WO2007144275A1 - Solid-state actuator drive apparatus and method for driving a solid-state actuator drive apparatus - Google Patents

Solid-state actuator drive apparatus and method for driving a solid-state actuator drive apparatus Download PDF

Info

Publication number
WO2007144275A1
WO2007144275A1 PCT/EP2007/055393 EP2007055393W WO2007144275A1 WO 2007144275 A1 WO2007144275 A1 WO 2007144275A1 EP 2007055393 W EP2007055393 W EP 2007055393W WO 2007144275 A1 WO2007144275 A1 WO 2007144275A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solid
state
drive body
actuators
state actuators
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/055393
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernhard Gottlieb
Andreas Kappel
Tim Schwebel
Carsten Wallenhauer
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to EP07729794A priority Critical patent/EP2027612A1/en
Publication of WO2007144275A1 publication Critical patent/WO2007144275A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/105—Cycloid or wobble motors; Harmonic traction motors

Definitions

  • the invention relates to a solid-state actuator ⁇ device with the Oberbegriffliehen features according to claim 1 or to a method for driving such a solid-state actuator drive device.
  • a solid-state actuator ⁇ device in the form of a piezoelectric actuator, which is also referred to as a piezo ring motor.
  • a drive body having an annular body has a drive body opening therethrough. Through the drive body opening leads a shaft, wherein an outer circumference of the shaft is slightly smaller than an inner circumference of the drive body opening.
  • a central longitudinal and rotational axis is offset the shaft so-geninate a central axis of the drive body opening that the shaft bears with its outer circumference at at least ei ⁇ nem point of the inner circumference of the drive body opening.
  • a disadvantage of such an arrangement is that at least two solid-state actuators with their longitudinal axes, in their direction-effected the contraction or expansion, are arranged at an angle of 90 ° to each other, circular around the pseudo ⁇ translational movement acting of the driving body to be ⁇ .
  • Such an arrangement requires space in at least two directions laterally of the drive body in a plane transverse to the axis of rotation of the shaft.
  • the object of the invention is to provide a solid-state actuator drive device or a method for driving a ner such Fest stressesaktor drive device to propose, which allow a reduction of space.
  • a solid-state actuator drive ⁇ device with a drive body with a drive body opening in the drive body, with an at least leading into the drive body opening first shaft, with solid-state actuators for driving the drive body to the shaft imparts rotation to translatory movement, and with a control device for driving the solid state actuators.
  • This is advantageous in that the solid state ⁇ raktoren with their longitudinal axes in the respective contraction ons- and / or expansion direction at an angle of 45 ° or less are arranged to each other.
  • the longitudinal axis of a first of the solid-state actuators is arranged at an angle of 45 ° or less, in particular of 20 ° or less, in particular of 5 ° or less, preferably parallel to the axis, relative to the longitudinal axis of the at least one further solid-state actuator.
  • the arrangement of the solid-state actuators relative to one another is selected such that the longitudinal axes of all solid-state actuators are preferably arranged axially parallel to one another or at a predetermined maximum angle relative to one another.
  • space is advantageous only in one direction laterally of the drive body required. Thereby, a more compact solid-state actuator driving device can be provided.
  • At least one of the solid-state actuators is preferred mecha nically ⁇ formed softer than the drive member and a solid-state actuators confirmed lead housing.
  • a fulcrum of the driving body is preferably near ⁇ approximately at the intersection of a connecting line from the on ⁇ operating body facing ends of the solid-state actuators to approximately central height between the solid-state actuators.
  • a ratio R / b is preferably between 0.9 and 1.1, in particular at 1, with R as the distance between a drive body opening center and a pivot point in the axis-parallel direction to the longitudinal direction of the solid state actuators and with b as the half distance of the solid state actuators to each other ,
  • the drive body is advantageous in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shaft limited adjustable on the housing ge ⁇ stores.
  • the drive body is preferably mounted on the housing via a rubber guide.
  • a dowel of the pens ⁇ mustard EADERSHIP is advantageously supported at the rotational center of the drive body.
  • At least one of the solid-state actuators is fixed according to a forth embodiment in part by a hinge at the drive ⁇ articulated body.
  • a spring which surrounds at least one piezoelectric element of the solid-state actuator is preferably guided laterally past the joint and is fixedly attached to the drive body.
  • a firm attachment of a preferably designed as a tubular spring such a spring, in particular a welded joint can be used.
  • Such hinges as joints for fixing the solid state actuators on the drive body are preferably such that a leading through the joints connecting line through a pivot point of the drive body, so that it receives a required for driving the shaft movement.
  • two Festkör ⁇ peractors with parallel longitudinal axes by a suitably selected control means of the control device can be controlled such that the drive body without a solid state actuator with its longitudinal axis at an angle to the longitudinal axis of another solid state actuator in the desired pseudo Circular movement can be offset.
  • An approximately parallel arrangement of the longitudinal axes means an angular range of 45 ° or less, in particular less than 5 °, of the longitudinal axes of the two solid-state actuators relative to one another.
  • a control device for controlling the solid-state actuators, a control device in the manner of an integrated circuit arrangement is preferably used, but alternatively also solid wirings of the solid-state actuators with one another can be performed such that the shaft can be set into a desired rotation.
  • a procedural ⁇ is accordingly ren for driving such a solid-state actuator drive device can be driven at which the at least two solid-state actuators coordinated with one another for driving the shaft to a rotational movement, the two solid-state actuators are driven relative to each other such that they in spite Orientation of their longitudinal axes at an angle of 45 ° or less to each other tilt the drive body to drive the shaft.
  • the first of the solid-state actuators is preferably driven deflectingly in a first direction and the second solid-state actuators ⁇ in a second direction perpendicular to the first direction simultaneously but deflected to the same direction.
  • the control with a control device, a fixed wiring, or the process according to the control of the solid-state actuators in a manner which drive power using the arrival allows an actuator for driving the drive ring or drive element, can advantageously be implemented on ver ⁇ different manner.
  • Significant ADVANTAGES ⁇ le of the original independent drive with at least two solid-state actuators with mutually perpendicular axes are retained.
  • the solid-state actuator drive device is suitable for applications in which inexpensive drives are required for accurate positioning in a small space.
  • Advantageous possible applications there are, for example, in the range e lectric adjustable mirrors in the automotive field, the orientation of LC displays (LCD: Liquid Crystal / liquid crystal ⁇ ) or XY manipulators.
  • Solid-state actuators are not only piezoelectric solid state actuators, but also other types of solid state actuators, such as magnetostrictive or electrostrictive actuators. It is essential that it is drive systems, in particular linear drive systems, which the drive body in a suitable translational Movement in two dimensions of a plane spanned around the axis of rotation of the shaft can drive suitable.
  • FIG. 1 shows a plan view of a first Festoresaktor- drive device with two mutually articulated coupled drive bodies, which are each designed to Antreibi- ben a shaft.
  • FIG. 2 shows the arrangement according to FIG. 1 in a second operating position
  • FIG 3 shows a second embodiment with a comparison with FIG 1 changed arrangement.
  • Fig. 4 shows a third embodiment.
  • FIG. 1 and 2 show a solid-state actuator drive device with a drive body 1 for driving a shaft 3.
  • the drive body 1 has a drive body opening 2, into which the shaft 3 at least leads or through which the shaft 3 passes as shown.
  • FIG. 1 On the left in FIG. 1, a plan view of an exemplary arrangement is sketched, while on the right in FIG. 1 a side view of this arrangement is sketched.
  • the drive body 1 extends in a plane x ', y' or x, y perpendicular to the shaft axis or rotation axis z of the shaft 3.
  • the solid-state actuators 4, 5 are preferably made of a piezoelectric multilayer actuator as the piezoelectric unit 26, which for rigid mechanical coupling and the Protection against harmful dynamic tensile stresses under pressure bias between two end caps 24 is welded in a mechanically soft tube spring 25.
  • the end caps 24, which are preferably made of steel, furthermore serve for the mechanically rigid connection of the linear actuator to a housing 7 and the drive body 1.
  • the attachment to the drive body 1 takes place, for example, by welding, screwing or pressing.
  • the two solid state actuators 4, 5 are also fastened or mounted in a customary manner with their end sections opposite the drive body 1 on a wall of the housing 7 by means of corresponding fastening elements or support elements 6.
  • the ends facing away from the drive body 1 are preferably adjustably mounted via elongated holes 13 in the lateral direction to their longitudinal axis. This can be done via pins which protrude from the housing through the slots 13.
  • the drive body 1 facing ends of the solid state actuators 4, 5 are preferably fixedly connected to the drive body 1, wherein optionally also articulated connections can be used.
  • the shaft 3 is mounted in the housing 7 via corresponding bearings 11, as is known per se. Slotted holes 13 are not mandatory. Properties are in particular due to elastic egg ⁇ and / or bending capability of the solid-state actuators 4, 5 and in view of the small displacements of the solid-state actuators 4, 5 transverse movements may optionally also without such long holes 13 offset or tolerated.
  • the function of such a drive is based on the pseudo-circular translation of the displaceably mounted drive body 1 in the xy or x'y 'plane caused by the solid-state actuators 4, 5.
  • the shaft 3 Inside the drive body 1 or in its drive body opening 2 is the rotatable and fixed in space shaft 3, the has a smaller outer diameter compared to the inner diameter of the drive body opening 2 of the drive body 1. Due to the deflection of the drive body 1 bezüg ⁇ lich the shaft 3 comes in a point or in a line to the contact between the shaft 3 and the drive body 1.
  • the circular translation of the drive body 1 of this contact point runs counter to the translation direction of the drive body 1 to The shaft 3 rotates as a result opposite to the direction of translation of the drive body 1.
  • the drive body 1 is pseudo-circular in translation, to those in the interior of the drive body 1 rotatably and firmly mounted shaft 3 to drive.
  • the control of the solid-state actuators 4, 5 takes place by means of the control device 15 preferably with an offset shifted sinusoidal signal of the voltage and / or piezoelectric charge at the respective solid state actuator 4, 5.
  • the control device 15 preferably with an offset shifted sinusoidal signal of the voltage and / or piezoelectric charge at the respective solid state actuator 4, 5.
  • Fig. 2 shows the arrangement of FIG. 1 in a second operating position.
  • the first solid-state actuator 4 is deflected relative to a rest position (FIG. 1) by a contraction amount XaI of length -a contracted, while the second solid-state actuator 5 is extended by an amount of expansion Xa2 with the amount a extended.
  • a distance R from the front end portion of the piezoelectric elements or units 26 within the solid state actuators 4, 5 changes in the longitudinal direction, i. in the direction of the first direction x '.
  • the shaft 3 is mechanically rigid and free of play but friction ⁇ poor rotatably mounted, for example by sliding or rolling bearings as the bearings 11 in the housing 7, which is indicated by triangular symbols in the side view.
  • the drive body 1 comprises the shaft 3, which is located within the cylindrical bore of the drive body 1.
  • the cylinder axes of the drive body opening to the ⁇ 2 forming ring bore and the shaft 3 are preferably parallel.
  • the diameter 2-r of the drive body opening 2 is larger than a shaft diameter of the shaft 3.
  • the diameter excess of the drive body opening 2 is smaller than the maximum travel of trained as linear actuators solid state actuators 4, 5.
  • the lines of action of the solid-state actuators 4, 5 have a spacing 2-b, and define the working plane within which the driving member 1 is movable in ⁇ , ie a plane xy and x'y 'perpendicular to Wel ⁇ z lenachse.
  • the solid state actuators 4, 5 the drive body 1 is movable in the working plane within the given by the excess of the drive body opening 2 with respect to the shaft 3 clearance.
  • a movement of the drive body 1 in the x- or x'-direction by a path length a is achieved by a simultaneous rectified deflection of the two solid-state actuators 4, 5 by the amount a.
  • a rotation of the drive body 1 and an associated deflection of the drive body 1 in the y 'direction is determined by a ne simultaneous but opposite directional deflection of the solid state actuators 4, 5 achieved.
  • the drive unit shown in FIGS. 1 and 2 has a mirror plane parallel to the line of action of the solid-state actuators 4, 5 in which the drive body opening axis z 'of the drive body opening 2 lies, ie an xz plane, the axis z of the shaft 3 perpendicular ⁇ plane to the plane and is with the axis z 'of the drive body opening 2 is congruent.
  • the fulcrum or a rotation axis leading through it is located symmetrically in the plane x'z '. Since the solid-state actuators 4, 5 represent the mechanically softest link of the drive unit, the pivot point is approximately at the intersection of the connecting line of the ends of the solid-state actuators 4, 5 facing the ring with the mirror plane.
  • the ratio which represents a transmission ratio, can be varied within wide limits.
  • the ratio which represents a transmission ratio
  • the driving device is preferably "concentric" mounted. This means that when a rectified deflection of the two solid-state actuators 4, 5 to the way the drive body opening 2 and the shaft 3 in a concentric position -befinden, where A is the maximum attainable deflection of a sol ⁇ chen solid-state actuator 4, 5 denotes.
  • a time dependence of the deflection A of the solid-state actuators 4, 5 can preferably be applied.
  • the DC component of the movements of the two solid-state actuators 4, 5, which corresponds to the displacement X R i NG of the ring center in the direction x 'in extension and parallel to the longitudinal axes of the solid-state actuators 4, 5 is calculated as
  • the drive body center point and thus approximately the entire drive body 1 is rotated with increasing rotation.
  • the shaft 3 is rotated counterclockwise. If the drive body 1 could move freely, the drive body center would be a circle
  • a ⁇ - describe with radius - ⁇ 2. Due to the drive shaft 4 per shaft fit with a diameter difference of 2 s, the ring displacement is restricted to a circle with radius s.
  • the difference length d together with the structure tursteifmaschine the drive unit, a radial pressure force between the drive body 1 and shaft 3 at the contact point.
  • the pressure force can change with the position of the peripheral contact point.
  • the shaft 3 is rotated ⁇ clockwise.
  • An increase in the structural stiffness of the drive unit and thus an increase in the achievable radial pressure force between the drive body 1 and shaft 3 can be achieved by restricting the freedom of movement of the drive body 1 he ⁇ .
  • Both based on friction solid-state drive devices as well as form-fitting solid-state drive devices such as a micro-toothing in an increase of the contact force has a favorable effect on the performance of solid-state drive ⁇ devices from. With increasing radial force higher drive torques are achieved.
  • Fig. 3 shows a suitable stiffening of the drive unit in the form of the scenery.
  • the scenery consists of a rigidly anchored in the motor ⁇ housing cylindrical dowel pin 22 whose axis is located in the center of rotation and in particular can slide in a longitudinal guide of the drive body 1 without play.
  • the backdrop hinders neither the movement of the drive ⁇ body 1 in the x-direction nor its rotation. However, it stiffens the drive in the transverse direction y '. This means that the rigidity of the drive unit with respect to the y-component of the contact force is increased, and thus also the magnitude of the y-component of the pressure force.
  • the coordinate systems of the shaft 3 and of the drive body 1 are displaced in the respective plane x, y or x ', y' spanned perpendicular thereto.
  • the drive body 1 °, 1 * limited in terms of its movement space in the plane perpendicular to the shaft 3 plane x ', y' of the drive body 1 °, 1 *, as skis with reference to FIGS Is ⁇ which is compared to Fig. 1 and 2 show modified Ausrete ⁇ ments.
  • identical reference symbols are used for components, dimensions or functions, reference is made to identical or identically acting components and functions, so that with regard to the embodiments according to FIGS. 3 and 4 reference is made to the description of the other figures and embodiments becomes.
  • a connecting link guide on the drive body 1 ° which is formed of a Ku ⁇ lissenSystem 20 with a leading through this long hole 21.
  • a dowel pin 22 which leads axially parallel to the shaft 3 and is fixed to the housing 7.
  • the dowel pin 22 and the Ach ⁇ se for the shaft 3 are thus arranged with respect to their longitudinal axes in a fixed parallel distance.
  • the Kulissenkör- per 20 protrudes from the actuator body 1 ° as seen in an axis-parallel direction to the longitudinal axes of the two solid-state actuators 4, 5, wherein the elongated hole 21 is preferably axle ⁇ is arranged parallel and centrally between the longitudinal axes of the two solid-state actuators 4, 5 extend ,
  • the embodiment according to FIG. 4 differs from the embodiment according to FIG. 3 in that the slotted member 20 * according to FIG. 4 is designed as a one-piece body with the drive body 1 *.
  • the oblong hole 21 * can thereby be guided further in the direction of the drive body opening 2 in the area of the actual drive body 1 *.
  • Another difference in the embodiment according to FIG. 4 is that the solid-state actuators are articulated to the drive body 1 * via joints 23.
  • the joints 23 * are preferably designed as swivel joints in the form of cylindrical pins as hinge pins, wherein the zy ⁇ - cylindrical pins are rotatably mounted in correspondingly shaped grooves of end caps 24 of the solid state actuators 4, 5 and in the drive body 1 *.
  • tube springs 25, which laterally surround the actual piezoelectric elements 26 of the solid-state actuators, are welded to the end face directly on the drive body 1 *.
  • the coil springs 25 brace the end caps 24 with the actual piezoelectric element 26 and the drive body-side end ⁇ cap 24 with the pin used as a hinge pin 23 and the drive body 1 *.
  • the pivot point of the drive body 1 * lies in the connecting line of the two rotary joints, which are formed by the cylindrical pins 23. There, the pivot point is preferably also the backdrop of the link body 20 *, the slot 21 * and the dowel pin 22 arranged.

Abstract

The invention relates to a solid-state actuator drive apparatus comprising a drive body (1), a drive body opening (2) in the drive body, a first shaft (3) at least leading into the drive body opening, solid-state actuators (4, 5) for driving the drive body to effect a translational movement that causes the shaft to rotate, and a control device (15) for controlling the solid-state actuators, wherein the solid-state actuators are arranged with their longitudinal axes in the respective contraction and/or expansion direction at an angle of 45° or less with respect to one another. In other words, even in the case of configurations of more than two solid-state actuators, the arrangement of the solid-state actuators relative to one another can be chosen such that the longitudinal axes of all the solid-state actuators are preferably arranged axially parallel to one another or at a predetermined maximum angle relative to one another.

Description

Beschreibungdescription
Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung bzw. Verfahren zum Antreiben einer Festkörperaktor-AntriebsvorrichtungSolid-state actuator drive device or method for driving a solid-state actuator drive device
Die Erfindung bezieht sich auf eine Festkörperaktor-Antriebs¬ vorrichtung mit den Oberbegriffliehen Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bzw. auf ein Verfahren zum Antreiben einer solchen Festkörperaktor-AntriebsVorrichtung.The invention relates to a solid-state actuator ¬ device with the Oberbegriffliehen features according to claim 1 or to a method for driving such a solid-state actuator drive device.
DE 199 52 946 Al beschreibt eine Festkörperaktor-Antriebs¬ vorrichtung in Form eines piezoelektrischen Antriebs, der auch als Piezoringmotor bezeichnet wird. Ein Antriebskörper, welcher einen ringförmigen Körper aufweist, hat eine durch diesen hindurchführende Antriebskörperöffnung. Durch die Antriebskörperöffnung führt eine Welle, wobei ein Außenumfang der Welle geringfügig geringer als ein Innenumfang der Antriebskörperöffnung ist. Im Betrieb zum Antreiben der Welle ist eine zentrale Längs- bzw. Rotationsachse der Welle so ge- genüber einer zentralen Achse der Antriebskörperöffnung versetzt, dass die Welle mit ihrem Außenumfang an zumindest ei¬ nem Punkt des Innenumfangs der Antriebskörperöffnung anliegt. Mittels eines ersten und eines zweiten Festkörperaktors ist der Antriebskörper in eine zweidimensionale translatorische Bewegung in einer Ebene senkrecht zu der Wellenachse antreib¬ bar, wodurch die Welle in Rotation versetzt wird.DE 199 52 946 A1 describes a solid-state actuator ¬ device in the form of a piezoelectric actuator, which is also referred to as a piezo ring motor. A drive body having an annular body has a drive body opening therethrough. Through the drive body opening leads a shaft, wherein an outer circumference of the shaft is slightly smaller than an inner circumference of the drive body opening. In operation, for driving the shaft a central longitudinal and rotational axis is offset the shaft so-genüber a central axis of the drive body opening that the shaft bears with its outer circumference at at least ei ¬ nem point of the inner circumference of the drive body opening. By means of a first and a second solid-state actuator, the drive body in a two-dimensional translational motion in a plane perpendicular to the shaft axis drivable ¬ bar is displaced whereby the shaft in rotation.
Nachteilhaft bei einer solchen Anordnung ist, dass zumindest zwei Festkörperaktoren mit ihren Längsachsen, in deren Rich- tung die Kontraktion bzw. Expansion erfolgt, unter einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind, um die pseudo¬ kreisförmige Translationsbewegung des Antriebskörpers zu be¬ wirken. Eine solche Anordnung benötigt in einer Ebene quer zur Rotationsachse der Welle Bauraum in zumindest zwei Rich- tungen seitlich des Antriebskörpers.A disadvantage of such an arrangement is that at least two solid-state actuators with their longitudinal axes, in their direction-effected the contraction or expansion, are arranged at an angle of 90 ° to each other, circular around the pseudo ¬ translational movement acting of the driving body to be ¬. Such an arrangement requires space in at least two directions laterally of the drive body in a plane transverse to the axis of rotation of the shaft.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung bzw. ein Verfahren zum Antreiben ei- ner solchen Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung vorzuschlagen, welche eine Reduzierung des Bauraums ermöglichen.The object of the invention is to provide a solid-state actuator drive device or a method for driving a ner such Festkörperaktor drive device to propose, which allow a reduction of space.
Diese Aufgabe wird durch die Festkörperaktor-Antriebs- Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bzw. durch das Verfahren zum Antreiben einer solchen Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegens¬ tand abhängiger Ansprüche.This object is achieved by the solid-state actuator drive device with the features according to claim 1 and by the method for driving such a solid-state actuator drive device with the features according to claim 11. Advantageous embodiments are counter ¬ dependent dependent claims.
Bevorzugt wird demgemäß eine Festkörperaktor-Antriebs¬ vorrichtung mit einem Antriebskörper, mit einer Antriebskörperöffnung in dem Antriebskörper, mit einer in die Antriebskörperöffnung zumindest hineinführenden ersten Welle, mit Festkörperaktoren zum Antreiben des Antriebskörpers zu einer die Welle in Rotation versetzenden translatorischen Bewegung, und mit einer Steuereinrichtung zum Ansteuern der Festkörperaktoren. Vorteilhaft wird diese dadurch, dass die Festkörpe¬ raktoren mit ihren Längsachsen in der jeweiligen Kontrakti- ons- und/oder Expansionsrichtung unter einem Winkel von 45° oder weniger zueinander angeordnet sind.Preferably is accordingly a solid-state actuator drive ¬ device with a drive body with a drive body opening in the drive body, with an at least leading into the drive body opening first shaft, with solid-state actuators for driving the drive body to the shaft imparts rotation to translatory movement, and with a control device for driving the solid state actuators. This is advantageous in that the solid state ¬ raktoren with their longitudinal axes in the respective contraction ons- and / or expansion direction at an angle of 45 ° or less are arranged to each other.
Die Längsachse eines ersten der Festkörperaktoren ist zu der Längsachse des zumindest einen weiteren Festkörperaktors un- ter einem Winkel von 45° oder weniger, insbesondere von 20° oder weniger, insbesondere von 5° oder weniger, vorzugsweise achsparallel zueinander angeordnet. Mit anderen Worten ist auch bei Ausgestaltungen von mehr als zwei Festkörperaktoren die Anordnung der Festkörperaktoren relativ zueinander so ge- wählt, dass die Längsachsen aller Festkörperaktoren vorzugsweise achsparallel zueinander oder unter einem vorgegebenen maximalen Winkel relativ zueinander angeordnet sind. Dadurch ist Bauraum vorteilhaft nur in einer Richtung seitlich des Antriebskörpers erforderlich. Dadurch kann eine kompakter aufgebaute Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung bereitgestellt werden . Zumindest einer der Festkörperaktoren ist bevorzugt mecha¬ nisch weicher als der Antriebskörper und ein die Festkörperaktoren lagerndes Gehäuse ausgebildet.The longitudinal axis of a first of the solid-state actuators is arranged at an angle of 45 ° or less, in particular of 20 ° or less, in particular of 5 ° or less, preferably parallel to the axis, relative to the longitudinal axis of the at least one further solid-state actuator. In other words, even in embodiments of more than two solid-state actuators, the arrangement of the solid-state actuators relative to one another is selected such that the longitudinal axes of all solid-state actuators are preferably arranged axially parallel to one another or at a predetermined maximum angle relative to one another. As a result, space is advantageous only in one direction laterally of the drive body required. Thereby, a more compact solid-state actuator driving device can be provided. At least one of the solid-state actuators is preferred mecha nically ¬ formed softer than the drive member and a solid-state actuators confirmed lead housing.
Ein Drehpunkt des Antriebskörpers liegt vorzugsweise nähe¬ rungsweise im Schnittpunkt einer Verbindungslinie von dem An¬ triebskörper zugewandten Enden der Festkörperaktoren auf annäherungsweise mittiger Höhe zwischen den Festkörperaktoren.A fulcrum of the driving body is preferably near ¬ approximately at the intersection of a connecting line from the on ¬ operating body facing ends of the solid-state actuators to approximately central height between the solid-state actuators.
Ein Übersetzungsverhältnis R/b liegt bevorzugt zwischen 0,9 und 1,1, insbesondere bei 1, mit R als Abstand zwischen einem Antriebskörperöffnungs-Mittelpunkt und einem Drehpunkt in achsparalleler Richtung zur Längsrichtung der Festkörperaktoren und mit b als halbem Abstand der Festkörperaktoren zuein- ander.A ratio R / b is preferably between 0.9 and 1.1, in particular at 1, with R as the distance between a drive body opening center and a pivot point in the axis-parallel direction to the longitudinal direction of the solid state actuators and with b as the half distance of the solid state actuators to each other ,
Der Antriebskörper ist vorteilhaft in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Welle begrenzt verstellbar am Gehäuse ge¬ lagert. Der Antriebskörper ist dabei bevorzugt über eine Ku- lissenführung am Gehäuse gelagert. Ein Passstift der Kulis¬ senführung ist vorteilhaft im Drehzentrum des Antriebskörpers gelagert .The drive body is advantageous in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the shaft limited adjustable on the housing ge ¬ stores. The drive body is preferably mounted on the housing via a rubber guide. A dowel of the pens ¬ mustard EADERSHIP is advantageously supported at the rotational center of the drive body.
Zumindest einer der Festkörperaktoren ist gemäß einer vor- teilhaften Ausgestaltung mittels eines Gelenks am Antriebs¬ körper gelenkig befestigt. Eine Feder, welche zumindest ein piezo-elektrisches Element des Festkörperaktors umgibt, ist dabei bevorzugt am Gelenk seitlich vorbeiführt und fest am Antriebskörper befestigt ist. Als feste Befestigung einer vorzugsweise als Rohrfeder ausgebildeten solchen Feder kann insbesondere eine Schweißverbindung eingesetzt werden. Solche Drehgelenke als Gelenke zum Befestigen der Festkörperaktoren am Antriebskörper liegen vorzugsweise so, dass eine durch die Gelenke führende Verbindungslinie durch einen Drehpunkt des Antriebskörpers führt, so dass dieser eine zum Antreiben der Welle erforderliche Bewegungsfreiheit erhält. Auf überraschend einfache Art und Weise können zwei Festkör¬ peraktoren mit zueinander parallelen Längsachsen durch eine geeignet gewählte Ansteuerung mittels der Steuereinrichtung derart angesteuert werden, dass der Antriebskörper auch ohne einen Festkörperaktor mit seiner Längsachse unter einem Winkel zu der Längsachse eines anderen Festkörperaktors in die gewünschte pseudo-kreisförmige Bewegung versetzt werden kann. Unter annähernd paralleler Anordnung der Längsachsen wird dabei ein Winkelbereich von 45° oder weniger, insbesondere we- niger als 5° der Längsachsen der beiden Festkörperaktoren relativ zueinander verstanden.At least one of the solid-state actuators is fixed according to a forth embodiment in part by a hinge at the drive ¬ articulated body. A spring which surrounds at least one piezoelectric element of the solid-state actuator is preferably guided laterally past the joint and is fixedly attached to the drive body. As a firm attachment of a preferably designed as a tubular spring such a spring, in particular a welded joint can be used. Such hinges as joints for fixing the solid state actuators on the drive body are preferably such that a leading through the joints connecting line through a pivot point of the drive body, so that it receives a required for driving the shaft movement. In a surprisingly simple manner, two Festkör ¬ peractors with parallel longitudinal axes by a suitably selected control means of the control device can be controlled such that the drive body without a solid state actuator with its longitudinal axis at an angle to the longitudinal axis of another solid state actuator in the desired pseudo Circular movement can be offset. An approximately parallel arrangement of the longitudinal axes means an angular range of 45 ° or less, in particular less than 5 °, of the longitudinal axes of the two solid-state actuators relative to one another.
Zur Ansteuerung der Festkörperaktoren dient vorzugsweise eine Steuereinrichtung in Art einer integrierten Schaltungsanord- nung, wobei jedoch alternativ auch feste Verdrahtungen der Festkörperaktoren untereinander derart vorgenommen werden können, dass die Welle in eine gewünschte Rotation versetzbar ist .For controlling the solid-state actuators, a control device in the manner of an integrated circuit arrangement is preferably used, but alternatively also solid wirings of the solid-state actuators with one another can be performed such that the shaft can be set into a desired rotation.
Verfahrensgemäß bevorzugt wird demgemäß außerdem ein Verfah¬ ren zum Antreiben einer solchen Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung, bei welchem die zumindest zwei Festkörperaktoren aufeinander abgestimmt angesteuert werden zum Antreiben der Welle zu einer Rotationsbewegung, wobei die beiden Festkörpe- raktoren relativ zueinander derart angesteuert werden, dass diese trotz Ausrichtung ihrer Längsachsen mit einem Winkel von 45° oder weniger zueinander den Antriebskörper zum Antreiben der Welle verkippen.According to the method preferably also a procedural ¬ is accordingly ren for driving such a solid-state actuator drive device can be driven at which the at least two solid-state actuators coordinated with one another for driving the shaft to a rotational movement, the two solid-state actuators are driven relative to each other such that they in spite Orientation of their longitudinal axes at an angle of 45 ° or less to each other tilt the drive body to drive the shaft.
Bevorzugt wird der erste der Festkörperaktoren in einer ersten Richtung auslenkend angesteuert und der zweite der Fest¬ körperaktoren in einer zweiten, zur ersten Richtung senkrechten Richtung simultan aber gegengleich gerichtet ausgelenkt.The first of the solid-state actuators is preferably driven deflectingly in a first direction and the second solid-state actuators ¬ in a second direction perpendicular to the first direction simultaneously but deflected to the same direction.
Die beiden Festkörperaktoren werden vorzugsweise zeitabhängig ausgelenkt gemäß für den ersten Festkörperaktor JC1 (t) = — 1 - sin φ λ — => Jc1 (t) V2 -(sin φ + cos φ}The two solid-state actuators are preferably deflected in a time-dependent manner according to the first solid-state actuator JC 1 (t) = - 1 - sin φ λ - => J c 1 (t) V 2 - (sin φ + cos φ}
und für den zweiten Festkörperaktorand for the second solid state actuator
X7 (t) - V2 -(sin φ - cos φ )
Figure imgf000007_0001
X 7 (t) - V2 - (sin φ - cos φ)
Figure imgf000007_0001
mit xl (t) als Auslenkung des ersten der Festkörperaktoren, x2(t) als Auslenkung des zweiten der Festkörperaktoren, A als maximaler Auslenkung der einzelnen Festkörperaktoren und φ als Rotationswinkel gemäß φ = ω-t .with xl (t) as the deflection of the first of the solid-state actuators, x2 (t) as the deflection of the second of the solid-state actuators, A as the maximum deflection of the individual solid-state actuators, and φ as the rotation angle according to φ = ω-t.
Die Ansteuerung mit einer Steuereinrichtung, einer festen Verschaltung bzw. der verfahrensgemäßen Steuerung der Festkörperaktoren auf eine Weise, welche die Nutzung der An- triebsleistung eines Aktors zum Treiben des Antriebsrings bzw. Antriebskörpers ermöglicht, kann vorteilhaft auf ver¬ schiedene Art und Weise umgesetzt werden. Wesentliche Vortei¬ le des ursprünglichen unabhängigen Antriebes mit zumindest zwei Festkörperaktoren mit zueinander senkrechten Längsachsen bleiben dabei erhalten.The control with a control device, a fixed wiring, or the process according to the control of the solid-state actuators in a manner which drive power using the arrival allows an actuator for driving the drive ring or drive element, can advantageously be implemented on ver ¬ different manner. Significant ADVANTAGES ¬ le of the original independent drive with at least two solid-state actuators with mutually perpendicular axes are retained.
Die Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung ist für Applikationen geeignet, bei denen auf kleinstem Raum preiswerte Antriebe zur genauen Positionierung benötigt werden. Vorteilhafte An- Wendungsmöglichkeiten gibt es beispielsweise im Bereich e- lektrisch verstellbarer Außenspiegel im Automotivbereich, der Ausrichtung von LC-Displays (LC: Liquid Crystal / Flüssig¬ kristall) oder von XY-Manipulatoren .The solid-state actuator drive device is suitable for applications in which inexpensive drives are required for accurate positioning in a small space. Advantageous possible applications there are, for example, in the range e lectric adjustable mirrors in the automotive field, the orientation of LC displays (LCD: Liquid Crystal / liquid crystal ¬) or XY manipulators.
Unter Festkörperaktoren sind nicht nur piezo-elektrische Festkörperaktoren zu verstehen, sondern auch andersartige Festkörperaktoren, wie beispielsweise magnetostriktive oder elektrostriktive Aktoren. Wesentlich ist, dass es sich um Antriebssysteme, insbesondere lineare Antriebssysteme handelt, welche den Antriebskörper in eine geeignete translatorische Bewegung in zwei Dimensionen einer aufgespannten Ebene um die Rotationsachse der Welle herum geeignet antreiben können.Solid-state actuators are not only piezoelectric solid state actuators, but also other types of solid state actuators, such as magnetostrictive or electrostrictive actuators. It is essential that it is drive systems, in particular linear drive systems, which the drive body in a suitable translational Movement in two dimensions of a plane spanned around the axis of rotation of the shaft can drive suitable.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Festkörperaktor- Antriebsvorrichtung mit zwei miteinander gelenkig gekoppelten Antriebskörpern, welche jeweils zum Antrei- ben einer Welle ausgebildet sind;1 shows a plan view of a first Festkörperaktor- drive device with two mutually articulated coupled drive bodies, which are each designed to Antreibi- ben a shaft.
Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 in einer zweiten Betriebsstellung;FIG. 2 shows the arrangement according to FIG. 1 in a second operating position; FIG.
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform mit einer gegenüber Fig. 1 geänderten Anordnung; und3 shows a second embodiment with a comparison with FIG 1 changed arrangement. and
Fig. 4 eine dritte Ausführungsform.Fig. 4 shows a third embodiment.
Fig. 1 und 2 zeigen eine Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung mit einem Antriebskörper 1 zum Antreiben einer Welle 3. Der Antriebskörper 1 weist eine Antriebskörperöffnung 2 auf, in welche die Welle 3 zumindest hineinführt bzw. durch welche die Welle 3 wie dargestellt hindurchführt. Links in Fig. 1 ist dabei eine Draufsicht auf eine beispielhafte Anordnung skizziert, während rechts in Fig. 1 eine Seitenansicht dieser Anordnung skizziert ist. Der Antriebskörper 1 erstreckt sich in einer Ebene x', y' bzw. x, y senkrecht zur Wellenachse bzw. Rotationsachse z der Welle 3.1 and 2 show a solid-state actuator drive device with a drive body 1 for driving a shaft 3. The drive body 1 has a drive body opening 2, into which the shaft 3 at least leads or through which the shaft 3 passes as shown. On the left in FIG. 1, a plan view of an exemplary arrangement is sketched, while on the right in FIG. 1 a side view of this arrangement is sketched. The drive body 1 extends in a plane x ', y' or x, y perpendicular to the shaft axis or rotation axis z of the shaft 3.
Zum Antreiben des Antriebskörpers 1 dienen bei dem darge¬ stellten Ausführungsbeispiel ein erster Festkörperaktor 4 und ein zweiter Festkörperaktor 5, welche mittels einer Steuereinrichtung 15 und entsprechenden Verdrahtungen 14 derart an- gesteuert werden, dass die Welle 3 in Rotation Ω versetzbar ist. Die Festkörperaktoren 4, 5 bestehen vorzugsweise aus einem piezoelektrischen Mehrschichtaktor als piezoelektrischer Einheit 26, die zur steifen mechanischen Ankopplung und zum Schutz vor schädlichen dynamischen Zugspannungen unter Druckvorspannung zwischen zwei Endkappen 24 in eine mechanisch weiche Rohrfeder 25 eingeschweißt ist. Die vorzugsweise in Stahl gefertigten Endkappen 24 dienen darüber hinaus zur me- chanisch steifen Anbindung des Linearaktors an ein Gehäuse 7 und den Antriebskörper 1. Die Befestigung an den Antriebskörper 1 erfolgt z.B. durch Verschweißen, Verschrauben oder Ver- pressen. Die beiden Festkörperaktoren 4, 5 sind außerdem in üblicher Art und Weise mit ihrem dem Antriebskörper 1 gegenü- berliegenden Endabschnitten an einer Wandung des Gehäuses 7 mittels entsprechenden Befestigungselementen oder Abstützelementen 6 befestigt bzw. gelagert.To drive the drive body 1 are used in Darge ¬ presented embodiment, a first solid-state actuator 4 and a second solid-state actuator 5, which are controlled by means of a control device 15 and corresponding wiring 14 so that the shaft 3 in rotation Ω can be displaced. The solid-state actuators 4, 5 are preferably made of a piezoelectric multilayer actuator as the piezoelectric unit 26, which for rigid mechanical coupling and the Protection against harmful dynamic tensile stresses under pressure bias between two end caps 24 is welded in a mechanically soft tube spring 25. The end caps 24, which are preferably made of steel, furthermore serve for the mechanically rigid connection of the linear actuator to a housing 7 and the drive body 1. The attachment to the drive body 1 takes place, for example, by welding, screwing or pressing. The two solid state actuators 4, 5 are also fastened or mounted in a customary manner with their end sections opposite the drive body 1 on a wall of the housing 7 by means of corresponding fastening elements or support elements 6.
Um gegebenenfalls erforderliche Verschwenkungen der Festkör- peraktoren 4, 5 bezüglich ihrer Längsachsen relativ zueinander zu ermöglichen, sind die dem Antriebskörper 1 abgewandten Enden über Langlöcher 13 vorzugsweise in seitlicher Richtung zu ihrer Längsachse verstellbar gelagert. Dies kann über Stifte erfolgen, welche vom Gehäuse aus durch die Langlöcher 13 hindurchragen. Die dem Antriebskörper 1 zugewandten Enden der Festkörperaktoren 4, 5 sind vorzugsweise fest mit dem Antriebskörper 1 verbunden, wobei gegebenenfalls auch gelenkige Verbindungen einsetzbar sind. In üblicher Art und Weise für derartige Festkörperaktor-Antriebsvorrichtungen ist die Welle 3 über entsprechende Lager 11 in dem Gehäuse 7 gelagert, wie dies für sich bekannt ist. Langlöcher 13 sind jedoch nicht zwingend erforderlich. Insbesondere aufgrund elastischer Ei¬ genschaften und/oder Biegefähigkeit der Festkörperaktoren 4, 5 und mit Blick auf die geringen Auslenkungen der Festkörpe- raktoren 4, 5 können Querbewegungen gegebenenfalls auch ohne solche Langlöcher 13 ausgeglichen oder toleriert werden.In order to enable possibly required pivoting of the solid-state actuators 4, 5 with respect to their longitudinal axes relative to one another, the ends facing away from the drive body 1 are preferably adjustably mounted via elongated holes 13 in the lateral direction to their longitudinal axis. This can be done via pins which protrude from the housing through the slots 13. The drive body 1 facing ends of the solid state actuators 4, 5 are preferably fixedly connected to the drive body 1, wherein optionally also articulated connections can be used. In the usual way for such solid-state actuator drive devices, the shaft 3 is mounted in the housing 7 via corresponding bearings 11, as is known per se. Slotted holes 13 are not mandatory. Properties are in particular due to elastic egg ¬ and / or bending capability of the solid-state actuators 4, 5 and in view of the small displacements of the solid-state actuators 4, 5 transverse movements may optionally also without such long holes 13 offset or tolerated.
Grundlage der Funktion eines solchen Antriebes stellt die durch die Festkörperaktoren 4, 5 verursachte pseudo-kreis- förmige Translation des verschiebbar gelagerten Antriebskörpers 1 in der xy- bzw. x ' y ' -Ebene dar. Im Inneren des Antriebskörpers 1 bzw. in dessen Antriebskörperöffnung 2 befindet sich die drehbar und fest im Raum gelagerte Welle 3, die einen im Vergleich zum Innendurchmesser der Antriebskörperöffnung 2 des Antriebskörpers 1 kleineren Außendurchmesser aufweist. Durch die Auslenkung des Antriebskörpers 1 bezüg¬ lich der Welle 3 kommt es in einem Punkt bzw. in einer Linie zum Kontakt zwischen der Welle 3 und dem Antriebskörper 1. Durch die kreisförmige Translation des Antriebskörpers 1 läuft dieser Kontaktpunkt entgegen der Translationsrichtung des Antriebskörpers 1 um die Welle 3. Die Welle 3 dreht sich daraus resultierend entgegen der Translationsrichtung des An- triebskörpers 1. Unabhängig von der Anordnung der Aktoren, insbesondere Festkörperaktoren, und ausgehend von diesem Funktionsprinzip wird der Antriebskörper 1 pseudo-kreisförmig in Translation versetzt, um die im Inneren des Antriebskörpers 1 drehbar und fest gelagerte Welle 3 anzutreiben.The function of such a drive is based on the pseudo-circular translation of the displaceably mounted drive body 1 in the xy or x'y 'plane caused by the solid-state actuators 4, 5. Inside the drive body 1 or in its drive body opening 2 is the rotatable and fixed in space shaft 3, the has a smaller outer diameter compared to the inner diameter of the drive body opening 2 of the drive body 1. Due to the deflection of the drive body 1 bezüg ¬ lich the shaft 3 comes in a point or in a line to the contact between the shaft 3 and the drive body 1. By the circular translation of the drive body 1 of this contact point runs counter to the translation direction of the drive body 1 to The shaft 3 rotates as a result opposite to the direction of translation of the drive body 1. Regardless of the arrangement of the actuators, in particular solid state actuators, and starting from this operating principle, the drive body 1 is pseudo-circular in translation, to those in the interior of the drive body 1 rotatably and firmly mounted shaft 3 to drive.
Die Ansteuerung der Festkörperaktoren 4, 5 erfolgt mittels der Steuereinrichtung 15 vorzugsweise mit einem offsetver- schobenen Sinussignal-Zeitsignal der Spannung und/oder Piezo- ladung am jeweiligen Festkörperaktor 4, 5. In Abhängigkeit von der gewünschten Drehrichtung der zu treibenden Antriebswelle 3 werden unterschiedliche Phasenlagen der Ansteuersig¬ nale gewählt. Entscheidend ist, dass die Ansteuerfunktionen zu einer pseudo-kreisförmigen Translation des Antriebskörpers 1 führen.The control of the solid-state actuators 4, 5 takes place by means of the control device 15 preferably with an offset shifted sinusoidal signal of the voltage and / or piezoelectric charge at the respective solid state actuator 4, 5. Depending on the desired direction of rotation of the drive shaft 3 to be driven different phase positions selected the Ansteuersig ¬ nale. It is crucial that the drive functions lead to a pseudo-circular translation of the drive body 1.
Fig. 2 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 1 in einer zweiten Betriebsstellung. In dieser ist der erste Festkörperaktor 4 gegenüber einer Ruhelage (Fig. 1) um einen Kontraktionsbetrag XaI der Länge -a zusammengezogen ausgelenkt, während der zweite Festkörperaktor 5 um einen Expansionsbetrag Xa2 mit dem Betrag a ausgedehnt ausgelenkt ist. Ein Abstand R vom vorderen Endabschnitt der piezo-elektrischen Elemente bzw. Einheiten 26 innerhalb der Festkörperaktoren 4, 5 ändert sich dabei in Längsrichtung, d.h. in Richtung der ersten Richtung x' .Fig. 2 shows the arrangement of FIG. 1 in a second operating position. In this, the first solid-state actuator 4 is deflected relative to a rest position (FIG. 1) by a contraction amount XaI of length -a contracted, while the second solid-state actuator 5 is extended by an amount of expansion Xa2 with the amount a extended. A distance R from the front end portion of the piezoelectric elements or units 26 within the solid state actuators 4, 5 changes in the longitudinal direction, i. in the direction of the first direction x '.
In der ersten Richtung x' der Ebene quer zur Wellenachse z sind die beiden vorderen Endabschnitte der Festkörperaktoren 4, 5 somit um einen Betrag von 2a relativ zueinander ausgelenkt. Dies führt dazu, dass der an den vorderen Abschnitten befestigte und/oder gelagerte Antriebskörper 1 in der aufgespannten Ebene x', y' um einen entsprechenden Winkelbetrag verkippt .In the first direction x 'of the plane transverse to the shaft axis z are the two front end portions of the solid state actuators 4, 5 thus deflected by an amount of 2a relative to each other. As a result, the drive body 1 fastened and / or mounted on the front sections tilts in the clamped plane x ', y' by a corresponding angular amount.
Die Welle 3 ist mechanisch steif und spielfrei aber reibungs¬ arm drehbar z.B. durch Gleit- oder Wälzlager als den Lagern 11 im Gehäuse 7 gelagert, was durch Dreiecksymbole in der Seitenansicht angedeutet ist. Der Antriebskörper 1 umfasst die Welle 3, die sich innerhalb der zylindrischen Bohrung des Antriebskörpers 1 befindet. Die Zylinderachsen der die An¬ triebskörperöffnung 2 ausbildenden Ringbohrung und der Welle 3 verlaufen vorzugsweise parallel. Der Durchmesser 2-r der Antriebskörperöffnung 2 ist größer als ein Wellendurchmesser der Welle 3. Das Durchmesserübermaß der Antriebskörperöffnung 2 ist kleiner als der maximale Stellweg der als Linearaktoren ausgebildeten Festkörperaktoren 4, 5. Der Antriebskörper 1 ist über die beiden Festkörperaktoren 4, 5, die so ausgerich- tet sind, dass Wirkrichtung vorzugsweise parallel oder nahezu parallel verläuft, z.B. in x-Richtung bzw. x' -Richtung, am Gehäuse 7 mechanisch steif verankert. Die Wirklinien der bei¬ den Festkörperaktoren 4, 5 haben einen Abstand 2-b und definieren die Wirkebene innerhalb welcher der Antriebskörper 1 bewegbar ist, d.h. eine Ebene xy bzw. x'y' senkrecht zur Wel¬ lenachse z. Mittels der Festkörperaktoren 4, 5 ist der Antriebskörper 1 in der Wirkebene innerhalb des durch das Übermaß der Antriebskörperöffnung 2 gegenüber der Welle 3 gegebenen Spielraumes bewegbar.The shaft 3 is mechanically rigid and free of play but friction ¬ poor rotatably mounted, for example by sliding or rolling bearings as the bearings 11 in the housing 7, which is indicated by triangular symbols in the side view. The drive body 1 comprises the shaft 3, which is located within the cylindrical bore of the drive body 1. The cylinder axes of the drive body opening to the ¬ 2 forming ring bore and the shaft 3 are preferably parallel. The diameter 2-r of the drive body opening 2 is larger than a shaft diameter of the shaft 3. The diameter excess of the drive body opening 2 is smaller than the maximum travel of trained as linear actuators solid state actuators 4, 5. The drive body 1 via the two solid state actuators 4, 5, the are aligned so that the direction of action is preferably parallel or nearly parallel, for example, in the x-direction or x 'direction, anchored to the housing 7 mechanically stiff. The lines of action of the solid-state actuators 4, 5 have a spacing 2-b, and define the working plane within which the driving member 1 is movable in ¬, ie a plane xy and x'y 'perpendicular to Wel ¬ z lenachse. By means of the solid state actuators 4, 5, the drive body 1 is movable in the working plane within the given by the excess of the drive body opening 2 with respect to the shaft 3 clearance.
Eine Bewegung des Antriebskörper 1 in x- bzw. x'- Richtung um eine Weglänge a wird durch eine simultane gleich gerichtete Auslenkung der beiden Festkörperaktoren 4, 5 um den Betrag a erreicht .A movement of the drive body 1 in the x- or x'-direction by a path length a is achieved by a simultaneous rectified deflection of the two solid-state actuators 4, 5 by the amount a.
Eine Rotation des Antriebskörper 1 und eine damit verbundene Auslenkung des Antriebskörper 1 in y' -Richtung wird durch ei- ne simultane aber gegengleich gerichtete Auslenkung der Festkörperaktoren 4, 5 erreicht.A rotation of the drive body 1 and an associated deflection of the drive body 1 in the y 'direction is determined by a ne simultaneous but opposite directional deflection of the solid state actuators 4, 5 achieved.
In einer bevorzugten Ausführung besitzt die in Fig. 1 und 2 dargestellte Antriebseinheit eine Spiegelebene parallel zur Wirklinie der Festkörperaktoren 4, 5 in der auch die An- triebskörperöffnungsachse z ' der Antriebskörperöffnung 2 liegt, d.h. ein xz-Ebene, wobei die Achse z der Welle 3 senk¬ recht zur Blattebene verläuft und mit der Achse z ' der An- triebskörperöffnung 2 kongruent ist.In a preferred embodiment, the drive unit shown in FIGS. 1 and 2 has a mirror plane parallel to the line of action of the solid-state actuators 4, 5 in which the drive body opening axis z 'of the drive body opening 2 lies, ie an xz plane, the axis z of the shaft 3 perpendicular ¬ plane to the plane and is with the axis z 'of the drive body opening 2 is congruent.
Im Falle der simultanen, aber gegengleich gerichteten Auslenkung der Festkörperaktoren 4, 5 liegt der Drehpunkt bzw. eine durch diesen führende Drehachse symmetriebedingt in der Spie- gelebene x'z'. Da die Festkörperaktoren 4, 5 das mechanisch weichste Glied der Antriebseinheit darstellen, liegt der Drehpunkt näherungsweise im Schnittpunkt der Verbindungslinie der dem Ring zugewandten Enden der Festkörperaktoren 4, 5 mit der Spiegelebene.In the case of the simultaneous, but oppositely directed deflection of the solid-state actuators 4, 5, the fulcrum or a rotation axis leading through it is located symmetrically in the plane x'z '. Since the solid-state actuators 4, 5 represent the mechanically softest link of the drive unit, the pivot point is approximately at the intersection of the connecting line of the ends of the solid-state actuators 4, 5 facing the ring with the mirror plane.
Aus geometrischen Überlegungen ergibt sich in der Ebene x'y' des Antriebskörpers 1 quer zur Längsachse der Festkörperakto¬ ren 4, 5 für die Auslenkung YRiNG des Mittelpunktes der An¬ triebskörperöffnung 2 bei einer Differenz der Linearaktoraus- lenkungen um 2-aGeometrical considerations result in the plane x'y 'of the drive body 1 transversely to the longitudinal axis of the Festkörperakto ¬ ren 4, 5 for the deflection Y R i NG of the center of the ¬ drive body opening 2 at a difference of Linearaktoraus- deflections by 2-a
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0001
Durch die konstruktive Gestaltung des Antriebs kann das Ver- hältnis, welches ein Übersetzungsverhältnis — darstellt, in b weiten Grenzen variiert werden. In einer bevorzugten Ausges-Due to the structural design of the drive, the ratio, which represents a transmission ratio, can be varied within wide limits. In a preferred embodiment
R R taltung wird 0,9 ≤ — ≤ 1,1 , insbesondere — = 1 gewählt. b bR staltung is 0.9 ≤ - ≤ 1.1, in particular - = 1 selected. b b
Durch eine geeignet überlagerte gleich und gegengleich ge- richtete Auslenkungen der beiden Festkörperaktoren 4, 5 wird die pseudo-kreisförmige Verschiebebewegung des Antriebskör- pers 1 erreicht, wie sie zum Antreiben der Welle 3 erforder¬ lich ist. Die Antriebsvorrichtung ist bevorzugt „konzentrisch" montiert. D.h. bei einer gleichgerichteten Auslenkung der beiden Festkörperaktoren 4, 5 um den Weg —befinden sich die Antriebskörperöffnung 2 und die Welle 3 in konzentrischer Lage, wobei A die maximal erreichbare Auslenkung eines sol¬ chen Festkörperaktors 4, 5 bezeichnet.By a suitably superimposed equal and opposite deflections of the two solid-state actuators 4, 5, the pseudo-circular displacement movement of the drive body reaches pers 1, as it is necessary for driving the shaft 3 ¬ . The driving device is preferably "concentric" mounted. This means that when a rectified deflection of the two solid-state actuators 4, 5 to the way the drive body opening 2 and the shaft 3 in a concentric position -befinden, where A is the maximum attainable deflection of a sol ¬ chen solid-state actuator 4, 5 denotes.
Ansetzbar ist bevorzugt eine Zeitabhängigkeit der Auslenkung A der Festkörperaktoren 4, 5. Mit φ = ωt gilt dann für den ersten Festkörperaktor 4A time dependence of the deflection A of the solid-state actuators 4, 5 can preferably be applied. With φ = ωt, the following applies to the first solid-state actuator 4
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0001
und für den zweiten Festkörperaktor 5and for the second solid-state actuator 5
Figure imgf000013_0002
Figure imgf000013_0002
Der Gleichanteil der Bewegungen der beiden Festkörperaktoren 4, 5, welcher der Verschiebung XRiNG des Ringmittelpunktes in der Richtung x' in Verlängerung und parallel zu den Längsachsen der Festkörperaktoren 4, 5 entspricht berechnet sich zuThe DC component of the movements of the two solid-state actuators 4, 5, which corresponds to the displacement X R i NG of the ring center in the direction x 'in extension and parallel to the longitudinal axes of the solid-state actuators 4, 5 is calculated as
Figure imgf000013_0003
Figure imgf000013_0003
Der Gegengleichanteil der Bewegungen der beiden Linearakto¬ ren, welcher der Verschiebung bzw. Auslenkung YRiNG des Ring¬ mittelpunktes in Querrichtung dazu entspricht, berechnet sich zuThe counter DC component of the movements of the two Linearakto ¬ reindeer, which the displacement or deflection Y R i NG of the annular combustion center point in the transverse direction corresponding to is calculated as
Figure imgf000013_0004
Figure imgf000013_0004
D.h. der Antriebskörpermittelpunkt und damit näherungsweise auch der gesamte Antriebskörper 1 wird mit zunehmendem Dreh- winkel φ bzw. mit zunehmender Zeit φ-co-t in Form einer kreisförmigen Verschiebebewegung im Uhrzeigersinn um den Wellenmittelpunkt bewegt. Die Welle 3 wird dabei entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert. Könnte sich der Antriebskörper 1 frei bewegen, so würde der Antriebskörpermittelpunkt einen KreisThat is, the drive body center point and thus approximately the entire drive body 1 is rotated with increasing rotation. angle φ or with increasing time φ-co-t in the form of a circular displacement movement in a clockwise direction about the shaft center. The shaft 3 is rotated counterclockwise. If the drive body 1 could move freely, the drive body center would be a circle
A ι— mit Radius — \2 beschreiben. Bedingt durch die Antriebskör- 4 per-Welle-Passung mit einer Durchmesserdifferenz 2-s, wird die Ringverschiebung auf einen Kreis mit Radius s beschränkt.A ι- describe with radius - \ 2. Due to the drive shaft 4 per shaft fit with a diameter difference of 2 s, the ring displacement is restricted to a circle with radius s.
Die Differenzlänge d bewirkt zusammen mit der Struk-
Figure imgf000014_0001
tursteifigkeit der Antriebseinheit eine radiale Andruckkraft zwischen Antriebskörper 1 und Welle 3 im Kontaktpunkt. Die Andruckkraft kann sich mit der Position des umlaufenden Kontaktpunktes ändern.The difference length d, together with the structure
Figure imgf000014_0001
tursteifigkeit the drive unit, a radial pressure force between the drive body 1 and shaft 3 at the contact point. The pressure force can change with the position of the peripheral contact point.
Durch eine Änderung der relativen Phase der Festkörperaktor- n auslenkung um — wird die Drehrichtung der Welle 3 umgekehrt.By changing the relative phase of the solid-state actuator deflection, the direction of rotation of the shaft 3 is reversed.
In diesem Fall gilt:In this case:
für den ersten Festkörperaktor 4for the first solid state actuator 4
Figure imgf000014_0002
Figure imgf000014_0002
und für den zweiten Festkörperaktor 5and for the second solid-state actuator 5
Figure imgf000014_0003
Figure imgf000014_0003
Der Gleichanteil der Bewegungen der beiden Festkörperaktoren 4, 5, welcher der x' -Verschiebung XRiNG des Antriebskörpermit¬ telpunktes entspricht, berechnet sich zuThe DC component of the movements of the two solid-state actuators 4, 5, where the x '-shift X R i NG of Antriebskörpermit ¬ telpunktes corresponds, is calculated as
X RING = - sm φ . ( 8 )
Figure imgf000014_0004
Der Gegengleichanteil der Bewegungen der beiden Festkörperaktoren 4, 5, welcher der y' -Verschiebung bzw. Auslenkung YRiNG des Antriebskörpermittelpunktes entspricht, berechnet sich zu X RING = - sm φ. ( 8th )
Figure imgf000014_0004
The counter-equal part of the movements of the two solid-state actuators 4, 5, which corresponds to the y 'displacement or deflection Y R i NG of the drive body center, is calculated as
Y L RRI1NNGG .
Figure imgf000015_0001
 Y L R R I 1 N N G G.
Figure imgf000015_0001
Hier wird der Antriebskörpermittelpunkt und damit näherungs¬ weise auch der gesamte Antriebskörper 1 mit zunehmendem Ver- schwenkungswinkel φ bzw. mit zunehmender Zeit φ = co-t in Form einer kreisförmigen Verschiebebewegung entgegen dem Uhrzeigersinn um den Wellenmittelpunkt bewegt. Die Welle 3 wird da¬ bei im Uhrzeigersinn rotiert.Here, the drive body center and thus approximately ¬ the entire drive body 1 with increasing Verschenkungswinkel φ or with increasing time φ = co-t in the form of a circular displacement movement is moved counterclockwise around the shaft center. The shaft 3 is rotated ¬ clockwise.
Eine Erhöhung der Struktursteifigkeit der Antriebseinheit und damit eine Erhöhung der erreichbaren radialen Andruckkraft zwischen Antriebskörper 1 und Welle 3 kann durch eine Einschränkung der Bewegungsfreiheit des Antriebskörpers 1 er¬ reicht werden. Sowohl bei auf Reibschluss basierten Festkörperaktor-Antriebsvorrichtungen als auch bei formschlüssigen Festkörperaktor-Antriebsvorrichtungen mit z.B. einer Mikro- verzahnung wirkt sich eine Erhöhung der Kontaktkraft günstig auf die Leistungsfähigkeit der Festkörperaktor-Antriebs¬ vorrichtungen aus. Mit wachsender Radialkraft werden höhere Antriebsdrehmomente erreicht.An increase in the structural stiffness of the drive unit and thus an increase in the achievable radial pressure force between the drive body 1 and shaft 3 can be achieved by restricting the freedom of movement of the drive body 1 he ¬ . Both based on friction solid-state drive devices as well as form-fitting solid-state drive devices such as a micro-toothing in an increase of the contact force has a favorable effect on the performance of solid-state drive ¬ devices from. With increasing radial force higher drive torques are achieved.
Fig. 3 zeigt eine geeignete Versteifung der Antriebseinheit in Form der Kulisse. Die Kulisse besteht aus einem im Motor¬ gehäuse steif verankerten zylindrischen Passstift 22, dessen Achse sich im Drehzentrum befindet und der insbesondere spielfrei in einer Längsführung des Antriebskörpers 1 gleiten kann. Die Kulisse behindert weder die Bewegung des Antriebs¬ körpers 1 in x-Richtung noch dessen Rotation. Sie versteift jedoch den Antrieb in der Querrichtung y'. D.h. die Steifigkeit der Antriebseinheit bezüglich der y-Komponente der An- druckkraft wird gesteigert und somit betragsmäßig auch die y- Komponente der Andruckkraft . Durch das Verkippen verlagern sich die Koordinatensysteme der Welle 3 und des Antriebskörpers 1 in der senkrecht zu diesen aufgespannten jeweiligen Ebene x, y bzw. x', y'. Gemäß auch eigenständig vorteilhafter Ausgestaltung wird der Antriebs- körper 1°, 1* hinsichtlich seines Bewegungsraums in der senkrecht zur Welle 3 aufgespannten Ebene x', y' des Antriebskörpers 1°, 1* begrenzt, wie dies anhand der Fig. 3 und 4 skiz¬ ziert ist, welche gegenüber Fig. 1 und 2 modifizierte Ausfüh¬ rungsformen zeigen. Soweit gleiche Bezugszeichen für Kompo- nenten, Dimensionen oder Funktionen verwendet sind, wird mit solchen auf gleiche oder gleich wirkende Komponenten und Funktionen verwiesen, so dass bezüglich der Ausgestaltungen gemäß Fig. 3 und Fig. 4 auf die Beschreibung zu den übrigen Figuren und Ausführungsformen verwiesen wird.Fig. 3 shows a suitable stiffening of the drive unit in the form of the scenery. The scenery consists of a rigidly anchored in the motor ¬ housing cylindrical dowel pin 22 whose axis is located in the center of rotation and in particular can slide in a longitudinal guide of the drive body 1 without play. The backdrop hinders neither the movement of the drive ¬ body 1 in the x-direction nor its rotation. However, it stiffens the drive in the transverse direction y '. This means that the rigidity of the drive unit with respect to the y-component of the contact force is increased, and thus also the magnitude of the y-component of the pressure force. As a result of the tilting, the coordinate systems of the shaft 3 and of the drive body 1 are displaced in the respective plane x, y or x ', y' spanned perpendicular thereto. According to an independently advantageous embodiment, the drive body 1 °, 1 * limited in terms of its movement space in the plane perpendicular to the shaft 3 plane x ', y' of the drive body 1 °, 1 *, as skis with reference to FIGS Is ¬ which is compared to Fig. 1 and 2 show modified Ausfüh ¬ ments. Insofar as identical reference symbols are used for components, dimensions or functions, reference is made to identical or identically acting components and functions, so that with regard to the embodiments according to FIGS. 3 and 4 reference is made to the description of the other figures and embodiments becomes.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist an dem Antriebskörper 1° eine Kulissenführung angeordnet, welche aus einem Ku¬ lissenkörper 20 mit einem durch diesen führenden Langloch 21 ausgebildet ist. Durch das Langloch 21 hindurch oder im Fall einer Ausbildung in Form einer Nut in diese hinein ragt ein Passstift 22, welcher achsparallel zu der Welle 3 führt und an dem Gehäuse 7 befestigt ist. Der Passstift 22 und die Ach¬ se z der Welle 3 sind somit hinsichtlich ihrer Längsachsen in einem festen parallelen Abstand angeordnet. Der Kulissenkör- per 20 ragt dabei vom Antriebskörper 1° aus gesehen, in einer achsparallelen Richtung zu den Längsachsen der beiden Festkörperaktoren 4, 5, wobei das Langloch 21 vorzugsweise achs¬ parallel und mittig zwischen den Längsachsen der beiden Festkörperaktoren 4, 5 verlaufend angeordnet ist.In the embodiment according to FIG. 3 there is arranged a connecting link guide on the drive body 1 °, which is formed of a Ku ¬ lissenkörper 20 with a leading through this long hole 21. Through the slot 21 through or in the case of training in the form of a groove in this protrudes a dowel pin 22, which leads axially parallel to the shaft 3 and is fixed to the housing 7. The dowel pin 22 and the Ach ¬ se for the shaft 3 are thus arranged with respect to their longitudinal axes in a fixed parallel distance. The Kulissenkör- per 20 protrudes from the actuator body 1 ° as seen in an axis-parallel direction to the longitudinal axes of the two solid-state actuators 4, 5, wherein the elongated hole 21 is preferably axle ¬ is arranged parallel and centrally between the longitudinal axes of the two solid-state actuators 4, 5 extend ,
Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 unterscheidet sich gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 3 dadurch, dass der Kulissenkörper 20* gemäß Fig. 4 als einteiliger Körper mit dem Antriebskörper 1* ausgebildet ist. Das Langloch 21* kann da- durch weiter in Richtung der Antriebskörperöffnung 2 in dem Bereich des eigentlichen Antriebskörpers 1* hineingeführt werden . Ein weiterer Unterschied besteht bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 darin, dass die Festkörperaktoren über Gelenke 23 gelenkig mit dem Antriebskörper 1* verbunden sind. Die Gelenke 23* sind dabei vorzugsweise als Drehgelenke in Form zy- lindrischer Stifte als Gelenkstifte ausgeführt, wobei die zy¬ lindrischen Stifte in entsprechend geformten Nuten von Endkappen 24 der Festkörperaktoren 4, 5 und in dem Antriebskörper 1* rotierbar gelagert sind. Vorzugsweise sind Rohrfedern 25, welche die eigentlichen piezo-elektrischen Elemente 26 der Festkörperaktoren seitlich umgeben, stirnseitig direkt an dem Antriebskörper 1* angeschweißt. Die Rohrfedern 25 verspannen dabei die Endkappen 24 mit dem eigentlichen piezoelektrischen Element 26 und die antriebskörper-seitige End¬ kappe 24 mit dem als Gelenkstift eingesetzten Stift 23 und dem Antriebskörper 1*. Der Drehpunkt des Antriebskörpers 1* liegt dabei in der Verbindungslinie der beiden Drehgelenke, welche durch die zylindrischen Stifte 23 ausgebildet werden. Dort wird vorzugsweise der Drehpunkt auch der Kulisse aus dem Kulissenkörper 20*, dem Langloch 21* und dem Passstift 22 an- geordnet.The embodiment according to FIG. 4 differs from the embodiment according to FIG. 3 in that the slotted member 20 * according to FIG. 4 is designed as a one-piece body with the drive body 1 *. The oblong hole 21 * can thereby be guided further in the direction of the drive body opening 2 in the area of the actual drive body 1 *. Another difference in the embodiment according to FIG. 4 is that the solid-state actuators are articulated to the drive body 1 * via joints 23. The joints 23 * are preferably designed as swivel joints in the form of cylindrical pins as hinge pins, wherein the zy ¬- cylindrical pins are rotatably mounted in correspondingly shaped grooves of end caps 24 of the solid state actuators 4, 5 and in the drive body 1 *. Preferably, tube springs 25, which laterally surround the actual piezoelectric elements 26 of the solid-state actuators, are welded to the end face directly on the drive body 1 *. The coil springs 25 brace the end caps 24 with the actual piezoelectric element 26 and the drive body-side end ¬ cap 24 with the pin used as a hinge pin 23 and the drive body 1 *. The pivot point of the drive body 1 * lies in the connecting line of the two rotary joints, which are formed by the cylindrical pins 23. There, the pivot point is preferably also the backdrop of the link body 20 *, the slot 21 * and the dowel pin 22 arranged.
Möglich ist eine Vielzahl von Variationen und Kombinationen der dargestellten Ausführungsformen insbesondere auch untereinander . It is possible a variety of variations and combinations of the illustrated embodiments in particular also with each other.

Claims

Patentansprüche claims
1. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung mit1. Solid-state actuator drive device with
- einem Antriebskörper (1; 1°; 1*), - einer Antriebskörperöffnung (2) in dem Antriebskörper (1),a drive body (1; 1 °, 1 *), a drive body opening (2) in the drive body (1),
- einer in die Antriebskörperöffnung (2) zumindest hineinführenden ersten Welle (3) ,a first shaft (3) leading at least into the drive body opening (2),
- Festkörperaktoren (4, 5) zum Antreiben des Antriebskörpers- Solid state actuators (4, 5) for driving the drive body
(1) zu einer die Welle (3) in Rotation (Ω) versetzenden translatorischen Bewegung, und(1) to a translational movement displacing the shaft (3) in rotation (Ω), and
- einer Steuereinrichtung (15) zum Ansteuern der Festkörperaktoren (4, 5) , dadurch gekennzeichnet, dass- A control device (15) for driving the solid state actuators (4, 5), characterized in that
- zumindest zwei der Festkörperaktoren (4, 5) mit ihren Längsachsen in der jeweiligen Kontraktions- und/oder Expansionsrichtung unter einem Winkel von 45° oder weniger zueinander angeordnet sind.- At least two of the solid state actuators (4, 5) are arranged with their longitudinal axes in the respective contraction and / or expansion direction at an angle of 45 ° or less to each other.
2. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Längsachse eines ersten der Festkörperaktoren (4) zu der Längsachse des zumindest einen weiteren Festkörperaktors (5) unter einem Winkel von 45° oder weniger, insbesonde¬ re von 20° oder weniger, insbesondere von 5° oder weniger, vorzugsweise achsparallel zueinander angeordnet ist.2. Solid-state actuator drive device according to claim 1, wherein the longitudinal axis of a first of the solid state actuators (4) to the longitudinal axis of the at least one further solid state actuator (5) at an angle of 45 ° or less, in particular ¬ re of 20 ° or less, in particular of 5 ° or less, preferably axially parallel to each other.
3. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher zumindest einer der Festkörperaktoren (4, 5) mechanisch weicher als der Antriebskörper (1) und ein die Festkörperaktoren (4, 5) lagerndes Gehäuse (7) ist.3. Solid-state actuator drive device according to claim 1 or 2, wherein at least one of the solid-state actuators (4, 5) is mechanically softer than the drive body (1) and the solid state actuators (4, 5) bearing housing (7).
4. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach einem vorstehenden Anspruch, bei welcher ein Drehpunkt des Antriebskörpers4. solid-state actuator drive device according to any preceding claim, wherein a pivot point of the drive body
(1; 1°; 1*) näherungsweise im Schnittpunkt einer Verbindungs¬ linie von dem Antriebskörper zugewandten Enden der Festkörpe- raktoren (4, 5) auf annäherungsweise mittiger Höhe zwischen den Festkörperaktoren (4, 5) liegt. (1; 1 °; 1 *) is approximately at the intersection of a connecting ¬ line of the drive body facing ends of the solid-state actuators (4, 5) approximately central height between the solid-state actuators (4, 5).
5. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach einem vorstehenden Anspruch, bei welcher ein Übersetzungsverhältnis R/b zwi¬ schen 0,9 und 1,1 liegt, insbesondere bei 1 liegt mit R als Abstand zwischen einem Antriebskörperöffnungs-Mittelpunkt und einem Drehpunkt in achsparalleler Richtung (x1) zur Längsrichtung der Festkörperaktoren (4, 5) und mit b als halbem Abstand der Festkörperaktoren (4, 5) zueinander.5. solid-state actuator drive device rule of any preceding claim, wherein a ratio R / b Zvi ¬ 0.9 and 1.1, in particular 1 is with R as the distance between a drive body opening center and a pivot point in the axially parallel direction (x 1 ) to the longitudinal direction of the solid state actuators (4, 5) and with b as a half distance of the solid state actuators (4, 5) to each other.
6. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach einem vorstehen- den Anspruch, bei welcher der Antriebskörper (1°; 1*) in einer Ebene (x1, y') senkrecht zur Längsachse (z) der Welle (3) begrenzt verstellbar am Gehäuse (7) gelagert ist.6. Solid-state actuator drive device according to any preceding claim, in which the drive body (1 °, 1 *) is adjustable in a plane (x 1 , y ') perpendicular to the longitudinal axis (z) of the shaft (3) on the housing (7 ) is stored.
7. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher der Antriebskörper (1°, 1*) über eine Kulissenführung7. Solid-state actuator drive device according to claim 6, wherein the drive body (1 °, 1 *) via a slotted guide
(20 - 22; 20*, 21*, 22) am Gehäuse (7) gelagert ist.(20-22, 20 *, 21 *, 22) is mounted on the housing (7).
8. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher ein Passstift (22) der Kulissenführung im Drehzentrum des Antriebskörpers (1°; 1*) gelagert ist.8. Solid-state actuator drive device according to claim 7, in which a dowel pin (22) of the slide guide is mounted in the center of rotation of the drive body (1 °, 1 *).
9. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach einem vorstehenden Anspruch, bei welcher zumindest einer der Festkörperakto¬ ren (4, 5) mittels eines Gelenks (23) am Antriebskörper (1*) gelenkig befestigt ist.9. solid-state actuator drive device according to any preceding claim, wherein at least one of the Festkörperakto ¬ ren (4, 5) by means of a hinge (23) on the drive body (1 *) is articulated.
10. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher eine Feder, welche zumindest ein piezo-elektrisches Element (26) des Festkörperaktors (4, 5) umgibt, am Gelenk (23) seitlich vorbeiführt und fest am Antriebskörper (1*) be¬ festigt ist.10 solid-state actuator drive device according to claim 9, wherein a spring which at least one piezoelectric element (26) of the solid-state actuator (4, 5) surrounds the hinge (23) side passes and fixed to the actuator body (1 *) be ¬ is solidified.
11. Verfahren zum Antreiben einer Festkörperaktor- Antriebsvorrichtung nach einem vorstehenden Anspruch, bei welchem die zumindest zwei Festkörperaktoren (4, 5) aufeinander abgestimmt angesteuert werden zum Antreiben der Welle (3) zu einer Rotationsbewegung, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Festkörperaktoren (4, 5) relativ zueinander derart angesteuert werden, dass diese trotz Ausrichtung ihrer Längsachsen mit einem Winkel von 45° oder weniger zueinander den Antriebskörper (1) zum Antreiben der Welle (3) verkippen.11. A method for driving a Festkörperaktor- drive device according to any preceding claim, wherein the at least two solid-state actuators (4, 5) are controlled to be coordinated with each other for driving the shaft (3) to a rotational movement, characterized in that the two solid-state actuators (4, 5) are driven relative to one another such that they tilt the drive body (1) for driving the shaft (3) despite their longitudinal axes being oriented at an angle of 45 ° or less relative to one another.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der erste der Festkörperaktoren (4) in einer ersten Richtung (x1) auslenkend angesteuert wird und der zweite der Festkörperaktoren12. The method of claim 11, wherein the first of the solid state actuators (4) in a first direction (x 1 ) is driven deflecting and the second of the solid state actuators
(5) in einer zweiten, zur ersten Richtung (x1) senkrechten Richtung (y1) simultan aber gegengleich gerichtet ausgelenkt wird.(5) in a second, to the first direction (x 1 ) perpendicular direction (y 1 ) is simultaneously deflected but opposite direction.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die beiden Festkörperaktoren (4, 5) zeitabhängig ausgelenkt werden gemäß für den ersten Festkörperaktor (4)13. The method according to claim 11 or 12, wherein the two solid state actuators (4, 5) are deflected time-dependent according to the first solid-state actuator (4).
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
und für den zweiten Festkörperaktor ( 5 )and for the second solid-state actuator (5)
Figure imgf000020_0002
Figure imgf000020_0002
mit xl (t) als Auslenkung des ersten der Festkörperaktoren (4), x2(t) als Auslenkung des zweiten der Festkörperaktoren (5) , A als maximaler Auslenkung der einzelnen Festkörperaktoren (4, 5) und φ als Rotationswinkel gemäß φ = ω-t . with xl (t) as the deflection of the first of the solid-state actuators (4), x2 (t) as the deflection of the second of the solid-state actuators (5), A as the maximum deflection of the individual solid-state actuators (4, 5) and φ as the rotation angle according to φ = ω- t.
PCT/EP2007/055393 2006-06-13 2007-06-01 Solid-state actuator drive apparatus and method for driving a solid-state actuator drive apparatus WO2007144275A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07729794A EP2027612A1 (en) 2006-06-13 2007-06-01 Solid-state actuator drive apparatus and method for driving a solid-state actuator drive apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610027385 DE102006027385A1 (en) 2006-06-13 2006-06-13 Solid-state actuator drive device or method for driving a solid-state actuator drive device
DE102006027385.0 2006-06-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007144275A1 true WO2007144275A1 (en) 2007-12-21

Family

ID=38481123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/055393 WO2007144275A1 (en) 2006-06-13 2007-06-01 Solid-state actuator drive apparatus and method for driving a solid-state actuator drive apparatus

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2027612A1 (en)
DE (1) DE102006027385A1 (en)
WO (1) WO2007144275A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4782098A (en) * 1987-06-12 1988-11-01 General Electric, Co. Expandable thermoplastic resin beads
DE102017222866A1 (en) * 2017-12-15 2019-06-19 Richard Wolf Gmbh Drive system for an elongated shaft instrument

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1098429A2 (en) * 1999-11-03 2001-05-09 Siemens Aktiengesellschaft Electromechanical motor
EP1143535A1 (en) 2000-04-06 2001-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Wobble plate motor
DE102005024317A1 (en) * 2005-05-27 2006-11-30 Siemens Ag Solid state actuator drive device with a rotatable shaft

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4613782A (en) * 1984-03-23 1986-09-23 Hitachi, Ltd. Actuator
DE4435996C2 (en) * 1994-10-08 1996-10-02 Bosch Gmbh Robert Rotary drive
DE4445642A1 (en) * 1994-12-21 1996-06-27 Marco Systemanalyse Entw Piezo actuator drive or adjustment element
DE102005022355A1 (en) * 2005-05-13 2006-11-30 Siemens Ag Electromechanical control drive e.g. piezoelectric control drive, for e.g. automotive engineering field, has actuators positioned on x`-z`-plane and/or y`-z`-plane and actuator units positioned together in right-angled coordinate system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1098429A2 (en) * 1999-11-03 2001-05-09 Siemens Aktiengesellschaft Electromechanical motor
DE19952946A1 (en) 1999-11-03 2001-05-17 Siemens Ag Electromechanical motor
EP1143535A1 (en) 2000-04-06 2001-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Wobble plate motor
DE102005024317A1 (en) * 2005-05-27 2006-11-30 Siemens Ag Solid state actuator drive device with a rotatable shaft

Also Published As

Publication number Publication date
EP2027612A1 (en) 2009-02-25
DE102006027385A1 (en) 2007-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1384016B1 (en) Threaded mechanism with rolling bodies and drive device of an automotive axle guide module
EP1182485B1 (en) Apparatus for adjusting the relative positions of two elements
DE102007023199B4 (en) Electromechanical motor, in particular piezoelectric micro-stepper drive
DE102007023200B4 (en) Electromechanical motor, in particular piezoelectric micro-stepper drive
EP2498956B1 (en) Regulating unit operable by use of a fluid
EP2759052B1 (en) Rotary actuator
WO2003054401A1 (en) Hinge device, especially for adjusting the rear view mirrors of motor vehicles
EP2149164B1 (en) Electromechanical motor, especially piezoelectric microstepper drive
WO2020049152A1 (en) Joint bearing for a robot with elastically compressible pre-tensioning element
DE102006052253B3 (en) Adjustment drive for local adjustment of a chassis component
WO2008034651A1 (en) Electromechanical actuating drive
DE19919529B4 (en) Actuator for a motor vehicle
WO2007144275A1 (en) Solid-state actuator drive apparatus and method for driving a solid-state actuator drive apparatus
EP2158622B1 (en) Electromechanical motor especially piezoelectric microstepper motor
WO2002053965A1 (en) Balanced camera tripod head
DE19710601C2 (en) Motion generator
EP2027613B1 (en) Solid-state actuator drive apparatus and method for driving a solid-state actuator drive apparatus
DE19635796C2 (en) Attachment for an encoder
DE202009001366U1 (en) Device for positioning objects
EP1403104A2 (en) Adjustable suspension stabilizer bar
EP1110819B1 (en) Electrically adjustable exterior rear view mirror
DE102011012388B3 (en) Adjuster for alignment of laser collimator utilized for emitting laser line or laser spot, has bars connected with sides of base part and carrier component such that twist of component is enabled
AT407732B (en) Adjustment device
DD154146A1 (en) DEVICE FOR PIEZOELECTRIC POSITIONING
DE102010005325A1 (en) Arrangement for aligning axles of e.g. propulsion component for strength transmission in rail vehicle, has collets comprising apertures with axes of surfaces, where axes and contour axes intersect to produce tumbling motion of spigot

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07729794

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007729794

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE