DE19509177A1 - Verfahren und Vorrichtung zur positionsgeregelten Aktorik-Bewegung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur positionsgeregelten Aktorik-BewegungInfo
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- 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
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Durchführung von Bewegungen, z. B. bei Roboterachsen.
Derartige Antriebssysteme umfaßten bisher in der Regel
rotierende Motoren. Zur Positionsbestimmung wurden in der
Regel Winkelmeßgeber eingesetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, insbesondere
Aktorik-Systeme zu schaffen, die demgegenüber einfacher
aufgebaut sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sol
len dabei gegenüber herkömmlichen Lösungen deutlich ver
einfachte Antriebssysteme und/oder Positionsmeßeinrichtun
gen eingesetzt werden.
Die Erfindung wird bezüglich des Verfahrens entsprechend
den im Anspruch 1 bzw. 7 und bezüglich der Vorrichtung
entsprechend den im Anspruch 12 bzw. 18 angegebenen Merk
malen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Es muß als ausgesprochen überraschend bezeichnet werden,
daß nunmehr erstmals ein Antriebssystem vorgeschlagen
wird, welches insbesondere auch zur Ansteuerung von Robo
terachsen eingesetzt werden kann, welches motorlos arbei
tet. Ergänzend und alternativ dazu muß auch die erfin
dungsgemäße Positionsgeber-Einrichtung im Hinblick auf
ihre Funktionsweise als höchst überraschend bezeichnet
werden, vor allem im Zusammenhang mit der erfindungsgemä
ßen Antriebseinrichtung.
Gemäß der Erfindung werden zur entsprechenden Umsetzung
weder Motoren noch Winkelmesser benötigt.
Die mechanische Energie kommt vielmehr aus der Formände
rung von Metallegierungen mit Formgedächtniseffekt, die
durch Temperaturänderung erzwungen werden kann. Die Form
gedächtnis-Metallegierungen bewegen einen Teil der Akto
rik.
Dabei können Formgedächtnis-Metallegierungen, also sog.
Memory-Elemente eingesetzt werden, die einen Einweg- oder
einen Zweiwegeffekt aufweisen. Bei Materialien mit Ein
wegeffekt ist dann zur Erzielung einer vollständigen Hy
sterese, bestehend aus Aufheizungs- und Abkühlungsphase
des Materials, eine entsprechende Federeinrichtung vor
gesehen, um die Antriebseinrichtung wieder auf die ur
sprüngliche Länge nach Durchführung eines Aufheiz- und
Durchführung eines nachfolgenden Abkühlschrittes wieder
zurückzuführen.
Die Aufheizung dieser Memory-Elemente bevorzugt in Form
von Drähten kann direkt oder indirekt erfolgen.
Bevorzugt werden ein oder mehrere parallel verlegte Drähte
bestehend aus Metallegierung mit Formgedächtniseffekt
mittels strombedingter Joulescher Wärme erwärmt, worüber
sie sich verkürzen und z. B. einen Aktorikarm eines Robo
ters bewegen.
Nach Abschaltung des Stroms setzt automatisch die Kühlung
ein, die entsprechend der Materialdicke des gewählten
Drahtes in einer Größenordnung von beispielsweise 1 Sekun
de oder deutlich darunter durchführbar ist, insbesondere
dann, wenn Drähte mit dünnem Materialquerschnitt verwendet
werden.
Es können aber auch noch zusätzliche Kühleinrichtungen
vorgesehen sein, beispielsweise zumindest während der
Kühlphase zuschaltbare Lüfter, um die Kühlung und damit
die dadurch bewirkte Längenzunahme in noch kürzerer Zeit
zu bewirken.
Als besonders überraschend hat sich gezeigt, daß eine
Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes von der Ef
fektgröße (also der temperaturbedingten Längenänderung der
aus einer Metallegierung mit Formgedächtniseffekt beste
henden Antriebseinrichtung insbesondere in Form eines oder
mehrerer Drähte) für die Aufheiz- und Abkühlphase nahezu
linear ist. Dadurch läßt sich eine Zuordnung "Widerstand-
Effektgröße" im Anwendungsfall relativ einfach bestimmen.
Mit anderen Worten kann die jeweilige Aktorik-Position
allein dadurch detektiert werden, daß die quantitativ
meßbare Widerstandsänderung der Formgedächtnis-Legierung
gemessen wird.
Bevorzugt kann die Messung in einem Multiplex-Meßverfahren
durchgeführt werden, bei welchem in kurzen Pausen, in
denen kein Strom zugeführt wird, der Drahtwiderstand ge
messen wird, der, wie erwähnt, ein relatives Maß für die
Position bzw. die Positionsänderung des über den betref
fenden Draht bewegten Teiles ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorge
sehen, daß entsprechend der zu erzeugenden Kräfte und
Momente mehrere derartiger Antriebselemente in Form von
Memory-Legierungen (insbesondere in Form von Drähten)
parallel angeordnet sind, um dadurch eine Summenwirkung
mit größerer Kraft- und Momentenerzeugung zu gewährlei
sten.
Schließlich ist in einer Weiterbildung der Erfindung eben
so vorgesehen, daß derartige Antriebselemente insbesondere
in Form von Drähten bestehend aus Memory-Legierungen an
Umlenkstellen (bevorzugt über Rollen) zumindest einmal,
bevorzugt mehrfach umgelegt sind, um dadurch in quantita
tiver (absoluter) Hinsicht größere Längenänderungen und
dadurch größere absolute Bewegungsabläufe (beispielsweise
Winkelverschwenkungen eines Roboterarmes etc.) durchführen
zu können.
Die Erfindung kann aber bevorzugt nicht nur im Sinne von
Zugdrähten, sondern auch beispielsweise bei Torsionsdräh
ten eingesetzt werden, die aus einer Memory-Legierung
hergestellt sind. Wärmeabhängig wird dort eine Drehung
durch den Torsionsdraht bewirkt.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung
ergeben sich nachfolgend aus den anhand von Zeichnungen
dargestellten Beispielen. Dabei zeigen im einzelnen:
Fig. 1 ein schematisch Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Anwendung zur Betätigung
eines einzelnen Roboterarmes;
Fig. 2 eine Hysterese zur Erläuterung der verän
derten Effektgröße gegenüber der Tempera
tur (welche weitgehend tibereinstimmt mit
einer entsprechenden Kurve bezüglich des
sich ändernden elektrischen Widerstandes
über der Temperatur);
Fig. 3 ein Diagramm bezüglich der Effektgröße
über den Widerstand;
Fig. 4 ein Schema eines Regelkreises;
Fig. 5 eine Zeitmultiplex-Darstellung der Wider
standserfassung.
Im Rahmen der Erfindung werden Materialien eingesetzt, die
sog. "Memory-Legierungen" betreffen, also Materialien mit
einem Formgedächtniseffekt.
Der Formgedächtniseffekt von Memory-Legierungen bewirkt
eine Form- oder Volumenänderung des Werkstoff es bei Ände
rung seiner Temperatur mit oder ohne Einwirkung äußerer
mechanischer Spannungen und basiert auf einer martensi
tischen Umwandlung.
Der nutzbare Effekt liegt je nach Legierung und Zusammen
setzung zwischen 1 und 7%.
Industriell nutzbare Legierungen sind z. B.:
- - CuAlNi (Kupfer-Aluminium-Nickel, 1 . . . 6%)
- - CuZnAl (Kupfer-Zink-Aluminium, 1 . . . 4%)
- - NiTi (Nickel-Titan, 1 . . . 7%).
NiTi überragt im Vergleich zu den genannten Kupferlegie
rungen in seinen physikalischen und mechanischen Eigen
schaften und kommt in den häufigsten Applikationen zur
Anwendung.
Memory-Elemente weisen je nach Art der Herstellung drei
unterschiedliche Effekte auf, welche bei mechanischer oder
thermischer Beanspruchung unterschiedliche Eigenschaften
aufweisen und die Grundlage für das jeweilige Anwendungs
gebiet darstellen.
Die drei Effekte lassen sich wie folgt beschreiben:
- - Einwegeffekt
Memory-Elemente mit Einwegeffekt weisen eine Kaltver formbarkeit (plastisches Verhalten) auf, welche durch eine Erwärmung wieder rückgängig gemacht werden kann. Nach erneuter Abkühlung sind die Elemente wiederum kaltverformbar. - - Zweiwegeffekt
Der Zweiwegeffekt bewirkt allein durch eine Tempera turänderung eine Bewegung (σ = 0) oder eine Kraft (ε = 0) und zeichnet sich im Vergleich zum Einwegeffekt durch eine wesentlich kleinere Effektgröße aus. - - Pseudoelastizität
Pseudoelastische Memory-Elemente zeichnen sich durch ein gummiartiges Verhalten mit großen Verformungswegen bei gleichzeitig geringer mechanischer Spannung aus.
Memory-Elemente lassen sich in allen erdenklichen Formen
herstellen. Federn, Zugdrähte, Biegestreifen und Torsions
drähte gehören zu den häufigsten Anwendungen.
Nutzbare Kräfte und Momente:
Kleine Kräfte bei hohen Effektgrößen weisen Memory- Federn auf, große Kräfte bei kleinen Effektgrößen zeigen Memory-Zugdrähte. NiTi-Zugdrähte mit Einwegef fekt erreichen eine nutzbare Zugkraft von 100 N/mm², wobei eine Rückstellkraft von rund einem Drittel der nutzbaren Kraft erforderlich ist, um nach der Abküh lung die Ausgangslage zu erreichen.
Kleine Kräfte bei hohen Effektgrößen weisen Memory- Federn auf, große Kräfte bei kleinen Effektgrößen zeigen Memory-Zugdrähte. NiTi-Zugdrähte mit Einwegef fekt erreichen eine nutzbare Zugkraft von 100 N/mm², wobei eine Rückstellkraft von rund einem Drittel der nutzbaren Kraft erforderlich ist, um nach der Abküh lung die Ausgangslage zu erreichen.
Temperaturverhalten:
Das Verhalten von Memory-Elementen unterliegt bei Erwärmung und Abkühlung der Hysterese. Handelsübliche Memory-Werkstoffe weisen eine Umwandlungstemperatur von 40 bis 80°C bei einer Hysterese von 20 bis 40 K auf. Eine Erwärmung, und der damit verbundene Effekt, läßt sich nahezu beliebig schnell erreichen, das Ab kühlverhalten hingegen ist in großem Maße von dem eingesetzten Querschnitt des Memory-Elementes abhängig.
Das Verhalten von Memory-Elementen unterliegt bei Erwärmung und Abkühlung der Hysterese. Handelsübliche Memory-Werkstoffe weisen eine Umwandlungstemperatur von 40 bis 80°C bei einer Hysterese von 20 bis 40 K auf. Eine Erwärmung, und der damit verbundene Effekt, läßt sich nahezu beliebig schnell erreichen, das Ab kühlverhalten hingegen ist in großem Maße von dem eingesetzten Querschnitt des Memory-Elementes abhängig.
Effektstabilität:
Unter Beachtung physikalischer Grenzwerte, insbesonde re für Überhitzung und Überdehnung, kann eine Stabili tät von bis zu 106 Temperaturzyklen erreicht werden.
Unter Beachtung physikalischer Grenzwerte, insbesonde re für Überhitzung und Überdehnung, kann eine Stabili tät von bis zu 106 Temperaturzyklen erreicht werden.
Elektrischer Widerstand:
Der elektrische Widerstand von Memory-Legierungen unterliegt im Verlauf eines martensitischen Umwand lungszyklus ebenfalls einer Hysterese, welche in engem Zusammenhang mit der Umwandlung steht. Der spezifische Widerstand von Memory-Legierungen liegt im Bereich von 0,5 bis 1,1 Ω·m·10-6.
Der elektrische Widerstand von Memory-Legierungen unterliegt im Verlauf eines martensitischen Umwand lungszyklus ebenfalls einer Hysterese, welche in engem Zusammenhang mit der Umwandlung steht. Der spezifische Widerstand von Memory-Legierungen liegt im Bereich von 0,5 bis 1,1 Ω·m·10-6.
(Zur Veranschaulichung: Ein NiTi-Draht mit 1 = 1 m und
d = 130 µm zeigt innerhalb eines Umwandlungszyklus
einen Widerstand von ca. 60 . . . 80 Ω).
Um einen befriedigenden Einsatz von Memory-Elementen zu
erreichen, müssen für die physikalischen und mechanischen
Eigenschaften Richtwerte eingehalten werden.
Das Arbeitsvermögen und die Effektstabilität unterliegen
Alterung und Ermüdung, welche bei Einhaltung der Richt
werte weitestgehend in Grenzen gehalten werden können.
Folgende Richtlinien sind insbesondere zu beachten:
- - Einstellung kleiner Effektgrößen bei gewünschter hoher Zyklenanzahl
- - Keine Überschreitung der maximal zulässigen mechanischen Spannung
- - Keine Überschreitung der maximal zulässigen Temperatur; keine überhöhte Temperatur über einen längeren Zeitraum
- - Kein Schweißen oder Löten
- - Kein Lackieren oder Beschichten.
Anhand von Fig. 1 ist ein schematisches Ausführungsbei
spiel der Erfindung gezeigt.
Darin ist ein Arm 1, beispielsweise ein Arm 1 eines Robo
ters, dargestellt, welcher um eine Schwenkachse 3 längs
der Pfeildarstellung 5 verschwenkbar ist.
Als Antriebs- und Verstelleinrichtung 7 dient im gezeigten
Ausführungsbeispiel ein oder mehrere Drähte 9, die aus
einer Memory-Legierung, also aus einer Metallegierung mit
Formgedächtniseffekt, gebildet sind.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel können beispielsweise
zwölf Drähte 9 hintereinanderliegend an einem Fixpunkt 11,
d. h. beispielsweise einem Klemmanschluß 11′, befestigt
sein. Zur Erzielung einer ausreichenden absoluten Längen
änderung sind die mehreren parallel geführten und hinter
einanderliegenden Drähte im gezeigten Ausführungsbeispiel
um insgesamt fünf Rollen 15 geführt, die jeweils abwech
selnd versetzt zueinander liegen.
Die zum Klemmanschluß 11′ gegenüberliegenden Enden der
Drähte 9 sind dann um eine größer dimensionierte Rolle 17,
deren Durchmesser beispielsweise 15 bis 20 mm beträgt (ge
nauso aber beispielsweise auch 2 bis 50 mm etc. aufweisen
kann), gewickelt und an geeigneter Stelle, beispielsweise
einem mit der Rolle 17 mitdrehenden Klemmanschluß 17′
fixiert.
Durch Erwärmung kann nunmehr eine Effektlängen-Verkürzung
durchgeführt werden. Nach nachfolgender Abkühlung kann
wiederum eine Längenvergrößerung bewirkt werden.
Bei Verwendung von Zweiwegeffekt-Legierungen wird die
Längenverkürzung und bei Abkühlung die nachfolgende Län
genvergrößeren der Drähte stets reproduziert, beispiels
weise längs einer Hysterese.
Im Falle der Verwendung von Memory-Legierungen mit Ein
wegeffekt (die in der Regel eine größere Effektgrößen-
Veränderung aufweisen) wird bevorzugt ferner noch eine
Kraftrückstelleinrichtung 19 verwendet.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht diese aus einer
Feder 19′, die beispielsweise im gezeigten Ausführungs
beispiel mittig am Arm 1 angelenkt und in einem bevorzug
ten Winkelbereich von 45° ± 30° davon weglaufen, und zwar
in Richtung auf die Schwenkachse 3 zu vorgesehen ist und
gegenüberliegend zum Arm 1 an einem Fixpunkt 23 verankert
ist.
Der erwähnte Fixpunkt 11 und der Fixpunkt 23 können bei
entsprechend optimierter Geometrie als gemeinsame Fixpunk
te bezüglich der gleichen Basis, also als zusammenhängende
oder in fester Relativlage zueinander liegende Fixpunkte
gestaltet sein.
Entsprechend dem geschilderten Aufbau können nunmehr mehr
gliedrige Arme gebildet sein, wobei jeweils ein nachfol
gender Arm an einem in Fig. 1 dargestellten vorausgehen
den Arm angelenkt ist, wobei dann der erwähnte Klemman
schluß 11′ sowie die aus weiteren Drähten bestehende An
triebs- und Verstelleinrichtung an dem betreffenden vor
ausgehenden Arm angebracht ist.
Mit anderen Worten könnte ein nächster gelenkiger Arm an
der Achse 25 angebracht sein, wobei über die weiteren
Rollen 27 auf diesem Arm 25 nächste Memory-Drähte wechsel
weise hin- und hergeführt werden, die dann auf einer ent
sprechenden Rolle eines nächsten Arms im Bereich der Achse
25 angreifen.
Durch den geschilderten Aufbau läßt sich eine Effektnut
zung von Memory-Zugdrähten beispielsweise in der Roboter
technik erzielen, und zwar in Form einer kompakten Unter
bringung großer Drahtlängen.
Kleine Drahtquerschnitte zeigen ein gutes Abkühlverhalten,
zeichnen sich jedoch durch kleine Zugkräfte aus; eine
parallele Anordnung der erwähnten mehreren Zugdrähte ist
zur Erreichung großer Kräfte erforderlich und möglich.
Von daher kann im gezeigten Ausführungsbeispiel problemlos
eine Vielzahl, beispielsweise zwölf Drähte, parallel um
die Rollen 15 geführt werden.
Als günstig hat sich beispielsweise die Verwendung von
NiTi-Zugdrähten mit einem Durchmesser von beispielsweise
130 µm bei einer Wirklänge von beispielsweise 60 cm erwie
sen. Die Verwendung derart dünner Drahtquerschnitte ermög
licht kurze Umsteuerungszeiten, d. h. ergibt kurze Abkühl
zeiten.
Die Beheizung der Memory-Drahtelemente kann beispielsweise
indirekt erfolgen (durch Bestrahlung, externe Beheizung
etc.). Bevorzugt wird jedoch die Beheizung mittels Jou
lescher Wärme, also durch Stromfluß realisiert.
Rechnergestützt kann ein PID-Regler mit Pulsweitenmodula
tion verwendet werden. Im Multiplexverfahren können Stell
größen und Abtastgrößen erzeugt und ermittelt werden.
Wie bereits aus Fig. 2 ersichtlich ist, ändert sich die
Effektgröße beim Aufheizen und Abkühlen der Memory-Draht
elemente. Beim Aufheizen verringert sich die Effektgröße,
die sich beim Abkühlen wiederum vergrößert.
Entsprechend ändert sich auch der Widerstand in Abhängig
keit der Fig. 3, wobei sich eine praktisch gleiche Hyste
rese wie in Fig. 2 ergibt.
Wie Fig. 3 zeigt, ist aber auch die Abhängigkeit des
elektrischen Widerstandes von der Effektgröße für die
Aufheiz- und Abkühlphase zumindest nahezu linear. Dadurch
ergibt sich eine einfache Zuordnung Widerstand-Effektgrö
ße, um im Einsatzfall die Effektgröße durch Messung und
Analyse des elektrischen Widerstandes bestimmen zu können.
Fig. 4 zeigt dabei einen Regelkreis mit einem Vergleicher
und Regler 31 und einem Memory-Element 9, welches gleich
zeitig als Stellglied und auch als Meßglied für die Wi
derstandsanalyse zur Positionserfassung gilt.
Dem Vergleicher und Regler 31 wird ein Sollwert zugeführt,
wobei man in der Meßphase über das Memory-Element eine
Ausgangsgröße X erhält. Durch die Einheit von Stellglied
und Encoder läßt sich damit ein Regelsystem gemäß Fig. 3
als einfaches Zwei-Draht-System im Multiplexbetrieb auf
bauen und verwenden.
Fig. 5 zeigt dabei die Multiplexdarstellung zur Wider
standserfassung. Daraus ist ersichtlich, daß in kurzen
Pausen, in denen kein Strom zugeführt wird, der Drahtwi
derstand gemessen wird, der ein relatives Maß für die
Position darstellt.
Dabei wird in der Kühlphase - d. h. also allgemein in der
Phase, in der eine Erwärmung nicht stattfindet - durch die
eingesetzte Feder 19′ (die in der Regel nur bei Memory-
Elementen mit Einwegeffekt benötigt werden) sicherge
stellt, daß am Ende der Abkühlphase das betreffende Memo
ry-Element (hier der Memory-Draht) wieder seine ursprüng
liche Ausgangslänge einnimmt und damit der im gezeigten
Ausführungsbeispiel verschwenkbare Arm wieder seine Aus
gangslage erreicht.
Die spezifische Ausrichtung der Feder kann so gewählt
werden, daß eine sich bei zunehmender Verschwenkung ver
ändernde Federkraft, d. h. vor allem eine abnehmende Fe
derkraft-Kennlinie, bei zunehmender Verschwenkung erzeugt
wird.
Das beschriebene Beispiel zeigt unter Verwendung von ge
eigneten Memory-Zugdrähten 9 eine deutliche - nahezu line
are - Relation zwischen elektrischem Widerstand und Län
genänderung, auch ohne Einfluß der Temperatur.
Die Deutlichkeit dieser Relation erlaubt die Umsetzung
einer Aktorik mit Memory-Zugdrähten bei gleichzeitiger
Positionserfassung.
Eine übliche Anordnung Motor-Getriebe-Encoder kann dadurch
durch ein einziges Element ersetzt werden.
Die Analyse des elektrischen Widerstandes dient dabei als
Feedback zur Ermittlung der Ausgangsgröße im geschlossenen
Regelkreis.
Rechnergesteuert kann auch eine digitale Regelung mit
variabler Sollwertvorgabe und kontinuierlicher Visualisie
rung der Regelkenngrößen realisiert werden. Zur Positio
nierung kann eine Teachfunktion erstellt werden, welche
die Datengrundlage für einen automatischen Programmablauf
bietet.
Das Ausführungsbeispiel ist anhand von Memory-Zugdrähten
beschrieben worden. Gleichzeitig sind aber auch andere
Memory-Antriebs- und -Verstelleinrichtungen möglich. Ent
sprechende motorlose Verstellmöglichkeiten ergeben sich
ebenso beispielsweise bei Verwendung von "Torsionsdräh
ten", die beispielsweise pendelartig in Vertikallage auf
gehängt oder längs einer Wegstrecke eingespannt sind, und
die in Abhängigkeit einer Temperaturveränderung eine Dreh
bewegung um ihre Längsachse ausführen. Auch hier kann der
Grad der Torsions-Drehbewegung durch Messung des sich
während der Torsion verändernden Widerstandes erhalten
werden.
Claims (21)
1. Verfahren zur Durchführung von Bewegungen, beispiels
weise bei Roboterachsen, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Antriebs- und Verstelleinrichtung (7) verwendet wird, bei
welcher die Bewegung einer Aktorik mittels einer thermisch
bedingten Form- und/oder Längenänderung eines Stellelemen
tes durchführbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Antriebs- und Verstelleinrichtung (7) verwendet wird,
die aus einem oder mehreren Stellelementen besteht, die
aus Legierungen mit Formgedächtniseffekt gebildet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die thermische Form- und/oder Längenänderung
mittels Joulescher Wärme erzeugt wird, also durch Strom
fluß durch das zumindest eine Stellelement hindurch.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebs- und Verstelleinrichtung
(7) aus zumindest einem, vorzugsweise mehreren parallel
zueinander verlegten Formgedächtnis-Drähten (9) gebildet
ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß als Drähte (9) Zugdrähte verwendet
werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die vorzugsweise in Form von Zugdräh
ten (9) gebildeten Formgedächtnis-Stellelemente zur Erzie
lung großer absoluter Längenänderungen mehrfach umgelenkt
werden.
7. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs- und Verstell
einrichtung (7) und damit die Stellelemente (9) auch als
Widerstands-Meßeinrichtung zur Erfassung der Verstell-
Position verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Messung des Widerstandes in einem Zeitmultiplex-Meß
verfahren durchgeführt wird, insbesondere in den die Kühl
phase darstellenden Strompausen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Widerstand des Formgedächtnis-
Legierungs-Drahtes (9) gemessen und daraus die Länge des
Drahtes (9) und insbesondere die Position einer Aktorik
relativ gemessen und geregelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß als Antriebs- und Verstelleinrichtung
(7) Torsionsdrähte (9) mit Formgedächtniseffekt verwendet
werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Kühlphase aktiv betreibbare
Kühlelemente, insbesondere Ventilatoren, zugeschaltet wer
den.
12. Vorrichtung zur Durchführung von Bewegungen, bei
spielsweise bei Roboterachsen, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Antriebs-Verstelleinrichtung (7) vorgesehen ist, bei
welcher die Bewegung einer Aktorik mittels einer thermisch
bedingten Form- und/oder Längenänderung eines Stellelemen
tes durchführbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebs- und Verstelleinrichtung (7) ein oder
mehrere Stellelemente umfaßt, die aus Legierungen mit
Formgedächtniseffekt gebildet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß die thermische Form- und/oder Längenänderung
der Stellelemente mittels Joulescher Wärme, d. h. durch
Stromfluß durch die Stellelemente hindurch erzeugbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, da
durch gekennzeichnet, daß die Antriebs- und Verstellein
richtung (7) zumindest einen, vorzugsweise mehrere, par
allel zueinander verlegte Formgedächtnis-Drähte (9) um
faßt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß als Drähte (9) Zugdrähte verwendet
werden.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, da
durch, daß die vorzugsweise in Form von Zugdrähten (9)
gebildeten Formgedächtnis-Stellelemente zur Erzielung
großer absoluter Längenänderungen auf vergleichsweise
geringem Raum über mehrere Umlenkstellen umgelenkt sind.
18. Vorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 12
bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs- und
Verstelleinrichtung (7) und damit die Stellelemente (9)
eine Widerstandsstrecke zur Bildung einer Widerstands-
Meßeinrichtung zur Erfassung der Verstell-Positionen einer
über die Stellelemente (9) betätigten Aktorik bilden.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Zeitmultiplex-Meßeinrichtung vorgesehen ist,
worüber der Widerstand des zumindest einen Stellelementes
(9) insbesondere in den die Kühlphase bildenden stromlosen
Pausen meßbar ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, da
durch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung zur Messung
des Widerstandes des zumindest einen Formgedächtnis-Legie
rungs-Drahtes (9) vorgesehen ist, worüber die Länge des
zumindest einen Drahtes (9) und insbesondere die Position
einer darüber betätigten Aktorik relativ meß- und regelbar
ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, da
durch gekennzeichnet, daß die Antriebs- und Verstellein
richtung (7) Torsionsdrähte (9) mit Formgedächtniseffekt
umfaßt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995109177 DE19509177A1 (de) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | Verfahren und Vorrichtung zur positionsgeregelten Aktorik-Bewegung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995109177 DE19509177A1 (de) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | Verfahren und Vorrichtung zur positionsgeregelten Aktorik-Bewegung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19509177A1 true DE19509177A1 (de) | 1996-09-19 |
Family
ID=7756629
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995109177 Ceased DE19509177A1 (de) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | Verfahren und Vorrichtung zur positionsgeregelten Aktorik-Bewegung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19509177A1 (de) |
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