DE19812981C2 - Device for executing linear movements - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Vor richtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie deren Verwendung zur Gravur von Druckwalzen, wie sie in der Druckindustrie eingesetzt werden kön nen.The invention relates to an electromechanical front Direction according to the preamble of claim 1 as well as their use for the engraving of printing rollers, how they can be used in the printing industry nen.
Für Festkörperantriebe, die elektromechanische oder magnetomechanische Festkörperaktoren verwenden, kön nen verschiedene Prinzipien für die mechanische Über setzung der Antriebsbewegung eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um hydraulische, Biege-, Kipphebel- oder Schubhebelübersetzungen.For solid state drives, the electromechanical or use magnetomechanical solid state actuators, can different principles for mechanical transfer drive motion. Here are hydraulic, bending, rocker arm or thrust lever ratios.
Bei der Verwendung von hydraulischen Übersetzungen können Probleme durch zu hohe Zeitkonstanten bzw. Resonanzen, die durch die hohen Frequenzen, die mit den Festkörperaktoren erreicht werden können, auftre ten. When using hydraulic translations problems due to excessive time constants or Resonances caused by the high frequencies with the solid state actuators can be reached ten.
Bei der Verwendung des Biegeprinzips für die Überset zung der Bewegung eines Festkörperaktors treten ins besondere beim Dauerbetrieb Probleme auf, da die me chanischen Belastung des Festkörperaktors relativ hoch ist, so daß deren Dauerfestigkeit nicht ausrei chend groß ist, um eine Zerstörung in jedem Fall zu vermeiden.When using the bending principle for the translation movement of a solid-state actuator occur problems with continuous operation because the me mechanical load of the solid state actuator relative is high, so that its fatigue strength is not sufficient enough to destroy in any case avoid.
Werden Kipphebel zur Übersetzung der mechanischen Bewegung verwendet, muß die lineare Ausgangsbewegung von mindestens einem Aktor unter Verwendung von min destens einem Gelenk übertragen werden. Hierfür wer den normalerweise Festkörpergelenke eingesetzt, um die Einleitung von Drehmomenten in den Wandler bei Vorspannung und Betrieb zu vermeiden. Solche Gelenke verschlechtern die dynamischen Eigenschaften durch relativ kleine Steifigkeiten und zusätzliche parasi täre Massen.Are rocker arms for the translation of the mechanical Motion used must be the initial linear motion of at least one actuator using min at least be transferred to a joint. For who the normally solid joints used to the introduction of torques into the converter Avoid biasing and operation. Such joints deteriorate the dynamic properties relatively small stiffness and additional parasi masses.
Daneben ist in DE 196 43 180 A1 eine verstärkte piezoaktive Betätigungseinrichtung mit hoher Steifig keit beschrieben, die einen Bewegungsverstärker ver wendet, der in Form einer Schale mit mehreren ellip tischen Armen gestaltet ist. Im Inneren dieser ellip tischen Schale können mindestens zwei piezoaktive Elemente angeordnet werden. Durch elektrische Erre gung dieser piezoaktiven Elemente wird eine Verfor mung der elliptischen Schale hervorgerufen und das Übersetzungsverhältnis demzufolge allein durch die geometrischen Verhältnisse in bezug zur linearen Be wegung der piezoaktiven Elemente realisiert.In addition, DE 196 43 180 A1 is a reinforced one Piezoactive actuator with high rigidity speed described ver a motion amplifier turns in the shape of a bowl with several ellip table arms is designed. Inside this ellip table shell can have at least two piezoactive Elements are arranged. Through electrical excitement tion of these piezoactive elements is a deformation the elliptical shell and that Gear ratio therefore only by the geometrical relationships in relation to linear Be movement of the piezoactive elements realized.
Aus US 4,952,835 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein vorgespannter geteilter Piezoaktuator mittels eines orthogonal zu dessen Längsachse angeordneten Gegenhalters, einseitig gehalten ist und so auf der anderen Seite dieses Gegenhalters, auf der gleichen Achse eine Antriebsbewegung orthogonal zur Kontrak tion bzw. Expansion der Piezoaktuatoren erreicht wer den kann.A device is known from US Pat. No. 4,952,835 which is a pre-stressed split piezo actuator one arranged orthogonally to its longitudinal axis Counterholder, is held on one side and so on the other side of this counterpart, on the same Axis a drive movement orthogonal to the contra tion or expansion of the piezo actuators that can.
In DE 92 09 515.1 U1 ist eine Antriebsvorrichtung mit einem Piezoantrieb für eine beweglich gelagerte Ein richtung beschrieben, bei der ein Hebelgetriebe, des sen Getriebehebel in Form eines Rombus angeordnet sind, verwendet werden soll.DE 92 09 515.1 U1 includes a drive device a piezo drive for a movably mounted on direction described, in which a lever gear, the sen gear lever arranged in the form of a rombus are to be used.
Aus JP 60-21 071 (A) ist eine Vorrichtung bekannt, bei der zwischen zwei Aktuatoren eine feste Platte eingespannt ist, die bei Expansion bzw. Kontraktion, der beiden als Piezoaktuatoren ausgebildeten Elemen ten orthogonal zu deren Bewegungsrichtung ausgelenkt werden kann.A device is known from JP 60-21 071 (A), where a fixed plate between two actuators is clamped in the case of expansion or contraction, of the two elements designed as piezo actuators deflected orthogonally to their direction of movement can be.
In EP 0 510 698 A1 ist eine Möglichkeit beschrieben, bei der ein Aktuator mit in Reihe angeordneten Über setzungselementen, die über Stege verbunden sind, verwendet werden soll.EP 0 510 698 A1 describes one possibility in which an actuator with over arranged in series settlement elements that are connected by webs, should be used.
Von B. Salomon und G. Schadebrodt ist in "Piezoelek trische Aktoren"; Mikroelektronik, Fachbeilage Mikro peripherik, Band 4; 1990; Seiten 88 bis 91 die Aus bildung verschiedener piezoelektrischer Aktoren und deren Anordnung beschrieben worden. Dabei ist auch auf die Verwendung von Parallelfedern hingewiesen worden, die zwischen einem Piezoaktor und einem zu bewegenden Werkzeug angeordnet sein sollen.By B. Salomon and G. Schadebrodt is in "Piezoelek trische Aktoren "; microelectronics, special insert micro peripheral, volume 4; 1990; Pages 88 to 91 the Aus formation of various piezoelectric actuators and their arrangement has been described. It is also pointed out the use of parallel springs been between a piezo actuator and one too moving tool should be arranged.
In US 5,319,257 wird ein Mikroaktuator beschrieben, bei dem eine Welle in einem rechteckigen Gehäuse auf genommen ist und an dem hier aus zwei Teilen gebilde ten Gehäuse mit Einschnitten versehene parallel laufende Stege ausge bildet sind.US Pat. No. 5,319,257 describes a microactuator with a shaft in a rectangular housing is taken and on which here formed from two parts The housing has notches and parallel webs forms are.
Des weiteren ist in US 4,613,782 ein Antrieb be schrieben, bei dem zwei Piezoaktuatoren im rechten Winkel zueinander angeordnet sind und zwischen dem eigentlichen Antriebselement und diesen beiden Pie zoaktuatoren ein mit Schlitzen bzw. Einschnitten ver sehenes Element zur Übertragung der Bewegung der Pie zoaktuatoren angeordnet ist.Furthermore, a drive is in US 4,613,782 wrote, with two piezo actuators in the right Angle to each other and between the actual drive element and these two pie zoaktuatoren ver with slots or incisions seen element for transmitting the movement of the pie zoaktuatoren is arranged.
Ausgehend von den bekannten Lösungen, ist es Aufgabe der Erfindung, eine kompakt ausgebildete Vorrichtung zur Ausführung linearer Bewegungen vorzuschlagen, um ein erhöhtes Übersetzungsverhältnis mit vergrößerter Auslenkung der Antriebsbewegung von Festkörperaktoren auch im hohen Frequenzbereich zu erreichen.Based on the known solutions, it is the task of the invention, a compact device to propose linear movements to an increased gear ratio with increased Deflection of the drive movement of solid state actuators can also be achieved in the high frequency range.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal tungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich bei Nutzung der in den untergeordneten Ansprü chen genannten Merkmale.According to the invention, this object is achieved with the features of claim 1 solved. Advantageous design tion forms and developments of the invention when using the subordinate claims Chen mentioned features.
Bei der erfindungsgemäßen elektromechanischen Vor richtung wird ähnlich, wie bei der in DE 196 43 180 A1 beschriebenen Betätigungseinrichtung ein elastisch verformbares Element verwendet, das durch Aktivierung von mindestens einem elektromechanischen Festkörper aktor verformt werden kann. Dabei kann das elastisch verformbare Element mit innenliegenden elektromecha nischen Festkörperaktoren oder von außen mit minde stens einem solchen Festkörperaktor verformt werden, wobei im letzten Fall der/die Festkörperaktor(en) und das elastisch verformbare Element z. B. in einem rah menförmigen Element vorgespannt, in einer Reihenan ordnung gehalten sind.In the electromechanical front according to the invention Direction becomes similar to that in DE 196 43 180 A1 described actuator an elastic deformable element used by activation of at least one electromechanical solid actuator can be deformed. This can be elastic deformable element with internal electromecha niche solid state actuators or from the outside with mind at least such a solid state actuator is deformed, in the latter case the solid state actuator (s) and the elastically deformable element z. B. in a rah prestressed element, in a row order are kept.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des elastisch verformbaren Elementes, ist es im Gegensatz zu der aus DE 196 43 180 A1 bekannten Lösung möglich, durch die Krafteinwirkung mindestens eines elektromechani schen Festkörperaktors eine lineare Bewegung am ela stisch verformbaren Element zu initiieren, die in eine einzige Richtung gerichtet ist, die lediglich von der Anordnung des bzw. der elektromechanischen Festkörperaktors/-Aktoren abhängt.Due to the inventive design of the elastic deformable element, it is in contrast to the possible solution known from DE 196 43 180 A1, by the force of at least one electromechanical the solid state actuator a linear movement on the ela initiate the deformable element, which in a single direction that is only directed on the arrangement of the electromechanical Solid state actuator / actuators depends.
So können einmal mindestens ein elektromechanischer Festkörperaktor im Inneren des elastisch verformbaren Elementes so angeordnet sein, daß dieser gegen die Querstege, die die Übersetzungselemente in einem Ab stand halten, wirkt und, die in diesem Fall zwingend gebogen oder eingezogen gekrümmt ausgebildeten Über setzungselemente eine Bewegung in Richtung des Krüm mungsradiuses durchführen.So at least one electromechanical Solid state actuator inside the elastically deformable Elementes be arranged so that this against the Crosspieces that the translation elements in a Ab withstand, acts and, in this case, imperative curved or retracted curved over settlement elements a movement in the direction of the elbow carry out radius.
Wird mindestens ein elektromechanischer Festkörper aktor so angeordnet, daß von außen eine Druckkraft auf zumindest einen der Querstege des elastisch ver formbaren Elementes ausgeübt wird und der andere Quersteg des elastisch verformbaren Elementes einge spannt gehalten ist, wird eine Bewegung des elastisch verformbaren Elementes genau in die entgegengesetzte Richtung ausgelöst, wobei die beiden mit den Querste gen in einem Abstand gehaltenen Übersetzungselemente in die gleiche Richtung ausgelenkt werden.Will at least one electromechanical solid Actuator arranged so that a pressure force from the outside on at least one of the crossbars of the elastically ver formable element is exercised and the other Cross bar of the elastically deformable element inserted is kept taut, a movement of the elastic deformable element exactly in the opposite Direction triggered, the two with the transverse spaced translation elements be deflected in the same direction.
Neben der geformten Ausbildung der Übersetzungsele mente können an diesen zusätzlich aber auch allein nutenförmige Einschnitte ausgebildet sein, die Fest körpergelenke bilden und mit deren Hilfe die erfor derliche Kraft, die mit den Festkörperaktoren aufge bracht werden muß, verringert wird.In addition to the shaped design of the translation element elements can also be used alone groove-shaped incisions are formed, the fixed form body joints and with their help the required force exerted by the solid state actuators must be brought, is reduced.
Dabei können solche nutenförmigen Einschnitte an den beiden Übersetzungselementen, sich in der Bewegungs achse gegenüberliegend, an jeweils gleichen Seiten der Übersetzungselemente ausgebildet sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, an den Übersetzungselemen ten Paare von solchen nutenförmigen Einschnitten aus zubilden, wobei sich diese Ausführung insbesondere anbietet, wenn das elastisch verformbare Element zu sätzlich über einen Stößel verfügt, der mit den bei den Übersetzungselementen verbunden und in der Bewe gungsachse angeordnet ist. In diesem Fall sind die nutenförmigen Einschnitte günstigerweise in den Über setzungselementen in einem Abstand ausgebildet, der in etwa der Breite des Stößels entspricht.Such groove-shaped incisions on the two translation elements, moving in opposite to each other, on the same sides the translation elements be formed. It exists but also the possibility of working on the translation elements th pairs of such groove-shaped incisions to form, this version in particular offers when the elastically deformable element too additionally has a plunger that fits with the connected to the translation elements and in the movement supply axis is arranged. In this case they are groove-shaped incisions favorably in the over Settlement elements formed at a distance that corresponds approximately to the width of the ram.
Insbesondere, wenn das elastisch verformbare Element von mindestens einer der Außenseiten mit einer Druckkraft durch zumindestens einen elektromechani schen Festkörperaktor beaufschlagt wird, sollte das elastisch verformbare Element in bezug zur Achse der linearen Bewegung, die mit der Vorrichtung erzielt werden soll, symmetrisch ausgebildet sein, um so die Hebelverhältnisse günstig auszunutzen. Dies bedeutet, daß die Übersetzungselemente beidseitig der Achse der linearen Bewegung die gleiche Länge haben, im glei chen Winkel geneigt oder gleich gebogen sind.Especially when the elastically deformable element from at least one of the outer sides with a Pressure by at least one electromechanical solid state actuator is applied, that should elastically deformable element with respect to the axis of the linear movement achieved with the device should be symmetrical, so that Leverage ratios to be used cheaply. This means, that the translation elements on both sides of the axis of linear motion have the same length in the same Chen inclined or bent the same.
In diesem Fall ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn ein bzw. mehrere an den beiden Außenseiten des elastisch verformbaren Elementes, also an den Querstegen an greifende(r) Festkörperaktor(en) mit dem elastisch verformbaren Element in einem rahmenförmigen Element in einer Reihenanordnung vorgespannt gehalten sind. Außerdem kann es günstig sein, zwischen dem elastisch verformbaren Element und jeweils einem elektromecha nischen Festkörperaktor eine Membranführung anzuord nen, die auch in der Lage ist, das elastisch verform bare Element allein in einem solchen rahmenförmigen Element zu halten, so daß bei einem erforderlichen Austausch des/der Festkörperaktors/-Aktoren der Mon tageaufwand und die hierfür erforderliche Sorgfalt verringert werden kann. Die Membranführung verbessert auch die Querführung der elektromechanischen Festkör peraktoren. In this case it is also advantageous if a or several on the two outer sides of the elastic deformable element, i.e. on the crossbars gripping solid-state actuator (s) with the elastic deformable element in a frame-shaped element are held biased in a row arrangement. It can also be convenient between the elastic deformable element and each an electromecha African solid state actuator to arrange a membrane guide nen, which is also able to deform the elastic bare element alone in such a frame-shaped Hold item so that when required Exchange of the solid state actuator (s) of the mon daily effort and the necessary care can be reduced. The membrane guide improved also the transverse guidance of the electromechanical solids factors.
Vorteilhaft kann das elastisch verformbare Element monolytisch aus einem Stück, z. B. mit bekannten Ero dierverfahren gefertigt werden, ohne daß ein zusätz liches Fügen von Einzelteilen erforderlich ist.The elastically deformable element can be advantageous monolithic from one piece, e.g. B. with known Ero dierverfahren be made without an additional Lich joining of individual parts is required.
Da die erfindungsgemäße Vorrichtung auch im kHz-Be reich betrieben werden kann, kann es vorteilhaft sein, daß Dämpfungselemente in Ring- oder Plattenform verwendet werden. Diese können am elastisch verform baren Element und/oder am Stößel angeordnet sein.Since the device according to the invention also in kHz-Be can be operated richly, it can be beneficial be that damping elements in ring or plate shape be used. These can deform elastically cash element and / or arranged on the plunger.
Vorteilhaft kann es außerdem sein, wenn die erfin dungsgemäße Vorrichtung mit einem zusätzlichen Weg meßsystem gekoppelt, verwendet wird. Hierfür eignen sich insbesondere induktive Wegmeßsysteme, die gün stigerweise an dem bzw. um den bereits erwähnten Stö ßel im Inneren des elastisch verformbaren Elementes angeordnet sein können.It can also be advantageous if the inventions device according to the invention with an additional way measuring system coupled, is used. Suitable for this especially inductive position measuring systems, the gün most likely on or around the already mentioned interference ßel inside the elastically deformable element can be arranged.
Für die erfindungsgemäße Vorrichtung können, wegen der beim Betrieb auftretenden Erwärmung, vorteilhaft Festkörperaktoren eingesetzt werden, die als rohrför mige Hohlkörper ausgebildet sind und die Hohlräume solcher Festkörperaktoren mit entsprechend angeord neten Durchbrechungen im rahmenförmigen Element und/ oder dem elastisch verformbaren Element verbunden sind, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung durch ein durch die Durchbrechungen und die Hohlräume führ bares Kühlfluid verbessert werden kann.For the device according to the invention, because the warming occurring during operation, advantageous Solid state actuators are used, which as tubular Are shaped hollow bodies and the cavities such solid state actuators with accordingly arranged openings in the frame-shaped element and / or connected to the elastically deformable element are, so that the device according to the invention a lead through the openings and the cavities cash cooling fluid can be improved.
Werden für eine erfindungsgemäße Vorrichtung minde stens zwei elektromechanische Festkörperaktoren ver wendet, können diese phasengesteuert betrieben, und so die maximale Amplitude benutzt werden. Dies bietet den Vorteil, daß die elektromechanischen Festkörper aktoren ständig mit maximaler Amplitude und damit unter konstanten thermodynamischen Wärmeverhältnissen betrieben werden. Jedoch kann bei dieser Betriebsart nur die Hälfte der Auslenkungsamplitude infolge der Phaseneinstellung genutzt werden.Are at least for a device according to the invention at least two electromechanical solid state actuators turns, these can be operated phase-controlled, and so the maximum amplitude can be used. This offers the advantage that the electromechanical solid actuators constantly with maximum amplitude and thus under constant thermodynamic heat conditions operate. However, in this mode only half the deflection amplitude due to the Phase adjustment can be used.
Für bestimmte Anwendungsfälle können mehrere solcher erfindungsgemäßen Vorrichtungen in einer gemeinsamen Aufnahme fixiert gehalten, angeordnet werden, wobei parallele Reihenanordnungen oder versetzte Anordnun gen ohne weiteres realisiert werden können.Several can be used for certain applications Devices according to the invention in a common Recording held, arranged, where parallel row arrangements or staggered arrangements conditions can be easily realized.
Je nachdem, in welchem Bereich bzw. für welchen Zweck die erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt werden soll, kann am elastisch verformbaren Element und dort an einem der Übersetzungselemente ein Sensor oder ein Werkzeug angeordnet sein.Depending on the area or purpose the device according to the invention can be used should, can on the elastically deformable element and there a sensor or a on one of the translation elements Tool be arranged.
Wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gravur von Druckwalzen für die Drucktechnik eingesetzt, kann als Schneidwerkzeug, vorteilhaft ein entsprechend ge schliffener Diamant an einem der Übersetzungselemente befestigt sein.Is an inventive device for engraving Printing rollers used for printing technology can be used as Cutting tool, advantageously a correspondingly ge cut diamond on one of the translation elements be attached.
Mit einem entsprechend angeordneten und ausgewählten Sensor können aber auch verschiedenste physikalische Größen gemessen werden. Dabei ist auch das Auslesen von Informationen, die auf magnetischen oder opti schen Datenträgern gespeichert sind, denkbar.With an appropriately arranged and selected However, sensors can also use a wide variety of physical Sizes are measured. Reading is also included of information based on magnetic or opti storage media are conceivable.
Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen, zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung durch einen sehr einfachen und kompakten Aufbau aus und bietet außer dem die Möglichkeit, relativ große Bewegungswege zu erreichen.In contrast to the known solutions, stands out the device according to the invention by a very simple and compact structure and offers besides the possibility of relatively large movement paths to reach.
Nachfolgend soll die Erfindung an Ausführungsbeispie len näher beschrieben werden.The invention is based on exemplary embodiments len are described in more detail.
Dabei zeigen:Show:
Fig. 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vor richtung mit einem rahmenförmigen Element; Figure 1 shows an example of a device according to the invention with a frame-shaped element.
Fig. 2 ein Beispiel eines elastisch verformbaren Übersetzungselementes; Fig. 2 shows an example of an elastically deformable translation element;
Fig. 3 Beispiele für in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendbare elastisch verform bare Übersetzungselemente; FIG. 3 shows examples of in an inventive device suitable elastic warp bare translation elements;
Fig. 4 eine Möglichkeit zur Anordnung eines Weg meßsystems an einem elastisch verformbaren Übersetzungselement, in zwei Ansichten; Figure 4 shows a way of arranging a displacement measuring system on an elastically deformable translation element, in two views.
Fig. 5 Möglichkeiten der Anordnung von Dämpfungs elementen in einer erfindungsgemäßen Vor richtung, in zwei Ansichten; Fig. 5 ways of arranging damping elements in a device according to the invention, in two views;
Fig. 6 zwei mögliche Anordnungen einer erfindungs gemäßen Vorrichtung mit einem bzw. zwei elektromechanischen Festkörperaktoren, und eingezeichneter Bewegungsrichtung bei ge genphasiger Ansteuerung (L); Fig. 6 shows two possible arrangements of a device according to the Invention with one or two electromechanical solid state actuators, and the indicated direction of movement with ge-phase control (L);
Fig. 7 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vor richtung mit einer fluidischen Kühlung und Fig. 7 shows an example of a device according to the invention with a fluidic cooling and
Fig. 8 eine Möglichkeit der Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer Vorrichtungen in einer gemeinsamen Aufnahme. Fig. 8 is a possibility of arrangement of a plurality of inventive devices in a common receptacle.
Dabei zeigt Fig. 1 ein Beispiel einer erfindungsge mäßen Vorrichtung mit zwei elektromechanischen Fest körperaktoren 4, in einer Anordnung in einem rahmen förmigen Element 6.Here, FIG 1. 4 shows an example of a erfindungsge MAESSEN device with two electro-mechanical solid-state actuators, in an arrangement in a frame-shaped element 6.
Bei diesem Beispiel werden zwei elektromechanische Festkörperaktoren 4 verwendet, die an beiden Außen seiten eines elastisch verformbaren Elementes 1 an greifen. Dabei sind die elektromechanischen Festkör peraktoren 4 und das elastisch verformbare Element 1 in einem rahmenförmigen Element 6 vorgespannt, in einer Reihenanordnung gehalten.In this example, two electromechanical solid-state actuators 4 are used, which engage on both outer sides of an elastically deformable element 1 . The electromechanical solid-state actuators 4 and the elastically deformable element 1 are prestressed in a frame-shaped element 6 , held in a row arrangement.
Zwischen elastisch verformbarem Element 1 und den elektromechanischen Festkörperaktoren 4 sind Füh rungsmembranen 7 angeordnet, mit denen das elastisch verformbare Element 1 allein im rahmenförmigen Ele ment 6 gehalten und die Querführung der Festkörper aktoren verbessert werden kann.Between elastically deformable element 1 and the electromechanical solid-state actuators 4 , guide membranes 7 are arranged, with which the elastically deformable element 1 is held only in the frame-shaped element 6 and the transverse guidance of the solid-state actuators can be improved.
In der Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung eines Beispiels eines elastisch verformbaren Elemen tes dargestellt. Dabei ist aus der perspektivischen Darstellung Fig. 2a) erkennbar, daß die Übersetzungselemente 2 ausgehend von ihren Außensei ten, an denen die Querstege 3 vorhanden sind, in Richtung auf die Mittelachse, also die Achse der ge wünschten linearen Bewegung, sich von jeweils beiden Außenseiten verjüngend ausgebildet und die Überset zungselemente 2 in der Achse der linearen Bewegung mit einem Stößel 5 verbunden sind.In FIG. 2 is a perspective view of an example of an elastically deformable elemene shown tes. It can be seen from the perspective view of Fig. 2a) that the translation elements 2 starting from their Außenensei th, on which the transverse webs 3 are present, in the direction of the central axis, that is, the axis of the desired linear movement, from both outer sides tapered and the translation elements 2 are connected in the axis of linear movement with a plunger 5 .
Werden die elektromechanischen Festkörperaktoren 4 aktiviert und üben eine Druckkraft, wie dies mit den Pfeilen in Fig. 2b) deutlich gemacht ist, auf das elastisch verformbare Element 1 über die Querstege 3 aus, so werden die Übersetzungselemente 2 in orthogo naler Richtung, zur Wirkrichtung der Druckkräfte aus gelenkt und die lineare Bewegung ausgeführt. Beim Nachlassen der Druckkraft der elektromechanischen Festkörperaktoren 4 führt die Elastizität des ela stisch verformbaren Elementes 1 wieder dazu, daß eine entsprechende Bewegung zumindest in Richtung der Aus gangslage ausgeführt wird.If the electromechanical solid-state actuators 4 are activated and exert a compressive force, as is made clear by the arrows in FIG. 2 b), on the elastically deformable element 1 via the cross webs 3 , then the translation elements 2 in the orthogonal direction become the direction of action Pressure forces are steered out and the linear movement is carried out. When the pressure force of the electromechanical solid-state actuators 4 decreases, the elasticity of the elastic deformable element 1 again leads to a corresponding movement being carried out at least in the direction of the starting position.
In der Fig. 3 sind Beispiele für mögliche Ausbildun gen elastisch verformbarer Elemente, wie sie in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden kön nen, dargestellt.In Fig. 3 examples of possible Ausbildun gene elastically deformable elements, as they can be used in a device according to the invention, are shown.
Dabei zeigt Fig. 3a) eine Ausführung eines elastisch verformbaren Elementes 1, bei dem die mit Querstegen 3 in einem Abstand voneinander gehaltenen Überset zungselemente 2 jeweils in gleichen Winkeln abgewin kelt und in Richtung der Achse der gewünschten linea ren Bewegung aufeinanderzu verlaufend ausgebildet sind und in der Achse der linearen Bewegung, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugt werden soll. Außerdem ist ein Stößel 5 mit den beiden Über setzungselementen 2 verbunden. Here, Fig. 3a) an embodiment of an elastically deformable element 1, in which the transla held with transverse webs 3 at a distance from each other wetting elements 2 each at equal angles abgewin Celtic and towards each other in direction of the axis of the desired linea ren movement are formed extending and in the axis of the linear movement that is to be generated with the device according to the invention. In addition, a plunger 5 is connected to the two transfer elements 2 .
In der Fig. 3b) ist das elastisch verformbare Ele ment 1 so ausgebildet, daß zwei Übersetzungselemente 2 mit Querstegen 3 in einem Abstand voneinander ge halten, verbunden sind. Die beiden Übersetzungsele mente 2 sind in die gleiche Richtung bogenförmig ein gezogen und in der Achse der linearen Bewegung ist ein Stößel 5 mit beiden Übersetzungselementen 2 ver bunden. In Fig. 3b) the elastically deformable ele ment 1 is designed so that two translation elements 2 with transverse webs 3 at a distance from each other are connected. The two translations elements 2 are arcuately drawn in the same direction and a plunger 5 with both translation elements 2 is connected in the axis of the linear movement.
In der Fig. 3c) ist die Möglichkeit der Ausbildung nutenförmiger Einschnitte 11, die Festkörpergelenke vorgeben, in den Übersetzungselementen 2 dargestellt. Dabei sind bei diesem Beispiel die nutenförmigen Ein schnitte 11 sich jeweils gegenüberliegend jeweils an beiden Seiten der beiden Übersetzungselemente 2 dar gestellt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, sol che nutenförmigen Einschnitte 11 lediglich an einer Seite der Übersetzungselemente 2 auszubilden. Dabei können die nutenförmigen Einschnitte 11 an sich ge genüberliegenden Seiten der Übersetzungselemente 2, aber auch an jeweils gleichen Seiten der Überset zungselemente 2 ausgebildet sein.In Fig. 3c) the possibility of forming groove-shaped incisions 11 , which specify solid joints, is shown in the translation elements 2 . In this example, the groove-shaped cuts 11 are placed opposite each other on both sides of the two translation elements 2 . However, there is also the possibility of forming groove-shaped incisions 11 only on one side of the translation elements 2 . The groove-shaped indentations may be formed on opposite sides GE of the translation elements 2, but also wetting elements on each sides of the same transla 2. 11
Im letzteren Fall besteht dann die Möglichkeit, das elastisch verformbare Element nahezu rechteckig bzw. quadratisch auszubilden und durch Einkerbungen 11 der Übersetzungselemente 2 eine Unsymmetrie zu erzeugen und damit die gewünschte lineare Bewegung quer zur Wirkrichtung der elektromechanischen Festkörperakto ren zu initiieren (Fig. 3d).In the latter case, there is then the possibility to form the elastically deformable element almost rectangular or square and to generate an asymmetry by indentations 11 of the translation elements 2 and thus to initiate the desired linear movement transverse to the direction of action of the electromechanical solid-state actuators ( FIG. 3d).
In Fig. 4 ist in zwei Ansichten die Möglichkeit der zusätzlichen Anordnung eines Wegmeßsystems 8 an einem elastisch verformbaren Element 1 dargestellt. Dabei ist günstigerweise das Wegmeßsystem 8 als induktives Meßsystem um den Stößel 5 ausgebildet. Eine solche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erweitert die Einsatzmöglichkeiten der Erfindung und es kann beispielsweise mit dem Meßsignal des tat sächlich zurückgelegten Weges, gegebenenfalls die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einen Körper ausgeübte Kraft überwacht, gesteuert bzw. geregelt werden. In Fig. 4 show two views of the possibility of the additional arrangement is a position measuring system shown 8 on an elastically deformable element 1. The displacement measuring system 8 is advantageously designed as an inductive measuring system around the plunger 5 . Such an embodiment of the device according to the invention expands the possible uses of the invention and it can be monitored, controlled or regulated, for example, with the measurement signal of the path actually traveled, possibly the force exerted on a body with the device according to the invention.
In der Fig. 5 ist ebenfalls in zwei Ansichten die Anordnung von Dämpfungselementen 9 an einem elastisch verformbaren Element 1 und hier wiederum bevorzugt um den Stößel 5 dargestellt. Insbesondere in Fig. 5b) wird in der Draufsicht verdeutlicht, daß die bei die sem Beispiel ringförmigen Dämpfungselemente 9 außen seitig von Spannbacken 10 umgriffen und in direkter Berührung zu diesen gehalten sind. Wobei die Spann backen 10 in nicht dargestellter Weise anderweitig befestigt sind.In FIG. 5 shows the arrangement of damping elements 9 on an elastically deformable element 1 and here again preferably the plunger 5 is also in two views. In particular in Fig. 5b) it is illustrated in the top view that the ring-shaped damping elements 9 in the case of this example are surrounded on the outside by clamping jaws 10 and are held in direct contact with them. The clamping jaws 10 are otherwise attached in a manner not shown.
In der Fig. 6a) ist eine Anordnung von lediglich einem elektromechanischen Festkörperaktor 4 mit einem elastisch verformbaren Element 1, in Reihe und vorge spannt in einem rahmenförmigen Element 6 dargestellt, wobei zwischen elastisch verformbaren Element 1 und elektromechanischem Festkörperaktor 4 eine Membran führung 7 angeordnet ist.In Fig. 6a) an arrangement of only one electromechanical solid-state actuator 4 with an elastically deformable element 1 , in series and pre-tensioned in a frame-shaped element 6 is shown, wherein a membrane guide 7 is arranged between elastically deformable element 1 and electromechanical solid-state actuator 4 .
Im Gegensatz zu dem in der Fig. 6b) dargestellten Beispiel, bei dem ein zusätzlicher elektromechani scher Festkörperaktor 4 an der anderen Seite des ela stisch verformbaren Elementes 1 angeordnet ist, hat das in der Fig. 6a) gezeigte Beispiel Nachteile. So ist eine Phasensteuerung nicht realisierbar und die Achse der linearen Bewegung wandert beim Ausüben der Druckkraft mit dem elektromechanischen Festkörperak tor 4 entsprechend dessen Bewegung aus, was bei dem in der Fig. 6b) dargestellten Beispiel, bei synchro nem Betrieb der elektromechanischen Festkörperaktoren 4 vermieden werden kann.In contrast to the example shown in FIG. 6b), in which an additional electromechanical solid-state actuator 4 is arranged on the other side of the elastic deformable element 1 , the example shown in FIG. 6a) has disadvantages. Thus, a phase control is not feasible and the axis of the linear movement migrates when the compressive force is exerted with the electromechanical solid-state actuator 4 in accordance with its movement, which in the example shown in FIG. 6b) can be avoided with synchronous operation of the electromechanical solid-state actuators 4 can.
In dieser Darstellung wird jedoch mit den gleich aus gerichteten Pfeilen auf die Möglichkeit der Phasenan steuerung hingewiesen. In this representation, however, is the same with the arrows pointing to the possibility of phases control pointed out.
In der Fig. 7 ist ein Beispiel einer erfindungsgemä ßen Vorrichtung mit einer Kühlmöglichkeit darge stellt. Dabei sind die elektromechanischen Festkör peraktoren 4 als rohrförmige Hohlkörper ausgebildet und die Hohlräume der elektromechanischen Festkörper aktoren 4 zur Durchführung eines geeigneten Fluides mit Durchbrechungen im rahmenförmigen Element 6, den Membranführungen 7 und den Querstegen 3 verbunden. Dadurch ist sowohl eine Luft-, wie auch eine Flüssig keitskühlung möglich.In Fig. 7 is an example of an inventive device with a cooling Darge presents. The electromechanical solid-state actuators 4 are designed as tubular hollow bodies and the cavities of the electromechanical solid-state actuators 4 for carrying out a suitable fluid with openings in the frame-shaped element 6 , the membrane guides 7 and the transverse webs 3 . This allows both air and liquid cooling.
Für die Gravur von Druckwalzen kann eine so ausgebil dete Vorrichtung verwendet werden, die in einer Ma schinenaufnahme gehalten ist, zu der die zu gravie rende Druckwalze zumindest in zwei Achsen ausgerich tet werden kann und durch Aktivierung der elektrome chanischen Festkörperaktoren 4 in den gewünschten verschiedenen Stellungen der Druckwalze, die Bewegung des am elastisch verformbaren Element 1 fixiert ge haltenen Schneidwerkzeuges initiiert und punktförmige Gravuren auf der Oberfläche der Druckwalze ausgebil det werden.For the engraving of printing rollers, a device thus trained can be used, which is held in a machine receptacle to which the printing roller to be engraved can be aligned at least in two axes and by activating the electromechanical solid-state actuators 4 in the desired different positions of the printing roller, the movement of the cutting tool fixed to the elastically deformable element 1 is initiated and punctiform engravings are formed on the surface of the printing roller.
Zur Beschleunigung des Gravurverfahrens von Druckwal zen, können wie im allgemeinen Teil der Beschreibung bereits erwähnt, auch mehrere solcher Vorrichtungen in einer gemeinsamen Aufnahme fixiert gehalten und betrieben werden. Eine mögliche Anordnung hierfür ist in Fig. 8 gezeigt.To accelerate the engraving process of printing rollers, as mentioned in the general part of the description, several such devices can also be held and operated in a common receptacle. A possible arrangement for this is shown in FIG. 8.
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