DE3626507A1

DE3626507A1 - Actuation device

Info

Publication number: DE3626507A1
Application number: DE19863626507
Authority: DE
Inventors: Masakazu Matsugu; Shigeto Kanda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-08-06
Filing date: 1986-08-05
Publication date: 1987-02-19

Abstract

An actuation device is described comprising first elements, second elements and connecting elements for the series connection of the first elements and the second elements. At least one of the first elements and of the second elements is expandable or shrinkable in a given direction if it can be subjected to drive energy. The first and second elements are arranged essentially perpendicularly to this given direction.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvor richtung, genauer gesagt eine Betätigungsvorrichtung, die mit einem piezoelektrischen keramischen Element ar beitet und eine hohe Ansprechgeschwindigkeit besitzt.The present invention relates to an actuator direction, more precisely an actuating device, which ar with a piezoelectric ceramic element works and has a high response speed.

Elektromagnetisch betriebene Betätigungsvorrichtungen sind bekannt. Derartige Betätigungsvorrichtungen besitzen jedoch einen hohen Energieverbrauch, eine niedrige An sprechzeit und einen hohen Geräuschpegel. Desweiteren sind bereits verschiedene Betätigungsvorrichtungen vorgeschla gen worden, mit denen die Nachteile von derartigen elektro magnetisch betriebenen Betätigungsvorrichtungen vermieden werden können. Bei einer dieser Vorrichtungen findet ein dielektrisches Material Verwendung. Beispielsweise besitzt ein aus mehreren Bestandteilen zusammengesetztes keramisches Festlösungsmaterial, das in erster Linie aus Zircontitanat besteht, gute piezoelektrische Eigenschaften und kann als piezoelektrische keramische Betätigungsvorrichtung einge setzt werden. Mit einer derartigen Betätigungsvorrichtung können die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Die Vorrichtung ist kompakt ausgebildet. Die durch das piezoelektrische keramische Element erreichte Ver schiebung ist jedoch gering, und die Einsatzmöglichkeit der Vorrichtung ist auf einen solchen Anwendungsfall be grenzt, bei dem mit Resonanz gearbeitet wird, wie bei spielsweise einem mechanischen Filter.Electromagnetically operated actuators are known. Such actuators have however, high energy consumption, low consumption talk time and a high noise level. Furthermore are already proposed various actuators gene with which the disadvantages of such electro magnetically operated actuators avoided can be. One of these devices takes place dielectric material use. For example a ceramic composed of several components Solid solution material made primarily from zircon titanate consists of good piezoelectric properties and can be used as piezoelectric ceramic actuator turned on be set. With such an actuator can overcome the disadvantages of the prior art will. The device is compact. By the piezoelectric ceramic element reached Ver shift is small, however, and the application the device is on such an application that works with resonance, like at for example a mechanical filter.

Zur Vermeidung der Nachteile dieses piezoelektrischen keramischen Elementes wurden eine laminierte piezoelektrische Betätigungsvorrichtung mit einer Reihe von laminierten piezo elektrischen Elementen und eine bimorphe piezoelektrische Betätigungsvorrichtung mit zwei piezoelektrischen Elemen ten, die miteinander verklebt sind, vorgeschlagen. Fig. 1 zeigt die laminierte piezoelektrische Betätigungsvor richtung. Mit 1 sind die piezoelektrischen Elemente, mit 2 innere Elektroden, mit 3 Isolatoren und mit 4 äußere Elektrodenleiter bezeichnet. Die inneren Elektroden 2 sind in die piezoelektrischen Elemente 1, die beispiels weise aus Keramik bestehen, in einem Intervall von einigen Zehntel µm eingebettet, wobei Abschnitte davon, die zu den Seiten vorstehen, durch die Isolatoren 3 abgedeckt sind. Je der übernächster äußerer Elektrodenleiter 4 ist an die innere Elektrode 2 elektrisch angeschlossen. Wenn eine vorgegebene Spannung über eine äußere Stromversorgung an die äußeren Elektrodenleiter 4 angelegt wird, expandieren die piezoelektrischen Vorrichtungen 1 in Höhenrichtung. Wenn die Polarität der angelegten Spannung umgekehrt wird, schrumpfen die piezoelektrischen Vorrichtungen in Höhen richtung. Das Expansions- und Schrumpfverhalten der piezo elektrischen Vorrichtungen 1 kann daher durch Änderung der Amplitude und der Polarität der an die Elektroden an gelegten Spannung gesteuert werden. Eine solche Be tätigungsvorrichtung besitzt eine hohe Geschwindigkeit, jedoch beträgt die Verschiebung nur etwa 0-1% der Gesamtlänge. Wenn beispielsweise eine Spannung von 100 V an eine Vorrichtung angelegt wird, die eine Länge von 10 mm und 100 piezoelektrische Elemente einer Laminat dicke von 100 µm besitzt, beträgt die Verschiebung nur etwa 10 µm.To avoid the disadvantages of this piezoelectric ceramic element, a laminated piezoelectric actuator having a series of laminated piezoelectric elements and a bimorph piezoelectric actuator having two piezoelectric elements which are glued together have been proposed. Fig. 1 shows the laminated piezoelectric actuating device. 1 with the piezoelectric elements, with 2 inner electrodes, with 3 insulators and with 4 outer electrode conductors. The inner electrodes 2 are embedded in the piezoelectric elements 1 , which are made of ceramic, for example, in an interval of a few tenths of a μm, portions of which protrude to the sides being covered by the insulators 3 . Each of the next but one outer electrode conductor 4 is electrically connected to the inner electrode 2 . When a predetermined voltage is applied to the outer electrode leads 4 through an external power supply, the piezoelectric devices 1 expand in the height direction. When the polarity of the applied voltage is reversed, the piezoelectric devices shrink in the vertical direction. The expansion and shrinkage behavior of the piezoelectric devices 1 can therefore be controlled by changing the amplitude and polarity of the voltage applied to the electrodes. Such an actuator has a high speed, but the displacement is only about 0-1% of the total length. For example, if a voltage of 100 V is applied to a device that has a length of 10 mm and 100 piezoelectric elements with a laminate thickness of 100 μm, the displacement is only about 10 μm.

Um eine größere Verschiebung zu erreichen, ist es er forderlich, die Zahl der piezoelektrischen Elemente oder die angelegte Spannung zu erhöhen. Eine Erhöhung der Zahl der piezoelektrischen Elemente ist jedoch aufgrund der Erhöhung der Größe der Elemente in Expansionsrichtung nicht möglich, und ein Erhöhen der angelegten Spannung wird durch das Durchschlagen der Isolierung begrenzt. Es ist daher schwierig, mit einer relativ niedrigen An triebsenergie eine hohe Verschiebung zu erreichen. Die Starrheit des piezoelektrischen Elementes ist ebenfalls elektrischen Elemente von der Stabilität und Haltbarkeit her ebenfalls nicht vorteilhaft ist.To achieve a major shift, it is him required the number of piezoelectric elements or to increase the applied voltage. An increase in the number of the piezoelectric elements, however, is due to the Increasing the size of the elements in the direction of expansion not possible, and increasing the applied voltage is limited by the insulation breaking through. It is therefore difficult with a relatively low level drive energy to achieve a high shift. The Rigidity of the piezoelectric element is also electrical elements of the stability and durability forth is also not advantageous.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungs vorrichtung der angegebenen Art zu schaffen, die einen neuartigen Aufbau besitzt, mit dem mit einem geringen Ener gieaufwand eine große Verschiebung erreicht werden kann.The invention has for its object an actuation device of the specified type to create a has a new structure, with that with a low energy a large shift can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Betätigungs vorrichtung gelöst, die ein erstes Element und ein zweites Element besitzt, von denen mindestens eines in einer vorge gebenen Richtung expandierbar und schrumpfbar ist, wenn es mit Antriebsenergie beaufschlagt wird, wobei das erste und zweite Element in Reihe im wesentlichen senkrecht zu der vorgegebenen Richtung angeordnet sind. Durch Beauf schlagung der expandierbaren und schrumpfbaren Elemente mit Antriebsenergie werden die Verschiebungen der ent sprechenden Elemente über ein Verbindungselement auf summiert, so daß eine große Verschiebung erreicht wird. Die auf die Vielzahl der Elemente aufgebrachte Energie kann etwa der entsprechen, die zum Betreiben eines Ele mentes erforderlich ist, so daß die gewünschte Verschiebung mit geringer Energie erreicht wird.This object is achieved by an actuation device solved, the first element and a second Has element, of which at least one is pre-selected given direction is expandable and shrinkable if it is powered by propulsion, the first and second element in series substantially perpendicular to the predetermined direction are arranged. By Beauf Beat the expandable and shrinkable elements with drive energy the shifts of the ent speaking elements on a connecting element summed up so that a large shift is achieved. The energy applied to the multitude of elements can roughly correspond to that required to operate an Ele mentes is required so that the desired shift is achieved with low energy.

Unter anderem sind piezoelektrische keramische Elemente, beispielsweise PZT- oder PLZT-Elemente, für die expandier baren und schrumpfbaren Elemente der vorliegenden Er findung geignet. Mit einem solchen Material wird eine hohe Ansprechgeschwindigkeit erreicht.Among others, piezoelectric ceramic elements, for example PZT or PLZT elements for which expand edible and shrinkable elements of the present Er suitable. With such a material high response speed achieved.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei spielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen er läutert. Im folgenden Text wird ein Element, das durch Auf bringung von Antriebsenergie verschoben wird (expandiert oder schrumpft), als Betätigungselement bezeichnet, während ein Element, das nicht verschoben wird, als nicht betätig tes Element benannt wird. Es zeigen:The invention is explained below with reference to exemplary embodiments play in connection with the drawing in detail purifies. In the following text, an element that is marked by Up Bringing power is postponed (expanded or shrinks), referred to as the actuator, while an element that is not moved as not actuated element is named. Show it:

Fig. 1 eine laminierte piezoelektrische Vor richtung nach dem Stand der Technik; Figure 1 is a laminated piezoelectric device according to the prior art.

Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsge mäß ausgebildeten Betätigungsvorrichtung; Fig. 2 shows an embodiment of an actuation device designed in accordance with the invention;

Fig. 3 ein Verbindungselement, das bei der in Fig. 2 dargestellten Betätigungsvor richtung Verwendung findet; Fig. 3 shows a connecting element which is used in the direction of operation shown in Fig. 2;

Fig. 4 den Antrieb der Betätigungsvorrichtung der Fig. 2; Fig. 4 shows the drive of the actuating device of Fig. 2;

Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Be tätigungsvorrichtung; Fig. 5 shows another embodiment of an actuating device designed according to the invention;

Fig. 6 den Antrieb der Betätigungsvorrichtung der Fig. 5; Fig. 6 shows the drive of the actuator of FIG. 5;

Fig. 7 den Antrieb der Betätigungsvorrichtung der Fig. 2, wobei alle Elemente Be tätigungselemente sind; und Fig. 7, the drive of the actuator of Figure 2, wherein all elements are actuating elements. and

Fig. 8 den Antrieb der in Fig. 5 gezeigten Betätigungsvorrichtung, wobei sämt liche Elemente Betätigungselemente sind. Fig. 8, the drive of the actuating device shown in Fig. 5, wherein all elements are actuating elements.

Die Fig. 2A und 2B zeigen eine Ausführungsform einer er findungsgemäß ausgebildeten Betätigungsvorrichtung. Hier bei handelt es sich um eine freitragende Konstruktion, bei der die in Fig. 1 dargestellten piezoelektrischen Elemente Verwendung finden. Mit 5 sind Trägerelemente be zeichnet, bei denen es sich um aus Isolationsmaterialien hergestellte nicht betätigte Elemente handelt. Mit 6 sind Isolationslagen und mit 7 Verbindungselemente bezeichnet. Entsprechende Elemente wie in Fig. 1 gezeigt sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Figs. 2A and 2B show an embodiment of he invention designed according to the actuating device. This is a self-supporting construction in which the piezoelectric elements shown in FIG. 1 are used. With 5 support elements are referred to, which are non-actuated elements made of insulation materials. With 6 insulation layers and 7 connecting elements. Corresponding elements as shown in Fig. 1 are given the same reference numerals.

Ein Ende eines jeden piezoelektrischen Elementes 1 und ein Ende eines jeden Lagerelementes 5 sind über Ver bindungselemente 7, beispielsweise keramische Elemente, miteinander verbunden. Eine Vielzahl von diesen Elementen ist über die Verbindungselemente 7 in Reihe miteinander verbunden, und zwar im wesentlichen senkrecht zur Expansions/ Schrumpfrichtung (Betätigungsrichtung) der piezoelektrischen Elemente 1, die durch einen Pfeil angedeutet ist. Die Ver bindungselemente 7 können mit Ausnehmungen versehen sein, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Enden des piezoelektrischen Elementes 1 und des Trägerelementes 5 sind mit Hilfe von Epoxidharz mit den Schenkeln des mit einer Ausnehmung ver sehenen Elementes verklebt. Die piezoelektrischen Elemente 1 und die Trägerelemente 5 bilden zusammen eine polygon förmige Säule. Die gegenüberliegenden Seiten der piezo elektrischen Elemente 1 und der Trägerelemente 5 sind ebenfalls mit Hilfe von Epoxidharz mit den äußeren Elektro denleitern 4 verklebt. Wie in Fig. 2B gezeigt, sind die äußeren Elektrodenleiter dreidimensional mit Hilfe der Iso lationslagen 6, beispielsweise Abstandselemente aus Mylar, so miteinander gekoppelt, daß sie zu den äußeren Elektroden leitern 4 auf der gegenüberliegenden Seite der benachbar ten Trägerelemente 5 führen. Auf den gegenüberliegenden Enden der Betätigungsvorrichtung, die die laminierten piezoelektrischen Elemente 1 und Trägerelemente 6 umfaßt, sind die piezoelektrischen Elemente 1 angeordnet. An die keramischen Elemente an den offenen Endflächen der piezo elektrischen Elemente 1 sind Leitungsdrähte angeschlossen, die zu einer äußeren Stromquelle führen, um die keramischen Elemente an die äußeren Elektrodenleiter 4 anzuschließen. Das Ende des Elementes an der offenen Endfläche der Ver bindungseinheit ist fixiert.One end of each piezoelectric element 1 and one end of each bearing element 5 are connected to one another via connecting elements 7 , for example ceramic elements. A large number of these elements are connected to one another in series via the connecting elements 7 , essentially perpendicular to the direction of expansion / shrinkage (direction of actuation) of the piezoelectric elements 1 , which is indicated by an arrow. The connecting elements 7 can be provided with recesses, as shown in FIG. 3. The ends of the piezoelectric element 1 and the carrier element 5 are glued with the help of epoxy resin to the legs of the element seen with a recess ver. The piezoelectric elements 1 and the carrier elements 5 together form a polygonal column. The opposite sides of the piezoelectric elements 1 and the carrier elements 5 are also glued to the outer electrical conductor 4 with the help of epoxy resin. As shown in Fig. 2B, the outer electrode conductors are three-dimensionally coupled with the aid of the insulation layers 6 , for example spacer elements made of Mylar, in such a way that they lead to the outer electrode conductors 4 on the opposite side of the adjacent carrier elements 5 . The piezoelectric elements 1 are arranged on the opposite ends of the actuating device, which comprises the laminated piezoelectric elements 1 and carrier elements 6 . Lead wires are connected to the ceramic elements on the open end faces of the piezoelectric elements 1 , which lead to an external power source in order to connect the ceramic elements to the external electrode conductors 4 . The end of the element on the open end face of the connecting unit is fixed.

Fig. 4 zeigt den angetriebenen Zustand der in Fig. 2 dar gestellten Betätigungsvorrichtung. Mit 8 sind Leitungs drähte bezeichnet. Ein Ende der beiden Leitungsdrähte 8 ist an einen der äußeren Elektrodenleiter 4 der piezo elektrischen Elemente 1 angeschlossen, während das andere Ende an die nicht gezeigte äußere Stromversorgung ange schlossen ist. Wenn eine Spannung an die Leitungsdrähte 8 angelegt wird, liegt sie an allen äußeren Elektrodenlei tern 4 über die dreidimensional angeordneten Leiter an den Verbindungselementen 7 an. Da das Betätigungselement eines jeden piezoelektrischen Elementes 1 in Abhängigkeit von der Spannung Va in der durch den Pfeil angedeuteten Weise expandiert oder schrumpft, werden die Verschiebungen eines jeden Elementes von einem Ende zum anderen auf addiert. Wenn die Verschiebung eines jeden Betätigungsele mentes d beträgt und die Zahl der Betätigungselemente m beträgt, beträgt die Verschiebung zwischen dem festen Ende und dem gegenüberliegenden offenen Ende md, wenn die Spannung Va angelegt wird. Fig. 4 shows the driven state of the actuator shown in Fig. 2 is. With 8 line wires are designated. One end of the two lead wires 8 is connected to one of the outer electrode conductors 4 of the piezoelectric elements 1 , while the other end is connected to the external power supply, not shown. When a voltage is applied to the lead wires 8 , it is applied to all outer electrode leads 4 via the three-dimensionally arranged conductors at the connecting elements 7 . Since the actuating element of each piezoelectric element 1 expands or shrinks depending on the voltage Va in the manner indicated by the arrow, the displacements of each element are added from one end to the other. When the displacement of each actuator is d and the number of actuators is m , the displacement between the fixed end and the opposite open end is md when the voltage Va is applied.

Das bei der vorliegenden Ausführungsform Verwendung findende Betätigungselement besitzt den in Fig. 1 gezeigten Auf bau und weist eine Vielzahl von laminierten piezoelektrischen Elementen auf. Gemäß Fig. 2 sind die äußeren Elektroden leiter 4 an innere Elektroden (nicht gezeigt) in den piezo elektrischen Elementen angeschlossen, und die Betätigungs elemente expandieren und schrumpfen gemäß dem in Verbindung mit Fig. 1 erläuterten Prinzip.The actuator used in the present embodiment has the structure shown in Fig. 1 and has a plurality of laminated piezoelectric elements. Referring to FIG. 2, the outer electrodes are conductor 4 (not shown) on inner electrodes connected to the piezoelectric elements and the actuating elements expand and shrink according to the principle explained in connection with FIG. 1,.

Die in Fig. 3 dargestellten Verbindungselemente 7 werden erfindungsgemäß verwendet, um die Betätigungselemente mit den nicht betätigten Elementen zu verbinden. In einem später noch zu beschreibenden Fall, in dem die Betätigungs vorrichtung nur aus Betätigungselementen besteht, können benachbarte Betätigungselemente einstückig ausgebildet sein, so daß die Verbindungselemente in Fortfall kommen können.The connecting elements 7 shown in FIG. 3 are used according to the invention to connect the actuating elements to the non-actuated elements. In a case to be described later, in which the actuating device consists only of actuating elements, adjacent actuating elements can be formed in one piece, so that the connecting elements can be omitted.

Bei der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten freitragenden Betätigungsvorrichtung, bei der m Betätigungselemente, wie beispielsweise piezoelektrische Elemente, und m - 1 nicht be tätigte Elemente Verwendung finden, wird eine maximale Ver schiebung erhalten, die m (2) × so groß ist wie die Verschiebung eines jeden Betätigungselementes. Somit kann die Zahl der Betätigungselemente oder piezoelektrischen Elemente, die laminiert werden muß, um die gleiche Ver schiebung wie bei der laminierten Betätigungsvorrichtung nach dem Stand der Technik zu erhalten, herabgesetzt werden, und die Steifigkeit der Betätigungselemente gegenüber Biegebeanspruchungen kann durch das Verbinden der Be tätigungselemente mit den nicht betätigten Elementen er höht werden. Die angelegte Spannung kann 1/m der Spannung betragen, die zum Erhalt der gleichen Verschiebung bei der laminierten Betätigungsvorrichtung nach dem Stand der Technik erforderlich ist. Insgesamt wird eine Betätigungs vorrichtung mit einem hohen Wirkungsgrad und einer hohen Ansprechgeschwindigkeit erzielt.In the cantilevered actuator shown in FIGS. 2 to 4, in which m actuators, such as piezoelectric elements, and m -1 not actuated elements are used, a maximum displacement is obtained which is m (2) × as large like the displacement of each actuator. Thus, the number of actuators or piezoelectric elements that must be laminated to obtain the same displacement as that of the laminated actuator of the prior art can be reduced, and the rigidity of the actuators against bending stress can be increased by connecting the actuators can be increased with the elements not actuated. The applied voltage may be 1 / m of the voltage required to obtain the same displacement in the prior art laminated actuator. Overall, an actuator with a high efficiency and a high response speed is achieved.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die Betätigungsele mente im wesentlichen senkrecht zur Verschiebungs-richtung oder Antriebsrichtung der Vorrichtung angeordnet. Selbst wenn daher die Zahl der Betätigungselemente erhöht wird, um die Verschiebung zu erhöhen, steigt die Größe der Vor richtung in Verschiebungsrichtung nicht an. As can be seen from the drawing, the actuators are elements essentially perpendicular to the direction of displacement or drive direction of the device. Self therefore, if the number of actuators is increased, to increase the shift, the size of the pre increases not in the direction of displacement.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungs gemäß ausgebildeten Betätigungsvorrichtung. Fig. 6 zeigt die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung im Antriebszustand. Die verwendeten Bezugszeichen entsprechen denen der Fig. 3 und 4. Fig. 5 shows a further embodiment of an actuating device designed according to the Invention. Fig. 6 shows the device shown in Fig. 5 in the drive state. The reference symbols used correspond to those of FIGS. 3 and 4.

Die Betätigungsvorrichtung dieser Ausführungsform ist an zwei Punkten gelagert, wobei sie zwei freitragende Be tätigungsvorrichtungen der vorhergehenden Ausführungsfor men besitzt, welche so miteinander verbunden sind, daß am Mittelpunkt der Verbindungseinheit die maximale Verschiebung erzielt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform finden 2 (m+1) piezoelektrische Elemente 1, die Betätigungs elemente darstellen, und 2m Trägerelemente 5, die nicht betätigte Elemente bilden, Verwendung. Die beiden piezo elektrischen Elemente 1 in der Mitte sind über das Ver bindungselement 7, beispielsweise aus Keramik, miteinander verbunden, und die piezoelektrischen Elemente 1 sowie die Trägerelemente 7 sind nacheinander mit den mittleren piezoelektrischen Elementen 1 gekoppelt. Die äußeren Elektrodenleiter 4 zum Anlegen einer Spannung und die Ver bindung der leitenden Filme zwischen den Elemente sind in entsprechender Weise wie bei der vorhergehenden Aus führungsform ausgebildet und werden an dieser Stelle nicht weiter erläutert. Am mittleren Verbindungselement sind die positiven und negativen äußeren Elektrodenleiter 4 auf gegenüberliegenden Seiten des piezoelektrischen Elementes 1 an der Isolationslage 6 miteinander verbunden.The actuator of this embodiment is mounted on two points, wherein it has two cantilever actuators Be the previous Ausführungsfor men, which are connected so that the maximum displacement is achieved at the center of the connecting unit. In the present embodiment, 2 (m +1) piezoelectric elements 1 , which represent actuation elements, and 2 m carrier elements 5 , which form non-actuated elements, are used. The two piezoelectric elements 1 in the middle are connected to one another via the connecting element 7 , for example made of ceramic, and the piezoelectric elements 1 and the carrier elements 7 are successively coupled to the central piezoelectric elements 1 . The outer electrode conductor 4 for applying a voltage and the connection of the conductive films between the elements are formed in a manner corresponding to the previous embodiment and are not further explained at this point. At the middle connecting element, the positive and negative outer electrode conductors 4 are connected to one another on the insulation layer 6 on opposite sides of the piezoelectric element 1 .

Die piezoelektrischen Elemente 1 der Betätigungselemente am gegenüberliegenden Ende der vorliegenden Betätigungs vorrichtung besitzen fixierte Enden. Die Leitungsdrähte 8 sind an die keramischen Elemente an den offenen Endflächen angeschlossen. Einer der äußeren Elektrodenleiter 4 und der Leitungsdrähte 8 sind so miteinander verbunden, daß eine Spannung an den äußeren Elektrodenleiter 4 angelegt werden kann. Wenn eine Spannung von einer äußeren Strom quelle (nicht gezeigt) an die Leitungsdrähte 8 angelegt wird, expandieren oder schrumpfen die piezoelektrischen Elemente 1, wie durch die Pfeile angedeutet. Die Verschiebung des m-ten piezoelektrischen Elementes 1 vom Ende der Vor richtung beträgt md, wobei d die Verschiebung eines jeden piezoelektrischen Elementes 1 bedeutet. Auf diese Weise wird in der Mitte eine maximale Verschiebung erzielt.The piezoelectric elements 1 of the actuators at the opposite end of the present actuator have fixed ends. The lead wires 8 are connected to the ceramic elements on the open end faces. One of the outer electrode conductors 4 and the lead wires 8 are connected to one another in such a way that a voltage can be applied to the outer electrode conductor 4 . When a voltage from an external power source (not shown) is applied to the lead wires 8 , the piezoelectric elements 1 expand or shrink as indicated by the arrows. The shift of the m-th piezoelectric element 1 from the end of md is pre direction, the displacement of each piezoelectric element 1 d means. In this way, a maximum shift is achieved in the middle.

Bei der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Betätigungsvor richtung, bei der die maximale Verschiebung in der Mitte erreicht wird, wird diese maximale Verschiebung von (m+1) d (wobei m=1 ist) erreicht, wenn 2 (m+1) Betätigungs elemente, beispielsweise piezoelektrische Elemente 1, und 2m nicht betätigte Elemente verwendet werden. So mit kann daher wie bei der in Fig. 2 gezeigten Betätigungs vorrichtung durch die vorliegende Vorrichtung die Zahl der Betätigungselemente, beispielsweise piezoelektrische Ele mente 1, die bei der laminierten Betätigungsvorrichtung des Standes der Technik erforderlich ist, verringert und die Steifigkeit erhöht werden. Die angelegte Spannung kann 1/(m+1) der Spannung betragen, die bei der laminierten Betätigungsvorrichtung des Standes der Technik erforderlich ist, um die gleiche Verschiebung zu erzielen.When in Figs. 5 and 6 Betätigungsvor direction in which the maximum displacement is achieved in the middle, this maximum shift of (m + 1) d (where m = 1) is obtained when 2 (m +1 ) Actuating elements, for example piezoelectric elements 1 , and 2 m non-actuated elements are used. Thus, as with the actuating device shown in FIG. 2, the present device can reduce the number of actuating elements, for example piezoelectric elements 1 , which is required in the laminated actuating device of the prior art, and increases the rigidity. The applied voltage may be 1 / (m +1) of the voltage required in the prior art laminated actuator to achieve the same displacement.

Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die piezo elektrischen Elemente als einachsige Betätigungselemente verwendet, obwohl die Elemente der erfindungsgemäß ausge bildeten Betätigungsvorrichtung nicht auf eine solche Aus führungsform beschränkt sind. Beispielsweise kann ein Ele ment Verwendung finden, das eine thermische Expansions (Schrumpf)-Funktion besitzt, und irgendein Element, das ver formt wird, wenn Antriebsenergie (beispielsweise eine Spannung, ein Strom, Wärmeenergie, Lichtenergie, Magnetis mus etc.) aufgebracht wird, um eine Verschiebung zu bewir ken.In the present embodiment, the piezo electrical elements as uniaxial actuators used, although the elements of the invention did not form actuator on such are limited. For example, an Ele ment use, which is a thermal expansion (Shrink) function, and any element that ver is formed when drive energy (e.g. a Voltage, a current, thermal energy, light energy, magnetis mus etc.) is applied to cause a shift ken.

Die Betätigungselemente und die nicht betätigten Elemente können abwechselnd angeordnet werden, wie bei der vorstehenden Ausführungsform, oder es können Betätigungselemente mit ent gegengesetzten Expansions/Schrumpfrichtungen kombiniert werden, um eine wirksame Verschiebung zu erreichen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschrie bene Ausführungsform beschränkt, sondern es können diverse Änderungen in der Form und Zahl der Betätigungselemente durchgeführt werden, je nach der gewünschten Verschiebung, der Einfachheit und der Kosten der Herstellung und der Spe zifikation der angetriebenen Vorrichtung. Bei der vor stehend beschriebenen Ausführungsform werden die Betätigungs elemente gleichzeitig über eine Stromversorgung oder eine Antriebsquelle angetrieben, obwohl sie auch einzeln betrie ben werden können.The actuators and the non-actuated elements can be arranged alternately, as in the above Embodiment, or it can actuators with ent opposite expansion / shrink directions combined to achieve an effective shift. The present invention is not as described above bene embodiment limited, but it can be diverse Changes in the shape and number of actuators depending on the desired shift, the simplicity and cost of manufacturing and saving certification of the driven device. At the front standing described embodiment are the actuation elements simultaneously via a power supply or a Drive source powered, although it also operated individually can be used.

Die Verbindungselemente zum Verbinden der Betätigungsele mente können einen einfachen Aufbau besitzen, wie in Fig. 3 gezeigt, oder es können Verbindungselemente einer ande ren Form in Verbindung mit einer anderen Verbindungsmethode in Abhängigkeit von der speziellen Konstruktion der Vor richtung Verwendung finden. In jedem Fall ist es wesentlich, daß die Betätigungselemente und die nicht betätigten Ele mente durch die Verbindungselemente gemeinsam verschoben werden.The connecting elements for connecting the actuating elements can have a simple structure, as shown in FIG. 3, or connecting elements of a different shape can be used in connection with a different connection method depending on the special construction of the device. In any case, it is essential that the actuating elements and the non-actuated elements be moved together by the connecting elements.

Die Elemente 1 und 5 müssen nicht unbedingt parallel zuein ander angeordnet sein. Sie können vielmehr auch zur Richtung der Anordnung oder zur Richtung senkrecht zur Anordnungs richtung geneigt sein.The elements 1 and 5 do not necessarily have to be arranged parallel to each other. Rather, they can also be inclined to the direction of the arrangement or to the direction perpendicular to the arrangement direction.

Die offenen Enden der Verbindungseinheiten der freitra genden Betätigungsvorrichtungen können in der in Fig. 5 gezeigten Weise miteinander verbunden werden, um eine Be tätigungsvorrichtung herzustellen, die eine geschlossene Verbindungseinheit besitzt. Da die Betätigungselemente und die nicht betätigten Elemente in Reihe angeordnet sind, um eine zylinderförmige oder polygonförmige Säule auszubil den, wird die Steifigkeit weiter verbessert. Durch An ordnung einer Vielzahl von festen Bereichen wird eine Viel zahl von angetriebenen Bereichen geschaffen, die beständige Verschiebungen erfahren, so daß die Antriebskraft reduziert werden kann. Der Anwendungsbereich der erfindungsgemäß aus gebildeten Betätigungsvorrichtung wird daher erweitert.The open ends of the connecting units of the free-moving actuators can be connected to each other in the manner shown in Fig. 5 to produce an actuating device having a closed connecting unit. Since the actuators and the non-actuated elements are arranged in series to form a cylindrical or polygonal column, the rigidity is further improved. By arranging a variety of fixed areas, a lot of number of driven areas are created, which experience constant displacements, so that the driving force can be reduced. The field of application of the actuating device formed according to the invention is therefore expanded.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform und einer später beschriebenen Ausführungsform sind die Elemente im wesentlichen senkrecht zur Verschiebungsrichtung in einem statischen Zustand angeordnet, in dem keine Spannung ange legt wird. Alternativ dazu können die Elemente auch in der in den Fig. 4 und 6 gezeigten Weise im spannungs freien Zustand und im geschrumpften Zustand bei Anliegen einer Spannung angeordnet werden. In the embodiment described above and an embodiment described later, the elements are arranged substantially perpendicular to the direction of displacement in a static state in which no voltage is applied. Alternatively, the elements can also be arranged in the manner shown in FIGS. 4 and 6 in the tension-free state and in the shrunk state when a voltage is applied.

Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Er findung werden Betätigungselemente anstelle der nicht be tätigten Elemente 5 der in Fig. 5 dargestellten Betätigungs vorrichtung verwendet, wobei die Vorrichtung durch erste und zweite Betätigungselemente gebildet wird.In another embodiment of the present invention, actuating elements are used instead of the non-actuated elements 5 of the actuating device shown in FIG. 5, the device being formed by first and second actuating elements.

Die Fig. 7 und 8 zeigen den Antriebszustand der aus den ersten Betätigungselementen und zweiten Betätigungsele menten gebildeten Betätigungsvorrichtungen. Fig. 7 zeigt eine freitragende Betätigungsvorrichtung ähnlich der in Fig. 2 dargestellten Betätigungsvorrichtung, während Fig. 8 eine an zwei Punkten gelagerten Betätigungsvorrichtung ähn lich der Vorrichtung der Fig. 5 zeigt, die eine maximale Verschiebung in der Mitte der Vielzahl der miteinander ver bundenen Elemente besitzt. Mit den Bezugszeichen 1 und 11 sind piezoelektrische Elemente der ersten Betätigungsele mente und der zweiten Betätigungselemente bezeichnet. Die piezoelektrischen Elemente 1 und die piezoelektrischen Ele mente 2 expandieren und schrumpfen in entgegengesetzte Richtungen, wenn eine Spannung angelegt wird. Die anderen Bezugszeichen in den Fig. 7 und 8 bezeichnen ent sprechende Elemente der Fig. 2 und 5. FIGS. 7 and 8 show the driving state of the actuating devices formed elements of the first and second actuators Betätigungsele. Fig. 7 shows a cantilever actuator similar to the actuator shown in Fig. 2, while Fig. 8 shows a two-point actuator similar to the device of Fig. 5 showing a maximum displacement in the middle of the plurality of interconnected elements owns. Reference numerals 1 and 11 designate piezoelectric elements of the first actuating elements and the second actuating elements. The piezoelectric elements 1 and the piezoelectric elements 2 expand and shrink in opposite directions when a voltage is applied. The other reference numerals in FIGS. 7 and 8 denote corresponding elements of FIGS. 2 and 5.

Gemäß Fig. 7 ist ein Ende des piezoelektrischen Elementes 1 über das Verbindungselement 7, das beispielsweise aus Keramik besteht, an ein Ende des anderen piezoelektrischen Elementes 11 gekoppelt. Eine Vielzahl von derartigen Paaren ist reihenweise im wesentlichen senkrecht zur Verschiebungs (Betätigungs) Richtung der piezoelektrischen Elemente 1 und 11 angeordnet, wie durch die Pfeile angedeutet. Die Ver bindungselemente 7 können die in Fig. 3 dargestellten, mit Ausnehmungen versehenen Elemente sein. Die Enden der piezo elektrischen Elemente 1 und 11 sind mit Hilfe von Epoxid harz mit den Schenkeln der Elemente 7 verklebt. Wie in Fig. 2A dargestellt, sind auch die äußeren Elektrodenleiter 4 mit den gegenüberliegenden Seiten der piezoelektrischen Elemente 1 und 11 mit Hilfe von Epoxidharz verklebt. Wie in Fig. 2B dargestellt, sind die äußeren Elektrodenleiter über die Isolationslagen, beispielsweise Abstandselemente aus Mylar, dreidimensional gekoppelt, so daß sie zu den äußeren Elektrodenleitern 4 auf der gegenüberliegenden Seite der benachbarten Endflächen der piezoelektrischen Elemente 1 oder 11 hin leiten, um diese mit den äußeren Elektroden leitern 4 zu verbinden. Auf den gegenüberliegenden Enden der Betätigungsvorrichtung, die mit den laminierten piezo elektrischen Elementen 1 und 11 versehen ist, sind die piezoelektrischen Elemente angeordnet. Die zu den äußeren Elektroden führenden Leitungsdrähte sind an die Keramik an den offenen Enden der piezoelektrischen Elemente ange schlossen, um diese mit einem der äußeren Elektrodenleiter 4 zu verbinden. Mit 8 sind Leitungsdrähte bezeichnet, die an die äußeren Elektrodenleiter 4 der piezoelektrischen Elemente 1 und 11 angeschlossen sind. Wenn eine Spannung von außen an die Leitungsdrähte 8 angelegt wird, schrumpfen die Elemente in der durch die Pfeile gezeigten Art und Weise, und die Spannung liegt an allen äußeren Elektroden leitern 4 der Fig. 2 über die dreidimensional angeordne ten Leiter an den Verbindungselementen 7 an. Die Be tätigungselemente 1 der piezoelektrischen Elemente 1 expandieren (oder schrumpfen) in Abhängigkeit von der Spannung Va, und die Betätigungselemente der piezo elektrischen Elemente 11 schrumpfen (oder expandieren) so, daß sich die Verschiebungen der Betätigungselemente von ei nem Ende bis zum anderen Ende addieren. Wenn die Verschiebung eines jeden piezoelektrischen Elementes 1 und 11 d beträgt, die Zahl der piezoelektrischen Elemente 1m und die Zahl der piezoelektrischen Elemente 11 (m - 1) beträgt, beträgt die Ver schiebung am Ende (2m+1) d, wenn die Spannung Va angelegt wird.According to Fig. 7, one end of the piezoelectric element 1 via the connecting member 7, which consists for example of ceramic, coupled to one end of the other piezoelectric element 11. A plurality of such pairs are arranged in rows substantially perpendicular to the displacement (actuation) direction of the piezoelectric elements 1 and 11 , as indicated by the arrows. The connecting elements 7 can be the elements shown in FIG. 3 with recesses. The ends of the piezoelectric elements 1 and 11 are glued to the legs of the elements 7 with the aid of epoxy resin. As shown in FIG. 2A, the outer electrode conductors 4 are also glued to the opposite sides of the piezoelectric elements 1 and 11 with the aid of epoxy resin. As shown in FIG. 2B, the outer electrode conductors are three-dimensionally coupled via the insulation layers, for example spacer elements made of Mylar, so that they lead to the outer electrode conductors 4 on the opposite side of the adjacent end faces of the piezoelectric elements 1 or 11 so as to do so to connect the outer electrode conductors 4 . The piezoelectric elements are arranged on the opposite ends of the actuation device provided with the laminated piezoelectric elements 1 and 11 . The lead wires leading to the outer electrodes are connected to the ceramic at the open ends of the piezoelectric elements in order to connect them to one of the outer electrode conductors 4 . With 8 are designated lead wires which are connected to the outer electrode conductor 4 of the piezoelectric elements 1 and 11 . When an external voltage is applied to the lead wires 8 , the elements shrink in the manner shown by the arrows, and the voltage is present on all outer electrode conductors 4 of FIG. 2 via the three-dimensionally arranged conductors at the connecting elements 7 . Be the actuators 1 of the piezoelectric elements 1 expand (or shrink) depending on the voltage Va , and the actuators of the piezoelectric elements 11 shrink (or expand) so that the displacements of the actuators from one end to the other end add up . When the displacement of each piezoelectric element is 1 and 11 d , the number of the piezoelectric elements is 1 m and the number of the piezoelectric elements is 11 (m -1), the displacement at the end is (2 m +1) d when the Voltage Va is applied.

Bei der freitragenden Betätigungsvorrichtung der Fig. 7 finden m erste Betätigungselemente, beispielsweise piezo elektrische Elemente 1, und m - 1 zweite Betätigungselemente, beispielsweise piezoelektrische Elemente 11, Verwendung, die in der entgegengesetzten Richtung zu den ersten Be tätigungselementen expandieren und schrumpfen. Hierbei wird eine maximale Verschiebung von (2m - 1) d erzielt (wobei m 2 ist). Somit kann die Zahl der zu laminierenden Betätigungs elemente, um die gleiche Verschiebung wie bei der laminier ten Betätigungsvorrichtung des Standes der Technik zu erreichen, beträchtlich verringert werden, und die Steifig keit der Betätigungselemente gegenüber Biegebeanspruchungen wird durch eine Kopplung der ersten Betätigungselemente mit den zweiten Betätigungselementen erhöht. Die angelegte Spannung kann 1/(2m - 1) der Spannung betragen, die bei der laminierten Betätigungsvorrichtung des Standes der Technik erforderlich ist, um die gleiche Verschiebung zu erreichen. Es wird somit eine Betätigungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe An sprechgeschwindigkeit besitzt. Die Größe der Vorrichtung in Verschiebungsrichtung kann reduziert werden.Found at the cantilevered actuator of Figure 7 m first actuating elements, for example piezoelectric elements 1, and m -. 1 second actuating elements, for example piezoelectric elements 11, use the tätigungselementen in the opposite direction to the first Be expand and shrink. A maximum shift of (2 m - 1) d is achieved (where m is 2). Thus, the number of actuators to be laminated to achieve the same displacement as in the laminated actuator of the prior art can be reduced considerably, and the rigidity of the actuators against bending stress is achieved by coupling the first actuators to the second actuators elevated. The applied voltage may be 1 / (2 m -1) of the voltage required in the prior art laminated actuator to achieve the same displacement. An actuating device is thus made available which has a high efficiency and a high speaking speed. The size of the device in the direction of displacement can be reduced.

Die in Fig. 8 gezeigte Betätigungsvorrichtung besitzt zwei freitragende Betätigungsvorrichtungen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, die so miteinander verbunden sind, daß eine maximale Verschiebung in der Mitte der ver bundenen Einheit erreicht wird. Bei der vorliegenden Aus führungsform finden 2 (m+1) piezoelektrische Elemente 1 und 2m piezoelektrische Elemente 5 Verwendung, und die beiden piezoelektrischen Elemente 1 in der Mitte sind über das Verbindungselement 7, beispielsweise aus Keramik, mit einander verbunden, während die piezoelektrischen Elemente 1 nacheinander mit den mittig angeordneten piezoelektrischen Elementen 1 gekoppelt sind. Die Ausbildung der äußeren Elek trodenleiter 4 zur Anlegung einer Spannung und die Verbindung der Leiter 4 mit den Elementen entsprechen denen der vor stehend beschriebenen Ausführungsform, so daß hier auf eine Erläuterung verzichtet wird. Bei dem mittleren Verbindungs element sind der positive und negative äußere Elektroden leiter 4 an den gegenüberliegenden Seiten der piezoelektrischen Elemente 1 und 11 an der Isolationslage 6 verbunden.The actuator shown in Fig. 8 has two cantilever actuators of the embodiment described above, which are interconnected so that a maximum displacement in the center of the connected unit is achieved. In the present embodiment, 2 (m +1) piezoelectric elements 1 and 2 m piezoelectric elements 5 are used, and the two piezoelectric elements 1 in the middle are connected to one another via the connecting element 7 , for example made of ceramic, while the piezoelectric elements 1 are successively coupled to the centrally arranged piezoelectric elements 1 . The formation of the outer elec trode conductor 4 for applying a voltage and the connection of the conductor 4 with the elements correspond to those of the embodiment described above, so that an explanation is omitted here. In the middle connecting element, the positive and negative outer electrode conductors 4 on the opposite sides of the piezoelectric elements 1 and 11 are connected to the insulation layer 6 .

Die piezoelektrischen Elemente 1 an den gegenüberliegenden Enden der vorliegenden Betätigungsvorrichtung besitzen offene Endflächen, welche an die Leitungsdrähte 8 angeschlos sen sind, die mit einer äußeren Stromversorgung (nicht ge zeigt) in Verbindung stehen. Einer der äußeren Elektroden leiter 4 ist so an den Leitungsdraht 8 angeschlossen, daß die Spannung an den äußeren Elektrodenleitern 4 anliegt. Wenn Spannung an den Leitungsdrähten 8 anliegt, expandie ren und schrumpfen die Elemente, wie durch die Pfeile ange deutet. Die Verschiebung des m-ten piezoelektrischen Ele mentes 1 oder 11 vom Ende aus beträgt md, wobei d die Ver schiebung eines jeden piezoelektrischen Elementes 1 oder 11 bedeutet. In der Mitte wird eine maximale Verschiebung erreicht. The piezoelectric elements 1 at the opposite ends of the present actuator have open end faces which are ruled out on the lead wires 8 which are connected to an external power supply (not shown). One of the outer electrode conductor 4 is connected to the lead wire 8 so that the voltage on the outer electrode conductors 4 is applied. When voltage is present on the lead wires 8 , the elements expand and shrink as indicated by the arrows. The shift of the m-th piezoelectric Ele mentes 1 or 11 from the end is md, where d is the Ver displacement of each piezoelectric element 1 or 11 means. A maximum shift is achieved in the middle.

Wenn bei der in Fig. 8 dargestellten Betätigungsvorrichtung 2(m+1) erste Betätigungselemente, beispielsweise piezo elektrische Elemente, und 2m zweite Betätigungselemente Verwendung finden, ist die maximale Verschiebung (2m+1) × so groß wie die Verschiebung eines jeden Betätigungsele mentes. Daher kann wie bei der in Fig. 2 dargestellten Be tätigungsvorrichtung durch die vorliegende Betätigungsvor richtung die Zahl der Betätigungselemente, beispielsweise piezoelektrischen Elemente, die erforderlich ist, um die gleiche Verschiebung wie bei der Vorrichtung des Standes der Technik zu erhalten, reduziert werden. Die Steifig keit wird ebenfalls erhöht. Die angelegte Spannung kann 1/(2m+1) der Spannung betragen, die erforderlich ist, um die gleiche Verschiebung bei der laminierten Betätigungsvor richtung des Standes der Technik zu erhalten.If 2 (m +1) first actuating elements, for example piezoelectric elements, and 2 m second actuating elements are used in the actuating device shown in FIG. 8, the maximum displacement (2 m +1) × is as large as the displacement of each actuating element mentes. Therefore, like the actuator shown in FIG. 2, the present actuator can reduce the number of actuators, such as piezoelectric elements, required to obtain the same displacement as that of the prior art device. The rigidity is also increased. The applied voltage may be 1 / (2 m +1) of the voltage required to obtain the same displacement in the prior art laminated actuator.

Die abwechselnde Anordnung von ersten und zweiten Be tätigungselementen sorgt für einen sehr hohen Wirkungs grad und eine große Verschiebung.The alternating arrangement of the first and second loading actuating elements ensure a very high effectiveness degrees and a big shift.

Die Verschiebung pro Spannungseinheit des piezoelektrischen Elementes 1 des ersten Betätigungselementes und des piezo elektrischen Elementes 11 des zweiten Betätigungselementes muß nicht unbedingt gleich sein.The displacement per voltage unit of the piezoelectric element 1 of the first actuating element and of the piezoelectric element 11 of the second actuating element does not necessarily have to be the same.

Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Betätigungsvorrichtung kann somit eine große Verschiebung mit geringer Antriebs energie erreicht werden. Die Vorrichtung besitzt einen einfachen Aufbau und kann verschiedenartig ausgebildet sein.With the actuating device designed according to the invention can thus make a large shift with little drive energy can be achieved. The device has one simple structure and can be designed in various ways be.

Im Gegensatz zu der laminierten Betätigungsvorrichtung des Standes der Technik steigt die Größe der Vorrichtung in Ver schiebungsrichtung selbst dann nicht an, wenn die Zahl der Betätigungselemente erhöht wird, um die Verschiebung zu er höhen, und es wird mit einer kompakten Vorrichtung eine ge wünschte Verschiebung erreicht.In contrast to the laminated actuator of the Prior art, the size of the device increases in ver not even if the number of Actuators is increased to shift it increase, and it is ge with a compact device desired shift reached.

Erfindungsgemäß wird somit eine Betätigungsvorrichtung vor geschlagen, die erste Elemente, zweite Elemente und Ver bindungselemente zum reihenweisen Verbinden der ersten Ele mente und der zweiten Elemente umfaßt. Mindestens eines der ersten Elemente und der zweiten Elemente ist in einer vor gegebenen Richtung expandierbar oder schrumpfbar, wenn es mit Antriebsenergie beaufschlagt wird. Die ersten und zwei ten Elemente sind im wesentlichen senkrecht zu dieser vor gegebenen Richtung angeordnet.According to the invention, an actuating device is thus provided struck the first elements, second elements and ver binding elements for connecting the first ele in rows elements and the second elements. At least one of the first element and the second element is in a front given direction expandable or shrinkable if there is is supplied with drive energy. The first and two th elements are essentially perpendicular to this given direction.

Claims

1. Actuating device, characterized by:
First elements ( 1 ) and second elements ( 5 , 11 ), of which at least one is expandable and shrinkable in a predetermined direction when it is subjected to drive energy, and
Connecting elements ( 7 ) for connecting the first elements ( 1 ) and the second elements ( 5 , 11 ) in rows, so that the first and second elements are alternately arranged substantially perpendicular to the predetermined direction.

2. Actuator according to claim 1, characterized in that the expandable and shrinkable elements are piezoelectric elements ( 1 , 11 ).

3. Actuating device according to claim 1 or 2, because characterized in that the expand removable and shrinkable elements in the shape of a polygon own column and in the longitudinal direction of this column expand and shrink.

4. Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that both the first elements and the second elements ( 1 , 11 ) are expandable and shrinkable in the predetermined direction when they are acted upon by drive energy, and that the expansion - And directions of shrinkage of the first and second elements are opposite to each other.

5. Actuating device according to claim 4, characterized in that the first and second elements are piezoelectric elements ( 1 , 11 ).

6. Actuating device according to one of the preceding Claims, characterized, that the expandable and shrinkable elements through a device for applying an electric field operated simultaneously.

7. Actuating device, characterized by:
First elements ( 1 ) and second elements ( 5 , 11 ), of which at least one is expandable and shrinkable in a predetermined direction when it is subjected to drive energy, and
Connecting elements ( 7 ) for connecting the first and second elements ( 1 , 5 , 11 ) in rows, so that they are alternately arranged substantially perpendicular to the predetermined direction,
wherein the elements at the opposite ends of the interconnected unit of the first and the second element are expandable and shrinkable elements ( 1 , 11 ) and the open ends of the end elements are fixed.

8. Actuating device, characterized by:
First elements ( 1 ) and second elements ( 5 , 11 ), of which at least one is expandable and shrinkable in a predetermined direction when it is opened with drive energy, and
Connecting elements ( 7 ) for connecting the first and second elements ( 1 , 5 , 11 ) in rows, so that they are alternately arranged substantially perpendicular to the predetermined direction,
wherein the first and second elements are connected to each other to form a ring and the ends of predetermined elements are fixed in the ring.