[發(fā)明專利]對(duì)能線性運(yùn)動(dòng)的元件的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)的致動(dòng)器裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380021691.7
• 申請(qǐng)日: 2013-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN104271961A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G.巴赫邁爾;G.埃貝爾斯貝格爾;R.弗賴塔格;A.格德克;W.策爾斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): F15B7/08
• 分類號(hào): F15B7/08;F04B17/00;H02N2/04
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 梁冰;宣力偉

本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1的前序部分所述的、用于產(chǎn)生線性的運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)器裝置以及一種用于對(duì)能夠線性地運(yùn)動(dòng)的元件的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法。

對(duì)于特定的調(diào)整任務(wù)來(lái)說(shuō)需要致動(dòng)器，利用所述致動(dòng)器可以進(jìn)行盡可能精確的線性的調(diào)節(jié)。在理想的情況下，這樣的致動(dòng)器應(yīng)該盡可能地小，用電來(lái)運(yùn)行，相對(duì)于環(huán)境條件、尤其是污染是穩(wěn)定的，并且盡可能地抗磨。

在此知道，比較麻煩地人工進(jìn)行這樣的調(diào)整任務(wù)，或者設(shè)置電磁的線性致動(dòng)器、主軸驅(qū)動(dòng)裝置或者氣動(dòng)-液壓-致動(dòng)器。壓電式或者磁阻式致動(dòng)器的使用也為人所知。對(duì)于較大的偏移來(lái)說(shuō)，也知道壓電式致動(dòng)器，所述壓電式致動(dòng)器根據(jù)毛蟲或者尺蠖原理（Raupen-?bzw.?Inchworm-?Prinzip）來(lái)工作。為此，一般來(lái)說(shuō)需要三個(gè)致動(dòng)器，也就是前后各一個(gè)夾緊致動(dòng)器元件以及一個(gè)用于前行運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)器元件。

所熟知的致動(dòng)器一般來(lái)說(shuō)比較昂貴，并且經(jīng)不住污染和磨損。

除了上面所描述的致動(dòng)器類型之外，也知道一種線性驅(qū)動(dòng)裝置，該線性驅(qū)動(dòng)裝置僅僅用一個(gè)質(zhì)量塊（Masse）、一個(gè)夾緊裝置以及僅僅一個(gè)致動(dòng)器元件就已夠用。在所述質(zhì)量塊與所述夾緊裝置之間放置一壓電致動(dòng)器，用上升的電壓來(lái)如此操控所述壓電致動(dòng)器，使得所述質(zhì)量塊因從中產(chǎn)生的偏移力而得到加速，但是所述力保持低于所述夾緊裝置的附著摩擦力，所述致動(dòng)器支撐在所述夾緊裝置上。在達(dá)到所述壓電元件的最大偏移時(shí)，如此快地降低所述操控電壓，使得所述壓電元件的、從中產(chǎn)生的拉緊狀態(tài)導(dǎo)致一種負(fù)的加速力，所述加速力雖然減少了所述質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)，但是依然如此之大，從而超過(guò)所述夾緊裝置的附著摩擦，也就是說(shuō)所述夾緊裝置被沿著運(yùn)動(dòng)方向拉緊并且在下一個(gè)偏移階段中形成新的、現(xiàn)在沿著運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)的支撐點(diǎn)。如果取代“緩慢的偏移、快速的拉緊”這種操控曲線輪廓模式而更換所述順序，那么也掉轉(zhuǎn)這種線性電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向。

這種方法的缺點(diǎn)是所述偏移的、與所述夾緊元件的當(dāng)前的附著摩擦的大小的相關(guān)性。尤其如果所述附著摩擦由于油或者臟物的進(jìn)入而變化，那就會(huì)失去所述調(diào)節(jié)裝置的、所期望的精確度或者也會(huì)失去所述調(diào)節(jié)裝置的整個(gè)功能能力。此外，所述系統(tǒng)像在所有機(jī)械的系統(tǒng)中那樣長(zhǎng)期容易受到磨損的影響并且由此受到系統(tǒng)性能的變化的影響，其中在所述機(jī)械的系統(tǒng)中兩個(gè)表面在彼此上面摩擦。

由此，本發(fā)明的任務(wù)是，提供開頭所提到的種類的一種致動(dòng)器裝置以及一種方法，所述裝置和所述方法能夠以特別簡(jiǎn)單的、成本低廉的、精確的并且抗磨的方法來(lái)產(chǎn)生明確定義的、線性的運(yùn)動(dòng)。

該任務(wù)通過(guò)一種具有權(quán)利要求1的特征的致動(dòng)器裝置并且通過(guò)一種具有權(quán)利要求7的特征的方法得到解決。

這樣的用于產(chǎn)生線性的運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)器裝置包括一液壓的致動(dòng)器，所述致動(dòng)器則具有一用于操縱該致動(dòng)器的第一活塞元件和一用于產(chǎn)生所述線性的運(yùn)動(dòng)的第二活塞元件，為所述活塞元件分配了各自的、流體地相耦合的工作腔，所述工作腔的容積能夠通過(guò)相應(yīng)的活塞元件的運(yùn)動(dòng)來(lái)改變。按照本發(fā)明，此外設(shè)置了一用于將力施加到所述第一活塞元件上的壓電致動(dòng)器。通過(guò)使得壓電的操控與液壓的傳動(dòng)相耦合起來(lái)，可以特別精確地產(chǎn)生線性運(yùn)動(dòng)。尤其可以如此構(gòu)造所述兩個(gè)活塞元件，從而以預(yù)先給定的傳動(dòng)比來(lái)傳遞由所述壓電元件施加的力。所述第二活塞元件的、作為對(duì)于壓電的操縱的反應(yīng)的進(jìn)給而后也得到這樣的傳動(dòng)比，從而比如可以將所述壓電元件的較大的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為較小的活塞運(yùn)動(dòng)，這引起所述第二活塞元件的以及與其相連接的元件的、特別精確的放置。由此，所描述的致動(dòng)器裝置尤其適合于高度精確的調(diào)整過(guò)程及類似過(guò)程。

優(yōu)選所述相應(yīng)的工作腔通過(guò)兩個(gè)互相相反地定向的止回閥彼此相連接。應(yīng)該能夠使工作流體在受控制的情況下在所述工作腔之間轉(zhuǎn)移。在此特別有利的是，所述兩個(gè)止回閥具有不同的開啟力。

此外有利的是，所述第一活塞元件的工作腔通過(guò)節(jié)流元件與用于所述液壓的致動(dòng)器的工作流體的容器相耦合。

現(xiàn)在，利用所描述的裝置來(lái)產(chǎn)生以下用于產(chǎn)生線性運(yùn)動(dòng)的可行方案，所述線性運(yùn)動(dòng)也超出所述壓電元件本身的運(yùn)動(dòng)余地。在第一運(yùn)動(dòng)階段中如此操控所述壓電元件，使得其產(chǎn)生快速的運(yùn)動(dòng)。所述快速的運(yùn)動(dòng)被傳遞到所述第一活塞上，并且在工作流體中產(chǎn)生壓力，該壓力足以用于朝所述第二工作腔的方向打開所述處于工作腔之間的閥。現(xiàn)在液體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運(yùn)動(dòng)，這產(chǎn)生所期望的向前運(yùn)動(dòng)。