DE102014225584A1 - Piezoelectric linear motor - Google Patents

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DE102014225584A1 DE102014225584.8A DE102014225584A DE102014225584A1 DE 102014225584 A1 DE102014225584 A1 DE 102014225584A1 DE 102014225584 A DE102014225584 A DE 102014225584A DE 102014225584 A1 DE102014225584 A1 DE 102014225584A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Linearmotor und ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Linearmotors. Der piezoelektrische Linearmotor (01) umfasst einen sich axial erstreckenden Träger (02) mit zwei gegenüberliegenden Enden, wobei an einem ersten Ende ein Befestigungsring (03) angeordnet ist. Er umfasst weiterhin eine erste und eine zweite elastische Klaue (04, 05) mit jeweils einem ringförmigen Grundkörper (07) mit einer Öffnung (08) im Umfang, einem Piezostapel (10, 11), welcher bei elektrischer Aktivierung an den Enden des Grundkörpers (07) tangentiale Kräfte einprägt. Die erste elastische Klaue (04) ist am zweiten Ende des Trägers (02) axial unbeweglich zu diesem angeordnet und die zweite elastische Klaue (05) ist zwischen Befestigungsring (03) und erster elastischer Klaue (04) axial verschiebbar positioniert. Durch Befestigungsring (03), elastische Klauen (04, 05) und zweites Federelement (13) erstreckt sich eine Stange (14), welche in einem ersten Bestromungszustand des ersten und/oder zweiten Piezostapels (10, 11) durch den ringförmigen Grundkörper (07) der ersten und/oder zweiten elastischen Klaue (04, 05) gehaltert ist. Eine Gruppe von dritten Piezostapeln (15) ist zwischen erster und zweiter elastischer Klaue (04, 05) angeordnet und erzeugt bei elektrischer Aktivierung eine axiale Verschiebekraft zwischen den beiden Klauen.The invention relates to a piezoelectric linear motor and a method for operating such a linear motor. The piezoelectric linear motor (01) comprises an axially extending support (02) with two opposite ends, wherein at a first end a fastening ring (03) is arranged. It further comprises a first and a second elastic claw (04, 05) each having an annular base body (07) with an opening (08) in the periphery, a piezo stack (10, 11), which at electrical activation at the ends of the body ( 07) imprint tangential forces. The first elastic claw (04) is arranged at the second end of the carrier (02) axially immovable to this and the second elastic claw (05) is axially slidably positioned between the fastening ring (03) and the first elastic claw (04). A rod (14) which extends through the annular base body (07 ) of the first and / or second elastic claw (04, 05) is held. A group of third piezo stacks (15) is disposed between first and second elastic claws (04, 05) and when actuated electrically generates an axial displacement force between the two jaws.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Linearmotor.The present invention relates to a piezoelectric linear motor.

Der erfindungsgemäße Motor kann beispielsweise bei Nivelliersystemen für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden. Nivelliersysteme dienen zur Einstellung der Fahrzeugbodenfreiheit und zum Ausgleich unterschiedlicher Beladesituationen.The motor according to the invention can be used for example in leveling systems for motor vehicles. Leveling systems are used to adjust the vehicle floor clearance and to compensate for different loading situations.

Aus dem Stand der Technik sind piezoelektrische Linearmotoren für verschiedene Einsatzgebiete bekannt, insbesondere für die Realisierung kleiner Verstellwege und bei Beaufschlagung mit kleinen Lasten. Die vorbekannten Motoren sind zumeist relativ teuer, aufgrund der für ihre Herstellung erforderlichen aufwändigen Fertigungstechnologien. From the prior art piezoelectric linear motors for various applications are known, in particular for the realization of small adjustment paths and when exposed to small loads. The previously known motors are usually relatively expensive, because of the time-consuming production technologies required for their production.

In der US 8,217,553 ist ein Linearmotor mit einem Element mit Gewindedurchgang, einem Gewindeschaft und einem Antriebssystem beschrieben. Das Antriebssystem beinhaltet mindestens zwei Komponenten mit piezoelektrischen Schichten, welche das Element zum Vibrieren bringen, wodurch sich der Gewindeschaft dreht und längs der Drehachse verschoben werden kann und eine axiale Kraft auf eine Last ausüben kann. Als Anwendungsgebiete werden Autofokussysteme für Kameras genannt.In the US 8,217,553 is a linear motor with a threaded passage element, a threaded shaft and a drive system described. The drive system includes at least two components with piezoelectric layers that vibrate the element, allowing the threaded shaft to rotate and translate along the axis of rotation and apply an axial force to a load. Areas of application are autofocus systems for cameras.

Die DE 10 2008 041 452 A1 betrifft eine piezoelektrische Antriebsvorrichtung zum Verstellen einer Fahrzeugkomponente, wie beispielsweise einem Fahrzeugfenster. Die Antriebsvorrichtung umfasst mindestens zwei wirksame Massen, welchen Reibmitteln zugeordnet sind. Über die Reibmittel stützen sich die Massen an einer Führungsschiene ab. Die beiden Massen sind über einen als Piezostack ausgebildeten Piezoaktuator miteinander verbunden und können mittels Piezoaktuator entlang der Führungsschiene relativ zueinander verstellt werden. The DE 10 2008 041 452 A1 relates to a piezoelectric drive device for adjusting a vehicle component, such as a vehicle window. The drive device comprises at least two effective masses, which are associated with friction means. About the friction means, the masses are based on a guide rail. The two masses are connected to one another via a piezo actuator designed as a piezo stack and can be adjusted relative to one another by means of a piezoactuator along the guide rail.

Die DE 44 08 618 B4 zeigt eine Verstelleinrichtung mit einem Piezoantrieb insbesondere für feinmechanisch-optische Geräte. Die Verstelleinrichtung umfasst mindestens einen Piezoschwinger, der durch Anlegen unterschiedlich gesteuerter elektrischer Spannungen eine Längenänderung erfährt und abwechselnd über sein freies Ende mit einem Abtriebselement in Wirkverbindung gelangt. Bei bestehender Wirkverbindung erfolgt eine Bewegungsübertragung auf das Abtriebselement. Der Piezoschwinger weist zwei Aktoren auf, die parallel nebeneinander und in Antriebsrichtung hintereinander angeordnet und zur Bildung eines Bimorphelementes fest miteinander verbunden sind. The DE 44 08 618 B4 shows an adjustment with a piezo drive especially for precision mechanical-optical devices. The adjusting device comprises at least one piezoelectric vibrator, which undergoes a change in length by applying differently controlled electrical voltages and alternately passes through its free end with an output element in operative connection. With existing active connection, a motion is transmitted to the output element. The piezoelectric vibrator has two actuators, which are arranged in parallel next to one another and behind one another in the drive direction and are fixedly connected to one another to form a bimorph element.

Aus dem Stand der Technik sind Nivellierungssysteme zur Einstellung der Bodenfreiheit bei Kraftfahrzeugen bekannt. Die EP 0 616 412 A1 zeigt ein Fahrzeug, umfassend eine gefederte Masse und eine ungefederte Masse, welche über eine Aufhängung miteinander verbunden sind, sowie einen steuerbaren elektromechanischen Wandler für Bewegungen längs eines Weges zum Bereitstellen einer steuerbaren Kraft zwischen der gefederten und der ungefederten Masse sowie ein Steuergerät zum Steuern des Wandlers in Abhängigkeit eines Steuersignals. Bei einem konstanten Steuersignal wird eine konstante Kraft zwischen der ungefederten und der gefederten Masse aufrechterhalten, welche unabhängig von der Position oder der Geschwindigkeit ist. Der elektromechanische Wandler kann ein Mehrpolmotor sein. From the prior art leveling systems for adjusting the ground clearance in motor vehicles are known. The EP 0 616 412 A1 shows a vehicle comprising a sprung mass and an unsprung mass interconnected via a suspension and a controllable electromechanical transducer for movement along a path for providing a controllable force between the sprung and unsprung masses and a controller for controlling the transducer in response to a control signal. With a constant control signal, a constant force is maintained between the unsprung and sprung mass, which is independent of position or velocity. The electromechanical converter may be a multi-pole motor.

Die WO 2012/024596 A1 beschreibt einen mechanischen Aktuator, umfassend einen Motor, eine Schraubenanordnung mit einem Gehäuse, eine im Gehäuse angeordnete und durch den Motor mittels Gewindemutter drehbare Gewindespindelwelle, sowie ein mit der Gewindespindelwelle verbundenes Verlängerungsrohr, welches durch Drehung der Gewindespindelwelle zwischen einer ausgefahrenen und einer zurückgezogenen Position bewegt werden kann. Der Aktuator umfasst weiterhin eine Lageranordnung zur Lagerung der Gewindespindelwelle und ein Schmiersystem zur Schmierung von Schraubenanordnung und Lageranordnung.The WO 2012/024596 A1 describes a mechanical actuator comprising a motor, a screw assembly having a housing, a threaded spindle shaft disposed in the housing and rotatable by the motor by means of a threaded nut, and an extension tube connected to the threaded spindle shaft which are moved by rotation of the threaded spindle shaft between an extended and a retracted position can. The actuator further comprises a bearing assembly for supporting the threaded spindle shaft and a lubrication system for lubricating the screw assembly and bearing assembly.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen piezoelektrischen Linearmotor zur Verfügung zu stellen, welcher in Zwischenstellungen blockiert werden kann, ein kompaktes Design aufweist und unter rauen Bedingung, wie starken Temperaturschwankungen, Staub, Wasser, Vibrationen, Stöße, zuverlässig arbeitet. Weiterhin soll ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Linearmotors zur Verfügung gestellt werden.The object of the present invention is to provide a piezoelectric linear motor which can be locked in intermediate positions, has a compact design and operates reliably under severe conditions such as high temperature fluctuations, dust, water, vibration, impact. Furthermore, a method for operating such a linear motor is to be made available.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient ein piezoelektrischer Linearmotor gemäß dem beigefügtem Anspruch 1.To achieve the object according to the invention is a piezoelectric linear motor according to the appended claim. 1

Der erfindungsgemäße piezoelektrische Linearmotor umfasst einen Träger mit abgewinkelten Enden. An einem Ende des Trägers ist ein Befestigungsring angeordnet. Der piezoelektrische Linearmotor umfasst weiterhin eine erste und eine zweite elastische Klaue. Beide Klauen weisen jeweils einen in Umfangsrichtung nicht geschlossenen ringförmigen Grundkörper mit einem Schlitz bzw. einer Öffnung auf. In der Öffnung ist ein Piezostapel angeordnet, welcher an den Enden des Grundkörpers anliegt, wobei der ersten elastischen Klaue ein erster Piezostapel und der zweiten elastischen Klaue ein zweiter Piezostapel zugeordnet ist. Die Klauen weisen des Weiteren ein erstes Federelement zum Vorbelasten des Grundkörpers mit einer Federkraft auf. Die erste elastische Klaue ist am zweiten Ende des Trägers angeordnet. Die zweite elastische Klaue befindet sich zwischen Befestigungsring und erster elastischer Klaue. Zwischen Befestigungsring und zweiter elastischer Klaue ist ein zweites Federelement zum Vorbelasten der zweiten elastischen Klaue mit einer Federkraft angeordnet. Durch Befestigungsring, elastische Klauen und zweites Federelement erstreckt sich eine Stange, welche im unbestromten Zustand des ersten und/oder zweiten Piezostapels durch den ringförmigen Grundkörper der ersten und/oder zweiten elastischen Klaue gehaltert ist. Der Befestigungsring weist einen geringfügig größeren Durchmesser als die Stange auf und dient zur Führung der Stange. Zwischen erster und zweiter elastischer Klaue ist eine Gruppe von dritten Piezostapeln angeordnet, welche an der ersten elastischen Klaue gehaltert sind und an der zweiten elastischen Klaue anliegen. Eine Energiequelle dient zum Versorgen der ersten und zweiten Piezostapel mit elektrischer Energie.The piezoelectric linear motor according to the invention comprises a support with angled ends. At one end of the carrier, a fastening ring is arranged. The piezoelectric linear motor further comprises a first and a second elastic claw. Both jaws each have an annular body not closed in the circumferential direction with a slot or an opening. In the opening, a piezo stack is arranged, which bears against the ends of the base body, wherein the first elastic claw, a first piezo stack and the second elastic claw, a second piezo stack is associated. The claws furthermore have a first spring element for preloading the basic body with a spring force. The first elastic claw is disposed at the second end of the carrier. The second elastic claw is located between the fastening ring and the first elastic claw. Between the fastening ring and the second elastic claw, a second spring element for preloading the second elastic claw is arranged with a spring force. By fastening ring, elastic claws and second spring element extends a rod which is supported in the de-energized state of the first and / or second piezo stack by the annular base body of the first and / or second elastic claw. The mounting ring has a slightly larger diameter than the rod and serves to guide the rod. Between the first and second elastic claws, a group of third piezo stacks are mounted, which are supported on the first elastic claw and abut the second elastic claw. An energy source serves to supply the first and second piezoelectric stacks with electrical energy.

Der erfindungsgemäße piezoelektrische Linearmotor zeichnet sich durch eine einfache und kompakte Bauweise aus, wodurch er auch unter rauen Umgebungsbedingungen eine hohe Funktionssicherheit aufweist. Er kann problemlos entfernt von der Energiequelle positioniert werden. Zur Energieversorgung der Piezostapel werden lediglich entsprechende Kabel benötigt. The piezoelectric linear motor according to the invention is characterized by a simple and compact design, whereby it has a high reliability even under harsh environmental conditions. It can be easily positioned away from the power source. For power supply of the piezo stack only appropriate cables are needed.

Im unbestromten Zustand des ersten und zweiten Piezostapels besteht aufgrund der mechanischen Vorspannung ein Presssitz zwischen den elastischen Klauen und der Stange, d. h. die Stange wird sicher durch die elastischen Klauen gehaltert. Durch Bestromen der in der Öffnung der elastischen Klauen angeordneten Piezostapel dehnen sich die Piezostapel aus, wodurch auf die Enden des ringförmigen Grundkörpers eine Kraft ausgeübt wird, welche den Grundkörper weitet und somit den Presssitz zwischen den elastischen Klauen und der Stange aufhebt. In abgewandelten Ausführungen wäre natürlich auch der umgekehrte Betrieb denkbar, d. h. im unbestromten Zustand sind die Klauen geweitet und im bestromten Zustand wird der Presssitz zur Stange hergestellt.In the de-energized state of the first and second piezo stack is due to the mechanical bias an interference fit between the elastic claws and the rod, d. H. The rod is held securely by the elastic claws. By energizing the piezoelectric stack arranged in the opening of the elastic claws, the piezoelectric stacks expand, whereby a force is exerted on the ends of the annular basic body, which expands the basic body and thus releases the press fit between the elastic claws and the rod. In modified versions, of course, the reverse operation would be conceivable d. H. in the de-energized state, the claws are widened and in the energized state, the press fit is made to the rod.

Zum Verschieben der Stange werden die ersten und zweiten Piezostapel wechselweise bestromt. Außerdem müssen die dritten Piezostapel zum entsprechenden Zeitpunkt ebenfalls bestromt werden. Der während eines Hubvorgangs zurückgelegte Verschiebeweg der Stange wird durch den Hub der dritten Piezostapel bestimmt. Beim Absenkvorgang wird der zurückgelegte Verschiebeweg der Stange bei einer entgegen der Absenkrichtung wirkenden Kraft ebenfalls durch den Hub der dritten Piezostapel bestimmt. Durch Absenken der zum Laden der dritten Piezostapel dienenden Spannung kann der während eines einzelnen Hub- bzw. Absenkvorgangs zurückgelegte Verschiebeweg der Stange verringert werden, wodurch mehr Hub- bzw. Absenkvorgänge zum vollständigen Anheben bzw. Absenken der Stange benötigt werden. Adäquat kann die zum Laden der dritten Piezostapel dienende Spannung erhöht werden, wodurch weniger Hub- bzw. Absenkvorgänge benötigt werden. Mit dem erfindungsgemäßen piezoelektrischen Linearmotor können somit aufwandsarm mehrstufige Hub- bzw. Absenkvorgänge realisiert werden.To move the rod, the first and second piezo stacks are alternately energized. In addition, the third piezo stack must also be energized at the appropriate time. The distance traveled during a lifting displacement of the rod is determined by the stroke of the third piezo stack. When lowering the distance traveled displacement of the rod is also determined by the stroke of the third piezo stack in a force acting against the lowering direction. By lowering the voltage used to charge the third piezo stack, the displacement travel of the rod that is traveled during a single lifting or lowering operation can be reduced, thereby requiring more lifting or lowering operations to fully raise or lower the rod. Adequately, the voltage used to charge the third piezo stack can be increased, thereby requiring less lifting or lowering operations. Thus, with the piezoelectric linear motor according to the invention, multi-stage lifting or lowering operations can be realized with little effort.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform sind Befestigungsring und erste elastische Klaue an den Enden des Trägers angeformt, wodurch eine aufwandsarme Fertigung ermöglicht wird.According to an advantageous embodiment, fastening ring and first elastic claw are integrally formed on the ends of the carrier, whereby a low-cost production is made possible.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform erstreckt sich von der Öffnung des Grundkörpers der elastischen Klauen beidseitig jeweils eine Kante nach außen. Das erste Federelement greift hierbei an den Kanten zur Festlegung der elastischen Klauen an der Stange an. In an advantageous embodiment extends from the opening of the main body of the elastic claws on both sides in each case an edge to the outside. The first spring element acts on the edges to fix the elastic claws on the rod.

Für das erste Federelement hat sich eine Ausbildung als Hufeisenfeder als vorteilhaft erwiesen. Das zweite Federelement ist vorzugsweise eine Spiralfeder.For the first spring element has a training as horseshoe spring proved to be advantageous. The second spring element is preferably a spiral spring.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der piezoelektrische Linearmotor einen Mikrocontroller zum Steuern des den Piezostapeln zugeführten Stroms umfasst. Hierdurch kann der den Piezostapeln zugeführte Strom entsprechend den jeweiligen Erfordernissen aufwandsarm angepasst werden.It has proved to be advantageous if the piezoelectric linear motor comprises a microcontroller for controlling the current supplied to the piezo stack. In this way, the current supplied to the piezo stack can be adjusted with little effort, depending on the respective requirements.

Der erfindungsgemäße piezoelektrische Linearmotor ist vorzugsweise Bestandteil eines Nivelliersystems zum Einstellen der Fahrzeugbodenfreiheit eines Kraftfahrzeugs. Er kann jedoch ohne weiteres auch auf anderen Anwendungsgebieten Verwendung finden. Denkbar wäre beispielsweise die Anwendung im Bergbau, wo der Linearmotor bei Fahrwerken von Bohr-Geräten eingesetzt werden könnte.The piezoelectric linear motor according to the invention is preferably part of a leveling system for adjusting the vehicle floor clearance of a motor vehicle. However, it can readily be used in other fields of application. It would be conceivable, for example, the application in mining, where the linear motor could be used in chassis of drilling equipment.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient auch ein Verfahren zum Betreiben eines piezoelektrischen Linearmotors gemäß Anspruch 8 bzw. 9. Das Verfahren gemäß Anspruch 8 dient zum Ausführen eines Hubvorgangs und umfasst nachfolgend genannte Schritte. Zunächst erfolgt ein Lösen der ersten elastischen Klaue von der Stange durch Bestromen des ersten Piezostapels. Anschließend werden die dritten Piezostapel bestromt. Infolgedessen dehnen sich die dritten Piezostapel aus und üben damit eine entgegen der Federkraft des zweiten Federelements wirkende Kraft auf die zweite elastische Klaue aus. Da zwischen zweiter elastischer Klaue und Stange ein Presssitz besteht, bewegen sich zweite elastische Klaue und Stange gemeinsam entgegen der Wirkungsrichtung der Federkraft des zweiten Federelements. Der von Stange und zweiter elastischer Klaue zurückgelegte Verschiebeweg ist abhängig vom Hub der dritten Piezostapel. Nachfolgend wird die erste elastische Klaue an der Stange festgelegt, indem die Bestromung des ersten Piezostapels beendet wird. Es erfolgt nun ein Lösen der zweiten elastischen Klaue von der Stange durch Bestromung des zweiten Piezostapels. Die Bestromung der dritten Piezostapel wird anschließend beendet, wodurch die zweite elastische Klaue mittels zweiten Federelements in ihre Ausgangsposition zurückgeführt wird. Abschließend wird der Presssitz zwischen zweiter elastischer Klaue und Stange wieder hergestellt, indem die Bestromung des zweiten Piezostapels beendet wird. Die beschriebenen Schritte können mehrfach wiederholt werden, um ein stufenweises und vollständiges Heben der Stange zu ermöglichen. A method for operating a piezoelectric linear motor according to claim 8 or 9 is also used to achieve the object according to the invention. The method according to claim 8 serves for carrying out a lifting operation and comprises the following steps. First, a release of the first elastic claw from the rod by energizing the first piezo stack occurs. Subsequently, the third piezo stacks are energized. As a result, the third piezoelectric stacks expand and thus exert a force acting against the spring force of the second spring element on the second elastic claw. Since a press fit exists between the second elastic claw and the rod, the second elastic claw and the rod move together against the direction of action of the spring force of the second spring member. The distance traveled by the rod and the second elastic claw displacement depends on the stroke the third piezostack. Subsequently, the first elastic claw is fixed to the rod by the energization of the first piezo stack is terminated. There is now a release of the second elastic claw of the rod by energizing the second piezo stack. The energization of the third piezo stack is then terminated, whereby the second elastic claw is returned by means of second spring element to its original position. Finally, the interference fit between the second elastic claw and rod is restored by the energization of the second piezo stack is terminated. The described steps can be repeated several times to allow a stepwise and complete lifting of the rod.

Das Verfahren gemäß Anspruch 9 dient zum Ausführen eines Absenkvorgangs, wobei bei einer in Absenkrichtung wirkenden Kraft ein Lösen der ersten und zweiten elastischen Klaue von der Stange durch Bestromung des ersten und zweiten Piezostapels erfolgt. Die Stange würde sich in diesem Fall aufgrund der wirkenden Kraft vollständig absenken. Falls eine entgegen der Absenkrichtung wirkende Kraft vorliegt, werden während des Absenkvorgangs nachfolgend beschriebene Schritte durchlaufen. In einem ersten Schritt wird die zweite elastische Klaue durch Bestromung des zweiten Piezostapels von der Stange gelöst. Nachfolgend werden die dritten Piezostapel bestromt, wodurch die zweite elastische Klaue entgegen der Federkraft des zweiten Federelements bewegt wird. Die zweite elastische Klaue wird anschließend festgelegt, indem die Bestromung des zugehörigen zweiten Piezostapels beendet wird. Es erfolgt nun ein Lösen der ersten elastischen Klaue von der Stange durch Bestromung des ersten Piezostapels. Die Bestromung der dritten Piezostapel wird anschließend beendet, wodurch die Stange gemeinsam mit der zweiten elastischen Klaue aufgrund der durch das zweite Federelement wirkenden Federkraft bewegt wird. Abschließend wird der Presssitzt zwischen erster elastischer Klaue und Stange wieder hergestellt, indem die Bestromung des ersten Piezostapels beendet wird. Die beschriebenen Schritte können mehrfach wiederholt werden, um ein stufenweises und vollständiges Absenken der Stange zu ermöglichen. The method according to claim 9 is used to perform a lowering operation, wherein a release force acting in the lowering direction, the first and second elastic claw of the rod is carried out by energizing the first and second piezo stack. The rod would in this case completely lower due to the force acting. If there is a force acting counter to the lowering direction, the steps described below are performed during the lowering process. In a first step, the second elastic claw is released by energizing the second piezo stack from the rod. Subsequently, the third piezo stack are energized, whereby the second elastic claw is moved against the spring force of the second spring element. The second elastic claw is then determined by the energization of the associated second piezo stack is terminated. There is now a release of the first elastic claw of the rod by energizing the first piezo stack. The energization of the third piezo stack is then terminated, whereby the rod is moved together with the second elastic claw due to the force acting by the second spring element spring force. Finally, the press fit between the first elastic claw and rod is restored by the energization of the first piezo stack is terminated. The described steps can be repeated several times to allow a gradual and complete lowering of the rod.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying figures. Show it:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen Linearmotors; 1 a perspective view of a piezoelectric linear motor according to the invention;

2 eine perspektivische Ansicht eines Trägers mit elastischen Klauen und Befestigungsring; 2 a perspective view of a carrier with elastic claws and mounting ring;

3 eine tabellarische Übersicht mit einem Bestromungsschema der Piezostapel während eines Hubvorgangs; 3 a tabular overview with a Bestromungsschema the piezo stack during a lifting operation;

4 eine tabellarische Übersicht mit einem Bestromungsschema der Piezostapel während eines Absenkvorgangs; 4 a tabular overview with a Bestromungsschema the piezo stack during a lowering process;

5 ein Prinzipschaltbild einer elektrischen Versorgungsschaltung für den erfindungsgemäßen piezoelektrischen Linearmotor. 5 a schematic diagram of an electrical supply circuit for the piezoelectric linear motor according to the invention.

Der Aufbau des erfindungsgemäßen piezoelektrischen Linearmotors wird nachfolgend anhand der 1 und 2 beschrieben. Ein erfindungsgemäßer piezoelektrischer Linearmotor 01 umfasst einen Träger 02 mit abgewinkelten Enden. An einem ersten Ende des Trägers 02 ist ein Befestigungsring 03 angeordnet. Das zweite Ende des Trägers 02 weist eine erste elastische Klaue 04 auf. Der Befestigungsring 03 und die erste elastische Klaue sind zueinander unbeweglich positioniert, vorzugsweise einstückig mit dem Träger 02 ausgebildet. Eine zweite elastische Klaue 05 ist zwischen Befestigungsring 03 und erster elastischer Klaue 04 angeordnet, jedoch ohne feste Verbindung mit dem Träger. Der Befestigungsring 03 und die Klauen 04, 05 sind axial zueinander ausgerichtet, sodass die ihre Mittelpunkte auf einer gemeinsamen Längsachse liegen.The structure of the piezoelectric linear motor according to the invention will be described below with reference to FIG 1 and 2 described. An inventive piezoelectric linear motor 01 includes a carrier 02 with angled ends. At a first end of the carrier 02 is a fixing ring 03 arranged. The second end of the carrier 02 has a first elastic claw 04 on. The fastening ring 03 and the first elastic claw are immovably positioned relative to each other, preferably integral with the carrier 02 educated. A second elastic claw 05 is between mounting ring 03 and first elastic claw 04 arranged, but without firm connection with the carrier. The fastening ring 03 and the claws 04 . 05 are aligned axially to each other, so that their centers lie on a common longitudinal axis.

Beide elastischen Klauen 04, 05 sind adäquat aufgebaut. Sie besitzen einen ringförmigen Grundkörper 07 aus federelastischem Material mit einer Öffnung 08. Durch Einprägen einer tangentialen Verstellkraft kann die Breite der Öffnung in einem elastischen Bereich verändert werden, wodurch sich der lichte Querschnitt der ringförmigen Klaue ändert. Entfällt die eingeprägte Verstellkraft, kehrt die Klaue aufgrund einer ihr innewohnenden oder eingeprägten Federkraft in ihre Ruheform zurück. Both elastic claws 04 . 05 are adequately structured. They have an annular body 07 Made of elastic material with an opening 08 , By impressing a tangential adjusting force, the width of the opening can be changed in an elastic range, whereby the clear cross section of the annular claw changes. If the impressed adjusting force is omitted, the claw returns to its resting form due to an inherent or impressed spring force.

Bei der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich von der Öffnung 08 beidseitig Kanten 09 nach außen. In der Öffnung 08 ist ein Piezostapel angeordnet, wobei der ersten elastischen Klaue 04 ein erster Piezostapel 10 und der zweiten elastischen Klaue 05 ein zweiter Piezostapel 11 zugeordnet ist. Dieser Piezostapel 10, 11 liegt an den Kanten 09 des Grundkörpers 07 an. Mit den Kanten 09 ist ein erstes Federelement 12 wirkverbunden. Das erste Federelement 12 ist als Hufeisenfeder ausgebildet und prägt eine ebenfalls tangential angreifende Rückstellkraft ein. In the illustrated embodiment extend from the opening 08 edges on both sides 09 outward. In the opening 08 a piezo stack is arranged, wherein the first elastic claw 04 a first piezo stack 10 and the second elastic claw 05 a second piezo stack 11 assigned. This piezostack 10 . 11 lies on the edges 09 of the basic body 07 at. With the edges 09 is a first spring element 12 operatively connected. The first spring element 12 is designed as a horseshoe spring and imprints a likewise tangentially attacking restoring force.

Zwischen Befestigungsring 03 und zweiter elastischer Klaue 05 ist ein zweites, als Spiralfeder ausgebildetes Federelement 13 angeordnet. Das zweite Federelement 13 dient zum Vorbelasten der zweiten elastischen Klaue 05 mit einer Federkraft in axialer Richtung. Durch Befestigungsring 03, elastische Klauen 04, 05 und zweites Federelement 13 erstreckt sich in axialer Richtung eine Stange 14. Im unbestromten Zustand der ersten und zweiten Piezostapel 10, 11 besteht eine Pressverbindung zwischen den elastischen Klauen 04, 05 und der Stange 14. Der Befestigungsring 03 weist einen geringfügig größeren Innendurchmesser als die Stange 14 auf und dient zur Führung der Stange 14. Between mounting ring 03 and second elastic claw 05 is a second, designed as a spiral spring spring element 13 arranged. The second spring element 13 is used to preload the second elastic claw 05 with a spring force in the axial direction. By fastening ring 03 . elastic claws 04 . 05 and second spring element 13 extends in the axial direction of a rod 14 , In the de-energized state of the first and second piezo stack 10 . 11 There is a press connection between the elastic claws 04 . 05 and the pole 14 , The fastening ring 03 has a slightly larger inner diameter than the rod 14 on and serves to guide the rod 14 ,

Zwischen erster und zweiter elastischer Klaue 04, 05 ist eine Gruppe von dritten Piezostapeln 15 angeordnet. Die dritten Piezostapel 15 sind umlaufend verteilt angeordnet. Sie sind an der ersten elastischen Klaue 04 gehaltert und liegen an der zweiten elastischen Klaue 05 an. Zur Energieversorgung der Piezostapel 10, 11, 15 dient eine Energiequelle 17 (siehe 5). Die gesamte Anordnung kann von einem Gehäuse eingeschlossen sein (nicht gezeigt).Between first and second elastic claw 04 . 05 is a group of third piezostacks 15 arranged. The third piezostack 15 are arranged circumferentially distributed. They are at the first elastic claw 04 held and lie on the second elastic claw 05 at. For energy supply of the piezo stack 10 . 11 . 15 serves an energy source 17 (please refer 5 ). The entire assembly may be enclosed by a housing (not shown).

Der erfindungsgemäße piezoelektrische Linearmotor funktioniert folgendermaßen. Zunächst werden die während eines Hubvorgangs ablaufenden Verfahrensschritte erläutert. Der erste Piezostapel 10 wird bestromt. Hierdurch dehnt sich der erste Piezostapel 10 aus, wodurch eine Kraft entgegen der Kraft des ersten Federelements 12 auf die Kanten 09 des ringförmigen Grundkörpers 07 der ersten elastischen Klaue 04 ausgeübt wird. Der Grundkörper 07 weitet sich auf, wodurch der zuvor bestehende Presssitz zwischen Stange 14 und Grundkörper 07 aufgehoben wird. Die erste elastische Klaue 04 ist nun gelöst. Die Stange 14 wird nur noch von der zweiten elastischen Klaue 05 gehalten. The piezoelectric linear motor according to the invention works as follows. First, the running during a lifting process steps are explained. The first piezostack 10 is energized. As a result, the first piezo stack expands 10 out, whereby a force against the force of the first spring element 12 on the edges 09 of the annular base body 07 the first elastic claw 04 is exercised. The main body 07 Expands, causing the previously existing interference fit between rod 14 and basic body 07 will be annulled. The first elastic claw 04 is now solved. The pole 14 only becomes of the second elastic claw 05 held.

In einem zweiten Schritt werden die dritten Piezostapel 15 bestromt. Die dritten Piezostapel 15 dehnen sich aus. Hierdurch wird eine Kraft, welche entgegen der Federkraft des zweiten Federelements 13 wirkt, auf die zweite elastische Klaue 05 ausgeübt. Da zweite elastische Klaue 05 und Stange 14 fest miteinander verbunden sind, bewegen sich zweite elastische Klaue 05 und Stange 14 gemeinsam entgegen der Federkraft des zweiten Federelements 13 nach oben. Der dabei zurückgelegte Verschiebeweg entspricht dem Hub der dritten Piezostapel 15. In a second step, the third piezostack becomes 15 energized. The third piezostack 15 expand. As a result, a force which counteracts the spring force of the second spring element 13 acts on the second elastic claw 05 exercised. Because second elastic claw 05 and rod 14 are firmly connected to each other, move second elastic claw 05 and rod 14 together against the spring force of the second spring element 13 up. The distance traveled thereby corresponds to the stroke of the third piezo stack 15 ,

Im nächsten Schritt wird die erste elastische Klaue 04 an der Stange 14 festgelegt, indem die Bestromung des ersten Piezostapels 10 beendet wird. Hierdurch zieht sich der erste Piezostapel 10 wieder zusammen. Der ringförmige Grundkörper 07 der ersten elastischen Klaue 04 wird mittels erstem Federelement 12, welches an den Kanten 09 des Grundkörpers 07 angreift, an die Stange 14 gedrückt. Die erste elastische Klaue 04 ist nunmehr wieder fest, d. h. axial unverschieblich an der Stange 14 angelegt. Die Stange 14 wird von erster und zweiter elastischer Klaue 04, 05 gehalten. In the next step, the first elastic claw becomes 04 At the rod 14 set by the energization of the first piezo stack 10 is ended. As a result, the first piezo stack stretches 10 together again. The annular body 07 the first elastic claw 04 is by means of the first spring element 12 , which at the edges 09 of the basic body 07 attacks, to the pole 14 pressed. The first elastic claw 04 is now fixed again, ie axially immovable on the rod 14 created. The pole 14 is made by first and second elastic claw 04 . 05 held.

Nachfolgend wird die zweite elastische Klaue 05 durch Bestromung des zweiten Piezostapels 11 von der Stange 14 gelöst. Die Stange 14 wird nur noch von der ersten elastischen Klaue 04 gehalten. Danach wird die Bestromung der dritten Piezostapel 15 beendet. Hierdurch ziehen sich die dritten Piezostapel 15 wieder zusammen. Die zweite elastische Klaue 05 wird mittels zweitem Federelement 13 zurück in ihre Ausgangsposition geführt. Abschließend wird die zweite elastische Klaue 05 wieder an der Stange 14 festgelegt, indem die Bestromung des zweiten Piezostapels 11 beendet wird. Die Stange 14 wird wieder von beiden elastischen Klauen 04, 05 gehalten. Hereinafter, the second elastic claw becomes 05 by energizing the second piezo stack 11 off the rack 14 solved. The pole 14 only becomes of the first elastic claw 04 held. Thereafter, the energization of the third piezo stack 15 completed. This pulls the third piezo stack 15 together again. The second elastic claw 05 is by means of the second spring element 13 led back to their starting position. Finally, the second elastic claw 05 back on the pole 14 set by the energization of the second piezo stack 11 is ended. The pole 14 gets back from both elastic claws 04 . 05 held.

Durch mehrfaches Wiederholen der beschriebenen Verfahrensschritte kann die Stange 14 stufenweise angehoben werden. Durch Absenken der zum Laden der dritten Piezostapel 15 dienenden Spannung kann der während der einzelnen Hubvorgänge zurückgelegte Verschiebeweg verringert werden, wodurch mehr Hubvorgänge zum vollständigen Anheben der Stange 14 benötigt werden. Umgekehrt kann durch Anheben der zum Laden der dritten Piezostapel 15 dienenden Spannung der gegenläufige Effekt erzielt werden, d. h. der während eines Hubvorgangs zurückgelegte Verschiebeweg der Stange 14 würde sich erhöhen.By repeatedly repeating the described method steps, the rod 14 be raised gradually. By lowering the to load the third piezo stack 15 Serving voltage can be reduced during each stroke covered displacement, creating more lifting operations for complete lifting of the rod 14 needed. Conversely, by lifting the to load the third piezo stack 15 serving voltage of the opposite effect can be achieved, ie the distance traveled during a stroke displacement of the rod 14 would increase.

Nachfolgend wird der Absenkvorgang erläutert. Zunächst ist zu unterscheiden, ob eine in Absenkrichtung wirkende Kraft vorhanden ist, beispielsweise eine Gewichtskraft bei Nivelliersystemen. In diesem Fall werden erste und zweite elastische Klaue 04, 05 gelöst, woraufhin sich die Stange 14 infolge der auf sie wirkenden externen Kraft vollständig absenkt. The lowering process will be explained below. First of all, a distinction must be made as to whether a force acting in the lowering direction is present, for example a weight force in leveling systems. In this case, first and second elastic claws become 04 . 05 solved, whereupon the pole 14 completely lowered as a result of the external force acting on it.

Falls eine entgegen der gewünschten Absenkrichtung wirkende Kraft vorhanden ist, werden nachfolgend beschriebene Schritte durchlaufen. In einem ersten Schritt wird der zweite Piezostapel 11 der zweiten elastischen Klaue 05 bestromt, wodurch sich die zweite elastische Klaue 05 von der Stange 14 löst. Die Stange 14 wird nur noch von der ersten elastischen Klaue 04 gehalten. Die dritten Piezostapel 15 werden nun bestromt und dehnen sich infolge dessen aus. Hierdurch bewegt sich die zweite elastische Klaue 05 entgegen der Federkraft des zweiten Federelements 13. Die zweite elastische Klaue 05 wird durch Beendigung der Bestromung des zweiten Piezostapels 11 wieder an der Stange 14 festgelegt. Die Stange 14 wird somit wieder von beiden elastischen Klauen 04, 05 gehalten. Im Anschluss daran wird die erste elastische Klaue 04 durch Bestromung des ersten Piezostapels 10 von der Stange 14 gelöst. Die Stange 14 wird nun nur noch von der zweiten elastischen Klaue 05 gehalten. Es erfolgt nun eine Beendigung der Bestromung der dritten Piezostapel 15. Hierdurch bewegt sich die Stange 14 gemeinsam mit der zweiten elastischen Klaue 05 aufgrund der durch das zweite Federelement 13 wirkenden Federkraft nach unten. Nachfolgend wird die Bestromung des ersten Piezostapels 10 der ersten elastischen Klaue 04 beendet, wodurch diese wieder an der Stange 14 anliegt. Die Stange 14 wird wieder von beiden elastischen Klauen 04, 05 gehalten. If there is a force acting counter to the desired lowering direction, the steps described below are carried out. In a first step, the second piezostack becomes 11 the second elastic claw 05 energized, causing the second elastic claw 05 off the rack 14 solves. The pole 14 only becomes of the first elastic claw 04 held. The third piezostack 15 are now energized and expand as a result. As a result, the second elastic claw moves 05 against the spring force of the second spring element 13 , The second elastic claw 05 is terminated by termination of the energization of the second piezo stack 11 back on the pole 14 established. The pole 14 is thus again from both elastic claws 04 . 05 held. Following this, the first elastic claw becomes 04 by energizing the first piezo stack 10 off the rack 14 solved. The pole 14 Now only the second elastic claw becomes 05 held. There is now a termination of the energization of the third piezo stack 15 , This causes the rod to move 14 together with the second elastic claw 05 due to the second spring element 13 acting spring force down. Below is the energization of the first piezo stack 10 the first elastic claw 04 finished, making this back on the pole 14 is applied. The pole 14 gets back from both elastic claws 04 . 05 held.

Durch mehrmaliges wiederholen der beschriebenen Verfahrensschritte kann die Stange 14 stufenweise abgesenkt werden. Für den Absenkvorgang gilt natürlich auch, dass durch Absenken der zum Laden der dritten Piezostapel 15 dienenden Spannung der während der einzelnen Absenkvorgänge zurückgelegte Verschiebeweg verringert werden kann, wodurch mehr Absenkvorgänge zum vollständigen Absenken der Stange 14 benötigt werden. Umgekehrt kann durch Anheben der zum Laden der dritten Piezostapel 15 dienenden Spannung der gegenläufige Effekt erzielt werden, d. h. der während eines Absenkvorgangs zurückgelegte Verschiebeweg der Stange 14 würde sich erhöhen.By repeatedly repeating the described method steps, the rod 14 gradually lowered. Of course, also applies to the lowering process, that by lowering the loading of the third piezo stack 15 serving voltage of the distance traveled during the individual lowering operations displacement can be reduced, whereby more lowering operations for complete lowering of the rod 14 needed. Conversely, by lifting the to load the third piezo stack 15 serving voltage of the opposite effect can be achieved, ie the distance traveled during a lowering operation displacement of the rod 14 would increase.

3 zeigt eine tabellarische Übersicht mit einem Bestromungsschema der Piezostapel während eines Hubvorgangs. Während beim Status „0“ keine Bestromung des jeweiligen Piezostapels 10, 11, 15 erfolgt, findet beim Status „1“ eine Bestromung statt. 3 shows a tabular overview with a Bestromungsschema the piezo stack during a lifting process. While status "0" no energization of the respective piezo stack 10 . 11 . 15 takes place, the current status is "1".

4 zeigt eine tabellarische Übersicht mit einem Bestromungsschema der Piezostapel während eines Absenkvorgangs. 4 shows a tabular overview with a Bestromungsschema the piezo stack during a lowering process.

5 zeigt eine elektrische Versorgungsschaltung für den erfindungsgemäßen piezoelektrischen Linearmotor. Die Piezostapel 10, 11, 15 werden von einer Energiequelle 17 mit elektrischer Energie versorgt. Da die Piezostapel 10, 11, 15 hohe Spannungen benötigen, ist an die Energiequelle 17 ein Spannungsverstärker 18 angeschlossen ist. Der Strom wird über einen Mikrocontroller 19 und eine Reihe von Gateways a, b, c gesteuert. 5 shows an electrical supply circuit for the piezoelectric linear motor according to the invention. The piezostacks 10 . 11 . 15 be from an energy source 17 supplied with electrical energy. Because the piezostack 10 . 11 . 15 need high voltages is to the power source 17 a voltage amplifier 18 connected. The power is through a microcontroller 19 and a series of gateways a, b, c controlled.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

0101
piezoelektrischer Linearmotor piezoelectric linear motor
0202
Träger carrier
0303
Befestigungsring fixing ring
0404
erste elastische Klaue first elastic claw
0505
zweite elastische Klaue second elastic claw
0606
0707
ringförmiger Grundkörper annular body
0808
Öffnung opening
0909
Kanten edge
1010
erste Piezostapel der ersten elastischen Klaue first piezo stack of the first elastic claw
1111
zweite Piezostapel der zweiten elastischen Klaue second piezo stack of the second elastic claw
1212
erstes Federelement first spring element
1313
zweites Federelement second spring element
1414
Stange pole
1515
dritte Piezostapel third piezo stack
1616
1717
Energiequelle energy
1818
Spannungsverstärker voltage amplifier
1919
Mikrocontroller microcontroller

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 8217553 [0004] US 8217553 [0004]
  • DE 102008041452 A1 [0005] DE 102008041452 A1 [0005]
  • DE 4408618 B4 [0006] DE 4408618 B4 [0006]
  • EP 0616412 A1 [0007] EP 0616412 A1 [0007]
  • WO 2012/024596 A1 [0008] WO 2012/024596 A1 [0008]

Claims (10)

Piezoelektrischer Linearmotor (01) umfassend: • einen sich axial erstreckenden Träger (02) mit zwei gegenüberliegenden Enden, wobei an einem ersten Ende ein Befestigungsring (03) angeordnet ist, • eine erste und eine zweite elastische Klaue (04, 05) mit jeweils – einem ringförmigen Grundkörper (07) mit einer Öffnung (08) im Umfang, – einem Piezostapel (10, 11), welcher bei elektrischer Aktivierung auf die Enden des Grundkörpers (07) tangentiale Kräfte einprägt, wobei der ersten elastischen Klaue (04) ein erster Piezostapel (10) und der zweiten elastischen Klaue (05) ein zweiter Piezostapel zugeordnet ist, – einem ersten Federelement (12) zum Vorbelasten des Grundkörpers (07) mit einer tangentialen Federkraft, wobei die erste elastische Klaue (04) am zweiten Ende des Trägers (02) axial unbeweglich zu diesem angeordnet ist und die zweite elastische Klaue (05) zwischen Befestigungsring (03) und erster elastischer Klaue (04) axial verschiebbar positioniert ist; • ein zwischen Befestigungsring (03) und zweiter elastischer Klaue (05) angeordnetes zweites Federelement (13) zum Vorbelasten der zweiten elastischen Klaue (05) mit einer Federkraft in axialer Richtung; • eine sich durch Befestigungsring (03), elastische Klauen (04, 05) und zweites Federelement (13) erstreckende Stange (14), welche in einem ersten Bestromungszustand des ersten und/oder zweiten Piezostapels (10, 11) durch den ringförmigen Grundkörper (07) der ersten und/oder zweiten elastischen Klaue (04, 05) gehaltert ist; • eine Gruppe von dritten Piezostapeln (15), welche zwischen erster und zweiter elastischer Klaue (04, 05) angeordnet sind und bei elektrischer Aktivierung eine axiale Verschiebekraft zwischen den beiden Klauen erzeugen. Piezoelectric linear motor ( 01 ) comprising: an axially extending support ( 02 ) having two opposite ends, wherein at a first end a fastening ring ( 03 ), a first and a second elastic claw ( 04 . 05 ) each having - an annular body ( 07 ) with an opening ( 08 ) in scope, - a piezo stack ( 10 . 11 ), which upon electrical activation to the ends of the body ( 07 ) imprinting tangential forces, wherein the first elastic claw ( 04 ) a first piezo stack ( 10 ) and the second elastic claw ( 05 ) is assigned a second piezo stack, - a first spring element ( 12 ) for preloading the basic body ( 07 ) with a tangential spring force, wherein the first elastic claw ( 04 ) at the second end of the carrier ( 02 ) is arranged axially immovable to this and the second elastic claw ( 05 ) between mounting ring ( 03 ) and first elastic claw ( 04 ) is positioned axially displaceable; • one between mounting ring ( 03 ) and second elastic claw ( 05 ) arranged second spring element ( 13 ) for preloading the second elastic claw ( 05 ) with a spring force in the axial direction; • a through fastening ring ( 03 ), elastic claws ( 04 . 05 ) and second spring element ( 13 ) extending rod ( 14 ), which in a first energizing state of the first and / or second piezo stack ( 10 . 11 ) through the annular body ( 07 ) of the first and / or second elastic claw ( 04 . 05 ) is held; A group of third piezo stacks ( 15 ), which between first and second elastic claw ( 04 . 05 ) are arranged and generate an axial displacement force between the two jaws when electrically activated. Piezoelektrischer Linearmotor (01) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsring (03) und die erste elastische Klaue (04) an den gegenüberliegenden Enden des Trägers (02) angeformt sind.Piezoelectric linear motor ( 01 ) according to claim 1, characterized in that the fastening ring ( 03 ) and the first elastic claw ( 04 ) at the opposite ends of the carrier ( 02 ) are formed. Piezoelektrischer Linearmotor (01) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich von der Öffnung (08) des Grundkörpers (07) der elastischen und zweiten Klauen (04, 05) beidseitig jeweils eine Kante (09) nach außen erstreckt, wobei das erste Federelement (12) an diesen Kanten (09) angreift.Piezoelectric linear motor ( 01 ) according to claim 1 or 2, characterized in that from the opening ( 08 ) of the basic body ( 07 ) of the elastic and second claws ( 04 . 05 ) on both sides in each case an edge ( 09 ) extends outwardly, wherein the first spring element ( 12 ) at these edges ( 09 ) attacks. Piezoelektrischer Linearmotor (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (12) eine Hufeisenfeder ist.Piezoelectric linear motor ( 01 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first spring element ( 12 ) is a horseshoe spring. Piezoelektrischer Linearmotor (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Federelement (13) eine Spiralfeder ist.Piezoelectric linear motor ( 01 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second spring element ( 13 ) is a coil spring. Piezoelektrischer Linearmotor (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er eine elektrische Energiequelle (17) und einen Mikrocontroller (19) zum Steuern des den Piezostapeln (10, 11, 15) zugeführten Stroms umfasst.Piezoelectric linear motor ( 01 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises an electrical energy source ( 17 ) and a microcontroller ( 19 ) for controlling the piezo stacks ( 10 . 11 . 15 ) supplied stream. Piezoelektrischer Linearmotor (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er Bestandteil eines Nivelliersystems zum Einstellen der Fahrzeugbodenfreiheit eines Kraftfahrzeugs ist.Piezoelectric linear motor ( 01 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that it is part of a leveling system for adjusting the vehicle floor clearance of a motor vehicle. Verfahren zum Betreiben eines piezoelektrischen Linearmotors (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit folgenden Schritten zum Ausführen eines Hubvorgangs: • Lösen der ersten elastischen Klaue (04) von der Stange (14) durch Bestromung des ersten Piezostapels (10); • Bestromung der dritten Piezostapel (15), wodurch die Stange (14) gemeinsam mit der zweiten elastischen Klaue (05) entgegen der Federkraft des zweiten Federelements (13) bewegt wird; • Festlegen der ersten elastischen Klaue (04) an der Stange (14) durch Beenden der Bestromung des ersten Piezostapels (10); • Lösen der zweiten elastischen Klaue (05) von der Stange (14) durch Bestromung des zweiten Piezostapels (11); • Beenden der Bestromung der dritten Piezostapel (15) und Rückführen der zweiten elastischen Klaue (05) in ihre Ausgangsposition mittels des zweiten Federelements (13); • Festlegen der zweiten elastischen Klaue (05) an der Stange (14) durch Beenden der Bestromung des zweiten Piezostapels (11).Method for operating a piezoelectric linear motor ( 01 ) according to any one of claims 1 to 7, comprising the following steps for performing a lifting operation: • releasing the first elastic claw ( 04 ) off the rack ( 14 ) by energizing the first piezo stack ( 10 ); • energizing the third piezo stack ( 15 ), causing the rod ( 14 ) together with the second elastic claw ( 05 ) against the spring force of the second spring element ( 13 ) is moved; • fixing the first elastic claw ( 04 ) At the rod ( 14 ) by terminating the energization of the first piezo stack ( 10 ); • release the second elastic claw ( 05 ) off the rack ( 14 ) by energizing the second piezo stack ( 11 ); • Terminating the energization of the third piezo stack ( 15 ) and returning the second elastic claw ( 05 ) in its initial position by means of the second spring element ( 13 ); • fixing the second elastic claw ( 05 ) At the rod ( 14 ) by terminating the energization of the second piezo stack ( 11 ). Verfahren zum Betreiben eines piezoelektrischen Linearmotors (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Ausführen eines Absenkvorgangs, wobei bei einer in Absenkrichtung wirkenden Kraft ein Lösen der ersten und zweiten elastischen Klaue (04, 05) von der Stange (14) durch Bestromung des ersten und zweiten Piezostapels (10, 11) erfolgt und bei einer entgegen der Absenkrichtung wirkenden Kraft nachfolgende Schritte durchlaufen werden: • Lösen der zweiten elastischen Klaue (05) von der Stange (14) durch Bestromung des zweiten Piezostapels (11); • Bestromung der dritten Piezostapel (15), wodurch die zweite elastische Klaue (05) entgegen der Federkraft des zweiten Federelements (13) bewegt wird; • Festlegen der zweiten elastischen Klaue (05) an der Stange (14) durch Beenden der Bestromung des zweiten Piezostapels (11); • Lösen der ersten elastischen Klaue (04) von der Stange (14) durch Bestromung des ersten Piezostapels (10); • Beenden der Bestromung der dritten Piezostapel (15), wodurch die Stange (14) gemeinsam mit der zweiten elastischen Klaue (05) aufgrund der durch das zweite Federelement (13) wirkenden Federkraft bewegt wird; • Festlegen der ersten elastischen Klaue (04) an der Stange (14) durch Beenden der Bestromung des ersten Piezostapels (10).Method for operating a piezoelectric linear motor ( 01 ) according to one of claims 1 to 7 for performing a lowering operation, wherein in a lowering force acting on a release of the first and second elastic claw ( 04 . 05 ) off the rack ( 14 ) by energizing the first and second piezo stack ( 10 . 11 ) and in the case of a force acting counter to the lowering direction, the following steps are performed: detaching the second elastic claw (FIG. 05 ) off the rack ( 14 ) by energizing the second piezo stack ( 11 ); • energizing the third piezo stack ( 15 ), whereby the second elastic claw ( 05 ) against the spring force of the second spring element ( 13 ) is moved; • fixing the second elastic claw ( 05 ) At the rod ( 14 ) by terminating the energization of the second piezo stack ( 11 ); • releasing the first elastic claw ( 04 ) off the rack ( 14 ) by energizing the first piezo stack ( 10 ); • Terminating the energization of the third piezo stack ( 15 ), causing the rod ( 14 ) together with the second elastic claw ( 05 ) due to the second spring element ( 13 ) acting spring force is moved; • fixing the first elastic claw ( 04 ) At the rod ( 14 ) by terminating the energization of the first piezo stack ( 10 ). Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass es zum vollständigen Heben bzw. Absenken der Stange (14) – bei einer in Absenkrichtung wirkenden Kraft – mehrfach wiederholt wird. Method according to claim 8 or 9, characterized in that it is necessary to fully raise or lower the rod ( 14 ) - is repeated several times with a force acting in the lowering direction.
DE102014225584.8A 2014-02-20 2014-12-11 Piezoelectric linear motor Withdrawn DE102014225584A1 (en)

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