DE102009018169A1

DE102009018169A1 - Actuating device for producing linear movement, has contraction element extended between end pieces, where Hall sensor is arranged in interior of element for detecting rotation of magnet occurred during contraction of element

Info

Publication number: DE102009018169A1
Application number: DE102009018169A
Authority: DE
Inventors: Tilo Förster; Norbert Dr. Elkmann
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2010-11-04

Abstract

The device (1) has a hollow, elastically bending contraction element (4) extended between end pieces (2, 3), where interior (7) of the contraction element is pressurized with a fluidic pressure medium. A measuring arrangement and a spring-loaded rope are arranged in the interior. The rope is looped around a cylindrical permanent magnet (13). Arrangement of the magnet and the rope is fixed in an area of the pieces. A Hall sensor (18) is arranged in the interior for detecting rotation of the magnet occurred during contraction of the contraction element. The device is formed as a fluidic muscle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The The invention relates to an actuating device according to Preamble of the main claim.

Aus der EP 0 161 750 B1 ist eine Betätigungsvorrichtung bekannt, bei der zwei Kopfstücke über einen Kontraktionsschlauch verbunden sind, der sich aus einem Schlauchkörper und einer den Schlauchkörper koaxial umschließenden Strangstruktur zusammensetzt. Die Strangstruktur enthält eine Vielzahl von sich überkreuzenden faserähnlichen Strängen, die gegebenenfalls untereinander vernetzt sind. Der Schlauchkörper dehnt sich bei Druckbeaufschlagung seines Innenraums radial aus, was durch Zusammenwirken mit der Strangstruktur eine Verringerung des Abstands zwischen den beiden Kopfstücken bewirkt.From the EP 0 161 750 B1 an actuator is known in which two head pieces are connected via a contraction hose, which is composed of a hose body and a hose body coaxially enclosing the strand structure. The strand structure contains a plurality of intersecting fiber-like strands, which are optionally crosslinked with each other. The hose body expands when pressurizing its interior radially, which causes by cooperation with the strand structure, a reduction in the distance between the two headers.

Eine solche Betätigungsvorrichtung wird auch als fluidischer Muskel bezeichnet, wobei solche fluidischen Muskeln seit einigen Jahren zur Erzeugung von Linearbewegungen eingesetzt werden. Jedoch ist ihr Einsatz aus regelungstechnischer Sicht nicht einfach, da die physikalischen Größen der aktuellen Muskellänge und des Muskelinnendrucks zwar für den positionsgeregelten Betrieb benötigt werden, aber messtechnisch schwer zu erfassen sind.A such actuator is also called fluidic Muscle refers to having such fluidic muscles for some time Years to produce linear movements. however their use from a control engineering point of view is not easy because the physical quantities of the current muscle length and the internal muscle pressure, although for the position-controlled Operation required, but metrologically difficult to grasp are.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung mit einem biegeelastischen Kontraktionselement, das sich zwischen zwei beabstandeten Endstücken erstreckt und dessen Innenraum mit einem fluidischen Druckmedium beaufschlagbar ist, zu schaffen, die eine messtechnische Erfassung der Längenänderung durch Kontraktion des Kontraktionselements in einfacher und raumsparender Weise gestattet.Of the Invention is therefore the object of an actuator with a flexurally elastic contraction element extending between two spaced end pieces extending and the interior thereof can be acted upon by a fluidic pressure medium, the metrological detection of the change in length by contraction of the contraction element in a simple and space-saving Way allowed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.These The object is achieved by the characterizing of the main claim in conjunction with the features of the preamble solved.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.By the measures specified in the dependent claims Advantageous developments and improvements are possible.

Dadurch, dass in dem Innenraum des Kontraktionselements ein um ein drehbares Trommelelement geschlungenes federbelastetes Seil angeordnet ist und die Anordnung aus Trommelelement und Seil im Bereich der Endstücke befestigt ist und zwischen diesen liegt und dass ein Sensor zur Erfassung der bei Kontraktion des Kontraktionselements auftretenden Drehung des Trommelelements ebenfalls im Innenraum angeordnet ist, wird eine Messmöglichkeit für die Längenänderung mit einem einfachen Aufbau und vollständiger Integration in das Kontraktionselement ohne äußere Bauteile (ggf. außer Anschlussleitung) zur Verfügung gestellt. Die Messvorrichtung ist von außen nicht sichtbar und befindet sich vollständig geschützt im fluidischen Muskel und kann damit in rauen Umgebungen eingesetzt werden. Da keine nach außen zu führenden mechanischen Bauteile, gegebenenfalls bis auf eine Anschlussleitung, vorhanden sind, können Undichtigkeiten und Leckageverluste vermieden werden. Weiterhin kann die Messvorrichtung an bereits vorhandenen fluidischen Muskeln nachgerüstet werden. Das durch das Messsystem erzeugte Messsignal ist unabhängig von der Ausgangslänge des Kontraktionselements und durch die geringe Masse der bewegten Teile ist die Messvorrichtung auch für dynamische Anwendungen geeignet. Als Sensor zur Erfassung des Drehwinkels sind beliebige Winkelsensoren einsetzbar, z. B. elektrische Potentiometer, Magnetsensoren, Encoder, optische Sensoren oder dgl.Thereby, in that in the interior of the contraction element a to a rotatable Drum element looped spring-loaded rope is arranged and the arrangement of drum element and rope in the end pieces is attached and lies between them and that a sensor for Detection of the contraction of the contraction element occurring Rotation of the drum element is also arranged in the interior, becomes a measurement option for the change in length with a simple structure and complete integration in the contraction element without external components (except if required). The measuring device is not visible from the outside and is located completely protected in the fluidic muscle and can therefore be used in harsh environments. As no after outside to leading mechanical components, if necessary except for a connecting line, may be present, leaks and leakage losses are avoided. Furthermore, the measuring device retrofitted to existing fluidic muscles become. The measuring signal generated by the measuring system is independent from the initial length of the contraction element and through the low mass of the moving parts is the measuring device too suitable for dynamic applications. As a sensor for detecting the Angle of rotation can be used any angle sensors, z. B. electrical Potentiometers, magnetic sensors, encoders, optical sensors or the like

Vorzugsweise ist eine Zugfeder im Seilweg angeordnet, wobei das Seil nur schwellend aber nicht wechselnd belastet wird, d. h. die Seilspannung bleibt stets positiv erhalten. Eine Veränderung der Zugrichtung findet nicht statt, was sich positiv auf einen eventuellen Messfehler auswirkt.Preferably a tension spring is arranged in the cable path, the rope only swelling but not subject to change, d. H. the rope tension always stays received positive. A change in the direction of pull finds not take place, which has a positive effect on a possible measurement error.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Sensor ein Magnetsensor, der mindestens ein erstes Sensorelement zum Erzeugen eines Magnetfelds und mindestens ein zweites Sensorelement zum Erfassen des Magnetfelds aufweist, wobei das Trommelelement als erstes Sensorelement ausgebildet ist oder mit diesem verbunden ist. Vorzugsweise ist das Trommelelement als Permanentmagnet ausgebildet oder mit mindestens einem Permanentmagneten verbunden. Durch diese Anordnung kann der Aufbau sehr kompakt und leicht ausgeführt sein. Besonders vorteilhaft ist, dass der Ver drehwinkel des Magneten der Längenänderung des Muskels proportional ist.In In a preferred embodiment, the sensor is a Magnetic sensor, the at least one first sensor element for generating a magnetic field and at least a second sensor element for detecting of the magnetic field, wherein the drum element as the first sensor element is formed or connected to this. Preferably the drum element is designed as a permanent magnet or with at least connected to a permanent magnet. By this arrangement, the structure be very compact and lightweight. Especially advantageous is that the Ver rotation angle of the magnet of the change in length of the muscle is proportional.

Vorteilhaft ist, dass das zweite Sensorelement als Hallelement ausgebildet ist, da dieses in einfacher und zuverlässiger Weise die Drehung des Trommelelements erfasst.Advantageous is that the second sensor element is designed as a Hall element, because this in a simple and reliable way the rotation the drum member detected.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist dem Sensor oder zweiten Sensorelement ein Schaltkreis zu seiner Ansteuerung und zur Bearbeitung und/oder Auswertung des Sensorsignals zugeordnet, wobei der Schaltkreis an einem der Endstücke befestigt sein kann. Somit kann die gesamte Ansteuerung und Auswertung in dem Kontraktionselement integriert sein und entsprechende Messinformationen können über die Anschlussleitung, aber auch über Funk weitergeleitet werden, wobei der Schaltkreis dann einen Funkknoten beinhalten kann.In an advantageous embodiment is the sensor or second sensor element, a circuit for its control and assigned for processing and / or evaluation of the sensor signal, wherein the circuit may be attached to one of the end pieces. Thus, the entire drive and evaluation in the contraction element be integrated and appropriate measurement information can be over the connection line, but also forwarded by radio be, where the circuit can then include a radio node.

Schließlich besteht in einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel das Seil aus einem Seilstück und einer mit dem Seilstück verbundenen und um das Trommelelement geschlungenen Seilschlaufe, wobei die Zugfeder in der Seilschlaufe angeordnet ist. Dadurch wird das bewegte Seil minimiert und es wird nur ein Teil der Seilschlaufe tatsächlich bewegt. Je näher sich die Feder am rotierenden Magneten befindet, desto kleiner wird die bewegte Seilmasse. Durch den großen Anteil eines ruhenden Seils kann der Messfehler klein gehalten werden. Weiterhin ist eine einfache und kostengünstige Anpassung an verschiedene Längen des Kontraktionselements bzw. Muskellängen möglich, lediglich das Seilstück, das mit der Seilschlaufe verbunden ist, und stufenweise die Feder müssen an die verschiedenen Muskelbaugrößen angepasst werden. Weiterhin ist bei dieser Ausführungsform der Propor tionalitätsfaktor bezüglich des Verdrehwinkels zu der Längenänderung des Magneten gleich 1.Finally, in a particularly advantageous embodiment, the rope consists of a rope piece and one connected to the rope piece and looped around the drum member rope loop, wherein the tension spring is arranged in the cable loop. As a result, the moving rope is minimized and only a part of the rope loop is actually moved. The closer the spring is to the rotating magnet, the smaller the moving rope mass becomes. Due to the large proportion of a static rope, the measurement error can be kept small. Furthermore, a simple and cost-effective adaptation to different lengths of the contraction element or muscle lengths is possible, only the rope piece which is connected to the cable loop, and gradually the spring must be adapted to the different muscle sizes. Furthermore, in this embodiment, the proportionality factor proportional to the angle of rotation to the change in length of the magnet is equal to 1.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Seil nach Art eines Flaschenzuges angeordnet, in dessen Wegstrecke die Zugfeder liegt, wobei die Umlenkrollen bzw. das Trommelelement und die Seilenden an gegenüberliegenden Endstücken befestigt sind. Durch eine solche Anordnung kann der Proportionalitätsfaktor des Verdrehwinkels des Trommelelements in Bezug auf die Längenänderung des Kontraktionselements verändert werden, um z. B. die Messauflösung zu vergrößern.In another embodiment, the rope is kind arranged a pulley, in its path the tension spring is, wherein the deflection rollers or the drum element and the cable ends attached to opposite end pieces. By such an arrangement, the proportionality factor the angle of rotation of the drum member with respect to the change in length of the contraction element are changed to z. B. the measurement resolution to enlarge.

Schließlich kann zur Erfassung des Innendrucks des Kontraktionselements ein Drucksensor vorgesehen sein, der beispielsweise in dem Schaltkreis zur Bearbeitung und/oder Auswertung des Drehwinkelsignals angeordnet sein kann, aber sich auch an den Zuführungen des Drucks befinden kann.After all can for detecting the internal pressure of the contraction element Pressure sensor may be provided, for example, in the circuit arranged for processing and / or evaluation of the rotation angle signal can be, but also at the feeds of pressure can be located.

Selbstverständlich können mehrere zweite Sensorelemente, d. h. Teilelemente vorgesehen sein, um eine genauere Auswertung zu ermöglichen.Of course a plurality of second sensor elements, d. H. partial elements be provided to allow a more accurate evaluation.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenembodiments The invention are illustrated in the drawings and in the explained in more detail below description. It demonstrate

1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung mit Kontraktionselement und einer Messanordnung zur Messung der Längenanordnung des Kontraktionselements im Innenraum desselben, nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a schematic view of the actuating device according to the invention with contraction element and a measuring arrangement for measuring the length arrangement of the contraction element in the interior thereof, according to a first embodiment of the invention,

2 schematisch eine Darstellung der Seilabschnitte eines bei der erfindungsgemäßen Messanordnung verwendeten Seils, und 2 schematically a representation of the cable sections of a rope used in the measuring arrangement according to the invention, and

3 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung mit Kontraktionselement und einer Messanordnung zur Messung der Längenanordnung des Kontraktionselements im Innenraum desselben, nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 a schematic view of the actuating device according to the invention with contraction element and a measuring arrangement for measuring the length arrangement of the contraction element in the interior thereof, according to a second embodiment of the invention.

Die in 1 lediglich schematisch dargestellte Betätigungsvorrichtung 1, die auch als fluidischer Muskel bezeichnet wird, weist zwei Endstücke 2, 3 auf, die mit Abstand zueinander angeordnet sind und die über ein hohles Kontraktionselement 4 miteinander verbunden sind. Das Kontraktionselement besteht üblicherweise aus einem Schlauchkörper 5 aus einem Material mit gummielastischen Eigenschaften, wie Gummi oder einem Elastomermaterial, und eine koaxial zu diesem angeordnete biegeflexible Strangstruktur 6, die auch in den Schlauchkörper 5 integriert sein kann. Das Kontraktionselement 4 ist mit seinen beiden Enden an jeweils einem der beiden Endstücke 2, 3 befestigt, derart, dass zwischen dem Schlauchkörper 5 und den jeweiligen Endstücken 2, 3 eine abgedichtete Verbindung vorliegt und die Strangstruktur 6 geeignet ist, Zugkräfte auf das jeweilige Endstück 2, 3 zu übertragen. Der Schlauchkörper 5 begrenzt einen Innenraum 7, der über einen durch das Endstück 3 hindurchgeführt Fluidkanal 8 und über eine Fluidleitung 9 mit einer Druckquelle 10 zum Zuführen eines fluidischen Druckmediums verbunden ist. Mittels dieser Anordnung kann das Druckmedium in den Innenraum 7 zugeführt und aus diesem heraus abgeführt werden, um ei nen entsprechenden Druck einzustellen. Je nach zugeführtem Druck wird der Abstand der Endstücke 2, 3 voneinander variiert.In the 1 only schematically illustrated actuator 1 , also referred to as a fluidic muscle, has two tails 2 . 3 on, which are arranged at a distance from each other and the over a hollow contraction element 4 connected to each other. The contraction element usually consists of a hose body 5 of a material with rubber-elastic properties, such as rubber or an elastomeric material, and a flexurally flexible strand structure arranged coaxially therewith 6 that also in the hose body 5 can be integrated. The contraction element 4 is with its two ends to each one of the two end pieces 2 . 3 attached, such that between the hose body 5 and the respective end pieces 2 . 3 there is a sealed connection and the strand structure 6 is suitable, tensile forces on the respective tail 2 . 3 transferred to. The hose body 5 limits an interior 7 that one over through the tail 3 passed through the fluid channel 8th and via a fluid line 9 with a pressure source 10 connected to supply a fluidic pressure medium. By means of this arrangement, the pressure medium in the interior 7 supplied and discharged therefrom to adjust ei nen corresponding pressure. Depending on the pressure supplied, the distance between the end pieces 2 . 3 varies from each other.

Die Endstücke 2, 3 weisen nicht näher dargestellte Befestigungsmittel, beispielsweise Gewinde auf, mit denen sie mit Bauteilen verbindbar sind, die mit axialen Hubbewegungen relativ zueinander bewegt werden sollen.The tails 2 . 3 have fasteners not shown in detail, for example, thread, with which they are connectable with components to be moved with axial strokes relative to each other.

Innerhalb des Kontraktionselements 4 im Innenraum 7 ist eine Messanordnung 11 zur Messung der Längenänderung des Kontraktionselements 4 angeordnet. Die Messanordnung 11 ist jeweils an den Endstücken 2 und 3 befestigt, was schematisch bei 12 und 12' angedeutet ist. Die Messanordnung weist an der Befestigungsstelle 12 einen drehbar gelagerten zylindrischen Permanentmagneten 14 auf, der als drehbares Trommelelement dient und um den ein Seil 14 geschlungen ist. Das Seil 14 ist an der dem zylinderförmigen Magneten 13 entgegengesetzten Seite an der Befestigungsstelle 12 befestigt. Im Verlauf der Schnur 14 befindet sich eine Zugfeder 15. Im Bereich der Rotationsachse des Permanentmagneten, die mit 16 bezeichnet ist, befindet sich ein elektronischer Schaltkreis 17, auf dem ein oder mehrere Hallsensoren 18 befestigt sind.Within the contraction element 4 in the interior 7 is a measuring arrangement 11 for measuring the change in length of the contraction element 4 arranged. The measuring arrangement 11 is always at the end pieces 2 and 3 attached, what schematic at 12 and 12 ' is indicated. The measuring arrangement points at the attachment point 12 a rotatably mounted cylindrical permanent magnet 14 on, which serves as a rotatable drum element and around the a rope 14 is looped. The rope 14 is at the cylindrical magnet 13 opposite side at the attachment point 12 attached. In the course of the string 14 there is a tension spring 15 , In the area of the axis of rotation of the permanent magnet, with 16 is designated, there is an electronic circuit 17 on which one or more Hall sensors 18 are attached.

Wie aus 2 zu erkennen ist, setzt sich das Seil 14 aus mehreren Seilabschnitten a bis d zusammen, wobei die Seilabschnitte b, c, d eine Schlaufe bilden, die um den Permanentmagneten 13 geschlungen ist, die in den Seilabschnitt a übergeht, der an der Befestigungsstelle 12 festgelegt ist. Wenn die Messanordnung 11 an unterschiedliche Längen des Kontraktionselements 4 angepasst werden muss, reicht es, lediglich den Seilabschnitt a zu verlängern oder zu verkürzen.How out 2 it can be seen, the rope sits down 14 from a plurality of cable sections a to d together, wherein the cable sections b, c, d form a loop which surrounds the permanent magnet 13 looped into the rope section a, which at the attachment point 12 is fixed. If the measuring arrangement 11 to different lengths of the contraction element 4 must be adjusted, it is sufficient only to extend the cable section a or shorten.

Die Zugfeder 15 liegt in der Schlaufe zwischen den Seilabschnitten c und d, während der Seilabschnitt b den letzteren gegenüberliegt und sich von dem Verbindungspunkt mit dem Seilabschnitt a zu dem Magneten 13 erstreckt. Bei der Längenänderung wird nur ein Teil des gesamten Seils 14 tatsächlich bewegt. Die Seilabschnitt a und d befinden sich immer in Ruhe, lediglich der Seilabschnitt c und teilweise der Seilabschnitt b werden bewegt. Je näher sich die Feder 15 am sich drehenden Magneten 13 befindet, desto kleiner wird der Seilabschnitt c und desto kleiner wird damit die bewegte Seilmasse.The tension spring 15 lies in the loop between the cable sections c and d, while the cable section b is opposite to the latter and from the point of connection with the cable section a to the magnet 13 extends. In the change in length is only part of the entire rope 14 actually moved. The cable section a and d are always at rest, only the cable section c and partially the cable section b are moved. The closer the spring 15 on the rotating magnet 13 is, the smaller is the cable section c and the smaller it is the moving rope mass.

Wird das Kontraktionselement 4 von der Druckquelle 10 über die Fluidleitung 9 und den Fluidkanal 8 mit Druck beaufschlagt, dann kontrahiert es sich, d. h. der Abstand zwischen den beiden Endstücken 2 und 3 verkürzt sich. Dadurch verkürzt sich auch der Seilweg, der durch das Seil 14 beschrieben wird. Die Zugfeder 15 hält die Seilspannung aufrecht und gleicht den verkürzten Seilweg aus. Durch den so entstandenen Umlagerungsprozess des Seils 14 wird der Magnet 13 in eine Drehbewegung versetzt, die durch den oder die Hallsensoren 18 auf dem Schaltkreis 17 detektiert wird. Der aktuelle Winkel des Magneten 13 relativ zum Schaltkreis 17 kann somit von den Hallsensorelementen 18 erfasst werden und steht am Schaltkreis 16 als Ausgangssignal zur Verfügung. Das Ausgangssignal wird über elektrische Anschlüsse aus der Betätigungsvorrichtung 1 nach außen geführt und kann dort weiter verarbeitet werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Ausgangssignal, das den Winkel angibt, in dem elektronischen Schaltkreis 17 weiter ausgewertet wird und dann das Ergebnis über beispielsweise einen Standardindustriebus (CAN, RS 232, USB ...) nach außen zu führen. Über eine solche Verbindung kann dann auch die Stromversorgung für die auf dem Schaltkreis 17 befindlichen Bauteile zugeführt werden. Für eine Auswertung ist es auch denkbar, dass das Ausgangssignal eines nicht dargestellten Drucksensors verwendet wird, der sich vorzugsweise außerhalb der Betätigungsvorrichtung 1 an dem Fluidkanal 8 oder der Fluidleitung befindet, wobei er jedoch auch in die Elektronik des Schaltkreises 17 im Innenraum 7 des Kontraktionselements 4 angeordnet sein kann.Becomes the contraction element 4 from the pressure source 10 over the fluid line 9 and the fluid channel 8th pressurized, then it contracts, ie the distance between the two end pieces 2 and 3 shortens itself. This also shortens the cable path through the rope 14 is described. The tension spring 15 maintains the rope tension and compensates for the shortened rope path. Through the resulting process of rearrangement of the rope 14 becomes the magnet 13 in a rotational movement, by the or the Hall sensors 18 on the circuit 17 is detected. The current angle of the magnet 13 relative to the circuit 17 can thus of the Hall sensor elements 18 be detected and is at the circuit 16 as output signal available. The output signal is via electrical connections from the actuator 1 led to the outside and can be further processed there. However, it is also conceivable that the output signal indicating the angle in the electronic circuit 17 is further evaluated and then lead the result over, for example, a standard industrial bus (CAN, RS 232, USB ...) to the outside. About such a connection can then also the power supply for on the circuit 17 be supplied located components. For an evaluation, it is also conceivable that the output signal of a pressure sensor, not shown, is used, preferably outside the actuator 1 at the fluid channel 8th or the fluid line, but also in the electronics of the circuit 17 in the interior 7 of the contraction element 4 can be arranged.

Der Magnet 13, der etwa einen Durchmesser im einstelligen Millimeterbereich aufweist, absolviert über einen vollen Arbeitshub der Betätigungsvorrichtung 1 mehr als eine Umdrehung, so dass das Ausgangssignal bzw. der Ausgabewert des Hall-Sensor-Schaltkreises 17 nicht grundsätzlich gültig ist, da er zweideutig sein kann. Es müsste zur Bestimmung der Eindeutigkeit nach dem Einschalten eine Referenzfahrt durchgeführt werden. Um dies zu umgehen kann das Signal des schon erwähnten Drucksensors ausgewertet werden. Mit Hilfe der Kennlinie der Betätigungsvorrichtung, die im Vorhinein abhängig von dem Drehwinkel des Magneten 13 und dem Druck aufgezeichnet werden kann, kann auf die Absolutposition geschlossen werden, beispielsweise folgt aus einem Magnetwinkel 0° und dem Innendruck 0 bar, das die Betätigungsvorrichtung 1 bzw. das Kontraktionselement 4 die Ausgangslänge aufweist und der Magnet 13 sich in seiner ersten Umdrehung befindet.The magnet 13 , which has about a diameter in the single-digit millimeter range, completed over a full stroke of the actuator 1 more than one revolution, so that the output signal or the output value of the Hall sensor circuit 17 is not valid in principle, since it can be ambiguous. It would have to be carried out to determine the uniqueness after switching on a reference run. To avoid this, the signal of the already mentioned pressure sensor can be evaluated. With the help of the characteristic of the actuator, which in advance depends on the angle of rotation of the magnet 13 and the pressure can be recorded, can be closed to the absolute position, for example, follows from a magnetic angle 0 ° and the internal pressure 0 bar, which is the actuator 1 or the contraction element 4 the initial length and the magnet 13 is in its first turn.

In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung dargestellt, wobei gleiche Teile wie in 1 gleiche Bezugszeichen aufweisen. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach 1 darin, dass das Seil 19 nach Art eines Flaschenzuges angeordnet ist, wobei eine Umlenkrolle von dem Magne ten 13 gebildet wird, während eine zweite Umlenkrolle 20 an der dem Magneten 13 gegenüberliegenden Seite, d. h. der Befestigungsstelle 12' befestigt ist. Auch die Zugfeder 15 kann beispielsweise dort befestigt sein, wobei das eine Ende des Seils 19 dann mit der Zugfeder 15 verbunden ist, während das entgegengesetzte Ende des Seils 19 an der Befestigungsstelle 12 festgelegt ist. In der 3 ist der Schaltkreis 17 mit den Hallelementen 18 nicht dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht durch die zusätzliche Umlenkung eine Erhöhung der Messauflösung, wobei hier jedoch alle Seilabschnitte des Seils 19 bewegt werden.In 3 is shown a further embodiment of the actuating device according to the invention, wherein the same parts as in 1 have the same reference numerals. This embodiment differs from the embodiment 1 in that the rope 19 is arranged in the manner of a pulley, with a pulley from the Magne th 13 is formed while a second pulley 20 at the magnet 13 opposite side, ie the attachment point 12 ' is attached. Also the tension spring 15 For example, it may be attached there, with one end of the rope 19 then with the tension spring 15 is connected while the opposite end of the rope 19 at the attachment point 12 is fixed. In the 3 is the circuit 17 with the hall elements 18 not shown. This embodiment allows by the additional deflection an increase in the measurement resolution, in which case, however, all cable sections of the rope 19 to be moved.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0161750 B1 [0002]

Claims

Actuating device with a flexurally elastic contraction element which extends between two spaced end pieces and the interior of which is acted upon by a fluidic pressure medium for its deformation, characterized in that in the interior ( 7 ) of the contraction element ( 4 ) around a rotatable drum element ( 13 ) looped spring-loaded rope ( 11 . 19 ) is arranged and the arrangement of drum element ( 13 ) and rope ( 11 . 19 ) in the area of the end pieces ( 2 . 3 ) and between them and that a sensor ( 13 . 18 ) for detecting the rotation of the drum element occurring during contraction of the contraction element (US Pat. 13 ) also in the interior ( 7 ) is arranged.

Actuating device according to claim 1, characterized in that a tension spring ( 15 ) is arranged in the cable path.

Actuating device according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor is a magnetic sensor, the at least one first sensor element ( 13 ) for generating a magnetic field and at least one second sensor element ( 18 ) for detecting the magnetic field.

Actuating device according to claim 3, characterized in that the first sensor element is a permanent magnet which serves as a drum element ( 13 ) is formed or connected to this.

Actuating device according to claim 3 or claim 4, characterized in that the second sensor element as a Hall element is trained.

Actuating device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sensor or the second sensor element ( 18 ) a circuit ( 17 ) is assigned to its control and for processing and / or evaluation of the sensor signal.

Actuating device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sensor ( 13 . 18 ) is associated with an electrical connection, which from the interior ( 7 ) of the contraction element is guided to the outside.

Actuating device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rope ( 11 ) consists of a rope piece (a) and a cable loop (b, c, d) connected to the rope piece (a), the tension spring ( 15 ) is arranged in the cable loop.

Actuating device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rope ( 19 ) is arranged in the manner of a pulley, in the course of which the tension spring ( 15 ), wherein a deflecting element the drum element ( 13 ) and another deflecting element ( 20 ) on the opposite end of the drum element ( 3 ) is attached.

Actuating device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the angle of rotation of the drum element ( 13 ) proportional to the change in length of the contraction element ( 4 ).

Actuating device according to one of claims 1 to 10, characterized in that a pressure sensor for detecting the internal pressure of the contraction element ( 4 ) is provided.