DE2542024A1

DE2542024A1 - Elektromechanisches stellglied

Info

Publication number: DE2542024A1
Application number: DE19752542024
Authority: DE
Inventors: Peter-Klaus Prof Dr Sc T Budig; Peter Dipl Ing Kunath; Reinhard Dipl Ing Magerl; Gerhard Dr Ing Morgenstern
Original assignee: Wirkmaschinenbau Karl Marx Veb
Current assignee: Wirkmaschinenbau Karl Marx Veb
Priority date: 1974-10-04
Filing date: 1975-09-20
Publication date: 1976-04-15
Also published as: GB1498635A; JPS5160757A; DD119141A1

Description

VEB Wirkmaschinenbau Karl-LIarx-Stadt 901 Karl-Marx-Stadt Annaberger Str. 73 PSF 104-7

ßlektroneο tonisches Stell'lieu

Dis --'rflndung betrifft ein elektrode? cha η isches Stellglied, Y/elchcß ihfilii'pi'0 olektrostriktive, piezoelektrische oder magnetostriktiv;';; Biegcclerncnte umfaßt, die direkt oder indirekt mit iViittslij zur Bevegurjgsabnahme verbunden sind» .

Zur j-rr^tUKUijo; von Stellbov/egunrjen be-v»*. Auslenkungen in der Grü-Ecücramo^ -/on einigevyj πι ^s ca. 1 mm i^t es bekannt _? Bjuoj.cr.iöute ::-u Yer\vendcn_; die auf der Grundlage des pieaoelelvtricühen. elektror>tyj.ktiYf;?i oder raagnetostrilctiven Kfxekter;· arbeiten» BeispielsiVeisc hat man pin VeriLahren zum Ausv.'Ublen 'vor; Strickn-i-äüln oder Striokhi.lfomitteln &cmY:Q oo;n YOv.v,tf)Viiijdtr· Cru'idprii^ip ^eöchriffin, wobei nahe den Nadeln oder jtlij.fömtteln mindestens ein Organ nn^eordnet ist, v/elchf'i; aiiG einem i.laterir.l besteht, das unter der '.7ir3:ung eine ε eJ.ektrit?ch'ör) Stromes oder eines raagnetibohen Felder, seine Abmessung en verändert» Die mit den herkör^Li.iohen Mitteln, insbesonaere mit dem genannten Verfahren zum Auüv/ählen von Stricknadeln, erreichbaren Btellwsgö und A2?beitsfrenuen£sn v/erden boim Anliegen raittleror Stellkrä.fte auf ziemlich niedrige Y/ferfce begrer-at, so daß ein Einri^t.z für z. B» eine moderne Grnßrv.ridii-trickrj-jrjouinc nicht erfolgen kanno

Der Zvicck der Krrindung "bcateht d;ürin, Bauelemente, welche na ah dcjn el ektrostrikiiven _? piezoelektrischen oder magnetostriktivon Prinzip arbeiten, universeller einsatzfähig

— 2 —

609816/0698

und zur Verwendung für hochleistungsfähige elektromechanisch^ Stellglieder einzurichten β

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein elektromechanisches Stellglied zu schaffen, das "bei mittleren Stellkräften größere Stellwege und konstante bzw. sogar höhere Arbeitsfrequenzen zuläßt.

Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung dadurch, daß sich die JJiegeeler.iente nebeneinandergereiht in einer Aufnahme befinden, in der das am Ende der Hej he gegenüber den Mitteln aur iiev/egungsabnahne vorgesehene Biege ε lern ent in iMchtung von den Mitteln zur Bewegungsabna linie abgov/endet an einen Anschlag anliegt'und nach der anderen Seite frei beweglich in Ij vena die übrigen Biegeelernente je in ein ein Abstand zu dem am Ende der Reihe auf Anschlag liegenden Biege e 3. eine nt und zueinander abstandsgetrennt sowie querbeweglich zu dem letzteren angeordnet sind, wcbei in den Abständen zwischen den einzelnen Biegeelement en jeweils ein Zwischenteil befindlich ist, was beidseitig mit je einem Biegeelement in Berührung steht.

Das erfindungsgeinliße elektroinechanische Stellglied schafft die ilögiichkeit, größere Stellwege und mindestens konstante bE>\v. sogar höhere Frequenzen bei mittleren Stellkräften im Vergleich zum Stand der '-Technik erreichen zn können«

609816/0698

Die Erfindung wird nachstehend an einem Aiusführungsbeispiel erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 : ein Biegeelement mit einem angeschlossenen Stößel zur Bewegungsabnahme,

Fig. 2: das erfindungsgemäße Stellglied, mehrere Biegeelemente umfassend.

Entsprechend Fig. 1 ist ein Biegeelement, insbesondere eine Biegescheibe 2, aus elektrostriktivem oder piesoelektriDohim oder magnetostriktivem l.iaterial in einer Aufnahme 1 gealtert. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung an dje Bicgesoheibe 2 wölbt sich dieselbe je ηεο'α Polarität der Spannung nach rechts oder links und bewegt dabei .den an der Biegescheibe 2 angeordneten .Stößel 4, der in der Fahrung 3 gleiten kann. Zur Erhöhung der Stellkräfte befindet sich zwischen den sr-wei Schichten der Biegescheiben 2 vorzugsweise je eine elastische Einlage, '/elterhin kann jede Biegescheibe 2 mit einer passiven Trägerplatte; beispielsweise aus Stahl bestehend, verbunden sein. Wie Fig. 2 zeigt, sind mehrere Biegesolieiben 2 aus elektrostriktivem oder piezoelektrischem oder nagnetostriktivem Material nebeneinandergereiht in einer Aufnahme 6 angeordnete Die am Ende der Pcihe der T'iege scheiben 2 gegenüber den Mitteln sur BeviegungsabncYiuTie (Stößel 4) vorgesehene Biege scheibe liegt in Richtung von dem Stößel 4 abgewendet an einem Anschlag 7 an und ist nach der anderen Seite frei beweglich. Die übrigen Biegescheiben 2 befinden sich in einem.Abstand zu der am Ende

- 4 609816/0698

der Reihe an dem Anschlag 7 anliegenden Biegescheibe 2 in der Aufnahme 6 und sind außerdem zueinand-er in einem Abstand gehalten. Darüber hinaus besitzen die letzteren Biegascheiben 2 in bezug auf die am Anschlag 7 anliegende Biegescheibe 2 in Querrichtung Beweglichkeit. In den Abständen zwischen den einzelnen Biegescheiben 2 wurde die Aufnahme 6 mit je einera Zwischenteil. 5 ausgestattet, was zu beiden Seiten mit je einer Biegescheibe 2 in Berührung steht. Das Zwischenteil 5 stellt linksseits zentrisch und rechtsseits am Rand mit je einer 3iegcooheibe-2 in Berührung und weist vorzugsweise ebenso wie jede Biegftsoheibf! 2 Kreisquerschnitt auf. Infolgedessen erhallen die Biegeschsiben 2 eine vorteilhafte Anlage an (ion Zwischenteilen 5, und das ganze System des elektrodechunißchen Stellgliedes zeichnet sich insbesondere deslu-lb durch eine gute mechanische Stabilität aus«

Legt man nun an alle Biegeschelben 2 gleichzeitig eine elektrische Sjiannung einer einheitlichen Polarität an, so wölben sich diese allesamt nach einer Hichtung, je nachdem, von welcher Polarität die angelegte Spannung ist. Angenommen, die Biegescheiben 2 der Fig. 2 des elektromechanischen Stellgliedes wölben sich nach rechts, also nach der Seite, auf der sich der Stößel 4 befindet, so schiebt jede Biegescheibe 2 das mit ihr in Berührung stehende Zwischenteil 5 nach rechts vor sich her. Die Translation des Zwischenteiles 5, welches der an afm Anschlag 7 anliegenden Biege scheibe 2 am nächsten steht, entspricht dem V/egbetrag der V/ölbuijg bzw. Auslenkung der besagten Biegescheibe 2» Da sich jede Biegesoueibe 2 in gleicher Weise auelenkfc, wird immer der in Richtung des Stößels 4 angeordneten nächsten Biegescheibe 2 von der vor—

609816/06 9 8

hergehenden Biegeschoibe 2 durch Verschiebung eine Einzelauslenkung vermittelt und die eigene Auslenkung der besagten Biegescheibe 2. addiert sich dazu, so daß sich die Auslenkung verdoppelt. Ordnet man ώ Biegescheiben 2 an, so beträgt die Gesarntauslenkung bzw. der Stellweg des Stößels A- einen V/eg, welcher der rj-iachen Einzelauslenkung einer Biegescheibe 2 entspricht, äs wird insoweit von einer ebenen Form der am Anschlp.g 7 anliegenden Biegescheibe 2 ausgegangen, wobei dieser Zufj'Ui'ja vorliegt, wenn keine Spannung angelegt wurde. V/ird die . iiw^.Lj^.^i.ituatiori so gewählt, daß die am Anschlag 7 angeordnete Bieg'-;.«scheibe 2 ;nittel;.; einer Spannung entsprechender ;foJ.;'rit;".t ei υ-: Linkfif-vi^lenla'ng durch.fuhrt, so er/eicht man eintn GerrTu.-ucllv/cg -von ?. n. Uni die i⁽'ii;^eltcilc dea elelitro-LK-chiäiiiecihrr· S11.-1IgHe-des in sich auf Berührung z.u halten, j.st dai; Stellgl'i-vd mit eir^r nicht dorgtstcllttn üruoki'ecif⁵:? au;.-;.;i.-st^ttet. dio sich zv;if;oucn der Führung ~1> und der angrenzenden c^cui-ioc 2 beiindet.

609 8.16/0698

Claims

Pa t e η t a ηg orüohe :

1.jElektromeohanisches Stellglied, welches mehrere elektrostriktive, piezoelektrische oder magnetoütriktive Biegeelements umfaßt, die direkt oder indirekt mit Mitteln ζλχτ Bewegungsabnahme verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dai3 sich die. lüegoelemente bzw. Biegescheiben (?.) ncbem-'nandergcreiht iu einer Aufnahme (6) befinden, in der da& an Ende der Reihe gegenüber den Uitteln aur Bev/e^ungsabnahriie bzw. Stößel (4) vorgesehene Bießeelement (2) in Richtung von dem Stößel (4) abgewernaet an einem Anschlag (7) anliegt und nach der anderen Seite frei beweglich ist₅ und die übrigen ivit^eelöiTx-nie (2) je in einem Abstsnd ?.v>. dem am :inoe der Reihe aux Ai^jOr-lar (?) liei-enden Biege element (2) und 2ueini:^:noei: η.θοΙοικι;^:.·₀ΓΐΓΡίοη!: f-cvrlc nucrbe\ve;;lich au de:u letzteren an^eoycMi-rk sinC·. v/oie.! :1 u Λ on Abs ti.· ii.de η zvrisohen den einzelnen BiegetlcrnGntcn (2) ;jev;ei].G ein ^vischsnteil (5) befindlich ist, was beidseitig mit je einoo Biegöele-'ment (2) in Berührung steht.

2. Elektroraeohanisches Stellglied nach Anspruch I, dacluj.-oTi gekennzeichnet,- daß das Zwischenteil (5) einerseits xe;vtrische Berührung mit einem Biegeelement (2) hat und andererseits am Rand eines Biegeelernentes (2) aufliegt.

3. Elektromechanisches Stellglied nach den Ansprüchen 1 und 2-_} dadurch gekennzeichnet, daß Biegeelement (2) und Zwischenteil (5) von kreisförmigem Querschnitt sind.

609816/0698