EP3718150A1 - Aktoreinrichtung und verfahren zur arretierung und zur entriegelung - Google Patents

Aktoreinrichtung und verfahren zur arretierung und zur entriegelung

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Publication number
EP3718150A1
EP3718150A1 EP18810902.9A EP18810902A EP3718150A1 EP 3718150 A1 EP3718150 A1 EP 3718150A1 EP 18810902 A EP18810902 A EP 18810902A EP 3718150 A1 EP3718150 A1 EP 3718150A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator
actuator device
hydraulic
chamber
clamping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18810902.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Bachmaier
Patrick Fröse
Matthias Gerlich
Wolfgang Zöls
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Metismotion GmbH
Original Assignee
Metismotion GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metismotion GmbH filed Critical Metismotion GmbH
Publication of EP3718150A1 publication Critical patent/EP3718150A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B7/00—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors
    • F15B7/06—Details
    • F15B7/08—Input units; Master units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B7/00—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/06—Use of special fluids, e.g. liquid metal; Special adaptations of fluid-pressure systems, or control of elements therefor, to the use of such fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/04—Constructional details
    • H02N2/043—Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N35/00—Magnetostrictive devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/885—Control specific to the type of fluid, e.g. specific to magnetorheological fluid

Definitions

  • the invention relates to an actuator device and a Ver drive for locking a locking body and Entrie gelung the locking body.
  • Actuators are known which operate electromechanically. Such actuator devices regularly have actuation times of more than 10 milliseconds and consequently operate too slowly.
  • actuator devices which comprise a che mix explosion drive.
  • actuator devices are for one thing not sufficiently safe operable.
  • the actuator device according to the invention is designed for locking and comprises a solid-state actuator and to the solid-state actuator mechanically connected in series Hydraulikikein unit.
  • the hydraulic unit of the actuator device according to the invention on a hydraulic volume, which is filled with a hydraulic fluid and preferably filled.
  • the hydraulic volume can be filled substantially completely with the hydraulic fluid.
  • Preference as hydraulic fluid should fill the hydraulic volume so far that by this hydraulic fluid transmission of force and / or mechanical kinetic energy between different elements of the hydraulic unit (in particular special between a drive element and a Abretesele element) is possible.
  • the solid-state actuator with the hydraulic unit "mechanically in series” is to be understood in the present context that Festkör peraktor and hydraulic unit are connected so that a mechanical movement of a part of the solid state actuator transfer to a corresponding part of the hydraulic unit
  • the hydraulic unit is in particular designed to transmit this movement of the corresponding part of the hydraulic device to an element, in particular an outer one, of the element, such a transmission being essential. may be associated with a particular gear ratio and / or with an integration of several individual movements.
  • This element preferably has a clamping surface for clamping the locking body in the form of a Klemmkör pers and / or a projection for locking, ie for the positive fixing of the locking body in the form of a positive locking body.
  • a locking body in the form of a clamping body can be fixed.
  • a positive locking so a lock to be understood, the Arretierkör by means of the hydraulic unit and preferably, in particular special additional, element, is positively fixed and thus forms a form-fitting body.
  • the positive locking body comprises a recess and the element has a projection corresponding to the recess.
  • the element comprises a recess and the form-fitting body has a projection corresponding to the recess.
  • This element can be part of the hydraulic unit or can be an additional, ie "outer res" element, which is connected in series with the hydraulic unit in a mechanical manner.
  • solid-state actuators as provided in the inventions to the invention Aktor
  • the deflection times of such solid state actuators may be at least 20 microseconds, preferably at most 50 microseconds, and / or at most 100 milliseconds.
  • Hydrau like unit is also a deflection of the solid state be particularly low delay and virtually lossless transferable, so that means of Aktor responded a nearly instantaneous locking of the locking body as a result of activation Fest stressesaktors is effected. Consequently, the locking body can either be released without significant time delay or prevented from moving.
  • the actuator device according to the invention can be switched very quickly.
  • the locking time and / or Entarret ist betra at least 50 microseconds and / or at most 100 milliseconds.
  • the actuator device according to the invention is destructively usable. Especially in comparison to Exploded drives the actuator device according to the invention is therefore not only unique, but repeatedly used. Because the inven tion proper actuator device can put back to the original state, so that the actuator device is reusable. Furthermore advantageously, the actuator device according to the invention can be used without any damage to possibly existing peripheral devices and thus in a particularly reliable manner due to the omission of explosion-proof drives.
  • the actuator device according to the invention is also formed mechanically wear.
  • the actuator device according to the invention also comprises a locking body, which can be locked with the actuator device.
  • a locking body can be locked, which is not necessarily part of the invention Ak gate device.
  • the actuator device has a spring element and / or drive element, which is arranged and designed to apply force to the arresting body and / or to drive the arresting body, in particular on the arresting body.
  • the locking body is beholz beatable with a high force, which can accelerate the locking body, so far he is not locked.
  • the spring element or drive element to a pressure accumulator and / or a magnet and / or a spring.
  • the locking body can advantageously be applied to constructive tively simple manner with a high force.
  • the actuator device has at least one clamping surface, which is designed for the frictional engagement of the locking body in particular in the form of a clamping body.
  • the locking body can be easily determined by applying force in the direction obliquely, in particular senk right, to a predetermined direction of movement of the Arrestier body in its movement. It is understood that the movement of the Arretier stressess must not be a center of gravity movement of the locking body. It is in principle also sufficient and possible that a surface of the locking body relative to the hydraulic unit is movable and can be fixed by locking, such as in the case of a mere rotation tion of the locking body, which just does not include relationssbe movement of the locking body.
  • the actuator device is preferably formed in the case of Ar ret ist in the form of a clamp, the clamping body circumferentially, preferably fully, to clamp.
  • a circumferential clamping of the clamping body By means of a circumferential clamping of the clamping body, a large contact surface for the frictional fixing of the clamping body can be used. Consequently, in this development of the invention washerbil particularly large clamping forces on the clamping body can be realized.
  • the locking body apart from the form fit possibly provided recesses and / or Vorsprün conditions, cylindrical, preferably circular cylindrical shape and suitably forms a shaft.
  • the locking body has a polygonal cross-section.
  • the clamping surface on the clamping body completely or at least partially corresponding shape. In this education further advantageously a clamping bush is realized.
  • clamping forces of several kilonewtons can be achieved with the actuator device according to the invention.
  • clamping by means of positive locking similar holding forces can be achieved.
  • the actuator device according to the invention can be used, in particular when the actuator device has a clamping body, similar to an electrically portable retaining magnet, in particular with regard to the intended intended use.
  • a liquid metal is to be understood here as meaning a metal (that is to say a metallic element or else an alloy of a plurality of metallic elements) which has a liquid state of aggregation in an operating state of the actuator device.
  • the liquid metal at room temperature and the operating pressure of the hydraulic unit may be in a liquid state. It can also be particularly advantageous even at lower temperatures than the room temperature or the operating temperature of the Aktorein device according to the invention are present in a liquid state, this is depending but not necessarily agile for the functioning of the invention.
  • a significant advantage of this development of the inventive actuator device is that a liquid metal compared to conventional hydraulic fluids has a significantly lower compressibility. As a result, who reduces the mechanical losses and increases the efficiency of the actuator device according to the invention compared to the prior art.
  • Another advantage of the actuator device according to the invention is that the thermal expan sion coefficient of a liquid metal is generally significantly ge ringer than conventional hydraulic fluids.
  • the actuator device according to the invention due to the largely incompressible hydraulic fluid as well as due to the comparatively ge wrestle thermal expansion coefficients therefore extremely ro bust against mechanical tolerances and Temperaturausdeh calculations.
  • the actuator device according to the invention Due to the designability of the hydraulic unit with a small volume and the low compressibility of the hydraulic fluid, the actuator device according to the invention also has particularly low natural frequencies in this development. so that actuation times of well below one microsecond are possible.
  • the hydraulic fluid may advantageously comprise gallium and / or indium and / or tin and / or mercury.
  • Such metals are advantageously suitable components for achieving a low melting point in a metallic alloy.
  • the hydraulic fluid has both gallium and indium and tin. According to a particularly preferred embodiment of the invention, it even consists exclusively of the three metals mentioned.
  • the hydraulic fluid may be a alloy known in the art as galatin. Galinstan is a eutectic alloy comprising about 68.5 weight percent gallium and about 21.5 weight percent indium and about 10 weight percent tin. Such an alloy has a very low melting point of about -19 ° C.
  • suitable low-melting alloys are available, in particular, under the name Indalloy 51 and Indalloy 60 from the US company Indium Corporation in Utica, NY.
  • suitable gallium-based alloys are in particular those alloys which are described in the patents US5800060B1 and US7726972B1.
  • they may also comprise additives of other metals, for example zinc (in particular between about 2 and 10% by weight).
  • the described alloys which are formed with gallium and / or indium and / or tin, have the advantage that they have a low toxicity and are thus relatively unsuitable for health and environmental damage.
  • Mercury is also a suitable liquid metal or alloy for low melting point alloys, but has the fundamental drawback of being highly toxic.
  • the hydraulic volume of the hydraulic unit of the actuator device can in principle be very well hermetically sealed against the external environment
  • the use of mercury or mercury-containing alloys in principle not excluded and may be advantageous for certain applications.
  • the hydraulic fluid may be a eutectic alloy.
  • a eutectic alloy is particularly preferred because it achieves a much lower melting point with the who can than with their individual metallic components.
  • the hydraulic fluid is liquid at atmospheric pressure at a temperature of 20 ° C., expediently at 0 ° C., in particular even at -10 ° C. and, in particular, at -20 ° C.
  • the liquid metal is then at least down to the genann th temperature and possibly even at lower temperatures in the liquid state.
  • Such a low-melting liquid metal is particularly suitable as a hydraulic fluid for the application described, even if the operating temperature of the actuator device according to the invention is well above the temperature mentioned. In any case, at such a low melting temperature, the choice of operating temperature for the invention Ak gate device is not particularly severely limited.
  • the operating temperature is not just scarce, but significantly above the melting temperature of the liquid metal used.
  • the distance between the operating temperature and the melting temperature may be at least 10 ° C.
  • the hydraulic fluid is liquid at an operating temperature and at an operating pressure of the actuator.
  • the compression modulus of the hydraulic fluid is above 10 GPa, for example between 20 GPa and 60 GPa. Such a high compression modulus can be easily achieved by the use of a liquid metal and has the consequence that the mechanical losses in the hydraulic unit are low and that accordingly the efficiency of the actuator device is high.
  • the thermal expansion coefficient of the hydraulic fluid is below 0.001 1 / K, in particular below 0.00015 1 / K.
  • Such a low coefficient of thermal expansion can be easily achieved by the use of a liquid metal and has the consequence that temperature fluctuations during operation of the actuator device result in only small changes in position in the individual elements of the hydraulic unit.
  • the viscosity of the liquid metal is above 0.5 mm 2 / s, for example between 1 mm 2 / s and 100 mm 2 / s.
  • Such a high viscosity contributes to the reduction of Lecka conditions between the individual parts of the line and thus to maintaining the required pressure gradient.
  • the density of the liquid metal is below 8 g / cm 3 , for example between 5 g / cm 3 and 7 g / cm 3 .
  • One of the art low density contributes to reducing the losses in the hydraulic unit and thus to a good efficiency of the actuator device.
  • the material parameters mentioned here for the liquid metal as hydraulic fluid should apply to the operating conditions of the actuator device, ie their operating temperature and operating pressure.
  • the operating temperature can be in particular at room temperature and it can the material parameters may be specified as parameters at room temperature.
  • the hydraulic volume of the hydraulic device which essentially corresponds to the liquid volume used for the liquid metal used before preferably, may generally be below 10 milliliters.
  • Such a low volume of liquid is generally advantageous in order to minimize the mechanical losses (in particular friction losses and compression losses) of the hydraulic fluid during operation of the hydraulic unit. This also applies generally to conventional hydraulic fluids.
  • the stated low liquid quantities advantageously contribute even more to reducing the losses and thermal influences to a minimum.
  • the boundary walls of the hydraulic volume, in particular the drive and driven chambers and hydraulic line (s) of the hydraulic unit, are particularly advantageous formed from or with a material and / or beschich tet with a material which also in permanent contact with the vorzugswei se used respective liquid metal is chemically resistant.
  • Many metals are susceptible to corrosion on prolonged contact with liquid gallium or gallium-containing alloys. In order to protect the boundary walls from such corrosion, they may be made of a resistant material gebil det and / or be hen with a resistant protective layer verse. Suitable resistant materials are refractory metals such as tantalum, tungsten or ruthenium.
  • sufficiently pure iron or steel in particular the material sold by the company Carpenter Steel under the name Consumet
  • nickel, titanium nitride (TiN) or diamond-like coatings can also be highly resistant to gallium-containing liquid metals.
  • the hydraulic unit is anaded det, emanating from the solid-state actuator movement a transmission ratio of unequal to 1 to be ing ing element, in particular designed for clamping jaw, or provided with a projection and / or a recess from positive-locking element, which is designed to fix ees locking body by positive engagement to transmit.
  • the said "moving element" does not necessarily have to be part of the hydraulic unit
  • the translation ratio can be chosen to be smaller than 1, so that the mechanical stroke on the outlet side of the hydraulic unit (ie in particular the side connected to the element to be moved) the element having the element) is larger than the stroke on the entrance side of the hydraulic unit (ie, the part connected to the solid-state actuator) .
  • the hydraulic unit has at least one drive chamber and an output chamber and preferably a drive chamber and output chamber connecting hydraulic line.
  • the drive chamber and output chamber can be directly, i. without mediating hydraulic line, be connected to each other and arranged together.
  • the hydraulic volume additionally includes other parts not mentioned here, in particular still further chamber (s) and / or Lei device (s).
  • the hydraulic volume may be formed in particular special with one or more valves between individual components of the volume.
  • Actuator devices with such designed hydraulic units are particularly well suited to the design of the drive chamber and the output chamber due to the particular design. set correct transmission ratio for the hydraulic unit.
  • a comparatively large stroke in the region of the output chamber of the hydraulic unit can be achieved in particular even with a small stroke of the solid-state actuator.
  • the drive chamber may in particular have an associated drive element to and / or the output chamber may have an associated drive element.
  • drive and output elements may be in particular elements Kolbenele or similar acting elements, which are suitably coupled in terms of movement with the solid state actuators.
  • At the drive and driven chambers for example, as Zylin or be designed as a bellows.
  • a desired gear ratio is in a derarti conditions hydraulic unit, in particular by different shape and / or size of the respective drive and driven chambers and / or by different choice of the drive and Ab drive elements adjustable.
  • the hydraulic unit has at least one drive chamber partially limiting zendes drive element, which is movable by means of the fixed body actuator. In this case, by moving the drive element to a flow of the hydraulic fluid between rule drive chamber and output chamber effected.
  • the Hyd raulikisme may additionally comprise at least one output chamber partially limiting drive element, wel ches in turn by the flowing hydraulic fluid is movable bar and on an output side of the hydraulic unit, in particular an outer, to move element can move.
  • the solid-state actuator preferably by means of the drive element as described above, hydra lik tendkeit from the output chamber in the drive chamber movable, and / or a pressure reduction of the output chamber effected.
  • the hydraulic unit of the actuator device according to the invention may optionally additionally have a storage chamber for the hydra lik gallkeit.
  • the storage chamber is pressurized, in particular by means of a chamber arranged in the reservoir gas pressure accumulator and / or by means of a flexible wall of the storage chamber kraftbeauf usedden spring, i. a resilient element.
  • the storage chamber is pressurized, wherein the pressurized storage chamber for pressurizing the driven chamber, in particular by means of a pressurization of the drive chamber, is formed and hydraulically connected.
  • the pressurized pantry can act on the pressure chamber from the pressure in which with means of a control of the solid state actuator as described above be a pressure reduction is effected. Consequently, by means of this development of the invention, the output kairaner biasing such that the locking body permanently locked by means of the pressurized output chamber, et wa clamped or locked, wherein, if necessary, the locking body can be released due to the pressure reduction of the output chamber.
  • the drive chamber is realized by means of a hydraulic cylinder, in which a guided in the hydraulic cylinder hydraulic piston limits a drive chamber.
  • the hydraulic piston limits the drive chamber on a side facing the solid-state actuator.
  • said solid-state actuator is a piezoelectric actuator.
  • Piezoelectric actuators have proven to be particularly promising embodiments of the solid state actuator in the past. With them, a particularly precise movement can be achieved. Their main disadvantage, namely their low mechanical stroke, can be compensated as described by the subsequent hydraulic unit.
  • the piezoelectric actuator of the actuator device is designed as a piezo stack actuator.
  • a piezo stack actuator is basically known from the prior art series circuit of a plurality of individual piezo elements, which are arranged as a layer stack. Such a stack actuator is particularly advantageous, even with the piezoelectric actuator to achieve a higher amplitude of movement than would be possible with a single piezoelectric element.
  • the invention is not necessarily limited to a piezoelectric actuator as a solid state actuator.
  • many of the known advantages and disadvantages of piezo actuators also apply to other types of solid state actuators.
  • a comparatively small stroke can be magnified ßert by the subsequent hydraulic unit.
  • said solid-state actuator for example, a mag netostrictive actuator or an electrostrictive actuator.
  • the solid state actuator may also be a shape memory actuator.
  • the actuator device has a control device, which is directed to control the solid state factor depending on a BEWE supply variable of the locking body.
  • the motion size is expedient ge with a location and / or a Geschwin speed and / or acceleration of the locking body forms.
  • a force application of the locking body takes the place of the movement variable.
  • vorgese Henen hydraulic device are thus not alone, to some extent digital, locking forces for a Arretierkör by locking with maximum arresting force state and a non-locking state adjustable, but it are also all intermediate states, in the case of Arretie tion in the form of clamping all between clamping with maximum clamping force and not clamping state befindli chen states, adjustable.
  • the actuator device according to the invention on a sol chen control device which provides the solid state actuator such that the clamping body, after it has been accelerated as a result of annenhe environment of clamping is decelerated, in particular such that a rebound of the clamp body of a possibly existing stop can be avoided.
  • the control device is preferably designed to control a control of the filling of the output chamber and consequently a position of the braking force on the clamping body by means of feedback, by a movement variable such as in particular a speed value and / or an acceleration value and / or a local value of the clamping body or a derived therefrom size and / or a force applied to the locking body for feedback.
  • the control device for regulating the clamping force is formed by the filling of the output chamber and / or the deflection of the solid state actuator, the control variable and the speed and / or acceleration and / or the location of the clamping body and / or a force applied to the locking body, the guide - or controlled variable forms.
  • the control is then taken after the clamping device has released the clamp body and the Fe derelement has accelerated the clamp body.
  • the control device is designed to decelerate the sprag con trolled or debounce.
  • the inventive method is used to clamp a clamping body and pulls it to a erfindungsgsmäße actuator device, wherein the actuator device with a solid state actuator and one to the solid-state actuator mechanically in series maral ended hydraulic unit is formed.
  • the hydraulic unit has no hydraulic volume which can be filled or filled with a hydraulic fluid.
  • the solid-state actuator is controlled in particular as a function of a force of movement or force of the clamping body.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a
  • Fig. 3 shows a third embodiment of a
  • the drawing figure 1 shows a first embodiment of an actuator according to the invention with a hydraulic unit in a schematic diagram schematically.
  • the invention Ak gate device 10 comprises a spring element 20, in this example, a compression spring in the form of a helical spring wel Ches is disposed on a front side 30 of a circular cylindrical shaft 40 and the shaft 40 at this end face 30 in the axial direction A. with force.
  • a translation unit 70 which provides a path of the shaft 40 translated into a path of an actuator element 60, translated in the embodiment shown with a translation factor greater than one, ie, a movement of the shaft 40 is translated into a greater by this translation factor way of the actuator element 60.
  • the translation unit 70 has a contact pressure spring. In wide ren, not specifically illustrated embodiments, however, the translation unit 70 may be formed in any other way ge.
  • the actuator element 60 is movable against a mechanical stop 80. In contrast to the translation unit 70 be movable actuator element 60 of the mechanical stop 80 is fixed. If the actuator element 60 and the mechanical stop 80 abut one another, then the actuator device 10 is in a disengaged state. Are actuator 60 and mecha African stop 80 spaced from each other, then the actuator device 10 is in an operating condition.
  • Actuator 60 and mechanical stop 80 may be performed in principle in different ways.
  • actuator element 60 and mechanical stop 80 are designed as plates.
  • Lich actuator element 60 and mechanical stop 80 depending but also be formed in any other way.
  • the actuator element 60 is spaced from the mechanical stop 80, i.
  • the Ak gate device 10 is in an operating condition.
  • the spring element 20 is prestressed ge in the axial direction A and is at its relaxation as a result of Arretie tion of the shaft 40 prevented in the axial direction A.
  • the shaft 40 is fixed in the axial direction A by means of a clamping jaw 100, which is subjected to force in the radial direction on the shaft 40 and the shaft 40 frictionally holds in its axial position.
  • the jaw 100 is designed to be able to interrupt the application of force to the shaft 40 and to release the shaft 40 axially.
  • the spring element 20 can relax and the shaft 40 in the axial direction A kraftbeierhat. Due to the force acting on the shaft 40 by means of the spring element 20, the shaft 40 is movable in the axial direction A, so that the Ak torelement 60 to the mechanical stop 80 is too movable and the actuator device is silent.
  • the jaw 100 is part of a hydraulic unit 120, by means of which the clamping jaw 100 is controlled in a controlled manner movable as described below:
  • the hydraulic unit 120 forms, together with the clamping jaw 100 and the shaft 40 which can be clamped by means of the clamping jaw 100, a clamping device for ultrafast pressure reduction.
  • the hydraulic unit 120 has a solid-state actuator 130 which, in the exemplary embodiment shown, is formed with a piezoactuator.
  • This solid state actuator 130 is shown in theticiansbei play by means of a drive chamber 140 of a double acting hydraulic cylinder 150 coupled in the form of a piston cylinder. Coupled means in this context that the solid state actuator 130 is so connected to a limitation of the drive chamber 140 of the hydraulic cylinder 150 that the drive chamber 140 due to a deflection of the Festissonak sector 130 changes its volume.
  • the drive chamber 140 of the piston cylinder in a known per se manner of a piston piston in an axial direction of the piston cylinder movable hydraulic piston 160 volume limited and the solid state actuator 130 with the hydraulic raulikkolben 160 coupled in motion, approximately positively with a front end 164 of the hydraulic piston 160 arranged handle 166, connected.
  • a hydraulic cylinder 150 in the form of a me-metallic bellows present which has a movable end face, which is supply coupled with the solid-state actuator 130.
  • the hydraulic cylinder 150 can also be realized in other ways. According to the invention is in particular special, that by means of a movement of the solid-state actuator 130, a hydraulic drive volume is changed.
  • the hydraulic piston 160 separates two volumes. At a front side of the hydraulic piston 160 close to the solid-state actuator 130, the drive volume of the drive chamber 140 is applied, i. upon deflection of the Festkör peraktors 130 in the direction of the hydraulic piston 160 to the drive volume of the drive chamber 140 increases in size.
  • Another volume 190 of the hydraulic cylinder 150 is located on a solid body actuator 130 far side of the Hydraulikkol bens 160 at.
  • Hydraulikflüs fluid 195 Drive volume of the drive chamber 140 and further volume 190 of the hydraulic cylinder 150 are filled with a Hydraulikflüs fluid 195.
  • the hydraulic fluid can be formed 195 with water or other liquid ge ge.
  • the hydraulic fluid 195 with a liquid metal, example, Galinstan formed. Liquid metal has a particularly low compressibility and a particularly low thermal expansion coefficient.
  • the additional volume 190 is connected to the drive volume via a leakage that is always present in practice.
  • the Le ckage is symbolized in Fig. 1 with a hydraulic piston 160 paral lel connected throttle 200.
  • the additional volume 190 is fluid-conductively connected to a reservoir 210 filled with hydraulic fluid 195.
  • the reservoir 210 is biased by means of a pressurizing means 220, that is, with a pressure, here an overpressure acted upon.
  • a pressure here an overpressure acted upon.
  • the pressurizing means 220 is in the illustrated exemplary embodiment, a gas pressure located in the reservoir 210 memory.
  • the pressurizing means 220 may also be formed with a spring which such a force applied to a flexible wall of the reservoir, that the reservoir 210 is acted upon by a pressure.
  • the drive chamber 140 is fluid-conducting means Fluidleitun 235 connected to an output chamber 230, in which for realizing a clamping of the shaft 40, a pressure drop can be realized:
  • the solid state actuator 130 When the solid state actuator 130 jumps, i. controlled by a voltage pulse, the solid state actuator 130 is deflected in the direction s and drives the handle 166 of the hydraulic raulikkolbens 160 axially. As a result, hydraulic fluid 195 is pushed into the reservoir 210. Since the pressurizing medium 220 has a lower spring rigidity compared with the hydraulic fluid 195, the pressure increase due to the small expansion of the solid-state actuator 130 is small. As a result of the deflection of the hydraulic piston 160, however, a change in volume in the hydraulic From drive chamber 230.
  • the pressure drop is proportional to the quotient of re lativer volume change and compressibility of the hydraulic fluid:
  • the relative change in volume means the volume change referred to an initial volume before the volume change.
  • the absolute change in volume is given by the solid-state actuator 130 in the illustrated embodiment.
  • the hydraulic initial volume is kept as low as possible for a high pressure drop and a hydraulic fluid 195 chosen with FITS low compressibility.
  • the coefficient of thermal expansion of a liquid metal such as galinstan is 0.000126 1 / K, which is only one fifth of glycerin and only half of water. Thereby, the temperature-related influence on the pressure in the output chamber 230 can be reduced.
  • the solid-state actuator 130 with the hydraulic drive chamber as shown in Fig. 1 may be provided twice or more times.
  • the output chamber 230 of the hydraulic unit 120 has a shape of a circular cylindrical tube, which surrounds the Wel le 40 along an axial portion in full.
  • the output chamber 230 is brought into a circumferential tube 240 and thus fixed externally circumferentially.
  • inflowing hydraulic fluid 195 is a réelle barnmes water of the output chamber 230 of the hydraulic unit 120 verrin gerbar, so that the output chamber 230 frictionally depending on a flowing hydraulic fluid 195 to the Wel le 40 around this applies.
  • the shaft 40 can be frictionally fixed: Due to the initial initial pressure in the hydraulic system, the jaw 100 is in the direction of the shaft 40 Kirschagt to kraftbe, so that the shaft 40 is clamped in the initial state.
  • the shaft 40 should be released from the jaw 100, so that the spring element 20 can relax and the shaft 40 accelerates in the axial direction A.
  • the spring element 20 is as described above forms out as a mechanical compression spring.
  • a mechanical compression spring instead of a mechanical compression spring, a compressed gas spring or other spring element 20 IN ANY.
  • the hitherto clamped in the jaw 100 shaft 40 can be released by the or - in the case of several parallel-connected Festkör peraktoren 130 - the solid state actuators 130 who controlled the to a pressure reduction in the output chamber 230 to be.
  • the clamping between the jaw 100 and shaft 40 is releasable and the shaft 20 can be accelerated due to the spring element.
  • the shaft 40 is movable with be particularly low time delay.
  • an electromechanical drive can be provided, wherein the drive energy is kept, for example, in capacitors.
  • the controller is configured to control the filling of the output chamber 230 and, consequently, adjust the braking force on the shaft 40 by the jaw 100 by means of feedback, by an acceleration value and a speed and a local value of the shaft 40 is pulled to the feedback.
  • the clamping force is adjusted by means of filling the output chamber 230 such that the shaft 40 at its stop of the actuator element 60 to the mechanical impact on 80 is braked abruptly.
  • this Re gelung is only taken after the jaw 100 has released the shaft 40 and the spring element 20 has the shaft 40 has accelerated.
  • the actuator device 10 is designed to accelerate the shaft 40 in the direction of the mechanical stop 80.
  • the Ak gate device 10 can also be formed to remove the shaft 40 from the mechanical stop African 80, for example, by corre sponding arrangement of the spring element 20 on the shaft 40th
  • FIG. 2 further embodiment of an actuator device 10 'according to the invention largely corresponds to the embodiment shown in Fig. 1 an inventions to the invention actuator device 10th
  • the actuator device 10 ' deviating from the above-described embodiment instead of a clamped with a jaw 100 shaft 40 with a Rie gel 100' clampable shaft 40 'on.
  • the shaft 40 'on a fully extending constriction 42', which forms a recess into which the latch 100 'can engage.
  • the latch 100 ' is formed as a radially inwardly occidentalis admirre ckender, fully circumferentially on an inner periphery of the Abtriebskam number 230 arranged projection, which thus radially into the recess 42' einkragt.
  • the output chamber 230 has this in the axial direction shorter dimensions compared to the previous embodiment.
  • the shaft 40 ' can be fixed in a form-fitting manner by means of the bolt 100'.
  • the illustrated in Fig. 3 embodiment of inventions to the invention actuator device 10 '' corresponds to the circumstance described below the previously described embodiment of the actuator device 10 'according to the invention.
  • the latch 100 ' in addition to a translation 270, which provides a movement of an inner periphery of the drive chamber from 230 with a translation factor, so that the latch 100' is not moved directly, but is translated accordingly translated the translation factor.
  • actuator devices In the case of the exemplary embodiments illustrated with reference to Figures 1 to 3, these are so-called “normally-closed” actuator devices, ie the shafts 40, 40 'are permanently fixed in the operating state, ie locked in.
  • the shafts 40, 40' are only in the If necessary, such as a critical state, released and accelerated by means of the spring elements 20.
  • actuator devices can also be embodied as "normal-ly-open" -actuator devices in further exemplary embodiments that are not specifically illustrated, in which case the shafts are only fixed if necessary, as a rule in an exceptional case.

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Abstract

Die Aktoreinrichtung umfasst mindestens einen Festkörperaktor (130) und einen zu dem Festkörperaktor (130) mechanisch in Serie geschaltete Hydraulikeinheit (120), wobei die Hydraulikeinheit (120) ein Hydraulikvolumen aufweist, welches mit einer Hydraulikflüssigkeit (195) befüllt ist. Bei dem Verfahren zur Klemmung eines Klemmkörpers wird eine solche Aktoreinrichtung herangezogen und der Festkörperaktor der Aktoreinrichtung insbesondere abhängig von einer Bewegungsgröße des Klemmkörpers gesteuert.

Description

Beschreibung
Aktoreinrichtung und Verfahren zur Arretierung und zur Ent riegelung
Die Erfindung betrifft eine Aktoreinrichtung sowie ein Ver fahren zur Arretierung eines Arretierkörpers und zur Entrie gelung des Arretierkörpers.
Beim Einsatz von Werkzeugen oder sonstigen Geräten besteht in vielen Fällen eine Notwendigkeit, eine plötzliche Arretierung von bewegten Teilen des Werkzeugs oder des Geräts zu bewerk stelligen. Eine solche Notwendigkeit ergibt sich häufig aus Sicherheitserwägungen, etwa im Falle von elektrischen Sägen. Gerät beispielsweise eine Hand eines Benutzers an die Säge, so ist die Säge anzuhalten. Dabei ist insbesondere eine ver zögerungsarme Arretierung etwa des Sägeblatts relevant, da jede zusätzliche Millisekunde Verzug vor einer Arretierung großen Schaden verursachen kann. Folglich sind für solche An wendungen Aktoreinrichtungen erforderlich, welche innerhalb von wenigen Millisekunden eine Arretierung von beweglichen Teilen des Werkzeugs oder des Geräts erlauben.
Es sind Aktoreinrichtungen bekannt, welche elektromechanisch arbeiten. Solche Aktoreinrichtungen weisen regelmäßig Aktuie- rungszeiten von mehr als 10 Millisekunden auf und arbeiten folglich zu langsam.
Alternativ sind Aktoreinrichtungen bekannt, welche einen che mischen Explosionsantrieb umfassen. Solche Aktoreinrichtungen sind jedoch zum einen nicht hinreichend sicher betreibbar.
Zum anderen sind solche Aktoreinrichtungen nur schlecht Steu er- oder regelbar.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Aktoreinrichtung zu schaffen, mit welcher eine Arretierung und damit eine Festle gung eines beweglichen Arretierkörpers hinreichend schnell und kontrolliert möglich ist . Ferner ist es Aufgabe der Er- findung, ein Verfahren zur Arretierung eines Arretierkörpers anzugeben, welches hinreichend rasch und betriebssicher aus geführt werden kann.
Diese Aufgabe der Erfindung wird mit einer Aktoreinrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie mit einem Verfahren zur Arretierung eines Arretierkörpers mit den in Anspruch 17 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiter bildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprü chen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung ange geben .
Die erfindungsgemäße Aktoreinrichtung ist zur Arretierung ausgebildet und umfasst einen Festkörperaktor und eine zu dem Festkörperaktor mechanisch in Serie geschaltete Hydraulikein heit. Dabei weist die Hydraulikeinheit der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung ein Hydraulikvolumen auf, welches mit einer Hydraulikflüssigkeit befüllbar und vorzugsweise befüllt ist.
Das Hydraulikvolumen kann insbesondere im Wesentlichen voll ständig mit der Hydraulikflüssigkeit befüllt sein. Vorzugs weise sollte Hydraulikflüssigkeit das Hydraulikvolumen so weit ausfüllen, dass durch diese Hydraulikflüssigkeit eine Übertragung von Kraft und/oder mechanischer Bewegungsenergie zwischen verschiedenen Elementen der Hydraulikeinheit (insbe sondere zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebsele ment) ermöglicht wird.
Unter dem genannten Merkmal, dass der Festkörperaktor mit der Hydraulikeinheit „mechanisch in Serie geschaltet" ist, soll im vorliegenden Zusammenhang verstanden werden, dass Festkör peraktor und Hydraulikeinheit so verbunden sind, dass eine mechanische Bewegung eines Teils des Festkörperaktors auf einen korrespondierenden Teil der Hydraulikeinheit übertrag bar ist. Die Hydraulikeinheit ist insbesondere dazu ausge staltet, diese Bewegung des korrespondierenden Teils der Hyd raulikeinrichtung auf ein, insbesondere äußeres, zu bewegen des Element zu übertragen, wobei eine solche Übertragung all- gemein mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis und/oder mit einer Integration von mehreren Einzelbewegungen verbunden sein kann. Dieses Element weist vorzugsweise eine Klemmfläche zur Klemmung des Arretierkörpers in Gestalt eines Klemmkör pers und/oder einen Vorsprung zur Verriegelung, d.h. zur formschlüssigen Festlegung, des Arretierkörpers in Gestalt eines Formschlusskörpers auf. D.h. unter einer Arretierung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine Klem mung zu verstehen, wobei mittels der Aktoreinrichtung eine Arretierkörper in Gestalt eines Klemmkörpers festlegbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann unter einer Arretierung im Sinne dieser Erfindung eine formschlüssige Arretierung, also eine Verriegelung, zu verstehen sein, wobei der Arretierkör per mittels der Hydraulikeinheit und vorzugsweise dem, insbe sondere zusätzlichen, Element, formschlüssig festlegbar ist und somit einen Formschlusskörper ausbildet. Geeigneterweise umfasst der Formschlusskörper eine Ausnehmung und das Element einen mit der Ausnehmung korrespondierenden Vorsprung. Alter nativ und ebenfalls bevorzugt umfasst das Element eine Aus nehmung und der Formschlusskörper einen mit der Ausnehmung korrespondierenden Vorsprung. Dieses Element kann Bestandteil der Hydraulikeinheit sein oder ein zusätzliches, d.h. „äuße res" Element sein, welches mit der Hydraulikeinheit mecha nisch in Serie geschaltet ist. Vorzugsweise ist dieses Ele ment Bestandteil der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung.
Vorteilhaft weisen Festkörperaktoren, wie sie bei der erfin dungsgemäßen Aktoreinrichtung vorgesehen sind, hohe mechani sche Eigenfrequenzen und damit kurze Stellzeiten mit zugleich hohen Stellkräften auf. Insbesondere können die Auslenkzeiten solcher Festkörperaktoren mindestens 20 Mikrosekunden, vor zugsweise höchstens 50 Mikrosekunden, und/oder höchstens 100 Millisekunden betragen. Mittels der bei der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung vorgesehenen, in Serie geschalteten, Hydrau likeinheit ist zudem eine Auslenkung des Festkörperaktors be sonders verzögerungsarm und nahezu verlustfrei übertragbar, sodass mittels der Aktoreinrichtung eine nahezu instantane Arretierung des Arretierkörpers infolge einer Ansteuerung des Festkörperaktors bewirkbar ist. Folglich kann der Arretier körper ohne deutlichen zeitlichen Verzug entweder freigegeben werden oder an seiner Bewegung gehindert werden. Somit kann mittels der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung besonders rasch geschaltet werden. Geeigneterweise kann erfindungsgemäß die Arretierungszeit und/oder Entarretierungszeit mindestens 50 Mikrosekunden und/oder höchstens 100 Millisekunden betra gen .
Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Aktoreinrichtung zerstö rungsfrei nutzbar. Insbesondere im Vergleich zu Explosionsan trieben ist die erfindungsgemäße Aktoreinrichtung daher nicht nur einmalig, sondern wiederholt nutzbar. Denn die erfin dungsgemäße Aktoreinrichtung lässt in den ursprünglichen Zu stand zurück versetzen, sodass die Aktoreinrichtung erneut einsetzbar ist. Weiterhin vorteilhaft lässt sich die erfin dungsgemäße Aktoreinrichtung aufgrund des Verzichts auf Ex plosionsantriebe ohne Schaden für ggf. vorhandene Periphä- reinrichtungen und somit besonders betriebssicher einsetzen.
Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Hydraulikeinheit ist die erfindungsgemäße Aktoreinrichtung zudem mechanisch verschleißarm ausgebildet.
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Aktoreinrichtung zudem einen Arretierkörper, welcher mit der Aktoreinrichtung arretierbar ist. Alternativ kann ein Arretierkörper arretiert werden, der nicht notwendig Teil der erfindungsgemäßen Ak toreinrichtung ist .
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Aktoreinrichtung ein Federelement und/oder Antriebselement auf, welches zur Kraftbeaufschlagung des Arretierkörpers und/oder zum Antrieb des Arretierkörpers, insbesondere an dem Arretierkörper, angeordnet und ausgebildet ist. Auf diese Weise ist der Arretierkörper mit einer hohen Kraft beauf schlagbar, welche den Arretierkörper beschleunigen kann, so fern er nicht arretiert ist. Wenn bei oder mittels der erfin- dungsgemäßen Aktoreinrichtung der Arretierkörper arretiert und somit in seiner Bewegung festlegt ist, lassen sich mit tels oder bei der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung Bewegun gen des Arretierkörpers rasch einleiten und/oder unterbinden.
Zweckmäßig weist bei der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung das Federelement oder Antriebselement einen Druckspeicher und/oder einen Magneten und/oder eine Feder auf. Mittels ei nes Druckspeichers und/oder eines Magneten oder mittels Fe dern lässt sich das Arretierkörper vorteilhaft auf konstruk tiv einfache Weise mit einer hohen Kraft beaufschlagen.
Geeigneterweise weist die erfindungsgemäße Aktoreinrichtung mindestens eine Klemmfläche auf, die zur reibschlüssigen Ineingriffnähme insbesondere des Arretierkörpers in Gestalt eines Klemmkörpers ausgebildet ist. In dieser Weiterbildung der Erfindung lässt sich der Arretierkörper leicht durch Kraftbeaufschlagung in Richtung schräg, insbesondere senk recht, zu einer vorgegebenen Bewegungsrichtung des Arrtier- körpers in seiner Bewegung festlegen. Es versteht sich, dass die Bewegung des Arrtierkörpers keine Schwerpunktsbewegung des Arretierkörpers sein muss. Es ist grundsätzlich ebenfalls ausreichend und möglich, dass eine Oberfläche des Arretier körpers gegenüber der Hydraulikeinheit beweglich und durch Arretierung festlegbar ist, etwa im Falle einer bloßen Rota tion des Arretierkörpers, welche gerade keine Schwerpunktsbe wegung des Arretierkörpers umfasst.
Die Aktoreinrichtung gemäß der Erfindung ist im Falle der Ar retierung in Form einer Klemmung vorzugsweise ausgebildet, den Klemmkörper umfänglich, vorzugsweise vollumfänglich, zu klemmen. Mittels einer umfänglichen Klemmung des Klemmkörpers ist eine große Kontaktfläche zur reibschlüssigen Festlegung des Klemmkörpers nutzbar. Folglich sind in dieser Weiterbil dung der Erfindung besonders große Klemmkräfte auf den Klemm körper realisierbar. Bevorzugt weist der Arretierkörper eine, abgesehen von zum Formschluss ggf. vorgesehener Ausnehmungen und/oder Vorsprün gen, zylindrische, vorzugsweise kreiszylindrische, Form auf und bildet geeigneterweise eine Welle. Alternativ oder zu sätzlich weist der Arretierkörper einen polygonförmigen Quer schnitt auf. Zweckmäßig weist bei dem Arretierkörper im Falle einer Arretierung in Form von Klemmung, also bei dem Klemm körper, die Klemmfläche eine zum Klemmkörper ganz oder zumin dest teilweise korrespondierende Form auf. In dieser Weiter bildung ist folglich vorteilhaft eine Klemmbuchse realisiert.
Mittels der in dieser Weiterbildung realisierten Klemmbuchse sind mit der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung Klemmkräfte von mehreren Kilonewton erzielbar. Im Falle der Arretierung mittels Formschlusses sind ähnliche Haltekräfte erzielbar.
Die Energie allerdings, welche zur Schaltung solcher Klemm kräfte erforderlich ist, beträgt lediglich etwa 1 Joule.
Folglich lassen sich mittels der erfindungsgemäßen Aktorein richtung hohe Schaltkräfte mittels besonders geringer Ener gien, etwa bereitgestellt mittels Batterien wie insbesondere Knopfzellen, steuern. Die erfindungsgemäße Aktoreinrichtung lässt sich, insbesondere wenn die Aktoreinrichtung einen Klemmkörper aufweist, ähnlich zu einem elektrisch beitreibba- ren Haltemagneten einsetzen, insbesondere hinsichtlich der vorgesehenen Einsatzzwecke.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist oder um fasst bei der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung die Hydrau likflüssigkeit ein Flüssigmetall.
Unter einem Flüssigmetall soll hier ein Metall (also ein me tallisches Element oder auch eine Legierung mehrerer metalli sche Elemente) verstanden werden, welches in einem Betriebs zustand der Aktoreinrichtung einen flüssigen Aggregatzustand aufweist. Beispielsweise kann das Flüssigmetall bei Raumtem peratur und dem Betriebsdruck der Hydraulikeinheit in einem flüssigen Zustand vorliegen. Besonders vorteilhaft kann es auch noch bei tieferen Temperaturen als der Raumtemperatur oder der Betriebstemperatur der erfindungsgemäßen Aktorein richtung in einem flüssigen Zustand vorliegen, dies ist je doch für das Funktionieren der Erfindung nicht zwingend not wendig .
Ein wesentlicher Vorteil dieser Weiterbildung der erfindungs gemäßen Aktoreinrichtung liegt darin, dass ein Flüssigmetall im Vergleich zu herkömmlichen Hydraulikflüssigkeiten eine deutlich geringere Kompressibilität aufweist. Hierdurch wer den mechanische Verluste reduziert und der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung im Vergleich zum Stand der Technik erhöht. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung liegt darin, dass der thermische Ausdeh nungskoeffizient eines Flüssigmetalls allgemein deutlich ge ringer ist als bei herkömmlichen Hydraulikflüssigkeiten.
Hierdurch werden durch Temperaturschwankungen bedingte mecha nische Zustandsänderungen der Hydraulikeinheit vorteilhaft reduziert. Die Viskosität und die Dichte eines Flüssigmetalls sind zwar typischerweise höher als die einer herkömmlichen Hydraulikflüssigkeit. Die damit verbundenen Nachteile können jedoch in Kauf genommen werden, um die genannten Vorteile beim Betrieb der Aktoreinrichtung zu erzielen. Insbesondere bei dem typisch relativ geringen Flüssigkeitsvolumen in der Hydraulikeinheit einer solchen Aktoreinrichtung können die eintretenden Erhöhungen von Viskosität und/oder Dichte der Hydraulikflüssigkeit gut toleriert werden.
Vorteilhaft ist in dieser Weiterbildung die erfindungsgemäße Aktoreinrichtung aufgrund der weitestgehend inkompressiblen Hydraulikflüssigkeit sowie aufgrund des vergleichsweise ge ringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten daher äußerst ro bust gegenüber mechanischen Toleranzen und Temperaturausdeh nungen .
Aufgrund der Ausbildbarkeit der Hydraulikeinheit mit einem geringen Volumen sowie der geringen Kompressibilität der Hyd raulikflüssigkeit weist die erfindungsgemäße Aktoreinrichtung in dieser Weiterbildung zudem besonders geringe Eigenfrequen- zen auf, sodass Aktuierungszeiten von deutlich unterhalb ei ner Mikrosekunde möglich sind.
Die Hydraulikflüssigkeit kann vorteilhaft Gallium und/oder Indium und/oder Zinn und/oder Quecksilber umfassen. Derartige Metalle sind vorteilhaft geeignete Komponenten, um in einer metallischen Legierung einen niedrigen Schmelzpunkt zu errei chen. Besonders vorteilhaft weist die Hydraulikflüssigkeit sowohl Gallium als auch Indium und Zinn auf. Gemäß einer be sonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung besteht sie sogar ausschließlich aus den drei genannten Metallen. Insbe sondere kann es sich bei der Hydraulikflüssigkeit um eine Le gierung handeln, die in der Fachwelt unter dem Namen Galins- tan bekannt ist. Galinstan ist eine eutektische Legierung, welche etwa 68,5 Gewichtsprozent Gallium sowie etwa 21,5 Ge wichtsprozent Indium und etwa 10 Gewichtsprozent Zinn auf weist. Eine solche Legierung weist einen sehr niedrigen Schmelzpunkt von etwa -19 °C auf. Andere geeignete niedrig schmelzende Legierungen sind insbesondere unter den Namen In- dalloy 51 und Indalloy 60 von dem US-amerikanischen Unterneh men Indium Corporation in Utica, NY erhältlich. Weitere ge eignete galliumbasierte Legierungen sind insbesondere dieje nigen Legierungen, die in den Patentschriften US5800060B1 und US7726972B1 beschrieben sind. Sie können neben den drei ge nannten besonders bevorzugten Metallen auch Zusätze von ande ren Metallen wie beispielsweise Zink (insbesondere zwischen etwa 2 und 10 Gewichtsprozent) umfassen.
Die beschriebenen Legierungen, welche mit Gallium und/oder Indium und/oder Zinn gebildet sind, haben den Vorteil, dass sie eine geringe Toxizität aufweisen und somit relativ unbe denklich bezüglich Gesundheits- und Umweltschädigungen sind. Quecksilber ist ebenfalls ein geeignetes Flüssigmetall oder ein geeigneter Legierungsbestandteil für niedrigschmelzende Legierungen, hat aber den grundsätzlichen Nachteil, dass es stark toxisch ist. Da das Hydraulikvolumen der Hydraulikein heit der Aktoreinrichtung jedoch prinzipiell sehr gut herme tisch gegen die äußere Umgebung abgedichtet sein kann, ist auch die Verwendung von Quecksilber oder quecksilberhaltigen Legierungen prinzipiell nicht ausgeschlossen und kann für be stimmte Anwendungen ebenfalls vorteilhaft sein.
Allgemein und unabhängig von ihrer genauen Zusammensetzung kann die Hydraulikflüssigkeit eine eutektische Legierung sein. Eine derartige Legierung ist besonders bevorzugt, da mit ihr ein wesentlich niedrigerer Schmelzpunkt erreicht wer den kann als mit ihren einzelnen metallischen Komponenten.
Weiterhin ist es allgemein besonders bevorzugt, wenn die Hyd raulikflüssigkeit bei Normaldruck bei einer Temperatur von 20°C, zweckmäßigbei 0 °C, insbesondere sogar bei -10 °C und iedealerweise bei -20°C, flüssig ist. Mit anderen Worten ist das Flüssigmetall dann wenigstens bis hinunter zu der genann ten Temperatur und unter Umständen sogar noch bei tieferen Temperaturen im flüssigen Zustand. Ein derart niedrigschmel zendes Flüssigmetall eignet sich besonders gut als Hydraulik flüssigkeit für die beschriebene Anwendung, selbst wenn die Betriebstemperatur der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung deutlich oberhalb der genannten Temperatur liegt. In jedem Fall ist bei einer derart niedrigen Schmelztemperatur die Wahl der Betriebstemperatur für die erfindungsgemäße Ak toreinrichtung nicht besonders stark eingeschränkt. Für den Betrieb der Aktoreinrichtung ist es allgemein vorteilhaft, wenn die Betriebstemperatur nicht nur knapp, sondern deutlich oberhalb der Schmelztemperatur des verwendeten Flüssigmetalls liegt. Beispielsweise kann der Abstand zwischen Betriebstem peratur und Schmelztemperatur bei wenigstens 10 °C liegen.
Ein solcher Sicherheitsabstand in der Temperatur wirkt sich insbesondere auch günstig auf die Viskosität der Hydraulik flüssigkeit aus, da die Viskosität dann niedriger ist als in unmittelbarer Nähe des Schmelzpunkts. Alternativ oder zusätz lich und ebenfalls bevorzugt ist die Hydraulikflüssigkeit bei einer Betriebstemperatur und bei einem Betriebsdruck der Ak toreinrichtung flüssig. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung liegt das Kompressionsmodul der Hydraulikflüssigkeit oberhalb von 10 GPa, beispielsweise zwischen 20 GPa und 60 GPa. Ein derart hohes Kompressionsmodul kann durch die Verwendung eines Flüs sigmetalls leicht erreicht werden und hat zur Folge, dass die mechanischen Verluste in der Hydraulikeinheit niedrig sind und dass entsprechend der Wirkungsgrad der Aktoreinrichtung hoch ist .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung liegt der thermische Ausdehnungskoeffizient der Hydraulik flüssigkeit unterhalb von 0,001 1/K, insbesondere unterhalb von 0,00015 1/K. Ein derart niedriger thermischer Ausdeh nungskoeffizient kann durch die Verwendung eines Flüssigme talls leicht erreicht werden und hat zur Folge, dass Tempera turschwankungen beim Betrieb der Aktoreinrichtung nur geringe Positionsänderungen bei den einzelnen Elementen der Hydrauli keinrichtung zur Folge haben.
Gemäß einer weiteren allgemein bevorzugten Weiterbildung der Erfindung liegt die Viskosität des Flüssigmetalls oberhalb von 0,5 mm2/s, beispielsweise zwischen 1 mm2/s und 100 mm2/s. Eine derart hohe Viskosität trägt zur Verringerung von Lecka gen zwischen den einzelnen Leitungsteilen und somit zur Auf rechterhaltung der nötigen Druckgefälle bei.
Gemäß einer weiteren allgemein bevorzugten Weiterbildung der Erfindung liegt die Dichte des Flüssigmetalls unterhalb von 8 g/cm3, beispielsweise zwischen 5 g/cm3 und 7 g/cm3. Eine der art niedrige Dichte trägt zur Verringerung der Verluste in der Hydraulikeinheit und somit zu einem guten Wirkungsgrad der Aktoreinrichtung bei.
Die hier genannten Materialparameter für das Flüssigmetall als Hydraulikflüssigkeit sollen jeweils für die Betriebsbe dingungen der Aktoreinrichtung, also für deren Betriebstempe ratur und Betriebsdruck, gelten. Die Betriebstemperatur kann dabei insbesondere bei Raumtemperatur liegen und es können die Materialparameter als Parameter bei Raumtemperatur spezi fiziert sein.
Das Hydraulikvolumen der Hydraulikeinrichtung, welche im We sentlichen dem verwendeten Flüssigkeitsvolumen für das vor zugsweise verwendete Flüssigmetall entspricht, kann allgemein bevorzugt unterhalb von 10 Millilitern liegen. Ein derart niedriges Flüssigkeitsvolumen ist allgemein vorteilhaft, um die mechanischen Verluste (insbesondere Reibungsverluste und Kompressionsverluste) der Hydraulikflüssigkeit beim Betrieb der Hydraulikeinheit möglichst gering zu halten. Dies trifft generell auch für herkömmliche Hydraulikflüssigkeiten zu. In Kombination mit den vorteilhaften Eigenschaften eines Flüs sigmetalls tragen die genannten niedrigen Flüssigkeitsmengen jedoch vorteilhaft noch umso mehr dazu bei, die Verluste und thermischen Einflüsse auf ein Minimum zu reduzieren.
Die Begrenzungswände des Hydraulikvolumens, insbesondere der Antriebs- und Abtriebskammern und hydraulischen Leitung (en) der Hydraulikeinheit, sind besonders vorteilhaft aus oder mit einem Material gebildet und/oder mit einem Material beschich tet, welches auch bei dauerhaftem Kontakt mit dem vorzugswei se verwendeten jeweiligen Flüssigmetall chemisch beständig ist. Viele Metalle sind korrosionsanfällig bei längerem Kon takt mit flüssigem Gallium oder galliumhaltigen Legierungen. Um die Begrenzungswände vor einer derartigen Korrosion zu schützen, können diese aus einem resistenten Material gebil det sein und/oder mit einer resistenten Schutzschicht verse hen sein. Geeignete resistente Materialien sind Refraktärme talle wie Tantal, Wolfram oder Ruthenium. Aber auch hinrei chend reines Eisen oder Stahl (insbesondere das Material, das von dem Unternehmen Carpenter Steel unter dem Namen Consumet vertrieben wird) , Nickel, Titannitrid (TiN) oder diamantarti ge Beschichtungen können hochgradig beständig gegenüber gal liumhaltigen Flüssigmetallen sein.
Allgemein bevorzugt ist die Hydraulikeinheit dazu ausgebil det, eine von dem Festkörperaktor ausgehende Bewegung mit einem Übersetzungsverhältnis von ungleich 1 auf ein zu bewe gendes Element, insbesondere eine zur Klemmung ausgebildete Klemmbacke, oder ein mit einem Vorsprung und/oder einer Aus nehmung versehenes Formschlusselement, welches zur Festlegung ees Arretierkörpers mittels Formschlusses ausgebildet ist, zu übertragen. Dabei muss das genannte „zu bewegendes Element" nicht notwendig Teil der Hydraulikeinheit sein. Das Überset zungsverhältnis kann insbesondere kleiner als 1 gewählt sein, sodass der mechanische Hub auf der Austrittsseite der Hydrau likeinheit (also insbesondere der mit dem zu bewegenden Ele ment verbundenen Seite oder der das Element aufweisenden Sei te) größer ist als der Hub auf der Eintrittsseite der Hydrau likeinheit (also der mit dem Festkörperaktor verbundenen Sei te) . Auf diese Weise kann für die Aktoreinrichtung gemäß der Erfindung ein größerer Hub erzielt werden als für den einzel nen Festkörperaktor. Auf diese Weise kann der Nachteil des geringen Maximalhubs, der bei vielen solchen Festkörperakto ren vorliegt, zumindest teilweise ausgeglichen werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Ak toreinrichtung weist die Hydraulikeinheit wenigstens eine An triebskammer und eine Abtriebskammer und vorzugsweise eine Antriebskammer und Abtriebskammer verbindende hydraulische Leitung auf. Alternativ können Antriebskammer und Abtriebs kammer direkt, d.h. ohne vermittelnde hydraulische Leitung, miteinander verbunden sein und aneinander angeordnet sein.
Die Innenräume dieser Kammern und ggf. dieser Leitung bilden dann zumindest einen Teil des genannten Hydraulikvolumens aus. Dabei soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass das Hydraulikvolumen zusätzlich noch weitere hier nicht genannte Teile, insbesondere noch weitere Kammer (n) und/oder Lei tung (en) umfasst. Zusätzlich kann das Hydraulikvolumen insbe sondere mit einem oder mehreren Ventilen zwischen einzelnen Bestandteilen des Volumens gebildet sein.
Aktoreinrichtungen mit derart ausgestalteten Hydraulikeinhei ten eignen sich besonders gut, um durch die jeweilige Ausge staltung der Antriebskammer und der Abtriebskammer ein vorbe- stimmtes Übersetzungsverhältnis für die Hydraulikeinheit ein zustellen. Somit kann insbesondere auch bei geringem Hub des Festkörperaktors ein vergleichsweise großer Hub im Bereich der Abtriebskammer der Hydraulikeinheit erreicht werden. Mit anderen Worten lässt sich durch das Zusammenspiel zwischen Festkörperaktor und Hydraulikeinheit ein zur Arretierung günstiges Übersetzungsverhältnis für die Bewegung der Ak toreinrichtung der Aktoreinrichtung erreichen.
Die Antriebskammer kann insbesondere ein zugeordnetes An triebselement aufweisen und/oder die Abtriebskammer kann ein zugeordnetes Antriebselement aufweisen. Bei diesen Antriebs und Abtriebselementen kann es sich insbesondere um Kolbenele mente oder ähnlich wirkende Elemente handeln, die zweckmäßig mit den Festkörperaktoren bewegungsgekoppelt sind. Die An triebs- und Abtriebskammern können beispielsweise als Zylin der oder als Faltenbalge ausgestaltet sein.
Ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis ist bei einer derarti gen Hydraulikeinheit insbesondere durch unterschiedliche Form und/oder Größe der jeweiligen Antriebs- und Abtriebskammern und/oder durch unterschiedliche Wahl der Antriebs- und Ab triebselemente einstellbar.
In jedem Fall ist es allgemein bevorzugt, wenn die Hydrauli keinheit wenigstens ein die Antriebskammer teilweise begren zendes Antriebselement aufweist, welches mittels des Fest körperaktors bewegbar ist. Dabei ist durch Bewegen des An triebselements eine Strömung der Hydraulikflüssigkeit zwi schen Antriebskammer und Abtriebskammer bewirkbar. Die Hyd raulikeinheit kann zusätzlich wenigstens ein die Abtriebs kammer teilweise begrenzendes Antriebselement aufweisen, wel ches wiederum durch die strömende Hydraulikflüssigkeit beweg bar ist und auf einer Ausgangsseite der Hydraulikeinheit ein, insbesondere äußeres, zu bewegendes Element bewegen kann. Insbesondere ist mittels des Festkörperaktors, vorzugsweise mittels des Antriebselements wie zuvor beschrieben, Hydrau likflüssigkeit aus der Abtriebskammer in die Antriebskammer beweglich, und/oder eine Druckminderung der Abtriebskammer bewirkbar. Auf diese Weise kann mittels einer Ansteuerung des Festkörperaktors eine Druckminderung der Abtriebskammer be wirkt werden. Insbesondere ist mittels einer Druckbeaufschla gung der Abtriebskammer der Arretierkörper arretierbar und mittels einer Druckminderung der Abtriebskammer der Arretier körper freigebbar. Folglich kann in dieser Weiterbildung der Erfindung der Arretierkörper freigegeben werden, indem der Festkörperaktor ausgelenkt wird.
Allgemein ist es aber auch möglich und vorteilhaft, wenn für eine Bewegung ein Übersetzungsverhältnis größer als 1 er reicht wird. Dies kann insbesondere dazu vorteilhaft sein, um auf der Abtriebsseite (also der Ausgangsseite der Aktorein richtung) eine besonders hohe Kraft zu erreichen. Dies ist für die vorliegende Anwendung mit einer Arretierung relevant, bei der der Festkörperaktor zweckmäßig gegen ein festes Ende oder ein Ende mit einer sehr hohen Steifigkeit betrieben wird .
Die Hydraulikeinheit der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung kann optional zusätzlich eine Vorratskammer für die Hydrau likflüssigkeit aufweisen. Vorzugsweise ist die Vorratskammer druckbeaufschlagt, insbesondere mittels eines in der Vorrats kammer angeordneten Gasdruckspeichers und/oder mittels einer eine flexible Wandung der Vorratskammer kraftbeaufschlagenden Feder, d.h. eines federnden Elements.
Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung die Vorratskammer druckbeaufschlagt, wobei die druckbeauf schlagte Vorratskammer zur Druckbeaufschlagung der Abtriebs kammer, insbesondere mittels einer Druckbeaufschlagung der Antriebskammer, ausgebildet und hydraulisch angebunden ist. Auf diese kann die druckbeaufschlagte Vorratskammer die Ab triebskammer mit einem Druck beaufschlagen, in welcher mit tels einer Ansteuerung des Festkörperaktors wie oben be schrieben eine Druckminderung bewirkbar ist. Folglich lässt sich mittels dieser Weiterbildung der Erfindung die Abtriebs- kairaner derart Vorspannen, dass der Arretierkörper dauerhaft mittels der druckbeaufschlagten Abtriebskammer arretiert, et wa geklemmt oder verriegelt, wird, wobei im Bedarfsfall der Arretierkörper infolge der Druckminderung der Abtriebskammer freigegeben werden kann. Idealerweise ist die Antriebskammer mittels eines Hydraulikzylinders realisiert, in welchem ein im Hydraulikzylinder geführter Hydraulikkolben eine Antriebs kammer begrenzt. Vorzugsweise begrenzt der Hydraulikkolben die Antriebskammer an einer dem Festkörperaktor zugewandten Seite. Auf diese Weise kann eine Auslenkung des Festkörperak tors ein Hydraulikvolumen der Antriebskammer vorteilhaft ver größern, sodass die Abtriebskammer infolge einer Strömung von Hydraulikflüssigkeit von der Abtriebskammer in die Antriebs kammer druckgemindert wird. In dieser Weiterbildung ist folg lich eine Druckminderung in der Abtriebskammer realisierbar, sodass ein Arretierkörper mittels einer Auslenkung des Fest körperaktors freigebbar ist. Auf diese Weise lässt sich eine sogenannte „Z\7ormaIIy-CIosed"-Aktoreinrichtung realisieren, welche im Normalfall den Arretierkörper arretiert und den Ar retierkörper im Bedarfsfall infolge einer Ansteuerung des Festkörperaktors freigibt. Geeigneterweise ist die Antriebs kammer mit einer Drossel mit der Vorratskammer verbunden, so dass eine Änderung des Volumens der Antriebskammer in einer Änderung des Volumens der Abtriebskammer resultiert und Hyd raulikflüssigkeit nicht im nennenswerten Umfang aus der Vor ratskammer in die Antriebskammer strömt oder in die Vorrats kammer zurück strömt. Vielmehr dient die Anbindung der Vor ratskammer an die Antriebskammer mittels der Drossel vor dringlich einer vorspannenden Druckbeaufschlagung der An triebskammer und folglich auch der Abtriebskammer.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der genannte Festkörperaktor ein Piezoaktor. Piezoaktoren haben sich in der Vergangenheit als besonders vielverspre chende Ausgestaltungen des Festkörperaktors erwiesen. Mit ihnen kann eine besonders präzise Bewegung erreicht werden. Ihr Hauptnachteil, nämlich ihr geringer mechanischer Hub, kann wie beschrieben durch die nachfolgende Hydraulikeinheit ausgeglichen werden.
Besonders bevorzugt ist der Piezoaktor der Aktoreinrichtung als Piezostapelaktor ausgebildet. Ein Piezostapelaktor ist eine aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannte Serien schaltung aus mehreren einzelnen Piezoelementen, welche als Schichtstapel angeordnet sind. Ein solcher Stapelaktor ist besonders vorteilhaft, um auch schon mit den Piezoaktor eine höhere Bewegungsamplitude zu erreichen als dies mit einem einzelnen Piezoelement möglich wäre.
Die Erfindung ist jedoch nicht notwendig auf einen Piezoaktor als Festkörperaktor beschränkt. So gelten viele der bekannten Vorteile und Nachteile von Piezoaktoren auch für andere Arten von Festkörperaktoren. Auch für sie kann ein vergleichsweise geringer Hub durch die nachfolgende Hydraulikeinheit vergrö ßert werden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfin dung ist der genannte Festkörperaktor beispielsweise ein mag netostriktiver Aktor oder ein elektrostriktiver Aktor. Alter nativ kann es sich bei dem Festkörperaktor auch um einen Formgedächtnis-Aktor handeln.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Aktoreinrichtung eine Steuereinrichtung auf, welche einge richtet ist, den Festkörperaktor abhängig von einer Bewe gungsgröße des Arretierungskörpers zu steuern. Die Bewegungs größe ist zweckmäßig mit einem Ort und/oder einer Geschwin digkeit und/oder einer Beschleunigung des Arretierkörpers ge bildet. Alternativ oder zusätzlich und ebenfalls bevorzugt tritt eine Kraftbeaufschlagung des Arretierkörpers an die Stelle der Bewegungsgröße.
Mittels der erfindungsgemäß bei der Aktoreinrichtung vorgese henen Hydraulikeinrichtung sind somit nicht allein, gewisser maßen digital, arretierende Kräfte für einen den Arretierkör per mit maximaler arretierender Kraft arretierenden Zustand und einen nicht arretierenden Zustand einstellbar, sondern es sind zudem sämtliche Zwischenzustände, im Falle der Arretie rung in Form von Klemmung sämtliche zwischen mit maximaler Klemmkraft klemmendem und nicht klemmendem Zustand befindli chen Zustände, einstellbar.
So lässt sich im Falle der Arretierung in Form von Klemmung insbesondere eine einen beweglichen Klemmkörper bremsende Klemmkraft einstellen. Besonders zweckmäßig weist in einer Weiterbildung die erfindungsgemäße Aktoreinrichtung eine sol che Steuereinrichtung auf, welche den Festkörperaktor derart stellt, dass der Klemmkörper, nachdem er infolge einer Aufhe bung der Klemmung beschleunigt worden ist, abgebremst wird, insbesondere derart, dass ein Abprallen des Klemmkörpers von einem eventuell vorhandenen Anschlag vermieden werden kann.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung ausgebildet, eine Steue rung der Füllung der Abtriebskammer und folglich eine Ein stellung der Bremskraft auf den Klemmkörper mittels einer Rückkopplung zu steuern, indem eine Bewegungsgröße wie insbe sondere ein Geschwindigkeitswert und/oder ein Beschleuni gungswert und/oder ein Ortswert des Klemmkörpers oder eine davon abgeleitete Größe und/oder einer Kraftbeaufschlagung des Arretierkörpers zur Rückkopplung herangezogen wird. Ins besondere ist die Steuereinrichtung zur Regelung der Klemm kraft ausgebildet, indem die Füllung der Abtriebskammer und/oder die Auslenkung des Festkörperaktors die Steuergröße und die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung und/oder der Ort des Klemmkörpers und/oder einer Kraftbeaufschlagung des Arretierkörpers die Führungs- oder Regelgröße bildet. Vorzugsweise wird die Regelung dann unternommen, nachdem die Klemmeinrichtung den Klemmkörper freigegeben hat und das Fe derelement den Klemmkörper beschleunigt hat. Insbesondere ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet, den Klemmkörper kon trolliert abzubremsen oder zu entprellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Klemmen eines Klemm körpers und zieht dazu eine erfindungsgsmäße Aktoreinrichtung heran, wobei die Aktoreinrichtung mit einem Festkörperaktor und einer zu dem Festkörperaktor mechanisch in Serie geschal tete Hydraulikeinheit gebildet ist. Dabei weist die Hydrauli keinheit ein Hydraulikvolumen auf, welches mit einer Hydrau likflüssigkeit befüllbar oder befüllt ist. Vorteilhaft wird der Festkörperaktor insbesondere abhängig von einer Bewe- gungs- oder Kraftgröße des Klemmkörpers gesteuert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zei gen :
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung mit einer Hydraulikeinheit schematisch in einer
Prinzipskizze,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung mit einer Hydraulikeinheit schematisch in einer
Prinzipskizze, sowie
Fig. 3 ein drittens Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung mit einer Hydraulikeinheit schematisch in einer
Prinzipskizze.
Die Zeichnungsfigur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung mit einer Hydrauli keinheit schematisch in einer Prinzipskizze.
Wie in Fig. 1 dargestellt umfasst die erfindungsgemäße Ak toreinrichtung 10 ein Federelement 20, vorliegend beispiels weise eine Druckfeder in Gestalt einer Schraubenfeder, wel ches an einer Stirnseite 30 einer kreiszylindrischen Welle 40 angeordnet ist und die Welle 40 an dieser Stirnseite 30 in axialer Richtung A kraftbeaufschlagt. Es kann eine Überset zungseinheit 70 vorhanden sein, welche einen Weg der Welle 40 in einen Weg eines Aktorelements 60 übersetzt, in gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Übersetzungsfaktor größer als eins übersetzt, d.h. eine Bewegung der Welle 40 wird in einen um diesen Übersetzungsfaktor größeren Weg des Aktorelements 60 übersetzt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Übersetzungseinheit 70 eine Kontaktdruckfeder auf. In weite ren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Übersetzungseinheit 70 jedoch auch auf sonstige Weise ge bildet sein.
Das Aktorelement 60 ist gegen einen mechanischen Anschlag 80 bewegbar. Im Gegensatz zum mit der Übersetzungseinheit 70 be weglichen Aktorelement 60 ist der mechanische Anschlag 80 festgelegt. Liegen Aktorelement 60 und mechanischer Anschlag 80 aneinander an, so befindet sich die Aktoreinrichtung 10 in einem stillgelegten Zustand. Sind Aktorelement 60 und mecha nischer Anschlag 80 voneinander beabstandet, so befindet sich die Aktoreinrichtung 10 in einem Betriebszustand.
Aktorelement 60 und mechanischer Anschlag 80 können grund sätzlich auf unterschiedliche Art und Weise ausgeführt sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind Aktorelement 60 und mechanischer Anschlag 80 als Platten ausgeführt. Grundsätz lich können Aktorelement 60 und mechanischer Anschlag 80 je doch auch auf sonstige Weise ausgebildet sein.
In der in Fig. 1 dargestellten Situation ist das Aktorelement 60 von dem mechanischen Anschlag 80 beabstandet, d.h. die Ak toreinrichtung 10 befindet sich in einem Betriebszustand.
Das Federelement 20 ist vorspannend in axialer Richtung A ge staucht und ist an ihrer Entspannung infolge einer Arretie rung der Welle 40 in axialer Richtung A gehindert. Die Welle 40 ist in axialer Richtung A mittels einer Klemmbacke 100 festgelegt, welche in radialer Richtung auf die Welle 40 zu kraftbeaufschlagt ist und die Welle 40 reibschlüssig in ihrer axialen Position hält. Die Klemmbacke 100 ist ausgebildet, die Kraftbeaufschlagung auf die Welle 40 zu unterbrechen zu können und die Welle 40 axial freigeben zu können. Infolge einer Freigabe der Welle 40 kann sich das Federelement 20 entspannen und die Welle 40 in axialer Richtung A kraftbeaufschlagen. Aufgrund der Kraft beaufschlagung der Welle 40 mittels des Federelements 20 ist die Welle 40 in axialer Richtung A beweglich, sodass das Ak torelement 60 auf den mechanischen anschlag 80 zu beweglich ist und die Aktoreinrichtung stilllegbar ist.
Die Klemmbacke 100 ist Teil einer Hydraulikeinheit 120, mit tels welcher die Klemmbacke 100 wie nachfolgend beschrieben kontrolliert beweglich betreibbar ist:
Die Hydraulikeinheit 120 bildet mit der Klemmbacke 100 und der mittels der Klemmbacke 100 klemmbaren Welle 40 eine Klemmeinrichtung zur ultraschnellen Druckreduktion.
Die Hydraulikeinheit 120 weist wie in Fig. 1 dargestellt ei nen Festkörperaktor 130 auf, welcher im gezeigten Ausfüh rungsbeispiel mit einem Piezoaktor gebildet ist.
Dieser Festkörperaktor 130 ist im gezeigten Ausführungsbei spiel mittels einer Antriebskammer 140 eines doppelt wirken den Hydraulikzylinders 150 in Gestalt eines Kolbenzylinders gekoppelt. Gekoppelt meint in diesem Zusammenhang, dass der Festkörperaktor 130 derart mit einer Begrenzung der Antriebs kammer 140 des Hydraulikzylinders 150 verbunden ist, dass die Antriebskammer 140 infolge einer Auslenkung des Festkörperak tors 130 ihr Volumen ändert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Antriebskammer 140 des Kolbenzylinders in an sich be kannter Weise von einem im Kolbenzylinder in einer axialen Richtung des Kolbenzylinders verschieblichen Hydraulikkolben 160 volumenbegrenzt und der Festkörperaktor 130 mit dem Hyd raulikkolben 160 bewegungsgekoppelt, etwa formschlüssig mit einer an einer Stirnseite 164 des Hydraulikkolbens 160 ange ordneten Handhabe 166, verbunden. In weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen ist anstelle des Kol- benzylinders ein Hydraulikzylinder 150 in Gestalt eines me tallischen Faltenbalges vorhanden, welcher eine bewegliche Stirnseite aufweist, die mit dem Festkörperaktor 130 bewe gungsgekoppelt ist .
Grundsätzlich kann der Hydraulikzylinder 150 auch auf andere Weise realisiert sein. Erfindungsgemäß wesentlich ist insbe sondere, dass mittels einer Bewegung des Festkörperaktors 130 ein hydraulisches Antriebsvolumen geändert wird.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel trennt der Hydraulikkolben 160 zwei Volumina. An einer dem Festkörperaktor 130 nahen Stirnseite des Hydraulikkolbens 160 liegt das Antriebsvolumen der Antriebskammer 140 an, d.h. bei Auslenkung des Festkör peraktors 130 in Richtung auf den Hydraulikkolben 160 zu nimmt das Antriebsvolumen der Antriebskammer 140 in seiner Größe zu.
Ein weiteres Volumen 190 des Hydraulikzylinders 150 liegt an einer dem Festkörperaktor 130 fernen Seite des Hydraulikkol bens 160 an.
Antriebsvolumen der Antriebskammer 140 und weiteres Volumen 190 des Hydraulikzylinders 150 sind mit einer Hydraulikflüs sigkeit 195 gefüllt. Grundsätzlich kann die Hydraulikflüssig keit 195 mit Wasser oder mit einer sonstigen Flüssigkeit ge bildet sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hydraulikflüssigkeit 195 mit einem Flüssigmetall, beispiels weise Galinstan, gebildet. Flüssigmetall weist eine besonders niedrige Kompressibilität und einen besonders geringen ther mischen Ausdehnungskoeffizienten auf.
Das weitere Volumen 190 ist über eine in der Praxis stets vorhandene Leckage mit dem Antriebsvolumen verbunden. Die Le ckage ist in Fig. 1 mit einer zum Hydraulikkolben 160 paral lel geschalteten Drossel 200 symbolisiert. Das weitere Volumen 190 ist fluidleitend mit einem mit Hyd raulikflüssigkeit 195 gefüllten Reservoir 210 verbunden. Das Reservoir 210 ist mittels eines Druckbeaufschlagungsmittels 220 vorgespannt, d.h. mit einem Druck, hier einem Überdruck, beaufschlagt. Infolge der Leckage ist nicht allein das weite re Volumen 190, sondern die gesamte Hydraulikeinheit 120, d.h. insbesondere auch das Antriebsvolumen der Antriebskammer 140, mit dem Überdruck beaufschlagt.
Das Druckbeaufschlagungsmittel 220 ist im dargestellten Aus führungsbeispiel ein im Reservoir 210 befindlicher Gasdruck speicher. In weiteren, nicht eigens dargestellten Ausfüh rungsbeispielen kann das Druckbeaufschlagungsmittel 220 auch mit einer Feder gebildet sein, welche eine flexible Wandung des Reservoirs derart kraftbeaufschlagt, dass das Reservoir 210 mit einem Druck beaufschlagt wird.
Die Antriebskammer 140 ist fluidleitend mittels Fluidleitun gen 235 mit einer Abtriebskammer 230 verbunden, in welcher zur Realisierung einer Klemmung der Welle 40 ein Druckabfall realisierbar ist :
Wird der Festkörperaktor 130 sprunghaft, d.h. mittels eines Spannungspulses, angesteuert, so wird der Festkörperaktor 130 in Richtung s ausgelenkt und treibt die Handhabe 166 des Hyd raulikkolbens 160 axial. Dadurch wird Hydraulikflüssigkeit 195 in das Reservoir 210 geschoben. Da das Druckbeaufschla gungsmittel 220 verglichen mit der Hydraulikflüssigkeit 195 eine geringere Federsteifigkeit aufweist, ist der Druckan stieg infolge der geringen Ausdehnung des Festkörperaktors 130 gering. Infolge der Auslenkung des Hydraulikkolbens 160 erfolgt jedoch eine Volumenänderung in der hydraulischen Ab triebskammer 230.
Der Druckabfall ist dabei proportional zum Quotienten aus re lativer Volumenänderung und Kompressibilität der Hydraulik flüssigkeit : Die relative Volumenänderung bedeutet dabei die Volumenände rung bezogen auf ein Anfangsvolumen vor der Volumenänderung.
Die absolute Volumenänderung ist im dargestellten Ausfüh rungsbeispiel durch den Festkörperaktor 130 vorgegeben. Um einen möglichst hohen Druckabfall zu erzielen, ist für einen hohen Druckabfall das hydraulische Anfangsvolumen möglichst gering gehalten und eine Hydraulikflüssigkeit 195 mit beson ders geringer Kompressibilität gewählt.
Der thermische Ausdehungskoeffizient eines Flüssigmetalls wie Galinstan beträgt 0,000126 1/K und damit nur ein Fünftel von Glycerin und nur die Hälfte von Wasser. Dadurch kann der tem peraturbedingte Einfluss auf den Druck in der Abtriebskammer 230 verringert werden.
Je geringer Anfangsvolumen und Kompressibilität sind, desto weniger Energie muss von den Festkörperaktoren 130 bereitge stellt werden, um einen bestimmten Druckabfall zu realisie ren .
Zusätzlich kann für einen möglichst hohen Druckabfall wie im gezeigten Ausführungsbeispiel der Festkörperaktor 130 mit der hydraulischen Antriebskammer wie in Fig. 1 dargestellt zwei fach oder mehrfach vorgesehen sein.
Die Abtriebskammer 230 der Hydraulikeinheit 120 weist eine Gestalt eines kreiszylindrischen Rohres auf, welches die Wel le 40 entlang eines axialen Abschnitts vollumfänglich umgibt. Die Abtriebskammer 230 ist in ein umfängliches Rohr 240 ein gebracht und folglich außenumfänglich festgelegt. Infolge einströmender Hydraulikflüssigkeit 195 ist ein Innendurchmes ser der Abtriebskammer 230 der Hydraulikeinheit 120 verrin gerbar, sodass die Abtriebskammer 230 sich abhängig von ein strömender Hydraulikflüssigkeit 195 reibschlüssig um die Wel le 40 herum an dieser anlegt. Der an der Welle 40 anlegbare Teil der Oberfläche der Ab triebskammer 230 bildet die oben erwähnte Klemmbacke 100 der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung 10. Mittels dieser Klemm backe 100 ist die Welle 40 kraftschlüssig festlegbar: Infolge des ursprünglichen Anfangsdrucks im hydraulischen System ist die Klemmbacke 100 in Richtung auf die Welle 40 zu kraftbe aufschlagt, sodass die Welle 40 im Ausgangszustand geklemmt ist .
Im Bedarfsfälle, etwa eines kritischen Zustandes eines mit der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung 10 versehenen Systems, soll die Welle 40 von der Klemmbacke 100 freigegeben werden, sodass sich das Federelement 20 entspannen kann und die Welle 40 in axialer Richtung A beschleunigt. Das Federelement 20 ist wie zuvor beschrieben als mechanische Druckfeder ausge bildet. Alternativ ist anstelle einer mechanischen Druckfeder eine Druckgasfeder oder ein sonstiges Federelement 20 vorhan den .
Im Falle eines kritischen Zustandes lässt sich die bis dahin in der Klemmbacke 100 geklemmte Welle 40 freigegeben, indem der oder - im Falle mehrerer parallel geschalteter Festkör peraktoren 130 die - Festkörperaktoren 130 angesteuert wer den, um eine Druckabsenkung in der Abtriebskammer 230 zu be wirken. Dadurch ist die Klemmung zwischen der Klemmbacke 100 und Welle 40 lösbar und die Welle aufgrund des Federelements 20 beschleunigbar. Auf diese Weise ist die Welle 40 mit be sonders geringem zeitlichen Verzug bewegbar.
Es versteht sich, dass anstelle des Federelements 20 in wei teren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen ein elektromechanischer Antrieb vorgesehen sein kann, wobei die Antriebsenergie beispielsweise in Kondensatoren vorgehalten wird .
Mittels der erfindungsgemäß bei der Aktoreinrichtung 10 vor gesehenen Hydraulikeinrichtung 120 sind zudem nicht allein, gewissermaßen digital, Klemmkräfte für einen die Welle 40 mit maximaler Klemmkraft klemmenden Zustand und einen die Welle 40 nicht klemmenden Zustand einstellbar, sondern es sind zu dem sämtliche zwischen mit maximaler Klemmkraft klemmendem und nicht klemmendem Zustand befindlichen Zustände einstell bar: So lässt sich insbesondere eine die Welle 40 in axialer Richtung A bremsende Klemmkraft einstellen. Nicht eigens in der Zeichnung dargestellt ist eine Steuereinrichtung vorhan den, welche die Festkörperaktoren 130 derart stellt, dass die Welle 40, nachdem sie von der Klemmbacke 100 freigegeben wor den ist, abgebremst wird und zwar derart, dass ein Abprallen des Aktorelements 60 vom festgelegten mechanischen Anschlag 80 vermieden werden kann. Die Steuereinrichtung ist ausgebil det, eine Steuerung der Füllung der Abtriebskammer 230 und folglich eine Einstellung der Bremskraft auf den die Welle 40 durch die Klemmbacke 100 mittels einer Rückkopplung zu steu ern, indem ein Beschleunigungswert sowie ein Geschwindig- keits- und ein Ortswert der Welle 40 zur Rückkopplung heran gezogen wird. Dabei wird die Klemmkraft mittels Füllung der Abtriebskammer 230 derart eingestellt, dass die Welle 40 bei ihrem Anschlag des Aktorelements 60 an dem mechanischen An schlag 80 abrupt abgebremst wird. Vorzugsweise wird diese Re gelung erst dann unternommen, nachdem die Klemmbacke 100 die Welle 40 freigegeben hat und das Federelement 20 die Welle 40 beschleunigt hat.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Aktoreinrichtung 10 zur Beschleunigung der Welle 40 in Richtung des mechanischen Anschlags 80 ausgebildet. Grundsätzlich lässt sich die Ak toreinrichtung 10 auch zur Entfernung der Welle 40 vom mecha nischen Anschlag 80 ausbilden, beispielsweise durch entspre chende Anordnung des Federelements 20 an der Welle 40.
Das in Fig. 2 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung 10' entspricht weitgehend dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Aktoreinrichtung 10. Die Aktoreinrichtung 10 ' weist jedoch abweichend von dem vor gehend beschriebenen Ausführungsbeispiel anstelle einer mit einer Klemmbacke 100 klemmbaren Welle 40 eine mit einem Rie gel 100' klemmbare Welle 40' auf. Dazu weist die Welle 40' eine vollumfänglich verlaufende Einschnürung 42' auf, welche eine Ausnehmung bildet, in welche der Riegel 100' eingreifen kann. Der Riegel 100' ist als sich radial einwärts erstre ckender, vollumfänglich an einem Innenumfang der Abtriebskam mer 230 angeordneter Vorsprung ausgebildet, welcher demgemäß radial in die Ausnehmung 42' einkragt. Die Abtriebskammer 230 weist dazu in axialer Richtung kürzere Abmessungen auf ver glichen mit dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel.
Auf diese Weise kann der Riegel 100 ' mittels einer Befüllung der Abtriebskammer 230 in die Ausnehmung 42 ' eingebracht wer den und mittels einer Druckreduzierung und somit einer Ent leerung der Abtriebskammer 230 aus der Ausnehmung 42' ausge bracht werden. Entsprechend ist in diesem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel die Welle 40 ' formschlüssig mittels des Riegels 100' festlegbar.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Aktoreinrichtung 10 ' ' entspricht bis auf den nachfolgend beschriebenen Umstand dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung 10'. Dabei weist der Riegel 100' zusätzlich eine Übersetzung 270 auf, welche eine Bewegung eines Innenumfangs der Ab triebskammer 230 mit einem Übersetzungsfaktor versieht, so- dass der Riegel 100' nicht direkt bewegt wird, sondern ent sprechend dem Übersetzungsfaktor übersetzt bewegt wird.
Im Falle der anhand der Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausfüh rungsbeispiele handelt es sich um sogenannte „Normally- Closed"-Aktoreinrichtungen, d.h. die Wellen 40, 40' sind im Betriebszustand dauerhaft festgelegt, also arretiert. Die Wellen 40, 40' werden nur im Bedarfsfall, etwa eines kriti schen Zustands, freigegeben und mittels der Federelemente 20 beschleunigt . Grundsätzlich können Aktoreinrichtungen in weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen auch als „Normal- ly-Open"-Aktoreinrichtungen ausgebildet sein, bei welchen die Wellen nur im Bedarfsfall, in der Regel einem Ausnahmefall, festgelegt sind.

Claims

Patentansprüche
1. Aktoreinrichtung, welche zur Arretierung ausgebildet ist, mit einem Festkörperaktor (130) und einer zu dem Festkörper aktor (130) mechanisch in Serie geschalteten Hydraulikeinheit (120), wobei die Hydraulikeinheit (120) ein Hydraulikvolumen aufweist, welches mit einer Hydraulikflüssigkeit (195) be- füllt ist .
2. Aktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche zur Arretierung in Form von Klemmung und/oder form schlüssiger Festlegung ausgebildet ist.
3. Aktoreinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, zudem umfassend einen Arretierkörper (40, 40'), welcher mittels der Hydraulikeinheit arretierbar ist, insbesondere einen Klemm körper (40), welcher mittels der Hydraulikeinheit (120) klemmbar ist und/oder einen Formschlusskörper (40'), welcher mittels der Hydraulikeinheit (120) formschlüssig festlegbar ist .
4. Aktoreinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, welche ein Federelement (20) und/oder Antriebselement aufweist, wel ches zur Kraftbeaufschlagung des Arretierkörpers (40, 40') und/oder zum Antrieb des Arretierkörpers (40, 40'), insbeson dere an dem Arretierkörper (40, 40'), angeordnet und ausge bildet ist.
5. Aktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Federelement (20) und/oder Antriebselement einen Druckspeicher und/oder einen Magneten aufweist.
6. Aktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Aktoreinrichtung mindestens eine Klemmfläche (100) aufweist, welche zur reibschlüssigen Ineingriffnähme des als Klemmkörper ausgebildeten Arretierkörpers (40) ausge bildet ist und/oder einen Vorsprung (100') aufweist, welcher zur formschlüssigen Ineingriffnähme des als Formschlusskörper ausgebildeten Arretierkörpers (40') ausgebildet ist.
7. Aktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Aktoreinrichtung (10) ausgebildet ist, den Klemmkörper (40) umfänglich, vorzugsweise vollumfänglich, zu klemmen .
8. Aktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Hydraulikflüssigkeit (195) ein Flüssigmetall, insbesondere Gallium, Indium, Zinn und/oder Quecksilber, und/oder eine eutektische Legierung und/oder eine Hydraulik flüssigkeit (195) ist oder aufweist, welche bei Normaldruck bei einer Temperatur von 20 °C, vorzugsweise 0°C und idealer weise -20°C, und/oder bei einer Betriebstemperatur und bei einem Betriebsdruck der Aktoreinrichtung flüssig ist.
9. Aktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Hydraulikeinheit (120) dazu ausgebildet ist, eine von dem Festkörperaktor (130) ausgehende Bewegung mit einem Übersetzungsverhältnis von ungleich eins auf ein zu be wegendes Element (100), insbesondere eine zur Klemmung des Klemmkörpers (40) ausgebildete Klemmbacke und/oder ein zur formschlüssigen Festlegung des Formschlusskörpers (40') aus gebildetes Formschlusselement, zu übertragen.
10. Aktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Hydraulikeinheit (120) wenigstens eine An triebskammer (140), eine Abtriebskammer (230) und vorzugswei se eine diese Antriebskammer (140) und Abtriebskammer (230) verbindende hydraulische Leitung (235) aufweist.
11. Aktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Hydraulikeinheit (120) wenigstens ein die An triebskammer (140) teilweise begrenzendes Antriebselement (160) aufweist, welches mittels des Festkörperaktors (130) bewegbar ist, wobei durch Bewegen des Antriebselements (160) eine Strömung der Hydraulikflüssigkeit (195) zwischen An- triebskammer (140) und Abtriebskammer (230), insbesondere aus der Abtriebskammer (140) in die Antriebskammer (230), und/oder eine Druckminderung der Abtriebskammer (140) bewirk bar ist .
12. Aktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Hydraulikeinheit (120) zusätzlich eine, vor zugsweise druckbeaufschlagte, Vorratskammer (210) für die Hydraulikflüssigkeit (195) aufweist.
13. Aktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zumindest nach den Ansprüchen 10 und 12, bei welchem die Vor ratskammer (210) druckbeaufschlagt ist, wobei die druckbeauf schlagte Vorratskammer (210) zur Druckbeaufschlagung der Ab triebskammer (230), insbesondere mittels einer Druckbeauf schlagung der Antriebskammer (140), ausgebildet und hydrau lisch angebunden ist.
14. Aktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Festkörperaktor (130) als oder mit einem Pie- zoaktor und/oder Piezostapelaktor ausgebildet ist und/oder ein magnetostriktiver Aktor oder ein elektrostriktiver Aktor und/oder ein Formgedächtnis-Aktor ist oder einen solchen Ak tor aufweist .
15. Aktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Aktoreinrichtung mindestens zwei Arretierkör per (40, 40 ') aufweist.
16. Aktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher eine Steuereinrichtung vorhanden ist, welche ein gerichtet ist, den Festkörperaktor (130) abhängig von einer Bewegungsgröße des Arretierkörpers (40, 40') und/oder einer Kraftbeaufschlagung des Arretierkörpers (40, 40') zu steuern.
17. Verfahren zum Klemmen eines Klemmkörpers (40) mittels ei ner Aktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Festkörperaktor (130) insbesondere abhängig von einer Bewegungs- und/oder Kraftgröße und/oder Kraftbeauf schlagung des Klemmkörpers (40) gesteuert wird.
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