DE102016213654A1

DE102016213654A1 - Actuator device and method for operating an actuator device

Info

Publication number: DE102016213654A1
Application number: DE102016213654.2A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Freitag; Georg Bachmaier; Marco Cyriacks; Gerit Ebelsberger; Bernhard Fischer; Wolfgang Zöls
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2018-02-01

Abstract

Es wird eine Aktorvorrichtung (1) zum Erzeugung einer Bewegung, insbesondere einer linearen Bewegung, die ein Arbeitsvolumen (21) und ein Ausgangsvolumen (22) umfasst vorgeschlagen, wobei die Volumina (21, 22) zur Aufnahme eines Arbeitsmediums ausgebildet und zur Erzeugung der Bewegung fluidisch miteinander gekoppelt sind. Erfindungsgemäß umfasst die Aktorvorrichtung (1) eine Heizvorrichtung (42), die dazu ausgebildet ist, das Arbeitsmedium innerhalb wenigstens einem der Volumina (21, 22) wenigstens teilweise von seinem festen in seinen flüssigen Aggregatzustand überzuführen.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Aktorvorrichtung. An actuator device (1) for generating a movement, in particular a linear movement, which comprises a working volume (21) and an output volume (22) is proposed, wherein the volumes (21, 22) are designed to receive a working medium and to generate the movement are fluidly coupled together. According to the invention, the actuator device (1) comprises a heating device (42), which is designed to at least partially transfer the working medium within at least one of the volumes (21, 22) from its solid to its liquid state of aggregation.
Furthermore, the invention relates to a method for operating an actuator device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aktorvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Aktorvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 15. The invention relates to an actuator device according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for operating an actuator device according to the preamble of claim 15.

Für Justieraufgaben können Aktoren, Aktorvorrichtungen oder Linearantriebe vorgesehen sein, mit welchen sich möglichst präzise lineare Einstellungen oder Auslenkungen erreichen lassen. Idealerweise weisen hierzu die verwendeten Aktorvorrichtungen die folgenden Anforderungen auf. Sie sollten möglichst klein, elektrisch betrieben, beständig gegen Umwelteinflüsse und Umweltbedingungen, insbesondere gegen Verschmutzungen, und möglichst verschleißarm sein. Die genannten Anforderungen sind erforderlich, damit eine lineare Einstellung oder Auslenkung erzeugt, verändert und über einen angemessenen Zeitraum unverändert gehalten werden kann. Actuators, actuator devices or linear drives can be provided for adjusting tasks, with which the most precise linear adjustments or deflections can be achieved. Ideally, the actuator devices used have the following requirements. They should be as small as possible, electrically operated, resistant to environmental influences and environmental conditions, in particular against soiling, and as little wear as possible. These requirements are necessary for a linear adjustment or deflection to be created, changed and kept unchanged over a reasonable period of time.

Typischerweise wird eine Aktorvorrichtung nur zum Einstellen oder Verändern ihrer Auslenkung (Justierposition) betätigt. Die erreichte Einstellung oder Auslenkung wird dann für einen bestimmten Zeitraum konstant gehalten, das heißt nicht mehr verändert. Weiterhin sollte sich die erreichte Einstellung oder Auslenkung nicht von selbst, das heißt ohne eine Betätigung der Aktorvorrichtung verändern. Typically, an actuator device is operated only to set or change its displacement (adjustment position). The achieved setting or deflection is then kept constant for a certain period, that is not changed. Furthermore, the achieved setting or deflection should not change by itself, that is without an actuation of the actuator device.

Ein Beispiel für eine Justieraufgabe mittels einer Aktorvorrichtung ist eine Regelung oder Steuerung einer einer erdgasbetriebenen Turbine zugeführten Luftmenge. Je nach Herkunftsland oder Reinheit einer Erdgaslieferung kann die Beimengung von Kohlenwasserstoffen im gelieferten Erdgas variieren und zu einem jeweils unterschiedlichen Brennwert des Erdgases führen. Es ist deshalb für eine nahezu vollständige und schadstoffarme Verbrennung erforderlich das Verhältnis von Luftmenge zu Erdgasmenge bei jeder neuen Lieferung neu zu justieren und anzupassen. Hierbei soll die mittels der Aktorvorrichtung eingestellte Justierposition (Justage) typischerweise über einen längeren Zeitraum konstant bleiben, bis das Erdgas der Lieferung vollständig verbraucht worden ist. An example of an adjustment task by means of an actuator device is a regulation or control of an amount of air supplied to a natural gas-powered turbine. Depending on the country of origin or purity of a natural gas supply, the admixture of hydrocarbons in the natural gas supplied may vary and lead to a different calorific value of the natural gas. It is therefore necessary for almost complete and low-emission combustion to readjust and adjust the ratio of air to natural gas for each new delivery. In this case, the adjustment position (adjustment) set by means of the actuator device should typically remain constant over a longer period of time until the natural gas of the delivery has been completely consumed.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt die oben genannte Justieraufgaben manuell vorzunehmen. Weiterhin sind elektromagnetische Linearaktoren, Spindelantriebe oder Pneumatikaktoren oder Hydraulikaktoren hierzu vorgesehen. Für kleinere Auslenkungen können insbesondere piezoresistive oder magnetoresistive Aktorvorrichtung verwendet werden. Für größere Auslenkungen sind piezoelektrische Aktorvorrichtungen bekannt, die beispielsweise nach dem Raupenprinzip (engl. Inchworm) arbeiten. Hierzu sind typischerweise zwei Klemmaktoren und ein Aktor für die Fortbewegung erforderlich. Dadurch ergibt sich ein technisch komplexer Aufbau, welcher insbesondere gegen Verschmutzungen und Verschleiß nicht beständig ist. From the prior art, it is known to perform the above adjustment tasks manually. Furthermore, electromagnetic linear actuators, spindle drives or pneumatic actuators or hydraulic actuators are provided for this purpose. For smaller deflections in particular piezoresistive or magnetoresistive actuator device can be used. For larger deflections piezoelectric actuator devices are known, which operate, for example, on the inchworm principle. For this purpose, typically two Klemmaktoren and an actuator for locomotion required. This results in a technically complex structure, which is not resistant to soiling and wear in particular.

Weiterhin ist eine Aktorvorrichtung nach dem Raupenprinzip bekannt, welche nur einen Klemmaktor beziehungsweise eine Klemmvorrichtung und eine zusätzliche Masse umfasst. Hierbei ist zwischen der Masse und dem Klemmaktor ein Piezoaktor angeordnet. Der Piezoaktor wird derart angesteuert, dass die Masse mittels der resultierenden Auslenkungskraft beschleunigt wird, aber die Kraft unterhalb der Haftreibungskraft des Klemmaktors verbleibt an der die Aktorvorrichtung abgestützt ist (langsames Auslenken). Wird eine maximale Auslenkung des Piezoaktors erreicht, so wird dessen Ansteuerspannung derart schnell verringert, dass das daraus resultierende Zusammenziehen des Piezoaktors zu einer negativen Beschleunigungskraft führt (schnelles Zusammenziehen). Hierbei reduziert die negative Beschleunigungskraft zwar die Bewegung der Masse, aber sie überwindet nicht die Haftreibungskraft des Klemmaktors. Insgesamt wird hierdurch der Klemmaktor in Bewegungsrichtung nachgezogen. Die dadurch erreichte neue Position des Klemmaktors wird in der nächsten Auslenkungsphase als neuer, verschobener Abstützpunkt herangezogen. Die Bewegungsrichtung der genannten Aktorvorrichtung kann durch ein Vertauschen der Ansteuerprofile (langsames Auslenken, schnell Zusammenziehen) invertiert werden. Furthermore, an actuator device according to the caterpillar principle is known, which comprises only a clamping actuator or a clamping device and an additional mass. Here, a piezoelectric actuator is arranged between the ground and the Klemmaktor. The piezoelectric actuator is driven in such a way that the mass is accelerated by means of the resulting deflection force, but the force below the static friction force of the clamping actuator remains on which the actuator device is supported (slow deflection). If a maximum deflection of the piezoelectric actuator is achieved, its drive voltage is reduced so rapidly that the resulting contraction of the piezoelectric actuator leads to a negative acceleration force (rapid contraction). Although the negative acceleration force reduces the movement of the mass, it does not overcome the static friction force of the clamping actuator. Overall, thereby the clamping actuator is tightened in the direction of movement. The thus achieved new position of the Klemmaktors is used in the next deflection phase as a new, shifted support point. The direction of movement of said actuator device can be inverted by swapping the drive profiles (slow deflection, fast contraction).

Einen Nachteil der genannten Aktorvorrichtung ist, dass die Auslenkung von der Größe der Haftreibungskraft abhängig ist. Die Haftreibungskraft kann sich jedoch mit einem Eintrag von Schmutz, insbesondere von Öl, deutlich ändern. Weiterhin ist die obengenannte Aktorvorrichtung aufgrund der mechanischen Reibung zwischen zwei Flächen langfristig anfällig für Verschleiß und somit für eine Veränderung ihrer Systemeigenschaften. A disadvantage of said actuator device is that the deflection is dependent on the size of the static friction force. The static friction, however, can change significantly with an entry of dirt, especially oil. Furthermore, due to the mechanical friction between two surfaces, the abovementioned actuator device is susceptible to long-term wear and thus to a change in its system properties.

Aus der Patentanmeldung DE 10 2012 206 834 A1 ist eine Aktorvorrichtung bekannt, die die oben genannten geforderten Anforderungen löst. Hierbei werden Rückschlagventile verwendet, die zur Sicherstellung der genannten Anforderungen keinerlei Leckage aufweisen dürfen. Mit anderen Worten sind für die Verwendung und den anforderungsgemäßen Betrieb der aus der genannten Patentanmeldung bekannten Aktorvorrichtung Null-Leckage-Ventile erforderlich. From the patent application DE 10 2012 206 834 A1 An actuator device is known that solves the above-mentioned required requirements. This check valves are used, which may have no leakage to ensure the above requirements. In other words, zero leakage valves are required for the use and the operation according to the requirements of the actuator device known from the cited patent application.

Nachteilig hieran ist, dass derartig leckagefreie Ventile technisch aufwendig und somit teuer herzustellen sind. Weiterhin wird die Leckagefreiheit der Ventile typischerweise durch einen höheren Gegendruck erreicht, da erst dann die Schließkraft, die durch den Gegendruck auf eine Dichtfläche beziehungsweise auf eine Dichtung des Ventils einwirkt, durch eine entsprechende Verformung der Dichtung die Leckagefreiheit des Ventils sicherstellt. The disadvantage of this is that such leak-free valves are technically complex and therefore expensive to produce. Furthermore, the freedom from leakage of the valves is typically achieved by a higher back pressure, because only then the closing force due to the back pressure on a sealing surface or acts on a seal of the valve, by a corresponding deformation of the seal ensures the absence of leakage of the valve.

Hieraus ergibt sich der Nachteil, dass, insbesondere für kleine Auslenkungen, typischerweise kein nennenswerter Gegendruck vorliegt, sodass die Leckagefreiheit der Ventile nicht sichergestellt ist. This results in the disadvantage that, especially for small deflections, typically no significant back pressure exists, so that the leakage of the valves is not guaranteed.

Nach Kenntnis der Anmelderin sind keine kleinräumigen Ventile bekannt, die bei geringen Schließkräften die oben genannte Anforderung an ihre Leckagefreiheit sicherstellen. To the knowledge of the applicant, no small-scale valves are known which ensure the above-mentioned requirement for their freedom from leakage at low closing forces.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Aktorvorrichtung bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet. The present invention is based on the object to provide an actuator device which overcomes the above-mentioned disadvantages of the prior art.

Die Aufgabe wird durch eine Aktorvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 15 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben. The object is achieved by an actuator device with the features of independent claim 1 and by a method having the features of independent claim 15. In the dependent claims advantageous refinements and developments of the invention are given.

Die erfindungsgemäße Aktorvorrichtung zum Erzeugen einer Bewegung, insbesondere einer linearen Bewegung, umfasst ein Arbeitsvolumen und ein Ausgangsvolumen, wobei die Volumina zur Aufnahme eines Arbeitsmediums ausgebildet und zur Erzeugung der Bewegung fluidisch miteinander gekoppelt sind. Erfindungsgemäß umfasst die Aktorvorrichtung eine Heizvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Arbeitsmedium innerhalb wenigstens einem der Volumina, insbesondere in den Volumina, wenigstens teilweise von seinen festen in seinen flüssigen Aggregatzustand überzuführen. The actuator device according to the invention for generating a movement, in particular a linear movement, comprises a working volume and an output volume, wherein the volumes are designed to receive a working medium and are fluidically coupled to one another for generating the movement. According to the invention, the actuator device comprises a heating device, which is designed to convert the working medium within at least one of the volumes, in particular in the volumes, at least partially from its solid state into its liquid state.

Die erfindungsgemäße Aktorvorrichtung ist zum Erzeugen einer Bewegung, einer linearen Bewegung, einer Auslenkung und/oder einer linearen Auslenkung mittels des Ausgangsvolumens ausgebildet. Mit anderen Worten wir die Bewegung, die lineare Bewegung, die Auslenkung und/oder die lineare Auslenkung durch das Ausgangsvolumen erzeugt. The actuator device according to the invention is designed to generate a movement, a linear movement, a deflection and / or a linear deflection by means of the output volume. In other words, we generate the motion, the linear motion, the displacement and / or the linear displacement by the output volume.

Das Arbeitsvolumen und/oder Ausgangsvolumen kann mittels eines Hydraulikzylinders, insbesondere mittels eines Differenzialzylinders oder eines einfach wirkenden Zylinders, gebildet sein. Bevorzugt ist das Arbeitsvolumen und/oder das Ausgangsvolumen mittels eines Faltbalgs gebildet. The working volume and / or initial volume can be formed by means of a hydraulic cylinder, in particular by means of a differential cylinder or a single-acting cylinder. The working volume and / or the initial volume is preferably formed by means of a folding bellows.

Die erfindungsgemäße Aktorvorrichtung weist die Heizvorrichtung auf. Dadurch kann vorteilhafterweise das Arbeitsmedium der Aktorvorrichtung in den Zeiträumen, in welchen die Aktorvorrichtung nicht betätigt wird, in seinem festen Aggregatzustand vorliegen. Im Bedarfsfall, das heißt falls eine Bewegung, insbesondere eine lineare Bewegung, erzeugt werden soll, wird das innerhalb der Aktorvorrichtung angeordnete Arbeitsmedium mittels der Heizvorrichtung von seinem festen in seinen flüssigen Aggregatzustand übergeführt. Mit anderen Worten erfolgt ein Phasenübergang des Arbeitsmediums, der durch die Heizvorrichtung induziert wird. Im flüssigen Aggregatzustand des Arbeitsmediums kann die Aktorvorrichtung, wie beispielsweise aus der Patentanmeldung DE 10 2012 206 834 A1 bekannt, betrieben werden. The actuator device according to the invention has the heating device. As a result, the working medium of the actuator device can advantageously be present in its solid state in the periods in which the actuator device is not actuated. If necessary, that is, if a movement, in particular a linear movement, to be generated, the arranged within the actuator device working fluid is transferred by means of the heater from its solid to its liquid state. In other words, there is a phase transition of the working medium, which is induced by the heater. In the liquid state of aggregation of the working medium, the actuator device, such as from the patent application DE 10 2012 206 834 A1 known to be operated.

Mit anderen Worten verbleibt das Arbeitsmedium innerhalb der Aktorvorrichtung solange in seinem festen Aggregatzustand, bis die Aktorvorrichtung betätigt, das heißt eine Bewegung erzeugt werden soll. Dadurch können für die Aktorvorrichtung vorteilhafterweise Ventile verwendet werden, die eine geringe Leckage zulassen. Das ist deshalb der Fall, da das Arbeitsmedium im festen Aggregatszustand die Ventile verschließt und somit eine Leckage unmöglich ist. Mit anderen Worten wird durch den festen Aggregatzustand des Arbeitsmediums sein Rückfließen durch die Ventile verhindert, sodass die Ventile, selbst bei einer geringen Leckagerate (Leckrate), als dicht bezeichnet werden können. Vorteilhafterweise wird dadurch die momentane Auslenkung der Aktorvorrichtung eingefroren und stabil gehalten. In Zusammenwirkung mit dem festen Arbeitsmedium bilden die Ventile somit Null-Leckage-Ventile aus. In other words, the working medium within the actuator device remains in its solid state state until the actuator device is actuated, that is, a movement is to be generated. As a result, it is advantageously possible to use valves which permit a low leakage for the actuator device. This is the case because the working medium in the solid state of aggregation closes the valves and thus leakage is impossible. In other words, the solid state of matter of the working medium prevents it from flowing back through the valves, so that the valves can be said to be tight even at a low leakage rate (leak rate). Advantageously, the instantaneous deflection of the actuator device is thereby frozen and kept stable. In cooperation with the solid working medium, the valves thus form zero-leakage valves.

Um die Aktorvorrichtung trotz des festen Arbeitsmediums dennoch zu betätigen, ist erfindungsgemäß die Heizvorrichtung vorgesehen, die das Arbeitsmedium von seinem festen in seinen flüssigen Aggregatszustand überführt. Im flüssigen Aggregatszustand des Arbeitsmediums ist ein Betätigen der Aktorvorrichtung möglich, da das flüssige Arbeitsfluid die Ventile wieder passieren beziehungsweise durchströmen kann. In order to actuate the Aktorvorrichtung despite the solid working medium nevertheless, the heater is provided according to the invention, which converts the working fluid from its solid in its liquid state of aggregation. In the liquid state of aggregation of the working medium actuation of the actuator device is possible because the liquid working fluid can pass through the valves again or flow through.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für die aus der Patentanmeldung bekannte Aktorvorrichtung DE 10 2012 206 834 A1 von Vorteil. Hierzu ist es vorgesehen diese bekannte Aktorvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung zu versehen, sodass keine Null-Leckage-Ventile erforderlich sind. The present invention is particularly applicable to the actuator device known from the patent application DE 10 2012 206 834 A1 advantageous. For this purpose, it is provided to provide this known actuator device with the heating device according to the invention, so that no zero-leakage valves are required.

Weiterhin ist die erfindungsgemäße Aktorvorrichtung für Kontakte von Hoch- oder Mittelspannungsanlagen, insbesondere elektrische Schaltkontakte, beispielsweise zum Betätigen oder Schalten der Kontakte, von Vorteil. Furthermore, the actuator device according to the invention for contacts of high or medium voltage systems, in particular electrical switching contacts, for example, for actuating or switching the contacts, is advantageous.

Um das Arbeitsmedium der Aktorvorrichtung nach einer Betätigung der Aktorvorrichtung, die eine Bewegung, insbesondere ein Linearbewegung, erzeugt, in seinen festen Aggregatzustand rückzuführen kann eine Abkühlung der Aktorvorrichtung vorgesehen sein. To the working medium of the actuator device after actuation of the actuator device, which generates a movement, in particular a linear movement, in its solid state can recirculate the actuator device can be provided.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Aktorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, das die Aktorvorrichtung vor der Erzeugung der Bewegung, insbesondere der linearen Bewegung, mittels der Heizvorrichtung derart erwärmt wird, dass ein Arbeitsmedium, welches die Aktorvorrichtung umfasst, innerhalb wenigstens einem der Volumina, insbesondere in den Volumina, wenigstens teilweise von seinem festen in seinen flüssigen Aggregatszustand übergeführt wird. The inventive method for operating an actuator device according to the present invention is characterized in that the actuator device is heated prior to the generation of the movement, in particular the linear movement, by means of the heating device such that a working medium, which comprises the actuator device, within at least one of the volumes , in particular in the volumes, is at least partially transferred from its solid state into its liquid state.

Es ergeben sich zur erfindungsgemäßen Aktorvorrichtung gleichartige und gleichwertige Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens. The result of the actuator device according to the invention are similar and equivalent advantages of the method according to the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Aktorvorrichtung eine Temperaturregelung zur Regelung der Temperatur des Arbeitsmediums. According to an advantageous embodiment of the invention, the actuator device comprises a temperature control for controlling the temperature of the working medium.

Vorteilhafterweise kann dadurch die Temperatur des Arbeitsmediums der Aktorvorrichtung geregelt werden. Dadurch wird beispielsweise verhindert, dass die Temperatur des Arbeitsmediums über seine Zersetzungstemperatur ansteigt. Weiterhin wird es dadurch möglich den Phasenübergang des Arbeitsmediums zu regeln. Advantageously, thereby the temperature of the working medium of the actuator device can be controlled. This prevents, for example, that the temperature of the working medium rises above its decomposition temperature. Furthermore, this makes it possible to regulate the phase transition of the working medium.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Heizvorrichtung wenigsten einen Heizdraht und/oder eine Heizpatrone. In an advantageous development of the invention, the heating device comprises at least one heating wire and / or one heating cartridge.

Vorteilhafterweise ist dadurch die Heizvorrichtung elektrisch betrieben. Hierdurch ist eine besonders bevorzugte Heizung des Arbeitsmediums möglich. Das ist deshalb der Fall, da mittels des Heizdrahtes oder der Heizpatrone ein räumlich gezieltes und ein zeitlich angepasstes Erwärmen oder Schmelzen des Arbeitsmediums möglich wird. Bevorzugt umfasst die Heizvorrichtung eine Mehrzahl von Heizdrähten und/oder Heizpatronen. Diese können an räumlich verschiedenen Stellen oder Bereichen der Aktorvorrichtung angeordnet sein. Advantageously, characterized the heater is electrically operated. As a result, a particularly preferred heating of the working medium is possible. This is the case because by means of the heating wire or the heating cartridge spatially targeted and a timed heating or melting of the working medium is possible. The heating device preferably comprises a plurality of heating wires and / or heating cartridges. These can be arranged at spatially different locations or areas of the actuator device.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Aktorvorrichtung eine Kühlvorrichtung, wobei die Kühlvorrichtung dazu ausgebildet ist, das Arbeitsmedium innerhalb wenigstens einem der Volumina wenigstens teilweise von seinem flüssigen in seinen festen Aggregatszustand überzuführen. According to an advantageous embodiment of the invention, the actuator device comprises a cooling device, wherein the cooling device is adapted to transfer the working fluid within at least one of the volumes at least partially from its liquid to its solid state.

Dadurch wird vorteilhafterweise die Abkühlung des Arbeitsmediums aktiv unterstützt. Mit anderen Worten wird die Aktorvorrichtung, insbesondere nach der Erzeugung der Bewegung, insbesondere der linearen Bewegung, mittels der Kühlvorrichtung derart abgekühlt, dass das Arbeitsmedium von seinem flüssigen in seinen festen Aggregatszustand übergeführt wird. Dadurch kann vorteilhafterweise der Zustand, in welchem das Arbeitsmedium der Aktorvorrichtung fest ist, schneller erreicht werden. Das ist deshalb von Vorteil, da dadurch die aktuelle oder erreichte Auslenkung der Aktorvorrichtung besser gehalten werden kann. Weiterhin sind Ventile der Aktorvorrichtung schneller leckagefrei. As a result, the cooling of the working medium is advantageously actively supported. In other words, the actuator device, in particular after the generation of the movement, in particular the linear movement, is cooled by means of the cooling device in such a way that the working medium is transferred from its liquid to its solid state of aggregation. As a result, the state in which the working medium of the actuator device is fixed can advantageously be reached more quickly. This is advantageous because it allows the current or achieved deflection of the actuator device can be better kept. Furthermore, valves of the actuator device are faster leak-free.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Aktorvorrichtung ein Vorratsvolumen, das zur Aufnahme des Arbeitsfluids ausgebildet ist. Hierbei ist das Vorratsvolumen wenigstens mit dem Arbeitsvolumen fluidisch gekoppelt. According to a further advantageous embodiment of the invention, the actuator device comprises a storage volume, which is designed to receive the working fluid. Here, the storage volume is at least fluidly coupled to the working volume.

Vorteilhafterweise kann mittels des Vorratsvolumens eine bestimmte Menge an Arbeitsmedium beziehungsweise ein bestimmtes Volumen an Arbeitsmedium vorgehalten werden. Das ist deshalb von Vorteil, da beim Phasenübergang des Arbeitsmediums typischerweise eine Volumenänderung des Arbeitsmediums erfolgt. Diese im Phasenwechsel des Arbeitsmedium begründete Volumenänderung kann vorteilhafterweise mittels des Vorratsvolumens ausgeglichen werden. Hierbei kann das Vorratsvolumen mittels eines Vorratsbehälters ausgebildet sein. Typischerweise verringert sich das Volumen des Arbeitsmediums beim Phasenübergang von flüssig nach fest, sodass eine bestimme Menge des Arbeitsmediums, das heißt ein bestimmtes Volumen, aus dem Vorratsvolumen entnommen werden kann und beispielsweise dem Arbeitsvolumen und/oder Ausgangsvolumen zugeführt wird. Dadurch wird vorteilhafterweise eine verbesserte Stabilität der Auslenkung der Aktorvorrichtung erreicht. Advantageously, by means of the storage volume, a certain amount of working medium or a certain volume of working medium can be kept. This is advantageous because during the phase transition of the working medium is typically a change in volume of the working medium. This volume change established in the phase change of the working medium can advantageously be compensated for by means of the storage volume. In this case, the storage volume can be formed by means of a storage container. Typically, the volume of the working medium decreases during the phase transition from liquid to solid, so that a certain amount of the working medium, that is, a certain volume, can be taken from the storage volume and, for example, the working volume and / or output volume is supplied. As a result, an improved stability of the deflection of the actuator device is advantageously achieved.

Insbesondere ist die Heizvorrichtung dazu ausgebildet, das Arbeitsmedium innerhalb des Vorratsvolumens wenigstens teilweise von seinem festen Aggregatzustand in seinen flüssigen Aggregatzustand überzuführen. Die Kühlvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, das Arbeitsmedium innerhalb des Vorratsvolumens wenigstens teilweise von seinem flüssigen Aggregatzustand in seinen festen Aggregatzustand überzuführen. In particular, the heating device is designed to convert the working medium within the storage volume at least partially from its solid state of aggregation into its liquid state of aggregation. The cooling device can be configured to at least partially transfer the working medium within the storage volume from its liquid state of aggregation into its solid state of matter.

Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn die Aktorvorrichtung eine Drosselvorrichtung umfasst, wobei das Vorratsvolumen und das Arbeitsvolumen fluidisch über die Drosselvorrichtung gekoppelt sind. In this case, it is particularly preferred if the actuator device comprises a throttle device, wherein the reservoir volume and the working volume are fluidically coupled via the throttle device.

Vorteilhafterweise kann dadurch das Volumen des Arbeitsmediums innerhalb des Arbeitsvolumens und/oder innerhalb des Ausgangsvolumens geregelt werden. Weiterhin kann die zum Volumenausgleich vorgesehene Menge an Arbeitsmedium reguliert und angepasst werden. Advantageously, the volume of the working medium within the working volume and / or within the starting volume can thereby be regulated. Furthermore, the volume of compensation provided for the amount of working medium can be regulated and adjusted.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das Arbeitsvolumen und das Ausgangsvolumen über zwei gegenläufig ausgerichtete Rückschlagventile fluidisch gekoppelt. According to an advantageous embodiment of the invention, the working volume and the output volume via two oppositely oriented check valves are fluidly coupled.

Vorteilhafterweise wird dadurch ein geregelter und/oder gesteuerter Austausch des Arbeitsmediums zwischen den genannten Volumina ermöglicht. Es ist besonders bevorzugt, wenn die Rückschlagventile unterschiedliche Öffnungskräfte aufweisen. Advantageously, this allows a controlled and / or controlled exchange of the working medium between said volumes. It is particularly preferred if the check valves have different opening forces.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Heizvorrichtung im Bereich des Vorratsvolumens, im Bereich der Drosselvorrichtung und/oder im Bereich eines der Rückschlagventile angeordnet. In a further advantageous embodiment of the invention, the heating device is arranged in the region of the supply volume, in the region of the throttle device and / or in the region of one of the check valves.

Dadurch wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass das Arbeitsmedium innerhalb des Vorratsvolumens, innerhalb der Drosselvorrichtung und/oder innerhalb der Rückschlagventile mittels der Heizvorrichtung von seinem festen Aggregatszustand in seinen flüssigen Aggregatszustand übergeführt wird. Weiterhin kann mittels der Heizvorrichtung eine Erwärmung oder ein Heizen der gesamten Aktorvorrichtung vorgesehen sein. Die Erwärmung der Aktorvorrichtung kann hierbei direkt oder indirekt erfolgen, wobei gegebenenfalls entsprechende Vorlaufzeiten zur Betätigung der Aktorvorrichtung in Kauf genommen werden müssen. This advantageously ensures that the working fluid is transferred within the storage volume, within the throttle device and / or within the check valves by means of the heater of its solid state of aggregation in its liquid state. Furthermore, heating or heating of the entire actuator device can be provided by means of the heating device. In this case, the heating of the actuator device can take place directly or indirectly, whereby appropriate lead times for actuation of the actuator device may have to be accepted.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Aktorvorrichtung einen Piezoaktor, der zur Vergrößerung und/oder Verkleinerung des Arbeitsvolumens ausgebildet ist. According to an advantageous embodiment of the invention, the actuator device comprises a piezoelectric actuator which is designed to increase and / or reduce the working volume.

Ein Piezoaktor ist deshalb von Vorteil, da dessen Auslenkung präzise elektrisch gesteuert oder geregelt werden kann. Die Auslenkung des Piezoaktors wird dann, insbesondere mittels eines Hydraulikzylinders, der das Arbeitsvolumen umfasst, in die Vergrößerung und/oder Verkleinerung des Arbeitsvolumen gewandelt. A piezoelectric actuator is therefore advantageous, since its deflection can be precisely controlled or regulated electrically. The deflection of the piezoelectric actuator is then, in particular by means of a hydraulic cylinder, which includes the working volume, converted into the enlargement and / or reduction of the working volume.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Aktorvorrichtung eine Steuervorrichtung oder eine Regelungsvorrichtung, wobei die Steuervorrichtung und die Regelungsvorrichtung dazu ausgebildet sind das Volumen des Arbeitsmediums innerhalb wenigstens einem der Volumina (Arbeitsvolumen und/oder Ausgangsvolumen) und/oder innerhalb des Vorratsvolumens zu regeln und/oder zu steuern. In an advantageous embodiment of the invention, the actuator device comprises a control device or a control device, wherein the control device and the control device are adapted to regulate the volume of the working medium within at least one of the volumes (working volume and / or output volume) and / or within the supply volume and / / or to control.

Vorteilhafterweise kann dadurch die Kompensation der Volumenänderung des Arbeitsmediums bei seinem Phasenübergang gesteuert oder geregelt werden. Beispielsweise können durch eine Hinterlegung eines Kennfeldes, welches insbesondere mittels der Regelungsvorrichtung oder der Steuervorrichtung gespeichert ist, Nichtlinearitäten ausgeglichen und beherrscht werden. Insbesondere können solche Nichtlinearitäten in Zusammenhang zwischen der Größe der Auslenkung, der Differenz der Temperaturen zwischen dem Betätigen der Aktorvorrichtung und dem Zustand der Aktorvorrichtung in welchem das Arbeitsmedium fest ist, und/oder in Bezug auf die Volumenänderung des Arbeitsmediums bei Phasenübergang auftreten. Advantageously, this can be used to control or regulate the compensation of the change in volume of the working medium during its phase transition. For example, by depositing a characteristic field, which is stored in particular by means of the control device or the control device, nonlinearities can be compensated and controlled. In particular, such nonlinearities may occur in connection between the magnitude of the deflection, the difference in temperatures between the actuation of the actuator device and the state of the actuator device in which the working medium is fixed, and / or in relation to the volume change of the working medium at phase transition.

Vorteilhafterweise umfasst die Aktorvorrichtung das Arbeitsmedium. Hierbei ist das Arbeitsmedium derart bestimmt, dass dieses im inaktiven Zustand der Aktorvorrichtung (eingefrorener Zustand) bei allen vorgegebenen Betriebstemperaturen und Umgebungstemperaturen einen festen Aggregatszustand aufweist, und möglichst nur durch das erfindungsgemäße Erwärmen mittels der Heizvorrichtung in den flüssigen Aggregatszustand übergeht. Hierbei ist weiterhin zu berücksichtigen, dass die Temperatur des Arbeitsmediums unterhalb seiner Zersetzungstemperatur verbleibt. Advantageously, the actuator device comprises the working medium. Here, the working medium is determined such that it has a solid state of aggregation in the inactive state of the actuator device (frozen state) at all predetermined operating temperatures and ambient temperatures, and possibly only by the heating according to the invention by means of the heater in the liquid state. It should also be noted that the temperature of the working medium remains below its decomposition temperature.

Bevorzugt umfasst das Arbeitsmedium wenigstens ein Wachs, eine Bitumen-Verbindung, eine Bitumen-Mischung, ein Harz, Pech- oder Teer oder eine Stoffmischung hieraus. Preferably, the working medium comprises at least a wax, a bitumen compound, a bitumen mixture, a resin, pitch or tar or a mixture of substances thereof.

Insbesondere besteht das Arbeitsmedium aus einem Wachs, einer Bitumen-Verbindung, einer Bitumen-Mischung, einem Harz, Pech- oder Teer oder einer Stoffmischung hieraus. In particular, the working medium consists of a wax, a bitumen compound, a bitumen mixture, a resin, pitch or tar or a mixture of substances thereof.

Vorteilhafterweise werden dadurch die genannten Anforderungen an das Arbeitsmedium erfüllt. Advantageously, the stated requirements for the working medium are thereby fulfilled.

Besonders bevorzugt umfasst das Arbeitsmedium wenigstens eine ionische Flüssigkeit und/oder ein organisches oder anorganisches Salz. Particularly preferably, the working medium comprises at least one ionic liquid and / or an organic or inorganic salt.

Vorteilhafterweise weist eine ionische Flüssigkeit nahezu keinen Dampfdruck auf. Weiterhin verdampfen ionische Flüssigkeiten vorteilhafterweise stets unterhalb ihrer Zersetzungstemperatur und weisen eine Schmelztemperatur unterhalb von 100 Grad Celsius auf. Advantageously, an ionic liquid has virtually no vapor pressure. Furthermore, ionic liquids advantageously always evaporate below their decomposition temperature and have a melting temperature below 100 degrees Celsius.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Aktorvorrichtung ein Arbeitsfluid, dass eine Schmelztemperatur im Bereich von 20 Grad Celsius bis 100 Grad Celsius, insbesondere im Bereich von 40 Grad Celsius bis 80 Grad Celsius, aufweist. According to an advantageous development of the invention, the actuator device comprises a working fluid which has a melting temperature in the range from 20 degrees Celsius to 100 degrees Celsius, in particular in the range from 40 degrees Celsius to 80 degrees Celsius.

Vorteilhafterweise wird dadurch bei typischen Betriebstemperaturen und Umgebungstemperaturen der Aktorvorrichtung sichergestellt, dass das Arbeitsmedium in den genannten Temperaturbereichen im festen Aggregatszustand vorliegt. Advantageously, this ensures at typical operating temperatures and ambient temperatures of the actuator device that the working fluid is present in the specified temperature ranges in the solid state of aggregation.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der einzigen Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur ein schematisiertes Schaltbild einer erfindungsgemäßen Aktorvorrichtung. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the single drawing. The single figure shows a schematic circuit diagram of an actuator device according to the invention.

Die einzige Figur zeigt die erfindungsgemäße Aktorvorrichtung 1. Die Aktorvorrichtung 1 umfasst einen ersten Hydraulikzylinder 11, einen zweiten Hydraulikzylinder 12 und einen dritten Hydraulikzylinder 13. Der erste Hydraulikzylinder 11 weist ein Arbeitsvolumen 21, der zweite Hydraulikzylinder 12 weist ein Ausgangsvolumen 22 und der dritte Hydraulikzylinder 13 weist ein Vorratsvolumen 23 auf. Der dritte Hydraulikzylinder 13 ist als Vorratsbehälter ausgebildet. The single FIGURE shows the actuator device according to the invention 1 , The actuator device 1 includes a first hydraulic cylinder 11 , a second hydraulic cylinder 12 and a third hydraulic cylinder 13 , The first hydraulic cylinder 11 has a working volume 21 , the second hydraulic cylinder 12 has an initial volume 22 and the third hydraulic cylinder 13 indicates a storage volume 23 on. The third hydraulic cylinder 13 is designed as a reservoir.

Das Arbeitsvolumen 21 ist fluidisch mit dem Ausgangsvolumen 22 sowie mit dem Vorratsvolumen 23 gekoppelt. Hierbei ist das Ausgangsvolumen 22 über das Arbeitsvolumen 21 mit dem Vorratsvolumen 23 fluidisch gekoppelt. The work volume 21 is fluidic with the initial volume 22 as well as with the stock volume 23 coupled. Here is the starting volume 22 about the work volume 21 with the storage volume 23 fluidly coupled.

Die Aktorvorrichtung 1 weist weiterhin ein erstes Rückschlagventil 51 sowie ein in Bezug auf das erste Rückschlagventil 51 gegenläufig ausgerichtetes zweites Rückschlagventil 52 auf. Weiterhin umfasst die Aktorvorrichtung 1 eine Drosselvorrichtung 53, die fluidisch zwischen dem Vorratsvolumen 23 und dem Arbeitsvolumen 21 angeordnet ist. The actuator device 1 also has a first check valve 51 as well as with respect to the first check valve 51 counter-aligned second check valve 52 on. Furthermore, the actuator device comprises 1 a throttle device 53 fluidly between the storage volume 23 and the volume of work 21 is arranged.

Fluidisch zwischen dem Arbeitsvolumen 21 und dem ersten Rückschlagventil 51 ist eine Heizvorrichtung 42 angeordnet, die eine Temperaturregelung 41 umfasst. Mittels der Heizvorrichtung 42 kann das Arbeitsmedium der Aktorvorrichtung 1 erwärmt werden. Weiterhin ist die Heizvorrichtung 42 dafür vorgesehen einen Phasenübergang des Arbeitsmediums von seinem festen Aggregatzustand in seinen flüssigen Aggregatzustand zu induzieren. Fluidic between the working volume 21 and the first check valve 51 is a heater 42 arranged, which has a temperature control 41 includes. By means of the heater 42 can the working medium of the actuator device 1 to be heated. Furthermore, the heater 42 intended to induce a phase transition of the working medium from its solid state to its liquid state.

Mittels des Ausgangsvolumens 22 beziehungsweise mittels des zweiten Hydraulikzylinders 12 wird eine Bewegung, insbesondere eine lineare Bewegung (Linearbewegung), erzeugt. Hierbei ist die Linearbewegung durch den Pfeil 102 gekennzeichnet. Die zugehörige Veränderung des Arbeitsvolumens ist durch den Pfeil 101 gekennzeichnet. Eine gegebenenfalls zugehörige Veränderung des Vorratsvolumens 23 ist durch den Pfeil 103 gekennzeichnet. By means of the initial volume 22 or by means of the second hydraulic cylinder 12 a movement, in particular a linear movement (linear movement) is generated. Here is the linear movement through the arrow 102 characterized. The associated change in the working volume is indicated by the arrow 101 characterized. An optionally associated change in the stock volume 23 is by the arrow 103 characterized.

Zum Erzeugen der Bewegung beziehungsweise der oben genannten Veränderung der Volumina 21, 22, 23 umfassen die Hydraulikzylinder 11, 12 sowie der Vorratsbehälter 13 jeweils einen Kolben. Mittels der Kolben werden die Volumina 21, 22, 23 vergrößert oder verkleinert, das heißt verändert. For generating the movement or the above-mentioned change in the volumes 21 . 22 . 23 include the hydraulic cylinders 11 . 12 and the reservoir 13 one piston each. By means of the pistons are the volumes 21 . 22 . 23 enlarged or reduced, that is changed.

Zum Bewegen des Kolbens des Hydraulikzylinders 11 ist ein Piezoaktor 2 vorgesehen. Soll die Aktorvorrichtung 1 betätigt werden, so wird ein entsprechendes elektrisches Signal, beispielsweise ein Spannungssignal oder ein Spannungsverlauf, an den Piezoaktor 2 gegeben. To move the piston of the hydraulic cylinder 11 is a piezoelectric actuator 2 intended. If the actuator device 1 are actuated, then a corresponding electrical signal, such as a voltage signal or a voltage waveform, to the piezoelectric actuator 2 given.

Wird die Aktorvorrichtung 1 nicht betätigt, das heißt soll die Auslenkung, die dem aktuellen Ausgangsvolumen 22 zugehörig ist, konstant gehalten werden, so liegt das Arbeitsmedium innerhalb der Aktorvorrichtung 1 im festen Aggregatzustand vor. Beim Betätigen der Aktorvorrichtung 1 wird das Arbeitsmedium innerhalb der Aktorvorrichtung 1 mittels der Heizvorrichtung 42 derart erwärmt, dass dieses von seinem festen Aggregatzustand in seinen flüssigen Aggregatzustand übergeht. Liegt das Arbeitsmedium in seinem flüssigen Aggregatzustand vor, so kann die Aktorvorrichtung 1 wie in der Patentanmeldung DE 10 2012 206 834 A1 beschrieben betrieben beziehungsweise betätigt werden. Will the actuator device 1 not actuated, that is, the deflection, the current output volume 22 is associated, are kept constant, so the working fluid is within the actuator device 1 in the solid state. When actuating the actuator device 1 becomes the working medium within the actuator device 1 by means of the heater 42 heated so that it passes from its solid state of aggregation in its liquid state of matter. If the working medium is in its liquid state of aggregation, then the actuator device 1 as in the patent application DE 10 2012 206 834 A1 operated or operated described.

Der Betrieb der Aktorvorrichtung 1 ist hierbei durch die dem Schaltbild nebenstehenden Diagramme schematisch verdeutlicht. Hierbei wird zwischen einem Pumpvorgang (durchgezogene Linie) und einem Saugvorgang (gestrichelte Linie) unterschieden. The operation of the actuator device 1 is illustrated schematically by the diagram opposite diagrams. Here, a distinction is made between a pumping process (solid line) and a suction process (dashed line).

Das erste Diagramm 301 korrespondiert zu einem zeitlichen Verlauf der am Piezoaktor 2 anliegenden Spannung (Spannungssignal). Das nachfolgende zweite Diagramm 302 zeigt einen zeitlichen Verlauf der Bewegung, die mit dem Pfeil 101 gekennzeichnet ist. Das darauf folgende dritte Diagramm 303 korrespondiert zu einem zeitlichen Verlauf der Bewegung, die mit dem Pfeil 103 gekennzeichnet ist. Das vierte Diagramm 304 korrespondiert zu einem zeitlichen Verlauf der Bewegung, die mit dem Pfeil 102 gekennzeichnet ist. The first diagram 301 corresponds to a time course of the piezoelectric actuator 2 applied voltage (voltage signal). The following second diagram 302 shows a time course of movement, with the arrow 101 is marked. The following third diagram 303 corresponds to a time course of the movement, with the arrow 103 is marked. The fourth diagram 304 corresponds to a time course of the movement, with the arrow 102 is marked.

Im ersten Diagramm 301 zeigt die Ordinate 204 die am Piezoaktor 2 anliegende Spannung an. Im zweiten Diagramm 302 zeigt die Ordinate 201 den zeitlichen Verlauf der Position des Kolbens des ersten Hydraulikzylinders 11 an. Im dritten Diagramm 303 zeigt die Ordinate 203 den zeitlichen Verlauf der Position des Kolbens des Vorratsbehälters 13 an. Im vierten Diagramm 304 zeigt die Ordinate 202 den zeitlichen Verlauf der Position des Kolbens des zweiten Hydraulikzylinders 12 an. Die Ordinaten 201, 202, 203, 204 zeigen die jeweilige an ihr aufgetragene Größe in willkürlichen Einheiten an. In the first diagram 301 shows the ordinate 204 the at the piezoelectric actuator 2 voltage applied. In the second diagram 302 shows the ordinate 201 the time course of the position of the piston of the first hydraulic cylinder 11 at. In the third diagram 303 shows the ordinate 203 the time course of the position of the piston of the reservoir 13 at. In the fourth diagram 304 shows the ordinate 202 the time course of the position of the piston of the second hydraulic cylinder 12 at. The ordinates 201 . 202 . 203 . 204 indicate the size applied to it in arbitrary units.

An den Abszissen 200 der Diagramme ist jeweils die Zeit in willkürlichen Einheiten aufgetragen. Sowohl der Pumpvorgang (durchgezogene Linie) als auch der Saugvorgang (gestrichelte Linie) ist durch zwei Bewegungsphasen gekennzeichnet. At the abscissa 200 The diagrams each time is plotted in arbitrary units. Both the pumping process (solid line) and the suction process (dashed line) is characterized by two phases of movement.

In einer ersten Bewegungsphase wird der Piezoaktor 2 schnell in Richtung des Pfeils 101 bewegt. Hierbei überträgt sich die Bewegung auf den Kolben des ersten Hydraulikzylinders 11, sodass das Arbeitsvolumen 21 verringert wird. Durch die Verringerung des Arbeitsvolumens 21 steigt der Druck auf das zweite Rückschlagventil 52. Übersteigt der genannte Druck die Schließkraft des zweiten Rückschlagventils 22 so öffnet dieses und das flüssige Arbeitsmedium gelangt vom Arbeitsvolumen 21 in das Ausgangsvolumen 22. Dadurch bewegt sich der Kolben des zweiten Hydraulikzylinders 12 in Richtung des Pfeils 102, sodass eine lineare Bewegung beziehungsweise lineare Auslenkung erreicht wird. In a first movement phase, the piezoelectric actuator 2 fast in the direction of the arrow 101 emotional. Here, the movement is transferred to the piston of the first hydraulic cylinder 11 so the workload 21 is reduced. By reducing the workload 21 the pressure on the second check valve increases 52 , If said pressure exceeds the closing force of the second check valve 22 so this opens and the liquid working fluid passes from the working volume 21 in the starting volume 22 , As a result, the piston of the second hydraulic cylinder moves 12 in the direction of the arrow 102 , so that a linear movement or linear deflection is achieved.

In einer zweiten Bewegungsphase wird der Piezoaktor 2 derart bewegt, dass sich das Arbeitsvolumen 21 innerhalb des ersten Hydraulikzylinders 11 wieder vergrößert. Mit anderen Worten erfolgt die Bewegung des Kolbens des ersten Hydraulikzylinders 11 gegenläufig zum dargestellten Pfeil 101. Dies erfolgt jedoch deutlich langsamer als in der ersten Bewegungsphase. Hierdurch bewegt sich der Kolben des zweiten Hydraulikzylinders 12 ebenfalls gegenläufig zum dargestellten Pfeil 102, wodurch sein Ausgangsvolumen 22 wieder verringert wird. Durch die langsame Bewegung wird jedoch die Schließkraft des ersten Rückschlagventils 21 nicht überschritten, sodass der zweite Hydraulikzylinder 12 seine aktuelle Auslenkung beibehält. Die Volumenänderung des Arbeitsvolumens, das heißt seine Vergrößerung, wird hierbei durch das Arbeitsmedium innerhalb des Vorratsbehälters 13 ausgeglichen. Mit anderen Worten wird das Arbeitsmedium vom Vorratsvolumen 23 in das Arbeitsvolumen 21 über die Drosselvorrichtung 23 eingeleitet. In a second phase of movement, the piezoelectric actuator 2 moved so that the working volume 21 within the first hydraulic cylinder 11 enlarged again. In other words, the movement of the piston of the first hydraulic cylinder takes place 11 opposite to the arrow shown 101 , However, this is much slower than in the first movement phase. As a result, the piston of the second hydraulic cylinder moves 12 also opposite to the arrow shown 102 , thereby reducing its initial volume 22 is reduced again. Due to the slow movement, however, the closing force of the first check valve 21 not exceeded, so that the second hydraulic cylinder 12 maintains its current deflection. The change in volume of the working volume, that is its enlargement, is in this case by the working medium within the reservoir 13 balanced. In other words, the working medium of the storage volume 23 in the work volume 21 over the throttle device 23 initiated.

Die genannten zwei Bewegungsphasen ermöglichen eine alternierende Wiederholung, sodass der Hydraulikzylinder 12 immer weiter ausgefahren wird und die vorgegebene lineare Bewegung erreicht wird. Hierbei ermöglicht eine Übersetzung zwischen dem ersten Hydraulikzylinder 11 und dem zweiten Hydraulikzylinder 12 eine vorteilhafte Positionierung des zweiten Hydraulikzylinders 12 mit besonders hoher Präzision, wobei vorteilhafterweise zum Halten des Hydraulikzylinders 12 keine Kraft erforderlich ist. The said two movement phases allow an alternate repetition, so that the hydraulic cylinder 12 is extended further and the predetermined linear movement is achieved. This allows a translation between the first hydraulic cylinder 11 and the second hydraulic cylinder 12 an advantageous positioning of the second hydraulic cylinder 12 with particularly high precision, advantageously for holding the hydraulic cylinder 12 no force is required.

Soll der Hydraulikzylinder 12 wieder rückgeführt werden, das heißt die ausgeführte lineare Bewegung rückgeführt werden, so entspricht dies dem in den Diagrammen dargestellten Saugvorgang (gestrichelte Linie). Hierbei wird wiederum der Piezoaktor 2 gegenläufig zum dargestellten Pfeil 101 bewegt. Allerdings erfolgt diese Bewegung schnell, sodass die aus der Druckänderung resultierende Druckkraft die Schließkraft des ersten Rückschlagventils 51 überwindet, wodurch das flüssige Arbeitsmedium von dem Ausgangsvolumen 22 zum Arbeitsvolumen 21 zurückfließt. Should the hydraulic cylinder 12 be returned again, that is, the executed linear motion to be returned, so this corresponds to the suction shown in the diagrams (dashed line). Here again the piezo actuator becomes 2 opposite to the arrow shown 101 emotional. However, this movement is rapid, so that the pressure force resulting from the pressure change is the closing force of the first check valve 51 overcomes, causing the liquid working fluid from the initial volume 22 to the work volume 21 flowing back.

Anschließend wird der Piezoaktor 2 wieder in Richtung des dargestellten Pfeils 101 bewegt, wobei diese Bewegung langsam erfolgt, sodass die Schließkraft des zweiten Rückschlagventils 52 nicht überschritten wird. Dadurch strömt das Arbeitsmedium aus dem Arbeitsvolumen 21 in das Vorratsvolumen 23 zurück. Wie bereits beim Pumpvorgang kann durch ein alternierendes Wiederholen der genannten Bewegungsphasen eine rückläufige Bewegung des zweiten Hydraulikzylinders 12 erzeugt werden. Subsequently, the piezoelectric actuator 2 again in the direction of the arrow shown 101 moves, whereby this movement is slow, so that the closing force of the second check valve 52 is not exceeded. As a result, the working fluid flows out of the working volume 21 in the stock volume 23 back. As in the case of the pumping process, a retrograde movement of the second hydraulic cylinder can be achieved by alternately repeating the said movement phases 12 be generated.

Weiterhin können anstatt oder ergänzend zu den Hydraulikzylindern 11, 12, 13 Faltbälge verwendet werden. Furthermore, instead of or in addition to the hydraulic cylinders 11 . 12 . 13 Folding bellows are used.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, or other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012206834 A1 [0008, 0017, 0020, 0060]

Claims

Actuator device ( 1 ) for generating a movement, in particular a linear movement, comprising a working volume ( 21 ) and a starting volume ( 22 ), where the volumes ( 21 . 22 ) are formed for receiving a working medium and fluidically coupled to one another for generating the movement, characterized in that the actuator device ( 1 ) a heating device ( 42 ), which is adapted to the working medium within at least one of the volumes ( 21 . 22 ) at least partially convert from its solid to its liquid state.

Actuator device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that it has a temperature control ( 41 ) for controlling the temperature of the working medium.

Actuator device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the heating device ( 42 ) comprises at least one heating wire and / or a heating cartridge.

Actuator device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a cooling device, wherein the cooling device is adapted to the working medium within at least one of the volumes ( 21 . 22 ) at least partially convert from its liquid to its solid state.

Actuator device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it has a storage volume ( 23 ) for receiving the working fluid, the storage volume ( 23 ) at least with the volume of work ( 21 ) is fluidically coupled.

Actuator device ( 1 ) according to claim 5, characterized in that it comprises a throttle device ( 5 ), the storage volume ( 23 ) and the volume of work ( 21 ) fluidly via the throttle device ( 53 ) are coupled.

Actuator device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the working volume ( 21 ) and the initial volume ( 22 ) via two counter-rotating check valves ( 51 . 52 ) are fluidically coupled.

Actuator device ( 1 ) according to one of claims 5 to 7, characterized in that the heating device ( 42 ) in the area of the stock volume ( 23 ), in the region of the throttle device ( 53 ) and / or in the region of one of the check valves ( 51 . 52 ) is arranged.

Actuator device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a piezoactuator ( 2 ) for increasing and / or reducing the working volume ( 21 ).

Actuator device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a control device and / or a control device, wherein the control device and / or control device is adapted to the volume of the working medium within at least one of the volumes ( 21 . 22 ) and / or within the stock volume ( 23 ) to regulate and / or control.

Actuator device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises the working medium.

Actuator device ( 1 ) according to claim 11, characterized in that the working medium comprises at least one wax, a bitumen compound, a bitumen mixture, a resin, pitch or tar or a mixture of substances thereof.

Actuator device ( 1 ) according to claim 11 or 12, characterized in that the working medium comprises at least one ionic liquid and / or an organic or inorganic salt.

Actuator device ( 1 ) according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the working medium has a melting temperature in the range of 20 degrees Celsius to 100 degrees Celsius, in particular in the range of 40 degrees Celsius to 80 degrees Celsius.

Method for operating an actuator device ( 1 ) according to one of claims 11 to 14, characterized in that the actuator device ( 1 ) before the generation of the movement, in particular the linear movement, by means of the heating device ( 42 ) is heated so that the working medium within at least one of the volumes ( 21 . 22 ) is at least partially converted from its solid to its liquid state of matter.