DE102022209723A1

DE102022209723A1 - Device and method for carrying out an autonomous movement of a moving part

Info

Publication number: DE102022209723A1
Application number: DE102022209723.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Erben; Holger Kunze; Markus Füchter; Tom Neubert
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fuechtner Markus De; Neubert Tom De; Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2022-09-16
Filing date: 2022-09-16
Publication date: 2024-03-21
Also published as: WO2024056860A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchführen einer autarken Bewegung eines beweglichen Teils (4) mit einem Grundkörper (5) und dem mindestens einem an dem Grundkörper (5) angeordneten beweglichen Teil (4), wobei der bewegliche Teil (4) durch eine Formgedächtnislegierung mit dem Grundkörper (5) verbunden ist oder mit oder aus der Formgedächtnislegierung ausgebildet ist, und einer Wärmequelle (1), die ausgebildet ist, thermische Energie zu generieren. Die Wärmequelle (1) ist derart an dem oder in dem Grundkörper (5) angeordnet ist, dass die von der Wärmequelle (1) generierte thermische Energie der Formgedächtnislegierung zugeleitet wird und bei der Formgedächtnislegierung eine Phasenumwandlung bedingt, so dass der bewegliche Teil (4) durch die Formgedächtnislegierung vermittelt infolge der Phasenumwandlung eine Relativbewegung zu dem Grundkörper (5) ausführt.

The present invention relates to a device for carrying out an autonomous movement of a movable part (4) with a base body (5) and the at least one movable part (4) arranged on the base body (5), the movable part (4) being protected by a shape memory alloy is connected to the base body (5) or is formed with or from the shape memory alloy, and a heat source (1) which is designed to generate thermal energy. The heat source (1) is arranged on or in the base body (5) in such a way that the thermal energy generated by the heat source (1) is fed to the shape memory alloy and causes a phase transformation in the shape memory alloy, so that the movable part (4) mediated by the shape memory alloy, a relative movement to the base body (5) is carried out as a result of the phase transformation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Durchführen einer autarken Bewegung eines beweglichen Teils.The present invention relates to a device and a method for carrying out an autonomous movement of a movable part.

Im Spielzeugbereich werden als „Wärmespielzeuge“ statische, unbewegliche Objekte bezeichnet, die in der Regel unterschiedliche Handwerksberufe bzw. Personen oder diverse Alltagsgegenstände darstellen, bei denen allerdings im Inneren vom Anwender eine Wärmequelle angezündet werden kann, so dass anschließend wie zum Beispiel bei einem Räuchermann oder Räuchermännchen Rauch entsteht und der Eindruck einer rauchenden Figur hervorgerufen wird.In the toy sector, “heat toys” are static, immovable objects that usually represent different crafts or people or various everyday objects, but in which a heat source can be lit inside by the user, so that afterwards, like a smoker or Smoker smoke is created and the impression of a smoking figure is created.

Allerdings verbleibt das Spielzeug auch in diesem Fall ein rein statisches Objekt, das keine autarke bzw. eigenständige Bewegung durchführen kann. Prinzipiell ist zwar bekannt, auch Holzspielzeuge durch Wärme bzw. Kerzen anzutreiben, beispielsweise indem mittels erwärmter Luft ein Objekt in Rotation versetzt wird wie bei Seiffner Glockenengeln, Weihnachtspyramiden, Wärmespiegeln oder Teelichtkarussellen. Hierbei treibt aufsteigende erwärmte Luft einen Rotor an und versetzt zumindest einen Teil des Objekts in Bewegung. Zudem ist auch zum Beispiel eine Lichtwippe mit einer Bimetallfeder bekannt, bei der eine Kerze die Bimetallfeder erwärmt und es zu einer Rotationsbewegung der Wippe kommt, die mit sinkender Temperatur reversibel ist.However, even in this case, the toy remains a purely static object that cannot carry out any self-sufficient or independent movement. In principle, it is known that wooden toys can also be powered by heat or candles, for example by using heated air to set an object in rotation, as with Seiffner bell angels, Christmas pyramids, heat mirrors or tea light carousels. Here, rising heated air drives a rotor and sets at least part of the object in motion. In addition, a light rocker with a bimetal spring is also known, for example, in which a candle heats the bimetal spring and a rotational movement of the rocker occurs, which is reversible as the temperature drops.

Aus dem Stand der Technik bekannt ist zudem (beispielsweise aus US 2002/006195 A1 ) der Einsatz elektrisch betriebener Aktuatoren zum Bewegen von Spielzeug bekannt. Diese Lösungen weisen allerdings den Nachteil auf, bedingt durch den Aufbau verhältnismäßig große Objekte zu benötigen oder den, gerade bei klassischer Handwerkskunst oft als unpassend empfundenen, Einsatz von Elektromotoren oder anderen, mit elektrischem Strom betriebenen Antrieben zu benötigen.It is also known from the prior art (for example from US 2002/006195 A1 ) the use of electrically operated actuators to move toys is known. However, these solutions have the disadvantage of requiring relatively large objects due to the structure or of requiring the use of electric motors or other drives powered by electric current, which is often perceived as inappropriate, especially with classic craftsmanship.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Durchführen einer autarken Bewegung vorzuschlagen, die die genannten Nachteile vermeidet, mit der also auch bei einem kompakten Aufbau eine selbstständige Bewegung hervorgerufen werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The present invention is therefore based on the object of proposing a device for carrying out an autonomous movement which avoids the disadvantages mentioned and with which an independent movement can be caused even with a compact structure. This object is achieved according to the invention by a device according to claim 1. Advantageous refinements and developments are described in the dependent claims.

Eine Vorrichtung zum Durchführen einer autarken Bewegung eines beweglichen Teils weist einen Grundkörper, den mindestens einen an dem Grundkörper angeordneten beweglichen Teil und eine Wärmequelle auf. Der bewegliche Teil ist durch eine Formgedächtnislegierung bzw. mittels einer Formgedächtnislegierung an dem Grundkörper angeordnet und bzw. oder aus der Formgedächtnislegierung oder mit der Formgedächtnislegierung gebildet bzw. ausgebildet. Die Wärmequelle ist dazu eingerichtet, thermische Energie zu generieren bzw. erzeugen oder freizusetzen und ist derart den dem Grundkörper oder in dem Grundkörper angeordnet, dass die von der Wärmequelle generierte thermische Energie der Formgedächtnislegierung zugeleitet wird und bei der Formgedächtnislegierung eine Phasenumwandlung bedingt, so dass der bewegliche Teil durch die Formgedächtnislegierung vermittelt infolge der Phasenumwandlung eine Relativbewegung zu dem Grundkörper ausführt.A device for carrying out an autonomous movement of a movable part has a base body, the at least one movable part arranged on the base body and a heat source. The movable part is arranged on the base body by a shape memory alloy or by means of a shape memory alloy and/or is formed or formed from the shape memory alloy or with the shape memory alloy. The heat source is designed to generate or produce or release thermal energy and is arranged on the base body or in the base body in such a way that the thermal energy generated by the heat source is fed to the shape memory alloy and causes a phase transformation in the shape memory alloy, so that the Moving part conveyed by the shape memory alloy carries out a relative movement to the base body as a result of the phase transformation.

Dadurch, dass eine Formgedächtnislegierung verwendet wird, kann zuverlässig eine autarke Bewegung des mindestens einen beweglichen Teils hervorgerufen werden, wobei durch Formgedächtnislegierungen im Vergleich zu Bimetallaktoren oder Dehnstoffelementen große lineare Stellwege erzielt werden können und die Formgedächtnislegierungen auch in kleine Bauräume integriert werden können. Damit können auch bewegliche Teile kompakt gebauter Vorrichtungen zuverlässig in Bewegung versetzt werden. Dadurch, dass das bewegliche Teil mittels der Formgedächtnislegierung oder durch die Formgedächtnislegierung an dem Grundkörper angeordnet ist, worunter ein mechanischer Kontakt wie ein einfaches Aufliegen aber auch eine formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung zwischen der Formgedächtnislegierung und dem Grundkörper fallen soll, wird eine zuverlässige Befestigung hergestellt, die einer Beweglichkeit dennoch nicht entgegensteht. Insbesondere wenn der bewegliche Teil aus der Formgedächtnislegierung gebildet ist, kann ein einfacher und kompakter Aufbau erreicht werden. Die Formgedächtnislegierung bzw. die Formgedächtnislegierung zusammen mit dem beweglichen Teil bildet somit einen Aktuator oder Aktor bzw. ein Betätigungselement, d. h. ein Funktionselement, das ein Signal mit einer Hilfsenergie in Aktionen umsetzt. Indem die Formgedächtnislegierung eine Phasenumwandlung aufgrund der zugeführten thermischen Energie vollzieht und demzufolge ihre Form verändert, wird als Folge der Formänderung auch eine Bewegung durchgeführt.Because a shape memory alloy is used, a self-sufficient movement of the at least one movable part can be reliably caused, with shape memory alloys being able to achieve large linear adjustment paths compared to bimetallic actuators or expansion elements and the shape memory alloys also being able to be integrated into small installation spaces. This means that even moving parts of compact devices can be reliably set in motion. Because the movable part is arranged on the base body by means of the shape memory alloy or through the shape memory alloy, which should include a mechanical contact such as a simple rest but also a positive or non-positive connection between the shape memory alloy and the base body, a reliable fastening is produced does not stand in the way of mobility. In particular, when the movable part is formed of the shape memory alloy, a simple and compact structure can be achieved. The shape memory alloy or the shape memory alloy together with the movable part thus forms an actuator or actuator or an actuating element, i.e. H. a functional element that converts a signal into actions using auxiliary energy. As the shape memory alloy carries out a phase transformation due to the thermal energy supplied and consequently changes its shape, a movement is also carried out as a result of the change in shape.

In weiteren Ausführungsformen kann auch mehr als eine Wärmequelle und bzw. oder mehr als ein bewegliches Teil zum Einsatz kommen. Es ist also möglich mit genau einer Wärmequelle auch mindestens zwei oder noch mehr bewegliche Teile durch die erzeugte Wärme bzw. thermische Energie in Bewegung zu versetzen oder beispielsweise auch mit zwei oder mehr Wärmequellen nur ein einziges bewegliches Teil zu bewegen. Ebenso ist es selbstverständlich möglich, mit mehreren Wärmequellen mehrere bewegliche Teile zu bewegen, wobei eine Anzahl der Wärmequellen einer Anzahl der beweglichen Teile entsprechen kann, aber nicht muss.In further embodiments, more than one heat source and/or more than one movable part can also be used. It is therefore possible to set at least two or more moving parts in motion with exactly one heat source using the heat or thermal energy generated or, for example, to move only a single moving part with two or more heat sources. It is of course also possible to use multiple heat sources to move several moving parts, whereby a number of heat sources can correspond to a number of moving parts, but does not have to.

Es kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper einen Hohlraum aufweist, in dem die Wärmequelle angeordnet ist. Somit kann die Wärmequelle geschützt und für einen Benutzer nicht direkt sichtbar angeordnet sein. Der Hohlraum kann hierzu über eine Tür oder eine andere öffen- und schließbare Bedeckung in den Hohlraum einbringbar bzw. aus diesem entfernbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Grundkörper auch zweiteilig ausgebildet sein, wobei ein erster Teil auf einen zweiten Teil aufsetz- und abnehmbar ist und zwischen den beiden Teilen der Hohlraum ausgebildet ist.It can be provided that the base body has a cavity in which the heat source is arranged. The heat source can therefore be protected and not directly visible to a user. For this purpose, the cavity can be introduced into or removed from the cavity via a door or another cover that can be opened and closed. Alternatively or additionally, the base body can also be designed in two parts, with a first part being able to be placed on and removed from a second part and the cavity being formed between the two parts.

Typischerweise ist die Wärmequelle am Boden des Hohlraums angeordnet, was eine einfache Anordnung ermöglicht. Alternativ kann die Wärmequelle auch im Hohlraum hängend, d. h. vom Boden des Hohlraums beabstandet, im Hohlraum angeordnet sein.Typically, the heat source is located at the bottom of the cavity, allowing for easy placement. Alternatively, the heat source can also be suspended in the cavity, i.e. H. spaced from the bottom of the cavity, be arranged in the cavity.

Der Grundkörper kann derart ausgebildet sein, dass die Wärmequelle von dem Grundkörper umschlossen ist, vorzugsweise allseitig umschlossen ist. In vorteilhafter Weise ist die Wärmequelle an dem Grundkörper kraftschlüssig oder formschlüssig angeordnet, es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Wärmequelle nicht explizit mit dem Grundkörper zu verbinden, sondern die Wärmequelle lediglich auf dem Grundkörper abzustellen.The base body can be designed such that the heat source is enclosed by the base body, preferably enclosed on all sides. Advantageously, the heat source is arranged on the base body in a non-positive or positive manner, but it can also be provided not to explicitly connect the heat source to the base body, but rather to simply place the heat source on the base body.

Der bewegliche Teil kann der Wärmequelle in einem Abstand gegenüberliegend, vorzugsweise fluchtend gegenüberliegend, an dem Grundkörper angeordnet sein. Durch die beabstandete Anordnung (vorzugsweise in einem Abstand von bis zu 5 cm) kann die Wärme, insbesondere, wenn die Wärmequelle am Boden des Hohlraums angeordnet ist, den beweglichen Teil von mehreren Seiten erreichen. Die Anordnung kann dabei insbesondere derart gewählt sein, dass die Wärmequelle unterhalb der Formgedächtnislegierung angeordnet ist während sie thermische Energie generiert. Mit dem Begriff „unterhalb“ soll hierbei eine Anordnung bezeichnet werden, bei der die Wärmequelle in Bezug auf die wirkende Gravitationskraft näher am Erdmittelpunkt angeordnet ist als die Formgedächtnislegierung. Insbesondere kann eine Anordnung vorliegen, bei dem ein Masseschwerpunkt des beweglichen Teils in Gravitationsrichtung gesehen oberhalb eines Masseschwerpunkts der Wärmequelle liegt.The movable part can be arranged on the base body at a distance from the heat source, preferably in alignment. Due to the spaced arrangement (preferably at a distance of up to 5 cm), the heat can reach the movable part from several sides, especially if the heat source is arranged at the bottom of the cavity. The arrangement can in particular be selected such that the heat source is arranged below the shape memory alloy while it generates thermal energy. The term “below” is intended to describe an arrangement in which the heat source is arranged closer to the center of the earth than the shape memory alloy in relation to the gravitational force. In particular, an arrangement can be present in which a center of mass of the movable part, viewed in the direction of gravity, lies above a center of mass of the heat source.

Die Wärmeleitung, d. h. das Zuführen der von der Wärmequelle generierten Wärme zu der Formgedächtnislegierung kann hierbei typischerweise durch Konvektion erfolgen, d. h. dass ein aufsteigender Luftstrom die thermische Energie bzw. Wärme transportiert. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Wärmeleitung durch Wärmestrahlung und bzw. oder Wärmeleitung erfolgen. Im Fall von Wärmeleitung sollten die Wärmequelle und die Formgedächtnislegierung in mechanischem Kontakt miteinander oder zumindest in mechanischem Kontakt mit einem Vermittlerbauteil stehen, wobei das Vermittlerbauteil sowohl die Wärmequelle als auch die Formgedächtnislegierung berührt oder zumindest so nahe an den genannten Bauteilen angeordnet ist, dass eine Wärmeübertragung von einem Element auf das andere möglich ist.The heat conduction, i.e. H. supplying the heat generated by the heat source to the shape memory alloy can typically be done by convection, i.e. H. that a rising air flow transports the thermal energy or heat. Alternatively or additionally, heat conduction can also take place through heat radiation and/or heat conduction. In the case of heat conduction, the heat source and the shape memory alloy should be in mechanical contact with each other or at least in mechanical contact with an intermediary component, the intermediary component touching both the heat source and the shape memory alloy or at least being arranged so close to the said components that heat transfer from one element to the other is possible.

Der Grundkörper kann aus Holz und bzw. oder aus einem Metall ausgebildet sein, da die genannten Werkstoff einfach und zuverlässig zu verarbeiten sind und in nahezu beliebige Formen gebracht werden können.The base body can be made of wood and/or a metal, since the materials mentioned are easy and reliable to process and can be made into almost any shape.

Als Wärmequelle kann eine nichtelektrische Wärmequelle zum Einsatz kommen, d. h. eine Wärmequelle, die ohne Zufuhr von elektrischer Energie thermische Energie generieren kann. Dies ermöglicht einen Betrieb der Vorrichtung auch ohne elektrische Strom- bzw. Spannungsquelle.A non-electrical heat source can be used as the heat source, i.e. H. a heat source that can generate thermal energy without the supply of electrical energy. This enables the device to be operated even without an electrical current or voltage source.

In bevorzugter Weise wird die thermische Energie durch einen Brennvorgang der Wärmequelle generiert, d. h. vorzugsweise ist die Wärmequelle als Räucherkerze, Kerze, Räucherstäbchen oder Teelicht ausgebildet. Insbesondere bei Verwenden eines Brennvorgang kann der Grundkörper als bis auf mindestens eine Öffnung geschlossener Körper ausgebildet sein, d. h. der Hohlraum wird über eine Öffnung mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft versorgt und beim Abbrennen entstandener Rauch wird durch diese Öffnung auch entfernt. Vorteilhaft ist es jedoch, in diesem Fall mindestens zwei Öffnungen vorzusehen, die typischerweise an einander gegenüberliegenden Enden des Grundkörpers angeordnet sind.The thermal energy is preferably generated by a burning process of the heat source, i.e. H. The heat source is preferably designed as an incense cone, candle, incense stick or tea light. In particular when using a firing process, the base body can be designed as a body that is closed except for at least one opening, i.e. H. The cavity is supplied with oxygen from the ambient air via an opening and smoke produced during burning is also removed through this opening. However, in this case it is advantageous to provide at least two openings, which are typically arranged at opposite ends of the base body.

Vorzugsweise ist die Wärmequelle dazu ausgebildet, thermische Energie direkt bei ihrer Inbetriebnahme zu generieren und der Formgedächtnislegierung zuzuführen. Insbesondere bei Verwendung einer Wärmequelle, bei der ein Brennvorgang stattfindet, kann die Vorrichtung derart ausgebildet sein, dass bereits beim Starten des Brennvorgangs die durch die Verbrennung entstehende thermische Energie sofort der Formgedächtnislegierung zugeführt wird (beispielsweise durch aufsteigende erwärmte Luft), um unmittelbar nach einem Entzünden der Wärmequelle auch die autarke Bewegung durchzuführen.The heat source is preferably designed to generate thermal energy directly when it is put into operation and to supply it to the shape memory alloy. In particular when using a heat source in which a burning process takes place, the device can be designed in such a way that when the burning process starts, the thermal energy resulting from the combustion is immediately supplied to the shape memory alloy (for example by rising heated air) in order to immediately after ignition the heat source can also carry out the self-sufficient movement.

Die Formgedächtnislegierung kann NiTi, CuZn, CuZnAl oder CuAINi aufweisen oder daraus bestehen. Im Gegensatz zu Bimetallfeder ist die Formgedächtnislegierung als Legierung ausgebildet, d. h. die Verbindung zwischen den einzelnen die Legierung bildenden Elementen kann nicht aufgelöst werden.The shape memory alloy can have or consist of NiTi, CuZn, CuZnAl or CuAINi. In contrast to bimetal springs, the shape memory alloy is designed as an alloy, that is, the connection between the individual elements forming the alloy cannot be broken.

Typischerweise ist die beschriebene Vorrichtung als Dekorationsartikel, Holzkunst oder Spielzeug ausgebildet, insbesondere als Holzspielzeug oder Metallspielzeug, vorzugsweise als Räucherobjekt, beispielsweise als Räuchermann, Räucherhaus oder Räucherrakete. Der bewegliche Teil kann in diesem Fall als Extremität des Räuchermännchens, beispielsweise als Arm oder Bein, aber auch als Hut ausgebildet sein. Das Spielzeug bzw. Holzkunst kann jedoch auch eine Pyramide wie eine Weihnachtspyramide sein, bei der zumindest an der Pyramide angeordnete bewegliche Teile wie Figuren durch die Formgedächtnislegierung bewegt werden, die Pyramide selbst aber wie gehabt durch Kerzen als Wärmequellen in Rotation versetzt wird, die Abwärme dieser ohnehin vorhandenen Wärmequellen jedoch für eine zusätzliche Bewegung mittels der Formgedächtnislegierung verwendet werden.Typically, the device described is designed as a decorative item, wooden art or toy, in particular as a wooden toy or metal toy, preferably as a smoking object, for example as a smoker, smokehouse or smoker rocket. In this case, the movable part can be designed as an extremity of the smoker, for example as an arm or leg, but also as a hat. However, the toy or wooden art can also be a pyramid such as a Christmas pyramid, in which moving parts such as figures arranged at least on the pyramid are moved by the shape memory alloy, but the pyramid itself is rotated as usual by candles as heat sources, the waste heat from these However, existing heat sources can be used for additional movement using the shape memory alloy.

Typischerweise ist die Formgedächtnislegierung derart an dem Grundkörper angebracht bzw. angeordnet, dass sich der bewegliche Teil durch die thermische Energie bedingt von dem Grundkörper wegbewegt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass sich der bewegliche Teil durch die thermische Energie bedingt zu dem Grundkörper hinbewegt.Typically, the shape memory alloy is attached or arranged on the base body in such a way that the movable part moves away from the base body due to the thermal energy. However, it can also be provided that the movable part moves towards the base body due to the thermal energy.

Bei einem Verfahren zum Durchführen einer autarken Bewegung mindestens eines beweglichen Teils, das an einem Grundkörper angeordnet ist und durch eine Formgedächtnislegierung bzw. mittels einer Formgedächtnislegierung mit dem Grundkörper verbunden ist oder aus der Formgedächtnislegierung oder mit der Formgedächtnislegierung ausgebildet ist, wird durch eine Wärmequelle thermische Energie generiert. Die Wärmequelle ist derart an dem oder in dem Grundkörper angeordnet, dass die von der Wärmequelle generierte thermische Energie der Formgedächtnislegierung zugeleitet wird, durch die thermische Energie bei der Formgedächtnislegierung eine Phasenumwandlung hervorgerufen wird, so dass der bewegliche Teil durch die Formgedächtnislegierung infolge der Phasenumwandlung vermittelt eine Relativbewegung zu dem Grundkörper ausführt.In a method for carrying out an autonomous movement of at least one movable part, which is arranged on a base body and is connected to the base body by a shape memory alloy or by means of a shape memory alloy or is formed from the shape memory alloy or with the shape memory alloy, thermal energy is generated by a heat source generated. The heat source is arranged on or in the base body in such a way that the thermal energy generated by the heat source is fed to the shape memory alloy, through which thermal energy a phase transformation is caused in the shape memory alloy, so that the movable part is mediated by the shape memory alloy as a result of the phase transformation Executes relative movement to the base body.

Das beschriebene Verfahren kann mit der beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden, d. h. die beschriebene Vorrichtung ist zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens eingerichtet.The method described can be carried out with the device described, i.e. H. the device described is set up to carry out the method described.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 gezeigt und wird nachfolgend anhand dieser Figur erläutert.An embodiment of the invention is in 1 shown and is explained below using this figure.

1 zeigt in einer schematischen seitlichen Ansicht eine Vorrichtung zum Bewegen eines beweglichen Teils. 1 shows a schematic side view of a device for moving a movable part.

Die Vorrichtung weist einen Grundkörper 5 mit einem innerhalb des Grundkörpers 5 angeordneten Hohlraum 3 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 5 mit einer Klappe versehen, durch die eine Wärmequelle 1, im gezeigten Beispiel eine Räucherkerze, in den Grundkörper 5 eingebracht werden kann. In weiteren Ausführungsbeispielen kann aber auch vorgesehen sein, dass der Grundkörper 5 zweiteilig aufgebaut ist und die Wärmequelle 1 auf ein Unterteil des Grundkörpers 5 aufgesetzt und das Oberteil des Grundkörpers 5 auf das Unterteil aufgesetzt ist. Ein die Wärmequelle 1 umschließender Grundkörper 5 sorgt auch dafür, dass die generierte thermische Energie nicht entweichen kann.The device has a base body 5 with a cavity 3 arranged within the base body 5. In the exemplary embodiment shown, the base body 5 is provided with a flap through which a heat source 1, in the example shown an incense candle, can be introduced into the base body 5. In further exemplary embodiments, it can also be provided that the base body 5 is constructed in two parts and the heat source 1 is placed on a lower part of the base body 5 and the upper part of the base body 5 is placed on the lower part. A base body 5 surrounding the heat source 1 also ensures that the thermal energy generated cannot escape.

Die Wärmequelle 1 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf einem Boden des Hohlraums 3 im Grundkörper 5 aufgesetzt und befindet sich mittig auf dem Boden des Grundkörpers 5, ist allerdings nicht mit dem Grundkörper 5 in irgendeiner Weise verbunden. In weiteren Ausführungsbeispielen kann jedoch auch eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung zwischen der Wärmequelle 1 und dem Boden des Grundkörpers 5 vorgesehen sein oder die Wärmequelle 1 ist hängend in dem Hohlraum 3 angeordnet. Der bewegliche Teil 4 besteht im vorgestellten Beispiel aus NiTi und ist der Wärmequelle 1 gegenüberliegend an einem oberen Ende des Hohlraums 3 angeordnet. Die beschriebene Vorrichtung ist im vorliegenden Fall ein Räuchermann. Ein „Räuchermann“ ist ein Oberbegriff für alle Objekte aus Holzwerkstoff oder Metall (im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Grundkörper 5 aus Holz), die im Inneren einen Hohlraum besitzen, in den eine Räucherkerze gestellt werden kann, und die eine Öffnung aufweisen, durch die Rauch ausströmen kann. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich eine der Öffnungen 6 am Boden des Grundkörpers 5 neben der Wärmequelle 1. Die zweite Öffnung 6 befindet sich im oberen Teil des Grundkörpers 5 neben dem beweglichen Teil 4, das beispielsweise in einer Hülse oder einem Sackloch gemeinsam mit der Formgedächtnislegierung 7 gelagert sein kann.In the exemplary embodiment shown, the heat source 1 is placed on a floor of the cavity 3 in the base body 5 and is located centrally on the floor of the base body 5, but is not connected to the base body 5 in any way. In further exemplary embodiments, however, a non-positive or positive connection can also be provided between the heat source 1 and the bottom of the base body 5 or the heat source 1 is arranged hanging in the cavity 3. In the example presented, the movable part 4 consists of NiTi and is arranged opposite the heat source 1 at an upper end of the cavity 3. In the present case, the device described is a smoker. A “smoker man” is a generic term for all objects made of wood material or metal (in the exemplary embodiment shown, the base body 5 is made of wood), which have a cavity inside into which an incense candle can be placed, and which have an opening through which smoke can flow out. In the in 1 In the exemplary embodiment shown, one of the openings 6 is located at the bottom of the base body 5 next to the heat source 1. The second opening 6 is located in the upper part of the base body 5 next to the movable part 4, which is stored, for example, in a sleeve or a blind hole together with the shape memory alloy 7 can be.

Die Wärmequelle 1 ist daher in dem in Figur abgebildeten Ausführungsbeispiel eine Räucherkerze, kann in weiteren Ausführungsbeispielen aber auch eine Kerze, ein Teelicht oder ein Räucherstäbchen sein. Zur Erweiterung der Funktion des Räuchermanns wird daher in den Hohlraum 3 ein Aktor aus einer Formgedächtnislegierung 7 integriert, mit dem ein Hebel als beweglicher Teil 4 bewegt werden kann. Die Aktivierung des Aktorelements erfolgt über die beim Verbrennen entstehende Abwärme 2 der Wärmequelle 1, die sich in dem Hohlraum 3 ausbreitet und insbesondere nach oben steigt.The heat source 1 is therefore an incense candle in the exemplary embodiment shown in the figure, but in other exemplary embodiments it can also be a candle, a tea light or an incense stick. To expand the function of the smoker, an actuator made of a shape memory alloy 7 is integrated into the cavity 3, with which a lever can be moved as a movable part 4. The actuator element is activated via the waste heat 2 generated during combustion Heat source 1, which spreads out in the cavity 3 and in particular rises upwards.

Mit steigender Temperatur dehnt sich durch die entgegen der Gravitationsrichtung aufsteigende Abwärme das Aktorelement aus und hebt den Arm. In weiteren Ausführungsbeispielen kann auch vorgesehen sein, den beweglichen Teil 4 zu heben, zu senken, zu öffnen oder anderweitig zu bewegen, d. h. von dem Grundkörper 5 wegzubewegen oder auf den Grundkörper 5 zuzubewegen und somit eine „bionische“ und fast geräuschlose Bewegung durchzuführen. Nach dem Abbrennen der Räucherkerze als der Wärmequelle 1 sinkt die Temperatur im Hohlraum 3 wieder und die Formgedächtnislegierung 7 kann durch den Anwender oder eine andere Gegenkraft wieder in die ursprüngliche Position zurückgestellt werden. Durch die Integration der Formgedächtnislegierung 7 wird daher aus einem statischen Räuchermann eine sich selbst in gewissem Ausmaß bewegende Kunstfigur, die zudem durch die nicht elektrische Ausgestaltung wesentliche Elemente erzgebirgischer Volkskunst bewahrt. Das Aktorelement selbst kommt dabei ohne elektrischen Strom bzw. elektrische oder elektronische Komponenten aus. In bevorzugter Weise erfolgt bei der beschriebenen Vorrichtung eine Wärmeentwicklung nur im Inneren, allerdings nicht im Außenbereich der Vorrichtung oder einem mit diesem Außenbereich in direkter Verbindung stehenden Bereich. Es kann vorgesehen sein, dass der bewegliche Teil 4 keinen Einfluss auf die Wärmeentwicklung der Wärmequelle 1 hat, dass also insbesondere der bewegliche Teil 4 ein Abbrennen der Wärmequelle 1, sofern diese entsprechend zum Durchführen eines Brennvorgangs ausgebildet ist, weder behindert noch beeinflusst, unabhängig von dessen Position.As the temperature increases, the actuator element expands due to the waste heat rising against the direction of gravity and raises the arm. In further exemplary embodiments it can also be provided to raise, lower, open or otherwise move the movable part 4, i.e. H. to move away from the base body 5 or to move towards the base body 5 and thus carry out a “bionic” and almost noiseless movement. After the incense candle as the heat source 1 has burned, the temperature in the cavity 3 drops again and the shape memory alloy 7 can be returned to its original position by the user or another counterforce. By integrating the shape memory alloy 7, a static smoker becomes an artificial figure that moves to a certain extent, which also preserves essential elements of Erzgebirge folk art thanks to the non-electrical design. The actuator element itself does not require any electrical power or electrical or electronic components. Preferably, in the device described, heat is generated only inside, but not in the outside area of the device or in an area that is directly connected to this outside area. It can be provided that the movable part 4 has no influence on the heat development of the heat source 1, that is to say that in particular the movable part 4 neither hinders nor influences the burning of the heat source 1, provided that it is designed accordingly to carry out a burning process, regardless of its position.

Ferner ist es möglich, durch die ausgeführte Bewegung dem Anwender anzuzeigen, wann die Räucherkerze abgebrannt ist und der Räuchermann abgekühlt ist. Auch wenn in 1 nur genau eine einzige Wärmequelle 1 und ein einziges bewegliches Element 4 dargestellt ist, können in weiteren Ausführungsbeispielen auch zwei oder noch mehr Wärmequellen verwendet werden und bzw. oder auch zwei oder mehr bewegliche Teile 4 Verwendung finden. Die Zahl der Wärmequellen 1 und die Zahl der beweglichen Teile 4 kann hierbei unterschiedlich sein, es können aber auch gleich viele Wärmequellen 1 wie bewegliche Teile 4 verwendet werden, wobei typischerweise eine der Wärmequellen 1 einem der beweglichen Teile 4 zugeordnet ist.Furthermore, it is possible to use the movement carried out to show the user when the incense candle has burned down and the smoker has cooled down. Even if in 1 Only a single heat source 1 and a single movable element 4 are shown, in further exemplary embodiments two or more heat sources can also be used and/or two or more movable parts 4 can also be used. The number of heat sources 1 and the number of moving parts 4 can be different, but the same number of heat sources 1 as moving parts 4 can also be used, with typically one of the heat sources 1 being assigned to one of the moving parts 4.

Lediglich in den Ausführungsbeispielen offenbarte Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert und einzeln beansprucht werden.Only features of the various embodiments disclosed in the exemplary embodiments can be combined with one another and claimed individually.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2002006195 A1 [0004]

Claims

Device for carrying out an autonomous movement of a movable part (4). a base body (5) and the at least one movable part (4) arranged on the base body (5), wherein the movable part (4) is arranged on the base body (5) by a shape memory alloy (7) or is formed with or from the shape memory alloy (7), and a heat source (1) which is designed to generate thermal energy, wherein the heat source (1) is arranged on or in the base body (5) in such a way that the thermal energy generated by the heat source (1) is supplied to the shape memory alloy (7) and causes a phase transformation in the shape memory alloy (7), so that the movable part (4) mediated by the shape memory alloy (7) carries out a relative movement to the base body (5) as a result of the phase transformation.

Device according to Claim 1 , characterized in that the base body (5) has a cavity (3) in which the heat source (1) is arranged.

Device according to Claim 2 , characterized in that the heat source (1) is arranged at the bottom of the cavity (3) or hanging in the cavity (3).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the movable part (4) of the heat source (1) is arranged at a distance opposite one another on the base body (5).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (5) is made of wood and/or a metal.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat source (1) is designed as a non-electrical heat source, preferably as an incense cone, candle, incense stick or tea light.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the shape memory alloy (7) is formed from or with NiTi, CuZn, CuZnAl or CuAlNi.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device is designed as a toy, preferably as a smoker.

Method for carrying out an autonomous movement of at least one movable part (4), which is arranged on a base body (5) and is connected to the base body (5) by a shape memory alloy (7) or is formed with or from the shape memory alloy (7), in which thermal energy is generated by a heat source (1) and the heat source (1) is arranged on or in the base body (5) in such a way that the thermal energy generated by the heat source (1) is fed to the shape memory alloy (7), and a phase transformation is caused by the thermal energy in the shape memory alloy (7), so that the movable part (4) carries out a relative movement to the base body (5) mediated by the shape memory alloy (7) as a result of the phase transformation.