DE19640108C1

DE19640108C1 - Piezoelectrical drive module e.g for valve control requiring small displacement movements or in positioning of optics in the micrometer or nanometre range

Info

Publication number: DE19640108C1
Application number: DE19640108A
Authority: DE
Inventors: Roland Dr Ing Goetze; Carsten Dipl Ing Haertel
Original assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Current assignee: HAERTEL, CARSTEN, DIPL.-ING., 70734 FELLBACH, DE
Priority date: 1996-09-28
Filing date: 1996-09-28
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2016-09-29

Abstract

The module has a pref. stack or multilayer piezoelectric actuator (1) and a quasi-multistage displacement amplification lever mechanism with a cylindrical housing (3). The piezoelectric actuator ends contact the housing and a moving element or two moving elements of the lever mechanism. The housing has clamp points (16,17) on its casing or end for mounting or supporting the module and at least one opening for at least one pivoting or sliding drive element. The amplification system elements in the housing are different length coupled (4) pivot levers and/or slide parts close to the linear actuator and housing wall.

Description

Die Erfindung betrifft einen piezoelektrisch angetriebenen Antriebsmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a piezoelectrically driven drive module according to the Preamble of claim 1.

Ein derartiger Modul ist z. B. aus der EP 0696821 A2 bekannt. Die Erfindung betrifft auch insbesondere einen Antriebsmodul mit einem oder mehreren piezoelektrischen Linearaktuatoren in Stapel- bzw. Multilayerbauweise als Antriebselemente, welche durch eine angelegte veränderliche elektrische Spannung bekannterweise zu einer entsprechenden Längenänderung gebracht werden können, die aber nur im Durchschnitt ca. 1 Mikrometer pro Millimeter Aktuatorlänge erreicht und für viele Anwendungsfälle nicht ausreicht. Die Verbesserung der Zusammenhänge zwischen der Spannung und der Längenänderung des Aktuators durch Veränderung der piezoelektrischen Materialeigenschaften sowie der Ansteuerungsmöglichkeiten der Aktuatoren und ihr innerer Aufbau sind nicht Gegenstand der Erfindung.Such a module is e.g. B. known from EP 0696821 A2. The invention also relates in particular a drive module with one or more piezoelectric Linear actuators in stacked or multilayer design as drive elements, which by a applied variable electrical voltage known to a corresponding Length change can be brought, but only an average of about 1 micron per Millimeter actuator length reached and not sufficient for many applications. The Improving the relationship between the tension and the change in length of the Actuator by changing the piezoelectric material properties and the Control options for the actuators and their internal structure are not the subject of Invention.

Für die Anwendung der Aktuatoren haben sich einige feste Einsatzgebiete ergeben, bei denen unterschiedliche kleine Hübe mittels wechselnder elektrischer Spannung hochfrequent ausgeführt werden müssen, wie bei Ventilsteuerungen (z. B. EP 0568902, EP 0619210, EP 0693382, US 5239319, WO 94/00696, WO 94/09912), oder wo Positionierungen von Körpern im Mikrometer- und Nanometerbereich, wie in der Optik u. a. (z. B. in den Patenten EP 0594362, EP 0608900, US 5.394.049, US 5.465021, WO 94/06160) erforderlich sind. Bei erforderlichen größeren Wegen ist die Baulänge der Stapelaktuatoren oft unzulässig groß, so daß die Wege mechanisch, hydraulisch, pneumatisch o. ä. vergrößert werden müssen (z. B. nach DE 36 18 544). Bekannt ist auch die Verwendung eines einfachen Hebels, auf dessen kürzerem Schenkel der Aktuator wirkt und an dessem längeren Hebelarm der Weg (Kreisbogen) verwendet wird. Es gibt Einzellösungen, bei denen auch gelenkig verbundene Glieder objektangepaßt als Wegwandler wirken (z. B. DE 43 12 937, DE 44 01 496, EP 0655736, EP 0696821, US 5111101, US 5410207, US 5479064).For the application of the actuators, there have been some fixed areas of application, in which different small strokes by means of changing electrical voltage high frequency must be carried out, as with valve controls (e.g. EP 0568902, EP 0619210, EP 0693382, US 5239319, WO 94/00696, WO 94/09912), or where positioning of Bodies in the micrometer and nanometer range, such as in optics and. a. (e.g. in the patents EP 0594362, EP 0608900, US 5.394.049, US 5.465021, WO 94/06160) are required. If longer paths are required, the overall length of the stack actuators is often impermissibly large, so that the paths have to be increased mechanically, hydraulically, pneumatically or the like (e.g. according to DE 36 18 544). It is also known to use a simple lever on which the shorter leg of the actuator acts and the longer lever arm the way (Circular arc) is used. There are individual solutions that also have articulated connections Elements adapted to act as path converters (e.g. DE 43 12 937, DE 44 01 496, EP 0655736, EP 0696821, US 5111101, US 5410207, US 5479064).

Beim Ausweichen auf sog. piezoelektrische Bimorphe (Biegewandler) wird bei deren Einspannung das freie Ende eine Bewegung bis zum Millimeterbereich ausführen, die nutzbaren Kräfte sind aber gegenüber den Stapelaktuatoren und Multilayern sehr viel geringer (z. B. DE 44 08 618, EP 0622771, US 5350966). Bei der Wegvergrößerung von Stapelaktuatorwegen ist deshalb auch noch eine größere Nutzkraft zu erhalten. Die Verwendung von piezoelektrisch angetriebenen Motoren für fortlaufende translatorische (z. B. DE 41 24 717, DE 42 36 574, EP 0635719, EP 0640855, US 5332942, US 5404066) oder rotatorische Bewegungen durch Wegaddition (Inch-Worm-Prinzip, Schwingungserregung im Resonanzbereich, z. B. DE 42 43 323, DE 44 34 926, EP 0680854, EP 0696072) stellt prinzipiell zwar auch eine Wegvergrößerung dar, ist aber wegen des Reibschlusses oft ungenauer und kraftübertragungsbeschränkter.When switching to so-called piezoelectric bimorphs (bending transducers), they Clamping the free end make a movement up to the millimeter range usable forces are much lower compared to the stack actuators and multilayers (e.g. DE 44 08 618, EP 0622771, US 5350966). When enlarging the path from Stack actuator paths can therefore also be obtained with a greater useful power. The Use of piezoelectrically driven motors for continuous translational (e.g. DE 41 24 717, DE 42 36 574, EP 0635719, EP 0640855, US 5332942, US 5404066) or rotational movements through path addition (inch-worm principle, vibration excitation in the Resonance range, e.g. B. DE 42 43 323, DE 44 34 926, EP 0680854, EP 0696072) in principle Although this also represents an enlargement of the path, it is often less precise and due to the frictional connection power transmission limited.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß Module fehlen, die mit dem elementaren piezoelektrischen Aktuator in Einheit mit einem Wegvergrößerungssystem, einen Hub bis zu einigen Millimetern erreichend, allgemein eingesetzt werden können und eine kleine Bauweise bei dieser großen Wegübersetzung aufweisen. Ein derartiger Mangel ist insbesondere bei der Lösung von Aufgabenstellungen aus dem Problemkreis des Maschinen- und allgemeinen Gerätebaus nachteilig.In summary it can be stated that modules are missing that are related to the elementary piezoelectric actuator in unit with a path magnification system, a stroke up to reaching a few millimeters, can be used generally and a small size with this large path translation. Such a defect is particularly the case with Solution of problems from the machine and general problem area Device construction disadvantageous.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein mittels vorzugsweise piezoelektrischem Linearaktuator in Stapel- oder Multilayerbauweise angetriebenes vorzugsweise formschlüssiges Weg- oder Winkelvergrößerungssystem mit geeigneter Anzahl und geeigneten Abmessungen von Übertragungsgliedern zu entwickeln, die zusammen mit diesem piezoelektrischen Aktuator eine kompakte, modulartige Baueinheit bilden. Diese modulartige Baueinheit soll - unter Verzicht auf eine Optimierung für einen Einsatz bei höheren Frequenzen der Längenänderung - als schlanker Aktuator mit Antriebshüben bis zu einigen Millimetern oder Antriebswinkeln bis zu mehreren Grad bei zielorientierten Übertragungsfunktionen vielseitig einsetzbar sein.The invention is therefore based on the object, preferably by means of a piezoelectric Linear actuator driven in a stacked or multilayer construction, preferably positive Path or angle magnification system with a suitable number and suitable dimensions to develop transmission links together with this piezoelectric actuator form a compact, modular unit. This modular unit should - under No optimization for use at higher frequencies of length change - than slim actuator with drive strokes up to a few millimeters or drive angles up to Be versatile to multiple degrees with goal-oriented transfer functions.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen piezoelektrischen Antriebsmodul gemäß dem Kennzeichen des 1. Anspruchs gelöst.According to the invention, this object is achieved by a piezoelectric drive module solved the characteristic of the 1st claim.

Ein besonderer Vorteil des piezoelektrischen Antriebsmoduls gemäß Anspruch 1 besteht in der kompakten Bauweise mit einer großen Übersetzungsdichte.A particular advantage of the piezoelectric drive module according to claim 1 is that compact design with a high translation density.

In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung sind am Gehäuse 3 Paßflächen zur Befestigung mindestens eines der weiteren Wegübersetzung bzw. -wandlung dienenden Zusatzmoduls 12 angeordnet. Dieser Zusatzmodul 12 weist mindestens eine Öffnung für den Durchtritt mindestens eines dem Zusatzmodul 12 zugeordneten Abtriebsgliedes 9; 13 auf Mittels dieses bedarfsweise verwendbaren Zusatzmoduls ist der Antriebsmodul an eine breite Palette von Einsatzbedingungen kostengünstig anpaßbar. Diese Anpaßbarkeit an unterschiedliche Einsatzbedingungen kann noch dadurch verbessert werden, daß der Zusatzmodul mit einem eigenen treibenden piezoelektrischen Aktuator ausgerüstet ist.In a special embodiment of the invention, 3 fitting surfaces are arranged on the housing for fastening at least one additional module 12 which serves to translate or convert further travel. This additional module 12 has at least one opening for the passage of at least one output element 9 assigned to the additional module 12 ; 13. By means of this, if required, useful add-on module, the drive module to a wide range of operating conditions is inexpensive adjustable. This adaptability to different operating conditions can be further improved in that the additional module is equipped with its own driving piezoelectric actuator.

In einer anderen speziellen Ausführungsform, die ebenfalls der kostengünstigen Anpassung an unterschiedliche Einsatzbedingungen dient, weist das Wegvergrößerungssystem - gegebenenfalls zusätzlich durch den vorgenannten Zusatzmodul ergänzt, eine im Gehäuse zusätzlich angeordnete Übersetzungserweiterung mit mindestens einem Abtriebsschwenk- oder Abtriebsschubglied und einem Koppelglied auf.In another special embodiment, which is also inexpensive to adapt serves different operating conditions, the path enlargement system - optionally supplemented by the aforementioned additional module, one in the housing additionally arranged translation extension with at least one output swivel or Output thrust link and a coupling link.

Die erfindungsgemäße Lösung wird einschließlich ihrer Funktionsweise nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The solution according to the invention, including its mode of operation, is described below using a Embodiment explained in more detail. In the accompanying drawing:

Fig. 1a bis 1d Grundmodul des piezoelektrischen Antriebsmoduls mit schwingendem Abtriebsglied bei Anordnung des Aktuators zwischen Gehäuse und gestellgelagertem Hebel, FIG. 1a to 1d basic module of the piezoelectric actuator module with oscillating drive output member in assembly of the actuator between the housing and gestellgelagertem lever,

Fig. 2 Grundmodul des piezoelektrischen Antriebsmoduls mit schiebendem Abtriebsglied bei Anordnung des Aktuators zwischen Gehäuse und gestellgelagertem Hebel, Fig. 2 basic module of the piezoelectric actuator module having schiebendem driven member in assembly of the actuator between the housing and gestellgelagertem lever,

Fig. 3 Variante des Grundmoduls nach Fig. 1a bis 1d zur Nutzung eines größeren Kreisbogens des Abtriebsgliedes, Fig. 3 variant of the basic module according to Fig. 1a to 1d to the use of a larger circular arc of the output member,

Fig. 4 Variante des Grundmoduls nach Fig. 2 mit langer Führung des schiebenden Abtriebsgliedes, Fig. 4 variant of the basic module of FIG. 2 with a long guide of the pushing output member,

Fig. 5 Grundmodul nach Fig. 3 mit weiterer Winkelvergrößerung durch ein zusätzlich nachgeordnetes schwingendes Abtriebsglied, Fig. 5 Basic module according to Fig. 3 with further angle magnification vibrating by an additionally arranged downstream of the driven member,

Fig. 6 Grundmodul nach Fig. 3 mit weiterer Schubvergrößerung durch zwei zusätzlich nachgeschaltete Glieder, Fig. 6 Basic module according to Fig. 3 with further addition downstream thrust augmentation by two members,

Fig. 7 Aufsteckbares Zusatzmodul zur weiteren Schwingwinkelvergrößerung mit angepaßtem Abtriebsglied des Grundmoduls nach Fig. 1a bis 1d, Fig. 7 Clip-on module for further resonant angular magnification with an adapted output member of the basic module shown in Fig. 1a to 1d,

Fig. 8 Aufsteckbares Zusatzmodul zur Schubwegvergrößerung mit angepaßtem Abtriebsglied des Grundmoduls nach Fig. 1a bis 1d, Fig. 8 Plug-on module for Schubwegvergrößerung with adapted output member of the basic module shown in Fig. 1a to 1d,

Fig. 9 Grundmodul des piezoelektrischen Antriebsmoduls mit schwingendem Abtriebsglied bei Anordnung des Aktuators zwischen gestellgelagertem Hebel und Koppelglied, Fig. 9 basic module of the piezoelectric actuator module with oscillating drive output member in assembly of the actuator between gestellgelagertem lever and the coupling member,

Fig. 10 Grundmodul des piezoelektrischen Antriebsmoduls mit zwei schwingenden Abtriebsgliedern bei Anordnung des Aktuators zwischen diesen gestellgelagerten Hebein, Fig. 10 basic module of the piezoelectric actuator module with two oscillating output members in the arrangement of the actuator between the frame mounted Hebein,

Fig. 11 Grundmodul des piezoelektrischen Antriebsmoduls mit schwingendem Abtriebsglied bei Anordnung des Aktuators zwischen Gehäuse und Koppelglied, Fig. 11 basic module of the piezoelectric actuator module with oscillating drive output member in assembly of the actuator between the housing and the coupling member,

Fig. 12 Grundmodul mit aufgestecktem Zusatzmodul und Spannstellen. Fig. 12 Basic module with attached additional module and clamping points.

Für alle in den verschiedenen Figuren dargestellten Varianten gilt, daß das Verhältnis zwischen dem am Winkelhebel 2 erzeugten Winkel psi und dem Abtriebswinkel phi des Moduls als Bewertungsparameter dienen kann.For all the variants shown in the various figures, the relationship between the angle psi generated on the angle lever 2 and the output angle phi of the module can serve as an evaluation parameter.

Ein piezoelektrischer Linearaktuator 1 nach Fig. 1a bewegt einen Winkelhebel 2, der im Gehäuse 3 gelagert ist, indem er durch eine angelegte Spannung eine Längenänderung erfährt und sich dabei zwischen dem Gehäuse 3 und dem Winkelhebel 2 abstützt. Der Winkelhebel 2 treibt über ein Koppelglied 4 ein im Gehäuse gelagertes Abtriebsschwenkglied 5 unter Verwendung möglichst spielfreier Gelenke an. Die maßgeblichen Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung beruhen u. a. darauf, daß die Hebellängen und die Gestalt des Winkelhebels 2 so gewählt sind, daß die Hebelform sich an den Linearaktuator 1 anschmiegt, wie auch Koppelglied 4 und Abtriebsschwenkglied 5 den Linearaktuator 1 eng umgeben bzw. an der Aktuatorlängsachse ausgerichtet sind. Der gesamte Übersetzungsmechanismus erhält somit eine schlanke Form, die vorzugsweise einem röhrenförmigen Gehäuse 3 mit vorzugsweisem kreisrunden Querschnitt angepaßt ist (Fig. 1b bis d). In zur leichteren Montage Lagerungen als Einschubhülsen 6 eingebracht. Das Gehäuse 3 ist mit einem Einschraubboden 7 o. ä. verschlossen, und die beweglichen Glieder werden mittels eines Federelements 8 unter Vorspannung gehalten. Der gewählte Gehäusequerschnitt bestimmt auch die Querschnittsform der Glieder, um entsprechend der Aufgabe, einen kompakten Antriebsmodul zu schaffen, möglichst wenig freien und ungenutzten Raum zu belassen (Fig. 1c, d).A piezoelectric linear actuator 1 according to FIG. 1 a moves an angle lever 2 which is mounted in the housing 3 by experiencing a change in length due to an applied voltage and being supported between the housing 3 and the angle lever 2 . The angle lever 2 drives, via a coupling element 4, an output pivoting element 5 mounted in the housing, using joints that are as free from play as possible. The main advantages of the solution according to the invention are based, inter alia, on the fact that the lever lengths and the shape of the angle lever 2 are selected such that the lever shape conforms to the linear actuator 1 , as well as the coupling member 4 and output pivoting member 5 closely surround the linear actuator 1 or on the actuator longitudinal axis are aligned. The entire translation mechanism is thus given a slim shape, which is preferably adapted to a tubular housing 3 with a preferably circular cross section ( FIGS. 1b to d). Introduced into slide-in sleeves 6 for easier assembly. The housing 3 is closed with a screw-in base 7 or the like, and the movable members are held under prestress by means of a spring element 8 . The selected housing cross-section also determines the cross-sectional shape of the links in order to leave as little free and unused space as possible in accordance with the task of creating a compact drive module ( FIGS. 1c, d).

Nach Fig. 2 bewegt der Winkelhebel 2, angetrieben durch einen Aktuator 1, über das Koppelglied 4 ein Abtriebsschubglied 11, wobei die Neigung des Koppelgliedes 4 zum Winkelhebel 2 entscheidend ist für die Arbeit des Moduls als Druck- oder Zugeinheit, da ein Stapelaktuator in der Regel gegen eine Druckkraft arbeitend verwendet werden muß und daher eine Rückstellkraft bzw. Vorspannung, wie z. B. ein Federelement 8, benötigt. Bei vorgespannten Aktuatoren kann ein Federelement entfallen.According to FIG. 2, the angle lever 2, driven by an actuator 1, via the coupling member 4, a driven pusher member 11 moves, the inclination of the coupling link 4 to the angle lever 2 is crucial for the operation of the module as a pressure or traction unit, since a stack actuator in the Usually working against a compressive force must be used and therefore a restoring force or bias, such as. B. a spring element 8 is required. A spring element can be omitted in the case of prestressed actuators.

Als Varianten zu den piezoelektrischen Antriebsmodulen nach Fig. 1 und Fig. 2 zeigen die Fig. 3 und 4 in schematischer Darstellung Flachmodelle, deren Bauelemente unter den o.g. erfindungsgemäßen Gesichtspunkten in ein z. B. röhrenförmiges Gehäuse um eine zentrale Achse zu positionieren sind.As variants to the piezoelectric drive modules of Fig. 1 and Fig. 2, Fig. 3 and 4 show in a schematic representation flat models whose components z under the above aspects of the present invention in a. B. tubular housing to be positioned around a central axis.

Fig. 5 und 6 stellen eine Erweiterung der Module nach Fig. 1a und 2 um eine weitere Übersetzungsstufe dar. Dabei kann für einen Winkelweg ein Abtriebsschwenkglied 14 (Fig. 5) oder für einen linearen Abtriebsweg ein über ein zusätzliches Koppelglied 15 angetriebenes Abtriebsschubglied 14 (Fig. 6) eingesetzt werden. In der Weiterentwicklung dieses Moduls kann die weitere Übersetzungsstufe auch als auf das Gehäuse 3 aufsteckbarer Zusatzmodul ausgebildet sein, wie dies in Fig. 7 mit dem Aufsteckgehäuse 12 und dem darin gelagerten Abtriebsschwenkglied 9 dargestellt ist, wobei die Bewegungsübertragung z. B. reibungsarm durch eine Rolle 10 vorgenommen wird. Die Teile 1 bis 6 sind Elemente der als Grundmodul zu bezeichnenden erfinderischen Lösung. Fig. 8 zeigt einen auf den Grundmodul aufsteckbaren Zusatzmodul mit seinem Gehäuse 12 zur Ableitung einer Schubbewegung an einem verdrehgesicherten Abtriebsschubglied 13 mit unter Federvorspannung stehendem Kurvengelenk mit der Rolle 10, die mit den angedeuteten Gliedern 2 bis 6 zum Grundmodul gehört. FIGS. 5 and 6 represent an expansion of the modules of FIG. 1a and 2 by a further transmission stage is. In this case, for an angular an output pivoting member 14 (Fig. 5) or a linear Abtriebsweg a driven via an additional coupling member 15 driven thrust member 14 ( Fig. 6) are used. In the further development of this module, the further translation stage can also be designed as an additional module that can be plugged onto the housing 3 , as is shown in FIG. 7 with the plug-on housing 12 and the driven pivoting member 9 mounted therein. B. is made with low friction by a roller 10 . Parts 1 to 6 are elements of the inventive solution to be referred to as the basic module. Fig. 8 shows a attachable to the base module add-on module with its housing 12 for deriving a push movement on a non-rotating driven thrust member 13 with a stationary spring-loaded cam joint with the roller 10, which is one with the indicated links 2 to 6 for the basic module.

Nach Fig. 9 bewegt ein piezoelektrischer Linearaktuator 1 ein Abtriebsschwenkglied 5, das im Gehäuse 3 gelagert ist, indem der Linearaktuator 1 durch eine angelegte Spannung eine Längenänderung erfährt und sich dabei zwischen dem Winkelhebel 2 und dem Koppelglied 4 abstützt. Das Koppelglied 4 treibt somit ein im Gehäuse gelagertes Abtriebsschwenkglied 5 formschlüssig an. Die Hebellängen und die Gestalt der Glieder sind wiederum so gewählt, daß die genannten erfindungsgemäßen Raumbedingungen an den Modul erfüllt werden.According to FIG. 9, a piezoelectric linear actuator 1 moves an output pivoting member 5 , which is mounted in the housing 3 by the linear actuator 1 experiencing a change in length due to an applied voltage and being supported between the angle lever 2 and the coupling member 4 . The coupling member 4 thus drives a driven pivot member 5 mounted in the housing in a form-fitting manner. The lever lengths and the shape of the links are in turn chosen so that the above-mentioned room conditions according to the invention are met on the module.

Nach Fig. 10 bewegt ein piezoelektrischer Linearaktuator 1 einen Winkelhebel 2 und ein Abtriebsschwenkglied 5, die beide im Gehäuse 3 gelagert sind und auch beide als Abtriebsglieder mit vergrößertem Abtriebswinkel genutzt werden können, indem der Linearaktuator 1 durch eine angelegte Spannung eine Längenänderung erfährt und sich dabei zwischen dem Winkelhebel 2 und dem im Gehäuse 3 gelagerten Abtriebsschwenkglied 5 abstützt.According to FIG. 10, a piezoelectric linear actuator 1 moves an angle lever 2 and an output pivoting member 5 , both of which are mounted in the housing 3 and both of which can also be used as output members with an increased output angle, in that the linear actuator 1 experiences a change in length as a result of an applied voltage and thereby experiences itself between the angle lever 2 and the driven pivot member 5 mounted in the housing 3 .

Nach Fig. 11 bewegt ein piezoelektrischer Linearaktuator 1 einen Abtriebsschwenkglied 5, das im Gehäuse 3 gelagert ist, indem der Linearaktuator 1 durch eine angelegte Spannung eine Längenänderung erfährt und sich dabei zwischen dem Gehäuse 3 und dem Koppelglied 4 abstützt. Bezeichnet man die Ausführungsformen nach Fig. 9, 10 und 11 wie die nach Fig. 1 und 2 wegen der grundsätzlich unterschiedlichen inneren Struktur als Grundmodule, so können diese Ausführungsformen der erfinderischen Lösung mit den aufsteckbaren Zusatzmodulen nach Fig. 7 und 8 zur weiteren mechanischen Vergrößerung des Abtriebsweges bzw. -winkels bei gleicher Zielstellung erweitert werden (auch mehrfach), Fig. 12, während bei den Lösungen nach Fig. 5 und 6 alle Glieder in einem Gehäuse integriert sind. Damit und mit der Anpassung aller Module in ihrer Größe an einen Linearaktuator gewählter Länge durch einen Längenmaßstab, ist die Möglichkeit der Entwicklung von Baureihen gegeben, die auch mehrere Linearaktuatoren als Antriebe enthalten und bei denen auch Punkte von Koppelgliedern aus dem Gehäuse als Abtriebspunkte herausgeführt sein können.Of FIG. 11 moves a piezoelectric linear actuator 1 is an output pivoting member 5, which is mounted in the housing 3 by the linear actuator 1 experiences by an applied voltage and a change in length is made between the case 3 and supports the coupling member 4. If the embodiments according to FIGS. 9, 10 and 11 are referred to as the basic modules as those according to FIGS. 1 and 2 because of the fundamentally different internal structure, these embodiments of the inventive solution with the attachable additional modules according to FIGS. 7 and 8 can be used for further mechanical enlargement of the output path or angle can be expanded (also several times) with the same objective, FIG. 12, while in the solutions according to FIGS. 5 and 6 all the links are integrated in one housing. With this and with the adaptation of all modules in their size to a linear actuator of selected length by means of a length scale, there is the possibility of developing series which also contain several linear actuators as drives and in which points of coupling elements can also be led out of the housing as output points .

Claims

1. Piezoelectric drive module, comprising a piezoelectric actuator, which is preferably designed in a stacked or multilayer construction, and a lever mechanism designed as a quasi-multi-stage path enlargement system for generating flat, preferably thrust or angular movements of an output member, the ends of the piezoelectric actuator being attached to the housing and a moving member or supported on two moving members of the lever mechanism, characterized in that

- The piezoelectric actuator ( 1 ) and the path enlargement system containing at least one output element ( 5 ; 11 ) are arranged within a housing ( 3 ) which is designed as an elongated hollow cylinder with a round or square cross section,
- The housing ( 3 ) has clamping points ( 16 ; 17 ) on its outer surface and / or its end face for fastening or supporting the piezoelectric drive module at the place of use and at least one opening for the passage of at least one oscillating or pushing output member ( 5 ; 11 ) having,
- The members of the path enlargement system mounted in the housing ( 3 ) are designed as rocker arms and / or sliding pieces of different lengths and are connected to one another via a coupling member ( 4 ) articulated to them, the cross-section and shape of at least the piezoelectric actuator ( 1 ) with respect to the force flow the nearest lever are designed so that the lever is closely spaced from the linear actuator ( 1 ) and the wall of the housing ( 3 ),
- The longitudinal axis of the piezoelectric actuator ( 1 ) and the longitudinal axes of the housing-mounted levers and output members ( 5 ; 11 ) on the longitudinal direction of the housing ( 3 ) are oriented for a rod-shaped compact design.

2. Piezoelectric drive module according to claim 1, characterized in that on the housing ( 3 ) mating surfaces for fastening at least one of the further path translation or conversion serving additional module ( 12 ) are arranged, the additional module ( 12 ) at least one opening for the passage at least has an output member ( 9 ; 13 ) assigned to the additional module ( 12 ).

3. Piezoelectric drive module according to claim 2, characterized in that the additional module ( 12 ) is equipped with its own driving piezoelectric actuator.

4. Piezoelectric drive module according to one of the preceding claims, characterized in that the path enlargement system has a transmission extension additionally arranged in the housing ( 3 ) with at least one output pivoting or output thrust member ( 14 ) and a coupling member ( 15 ), the housing ( 3 ) at least has an opening for the passage of these output pivoting or output thrust members ( 14 ).

5. Piezoelectric drive module according to claim 1, characterized in that a plurality of piezoelectric actuators ( 1 ) of the same or different length and type are arranged one behind the other and are controlled independently or independently of one another or are arranged in pairs next to one another and these pairs are controlled with the same function.

6. Piezoelectric drive module according to one of the preceding claims, characterized in that more than required according to the constraint conditions actuators ( 1 ) are arranged depending controlled between the links of the path enlargement system as drives.

7. Piezoelectric drive module according to one of the preceding claims, characterized in that a coupling member ( 4 ; 15 ) which is not mounted in the housing ( 3 ) is used as the output member.

8. Piezoelectric drive module according to one of the preceding claims, characterized in that several relative to the housing ( 3 ) movable members are arranged as output members.

9. Piezoelectric drive module according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the joints are open (non-positive) or closed (positive) Element pairs, solid joints or spring joints can be used.

10. Piezoelectric drive module according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the oscillating or pushing output member carries a role or with a friction lining or a certain geometric shape such as an arc, tip, Fork, straight edge.

11. Piezoelectric drive module according to one of the preceding claims, characterized in that for the use of actuators of different lengths ( 1 ) adapters are provided for the length compensation between the actuator length used and the distance between the support points of the actuator.