DE19501439A1 - Elektromechanische Bedienungseinrichtung - Google Patents
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Description
Bedienungseinrichtungen zur ein- oder mehrdi
mensionalen Erfassung von Positionen oder
Drehwinkeln weisen gegenüber einer direkten
numerischen Eingabe dieser Werte Vorteile hin
sichtlich einer einfacheren Bedienbarkeit durch
den Menschen auf und werden daher in vielen
Bereichen der Handhabungstechnik eingesetzt
zur Steuerung von Fahrzeugen (z. B. Rollstuhl,
Flugzeug), zur Bedienung von Hebezeugen (z. B.
Kran, Roboter), zur interaktiven Benutzung von
Geräten der Datenverarbeitungstechnik u. a. Die
vorgegebene Positions- bzw. Winkelgröße wird
in eine proportionale Zielgröße (z. B. Kraft,
Weg) umgesetzt und über eine geeignete Stell
einrichtung ausgegeben. Hierbei erfolgt der
Datenfluß in der Regel lediglich vom Bediener
zum Eingabegerät, eine direkte Rückführung von
prozeßbeeinflussenden Größen im Sinne einer
Rückmeldung an den Bediener findet somit nicht
statt.
Ist eine solche Rückmeldung erforderlich, so
bietet sich neben konventionellen Methoden wie
etwa einer optischen oder akustischen Ausgabe
vor allem eine direkte Beeinflussung des Bedie
nungselementes selbst in Form einer prozeßab
hängigen Mit- oder Gegenkraft bzw. eines
prozeßabhängigen Mit- oder Gegenmomentes an.
Vorteilhaft bei letzterem Verfahren ist zum einen
die Tatsache, daß bei entsprechender Ausführung
keine zusätzlichen externen Komponenten (z. B.
Bildschirm, Lautsprecher) benötigt werden und
daß zum anderen Systembeeinflussung und System
antwort in der gleichen physikalischen Größe
erfolgen, wodurch sich die intuitive Bedienbarkeit
wesentlich erhöhen läßt (z. B. Rückmeldung des
Staudruckes beim Betätigen der Leitwerke eines
Flugzeuges durch Gegenkraft auf die Bedie
nungshebel).
Die nachfolgende Beschreibung mit der Erläute
rung durch ein Bild sowie die Darlegung der
Schutzansprüche zeigt einen zweckmäßigen Lö
sungsweg für die gestellte Aufgabe.
Die Erfindung betrifft eine elektromechanische
Einrichtung zur mehrdimensionalen Drehwinkel
erfassung verbunden mit der Möglichkeit, den
beweglichen Teil dieser Einrichtung mit einem
elektromagnetisch erzeugten Drehmoment zu be
aufschlagen.
Sie besteht aus einem ruhenden Teil "Stator"
(Joch (3) mit Jochbasis (3a) und Jochflanken
(3b), Polschuhe (2) mit Nuten (2b) und Zähnen
(2a), (2c) und Spulen (5)) und einem beweglichen
Teil "Rotor" (Erregerteil (1b), obere (1a) und
untere (1c) Polscheibe, Bedienungshebel (6)).
Beide Teile sind durch eine Lagerung miteinander
verbunden, die keine translatorischen Freiheits
grade aufweist. Bei einer einfachen Achsenlage
rung besitzt der Rotor einen, bei einer kardani
schen Lagerung zwei und bei einer Kugelkopfla
gerung drei rotatorische Freiheitsgrade in einem
durch den Lagerschaft (4) oder den Bedie
nungshebel (6) (je nach Ausführung) einge
schränkten Bewegungsbereich. Um den Rotor
herum sind ein oder mehrere Sensoren (7) zur
Erfassung des bzw. der Drehwinkel angeordnet.
Die magnetischen Quellen dieser Anordnung
werden durch das Erregerteil (1b) sowie die
Spulen (5) gebildet. In der gezeigten Darstellung
handelt es sich bei dem Erregerteil um einen Zy
linder(-ring) aus permanentmagnetischem Mate
rial, welcher in axialer Richtung magnetisiert ist.
In der symmetrischen Ruhelage des Rotors und
bei stromlosen Zustand der Spulen bildet sich ein
symmetrisches Erregerfeld aus, und es tritt kein
Moment um das Zentrum des Rotors herum auf.
Werden die Spulen von Strömen geeigneter
Richtungen durchflossen, so überlagert sich das
Erregerfeld des Permanentmagneten mit dem
Feld der Ankerspulen, und es entsteht als Ergeb
nis dieser Überlagerung ein unsymmetrisches Ge
samtfeld, welches zu einer Drehmomentbildung
um das Zentrum des Rotors herum führt. Größe
und Vorzeichen dieses Momentes lassen sich
über Höhe und Richtung der Ströme in den ein
zelnen Ankerspulen einstellen.
Auch bei einer Verdrehung des Rotors im strom
losen Zustand tritt ein Moment um das Zentrum
des Rotors herum auf. Dieses Moment ist auf den
Reluktanzeffekt durch Ausprägung von Nuten
(2b) und Zähnen (2a), (2c) im Polschuh sowie auf
die abgeflachten Rotorpolscheiben (1a), (1c) zu
rückzuführen. Es bewirkt ein vom Grad der
Verdrehung aus der Nullage heraus abhängiges
Rückstellmoment (zentrierende Wirkung).
Claims (6)
1. Elektromechanische Bedienungseinrich
tung, dadurch gekennzeichnet,
daß ein mittels eines Bedienungshebels (6)
um einen Azimutwinkel neigbarer Rotor (1)
zentrisch zwischen mehreren auf einem
symmetrischen Eisenjoch (3) aufgesetzten
Polschuhen (2) angeordnet ist, und daß sich
auf jedem Jocharm zumindest eine elektri
sche Spule (5) befindet.
2. Einrichtung nach obigem Anspruch, da
durch gekennzeichnet, daß der
mittlere Teil (1b) des Rotors (1) durch eine
obere (1a) und eine untere (1c) Polscheibe
eingefaßt ist, und daß dieser Mittelteil aus
einem permanentmagnetischem Material
und/oder einer elektrischen Spule besteht.
3. Einrichtung nach obigen Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Polschuh (2) eine Nut (2b) aufweist,
deren Höhe mit der des Rotormittelteiles
(1b) übereinstimmt, und daß die beiden sich
durch diese Nutung ausbildenden Zähne
(2a), (2c) mit der Höhe der jeweils
korrespondierenden Rotorpolscheibe (1a),
(1c) übereinstimmen.
4. Einrichtung nach obigen Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß am
Umfang oder unterhalb des Rotors minde
stens ein Sensor zur Lageerfassung (7) des
Rotors (1) angebracht ist.
5. Einrichtung nach obigen Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß eine
oder mehrere aus der Positionserfassung
(7) des Rotors (1) abgeleitete Zustandsgrö
ßen (Lage, Geschwindigkeit, Beschleuni
gung) zur Beeinflussung eines auf den Ro
tor wirkenden elektromechanisch erzeugten
Drehmomentes herangezogen werden.
6. Einrichtung nach obigen Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß die
drehmomenterzeugenden Komponenten
untrennbarer Bestandteil der Bedienein
richtung selbst sind und keiner mechani
schen Verbindung zum Rotor bedürfen.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Gesamt
darstellung der elektromechanischen Bedie
nungseinrichtung.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995101439 DE19501439A1 (de) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | Elektromechanische Bedienungseinrichtung |
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DE19501439A1 true DE19501439A1 (de) | 1996-09-05 |
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ID=7751800
Family Applications (1)
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