DE4127418A1 - Pneudraulik-aktor-stellglied fuer elektrisch angetriebene regelbare transversalbewegung - Google Patents

Description

Der Pneudraulik-Aktor, als elektrisch angetriebenes Stellglied für regelbare Transversalbewegung ist ein direkt elektronisch regelbares Stellglied.

Die Besonderheit des Stellgliedes ist die Verbindung von Aktor und Pneudraulik (Hydraulik, Pneumatik).

Der Aktor wirkt als Pneudraulikpumpe. Die Hubstange des Stellgliedes wird in jede gewünschte Richtung gefördert und kann jede Position halten. Die Aktor-Verwendung als Pumpe ist dabei nicht Gegenstand der Erfindung, es interessiert nur die Stellglied-Funktion.

Die hochdynamischen Mikro-Bewegungen eines Aktors werden übersetzt (Weg-Übersetzung, mit Nachteil Kraftuntersetzung) und verlustfrei aufsummiert, zu einem Gesamt-Stellweg.

Hubbewegung und Kraftdosierung sind nur durch die synchronisierte Zusammenarbeit des Aktors mit einem pneudraulischen Wechselventil erreichbar, wobei die passende Phasenlage der elektrischen Ansteuerung von Aktor und Wechselventil von Bedeutung ist.

Die charakteristischen Vorteile eines Aktors (Aktuators werden bei dieser Art von Stellglied weitgehend genutzt - keine bewegten Teile, hohe Dynamik, hohe Kraft, feine Positionierbarkeit, einfache Ansteuerung -, ohne von dem äußerst geringen Hub des Festkörper-Aktors (Piezo-Aktor) benachteiligt zu werden, da nunmehr lange Stellwege fahrbar sind.

Zugleich werden die Vorteile von Pneudraulik-Stellgliedern übernommen - variabel konfigurierbare Feder/Dämpfer-Kennlinie, also variabel dimensionierbare Steifigkeit, langer Hub, Ergänzung umd Dämpfer-Funktion, einfacher Einsatz, kleine Bauform.

Stellkraft und Steifigkeit können sehr hoch dimensioniert werden, da der Pneudraulik-Aktor zu einem Quasi-Festkörper (nahezu inkompressibel) versteifbar ist.

Die Bewegung (Beschleunigung, Geschwindigkeit) ist hoch dynamisch - aber kinetisch von der Pneudraulik-Zeitkonstante und der Aktor-Resonanz (pulsierende Ansteuerung) limitiert.

Die Energiezufuhr ist elektrisch. Die Regelung erfolgt rein elektronisch, und wirkt auf die Energiezufuhr.

Die Sensorik ist integraler Bestandteil, mit ihr sind Kraft und Hub meßbar; das Stellglied mißt also intern alle zur Regelung relevanten Größen, und bedarf keiner zusätzlichen Meßelemente. Ein einziger Sensor ist hinreichend für Kraft und Weg-Messung zugleich.

Die komplette Systemwelt des Pneudraulik-Aktors besteht aus dem Stellglied selber - quasi einem Bolzen, der sich in der Länge dehnt - einer Verkabelung zu ihm (für Leistung und Meßwerte), dem elektrischen Leistungsteil und sinnvoll einem Mikro-Computer, der die Regelungsaufgabe und Sensorverarbeitung erledigt.

Infolge des Integrationsgrades neuer Elektronik ist der Computer bei Bedarf im Stellglied intern einbaubar. Für Stellglieder mit geringerer Leistung ist sogar das Leistungsteil intern einbaubar.

Das Stellglied kann in autarker Form eine vorprogrammierte Regelungsarbeit erledigen und bedarf nur noch der 2 Kabel für die Stromversorgung; da Wechselstrom erwünscht ist, ist eine kabellose - induktive - Energiezufuhr auch leicht machbar.

Kabellose Ausführungen - bei denen Computer und Leistungsteil auch extern untergebracht sein können - sind ansonsten mit dem üblichen Stand der Technik realisierbar (Energiezufuhr und Daten-Ausgabe kabellos).

Das Pneudraulik-Stellglied unterscheidet sich damit äußerlich nicht mehr von einer Gasfeder, arbeitet scheinbar ähnlich, wenn auch nicht mehr passiv sondern nunmehr intelligent und aktiv, als elektronisch geregeltes Stellglied.

Aufgabe der Erfindung und Stand der Technik

Bei der Verwendung als regelbare Transversal-Stellglieder weisen Aktoren Vorteile auf, die sie, physikalisch bedingt, technisch gegenüber anderen regelbaren Stellgliedern - wie solchen mit diversen E-Motoren oder Hydraulik und Pneumatik - überlegen machen.

Die Vorteile von Aktoren sind im wesentlichen

• - sehr hohe Dynamik und sehr hohe Stellkräfte
• - keine bewegten Teile (Festkörper)
• - elektronische Regelbarkeit, elektrische Ansteuerung.

Die Aktoren haben aber einen schwerwiegenden Einsatz-Nachteil: der mit ihnen fahrbare Stellweg ist äußerst klein (z. B. im Bereich von 10^-6 m); sie sind damit derzeit nur bei feinwerktechnischen Stellgliedern, in der Meßtechnik, etc., verwendbar und auch im Einsatz.

Die Vorteile von Aktoren sollen nunmehr genutzt werden, auch für Einsatzfälle, bei denen ein großer Stellweg gefragt ist.

Da Pneudraulik-Stellglieder sehr häufig Verwendung finden - vor allem bezüglich ihrer einfachen Einsatzbarkeit, der Konfigurierbarkeit bzw. Dimensionierbarkeit, der günstigen Feder/Dämpfercharakteristik - sollen deren Vorteile gleichfalls genutzt werden.

Das technische Entwurfs-Ziel ist ein Transversal-Stellglied

• _* gleich einfach wie eine Gasfeder - betreffs Baugröße, Montage, Einfachheit, Einsetzbarkeit, Dimensionierbarkeit,
• _* mit einer rein elektronisch arbeitenden Regelung - wegen guter Anbindbarkeit an Computer (zur Generierung jeder gewünschten Regel-Charakteristik),
• _* einfacher elektrischer Energieversorgung - ohne großen Zusatzaufwand bei der Energiebereitstellung (kein Druckluft- oder Hydraulik-Basis-System).

Die Symbole aus Aktor und Pneudraulik ergibt dieses leistungsfähige elektronische Stellglied.

Lösung der Aufgabe

Das Stellglied wird von einem Aktor angetrieben. Eine Summierung periodischer Aktor-Bewegungen soll einen Gesamt-Stellweg ergeben, der größer als ein einzelner Aktor-Hub ist.

Die Lösung der Basis-Aufgabe wird dadurch erreicht, daß der Aktor hydraulisch wirkt.

Fig. 1 zeigt die prinzipielle Wirkungsweise.

Eine periodische Auf- und Ab-Bewegung eines Aktors (1) wirkt als Kolbenbewegung in einem Hydraulik-Zylinder (2).

Der Aktor dehnt sich bekanntlich bei Energiezufuhr in seiner Längsachse aus. Der Aktor muß sich periodisch dehnen, was durch Anlegen einer Wechselspannung erreicht wird. Bei pulsierender Ansteuerung ergibt sich eine Folge von Extraktionen und Kontraktionen, bzw. eine Folge von Mikro-Hüben. Viele solcher Mikro-Hübe werden zum Pumpen genutzt.

Im Beispiel nach Fig. 1 wirkt der Aktor als Kolben, obwohl er nicht innerhalb des Hydraulik-Zylinders arbeitet; über eine flexible Wand - Membran oder Wellrohr-Abschnitt - wird sein Hub gleichartig wie eine Kolbenbewegung genutzt. Eine Kolbenlösung ist technisch natürlich ebenfalls machbar, die Plazierung des Aktors außerhalb des Zylinders hat aber Systemvorteile - und wird deshalb hier im Beispiel vorgezogen.

Je höher die Ansteuer-Frequenz desto schneller bewegt sich der Aktor (1), d. h. der Pumpen-Kolben im Arbeitszylinder (2), und damit auch die Hubstange bzw. das Stellglied (5) voran. In Fig. 1 ist anstelle einer Hubkolbenlösung als Stellglied - siehe Variante Hubkolben daneben (6) - ein gleichartig funktionierendes Wellrohr bzw. ein Membranzylinder (5) gewählt.

Die Pumpe - die das Voranschreiten ermöglicht - arbeitet nur in Verbindung mit einem Ventil (3), das bei einem Vorwärtshub ("auf" bzw. "vor" in Fig. 1) des Aktors (1) die Leitung (L1) zum Hubglied bzw. Hubkolben/Hub-Wellrohr (5)/(6) freigibt, beim Zurückfahren des Aktors ("ab" bzw. "zurück" in Fig. 1) die Leitung (L1) verschließt, und zugleich für Volumennachschub aus dem Pneudraulik-Speicher (4) sorgt.

Die Leitung (L2), zwischen Speicher (4) und Arbeitszylinder (2), ist beim Vorwärtshub bzw. Arbeitshub gesperrt (Verdichtungstakt der Pumpe) und beim Rückfahrhub geöffnet.

Ventil-Bewegung und Pumpenhub arbeiten also synchronisiert. Im Beispiel von Fig. 2 wird der Aktor mit 2 positiven Sinus-Halbwellen (gleichgerichteter ungeglätteter Wechselstrom) angesteuert. Der effektive Hub entsteht ab der Vorspannungsgrenze und reicht bis zum Maximal-Hub (unterhalb des Ansteuermaximums).

Amplitude und Frequenz sind variierbar - in Fig. 2 ist also nur ein aktueller Zustand gezeigt.

Die Ansteuerung des Ventils erfolgt ebenfalls periodisch - in Fig. 2 als Sinus-Halbwelle, wobei der Maximum-Ventilhub sich durch den Ventilanschlag ergibt. Der Zustand Ventil-Ansteuerung positiv (Sinus-Halbwelle pos.) bedeutet: Leitung (L2) ist zu, Leitung (L1) ist auf; bei Null-Ansteuerung (keine Energie) ergibt sich infolge Federkraft: Leitung (L2) ist auf, Leitung (L1) ist zu.

Das Ventil (3) ist also ein Wechsel-Schalter.

Der Phasenbezug zwischen Aktor-Pumpe und Ventil ist aus Fig. 2 ersichtlich. Die Ventil-Schaltfrequenz ist doppelt so hoch wie beim Aktor - für die angenommene Aktor-Ansteuerung.

Bewegungsumkehr wird durch einen neuen Phasenbezug erreicht - siehe Unterschied zwischen Auf- und Ab-Bewegung in Fig. 2 - hier ist die Phasenverschiebung zwischen Auf- und Ab-Bewegung 180 Grad bei der Ventilansteuerung.

Bei geschlossenem Ventil zum Hubkolben bzw. Wellrohr - in Leitung (L2) - wird die Stellglied-Position gehalten - Haltepunkt.

Bei geöffnetem Ventil - in Leitung (L2) - und tätigkeitsloser Pumpe fährt das Stellglied infolge der erwarteten äußeren Kraft, die auf die Hubstange bzw. das Hubwellrohr wirkt, zurück; der Speicher (4) ist ein Konstantdruck-Reservoir und nimmt unter Druck das Volumen vom Hubwellrohr (5) auf.

Hubstellglied bzw. Hubwellrohr (5) und Speicher (4) sind vorspannbar. Vor allem das Hubstellglied ist systemintern oder extern meist mit einer Feder (Federkraft) ausgerüstet.

Ventil

Das Pneudraulik-Wechsel-Ventil (3) ist konfigurativ ein freies Bauteil - z. B. ein Magnetventil.

Im Beispiel von Fig. 1 ist eine Lösung realisiert, die auf dem gleichem Aktor-Prinzip beruht wie das Stellglied selber: ein Aktor treibt den Hubkolben des Ventils - und zwar direkt mit einer hydraulischen Hubübersetzung, d. h. ein einziger Aktorhub kann das Ventil bis zum Anschlag fahren bzw. fährt den gesamten Wechselbereich des Ventils. Im energielosen Zustand ergäbe die Lösung nach Fig. 1 eine solche Ventilschaltung, daß das Stellglied (5) unter Federkraft bzw. äußerer Kraft automatisch zurückfährt. Eine umgekehrte Wirkung ist konfigurierbar.

Die Öffnungs-/Schließ-Zeit des Ventils hat Einfluß auf die Wirkdauer des Arbeitstaktes bzw. den Fortbewegungs-Wirkungsgrad.

Sensorik

Kraftsensoren sind technisch und technologisch günstig beim Pneudraulik-Aktor-Stellglied integrierbar. Es empfehlen sich dazu Piezo-Scheiben, die gleichartig den gestapelten Scheiben sind, die den Hub eines Piezo-Aktors bewirken. Die Sensor-Scheiben sind anbringbar am

• - Aktor-Hubübertrager (7)
• - Hubübergabe-Element bzw. Hubwellrohr/Hub-Stellstange (8)
• - intern im oder extern am Hubwellrohr/Hubzylinder (9).

Der Stellkraftsensor (7) mißt direkt die Stellkraft bzw. äußere Kraft, die auf das Pneudraulik-Aktor-Stellglied wirkt. Der Sensor (8) mißt die interne Kraft.

Der Sensor im Hubkolben (9) mißt den Druck im Hubkolben/Wellrohr und kann zusätzlich den Hub, d. h. die Extraktionslänge des Wellrohres/Hubkolbens, also den Stellweg, messen; bei externer Anbringung ist zur Längenmessung bzw. Laufzeitmessung von einer Klopfsensorwirkung auszugehen.

Da für die Kraft-Messung nur ein Sensor obligatorisch ist, empfiehlt sich die alleinige Verwendung des Sensors im Hubelement (9). Mit nur einem einzigen Sensor sind also Kraft und Weg meßbar.

Die Messung kann während eines Arbeitstaktes oder getrennt davon erfolgen. Jeder Arbeitstakt bzw. Mikro-Hub des Aktors bewirkt eine kurzzeitige Kraftänderung (Druck-Spitze), die günstig mit der Piezo-Sensorscheibe meßbar ist (Druckänderung erzeugt Spannungsspitze). Die Expansion des Zylinders, d. h. der Hub, wird wie folgt gemessen: ein Sensor-Impuls oder Arbeitstakthub (Aktor-Mikro-Hub) verursacht eine Stoßwelle (Drucksprung), die reflektiert wird; die Laufzeit der Stoßwelle im Pneudraulik-Medium wird über das Drucksignal festgestellt, es ist die Signallaufzeit zwischen Senden und Empfang der Stoßwelle; Schallgeschwindigkeit und Laufzeit ergeben die Laufstrecke.

Mikro-Hub-Übersetzung

Für die Anwendung einer Mikro-Hub-Übersetzung gibt es empfehlenswerte technische Gründe - sie ist aber kein Muß:

• - die Hubgeschwindigkeit wird erhöht
• - die Ansteuer-Frequenz des Aktors wird reduziert (Vermeidung der Grenzfrequenz)
• - der notwendige Aktor-Hub darf klein sein,
• - was die Aktor-Baulänge bzw. Stellglied-Baulänge verkleinert
• - die Steifigkeit ist höher
• - der Aktor ist kostengünstiger.

Eine Übersetzung des Mikro-Hubes beschleunigt die Bewegung wesentlich. Die Weg-Übersetzung ist sehr von Vorteil, die damit verbundene Kraft-Untersetzung nicht. Eine Übersetzung kann sinnvoll deshalb nur in kleiner Größenordnung erfolgen (z. B. Wegübersetzung um Faktor 2 bis 5).

Fig. 1 deutet die hydraulisch wirkende Übersetzung durch das Verhältnis von Aktor-Kolben-Durchmesser (1) bzw. (2) und Hubkolben/Hubwellrohr-Durchmesser (5) bzw. (6) an - eine bekannte Angelegenheit: ein Volumen, erzeugt mit kleinem Hub und großer Querschnittsfläche am Aktor-Kolben, hat bei kleinem Hubkolben-Querschnitt nur die gleiche Volumenverdrängung, wenn der Hub dort groß ist - Weg-Übersetzung, konstanter Druck, Kraft-Untersetzung.

Wellrohr (5) oder Hubkolben (6)

Als Alternative zur klassischen Kolben-Lösung, die den üblichen mechanischen Aufwand erfordert, betreffs Passung, Kolben-Dichtung und -Führung, ist eine Konfiguration, die ohne Kolben auskommt, technisch günstiger: ein Wellrohr bzw. Membranzylinder dehnt sich in Axialrichtung bei Innendruckerhöhung aus (bautechnisch dimensionierbar und konfigurierbar - siehe Membrandose bei Luftdruckmeßgeräten) und führt damit einen Stellweg aus.

Für kleine Stellwege empfiehlt sich solch ein Wellrohr, bei dem eine Feder bautechnisch elegant als Zusatzelement integrierbar ist (Well-Zylinder-Kontur von Zylinder-Feder umhüllt). Für große Stellwege ist die Kolbenlösung oportuner.

Parallel-Schaltung

Die optionale Parallel-Schaltung mehrerer Stellglieder ermöglicht auf einfache Weise Leistungserhöhungen von Kraft und Dynamik bzw. erlaubt Redundanz-Konfigurationen. Dabei ist die Beachtung einiger Spezifika des Pneudraulik-Aktor-Stellgliedes sinnvoll:

• - Phasenverschiebung um die Hubgeschwindigkeit zu vergrößern sollten die Aktoren phasenverschoben arbeiten - z. B. 2 Aktoren arbeiten alternierend (während ein Pumpenaktor zurückfährt, treibt der andere den gemeinsamen Stellgliedausgang); damit verdoppelt sich die effektive Stellgliedfrequenz; je nach Anzahl parallel geschalteter Aktoren gelten entsprechende Phasenbeziehungen.
• - Druck-Mittler zur Kompensation unterschiedlicher Hubschrittstellung parallel geschalteter Einzelstellglieder (jeder Aktor-Takt verursacht kleine Hub-Differenz gegenüber anderem phasenverschoben arbeitenden Parallel-Stellglied) ist ein Druck-Mischer bzw. - Mittler erforderlich - z. B. Schock-Dämpfer-Element -, wobei dieses Mischglied das übliche Stellglied-Ende jedes einzelnen Pneudraulik-Aktors sein kann (bei Wellrohr bzw. Membranzylinder als Hubgeber automatisch gegeben), oder ein Zusatzelement ist (bei Hubkolben-Lösung).

Leistungslimitierung

Die Maximal-Leistung wird bestimmt von

• - Aktor-Hub und Kraft, Übersetzung,
• - Grenzfrequenz der Aktor-Ansteuerbarkeit (Resonanz),
• - Pneudraulik-Druck,
• - hydromechanischer Zeitkonstante und Funktion (Fluß-Geschwindigkeit in der Leitung, am Ventil),
• - Ventil-Schaltgeschwindigkeit,
• - Wärmezufuhr bzw. Wärmeableitung betreffs Hydromechanik, Aktor.

Charakteristik

• _* keine beweglichen Teile (nur Stellhebel selber bewegt sich) Quasi-Gasfeder,
• _* hohe Stell-Kraft gleichzeitig wie für Pneudraulik-Stellglied,
• _* hohe Dynamik - infolge vieler Mikro-Hübe zur Ausführung eines größeren Stellweges vor allem hoch dynamisch innerhalb kleiner Stellwegänderung,
• _* langer Stellweg - prinzipiell unbegrenzt bzw. konfigurierbar,
• _* Vor- und Zurück-Bewegung möglich, beliebige Position zwischen Maximal- und Minimalweg anfahrbar,
• _* Messung von Stell-Kraft und Stell-Weg integriert, keine Fremdmessung notwendig,
• _* Kraft- und Weg-Regelung entspricht der eines reinen Aktors; die interne Messung von Stell-Weg und -Kraft erleichtert in Verbindung mit der hohen Dynamik die Regelung,
• _* bei Energielosigkeit definiertes, konfigurierbares Verhalten
  - Position/Kraft wird gehalten, oder
  - Rückfahrt in Grund-Stellung,
• _* geschlossenes System, das ohne aufwendige periphere Energie-Systeme auskommt; alle Formen der System-Integration sind verwirklichbar - von extern gesteuertem System bis eigenintelligentem Stellglied (Regler+Leistungsteil intern, Energiezuführung kabellos),
• _* breite Dimensionierbarkeit betreffs Dynamik, Kraft, Weg,
• _* einfache Anwendbarkeit, Ersatz passiver (Gasfeder-)Stellglieder durch aktive, geregelte.

Anwendungsbeispiele

Die Beispiele sollen das breite Anwendungsspektrum zeigen; absichtlich wird jeweils der gleiche Aktor verwendet und nur die Pneudraulik verschieden übersetzt, also ausgelegt - d. h. in praxi ist anders als hier nur eine angepaßte speziell optimierte Lösung sinnvoll.

Aktor: Typ=Piezo, Kraft=3000 N, Hub=0,05 mm, Max. Frequenz=10 kHz, Durchmesser D=20 mm, Länge L=80 mm,
Stellglied-Größe: D=25 mm, L=140 mm (für A2., A3.), 200 mm (für A1.)

A1. Flugzeug-Propeller-Blatt-Verstellung

Eine elektronische Quasi-Gasfeder steuert die Verstellung des Propellers, wobei die Energie induktiv zu dem auf der drehenden Welle plazierten Pneudraulik-Aktor-Stellglied übertragen wird.

Aufgabe:
30 mm Stellweg, Kraft=1000 N, Stellzeit=langsam, energielos: Rückkehr in Nullstellung
Auslegung:	techn. Leistung unkritisch, einfache Bauform dominiert, Pneudraulik-Weg-Übersetzung 3 : 1 (bzw. 1 : 1 bis 3 : 1), 100-Hz-Ansteuerung (50 Hz gleichgerichtet)
Ergebnis:	0,05 * 3 * 100 mm/s=15 mm/s=30 mm/2 s, Kraft=1000 N, Stellglied/Ventil-Ausführung nach Fig. 1 ergibt bei Energielosigkeit Rückführung in Null-Position.

A2. Fahrzeug-Scheibenbremse

Modifikation der üblichen hydraulischen Bremsklammer durch eine rein elektronisch geregelte - mit gleich hoher Stellkraft wie bisher, doch höherer Dynamik und besserer Regelbarkeit.

Aufgabe:
3 mm Stellweg aktiv, Nachstellweg 10 mm, Kraft=25 kN, Stellzeit aktiv 3 mm/100 ms, energielos: Rückführung bis Kraft=0
Auslegung:	Kraft-Auslegung dominiert, Pneudraulik-Weg-Übersetzung 1 : 1, Paket aus 8 parallelen Stellglied-Bolzen nebeneinander ohne (bzw. mit) Phasenverschiebung, 1 kHz
Ergebnis:	0,05 mm/ms=5 mm/100 ms, Kraft=8 * 3000 N=24 kN, Konfig. nach A1. bzw. Fig. 1 ergibt Halt bei Kraft=0.

A3. Ventil für Verbrennungsmotor

Kipphebel und Nockenwelle werden durch Pneudraulik-Aktor-Bolzen ersetzt, wobei der Ventilhub variabel elektronisch regelbar ist.

Aufgabe:
Motorfrequenz=600 U/min=100 Hz, Kraft=1200 N (da Ventil=1 cm², ca. 100 at=100 kp/cm²), Hub max. 8 mm, auf/zu bei 180 Grad → ca. 25 mm/5 ms, energielos: Position halten
Auslegung:	Dynamik, Geschwindigkeit, dominiert, Pneudraulik-Weg-Übersetzung 5 : 1, 2 Stellglied-Doppelbolzen parallel, in max. Phase=20 kHz
Ergebnis:	0,05 * 5 * 20 mm/ms=5 mm/ms=25 mm/5 ms, Kraft=2/5 * 3000 N=1200 N, Positionswahrung bei Energielosigkeit konfigurierbar.

Claims (1)

1. Der Erfindungsanspruch ist dadurch gekennzeichnet, daß

   • - das Stellglied elektromotorisch von der relativ kleinen Längenänderung eines Aktors (Festkörper mit Translationsdehnung in Längsachsenrichtung) angetrieben wird, der in einem Pneudrauliksystem (reine Hydraulik oder Pneumatik oder beides) als Pumpe arbeitet, wobei periodische Aktor-Dehnungen in synchronisiertem Zusammenwirken mit einem Pneudraulik-Wechsel-Ventil zu einem Stellgliedweg pneudraulisch aufsummiert werden,
   • - keine beweglichen kraftübertragenden Teile bis auf den Stellhebel bzw. das Stellglied selber existieren,
   • - das Stellglied ein geschlossenes System ist, das nur elektrisch versorgt wird, quasi einer motorisch betriebenen Gasfeder entspricht, die elektronisch geregelt in jede Stellung, auf- und abfahren sowie halten kann,
   • - der Hub des Aktors (Auf- und Ab-Mikrohub) intern direkt pneudraulisch übersetzbar ist (u. a. zur Geschwindigkeitserhöhung),
   • - eine Feder-Vorspannung im Pneudraulik-System intern konfigurierbar ist, und Dämpfungen ebenfalls einbaubar sind,
   • - die elektrische Ansteuerung von Pneudraulik-Wechselventil und Pumpen-Aktor synchronisiert wird und in ihrem gegenseitigen Phasenbezug den Arbeitsablauf regelt, d. h. je nach Phasenlage Vorwärts- oder Rückwärts-Bewegung bzw. einen Halt bewirkt,
   • - Bewegung und Kraft elektronisch regelbar sind, und zwar durch Regelung der elektronischen Ansteuerung (Strom/Spannung, also Amplitude, Frequenz) des Pumpen-Aktors,
   • - der Aktor sich außerhalb des Pneudraulik-Mediums befinden kann (Hubübertragung via Membran oder Wellrohr),
   • - sowohl Stellglieder mit Kolben (z. B. für lange Hübe) wie auch solche mit Wellrohr bzw. Membran-Zylinder realisierbar sind,
   • - die Dynamik (Kraft, Geschwindigkeit) durch die Ansteuerung (Frequenz), die Eigen-Dynamik des Aktors, das Übersetzungsverhältnis und die Pneudraulikauslegung (Vorspannung) konfigurierbar ist,
   • - das Stellglied wie ein statisches System (Bolzen) dimensioniert werden kann - d. h. Weg, Kraft (Federkennlinie) und Dämpfung gleichartig zu einem Pneudraulik-Stellglied konfigurierbar sind,
   • - eine optionale Parallel-Schaltung mehrerer Stellglieder zur Leistungserhöhung oder aus Redundanz-Gründen möglich ist, wobei prinzipbedingte Besonderheiten und Vorteile nutzbar sind: die Stellglieder sollten bzw. können phasenverschoben arbeiten, womit nicht nur die Kraft sondern auch die Hubgeschwindigkeit vergrößert wird,
   • - ein Druck-Mittler für den Fall parallel geschalteter Stellglieder zur Kompensation unterschiedlicher Hubschrittstellung (Differenz um Aktor-Mikro-Hub) verwendbar ist (Schock-Dämpfer-Element), wobei dieses Mischglied das Stellglied-Ende jedes einzelnen Pneudraulik-Aktors oder ein Zusatzelement sein kann,
   • - die Kraft des Stellgliedes mittels Kraftsensoren (gleichartig wie die üblichen Aktor-Piezo-Scheiben ausführbar) an diversen Stellen des Systems bestimmbar ist: an der Aktor-Pumpe, am oder im Hub-Übergabe-Element,
   • - der Hub des Stellgliedes mittelbar mittels Kraftsensor im/am Hubelement bestimmbar ist, der Sensor sich dabei innerhalb oder außerhalb von Wellrohr/Dehnzylinder bzw. der Hubkolben-Zylinder-Kombination befindet und die Expansion bzw. der Hub des Zylinders derart gemessen wird, daß die von dem Kraft-Sensor-Impuls selber oder dem Arbeitstakthub erzeugte Stoßwelle im Pneudraulikmedium als Druckspitze gemessen wird, wobei der Hub sich aus der Signallaufzeit zwischen Senden und Empfang der Stoßwelle ergibt,
   • - Stell-Weg und -Kraft sich mit einem einzigen Kraft-Sensor bestimmen lassen (Hubmessung verwendet reflektierte Stoßwelle),
   • - eine automatische Stellglied-Nachstellung prinzipbedingt möglich ist - d. h. ein Stellweg solange ausgeführt wird, bis eine Soll-Kraft erreicht ist, oder eine Kraft (Druck) solange erhöht wird, bis ein Soll-Stellweg erreicht ist,
   • - das Wechselventil gleichartig wie das Gesamt-Stellglied mittels Aktor und Pneudraulik ausgeführt wird (dabei wird der Aktor-Hub unmittelbar hydraulisch so übersetzt, wie die Ventil-Konfiguration es erfordert), oder ein übliches Magnetventil oder ähnliches verwendet wird,
   • - das Wechselventil so auslegbar ist, daß bei energielosem Zustand es entweder zu einer Rückstellung des Stellgliedes kommt (infolge der äußeren Kraft) oder die momentane Stellgliedposition gehalten wird.