ES2267032T3 - Accionador biestable con memoria de forma. - Google Patents
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Abstract
Accionador biestable con memoria de forma que comprende un elemento (3) montado de modo que se puede desplazar sobre una estructura de soporte (2) y que presenta una posición intermedia de punto muerto y dos posiciones finales, y unos medios de resorte (7) que tienden a retornar el elemento móvil (3) hacia cualquiera de las posiciones finales, dependiendo de que se encuentre en una de las partes con respecto a la posición de punto muerto, y unos medios con memoria de forma (5, 9) para provocar un desplazamiento del elemento móvil (3) desde cualquiera de las posiciones finales, contra la acción de dichos medios de resorte (7) por lo menos hasta que exceda la posición de punto muerto, en el que los medios elásticos están constituidos por unos medios de resorte (7) interpuestos entre dicho elemento móvil (3) y dicha estructura de soporte fija (2), en el que el elemento móvil (3) está montado de manera que pueda girar alrededor de un eje de rotación (4) en la estructura de soporte (2), y dichosmedios de resorte (7) están constituidos por un resorte de espiras que presenta un extremo (8) conectado a la estructura de soporte (2) en un punto separado del eje de rotación (4) del elemento giratorio (3), y el otro extremo conectado al elemento giratorio (3) en un punto (6) separado del eje de rotación (4), en el que los medios con memoria de forma (5) comprenden por lo menos un cable con memoria de forma y unos medios (9) para suministrar una corriente eléctrica a través del mismo, en el que el elemento giratorio (3) presenta la forma de una polea y el cable con memoria de forma (5) presenta ambos extremos (5a, 5b) conectados a la estructura de soporte fija (2) y se desvía alrededor del elemento de polea (3), estando además dicho cable con memoria de forma (5) conectado rígidamente al elemento giratorio (3), caracterizado porque los medios de alimentación (9) son apropiados para suministrar de forma adecuada corriente eléctrica a través de un primer circuito (9a), que comprende el resorte (7) y un primer tramo (5a-6) del cable con memoria de forma (5), y un segundo circuito (9b) que comprende el propio resorte (7) y un segundo tramo (6-5b) del cable con memoria de forma (5).
Description
Accionador biestable con memoria de forma.
La presente invención se refiere generalmente al
campo de los accionadores con memoria de forma.
Las aleaciones con memoria de forma se han
desarrollado y utilizado desde hace tiempo en varios campos. Dichos
materiales muestran la propiedad de experimentar una transformación
cuando varía su temperatura por encima de un valor de transición.
Aprovechando dicha propiedad, se utilizan los accionadores con
memoria de forma, por ejemplo, compuesto por cables con memoria de
forma que, si se calientan por encima de una temperatura de
transición, se ven sometidos a una contracción. El calentamiento se
induce en algunas aplicaciones pasando a través del cable una
corriente eléctrica, de manera que éste se caliente debido al efecto
Joule.
El solicitante posee varias patentes y
solicitudes de patente relacionadas con diferentes aplicaciones de
accionadores con memoria de forma.
La presente invención se refiere particularmente
a un accionador con memoria de forma de un tipo biestable, es
decir, de un tipo provisto de dos posiciones de trabajo entre las
que se mueve en cada activación, manteniéndose la posición que se
alcanza en cada momento de manera estable incluso después de la
desactivación del accionador. Dicho de otro modo, en los
accionadores de este tipo, cada activación siguiente del accionador
provoca su conmutación desde una posición de trabajo a la otra, y
cuando finaliza la activación, el accionador sigue en la posición
que había alcanzado. Por lo tanto, dichos accionadores difieren de
los accionadores monoestables en que la activación del accionador
siempre provoca el desplazamiento del accionador en una de las dos
posiciones de trabajo, mientras que cuando finaliza la activación,
el accionador siempre retorna a la otra posición de trabajo.
La ventaja de los accionadores biestables
obviamente reside en que, cualquiera que sea la condición de trabajo
en la que se deba mantener el accionador, no resulta necesario
consumir energía (por ejemplo para suministrar corriente eléctrica
a través del cable con memoria de forma) con el fin de mantenerlo en
dicha posición.
Un accionador con memoria de forma de un tipo
biestable ya se había propuesto por el presente solicitante en la
patente europea EP 1 241 351 B1. A partir del documento US 4 965 545
A se conoce un accionador biestable con memoria de forma del tipo
indicado en la parte precaracterizadora de la reivindicación 1.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un accionador biestable con memoria de forma que
presente una estructura extremadamente sencilla y un coste
reducido, y al mismo tiempo, que resulte fiable en su
funcionamiento.
Con el fin de alcanzar este objetivo, el objeto
de la invención es un accionador biestable con memoria de forma,
caracterizado porque presenta las características previstas en la
reivindicación 1.
En el accionador según la presente invención, el
único objetivo de los medios con memoria de forma es hacer que el
elemento móvil exceda su posición de punto muerto. Una vez que se ha
alcanzado dicho objetivo, el desplazamiento del elemento móvil
hasta la nueva posición de trabajo viene determinado por el resorte,
que tiene asimismo la función de mantener la nueva posición de
trabajo así obtenida después de la desactivación de los medios con
memoria de forma, así como la función de formar parte del circuito
de suministro eléctrico.
Por lo tanto, el accionador según la invención
está caracterizado por una excelente simplicidad y fiabilidad de
funcionamiento, y por un consumo energético reducido.
A partir de la descripción siguiente se pondrán
de manifiesto otras características y ventajas de la invención,
haciendo referencia a los dibujos adjuntos, que se proporcionan a
título de ejemplo no limitativo, en los que:
- la Figura 1 es una vista esquemática de una
forma de realización preferida del accionador según la invención,
y
- las Figuras 2, 3 muestran el accionador de la
Figura 1 en dos condiciones de trabajo diferentes.
En los dibujos, el número de referencia 1
muestra un accionador biestable con memoria de forma.
El accionador incluye una estructura de soporte
fija 2 que únicamente se muestra de forma esquemática en los
dibujos y que puede presentar cualquier estructura y forma. El
accionador incluye un elemento móvil 3 en la forma de una polea
montada de manera que permita su rotación alrededor de un eje 4 en
la estructura de soporte fija 2. Alrededor de la polea 3, se pasa
un único cable con memoria de forma 5, cuyos dos extremos 5a, 5b
están fijados a la estructura de soporte fija 2, y que también está
fijado fuertemente a la polea 3 en correspondencia con un punto 6.
Un resorte de espiras 7 presenta un extremo 8 conectado rígidamente
a la estructura de soporte fija 2 en un punto situado en la
vertical (en el dibujo) que pasa a través del eje de rotación 4, y
el extremo opuesto, a la polea 3, en correspondencia con el mismo
punto 6 en el que está fijado el cable con memoria de forma 5.
El número de referencia 9 muestra generalmente
los medios de suministro eléctrico para el cable con memoria de
forma 5. Dichos medios comprenden un primer circuito 9a que incluye
un resorte 7 y la parte del cable 5 que va desde el extremo 5a
hasta el punto de fijación 6 de la polea. El segundo circuito 9b
también incluye el resorte 7 y la parte del cable 5 que va desde el
punto de fijación 6 hasta el otro extremo 5b del cable. El número
de referencia 10 muestra esquemáticamente una fuente de energía
eléctrica y el número de referencia 11 muestra un conmutador que
puede activar el paso de corriente a través del primer circuito 9a o
a través del segundo circuito 9b.
La Figura 1 muestra el accionador según la
presente invención en una fase intermedia de su funcionamiento, en
la que se ha activado el circuito 9b. En dicha fase, la parte del
cable con memoria de forma 5 dispuesta entre el punto de fijación 6
y el extremo 5b está sometida a contracción, debido al calentamiento
causado por el paso de corriente. En esta fase, se libera por el
contrario la parte del cable 5 dispuesta entre el extremo 5a y el
punto 6. Por lo tanto, en la fase mencionada, el cable con memoria
de forma aplica una fuerza F a la polea 3 que tiende a girarla en
el sentido de las agujas del reloj (con referencia al dibujo). La
activación del circuito 9b tiene lugar inmediatamente después de
que haya alcanzado la posición de punto muerto, tal como se muestra
en la Figura 3. En esta posición, los extremos 6, 8 del resorte 7 y
el eje de rotación 4 están alineados entre ellos. Por lo tanto,
mientras que en la fase que se muestra en la Figura 1, la
contracción del tramo 6-5b del cable 5 determina la
rotación en el sentido de las agujas del reloj de la polea 3 contra
la acción del resorte 7, sobrepasando la condición de la Figura 3 se
puede detener la activación del circuito 9b, ya que es el propio
resorte 7 el que tiende a llevar hacia adelante la rotación en el
sentido de las agujas del reloj de la polea 3. A continuación, esta
rotación continúa hasta que se obtiene una posición de trabajo del
extremo de la polea 3, que se muestra en la Figura 2. Dicha posición
puede corresponder a una condición no deformada del resorte 7, o al
acoplamiento de una superficie de la polea 3 contra una superficie
final fijada correspondiente (que no se muestra), que evita un
acortamiento adicional del resorte 7. Una vez que se ha obtenido la
posición de trabajo que se muestra en la Figura 2, dicha posición se
mantiene sin ningún consumo de energía hasta que el usuario desee
conmutar el accionador en la condición de trabajo opuesta. En este
caso, se accionará el conmutador 11 de manera que se suministre
corriente eléctrica a través del circuito 9a. Esto determinará el
acortamiento del tramo del cable 5a-6 con la
consecuente rotación en el sentido de las agujas del reloj de la
polea 3 contra la acción del resorte 7. La activación del circuito
9a continúa hasta inmediatamente después de alcanzar la posición de
punto muerto que se muestra en la Figura 3, después de lo cual, el
propio resorte 7 llevará hacia adelante la rotación de la polea 3 en
el sentido de las agujas del reloj hasta que se alcance una
posición especular simétrica, con respecto a la de la Figura 2. Del
mismo modo, esta posición se mantendrá debido al mismo resorte 7,
sin la necesidad de un consumo de energía.
Las posibles aplicaciones del accionador según
la presente invención son diferentes. Además, dicho accionador se
puede utilizar siempre que se requiera el desplazamiento de un
elemento móvil (en el caso que se muestra, un elemento oscilante
alrededor de un eje de rotación), entre dos posiciones de trabajo
finales.
Éste es el caso, por ejemplo, de un deflector de
aire para sistemas de aire acondicionado para la automoción,
oscilando entre dos posiciones de trabajo finales.
Obviamente, sin prejuicio para el principio de
la invención, se podrían variar ampliamente los detalles de
construcción y las formas de realización con respecto a la
descripción del presente documento y a los dibujos que la ilustran a
título de ejemplo, sin apartarse por ello del alcance de la presente
invención.
Por ejemplo, el elemento móvil 3 podría ser un
elemento elásticamente deformable, de manera que oscilase entre dos
posiciones de trabajo finales, y los medios de resorte, que tienden
a retornar el elemento móvil hacia cualquiera de las posiciones
finales, dependiendo de que esté en cualquiera de las partes de la
posición de punto muerto, también podrían presentar la misma
elasticidad que el elemento
deformable.
deformable.
Claims (2)
1. Accionador biestable con memoria de forma
que comprende un elemento (3) montado de modo que se puede
desplazar sobre una estructura de soporte (2) y que presenta una
posición intermedia de punto muerto y dos posiciones finales, y
unos medios de resorte (7) que tienden a retornar el elemento móvil
(3) hacia cualquiera de las posiciones finales, dependiendo de que
se encuentre en una de las partes con respecto a la posición de
punto muerto, y unos medios con memoria de forma (5, 9) para
provocar un desplazamiento del elemento móvil (3) desde cualquiera
de las posiciones finales, contra la acción de dichos medios de
resorte (7) por lo menos hasta que exceda la posición de punto
muerto,
en el que los medios elásticos están
constituidos por unos medios de resorte (7) interpuestos entre dicho
elemento móvil (3) y dicha estructura de soporte fija (2),
en el que el elemento móvil (3) está montado de
manera que pueda girar alrededor de un eje de rotación (4) en la
estructura de soporte (2), y dichos medios de resorte (7) están
constituidos por un resorte de espiras que presenta un extremo (8)
conectado a la estructura de soporte (2) en un punto separado del
eje de rotación (4) del elemento giratorio (3), y el otro extremo
conectado al elemento giratorio (3) en un punto (6) separado del eje
de rotación (4),
en el que los medios con memoria de forma (5)
comprenden por lo menos un cable con memoria de forma y unos medios
(9) para suministrar una corriente eléctrica a través del mismo,
en el que el elemento giratorio (3) presenta la
forma de una polea y el cable con memoria de forma (5) presenta
ambos extremos (5a, 5b) conectados a la estructura de soporte fija
(2) y se desvía alrededor del elemento de polea (3), estando además
dicho cable con memoria de forma (5) conectado rígidamente al
elemento giratorio (3),
caracterizado porque los medios de
alimentación (9) son apropiados para suministrar de forma adecuada
corriente eléctrica a través de un primer circuito (9a), que
comprende el resorte (7) y un primer tramo (5a-6)
del cable con memoria de forma (5), y un segundo circuito (9b) que
comprende el propio resorte (7) y un segundo tramo
(6-5b) del cable con memoria de forma (5).
2. Accionador biestable según la
reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios con
memoria de forma comprenden una pluralidad de cables con memoria de
forma dispuestos en paralelo entre sí.
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