DE19920436A1 - Positive piezo stepper switching mechanism for continuous part movement, has drive elements moved by piezo actuators, arranged and engaging at same height in drive direction - Google Patents

Positive piezo stepper switching mechanism for continuous part movement, has drive elements moved by piezo actuators, arranged and engaging at same height in drive direction

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Abstract

The switch consists of a stator and a moving part (1) with at least two drive elements that engage alternately and have micro teeth that can engage complementary. Each drive element is moved in the drive direction by piezo actuators and all drive elements are arranged and engage at the same height in the drive direction

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kompakten Piezoantrieb zu schaf­ fen, der gesteuerte, kontinuierliche Bewegungen aus kleinen Einzelschritten zusam­ mensetzt und formschlüssig auf das bewegte Teil überträgt.The invention has for its object to provide a compact piezo drive fen, the controlled, continuous movements from small individual steps set and transfers positively to the moving part.

Es sind Piezoantriebe unter der Bezeichnung "Inchworm" bekannt, die eine intermit­ tierende Bewegung erzeugen, indem sie ein Glied veränderlicher Länge als Vor­ schubglied und zwei Klemmglieder als Antrieb zwischen zwei Körpern zur Erzeu­ gung einer Relativbewegung anordnen. Eines der Klemmglieder ist starr mit dem ru­ henden Körper verbunden, das andere ist bewegt und über das Vorschubglied am ruhenden Körper befestigt. Solche Anordnungen sind in DP 196 46 769 und US- Pat. 3,902,084 beschrieben. Das Vorschubglied ist jeweils zwischen den beiden Klemmgliedern angeordnet. Die übertragbare Kraft hängt dabei von der Reibkraft der Klemmglieder und dem Elastizitätsmodul des Gliedes mit veränderlicher Länge ab. Die Reibkraft ist meist begrenzt und von der Andruckkraft und dem Reibkoeffizienten zwischen den Klemmgliedern und dem bewegtem Teil abhängig.Piezo drives are known under the name "Inchworm", which intermit generate a moving movement by using a link of variable length as a front thrust link and two clamping links as a drive between two bodies for generating order relative movement. One of the clamping members is rigid with the ru connected body, the other is moved and on the feed member on fixed resting body. Such arrangements are in DP 196 46 769 and US Pat. 3,902,084. The feed link is between the two Arranged clamps. The transferable force depends on the friction force the clamping members and the modulus of elasticity of the member with variable length from. The frictional force is usually limited and by the pressure force and Coefficient of friction between the clamping members and the moving part depending.

Soweit als Klemmglieder rohrförmige Piezoelemente benutzt werden, die als beweg­ tes Teil einen Zylinder umschließen, sind sehr enge Toleranzen erforderlich, da sich z. B. der Innendurchmesser eines Piezorohres durch Aufladen der Elektroden an den Zylinderflächen nur um etwa 1 Promille verändern läßt. Um brauchbare Hübe zu er­ reichen, c sind lange Piezostapel sinnvoll. In US-Pat. 5,332,942 wird deshalb vor­ geschlagen, die Piezoelemente zum Betätigen der Klemmelemente in Vorschubrich­ tung anzuordnen und die Klemmbewegung durch Winkelhebel umzulenken, um zu einer kompakten Anordnung zu kommen.As far as tubular piezoelectric elements are used, which as moving t a part enclose a cylinder, very tight tolerances are required because e.g. B. the inner diameter of a piezo tube by charging the electrodes to the Can only change cylinder areas by about 1 per mille. To get usable strokes long piezo stacks are useful. In U.S. Pat. 5,332,942 is therefore used beaten, the piezo elements for actuating the clamping elements in the feed direction device to arrange and redirect the clamping movement by angle lever to to come in a compact arrangement.

Die Klemmkraft kann auch über Elektromagnete erzeugt werden, wie z. B. in US-Pat. 5,629,577 vorgeschlagen.The clamping force can also be generated via electromagnets, such as. B. in U.S. Pat. 5,629,577.

Nach US-Pat. 5,629,577 werden zum Klemmen elektrostatische Kräfte benutzt, die durch hauchdünne Isolierschichten zwischen unterschiedlich geladenen Halbleiter­ schichten als schaltbare Andruckkraft auftreten.According to U.S. Pat. 5,629,577 are used for clamping electrostatic forces that due to wafer-thin insulating layers between differently charged semiconductors layers occur as a switchable pressure force.

Um die übertragbare Kraft zu steigern, wird in DP 196 46 769 vorgeschlagen, anstelle des Reibschlusses zur Kraftübertragung den Formschluß einzusetzen. Der Formschluß wird durch Mikroverzahnungen an den Klemmgliedern hergestellt, die in eine entsprechende Verzahnung des bewegten Teils eingreifen und so von Schritt zu Schritt den Formschluß neu herstellen. Auch hierbei ist das Vorschubglied zwischen den beiden Haltegliedern angeordnet. Es kommen nacheinander jeweils ein ruhendes Halteglied und ein bewegtes Halteglied in Eingriff, so daß auch hier eine schrittweise und keine kontinuierliche Bewegung entsteht.In order to increase the transferable force, DP 196 46 769 proposes use the positive connection instead of the frictional connection for power transmission. The Form locking is produced by micro-toothing on the clamping members, which in engage a corresponding toothing of the moving part and so from step re-establish the positive connection at step. The feed link is also here arranged between the two holding members. It comes one after the other a stationary holding member and a moving holding member in engagement, so that here too a gradual and no continuous movement arises.

Um eine kontinuierliche Bewegung zu erzeugen, sind in der Anordnung nach US- Pat. 5,751,090 vier Klemmglieder und drei Vorschubglieder angeordnet. Jeweils zwei Klemmglieder sind gleichzeitig im Eingriff, während jeweils ein oder zwei Vor­ schubglieder die nicht in Eingriff befindlichen Klemmglieder vorschieben. Nur beim Wechsel der Klemmglieder ist noch ein kurzer Zwischenhalt nötig. Das Verhältnis von Vorschubphase zu Haltephase ist im Vergleich zu den vorher beschriebenen Anordnungen deutlich verbessert.To create a continuous movement, the arrangement according to US Pat. 5,751,090 four clamping members and three feed members arranged. Each two clamping members are engaged simultaneously, while one or two each Push the push elements that are not in engagement. Only at  A short stop is necessary to change the clamping elements. The relationship from feed phase to hold phase is compared to that previously described Arrangements significantly improved.

In US-Pat. 5,319,257 wird ein Mikroaktuator für konstante Vorschubgeschwindigkeit beschrieben. Es handelt sich um eine Anordnung, die besonders für den Einsatz im Vakuum ausgestattet ist. Die kontinuierliche x Vorschubbewegung wird durch die Anordnung von zwei Vorschubgliedern zwischen zwei Klemmgliedern ermöglicht. Die Anordnung ist insgesamt zweimal vorhanden und durch eine Kupplung aus Fest­ körpergelenken verbunden.In U.S. Pat. 5,319,257 becomes a micro actuator for constant feed speed described. It is an arrangement that is particularly suitable for use in Vacuum is equipped. The continuous x feed movement is determined by the Arrangement of two feed links between two clamping members allows. The arrangement is available twice in total and by means of a fixed clutch body joints connected.

Die Anordnungen nach dem Stand der Technik haben eine durch Reibkraft begrenz­ te Halte- und Vorschubkraft, soweit sie eine kontinuierliche Bewegung erzeugen können. Der Vorschub ist dabei zugleich von der Belastung abhängig, so daß zur Erreichung einer vorgegebenen Position ein zusätzlicher Positionsgeber erforderlich ist. Formschlüssige Kraftübertragung ist bisher nur bei intermittierendem Antrieb möglich. Die Bewegung ist nicht gleichförmig, sondern immer wieder ruckartig un­ terbrochen.The prior art arrangements have a limited by frictional force te holding and feed force insofar as they produce a continuous movement can. The feed is also dependent on the load, so that for An additional position transmitter is required to reach a specified position is. Until now, positive power transmission was only possible with an intermittent drive possible. The movement is not uniform, but jerky and repeated broken.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte Anordnung für ein Piezoschritt­ schaltwerk zu schaffen, das diese Nachteile vermeidet und die Möglichkeit bietet, ein Piezoschrittschaltwerk schlupffrei kontinuierlich zu betreiben.The object of the invention is to provide a compact arrangement for a piezo step to create switchgear that avoids these disadvantages and offers the possibility to operate a piezo stepping switch continuously without slip.

Die Anordnung besteht im wesentlichen aus einem festen Gestell und einem beweg­ ten Teil, einem Translator bzw. Rotor, der mit einer Verzahnung versehen ist. In ei­ ner bevorzugten Bauform ist die Verzahnung als Sägezahnprofil ausgeführt. Am Ge­ stell sind mindestens zwei Aktorgruppen, bestehend aus Piezoaktoren angebracht. Das eine Ende der Piezoaktoren ist jeweils im Gestell befestigt, am anderen Ende befindet sich jeweils ein Eingriffsglied, welches mit einer Verzahnung versehen ist, welche in die Verzahnung auf dem Translator bzw. Rotor eingreifen kann. Der Antrieb kann als Rotationsantrieb und als Translationsantrieb aufgebaut werden. Die Funktionsweise des Antriebs besteht darin, daß die beiden Aktorgruppen wechsel­ seitig mit den mit ihnen verbundenen Eingriffsgliedern mit dem Translator bzw. Rotor im Eingriff sind und diesem eine Vorschubbewegung einprägen. Jeweils kurz bevor die momentan im Eingriff befindliche Aktorgruppe ihre maximale Auslenkung er­ reicht, greift die jeweils andere Aktorgruppe mit ihrem Eingriffsglied in die Verzah­ nung des Abtriebs ein und übernimmt die Vorschubkraft. Erst danach lüftet die vor­ her im Eingriff befindliche Aktorgruppe die Verzahnung des zu ihr gehörigen Ein­ griffsgliedes und bewegt dieses rasch in die Ausgangsposition zurück. Diese Bewe­ gung erfolgt wechselseitig zyklisch. Hierdurch ist eine kontinuierliche Bewegung möglich.The arrangement consists essentially of a fixed frame and a moving th part, a translator or rotor, which is provided with a toothing. In egg ner preferred design, the toothing is designed as a sawtooth profile. On Ge At least two actuator groups consisting of piezo actuators are attached. One end of the piezo actuators is fixed in the frame, the other end there is one engagement member each, which is provided with a toothing, which can engage in the toothing on the translator or rotor. The Drive can be constructed as a rotary drive and as a translational drive. The The drive works by changing the two actuator groups sided with the engaging members connected to them with the translator or rotor are engaged and impress a feed movement. Just before the actuator group currently in engagement has its maximum deflection is sufficient, the other actuator group engages with its engagement member in the tooth output and takes over the feed force. Only then does it air out Acting group in engagement the interlocking of the associated one handle member and moves it quickly back to the starting position. This move The supply is cyclical. This is a continuous movement possible.

In einer bevorzugten Bauform besteht eine Aktorgruppe aus zwei nebeneinander lie­ genden Piezo-Aktoren. Durch gleichförmiges Verstellen dieser beiden Aktoren wird das zu dieser Aktorgruppe gehörende Eingriffsglied entlang der Aktor-Längsachse verschoben. Werden die beiden Aktoren unterschiedlich gelängt, verbiegt sich die Aktorgruppe, das zu ihr gehörende Eingriffsglied wird quer zur Aktorlängsachse ver­ schoben. Diese Bewegung kann dazu genutzt werden, um die jeweilige Verzahnung zu lüften bzw. in Eingriff zu bringen. Bringt man an die Piezoaktoren zusätzlich zu den vorhandenen, im Aktorquerschnitt liegenden Elektroden weiterhin Elektroden an der Vorder- und Rückseite an, kann zum Lüften der Verzahnung der Schereffekt bei Piezokeramiken genutzt werden. Bei dieser Bauform ist dann pro Aktorgruppe nur noch ein Piezoaktor nötig. In einer bevorzugten Bauform eines Translationsantriebs hat der Translator einen rechteckigen Querschnitt, wobei an allen vier Seiten eine Verzahnung angebracht ist. Es sind weiterhin vier Aktorgruppen so am Gestell ange­ bracht, daß die ihnen zugeordneten Eingriffsglieder jeweils an einer der verzahnten Flächen liegen. Die beiden jeweils gegenüberliegenden Aktorgruppen werden syn­ chron betrieben. Der Antrieb ist somit momentenfrei. Die bei der Verwendung von Piezoaktoren notwendige Vorspannung wird in einer bevorzugten Bauform durch dünne Federplättchen erzeugt, welche parallel zur jeweiligen Aktorgruppe verlaufen. In diesen Federplättchen befinden sich Einschnitte, welche eine Biegung der Aktor­ gruppe erlauben. In einer weiteren bevorzugten Bauform besteht eine Aktorgruppe aus zwei Piezo-Aktoren, welche an den beiden gegenüberliegenden Seiten eines Eingriffsgliedes unter einem Winkel angebracht sind. Werden in dieser Anordnung beide Translatoren gelängt bzw. gekürzt, bewegt sich das Eingriffsglied quer zur Translationsachse. Diese Bewegung wird zum Eingreifen bzw. Lüften der Verzah­ nung benutzt. Wird einer der beiden Aktoren gelängt und der andere gekürzt, bewegt sich das Eingriffsglied entlang der Translationsachse. Diese Bewegung wird zum Vorschub benutzt.In a preferred design, an actuator group consists of two lying side by side piezo actuators. By adjusting these two actuators uniformly the engagement member belonging to this actuator group along the longitudinal axis of the actuator postponed. If the two actuators are elongated differently, they will bend Actuator group, the engaging member belonging to it is ver transverse to the longitudinal axis of the actuator pushed. This movement can be used to make the respective gearing to ventilate or engage. If you also bring to the piezo actuators electrodes to the existing electrodes lying in the actuator cross-section  the front and back, the shear effect can be used to vent the teeth Piezoceramics can be used. With this design there is only one per actuator group another piezo actuator required. In a preferred design of a translation drive the translator has a rectangular cross-section, with one on all four sides Gearing is attached. There are still four actuator groups on the frame brings that the associated engagement members each on one of the toothed Surfaces. The two opposite actuator groups become syn operated chronically. The drive is therefore torque-free. The when using Piezo actuators necessary bias is carried out in a preferred design creates thin spring plates that run parallel to the respective actuator group. There are incisions in these spring plates, which cause the actuator to bend allow group. In a further preferred design there is an actuator group consisting of two piezo actuators, one on the two opposite sides Engagement member are attached at an angle. Be in this arrangement both translators elongated or shortened, the engagement member moves transversely to Translation axis. This movement is used to intervene or release the teeth used. If one of the two actuators is lengthened and the other is shortened, the engaging member moves along the translation axis. This movement will used for feed.

In einer bevorzugten Bauform eines Rotationsantriebs sind an einer Seite des Rotors zwei Aktorgruppen angebracht, die wechselseitig dem Rotor eine Umfangs­ verschiebung einprägen.In a preferred design of a rotary drive are on one side of the Rotor two actuator groups attached to each other, the rotor a circumference impress shift.

Um einen bidirektionalen Betrieb zu ermöglichen, befinden sich bei einer bevorzug­ ten Bauform auf den verzahnten Flächen jeweils Bereiche mit entgegengesetzter Ausrichtung der Sägezähne nebeneinander. Dabei sind die Bereiche unterschied­ licher Verzahnung so angelegt, daß bei Belastung kein Drehmoment um eine senk­ recht zur Verzahnung stehende Achse entsteht.In order to enable bidirectional operation, one is preferred th design on the toothed surfaces each have areas with opposite Alignment of the saw teeth side by side. The areas are different Licher toothing created so that no torque by a lower load right axis is formed.

Die Anordnung ist so gestaltet, daß sich die unterschiedlichen Wärmeausdehnungs­ koeffizienten der Piezovorschubelemente und des bewegten Teils nicht auf die Eingriffsverhältnisse der formschlüssigen Eingriffsglieder auswirken. Die Mikrover­ zahnung kann zugleich als Maßverkörperung dienen, da die Anordnung schlupffrei arbeitet. Um Ungleichmäßigkeiten in der Mikroverzahnung auszugleichen, kann man die exakten Positionen mit einem Mastersystem vermessen und die Werte in einem elektronischen Speicher bereithalten.The arrangement is designed so that the different thermal expansion coefficients of the piezo feed elements and the moving part not on the Effects of engagement of the positive engagement members. The microver serration can also serve as a material measure, since the arrangement is slip-free is working. In order to compensate for irregularities in the micro toothing, one can measure the exact positions with a master system and the values in one Have electronic memory ready.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Antriebs nach Anspruch 1 werden in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.Preferred embodiments of the drive according to the invention according to claim 1 are described in connection with the drawing.

In der Zeichnung zeigt:The drawing shows:

Fig. 1 eine bevorzugte Bauform eines Rotationsantriebs. Er besteht aus einem Rotor (1), der mit einer Sägeverzahnung ausgestattet ist und einem als fest angenommen­ en Gestell (2). Am Gestell sind zwei Aktorpaare (5, 6) und (7, 8) angebracht. An der der Gestellseite gegenüberliegenden Seite der Aktorpaare sind ebenfalls mit einer Sägeverzahnung ausgestattete Eingriffsglieder (3) und (4) angebracht. Zwischen dem Gestell (2) und dem jeweiligen Eingriffsglied (3, 4) sind Vorspannfedern (10) für die Aktorpaare (5, 6 und 7, 8) angebracht. Durch wechselseitiges Vorschieben in Umfangsrichtung (9A) wird der Rotor in Rotation um die Rotationsachse (9) versetzt. In der Darstellung des erfindungsgemäßen Antriebs befindet sich das Aktorpaar (7, 8) in der Vorschubbewegung. Das Aktorpaar (5, 6) befindet sich im Rückhub und lüftet die Verzahnung durch stärkeres Ausdehnen des Aktors (5) gegenüber dem Aktor (6), wodurch sich eine Biegung des Aktorpaares (5, 6) vom Rotor weg ergibt. Fig. 1 shows a preferred design of a rotary drive. It consists of a rotor ( 1 ), which is equipped with a saw toothing and a frame ( 2 ) that is assumed to be fixed. Two actuator pairs ( 5 , 6 ) and ( 7 , 8 ) are attached to the frame. On the side of the actuator pairs opposite the frame side, engagement members ( 3 ) and ( 4 ) are also fitted with saw teeth. Preload springs ( 10 ) for the actuator pairs ( 5 , 6 and 7 , 8 ) are attached between the frame ( 2 ) and the respective engagement member ( 3 , 4 ). By alternately advancing in the circumferential direction ( 9 A), the rotor is set in rotation about the axis of rotation ( 9 ). In the representation of the drive according to the invention, the actuator pair ( 7 , 8 ) is in the feed movement. The pair of actuators ( 5 , 6 ) is in the return stroke and releases the toothing by expanding the actuator ( 5 ) more than the actuator ( 6 ), resulting in a bending of the pair of actuators ( 5 , 6 ) away from the rotor.

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Linearantriebs. Er besteht aus einem Translator (21) und einem Gestell (22). Am Gestell (22) sind vier Aktorpaare (25A, 26A und 25B, 26B und 27A, 28A und 27B, 28B) angebracht. Dabei liegen sich die Aktorpaare (25A, 26A) und (25B, 26B) sowie die Aktorpaare (27A, 28A) und (27B, 28B) gegenüber. Die sich gegenüberliegenden Aktorpaare befinden sich je­ weils gleichzeitig im Eingriff. Die Aktorpaare werden ihrerseits jeweils von zwei Federn (10) vorgespannt. Der Translator (21) wird im Gestell (22) geführt. Jeweils die zwei gegenüberliegenden Aktorpaare schieben den Translator (21) abwechselnd in Vorschubrichtung (29) gegenüber dem Gestell voran. Fig. 2 shows a preferred embodiment of a linear drive. It consists of a translator ( 21 ) and a frame ( 22 ). Four actuator pairs ( 25 A, 26 A and 25 B, 26 B and 27 A, 28 A and 27 B, 28 B) are attached to the frame ( 22 ). The actuator pairs ( 25 A, 26 A) and ( 25 B, 26 B) and the actuator pairs ( 27 A, 28 A) and ( 27 B, 28 B) are opposite each other. The opposite pairs of actuators are each engaged simultaneously. The actuator pairs are in turn biased by two springs ( 10 ). The translator ( 21 ) is guided in the frame ( 22 ). The two opposite pairs of actuators alternately push the translator ( 21 ) forward in the feed direction ( 29 ) relative to the frame.

Fig. 3 eine bevorzugte Bauform eines Aktorpaares (35, 36), welches zwischen einem Gestell (32) und einem Eingriffsglied (33) mit Verzahnung angebracht ist. Dieses Aktorpaar wird mit zwei Federn (10) vorgespannt, welche jeweils zwei Verdünnungen (11) aufweisen, die jeweils eine elastische Verformung um die Achse (37) zulassen. Dadurch kann durch unterschiedliches Ausdehen der Aktoren (35) und (36) eine Krümmung des Aktorpaares erreicht werden. Fig. 3 shows a preferred design of a pair of actuators ( 35 , 36 ) which is mounted between a frame ( 32 ) and an engagement member ( 33 ) with teeth. This pair of actuators is pretensioned with two springs ( 10 ), each of which has two dilutions ( 11 ), each of which permits elastic deformation about the axis ( 37 ). As a result, the actuators ( 35 ) and ( 36 ) can be curved differently by expanding them.

Fig. 4 eine bevorzugte Bauform eines Linearantriebs nach dem Gegenspielerprinzip. Er besteht aus einem Translator (41), welcher entlang der Translationsachse (49) relativ zu einem Gehäuse (42) verschoben wird. Zwischen den beiden Gehäuseteilen (42A) und (42B) sind vier Aktorpaare (47A, 48A), (45A, 46A), (47B, 48B), (45B, 46B (nicht beschriftet, da verdeckt)) angebracht, die jeweils in flachem Winkel auf Eingriffsglied (44A), (43A), (44B), (43B (nicht beschriftet, da verdeckt)) wirken. Durch gleiches Ausdehnen der beiden Aktoren an einem Eingriffsglied kann das Eingriffsglied jeweils geschlossen oder gelüftet werden, durch gegenläufiges Ausdehnen bzw. Zusammenziehen der beiden Aktoren kann das Eingriffsglied in oder entgegen der Vorschubrichtung (49) bewegt werden. Die Aktorpaare (47A, 48A) und (47B, 48B) und die Aktorpaare (45A, 46A) und (45B, 46B) sind jeweils gleichzeitig im Eingriff. Fig. 4 shows a preferred design of a linear drive based on the opponent principle. It consists of a translator ( 41 ) which is displaced along the translation axis ( 49 ) relative to a housing ( 42 ). Between the two housing parts ( 42 A) and ( 42 B) are four actuator pairs ( 47 A, 48 A), ( 45 A, 46 A), ( 47 B, 48 B), ( 45 B, 46 B (not labeled, because covered)) attached, which each act at a flat angle on engagement member ( 44 A), ( 43 A), ( 44 B), ( 43 B (not labeled, because covered)). By expanding the two actuators equally on one engagement member, the engagement member can be closed or released in each case, by extending or contracting the two actuators in opposite directions, the engagement member can be moved in or against the feed direction ( 49 ). The actuator pairs ( 47 A, 48 A) and ( 47 B, 48 B) and the actuator pairs ( 45 A, 46 A) and ( 45 B, 46 B) are in engagement at the same time.

Fig. 5 einen bevorzugten Bewegungsverlauf zweier Aktorpaare. Dabei beschreibt die Linie (X1) die Bewegung des einen Aktorpaares und die Linie (X2) die Bewegung des anderen Aktorpaares. Im Bereich (50) befindet sich das erste Aktorpaar im Ein­ griff und schiebt den Translator bzw. Rotor gegenüber dem Gehäuse voran. Im Be­ reich (51) greift die Verzahnung des zweiten Eingriffspaares zu und übernimmt die Vorschubkraft. Im Bereich (52) schiebt das zweite Aktorpaar den Translator bzw. Ro­ tor voran und das erste Aktorpaar zieht sich in die Ruhelage zurück. Im Bereich (53) übernimmt nun wieder das erste Aktorpaar die Vorschubkraft. Im Bereich (54) zieht sich das zweite Aktorpaar in die Ruhelage zurück und das erste Aktorpaar schiebt den Translator bzw. Rotor in Vorschubrichtung voran. Die beschriebenen Bewegungsbereiche wiederholen sich zyklisch. Fig. 5 shows a preferred movement pattern of two actuator pairs. Line (X1) describes the movement of one pair of actuators and line (X2) describes the movement of the other pair of actuators. In the area ( 50 ), the first pair of actuators is in the grip and pushes the translator or rotor ahead of the housing. In loading area ( 51 ) the toothing of the second pair of engages and takes over the feed force. In area ( 52 ), the second pair of actuators pushes the translator or rotor forward and the first pair of actuators retreat to the rest position. In area ( 53 ), the first pair of actuators again takes over the feed force. In area ( 54 ), the second pair of actuators withdraws to the rest position and the first pair of actuators pushes the translator or rotor forward in the direction of advance. The movement ranges described are repeated cyclically.

Fig. 6 eine Sägeverzahnung für einen bidirektional wirkenden Linearantrieb. Die in der Mitte befindliche Verzahnung (62) ist in der Lage, Kräfte entlang der Translationsrichtung (64) aufzunehmen, die an den Rändern angebrachte Verzahnung (61) ist in der Lage, Kräfte entlang der Translationsrichtung (63) aufzunehmen. Durch die symmetrische Bauweise herrscht Momentenfreiheit um die Achse (65). Zwischen den gegensätzlich verzahnten Bereichen sind schmale Lücken (66) angebracht, um Fehlfunktionen vorzubeugen. Fig. 6 is a sawtooth for a bi-directionally acting linear drive. The toothing ( 62 ) in the middle is able to absorb forces along the translation direction ( 64 ), the toothing ( 61 ) attached to the edges is able to absorb forces along the translation direction ( 63 ). Due to the symmetrical design, there is no torque around the axis ( 65 ). There are narrow gaps ( 66 ) between the oppositely toothed areas in order to prevent malfunctions.

Claims (13)

1. Piezo-Schrittschaltwerk, bestehend aus einem Stator und einem bewegten Teil, mit mindestens zwei abwechselnd in Eingriff kommenden Mitnehmern, die mit Mikroverzahnungen versehen sind, die in komplementäre Mikrover­ zahnungen eingreifen können, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Mit­ nehmer durch Piezoaktoren in Vorschubrichtung bewegt wird, und daß alle Mitnehmer etwa auf gleicher Höhe in Vorschubrichtung angeordnet sind und eingreifen.1. Piezo stepping mechanism, consisting of a stator and a moving part, with at least two alternately engaging drivers, which are provided with micro-toothing, which can engage in complementary Mikrover toothing, characterized in that each of the participants with piezo actuators in the feed direction is moved, and that all drivers are arranged at approximately the same height in the feed direction and intervene. 2. Piezo-Schrittschaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegten Mitnehmer zur Erzeugung einer gleichförmigen Bewegung kurz­ zeitig gemeinsam in Eingriff sind, so daß eine Lastübernahme vom einen Mit­ nehmer bzw. von einer Mitnehmergruppe auf den bzw die andere erfolgt, ohne daß die Bewegung angehalten wird.2. Piezo stepping mechanism according to claim 1, characterized in that the moving driver short to produce a uniform movement are engaged in time, so that a load transfer from one Mit takes place or from one group of drivers to the other, without stopping the movement. 3. Piezo-Schrittschaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroverzahnung sägezahnförmig ausgeführt ist, jeweils auf dem Mitnehmer und auf dem bewegten Teil.3. Piezo stepping mechanism according to claim 1, characterized in that the Micro toothing is sawtooth-shaped, each on the driver and on the moving part. 4. Piezo-Schrittschaltwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl an den Mitnehmern wie am bewegten Teil nebeneinander Bereiche mit in entgegengesetzter Richtung ausgerichteten Sägezahnverzahnungen angeordnet sind.4. Piezo stepping mechanism according to claim 2, characterized in that Areas on the drivers as well as on the moving part next to each other with sawtooth teeth aligned in the opposite direction are arranged. 5. Piezo-Schriffschaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je­ der Mitnehmer mit je zwei getrennt ansteuerbaren Piezostapeln verbunden ist, die parallel oder annähernd parallel in Vorschubrichtung angeordnet sind, wobei beide zur Kraftentfaltung in Vorschubrichtung eingesetzt werden, wenn ihnen durch die Steuerspannung die gleiche Längung aufgeprägt wird, die jedoch den Mitnehmer außer Eingriff bringen, wenn sie ungleich gelängt wer­ den.5. piezo type switching mechanism according to claim 1, characterized in that each the driver is connected to two separately controllable piezo stacks which are arranged parallel or approximately parallel in the feed direction, both being used for power delivery in the feed direction if the same elongation is impressed on them by the control voltage however, disengage the driver if they are unevenly lengthened the. 6. Piezo-Schrittschaltwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezostapel durch Metallfedern vorgespannt sind, die ein Festkörpergelenk enthalten, das das Ein- und Ausrücken der Mitnehmer in die jeweilige Verzahnung zuläßt.6. Piezo stepping mechanism according to claim 5, characterized in that the Piezo stacks are biased by metal springs that form a solid-state joint included, the engagement and disengagement of the driver in the respective Gearing allows. 7. Piezo-Schrittschaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mitnehmer mit einem Piezostapel verbunden ist, dessen Elektroden so unterteilt geteilt sind, daß der Stapel sowohl gelängt und verkürzt als auch gebogen werden kann.7. Piezo stepping mechanism according to claim 1, characterized in that each driver is connected to a piezo stack, the electrodes of which are divided that the stack is both lengthened and shortened as well can be bent. 8. Piezoschrittschaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mitnehmer mit einem Piezostapel verbunden ist, der jeweils zusätzliche Elektroden enthält, die zusätzlich zum Längen und Verkürzen ein Verbiegen nach dem Schereffekt ermöglichen und dadurch den Eingriff in die Mikroverzahnung steuerbar machen.8. Piezo stepping mechanism according to claim 1, characterized in that everyone Driver connected to a piezo stack, each additional Contains electrodes which, in addition to lengthening and shortening, bend enable after the shear effect and thereby the intervention in the Make micro gearing controllable. 9. Piezo-Schrittschaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mitnehmer mit je zwei getrennt ansteuerbaren Piezostapeln verbunden ist, die in Strecklage unter einem leichten Winkelversatz parallel zur Vorschubrichtung angeordnet sind, wobei beide zur Kraftentfaltung in Vorschubrichtung nach dem Gegenspielerprinzip eingesetzt werden, wenn ihnen durch die Steuerspannung die entgegengesetzte Längungen aufgeprägt werden, die jedoch den Mitnehmer außer Eingriff bringen, wenn sie beide verkürzt werden.9. Piezo stepping mechanism according to claim 1, characterized in that Driver is connected to two separately controllable piezo stacks,  those in the extended position with a slight angular offset parallel to Feed direction are arranged, both of which to develop power in Feed direction can be used according to the opponent principle, if the opposite elongations to them through the control voltage are imprinted, which, however, disengage the driver if they both are shortened. 10. Piezo-Schrittschaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegte Teil eine Linearbewegung ausführt.10. Piezo stepping mechanism according to claim 1, characterized in that the moving part performs a linear movement. 11. Piezo-Schrittschaltwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des bewegten Teils vorzugsweise quadratisch ist und bei dem um 90° versetzt piezoelektrisch angetriebene Mitnehmer paarweise im Gleichtakt von zwei verschiedenen Seiten angreifen.11. Piezo stepping mechanism according to claim 7, characterized in that the Cross section of the moving part is preferably square and in which Piezoelectrically driven drivers offset by 90 ° in pairs Attack common mode from two different sides. 12. Piezo-Schrittschaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegte Teil ein Rotor ist.12. Piezo stepping mechanism according to claim 1, characterized in that the moving part is a rotor. 13. Piezo-Schrittschaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genauen Positionen des bewegten Teils relativ zum Stator in Abhängigkeit von der Zahnposition vermessen und gespeichert sind, so daß eine genaue Positionierung auch ohne zusätzliches Meßsystem möglich ist.13. Piezo stepping mechanism according to claim 1, characterized in that the exact positions of the moving part relative to the stator depending measured from the tooth position and stored so that an accurate Positioning is also possible without an additional measuring system.
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