DE10245722B4

DE10245722B4 - Mit dem inversen Piezoeffekt erregbares Federelement, Schwingfördereinheit und Verfahren zum Fördern und/oder Sortieren

Info

Publication number: DE10245722B4
Application number: DE2002145722
Authority: DE
Inventors: Kurt Buehner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-09-23
Filing date: 2002-09-23
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2022-09-24
Also published as: DE10245722A1

Abstract

Mit dem inversen Piezoeffekt erregbares Federelement (200, 215) für Schwingfördersysteme, das einen Träger (201, 207) aus einem federnden Material enthält, der an zwei entgegengesetzten Enden Mittel (203, 204) zum Festmachen an einem ersten Element (210, 210') und an einem zweiten Element (210, 210', 213) des Federelements aufweist und der mindestens auf einander gegenüberliegenden Oberflächen des Trägers (201, 207) mindestens je einen elektrisch erregbaren Körper (202) aus einem piezoelektrischen Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (201, 207) in seinem mittleren Bereich weitere Mittel (205) zum Fixieren aufweist und dass auf den Bereichen des Trägers zwischen dem mittleren Bereich und den Enden auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen mindestens je ein Piezokörper in der Weise aufgebracht ist, dass das Verhältnis der Abmessungen zwischen den dem mittleren Bereich zugewandten Enden der genannten Piezokörper (202) und den Mitteln (205) zum Festmachen im mittleren Bereich und zwischen den anderen Enden der Piezokörper und den...

Description

Die Erfindung betrifft ein mit dem inversen Piezoeffekt erregbares Federelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein solches Federelement ist zum Einbau in Schwingfördereinheiten bestimmt. Mindestens eine Schwingförderenheit bildet ein Schwingfördersystem. Unter einem piezoelektrischen Material wird beim lösungsgemäßen Federelement ein Material verstanden, welches sich bei elektrischer Erregung verformt (inverser Piezoeffekt).

Gattungsgemäße Federelemente und Schwingfördereinheiten sind in dem JP-Abstract 63 258 311 A und in der DE 100 28 271 A1 beschrieben. Die bekannten Federelemente sind zur Erregung von bisher eingesetzten Schwingfördersystemen geeignet.

In der DE-OS 1 488 084 ist ein elektromagnetischer Schwingantrieb mit zwei übereinander angeordneten Schwingsystemen offenbart, um insbesondere einem Zuteilbunker Dreh- und vertikale Längsschwingungen aufzuzwingen. Beim Schwingsystem für die Längsschwingung sind vier radial abstehende Blattfedern vorgesehen, welche je mit ihrem einen Ende an der Peripherie des Schwingsystems und mit ihrem anderen Ende im Zentrum des Schwingsystems befestigt sind, und zwar entweder im Zentrum am Kern eines auf der Unterlage stehenden Elektromagneten und an der Peripherie an einem den Zuteilbunker tragenden Trägerrahmen oder im Zentrum am Anker des Elektromagneten und an der Peripherie am Unterteil des Schwingantriebs. Bei Erregung wird im Zentrum sowohl die Aktionskraft an daß Arbeitsorgan und die Reaktionskraft an das Unterteil übertragen. Die Blattfedern dienen dazu, und zwar unabhängig davon, ab sie peripher am Tragrahmen und zentral am Kern oder zentral am Anker und peripher am Unterteil befestigt sind, die Schwingungsfreguenz zu regeln und den Anker gegenüber dem Kern abzustützen, so daß der Anker auf Abstand vom Kern gehalten wird.

In dem JP-Abstract 09058839 A ist eine Fördervorrichtung vom piazoelektrischen Typ beschrieben, bei der an einer mit einer Unterkonstruktion verbundenen Halterung horizontal angeordnete und radial von der Halterung weglaufende mit piezoelektrischen Platten bestückte Blattfedern mit ihrem einem Ende und das jeweils andere Ende an einer die Aktivschwingung aufnehmenden Masse befestigt ist, wobei bei Erregung der piezoelektrischen Platten die genannte Masse in Drehschwingungen versetzt wird.

Es ist die Aufgabe dar Erfindung, ein einfaches Federelement anzugeben, dessen Aktionsschwingung unabhängig von ihrer Richtung zur Förderrichtung innerhalb enger Toleranzen so festgelegt, eingestellt und reproduziert werden kann, daß mit ihm unter sehr unterschiedlichen Betriebsbedingungen Teile effektiv, exakt und an ihre Besonderheiten angepaßt gefärdert und sortiert werden können.

Diese Aufgabe wird mit einem Federelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Das Federelement ist ein Dappelfederelement, das in Linear-, Rundfärderern und bei den letzteren insbesondere in Scheibenförderern (s.u.) einsetzbar ist. Die Abstützung an seinen Enden bewirkt im Vergleich zu nur einfach festgehaltenen Federelementen eine verbesserte mechanische Stabilität, daß an den Abstützungen die Nebelkräfte gering sind, und daß bei Verwendung des lösungsgemäßen Federelements die Resonanzüberhöhung geringer als beim bekannten ist, wodurch es dämpfungs- und frequenzunabhängiger wird, und außerdem ist durch die beidseitige Abstützung bei ihm die Länge des Schwingwegs auf kleine Werte begrenzt, wodurch die Gefahr verringert wird, daß ein Aufschaukeln zu großen Schwingbewegungen stattfindet und damit die Schwingung unbeherrschbar wird. Kleine Schwingwege sind günstig, wenn man mit hohen Beschleunigungen bzw. hohen Antriebskräften fördern kann. Dies ist bei dem lösungsgemäßen Federelement gewährleistet, da bei ihm im Vergleich zu den bekannten Federelementen die Federkonstante des eingespannten Federelements größer ist, d.h. daß sich das lösungsgemäße Federelement mit höherer Frequenz und damit auch höherer Beschleunigung und höherer elektrischer Antriebskraft betreiben läßt und man deshalb mit ihm effektiver fördern kann. Außerdem ermöglicht das Arbeiten bei hohen Frequenzen und kleinen Schwingwegen eine gleichmäßige, gleitende Bewegung. Darüberhinaus ist das lösungsgemäße Federelement besonders auch zum Fördern von schweren Förderteilen geeignet. Dies umso mehr als sich mit ihm Schwingfördersysteme mit einem mechanisch besonders stabilen Aufbau fertigen lassen. Alle diese Qualitäten wirken so zusammen, daß der Schwingweg des lösungssgemäßen Federelements unter sehr unterschiedlichen Bedingungen besser definiert und einstellbar ist als bei den bekannten Federelementen. Indem die P-Körper auf beiden Seiten der genannten Stelle erregt werden, beeinflussen sich die erzeugten Schwingungen mit der Folge, daß die Schwingwege je nach Trägerform mehr oder weniger linear und dafür weniger gebogen sind. Für die bekannten einseitig eingespannten Federelemente ist charakteristisch, daß bei ihnen die Schwingwege immer gebogen sind, mit der Folge, daß die mit den bekannten Federelementen erzeugten Bewegungen nicht eindeutig definiert sind. Lineare Schwingwege ermöglichen eine definiertere Festlegung der Förderungsparameter, sie bewirken, daß Rotationsbeschleunigungen, welche einen unkontrollierbaren Bewegungsablauf (Torkeln) der Förderteile nach vorwärts und rückwärts in der Förderrichtung verursachen, wesentlich reduziert werden, und sie lassen es beispielsweise zu, einen Scheibenförderer zu bauen, der als Aufnahme für die Förderteile eine runde Platte aufweist, unter der sternförmig Federelemente angeordnet sind, auf dem Förderteile kreisförmig mit allenfalls vernachlässigbaren Zentrifugalanteilen bewegt werden (Äquipotentialbahnen), was sich für die Vorvereinzelung von Förderteilen einsetzen läßt.

Es ist vorteilhaft, wenn die Mittel an beiden Enden zum Fixieren an einer schweren Masse bestimmt sind. Ein so eingebautes Federelement hat eine Federkonstante, die mindestens um den Faktor 4 größer als bei den bekannten, einseitig abgestützten Federelementen, d.h. es läßt sich mit höherer Frequenz und damit auch höherer Beschleunigung und höherer Antriebskraft betreiben und damit mit ihm effektiver fördern.

Es ist günstig, wenn der Querschnitt am Ende des Trägerbereichs zwischen Ende und mittlerem Bereich ein vollständiger oder unvollständiger Ring, ein regelmäßiges oder unregelmäßiges Vieleck, eine runde Fläche oder ein Querschnitt durch eine Platte ist, und insbesondere, wenn der Träger ein Hohlkörper oder ein Vollkörper ist.

Bevorzugt ist der genannte Querschnitt des Trägerbereichs in Richtung der Verbindungslinie zwischen den Mitteln am Ende und denen im mittleren Bereich einheitlich oder verjüngt er sich zum mittleren Bereich hin. Diese Vielfalt der Gestaltungsmöglichkeiten läßt es in vorteilhafter Weise zu, den Träger in seiner Gestalt konstruktiven Gegebenheiten, auch räumlicher Art, anzupassen, ahne daß auf die Vorteile verzichtet werden muß. Beispielsweise ist eine Gestaltung vorteilhaft, bei der mindesten in dem einen Trägerbereich zwischen einem Ende und dem mittleren Bereich zwei P-Körper auf Mantelflächen des Trägers – bzw. bei gekrümmten Oberflächen – auf durch entsprechende Tangentialflächen definierten Mantelbereichen aufgebracht sind, wobei die Normalen auf den genannten Mantel- bzw. Tangentialflächen nicht auf einer Ebene liegen und wobei die genannten P-Körper elektrisch nicht miteinander verbunden sind. Wird ein so ausgebildetes Federelement in eine Schwingfördereinheit eingebaut und elektrisch erregt, lassen sich mit einem Federelement gleichzeitig Schwingungen in mindestens zwei Schwingungsrichtungen erzeugen (Schwinger mit mindestens zwei Freiheitgraden).

Aus konstruktiven Gründen kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Verbindungsgeraden zwischen dem mittleren Bereich und den beiden Enden einen von 0° verschiedenen Winkel miteinander bilden.

Günstig ist es, wenn der mit den P-Körpern bestückte Träger eine Spiegelsymmetrieebene aufweist, die durch den mittleren Bereich geht, weil sich dadurch die Linearität des Schwingwegs noch verbessern läßt und besonders günstig ist dabei, wenn die Enden und die genannte Stelle auf einer Geraden liegen.

Um ohne Einbuße bei der Klemmkraft die Biegefähigkeit zu verbessern, sind bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Federelemente die P-Körper in nebeneinander liegende voneinander getrennte und etwa parallel zur Verbindungslinie zwischen dem mindestens einen Ende und dem mittleren Bereich ausgerichtete Streifen aufgeteilt ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des lösungsgemäßen Federelements liegt dann vor, wenn der Träger ein Quader ist, der auf jeder Seite des mittleren Bereichs auf jeder zur Längsachse des Trägers parallel verlaufenden Fläche einen P-Körper aufweist. In vorteilhafter Weise wird das eingespannte quaderförmige Federelement so betrieben, daß alle P-Körper synchron schwingen, daß die P-Körper auf den zueinander parallelen Flächen mit betragsmäßig gleichen Antriebskräften und phasengleich betrieben werden, während sie sich von den andern P-Körpern, mit deren Normalen sie einen Winkel von 90° bilden, bezüglich der erregenden, elektrischen Kräfte und der Phasenlagen unterscheiden können. Auf diese Weise lassen sich mit diesem Federelement elektronisch gesteuert vorwärts und rückwärts gerichtete Gleitbewegungen der Förderteile auf dar Förderebene erzeugen, d.h. es handelt sich um einen Schwinger mit zwei Freiheitsgraden. Eine Verjüngung ist dann vorteilhaft, wenn auf der Oberfläche des Trägers viel Fläche für die Aufbringung der P-Körper erforderlich ist und dann die Träger in den Bereichen, in denen die P-Körper plaziert sind, so massig wird, daß sich die Federkonstante über den an sich erwünschten Betrag erhöht. Eine Verjüngung erlaubt es dann, die Federkonstante wieder zu erniedrigen.

Einfache Schwingfördereinheiten lassen sich vorteilhaft aufbauen, wenn der Träger eine Platte (Trägerplatte im folgenden) mit einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Gestalt ist, welche gegebenenfalls eine Verjüngung aufweist.

Abgesehen von der o.g. das quaderförmige Federelement einsetzenden Möglichkeit läßt sich die Richtung des Beschleunigungsvektors, der aus einer horizontalen und einer vertikalen Komponente zusammengesetzt ist, auch einstellen, indem das eine Trägerplatte aufweisende Federelement so eingebaut wird, daß die Normale auf seiner Trägerplatte mit der Normalen auf der Fördarebene den festgelegten Winkel bildet, den der Seschleunigungsvektor mit der Förderrichtung bilden soll. Man kann die Richtung des Beschleunigungsvektors schließlich auch einstellen, indem eine Schwingfördereinheit in vorteilhafter Weise eingesetzt wird, bei der die Trägerplatten aufweisenden Federelemente in mindestens zwei Etagen angeordnet sind, bei der das mindestens eine Federelement in der untersten Etage mit seinen Enden an der Unterlage und mit seinem mittleren Bereich an einer die unterste Etage von der zweituntersten trennenden Zwischenplatte fixiert ist, an der die Enden des mindestens einen Federelements in der zweituntersten Etage fixiert sind, und bei der das mindestens eine Federelement in der obersten Etage mit seinem mittleren Bereich der Förderplatte fixiert ist und mit seinen Enden an einer die oberste Etage von der zweitobersten trennenden Zwischenplatte fixiert ist (Schwinger mit mindestens zwei Freiheitsgraden). Die Federelemente sind also (gegebenenfalls über darunter angeordnete Zwischenplatten und Federelemente) mit ihnen Enden mit dem Unterteil und mit ihrem mittleren Bereich (gegebenenfalls über darüber angeordnete Zwischenplatten und Federelemente) mit dem Oberteil, d.h. der Förderplatte, verbunden. Für den oben erläuterten Zweck reichen dabei übereinander angeordnete Federelemente in zwei Etagen. Bei dem angewandten Förderverfahren werden die Federelemente, deren Wirkungslinien vorgegeben sind, synchron (Frequenz) betrieben und zur Erzeugung des gewünschten Bewegungsablaufs werden die erregenden elektrischen Kräfte und/oder die Phasenbeziehungen zwischen ihnen aufeinander abgestimmt geregelt, d.h. die Einstellung des festgelegten Winkels erfolgt elektronisch durch aufeinander abgestimmtes Ansteuern der übereinander angeordneten Federelemente. Das definierte Ansteuern wird erleichtert durch die Linearität der Schwingwege. Außerdem verbessert die Verankerung der lösungsgemäßen Federelemente mit beiden Enden die Stabilität des Aufbaus. Mit einer Ausführungsform, bei der Federelemente in drei Etagen angeordnet sind, lassen sich bei entsprechender Ansteuerung Förderteile in der Förderebene, beispielsweise auf einer ebenen Platte, zweidimensional bewegen, d.h. es ist beispielsweise möglich, die Förderteile auf einer Spiralbahn oder einer eliptischen Bahn zu bewegen oder man kann auch einer geraden Bewegung eine Rotation der Förderteile überlagern.

Das lösungsgemäße Federelement läßt sich auch in vorteilhafter Weise dazu verwenden, um der Erregungsschwingung eine Schwebung zu überlagern. Dies läßt sich erreichen, indem die P-Körper auf beiden Seiten des mittleren Bereichs mit Kräften betrieben werden, welche sich in ihren Beträgen und/oder Frequenzen oder Phasen unterscheiden. Die derart modulierte Erregungsschwingung läßt sich beispielsweise dazu verwenden, um körniges Material, bei dem die Körner zum Aneinanderkleben neigen, oder um pulverförmiges Material, das zum Zusammenbacken neigt, doch gleichmäßig zu fördern und/oder um eine Teilevereinzelung gleichmäßig zu fördern und/oder um eine Teilevereinzelung varzunehmen, beispielsweise, indem man einen Teilehaufen in eine keilförmige Teileverteilung umwandelt.

Weitere varteilhafte Ausgestaltungen des läsungsgemäßen Federelements sind in den Unteransprüchen offenbart.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen
1 in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federelement in Aufsicht,
1a einen schematischen Längsschnitt durch das in der 1 gezeigte Federelement,
2 in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federelements,
3 in schematischer Darstellung eine Ausführungsform eine Schwingfördereinheit, in welche eine Ausführungsform des lösungsgemäßen Federelement eingebaut ist, wobei seine Enden mit dem Unterteil der Schwingfördereinheit und sein mittlerer Bereich mit dem Oberteil der Schwingfördereinheit verbunden sind,
4 in einem schematischen Diagramm die Zusammensetzung des Beschleunigungsvektors a_Res der Förderbewegung aus einer horizontalen und einer vertikalen Komponente a_H bzw. a_V,
5 in schematischer Querschnittsdarstellung eine weitere Ausführungsform einer Schwingfördereinheit, in die das lösungsgemäße Federelement im Prinzip in derselben Weise wie bei der in der 3 gezeigten eingebaut ist, wobei jedoch die Förderschiene im Oberteil eine andere Ausrichtung zum Federelement hat wie bei der in der 3 gezeigten,
6 in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungform einer Schwingfördereinheit, welche in wesentlichen eine Kombination aus den in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen darstellt, wobei diese übereinander angeordnet sind,
7 in schematischer Querschnittsdarstellung eine weitere Ausführungsform einer Schwingfördereinheit, in welche das lösungsgemäße Federelement eingebaut ist, und bei welcher das eine Ende des Federelements mit einer freischwingenden Masse m₃ verbunden ist, und
7a eine schematische Ansicht der in der 7 gezeigten Schwingfördereinheit mit Blickrichtung entgegengesetzt zur Förderrichtung.
Die Erfindung wird insbesondere anhand von Federelementen beschrieben, welche eine Trägerplatte aus glasfaserverstärktem Epoxid enthalten, mit denen P-Körper in Form von Piezakeramikplatten (PK-Platten im folgenden) über leitfähiges Material verbunden sind. Diese Ausführungsformen der Erfindung sind besonders vorteilhaft und es lassen sich an ihnen die Vorteile der Erfindung besonders anschaulich erläutern, es sei aber klargestellt, daß von ihnen im Rahmen der Ansprüche mannigfaltige Abweichungen möglich sind. Beispielsweise können die Trägerplatten generell aus Duroplasten, insbesondere aus faserverstärkten, bestehen. Die Träger müssen keine Platten sein, sondern können beipielsweise auch Quaderform haben. Sei den Verfahrensbeispielen geht es nur ums Fördern. Die Erfindung ist aber auch beim Vereinzeln und Sortieren von Teilen einsetzbar, beispielsweise indem selektierte Teile über eine elektronisch geschaltete Abzweigung weiter gefördert werden. Außerdem werden als Beispiele von Schwingföxdereinheiten ausführlich nur solche von Linearfördern beschrieben. Mit einfachen zweckdienlichen Abwandlungen lassen sich die Beispiele aber auf Rund- bzw. Scheibenförderer übertragen.
Das in den 1 und 1a gezeigte Federelement 200, enthält eine rechteckige, zwischen etwa 6 und etwa 15 mm dicke Trägerplatte 201 aus einem federnden Material, wie einem glasfaserverstärkten Epoxidharz. Die Trägerplatte weist in den auf die Längsachse bezogenen Endbereichen und in der Mitte je zwei Bohrungen 203, 204 bzw. 205 auf, die zur Fixierung der Endbereiche an – in den üblichsten Anwendungsfällen – großen Massen und der Mitte an der Masse m₂ (s.u.), beispielsweise mittels Schrauben 206 (s. 3), dienen. Die Bohrung 205 muß, nicht zwingend in der Mitte der Trägerplatte positioniert sein, es wird aber bevorzugt (in den Ansprüchen wird der Bereich um die Bohrungen 205 als "mittlerer Bereich" bezeichnet). Auf die Trägerplatte sind beidseitig je zwei zwischen etwa 10 und etwa 30 μm dicke (nicht gezeigte) Metallfolien, bevorzugt auf Kupfer, aufgeklebt. Die Metallfolien haben etwa dieselbe Breite wie die Trägerplatte und sind bevorzugt so auf ihr positioniert, daß gleich große Endbereiche der Trägerplatte und zwei zur Mitte der Trägerplatte spiegelsymmetrische Bereiche nicht bedeckt sind. Dabei gilt, daß das Verhältnis der Abmessungen zwischen dem einen Ende der Metallfolien und der Mitte der mindestens einen Bohrung 205 und auf den Endbereichen zwischen dem anderen Ende der Metallfolien und der Mitte der Bohrungen 203 bzw. 204 besonders vorteilhaft ≥ 1,5 ist. Die Spiegelsymmetrie des Federelements zur mindestens einen Bohrung 205 ist nicht zwingend. Jedoch ist die Linearität der Schwingwege am Ort der mindestens einen Bohrung 205 bei Symmetrie optimal. Mit den Metallfolien sind mit einer aufgedampften Metallisierung, bevorzugt aus Silber, versehene PK-Platten fest verbunden, welche etwa gleich groß wie die Metallfolien sind und diese abdeckt. Die Metallfolie und die von der Trägerplatte abgewandte Metallisierung auf den PK-Platten sind an (nicht gezeigten) Kontaktpunkten elektrisch kontaktiert.
Um ohne Einbuße bei der Klemmkraft die Biegefähigkeit zu verbessern, besteht bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des in 1 gezeigten Federelements die metallisierte PK-Platte aus von einander getrennten, nebeneinander liegenden, und etwa parallel zur Längsachse der Trägerplatte verlaufenden Streifen. Bei jedem der Streifen ist die von der Trägerplatte abgewandte Metallisierung elektrisch kontaktiert.
Zur Herstellung des in den 1 und 1a gezeigten Federelements 200 wird ausgegangen von einer rechteckigen Trägerplatte 201, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Epoxidharz. Auf die Trägerplatte wird beidseitig eine bevorzugt zwischen etwa 10 und etwa 30 μm dicke Metallfolie, wie eine Kupferfolie, die einseitig mit einer Schicht aus nichtgehärtetem, d.h. vorpolymerisiertem Epoxidharz beschichtet ist, mit der Epoxidschicht auf die Trägerplatte aufgebracht und unter Anwendung von Hitze und Druck mit der Trägerplatte verbunden. Bei dieser Operation wird auch das vorpalymerisierte Epoxidharz gehärtet. In die auf die Längsachse bezogenen Endbereiche und die Mittellinie der Trägerplatte 201 werden Bohrungen 203, 204 bzw. 205 eingebracht.
Außerdem werden dünne, besonders bevorzugt zwischen etwa 0,3 und etwa 5 mm dicke PK-Platten 202 auf eine solche Größe geschnitten, daß die Breite etwa gleich der der Trägerplatte und ihre Länge kürzer als die halbe Länge der Trägerplatte ist. Auf die PK-Platten 202 wird beidseitig eine Metallisierung, bevorzugt aus Silber, aufgedampft.
Auf beide Oberflächen der Trägerplatten werden in den Bereichen zwischen den Bohrungen 203 und 205 und den Bohrungen 204 und 205 je eine metallisierte PK-Platte aufgebracht und mit den Metallfolien auf der Trägerplatte 201 derart verbunden, daß die über die PK-Platte hinausragenden Endbereiche der Trägerplatte ungleich lang sind und eine Fixierung an der Fördereinheit ermöglichen, die dem oben definierten Abmessungsverhältnis genügt. Das Verbinden erfolgt durch Verlöten unter Anwendung von Hitze und Druck. Die Metallfolie und die Metallisierung auf der von der Trägerplatte abgewandten Oberfläche der PK-Platte werden mit Lötanschlüssen versehen. Anschließend werden zur elektrischen Isolation die freiliegenden Bereiche der Metallfolie entfernt.
Die Herstellung der Federelemente, bei dem die metallisierte PK-Platte aus von einander getrennten, nebeneinander liegenden, und etwa parallel zur Längsachse der PK-Platte verlaufenden Streifen besteht, erfolgt mit demselben Verfahren in entsprechend abgewandelter Form.
Durch Variieren der Dicke der Trägerplatte wird die Federkonstante verändert. Für die Länge der Trägerplatte wird ein kleiner Wert angestrebt (typischerweise ca. 130 mm); die Länge der PK-Platten steht in Beziehung zur Länge der Trägerplatte. Die erzielbare Beschleunigung und die erzielbare erregende Kraft sind proportional der Breite der Trägerplatte und der PK-Platten.
Die 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des lösungsgemäßen Federelements. Bei dem Federelement 215 besteht der Träger aus einem Quader 207, bevorzugt aus faserverstärktem Epoxidharz. Der Quader ist von vier Mantelflächen 208 und zwei quadratischen Endflächen 218 eingerahmt. Senkrecht zu zweien der Mantelflächen ist der Quader an den Enden und in der Mitte mit je zwei Löchern 203, 204 und 205 durchbohrt, welche Teil der Mittel zum Fixieren sind und zur Aufnahme von – beispielsweise – Schrauben dienen. Auf die Mantelflächen sind in den Zonen, zwischen den Bereichen die durchbohrt sind, je eine PK-Platte 202 aufgebracht, welche gleich groß sind und von den Bohrungen 203 und 204 dieselben Abstände und von den Bohrungen 205 auch dieselben Abstände, welche aber größer sind wie die zu den Bohrungen in den Endbereichen. Werden die PK-Platten, welche im Winkel von 90° zueinander stehen, unabhängig voneinander elektronisch angesteuert, lassen sich vor- und rückwärts gerichtete Gleitbewegungen erzeugen (Schwinger mit zwei Freiheitsgraden).
Die 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer Schwingfördereinheit 220, in welche das Federelement eingebaut ist. Gezeigt ist eine Grundplatte 210 mit großer Masse, auf die zwei Aufsätze 209 montiert sind. Grundplatte und Aufsätze bilden zusammen die m₁. Ein Federelement ist mit seinen Enden durch Schrauben 206, die durch die Bohrungen 203 bzw. 204 gesteckt und in Gewindelöcher in den Aufsätzen 209 eingedreht sind, mit den Aufsätzen 209 fest verbunden (die Schrauben, Bohrungen und Gewindelöcher sind die Mittel zum Fixieren). Dazu haben die Aufsätze 209 je eine Auflagefläche, die in einer Ebene liegen, welche mit der Grundplatte einen Winkel bilden, der sich wenig von 90° unterscheidet, und haben die Gewindelöcher in ihnen einen Abstand von einander, der gleich dem Abstand der Bohrungen 203 und 204 ist und die Abmessung der Auflageflächen senkrecht zur Schnittgeraden zwischen der Grundplatte und der genannten Ebene ist etwas größer als die Breite der Trägerplatte 201. Im mittleren Bereich des Federelements ist die Trägerplatte mit einem Aufsatz 211 versehen, dessen Längsachse senkrecht zur Längachse der Trägerplatte liegt und der auf der von der Grundplatte abgewandten Seite über die Trägerplatte hinausragt. Das von der Grundplatte abgewandte Ende des Aufsatzes 209 bildet eine zur Grundplatte parallele Fläche, welche auf die Bohrungen 205 abgestimmte Gewindelöcher aufweist. Durch Schrauben 206, welche durch die Bohrungen 205 gesteckt und in die Gewindebohrungen eingedreht sind, ist das Oberteil 212 der Schwingfördereinheit (das Oberteil und der Aufsatz 211 bilden die Masse m₂), beispielsweise eine Förderschiene oder eine Scheibe, mit der Trägerplatte 201 verbunden, wobei, wenn das Oberteil eine Förderschiene ist, die Längsachse der Trägerplatte senkrecht zur Längsachse der Förderschiene ausgerichtet ist. Schwingt das Federelement, dann wird es das parallel zur Längsachse der Förderschiene in einer Ebene tun, welche fast genau parallel zur Förderebene liegt.
Wie sich der resultierende Beschleunigungsvektor a_Res beim Fördern aus einer horizontalen Komponente a_H und einer vertikalen Komponente a_V zusammensetzt, zeigt schematisch die 4. Bei genauer Parallelität von Förderebene und Schwingweg hätte der Beschleunigungsvektor nur eine horizontale Komponente a_H, aber keine vertikale Komponente a_V, was erforderlich ist, um eine Förderung in einer festgelegten Richtung realisieren und die endliche Rauhigkeit einer Fläche überwinden zu können. Je größer die Abweichung von der Parallität ist, desto größer ist die vertikale Komponente a_V.
Mit den lösungsgemäßen Federelementen kann man wegen der hohen Federkonstanten bei relativ hohen Frequenzen arbeiten, was die Erzeugung von gleitenden Bewegungen erleichtert. Bei diesen sind die Beschleunigungen durch einen Vektor charakterisiert, welcher eine große horizontale Komponente, also in der Förderrichtung, und eine kleine vertikale Komponente aufweist.
Neben der oben beschriebenen Möglichkeit mittels des in der 2 gezeigten quaderförmigen Federelements eine Gleitbewegung zu erzeugen, besteht eine weitere Möglichkeit, eine gewünschte resultierende Beschleunigung a_Res einzustellen, darin, die Trägerplatte des mindesten einen Federelements in die Schwingfördereinheit der 3 mit einer entsprechenden Neigung gegen die Förderebene einzubauen (Der Neigungswinkel weicht dabei, wenn eine gleitende Bewegung angestrebt wird, nur wenig von 90° ab) und – im Normalfall – die P-Körper phasengleich, synchron (gleiche Frequenz) und mit derselben elektrischen Antriebskraft zu erregen.
Werden bei der Schwingfördereinheit gemäß 3 die PK-Platten auf beiden Seiten des mittleren Bereichs der Trägerplatte mit elektrischen Kräften betrieben werden, welche sich in ihren Beträgen und/oder Frequenzen oder Phasen unterscheiden (Frequenzunterschiede etwa 0,2 bis etwa 20 Hz), dann läßt sich der erzeugten Schwingung eine Schwebung überlagern.
Die 5 zeigt einen Ausschnitt aus einer Schwingfördereinheit 221, in welche das Federelement eingebaut ist. Gezeigt ist eine Grundplatte 210 mit großer Masse m₁, auf die zwei Aufsätze 209 montiert sind. Ein Federelement ist mit seinen Enden durch Schrauben 206, die durch die Bohrungen 203 bzw. 204 gesteckt und in Gewindelöcher in den Aufsätzen 209 eingedreht sind, mit den Aufsätzen 209 fest verbunden. Dazu haben die Aufsätze 209 je eine Auflagefläche, die parallel oder zum mindesten fast parallel zur Grundplatte liegen, haben die Gewindelöcher in ihnen einen Abstand von einander, der gleich dem Abstand der Bohrungen 203 und 204 ist, und die Abmessung der Auflageflächen senkrecht zur Schnittgeraden zwischen der Grundplatte und der genannten Ebene ist bevorzugt gleich der Breite der Trägerplatte 201. Im mittleren Bereich des Federelements ist auf der Trägerplatte ein Aufsatz 211 mit zwei zueinander parallelen Oberflächen mit der einen dieser Oberflächen aufgebracht, dessen Längsachse senkrecht zur Längachse der Trägerplatte liegt und der etwa so lang wie diese breit ist. In die andere Oberfläche des Aufsatzes 211 sind auf die Bohrungen 205 abgestimmte Gewindelöcher eingebracht. Durch Schrauben 206, welche durch die Bohrungen 205 gesteckt und in die Gewindebohrungen eingedreht sind, ist das Oberteil 212 der Schwingfördereinheit, beispielsweise eine Förderschiene oder eine Scheibe, mit der Trägerplatte 201 verbunden, wobei, wenn das Oberteil eine Förderschiene ist, die Längsachse der Trägerplatte senkrecht zur Längsachse der Förderschiene ausgerichtet ist. Schwingt das Federelement, dann tut es dies senkrecht oder fast senkrecht zur Förderebene, d.h. die a_Res fällt fast mit der a_V zusammen. Eine so gerichtete Schwingung ist nur in Kombination mit mindestens einer weiteren Schwingung sinnvoll einsetzbar, die eine Komponente a_H beisteuert. Eine Ausführungsform einer Schwingfördereinheit, mit der die Kombination von zwei solchen Schwingungen erzeugt werden kann, und damit eine dritte Möglichkeit darstellt, um Förderteile zu bewegen, ist in der 6 gezeigt.
Die in den 6 gezeigte Schwingfördereinheit 223 kombiniert in gewisser Weise – in zwei Etagen übereinander liegend – die in den 3 und 5 gezeigten Ausführungsformen der Schwingfördereinheit und stellt eine Möglichkeit einer solchen Kombination dar. Mit dem Unterteil 210 sind über Aufsätze 209 die Enden des Trägerplatte 201 mittels durch die Bohrungen 204 bzw. 203 gesteckter Schrauben 206 verbunden. Der Mittelbereich der Trägerplatte 201 ist mittels durch Bohrungen 205 gesteckte Schrauben 206 über einen Aufsatz 211 mit einer Zwischenplatte 210' verbunden, welche die beiden Etagen trennt. Mit der Zwischenplatte sind die Enden der Trägerplatte 201' mittels Schrauben 206 verschraubt, und der Mittelbereich der Trägerplatte 201' ist über den Aufsatz 211' mit dem Oberteil 212 der Schwingfördereinheit verbunden. Die hier nicht erläuterten Bezugszeichen in der 6 bezeichnen dasselbe wie in den 2 und 3. Die Normalen auf den Trägerplatten 201 und 201' stehen senkrecht aufeinander und damit auch die Schwingwege der beiden Federelemente, wobei einer der Schwingwege parallel zur Förderrichtung liegt. Mit dieser Kombination läßt sich ein gewünschter Beschleunigungsvektor a_Res statt durch eine festgelegte Neigung der Trägerplatten zur Förderungsebene wie es im Zusammenhang mit der in der 3 gezeigten Ausführungsform erläutert worden ist, mit der in der 6 gezeigten Kombination flexibel ein gewünschter Beschleunigungvektor a_Res einstellen, indem mit dem Federelement der unteren Etage die vertikale Komponente a_V und mit dem Federelement der oberen Etage die horizontale Komponente a_H erzeugt werden, wobei die beiden Federelemente zwar synchron, jedoch je nach dem gewünschten Verhältnis von vertikaler zu horizontaler Komponente mit unterschiedlichen Antriebskräften und unterschiedlichen Phasenlagen betrieben werden. Es lassen sich dadurch Vor- und Rückwärtsbewegungen erzeugen.
Werden nicht zwei, sondern drei Federelemente in der beschriebenen Weise so kombiniert, daß zwei von ihnen horizontal aber in unterschiedliche Richtungen schwingen, lassen sich elektronisch gesteuert komplexe Bewegungsabläufe, beispielsweise Schrägbewegungen der Förderteile u.ä. erzeugen.
Bei der in den 7 und 7a gezeigten Schwingfördereiheit 225 ist die Mitte der Trägerplatte 201 des lösungsgemäßen Federelements wie bei den in den 3 und 5 gezeigten Schwingfördereinheiten mit dem Oberteil 212 verbunden, jedoch ist nur ein Ende der Trägerplatte über die Aufsätze 216 mit der Unterlage 210 verbunden, während das andere Ende mit einer freischwingenden Masse m₃ 213 verbunden ist, welche größer als die Masse m₂ ist. Die hier nicht erläuterten Bezugszeichen in den 7 und 7a bezeichnen dasselbe wie in den 2 und 3. Die in den 7 und 7a gezeigte Schwingfördereinheit läßt sich – insbesondere wenn die Masse m₃ beachtlich größer als m₂ ist – in derselben Weise wie die in den 3 und 5 gezeigten einsetzen. Sie erhöht jedoch die Variationsmöglichkeiten bei der konstruktiven Lösung von Schwingförder- bzw. Schwingsortierproblemen, einschließlich der Lösung von Platzproblemen.
Im folgenden soll die Erfindung anhand von 10 speziellen Ausführungsbeispielen weiter verdeutlicht werden.
Beispiele
In der Tabelle sind die bei den Beispielen angewandten Para meter Prüfmasse m₂, Frequenz (f₀), Beschleunigungen (a₀) und die an der Masse m₂ angreifenden Kräfte (F₀) aufgeführt.
Tabelle
Beispiel 1
Beim Beispiel 1 hatten die Trägerplatten der Federelemente eine Breite von 20 mm, eine Länge von 130 mm und eine Dicke von 7 mm. Auf den Trägerplatten waren symmetrisch zur Mitte in Längsrichtung beidseitig 30 mm lange PK-Platten aufgebracht, welche etwas schmäler als die Trägerplatten waren und von den Mitten der Bohrungen 203 und 204 einen Abstand von 9 mm hatten, die ihrerseits einen von den Enden der Trägerplatten einen Abstand von 6 mm hatten.
Beispiele 2 bis 4
Bei den Beispielen 2 bis 4 waren die Trägerplatten 40 mm breit und die PK-Platten bestanden jeweils aus zwei nebeneinander angeordneten PK-Platten, wie sie beim Beispiel 1 verwendet wurden. Davon abgesehen galten dieselben Abmessungen wie beim Beispiel 1.
Beispiele 4 bis 10
Bei den Beispielen 5 bis 10 waren die Trägerplatten 60 mm breit und 8 mm dick und die PK-Platten bestanden jeweils aus drei nebeneinander angeordneten PK-Platten, wie sie beim Beispiel 1 verwendet wurden. Davon abgesehen galten dieselben Abmessungen wie beim Beispiel 1.
Für das Beispiel 5 wurden die Schwingerkenngröße ω₀, die resultierende Federkonstante D_r und der Schwingweg y mit den Formeln ω0 2 = D/m2 Dr =(ω0 2·m2 = (2 π f0)2·m2 bzw. y = a/ω0 2 berechnet. Es ergaben sich
ω₀ = 2763 Schwingungen/s
D_r = 13,5·10⁶ N/m) und
y = 66 μm
Mit solchen Federelementen wurde eine Schwingfördereinheit, wie sie die 2, zeigt, bestückt (zwei Federelemente/Fördereinheit). Das verwendete elektronische Ansteuergerät war für für 100 – 500 Hz, 0 – 200 V und eine Leistung von 50 VA ausgelegt.
Mit der Fördereinheit wurden Teile gefördert, wobei die
Förderparameter wie folgt waren:
mittlere Fördergeschwindigkeit: ca. 8 – 9 m/min
elektrische Betriebswerte: Antriebsspannung 200 V eff.
Antriebsstrom: 60 mA
elektrische Antriebsleistung: ca. 20 VA
(zugehörige elektrische Wirkleistung: ca. 10 Watt)
Gefördert wurden Förderteile mit unterschiedlichen Formen, unterschiedlichen Gewichten, unterschiedlichen Dichten und unterschiedlicher Lage des Schwerpunkts. Sie bewegten sich auf der Förderschiene ruhig und gleichmäßig gleitend, indem die notwendige Beschleunigung bei Anwendung einer relativ hohen Antriebsfrequenz und bei gleichzeitig entsprechend erniedrigtem Schwingweg entsprechend der oben angegebenen Gleichung a = ω0 2·y. erzeugt wurde, wobei a die Beschleunigung, ω₀ die Schwingerkenngröße und y der Schwingweg ist und die vertikale Komponente a_V durch entsprechende Einstellung des Neigungswinkel zwischen der Trägerplatte und der Förderebene sehr klein im Verhältnis zur horizotalen Komponente a_H gemacht wurde (a_V << a_H). Dabei wurde die erforderliche Beschleunigung trotz sehr kleinem Schwingweg y erreicht, da von dem Federelement eine hohe Federkonstante D bereitgestellt wird, und dieses mit hoher Frequenz (> 100 Hz) betrieben wurde.

Claims

Mit dem inversen Piezoeffekt erregbares Federelement (200, 215) für Schwingfördersysteme, das einen Träger (201, 207) aus einem federnden Material enthält, der an zwei entgegengesetzten Enden Mittel (203, 204) zum Festmachen an einem ersten Element (210, 210') und an einem zweiten Element (210, 210', 213) des Federelements aufweist und der mindestens auf einander gegenüberliegenden Oberflächen des Trägers (201, 207) mindestens je einen elektrisch erregbaren Körper (202) aus einem piezoelektrischen Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (201, 207) in seinem mittleren Bereich weitere Mittel (205) zum Fixieren aufweist und dass auf den Bereichen des Trägers zwischen dem mittleren Bereich und den Enden auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen mindestens je ein Piezokörper in der Weise aufgebracht ist, dass das Verhältnis der Abmessungen zwischen den dem mittleren Bereich zugewandten Enden der genannten Piezokörper (202) und den Mitteln (205) zum Festmachen im mittleren Bereich und zwischen den anderen Enden der Piezokörper und den Mitteln (203, 204) zum Festmachen an den Enden des Federelements ≥ 1,2 ist, wobei bei eingebautem Federelement die Schwingung für das Förderelement an der Befestigung im mittleren Bereich (205) abgenommen werden.
Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Mittel (203, 204) an dem einen Ende zum Festmachen an einer Masse m₁ dient.
Federelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (203, 204) an beiden Enden zum Fixieren an dem Unterteil (210) oder der Zwischenplatte (210') dient.
Federelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (203 oder 204) an einem Ende zum Festmachen einer freischwingenden Masse (213) bestimmt sind.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Material ein Kunststoff oder ein Metall ist.
Federelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Material ein faserverstärkter Duroplast ist.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Träger (201, 207) und Piezokörper (202) leitfähiges Material in Schichtform aufgebracht ist, dass der Piezokörper auf der dem Träger zugewandten und der vom Träger abgewandten Oberflächenbereichen metallisiert ist und zusätzlich an dem vom Träger abgewandten Oberflächenbereich eine Stromzuführung anliegt, wobei die leitfähige Schicht und die Stromzuführung mit je einem Pol der Elektrizitätsquelle verbunden sind.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Träger (201, 207) und Piezokörper (202) derart kraftschlüssig miteinander verbunden sind, daß die erzeugbare Rückstellkraft gleich der zu übertragenden Klemmkraft ist.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Piezokörper (202) plattenförmig und ≥ 0,1 mm dick ist.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (218) am Ende mindestens des Träger (201, 207) zwischen einem Ende und dem mittleren Bereich, ein regelmäßiges oder unregelmäßiges Vieleck oder eine runde Fläche ist.
Federelement nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (201, 207) ein Hohlkörper oder ein Vollkörper ist.
Federelement nach Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinie zwischen den Mitteln (203, 204) zum Festmachen an den Enden und denen (205) im mittleren Bereich ≥ der längsten Abmessung des genannten Querschnitts ist.
Federelement nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Querschnitt mindestens des einen Trägerbereichs entlang der Richtung der Verbindungslinie zwischen dem Ende und dem mittleren Bereich einheitlich ist oder sich mittleren Bereich hin verjüngt.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, die dass die Verjügung am Ende des Trägers (201, 207) beginnt und dass mindestens in dem einen Trägerbereich je zwei der Piezokörper (202) auf einander gegenüberliegenden Mantelflächen (208) des Trägers (201, 207) oder, bei gekrümmten Oberflächen, auf durch entsprechende Tangentialflächen definierten Mantelbereichen aufgebracht sind.
Federelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezokörper (202), deren Normalen auf den genannten Mantel- (208) oder Tangentialflächen in derselben Ebene liegen oder zueinander parallel sind, mindestens wenn sie zum selben Trägerbereich gehören, elektrisch miteinander verbunden sind.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in dem einen Trägerbereich zwei Piezokörper (202) auf Mantelflächen (208) des Trägers (201, 207) oder, bei gekrümmten Oberflächen, auf durch entsprechende Tangentialflächen definierten Mantelbereichen aufgebracht sind, wobei die Normalen auf den genannten Mantel- oder Tangentialflächen nicht auf einer Ebene liegen und wobei die genannten Piezokörper elektrisch nicht miteinander verbunden sind.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsgeraden zwischen dem mittleren Bereich und den beiden Enden einen von 0° verschiedenen Winkel miteinander bilden.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den genannten Piezokörpern (202) bestückte Träger (201, 207) eine Spiegelsymmetrieebene aufweist, die durch den mittleren Bereich geht.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezokörper (202) in nebeneinander liegende voneinander getrennte und etwa parallel zur Verbindungslinie zwischen dem mindestens einen Ende und dem mittleren Bereich ausgerichtete Streifen aufgeteilt ist.
Federelement nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (207) ein Quader ist, der auf jeder Seite der Mittel (205) im mittleren Bereich auf jeder Fläche einen Piezokörper (202) aufweist.
Federelement nach einen der Ansprüche 10–20, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte eine Dicke von ≥ 4mm hat.
Federelement nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte zwischen 5 und 60 mm dick ist.
Federelement nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Quader (207) oder die rechteckig ausgebildete Platte (201) länglich ist und die genannten Enden in der Längsrichtung liegen.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Masse m₂ von 0,25 kg die Erregungsfrequenz ≥ 100 Hz und die Federkonstante des eingespannten Federelements ≥ 10⁵ N/m beträgt.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Masse m₂ von 1 kg der Frequenz von ≥ 100 Hz und die Beschleunigung ≥ 500 m/s² sind.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende eines Federelements am Unterteil (210) das andere Ende an einer freischwingenden Hilfsmasse (213) festgemacht ist.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass Federelemente (200, 215) in mindestens zwei Etagen angeordnet sind, daß das mindestens eine Federelement in der untersten Etage mit seinen Enden an der Unterlage (210) und mit seinem mittleren Bereich an einer die unterste Etage von der zweituntersten trennenden Zwischenplatte (210') festgemacht ist, an der die Enden des mindestens einen Federelements in der zweituntersten Etage festgemacht sind, und daß das mindestens eine Federelement in der obersten Etage mit seinem mittleren Bereich am Oberteil (212) festgemacht ist und mit seinen Enden an einer die oberste Etage von der zweitobersten trennenden Zwischenplatte festgemacht ist.
Federelement nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei Etagen die Normalen auf den Trägern (201) der Federelemente (200) in den beiden Etagen aufeinander senkrecht stehen.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezokörper (202) auf beiden Seiten des mittleren Bereichs synchron, phasengleich und mit derselben erregenden elektrischen Kraft betrieben werden.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezokörper (202) auf beiden Seiten des mittleren Bereichs mit Kräften betrieben werden, welche sich in ihren Beträgen und/oder Frequenzen und/oder Phasen unterscheiden.
Federelement nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass alle Federelemente (200, 215) synchron bezüglich der Frequenz betrieben werden und dass die zu unterschiedlichen Etagen gehören den Federelemente (200, 215) mit vorgegebenen Wirkungslinien wobei die elektrischen Kräfte und/oder die Phasenbeziehungen zwischen solchen Federelementen elektronisch geregelt werden.
Federelement nach einem Ansprüche 14–17, dadurch gekennzeichnet, dass alle Piezokörper synchron schwingen, dass die Piezokörper, die in einander gegenüberliegenden Positionen aufgebracht sind, mindestens dann, wenn sie zum selben Trägerbereich gehören, mit betragsmäßig gleichen elektrischen Antriebskräften und phasengleich betrieben werden, während sie sich von den anderen, ihnen nicht gegenüberliegenden Piezokörpern in den elektrischen Antriebskräften und der Phasenlage unterscheiden können.
Federelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass dass alle Piezokörper synchron schwingen, dass die Piezokörper auf den zueinander parallelen Flächen betragsmäßig gleichen Antriebskräften und phasengleich betrieben werden, während sie sich von den andern P-Körpern, mit deren Normalen sie einen Winkel von 90° bilden, bezüglich der erregenden, elektrischen Kräfte und der Phasenlagen unterscheiden können.