DE19643180B4

DE19643180B4 - Verstärkte piezoaktive Betätigungseinrichtung mit hoher Steifigkeit

Info

Publication number: DE19643180B4
Application number: DE19643180A
Authority: DE
Inventors: Frank Claeyssen; Ronan Le Letty; Nicolas Lhermet
Original assignee: Cedrat Technologies SA
Current assignee: Cedrat Technologies SA
Priority date: 1995-10-20
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 2009-12-17
Anticipated expiration: 2016-10-19
Also published as: FR2740276A1; FR2740276B1; DE19643180A1

Abstract

Piezoaktive Betätigungseinrichtung mit verstärkter Bewegung, bestehend aus:
– einer ersten Baugruppe (12), bestehend aus einem mechanischen Bewegungsverstärker (14, 214), der in Form einer Schale mit mindestens 2 deutlich halbelliptischen Armen aus metallischem, verformbarem Material sowie mit einer Längsachse (16) und einer Querachse (17) gestaltet ist, welche senkrecht zueinander stehen,
– einer zweiten Baugruppe (18), die mit linearen piezoaktiven Elementen (20, 20a, 20b, 20c) ausgestattet ist, welche in die Schale in der Richtung der Längsachse eingebaut sind und von einem Speisestromkreis (25) zur Erzeugung einer longitudinalen Verformung der Längsachse (16) und zur Bewirkung einer Verformung der Querachse (17) elektrisch erregt werden, wobei die Verformung der Querachse eine Bewegung erzeugen soll, deren Komponente entlang der Querachse verstärkt wird,
– und Mittel zur Einstellung zum Gewährleisten einer Montage der piezoaktiven Elementen (20, 20a, 20b, 20c) unter kontrollierbarer Vorspannung
wobei
die Mittel zur Einstellung eine Vorrichtung zur Spielbeseitigung...

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine piezoaktive Betätigungseinrichtung mit verstärkter Bewegung und mit einem oder mehreren Freiheitsgraden, bestehend aus:

– einer ersten Baugruppe, bestehend aus einem mechanischen Bewegungsverstärker, der in Form einer Schale mit zwei oder mehreren halbelliptischen Armen aus verformbarem metallischem Material sowie mit einer Längs- und einer Querachse gestaltet ist, welche senkrecht zueinander stehen;
– einer zweiten Baugruppe, die mit linearen, in die Schale in der Richtung der Längsachse eingebauten piezoaktiven Elementen ausgestattet ist, welche von einem Speisestromkreis erregt werden zur Erzeugung einer longitudinaler Verformung der Längsachse und zur Bewirkung einer Verformung der Querachse, wobei letztere eine Bewegung erzeugen soll, deren Komponente entlang der Querachse verstärkt wird.

Es wurden bereits verstärkte piezoaktive Betätigungseinrichtungen im Bereich der Optik und der Feinwerktechnik angeboten. Nach dem Dokument EP 510698 A1 wird in einer Vorrichtung zur Bewegungsverstärkung ein System von Gelenken und Hebelarmen zur Verstärkung einer mechanischen Bewegung verwendet, die sich dadurch ergibt, daß an ein piezoelektrisches Teil eine Spannung angelegt wird. Die Gelenke bilden elastische Drehpunkte, die mittels lokaler verdünnter Stellen in der Struktur hergestellt werden, welche Biegungselastizitätseffekte zur Folge haben.
Der Nachteil dieser Vorrichtung ist die geringe mechanische Steifigkeit der Struktur infolge des auf die Gelenke zurückzuführenden Elastizitätseffektes. Die von einem solchen System erzeugten Kräfte sind sehr gering und schränken die Wirksamkeit der Betätigungseinrichtung ein.
In der Akustik bezieht sich das Dokument US 3 274 537 A auf einen elektromechanischen Wandler, der einen ringförmigen, annähernd elliptischen Verstärker beinhaltet, der als Schallquelle für einen Sonar verwendet wird. Eine solche Einrichtung ist für das Aussenden und das Nachweisen von Schallwellen in einem flüssigen Medium vorgesehen und eignet sich mangels einer Vorrichtung zur Spielbeseitigung nicht zur Herstellung einer billigen, kompakten elektromechanischen Betätigungseinrichtung.
Aus der US 5 329 499 A ist ein akustischer Transmitter bekannt, welcher einen Rahmen aufweist, der Vorspannvorrichtungen enthält, wobei die Vorspannung dadurch realisiert wird, dass zwei Teile der Vorspannvorrichtung durch Trennung voneinander einen Keil über eine Schraubvorrichtung senkrecht verstellen. Hierbei enthält der Vorspannmechanismus in nachteiliger Weise vier Teile; zudem müssen hohe mechanische Kräfte übertragen werden, was in Einschränkungen hinsichtlich der Wahl des Materials des Keils und der Schraube resultiert.
Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung einer piezoaktiven Betätigungseinrichtung mit mechanischer Verstärkung, deren Struktur eine hohe Steifigkeit zur Erhöhung der Wirksamkeit der mechanischen Umwandlung und zur Verringerung der Ansprechzeit aufweist und eventuell mehrere Freiheitsgrade hat.
Die Betätigungseinrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Baugruppe außerdem eine Vorrichtung zur Spielbeseitigung beinhaltet, welche mit den piezoaktiven Elementen zur Gewährleistung einer Montage unter kontrollierbarer mechanischer Vorspannung sowie zum Ausgleichen des Längenunterschiedes zwischen den Auflageflächen besagter Elemente entlang der Längsachse zusammenwirkt, wobei die Vorrich tung zur Spielbeseitigung Justierteile aus metallischem Material beinhaltet, die nach deren Einstellung eine starre mechanische Verbindung mit den piezoaktiven Elementen bilden, welche durch Druckausübung entlang der Querachse gelöst werden kann.
Das Justierteil der Vorrichtung zur Beseitigung des longitudinalen Spiels beinhaltet eine Schräge, die entlang einer gegenüber der Längsachse des mechanischen Verstärkers schiefen Ebene gleitend bewegt werden kann.
Das Fehlen von Gelenken bzw. von verdünnten Stellen in der ersten Baugruppe verleiht der Betätigungseinrichtung eine hohe mechanische Steifigkeit. Die Stabilität der Vorrichtung zur Spielbeseitigung ermöglicht eine gute Übertragung der Spannungen zwischen den piezoaktiven Elementen und dem Ring des Verstärkers und gewährleistet eine kontrollierbare mechanische Vorspannung besagter piezoaktiver Elemente.
Gemäß der Erfindung ist die Vorrichtung zur Beseitigung des longitudinalen Spiels in den zentralen Bereich der Schale zwischen ein Paar stäbchenförmiger, aneinander gelegter piezoaktiver Elemente eingebaut, welche auf entgegen gesetzten Innenflächen des mechanischen Verstärkers aufliegen. Sie beinhaltet zwei Justierteile trapezförmigen Querschnittes, welche mit verbundenen, aufeinander liegenden Schrägen zur longitudinalen Regulierung ausgestattet sind.
Zum Erreichen gleichmäßiger mechanischer Spannungen im dynamischen Betriebszustand ist in einer vorteilhaften Ausführung der Fuß jedes piezoaktiven Elements in Mitteln zur Befestigung gelagert, welche beispielsweise aus einem mit der entsprechenden Auflagefläche verbundenen Ansatzstück bestehen können.
Durch die Wahl der Stellung und der Anzahl der piezoaktiven Elemente sowie durch die Steuerung der Speisespannungen kann eine Betätigungseinrichtung mit einem oder mehreren Freiheitsgraden hergestellt werden.
Eine solche Betätigungseinrichtung gemäß der Erfindung kann in verschiedenen Steuervorrichtungen verwendet werden, unter anderem:

– zur Mikropositionierung von Spiegeln, Linsen und Fasern im Bereich der Optik,
– zur Betätigung von Werkzeugen oder von Teilen in der Feinbearbeitung,
– zum Bewegen der Köpfe von Festplattenlesern im Bereich der Informatik,
– zur Feinregulierung der Schieber in der Hydraulik,
– für Snakingsmotoren,
– zur aktiven Isolierung oder Kontrolle von Schwingungen in den Strukturen.

Weitere Vorteile und Merkmale sollen aus folgender Beschreibung mehrerer Ausführungsweisen der Erfindung deutlicher hervorgehen, die als nicht einschränkende Beispiele erwähnt und in den beigefügten Zeichnungen abgebildet werden, unter welchen:
1 eine schematische Ansicht der verstärkten piezoaktiven Betätigungseinrichtung gemäß der Erfindung darstellt,
2 das Arbeitsprinzip der verstärkten Betätigungseinrichtung auf 1 bei unterschiedlicher Erregung darstellt,
3 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführung der verstärkten Betätigungseinrichtung darstellt,
4 eine Teilansicht von 3 ist, welche die Dichteverteilung der auftretenden Normalkraft in verschiedenen Profilschnitten im Bereich eines Innenansatzstückes des Verstärkers zeigt,
5 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführung der verstärkten Betätigungseinrichtung entlang der Linie 5-5 von 6 ist,
6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 von 5 ist,
7 eine Schnittansicht einer dritten Ausführung der verstärkten Betätigungseinrichtung entlang der Linie 7-7 von 8 ist,
8 eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 von 7 ist.
Auf 1 weist die piezoaktive Betätigungseinrichtung 10 eine erste Baugruppe 12 auf, die aus einem mechanischen Bewegungsverstärker 14 besteht, welcher in Form einer Schale bis eines Ringes mit zwei Armen n1 und n2 gestaltet ist, wobei jeder Arm annähernd halbelliptisch, zum Beispiel symmetrisch korbbogenförmig ist. Der mechanische Verstärker 14 besteht aus einem oder mehreren metallischen, elastisch verformbaren Materialien, zum Beispiel aus Stahl-, Aluminium- oder Titanlegierung, und weist keine verdünnten Stellen auf.
Die elliptische Schale des mechanischen Verstärkers 14 hat eine Längsachse 16 in der Richtung der x-Achse und eine Querachse 17 senkrecht zur Längsachse 16 in der Richtung der z-Achse.
Die zweite Baugruppe 18 schließt piezoaktive Elemente 20, 20a sowie eine Vorrichtung zur Spielbeseitigung 22 ein, die innerhalb des mechanischen Verstärkers 14 in Verbindung miteinander angeordnet sind.
Die piezoaktiven Elemente 20, 20a werden von geradlinigen, in der Richtung der Längsachse 16 innerhalb der Schale aneinandergelegten Stäbchen gebildet, welche durch Anwendung einer elektrischen Erregung eine Längenveränderung erfahren können. Sie bestehen hauptsächlich aus piezoelektrischen, magnetostriktiven oder elektrostriktiven Materialien.
Die zwei Baugruppen 12, 18 sind mit entgegengesetzten Verbindungspunkten A und A' verbunden, wobei die Länge der zweiten Baugruppe 18 mittels der Vorrichtung zur Spielbeseitigung 22 bei der Montage der Betätigungseinrichtung 10 dem verfügbaren Platzbedarf angepaßt wird.
Im Beispiel auf 1 befindet sich die Vorrichtung zur Spielbeseitigung 22 im zentralen Bereich zwischen den beiden piezoaktiven Elementen 20, 20a.
2 veranschaulicht die Funktionsweise der Betätigungseinrichtung aus 1 mit einer Bewegung mit zwei Freiheitsgraden. Das System ist im Zentrum im Punkt B an einem Bauteil der Vorrichtung zur Spielbeseitigung 22 befestigt. Die elektrische Erregung der beiden piezoaktiven Elemente 20, 20a erfolgt mittels einer Versorgungsquelle, hier eines Speisestromkreises 25 mit zwei unabhängigen Leitungen, wobei jede Leitung in der Lage ist, zur Steuerung der piezoaktiven Elemente 20, 20a ein Spannungssignal V1, V2 anzulegen. Die Richtung, in die sich Punkt C der Schale des Verstärkers 14 bewegt, hängt von den Eigenschaften der an die Stäbchen angelegten Spannungssignale ab, zum Beispiel infolge der Phasenregelung oder der Amplitude. Die longitudinalen Verformungen der piezoaktiven Elemente 20, 20a können entgegengesetzte Bewegungen UA und UA' der Verbindungspunkte A und A' hervorrufen. Diese longitudinalen Bewegungen führen zu einer Verformung des mechanischen Verstärkers in Form einer Dehnung der Längsachse 16 und einer Zusammenziehung der Querachse 17, welche zu einer Bewegung des Punkts C führt. Der Bewegungsweg von Punkt C, auf 2 mit Vektor UC veranschaulicht, hängt von den Dehnungen UA und UA' ab. Wenn Punkt C frei beweglich ist und UA gleich UA', liegt UC in Richtung der z-Achse und ist gleich αα UA, wobei α die Verhältniszahl für die Verstärkung der Bewegung ist. Diese Verhältniszahl für die Verstärkung kann einen Wert in der Größenordnung vom Verhältnis Länge Längsachse 16 zu Länge Querachse 17 des Verstärkers annehmen. In Abhängigkeit von der Unrundheit des Verstärkers 14 ergeben sich α-Werte, die typischerweise zwischen 1 und 10 liegen.
Durch eine besondere Erregung der piezoaktiven Elemente 20, 20a können Verformungen erzeugt werden, die in bezug auf den Absolutwert gleich, jedoch in bezug auf das Vorzeichen entgegengesetzt sind (zum Beispiel dehnt sich das erste Element 20, während das zweite Element 20a sich zusammenzieht). Daraus ergeben sich gleiche Bewegungswege UA und UA' der Punkte A und A', welche eine Bewegung UC des Punktes C in der Richtung der Längsachse 16, die der Richtung der x-Achse entspricht, bedingen.
Durch Steuerung des Speisestromkreises 25 können die Richtung, in die sich Punkt C bewegt, und der Absolutwert der Bewegung in der xz-Ebene ausgewählt werden.
Eine Funktionsweise mit einer Bewegung mit einem Freiheitsgrad ergibt sich, wenn eine Befestigung in C' (nicht abgebildet) und eine identische Erregung der linearen piezoaktiven Wirkglieder 20, 20a gegeben sind. Die entgegengesetzten Bewegungswege UA, UA' der Punkte A und A' führen zu einer verstärkten Verformung der Querachse 17 des Verstärkers 14, die sich in einer Bewegung des Punktes C mit Absolutwert UC in z-Achsenrichtung zeigt. Wenn der Punkt C frei beweglich ist, dann ist UC = α(UA + UA'), wobei α die Verhältniszahl für die Verstärkung der Bewegung ist.
Die Wirksamkeit des mechanischen Verstärkers ist für die verschiedenen Funktionsweisen quantitativ bestimmbar. Wird Punkt C in der Richtung der z-Achse belastet, entstehen Kräfte. Im Extremfall erreicht man die in der Richtung der z-Achse blockierte Kraft der verstärkten Betätigungseinrichtung, wenn Punkt C unbeweglich ist. Dank der hohen Steifigkeit des Verstärkers 14 beträgt das Verhältnis der blockierten Kraft des Systems zur blockierten Kraft der piezoaktiven Elemente nicht viel weniger als 1/α, und die Wirksamkeit des Systems kann 35% übersteigen.
Kräfte werden erzeugt, wenn Punkt C in der Richtung der x-Achse belastet wird und im Falle, daß die Befestigung an Punkt B erfolgt und die beiden piezoaktiven Elemente 20, 20a unterschiedlich erregt werden. Im Extremfall erreicht man die in x-Achsenrichtung blockierte Kraft der verstärkten Betätigungseinrichtung, wenn Punkt C unbeweglich ist. Dank der hohen Steifigkeit des Verstärkers 14 gleicht die blockierte Kraft in der Richtung der x-Achse praktisch der blockierten Kraft der piezoaktiven Elemente 20, 20a.
Die Vorrichtung zur Spielbeseitigung 22 beinhaltet Justierteile 22a, 22b mit trapezförmigem Querschnitt. Die Schrägen 24 der zwei Justierteile 22a, 22b liegen aufeinander, und durch die Einstellung ihrer Position zueinander kann der Längenunterschied zwischen den piezoaktiven Elementen 20, 20a und den Auflageflächen des mechanischen Verstärkers 14 ausgeglichen werden. Das Ganze wird durch Ausübung einer Pressung mit einer Presse in der Richtung der z-Achse zum Zusammendrücken der Querachse 18 des Verstärkers 14 montiert. Die piezoaktiven Elemente 20, 20a und die Justierteile 22a, 22b der Vorrichtung zur Spielbeseitigung 22 werden dann in die zusammengedrückte Schale eingefügt. Die Beseitigung des longitudinalen Spiels erfolgt durch eine Gleitbewegung der Schrägen 24 der zwei Justierteile 22a, 22b, anschließend erfolgt das Nachlassen des Drucks auf die Schale des Verstärkers 14. Das System wird dann mit den mechanisch vorgespannten piezoaktiven Elementen zusammenmontiert. Der Wert der mechanischen Vorspannung wird durch den Wert der Preßkraft gesteuert, mit welcher der mechanische Verstärker belastet wird. Durch diese Vorrichtung können für den mechanischen Verstärker 14 und die linearen Wirkglieder der Elemente 20, 20a wenig strenge Herstellungstoleranzen berücksichtigt werden, wodurch sich die Herstellungskosten ermäßigen lassen. Die Zerlegung erfolgt durch Ausübung einer Pressung mit einer Presse in z-Achsenrichtung zum Zusammendrücken der Querachse des mechanischen Verstärkers.
In einer vorteilhaften Ausführung bestehen die Justierteile 22a, 22b aus einem metallischen Material, insbesondere aus Stahl. Zwischen den zwei piezoaktiven Elementen 20, 20a montiert, bildet die Vorrichtung zur Spielbeseitigung 22 eine temperaturunabhängig starre und stabile Verbindung. Das Vorhandensein der Vorrichtung zur Spielbeseitigung 22 ermöglicht die einfache Herstellung linearer Wirkglieder in verschiedenen Ausführungen. Es ist zum Beispiel möglich, in den mechanischen Verstärker 14 eine Vielheit piezoaktiver Elemente einzufügen, die entsprechend einer Aufstapelung vorbestimmter Gesamtlänge angeordnet sind.
Eines dieser aktiven Elemente kann als Belastungsaufnehmer verwendet werden, in welchem Fall es nicht elektrisch erregt wird.
Eine Parallelschaltung der piezoaktiven Elemente ist ebenfalls möglich. Dazu brauchen nur mehrere Baugruppen 18 in der Richtung der x-Achse in ein und derselben xy-Ebene parallel angeordnet in ein und denselben mechanischen Verstärker 14 eingebaut zu werden, ohne daß die Längen der linearen Wirkglieder unbedingt streng gleich sein müssen. Durch die Vorrichtung zur Spielbeseitigung 22 in jeder Baugruppe 18 kann die Länge jeder Baugruppe der verfügbaren Länge innerhalb des mechanischen Verstärkers 14 angepaßt werden. Diese Möglichkeit ist für den Fall interessant, bei dem die linearen Wirkglieder von magnetostriktiven Stäben gebildet werden, bei welchen es im Falle einer Serienfertigung besonders schwierig ist, Stab für Stab eine gleichbleibende Länge zu garantieren.
3 zeigt die im mechanischen Verstärker 14 zur Sicherstellung der Befestigung der piezoaktiven Elemente 20, 20a vorgesehenen Innenansatzstücke 26, 26a. Der mechanische Verstärker 14 weist zwei symmetrisch korbbogenförmige Arme n1, n2 auf, und die zwei piezoaktiven Elemente 20, 20a sind parallelepipedförmige, mehrlagige piezoelektrische Keramiken. Die Vorrichtung zur Spielbeseitigung 22 befindet sich im Zentrum, und die Gleitrichtung des Justierteils 22b beim Montieren ist die Richtung der y-Achse.
4 veranschaulicht, wie durch die vorhandenen Ansatzstücke vorbestimmter Länge L die mechanisch überspannten Zonen sich nicht mehr in den aktiven Materialien, sondern im Ansatzstück befinden.
Bei der Betätigungseinrichtung 100 auf den 5 und 6 wird ein einziges piezoaktives Element 20 verwendet, das zum Beispiel nur noch aus einer einzigen parallelepipedförmigen, mehrlagigen piezoelektrischen Keramik besteht. Die Vorrichtung zur Spielbeseitigung 22 besteht nur noch aus dem Justierteil 22b trapezförmigen Querschnittes. Die Auflagefläche des Verstärkers 14 am Ansatzstück 26a beinhaltet eine Abschrägung 124, die mit der Schräge 24 des Justierteils 22a auf 3 vergleichbar ist.
Auf den 7 und 8 beinhaltet die Betätigungseinrichtung 200 mit drei Freiheitsgraden vier lineare Wirkglieder 20, 20a, 20b, 20c und einen mechanischen Verstärker 214 mit 4 Armen n1, n2, n3, n4, die im Winkel von 90° zueinander stehen und mit den piezoaktiven Elementen jeweils mit Innenansatzstücken 26, 26a, 26b, 26c verbunden sind. Die Vorrichtung zur Spielbeseiti gung 222 besteht aus den Justierteilen 222a, 222b trapezförmigen Querschnittes sowie aus einem dritten Teil 222c im Zentrum.
Eine (nicht abgebildete) Variante der Betätigungseinrichtung mit drei Freiheitsgraden könnte mit einer Schale hergestellt werden, deren 3 Arme im Winkel von 120° zueinander stehen. Weitergehend kann eine Betätigungseinrichtung mit n Armen hergestellt werden, die im Winkel von 360°/n zueinander stehen, wenn eine zentrale Vorrichtung zur Spielbeseitigung mit (n – 1) Schrägen benutzt wird.
Eine Bewegung des Punkts C in der Richtung der z-Achse ist gegeben, wenn alle piezoaktiven Elemente so erregt werden, daß deren Verformung in bezug auf den Absolutwert und das Vorzeichen gleich ist. Ist die Betätigungseinrichtung im Zentrum, zum Beispiel am Teil 222c, befestigt, dann ist eine Bewegung des Punkts C in der Richtung der x-Achse gegeben, wenn die Wirkglieder 20, 20a so erregt werden, daß deren Verformung in bezug auf den Absolutwert zwar gleich ist, jedoch jeweils das entgegengesetzte Vorzeichen hat (zum Beispiel dehnt sich das Element 20, während das Element 20a sich zusammenzieht), und daß die weiteren Wirkglieder 20b, 20c nicht erregt werden. Eine Bewegung des Punkts C in der Richtung der y-Achse ist gegeben, wenn die Wirkglieder 20b, 20c so erregt werden, daß deren Verformung in bezug auf den Absolutwert zwar gleich ist, jedoch jeweils das entgegengesetzte Vorzeichen hat und die zwei anderen Wirkglieder 20, 20a nicht erregt werden.

Claims

Piezoaktive Betätigungseinrichtung mit verstärkter Bewegung, bestehend aus: – einer ersten Baugruppe (12), bestehend aus einem mechanischen Bewegungsverstärker (14, 214), der in Form einer Schale mit mindestens 2 deutlich halbelliptischen Armen aus metallischem, verformbarem Material sowie mit einer Längsachse (16) und einer Querachse (17) gestaltet ist, welche senkrecht zueinander stehen, – einer zweiten Baugruppe (18), die mit linearen piezoaktiven Elementen (20, 20a, 20b, 20c) ausgestattet ist, welche in die Schale in der Richtung der Längsachse eingebaut sind und von einem Speisestromkreis (25) zur Erzeugung einer longitudinalen Verformung der Längsachse (16) und zur Bewirkung einer Verformung der Querachse (17) elektrisch erregt werden, wobei die Verformung der Querachse eine Bewegung erzeugen soll, deren Komponente entlang der Querachse verstärkt wird, – und Mittel zur Einstellung zum Gewährleisten einer Montage der piezoaktiven Elementen (20, 20a, 20b, 20c) unter kontrollierbarer Vorspannung wobei die Mittel zur Einstellung eine Vorrichtung zur Spielbeseitigung (22, 222) umfassen, die zum Ausgleich eines Längenunterschieds entlang der Längsachse zwischen den Auflageflächen der piezoaktiven Elemente dient, wobei die Vorrichtung zur Spielbeseitigung Justierteile (22a, 22b; 222a, 222b, 222c) aus metallischem Material und beinhaltend eine Schräge umfasst, die durch eine Gleitbewegung senkrecht zur Längsachse (16) des mechanischen Verstärkers (14, 214), im Anschluss an eine Druckausübung und Lockerung entlang der Querachse (17) montierbar und demontierbar sind, wobei die Vorrichtung zur Spielbeseitigung im zentralen Bereich des Verstärkers zwischen einem Paar piezoaktiver Elemente (20, 20a) gelagert ist, welche stäbchenförmig aneinandergelegt sind und auf entgegengesetzten Innenflächen des Ringes aufliegen und wobei die Vorrichtung zur Spielbeseitigung (22) aus zwei Justierteilen (22a, 22b) besteht, die einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen und die mit verbundenen, aufeinander liegenden Schrägen zur longitudinalen Regulierung ausgestattet sind.
Piezoaktive Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Arm des mechanischen Verstärkers (14, 214) mit Mitteln zur Befestigung des Fusses der piezoaktiven Elemente ausgestattet ist, damit sich im dynamischen Betriebszustand die mechanischen Spannungen gleichmäßig verteilen, wobei besagte Befestigungsmittel von einem Innenansatzstück (26, 26a, 26b, 26c) gebildet werden, das mit jeder Auflagefläche des entsprechenden piezoaktiven Elements verbunden ist.
Piezoaktive Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Erregung der zwei piezoaktiven Elemente (20, 20a) mittels zweier Spannungssignale V1, V2 zur Herstellung einer Betätigungseinrichtung mit einem oder zwei Freiheitsgraden erfolgt.
Piezoaktive Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Justierteil (22b) der Vorrichtung zur Spielbeseitigung (22) sich an einer der Innenauflageflächen des mechanischen Verstärkers befindet und mit einem piezoaktiven Element (20) zusammenwirkt, das sich zwischen besagtem Justierteil (22b) und der anderen Innenauflagefläche der Betätigungseinrichtung (100) erstreckt.
Piezoaktive Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Verstärker (214) mehr als 2 gleichmäßig verteilte Arme (n1, n2, n3, n4) beinhal tet, die je mit mindestens einem linearen piezoaktiven Element (20, 20a, 20b, 20c) verbunden sind, welches mit einer gemeinsamen Vorrichtung zur Spielbeseitigung (222) zusammenwirkt, wobei die piezoaktiven Elemente voneinander unabhängig erregt werden, so daß eine Betätigungseinrichtung (200) mit drei Freiheitsgraden entsteht.
Piezoaktive Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoaktiven Elemente (20, 20a, 20b, 20c) der zweiten Baugruppe (18) hauptsächlich aus piezoelektrischen, magnetostriktiven oder elektrostriktiven Materialien bestehen.