DE9100339U1

DE9100339U1 - Linearantrieb mit Memorymetall-Feder

Info

Publication number: DE9100339U1
Application number: DE9100339U
Authority: DE
Original assignee: Krupp Industietechnik GmbH
Current assignee: Krupp Industietechnik GmbH
Priority date: 1991-01-12
Filing date: 1991-01-12
Publication date: 1991-04-04
Anticipated expiration: 2001-01-13

Description

KRUPP INDUSTRIETECHNIK GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG in Duisburg

Beschreibung

Linearantrieb mit Memorymetall-Feder

Die Erfindung bezieht sich auf einen Linearantrieb mit einem Antriebsorgan in Gestalt einer Betätigungsstange, an der eine mit einem Heizelement ausgestattete Memorymetall-Feder und eine deren Arbeitsbewegung entgegenwirkende Rückstellfeder angreifen, wobei die Betätigungsstange, in Längsrichtung beweglich an einen Rahmen geführt, beidseitig über diesen hinausragt und wobei die Memorymetall-Feder sowie die Rückstellfeder sich über Anlageflächen am Rahmen abstützen.

Ein Linearantrieb der eingangs erwähnten Gattung ist aus der japanischen Offenlegungsschrift 59-150 069 (offengelegt am 28. August 1984) bekannt.

Der Rahmen besteht dabei aus einem U-förmigen Bauteil, an dessen Seitenflächen sich einerseits die Memorymetall-Feder und andererseits die Rückstellfeder abstützen. Die Kraftübertragung auf die Betätigungsstange erfolgt über eine an dieser befestigte Scheibe, an welcher die beiden Federn im Bereich zwischen den Seitenflächen anliegen. Bei Erwärmung der Memorymetall-Feder dehnt diese sich entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfeder aus und führt dabei die Betätigungsstange bezüglich des U-förmigen Bauteils mit; die Abkühlung der Memorymetall-Feder hat eine entgegengerichtete

Rückstellbewegung der Betätigungsstange zur Folge. Diese kann einen Hub mit einer Druckkraft und/oder einer Zugkraft ausführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearantrieb zu entwickeln, der bei kompakter Bauweise aus einfachen Bauelementen zusammengesetzt ist, wobei diese ohne Verwendung besonderer Befestigungselemente durch Zusammenstecken zusammengefügt werden.

Der Linearantrieb soll weiterhin so beschaffen sein, daß er eine in sich fertige Baueinheit darstellt, die über ihren Rahmen bzw. ihre Betätigungsstange lediglich an der dafür vorgesehenen Umgebung befestigt zu werden braucht.

Die Aufgabe wird durch einen Linearantrieb gelöst, welcher die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Danach ist die Memorymetall-Feder zumindest auf einem Teil ihrer Längserstreckung von einem elektrisch leitenden, gut wärmeleitenden Rohrelement mit Vierkant-Außenprofil umschlossen, an dessen Außenseite das plattenförmige Heizelement anliegt, wobei das Rohrelement und das Heizelement jeweils über eine an ihnen in Anlage gehaltene Federzunge eines Elektrokontaktes mit diesem in Verbindung steht.

Der Rahmen besteht aus einem mehrteiligen Gehäuse, welches - die Betätigungsstange nebst Rohrelement in dem Bereich der Memorymetall-Feder und der Rückstellfeder umschließend - das Heizelement sowie die Elektrokontakte nebst Federzungen mit Ausnahme ihrer Anschlußabschnitte aufnimmt und welches zumindest auf einem Teil der Längserstreckung des Rohrelements Lüftungsöffnungen aufweist. Ein weiteres wesentliches Merkmal des Linearantriebs besteht darin, daß das Rohrelement, das Heizelement und die Elektrokontakte unter Ausschluß an ihnen angreifender Befestigungselemente lösbar in das Gehäuse

eingesetzt sind.

Die Bauelemente des Linearantriebs sind also in der Weise ausgebildet und aneinander angepaßt, daß sie - allenfalls mit Ausnahme des Gehäuses - ohne Ausführen besonderer Befestigungsvorgänge in das Gehäuse eingesetzt werden können und dort die vorgeschriebene Lage einnehmen.

Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff, welcher den zu erwartenden Betriebstemperaturen (oberhalb von 100⁰C) widersteht.

Das Heizelement kann insbesondere als PTC-Bauteil ausgebildet sein (Anspruch 2).

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes weist als Heizelement eine Heizfolie auf, die seitlich neben dem Rohrelement in eine angepaßte Ausnehmung des Gehäuses eingelegt

Der Erfindungsgegenstand kann dadurch weiter ausgestaltet sein, daß die Elektrokontakte sich unter Bildung einer formschlüssigen Verbindung jeweils in einer nutenförmigen Ausnehmung im Gehäuse abstützen, welche in Richtung der Längserstreckung der Betätigungsstange verläuft (Anspruch 3).

Vorzugsweise ist die nutenförmige Ausnehmung in der Weise ausgebildet, daß die Elektrodenkontakte bei geöffnetem Gehäuse umgesetzt werden können, wobei ihre Anschlußabschnitte entweder auf der Seite der Memorymetall-Feder oder derjenigen der Rückstellfeder aus dem Gehäuse herausragen.

Zur Unterstützung der Luftzirkulation insbesondere auch während des Abkühlvorgangs sind die Lüftungsöffnungen an Gehäuseflächen angebracht, die senkrecht zur Anlagefläche zwischen dem Heizelement und dem Rohrelement liegen (Anspruch 4).

Eine besonders einfache Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes läßt sich dadurch verwirklichen, daß das Gehäuse aus zwei Gehäuseteilen besteht, die bezüglich einer Ebene senkrecht zur Anlagefläche zwischen dem Heizelement und dem Rohrelement symmetrisch ausgebildet sind (Anspruch 5).

Vorzugsweise sind die beiden Gehäuseteile wechselweise mit Zapfen und Bohrungen versehen, über welche sich eine Klemmverbindung zwischen den Gehäuseteilen herstellen läßt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1 in Form einer Explosionsdarstellung die Einzelteile des Linearantriebs und

Fig. 2 in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab in Schrägansicht den teilweise fertiggestellten Linearantrieb nach Einsetzen der Bauelemente in eines der Gehäuseteile

Der Linearantrieb setzt sich aus den in Fig. 1 dargestellten Bauelementen zusammen, nämlich einer Betätigungsstange 1 mit einem Ringabsatz la, einer Memorymetall-Feder 2 (dargestellt in abgekühltem, zusammengezogenem Zustand), einer aus Stahl bestehenden Rückstellfeder 3, einem Rohrelement 4 mit Vierkant-Außenprofil aus einem elektrisch leitenden, gut wärmeleitenden Werkstoff, einem PTC-Bauteil 5 als plattenförmiges Heizelement, zwei Elektrokontakten 6 und 7 mit einer Federzunge 6a bzw. 7a und zwei gleichartig ausgebildeten Gehäuseteilen 8 und 9 aus einem

temperaturbeständigen Kunststoff.

Die Memorymetall-Feder 2 und die Rückstellfeder 3 stützen sich - die Betätigungsstange 1 auf einem Teil ihrer Längserstreckung umschließend - auf der linken bzw. rechten Seite des Ringabsatzes la ab. Im eingebauten Zustand (vgl. dazu Fig. 2) führt die Betätigungsstange 1 - entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 3 - eine Arbeitsbewegung nach rechts in Richtung des Pfeiles 10 aus, falls die Memorymetall-Feder 2 ausreichend erwärmt wird. Die Elektrokontakte 6, 7 weisen im Anschluß an ihre (in der Darstellung links liegenden) Anschlußabschnitte 6b, 7b und im Anschluß an den Bereich der Federzungen 6a, 7a jeweils eine Querschnittsverengung 6c, 7c bzw. 6d, 7d auf; diese ermöglichen es, die Elektrokontakte bezüglich der Gehäuseteile 8 und 9 in Längsrichtung zu fixieren (vgl. dazu Fig. 2).

Die Gehäuseteile 8 und 9 sind im Anschluß an ihre Längswände 8a bzw. 9a innen mit nutenförmigen Ausnehmungen 11 ausgestattet, in welche die Elektrokontakte 6, 7 unter Bildung einer formschlüssigen Verbindung eingesetzt werden können.

Zur Arretierung der Bauelemente 4 und 5 ist jedes Gehäuseteil 8, 9 mit innenliegenden Anschlagflächen 12 und 13 ausgestattet. Die seitliche Abstützung der Federn 2, 3 und der Betätigungsstange 1 erfolgt über innenliegende Stirnflächen 14, 15 bzw. über halbkreisförmige Lagerflächen 16, 17; über letztere ragt die Betätigungsstange in der in Fig. 2 dargestellten Ausgangslage beidseitig hinaus. Jedes Gehäuseteil 8, 9 ist im Bereich seiner Längswand 8a bzw. 9a wechselweise mit einer Bohrung 18 und einem Zapfen 19 ausgestattet; diese sind derart ausgebildet, daß die Gehäuseteile 8 und 9 unter Bildung einer Klemmverbindung lösbar aneinanderbefestxgt werden können.

Im Einbauzustand (vgl. Fig. 2) stützen sich die Elektrokontakte 6 und 7, das PTC-Bauteil 5 und das Rohrelement 4 nebeneinanderliegend innerhalb der Gehäuseteile 8 und 9 ab, wobei das Rohrelement 4 die Betätigungsstange 1 im Bereich der Memorymetall-Feder 2 und der Rückstellfeder 3 auf einem Teil ihrer Längserstreckung mit Spiel umschließt. Die Elektrokontakte 6 und 7 sind in dem Ausführungsbeispiel derart angeordnet, daß ihre Anschlußabschnitte 6b, 7b - entgegen der Richtung der Arbeitsbewegung (Pfeil 10) - nach links vorkragen. Die Beheizung der Memorymetall-Feder wird dadurch ermöglicht, daß einerseits das PTC-Bauteil 5 unter Einwirkung der Federzunge 6a an dem Rohrelement 4 und andererseits dieses an der Federzunge 7a des zweiten Elektrokontaktes in Anlage gehalten wird. Falls also an den Elektrokontakten 6, 7 eine Spannung (beispielsweise 6 V, 12 V, 24 V oder 220 V) anliegt, erwärmt sich das stromdurchflossene PCT-Bauteil 5 und beheizt durch Wärmeabgabe an das Rohrelement 4 mittelbar auch die Memorymetall-Feder 2; diese führt bei ihrer Ausdehnung die Betätigungsstange 1 in Richtung des Pfeiles 10 nach rechts mit.

Bei dem in Rede stehenden Ausführungsbeispiel sind die Gehäuseteile 8 und 9 bezüglich einer Ebene senkrecht zur Anlagefläche 20 zwischen den Bauelementen 4 und 5 symmetrisch ausgebildet und an den Flächen 21, 22 (d. h. in der Darstellung gemäß Fig. 1 an der Ober- bzw. Unterseite) mit schlitzförmigen Lüftungsöffnungen 23 versehen.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß sich unter Verwendung einfacher Bauelemente - die ohne Rückgriff auf besondere Befestigungselemente lösbar in das mehrteilige Gehäuse eingelegt werden - eine kompakte, funktionssichere Baueinheit herstellen

Die Ausstattung der Gehäuseteile 8 und 9 mit den nutenförmigen Ausnehmungen 11 gestattet es dabei, die Elektrokontakte 6 und 7 bei geöffnetem Gehäuse auch andersartig anzuordnen; die vorkragenden Anschlußabschnitte 6b, 7b können also auch auf der Seite der Rückstellfeder 3 oder auf verschiedenen Seiten des Gehäuses liegen.

Das Rohrelement 4 kann insbesondere aus Aluminium, Kupfer oder einer Legierung eines dieser Metalle bestehen.

Die Memorymetall-Feder 2 besteht vorzugsweise aus einer Formgedächtnislegierung mit der Zusammensetzung: Ni = 48,8 Gew.-%, Ti = 45,2 Gew.-% und Cu = 6 Gew.-% .

Claims

Schutzansprüche

1. Linearantrieb mit einem Antriebsorgan in Gestalt einer Betätigungsstange, an der eine mit einem Heizelement ausgestattete Memorymetall-Feder und eine deren Arbeitsbewegung entgegenwirkende Rückstellfeder angreifen, wobei die Betätigungsstange, in Längsrichtung beweglich an einem Rahmen geführt, beidseitig über diesen hinausragt und wobei die Memorymetall-Feder sowie die Rückstellfeder sich über Anlageflächen am Rahmen abstützen, gekennzeichnet, durch folgende Merkmale:

- die Memorymetall-Feder (2) ist zumindest auf einem Teil ihrer Längserstreckung von einem elektrisch leitenden, gut wärmeleitenden Rohrelement (5) mit Vierkant-Außenprofil umschlossen, an dessen Außenseite (Anlagefläche 20) das plattenförmige Heizelement (5) anliegt;

- das Rohrelement (4) und das Heizelement (5) stehen jeweils über eine an ihnen in Anlage gehaltene Federzunge (7a bzw. 6a) eines Elektrokontaktes (7 bzw. 6) mit diesem in Verbindung;

- der Rahmen besteht aus einem mehrteiligen Gehäuse (8, 9), welches - die Betätigungsstange (1) nebst Rohrelement (4) in dem Bereich der Memorymetall-Feder (2) und der Rückstellfeder (3) umschließend das Heizelement (5) sowie die Elektrokontakte (6, 7) nebst Federzungen (6a, b) mit Ausnahme ihrer Anschlußabschnitte (6b, 7b) aufnimmt und welches zumindest auf einem Teil der Längserstreckung des Rohrelements (4) Lüftungsöffnungen (23) aufweist;

- das Rohrelement (4), das Heizelement (5) und die Elektrokontakte (6, 7) sind unter Ausschluß an ihnen angreifender Befestigungselemente lösbar in das Gehäuse (8, 9) eingesetzt.

2. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß das Heizelement als PTC-Bauteil (5) ausgebildet ist.

3. Linearantrieb nach zumindest einem der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrokontakte (6, 7) sich unter Bildung einer formschlüssigen Verbindung jeweils in einer nutenförmigen Ausnehmung (11) im Gehäuse (8, 9) abstützen, welche in Richtung der Längserstreckung der Betätigungsstange (1) verläuft.

4. Linearantrieb nach zumindest einem der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftungsöffnungen (23) an Gehäuseflächen (21, 22) angebracht sind, die senkrecht zur Anlagefläche (20 zwischen dem Heizelement (5) und dem Rohrelement (4) liegen.

5. Linearantrieb nach zumindest einem der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus zwei Gehäuseteilen (8, 9) besteht, die bezüglich einer Ebene senkrecht zur Anlagefläche (20) zwischen dem Heizelement (5) und dem Rohrelement (4) symmetrisch ausgebildet sind.