FI115243B

FI115243B - Sähkömekaaninen toimilaite

Info

Publication number: FI115243B
Application number: FI990357A
Authority: FI
Inventors: Oiva Hurskainen
Original assignee: Abloy Oy
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2005-03-31
Also published as: FI990357A; US6499325B1; FI990357A0

Description

115243

SÄHKÖMEKAANINEN TOIMILAITE - ELEKTROMEKANISKT MANÖVRERINGS-5 ORGAN

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen sähkömekaaninen toimilaite, joka käsittää runko-osan ja pitkänomaisen vaiku-tuselimen, joista ainakin toinen on varustettu sähkömagneettivälineillä ja vas-10 taavasti toinen ferromagneettisella materiaalilla tai kestomagneetilla ja jotka on järjestetty toisiinsa nähden siten, että synnytetyllä magneettikentällä on vaiku-tuselimelle aikaansaatavissa kiertoliike, ja joka vaikutuselin on sähkömagneetti-välineiden napaisuutta vaihtamalla kierrettävissä kahden kiertoasennon välillä siten, että toisessa kiertoasennossaan vaikutuselin on siirrettävissä ulkoisen 15 voiman johdosta kiertoakselinsa suuntaisesti.

Julkaisussa DE 4029208 on esitetty eräs ratkaisu sähkömekaanisesta toimilaitteesta sylinterilukon yhteydessä. Tämä on kuitenkin rakenteeltaan monimutkainen. Esitetyssä konstruktiossa on lukuisa määrä osia, mikä tekee mm. sen toi- .*·. 20 mintavarmuuden kyseenalaiseksi.

• · • » · * » * * * * 9

Julkaisussa Fl 100907 on esitetty sähkömekaaninen sylinterilukko järjestely, : johon on järjestetty sähkömagneettisesti kierrettävä salpaelin. Tässä salpaelin v ·’ on sovitettu lukkosylinteriin tai sen mukana kiertyvän elimeen tehtyyn ohjaus- v · 25 uraan, joten tämäkin on kuluttaa jonkin verran tilaa ympäriltään.

Lukitusalalla ja hienomekaniikassa on tarvetta kooltaan varsin pienelle, raken-teeltaan yksinkertaiselle ja toimintavarmalle toimilaitteelle, jonka avulla voidaan ’·' aikaansaada tai sallia jonkin elimen liike ja siten aikaansaada tai lopettaa jokin 30 toiminto. Toimilaitteen sähköntarpeen tulisi pysyä myös kohtuullisena, niin että voidaan käyttää yksinkertaista, turvallista ja kustannuksiltaan edullista virtaläh- • : deratkaisua. Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tällainen toimilaite.

115243 2

Keksinnön tarkoitus saavutetaan patenttivaatimuksessa 1 ja muissa vaatimuksissa tarkemmin esitetyllä tavalla. Keksinnön mukaisesti mainittu vaikutuselin on järjestetty runko-osaan siten, että sen toinen pää on vapaa vastaanotta-5 maan mainitun ulkoisen voiman ja vastaavasti toinen pää on järjestetty yhteistoimintaan runko-osan sisällä olevien ohjauspintojen kanssa siten, että ne yhdessä määrittävät vaikutuselimen aksiaalisuuntaisen toimintavapauden.

Runko-osassa on edullisesti rajoitinelimet vaikutuselimen kiertymisvapauden 10 rajoittamiseksi ja siten mainittujen kiertoasentojen määrittämiseksi. Näin säh-könkäyttö saadaan minimoitua, koska tarvitaan vain vaikutuselimen kiertoliik-I keen käynnistävä sähköinen pulssi ja lyhytaikainen virransyöttö siirtämään vai kutuselin ääriasennosta toiseen ja pitämään sitä tässä asennossa. Ratkaisu on myös toimintavarma. Käytännössä vaikutuselimen kiertymisvapaus on mielui-15 ten noin 60° - 90°.

I Vaikutuselimen aksiaaliliikkeen ohjaamista varten runko-osan mainitut ohjaus-

i » I

pinnat käsittävät vaikutuselimen poikkileikkaussuunnassa vaikutuselintä oleelli-

9 I

.··. sesti kapeamman kammion, johon vaikutuselimen vastaavasti kapeammaksi 20 muotoiltu pää voi toisessa vaikutuselimen kiertoasennossa siirtyä. Tällöin kammion reunat voivat käsittää porrasmaisen vastinpinnan. Lisäksi kammio on varustettu palautusjousella vaikutuselintä varten. Vaihtoehtoisesti kammion reunat voivat käsittää viistot ohjauspinnat, jotka on järjestetty ohjaamaan vai- : kutuselimen aksiaalisuuntaista palautusliikettä.

• · » 25 .··*. Vaikutuselimen kiertoasentojen varmistamiseksi mahdollisia ulkoisia magneetti- ;*·; kenttiä tai muita häiriöitä, esimerkiksi tärinöitä vastaan, runko-osa voidaan va rustaa kestomagneetilla, jonka avulla vaikutuselin voidaan pitää kulloisessakin sähkömagneettivälineiden aikaansaamassa kiertoasennossaan, ilman että säh-30 kömagneettivälineissä pidetään jatkuvasti virtaa.

3 115243

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkinomaisesti viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa - kuvio 1 esittää periaatekuvana erästä keksinnön mukaisen toimilaitteen so-vellusmuotoa pituussuuntaisena leikkauksena ja laitteen vaikutuselin alku- 5 asennossaan, - kuvio 2 esittää kuvion 1 leikkausta ll-ll, - kuvio 3 esittää kuvion 1 sovellusmuotoa vaikutuselin sisäänpainettuna, i - kuvio 4 esittää periaatekuvana erästä toista sovellusmuotoa vaikutuselin alkuasennossaan, 10 - kuvio 5 esittää kuvion 4 sovellusmuotoa vaikutuselin sisäänpainettuna, - kuvio 6 esittää periaatekuvana erästä kolmatta sovellusmuotoa vaikutuseli- j men pään ja siihen vaikuttavien ohjauspintojen osalta, - kuvio 7 esittää kuvion 6 leikkausta VII-VII.

15 Piirustuksessa tarkoittaa 1 toimilaitteen runko-osaa, jonka sisään on järjestetty ; . sähkömagneettivälineet 2 sekä vaikutuselin 3. Runko-osan 1 sisällä vaiku- tuselimen 3 sisäpään 3a yhteydessä on kammio 4, joka on yhteistoiminnassa ,···. vaikutuselimen mainitun pään 3a kanssa kuten alla tarkemmin selostetaan.

20 Vaikutuselin 3 on ferromagneettista materiaalia siten, että virran kytkeminen sähkömagneettivälineisiin 2 aikaansaa vaikutuselimen 3 kiertoliikkeen tiettyyn : suuntaan. Vastaavasti sähkömagneettivälineiden 2 napaisuuden vaihtaminen eli virran suunnan vaihtaminen aikaansaa vaikutuselimen kiertoliikkeen vastakkai-: seen suuntaan. Sähkömagneettivälineiden 2 toiminnan ohjaamiseksi kuviossa 1 : : 25 on vain periaatteessa esitetty ohjausvälineet 7, joihin kuuluu logiikkapiiri 8 ja ; ' . sen mukaisesti toimiva kytkin 9, jonka avulla sähkömagneettivälineiden 2 vir- Γ·’: tapiiri voidaan sulkea ja avata. Logiikkapiiri 8 saa ohjauskäskynsä sovelluksesta riippuen ulkoisten toimintaolosuhteiden ja niiden muutosten perusteella. Lisäksi siihen kuuluvat sinänsä tunnetut välineet virran suunnan vaihtamiseksi (ei näyt- 30 ty).

115243 4 Järjestelmä tarvitsee myös virtaa, jolloin virtalähde voi jälleen sovelluksesta riippuen sijaita runko-osassa 1, sen läheisyydessä sovellukseen liittyvissä ra-I kenteissa tai virta voidaan tarpeen mukaan erikseen syöttää järjestelmän ulko puolisesta toimilaiteesta, esimerkiksi lukkosovellutuksessa lukon avaimesta yh-5 dessä elektronisen koodin kanssa, silloin kun toimilaitetta tarvitaan.

Vaikutuselimen kiertoliikkeiden hallitsemiseksi runko-osa 1 on varustettu rajoi-tinelimillä 1a ja 1b, joiden avulla kiertoliike ääriasentojen välillä voidaan rajoittaa esimerkiksi välille 60° - 90°. Lisäksi runko-osa 1 on varustettu kestomag-10 neetilla 6, jonka avulla vaikutuselin voidaan pitää kulloisessakin sähkömagneet-tivälineiden 2 aikaansaamassa kiertoasennossaan. Näin voidaan varmistaa vaikutuselimen häiriötön toiminta.

Vaikutuselimen 3 pää 3a ja kammio 4 on siten muotoiltu, että toisessa kierto-15 asennossaan vaikutuselimen 3 siirtäminen ulkoisen voiman 10 toimesta on es-. tetty. Vastaavasti toisessa kiertoasennossaan vaikutuselin 3 on painettavissa :v. runko-osan 1 sisään, jolloin se samalla voidaan järjestää sallimaan tai aikaan- .··*. saamaa jonkin halutun toimenpiteen kulloisestakin sovelluksesta riippuen.

• I » 20 Kuvioiden 1 - 3 sovellusmuodossa sekä vaikutuselimen 3 pää 3a että kammion 4 vastinpinnat on muotoiltu porrasmaisesti kapenemaan, jolloin vaikutuselimen 3 pää 3a mahtuu kammioon 4 vain toisessa kiertoasennossaan. Ratkaisuun kuuluu kammioon 4 sijoitettu jousi 5, joka ulkoisen voiman 10 lakkaamisen jäi-• | ·* keen palauttaa vaikutuselimen 3 aksiaalisesti ulompaan asentoonsa, josta se 25 sähkömagneettivälineiden 2 avulla on kierrettävissä takaisin alkuperäiseen kuviossa 1 näytettyyn kiertoasentoonsa.

•

Kuvioiden 4 ja 5 sovellusmuoto poikkeaa kuvioiden 1 - 3 sovellusmuodosta vaikutuselimen pään 3a ja kammion 4 osalta. Tässä sovellusmuodossa vaiku-30 tuselimen 3' pää 3a' suippenee kiilamaisesti ja vastaavasti kammio 4' käsittää V-muotoiset ohjauspinnat. Näiden johdosta vaikutuselimen 3' aksiaalinen pa- 115243 5 lautusliike kuvion 5 tilasta takaisin kuvion 4 tilaan voidaan aikaansaada pakko-ohjatusti ilman jousivoimaa käyttämällä hyväksi vaikutuselimen 3' kiertoliikettä.

Kuvioiden 6 ja 7 sovellusmuodossa kammio 4" käsittää edellä selostetun ta-5 paan vinot ohjauspinnat vaikutuselimen palautusliikkeen aikaansaamiseksi. Tässä tapauksessa vaikutuselimen 3" pää 3a" on porrasmaisesti kapeneva, mutta uloimmasta päästään pyöristetty tai viistottu, niin että kammion 4" vi-nopinnat voivat aikaansaada vaikutuselimen palautuksen tässäkin tapauksessa ilman jousivoimaa.

10

Keksinnön soveltaminen ei vaadi suurta virrankulutusta, sillä tarkoitukseen voidaan käyttää esimerkiksi 2,5 voltin virtaa, jonka avulla ladataan kapasitanssiltaan 50 - 100 pF kondensaattori lyhytkestoisen, esimerkiksi 3 ms, suhteellisen korkeavirtaisen sähköpulssin aikaansaamiseksi. Tämän pulssin jälkeen virta voi 15 olla 3 - 10mA. Kokonaisvaikutusaika voi olla alle 20 ms.

: Esitetyissä sovellusmuodoissa vaikutuselin ulottuu selvästi runko-osan 1 ulko- puolelle. Toiminnan kannalta tämä ei ole välttämätöntä, vaan riittää, että vaiku-tuselimen kyseinen pää on vapaa. Tällöin vaikutuselin voi tarpeen mukaan : 20 uloimmillaankin jäädä runko-osan kyseisen ulkopinnan tasolle ja sijaita esimer- ’.· · kiksi sopivan kokoisessa kolossa, josta se edelleen on työnnettävissä ulkoisen voiman johdosta vielä sisempään asentoon.

*:*’ Vaikutuselin tai osa siitä voi siis olla ferromagneettista materiaalia, mutta yhtä 25 hyvin vaikutuselin tai osa siitä voi käsittää kestomagneetin. Mikäli rajoitinelimet • »· ···' 1a ja 1b tällöin ovat ferromagneettista materiaalia, esimerkiksi terästä, ei kes- M» tomagneettia 6 välttämättä tarvita lainkaan. Vielä eräs vaihtoehtoinen ratkaisu » · · : itse kiertoliikkeen aikaansaamiseksi on sijoittaa kela kiertoliikettä suorittavaan vaikutuselimeen ja kestomagneetti runko-osaan.

30 115243 6

Keksintö ei siten ole rajoitettu esitettyihin sovellusmuotoihin, vaan useita muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

{

Claims

1. Sähkömekaaninen toimilaite, joka käsittää runko-osan (1) ja pitkänomaisen vaikutuselimen (3,3',3"), joista ainakin toinen on varustettu sähkömagneetti- 5 välineillä (2) ja vastaavasti toinen ferromagneettisella materiaalilla tai kesto-magneetilla ja jotka on järjestetty toisiinsa nähden siten, että synnytetyllä magneettikentällä on vaikutuselimelle (3,3',3") aikaansaatavissa kiertoliike, ja joka vaikutuselin (3,3',3") on sähkömagneettivälineiden (2) napaisuutta vaihtamalla kierrettävissä kahden kiertoasennon välillä siten, että toisessa kierto-10 asennossaan vaikutuselin (3,3',3") on siirrettävissä ulkoisen voiman johdosta kiertoakselinsa suuntaisesti, tunnettu siitä, että mainittu vaikutuselin (3,3',3'') on järjestetty runko-osaan (1) siten, että sen toinen pää (3a,3a',3a”) on vapaa vastaanottamaan mainitun ulkoisen voiman ja vastaavasti toinen pää on järjestetty yhteistoimintaan runko-osan (1) sisällä olevien ohjauspintojen kanssa si-15 ten, että ne yhdessä määrittävät vaikutuselimen (3,3',3”) aksiaalisuuntaisen toimintavapauden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen toimilaite, tunnettu siitä, että runko-osassa Iti (1) on rajoitinelimet (1a,1b) vaikutuselimen (3,3',3”) kiertymisvapauden rajoit-·.·’ : 20 tamiseksi ja siten mainittujen kiertoasentojen määrittämiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen toimilaite, tunnettu siitä, että vaikutuseli- ;;; men (3,3',3”) kiertymisvapaus on noin 60° - 90°. » « ·

4. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen toimilaite, tunnettu siitä, "* että runko-osan (1) mainitut ohjauspinnat käsittävät vaikutuselimen poikkileik- kaussuunnassa vaikutuselintä (3,3',3”) oleellisesti kapeamman kammion • ·* (4,4',4”) tai vastaavan, johon vaikutuselimen vastaavasti kapeammaksi muo toiltu pää (3a, 3a',3a”) voi toisessa vaikutuselimen (3,3',3”) kiertoasennossa 30 siirtyä. 115243

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen toimilaite, tunnettu siitä, että kammion (4) reunat käsittävät porrasmaisen vastinpinnan ja että kammio (4) on varustettu palautusjousella (5) vaikutuselintä (3) varten.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen toimilaite, tunnettu siitä, että kammion (4',4") reunat käsittävät viistot ohjauspinnat, jotka on järjestetty ohjaamaan vaikutuselimen (3',3”) aksiaalisuuntaista palautusliikettä.

7. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen toimilaite, tunnettu siitä, 10 että runko-osa (1) on varustettu kestomagneetilla (6), joka on järjestetty varmistamaan vaikutuselimen (3,3',3") pysymisen kulloisessakin sähkömagneetti-välineiden (2) aikaansaamassa kiertoasennossaan. » · · • · • · · * · « » « · 115243