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 DD-227 991 A1 wird eine Vorrichtung als Nadelauswahlvorrichtung für Stricknadeln mit Auswahlstiften beschrieben, die in den Wirkungsbereich von Druckschlossteilen gebracht werden. Durch ein nicht näher beschriebenes elektromagnetisches Auswahlelement werden die Auswahlstifte in Position geschwenkt.In the patent DD-227 991 A1 An apparatus is described as a needle selection device for knitting needles with selection pins that are brought into the sphere of action of pressure lock parts. By an unspecified electromagnetic selection element, the selection pins are pivoted into position.

Auch Patent DE 28 42 054 gibt in seiner Offenlegungsschrift elektromechanische Wähleinrichtungen an, um einen Wählnocken zu positionieren. Der bewegliche Kern eines Elektromagneten wird ähnlich einem Hubmagneten hin und her bewegt, um dabei einen Wählnocken zu betätigen.Also patent DE 28 42 054 in his publication, specify electromechanical selectors to position a selector cam. The movable core of an electromagnet is moved back and forth similar to a solenoid to thereby actuate a Wählnocken.

Aus der Patentanmeldung DDR-GM 12354 wird die Verstellung einer Säklappe einer Drillmaschine mittels eines Zugmagneten beschrieben. Auch hier wird die Säklappe als Stellglied eingesetzt, um das Saatgut freizugeben und es genau in der Pflanzreihe zu positionieren.From the patent application DDR-GM 12354 the adjustment of a Säklappe a seed drill is described by means of a pull magnet. Again, the Säklappe is used as an actuator to release the seed and to position it exactly in the planting row.

In der Offenlegungsschrift DE 197 35 563 A1 wird ebenfalls die Anwendung eines Stellgliedes zur Handhabung von Poststücken beschrieben. Auch hier wird ein Magnetkolben eingesetzt, um einen Ver- und Entriegelungsmechanismus zu betätigen.In the published patent application DE 197 35 563 A1 The application of an actuator for handling mail items is also described. Again, a magnetic piston is used to actuate a locking and unlocking mechanism.

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:

1 Eine Draufsicht eines einfachen „bistabilen Hochgeschwindigkeitsstellglieds”. 1 A top view of a simple "bistable high speed actuator".

2 Eine Draufsicht eines einfachen „bistabilen Hochgeschwindigkeitsstellglieds”. 2 A top view of a simple "bistable high speed actuator".

3 Eine Draufsicht eines linear betätigten „bistabilen Hochgeschwindigkeitsstellglieds”. 3 A plan view of a linearly actuated "bistable high-speed actuator".

4 Eine Draufsicht einer Serie von „bistabilen Hochgeschwindigkeitsstellgliedern”. 4 A top view of a series of "bistable high-speed actuators".

5 Eine Draufsicht eines „Multistabilen Hochgeschwindigkeitsstellglieds”. 5 A top view of a "multi-stable high-speed actuator".

Die 1 zeigt eine Draufsicht eines einfachen „bistabilen Hochgeschwindigkeitsstellglied”. Das bistabile Hochgeschwindigkeitsstellglied besteht aus einem Stellglied 1 und einem Elektromagneten 2. Das Stellglied in dieser besonders einfachen Ausführung ist auf einem Träger 3 aufgebaut. Das Material des Trägers 3 ist nicht magnetisierbar. Besonders vorteilhaft ist ein Werkstoff, der zusätzlich eine geringe Dichte aufweist. Durch eine möglichst geringe Dichte lässt sich das Gewicht des Trägers reduzieren. Die dadurch erreichte Verringerung der Massenträgheit ist insbesondere dann von Vorteil, wenn sehr hohe Schaltfrequenzen gefordert werden. Dieser besonders vorteilhafte Aufbau kann eine Verschleißfestigkeit von bis zu 500 Millionen Schaltzyklen erzielen. Dieser Träger 3 ist auf einer Achse 4 drehbar gelagert. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn das Material des Trägers 3 des Weiteren besonders gute Gleiteigenschaften hat. Dadurch lässt sich der Verschleiß zwischen Träger 3 und Achse 4 reduzieren. Auf dem Träger 3 ist des Weiteren an einem Ende ein Permanentmagnet 5 angebracht. Wobei darauf zu achten ist, dass die Polarität des Permanentmagneten in Längsrichtung des Trägers verläuft. Dadurch wird erreicht, dass an der Stirnseite 6 eine eindeutige Polarität vorhanden ist. Es ist dabei für die Funktion nicht von Bedeutung, ob an der Stirnfläche 6 des Trägers 3 der Nordpol oder der Südpol des Permanentmagneten 5 vorhanden ist. Der Elektromagnet 2 besteht aus einer Spule 7 und den Polen 8 und 9. Durch die Wirkung des Permanentmagneten 5 auf die magnetisierbaren Pole 8 und 9 des Elektromagneten 2 wird das Stellglied 1 in einer stabilen Position gehalten, ohne dass es zu einer Berührung zwischen Stellglied und Pol kommt. Dieses berührungslose Positionieren des Stellglieds ist erfindungsgemäß besonders vorteilhaft.The 1 shows a plan view of a simple "bistable high-speed actuator". The bistable high-speed actuator consists of an actuator 1 and an electromagnet 2 , The actuator in this particularly simple embodiment is on a support 3 built up. The material of the carrier 3 is not magnetizable. Particularly advantageous is a material which additionally has a low density. By keeping the density as low as possible, the weight of the wearer can be reduced. The resulting reduction in inertia is particularly advantageous when very high switching frequencies are required. This particularly advantageous structure can achieve a wear resistance of up to 500 million switching cycles. This carrier 3 is on an axis 4 rotatably mounted. It has proved to be particularly advantageous if the material of the carrier 3 furthermore has particularly good sliding properties. This allows the wear between the carrier 3 and axis 4 to reduce. On the carrier 3 is further a permanent magnet at one end 5 appropriate. It must be ensured that the polarity of the permanent magnet runs in the longitudinal direction of the carrier. This ensures that on the front side 6 a clear polarity is present. It is not important for the function, whether on the face 6 of the carrier 3 the north pole or the south pole of the permanent magnet 5 is available. The electromagnet 2 consists of a coil 7 and the poles 8th and 9 , Due to the effect of the permanent magnet 5 on the magnetizable poles 8th and 9 of the electromagnet 2 becomes the actuator 1 held in a stable position, without causing contact between the actuator and pole. This non-contact positioning of the actuator is particularly advantageous according to the invention.

Wird nun der Elektromagnet 2 mit einem elektrischen Strom beaufschlagt, bildet sich ein Magnetfeld. An den Polen 8 und 9 ergeben sich je nach Bestromungsrichtung Nordpol und Südpol. Dadurch richtet sich das Stellglied 1 entsprechend der Polarität des Permanentmagneten 5 an der Stirnseite 6 des Trägers 3 aus. Entweder verstärkt sich die Wirkung der Haltekraft zwischen Stellglied 1 und Elektromagnet 2 oder der Permanentmagnet 5 wird abgestoßen. Durch die drehbare Lagerung des Trägers 3 auf der Achse 4 wird das Stellglied zum gegenüberliegenden Pol des Elektromagneten 2 geschwenkt und durch die entgegengesetzte Polarität des Pols und des Permanentmagneten 5 in dieser Position gehalten. Bei Unterbrechung der Bestromung wird das Stellglied durch die Wirkung des Permanentmagneten 5 auf den Pol des Elektromagneten 2 in der Position gehalten. Sobald sich nun die Bestromungsrichtung ändert, wird das Stellglied in die entgegengesetzte Richtung abgestoßen und in dieser Position gehalten. Über dies besteht durch die Installation eines Sensors 10, zum Beispiel eines Hallsensors, die Möglichkeit die Endlage genau zu bestimmen. Durch den Einsatz eines Sensors zur Endlagenabfrage kann die Istzeit mit der Sollzeit für das Erreichen der Endlage verglichen werden. Durch die Nachregelung des beaufschlagten Stroms ist es dadurch möglich eine Justierung des Stellglieds vorzunehmen.Will now be the electromagnet 2 subjected to an electric current, a magnetic field is formed. At the poles 8th and 9 Depending on the direction of current supply, the North Pole and South Pole result. As a result, the actuator depends 1 according to the polarity of the permanent magnet 5 at the front 6 of the carrier 3 out. Either the effect of the holding force between the actuator increases 1 and electromagnet 2 or the permanent magnet 5 is repelled. Due to the rotatable mounting of the carrier 3 on the axis 4 the actuator becomes the opposite pole of the electromagnet 2 pivoted and by the opposite polarity of the pole and the permanent magnet 5 held in this position. When power is interrupted, the actuator is activated by the action of the permanent magnet 5 on the pole of the electromagnet 2 held in position. As soon as the energization direction changes, the actuator is repelled in the opposite direction and held in this position. This is due to the installation of a sensor 10 For example, a Hall sensor, the ability to accurately determine the end position. By using a sensor for end position detection, the actual time can be compared with the set time for reaching the end position. By readjusting the applied current, it is possible to make an adjustment of the actuator.

Die 2 zeigt eine Draufsicht eines einfachen „bistabilen Hochgeschwindigkeitsstellglieds”. In dieser Abbildung ist das Stellglied 1 in entgegengesetzter Bestromungsrichtung geschaltet. Durch die Verwendung des Permanentmagneten 5 muss nicht eine ständige Strombeaufschlagung stattfinden. Das Stellglied 1 wird durch die Wirkung des Magnetfeldes des Permanentmagneten 5 auf die Pole 8 und 9 in der jeweiligen Schaltstellung gehalten. Dieser erfindungsgemäße Aufbau ermöglicht es, besonders hohe Schaltgeschwindigkeiten bei minimalem Einsatz elektrischer Energie zu erreichen. Über eine geeignete Steuerung genügt es, einen Schaltimpuls zu beaufschlagen. Dieser Stromimpuls genügt, um das Stellglied 1 auf der einen Polseite abzustoßen und es auf der gegenüberliegenden Polseite anzuziehen. Es ist notwendig, dass das Stellglied 1 in den Schaltpositionen eine besonders hohe Haltekraft benötigt, kann für diesen Augenblick ein weiterer Impuls folgen oder eine Dauerbeaufschlagung erfolgen. Der Stromimpuls zum Schalten des Stellglieds 1 lässt sich zum Beispiel durch die Entladung eines Elektrokondensators realisieren. Eine besonders geeignete Schaltung ist hierbei die Kombination mit einem Widerstand in einem so genannten RC-Glied. Es ist hierbei vorstellbar, die Platine der Steuerung in einer Baueinheit mit dem Stellglied 1 und dem Elektromagneten 2 zu kombinieren. Genauso ist vorstellbar, dass die Platine getrennt von den Komponenten Stellglied 1 und Elektromagneten 2 in einem separaten Gehäuse montiert wird.The 2 shows a plan view of a simple "bistable high-speed actuator". In this picture is the actuator 1 switched in opposite direction of energization. By using the permanent magnet 5 there does not have to be a constant supply of electricity. The actuator 1 is due to the effect of the magnetic field of the permanent magnet 5 on the pole 8th and 9 held in the respective switching position. This construction according to the invention makes it possible to achieve particularly high switching speeds with minimal use of electrical energy. By means of a suitable control, it is sufficient to apply a switching pulse. This current pulse is sufficient to the actuator 1 repel on one pole side and tighten it on the opposite side of the poles. It is necessary that the actuator 1 If a particularly high holding force is required in the switching positions, a further impulse can follow for this moment or a continuous impingement can take place. The current pulse for switching the actuator 1 can be realized for example by the discharge of an electric capacitor. A particularly suitable circuit here is the combination with a resistor in a so-called RC element. It is conceivable here, the board of the controller in a unit with the actuator 1 and the electromagnet 2 to combine. Similarly, it is conceivable that the board is separate from the components actuator 1 and electromagnets 2 is mounted in a separate housing.

3 zeigt eine Draufsicht eines linear betätigten „bistabilen Hochgeschwindigkeitsstellglieds”. Ein weiterer erfindungsgemäßer Aufbau des bistabilen Stellgliedes wird mittels einer linearen Führung erreicht. Das Stellglied 1 wird bei Bestromung des Elektromagneten 2 ebenfalls in die Endlagen an den Polenden 8 und 9 bewegt. Das Stellglied wird allerdings nicht um eine Achse geschwenkt, sondern auf einer Linearführung 11 bewegt. Durch die Wirkung des Permanentmagneten 5 wird das Stellglied stabil in der Endlage gehalten. Durch die Strombeaufschlagung wird um den Elektromagnet 2 ein Magnetfeld erzeugt, dass das Stellglied 1 entweder in der Ausgangsposition hält oder das Stellglied 1 in die zweite Schaltstellung bewegt. In dieser Abbildung werden die beiden Schaltstellungen gezeigt. Die lineare Ausführung des bistabilen Stellglieds benötigt aufgrund der höheren Reibung eine größere Schaltenergie. Zum einen kann je nach Anwendung eine lineare Verschiebung anstelle einer Schwenkbewegung des Stellglieds 1 vorteilhaft sein, zum andern kann das System bei ähnlichen Abmessungen höhere Kräfte aufnehmen. Es wäre jedoch auch vorstellbar, eine Linearführung 11 mit einem Stellglied 1 über mehrere Elektromagnete 2 reichen zu lassen. Das Stellglied 1 würde dann je nach Strombeaufschlagung der an der Linearführung 11 parallel angebrachten Elektromagnete 2 feste Schaltstellungen entlang einer Strecke einnehmen und so ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied bilden. 3 shows a plan view of a linearly actuated "bistable high-speed actuator". Another inventive construction of the bistable actuator is achieved by means of a linear guide. The actuator 1 is when energizing the electromagnet 2 also in the end positions at the pole ends 8th and 9 emotional. However, the actuator is not pivoted about an axis, but on a linear guide 11 emotional. Due to the effect of the permanent magnet 5 the actuator is held stable in the end position. The current is applied to the electromagnet 2 a magnetic field that generates the actuator 1 either holding in the home position or the actuator 1 moved to the second switching position. In this picture the two switch positions are shown. The linear design of the bistable actuator requires greater switching energy due to the higher friction. On the one hand, depending on the application, a linear displacement instead of a pivotal movement of the actuator 1 advantageous, on the other hand, the system can absorb higher forces with similar dimensions. However, it would also be conceivable to have a linear guide 11 with an actuator 1 over several electromagnets 2 to let go. The actuator 1 would then depending on the current applied to the linear guide 11 parallel mounted electromagnets 2 take fixed switch positions along a route and thus form a multi-stable high-speed actuator.

4 zeigt eine Draufsicht einer Serie von „bistabilen Hochgeschwindigkeitsstellgliedern”. Eine weitere Möglichkeit entlang einer Strecke verschieden Schaltstellungen zu haben, wird in 4 gezeigt. Entlang einer Strecke werden mehrere bistabile Hochgeschwindigkeitsstellglieder aufgereiht. Diese Stellglieder können einzeln angesteuert, beliebige Positionen einnehmen. Durch die geringe Baugröße des Stellgliedes lassen sich sehr geringe Abstände zwischen den einzelnen Schaltpositionen darstellen. Die Strecke an der die bistabilen Hochgeschwindigkeitsstellglieder angeordnet sind kann erfindungsgemäß auch eine nicht lineare Form haben. 4 shows a plan view of a series of "bistable high-speed actuators". Another possibility to have different shift positions along a route is in 4 shown. Along a route several bistable high-speed actuators are lined up. These actuators can be controlled individually, take any position. Due to the small size of the actuator can be very small distances between the individual switching positions. The distance at which the bistable high-speed actuators are arranged according to the invention may also have a non-linear shape.

Die 5 zeigt eine Draufsicht eines schwenkbaren „multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglieds” mit mehreren Schaltpositionen. Zusätzlich zu dem Stellglied aus 1 werden mehrere Elektromagnete auf einer Kreisbahn um die Schwenkachse 4 des Trägers 3 angeordnet. Nach dem gleichen erfindungsgemäßen Prinzip wird das Stellglied 1 durch den Permanentmagnet 5 an den Polen 8, 9, 12 und 13 stabil gehalten. Durch die Elektromagnete 2 kann das Stellglied in eine beliebige Haltestellung gebracht werden.The 5 shows a plan view of a pivotable "multi-stable high-speed actuator" with multiple switching positions. In addition to the actuator off 1 be several electromagnets on a circular path around the pivot axis 4 of the carrier 3 arranged. After the same principle of the invention, the actuator 1 through the permanent magnet 5 at the poles 8th . 9 . 12 and 13 kept stable. Through the electromagnets 2 the actuator can be brought into any holding position.

Die 6 zeigt eine Draufsicht eines schwenkbaren „multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglieds” mit mehreren Schaltpositionen wobei das Stellglied 1 in dieser Ansicht in einer weiteren Schaltstellung gezeigt wird. Es ist vorstellbar, dass die Elektromagnete 2 einen geschlossenen Kreis bilden und das Stellglied 1 dadurch mehrere Schaltstellungen am Umfang einnehmen kann.The 6 shows a plan view of a pivotable "multi-stable high-speed actuator" with multiple switching positions wherein the actuator 1 in this view is shown in a further switching position. It is conceivable that the electromagnets 2 form a closed circle and the actuator 1 This can take several switching positions on the circumference.

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]

Claims (15)

Ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied, bestehend aus mindestens einem zwischen mindestens zwei Endlagen beweglichen Stellgliedes, welches mindestens einen Permanentmagneten aufweist und mindestens einen Elektromagneten mit zwei schaltbaren Polen in der Endlage dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Stellglied durch die Wirkung des Permanentmagneten in der Endlage an einem der Pole des Elektromagneten stabil gehalten wird und durch die Bestromungsrichtung eine Polung des Elektromagneten und dadurch ein Wechsel der Position stattfindet.A multistable high-speed actuator, comprising at least one movable between at least two end positions actuator which has at least one permanent magnet and at least one electromagnet with two switchable poles in the end position, characterized in that the movable actuator by the action of the permanent magnet in the end position at one of the poles the electromagnet is kept stable and takes place through the Bestromungsrichtung a polarity of the electromagnet and thereby a change of position. Ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Träger des Stellglied aus einem nicht magnetisierbaren Material besteht.A multistable high-speed actuator according to claim 1, characterized in that the carrier of the actuator consists of a non-magnetizable material. Ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied aus einem magnetisierbaren Material besteht.A multistable high-speed actuator according to claim 1, characterized in that the actuator consists of a magnetizable material. Ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied aus einem möglichst leichtem Material besteht.A multistable high-speed actuator according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the actuator consists of the lightest possible material. Ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften besteht.A multi-stable high-speed actuator according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the actuator consists of a material with good sliding properties. Ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied schwenkbar um eine Achse gelagert ist.A multi-stable high-speed actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator is pivotally mounted about an axis. Ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied verschiebbar auf einer Linearführung gelagert ist.A multistable high speed actuator according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the actuator is slidably mounted on a linear guide. Ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass mit mehreren Elektromagneten entlang der Linearführung eine Vielzahl an Schaltpositionen ermöglicht wird.A multi-stable high-speed actuator according to claim 7, characterized in that a plurality of switching positions is made possible with a plurality of electromagnets along the linear guide. Ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Stellglied entlang einer beliebig geformten Strecke aneinander gereiht ist und dadurch eine Vielzahl unabhängiger Schaltspiele erzeugt werden kann.A multi-stable high-speed actuator according to claim 6, characterized in that more than one actuator along an arbitrarily shaped track is lined up and thereby a plurality of independent switching cycles can be generated. Ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Stellglied mittels mehreren Elektromagneten verschiedene Schaltstellungen einnehmen kann.A multi-stable high-speed actuator according to claim 6, characterized in that at least one actuator by means of a plurality of electromagnets can assume different switching positions. Ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Bestromung des Elektromagneten als Stromimpuls erfolgt.A multistable high-speed actuator according to one of claims 1 to 10, characterized in that the energization of the electromagnet takes place as a current pulse. Ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Stromimpulses ein Elektrokondensator verwendet wird.A multistable high-speed actuator according to any one of claims 1 to 11, characterized in that an electric capacitor is used to generate the current pulse. Ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Stromimpulses eine Kombination aus Elektrokondensator und Widerstand verwendet wird.A multistable high-speed actuator according to any one of claims 1 to 11, characterized in that a combination of electric capacitor and resistor is used to generate the current pulse. Ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des beweglichen Stellglieds durch einen Sensor überprüft wird.A multi-stable high-speed actuator according to any one of the preceding claims, characterized in that the position of the movable actuator is checked by a sensor. Ein multistabiles Hochgeschwindigkeitsstellglied nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Sollzeit zum Erreichen der definierten Lage des beweglichen Stellglieds mit der Istzeit zum Erreichen der Lage verglichen wird und dass dadurch der beaufschlagte Strom an des Elektromagneten entsprechend nachgeregelt wird.A multistable high-speed actuator according to claim 1, characterized in that the set time for achieving the defined position of the movable actuator with the actual time to reach the position is compared and that thereby the applied current to the electromagnet is readjusted accordingly.
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