DE102015003256A1 - Multistable high speed actuator - Google Patents
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Abstract
Die Anmeldung betrifft ein „multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied” welches nahezu verschleißfrei arbeitet und welches die Abfrage der Endlage und damit verbunden eine Endlagenregelung ermöglicht. Durch eine Nachreglung der Strombeaufschlagung ist eine Justierung des Stellglieds möglich. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine schwenkbare Schaltwippe an einem Ende mit einem Permanentmagneten ausgestattet ist und diese Schaltwippe durch die magnetische Wirkung des Permanentmagneten in einem Abstand zum magnetisierbaren Pol eines Elektromagneten gehalten bleibt und das bei Beaufschlagung des Elektromagneten mit einem elektrischen Impuls die Wippe abgestoßen wird und in der zweiten Endlage durch den weiteren magnetisierbaren Pol des selben Elektromagneten durch die Wirkung des Permanentmagneten der Schaltwippe gehalten wird. Durch die Beaufschlagung des Elektromagneten mit einem entgegengesetzten elektrischen Impuls wird die Schaltwippe in die erste Endlage zurück geschwenkt.The application relates to a "multi-stable high-speed actuator" which works almost wear-free and which allows the query of the end position and associated end position control. By a Nachreglung the current application an adjustment of the actuator is possible. This object is achieved in that a pivotable rocker switch is equipped at one end with a permanent magnet and this rocker is held by the magnetic effect of the permanent magnet at a distance to the magnetizable pole of an electromagnet and repelled upon actuation of the electromagnet with an electric pulse rocker is held and in the second end position by the further magnetizable pole of the same electromagnet by the action of the permanent magnet of the rocker switch. By applying the electromagnet with an opposite electrical pulse, the switching rocker is pivoted back into the first end position.
Description
Die Erfindung betrifft ein multistabiles Hochgeschwindigkeitstellglied, das berührungslos durch Magnetfelder von einer stabilen Position in eine zweite Position bewegt wird. Die Endlage des Stellglieds ist zu dem feststellbar.The invention relates to a multi-stable high-speed actuator, which is moved without contact by magnetic fields from a stable position to a second position. The final position of the actuator is detectable to the.
Solche Stellglieder finden in der Technik häufig Anwendung, bei denen es darum geht, zwei Schaltpositionen einzunehmen. Dies findet zum Beispiel beim Sortieren von Gegenständen Anwendung. Durch ein Stellglied kann zum Beispiel in einer Briefsortieranlage ein Brief in die entsprechende Richtung gelenkt werden. Des Weiteren werden Stellglieder dazu verwendet, beispielsweise Reiskörner, die nicht der geforderten Qualität entsprechen, auszusortieren. Ebenso übernehmen Stellglieder die Funktion von Nockensteuerungen um Schaltgestänge umzulenken.Such actuators are often used in the art where it is a matter of taking two shift positions. This is used, for example, when sorting objects. By an actuator can be directed in the appropriate direction, for example, in a Briefsortieranlage a letter. Furthermore, actuators are used to sort out, for example, rice grains that do not meet the required quality. Likewise, actuators take over the function of cam controls to redirect shift linkage.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Anwendungen bekannt.Different applications are known from the prior art.
Im Patent
Auch Patent
Aus der Patentanmeldung
In der Offenlegungsschrift
Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, die beschrieben Mechanismen mit anderen Aktoren, anstelle der Elektromagnete zu betätigen. So finden zum Beispiel sehr häufig Pneumatikzylinder Anwendung. Auch ist der Einsatz von Piezoelementen üblich, um verschiedene Schaltpositionen zu ermöglichen.From the prior art it is also known to actuate the described mechanisms with other actuators, instead of the electromagnets. For example, very often pneumatic cylinders are used. Also, the use of piezoelectric elements is common to allow different switching positions.
Als nachteilig muss bei den beschriebenen Anwendungen zum einen der relativ hohe Energieverbrauch und zum anderen der Verschleiß betrachtet werden. Insbesondere bei sehr hohen Schaltfrequenzen von weniger als 100 Millisekunden führt der hohe Energieverbrauch speziell bei Hubmagneten zu einer Überhitzung des Bauteils. Antriebe die durch ein Piezoelement gesteuert werden, weisen die nachteiligen Eigenschaften des Risikos der Verschmutzung und der Resonanzfrequenz auf. Bei pneumatischen Antrieben stellt der Luftverbrauch einen erheblichen Kostenfaktor dar. Bei allen Anwendungen ist der Verschleiß der Bauteile eine erhebliche Einschränkung.A disadvantage must be considered in the applications described on the one hand, the relatively high energy consumption and on the other the wear. Especially at very high switching frequencies of less than 100 milliseconds, the high energy consumption leads to overheating of the component, especially with solenoids. Drives that are controlled by a piezoelectric element have the adverse properties of the risk of contamination and resonant frequency. For pneumatic drives, air consumption is a significant cost factor. In all applications, component wear is a significant limitation.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung insoweit die Aufgabe zugrunde, ein „multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied” anzugeben, welches nahezu verschleißfrei arbeitet und welches die Abfrage der Endlage ermöglicht, um dadurch die Prozessgeschwindigkeit zu erhöhen, die Prozessqualität zu verbessern, Kosten einzusparen und die Sicherheit zu verbessern.Based on this prior art, the invention is so far the object of specifying a "multi-stable high-speed actuator", which works almost wear-free and which allows the query of the end position, thereby increasing the process speed, improve process quality, save costs and safety to improve.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine schwenkbare Schaltwippe an einem Ende mit einem Permanentmagneten ausgestattet ist und diese Schaltwippe durch die magnetische Wirkung des Permanentmagneten in einem Abstand zum magnetisierbaren Pol eines Elektromagneten gehalten bleibt und das bei Beaufschlagung des Elektromagneten mit einem elektrischen Impuls die Wippe abgestoßen wird und in der zweiten Endlage durch den weiteren magnetisierbaren Pol des selben Elektromagneten durch die Wirkung des Permanentmagneten der Schaltwippe gehalten wird. Durch die Beaufschlagung des Elektromagneten mit einem entgegengesetzten elektrischen Impuls wird die Schaltwippe in die erste Endlage zurück geschwenkt.This object is achieved in that a pivotable rocker switch is equipped at one end with a permanent magnet and this rocker is held by the magnetic effect of the permanent magnet at a distance to the magnetizable pole of an electromagnet and repelled upon actuation of the electromagnet with an electric pulse rocker is held and in the second end position by the further magnetizable pole of the same electromagnet by the action of the permanent magnet of the rocker switch. By applying the electromagnet with an opposite electrical pulse, the switching rocker is pivoted back into the first end position.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous embodiments are characterized in the subclaims.
Das erfindungsgemäße „Multistabile Hochgeschwindigkeitsstellglied” wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The "multi-stable high-speed actuator" according to the invention will now be explained in more detail by means of preferred embodiments with the aid of the attached drawings.
Es zeigt:It shows:
Die
Wird nun der Elektromagnet
Die
Die
Die
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DD 227991 A1 [0004] DD 227991 A1 [0004]
- DE 2842054 A [0005] DE 2842054 A [0005]
- DD 12354 [0006] DD 12354 [0006]
- DE 19735563 A1 [0007] DE 19735563 A1 [0007]
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