DE102013114822B3 - Two-axis tilting device - Google Patents

Abstract

Kippvorrichtung mit zwei zueinander orthogonalen, sich schneidenden geometrischen Achsen, umfassend einen Grundkörper (3), eine Kopfplatte (4), eine Adapterplatte (6) und vier Linearelemente (5.1, 5.2, 5.3, 5.4), mittels derer paarweise die Adapterplatte (6) gemeinsam mit der Kopfplatte (4) gegenüber dem Grundkörper (3) um eine erste der geometrischen Achsen (1.0) bzw. die Kopfplatte (4) gegenüber der Adapterplatte (6) um eine zweite der geometrischen Achsen verkippt werden kann.Tilting device with two mutually orthogonal, intersecting geometric axes, comprising a base body (3), a head plate (4), an adapter plate (6) and four linear elements (5.1, 5.2, 5.3, 5.4), by means of which the adapter plate (6) can be tilted together with the head plate (4) relative to the base body (3) about a first of the geometric axes (1.0) or the head plate (4) relative to the adapter plate (6) about a second of the geometric axes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kippvorrichtung mit zwei zueinander orthogonalen geometrischen Achsen, um die eine Kopfplatte zeitgleich oder zeitlich nacheinander verkippbar ist. Sie ist gattungsgemäß aus der US 7 221 494 B2 bekannt.The invention relates to a tilting device with two mutually orthogonal geometric axes about which a head plate can be tilted simultaneously or in succession. It is generic from the US Pat. No. 7,221,494 B2 known.

Sie kann zum dynamischen Verkippen, z. B. als Scanvorrichtung, ausgeführt werden, indem auf der Kopfplatte ein Spiegel angebracht wird, oder als Rütteltisch, indem die Kopfplatte als Tischplatte ausgeführt wird.It can be used for dynamic tilting, eg. Example, as a scanning device to be performed by a mirror is mounted on the top plate, or as a vibrating table by the head plate is designed as a table top.

Sie kann auch zum statischen Positionieren, z. B. als Positioniervorrichtung, für ein optisches Element innerhalb eines optischen Systems oder als Präzisionsverstelleinheit für Empfänger und Sensoren verwendet werden, indem die Kopfplatte als Aufnahme für das optische Element ausgeführt wird. Sie ist auch geeignet, optische Elemente geregelt nachzuführen, die z. B. in Folge von Temperaturänderungen ihre Raumlage verändern.It can also be used for static positioning, eg. Example, as a positioning device for an optical element within an optical system or as Präzisionsverstelleinheit for receivers and sensors are used by the head plate is designed as a receptacle for the optical element. It is also suitable to track optical elements regulated z. B. change as a result of temperature changes their spatial position.

Sie kann auch verwendet werden, um nach einem statischen Positionieren oder während eines dynamischen Verkippens die Oberflächenkrümmung der Kopfplatte zu verändern, an der z. B. direkt eine Spiegelfläche oder Rüttelebene ausgebildet ist.It can also be used to change the surface curvature of the top plate after a static positioning or during a dynamic tilting, z. B. is formed directly a mirror surface or vibrating plane.

Eine aus dem Stand der Technik gattungsgemäße Kippvorrichtung (dort optisches Scangerät) ist aus der vorbenannten US 7 221 494 B2 bekannt. Sie umfasst eine Kopfplatte (dort Plattform), auf der ein Spiegel befestigt ist, ein Drehgelenk, das z. B. als ein Kugelgelenk ausgeführt ist, zwei Piezoaktoren und zwei Federelemente. Wie die Piezoaktoren und Federelemente zueinander und zum Drehgelenk angeordnet sind, ist nicht genauer ausgeführt, jedoch soll diese Anordnung ein Verkippen der Kopfplatte um zwei zueinander orthogonale geometrische Achsen erlauben. Dem Fachmann erschließt sich, dass diese geometrischen Achsen jeweils durch eine Gerade, gelegt durch den Mittelpunkt des Drehgelenkes und den Mittelpunkt der Anlagefläche eines der Piezoaktoren, an der Kopfplatte gebildet werden, wobei das Drehgelenk jeweils mit einem der Piezoaktoren als Lager für die Kopfplatte wirkt.One of the prior art generic tilting device (there optical scanning device) is from the aforementioned US Pat. No. 7,221,494 B2 known. It includes a top plate (there platform), on which a mirror is mounted, a hinge, the z. B. is designed as a ball joint, two piezo actuators and two spring elements. How the piezoelectric actuators and spring elements are arranged relative to one another and to the rotary joint is not explained in more detail, but this arrangement is intended to permit tilting of the head plate about two mutually orthogonal geometrical axes. The skilled person will appreciate that these geometric axes are each formed by a straight line, placed through the center of the rotary joint and the center of the contact surface of the piezoelectric actuators on the top plate, wherein the hinge in each case acts with one of the piezoelectric actuators as a bearing for the top plate.

Die Piezosysteme Jena GmbH bietet über ihre Webseite http://www.piezosysteme.de zwei Serien von Piezo-Spiegelkippsystemen, die Serie PSH 1–4 mit drei Piezoaktoren und die Serie PSH x/2 mit vier Piezoaktoren an. Die Anordnung der Piezoaktoren zueinander definiert jeweils zwei zueinander orthogonale geometrische Achsen, um welche eine Kopfplatte (dort Deckplatte) verkippbar ist. Das heißt, hier wirken jeweils zwei der Piezoaktoren als Lager für die Verkippung der Kopfplatte um eine der geometrischen Achsen. Die einzelnen Ausführungen der Piezo-Spiegelkippsysteme unterscheiden sich durch den möglichen Kippwinkel, welcher mittels Piezoaktoren unterschiedlichen Hubs realisiert wird. Als Anwendungsgebiete werden die Lasertechnik, Scannersysteme, die Feinjustierung von Präzisionsspiegeln, optische Aufbauten und die Medizintechnik genannt.Piezosysteme Jena GmbH offers two series of piezo mirror tilting systems via its website http://www.piezosysteme.de, the series PSH 1-4 with three piezo actuators and the series PSH x / 2 with four piezo actuators. The arrangement of the piezoelectric actuators to each other defines two mutually orthogonal geometric axes about which a top plate (there cover plate) is tilted. This means that in each case two of the piezoactuators act as bearings for tilting the top plate about one of the geometric axes. The individual versions of the piezo mirror tilt systems differ by the possible tilt angle, which is realized by means of piezo actuators of different strokes. Areas of application include laser technology, scanner systems, the fine adjustment of precision mirrors, optical structures and medical technology.

Die Kippvorrichtungen der vorgenannten Publikationen sind lediglich als Prinziplösungen offenbart. Allein durch die Realisierung der Prinziplösungen ist jedoch bei einer beliebigen Anordnung der Kippvorrichtung im Raum eine definierte Bewegung der Kopfplatte nicht gewährleistet. Aus den Publikationen kann keine Information entnommen werden, welche Maßnahmen getroffen werden, dass die Kopfplatte neben den beiden rotatorischen und, wie in der zweitgenannten Publikation, der Piezosysteme Jena GmbH, gewünscht, dem einen translatorischen begrenzten Freiheitsgrad keine weiteren Freiheitsgrade aufweist, damit sich die Kopfplatte nur definiert bewegen kann. Es müssen zwingend zusätzliche Mittel vorhanden sein, die eine permanente Anlage der Kopfplatte an den Piezoaktoren sichern. Es wird angenommen, dass diese Mittel wenigstens eine geringe Haltekraft bewirken, die der Kraftwirkung der Piezoaktoren entgegenwirkt. Sofern hierfür nur die Gewichtskraft der Kopfplatte genutzt werden sollte, könnte die Kippvorrichtung nur sehr beschränkt, in einer horizontalen Aufstellung verwendet werden.The tilting devices of the aforementioned publications are disclosed only as principle solutions. But by the realization of the principle solutions, a defined movement of the top plate is not guaranteed in any arrangement of the tilting device in space. From the publications no information can be found, which measures are taken, that the top plate next to the two rotary and, as in the second mentioned publication, the piezo systems Jena GmbH, desired, the one translational limited degree of freedom has no further degrees of freedom, so that the top plate can only move in a defined way. It is imperative that additional funds be available to ensure permanent installation of the top plate on the piezo actuators. It is assumed that these means cause at least a small holding force, which counteracts the force of the piezoelectric actuators. If only the weight of the top plate should be used for this purpose, the tilting device could be used only very limited, in a horizontal position.

In der Patentschrift DE 198 33 904 C2 ist eine Kippvorrichtung (dort Verstelleinrichtung) zur Positionierung eines Kipptisches offenbart, mit drei thermoelektrischen Hubelementen zum Verkippen, die mit einem Winkel von 120° zueinander und an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks unter dem Kipptisch angeordnet sind.In the patent DE 198 33 904 C2 discloses a tilting device (there adjusting device) for positioning a tilting table, with three thermoelectric lifting elements for tilting, which are arranged at an angle of 120 ° to each other and at the vertices of an equilateral triangle below the tilting table.

Die DE 198 33 905 C2 beschreibt eine Kippvorrichtung (dort Verstelleinrichtung) zur Positionierung eines Kipptisches mit vier identischen Piezoaktoren (dort Piezoeinheiten) an vier rotationssymmetrisch angeordneten Punkten eines Kipptisches. Zum Kippen werden hier die jeweils diagonal gegenüberliegenden Piezoaktoren antiparallel betrieben, während die jeweils anderen beiden Piezoaktoren als Gelenke dienen. Der Kipptisch kann so um zwei Achsen gekippt werden. Die Verbindung zwischen den thermoelektrischen Positioniereinheiten oder den Piezoaktoren zum Kipptisch wird in beiden Schriften nicht näher erläutert.The DE 198 33 905 C2 describes a tilting device (there adjusting device) for positioning a tilting table with four identical piezoelectric actuators (there piezo units) at four rotationally symmetrically arranged points of a tilting table. For tilting, the diagonally opposite piezo actuators are operated in antiparallel, while the other two piezoactuators serve as joints. The tilting table can be tilted about two axes. The connection between the thermoelectric positioning units or the piezo actuators to the tilting table is not explained in detail in both documents.

Eine Kippspiegelanordnung wird in der Patentschrift EP 0 726 479 B1 beschrieben. Der Kippspiegel ist unterhalb seiner Spiegeloberfläche mittels eines zentrischen Punktlagers auf einem Basiskörper aufgesetzt. An einem unterhalb des Punktlagers angeordneten Halterungskörper des Kippspiegels wird dieser mittels Federkraft im Punktlager gehalten. Die Verkippung des Spiegels erfolgt mit zwei Piezoaktoren, die in radialer Richtung zur Spiegelachse auf den Halterungskörper wirken und die eine Verkippung des Spiegels um zwei orthogonale Raumachsen ermöglichen.A tilting mirror arrangement is disclosed in the patent EP 0 726 479 B1 described. The tilting mirror is mounted below its mirror surface by means of a centric point bearing on a base body. At a arranged below the point bearing support body of the tilting mirror this is held by spring force in the point bearing. The tilting of the mirror is done with two Piezoelectric actuators, which act in the radial direction to the mirror axis on the support body and allow tilting of the mirror about two orthogonal spatial axes.

Die Patentschrift US 7 598 688 B2 beschreibt eine Kippvorrichtung für eine ebene Kopfplatte, die zentrisch mit einem Kugelgelenk in der Kippvorrichtung aufgenommen ist. Das Kugelgelenk wird durch eine senkrecht stehende zentrale Stütze getragen, die radial gleichmäßig verteilt von Linearelementen umgeben ist, mit denen die Kopfplatte im Kugelgelenk verkippt werden kann. Als Linearelemente dienen mindestens zwei Elektromagnete (aktiv) und zwei Spiralfedern (passiv), die eine Kraftwirkung auf die ferromagnetische Kopfplatte ausüben. Die Kraftwirkung der Spiralfedern wirkt der der Elektromagnete entgegen. In einer Ausführung der Kippvorrichtung kann die Gegenkraft auch mittels Dauermagneten erzeugt werden.The patent US Pat. No. 7,598,688 B2 describes a tilting device for a flat top plate, which is received centrally with a ball joint in the tilting device. The ball joint is supported by a vertical central support, which is radially evenly distributed surrounded by linear elements with which the head plate can be tilted in the ball joint. As a linear elements serve at least two electromagnets (active) and two coil springs (passive), which exert a force on the ferromagnetic top plate. The force of the coil springs counteracts that of the electromagnets. In one embodiment of the tilting device, the counterforce can also be generated by means of permanent magnets.

Eine ähnliche Kippvorrichtung ist in der Patentschrift US 8 035 876 B2 offenbart. In einer Ausführung der Vorrichtung ist der Kipptisch kardanisch in der Kippvorrichtung gelagert. Dazu ist der Kipptisch drehbar um eine erste Raumachse in einem ihn umgebenden Rahmen aufgenommen, der drehbar um eine zweite orthogonal angeordnete Raumachse in einer Halterung gelagert ist. Der Kipptisch und der Rahmen werden mittels Magnetfeldwirkung von jeweils zwei angesteuerten elektromagnetischen Spulen um die Raumachsen bewegt.A similar tilting device is in the patent US Pat. No. 8,035,876 B2 disclosed. In one embodiment of the device, the tilting table is gimballed in the tilting device. For this purpose, the tilting table is rotatably received about a first spatial axis in a surrounding frame, which is rotatably mounted about a second orthogonally arranged spatial axis in a holder. The tilting table and the frame are moved by the magnetic field effect of two controlled electromagnetic coils around the spatial axes.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Kippvorrichtung mit zwei zueinander orthogonalen geometrischen Achsen und Linearaktoren zu schaffen, die keine zusätzlichen Mittel umfasst, die eine Kraftwirkung auf die Linearaktoren ausüben.It is the object of the invention to provide a tilting device with two mutually orthogonal geometric axes and linear actuators, which does not include additional means exerting a force on the linear actuators.

Diese Aufgabe wird für eine Kippvorrichtung mit zwei zueinander orthogonalen geometrischen Achsen, die sich in einem Drehpunkt schneiden, umfassend einen Grundkörper, eine Kopfplatte und vier Linearelemente, jeweils mit einer Längsachse und einer veränderbaren Länge, die jeweils in Richtung ihrer Längsachse eine von der Änderung ihrer Länge abhängige Kraft erzeugen können, gelöst. Die Linearelemente sind jeweils durch ein erstes Ende und ein zweites Ende in ihrer Länge begrenzt. Ihre Längsachsen sind in der Nulllage orthogonal zu den geometrischen Achsen ausgerichtet.This object is for a tilting device with two mutually orthogonal geometric axes intersecting in a fulcrum comprising a main body, a top plate and four linear elements, each having a longitudinal axis and a variable length, each in the direction of its longitudinal axis one of the change of their Can generate length-dependent force, solved. The linear elements are each limited by a first end and a second end in their length. Their longitudinal axes are aligned in the zero position orthogonal to the geometric axes.

Es ist eine Adapterplatte mit einem den Drehpunkt umschließenden Durchgangsloch vorhanden und eine erste der zwei geometrischen Achsen ist durch eine das Durchgangsloch aussparende, zweigeteilte erste mechanische Achse verkörpert, die in am Grundkörper vorhandenen Lagerböcken und in der Adapterplatte gelagert ist.There is an adapter plate with a through hole enclosing the fulcrum, and a first of the two geometric axes is embodied by a through-hole-sparing, two-part first mechanical axis supported in bearing blocks provided on the main body and in the adapter plate.

Ein erstes und ein zweites der vier Linearelemente sind an der Adapterplatte jeweils mit ihrem zweiten Ende angreifend angeordnet und stehen über ihr erstes Ende mit dem Grundkörper in Verbindung, wobei deren Längsachsen jeweils mit einem senkrechten Abstand zur ersten geometrischen Achse versetzt angeordnet sind und wenigstens eines dieser zwei an der Adapterplatte angreifend angeordneten Linearelemente ein Linearaktor ist.A first and a second of the four linear elements are arranged on the adapter plate attacking each with its second end and communicate with each other via their first end to the base body, wherein the longitudinal axes are each offset at a vertical distance from the first geometric axis and at least one of these two on the adapter plate attacking arranged linear elements is a linear actuator.

Eine zweite der zwei geometrischen Achsen ist durch eine zweite mechanische Achse verkörpert, die in an der Kopfplatte vorhandenen Lagerböcken und der Adapterplatte gelagert ist.A second of the two geometric axes is embodied by a second mechanical axis which is mounted in bearing blocks provided on the top plate and the adapter plate.

Ein drittes der vier Linearelemente ist ein Linearaktor, der an der Kopfplatte mit seinem zweiten Ende angreifend angeordnet ist, wobei die Kopfplatte und/oder das dritte Linearelement durch das Durchgangsloch hindurch ragt, und das dritte Linearelement über sein erstes Ende mit dem Grundkörper in Verbindung steht, wobei dessen Längsachse die erste geometrische Achse schneidend und zum Drehpunkt einen senkrechten Abstand aufweisend angeordnet ist.A third of the four linear elements is a linear actuator, which is arranged on the top plate attacking with its second end, wherein the top plate and / or the third linear element protrudes through the through hole, and the third linear element is connected via its first end to the base body with its longitudinal axis intersecting the first geometric axis and having a vertical distance to the fulcrum.

Ein viertes der vier Linearelemente ist mit seinem zweiten Ende an der Kopfplatte angreifend angeordnet, wobei dessen Längsachse zur zweiten geometrischen Achse einen senkrechten Abstand aufweist.A fourth of the four linear elements is arranged with its second end acting on the top plate, wherein the longitudinal axis to the second geometric axis has a vertical distance.

Das vierte Linearelement kann ein vorgespanntes Federelement sein, das über sein erstes Ende vorteilhaft mit der Adapterplatte in Verbindung steht.The fourth linear element may be a prestressed spring element, which is advantageously connected to the adapter plate via its first end.

Das vierte Linearelement kann auch ein Linearaktor sein, wobei dessen Längsachse die erste geometrische Achse schneidend und zum Drehpunkt einen Abstand aufweisend angeordnet ist. Vorteilhaft steht sein erstes Ende mit dem Grundkörper in Verbindung.The fourth linear element may also be a linear actuator, the longitudinal axis of which is arranged to intersect the first geometric axis and to be at a distance from the fulcrum. Advantageously, its first end is connected to the main body.

Auch die zweite mechanische Achse kann vorteilhaft eine das Durchgangsloch aussparende, zweigeteilte Achse sein.The second mechanical axis can advantageously also be a two-part axle that eliminates the through-hole.

Es kann von Vorteil sein, wenn das erste Linearelement, das ein Linearaktor ist, als Piezoaktor ausgeführt ist und das zweite Linearelement ein vorgespanntes Federelement ist.It may be advantageous if the first linear element, which is a linear actuator, is designed as a piezoactuator and the second linear element is a prestressed spring element.

Ebenso kann es von Vorteil sein, wenn das erste und das zweite Linearelement Linearaktoren sind, die als Piezoaktoren ausgeführt sind und deren senkrechte Abstände zur ersten geometrischen Achse gleich groß sind.It may also be advantageous if the first and the second linear element are linear actuators, which are designed as piezoelectric actuators and their vertical distances from the first geometric axis are equal.

Vorteilhaft ist das als Linearaktor ausgeführte dritte Linearelement ein Piezoaktor. The third linear element designed as a linear actuator is advantageously a piezoactuator.

Der Grundkörper, die Adapterplatte und die Kopfplatte können aus einem Körper hergestellt sein, wobei die beiden mechanischen Achsen durch Festkörperverbindungen gebildet werden.The main body, the adapter plate and the top plate can be made of a body, wherein the two mechanical axes are formed by solid compounds.

Vorteilhaft sind an den zweiten Enden der gegebenenfalls als Piezoaktoren ausgeführten Linearelemente Kugelgelenke ausgebildet.Ball joints are advantageously formed at the second ends of the optionally designed as a piezo actuators linear elements.

Auch sind die Verbindungen der ersten Enden der gegebenenfalls als Piezoaktoren ausgeführten Linearelemente mit dem Grundköper mittelbare Verbindungen über durch den Grundkörper geschraubte Schrauben, mittels derer die Linearelemente mechanisch vorgespannt werden können.Also, the connections of the first ends of the optionally executed as a piezo actuators linear elements with the Grundköper are indirect connections via screws screwed through the body, by means of which the linear elements can be mechanically biased.

Die Erfindung soll nachfolgend durch ein Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen beschrieben werden. Hierbei zeigen:The invention will be described below by an embodiment with reference to drawings. Hereby show:

1a eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispieles, 1a a side view of a first embodiment,

1b eine Draufsicht eines Ausführungsbeispieles gemäß 1a, 1b a plan view of an embodiment according to 1a .

1c einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles gemäß 1a mit einer Schnittführung Y-Y wie in 1b gezeigt, 1c a longitudinal section of an embodiment according to 1a with a cut YY like in 1b shown,

1d einen ersten Querschnitt eines Ausführungsbeispieles gemäß 1a mit einer Schnittführung X₁-X₁, wie in 1a gezeigt, und 1d a first cross section of an embodiment according to 1a with a cut X ₁ -X ₁ , as in 1a shown, and

1e einen zweiten Querschnitt eines Ausführungsbeispieles gemäß 1a mit einer Schnittführung X₂-X₂, wie in 1a gezeigt. 1e a second cross section of an embodiment according to 1a with a cut X ₂ -X ₂ , as in 1a shown.

Die Kippvorrichtung weist grundsätzlich in jedem Ausführungsbeispiel, so auch in dem ersten Ausführungsbeispiel, gezeigt in den 1a, 1b und 1d, zwei zueinander orthogonale geometrische Achsen 1.0, 2.0 auf, die sich in einem Drehpunkt P schneiden, und umfasst einen Grundkörper 3, eine Kopfplatte 4, eine Adapterplatte 6 und vier Linearelemente 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, jeweils mit einer Längsachse 5.1.0, 5.2.0, 5.3.0, 5.4.0. Die vier Linearelemente 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 haben jeweils eine veränderbare Länge l in Richtung ihrer Längsachse 5.1.0, 5.2.0, 5.3.0, 5.4.0, sind jeweils durch ein erstes Ende 5.1.1, 5.2.1, 5.3.1, 5.4.1 und ein zweites Ende 5.1.2, 5.2.2, 5.3.2, 5.4.2 in ihrer Länge l begrenzt und erzeugen eine von der Änderung ihrer Länge l abhängige Kraft. Die Längsachsen 5.1.0, 5.2.0, 5.3.0, 5.4.0 sind in der Nulllage orthogonal zu den geometrischen Achsen 1.0, 2.0 ausgerichtet.The tilting device basically has in each embodiment, as in the first embodiment shown in the 1a . 1b and 1d , two orthogonal geometric axes 1.0 . 2.0 on, which intersect at a pivot point P, and comprises a main body 3 , a headstock 4 , an adapter plate 6 and four linear elements 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.4 each with a longitudinal axis 5.1.0 . 5.2.0 . 5.3.0 . 5.4.0 , The four linear elements 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.4 each have a variable length l in the direction of its longitudinal axis 5.1.0 . 5.2.0 . 5.3.0 . 5.4.0 , are each through a first end 5.1.1 . 5.2.1 . 5.3.1 . 5.4.1 and a second end 5.1.2 . 5.2.2 . 5.3.2 . 5.4.2 limited in length l and produce a dependent on the change in their length l force. The longitudinal axes 5.1.0 . 5.2.0 . 5.3.0 . 5.4.0 are in the zero position orthogonal to the geometric axes 1.0 . 2.0 aligned.

Die Adapterplatte 6 weist ein Durchgangsloch 6.1, welches den Drehpunkt P umschließt, und eine das Durchgangsloch 6.1 aussparende, zweigeteilte erste mechanische Achse 1, welche die erste der zwei geometrischen Achsen 1.0 verkörpert, auf. Die erste mechanische Achse 1 ausgeführt als zwei Bolzen, ist in am Grundkörper 3 vorhandenen Lagerböcken 3.1 und in der Adapterplatte 6 gelagert, wobei die Adapterplatte 6 gegenüber dem Grundkörper 3 nur einen Freiheitsgrad aufweist, nämlich eine Drehbewegung um die erste geometrische Achse 1.0 zwischen zwei Endlagen.The adapter plate 6 has a through hole 6.1 , which encloses the pivot point P, and a through hole 6.1 aussparende, two-part first mechanical axis 1 which are the first of the two geometric axes 1.0 embodied, up. The first mechanical axis 1 engineered as two bolts, is in at the main body 3 existing storage blocks 3.1 and in the adapter plate 6 stored, with the adapter plate 6 opposite the main body 3 has only one degree of freedom, namely a rotational movement about the first geometric axis 1.0 between two end positions.

Ein erstes und ein zweites der vier Linearelemente 5.1, 5.2 sind jeweils mit ihrem zweiten Ende 5.1.2, 5.2.2 an der Adapterplatte 6 angreifend angeordnet und stehen über ihr erstes Ende 5.1.1, 5.2.1 mit dem Grundkörper 3 in Verbindung. Dabei sind deren Längsachsen 5.1.0, 5.2.0 jeweils mit einem senkrechten Abstand a₁, a₂ zur ersten geometrischen Achse 1.0 versetzt angeordnet, wobei wenigstens das erste oder das zweite Linearelement 5.1, 5.2 ein Linearaktor ist.A first and a second of the four linear elements 5.1 . 5.2 are each with their second end 5.1.2 . 5.2.2 on the adapter plate 6 arranged attacking and stand over their first end 5.1.1 . 5.2.1 with the main body 3 in connection. Their longitudinal axes are 5.1.0 . 5.2.0 each with a vertical distance a ₁ , a ₂ to the first geometric axis 1.0 arranged offset, wherein at least the first or the second linear element 5.1 . 5.2 is a linear actuator.

Die zweite der zwei geometrischen Achsen 2.0 ist durch eine zweite mechanische Achse 2 verkörpert, die in an der Kopfplatte 4 vorhandenen Lagerböcken 4.1 und der Adapterplatte 6 gelagert ist, wobei die Kopfplatte 4 nur einen Freiheitsgrad gegenüber der Adapterplatte 6 aufweist, nämlich eine Drehbewegung um die zweite geometrische Achse 2.0, zwischen zwei Endlagen.The second of the two geometric axes 2.0 is through a second mechanical axis 2 embodied in on the top plate 4 existing storage blocks 4.1 and the adapter plate 6 is stored, the top plate 4 only one degree of freedom with respect to the adapter plate 6 has, namely a rotational movement about the second geometric axis 2.0 , between two end positions.

Ein drittes der vier Linearelemente 5.3 ist ein Linearaktor, der an der Kopfplatte 4 mit seinem zweiten Ende 5.3.2 angreifend angeordnet ist, wobei sowohl die Kopfplatte 4 als auch das dritte Linearelement 5.3 durch das Durchgangsloch 6.1 hineinragt. Über sein erstes Ende 5.3.1 steht das dritte Linearelement 5.3 mit dem Grundkörper 3 in Verbindung, wobei dessen Längsachse 5.3.0 die erste geometrische Achse 1.0 schneidend und zum Drehpunkt P einen Abstand a₃ aufweisend angeordnet ist.A third of the four linear elements 5.3 is a linear actuator attached to the top plate 4 with his second end 5.3.2 is arranged attacking, with both the top plate 4 as well as the third linear element 5.3 through the through hole 6.1 protrudes. About his first end 5.3.1 is the third linear element 5.3 with the main body 3 in conjunction with its longitudinal axis 5.3.0 the first geometric axis 1.0 cutting and the pivot point P at a distance a ₃ is arranged comprising.

Ein viertes der vier Linearelemente 5.4 ist an der Kopfplatte 4 mit seinem zweiten Ende 5.4.2 angreifend angeordnet, wobei dessen Längsachse 5.4.0 zur zweiten mechanischen Achse 2 mit einem senkrechten Abstand a₄ angeordnet ist.A fourth of the four linear elements 5.4 is at the top plate 4 with his second end 5.4.2 attacking arranged, with its longitudinal axis 5.4.0 to the second mechanical axis 2 is arranged at a vertical distance a ₄ .

Das vierte Linearelement 5.4 kann ein vorgespanntes Federelement sein, welches vorteilhaft, anstatt mit dem Grundkörper 3, über sein erstes Ende 5.4.1 mit der Adapterplatte 6 in Verbindung steht.The fourth linear element 5.4 may be a biased spring element, which is advantageous, rather than with the main body 3 , about his first end 5.4.1 with the adapter plate 6 communicates.

Es kann ebenso ein Linearaktor sein, der vorteilhaft mit seinem ersten Ende 5.4.1 mit dem Grundkörper 3 in Verbindung steht. Im Falle, dass das vierte Linearelement 5.4 ein Linearaktor ist, muss dessen Längsachse 5.4.0 ebenso wie Längsachse 5.3.0 des als Linearaktor ausgeführten dritten Linearelementes 5.3 die erste geometrische Achse 1.0 schneidend angeordnet sein. Die Abstände a₃ und a₄ sollen dann gleich sein.It can also be a linear actuator that is beneficial with its first end 5.4.1 with the main body 3 communicates. In the case of the fourth linear element 5.4 is a linear actuator, must its longitudinal axis 5.4.0 as well as longitudinal axis 5.3.0 of designed as a linear actuator third linear element 5.3 the first geometric axis 1.0 be arranged cutting. The distances a ₃ and a ₄ are then to be equal.

Wenn das vierte Linearelement 5.4 mit dem Grundkörper 3 in Verbindung stehen soll, muss eine zweite Durchgangsbohrung vorhanden sein, durch die hindurch das vierte Linearelement 5.4 mit der Kopfplatte 4 in Verbindung steht.If the fourth linear element 5.4 with the main body 3 should be in communication, a second through hole must be present through which the fourth linear element 5.4 with the head plate 4 communicates.

Die Ausführung einer Kippvorrichtung, bei der das dritte und das vierte Linearelement 5.3, 5.4 als Linearaktoren ausgeführt sind, ermöglicht die Ausführung der Kippvorrichtung als eine Einrichtung zur mechanischen Manipulation der Kopfplatte 4.The embodiment of a tilting device, in which the third and the fourth linear element 5.3 . 5.4 are designed as linear actuators, allows the execution of the tilting device as a means for mechanical manipulation of the top plate 4 ,

Bei einer Ausführung der Kopfplatte als optischer Spiegel kann hiermit die Krümmung der Spiegelfläche verändert werden.In an embodiment of the top plate as an optical mirror hereby the curvature of the mirror surface can be changed.

Bei einer Ausführung als Rütteltisch können durch eine gesteuerte Änderung der Krümmung Spezialeffekte, z. B. bei der Sortierung, Verteilung und Sammlung von Kleinstteilen, erzielt werden.In a version as a vibrating table can be controlled by a change in the curvature special effects, eg. As in the sorting, distribution and collection of very small parts, can be achieved.

Die Ausführungsbeispiele der Kippvorrichtung unterscheiden sich in der Ausführung und Anordnung der Linearelemente 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 zu den mechanischen Achsen 1, 2. Dabei kann jede mögliche Ausführung und Anordnung des ersten und zweiten Linearelementes 5.1, 5.2, mit welchen eine Verkippung der Adapterplatte 6 gegenüber dem Grundkörper 3 bewirkt werden kann, mit jeder möglichen Ausführung und Anordnung des dritten und vierten Linearelementes 5.3, 5.4, mit welchen eine Verkippung der Kopfplatte 4 gegenüber der Adapterplatte 6 bewirkt werden kann, kombiniert werden.The embodiments of the tilting device differ in the design and arrangement of the linear elements 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.4 to the mechanical axes 1 . 2 , In this case, every possible embodiment and arrangement of the first and second linear element 5.1 . 5.2 , with which a tilting of the adapter plate 6 opposite the main body 3 can be effected with every possible design and arrangement of the third and fourth linear element 5.3 . 5.4 , with which a tilt of the top plate 4 opposite the adapter plate 6 can be combined.

Jede mögliche Ausführung und Anordnung der vier Linearelemente 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 ist mit einer diskreten Ausführung des Grundkörpers 3, der Adapterplatte 6, der Kopfplatte 4 und deren Verbindungen untereinander ebenso kombinierbar wie mit einer monolithischen Ausführung, bei welcher der Grundkörper 3, die Adapterplatte 6, die Kopfplatte 4 und die Verbindungen untereinander aus einem Körper hergestellt sind, das heißt, die beiden mechanischen Achsen 1, 2 durch Festkörperverbindungen gebildet sind. Auch eine Kombination diskreter und monolithischer Bauteile kann von Vorteil sein. So kann es für die Montage vorteilhaft sein, wenn z. B. die Kopfplatte 4 und die Adapterplatte 6 sowie ihre Verbindung über die zweite mechanische Achse 2 monolithisch ausgeführt sind und der Grundkörper 3 mit der Adapterplatte 6 über eine diskrete mechanische Achse, zum Beispiel gebildet durch zwei in Lagerböcken gelagerte Bolzen, ausgeführt ist.Any design and arrangement of the four linear elements 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.4 is with a discrete version of the main body 3 , the adapter plate 6 , the head plate 4 and their compounds can be combined with each other as well as with a monolithic design in which the basic body 3 , the adapter plate 6 , the headstock 4 and the interconnections are made of one body, that is, the two mechanical axes 1 . 2 are formed by solid compounds. A combination of discrete and monolithic components can also be advantageous. So it may be advantageous for the assembly, if z. B. the top plate 4 and the adapter plate 6 and their connection via the second mechanical axis 2 are executed monolithic and the main body 3 with the adapter plate 6 via a discrete mechanical axis, for example formed by two bolts mounted in bearing blocks, is executed.

Die vier Linearelemente 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 können entweder paarweise beide als Linearaktoren ausgeführt sein, das heißt, ihre Längenänderung ist aktiv ansteuerbar. Hierfür können vorteilhaft Piezoaktoren, aber auch andere Linearaktoren, wie beispielsweise Spindelstelltriebe oder Pneumatik- bzw. Hydraulikzylinder, verwendet werden. Oder sie können paarweise als ein Linearaktor und ein passives Linearelement ausgeführt sein, welches eine Längenänderung in Verbindung mit der Verkippung der Adapterplatte 6 bzw. der Kopfplatte 4 zwischen zwei Endlagen erfährt. Für Letzteres kommen Federelemente im weitesten Sinne in Frage, wie Schraubenfedern, Biegefedern, Torsionsfedern, Elastomerfedern, Membranen oder flexible Festkörperverbindungen.The four linear elements 5.1 . 5.2 . 5.3 and 5.4 can either be executed in pairs as linear actuators, that is, their change in length is actively controlled. For this purpose, piezoelectric actuators, but also other linear actuators, such as spindle actuators or pneumatic or hydraulic cylinders can be used advantageously. Or they may be designed in pairs as a linear actuator and a passive linear element, which is a change in length in conjunction with the tilt of the adapter plate 6 or the top plate 4 experiences between two end positions. For the latter are spring elements in the broadest sense in question, such as coil springs, spiral springs, torsion springs, elastomeric springs, membranes or flexible solid compounds.

Im Falle einer paarweisen Verwendung von zwei Linearaktoren werden diese während der Verkippung gegenläufig angesteuert. Von einer Nulllage aus kann proportional zu einem gegenläufig änderbaren Steuersignal deren Länge verlängert oder verkürzt werden. In der genannten Nulllage der Linearaktoren ist die Adapterplatte 6 gegenüber dem Grundkörper 3 bzw. die Kopfplatte 4 gegenüber der Adapterplatte 6 nicht verkippt. Die beiden Linearaktoren müssen zwingend bezogen auf die jeweilige geometrische Achse 1.0, 2.0 auf der jeweils gegenüberliegenden Seite an der Kopfplatte 4 bzw. der Adapterplatte 6 angreifen. Sie müssen jeweils so dimensioniert und mit einem senkrechten Abstand zur jeweiligen geometrischen Achse 1.0, 2.0 angeordnet sein, dass mit ihrer Längenänderung ein ausreichend großer Kippwinkel bewirkt wird, um die Adapterplatte 6 bzw. die Kopfplatte 4 in eine der Endlagen zu kippen.In the case of a pairwise use of two linear actuators they are driven in opposite directions during tilting. From a zero position, its length can be lengthened or shortened in proportion to a control signal which can be changed in the opposite direction. In the mentioned zero position of the linear actuators is the adapter plate 6 opposite the main body 3 or the top plate 4 opposite the adapter plate 6 not tilted. The two linear actuators must necessarily refer to the respective geometric axis 1.0 . 2.0 on the opposite side of the headstock 4 or the adapter plate 6 attack. They must each be dimensioned and with a vertical distance to the respective geometric axis 1.0 . 2.0 be arranged that with its change in length, a sufficiently large tilt angle is effected to the adapter plate 6 or the top plate 4 to tilt into one of the end positions.

Im Falle einer paarweisen Verwendung von einem Linearaktor und einem Federelement befindet sich der Linearaktor in einer Endlage in der Nulllage. Zur Verkippung der Adapterplatte 6 gegenüber dem Grundkörper 3 bzw. der Kopfplatte 4 gegenüber der Adapterplatte 6 in die andere Endlage wird das Steuersignal erhöht und das Federelement zunehmend gespannt. Bei dem Federelement kann es sich um eine Druckfeder oder Zugfeder handeln.In the case of a pairwise use of a linear actuator and a spring element, the linear actuator is in an end position in the zero position. For tilting the adapter plate 6 opposite the main body 3 or the top plate 4 opposite the adapter plate 6 in the other end position, the control signal is increased and the spring element increasingly stretched. The spring element may be a compression spring or a tension spring.

Im Falle einer Zugfeder muss diese bezogen auf die jeweilige geometrische Achse 1.0, 2.0 auf der gleichen Seite an der Kopfplatte 4 bzw. der Adapterplatte 6 angreifen wie der Linearaktor.In the case of a tension spring, this must relate to the respective geometric axis 1.0 . 2.0 on the same side on the headstock 4 or the adapter plate 6 attack like the linear actuator.

Im Falle einer Druckfeder muss diese bezogen auf die jeweilige geometrische Achse 1.0, 2.0 auf der gegenüberliegenden Seite an der Kopfplatte 4 bzw. der Adapterplatte 6 angreifen als der Linearaktor.In the case of a compression spring this must be based on the respective geometric axis 1.0 . 2.0 on the opposite side on the headstock 4 or the adapter plate 6 attack as the linear actuator.

Der Linearaktor und das Federelement müssen jeweils so dimensioniert und mit einem senkrechten Abstand a₁, a₂, a₃, a₄ zur jeweiligen geometrischen Achse 1.0, 2.0, um die sie eine Verkippung bewirken sollen, angeordnet sein, dass mit ihrer Längenänderung ein ausreichend großer Kippwinkel bewirkt wird, um die Adapterplatte 6 bzw. die Kopfplatte 4 bis in eine der Endlagen zu kippen. Im Unterschied zur paarweise Verwendung von zwei Linearaktoren kann es bei einer Verwendung eines Linearaktors und eines Federelementes zu keinem Zwang kommen.The linear actuator and the spring element must each be so dimensioned and with a vertical distance a ₁ , a ₂ , a ₃ , a ₄ to the respective geometric axis 1.0 . 2.0 They give a tilt should be arranged, arranged that with their change in length, a sufficiently large tilt angle is effected to the adapter plate 6 or the top plate 4 tilt up to one of the end positions. In contrast to the pairwise use of two linear actuators, there can be no compulsion when using a linear actuator and a spring element.

Dass zur Verkippung der Adapterplatte 6 als erstes und zweites Linearelement 5.1, 5.2 sowohl zwei Linearaktoren als auch ein Linearaktor und ein vorgespanntes Federelement verwendet werden können, ergibt sich durch deren einseitige Lagerung mit jeweils ihrem ersten Ende 5.1.1, 5.2.1 im Grundkörper 3. Damit beide Linearaktoren zwangsfrei mit ihrem zweiten Ende 5.1.2, 5.2.2 an der Adapterplatte 6 anliegen, unabhängig von dem Kippwinkel, um den die Adapterplatte 6 um die erste geometrische Achse 1.0 verkippt ist, müssen sie eine definierte gegenläufige Längenänderung erfahren, die ausschließlich durch deren senkrechte Abstände a₁, a₂ und den Kippwinkel bestimmt ist.That for tilting the adapter plate 6 as first and second linear element 5.1 . 5.2 Both two linear actuators and a linear actuator and a biased spring element can be used results from their one-sided storage, each with its first end 5.1.1 . 5.2.1 in the main body 3 , So that both linear actuators force-free with their second end 5.1.2 . 5.2.2 on the adapter plate 6 abut, regardless of the tilt angle to the the adapter plate 6 around the first geometric axis 1.0 tilted, they must undergo a defined opposing change in length, which is determined solely by their vertical distances a ₁ , a ₂ and the tilt angle.

Auch von dem dritten und vierten Linearelement 5.3, 5.4 muss eines ein Linearaktor sein, um eine gezielte Verkippung der Kopfplatte 4 gegenüber der Adapterplatte 6 bewirken zu können. Das dritte Linearelement 5.3 wird als dieser Linearaktor ausgeführt. Damit das dritte Linearelement 5.3 unbeeinflusst von einer Kippwinkelposition angesteuert und auf die Kopfplatte 4 wirken kann, steht es ebenfalls mit seinem ersten Ende 5.3.1 mit dem Grundkörper 3 in Verbindung. In der Adapterplatte 6 ist ein Durchgangsloch 6.1 vorgesehen, durch das hindurch das dritte Linearelement 5.3 mit seinem zweiten Ende 5.3.2 an der Kopfplatte 4 anliegt. Indem das dritte Linearelement 5.3 so angeordnet ist, dass seine Längsachse 5.3.0 die erste geometrische Achse 1.0 schneidet, liegt es stets, ohne dass es eine Längenänderung erfahren muss, an der Kopfplatte 4 an, die bei einer Verkippung der Adapterplatte 6 zum Grundkörper 3 zwar in ihrer Relativlage zur Adapterplatte 6 verharrt, jedoch mit der Adapterplatte 6 gegenüber dem Grundkörper 3 verkippt wird. Dass die Längsachse 5.3.0 des dritten Linearelements 5.3 zur ersten geometrischen Achse 1.0 schneidend angeordnet ist, ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung.Also from the third and fourth linear element 5.3 . 5.4 One must be a linear actuator to allow for targeted tilting of the top plate 4 opposite the adapter plate 6 to be able to effect. The third linear element 5.3 is executed as this linear actuator. So that the third linear element 5.3 unaffected by a tilt angle position and driven to the top plate 4 it can also be effective with its first end 5.3.1 with the main body 3 in connection. In the adapter plate 6 is a through hole 6.1 provided, through which the third linear element 5.3 with his second end 5.3.2 on the top plate 4 is applied. By the third linear element 5.3 is arranged so that its longitudinal axis 5.3.0 the first geometric axis 1.0 cuts, it is always, without it must undergo a change in length, on the top plate 4 at the tilting of the adapter plate 6 to the main body 3 although in their relative position to the adapter plate 6 remains, but with the adapter plate 6 opposite the main body 3 is tilted. That the longitudinal axis 5.3.0 of the third linear element 5.3 to the first geometric axis 1.0 is arranged cutting, is an essential feature of the invention.

Das vierte Linearelement 5.4, welches mit seinem ersten Ende 5.4.1 mit der Adapterplatte 6 in Verbindung steht, ist als ein Federelement ausgeführt.The fourth linear element 5.4 , which with its first end 5.4.1 with the adapter plate 6 is connected, is designed as a spring element.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, gezeigt in den 1a bis 1e, sind das erste und das zweite Linearelement 5.1, 5.2 als Linearaktoren ausgeführt, nämlich als Piezoaktoren in Stapelbauweise. Sie sind identisch dimensioniert und ihre senkrechten Abstände a₁, a₂ zur ersten geometrischen Achse 1.0, siehe 1d, sind gleich groß. Das dritte Linearelement 5.3 ist ebenfalls ein Piezoaktor in Stapelbauweise und das vierte Linearelement 5.4 ist ein vorgespanntes Federelement, hier eine Druckfeder.According to a first embodiment, shown in the 1a to 1e , are the first and the second linear element 5.1 . 5.2 designed as linear actuators, namely as piezo actuators in stack construction. They are identically dimensioned and their vertical distances a ₁ , a ₂ to the first geometric axis 1.0 , please refer 1d , are the same size. The third linear element 5.3 is also a piezoelectric actuator in stack construction and the fourth linear element 5.4 is a prestressed spring element, here a compression spring.

Die zweite mechanische Achse 2 ist ebenfalls eine das Durchgangsloch 6.1 aussparende, zweigeteilte Achse. Dadurch kann das dritte Linearelement 5.3, welches zwingend auf der ersten geometrischen Achse 1.0 angeordnet ist, näher zur zweiten geometrischen Achse 2.0 angeordnet werden, womit ein vergleichsweise größerer Kippwinkel um die zweite geometrische Achse 2.0 bei gleicher Längenänderung des Piezoaktors bewirkt werden kann.The second mechanical axis 2 is also the through hole 6.1 aussparende, split axle. This allows the third linear element 5.3 , which is mandatory on the first geometric axis 1.0 is arranged closer to the second geometric axis 2.0 are arranged, whereby a relatively larger tilt angle about the second geometric axis 2.0 can be effected at the same change in length of the piezoelectric actuator.

Mit dem entsprechend gleichen Ziel, nämlich eine hohe Übersetzung der Längenänderung des ersten und des zweiten Linearelementes 5.1, 5.2 in einen Kippwinkel um die erste geometrische Achse 1.0 zu bewirken, sind die senkrechten Abstände a₁, a₂, um die das erste und das zweite Linearelement 5.1, 5.2 zur ersten geometrischen Achse 1.0 versetzt angeordnet sind, klein, nämlich kleiner als eine Querausdehnung b des ersten und des zweiten Linearelementes 5.1, 5.2. Dies ist möglich, wenn die zweigeteilte erste mechanische Achse 1 einen entsprechend großen Zwischenraum, größer als das Durchgangsloch 6.1, in der Adapterplatte 6 aufweist.With the same goal, namely a high translation of the change in length of the first and second linear element 5.1 . 5.2 in a tilt angle about the first geometric axis 1.0 to effect, are the vertical distances a ₁ , a ₂ , to which the first and the second linear element 5.1 . 5.2 to the first geometric axis 1.0 are arranged offset, small, namely smaller than a transverse extent b of the first and second linear element 5.1 . 5.2 , This is possible if the two-part first mechanical axis 1 a correspondingly large gap, larger than the through hole 6.1 , in the adapter plate 6 having.

Die zweiten Enden 5.1.2, 5.2.2, 5.3.2 der gegebenenfalls als Piezoaktoren ausgeführten Linearelemente 5.1, 5.2, 5.3 sind als Kugelgelenke ausgebildet, um bei der Kippung der Adapterplatte 6 bzw. der Kopfplatte 4 die Lageänderung des Grundkörpers 3 und der Adapterplatte 6 bzw. der Kopfplatte 4 auszugleichen. Weiterhin werden hierdurch die Montage und Demontage der Kippanordnung erleichtert.The second ends 5.1.2 . 5.2.2 . 5.3.2 optionally designed as a piezo actuators linear elements 5.1 . 5.2 . 5.3 are designed as ball joints, in order to tilt the adapter plate 6 or the top plate 4 the change in position of the body 3 and the adapter plate 6 or the top plate 4 compensate. Furthermore, thereby the assembly and disassembly of the tilting arrangement are facilitated.

Die Verbindungen der zweiten Enden 5.1.2, 5.2.2, 5.3.2 der gegebenenfalls als Piezoaktoren ausgeführten Linearelemente 5.1, 5.2, 5.3 mit dem Grundkörper 3 sind mittelbare Verbindungen über durch den Grundkörper 3 geschraubte Schrauben 7, mittels derer die Linearelemente 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 mechanisch vorgespannt werden können.The connections of the second ends 5.1.2 . 5.2.2 . 5.3.2 optionally designed as a piezo actuators linear elements 5.1 . 5.2 . 5.3 with the main body 3 are indirect connections through through the body 3 screwed screws 7 , by means of which the linear elements 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.4 can be mechanically biased.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1.01.0

erste geometrische Achsefirst geometric axis

11

erste mechanische Achse (im Grundkörper gelagert)first mechanical axis (stored in the main body)

2.02.0

zweite geometrische Achsesecond geometric axis

22

zweite mechanische Achse (in der Adapterplatte gelagert)second mechanical axis (stored in the adapter plate)

33

Grundkörperbody

3.13.1

Lagerbock am GrundkörperBearing block on the base body

44

Kopfplatteheadstock

4.14.1

Lagerbock an der KopfplatteBearing block on the top plate

5.15.1

erstes Linearelementfirst linear element

5.1.05.1.0

Längsachse des ersten LinearelementesLongitudinal axis of the first linear element

5.1.15.1.1

erstes Ende des ersten Linearelementesfirst end of the first linear element

5.1.25.1.2

zweites Ende des ersten Linearelementessecond end of the first linear element

5.25.2

zweites Linearelementsecond linear element

5.2.05.2.0

Längsachse des zweiten LinearelementesLongitudinal axis of the second linear element

5.2.15.2.1

erstes Ende des zweiten Linearelementesfirst end of the second linear element

5.2.25.2.2

zweites Ende des zweiten Linearelementessecond end of the second linear element

5.35.3

drittes Linearelementthird linear element

5.3.05.3.0

Längsachse des dritten LinearelementesLongitudinal axis of the third linear element

5.3.15.3.1

erstes Ende des dritten Linearelementesfirst end of the third linear element

5.3.25.3.2

zweites Ende des dritten Linearelementessecond end of the third linear element

5.45.4

viertes Linearelementfourth linear element

5.4.05.4.0

Längsachse des vierten LinearelementesLongitudinal axis of the fourth linear element

5.4.15.4.1

erstes Ende des vierten Linearelementesfirst end of the fourth linear element

5.4.25.4.2

zweites Ende des vierten Linearelementessecond end of the fourth linear element

66

Adapterplatteadapter plate

6.16.1

DurchgangslochThrough Hole

77

Schraubescrew

PP

Drehpunkt (gleich Schnittpunkt der geometrischen Achsen)Fulcrum (equal to intersection of geometric axes)

a₁ a ₁

senkrechter Abstand der Längsachse des ersten Linearelementes zur ersten geometrischen Achsevertical distance of the longitudinal axis of the first linear element to the first geometric axis

a₂ a ₂

senkrechter Abstand der Längsachse des zweiten Linearelementes zur ersten geometrischen Achsevertical distance of the longitudinal axis of the second linear element to the first geometric axis

a₃ a ₃

senkrechter Abstand der Längsachse des dritten Linearelementes zur zweiten geometrischen Achse (gleich Abstand zum Drehpunkt)vertical distance of the longitudinal axis of the third linear element to the second geometric axis (equal distance to the pivot point)

a₄ a ₄

senkrechter Abstand der Längsachse des vierten Linearelementes zur zweiten geometrischen Achsevertical distance of the longitudinal axis of the fourth linear element to the second geometric axis

ll

Länge eines der LinearelementeLength of one of the linear elements

bb

Querausdehnung eines der LinearelementeTransverse expansion of one of the linear elements

Claims (10)

Kippvorrichtung mit zwei zueinander orthogonalen geometrischen Achsen (1.0, 2.0), die sich in einem Drehpunkt (P) schneiden, umfassend einen Grundkörper (3), eine Kopfplatte (4) und vier Linearelemente (5.1, 5.2, 5.3, 5.4), jeweils mit einer Längsachse (5.1.0, 5.2.0, 5.3.0, 5.4.0) und einer veränderbaren Länge (l), die jeweils in Richtung ihrer Längsachse (5.1.0, 5.2.0, 5.3.0, 5.4.0) eine von der Änderung ihrer Länge (l) abhängige Kraft erzeugen können, wobei die Linearelemente (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) jeweils durch ein erstes Ende (5.1.1, 5.2.1, 5.3.1, 5.4.1) und ein zweites Ende (5.1.2, 5.2.2, 5.3.2, 5.4.2) in ihrer Länge (l) begrenzt sind und die Längsachsen (5.1.0, 5.2.0, 5.3.0, 5.4.0) in einer Nulllage orthogonal zu den geometrischen Achsen (1.0, 2.0) ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Adapterplatte (6) mit einem den Drehpunkt (P) umschließenden Durchgangsloch (6.1) vorhanden ist und eine erste der zwei geometrischen Achsen (1.0) durch eine das Durchgangsloch (6.1) aussparende, zweigeteilte erste mechanische Achse (1) verkörpert ist, die in am Grundkörper (3) vorhandenen Lagerböcken (3.1) und in der Adapterplatte (6) gelagert ist, ein erstes und ein zweites der vier Linearelemente (5.1, 5.2) an der Adapterplatte (6) jeweils mit ihrem zweiten Ende (5.1.2, 5.2.2) angreifend angeordnet sind und über ihr erstes Ende (5.1.1, 5.2.1) mit dem Grundkörper (3) in Verbindung stehen, wobei deren Längsachsen (5.1.0, 5.2.0) jeweils mit einem senkrechten Abstand (a₁, a₂) zur ersten geometrischen Achse (1.0) versetzt angeordnet sind und wenigstens eines dieser zwei an der Adapterplatte (6) angreifend angeordneten Linearelemente (5.1, 5.2) ein Linearaktor ist, eine zweite der zwei geometrischen Achsen (2.0) durch eine zweite mechanische Achse (2) verkörpert ist, die in an der Kopfplatte (4) vorhandenen Lagerböcken (4.1) und der Adapterplatte (6) gelagert ist, ein drittes der vier Linearelemente (5.3) ein Linearaktor ist, der an der Kopfplatte (4) mit seinem zweiten Ende (5.3.2) angreifend angeordnet ist, wobei die Kopfplatte (4) und/oder das dritte Linearelement (5.3) durch das Durchgangsloch (6.1) hindurch ragt, und über sein erstes Ende (5.3.1) mit dem Grundkörper (3) in Verbindung steht, wobei dessen Längsachse (5.3.0) die erste geometrische Achse (1.0) schneidend und zum Drehpunkt (P) einen senkrechten Abstand (a₃) aufweisend angeordnet ist, ein viertes der vier Linearelemente (5.4) mit seinem zweiten Ende (5.4.2) an der Kopfplatte (4) angreifend angeordnet ist, wobei dessen Längsachse (5.4.0) zur zweiten geometrischen Achse (2.0) einen senkrechten Abstand (a₄) aufweist.Tilting device with two mutually orthogonal geometric axes ( 1.0 . 2.0 ) intersecting at a pivot point (P) comprising a body ( 3 ), a head plate ( 4 ) and four linear elements ( 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.4 ), each with a longitudinal axis ( 5.1.0 . 5.2.0 . 5.3.0 . 5.4.0 ) and a variable length (l), each in the direction of its longitudinal axis ( 5.1.0 . 5.2.0 . 5.3.0 . 5.4.0 ) can generate a force dependent on the change in its length (l), the linear elements ( 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.4 ) each by a first end ( 5.1.1 . 5.2.1 . 5.3.1 . 5.4.1 ) and a second end ( 5.1.2 . 5.2.2 . 5.3.2 . 5.4.2 ) are limited in length (l) and the longitudinal axes ( 5.1.0 . 5.2.0 . 5.3.0 . 5.4.0 ) in a zero position orthogonal to the geometric axes ( 1.0 . 2.0 ), characterized in that an adapter plate ( 6 ) with a through hole (P) enclosing the pivot (P) 6.1 ) and a first of the two geometric axes ( 1.0 ) through a through hole ( 6.1 ) aussparende, two-part first mechanical axis ( 1 ) embodied in the body ( 3 ) existing bearing blocks ( 3.1 ) and in the adapter plate ( 6 ), a first and a second of the four linear elements ( 5.1 . 5.2 ) on the adapter plate ( 6 ) each with its second end ( 5.1.2 . 5.2.2 ) are attackingly arranged and over their first end ( 5.1.1 . 5.2.1 ) with the basic body ( 3 ), their longitudinal axes ( 5.1.0 . 5.2.0 ) each with a vertical distance (a ₁ , a ₂ ) to the first geometric axis ( 1.0 ) are arranged offset and at least one of these two on the adapter plate ( 6 ) attacking arranged linear elements ( 5.1 . 5.2 ) is a linear actuator, a second of the two geometric axes ( 2.0 ) by a second mechanical axis ( 2 ) embodied in the top plate ( 4 ) existing bearing blocks ( 4.1 ) and the adapter plate ( 6 ), a third of the four linear elements ( 5.3 ) is a linear actuator, which at the head plate ( 4 ) with its second end ( 5.3.2 ) is arranged attacking, wherein the head plate ( 4 ) and / or the third linear element ( 5.3 ) through the through hole ( 6.1 ) and through its first end ( 5.3.1 ) with the basic body ( 3 ), its longitudinal axis ( 5.3.0 ) the first geometric axis ( 1.0 ) and a pivot point (P) having a vertical distance (a ₃ ) is arranged, a fourth of the four linear elements ( 5.4 ) with its second end ( 5.4.2 ) on the top plate ( 4 ) is arranged attacking, wherein the longitudinal axis ( 5.4.0 ) to the second geometric axis ( 2.0 ) has a vertical distance (a ₄ ). Kippvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Linearelement (5.4) ein vorgespanntes Federelement ist, das über sein erstes Ende (5.4.1) mit der Adapterplatte (6) in Verbindung steht.Tilting device according to claim 1, characterized in that the fourth linear element ( 5.4 ) is a pretensioned spring element which, via its first end ( 5.4.1 ) with the adapter plate ( 6 ). Kippvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Linearelement (5.4) ein Linearaktor ist, wobei dessen Längsachse (5.4.0) die erste geometrische Achse (1.0) schneidend und zum Drehpunkt (P) einen Abstand (a₄) aufweisend angeordnet ist.Tilting device according to claim 1, characterized in that the fourth linear element ( 5.4 ) is a linear actuator, wherein the longitudinal axis ( 5.4.0 ) the first geometric axis ( 1.0 ) intersecting and to the pivot point (P) a distance (a ₄ ) is arranged. Kippvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite mechanische Achse (2) eine das Durchgangsloch (6.1) aussparende, zweigeteilte Achse ist.Tilting device according to claim 1, characterized in that the second mechanical axis ( 2 ) one the through hole ( 6.1 ) aussparende, two-part axis is. Kippvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Linearelement (5.1) der eine Linearaktor ist und als Piezoaktor ausgeführt ist und das zweite Linearelement (5.2) ein vorgespanntes Federelement ist.Tilting device according to claim 1, characterized in that the first linear element ( 5.1 ) which is a linear actuator and is designed as a piezoelectric actuator and the second linear element ( 5.2 ) is a prestressed spring element. Kippvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Linearelement (5.1, 5.2) Linearaktoren sind, die als Piezoaktoren ausgeführt sind, deren senkrechte Abstände (a₁, a₂) zur ersten geometrischen Achse (1.0) gleich groß sind.Tilting device according to claim 1, characterized in that the first and the second linear element ( 5.1 . 5.2 ) Are linear actuators which are designed as piezoactuators whose perpendicular distances (a ₁ , a ₂ ) to the first geometric axis ( 1.0 ) are the same size. Kippvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das als Linearaktor ausgeführte dritte Linearelement (5.3) ein Piezoaktor ist.Tilting device according to claim 1 or 2, characterized in that the linear element is designed as a linear actuator ( 5.3 ) is a piezoelectric actuator. Kippvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3), die Adapterplatte (6) und die Kopfplatte (4) aus einem Körper hergestellt sind und die beiden mechanischen Achsen (1, 2) durch Festkörperverbindungen gebildet sind.Tilting device according to claim 1, characterized in that the basic body ( 3 ), the adapter plate ( 6 ) and the top plate ( 4 ) are made of one body and the two mechanical axes ( 1 . 2 ) are formed by solid compounds. Kippvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den zweiten Enden (5.1.2, 5.2.2, 5.3.2, 5.4.2) der gegebenenfalls als Piezoaktoren ausgeführten Linearelemente (5.1, 5.2, 5.3) Kugelgelenke ausgebildet sind.Tilting device according to claim 1, characterized in that at the second ends ( 5.1.2 . 5.2.2 . 5.3.2 . 5.4.2 ) of the optionally executed as a piezo actuators linear elements ( 5.1 . 5.2 . 5.3 ) Ball joints are formed. Kippvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen der ersten Enden (5.1.1, 5.2.1, 5.3.1) der gegebenenfalls als Piezoaktoren ausgeführten Linearelemente (5.1, 5.2, 5.3) mit dem Grundköper (3) mittelbare Verbindungen über durch den Grundkörper (3) geschraubte Schrauben (7) sind, mittels derer die Linearelemente (5.1, 5.2, 5.3) mechanisch vorgespannt werden können.Tilting device according to claim 1, characterized in that the connections of the first ends ( 5.1.1 . 5.2.1 . 5.3.1 ) of the optionally executed as a piezo actuators linear elements ( 5.1 . 5.2 . 5.3 ) with the basic body ( 3 ) indirect connections through the body ( 3 ) screwed screws ( 7 ) by means of which the linear elements ( 5.1 . 5.2 . 5.3 ) can be mechanically biased.

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