiterhin eine Überhitzung, d. h. das Anwenden eines Übermaßes an Wärmeenergie oberhalb dessen, was zum Betätigen des Drahts erforderlich ist, und eine Überlastung, d. h. das Ausüben einer übermäßigen Spannungslast, beispielsweise indem der Ausgang blockiert wird. Die Überhitzung und die Überlastung können längere Abkühlzeiten, eine verringerte Bandbreite für das Ansprechen des Systems und in einigen Fällen eine Beschädigung des Drahts bewirken. Es ist daher wünschenswert, ein effektives und robustes Mittel zum steuern der Drahtbetätigung zur Verfügung zu haben, um eine Überhitzung und eine Überlastung zu verhindern, um eine konsistente Ausgabe und eine optimierte Betätigung über die Lebensdauer des Aktuators zu schaffen und um die verbleibende verwendbare Lebensdauer des Aktuators genau vorauszusagen.Among the active material actuators, shape memory alloy (SMA) actuators in the martensite phase are activated by heating the SMA material to a temperature above a prescribed value. This causes the material to undergo phase transformation from the martensite phase to the austenite phase, contracting and providing a linear displacement or angular displacement in this process. One common method of activation involves resistive heating of the SMA by applying an electrical current thereto. Problems with the use of SMA actuators further include overheating, i. H. applying an excess of heat energy above that required to actuate the wire and overloading, i. H. exerting an excessive voltage load, for example by blocking the output. Overheating and overloading can cause longer cooling times, reduced bandwidth for the system to respond, and in some cases damage to the wire. It is therefore desirable to have an effective and robust means of controlling wire actuation to prevent overheating and overloading, to provide consistent output and optimized actuation over the life of the actuator, and the remaining useful life of the actuator Accurately predict actuator.
Üblicherweise wurden verschiedene externe Sensoren und/oder mechanische Einrichtungen verwendet, wie beispielsweise Temperatur- und Positionssensoren, um die Probleme zu beheben, die mit der Überhitzung, der Überlastung und der Schwankung/Verschlechterung in der Ausgabe in Beziehung stehen. Diese Einrichtungen tragen jedoch zur Komplexität, zu den Kosten und zu den Bauraumanforderungen herkömmlicher Aktuatoren bei. Es wurden Steuerungen entwickelt, die den absoluten Aktuatorwiderstand überwachen, um unter anderem den Beginn der Betätigung, das Ende der Betätigung, eine Überlastung und/oder einen zurückgesetzten Zustand oder einen Zustand zu detektieren, der für den nächsten Betätigungszyklus bereit ist. Diese Verfahren weisen jedoch ihre eigenen Beschränkungen auf. Beispielsweise haben die Hysterese des Widerstands, die relative kleine Änderung im elektrischen Widerstand (5–10%), ein kleiner Wert des intrinsischen Widerstands und externe Faktoren, wie beispielsweise Rausch- und Umgebungsbedingungen, alle die Zuverlässigkeit dieser Ansätze beeinträchtigt.Conventionally, various external sensors and / or mechanical devices have been used, such as temperature and position sensors, to overcome the problems associated with overheating, overload, and output fluctuation / degradation. However, these devices add to the complexity, cost, and packaging requirements of conventional actuators. Controls have been developed which monitor the absolute actuator resistance to detect, inter alia, the beginning of the actuation, the end of actuation, an overload and / or a reset condition, or a condition ready for the next actuation cycle. However, these methods have their own limitations. For example, the resistance hysteresis, the relative small change in electrical resistance (5-10%), a small intrinsic resistance value, and external factors such as noise and environmental conditions all affect the reliability of these approaches.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung behandelt diese Probleme, indem ein neues Verfahren zum Steuern eines Aktuators aus aktivem Material geschaffen wird, wie beispielsweise eines Drahtaktuators aus einer Formgedächtnislegierung, welches Verfahren eine Betriebshüllkurve oder ein Betriebsfenster verwendet, die bzw. das anhand von historischen Daten entwickelt wird, um die Form eines gegenwärtigen Profils zu überwachen. Die Erfindung ist unter anderem verwendbar, um eine Überhitzung, eine Überlastung oder andere schädliche Ereignisse während eines Betätigungszyklus zu entdecken und um eine genaue Rückkopplung zu liefern, welche die vorstehend erwähnten Probleme abschwächt. Die Erfindung ist verwendbar, um die Integrität des Aktuators und auch den durch diesen angetriebenen Mechanismus zu schützen, und sie ermöglicht die Erkennung schädlicher Ereignisse bei allen Stufen der Betätigung. Die Erfindung schafft ein Verfahren, das ausschließlich durch Aktualisierungen von Firmware implementiert werden kann, wodurch die Notwendigkeit für zusätzliche Hardware beseitigt wird. Die Ersetzung von Hardware verringert die Anzahl der möglichen Ausfallmodi und verringert ferner die Kosten, das Volumen und die Konstruktionskomplexität der betätigten Systeme. Schließlich ist die Erfindung auch verwendbar, um ein Verfahren zu schaffen, um die verbleibende verwendbare Lebensdauer eines Aktuators aus aktivem Material basierend auf einer Bewertung von historischen Daten vorauszusagen, welche normale Ereignisse und Ereignisse außerhalb von Grenzen umfassen, und um dadurch die Ersetzung von Aktuatoren vor einem katastrophalen Ausfall zu ermöglichen.The present invention addresses these problems by providing a novel method for controlling an active material actuator, such as a shape memory alloy wire actuator, which method uses an operating envelope or window of operation developed from historical data to monitor the shape of a current profile. The invention is useful, inter alia, to detect overheating, overload or other deleterious events during an actuation cycle and to provide accurate feedback that mitigates the aforementioned problems. The invention is useful for protecting the integrity of the actuator as well as the mechanism driven by it, and enables the detection of harmful events at all stages of operation. The invention provides a method that can be implemented solely by firmware updates, thereby eliminating the need for additional hardware. The replacement of hardware reduces the number of possible failure modes and further reduces the cost, volume, and design complexity of the actuated systems. Finally, the invention is also useful to provide a method to predict the remaining useful life of an active material actuator based on a historical data evaluation that includes normal events and out of bounds events, and thereby the replacement of actuators to allow a catastrophic failure.
Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Steuern und/oder Voraussagen einer verbleibenden verwendbaren Lebensdauer eines Aktuators aus aktivem Material (z. B. eines Drahts aus einer Formgedächtnislegierung), der eine inhärente Systemvariable aufweist. Das Verfahren umfasst, dass historische Daten für die inhärente Systemvariable über einer zweiten Variablen erhalten werden, wobei zumindest ein Teil der Daten während normaler Betätigungsereignisse erzeugt wurde, und dass eine obere sowie eine untere Grenze basierend auf den historischen Daten festgelegt werden. Die Grenzen liefern ein oberes und ein unteres Profil der inhärenten Systemvariablen über der zweiten Variablen, welche jeweils die normale Betätigung angeben. Als Nächstes wird ein Aktivierungssignal auf den Aktuator angewendet, um dadurch einen Startpunkt für die Aktivierung zu definieren und den Aktuator über einen Betätigungszyklus zu aktivieren. Die inhärente Systemvariable wird während des Zyklus über der zweiten Variablen überwacht, um dadurch ein gegenwärtiges Profil zu ermitteln, und das gegenwärtige Profil wird mit dem oberen und dem unteren Profil verglichen, um dadurch ein Ereignis außerhalb der Grenzen zu ermitteln. Wenn ein solches Ereignis ermittelt wird, erzeugt das Verfahren ein Ansprechen, und/oder es führt eine Maßnahme aus.The invention relates generally to a method for controlling and / or predicting a remaining useful life of an active material actuator (eg, a shape memory alloy wire) having an inherent system variable. The method includes historical data for the inherent system variable above a second variable, wherein at least a portion of the data was generated during normal actuation events, and that upper and lower bounds are determined based on the historical data. The boundaries provide upper and lower profiles of the inherent system variables over the second variable, each indicating normal operation. Next, an activation signal is applied to the actuator to thereby define a start point for activation and to activate the actuator over an actuation cycle. The inherent system variable is monitored over the second variable during the cycle to thereby determine a current profile, and the current profile is compared to the top and bottom profiles to thereby determine an out of bounds event. When such an event is detected, the method generates a response and / or executes a measure.
Die Offenbarung kann durch Bezugnahme auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung der verschiedenen Merkmale der Offenbarung und der darin umfassten Beispiele leichter verstanden werden.The disclosure may be more readily understood by reference to the following detailed description of the various features of the disclosure and the examples included therein.
KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ZEICHNUNGSANSICHTENBRIEF DESCRIPTION OF THE VARIOUS DRAWING VIEWS
Eine bevorzugte Ausführungsform bzw. bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren im Detail beschrieben, wobei:A preferred embodiment (s) of the invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawing figures, in which:
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist nur beispielhafter Natur und in keiner Weise dazu gedacht, die Erfindung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Wie es hierin beschrieben und veranschaulicht ist, wird ein neues Verfahren zum Steuern und/oder Voraussagen der verbleibenden verwendbaren Lebensdauer eines Aktuators
Wie hierin verwendet, ist der Ausdruck ”aktives Material” als ein beliebiges Material oder eine beliebige Zusammensetzung definiert, das bzw. die eine reversible Änderung in einer fundamentalen (z. B. chemischen oder intrinsisch physikalischen) Eigenschaft zeigt, wenn es bzw. sie einem Aktivierungssignal ausgesetzt oder gegenüber diesem verdeckt bzw. von diesem getrennt wird. Formgedächtnislegierungen (SMAs) beziehen sich allgemein auf eine Gruppe von metallischen Materialien, welche die Fähigkeit zeigen, zu einer bestimmten, zuvor definierten Form oder Größe zurückzukehren, wenn sie einer geeigneten thermischen Anregung ausgesetzt werden. Formgedächtnislegierungen sind in der Lage, Phasenumwandlungen zu durchlaufen, bei denen ihre Fließfestigkeit, ihre Steifigkeit, ihre Abmessung und/oder ihre Form als eine Funktion der Temperatur verändert werden. Im Allgemeinen können Formgedächtnislegierungen in der Niedrigtemperatur- oder Martensitphase pseudo-plastisch verformt werden, und sie wandeln sich dann, wenn sie einer bestimmten höheren Temperatur ausgesetzt werden, in eine Austenitphase oder Stammphase um und kehren zu ihrer Form vor der Verformung zurück, wenn sie nicht unter Spannung stehen.As used herein, the term "active material" is defined as any material or composition that exhibits a reversible change in a fundamental (eg, chemical or intrinsic physical) property when it is one Activation signal is exposed to or hidden from this. Shape memory alloys (SMAs) generally refer to a group of metallic materials which exhibit the ability to return to a particular, previously defined shape or size when exposed to suitable thermal stimulation. Shape memory alloys are in the Able to undergo phase transformations in which its yield strength, rigidity, dimension and / or shape are varied as a function of temperature. In general, shape memory alloys in the low temperature or martensite phase may be pseudo-plastically deformed and then, when exposed to a certain higher temperature, transform to an austenite or parent phase and return to their shape prior to deformation if they do not are under tension.
Formgedächtnislegierungen existieren in verschiedenen unterschiedlichen, temperaturabhängigen Phasen. Die gebräuchlichsten dieser Phasen sind die Martensitphase und die Austenitphase. In der nachfolgenden Diskussion bezieht sich die Martensitphase im Allgemeinen auf die besser verformbare Phase bei niedrigerer Temperatur, während sich die Austenitphase im Allgemeinen auf die starrere Phase bei höherer Temperatur bezieht. Wenn sich die Formgedächtnislegierung in der Martensitphase befindet und aufgeheizt wird, beginnt sie, sich in die Austenitphase zu verändern. Die Temperatur, bei der dieses Phänomen beginnt, wird oft als eine Austenit-Starttemperatur (As) bezeichnet. Die Temperatur, bei der dieses Phänomen abgeschlossen ist, wird als die Austenit-Endtemperatur (Af) bezeichnet.Shape memory alloys exist in various different temperature-dependent phases. The most common of these phases are the martensite phase and the austenite phase. In the following discussion, the martensite phase generally refers to the more deformable phase at lower temperature, while the austenite phase generally refers to the more rigid phase at higher temperature. When the shape memory alloy is in the martensite phase and heated, it begins to change to the austenite phase. The temperature at which this phenomenon starts is often referred to as an austenite start temperature (A s ). The temperature at which this phenomenon is completed is called the austenite end temperature (A f ).
Wenn sich die Formgedächtnislegierung in der Austenitphase befindet und abgekühlt wird, beginnt sie, sich in die Martensitphase zu verändern, und die Temperatur, bei der dieses Phänomen beginnt, wird als die Martensit-Starttemperatur (Ms) bezeichnet. Die Temperatur, bei welcher der Austenit damit aufhört, sich in Martensit umzuwandeln, wird als die Martensit-Endtemperatur (Mf) bezeichnet. Somit ist ein geeignetes Aktivierungssignal zur Verwendung mit Formgedächtnislegierungen ein thermisches Aktivierungssignal mit einer Größe, die ausreicht, um Umwandlungen zwischen der Martensitphase und der Austenitphase zu bewirken.When the shape memory alloy is in the austenite phase and cooled, it begins to change to the martensite phase, and the temperature at which this phenomenon begins is referred to as the martensite start temperature (M s ). The temperature at which the austenite ceases to convert to martensite is referred to as the martensite finish temperature (M f ). Thus, a suitable activation signal for use with shape memory alloys is a thermal activation signal having a magnitude sufficient to effect transformations between the martensite phase and the austenite phase.
Formgedächtnislegierungen können in Abhängigkeit von der Legierungszusammensetzung und der Bearbeitungshistorie einen Einweg-Formgedächtniseffekt, einen intrinsischen Zweiwegeeffekt oder einen extrinsischen Zweiwege-Formgedächtniseffekt zeigen. Geglühte Formgedächtnislegierungen zeigen typischerweise nur den Einweg-Formgedächtniseffekt. Ein ausreichendes Aufheizen nach einer Verformung des Formgedächtnismaterials bei niedriger Temperatur ruft die Umwandlung von der Martensit- zur Austenitphase hervor, und das Material wird die ursprüngliche, geglühte Form wieder herstellen. Folglich werden Einweg-Formgedächtniseffekte nur beim Aufheizen beobachtet. Aktive Materialien, die Formgedächtnislegierungszusammensetzungen umfassen, die Einweg-Gedächtniseffekte zeigen, wechseln nicht automatisch zwischen zwei Formen hin und zurück, wenn sich die Temperatur ändert, und sie erfordern eine äußere mechanische Kraft, um die Form von der erinnerten oder gelernten Geometrie weg zu verformen.Shape memory alloys may exhibit a one-way shape memory effect, an intrinsic two-way effect, or an extrinsic two-way shape memory effect, depending on the alloy composition and the processing history. Annealed shape memory alloys typically exhibit only the one-way shape memory effect. Sufficient heating after deformation of the shape memory material at low temperature causes the transformation from the martensite to austenite phase, and the material will restore the original, annealed shape. As a result, one-way shape memory effects are observed only during heating. Active materials comprising shape memory alloy compositions that exhibit one-way memory effects do not automatically switch back and forth between two shapes as the temperature changes, and they require an external mechanical force to deform the shape away from the remembered or learned geometry.
Intrinsische und extrinsische Zweiwege-Formgedächtnismaterialien sind durch einen Formübergang sowohl beim Aufheizen von der Martensitphase zu der Austenitphase als auch durch einen zusätzlichen Formübergang beim Abkühlen von der Austenitphase zurück zu der Martensitphase charakterisiert. Aktive Materialien, die einen intrinsischen Formgedächtniseffekt zeigen, sind aus einer Formgedächtnislegierungszusammensetzung hergestellt, die bewirkt, dass sich die aktiven Materialien automatisch von selbst infolge der vorstehend genannten Phasenumwandlungen umformen. Das intrinsische Zweiwege-Formgedächtnisverhalten muss in dem Formgedächtnismaterial durch Bearbeiten hervorgerufen werden. Solche Prozeduren umfassen eine extreme Verformung des Materials, während es sich in der Martensitphase befindet, ein Aufheizen-Kühlen unter einer Zwangsbedingung oder einer Last oder eine Oberflächenmodifikation, wie beispielsweise durch Laserglühen, Polieren oder Kugelstrahlen. Sobald das Material trainiert wurde, um den Zweiwege-Formgedächtniseffekt zu zeigen, ist die Formänderung zwischen dem Zustand bei niedriger Temperatur und dem Zustand bei hoher Temperatur im Allgemeinen reversibel, und sie bleibt über eine große Anzahl von thermischen Zyklen bestehen. Im Gegensatz dazu sind aktive Materialien, welche den extrinsischen Zweiwege-Formgedächtniseffekt zeigen, Verbundmaterialien oder Mehrkomponentenmaterialien. Diese kombinieren eine Legierung, die einen Einwegeffekt zeigt, mit einem anderen Element, das eine wiederherstellende Kraft liefert, um die ursprüngliche Form zurückzubilden.Intrinsic and extrinsic two-way shape memory materials are characterized by a shape transition both upon heating from the martensite phase to the austenite phase, as well as through additional shape transition upon cooling from the austenite phase back to the martensite phase. Active materials that exhibit an intrinsic shape memory effect are made from a shape memory alloy composition that causes the active materials to reform automatically by themselves due to the aforementioned phase transformations. The intrinsic two-way shape memory behavior must be produced in the shape memory material by machining. Such procedures include extreme deformation of the material while in the martensite phase, heating-cooling under a constraint or load, or surface modification such as laser annealing, polishing or shot peening. Once the material has been trained to exhibit the two-way shape memory effect, the shape change between the low temperature state and the high temperature state is generally reversible and persists over a large number of thermal cycles. In contrast, active materials which exhibit the extrinsic two-way shape memory effect are composite materials or multi-component materials. These combine an alloy that exhibits a one-way effect with another element that provides a restorative force to rebuild the original shape.
Die Temperatur, bei der sich die Formgedächtnislegierung an ihre Form bei hoher Temperatur erinnert, wenn sie aufgeheizt wird, kann durch leichte Änderungen in der Zusammensetzung der Legierung und durch eine Wärmebehandlung eingestellt werden. Bei Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen kann diese beispielsweise von oberhalb ungefähr 100°C bis unterhalb ungefähr –100°C verändert werden. Der Wiederherstellungsprozess für die Form tritt über einen Bereich von nur wenigen Grad auf, und der Beginn oder das Ende der Umwandlung kann in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung und der Legierungszusammensetzung derart gesteuert werden, dass er innerhalb eines Grades oder innerhalb von zwei Grad liegt. Die mechanischen Eigenschaften der Formgedächtnislegierung variieren stark über den Temperaturbereich, der durch deren Umwandlung aufgespannt wird, und sie verleihen dem System typischerweise Formgedächtniseffekte, superelastische Effekte und eine hohe Dämpfungskapazität.The temperature at which the shape memory alloy remembers its shape at high temperature when heated can be adjusted by slight changes in the composition of the alloy and by a heat treatment. For example, in nickel-titanium shape memory alloys, this can be changed from above about 100 ° C to below about -100 ° C. The recovery process for the mold occurs over a range of only a few degrees, and the beginning or end of the conversion can be controlled to be within one degree or within two degrees, depending on the desired application and alloy composition. The mechanical properties of the shape memory alloy vary widely over the temperature range spanned by their conversion and typically impart shape memory effects, superelastic effects, and high damping capacity to the system.
Geeignete Formgedächtnislegierungsmaterialien umfassen auf Nickel-Titan basierte Legierungen, auf Indium-Titan basierte Legierungen, auf Nickel-Aluminium basierte Legierungen, auf Nickel-Gallium basierte Legierungen, kupferbasierte Legierungen (z. B. Kupfer-Zink-Legierungen, Kupfer-Aluminium-Legierungen, Kupfer-Gold-Legierungen und Kupfer-Zinn-Legierungen), auf Gold-Cadmium basierte Legierungen, auf Silber-Cadmium basierte Legierungen, auf Indium-Cadmium basierte Legierungen, auf Mangan-Kupfer basierte Legierungen, auf Eisen-Platin basierte Legierungen, auf Eisen-Palladium basierte Legierungen und dergleichen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Die Legierungen können binär, ternär oder von einer beliebigen höheren Ordnung sein, solange die Legierungszusammensetzung einen Formgedächtniseffekt zeigt, z. B. eine Änderung in der Formausrichtung, der Dämpfungskapazität und dergleichen. Suitable shape memory alloy materials include nickel-titanium based alloys, indium titanium based alloys, nickel aluminum based alloys, nickel gallium based alloys, copper based alloys (e.g., copper zinc alloys, copper aluminum alloys, Copper-gold alloys and copper-tin alloys), gold cadmium based alloys, silver cadmium based alloys, indium cadmium based alloys, manganese copper based alloys, iron platinum based alloys, iron Palladium-based alloys and the like, without being limited thereto. The alloys may be binary, ternary or any higher order as long as the alloy composition exhibits a shape memory effect, e.g. As a change in the shape orientation, the damping capacity and the like.
Daher ist einzusehen, dass SMAs zu Zwecken dieser Erfindung eine ungefähr 2,5-fache Modulzunahme und eine Abmessungsänderung von bis zu 8% zeigen (was von dem Ausmaß der Vordehnung abhängt), wenn sie über ihre Phasenübergangstemperatur aufgeheizt werden. Es ist einzusehen, dass dann, wenn die SMA eine solche mit Einwegbetrieb ist, ein Rückstellmechanismus (wie beispielsweise eine Feder) mit einer Vorspannungskraft erforderlich ist, um die SMA in ihre anfängliche Ausbildung zurückzustellen. Schließlich ist einzusehen, dass eine Joulesche Aufheizung verwendet werden kann, um das gesamte System elektronisch steuerbar zu machen.Thus, for purposes of this invention, SMAs exhibit about a 2.5-fold increase in modulus and a dimensional change of up to 8% (depending on the amount of pre-strain) when heated above their phase transition temperature. It will be appreciated that if the SMA is one-way operation, a reset mechanism (such as a spring) with a biasing force is required to return the SMA to its initial configuration. Finally, it can be seen that Joule heating can be used to make the entire system electronically controllable.
Zum erfindungsgemäßen Verfahren zurückkehrend, werden die historischen Daten für eine inhärente Systemvariable erfasst (z. B. für den Aktuatorwiderstand, eine Ableitung des Aktuatorwiderstands, eine angelegte Spannung, eine gemessene Dehnung usw.), die sich über einer zweiten Variablen ändert (z. B. über der Zeit, der Temperatur, einer Verschiebung usw.), um dadurch ein x-y-Profil während dessen Betätigungszyklus zu definieren. Zumindest ein Teil der Daten wird während normaler Betätigungsereignisse erzeugt, so dass Ziel-Daten oder Daten für das normale Verhalten erfasst werden. Basierend auf den Daten für die normale Betätigung werden eine obere und eine untere Grenze
Ein Ereignis außerhalb der Grenzen wird vorzugsweise ermittelt, wenn das überwachte Profil
Wie zuvor festgestellt wurde, können die obere und die untere Grenze
Sobald die Grenzen
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst das bevorzugte Ansprechen ferner, dass eine Aufzeichnung des Ereignisses außerhalb der Grenzen beibehalten wird, um dadurch die historischen Daten zu aktualisieren, und dass das Ereignis in den Daten bevorzugter basierend auf der Heftigkeit kategorisiert wird. Daten außerhalb der Grenzen können bei der Ermittlung der Grenzen
Schließlich ist einzusehen, dass die historischen Daten anhand der Verwendung des Aktuators
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Erfindung durch einen Draht
Bei dieser Ausbildung können der Aktuator
In
Obgleich einzusehen ist, dass der SMA-Widerstand an dem Startpunkt der Aktivierung aufgrund verschiedener Faktoren schwankt (z. B. aufgrund der vorhergehenden Temperatur und den vorhergehenden Verwendungsbedingungen usw.), wird die Überwachung vorzugsweise an einem vorbestimmten Referenzpunkt (z. B. am Spitzenwiderstand) nach dem Startpunkt der Aktivierung ausgelöst. Bei Anwendungen mit SMA-Drahtaktuator kann das Ereignis außerhalb der Grenzen eine nicht ausreichende Aufheizungsrate, wie sie vorstehend festgestellt wurde, ein Überlastungsereignis, ein Überhitzungsereignis, eine Drahtermüdung, einen Schlupf der Befestigung, eine Verschlechterung der Befestigung und/oder eine Verschlechterung von peripheren Mechanismen (z. B. von Lagerzapfen, Scheiben, gleitenden Führungen usw.) in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Ereignisses angeben. Es ist einzusehen, dass beispielsweise ein Überhitzungsereignis durch ein Minimum
In
Die dargelegte Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung zu offenbaren, welche den besten Ausführungsmodus umfassen, und auch, um einem beliebigen Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen und zu verwenden. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele umfassen, die Fachleuten offensichtlich werden. Beispielsweise liegt es sicherlich innerhalb des Umfangs der Erfindung, dass die Hüllkurve
Die Ausdrücke ”erster”, ”zweiter” und dergleichen bezeichnen ebenso, wenn sie hierin verwendet werden, nicht irgendeine Reihenfolge oder Wichtigkeit, sondern sie werden stattdessen verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden, und die Ausdrücke ”der” bzw. ”die” bzw. ”das”, ”ein” und ”eine” bezeichnen keine Einschränkung der Quantität, sondern sie bezeichnen stattdessen das Vorhandensein zumindest eines des referenzierten Gegenstands. Alle Bereiche, die auf die gleiche Quantität einer gegebenen Komponente oder eines gegebenen Messwerts gerichtet sind, umfassen die Endpunkte und sind unabhängig kombinierbar.Likewise, the terms "first," "second," and the like, when used herein, do not denote any order or importance, but instead are used to distinguish one element from another, and the terms "the" the "or", "an" and "an" denote no restriction of quantity, but instead designate the presence of at least one of the referenced object. All areas that are directed to the same quantity of a given component or measurement value include the endpoints and are independently combinable.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/452,597 US8810234B2 (en) | 2008-05-08 | 2012-04-20 | Method of controlling active material actuation utilizing an operational envelope |
US13/452,597 | 2012-04-20 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013206916A1 true DE102013206916A1 (en) | 2013-10-24 |
DE102013206916B4 DE102013206916B4 (en) | 2022-03-24 |
Family
ID=49290358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102013206916.2A Expired - Fee Related DE102013206916B4 (en) | 2012-04-20 | 2013-04-17 | Method of controlling actuation with active material using an operating envelope |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103375376B (en) |
DE (1) | DE102013206916B4 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022208077A1 (en) | 2022-08-03 | 2024-02-08 | Festool Gmbh | Method for operating an emergency braking unit for a motor-driven tool, monitoring unit and emergency braking unit |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB201610039D0 (en) * | 2016-06-08 | 2016-07-20 | Cambridge Mechatronics Ltd | Dynamic centring of SMA actuator |
CN112528439B (en) * | 2020-12-22 | 2024-03-15 | 中国人民解放军陆军装甲兵学院 | Manganese-copper-based damping alloy constitutive relation analysis method and electronic equipment |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002149865A (en) * | 2000-11-15 | 2002-05-24 | Tokyo Gas Co Ltd | Assessment method and assessment device for gas equipment |
DE112009001105B4 (en) * | 2008-05-08 | 2021-09-23 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Overheating protection for shape memory alloy actuators |
US7822578B2 (en) * | 2008-06-17 | 2010-10-26 | General Electric Company | Systems and methods for predicting maintenance of intelligent electronic devices |
TWI401665B (en) | 2009-04-29 | 2013-07-11 | Au Optronics Corp | Display and method for eliminating residual image thereof |
TWI460623B (en) | 2009-07-14 | 2014-11-11 | Htc Corp | Touch-controlled electronic apparatus and related control method |
CN102325096A (en) * | 2011-08-29 | 2012-01-18 | 上海量明科技发展有限公司 | Method for realizing communication content life management, terminal thereof and system thereof |
-
2013
- 2013-04-17 DE DE102013206916.2A patent/DE102013206916B4/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-04-19 CN CN201310137432.2A patent/CN103375376B/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022208077A1 (en) | 2022-08-03 | 2024-02-08 | Festool Gmbh | Method for operating an emergency braking unit for a motor-driven tool, monitoring unit and emergency braking unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103375376A (en) | 2013-10-30 |
DE102013206916B4 (en) | 2022-03-24 |
CN103375376B (en) | 2016-02-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112009001088B4 (en) | A method of controlling a shape memory alloy actuator utilizing a resistance change | |
EP1915806B1 (en) | Method and device for detecting an overload in hand tools | |
DE102008025944B4 (en) | Monitoring device for pitch systems of wind turbines | |
DE102012211499B4 (en) | Apparatus for controlling a phase change temperature of a shape memory alloy | |
DE102012208423B4 (en) | Fast-acting actuator made of active material | |
DE102010024570B4 (en) | Method for overload protection of an SMA device | |
US8810234B2 (en) | Method of controlling active material actuation utilizing an operational envelope | |
DE112009000514T5 (en) | Shape memory alloy ropes | |
EP1712844A2 (en) | Method for temperature control and temperature control unit of a baking oven | |
DE102010024557A1 (en) | Actuator system with an active material | |
DE102013206916B4 (en) | Method of controlling actuation with active material using an operating envelope | |
DE102015012315B4 (en) | Control system of a machine tool | |
Drozdov | Cyclic strengthening of polypropylene under strain-controlled loading | |
WO2011009511A1 (en) | Method for operating a vehicle and control device for a vehicle | |
EP2484004B1 (en) | Method for protecting a motor vehicle generator from overheating | |
EP2550455B1 (en) | Method for regulating a compressor | |
DE102004043059A1 (en) | Method and protection circuit for temperature monitoring of refrigerant-cooled electric motors | |
EP2811604B1 (en) | Method for controlling a circuit breaker, and circuit breaker | |
EP2122098A1 (en) | Method for controlling an actuator | |
EP3497292B1 (en) | Method for calibration and / or operation of a hand tool and hand tool | |
DE10138821B4 (en) | Method for determining a heated air outlet temperature of an air heater | |
DE102020109595A1 (en) | Method for classifying a plastic | |
DE102015213169A1 (en) | Method for detecting a change in a cooling behavior of an electrical machine | |
EP3049688A2 (en) | Method for operating a drive train having a hydrodynamic clutch | |
DE102009032432B3 (en) | Determination of a motor temperature |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |