DE102023113810A1 - Drive device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung, aufweisend eine Antriebswelle, wenigstens eine erste Antriebseinheit und eine zweite Antriebseinheit, wobei die Antriebseinheiten in einer linearen Richtung beweglich gelagert sind und wobei jede Antriebseinheit ein Gewicht, einen Antriebsmagneten und einen Antriebshebel aufweist, wobei die Antriebshebel an unterschiedlichen Positionen der Antriebswelle angreifen, wenigstens einen ersten Schrittmotor und einen zweiten Schrittmotor, zumindest einen ersten schaltbaren Schaltmagneten und einen zweiten schaltbaren Schaltmagneten, wobei der erste Schaltmagnet über den ersten Schrittmotor und der zweite Schaltmagnet über den zweiten Schrittmotor schaltbar ist, und eine Steuerungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Schrittmotoren derart zu steuern, dass der erste Schaltmagnet aktiviert wird, um den Antriebsmagneten der ersten Antriebseinheit in Richtung der Antriebswelle zu bewegen, wobei wenigstens sechs Schrittmotoren und sechs schaltbare Schaltmagnete vorgesehen sind. The invention relates to a drive device for generating a rotary movement, comprising a drive shaft, at least a first drive unit and a second drive unit, the drive units being movably mounted in a linear direction and each drive unit having a weight, a drive magnet and a drive lever, the drive levers attack at different positions of the drive shaft, at least a first stepper motor and a second stepper motor, at least a first switchable switching magnet and a second switchable switching magnet, the first switching magnet being switchable via the first stepper motor and the second switching magnet being switchable via the second stepper motor, and a control device, which is designed to control the stepper motors in such a way that the first switching magnet is activated in order to move the drive magnet of the first drive unit in the direction of the drive shaft, with at least six stepper motors and six switchable switching magnets being provided.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung, aufweisend eine Antriebswelle.The invention relates to a drive device for generating a rotary movement, comprising a drive shaft.
Derartige Antriebswellen sind grundsätzlich bekannt. Beispielsweise wird in einem Fahrzeug eine Antriebswelle in eine Drehbewegung versetzt, um die Räder anzutreiben.Such drive shafts are basically known. For example, in a vehicle, a drive shaft is rotated to drive the wheels.
Die Antriebswelle wird dabei über einen Motor, z.B. Verbrennungsmotor oder Elektromotor, angetrieben.The drive shaft is driven by a motor, e.g. internal combustion engine or electric motor.
Auch bei der Energieerzeugung werden Antriebsvorrichtungen mit Antriebswellen genutzt. Beispielsweise kann über eine Turbine eine Antriebswelle angetrieben werden, um z. B. Strom zu erzeugen. Dabei kann zum Beispiel ein Generator eingesetzt werden.Drive devices with drive shafts are also used to generate energy. For example, a drive shaft can be driven via a turbine, for example. B. to generate electricity. For example, a generator can be used.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine alternative Antriebsvorrichtung, z.B. zur Stromerzeugung, zu schaffen.It is an object of the invention to provide an alternative drive device, for example for generating electricity.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs.This problem is solved by the subject of the independent claim.
Erfindungsgemäß ist die Antriebsvorrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung ausgebildet oder kann hierzu verwendet werden.According to the invention, the drive device is designed to generate a rotary movement or can be used for this purpose.
Die Antriebsvorrichtung weist eine Antriebswelle auf.The drive device has a drive shaft.
Ferner umfasst die Antriebsvorrichtung wenigstens eine erste Antriebseinheit und eine zweite Antriebseinheit, wobei die Antriebseinheiten in einer linearen Richtung beweglich gelagert sind.Furthermore, the drive device comprises at least a first drive unit and a second drive unit, wherein the drive units are mounted movably in a linear direction.
Die Bewegungsrichtung der ersten Antriebseinheit verläuft vorzugsweise parallel zur Bewegungsrichtung der zweiten Antriebseinheit.The direction of movement of the first drive unit preferably runs parallel to the direction of movement of the second drive unit.
Beispielsweise kann die lineare Richtung rechtwinklig zu einer Längsachse der Antriebswelle orientiert sein.For example, the linear direction can be oriented at right angles to a longitudinal axis of the drive shaft.
Bei der linearen Richtung kann es sich bevorzugt um eine vertikale Richtung handeln, d.h. die Antriebseinheiten können nach oben und nach unten bewegt werden.The linear direction can preferably be a vertical direction, i.e. the drive units can be moved up and down.
Jede Antriebseinheit weist ein Gewicht, einen Antriebsmagneten und einen Antriebshebel auf.Each drive unit has a weight, a drive magnet and a drive lever.
Das Gewicht kann beispielsweise ein Metallmaterial, z.B. Stahl, umfassen oder daraus bestehen. Vorzugsweise ist das Gewicht nicht-magnetisch.The weight may, for example, include or consist of a metal material, such as steel. Preferably the weight is non-magnetic.
Die Antriebsmagnete können z.B. Neodym umfassen oder daraus bestehen. Beispielseise können die Antriebsmagnete aus Neodym-Eisen-Bor bestehen.The drive magnets can, for example, comprise or consist of neodymium. For example, the drive magnets can be made of neodymium-iron-boron.
Das Gewicht, der Antriebsmagnet und/oder der Antriebshebel können starr miteinander verbunden sein. So können diese Bauteile der Antriebseinheit stets gemeinsam in linearer Richtung bewegt werden.The weight, the drive magnet and/or the drive lever can be rigidly connected to one another. This means that these components of the drive unit can always be moved together in a linear direction.
Die Antriebshebel greifen an unterschiedlichen Positionen der Antriebswelle an.The drive levers engage at different positions on the drive shaft.
Die Positionen unterscheiden sich vorzugsweise sowohl in radialer Richtung als auch in Längsrichtung.The positions preferably differ both in the radial direction and in the longitudinal direction.
Dadurch kann erreicht werden, dass die Antriebswelle in eine Drehbewegung versetzt wird.This can be achieved by causing the drive shaft to rotate.
Die Antriebsvorrichtung weist wenigstens einen ersten Schrittmotor und einen zweiten Schrittmotor auf.The drive device has at least a first stepper motor and a second stepper motor.
Die Schrittmotoren können beispielsweise bei einer Stromstärke von ein bis zwei Ampere betrieben werden.The stepper motors can, for example, be operated at a current of one to two amperes.
Ferner weist die Antriebsvorrichtung zumindest einen ersten schaltbaren Schaltmagneten und einen zweiten schaltbaren Schaltmagneten auf, wobei der erste Schaltmagnet über den ersten Schrittmotor und der zweite Schaltmagnet über den zweiten Schrittmotor schaltbar ist.Furthermore, the drive device has at least a first switchable switching magnet and a second switchable switching magnet, the first switching magnet being switchable via the first stepper motor and the second switching magnet being switchable via the second stepper motor.
Der Begriff schaltbarer Schaltmagnet ist breit zu verstehen und umfasst beispielsweise Magnete mit einem Lösemechanismus, z.B. Lasthebemagnete.The term switchable switching magnet is to be understood broadly and includes, for example, magnets with a release mechanism, e.g. lifting magnets.
Bei den Schaltmagneten kann es sich z.B. um Permanentmagnete handeln, die - vergleichbar mit Elektromagneten - zwischen zwei magnetischen Zuständen, z.B. magnetisch und nicht-magnetisch, geschalten werden können.The switching magnets can be, for example, permanent magnets which - comparable to electromagnets - can be switched between two magnetic states, for example magnetic and non-magnetic.
Die Schaltmagnete können z.B. Neodym umfassen oder daraus bestehen. Beispielseise können die Schaltmagnete aus Neodym-Eisen-Bor bestehen.The switching magnets can, for example, comprise or consist of neodymium. For example, the switching magnets can be made of neodymium-iron-boron.
Die Tragkraft der Schaltmagnete kann beispielsweise bis zu 5 Tonnen betragen. Dabei ist es vorteilhalft, wenn der Schaltmagnet fest mit einer Stahlplatte und/oder mit einem Gehäuse verbunden, z.B. verschraubt, ist.The load capacity of the switching magnets can be up to 5 tons, for example. It is advantageous if the switching magnet is firmly connected to a steel plate and/or to a housing, for example screwed.
Die Antriebsvorrichtung weist eine Steuerungsvorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, die Schrittmotoren derart zu steuern, dass der erste Schaltmagnet aktiviert wird, um den Antriebsmagneten der ersten Antriebseinheit in Richtung der Antriebswelle zu bewegen.The drive device has a control device which is designed to control the stepper motors in such a way that the first switching magnet is activated in order to move the drive magnet of the first drive unit in the direction of the drive shaft.
Bei der Steuerungsvorrichtung kann es sich z.B. um eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS-Steuerung) handeln.The control device can be, for example, a programmable logic controller (PLC controller).
Alternativ oder zusätzlich können sich die Schrittmotoren auch über eine Feedbackschleife selbst regeln.Alternatively or additionally, the stepper motors can also regulate themselves via a feedback loop.
Wird der erste Schaltmagnet über den durch die Steuerungsvorrichtung gesteuerten Schrittmotor aktiviert, wirkt ein Magnetfeld zwischen dem ersten Schaltmagneten und dem Antriebsmagneten der ersten Antriebseinheit.If the first switching magnet is activated via the stepper motor controlled by the control device, a magnetic field acts between the first switching magnet and the drive magnet of the first drive unit.
Der Antriebsmagnet wird somit zum Schaltmagneten gezogen. Die erste Antriebseinheit bewegt sich in linearer Richtung zur Antriebswelle und versetzt diese in eine Drehbewegung.The drive magnet is thus pulled towards the switching magnet. The first drive unit moves in a linear direction to the drive shaft and causes it to rotate.
Die Länge der Antriebsmagnete, der Antriebshebel und/oder der Durchmesser der Antriebswelle können derart gewählt werden, dass die Antriebsmagnete jeweils in das magnetische Feld der Schaltmagnete gelangen können.The length of the drive magnets, the drive lever and/or the diameter of the drive shaft can be selected such that the drive magnets can each enter the magnetic field of the switching magnets.
Unterstütz wird die Bewegung in Richtung der Antriebswelle durch die Gewichtskraft der ersten Antriebseinheit. So bewegt sich das Gewicht der ersten Antriebseinheit aufgrund der Schwerkraft nach unten.The movement in the direction of the drive shaft is supported by the weight of the first drive unit. The weight of the first drive unit moves downwards due to gravity.
Es können daher hohe Kräfte auf die Antriebswelle übertragen werden. Beispielsweise können an der Antriebswelle hohe Drehmomente erzeugt werden. High forces can therefore be transmitted to the drive shaft. For example, high torques can be generated on the drive shaft.
Beispielsweise kann eine Last gedreht werden, welche der halben magnetischen Kraft des Antriebsmagneten entspricht. Wenn der Antriebsmagnet z.B. 1.000 kg tragen kann, können 500 kg Last gedreht werden.For example, a load can be rotated that corresponds to half the magnetic force of the drive magnet. For example, if the drive magnet can carry 1,000 kg, a 500 kg load can be rotated.
Aus der Drehbewegung kann beispielsweise über einen Generator Strom erzeugt werden.Electricity can be generated from the rotational movement using a generator, for example.
Weiterbildungen der Erfindung sind auch den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen.Further developments of the invention can also be found in the dependent claims, the description and the accompanying drawings.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet, die Schrittmotoren derart zu steuern, dass der zweite Schaltmagnet deaktiviert wird.According to one embodiment, the control device is designed to control the stepper motors such that the second switching magnet is deactivated.
Wird der zweite Schaltmagnet über den durch die Steuerungsvorrichtung gesteuerten Schrittmotor deaktiviert, wirkt kein Magnetfeld zwischen dem zweiten Schaltmagneten und dem Antriebsmagneten der zweiten Antriebseinheit.If the second switching magnet is deactivated via the stepper motor controlled by the control device, no magnetic field acts between the second switching magnet and the drive magnet of the second drive unit.
Die zweite Antriebseinheit kann daher von der Antriebswelle wegbewegt werden bzw. es wird eine Bewegung weg von der Antriebswelle zugelassen, ohne die Magnetkraft überwinden zu müssen.The second drive unit can therefore be moved away from the drive shaft or movement away from the drive shaft is permitted without having to overcome the magnetic force.
Befindet sich die zweite Antriebseinheit in der obersten Position, kann der erste Schaltmagnet deaktiviert und der zweite Schaltmagnet aktiviert werden. Dadurch bewegt sich die zweite Antriebseinheit nach unten und die erste Antriebseinheit wird nach oben bewegt.If the second drive unit is in the top position, the first switching magnet can be deactivated and the second switching magnet can be activated. This causes the second drive unit to move downwards and the first drive unit to move upwards.
Diese Vorgänge können kontinuierlich wiederholt werden, um eine permanente Drehbewegung der Antriebswelle zu erreichen.These processes can be repeated continuously to achieve permanent rotation of the drive shaft.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist eine dritte Antriebseinheit vorgesehen, wobei die dritte Antriebseinheit in einer linearen Richtung beweglich gelagert ist.According to a further embodiment, a third drive unit is provided, wherein the third drive unit is mounted movably in a linear direction.
Die Bewegungsrichtung der dritten Antriebseinheit verläuft vorzugsweise parallel zur Bewegungsrichtung der ersten und/oder zweiten Antriebseinheit.The direction of movement of the third drive unit preferably runs parallel to the direction of movement of the first and/or second drive unit.
Beispielsweise kann die lineare Richtung rechtwinklig zu einer Längsachse der Antriebswelle orientiert sein.For example, the linear direction can be oriented at right angles to a longitudinal axis of the drive shaft.
Bei der linearen Richtung kann es sich bevorzugt um eine vertikale Richtung handeln, d.h. die dritte Antriebseinheit kann nach oben und nach unten bewegt werden.The linear direction can preferably be a vertical direction, i.e. the third drive unit can be moved up and down.
Die dritte Antriebseinheit weist ein Gewicht, einen Antriebsmagneten und einen Antriebshebel auf.The third drive unit has a weight, a drive magnet and a drive lever.
Der Antriebsmagnet kann z.B. Neodym umfassen oder daraus bestehen. Beispielseise kann der Antriebsmagnet aus Neodym-Eisen-Bor bestehen.The drive magnet can, for example, comprise or consist of neodymium. For example, the drive magnet can consist of neodymium-iron-boron.
Das Gewicht, der Antriebsmagnet und/oder der Antriebshebel können starr miteinander verbunden sein. So können diese Bauteile der Antriebseinheit stets gemeinsam in linearer Richtung bewegt werden.The weight, the drive magnet and/or the drive lever can be rigidly connected to one another. This means that these components of the drive unit can always be moved together in a linear direction.
Der Antriebshebel greift an einer weiteren Position der Antriebswelle an.The drive lever engages another position on the drive shaft.
Die Positionen der Antriebshebel unterscheiden sich vorzugsweise sowohl in radialer Richtung als auch in Längsrichtung.The positions of the drive levers preferably differ both in the radial direction and in the longitudinal direction.
Die erste, zweite und/oder dritte Antriebseinheit können vorzugsweise baugleich ausgebildet sein. So können sich die Antriebseinheiten beispielsweise lediglich hinsichtlich ihrer Position unterscheiden.The first, second and/or third drive units can preferably be designed to be identical in construction. For example, the drive units can only differ in terms of their position.
Es können auch mehr als drei Antriebseinheiten vorgesehen sein, beispielsweise vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr. Dementsprechend kann eine Vielzahl an Schaltmagneten und Schrittmotoren vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Anzahl an Schaltmagneten und Schrittmotoren doppelt so groß wie die Anzahl an Antriebseinheiten.More than three drive units can also be provided, for example four, five, six, seven, eight, nine, ten or more. Accordingly, a large number of switching magnets and stepper motors can be provided. Preferably, the number of switching magnets and stepper motors is twice as large as the number of drive units.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind ein dritter Schrittmotor und ein dritter schaltbarer Schaltmagnet vorgesehen, wobei der dritte Schaltmagnet über den dritten Schrittmotor schaltbar ist.According to a further embodiment, a third stepper motor and a third switchable switching magnet are provided, the third switching magnet being switchable via the third stepper motor.
Bei drei Antriebsvorrichtungen wird eine permanente, gleichmäßige Drehbewegung der Antriebswelle ermöglicht.With three drive devices, a permanent, uniform rotation of the drive shaft is possible.
Die drei Schrittmotoren können vorzugsweise derart abwechselnd geschalten werden, dass sich stets eine Antriebseinheit unten, eine mittig und eine oben befindet.The three stepper motors can preferably be switched alternately in such a way that there is always one drive unit at the bottom, one in the middle and one at the top.
Bei der Bewegung nach unten kann die entsprechende Antriebseinheit durch den entsprechenden Schaltmagnet unterstützt werden, während der Schaltmagnet bei der Bewegung nach oben deaktiviert sein kann.When moving downwards, the corresponding drive unit can be supported by the corresponding switching magnet, while the switching magnet can be deactivated when moving upwards.
Erfindungsgemäß sind wenigstens sechs Schrittmotoren und sechs schaltbare Schaltmagnete vorgesehen.According to the invention, at least six stepper motors and six switchable switching magnets are provided.
Vorzugsweise sind je zwei Schrittmotoren und je zwei schaltbare Schaltmagnete einer Antriebseinheit zugeordnet.Preferably two stepper motors and two switchable switching magnets are assigned to a drive unit.
Dies führt zu einer Verdoppelung der Magnetkraft, welche auf den Antriebsmagneten wirkt.This leads to a doubling of the magnetic force acting on the drive magnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind Sensoren vorgesehen, welche die Positionen der Antriebseinheiten bestimmen.According to a further embodiment, sensors are provided which determine the positions of the drive units.
Die Sensoren erfassen die Positionen der Antriebseinheiten. Anhand dieser Daten können die Schaltmagnete aktiviert oder deaktiviert werden.The sensors record the positions of the drive units. Using this data, the switching solenoids can be activated or deactivated.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Gewichte zylinderförmig ausgebildet.According to a further embodiment, the weights are cylindrical.
Grundsätzlich können die Gewichte jedoch jede beliebige Form haben.In principle, however, the weights can have any shape.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Gehäuse vorgesehen, welches Aussparungen für die Gewichte aufweist.According to a further embodiment, a housing is provided which has recesses for the weights.
Vorzugsweise können die Aussparungen zylinderförmig ausgebildet sein.The recesses can preferably be cylindrical.
Die Gewichte können beispielsweise relativ zum Gehäuse bewegt werden.The weights can, for example, be moved relative to the housing.
Das Gehäuse kann beispielsweise ein Metallmaterial, z.B. Stahl, umfassen oder daraus bestehen. Vorzugsweise ist das Gehäuse nicht-magnetisch. Vorzugsweise ist da Material derart gewählt, dass dieses hohen Temperaturen standhält, die beispielsweise aufgrund der Reibung der Gewichte an den Rändern der Aussparungen auftreten.The housing can, for example, comprise or consist of a metal material, e.g. steel. Preferably the housing is non-magnetic. The material is preferably chosen such that it can withstand high temperatures, which occur, for example, due to the friction of the weights on the edges of the recesses.
Die thermischen Verluste können beispielsweise rund 30 % betragen.The thermal losses can be around 30%, for example.
Beispielsweise kann die Antriebswelle am Gehäuse gelagert sein. Die Antriebswelle kann sich hierbei relativ zum Gehäuse drehen.For example, the drive shaft can be mounted on the housing. The drive shaft can rotate relative to the housing.
Vorzugsweise können die Sensoren starr mit dem Gehäuse verbunden oder in das Gehäuse integriert sein.Preferably, the sensors can be rigidly connected to the housing or integrated into the housing.
Nach einer weiteren Ausführungsform weisen die Antriebshebel jeweils ein Gelenk auf.According to a further embodiment, the drive levers each have a joint.
Durch das Gelenk kann die lineare Bewegung der Antriebseinheiten - wie bei einer Draisine - in eine Drehbewegung umgewandelt werden. Der Antriebshebel kann hierbei seitlich auslenken.The joint allows the linear movement of the drive units - like a handcar - to be converted into a rotary movement. The drive lever can deflect laterally.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Antriebswelle Angreifpunkte für die Antriebshebel auf, welche gegenüber einer Längsachse der Antriebswelle versetzt sind.According to a further embodiment, the drive shaft has contact points for the drive levers, which are offset from a longitudinal axis of the drive shaft.
Die Angreifpunkte sind somit von der Längsachse beabstandet. Beispielsweise kann ein Angreifpunkt als, z.B. rechteckförmige oder bogenförmige, Ausbuchtung und/oder Knick der Antriebswelle ausgebildet sein.The attack points are therefore spaced from the longitudinal axis. For example, an attack point can be designed as, for example, a rectangular or arcuate bulge and/or bend in the drive shaft.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Angreifpunkte der Antriebswelle um 120° zueinander versetzt angeordnet.According to a further embodiment, the contact points of the drive shaft are arranged offset from one another by 120°.
Bei drei Antriebseinheiten ermöglicht dies eine kontinuierliche und gleichmäßige Drehbewegung.With three drive units, this enables continuous and even rotation.
Die Angreifpunkte sind vorzugsweise in radialer Richtung um 120° zueinander versetzt. Ferner können die Angreifpunkte auch in Längsrichtung an unterschiedlichen Positionen der Antriebswelle vorgesehen sein.The attack points are preferably offset from one another by 120° in the radial direction. Furthermore, the attack points can also be provided in the longitudinal direction at different positions on the drive shaft.
Vorzugsweise beschreiben die Positionen der Angreifpunkte über die Zeit einen sinusförmigen Verlauf.The positions of the attack points preferably describe a sinusoidal course over time.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Schaltmagnete stationär angeordnet.According to a further embodiment, the switching magnets are arranged stationary.
Beispielsweise können die Schaltmagnete fest am Gehäuse befestigt oder in das Gehäuse integriert sein.For example, the switching magnets can be firmly attached to the housing or integrated into the housing.
Die Antriebsmagnete können sich vorzugsweise relativ zu den Schaltmagneten bewegen.The drive magnets can preferably move relative to the switching magnets.
Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zur Erzeugung einer Drehbewegung mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.The invention finally relates to a method for generating a rotary movement using a drive device according to the invention.
Die Schrittmotoren werden derart gesteuert, dass der erste Schaltmagnet aktiviert wird, um den Antriebsmagneten der ersten Antriebseinheit in Richtung der Antriebswelle zu bewegen.The stepper motors are controlled such that the first switching magnet is activated to move the drive magnet of the first drive unit in the direction of the drive shaft.
Alle hier beschriebenen Ausführungsformen und Bauteile der Vorrichtung sind vorzugsweise dazu ausgebildet, z.B. mittels der Steuerungsvorrichtung, nach dem hier beschriebenen Verfahren betrieben zu werden. Ferner können alle hier beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung sowie alle hier beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens jeweils miteinander kombiniert werden, vorzugsweise auch losgelöst von der konkreten Ausgestaltung, in deren Zusammenhang sie erwähnt werden.All embodiments and components of the device described here are preferably designed to be operated, for example by means of the control device, according to the method described here. Furthermore, all embodiments of the device described here and all embodiments of the method described here can each be combined with one another, preferably also independently of the specific embodiment in the context of which they are mentioned.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, -
2 eine weitere Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, -
3 eine weitere Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, und -
4 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.
-
1 a sectional view of an embodiment of a drive device according to the invention, -
2 a further sectional view of an embodiment of a drive device according to the invention, -
3 a further sectional view of an embodiment of a drive device according to the invention, and -
4 a perspective view of an embodiment of a section of a drive device according to the invention.
Zunächst ist zu bemerken, dass die dargestellten Ausführungsformen rein beispielhafter Natur sind. So können einzelne Merkmale nicht nur in der gezeigten Kombination, sondern auch in Alleinstellung oder in anderen technisch sinnvollen Kombinationen realisiert sein. Beispielsweise können die Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen einer anderen Ausführungsform kombiniert werden. Vorzugsweise kann die Anzahl an Antriebseinheiten, Schrittmotoren und/oder Schaltmagneten variieren.First of all, it should be noted that the embodiments shown are purely exemplary in nature. Individual features can be implemented not only in the combination shown, but also alone or in other technically sensible combinations. For example, the features of one embodiment can be combined in any way with features of another embodiment. Preferably, the number of drive units, stepper motors and/or switching magnets can vary.
Enthält eine Figur ein Bezugszeichen, welches im unmittelbar zugehörigen Beschreibungstext nicht erläutert wird, so wird auf die entsprechenden vorhergehenden bzw. nachfolgenden Ausführungen in der Figurenbeschreibung Bezug genommen. So werden für gleiche bzw. vergleichbare Bauteile in den Figuren dieselben Bezugszeichen verwendet und diese nicht nochmals erläutert.If a figure contains a reference symbol that is not explained in the directly associated description text, reference is made to the corresponding previous or subsequent statements in the figure description. The same reference numbers are used for the same or comparable components in the figures and these are not explained again.
Die Antriebsvorrichtung weist eine erste Antriebseinheit 10, eine zweite Antriebseinheit 12 und eine dritte Antriebseinheit 14 auf.The drive device has a
Die Antriebseinheiten 10, 12, 14 sind in einer linearen Richtung beweglich gelagert, wie mit den Doppelpfeilen angedeutet ist.The
Jede Antriebseinheit 10, 12, 14 weist ein zylinderförmiges Gewicht 16, einen Antriebsmagneten 18 und einen Antriebshebel 20 auf.Each
Jeder Antriebsmagnet 18 weist einen Nordpol N und einen Südpol S auf.Each
Die Antriebshebel 20 weisen jeweils ein Gelenk 22 auf und greifen an unterschiedlichen Positionen einer gemeinsamen Antriebswelle 24 an.The drive levers 20 each have a joint 22 and engage at different positions on a
Die Antriebswelle 24 weist hierbei Angreifpunkte 26 auf, welche gegenüber einer Längsachse der Antriebswelle 24 versetzt zueinander sind.The
Grundsätzlich können die Angreifpunkte 26 baugleich, z.B. rechteckförmig, ausgebildet sein und sich lediglich hinsichtlich ihrer Position unterscheiden. Beispielsweise können die Angreifpunkte 26 in radialer Richtung um 120° zueinander versetzt angeordnet sein.In principle, the attack points 26 can be constructed identically, for example rectangular, and differ only in terms of their position. For example, the contact points 26 can be arranged offset from one another by 120° in the radial direction.
Es können Sensoren 28 vorgesehen sein, welche die Positionen der Antriebseinheiten 10, 12, 14 bestimmen.
Die Antriebseinheiten 10, 12, 14 können relativ zu einem Gehäuse 30 beweglich gelagert sein. Das Gehäuse 30 kann zylinderförmige Aussparungen 32 für die Gewichte 16 aufweisen.The
Auch die Antriebswelle 24 kann am Gehäuse 30 gelagert sein.The
Die Antriebswelle 24 wird durch die Antriebseinheiten 10, 12, 14 in eine Drehbewegung versetzt, wie mit dem gebogenen Pfeil angedeutet ist.The
Die Antriebsvorrichtung weist einen ersten Schrittmotor 34, einen zweiten Schrittmotor 36 und einen dritten Schrittmotor 38 auf.The drive device has a
Ferner weist die Antriebsvorrichtung einen ersten schaltbaren Schaltmagneten 40, einen zweiten schaltbaren Schaltmagneten 42 sowie einen dritten schaltbaren Schaltmagneten 44 mit jeweils einem Nordpol N und einem Südpol S auf.Furthermore, the drive device has a first
Der erste Schaltmagnet 40 ist über den ersten Schrittmotor 34, der zweite Schaltmagnet 42 ist über den zweiten Schrittmotor 36 und der dritte Schaltmagnet 44 ist über den dritten Schrittmotor 38 schaltbar.The
Die Schaltmagnete 40, 42, 44 und die Schrittmotoren 34, 36, 38 können starr am Gehäuse 30 befestigt sein.The switching
Eine nicht dargestellte Steuerungsvorrichtung kann die Schrittmotoren 34, 36, 38 derart steuern, dass der erste Schaltmagnet 40 aktiviert wird, um den Antriebsmagneten 18 der ersten Antriebseinheit 10 in Richtung der Antriebswelle 24 zu bewegen.A control device, not shown, can control the
Ein vorderer Bereich der Antriebsvorrichtung kann entsprechend aufgebaut sein, sodass, wie in der geschnittenen Unteransicht in
Alternativ können z.B. der erste Schaltmagnet 40 und der vierte Schaltmagnet 46 über einen gemeinsamen Schrittmotor geschalten werden. Entsprechend können z.B. der zweite Schaltmagnet 42 und der fünfte Schaltmagnet 48 über einen gemeinsamen Schrittmotor geschalten werden. Auch können z.B. der dritte Schaltmagnet 44 und der sechste Schaltmagnet 50 über einen gemeinsamen Schrittmotor geschalten werden.Alternatively, for example, the
Die Antriebsmagnete 18 können bei Bedarf vorzugsweise beidseitig angezogen werden.The
Dies ist beispielhaft in
Die Abstände zwischen den Schaltmagneten 40, 46 und dem Antriebsmagneten 18 kann jeweils beispielsweise zwischen 1 cm und 5 cm, vorzugsweise zwischen 2 cm und 3 cm, betragen.The distances between the switching
Der Abstand zwischen zwei Antriebsmagneten 18 wird vorzugsweise derart gewählt, dass sich die entsprechenden Magnetfelder nicht gegenseitig beeinflussen.The distance between two
Zunächst wird der erste Schaltmagnet 40 über den ersten Schrittmotor 34 aktiviert, um den Antriebsmagneten 18 der ersten Antriebseinheit 10 in Richtung der Antriebswelle 24 zu bewegen. Auch der vierte Schaltmagnet 46 wird aktiviert.First, the
Die Sensoren 28 können die Positionen der Antriebseinheiten 10, 12, 14 erfassen.The
Der zweite Schaltmagnet 42 wird über den zweiten Schrittmotor 36 deaktiviert. Auch der fünfte Schaltmagnet 48 wird deaktiviert. Somit wirkt keine magnetische Kraft auf die zweite Antriebseinheit 12.The
Der dritte Schaltmagnet 44 wird über den dritten Schrittmotor 38 deaktiviert. Auch der sechste Schaltmagnet 50 wird deaktiviert. Folglich wird keine magnetische Kraft auf die dritte Antriebseinheit 14 ausgeübt.The
Im weiteren Verlauf werden die Schaltmagnete 40 bis 50 derart geschalten, dass ein kontinuierlicher Betrieb ermöglicht wird. Beispielsweise können die Sensoren 28 eine leicht schräge Position einnehmen bzw. die Schrittmotoren 34, 36, 38 können derart geschalten werden, dass die Kraft auf die Antriebswelle 24 stets von derselben Seite wirkt und sich daher gleichmäßig dreht. Die Antriebshebel 20 werden somit in eine kreisförmige Bewegung gezwungen.In the further course, the switching
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- erste Antriebseinheitfirst drive unit
- 1212
- zweite Antriebseinheitsecond drive unit
- 1414
- dritte Antriebseinheitthird drive unit
- 1616
- GewichtWeight
- 1818
- AntriebsmagnetDrive magnet
- 2020
- AntriebshebelDrive lever
- 2222
- Gelenkjoint
- 2424
- Antriebswelledrive shaft
- 2626
- Angreifpunktpoint of attack
- 2828
- Sensorsensor
- 3030
- GehäuseHousing
- 3232
- Aussparungrecess
- 3434
- erster Schrittmotorfirst stepper motor
- 3636
- zweiter Schrittmotorsecond stepper motor
- 3838
- dritter Schrittmotorthird stepper motor
- 4040
- erster Schaltmagnetfirst switching magnet
- 4242
- zweiter Schaltmagnetsecond switching magnet
- 4444
- dritter Schaltmagnetthird switching magnet
- 4646
- vierter Schaltmagnetfourth switching magnet
- 4848
- fünfter Schaltmagnetfifth switching magnet
- 5050
- sechster Schaltmagnet sixth switching magnet
- NN
- NordpolNorth Pole
- SS
- SüdpolSouth Pole
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102023113810A1 true DE102023113810A1 (en) | 2024-02-01 |
Family
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Family Applications (2)
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---|---|---|---|
DE202022104316.7U Active DE202022104316U1 (en) | 2022-07-29 | 2022-07-29 | drive device |
DE102023113810.3A Pending DE102023113810A1 (en) | 2022-07-29 | 2023-05-25 | Drive device |
Family Applications Before (1)
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---|---|---|---|
DE202022104316.7U Active DE202022104316U1 (en) | 2022-07-29 | 2022-07-29 | drive device |
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Country | Link |
---|---|
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-
2022
- 2022-07-29 DE DE202022104316.7U patent/DE202022104316U1/en active Active
-
2023
- 2023-05-25 DE DE102023113810.3A patent/DE102023113810A1/en active Pending
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DE202022104316U1 (en) | 2022-08-16 |
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