EP2571033A1 - Verstelleinrichtung mit Bremselement - Google Patents

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EP2571033A1
EP2571033A1 EP11181121A EP11181121A EP2571033A1 EP 2571033 A1 EP2571033 A1 EP 2571033A1 EP 11181121 A EP11181121 A EP 11181121A EP 11181121 A EP11181121 A EP 11181121A EP 2571033 A1 EP2571033 A1 EP 2571033A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
adjustment
adjusting
wall
brake
adjusting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11181121A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas BRÜCKNER
Michael Schwalm
Michael Hock
Andreas Kleemann
Artur Meisberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fresenius Kabi Deutschland GmbH
Original Assignee
Fresenius Kabi Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fresenius Kabi Deutschland GmbH filed Critical Fresenius Kabi Deutschland GmbH
Priority to EP11181121A priority Critical patent/EP2571033A1/de
Publication of EP2571033A1 publication Critical patent/EP2571033A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/088—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures provided with means for absorbing shocks

Definitions

  • the present invention relates to an adjusting device, in particular an actuator according to the preamble of claim 1.
  • Such an adjustment device can be used, for example, in the context of a welding device for welding medical products, such as e.g. Hoses or bags are used.
  • a welding device for welding medical products such as e.g. Hoses or bags are used.
  • Such welders are often used in an environment where excessive noise is troublesome and to be avoided, such as e.g. in hospitals or blood banks. There is therefore a need for particularly quiet adjusting devices.
  • Such adjustment usually have a chamber in which a walled by at least one wall space is provided.
  • an adjusting element which is optionally provided for the displacement of a component coupled thereto, along the wall translationally, that is, rectilinear or linear, adjustable, wherein during the adjustment of the adjusting a volume of the space is changed.
  • the adjusting element is guided, for example, in a cylindrical sleeve and bounded together with the inner wall of this sleeve and a surface opposite the adjusting element the space. If the adjusting element is now adjusted similarly to a piston inside the sleeve, the volume of the space defined by the adjusting element increases or decreases.
  • This space with a fluid therein, such as air, can now be used to slow down or dampen an adjusting movement imposed on the adjusting element and thus in particular to reduce the noise during the adjustment of the adjusting element, in particular a stop sound.
  • a stop sound usually arises when the adjusting element at a provided within the space stop which predetermines an end position of the adjusting element, such as. B. a plate opposite the adjusting plate strikes at high speed.
  • the US-A 5,663,700 shows an actuator in which a ferromagnetic piston is mounted linearly displaceable in a wire-wound, hollow cylindrical coil housing.
  • a lateral surface of the piston and an inner surface of the bobbin case there are provided two bands respectively not fully circulating on an O-ring, so that fluid located in the bobbin case leaves a space only at openings left by the bands which are not completely circulating can, which is defined by a bottom of the bobbin case, the inner wall of the bobbin case and the displaceably mounted piston (or its underside). If the pistons are moved in the direction of the bottom of the coil housing during rapid adjustment, thereby reducing the volume of the space, the air can not flow off abruptly and is compressed.
  • the initially correspondingly increasing pressure in the chamber thus counteracts an adjustment of the piston and brakes it, so that the piston strikes at a lower speed in the region of the bottom of the coil housing.
  • An associated stop sound is thus less than without such a measure on the lateral surfaces of the piston.
  • the present invention has for its object to provide a further adjustment of the aforementioned type, without sacrificing a reduced noise in an adjustment of an adjustment.
  • the adjusting device comprises a chamber in which a space bordered by at least one wall is provided, an adjusting element which is adjustable translationally within the chamber along the at least one wall such that during the adjustment of the adjusting element of the adjusting element and the wall the chamber changed space, and a braking element which is arranged on the adjusting element and which is designed and provided to counteract an adjustment of the adjusting element in at least a first adjustment direction, wherein by the braking element an outlet of befindlichem in the space and compressed by the adjustment of the adjusting element in the first adjustment direction fluid is inhibited over a region between the adjusting element and the at least one wall, according to the invention the braking element has at least one displaceable braking portion which is pressed in an adjustment of the adjusting in a first adjustment direction by compressed fluid in the direction of the wall.
  • an overpressure is generated within the space through which a pressing of the brake section in the direction of the wall.
  • the volume of the space is reduced, so that the pressure within the space increases relative to a rest position of the adjusting element. It turns a positive overpressure, which presses the brake section towards the wall. Due to this overpressure, there is consequently a compressive force on the brake section, which presses it in the direction of the wall. Also, the displacement of the brake section may be a consequence.
  • such a brake element or brake section is not a purely static seal which inhibits the outflow of fluid through a gap between the adjustment element and the at least one wall.
  • a dynamic seal is provided as a braking element, in which a brake section is pressed by the compressed fluid - preferably sealing - against the wall or is pressed against existing already resting on the wall at rest adjusting element stronger against the wall.
  • the brake section thus unfolds depending on the pressure built up in the space only when adjusting the adjusting element in the first adjustment direction, a sealing effect or an existing sealing effect is amplified in adjusting the adjustment in the first adjustment.
  • a braking force generated by the compressed fluid which counteracts the adjustment of the adjustment, increased by the pressing and / or the displacement of the brake section.
  • a surface is provided on the braking portion, which extends at least partially obliquely to the adjustment in the direction of the wall, so that compressed by the adjusting and pressed against this surface fluid causes a compressive force on the brake section, which is a directional component on the Wall to have.
  • the surface is accordingly inclined relative to the wall and the first adjustment direction.
  • the brake element is formed in such an embodiment as preferably completely encircling V-ring seal.
  • a counterforce to the adjusting force acting on the adjusting element is preferably due to an adjustment of the adjusting element (ie, the static friction is as low as possible, which can be achieved by adjusting the dimensions of the brake element and the wall) by the compressed fluid. and, in a further alternative embodiment, generated only when a certain threshold is exceeded.
  • a certain threshold is exceeded.
  • high speed of the adjustment of the pressure built up by the compressed fluid pressure sufficient to achieve a sealing effect by the movable brake section and to generate a force acting on the adjusting braking force.
  • provision may be made in particular for the brake section to be brought into contact with the wall only with the adjusting movement of the adjusting element and due to the compressive force acting on the braking section by the compressed fluid.
  • the adjusting device with the adjusting element and the braking section is designed such that when the adjusting element is displaced in a second adjustment direction opposite to the first adjusting direction, the braking section is pushed away from the wall, preferably displaced away.
  • the pushing away or the displacement can take place by means of a negative pressure generated in the enlarging space.
  • a negative pressure is generated, through which the correspondingly formed brake section is pushed away from the wall or even displaced away, as a result of which the sealing effect and thus the braking effect are significantly reduced. This allows fluid to flow past the brake element into the room.
  • a brake element that closes or at least constricts a flow region between the adjusting element and the wall in an adjustment of the adjusting element in the first adjustment by means of the displaceable brake section, in order to achieve a braking effect can thus be designed so that it in an adjustment in the second adjustment direction Entry of fluid allowed in the confined space.
  • the adjustment of the adjustment in the second adjustment can be done by the reduced compared to the first adjustment braking effect in less time and / or with less effort.
  • the wall is further configured such that a braking action of the braking element achieved by the braking section is different along an adjustment path of the adjusting element in one adjusting direction, while the position of the braking section remains the same relative to the adjusting element. So can be achieved on the formation of the brake section opposite surface of the wall that the brake section provides for a greater or lesser braking effect on the adjustment.
  • the diameter of a hollow cylindrical sleeve, in which the adjusting element is displaceably guided in a piston be locally reduced, so that a arranged on the adjustment and in the direction of the inner wall of this sleeve radially outwardly displaceable brake section in the region of reduced diameter flow region narrows to a greater extent and thus slows down an adjustment more.
  • the wall has at least two different regions axially offset along the first adjustment direction, along which the brake section arranged on the adjustment element is guided during an adjustment of the adjustment element, wherein the at least two regions are formed such that at a staggered position of the brake section relative to the adjusting element, a distance of the brake section from the wall in the two areas is different. Accordingly, if the brake section is displaced to the same extent or not displaced, the brake section could still be spaced apart from a wall in a first area, so that fluid can escape from the room through a gap resulting therefrom, while the brake section seals in a second area adjoining it rests against the wall.
  • the wall and the displaceable brake section are coordinated so that the displaceable brake section can only come into contact with the wall at a sufficient approximation of the adjustment to a possible end position to a leakage of fluid between the wall and adjusting stronger to inhibit or prevent.
  • the wall and the displaceable brake section are coordinated so that the displaceable brake section can only come into contact with the wall at a sufficient approximation of the adjustment to a possible end position to a leakage of fluid between the wall and adjusting stronger to inhibit or prevent.
  • only a substantial deceleration of the adjusting element in an end region before a striking of the adjusting element would accordingly be provided on a stop defining a possible end position. Due to the deceleration in this end region of the adjustment path, a possibly occurring impact noise would be reduced, at the same time the adjustment in areas away from the stop is not necessarily hindered.
  • the braking element is designed with its displaceable braking portion so that it prevents leakage of fluid from the space between the adjusting element and the at least one wall in the rest position. Consequently, such a brake element also seals a gap formed between the wall and the adjusting element in a rest position of the adjusting element and thus completely blocks the escape of fluid in this area.
  • the adjustment device has at least one further exit area through which compressed fluid can escape from the space without that Brake element counteracts an outflow of the fluid here.
  • a passage opening or a plurality of through-openings may be provided on the wall, on the adjusting element or on another component bounding the space, which fluidly connects or connects the space with an outer space surrounding the adjusting device.
  • About such a passage opening or more such passage openings can also at dormant Adjustment fluid escape when the adjustment has been previously displaced and fluid was compressed.
  • An exit region thus provides a defined flow outlet which permits the reduction of the overpressure prevailing in the space of the adjustment device which adjusts itself in the first adjustment direction as a result of the adjustment movement of the adjustment element. Consequently, the braking effect of the displaceable brake section unfolds only in the case of a comparatively fast adjusting movement of the adjusting element, but not during standstill or idle state of the adjusting element or during only a slow adjusting movement.
  • the displaceable brake section is made of a flexible or elastic material.
  • an elastic braking section it has the tendency to approach its original shape against the pressure force acting on it. In this way, it can be achieved, for example, that the brake section does not bear against the wall of the room in the chamber or at least does not bear in a sealing manner when the adjusting element does not move.
  • an elastic braking portion may also be formed so that it is biased in the direction of a sealing abutment against the wall, in order to z. B. ensure that a gap between the adjustment and the wall over the brake section always (ie, even with dormant adjustment) is sealed.
  • the choice of an elastic material helps to compensate for tolerances between the different components.
  • the brake element and preferably also the brake portion is annular in the manner of a V-ring seal or in the manner of a sealing lip and arranged on the adjusting element.
  • the brake element or the brake section is formed completely circumferentially. In this way, for example, at any point substantially the same braking effect can be achieved.
  • an adjusting device preferably has an electromechanical drive for adjusting the adjusting element.
  • the adjusting element is preferably part of an actuator and has an adjusting element as an armature or plunger, which is translationally or linearly adjustable by the application of an electrical voltage to a coil of the adjustment.
  • the adjusting device is designed and provided for displacing a component coupled to the adjusting element, in particular a welding head.
  • Such a welding head for example, for high-frequency welding of plastic components, such.
  • the welding head is displaced back and forth relative to a device housing between a welding position and a rest position via the adjusting element of the adjusting device. Due to the design of the adjusting device with a movable brake section in this case ensures that z. B. the assumption of the welding position is associated with the lowest possible noise.
  • a welding module in which a welding head mounted in a translationally adjustable manner in a housing of the welding module can be displaced via the adjusting device.
  • a module is understood as meaning a prefabricated structural unit which can be inserted into a higher-order device, preferably interchangeable.
  • FIGS. 1A to 1C are schematically shown two embodiments of an embodiment designed as an actuator adjusting and a known adjustment according to the FIGS. 1A to 1C compared in three different positions.
  • the individual adjusting devices are each shown in section and illustrate an adjustment of an adjusting element in the form of a plunger 1 of a lifting magnet along an adjustment direction V, starting from a first (rest) position ( Figures 1A, 2A and 3A ) via a second (intermediate) position ( Figures 1B, 2B and 3B ) to a third (end) position ( Figures 1C, 2C and 3C ).
  • a plunger core 1 in this case has a magnet or, which is preferred, a ferromagnetic component and is driven in each case via an electromagnet 2 which generates a magnetic field by applying a voltage which moves the plunger core 1 in the adjustment direction V to the electromagnet 2.
  • the solenoid 2 may be formed by a coil with or without a core.
  • the plunger core 1 is here in each case substantially disc-shaped and fastened to a guide element in the form of a guide rod 3.
  • the guide rod 3 is guided in a hollow cylindrical guide 20 of the electromagnet 2 longitudinally displaceable and translationally adjustable.
  • the guide rod 3 is arranged substantially centrally in the electromagnet 2 displaceable and mounted in the guide 20 so that a fluid, preferably air, between the guide 20 forming inner walls and the outer surface of the guide rod 3 can flow.
  • the plunger core 1 of an actuator is adjusted unrestrained in the adjustment direction V when a voltage is applied to the electromagnet 2.
  • a flat (lower) side 11 of the plunger core 1 facing the electromagnet 2 is thereby approximated to a flat and essentially flat front or upper side 21 of the electromagnet 2.
  • the air is accordingly pressed upon approach of the plunger core 1 to the electromagnet 2 in the gap between the guide rod 3 and the inner wall of the guide 20, as well - relative to the center of the plunger 1 or the guide rod 3 - radially outward.
  • the air can flow off over the edge of the underside 11 and thus over the edge of the plunger core 1 from the intermediate space formed by the plunger core 1 and the electromagnet 2 to the side and upwards, if this gap is created by the adjustment of the plunger core 1 in the adjustment direction V in its volume is further reduced until the plunger core 1 abuts with its underside 11 on the upper side 21 of the electromagnet 2 (see position of the FIG. 1C) ,
  • a deceleration of the plunger core 1 accordingly takes place at most by the air resistance. However, this does not substantially attenuate the adjustment movement of the plunger core 1 in the adjustment direction V, so that the plunger core 1 strikes the top side essentially unrestrained, which, depending on the field of use of the adjusting device shown, can lead to undesired noise development.
  • a brake element 5 and the plunger 1 at least in the portion of its total possible adjustment before reaching its end position in which he strikes the top 21, bordered by a wall 4.
  • the brake element 5 and the wall 4 together prevent unhindered outflow of compressed air from the plunger core 1, so that upon adjustment in the adjustment direction V, a pressure builds up in the space H and leads to a deceleration of the adjusting movement.
  • FIGS. 2A to 2C are in the sectional view of two wall sections can be seen, which are part of a plunger core 1 in the region of the top 21 enclosing wall 4, and two each a wall section
  • This wall 4 thus defines a sleeve portion in which the plunger core 1 is slidably guided together with the brake element 5 before the plunger core 1 strikes against the upper side 21.
  • the wall 4 defines the substantially cup-shaped space H, into which the plunger core 1 can be inserted via its open side, so that it likewise bounds the space H, which is then enclosed on all sides.
  • the air in the space H can thus no longer easily escape and is compressed by the plunger core 1, when it approaches the serving as a stop top 21 further.
  • circumferential static seal which rests immovably on the inside of the wall 4, is in the embodiments of the Figures 2A to 2C and 3A to 3C the brake element 5 configured with the brake element sections shown here as a V-ring seal with a displaceable brake section 5.1.
  • This displaceable brake section 5.1 projects obliquely from a connecting section 5.2 of the brake element 5 in the direction of the wall 4 and inclined to the adjustment direction V in the manner of a sealing lip.
  • the brake element 5 is fixed to the edge 4 of the immersion core 1 opposite the wall 4 via the connecting section 5.2.
  • the displaceable brake section 5.1 is integrally formed with this connecting section 5.2 and here made of an elastic material, for example made of plastic or rubber. In this way, the brake section 5.1 is elastically displaceable relative to the plunger core 1 and the connecting section 5.2 fixed thereto.
  • the brake section 5.1 forms by its oblique or inclined course of the top 21 facing surface.
  • Adjustment direction V presses the air compressed by the plunger core 1 in the space H against this surface of the brake section 5.1, wherein the oblique course of the space H facing surface of the brake section 5.1 and the relative to the rest position in the space H resulting overpressure pressure force F is effected on the brake section 5.1, which has a directional component on the wall 4 to.
  • the brake section 5.1 is thus pressed by the compressed fluid toward the wall 4.
  • the sealing effect of the brake element 5 increases here consequently with increasing within the space H pressure, whereby an adjustment movement of the plunger core 1 is braked in the adjustment direction V.
  • the braking effect is thus achieved only during an adjustment movement (in the adjustment direction V), but not at standstill of the plunger core 1.
  • the brake element 5 with the brake section 5.1 is thus advantageously designed so that a braking effect is achieved to a significant extent only in an adjustment in the one adjustment direction V, when the brake section 5.1 pressed by the compressive force generated by the compressed fluid against the inside of the wall 4 becomes.
  • the elastic braking section 5.1 can also be designed in an altrative embodiment so that it does not bear in a non-loaded state on the inside of the wall 4 sealingly, so that at a standstill of the plunger 1 via the brake section 5.1 away air between the plunger 1 and the reach the surrounding areas of the wall 4 and thus fluid can also escape from the space H hereby.
  • the brake section 5.1 merely inhibits the escape of fluid through a flow region between the plunger core 1 and the wall 4, into which space H can flow (in particular when the plunger core 1 is adjusted in the adjustment direction V opposite to the adjustment direction V) into the space H, but does not close it completely.
  • the brake section 5.1 narrows or closes this flow area only during an adjustment movement in the adjustment direction V and only when a critical speed is exceeded, in which the brake section 5.1 in the direction of the wall 4 is sufficiently entrained by the air emerging in the region of the brake element from the space (H) ,
  • the gap between Bremslement 5 and wall 4 is selected so that the braking takes place only from a speed of the plunger core 1, which requires a braking of the plunger core 1, so that it is not loud at a provided for defining an end position stop ( here the top 21) strikes.
  • the variant of the FIGS. 3A to 3C differs here only by the formation of a wall 4 of the embodiment according to the FIGS. 2A to 2C ,
  • the wall 4 is here designed such that a braking effect achieved by the brake section 5.1 displaced in the direction of the wall 4 is different along the adjustment path of the plunger core 1.
  • the wall 4 has two successive areas which are formed by a run-on slope 4.1 and a base 4.2 adjoining it in the adjustment direction V of the plunger core 1. Due to the two differently shaped areas 4.1 and 4.2, the cross-sectional area of the space H changes along the adjustment path of the plunger core 1 in the adjustment direction V, in this case continuously. Accordingly, in the case of a circular base area, the diameter of the space H in the area of the run-on slope 4.1 would be greater than the diameter in the area of the base 4.2.
  • the plunger core 1 is thus substantially slowed down only in a lower region before the stop on the upper side 21. In an area lying spatially in front of the adjustment direction V, there is no braking or it is at least less.
  • FIGS. 4A and 4B is a sectional view of an embodiment of an adjustment in the form of an actuator in a device A illustrates in which a welding head SK for high-frequency welding via the adjusting device is linearly displaceable.
  • the welding head SK is displaceably mounted in a housing G of the device A and in the present case is designed and provided for high-frequency welding of medical hoses. For this purpose, the welding head SK can be moved out of this at a passage opening of the housing G, wherein the adjustment is controlled via the adjusting device.
  • This adjusting device comprises a lifting magnet with, inter alia, an electromagnet 2 and a plunger core 1, an intermediate piece 6 and two each as Spiral springs trained spring elements FA, Fl.
  • About the electromagnet 2 of the associated with the welding head SK scuba core 1 is adjusted in an adjustment direction V 1 , so that the welding head SK led out of the housing G and starting from the in the FIG. 4A apparent rest position can be transferred to a welding position. In this welding position, the welding head SK can then be held by an energizing, acting in the adjustment direction V 1 magnetic force is exerted on the plunger core 1 via the solenoid 2.
  • the adjustment of the plunger 1 and the associated welding head SK with a suitable design of the plunger 1, for example at least partially as a permanent magnet, and the electromagnet 2 by applying a reverse magnetic field in the opposite adjustment direction V 2 or form the spring element FA so that the plunger core 1 and the welding head SK are pressed over in the first adjustment direction V 1 and when applying a voltage to the coil of the electromagnet 2 of the plunger core 1 and the welding head SK in the in FIG. 4A apparent rest position are drawn.
  • the operation of the electromagnet 2 is preferred with DC, it is also possible in principle to use lifting magnets which are actuated by means of alternating current.
  • a within the substantially elongated housing G transverse housing partition wall GW serves as a stop for the intermediate piece 6 to those in the FIG. 4A to define an apparent rest position.
  • the intermediate piece 6 suggests this in an adjustment in the adjustment direction V 2 and thus prevents further adjustment in the second adjustment direction V 2nd
  • the electromagnet 2 is further fixed.
  • a guide rod 3 connecting the welding head SK to the plunger core 1 is passed through the housing partition wall GW.
  • the plunger core 1 and the intermediate piece 6 are connected to each other via a displaceably arranged on the guide rod 3 sleeve 7, by on the sleeve 7 on one side of the housing partition GW the intermediate piece 6 and on the opposite side of the housing partition GW a guide pin 12 of arranged in cross-section substantially T-shaped plunger core 1 are arranged.
  • the sleeve 7 is guided axially displaceably in a guide 20 within the electromagnet 2.
  • the attached to the sleeve 7 guide pin 12 of the plunger 1 in turn slides within a guide chamber 22 of the electromagnet second
  • the guide rod 3 is on the one hand firmly connected to the welding head SK and on the other hand provided with a contact element 9 which is in contact with sliding contacts 8 of a voltage source S.
  • the contact element 9 is electrically connected to the voltage source S, so that high-frequency AC voltage can be transmitted from the voltage source S via the guide rod 3 to the welding head SK.
  • the contact element 9 is fixed to the guide rod 3 and is displaceably mounted together with the guide rod 3 to a U-shaped support T, on which the sliding contacts 8 are arranged.
  • the carrier T is in the in the FIG. 4A
  • the brake element carrier 13 is arranged in a hollow-cylindrical chamber K of the housing G, which is bounded by a top 21 of the electromagnet 2, a housing 4 and the voltage source S at least partially in a cup-shaped receiving a Brems institutennatals.
  • the brake element carrier 13 forms in a cross-sectional or side view of the plunger core 1, the crossbar of the previously mentioned T-shape and connects to the substantially elongated guide pin 12 at.
  • the plunger core 1 has a comparatively short distance to an inner side 40 of the housing wall 4, so that a radially circumferential gap between the plunger core 1 and the inner side 40 of the housing wall 4 is formed around the brake element carrier 13.
  • the housing wall 4 bounded together with the plunger core 1 and the upper side 21 of the electromagnet 2, which faces the brake element carrier 13, a space H within the chamber K of the housing G.
  • the volume of this space H depends on the adjustment of serving as adjusting plunger core first from.
  • the upper side 21 defines an end position during extension of the plunger core 1 in the adjustment direction V 1 , in that the brake element carrier 13 abuts with a lower side 11 on the upper side 21 and can not be adjusted further in the adjustment direction V 1 .
  • a brake element 5 arranged in the form of a V-ring seal made of an elastic plastic material or Rubber is produced and annularly on the brake element carrier 13 completely rotates.
  • the outer diameter of the brake element 5 in the region of the brake section 5.1 is slightly larger than the inner diameter of the chamber K, so that it is ensured that the brake element 5 via its brake section 5.1, taking into account any tolerances of the components involved in a rest position of the plunger 1 sealing rests against the wall 4.
  • the outer diameter may also substantially coincide with the inner diameter, which is a preferred embodiment in order to minimize the wear of the brake element 5, in particular by friction while ensuring a sufficient sealing effect.
  • the outer diameter of the brake element 5 may be smaller than the inner diameter of the chamber K, so that only narrowed by the brake section 5.1, the gap between the wall 4 and plunger core 1 in the rest position but is not closed.
  • the brake element 5 is positively received and fixed in a peripheral recess of the brake element carrier 13 via a connecting portion 5.2 of the brake element 5.
  • this connecting portion 5.2 is obliquely toward the inner side 40 and in the direction of the wall 4 and tends in the first adjustment direction V 1 of the displaceable brake section 5.1 in the manner of a circumferential sealing lip.
  • the brake section 5.1 is elastically displaceable in the direction of the wall 4.
  • the displaceability is here - in addition to the elastic material from which the brake element 5 is made - provided inter alia by a notch in a transition region 5.12 between the connecting section 5.2 and the brake section 5.1.
  • the brake section 5.1 is at least partially displaceable relative to the brake element carrier 13 or the plunger core 1 and the connecting section 5.2 fixed thereto.
  • the brake section 5 in the embodiment of FIGS. 4A-4B is functional of the variant of FIGS. 2A to 2C similarly, so that the same is described above also for the embodiment of the FIGS. 4A and 4B applies.
  • the braking section 5.1 is designed such that it is pressed against the inner side 40 of the wall 4 during an adjustment of the plunger 1 in the first adjustment direction V 1 on the stop formed by the top 21 and thereby an adjustment movement of the plunger 1 before Slowing down reaching its final position.
  • the noise when striking the plunger core 1 at the top 21 is significantly reduced.
  • the compressed in an adjustment of the plunger core 1 in the adjustment direction V 1 air that presses against the brake section 5.1 is in the FIG. 4A symbolically illustrated by several arrows.
  • Air can in the present example the FIGS. 4A and 4B escape from the space H through a gap between the guide pin 12 and the sleeve 7.
  • the guide chamber 22, in which the guide pin 12 is slidably guided, as well as the guide 20 in which the sleeve 7 is slidably guided, compared to the space H is not completely sealed.
  • an (exit) area within the Adjustment provided can escape through the air from the room H, when the volume is reduced by the displaced in the adjustment direction V 1 plunger core 1.
  • Apparent device A may be formed as a prefabricated, modular unit in the form of a welding module with the displaceable welding head SK.
  • the device A would in this case form a pre-testable structural unit, which can be used in a superordinate arrangement, preferably completely replaceable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung mit - einer Kammer (K), in der ein von mindestens einer Wandung (4) berandeter Raum (H) vorgesehen ist, - einem Verstellelement (1), das entlang der mindestens einen Wandung (4) derart translatorisch innerhalb der Kammer (K) verstellbar ist, dass sich bei der Verstellung des Verstellelements (1) der von dem Verstellelement (1) und der Wandung (4) der Kammer (K) begrenzte Raum (H) verändert, und - einem Bremselement (5), das an dem Verstellelement (1) angeordnet und das dazu ausgebildet und vorgesehen ist, einer Verstellung des Verstellelements (1) in wenigstens einer erste Verstellrichtung (V, V 1 ) entgegenzuwirken, wobei durch das Bremselement (5) ein Austritt von in der Kammer (H) befindlichem und durch die Verstellung des Verstellelements (1) in die erste Verstellrichtung (V, V 1 ) komprimiertem Fluid über einen Bereich zwischen dem Verstellelement (1) und der mindestens einen Wandung (4) gehemmt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Bremselement (5) mindestens einen verlagerbaren Bremsabschnitt (5.1) aufweist, der bei einer Verstellung des Verstellelements (1) in die erste Verstellrichtung (V, V 1 ) durch hierbei komprimiertes Fluid in Richtung der Wandung (4) gedrückt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung, insbesondere einen Aktor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine solche Verstelleinrichtung kann beispielsweise im Rahmen einer Schweißeinrichtung zum Schweißen medizinischer Produkte wie z.B. Schläuchen oder Beuteln zum Einsatz kommen. Solche Schweißeinrichtungen werden häufig in einer Umgebung eingesetzt in der eine übermäßige Geräuschentwicklung störend und zu vermeiden ist, wie z.B. in Krankenhäusern oder Blutbanken. Es besteht daher ein Bedarf an besonders leise arbeitenden Verstelleinrichtungen.
  • Solche Verstelleinrichtungen weisen üblicherweise eine Kammer auf, in dem ein von mindestens einer Wandung berandeter Raum vorgesehen ist. In der Kammer ist ein Verstellelement, das gegebenenfalls zur Verlagerung eines damit gekoppelten Bauteils vorgesehen ist, entlang der Wandung translatorisch, das heißt, geradlinig oder linear, verstellbar, wobei bei der Verstellung des Verstellelements ein Volumen des Raumes verändert wird. Das Verstellelement ist beispielsweise in einer zylindrischen Hülse geführt und berandet zusammen mit der Innenwandung dieser Hülse sowie einer dem Verstellelement gegenüberliegenden Fläche den Raum. Wird das Verstellelement nun ähnlich zu einem Kolben innerhalb der Hülse verstellt, vergrößert oder verringert sich das durch das Verstellelement mitdefinierte Volumen des Raumes.
  • Dieser Raum mit einem darin befindlichen Fluid, wie zum Beispiel Luft, kann nun dazu genutzt werden, eine dem Verstellelement aufgezwungene Verstellbewegung zu verlangsamen bzw. zu dämpfen und damit insbesondere die Geräuschentwicklung bei der Verstellung des Verstellelements, insbesondere ein Anschlagsgeräusch zu reduzieren. Ein Anschlagsgeräusch entsteht dabei üblicherweise, wenn das Verstellelement an einem innerhalb des Raumes vorgesehenen Anschlag, der eine Endposition des Verstellelements vorgibt, wie z. B. einer dem Verstellelement gegenüberliegenden Platte, mit hoher Geschwindigkeit anschlägt.
  • Die US-A 5,663,700 zeigt einen Aktor, bei dem ein ferromagnetischer Kolben in einem von Draht umwickelten, hohlzylindrischen Spulengehäuse linear verschieblich gelagert ist. Zwischen einer Mantelfläche des Kolbens und einer Innenfläche des Spulengehäuses sind an dem Kolben zwei jeweils auf einem O-Ring gelagerte aber nicht volltständig umlaufende Bänder vorgesehen, so dass in dem Spulengehäuse befindliches Fluid nur an durch die nicht vollständig umlaufenden Bänder belassenen Öffnungen aus einem Raum austreten kann, der von einem Boden des Spulengehäuses, der Innenwandung des Spulengehäuses und dem verschieblich gelagerten Kolben (bzw. dessen Unterseite) definiert ist. Wird bei einer schnellen Verstellung der Kolben in Richtung des Bodens des Spulengehäuses bewegt und dadurch das Volumen des Raumes verringert, kann die Luft nicht schlagartig ausströmen und wird komprimiert. Der in dem Raum demgemäß zunächst ansteigende Druck wirkt damit einer Verstellung des Kolbens entgegen und bremst diesen ab, so dass der Kolben mit geringerer Geschwindigkeit im Bereich des Bodens des Spulengehäuses anschlägt. Ein damit verbundenes Anschlagsgeräusch ist damit geringer als ohne eine solche Maßnahme an den Mantelflächen des Kolbens.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Verstelleinrichtung der vorgenannten Art zu schaffen, ohne dabei auf eine reduzierte Geräuschentwicklung bei einer Verstellung eines Verstellelements zu verzichten.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Verstelleinrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung umfasst eine Kammer, in der ein von mindestens einer Wandung berandeter Raum vorgesehen ist, ein Verstellelement, das entlang der mindestens einen Wandung derart translatorisch innerhalb der Kammer verstellbar ist, dass sich bei der Verstellung des Verstellelements der von dem Verstellelement und der Wandung der Kammer begrenzte Raum verändert, und ein Bremselement, das an dem Verstellelement angeordnet und das dazu ausgebildet und vorgesehen ist, einer Verstellung des Verstellelements in wenigstens einer ersten Verstellrichtung entgegenzuwirken, wobei durch das Bremselement ein Austritt von in dem Raum befindlichem und durch die Verstellung des Verstellelements in die erste Verstellrichtung komprimiertem Fluid über einen Bereich zwischen dem Verstellelement und der mindestens einen Wandung gehemmt wird, Erfindungsgemäß weist das Bremselement mindestens einen verlagerbaren Bremsabschnitt auf, der bei einer Verstellung des Verstellelements in eine erste Verstellrichtung durch hierbei komprimiertes Fluid in Richtung der Wandung gedrückt wird.
  • Durch das komprimierte Fluid wird ein Überdruck innerhalb des Raumes erzeugt, durch den ein Drücken des Bremsabschnitts in Richtung Wandung erfolgt. So wird bei der Verstellung des Verstellelements in seine erste Verstellrichtung das Volumen des Raumes verringert, so dass der Druck innerhalb des Raumes gegenüber einer Ruhestellung des Verstellelements ansteigt. Es stellt sich ein positiver Überdruck ein, der den Bremsabschnitt in Richtung Wandung drückt. Aufgrund dieses Überdrucks ergibt sich folglich eine Druckkraft auf den Bremsabschnitt, der ihn in Richtung der Wandung drückt. Ebenfalls kann die Verlagerung des Bremsabschnittes eine Folge sein.
  • Bei einem derartigen Bremselement bzw. Bremsabschnitt handelt es sich demgemäß nicht um eine rein statische Dichtung, die ein Ausströmen von Fluid über einen Spalt zwischen dem Verstellelement und der mindestens einen Wandung hemmt. Vielmehr wird hier bevorzugt eine dynamische Dichtung als Bremselement vorgesehen, bei der ein Bremsabschnitt erst durch das komprimierte Fluid - vorzugsweise dichtend - gegen die Wandung gedrückt wird oder bei bereits bestehender Anlage an der Wandung bei ruhendem Verstellelement stärker gegen die Wandung gedrückt wird. Der Bremsabschnitt entfaltet somit in Abhängigkeit von dem in dem Raum aufgebauten Druck erst bei Verstellung des Verstellelements in die erste Verstellrichtung eine Dichtwirkung oder eine bereits bestehende Dichtwirkung wird bei Verstellung des Verstellelements in die erste Verstellrichtung verstärkt. In beiden Fällen wird eine durch das komprimierte Fluid erzeugte Bremskraft, die der Verstellbewegung des Verstellelements entgegenwirkt, durch das Andrücken und/oder die Verlagerung des Bremsabschnitts vergrößert.
  • Bei einer dichtenden Anlage des Bremsabschnitts an der Wandung kann dieser Bremsabschnitt zudem durch die Verstellbewegung in die erste Verstellrichtung stärker gegen die Wandung gedrückt werden und an der Wandung schleifen bzw. reiben und damit eine Verstellbewegung des Verstellelements gegebenenfalls zusätzlich abbremsen. Dies ist aber für die gewünschte Wirkung nicht zwingend notwendig.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Fläche an dem Bremsabschnitt bereitgestellt, die zumindest abschnittsweise schräg zu der Verstellrichtung in Richtung auf die Wandung verläuft, so dass von dem Verstellelement komprimiertes und gegen diese Fläche gedrücktes Fluid eine Druckkraft auf den Bremsabschnitt bewirkt, die eine Richtungskomponente auf die Wandung zu aufweist. Die Fläche ist demgemäß bezogen auf die Wandung und die erste Verstellrichtung geneigt. Bevorzugt ist das Bremselement in einer solchen Ausführungsform als vorzugsweise vollständig umlaufende V-Ring-Dichtung ausgebildet. Durch eine derartige Ausbildung und Anordnung des verlagerbaren Bremsabschnitts wird eine automatische Verstellung des Bremsabschnitts in Richtung angrenzende Wandung erreicht, wenn das durch das Verstellelement komprimierte Fluid (mit ausreichendem Druck) auf den Bremsabschnitt einwirkt.
  • Hierüber kann erreicht werden, dass bei einer schnelleren Verstellung des Verstellelements in die erste Verstellrichtung der Bremsabschnitt stärker in Richtung auf die Wandung verlagert wird. Je schneller die Verstellung des Verstellelements erfolgt, desto schneller steigt der Druck in dem Raum an, da das komprimierte Fluid nicht mit gleichermaßen gesteigerter Geschwindigkeit aus dem Raum ausströmen kann. Bei ansteigendem Druck wird aber bei erfindungsgemäßer Ausbildung der Verstelleinrichtung auch die Kraft auf den Bremsabschnitt erhöht, so dass dieser stärker in Richtung auf die Wandung verlagert oder stärker gegen die Wandung gedrückt wird.
  • Durch den mindestens einen verlagerbaren Bremsabschnitt wird durch das komprimierte Fluid eine Gegenkraft zu der auf das Verstellelement wirkenden Verstellkraft vorzugsweise erst bei einer Verstellung des Verstellelements (d.h., die Haftreibung ist möglichst gering, was durch eine Abstimmung der Maße von Bremselement und Wandung erreicht werden kann) und, in einer weiteren alternativen Ausführungsform, erst ab Überschreiten eines gewissen Schwellwerts erzeugt. So kann beispielsweise erst bei einer als kritisch eingestuften, hohen Geschwindigkeit des Verstellelements der durch das komprimierte Fluid aufgebaute Druck ausreichen, um durch den verlagerbaren Bremsabschnitt eine Dichtwirkung zu erzielen und eine auf das Verstellelement wirkende Bremskraft zu erzeugen. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass erst mit der Verstellbewegung des Verstellelements und aufgrund der durch das komprimierte Fluid auf den Bremsabschnitt wirkenden Druckkraft der Bremsabschnitt in Kontakt mit der Wandung gebracht wird.
  • Vorteilhaft ist die Verstelleinrichtung mit dem Verstellelement und dem Bremsabschnitt so ausgebildet, dass bei einer Verstellung des Verstellelements in eine zu der ersten Verstellrichtung entgegensetzte zweite Verstellrichtung der Bremsabschnitt von der Wandung weg gedrückt, vorzugsweise weg verlagert wird. Hierbei kann das Wegdrücken bzw. die Verlagerung durch einen sich in dem vergrößernden Raum erzeugten Unterdruck erfolgen. Bei einer Vergrößerung des Raumes durch eine Verstellbewegung in die zweite Verstellrichtung wird ein Unterdruck erzeugt, durch den der entsprechend ausgebildete Bremsabschnitt von der Wandung weg gedrückt oder sogar weg verlagert wird, wodurch die Dicht- und damit die Bremswirkung deutlich reduziert ist. Hierdurch kann Fluid an dem Bremselement vorbei in den Raum hinein strömen. Ein Bremselement, das mittels des verlagerbaren Bremsabschnitts einen Strömungsbereich zwischen Verstellelement und Wandung bei einer Verstellung des Verstellelements in die erste Verstellrichtung verschließt oder zumindest verengt, um eine Bremswirkung zu erzielen, kann demgemäß so ausgebildet sein, dass es bei einer Verstellung in die zweite Verstellrichtung den Eintritt von Fluid in den abgegrenzten Raum gestattet. Damit kann die Verstellung des Verstellelementes in die zweite Verstellrichtung durch die im Vergleich zur ersten Verstellrichtung reduzierten Bremswirkung in geringerer Zeit und/oder mit geringerem Kraftaufwand erfolgen.
  • In einer Ausführungsvariante ist die Wandung ferner so ausgebildet, dass eine durch den Bremsabschnitt erzielte Bremswirkung des Bremselements - bei gleichbleibender Lage des Bremsabschnitts relativ zu dem Verstellelement - entlang eines Verstellwegs des Verstellelements in die eine Verstellrichtung unterschiedlich ist. So kann über die Ausbildung der dem Bremsabschnitt gegenüberliegenden Fläche der Wandung erreicht werden, dass der Bremsabschnitt für eine größere oder kleinere Bremswirkung über den Verstellweg sorgt. So kann beispielsweise der Durchmesser einer hohlzylindrischen Hülse, in dem das Verstellelement kolbenartig verschiebbar geführt ist, lokal verkleinert sein, so dass ein an dem Verstellelement angeordneter und in Richtung auf die Innenwandung dieser Hülse radial nach außen verlagerbarer Bremsabschnitt in dem Bereich des verringerten Durchmessers einen Strömungsbereich in stärkerem Maße einengt und somit eine Verstellbewegung stärker abbremst.
  • Zum Beispiel weist die Wandung mindestens zwei axial entlang der ersten Verstellrichtung versetzte, unterschiedliche Bereiche auf, an denen der an dem Verstellelement angeordnete Bremsabschnitt bei einer Verstellung des Verstellelements entlang geführt ist, wobei die mindestens zwei Bereiche so ausgebildet sind, dass bei glleichbleibender Lage des Bremsabschnitts relativ zu dem Verstellelement ein Abstand des Bremsabschnitts von der Wandung in den beiden Bereichen unterschiedlich ist. Bei in gleichem Maße verlagertem oder nicht verlagertem Bremsabschnitt könnte demgemäß der Bremsabschnitt in einem ersten Bereich noch zu einer Wandung beabstandet sein, so dass durch einen sich hierdurch ergebenden Spalt Fluid aus dem Raum austreten kann, während in einem sich daran anschließenden zweiten Bereich der Bremsabschnitt dichtend an der Wandung anliegt.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Wandung und der verlagerbare Bremsabschnitt so aufeinander abgestimmt sind, dass der verlagerbare Bremsabschnitt erst bei einer ausreichenden Annäherung des Verstellelements an eine mögliche Endposition in Kontakt mit der Wandung treten kann, um einen Austritt von Fluid zwischen Wandung und Verstellelement stärker zu hemmen oder zu verhindern. Hierbei wäre demgemäß nur eine wesentliche Abbremsung des Verstellelements in einem Endbereich vor einem Anschlagen des Verstellelements an einem eine mögliche Endposition definierenden Anschlag vorgesehen. Durch die Abbremsung in diesem Endbereich des Verstellwegs würde ein eventuell auftretendes Anschlaggeräusch reduziert werden, wobei gleichzeitig die Verstellbewegung in Bereichen entfernt von dem Anschlag nicht zwangsläufig behindert wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist das Bremselement mit seinem verlagerbaren Bremsabschnitt so ausgebildet, dass es einen Austritt von Fluid aus dem Raum zwischen dem Verstellelement und der mindestens einen Wandung auch in der Ruhestellung verhindert. Ein solches Bremselement dichtet folglich auch in einer Ruhestellung des Verstellelements einen zwischen der Wandung und dem Verstellelement gebildeten Spalt ab und blockiert damit den Austritt von Fluid in diesem Bereich vollständig. Damit bei einer Verkleinerung des Raumes durch das sich in die erste Verstellrichtung bewegende Verstellelement Fluid aus dem Raum gezielt entweichen kann, ist hierbei weiterhin vorgesehen, dass die Verstelleinrichtung mindestens einen weiteren Austrittsbereich aufweist, über den komprimiertes Fluid aus dem Raum entweichen kann, ohne dass das Bremselement hier einem Ausströmen des Fluids entgegenwirkt.
  • So können beispielsweise an der Wandung, an dem Verstellelement oder einer weiteren, den Raum berandenden Komponente eine Durchgangsöffnung oder mehrere Durchgangsöffnungen vorgesehen sein, die den Raum mit einem die Verstelleinrichtung umgebenden Außenraum fluidtechnisch verbindet bzw. verbinden. Über eine solche Durchgangsöffnung bzw. mehrere solche Durchgangsöffnungen kann auch bei ruhendem Verstellelement Fluid entweichen, wenn das Verstellelement zuvor verlagert und Fluid komprimiert wurde. Ein Austrittsbereich stellt somit einen definierten Strömungsauslass bereit, der den Abbau des sich in dem Raum der Verstelleinrichtung herrschenden Überdrucks gestattet, der sich durch die Verstellbewegung des Verstellelements in die erste Verstellrichtung einstellt. Die Bremswirkung des verlagerbaren Bremsabschnitts entfaltet sich folglich nur bei einer vergleichsweise schnellen Verstellbewegung des Verstellelements, nicht aber im Stillstand bzw. Ruhezustand des Verstellelements oder bei einer nur langsamen Verstellbewegung.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der verlagerbare Bremsabschnitt aus einem flexiblen oder elastischen Material hergestellt. Bei einem elastischen Bremsabschnitt hat dieser die Tendenz, sich entgegen der auf ihn wirkenden Druckkraft wieder seiner Ursprungsform anzunähern. Auf diese Weise kann beispielsweise erreicht werden, dass der Bremsabschnitt an der Wandung des Raumes in der Kammer nicht anliegt oder zumindest nicht dichtend anliegt, wenn sich das Verstellelement nicht bewegt. Umgekehrt kann ein elastischer Bremsabschnitt auch so ausgebildet sein, dass er in Richtung einer dichtenden Anlage an der Wandung vorgespannt ist, um demgemäß z. B. sicherzustellen, dass ein Spalt zwischen dem Verstellelement und der Wandung über dem Bremsabschnitt stets (d. h. auch bei ruhendem Verstellelement) dichtend verschlossen ist. Des Weiteren unterstützt die Wahl eines elastischen Materials, Toleranzen zwischen den verschiedenen Bauteilen auszugleichen.
  • Bevorzugt ist der Bremselement und vorzugsweise auch der Bremsabschnitt ringförmig nach Art einer V-Ring-Dichtung bzw. nach Art einer Dichtlippe ausgebildet und an dem Verstellelement angeordnet. Besonders bevorzugt ist das Bremselement oder das Bremsabschnitt vollständig umlaufend ausgebildet. Auf diese Weise kann beispielsweise an jeder Stelle im Wesentlichen die gleiche Bremswirkung erzielt werden.
  • Wie bereits eingangs erwähnt, weist eine erfindungsgemäße Verstelleinrichtung vorzugsweise einen elektromechanischen Antrieb zur Verstellung des Verstellelements auf. So ist das Verstellelement bevorzugt Teil eines Aktors und weist als Verstellelement einen Anker oder Tauchkern auf, der durch das Anlegen einer elektrischen Spannung an einer Spule der Verstelleinrichtung translatorisch oder linear verstellbar ist.
  • In einer möglichen Ausführungsform ist die Verstelleinrichtung zur Verlagerung eines mit dem Verstellelement gekoppelten Bauteils, insbesondere eines Schweißkopfes ausgebildet und vorgesehen.
  • Ein solcher Schweißkopf kann beispielsweise zum Hochfrequenzschweißen von Kunststoffkomponenten, wie z. B. medizinischen Beuteln oder medizinischen Schläuchen, ausgebildet und vorgesehen sein. Über das Verstellelement der Verstelleinrichtung wird hierbei der Schweißkopf relativ zu einem Vorrichtungsgehäuse zwischen einer Schweißposition und einer Ruheposition hin und her verlagert. Durch die Ausbildung der Verstelleinrichtung mit einem verlagerbaren Bremsabschnitt wird hierbei sichergestellt, dass z. B. die Einnahme der Schweißposition mit einer möglichst geringen Geräuschentwicklung verbunden ist.
  • Mit einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung kann auch ein Schweißmodul bereitgestellt werden, bei dem ein in einem Gehäuse des Schweißmoduls translatorisch verstellbar gelagerter Schweißkopf über die Verstelleinrichtung verlagerbar ist. Unter einem Modul wird dabei eine vorgefertigte Baueinheit verstanden, die in eine übergeordnete Vorrichtung, vorzugsweise auswechselbar, einsetzbar ist.
  • Weiterhin werden weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren deutlich werden.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1A - 1C
    schematisch eine Verstelleinrichtung mit einem Hubmagneten aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Verstellpositionen;
    Fig. 2A - 2C
    schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung mit einem Bremselement in mit den Figuren 1A bis 1C übereinstimmenden Verstellpositionen;
    Fig. 3A - 3C
    schematisch eine gegenüber der Ausführungsform der Figuren 2A bis 2C weiter entwickelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung mit einem Bremselement in mit den Figuren 1A bis 1C übereinstimmenden Verstellpositionen;
    Fig. 4A - 4B
    eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung in der Form eines Aktors für einen Schweißkopf zum Hochfrequenzschweißen in Schnittdarstellungen.
  • In den Figuren 2A bis 2C und 3A bis 3C sind schematisch zwei erfindungsgemäße Ausführungsvarianten einer als Aktor ausgebildeten Verstelleinrichtung gezeigt und einer bekannten Verstelleinrichtung gemäß den Figuren 1A bis 1C in drei unterschiedlichen Stellungen gegenübergestellt. Die einzelnen Verstelleinrichtungen sind dabei jeweils im Schnitt dargestellt und veranschaulichen eine Verstellung eines Verstellelements in Form eines Tauchkerns 1 eines Hubmagneten entlang einer Verstellrichtung V ausgehend von einer ersten (Ruhe-) Position (Figuren 1A, 2A und 3A) über eine zweite (Zwischen-) Position (Figuren 1B, 2B und 3B) zu einer dritten (End-) Position (Figuren 1C, 2C und 3C).
  • Ein Tauchkern 1 weist hierbei einen Magneten oder, was bevorzugt ist, ein ferromagnetisches Bauteil auf und wird jeweils über einen Elektromagneten 2 angetrieben, der durch Anlegen einer Spannung ein Magnetfeld erzeugt, das den Tauchkern 1 in Verstellrichtung V auf den Elektromagneten 2 zu bewegt.
  • Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Elektromagnet 2 durch eine Spule mit oder ohne Kern ausgebildet sein kann.
  • Nach einer Verstellung des Tauchkerns 1 in die Verstellrichtung V kann dieser über ein bei der vorangegangenen Verstellung gespanntes Federelement wieder zurückgedrückt oder -gezogen wird, wenn der Elektromagnet 2 kein Magnetfeld mehr oder ein ausreichend reduziertes erzeugt.
  • Alternativ sind auch Ausführungsformen denkbar, in denen mittels eines Elektromagneten der Tauchkern 1 weg entgegen der Verstellrichtung V bewegt wird oder diese Bewegung zumindest unterstützt.
  • Der Tauchkern 1 ist hier jeweils im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und an einem Führungselement in Form einer Leitstange 3 befestigt. Die Leitstange 3 ist in einer hohlzylindrischen Führung 20 des Elektromagneten 2 längsverschieblich und damit translatorisch verstellbar geführt. Die Leitstange 3 ist im Wesentlichen zentral in dem Elektromagneten 2 verschieblich angeordnet und so in der Führung 20 gelagert, dass ein Fluid, vorzugsweise Luft, zwischen die Führung 20 bildenden Innenwandungen und der Außenfläche der Leitstange 3 strömen kann.
  • Bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung gemäß den Figuren 1A bis 1C wird der Tauchkern 1 eines Aktors beim Anlegen einer Spannung an den Elektromagneten 2 ungebremst in Verstellrichtung V verstellt. Eine dem Elektromagneten 2 zugewandte, flächige (Unter-)Seite 11 des Tauchkerns 1 wird dabei einer flächigen und im Wesentlichen ebenen Stirn- oder Oberseite 21 des Elektromagneten 2 angenähert. Durch die Verstellung in die Verstellrichtung V wird zwischen der Unterseite 11 des Tauchkerns 1 und der Oberseite 21 des Elektromagneten 2 befindliches, gasförmiges Fluid, hier Luft, komprimiert. Die Luft wird demgemäß bei Annäherung des Tauchkerns 1 an den Elektromagneten 2 in den Spalt zwischen Leitstange 3 und der Innenwandung der Führung 20 gedrückt, wie auch - bezogen auf die Mitte des Tauchkerns 1 oder die Leitstange 3 - radial nach außen. Die Luft kann dabei insbesondere über den Rand der Unterseite 11 und damit über den Rand des Tauchkerns 1 hinweg aus dem durch den Tauchkern 1 und den Elektromagneten 2 gebildeten Zwischenraum ohne weiteres zur Seite und nach oben abströmen, wenn dieser Zwischenraum durch die Verstellung des Tauchkerns 1 in die Verstellrichtung V in seinem Volumen immer weiter verringert wird, bis der Tauchkern 1 mit seiner Unterseite 11 an der Oberseite 21 des Elektromagneten 2 anschlägt (vgl. Position der Figur 1 C).
  • Eine Abbremsung des Tauchkerns 1 erfolgt demgemäß allenfalls durch den Luftwiderstand. Dies dämpft jedoch die Verstellbewegung des Tauchkerns 1 in die Verstellrichtung V nicht substantiell, so dass der Tauchkern 1 im Wesentlichen ungebremst an der Oberseite 21 anschlägt, was je nach Einsatzgebiet der gezeigten Verstelleinrichtung zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führen kann.
  • Um hier eine Abhilfe zu schaffen, wird bei die Erfindung verwirklichenden Ausführungsformen gemäß den Varianten der Figuren 2A bis 2C und 3A bis 3C an dem Tauchkern 1 ein Bremselement 5 angeordnet und der Tauchkern 1 zumindest in dem Teilbereich seines insgesamt möglichen Verstellweges vor Erreichen seiner Endposition, in der er an der Oberseite 21 anschlägt, von einer Wandung 4 eingefasst. Das Bremselement 5 und die Wandung 4 verhindern zusammen ein ungehindertes Abströmen der von dem Tauchkern 1 komprimierten Luft, so dass bei Verstellung in die Verstellrichtung V sich ein Druck in dem Raum H aufbaut und zu einer Abbremsung der Verstellbewegung führt.
  • Bei der Variante der Figuren 2A bis 2C sind in der Schnittdarstellung zwei Wandungsabschnitte ersichtlich, die Teil einer den Tauchkern 1 im Bereich der Oberseite 21 einfassenden Wandung 4 sind, sowie zwei jeweils einem Wandungsabschnitt gegenüberliegende Bremselementenabschnitte des Bremselements 5. Diese Wandung 4 definiert somit einen Hülsenabschnitt, in dem der Tauchkern 1 zusammen mit dem Bremselement 5 gleitend geführt ist, bevor der Tauchkern 1 an der Oberseite 21 anschlägt.
  • Zusammen mit der Oberseite 21 definiert die Wandung 4 den im Wesentlichen napfförmigen Raum H, in den hinein über seine offene Seite der Tauchkern 1 einführbar ist, so dass dieser gleichfalls den dann allseitig umschlossenen Raum H berandet. Die in dem Raum H befindliche Luft kann somit nicht mehr ohne weiteres entweichen und wird durch den Tauchkern 1 komprimiert, wenn sich dieser der als Anschlag dienenden Oberseite 21 weiter annähert.
  • Um den Austritt von Luft zwischen dem Tauchkern 1 und der Wandung 4 zu verhindern und damit eine der Verstellung in die Verstellrichtung V entgegenwirkende Bremskraft durch das komprimierte Fluid zu erhöhen, liegt das an dem Tauchkern 1 angeordnete Bremselement 5 dichtend an der Innenseite der Wandung 4 an. Das hier ringförmig und vollständig umlaufend um den Rand des Tauchkerns 1 verlaufende Bremselement 5 verschließt demgemäß einen umlaufenden Spalt, der zwischen der Wandung 4 und dem verschieblich daran entlanggeführten Tauchkern 1 gebildet ist, und blockiert damit den Austritt von Luft hierüber vollständig.
  • Anstelle einer als Bremselement fungierenden, umlaufenden statischen Dichtung, die an der Innenseite der Wandung 4 unbeweglich anliegt, ist bei den Ausführungsformen der Figuren 2A bis 2C und 3A bis 3C das Bremselement 5 mit den hier ersichtlichen Bremselementabschnitten als V-Ring-Dichtung mit einem verlagerbaren Bremsabschnitt 5.1 ausgestaltet. Dieser verlagerbare Bremsabschnitt 5.1 steht nach Art einer Dichtlippe schräg von einem Verbindungsabschnitt 5.2 des Bremselements 5 in Richtung der Wandung 4 und geneigt zu der Verstellrichtung V hervor. Über den Verbindungsabschnitt 5.2 ist hierbei das Bremselement 5 an dem der Wandung 4 gegenüberliegenden Rand des Tauchkerns 1 fixiert. Der verlagerbare Bremsabschnitt 5.1 ist einstückig mit diesem Verbindungsabschnitt 5.2 ausgebildet und hier aus einem elastischen Material, z.B. aus Kunststoff oder Gummi, hergestellt. Auf diese Weise ist der Bremsabschnitt 5.1 relativ zu dem Tauchkern 1 und dem daran fixierten Verbindungsabschnitt 5.2 elastisch verlagerbar.
  • Der Bremsabschnitt 5.1 bildet durch seinen schrägen bzw. geneigten Verlauf eine der Oberseite 21 zugewandte Fläche aus. Bei einer Verstellung des Tauchkerns 1 in
  • Verstellrichtung V drückt die von dem Tauchkern 1 in dem Raum H komprimierte Luft gegen diese Fläche des Bremsabschnitts 5.1, wobei durch den schrägen Verlauf der dem Raum H zugewandten Fläche des Bremsabschnitts 5.1 und den sich gegenüber der Ruheposition in dem Raum H ergebenden Überdruck eine Druckkraft F auf den Bremsabschnitt 5.1 bewirkt wird, die eine Richtungskomponente auf die Wandung 4 zu aufweist. Der Bremsabschnitt 5.1 wird somit durch das komprimierte Fluid in Richtung hin zur Wandung 4 gedrückt.
  • Durch das komprimierte Fluid, das durch das Bremselement 5 an einem Vorbeiströmen zwischen dem Tauchkern 1 und der Wandung 4 gehindert ist, wird eine Dämpfung der Verstellbewegung des Tauchkerns 1 in die Verstellrichtung V erzielt. Die der Verstellung entgegenwirkende Bremskraft, die über das Bremselement 5 erzeugt wird, hängt demgemäß von dem in dem Raum H herrschenden Druck ab. Dieser Druck wiederum ist an die Geschwindigkeit der Verstellbewegung des Tauchkerns 1 gekoppelt, die zu einer Verringerung des Volumens des Raumes H führt, da Luft nur über den schmalen Spalt zwischen der Leitstange 3 und der Innenseite der Führung 20 entweichen kann und sich somit bei einer schnelleren Verstellung des Tauchkerns 1 in Verstellrichtung V (zunächst) ein größerer Druck innerhalb dem Raum H aufbaut.
  • Die in dem Raum H eingeschlossene Luft kann zwar stets in der Mitte des Tauchkerns 1 an der Leitstange 3 entlang aus dem Raum H entweichen.
  • Die Dichtwirkung des Bremselements 5 erhöht sich hier folglich mit innerhalb des Raumes H ansteigendem Druck, wodurch auch eine Verstellbewegung des Tauchkerns 1 in die Verstellrichtung V gebremst wird.
  • Da stets Luft über die Leitstange 3 hinweg aus dem Raum H entweichen kann, fällt der Druck innerhalb des Raumes H ab, wenn der Tauchkern 1 langsamer verstellt wird oder in einer Ruheposition verharrt. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsvariante wird somit die Bremswirkung nur bei einer Verstellbewegung (in Verstellrichtung V), nicht aber im Stillstand des Tauchkerns 1 erzielt.
  • Da der Bremsabschnitt 5.1 lippenartig, schräg von dem an den Tauchkern 1 fixierten Verbindungsabschnitt 5.2 vorsteht, wird eine Verstellbewegung des Tauchkerns 1 in die zu der Verstellrichtung V entgegengesetzte Verstellrichtung von der Oberseite 21 weg durch den Bremsabschnitt 5.1 kaum behindert, weil durch die gezeigte Ausbildung des Bremselements 5 als V-Ring-Dichtung der Bremsabschnitt 5.1 von der Wandung 4 weg verlagert wird, indem in dem Raum H ein Unterdruck erzeugt wird, wenn der Tauchkern 1 von dem Elektromagneten 2 weg verstellt wird. Durch diesen Unterdruck wird der Bremsabschnitt 5.1 von der Wandung 4 weg gezogen, so dass für eine Verstellung in entgegen der Verstellrichtung V folglich eine geringere Verstellkraft aufgebracht werden muss als für die Verstellung in die Verstellrichtung V.
  • Während bei einer Verstellung des Tauchkerns 1 in die erste Verstellrichtung V folglich Fluid nur über die Führung 20 entweichen kann und durch den sich aufbauenden Druck in dem Raum H eine Bremsung erzielt wird, kann bei einer Verstellung entgegen der Verstellrichtung Fluid sowohl über die Führung 20 als auch an dem Bremselement 5 vorbei in den Raum H einströmen.
  • Das Bremselement 5 mit dem Bremsabschnitt 5.1 ist somit vorteilhaft so ausgebildet, dass eine Bremswirkung in wesentlichem Umfang nur bei einer Verstellbewegung in die eine Verstellrichtung V erzielt wird, wenn der Bremsabschnitt 5.1 durch die von dem komprimierten Fluid erzeugte Druckkraft gegen die Innenseite der Wandung 4 gedrückt wird.
  • Der elastische Bremsabschnitt 5.1 kann in einer altrnativen Ausführungsform auch so ausgebildet sein, dass er in einem unbelasteten Zustand an der Innenseite der Wandung 4 nicht dichtend anliegt, so dass bei einem Stillstand des Tauchkerns 1 über den Bremsabschnitt 5.1 hinweg Luft zwischen den Tauchkern 1 und die den umgebenden Bereiche der Wandung 4 gelangen und damit Fluid auch hierüber aus dem Raum H entweichen kann. Der Bremsabschnitt 5.1 hemmt hierbei lediglich den Austritt von Fluid über einen Strömungsbereich zwischen dem Tauchkern 1 und der Wandung 4, über den hinweg (insbesondere bei einer Verstellung des Tauchkerns 1 in die der Verstellrichtung V entgegengesetzte Verstellrichtung Fluid) in den Raum H hinein strömen kann, verschließt diesen aber nicht vollständig. Der Bremsabschnitt 5.1 verengt oder verschließt diesen Strömungsbereich erst bei einer Verstellbewegung in die Verstellrichtung V und erst bei Überschreiten einer kritischen Geschwindigkeit, bei der durch die im Bereich des Bremselementes aus dem Raum (H) auströmende Luft der Bremsabschnitt 5.1 in Richtung Wandung 4 genügend mitgerissen wird. In einer weiteren Alternative wird das Spaltmaß zwischen Bremslement 5 und Wandung 4 so gewählt, dass die Bremsung erst ab einer Geschwindigkeit des Tauchkerns 1 erfolgt, die eine Bremsung des Tauchkerns 1 erfordert, so dass dieser nicht lautstark an einem zur Definition einer Endposition vorgesehenen Anschlag (hier der Oberseite 21) anschlägt. Die Ausführungsvariante der Figuren 3A bis 3C unterscheidet sich hier lediglich durch die Ausbildung einer Wandung 4 von der Ausführungsvariante gemäß den Figuren 2A bis 2C.
  • Die Wandung 4 ist hier so ausgebildet, dass eine durch den in Richtung auf die Wandung 4 verlagerten Bremsabschnitt 5.1 erzielte Bremswirkung entlang des Verstellweges des Tauchkerns 1 unterschiedlich ist. So weist die Wandung 4 zwei aufeinanderfolgende Bereiche auf, die durch eine Anlaufschräge 4.1 und eine sich daran in Verstellrichtung V des Tauchkerns 1 anschließende Basis 4.2 gebildet sind. Durch die beiden unterschiedlich ausgebildeten Bereiche 4.1 und 4.2 ändert sich die Querschnittsfläche des Raumes H entlang des Verstellweges des Tauchkerns 1 in Verstellrichtung V, in diesem Fall kontinuierlich. Bei einer kreisförmigen Grundfläche wäre dementsprechend der Durchmesser des Raumes H im Bereich der Anlaufschräge 4.1 größer als der Durchmesser im Bereich der Basis 4.2.
  • So kann im Bereich der Anlaufschräge 4.1 mit ihrer von dem Bremsabschnitt 5.1 weg geneigten Innenfläche vorgesehen sein, dass hier noch keine dichtende Anlage des Bremsabschnitts 5.1 erzielbar ist und erst in dem sich daran anschließenden zweiten Bereich der Basis 4.2, die einen geringeren Abstand zu dem Bremsabschnitt 5.1 aufweist, eine wesentliche Bremswirkung erreichbar ist. Der Tauchkern 1 wird somit erst in einem unteren Bereich vor dem Anschlag an der Oberseite 21 wesentlich abgebremst. In einem bezogen auf die Verstellrichtung V räumlich davor liegenden Bereich erfolgt keine Bremsung oder sie fällt zumindest geringer aus.
  • In den Figuren 4A und 4B wird in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform einer Verstelleinrichtung in Form eines Aktors in einer Vorrichtung A veranschaulicht, in der ein Schweißkopf SK zum Hochfrequenzschweißen über die Verstelleinrichtung linear verschiebbar ist.
  • Der Schweißkopf SK ist in einem Gehäuse G der Vorrichtung A verschieblich gelagert und vorliegend zum Hochfrequenzschweißen von medizinischen Schläuchen ausgebildet und vorgesehen. Der Schweißkopf SK ist hierfür an einer Durchgangsöffnung des Gehäuses G aus diesem herausfahrbar, wobei die Verstellung über die Verstelleinrichtung gesteuert wird.
  • Diese Verstelleinrichtung umfasst einen Hubmagneten mit unter anderem einem Elektromagneten 2 und einem Tauchkern 1, ein Zwischenstück 6 und zwei jeweils als Spiralfedern ausgebildete Federelemente FA, Fl. Über den Elektromagneten 2 wird der mit dem Schweißkopf SK verbundene Tauchkern 1 in einer Verstellrichtung V1 verstellt, so dass der Schweißkopf SK aus dem Gehäuse G herausgeführt und ausgehend von der in der Figur 4A ersichtlichen Ruhelage in eine Schweißposition überführt werden kann. In dieser Schweißposition kann der Schweißkopf SK dann gehalten werden, indem über den Elektromagnet 2 eine anziehende, in Verstellrichtung V1 wirkende Magnetkraft auf den Tauchkern 1 ausgeübt wird.
  • Die Verstellung in diese erste Verstellrichtung V1 erfolgt dabei entgegen einer von dem Federelement FA aufgebrachten Rückstellkraft, über das sich das mit dem Tauchkern 1 fest verbundene Zwischenstück 6 an dem Gehäuse G abstützt. Über das weitere, radial innerhalb des anderen Federelements FA liegende Federelement FI ist der verschieblich innerhalb des Gehäuses G gelagerte Schweißkopf SK federnd an dem Zwischenstück 6 abgestützt. Derart ist der Schweißkopf SK insbesondere in einer ausgefahrenen (Schweiß-)Position noch relativ zu dem Zwischenstück 6 elastisch verstellbar gelagert und kann bei einer auf ihn wirkenden Gegenkraft zurückfedern.
  • Durch das bei einer Verstellung in die erste Verstellrichtung V1 komprimierte Federelement FA wird das Zwischenstück 6 - und auf diese Weise der damit gekoppelte Schweißkopf SK und der damit verbundene Tauchkern 1 - in eine zu der ersten Verstellrichtung V1 entgegengesetzte zweite Verstellrichtung V2 zurückgedrückt, wenn der Tauchkern 1 nicht weiter oder nicht mehr ausreichend stark von dem Elektromagneten 2 angezogen wird.
  • Alternativ wäre es grundsätzlich auch denkbar, die Verstellung des Tauchkerns 1 und des damit verbundenen Schweißkopfes SK bei geeigneter Ausbildung des Tauchkerns 1, beispielsweise zumindest teilweise als Permanentmagnet, und des Elektromagneten 2 durch Anlegen eines umgekehrten Magnetfeldes in die entgegengesetzte Verstellrichtung V2 zu verstellen bzw. das Federelement FA so auszubilden, dass der Tauchkern 1 und der Schweißkopf SK hierüber in die erste Verstellrichtung V1 gedrückt werden und beim Anlegen einer Spannung an die Spule des Elektromagneten 2 der Tauchkern 1 und der Schweißkopf SK in der in der Figur 4A ersichtlichen Ruheposition gezogen werden. Obwohl der Betrieb des Elektromagneten 2 mit Gleichstrom bevorzugt ist, ist es grundsätzlich auch möglich, Hubmagneten zu verwenden, die mittels Wechselstroms betätigbar sind.
  • Eine innerhalb des im Wesentlichen längserstreckten Gehäuses G quer verlaufende Gehäusetrennwand GW dient als Anschlag für das Zwischenstück 6, um die in der Figur 4A ersichtliche Ruheposition zu definieren. Das Zwischenstück 6 schlägt hieran bei einer Verstellung in Verstellrichtung V2 an und verhindert damit eine weitere Verstellbewegung in die zweite Verstellrichtung V2. An dieser Gehäusetrennwand GW ist ferner der Elektromagnet 2 fixiert. Eine den Schweißkopf SK mit dem Tauchkern 1 verbindende Leitstange 3 ist durch die Gehäusetrennwand GW hindurchgeführt.
  • Der Tauchkern 1 und das Zwischenstück 6 sind über eine verschiebbar an der Leitstange 3 angeordnete Hülse 7 miteinander verbunden, indem an der Hülse 7 auf einer Seite der Gehäusetrennwand GW das Zwischenstück 6 und an der auf einer gegenüberliegenden Seite der Gehäusetrennwand GW ein Führungszapfen 12 des sich im Querschnitt im Wesentlichen T-förmig darstellenden Tauchkerns 1 angeordnet sind. Die Hülse 7 ist in einer Führung 20 innerhalb des Elektromagneten 2 axial verschiebbar geführt. Der an der Hülse 7 befestigte Führungszapfen 12 des Tauchkerns 1 wiederum gleitet innerhalb einer Führungskammer 22 des Elektromagneten 2.
  • Die Leitstange 3 ist einerseits fest mit dem Schweißkopf SK verbunden und andererseits mit einem Kontaktelement 9 versehen, das mit Gleitkontakten 8 einer Spannungsquelle S in Kontakt steht. Über die Gleitkontakte 8 ist das Kontaktelement 9 elektrisch leitend mit der Spannungsquelle S verbunden, so dass hochfrequente Wechselspannung von der Spannungsquelle S über die Leitstange 3 an den Schweißkopf SK übertragen werden kann. Das Kontaktelement 9 ist an der Leitstange 3 fixiert und ist zusammen mit der Leitstange 3 verschieblich zu einem U-förmigen Träger T gelagert, an dem die Gleitkontakte 8 angeordnet sind.
  • Der Träger T liegt in der in der Figur 4A ersichtlichen Ruhelage zumindest teilweise in einer napfförmigen Aufnahme eines Bremselemententrägers 13 des Tauchkerns 1. Der Bremselemententräger 13 ist in einer hohlzylindrischen Kammer K des Gehäuses G angeordnet, die durch eine Oberseite 21 des Elektromagneten 2, eine Gehäusewandung 4 und die Spannungsquelle S begrenzt ist. Der Bremselemententräger 13 bildet dabei in einer Querschnitts- oder Seitenansicht auf den Tauchkern 1 den Querbalken der zuvor angesprochenen T-Form und schließt sich an den im Wesentlichen längserstreckten Führungszapfen 12 an.
  • Im Bereich des derart verbreiterten Bremselemententrägers 13 weist der Tauchkern 1 mit vergleichsweise geringem Abstand zu einer Innenseite 40 der Gehäusewandung 4 auf, so dass um den Bremselemententräger 13 ein radial umlaufender Spalt zwischen dem Tauchkern 1 und der Innenseite 40 der Gehäusewandung 4 gebildet ist. Die Gehäusewandung 4 begrenzt zusammen mit dem Tauchkern 1 und der Oberseite 21 des Elektromagneten 2, die dem Bremselemententräger 13 zugewandt ist, einen Raum H innerhalb der Kammer K des Gehäuses G. Das Volumen dieses Raumes H hängt von der Verstellposition des als Verstellelement dienenden Tauchkerns 1 ab. Die Oberseite 21 definiert eine Endposition beim Ausfahren des Tauchkerns 1 in die Verstellrichtung V1, indem der Bremselemententräger 13 mit einer Unterseite 11 an der Oberseite 21 anschlägt und so nicht weiter in die Verstellrichtung V1 verstellt werden kann.
  • Anstelle der von dem Elektromagneten 2 ausgebildeten Oberseite 21 kann selbstverständlich auch ein alternativ ausgebildeter Anschlag innerhalb des Raumes H vorgesehen sein, um eine Verstellung in die Verstellrichtung V1 zu begrenzen. Hierbei kann es sich beispielsweise auch um einen plattenförmigen Gehäusewandabschnitt handeln.
  • An dem an der Innenseite 40 der Gehäusewandung 4 entlang geführten Bremselemententräger 13 ist an einem senkrecht zu der Unterseite 11 verlaufenden und die napfförmige Aufnahme des Bremselemententrägers 13 bildenden Trägerabschnitt ein Bremselement 5 angeordnet, das in Form einer V-Ring-Dichtung aus einem elastischen Kunststoffmaterial oder Gummi hergestellt ist und ringförmig an dem Bremselemententräger 13 vollständig umläuft.
  • Vorliegend ist der Außendurchmesser des Bremselements 5 im Bereich des Bremsabschnitts 5.1 etwas größer als der Innendurchmesser der Kammer K, so dass gewährleistet ist, dass das Bremselement 5 über seinen Bremsabschnitt 5.1 unter Berücksichtigung von etwaigen Toleranzen der beteiligten Bauteile auch in einer Ruhestellung des Tauchkerns 1 dichtend an der Wandung 4 anliegt. Alternativ kann der Außendurchmesser aber auch mit dem Innendurchmesser im Wesentlichen übereinstimmen, was eine bevorzugte Ausführungsform ist, um den Verschleiß des Bremselementes 5 insbesondere durch Reibung bei Gewährleistung einer ausreichenden Dichtwirkung zu minimieren. Schließlich kann der Außendurchmesser des Bremselements 5 kleiner als der Innendurchmesser der Kammer K sein, so dass durch den Bremsabschnitt 5.1 der Spalt zwischen Wandung 4 und Tauchkern 1 in der Ruhestellung lediglich verengt aber nicht geschlossen ist.
  • Das Bremselement 5 ist in einer umlaufenden Aussparung des Bremselemententrägers 13 über einen Verbindungsabschnitt 5.2 des Bremselements 5 formschlüssig aufgenommen und fixiert. Von diesem Verbindungsabschnitt 5.2 steht schräg in Richtung auf die Innenseite 40 bzw. in Richtung auf die Wandung 4 und tendenziell in die erste Verstellrichtung V1 der verlagerbare Bremsabschnitt 5.1 nach Art einer umlaufenden Dichtlippe hervor.
  • Der Bremsabschnitt 5.1 ist elastisch in Richtung auf die Wandung 4 verlagerbar. Die Verlagerbarkeit wird hierbei - neben dem elastischen Material, aus dem das Bremselement 5 hergestellt ist - unter anderem durch eine Einkerbung in einem Übergangsbereich 5.12 zwischen dem Verbindungsabschnitt 5.2 und dem Bremsabschnitt 5.1 bereitgestellt. Hierdurch ist der Bremsabschnitt 5.1 zumindest abschnittsweise relativ zu dem Bremselemententräger 13 bzw. dem Tauchkern 1 sowie dem daran fixierten Verbindungsabschnitt 5.2 verlagerbar.
  • Der Bremsabschnitt 5 in der Ausführungsform der Figuren 4A - 4B ist funktional der Variante der Figuren 2A bis 2C ähnlich, so dass das oben Beschrieben analog auch für die Ausführungsform der Figuren 4A und 4B gilt.
  • So ist auch hier der Bremsabschnitt 5.1 so ausgebildet, dass er bei einer Verstellung des Tauchkerns 1 in die erste Verstellrichtung V1 auf den durch die Oberseite 21 gebildeten Anschlag zu gegen die Innenseite 40 der Wandung 4 gedrückt wird und hierdurch eine Verstellbewegung des Tauchkerns 1 vor Erreichen seiner Endposition abbremst. Hierdurch wird die Geräuschentwicklung beim Anschlagen des Tauchkerns 1 an der Oberseite 21 deutlich reduziert. Die bei einer Verstellung des Tauchkerns 1 in Verstellrichtung V1 komprimierte Luft, die gegen den Bremsabschnitt 5.1 drückt, ist in der Figur 4A symbolisch durch mehrere Pfeilen veranschaulicht. Durch den schräg radial nach außen geneigten Bremsabschnitt 5.1 wird auch hier wieder eine geneigte Angriffsfläche für die komprimierte Luft bereitgestellt, so dass diese eine radial wirkende Druckkraft F auf den Bremsabschnitt 5.1 ausübt, so dass dieser gegen die Innenseite 40 der Wandung 4 gedrückt wird.
  • Luft kann in dem vorliegenden Beispiel der Figuren 4A und 4B aus dem Raum H durch einen Spalte zwischen dem Führungszapfen 12 und der Hülse 7 entweichen. So ist die Führungskammer 22, in der der Führungszapfen 12 gleitend geführt ist, sowie auch die Führung 20, in der die Hülse 7 gleitend geführt ist, gegenüber dem Raum H nicht vollständig abgedichtet. Hierdurch wird ein (Austritts-) Bereich innerhalb der Verstelleinrichtung bereitgestellt, über den Luft aus dem Raum H entweichen kann, wenn deren Volumen durch den sich in Verstellrichtung V1 verstellten Tauchkern 1 verringert wird.
  • Auf diese Weise wird erreicht, dass sich eine Dichtwirkung des Bremselements 5 mit innerhalb des Raumes H ansteigendem Druck erhöht, so dass eine Verstellbewegung des Tauchkerns 1 in die erste Verstellrichtung V1 gebremst wird, während bei einem Stillstand des Tauchkerns 1 oder bei einer entgegengesetzten Verstellung in die zweite Verstellrichtung V2 keine oder nur eine deutlich geringere Bremskraft erzeugt wird.
  • Durch das bei einer Verstellbewegung in die erste Verstellrichtung V1 komprimierte Fluid, das durch das Bremselement 5 an einem Vorbeiströmen zwischen dem Tauchkern 1 und der Wandung 4 gehindert ist, wird eine Dämpfung der Verstellbewegung des Tauchkerns 1 in die erste Verstellrichtung V1 erzielt. In der entgegengesetzten zweiten Verstellrichtung V2 wird durch den in dem Raum H erzeugten Unterdruck der Bremsabschnitt 5.1 des als V-Ring-Dichtung ausgebildeten Bremselements 5 von der Wandung 4 weg gezogen. Auf diese Weise ist die Bremswirkung des Bremselements 5 bei einer Verstellbewegung des Tauchkerns 1 in die zweite Verstellrichtung V2 reduziert, zu der der Tauchkern 1 mittels des Federelements FA angetrieben wird.
  • Durch die Verstellbewegung in die zweite Verstellrichtung V2 wird Fluid, das sich in der Kammer K außerhalb des Raumes H befindet, komprimiert und in Richtung des Raumes H gedrückt wird, dessen Volumen sich durch die Verstellung des Tauchkerns 1 in die zweite Verstellrichtung V2 vergrößert. Durch den schrägen Verlauf des Bremsabschnitts 5.1 ist die Dichtwirkung des Bremselements 5 gegenüber einem Eintritt von Fluid in den Raum H verringert, so dass Fluid an dem Bremsabschnitt 5.1 vorbei in den Raum H einströmen kann und der Bremsabschnitt 5.1 zusätzlich von der Wandung 4 weg gedrückt wird.
  • Die aus der Figur 4A und der Detaildarstellung der Figur 4B ersichtliche Vorrichtung A kann als vorgefertigte, modulare Baueinheit in Form eines Schweißmoduls mit dem verlagerbaren Schweißkopf SK ausgebildet sein. Die Vorrichtung A würde hierbei eine vorprüfbare Baueinheit bilden, die in eine übergeordnete Anordnung - vorzugsweise komplett auswechselbar - einsetzbar ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Tauchkern
    11
    Unterseite
    12
    Führungszapfen
    13
    Bremselemententräger
    2
    Elektromagnet
    20
    Führung
    21
    Oberseite
    22
    Führungskammer
    3
    Leitstange
    4
    Wandung
    4.1
    Anlaufschräge
    4.2
    Basis
    40
    Innenseite
    5
    Bremselement
    5.1
    (verlagerbarer) Bremsabschnitt
    5.12
    Übergangsbereich
    5.2
    Verbindungsabschnitt
    6
    Zwischenstück
    7
    Hülse
    8
    Gleitkontakt
    9
    Kontaktelement
    A
    Vorrichtung
    F
    Kraft
    FA, FI
    Federelement
    G
    Gehäuse
    GW
    Gehäusetrennwand
    H
    Raum
    K
    Kammer
    S
    Spannungsquelle
    SK
    Schweißkopf
    T
    Träger
    V, V1, V2
    Verstellrichtung

Claims (15)

  1. Verstelleinrichtung, insbesondere in der Form eines Aktors, mit
    - einer Kammer (K), in der ein von mindestens einer Wandung (4) berandeter Raum (H) vorgesehen ist,
    - einem Verstellelement (1), das entlang der mindestens einen Wandung (4) derart translatorisch innerhalb der Kammer (K) verstellbar ist, dass sich bei der Verstellung des Verstellelements (1) der von dem Verstellelement (1) und der Wandung (4) der Kammer (K) begrenzte Raum (H) verändert, und
    - einem Bremselement (5), das an dem Verstellelement (1) angeordnet und das dazu ausgebildet und vorgesehen ist, einer Verstellung des Verstellelements (1) in wenigstens einer ersten Verstellrichtung (V, V1) entgegenzuwirken,
    wobei durch das Bremselement (5) ein Austritt von in dem Raum (H) befindlichem und durch die Verstellung des Verstellelements (1) in die erste Verstellrichtung (V, V1) komprimierten Fluid über einen Bereich zwischen dem Verstellelement (1) und der mindestens einen Wandung (4) gehemmt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Bremselement (5) mindestens einen verlagerbaren Bremsabschnitt (5.1) aufweist, der bei einer Verstellung des Verstellelements (1) in die erste Verstellrichtung (V, V1) durch hierbei komprimiertes Fluid in Richtung der Wandung (4) gedrückt wird.
  2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsabschnitt (5.1) eine Fläche aufweist, die zumindest abschnittsweise schräg zu der ersten Verstellrichtung (V, V1) in Richtung auf die Wandung (4) verläuft, so dass durch die Verstellung des Verstellelements (1) in die erste Verstellrichtung (V, V1) komprimiertes Fluid eine Druckkraft (F) auf den Bremsabschnitt (5.1) bewirkt, die eine Richtungskomponente auf die Wandung (4) zu aufweist.
  3. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (A) mit dem Verstellelement (1) und dem Bremsabschnitt (5.1) so ausgebildet ist, dass bei einer Verstellung des Verstellelements (1) in eine zu der ersten Verstellrichtung (V, V1) entgegensetzte zweite Verstellrichtung (V2) der Bremsabschnitt (5.1) von der Wandung (4) weg gedrückt wird.
  4. Verstelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsabschnitt (5.1) derart ausgebildet ist, dass er bei der Verstellung des Verstellelements (1) in die zweite Verstellrichtung (V2) durch einen sich in dem hierdurch vergrößernden Raum (H) erzeugten Unterdruck von der Wandung (4) weg verlagert wird.
  5. Verstelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (4) so ausgebildet ist, dass eine durch den Bremsabschnitt (5.1) erzielte Bremswirkung des Bremselements (5), bei gleichbleibender Lage des Bremsabschnitts (5.1) relativ zu dem Verstellelement (1), entlang eines Verstellweges des Verstellelements (1) in die erste Verstellrichtung (V, V1) unterschiedlich ist.
  6. Verstelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (4) mindestens zwei axial entlang der ersten Verstellrichtung (V, V1) versetzte, unterschiedliche Bereiche (4.1, 4.2) aufweist, an denen der an dem Verstellelement (1) angeordnete Bremsabschnitt (5.1) bei einer Verstellung des Verstellelements (1) entlanggeführt wird, und die mindestens zwei Bereiche (4.1, 4.2) so ausgebildet sind, dass bei gleichbleibender Lage des Bremsabschnitts (5.1) relativ zu dem Verstellelement (1) ein Abstand des Bremsabschnitts (5.1) von der Wandung (4) in den beiden Bereichen (4.1, 4.2) unterschiedlich ist.
  7. Verstelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich, über den ein Austritt von Fluid durch das Bremselement (5) gehemmt ist, ein Strömungsbereich ist, durch den hindurch bei einer Verstellung des Verstellelements (1) in eine zu der ersten Verstellrichtung (V, V1) entgegengesetzten zweiten Verstellrichtung (V2) Fluid in den Raum (H) strömen kann.
  8. Verstelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement (5) derart ausgebildet ist, dass es zumindest bei Verstellung in die erste Verstellrichtung (V, V1) vollständig umlaufend an der Wandung (4) anliegt und/oder zum Anliegen kommt und auf diese Weise einen Austritt von Fluid aus dem Raum (H) in dem Bereich zwischen dem Verstellelement (1) und der mindestens einen Wandung (4) verhindert.
  9. Verstelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement (5) derart ausgebildet ist, dass es im unbewegten Zustand der Verstelleinrichtung und bei nicht im Raum (H) komprimierter Luft vollständig umlaufend an der Wandung (4) und im Wesentlichen ohne Druck anliegt.
  10. Verstelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (A) mindestens einen weiteren Bereich aufweist, über den bei einer Verstellung des Verstellelements (1) in die erste Verstellrichtung (V, V1) von dem Verstellelement (1) komprimiertes Fluid aus dem Raum (H) entweichen kann.
  11. Verstelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsabschnitt (5.1) zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig aus einem flexiblen oder elastischen Material hergestellt ist.
  12. Verstelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsabschnitt (5.1) oder das Bremselement (5) vollständig umlaufend ausgebildet ist, ringförmig ausgebildet ist, der Bremsabschnitt (5.1) nach Art einer Dichtlippe ausgebildet ist, und/oder das Bremselement (5) als V-Ring-Dichtung ausgebildet ist.
  13. Verstelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (A) einen elektromechanischen Antrieb (1, 2) zur Verstellung des Verstellelements (1) aufweist.
  14. Verstelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (A) zur Verlagerung eines mit dem Verstellelement (1) gekoppelten Bauteils (SK), insbesondere eines Schweißkopfes ausgebildet und vorgesehen ist.
  15. Schweißmodul mit einem in einem Gehäuse (G) translatorisch verstellbar gelagertem Schweißkopf (SK) und einer Verstelleinrichtung zur Verlagerung des Schweißkopfes (SK) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4490598A (en) * 1982-09-30 1984-12-25 Engineering & Research Associates, Inc. Blood tubing sealing unit
US5578978A (en) * 1992-07-29 1996-11-26 Nartron Corp. Electro-fluid actuator and system
US5663700A (en) 1995-08-25 1997-09-02 Trombetta Corporation Sound dampening solenoid

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