压电液压执行器和用于运行这种压电液压执行器的方法技术

本发明专利技术涉及一种压电液压执行器(10)，其具有至少一个压电执行器(12)、至少一个驱动器(14)和至少两个液压地与驱动器(14)耦连并且机械地相互耦连的从动器(32、44)，从而能够以特别有利并且简单的方式在执行器(10)的至少两个运行模式之间切换。

Piezoelectric hydraulic actuators and methods for operating such actuators

The invention relates to a piezoelectric hydraulic actuator (10), which has at least one piezoelectric actuator (12), at least one driver (14) and at least two followers (32, 44) hydraulically coupled to the driver (14) and mechanically coupled to each other, so as to be able to switch between at least two operation modes of the actuator (10) in a particularly advantageous and simple way.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电液压执行器和用于运行这种压电液压执行器的方法本专利技术涉及一种压电液压执行器以及一种用于运行这种压电液压执行器的方法。通常称为执行机构的执行器(亦称致动器或促动器)已经由一般的现有技术长期已知并且通常用于将信号、尤其是电信号转换为机械运动和/或至少一个其它的物理参量，以便由此例如能够借助相应的执行器主动地影响至少一个过程。执行器例如使用在交通运输工具中，以便借助执行器移动相应的调节元件、例如活门或者阀。此外，执行器例如可以用于顶出机床的工具。在此，执行器的尤其四个特性特别重要：力、偏移量、速度和结构空间。在大量的执行器应用中存在不同的工作点，在所述工作点处，执行器的较高的力或者较高的速度是期望的或者必要的。对于前述用于顶出机床中的工具的执行器，例如一方面存在以下要求，即执行器或者执行器的至少一个从动元件从原始位置以较高的速度移动经过一段路程，直至与待顶出的工具接触，其中，不需要特别高的力。在此，借助从动元件顶出工具。一旦执行器或者从动元件接触到待顶出的工具，则与前述要求相反地存在以下要求，即应该由执行器或者从动元件提供较高的力，以便能够推出并且由此顶出工具。然而在此不需要较高的速度，因为用于真正的顶出所需的路程或者用于顶出所需的执行器、尤其是从动元件的偏移只是非常小的。因此针对执行器形成了至少两个彼此不同的、期望的或者必要的模式：第一模式是速度模式，在所述速度模式中例如从动元件快速地并且只以较小的力运动，直至与工具接触。第二模式是力模式，在所述力模式中从动元件虽然以较高的力运动，但只运动经过较小的路程或者较慢地运动，以便例如最终顶出工具。这种具有所述两种模式的执行器应用也越来越经常地用于机器人技术中。在此例如由机器人抓取不同强度的物体，为此使用执行器。机器人例如用于沿着生产线辅助至少一个人的任务。在此期望的是，机器人尽可能地可以抓取并且尤其是移动易碎的或者精细的物体和坚固的并且可能较重的物体。这要求较高的灵活性，所述灵活性的形式为执行器的可调整的阻抗，所述执行器例如是机器人的抓取系统或者执行器系统的组成部分。借助抓取系统或者执行器系统，机器人可以相应地抓取物体并且尤其在空间中移来移去。在此，相同的抓取系统既应该具有作为相对较软的系统例如完成灵敏的任务的可能性，也应该作为具有高刚性的系统运行，以便由此例如能够提供较高的力，借助所述力也能够抓取并且必要时移动硬的和大的物体。因此，本专利技术所要解决的技术问题在于，提供能够以特别有利的方式实现上述模式的执行器和方法。所述技术问题通过具有权利要求1所述特征的压电液压执行器以及具有权利要求14所述特征的用于运行这种压电液压执行器的方法解决。本专利技术的有利的设计方案和适宜的扩展设计在其余的权利要求中说明。本专利技术的第一方面涉及一种压电液压执行器，其具有至少一个压电执行器和至少一个驱动器，所述驱动器具有能被供应液压液体的驱动腔和部分地限定所述驱动腔并且能够由压电执行器驱动和由此移动的驱动活塞元件。借助所述驱动活塞元件能够通过所述驱动活塞元件的驱动将至少一部分液压液体从驱动腔中输送出来。换而言之，驱动活塞元件借助压电执行器驱动并且由此移动，使得至少一部分起初容纳在驱动腔中的液压液体从驱动腔中借助驱动活塞元件输送出来。压电液压执行器还包括至少一个第一从动器，所述第一从动器具有第一从动腔和部分地限定所述第一从动腔的第一从动活塞元件。至少一部分从驱动腔中输送出来的液压液体能够导入第一从动腔中。所述第一从动活塞元件具有能够被导入第一从动腔中的液压液体加载的、液压作用的第一从动面。通过用导入第一从动腔中的液压液体加载第一从动面，能够驱动并且因此尤其是平移地移动第一从动活塞元件。压电液压执行器还具有至少一个第二从动器，所述第二从动器具有第二从动腔和部分地限定所述第二从动腔的第二从动活塞元件。至少一部分从驱动腔中输送出来的液压液体能够导入第二从动腔中。所述第二从动活塞元件具有能够被导入第二从动腔中的液压液体加载的、液压作用的第二从动面。在此，第一和第二从动面不同大小。换而言之，第二从动面比第一从动面更大或者更小。第二从动活塞元件能够通过用导入第二从动腔中的液压液体加载第二从动面被驱动。换而言之，如果液压液体被导入第一从动腔中，则用导入第一从动腔中的液压液体加载第一从动面，由此驱动并且因此尤其是平移地移动第一从动活塞元件。如果将液压液体导入第二从动腔中，则用导入第二从动腔中的液压液体加载第二从动面，由此驱动并且尤其是平移地移动第二从动活塞元件。在此优选规定，从动腔或者从动活塞元件在流体上彼此并联地布置或者连接。此外，压电液压执行器具有耦连装置，借助所述耦连装置将第一和第二从动活塞元件机械地相互耦连。这意味着，第一和第二从动活塞元件通过耦连装置不是例如气动地或者电动地或者液压地相互连接，而是通过耦连装置机械地相互耦连，其中，例如耦连装置既与第一从动活塞元件也与第二从动活塞元件机械地耦连或者连接。通过从动活塞元件的这种机械耦连，所述从动活塞元件例如同时地或者同步地运动。因此如果例如第一从动活塞元件以所述的方式被驱动、并且尤其是平移地移动，则由于第二从动活塞元件通过耦连装置与第一从动活塞元件机械地耦连或者连接，所以第二从动活塞元件与第一从动活塞元件共同运动。相反地，如果例如第二从动活塞元件以所述的方式被驱动、并且尤其是平移地移动，则由于第一从动活塞元件通过耦连装置与第二从动活塞元件机械地耦连或者连接，所以第一从动活塞元件与第二从动活塞元件共同运动。换而言之，第一从动活塞元件通过耦连装置使第二从动活塞元件运动或者第二从动活塞元件通过耦连装置使第一从动活塞元件运动。借助按照本专利技术的压电液压执行器能够以特别有利的方式实现压电液压执行器的至少两个彼此不同的模式。第一模式例如是速度模式，在所述速度模式中第一从动活塞元件尤其可以在第二从动面大于第一从动面时特别快速地或者以较高的第一速度、但只以较低的第一力运动。第二模式是力模式，在所述力模式中例如尤其可以在第二从动面大于第一从动面时，第二从动活塞元件以相对于第一速度更小的第二速度、但以相对于第一力更高的第二力运动。因此例如可行的是，执行器的至少一个从动元件在速度模式中借助第一从动活塞元件以较高的第一速度、但只以较低的第一力运动。在力模式中，从动元件例如可以借助第二从动活塞元件以相对于第一速度更小的第二速度、但以相对于第一力更高的第二力运动。因为第一和第二从动活塞元件在此机械地相互耦连，所以能够特别有利地、尤其是缓和地或者平滑地和/或自主地或者自动地从一个模式切换到相应的另一个模式并且相反地切换。因此，如果例如按照本专利技术的压电液压执行器应用在机床中，以便借助压电液压执行器通过以下方式顶出工具，即例如借助前述从动元件顶出工具，方式为从动元件借助压电液压执行器驱动，则从动元件例如可以从原始位置出发借助第一从动活塞元件在速度模式中以特别高的第一速度和较低的第一力运动，直至从动元件与待顶出的工具形成至少间接的、尤其是直接的接触。从所述从动元件与待顶出的工具接触起，从动元件例如可以借助第二从动活塞元件在力模式中以相对于第一速度更低的第二速度和相对于第一力更高的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电液压执行器(10)，具有：/n-至少一个压电执行器(12)；/n-至少一个驱动器(14)，所述驱动器(14)具有能被供应液压液体(22)的驱动腔(16)和部分地限定所述驱动腔(16)并且能够由压电执行器(12)驱动的驱动活塞元件(18)，借助所述驱动活塞元件(18)能够通过驱动活塞元件(18)的驱动将至少一部分液压液体(22)从驱动腔(16)中输送出来；/n-至少一个第一从动器(32)，所述第一从动器(32)具有第一从动腔(34)和部分地限定所述第一从动腔(34)的第一从动活塞元件(38)，至少一部分从驱动腔(16)中输送出来的液压液体(22)能够导入第一从动腔(34)中，所述第一从动活塞元件(38)具有能够被导入第一从动腔(34)中的液压液体(22)加载的、液压作用的第一从动面(42)并且能够通过用导入第一从动腔(34)中的液压液体加载第一从动面(42)被驱动；/n-至少一个第二从动器(44)，所述第二从动器(44)具有第二从动腔(46)和部分地限定所述第二从动腔(46)的第二从动活塞元件(50)，至少一部分从驱动腔(16)中输送出来的液压液体(22)能够导入第二从动腔(46)中，所述第二从动活塞元件(50)具有能够被导入第二从动腔(46)中的液压液体(22)加载的、液压作用的并且相对于第一从动面(42)更大或者更小的第二从动面(52)并且能够通过用导入第二从动腔(46)中的液压液体(22)加载第二从动面(52)被驱动；和/n-耦连装置(56)，借助所述耦连装置(56)将第一和第二从动活塞元件(38、50)机械地相互耦连。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170210 DE 102017202131.41.一种压电液压执行器(10)，具有：
-至少一个压电执行器(12)；
-至少一个驱动器(14)，所述驱动器(14)具有能被供应液压液体(22)的驱动腔(16)和部分地限定所述驱动腔(16)并且能够由压电执行器(12)驱动的驱动活塞元件(18)，借助所述驱动活塞元件(18)能够通过驱动活塞元件(18)的驱动将至少一部分液压液体(22)从驱动腔(16)中输送出来；
-至少一个第一从动器(32)，所述第一从动器(32)具有第一从动腔(34)和部分地限定所述第一从动腔(34)的第一从动活塞元件(38)，至少一部分从驱动腔(16)中输送出来的液压液体(22)能够导入第一从动腔(34)中，所述第一从动活塞元件(38)具有能够被导入第一从动腔(34)中的液压液体(22)加载的、液压作用的第一从动面(42)并且能够通过用导入第一从动腔(34)中的液压液体加载第一从动面(42)被驱动；
-至少一个第二从动器(44)，所述第二从动器(44)具有第二从动腔(46)和部分地限定所述第二从动腔(46)的第二从动活塞元件(50)，至少一部分从驱动腔(16)中输送出来的液压液体(22)能够导入第二从动腔(46)中，所述第二从动活塞元件(50)具有能够被导入第二从动腔(46)中的液压液体(22)加载的、液压作用的并且相对于第一从动面(42)更大或者更小的第二从动面(52)并且能够通过用导入第二从动腔(46)中的液压液体(22)加载第二从动面(52)被驱动；和
-耦连装置(56)，借助所述耦连装置(56)将第一和第二从动活塞元件(38、50)机械地相互耦连。


2.按照权利要求1所述的压电液压执行器(10)，具有：
-与驱动腔(16)并且与第一从动腔(34)流体连接的第一供应管路(60)，通过所述第一供应管路(60)能够将至少一部分从驱动腔(16)输送出来的液压液体(22)导入第一从动腔(34)中；
-与第一供应管路(60)并且与第二从动腔(46)流体连接的第二供应管路(62)，通过所述第二供应管路(62)能够将至少一部分从驱动腔(16)输送出来的液压液体(22)导入第二从动腔(46)中；和
-至少一个布置在第二供应管路(62)中的第一止回阀(64)，所述第一止回阀(64)朝第二从动腔(46)的方向打开并且朝第一供应管路(60)的方向关闭。


3.按照权利要求1或2所述的压电液压执行器(10)，具有：
-至少一个与驱动腔(16)流体连接的第三供应管路(66)，通过所述第三供应管路(66)能够将液压液体(22)从储存容器(24)导入驱动腔(16)中；和
-布置在第三供应管路(66)中的第二止回阀(68)，所述第二止回阀(68)朝驱动腔(16)的方向打开并且朝储存容器(24)的方向关闭。


4.按照权利要求2或者引用权利要求2的权利要求3所述的压电液压执行器(10)，具有：
-至少一个与第二从动腔(46)流体连接的第四供应管路(70)，通过所述第四供应管路(70)能够将液压液体(22)从储存容器(24)在绕过第一和第二供应管路(60、62)的情况下导入第二从动腔(46)中；和
-布置在第四供应管路(70)中的第三止回阀(74)，所述第三止回阀(74)朝第二从动腔(46)的方向打开并且朝储存容器(24)的方向关闭。


5.按照权利要求2或者引用权利要求2的权利要求3或4所述的压电液压执行器(10)，其中，第二供应管路(62)在连接部位(V)处与第一供应管路(60)流体连接，并且其中，在第一供应管路(60)中在所述连接部位(V)的上游布置有第四止回阀(76)，所述第四止回阀(76)朝连接部位(V)的方向打开并且朝驱动腔(14)的方向关闭。


6.按照前述权利要求之一所述的压电液压执行器(10)，具有：
-至少一个与第一和第二从动腔(34、46)中的至少一个连接的排出管路(78)，通过所述排出管路(78)能够将至少一部分液压液体(22)从第一和第二从动腔(34、46)中的至少一个中排出并且向储存容器(24)导引；和<...

【专利技术属性】
技术研发人员：G巴赫迈尔，C巴赫曼，I维多利亚，W佐尔斯，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE