DE19730383A1 - Verfahren zum Trainieren eines Elementes aus Formgedächtnislegierung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Trainieren eines Elementes aus Formgedächtnislegierung und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/006—Resulting in heat recoverable alloys with a memory effect
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trainieren eines Elementes aus Form
gedächtnislegierung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, Elemente aus Formgedächtnislegierung zu trainieren. Zu diesem
Zweck werden beispielsweise lange Drähte aus Formgedächtnislegierung an ei
ner geeigneten Befestigung aufgehängt und durch Anhängen von Gewichten
unter wechselnden Temperaturbedingungen belastet. Im Inneren des Drahtes
findet dadurch immer wechselnd eine Umwandlung von Austenit in Martensit
und umgekehrt statt.
Es ist ebenfalls bekannt, ein solches Element aus einem Formgedächtnis
material in Form eines Drahtes nach dem Trainieren in eine entsprechende
Struktur einzufügen. Es ist jedoch so, daß sich meist das dem Draht antrainierte
Verhalten von dem später im Betrieb abverlangten Verhalten sehr stark
unterscheidet. Die auftretenden Probleme sind ausschließlich auf die
unterschiedlichen Bedingungen in den Betriebsphasen zurückzuführen. Darüber
hinaus sind strukturseitig Anforderungen zu erfüllen, um den Draht aus
Formgedächtnismaterial in die Struktur einbauen zu können. Diese Anforde
rungen steigen mit dem Grad der Integration, da das Zusammenspiel von
Struktur und Draht aus Formgedächtnismaterial möglichst verschleißlos und
störungssicher funktionieren soll.
Bei der Umwicklung von Umlenkkörpern bei bestimmten Strukturen durch einen
Draht aus Formgedächtnismaterial ergibt sich das Problem, daß ein solcher
Draht nur auf eine Längenbelastung in seiner Längsrichtung, nicht aber auf die
Belastung innerhalb einer derartigen Struktur mit Umlenkkörper trainiert wurde.
Aufgrund von Reibung und anderen nachteiligen Effekten tritt daher ein hoher
Verschleiß bei derartigen Drähten im späteren Betrieb auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Trainieren
eines Elementes aus Formgedächtnislegierung und eine Vorrichtung zur Durch
führung des Verfahrens zu schaffen, bei denen derartige Nachteile nicht mehr
auftreten, also eine lange Lebensdauer des in der Struktur integrierten Ele
mentes aus Formgedächtnislegierung und eine sehr gute Funktionsweise vorge
sehen sind.
Die Aufgabe wird nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß
ein Aktuator mit Formgedächtnislegierung versehen wird, und daß der Aktuator
als im wesentlichen autarke Einheit anwendungskonform mit fertigmontierten
untrainierte Elementen aus Formgedächtnislegierung trainiert wird. Der Aktuator
ist als kompakte Einheit montierbar und demontierbar. Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Dadurch wird ein Verfahren zum Trainieren eines Elementes aus Formgedächt
nislegierung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen,
bei denen eine Qualifizierung der Vorrichtung, die vorzugsweise ein Aktuator mit
Formgedächtnislegierung ist, der eine abgeschlossene und weitgehend autarke
Einheit darstellt, außerhalb und unabhängig vom Einbauort des Aktuators er
möglicht ist. Besonders vorteilhaft entspricht dieser innere Zustand des Aktua
tors beim Trennungsprozeß exakt den vom späteren Betrieb zu erwartenden
Verhältnissen. Es wird daher ein anwendungskonformes Verhalten des Aktu
ators eintrainiert. Besonders bevorzugt ist dadurch die Kennlinie des Aktuators
bereits mit Abschluß des Trainings bekannt. Der letzte Trainingszyklus kann
vorzugsweise als Abnahmetest vorgesehen werden und zusammen mit der auf
gezeichneten Trainingsgeschichte als Qualifizierungsunterlage dienen.
Durch besonders bevorzugtes Vorsehen eines umschlossenen Raumes mit zu
gleich bereitgestellten Randbedingungen für Isolierung und aktive Kühlung für
die Durchführung der Bewegungsabläufe des Aktuators und damit des Ele
mentes aus Formgedächtnismaterial sind die Schnittstellen des Elementes mit
der Struktur des Aktuators auf zumindest zwei formschlüssige Befestigungen
und eine elektrische Ansteuerung beschränkt. Dadurch ist der Aktuator als kom
pakte Einheit montierbar und auch demontierbar.
Besonders bevorzugt kann eine Formhaltung des trainierten Elementes aus
Formgedächtnismaterial durch eine Vorspannfeder mit geringer Steifigkeit er
folgen.
Besonders bevorzugt werden beim Training ausschließlich die Dehnungs
zustände beeinflußt, die beim nachfolgenden Betrieb genutzt werden, wobei
über die gesamte freie Dehnlänge des Formgedächtnismaterials eine konstante
Dehnung eingeprägt wird. Dadurch werden Eigenspannungszustände weit
gehend vermieden, die sich bei davon abweichenden Dehnungszuständen in
folge der Reibung im Umlenkbereich von Umlenkkörpern des Aktuators und
dort, wo der Draht aus Formgedächtnismaterial am Ende befestigt ist, zwangs
läufig einstellen. Der Umlenkbereich stellt insofern nämlich eine Problemzone
dar. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Aktuator als eine Gesamt
einheit trainiert wird, minimieren sich diese negativen Einflußfaktoren. Ein Bruch
von Drähten aus Formgedächtnismaterial aufgrund der steten Reibung beim
Längen und Verkürzen des Aktuators im Betrieb im Bereich der Umlenkkörper
wird weitestgehend vermieden. Die Drähte aus Formgedächtnismaterial werden
vorteilhaft bereits beim Training genau in derselben Positionierung auf dem Ak
tuator, nämlich auch im Bereich der Umlenkkörper des Aktuators, so gedehnt,
wie sie später im Betrieb ebenfalls gedehnt werden. Die eingeprägten
Dehnungszustände entsprechen an jeder Stelle des Drahtes aus Form
gedächtnismaterial im Training genau denselben Dehnungszuständen wie sie
im späteren Betrieb auftreten. Eine Reibung durch Längen und Verkürzen des
Formgedächtnismaterials im Bereich der Umlenkkörper im späteren Betrieb wird
dadurch weitgehend vermieden.
Besonders bevorzugt sind die Umlenkkörper mehrschalig, insbesondere zwei
schalig gefertigt. Dadurch werden die Windungen aus Formgedächtnismaterial
in mehreren Lagen, insbesondere zwei Lagen, nämlich über der ersten Schale
und über der zweiten Schale angeordnet. Die Windungen des Form
gedächtnismaterials umschließen die Umlenkkörper oder Umlenkelemente
formschlüssig. Die elektrischen Windungen können über einschalige oder mehr
schalige Umlenkkörper geführt werden, wobei elektrische Anschlüsse entweder
für die Gesamtzahl der Windungen als ein Draht oder für die auf die Schale wir
kenden Windungen schalenweise vorgesehen werden können. Die Geometrie
der Windungsanordnung auf mehreren Schalen wird vorzugsweise so gewählt,
daß lediglich eine Spannungsquelle erforderlich ist, die die Windungen gleich
mäßig speist. Werden unterschiedliche Windungslängen bei den einzelnen
Schalen des Aktuators gewählt, sind unterschiedlich dimensionierte Spannungs
quellen erforderlich. Deswegen sollten möglichst die Windungen einheitliche
Abmessungen aufweisen, um hier vorteilhaft dem Erfordernis mehrerer Span
nungsquellen zu entgehen. Bei geeignetem Umwickeln eines Umlenkkörpers mit
dem Drahtende durch Leerwindungen wird das Ende befestigt. Durch die
Reibung auf dem Unterkörper werden die im Draht wirkenden Kräfte, die ein
Lösen vom Umlenkkörper bewirken können, abgebaut.
Ein angepaßtes Training erfolgt daher sowohl im Umlenkbereich als auch an
Orten der Drahtbefestigung. Gerade dort sind ansonsten die mit den
Anforderungen an eine Befestigung unvereinbaren Dehnungen vorhanden.
Zumindest im Umlenkbereich sind die Umlenkkörper, auf denen die Windungen
aus Formgedächtnismaterial formschlüssig aufliegen, elektrisch isolierend ge
fertigt. Da die Drähte aus Formgedächtnismaterial durch elektrische Beauf
schlagung gelängt werden, ist das Vorsehen von Isolierungen innerhalb des
Aktuators erforderlich, zumindest im Auflagebereich der Drähte, also im Umlenk
bereich. Die im Stand der Technik in diesem Bereich auftretenden Reibungs
kräfte durch Reiben von Drähten auf den Isolierungen beim Ausdehnen und
Zusammenziehen des Formgedächtnismaterials bei der Be- und Entlastung
wirken den Dehnungen entgegen, die im Formgedächtnismaterial bei Über
schreitung der austenitischen Umwandlungstemperatur entstehen. Aufgrund der
Behinderung der Formänderung entstehen dann innere Eigenspannungs
zustände. Diese können beim Stand der Technik nicht im Sinne der Aktuator
funktion genutzt werden. Sie stellen daher eine nutzlose Belastung des Ele
mentes aus Formgedächtnismaterial dar und können dadurch zu einem vorzei
tigen Versagen des Aktuators führen. Solche Aktuatoren finden besondere An
wendung im Bereich der Raumfahrt, können auch im Flugzeugbereich
eingesetzt werden, insbesondere zur aktiven Verformung von Trag
flächenhäuten etc. Der daher besonders im Raumfahrtbereich sehr negative
und nachteilige Effekt eines Versagens der Aktuatoren tritt besonders
vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen
Aktuator nicht mehr auf.
Die Windungen aus Formgedächtnismaterial können einerseits mittels feder
belasteter Umlenkkörper in Form gehalten werden, besonders bevorzugt dann,
wenn die Umlenkkörper Bestandteil der zu betätigenden Strukturelemente des
Aktuators sind. Alternativ dazu können aber bevorzugt auch Struktursteifigkeiten
diese formgebende Funktion wahrnehmen. Dies gilt insbesondere für die Trai
ningsphase. Nach erfolgter Montage am Ort der Anwendung des Aktuators kön
nen diese Hilfsmittel, also entweder die federbelasteten Umlenkkörper oder aber
entfernbare Struktursteifigkeiten entfernt werden. Es verbleibt dann lediglich
eine Anzahl von Drahtwindungen am Ort der Anwendung, die Strukturelemente
des Aktuators formschlüssig umschlingen und mit elektrischen Anschlüssen
und/oder mit mechanischen Befestigungen versehen sind.
Zur näheren Erläuterung werden im folgenden Ausführungsbeispiele einer er
findungsgemäßen Vorrichtung in Form eines Aktuators aus Formgedächtnis
material anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in:
Fig. 1 eine prinzipielle Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines
Aktuators mit Dehnungsverlaufseinzeichnung,
Fig. 2 eine Prinzipskizze eines zweischaligen Umlenkkörpers in der
Schnittansicht,
Fig. 3 eine Prinzipskizze eines einschaligen Umlenkkörpers in der Schnitt
ansicht mit Dehnungsverteilungsdarstellung,
Fig. 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung des reibungsabhängigen Kräfte
verlaufs im Umlenkbereich eines Drahtes aus Formgedächtnis
material, und
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Umlenkkörper, dessen Drähte parallel zu
einander gewickelt sind.
In Fig. 1 ist eine seitliche Schnittansicht als Prinzipskizze eines Aktuators 1 mit
Windungen 10,11 aus Formgedächtnismaterial dargestellt. Der Aktuator weist
Umlenkkörper 20, 21 und 30, 31 auf. Die Umlenkkörper 30 und 31 sind ebenso
wie die Umlenkkörper 20 und 21 zweischalig übereinander angeordnet. Der
Draht 2 aus Formgedächtnismaterial umgreift formschlüssig in Windungen 10,
11 sowohl die inneren Umlenkkörper 30, 20, als auch die äußeren Umlenk
körper 31, 21. Die jeweiligen Anfänge und Enden der auf einer Schale des
Umlenkkörpers liegenden Windungen bzw. das Ende und der Anfang des
Drahtes 2 sind mechanisch befestigt. Diese mechanische Befestigung wie auch
zwei elektrische Anschlüsse des Drahtes 2 sind in Fig. 1 nicht dargestellt. Die
beiden elektrischen Anschlüsse dienen dem Anschluß des Drahtes an eine
Stromquelle, um diesen durch den durch ihn hindurchfließenden Strom zu
erwärmen. Erwärmen und Abkühlen des Drahtes sind erforderlich, um ihn auf
bestimmte Dehnzustände zu trainieren. Durch das Erwärmen und das Abkühlen
tritt innerhalb des Drahtes eines Strukturumwandlung von Martensit in Austenit
und umgekehrt statt.
Die Umlenkkörper 20, 21, 30, 31 sind vorzugsweise isolierend oder als Isola
toren ausgeführt. Dadurch fließt der in den Draht 2 eingeleitete Strom lediglich
durch diesen und nicht durch die Umlenkkörper.
Die inneren Umlenkkörper 20, 30 weisen jeweilige zylinderförmige An
sätze 22, 32 auf. Über diese zylinderförmigen zueinander weisenden An
sätze 22, 32, ist ein Führungsrohr 40 geschoben. Sowohl zylinderförmige An
sätze als auch Führungsrohr 40 werden von einer Vorspannfeder 41 umgeben.
Dieses stützt sich an den Umlenkkörpern 20, 30 ab. Durch Vorsehen der Vor
spannfeder in Verbindung mit dem Führungsrohr und den zylinderförmigen
Ansätzen der inneren Umlenkkörper weist der Aktuator eine vorbestimmte Aus
gangslänge auf. Die um die Umlenkkörper gewundenen Drähte oder der Draht 2
weisen daher ebenfalls eine vorbestimmte Ausgangslänge auf.
Zum Trainieren des Aktuators 1 mit Draht 2 aus Formgedächtnismaterial greifen
an den Umlenkkörpern 20, 30, Kräfte an. Diese ziehen den Aktuator in Richtung
der Vorspannfeder 41 auseinander. Dadurch wird der Draht 2 um einen vorbe
stimmten Betrag gelängt.
Durch eine gleichmäßige Erwärmung des Drahtes bis oberhalb der austeni
tischen Umwandlungstemperatur schrumpft der Draht und wirkt dadurch der
Federkraft entgegen. Auf die Feder wird also eine ihr entgegenwirkende Kraft
als Druckkraft ausgeübt.
Bei Abkühlen des aus Formgedächtnislegierung hergestellten Drahtes unter die
austenitische Umwandlungstemperatur nimmt der Draht wieder seine mar
tensitische Gestalt an. Er dehnt sich also aus. Die Vorspannfeder 41 drückt die
Umlenkkörper in Richtung der Pfeile in die äußere Position. Diese Zugkraft der
Vorspannfeder 41 entfernt die Umlenkkörper 20, 21 und 30, 31 also
voneinander. Der Draht bleibt dadurch im Umlenkungsbereich auf der Ober
fläche der beiden äußeren und inneren Umlenkkörper 20, 21, 30, 31
formschlüssig befestigt auch wenn keine Gewichtskräfte oder äußere
Federsteifigkeiten mehr wirken.
Durch die elektrische Direktbeheizung durch Ausnutzen des physikalischen
Phänomens des in einem elektrischen Leiter wirkenden elektrischen Wider
standes bei hindurchfließendem elektrischen Strom kann der Draht besonders
gleichmäßig erwärmt werden, so daß die austenitische Umwandlungstemperatur
über die gesamte Drahtlänge und den Drahtquerschnitt im wesentlichen gleich
zeitig erreicht wird, sofern dieser gegen Kühlverluste abgeschirmt wird und da
durch adiabate Zustände erzielt werden können.
Besonders vorteilhaft wird eine aktive Kühlung vorgesehen, um die Rückwandlung
in den martensitischen Zustand schnell ausführen zu können. Zu diesem
Zweck ist eine mit Anschlüssen zum Durchleiten eines Kühlmediums ausge
stattete Wärmeisolierung im Bereich der Umlenkkörper vorgesehen. In diesem
Bereich tritt dann das Kühlmedium in direkten Kontakt mit dem Draht und nimmt
durch Wärmeleitung und/oder Konvektion Energie auf, kühlt somit den aus der
Formgedächtnislegierung bestehenden Draht ab. Dadurch ist auch eine erhöhte
Betätigungsfrequenz des Aktuators möglich. Die elektrische Isolierung der ein
zelnen Windungen des Drahtes gegeneinander kann außer dadurch, daß die
Umlenkkörper als Isolator wirken, auch dadurch erfolgen, daß eine isolierende
Ummantelung des Drahtes vorgesehen wird. Darüber hinaus ist zwischen den
einzelnen Windungen des Drahtes ein Abstand eingehalten.
Während des Trainierens des Drahtes treten in diesem Dehnungen auf. Der
Dehnungsverlauf D ist in Fig. 1 ebenfalls dargestellt.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht als Prinzipskizze eines zweischaligen Umlenk
körpers mit zwei Drahtwindungen aus Formgedächtnismaterial. Die beiden
Drahtwindungen umgreifen die beiden Schalen des Umlenkkörpers 20, 21 form
schlüssig.
Durch die Pfeile sind die an den beiden Umlenkkörperschalen und an den bei
den Drahtwindungen angreifenden Kräfte dargestellt. Diese wirken einander
entgegen. Beim Stand der Technik würden aufgrund des Verschiebens entlang
der Kontur der Umlenkkörper zwischen den Drahtwindungen und dem Umlenk
körper Reibkräfte auftreten. Der Grund dafür liegt darin, daß bei den Drähten
des Standes der Technik ein Trainieren im langgestreckten Zustand stattfindet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen ist es so, daß die Drähte aus
Formgedächtnismaterial erst dann trainiert werden, wenn sie bereits auf den
Aktuator aufgebracht sind. Dadurch treten keine Dehnungen auf, hervorgerufen
durch die Reibkräfte, die in dem Draht aus Formgedächtnismaterial bei Über
schreiten der austenitischen Umwandlungstemperatur entstehen können.
In Fig. 3 ist eine Prinzipskizze als Schnittansicht des Umlenkkörpers 20 mit
angezeichnetem Draht und Dehnungsverlauf des Drahtes während des
Trainings mit Kräften F1, F2 dargestellt. Die Reibkraft entlang der Umlenkkontur
des Umlenkkörpers bewirkt eine Abminderung der im Draht wirkenden Zugkraft
in Abhängigkeit vom Umschlingungswinkel α und vom Reibungskoeffizienten µ
in der Form:
F2 = F1.e-µ.α
Im Draht vorhandene oder wirkende Spannungen und Dehnungen sind zu der
Kraft F2 proportional. Während des Betriebes des Aktuators sind die Differenz
spannungen zwischen den reibungsbehafteten und den reibungsfreien Zustän
den weitgehend wirkungslos. Wird der Aktuator folglich in einem Zustand trai
niert, der dem nachfolgenden Betriebszustand entspricht, wie dies erfindungs
gemäß vorgesehen ist, treten die infolge Reibkräften nicht wirksamen Deh
nungszustände gar nicht erst auf.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, welches den reibungsabhängigen Kräfteverlauf im
Umlenkbereich des Drahtes aus Formgedächtnismaterial darstellt. Auf der
Hochachse des Diagrammes ist das Kräfteverhältnis β= F/P und auf der Quer
achse der Umschlingungswinkel α in Grad angegeben. Die einzelnen im Dia
gram m angegebenen Kurven gelten für unterschiedliche Reibungskoeffizienten
µ. Für einen Reibungskoeffizienten von µ = 0,1 ergibt sich beispielsweise ein
Kräfteverhältnis β = 1 für α = 0° und β = 0,9 für α = 90°. Ein solcher
Umschlingungswinkel α = 90° ist in Fig. 3 dargestellt. Das Kräfteverhältnis sinkt
bei demselben Umschlingungswinkel α = 90° bei einem Reibungskoeffizienten µ
= 0,5 beispielsweise auf etwa β = 0,46. Die in Fig. 3 mit F2 bezeichnete Kraft
ist somit bei größeren Reibungskoeffizienten µ kleiner als bei kleinen
Reibungskoeffizienten.
Anstelle der in den vorigen Fig. 1 bis 3 dargestellten Umlenkkörper, welche
federbelastet sind und dadurch die Drahtwindungen in Form halten, können
Struktursteifigkeiten in dem Aktuator vorgesehen werden, die dieselben form
gebenden Funktionen erfüllen. Die formgebende Funktion von entweder Struk
tursteifigkeiten oder Umlenkkörpern mit Vorspannfeder werden insbesondere für
die Trainingsphase des Aktuators benötigt. Nach erfolgter Montage des Aktua
tors am Ort der Anwendung können diese Hilfselemente, nämlich federbelastete
Umlenkkörper oder entfernbare Struktursteifigkeiten entfernt werden, sofern
dies möglich ist. Vor Ort bleibt dann lediglich eine Anzahl von Drahtwindungen,
die formschlüssig Teile der Struktur umschlingen, auf die der Aktuator eine Kraft
ausüben soll.
Eine solche Aktuatoreinheit kann beispielsweise eine Länge l = 30 cm auf
weisen. Diese Aktuatoreinheit kann einen Mechanismus in Form der Draht
windungen, wie in den vorigen Figuren dargestellt, mit einer Kraft von 50 kp
über eine Weglänge von 10 mm bei einem Drahtquerschnitt von 0,176 mm2 und
vier Windungen mehrfach betätigen. Sie wiegt dabei vorzugsweise ohne
Isolierung, welche beispielsweise Styropor sein kann, und ohne elektrische
Anschlüsse weniger als 3 g.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf Umlenkkörper 20, 30 mit parallel zueinander
ausgerichteten Zugdrähten 2. Gestrichelt ist der Normalfall von schiefziehenden
Drähten 3 aus Formgedächtnislegierung angedeutet. Dadurch würde aber der
Betrieb des Aktuators gestört. Es wird dabei eine parallele Ausrichtung der
Drähte angestrebt.
Zur Lösung des Problems wird die eine Schale 20 mit helikalen Riefen 50 der
gestalt ausgebildet, daß infolge der Steigung der Riefen ein Versatz des
Drahtes zur nächstfolgenden Windungsebene erzielt wird. Dadurch kann eine
exakte Parallelausrichtung der Zugdrähte und ein exakter Parallelzug in den
Drähten 2 im Aktuator erreicht werden.
Alternativ hierzu können beide Schalen bzw. Umlenkkörper 20, 30 mit jeweils
der halben Steigung der Riefen versehen werden. Es ergibt sich dann eine
Schrägstellung der Windungen gegenüber dem auf die Achse der Umlenkkörper
gefällten Lot. Hierbei ist vorteilhaft lediglich ein Typ von Umlenkkörper
vorzusehen, was eine Kostenersparnis bedeutet.
1
Aktuator
2
Draht
3
Draht (gestrichelt)
10
Windungen
11
Windungen
20
Umlenkkörper, innerer
21
Umlenkkörper, äußerer
22
zylinderförmiger Ansatz
30
Umlenkkörper, innerer
31
Umlenkkörper, äußerer
32
zylinderförmiger Ansatz
40
Führungsrohr
41
Vorspannfeder
50
helikale Riefe
51
gerade Riefe
D Dehnungsverlauf
D Dehnungsverlauf
Claims (14)
1. Verfahren zum Trainieren eines Elementes aus Formgedächtnislegierung,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Aktuator (1) mit Elementen aus Formgedächtnislegierung versehen wird und
daß der Aktuator (1) als im wesentlichen autarke Einheit anwendungs konform mit fertigmontierten untrainierten Elementen (2) aus Formgedächt nislegierung trainiert wird.
daß ein Aktuator (1) mit Elementen aus Formgedächtnislegierung versehen wird und
daß der Aktuator (1) als im wesentlichen autarke Einheit anwendungs konform mit fertigmontierten untrainierten Elementen (2) aus Formgedächt nislegierung trainiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Trainieren des Aktuators ausschließlich die Dehnungszustände
beeinflußt werden, die beim nachfolgenden Betrieb genutzt werden, wobei
über die freie Dehnlänge der Elemente aus Formgedächtnislegierung
konstante Dehnungen eingeprägt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Umlenkbereich des Aktuators die Elemente (2) aus Formgedächtnis
legierung formschlüssig anliegen und mit Reibung trainiert werden.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewegungsabläufe in einem hinsichtlich der Randbedingungen für
Isolierung und aktive Kühlung geschlossenen Raum trainiert werden.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Trainingsphase Windungen (10, 11) eines Elementes (2) aus Formgedächtnislegierung, die mittels Hilfselementen, insbesondere mittels federbelasteter Umlenkkörper (20, 21, 30, 31) oder durch Struktursteifig keiten des Aktuators geformt sind, belastet werden, und
daß nach erfolgter Montage am Anwendungsort diese Hilfselemente entfernt werden, wobei eine Anzahl von formschlüssig Strukturelemente des Aktua tors, insbesondere Umlenkkörper (20, 21, 30, 31) umschlingenden Win dungen (10, 11) der Elemente (2) aus Formgedächtnislegierung verbleibt.
daß in der Trainingsphase Windungen (10, 11) eines Elementes (2) aus Formgedächtnislegierung, die mittels Hilfselementen, insbesondere mittels federbelasteter Umlenkkörper (20, 21, 30, 31) oder durch Struktursteifig keiten des Aktuators geformt sind, belastet werden, und
daß nach erfolgter Montage am Anwendungsort diese Hilfselemente entfernt werden, wobei eine Anzahl von formschlüssig Strukturelemente des Aktua tors, insbesondere Umlenkkörper (20, 21, 30, 31) umschlingenden Win dungen (10, 11) der Elemente (2) aus Formgedächtnislegierung verbleibt.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kennlinie des Aktuators (1) mit Elementen (2) aus Formgedächtnis
legierung während des Trainings dieser Elemente (2) vollständig aufge
nommen wird und mit Abschluß des Trainings bekannt ist.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der letzte Trainingszyklus als Abnahmetest ausgelegt wird und gemein
sam mit der aufgezeichneten Trainingsgeschichte als Qualifizierungsunter
lage des Aktuators verwendet wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche
1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung ein Aktuator (1) mit Elementen (2) aus Formgedächt nislegierung ist, und
daß der Aktuator (1) als kompakte Einheit montierbar und demontierbar ist.
daß die Vorrichtung ein Aktuator (1) mit Elementen (2) aus Formgedächt nislegierung ist, und
daß der Aktuator (1) als kompakte Einheit montierbar und demontierbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß Elemente aus Formgedächtnislegierung Drähte (2) sind,
daß Windungen (10, 11) aus Formgedächtnislegierung vorgesehen sind, die formschlüssig Strukturelemente (20, 21, 30, 31) umschlingen und mit elek trischen Anschlüssen und/oder mechanischen Befestigungen versehen sind, und
daß zu betätigende Strukturelemente (20, 21, 30, 31) und entfernbare Hilfs elemente (40, 41) vorgesehen sind.
daß Elemente aus Formgedächtnislegierung Drähte (2) sind,
daß Windungen (10, 11) aus Formgedächtnislegierung vorgesehen sind, die formschlüssig Strukturelemente (20, 21, 30, 31) umschlingen und mit elek trischen Anschlüssen und/oder mechanischen Befestigungen versehen sind, und
daß zu betätigende Strukturelemente (20, 21, 30, 31) und entfernbare Hilfs elemente (40, 41) vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß Hilfselement eine Vorspannfeder (41) in Verbindung mit einem
Führungsrohr (40) ist, die zwischen Umlenkkörpern (20, 30) angeordnet ist,
eine geringe Steifigkeit aufweist und zur Formhaltung der Win
dungen (10, 11) des Drahtes aus Formgedächtnislegierung dient.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß Hilfselemente Struktursteifigkeiten des Aktuators sind, die zur Formhal
tung der Windungen (10, 11) von Elementen, insbesondere Drähten (2), aus
Formgedächtnislegierung dienen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umlenkkörper (20, 21, 30, 31) mehrschalig, insbesondere zwei
schalig, sind oder daß mehrere Umlenkkörper übereinander so vorgesehen
sind, daß eine Isolierung der umschlingenden Elemente (2) aus Form
gedächtnislegierung geschaffen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß Riefen (50, 51) auf den Umlenkkörpern derart vorgesehen sind, daß ein
Parallelzug innerhalb der Windungen aus Formgedächtnismaterial gewährt
ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß entweder ein Umlenkkörper mit helikalen Riefen (50) mit einer vorbe
stimmten Steigung und der andere mit geraden Riefen (51) oder beide
Umlenkkörper mit helikalen Riefen mit der jeweils halben Steigung versehen
sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997130383 DE19730383B4 (de) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | Verfahren zum Herstellen einer Struktur, die ein Element aus Formgedächtnislegierung enthält, und Baugruppe zur Durchführung des Verfahrens |
JP20053198A JPH1171662A (ja) | 1997-07-16 | 1998-07-15 | 形状記憶合金から成るエレメントのトレーニング法及び該方法を実施する装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997130383 DE19730383B4 (de) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | Verfahren zum Herstellen einer Struktur, die ein Element aus Formgedächtnislegierung enthält, und Baugruppe zur Durchführung des Verfahrens |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19730383A1 true DE19730383A1 (de) | 1999-01-21 |
DE19730383B4 DE19730383B4 (de) | 2005-08-18 |
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ID=7835820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997130383 Expired - Fee Related DE19730383B4 (de) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | Verfahren zum Herstellen einer Struktur, die ein Element aus Formgedächtnislegierung enthält, und Baugruppe zur Durchführung des Verfahrens |
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---|---|
JP (1) | JPH1171662A (de) |
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CN113302397A (zh) * | 2019-01-11 | 2021-08-24 | Chr.迈尔有限公司及两合公司 | 形状记忆激励器组件及组装方法 |
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