DEP0000158BA - Servomotor. - Google Patents

Description

„.,.,-· 8. Oktober 1948

Friedrich Larxge Berlin-Charlottenburg

Servomotor, vorzugsweise für kur ζ ζ ei ti ge ""Arbeit sleiatungen

Die Erfindung betrifft einen Servomotor, vorzugsweise für kurzzeitige Arbeitsleietur.gen. Solche Arbeite] ei stangen sind z.3. 4as Anheben eines Fahrzeuges, etwa um eine Reparatur an einen Rad ausfiihren zu können, ferner das Zusammendrücken der^'Backen eines Schraubstockes oder Spannfutters, um ein Werkstück oder ein 7,^Terk~'

zeug fectzuhcO ten, oder das Anheben eineE Last, um eine Rolle oder ein anderes Transportmittel darunterzuscbieben, oder die Betätigung einer Bremse usw. Die Bewegungen erfolgen dabei vielfach gegen eine

nicht geringe Gegenkraft, die man bei Handbetätigung durch geeignete Hilfsmittel, wie z.B. Zahnrad-t'bersetzungen, Flaschenzug oder andere mehr verringert. Diese Mittel verlangsamen c'on Arbeitsvorgang, vcrgrössern durch in ihnen unvermeidliche Verluste die aufzuwendende Arbeit und vermehren das Gewicht der Apparatur, was vnhBedeutung ist für transportable Einrichtungen.

Diese Nachteile werden erfind, ungsgeni·:· as durch einen Servomotor vermieden, dessen Wirkungsweise auf der Erwärmung eines eingeschlossenen Stoffes beruht, der eis Arbeitsmittel dient und vorzugsweise seinen Aggregatsustand ändert, d.h. bei der .^rwärmung verdampft und bei der Abkühlung wieder flüssig oder fest vird. Fan wühlt dafür vorteilhafterweise einen Stoff, dessen Verdampfung bei normalem Druck bei etwa 30$ 70^ C einsetzt und dessen Verd&mpfungswärme klein ist, etwa unter 3-00 V/E/'kg. Je nach den Benutzungsbe» dingungen kann man unter mehreren Stoffen einen auswählen. Folgende keineswegs vollständigen Beispiele seien genannt: Schwefelkohlenstoff OSp Siedepunkt 46⁰C Verdampf.-wärme 85 WE/kg Äthyl-Äther C₄II₁₀ Ba?.C " 34,5 " " Äthyl-Bromid C₂ H₅ Br " 38 " " Methyl-Jodid C₂ HJ " 43 "

Chloroform C H Cl, " 62 " « ferner: Äthylacetat, Äthyljodid, Benzol, Methylacetat u.andere. Diese Stoffe haben eine günstig liegende Siedetemperatur und eine niedrige Verdampfungswärme. Da es sich bei richtiger Ausbildung und Bemessung des Servomotors nur um geringe Volumina handelt,

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die von dem verdampftenArbeitsmittel unter Druck auszufüllen sind, erfordert die Verdampfung der deshalb auch nur geringen Menge des Arbeitsmittels auch nur eine g^inge WLrmezufuhr, die z.B. durch eine kleine Gasflamme, Benzinflamme, Spiritueflamme, ein Kerzenlicht oder eine elektrische Heizeinrichtung mit Batteriespeisung oder HetzPj)«isung ohne Schwierugkeit zu erhalten ist. Diese Betriebsweise ist bequem und einfach, sie i?t sucher und jederzeit einsatzbereit. Die Anordnung kann leicht auch so getrofi fen werden, dass mehrere Heizmöglichkeiten benutzbar sind, z.B.

eine elektrische und daneben auch eine Beheizung durch eine äussere

Flamme, etwa durch Abbrennen einer kleinen }ienge Öl oder Spiritus in einer am Servomotor dafür vorgesehenen Mulde oder Rinne.

Der Servomotor braucht bei entsprechender Ausbildung des zu bewegenden Gerätes oder Maschinenteils oder des Werkzeugs nur cie Bewegung zu leisten. Das Festhalten der erreichten Stellung kann dann durch mechanische Sperrmittel gesichert werden, solange es notwendig iat. Wenn man zum Vergleich an elektromagnetische Haltevorrichtungen denkt, z.B. an solche sum Einspannen eines Werkssuges oder Werkstückes, kann durch anhaltende, z.B. elektrische Beheizung eine ebenfalls beliebig lange anhaltende Kraft durch das Arbeitsmittel erzeugt werden, sogar mit geringerem elektrischem Aufwand als bei einer elektromagnetischen Haltevorrichtung.

Benutzt man ein mechanisches Sperrmittel, go wird der Servomotor, um die Sperre zu lösen, kurzzeitig betätigt, bei gelöster Sperre kühlt sich dann sein Arbeitsmittel ab, und der Motor kehrt in seine Anfangsst ellung zurück. Eine solche Betätigungsweise kommt beispielsweise für die Verwendung des Servomotors bei einem Wagenheber in Betracht. K^st hebt er den Wagen in die gewünschte HöheS dort

hält den 7v'agen eine mechanische Sperre, die sich erst lösen

lässt, wenn sie zuvor durch ein erneutes Anwärmen aes Arbeitsmittels entlastet wurde. Die Sperre wird dann z.B. elektromagnetisch zurückgehalten, während der Wagenheber bei fortschreitender Abkühlung des Arbeitsmittels wieder zusammensinkt, den Wagen also wieder auf seine RädTer stellt. Wird der Servomotor bei einem Schraubstock

angewendet, so kann der erzeugte Pressdruck zwischen den Backen vom Grund der Beheizung abhängig sein. Bei einer and >ren Ausführungsart dient der Servomotor dazu, den Backenabst?,nd nur bis zum Anliegen am Werkstück zu verringern, also das langwierige Drehen an der Schraubspindel durch eine selbsttätige Bewegung der einen Backe zu er petzen. Dafür kann beispielsweise ein Pi.sskon.takt in einem elektrischen Heizkreis vorgesehen sein, södass der Arbeiter beide Ö&nde frei hat. Sobald die automatische Bewegung aufhören

aufhören soll, kann eine Sperrklinke die verschiebbar gelagerte

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Mutter fUr die Schraubspindel festlegen, sodass ei»ger?tliche

Pestspannen des Werkstückes jetzt durch eine nur Weine Verdrehung der Schraubspindel erfolgt. Die Schraubspindel kenn wesentlich kurzer sein als bei normalen Schraubstöcken der bisherigen Bauart.

Es gibt noch zahlreiche andere, an sich ebonfalls neue Anwendungsmöglichkeiten für den neuen Servomotor. Kr kann z.B. auch verwendet werden, um ein Türschloss oder ein Schrankschloss ohne Schlüssel zu betätigen, oder uri eine zusätzliche Sicherheit für ein solches Schloss zu schaffen. Zum öffnen des Schlosses ist dann eine Erwärmung bis auf einen vorbestimmten Temperaturbereich dem Arbeitsmittel zu erteilen. Ein Beiöpiel dafür ist in einer noch zu beschreibenden Abbildung wiedergegeben.

Das Arbeitsmittel wird, um Verluste zu vermeiden, am besten in einem bei innerem Überdruck sich kräftig dehnenden Behälter, Beutel oder Schlauch hermetisch eingeschlossen. Der Behälter kann ein Dehnungs-Hohlkörper aus Metall sein oder aus natüriieimern oder synthetischem Gummi oder einer anderen geeigneten elastischen Masse bestehen. Man kann den Druck des Dehnungskörpers unmittelbar auf den zu steuernden Maschinenteil einwirken lassen oder etwa weil es an dem dazu notwendigen Platz fehlt, such mittelbar, indem der Dehnungsfeörper eine Fiü.-sigkeit, Öl oder Glyzerin, verdrängt, die ihrerseits hydraulich den Maschinenteil oder das Gerät steuert. Eine derartige Ausführungsform kommt z.B. bei einem Wagenheber in Betracht, weil dort eine möglichst kleine Anfangshöhe erforderlich ist. AuBserdem kann man die für die bekannten hydraulichen Wagenheber bekannten Dichtungen als erprobte Faschinenteile übernehmen.

Zur Erläuterung der Erfindung rind einige Ausführungsbeispiele in Abbildungen 1 bis 4 skizziert.

Abb. 1 erläutert ein Anwendungsbeiepiel der Erfindung bei einem Wagenheber, wie ihn Automobile mitbichfuhren.

Abb. 2 und 3 feehanaeln zwei Anwer.aungsbeispiele bei Schraub stocken.

Abb. 4 gibt ein Beispiel für einen Einsatz des neuen Servomotors bei einem Türschloss oder Schrankschlosc.

In Abb. 1 ist i der Pussteil und 2 der beweg_icl.e hebbare Teil eines V/agenhebers. Der Pussteil enthält einen Federungskörper 3, der in diesem Beispiel aus sechs einen gasdichten gemeinsamen Hohlraum bildenden einseihen federnden Gliedern bseteht. Ein Topf am unte en Ende ist damit verbunden, in d -m sich eine Plüssigkeit befindet, die durch eine Holzspirale 5 elektrisch erwärmt werden

kann. Dafür sind Leitungen 6 — gerebenenfal s eine einzire Drahtleitung

leitung — und ein SnschlußsteOteer 7 vorgesehen. Zu der Einrichtung gehört n^ch eine mechanische Sperrvorrichtung, die ?us einer oder nach Bedarf mehreren Sperrwalzen 8 auf zugehörigen Sehrägflrchen 9 besteht. Ks ist noch eine Freiklirke XO vorhanden, die bei Erregung sines kleinen Elektromagneten 11 die 7/alze 8 nicht in die Sp err rt ellung gelang an lä-sst. Der Elektromagnet 11 wird über eine Leitung 12 gespeist. In der Zuleitung von der Autobatterie zum Wagenheber od?r von einer Netzsteckdoee zum Wagenheber sind je ein Schalter 13 und 14 vorgesehen für die Heizwicklung 5 und den Elektromagneten 11, die eingeschaltet sind, solange der zugehörige Schalter durch anhaltenden Druck mit der Hand geschlossen gehalten wird. Zum Hochf ar ren oes Wagenhebers braucht man nur e einen der Schalter 13 und 14 su sch lessen, bis die Erwärmung und die dadurch verursachte Druckentwicklung im Behnungskörper 3 den Wagen genügend gehoben hat. Die mechanische Seibetsperrung hält dann den Wagenheber in der erreichten Stellung fest, 'frill man den Wagen wieder tenken, dann sch.iesst man be:'or Schalter 13 und 14· Sobald dann der sich dehnende Dehnungskörper die Sperrwalze 8 entlastet, hebt der Elektromagnet 11 die Sperrwalze hoch, sodass der Teil 2 des Wagenhebers mit fortschreitender Abkühlung des Arbeitsmittels im Dehnungskörpsr langeein herabsinkt.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dasc die Abbildung nicht maßstäblich gehalten ist. namentlich ist die Il-nge def Federungskörpers 3 in kaltem Zustand geringer als gezeichnet. Um die Hubhöhe des Teiles 2 zu steigern, kann ein zweiter Dehnungskörper im innern des Hohlen Teiles 2 untergebracht sein. Zwischen beiden liegt dann als Druckfläche für beide eine Platte 15, die zweckinässigerweise eine Wärmeisolierung darstellt. Man hat es in der Hand, durch die Wahl der Wärmei.olierung 16,17 die Geschwindigkeit der Wiederabkühlung des Arbeitsmittels nach der Abschaltung der Reizquelle zu bestimmen.

Wenn nicht durch einen elektrischen btroia Bondern aurch eine äussere Blamne geheiztjwerden soll, dann kann man am Pussende unten eine Rinne vorsehen fur aie Aufnahme einer kleinen !!enge Benzin oder einer sonstigen Brennflü&sigkeit, die mittels eines Streichholzes angezündet wird. Der Topf 4 eua gut '""rmeleitendem Stoff erhält dann zweckmässig einen Ansatz ebenfa ±a aus gut leitendem Stoff, der nach aunsen bis in d3n Bereich dar Pl amme hervortritt.

Um die mög iche Hubhöhe des Wagenhebers zu steigern, ist es notwendig, den ausfahrbaren Teil 2 im Innern des ^ussteil 1 soweit wie möglich nach unten zu verlängern. Zu dsm Zweck kann man die Platte 15 fort .assan und den l'ehnungskcrper 3 in da ε Innere des

Teiles 2

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Teiles 2 verlegen.Man kann aber auch,beispielsweise weil man es vorzieht,einen kürzeren Behnungskörper mit grosserem Durchmesser zu verwenden,den Dehnungskörper ausserhalb des Y/agenhebers, etwa seitlich am Fussteil,anordnen und durch ihn eine Flüssigkeit verdrängen,die im Wagenheber hydraulisch zur Wirkung kommt.Man

hat dann volle Freiheit in derc Wahl des Durchmessers des Dehnungskörpers, der dadurch einfacher wird,und kann ihn sogar ganz vom Wagenheber trennen,mit dem er nur durch eine Druckleitung ver bunden sein muss· -^as hydraulische Zwischenglied bietet ferner eine Möglichkeit der Kraftubersetzung, was ebenfalls von großem Wert sein kann·

Abb. 2 zeigt einen Schraubstock mit einem festen Teil 2o und einem beweglichen Teil 21. Beide sind durch ein Gelenk 23 miteinander verbunden. Der feste Teil 2o ist am Werktisch 24 festgeschraubt. Je ein Blech 25 ilj-g"* vor und hinter den Teilen 2o und 21. Diese Bleche werden hinter dem Rücken des Teiles 21 durch einen Bolzen 26 und am anderen Ende durch ein Querblech 27 zusammengehalten. Siii Federungskörper 28 mit einer Heizspirale. 29 liegt derart innerhalb des von den Blechen 25'gebildeten Rahmens, daß er einerseits gegen den Rücken des Teiles 2o und andererseits gegen das Querblech 27 anliegt. iber einen am Bein des 'Werktisches 24 angebrachten Regler 3o wird der Strom in der Spirale .29 eingeschaltet und eingestellt. Durch die eintretende Erwärmung dehnt Dich der Dehnungskörper 28, und in gleichem Fa"e v/ird der ".bstand zwischen den 3acken der Teile 2o und 21 geringer. Ist so das .Terkstück gefaßt, dann hängt es von dem Grad der eingestellten Ileizstärke ab, mit welcher Kraft das .<erkst-rck zwischen den -Backen eingespannt wird· Unterbricht man den Heizstrom, dann beginnt die Abkühlung des im Dehnungskörper eingeschlossenen arbeitsmittels, und alsbald auch die öffnung der Jcliraubstockbacken.

Eine andere Anwendung der Erfindung bei einem Schraubstock zeigt Abb. 3. Der bewegliche Teil 21 -des Schraubstockes hat eine im Vergleich zu den üblichen etwas verkürzte schraubspindel 31. Die Kutter für diese Spindel ist mit 32 bezeichnet und wird von der Spindel 31 getragen.Durch zwei cn ihr befestigte Blechfahnen 33, die' in je einen senkrechten schlitz in Teil 21 verschiebbar sind, ist die rut te r 32 an einer Drehbewegung gellindert. Durch Reehtsdrehen der Spindel 31 zieht man die T^rutber 32 an den Topf 34 der Spindel heran. Die Kutter 32 ist nun in einen Blechbügel 35 eingehängt, der den --"eil 2o und einen auf dessen Rücken aufgesetzten Dehnungskörper 36 umschließt, ir-c eine Heizeinrichtung 37 eingeschaltet, so streckt sich der Dehnungskö ro er 36 und zieht die

Futter 32 nach links, bis die "beiden Backen des Schraubstocks das Vsrkstück berühren. In dieser Stellung oder kirre vorher kann ein Fallbügel 38, der bei 39 drehbar gelagert ist, in eine passende Aussparung 4o des rileelibügels 35 einfalJen. Die Kutter 32 kann dann nicht nach rechts zurückweichen, wenn jetzt die Spindelschraube 31 angezogen wird, um das Werkstück endg" ltig festzuspannen. läßt man den Fallbügel 38 außer Gebrauch, dann hängt der iiinspanndruck von dem Federungskörper 36, d.h. vom Grad der Srwärmung des eingeschlossenen Arbeitsmittels ab,

Die Heizeinrichtung 37 besteht hier aus einem von Innern de^ Dehnungskörpers ausgehenden und am äußeren ICnde geschlossenen Röhrchen, das in Längsrichtung von einen mitteis des Reglers eingestellten elektrischen Strom durchflossen wird und sich dabei erwärmt. Die T!ende des Arbeitsmittels in dem Dehnungskörper ist groß genug, um das Röhrchen stets gefüllt zu halten« Auch beim Schraubstock kann ein hydraulisches Zwischenmittel angewendet r/erden; der hydraulische Zylinder nimmt dann etwa die stelle des Dehnungskorpers ein.

Den Einsatz des, neuen Servomotors boi einen Sicherheitsschloß erläutert an einem willkürlichen Beispiel Abb. 4 · Dabei sind der Jinfachheit wegen alle Teile so gezeichnet, als v/erm sie in derselben Jbene oder jedenfalls in zur Zeichenebene parallelen Ebenen lägen. Die ochloßzunge ist 1; ihr gejen-über ste,ht eine Gegenzunge 2. Die Grenzfläche zwischen beiden muß soweit nach links geschoben werden, daß sie gerade in der Öffnungsebene 3 liegt; dann läßt sich die Tür öffnen. liit der Zunge 1 ist eine Schablone 4 verbunden-und mit dieser ein Stößel 5. Durch ein nicht gezeichnetes Handrad wird ein Hocken 8 gedreht· Dieser drückt auf eine Kappe 7 und weiter auf eine Fdder 6, die ^_nf dem Stößel 5 aufliegt, /enn daduuch die Schablone 4 nach links verschoben wird, ist das Schloß geöffnet. Schablone 4 enthält in drei Huten 9,lo,ll je ein Sperrg~>ied 12,13,14 an je einer »-"tange 15,16,17, die alle, um eine Achse 18 schwenkbar sind. Ton den drei Stangen gehen drei Platinen 19»2o,21 nach oben bis in den Bereich des Schlüssels 2"2. 7ird der Schlüssel in das Schlüsselloch 23 ganz eingeschoben, dann werden die Platinen 19,2o,21 je soweit herabgedrückt, daß die Sperrglieder 12,13,14 in der schablone 4 in einer durchgehenden Fittelnut 24 stehen. Dar -7eg für sine Bewegung der Schablone nach links ist dann frei.

Das Sch'oß kann noch auf eine andere ./eise und zwar ohne Schlüssel geöffnet werden. Da^r u wird ein Servomotor nac/i der Erfindung eingesetzt. Die Stangen 19,2o,21 können auch durch den linken Arm

eines

eines doppelarmigen Hebels 25 herabgedrückt werden· Dazu ist dann ein Keil 26 nach links zu schieben. Das richtige Haß^dafür ist dann erreicht, wenn eine Rolle 27 am rechten Ende des Hebels 25 auf dem Keil die der Linie 28 entsprechende Lage einnimmt. Dann ist wiederum die Schablone frei für eine Bewegung nach links, um die Tür zu öffnen. Die Verschiebung des Keiles 26 kann nun ein Dehnungskörper mit einer beheizten und leicht siedenden Flüssigkeit, ein Servomotor nach der Erfindung, bewirken. Es ist eine Erwärmung bis auf einen bestimmten Temperaturbereich notwendig, weil vorher die Sperrglieder 12,13,14 nicht die Mittelnut 24 erreichen. Bine übertriebene Erwärmung führt die Sperrglieder wieder aus der Mittelnut heraus und jenseits der Mittelnut von neuem %n die Sperrnuten 9,lo,ll sodaß das Schloß dann wieder verriegelt ist. Der Einsatz des Servomotors nach der Erfindung ist durch einen Pfeil 29 ang-e&e«. gedeutet. An einem Thermometer oder einem sonstigen Anzeigegerät erkennt man, wieweit die Erwärmung des Arbeitsmittels gekommen ist.

Statt Ersatz für den Schlüssel kann der Servomotor auch eine zusätzliche Sicherung bilden· Beispielsweise kann ein Sperriegel nur durch einen Servomotor nach der Erfindung verstellbar sein, sodaß das Schloß ohne richtige Bedienung des Servomotors nicht geöffnet v/erden kann»

Die gegebenen Beispiele sollen die Erfindung v/eder auf diese Anwendungsfälle noch auf die gezeigten Arten der Durchführung beschränken, da weder die einen noch die anderen vollzählig und vollständig beschrieben oder gezeichnet werden können.

Ansprüche;

Claims (12)

- 8 Anspruch

1. Servomotor, vorzugsweise ^:|Pür'^urz¹25iirT^e Arbeitsleistungen, dadorcl gekennzeichnet, daß seine" Wirkungsweise auf der Erwärmung eines eingeschlossenen Stoffes beruht, der als. Arbeitsmittel dient und vorzugsweise seinen Aggregatzustand wechselt.

2. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß das Arbeitsmittel eine Flüssigkeit ist, deren normaler Siedepunkt bei etwa 3o° — 7o C liegt und deren Verdampfungswärme gering ist, und möglichst unter 1 oo WE/kg liegt.

% Servomotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Arbeitsmittel in einem hermetisch geschlossenen Dehnungskörper untergebracht ist.

4· Servomotor nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet daß er nur dazu dient, einen Maschinenteil oder 7/erkzeugteil durch die in ihm erzeugte Kraft zu verstellen, woraufhin der Teil in der erreichten Eage mechanisch gesperrt wird.

5» Servomotor nach Anspruch 1, vorzugsweise nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugteil oder Maschinenteil zwecks Lösungeaus der Sperrstellung vorübergehend durch die Kraft des Arbeitsmitteis fortgedrückt wird.

6· Servomotor nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet daß der geschlossene Dehnungskörper aus Metall besteht, z.B. aus einen in Richtung der Längsachse dehnbaren Wellrohr·

7. Servomotor nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet daß das Arbeitsmittel elektrisch heizbar ist.

8. Servomotor nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet daß das Arbeitsmittel eine Flüssigkeit, z.B. Öl oder Glyzerin, verdrängt, die ihrerseits hydraulisch Arbeit leistet, z.B. einen Wagenheber für Fahrzeuge, eine Festspann-und Festhalte-Vorriehtung betätigt.

9. Servomotor nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet daß der Dehnungshohlkörper aus natürlichem oder synthetischem Gummi oder einer ähnlich sich verhaltenden Masse besteht.

lo. Anwendung eines Servomotors nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurcJ gekennzeichnet, daß durch ihn Wagenheber für Automobile betätigt werden und eine für den Anschluß an die Auto-Batterie vorgesehene Pleizeinrichtung das Arbeitsmittel erwärmt.

11. Anwendung eiijes Servomotors nach Anspruch 1 oder folgenden bis Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet daß durch ihn Festspann- und Pesthaltevorrichtungen für zu "bearbeitende Werkstücke oder für '•.'erkzeuge betätigt werden.

12. Anwendung eines Servomotors nach Anspruch 1 oder folgenden bis Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet daß durch die ßrwärmung des Arbeitsmittels bis in einen bestimmten Temperaturbereich Sperrglieder oder andere Sewegungsglieder mechanischer Anordnungen verstellt -,/erden, ζ.3. die "Verriegelung eines Schlosses durch Einstellen von Gperrgliedern aufgehoben "drd.