[发明专利]对能线性运动的元件的位置进行调节的致动器装置及方法

说明书

本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的、用于产生线性的运动的致动器装置以及一种用于对能够线性地运动的元件的位置进行调节的方法。

对于特定的调整任务来说需要致动器，利用所述致动器可以进行尽可能精确的线性的调节。在理想的情况下，这样的致动器应该尽可能地小，用电来运行，相对于环境条件、尤其是污染是稳定的，并且尽可能地抗磨。

在此知道，比较麻烦地人工进行这样的调整任务，或者设置电磁的线性致动器、主轴驱动装置或者气动-液压-致动器。压电式或者磁阻式致动器的使用也为人所知。对于较大的偏移来说，也知道压电式致动器，所述压电式致动器根据毛虫或者尺蠖原理（Raupen- bzw. Inchworm- Prinzip）来工作。为此，一般来说需要三个致动器，也就是前后各一个夹紧致动器元件以及一个用于前行运动的致动器元件。

所熟知的致动器一般来说比较昂贵，并且经不住污染和磨损。

除了上面所描述的致动器类型之外，也知道一种线性驱动装置，该线性驱动装置仅仅用一个质量块（Masse）、一个夹紧装置以及仅仅一个致动器元件就已够用。在所述质量块与所述夹紧装置之间放置一压电致动器，用上升的电压来如此操控所述压电致动器，使得所述质量块因从中产生的偏移力而得到加速，但是所述力保持低于所述夹紧装置的附着摩擦力，所述致动器支撑在所述夹紧装置上。在达到所述压电元件的最大偏移时，如此快地降低所述操控电压，使得所述压电元件的、从中产生的拉紧状态导致一种负的加速力，所述加速力虽然减少了所述质量块的运动，但是依然如此之大，从而超过所述夹紧装置的附着摩擦，也就是说所述夹紧装置被沿着运动方向拉紧并且在下一个偏移阶段中形成新的、现在沿着运动方向移动的支撑点。如果取代“缓慢的偏移、快速的拉紧”这种操控曲线轮廓模式而更换所述顺序，那么也掉转这种线性电动机的运动方向。

这种方法的缺点是所述偏移的、与所述夹紧元件的当前的附着摩擦的大小的相关性。尤其如果所述附着摩擦由于油或者脏物的进入而变化，那就会失去所述调节装置的、所期望的精确度或者也会失去所述调节装置的整个功能能力。此外，所述系统像在所有机械的系统中那样长期容易受到磨损的影响并且由此受到系统性能的变化的影响，其中在所述机械的系统中两个表面在彼此上面摩擦。

由此，本发明的任务是，提供开头所提到的种类的一种致动器装置以及一种方法，所述装置和所述方法能够以特别简单的、成本低廉的、精确的并且抗磨的方法来产生明确定义的、线性的运动。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的致动器装置并且通过一种具有权利要求7的特征的方法得到解决。

这样的用于产生线性的运动的致动器装置包括一液压的致动器，所述致动器则具有一用于操纵该致动器的第一活塞元件和一用于产生所述线性的运动的第二活塞元件，为所述活塞元件分配了各自的、流体地相耦合的工作腔，所述工作腔的容积能够通过相应的活塞元件的运动来改变。按照本发明，此外设置了一用于将力施加到所述第一活塞元件上的压电致动器。通过使得压电的操控与液压的传动相耦合起来，可以特别精确地产生线性运动。尤其可以如此构造所述两个活塞元件，从而以预先给定的传动比来传递由所述压电元件施加的力。所述第二活塞元件的、作为对于压电的操纵的反应的进给而后也得到这样的传动比，从而比如可以将所述压电元件的较大的进给运动转换为较小的活塞运动，这引起所述第二活塞元件的以及与其相连接的元件的、特别精确的放置。由此，所描述的致动器装置尤其适合于高度精确的调整过程及类似过程。

优选所述相应的工作腔通过两个互相相反地定向的止回阀彼此相连接。应该能够使工作流体在受控制的情况下在所述工作腔之间转移。在此特别有利的是，所述两个止回阀具有不同的开启力。

此外有利的是，所述第一活塞元件的工作腔通过节流元件与用于所述液压的致动器的工作流体的容器相耦合。

现在，利用所描述的装置来产生以下用于产生线性运动的可行方案，所述线性运动也超出所述压电元件本身的运动余地。在第一运动阶段中如此操控所述压电元件，使得其产生快速的运动。所述快速的运动被传递到所述第一活塞上，并且在工作流体中产生压力，该压力足以用于朝所述第二工作腔的方向打开所述处于工作腔之间的阀。现在液体溢流到所述第二工作腔中，并且在那里使所述第二活塞元件运动，这产生所期望的向前运动。