ES2247438T3 - Dispositivo acutador equipado con un actuador de flexion. - Google Patents

Abstract

Dispositivo actuador que comprende un actuador de flexión (4) dotado de configuración alargada, que está fijado con un tramo de fijación (5) en un cuerpo de base (2) del dispositivo actuador (1) y que dispone de un tramo de trabajo (7) sobresaliente del tramo de fijación (5), cuyo tramo de trabajo puede ser desviado, por activación del actuador de flexión (4), transversalmente a su eje longitudinal (12) y presionado contra una resistencia (22) dispuesta en la vía de desviación y está equipado con al menos un dispositivo sensor (23) adecuado para captar la dilatación longitudinal, caracterizado porque el dispositivo sensor (23) está colocado en y/o junto a la dirección longitudinal simétricamente a ambos lados de un sitio (27) en el que se presenta una dilatación longitudinal constante independiente de la fuerza de apriete cuando el tramo de trabajo (7) presiona contra la resistencia (22).

Description

Dispositivo actuador equipado con un actuador de flexión.

La invención concierne a un dispositivo actuador que comprende un actuador de flexión que presenta una configuración alargada, que está fijado con un tramo de fijación a un cuerpo de base del dispositivo actuador y que dispone de un tramo de trabajo que sobresale del tramo de fijación, cuyo tramo de trabajo puede ser desviado por activación del actuador de flexión transversalmente a su eje longitudinal y presionado contra una resistencia dispuesta en la vía de desviación y que equipado con al menos un dispositivo sensor adecuado para captar la dilatación longitudinal.

Los actuadores de flexión están construidos en general de modo que pueden fijarse a un tramo de fijación y disponen de un tramo de trabajo que termina libre y que puede ser flexionado por aplicación de una tensión de funcionamiento y desviado así transversalmente a la dirección longitudinal. Los representantes más comúnmente empleados de tales actuadores de flexión son transductores de flexión piezoeléctricos como los que se desprenden, por ejemplo, del documento WO 01/89004 A1. Frecuentemente, como se describe también en el documento WO 01/89004 A1, éstos se utilizan como componentes de dispositivos actuadores que están configurados como válvulas de control de fluido y en los que es basculable el tramo de trabajo para liberar o abrir discrecionalmente un canal de fluido.

En el documento WO 01/89004 A1 se hace la descripción de un dispositivo actuador de la clase citada al principio, en el que el actuador de flexión está equipado en la zona del tramo de trabajo con al menos un dispositivo sensor que está en condiciones de captar la dilatación longitudinal del tramo de trabajo. De esta manera, se deberá poder realizar una vigilancia y/o retroaviso del comportamiento de funcionamiento del actuador de flexión sin una sensórica externa. Sin embargo, en la materialización práctica se han encontrado problemas no despreciables.

Los transductores de flexión piezocerámicos poseen efectos de histéresis y de deriva debido a las propiedades piezocerámicas. La histéresis da lugar a que, al aplicar tensión de funcionamiento, sean posibles diferentes desviaciones del actuador de flexión en función del historial de funcionamiento precedente. A estos se añaden sobre todo defectos de deriva mecánica y térmica que se superponen y que, considerados en el tiempo, tienen como consecuencia una variación de la flexión y desviación. Además, fuerzas externas diferentes que actúen sobre el actuador de flexión conducen también a flexiones y desviaciones diferentes. Así, para cerrar el canal de fluido de una válvula de control, pueden ser necesarias, en función de las presiones restantes, unas fuerzas de ajuste de diferente magnitud que tienen como consecuencia cada una de ellas, para la misma desviación, deformaciones de flexión diferentes del actuador de flexión. Esto significa que el dispositivo sensor previsto en el actuador de flexión según el documento WO 01/89004 A1 no puede suministrar sin más actuaciones un resultado de medida reproducible.

Se ha intentado ya también reducir los efectos de histéresis en transductores de flexión piezocerámicos mediante el desarrollo de piezocerámicas pobres en histéresis. No obstante, esto conduce a una disminución de la capacidad de la piezocerámica.

El problema de la presente invención consiste en adoptar medidas que faciliten una captación exacta del comportamiento de funcionamiento de un actuador de flexión.

Este problema se resuelve en un dispositivo actuador de la clase citada al principio por el hecho de que dicho dispositivo actuador está colocado simétricamente, en y/o junto a la dirección longitudinal, a ambos lados de un sitio en el que se presenta, al presionar un tramo de trabajo contra una resistencia, una dilatación longitudinal constante independientemente de la fuerza de ajuste.

Los cálculos efectuados han arrojado el resultado de que el tramo de trabajo de un actuador de flexión presenta un sitio distanciado del tramo de fijación en dirección longitudinal en el que la dilatación longitudinal producida se mantiene constante con independencia de la fuerza con la cual se presione el tramo de trabajo activado contra una resistencia colocada en su vía de desviación. Al igual que en los demás sitios, aumenta ciertamente también la dilatación en este sitio especial cuando el tramo de trabajo, sin encontrar una resistencia, se desvía cada vez más por efecto de una activación correspondiente. Sin embargo, tan pronto como el tramo de trabajo choca con una resistencia, por ejemplo con una asiendo de válvula asociado a un canal de fluido, no se modifica ya la dilatación longitudinal en el sitio en cuestión, aun cuando se siga incrementando la fuerza de ajuste interna del actuador de flexión. El valor de dilatación constante es un valor específico del actuador de flexión correspondiente, el cual no es influenciado tampoco por el historial de funcionamiento.

Los cálculos realizados con actuadores de flexión diferentes han arrojado el resultado de que la distancia del sitio de dilatación longitudinal constante al tramo de fijación es en general igual a un tercio de la distancia entre el tramo de fijación y el tramo de solicitación cooperante con la resistencia cuando esta distancia antes citada es relativamente grande en proporción a la longitud del tramo de fijación.

Idealmente, el dispositivo sensor se colocaría directa y exclusivamente en el sitio de la dilatación longitudinal constante. Sin embargo, dado que es muy difícil en el aspecto constructivo proporcionar un dispositivo sensor correspondientemente miniaturizado, se coloca el dispositivo sensor en general de modo que esté situado en la dirección longitudinal del actuador de flexión simétricamente a ambos lados del sitio de dilatación longitudinal constante, siendo dicho dispositivo continuo en el sitio de dilatación constante o bien pudiendo estar interrumpido. Se puede efectuar entonces una integración o formación de suma a lo largo de las longitudes del trayecto de medida a ambos lados del sitio de dilatación longitudinal constante, pudiendo determinarse por la suma total la desviación del actuador de flexión en función de la fuerza de ajuste reinante y existiendo también la posibilidad de determinar la fuerza de ajuste actualmente reinante por resta de las dos integrales de dilatación parcial. Sobre la base de la invención, se pueden posicionar exactamente actuadores de flexión en funcionamiento de circuito cerrado con independencia de fuerzas externas. Además, se pueden medir la desviación del tramo de trabajo y la fuerza externa.

Resultan múltiples aplicaciones para la invención en todos los sectores en los que deban ejercerse fuerzas de ajuste sobre una estructura cualquiera por medio de un actuador de flexión. Una aplicación posible es la utilización en válvulas de control de fluido para poder captar con precisión la posición de conmutación de una actuador de flexión utilizado como miembro de accionamiento y/o directamente como miembro de válvula.

Perfeccionamientos ventajosos de la invención se desprenden de las reivindicaciones subordinadas.

Preferiblemente, el dispositivo sensor está colocado en una de las dos superficies del tramo de trabajo del actuador de flexión que están orientadas en la dirección de desviación.

Para lograr un señal de sensor múltiple y, por tanto, una exactitud mayor, pueden estar previstos al mismo tiempo varios dispositivos sensores que estén colocados especialmente en planos diferentes, referido a la dirección del espesor del actuador de flexión, y que se encuentren preferiblemente en ambas superficies del actuador de flexión opuestas una a otra y orientadas en la dirección de desviación.

Como ya se ha mencionado brevemente, el dispositivo sensor puede extenderse continuo, sin interrupción, hasta más allá del sitio de dilatación longitudinal constante. No obstante, es posible también una forma de construcción en la que el dispositivo sensor está interrumpido en la zona del sitio de dilatación longitudinal constante y se compone especialmente de dos partes de dispositivo sensor que pueden estar dispuestas a distancia una de otra en la dirección longitudinal del actuador de flexión. La distancia de las dos partes del dispositivo sensor al sitio de dilatación longitudinal constante es idéntica y se corresponden también las longitudes de las dos partes del dispositivo sensor.

El dispositivo sensor se basa, por ejemplo, en el principio de medida capacitiva, pero se puede basar también en un principio de medida por resistencia óhmica. Se utilizan preferiblemente bandas extensométricas.

En un actuador de flexión de longitud prefijada la posición del sitio de dilatación longitudinal constante depende evidentemente de la posición del tramo de fijación, es decir, del sitio y de la longitud en que se sujete el actuador de flexión en posición estacionaria. Dado que en muchos casos estas condiciones de utilización no serán aún conocidas durante la fabricación del actuador de flexión, este actuador de flexión puede estar equipado con un dispositivo sensor que se dilate en un trayecto mayor a lo largo del actuador de flexión y que pueda ser desactivado selectivamente para adaptarse a la posición resultante posteriormente del sitio de dilatación longitudinal constante, a fin de obtener la configuración simétrica necesaria respecto del sitio de dilatación longitudinal constante. Por ejemplo, el dispositivo sensor puede ser cortado completamente por medio de un láser u otro dispositivo de corte de modo que se obtenga la simetría deseada respecto del sitio de dilatación constante. Por tanto, el dispositivo actuador puede estar equipado con un dispositivo sensor selectivamente desactivado de manera correspondiente.

Un dispositivo equipado con el actuador de flexión puede formar, por ejemplo, un accionamiento para posicionar un componente, por ejemplo el miembro de una válvula, en posiciones diferentes. Sin embargo, el dispositivo actuador puede estar configurado también directamente como una válvula de control de fluido, especialmente en el sector de la neumática. En cualquier caso, es ventajoso que el dispositivo actuador disponga de medios de evaluación con los cuales se puedan determinar la desviación y/o la fuerza de ajuste del tramo de trabajo sobre la base de la dilatación captada por el dispositivo sensor.

Se explica seguidamente la invención con más detalle haciendo referencia al dibujo adjunto. Muestran en éste:

La Figura 1a, en representación esquemática, un ejemplo de ejecución de un dispositivo actuador según la invención en forma de una válvula de control de fluido, equipado con un actuador de flexión,

La Figura 1b, una vista en planta del actuador de flexión mirando en la dirección según la flecha I de la Figura 1a,

La Figura 1c, un diagrama que muestra la evolución de la dilatación longitudinal e registrada en función de la longitud efectiva L,

Las Figuras 2a a 2e, la curva característica dependiente de la tensión del transductor de flexión de las Figuras 1a y 1b con la dilatación longitudinal e como función de la longitud efectiva L del actuador de flexión, mostrándose con un rayado la integral sobre la longitud del trayecto de medida del dispositivo sensor simétricamente al sitio de dilatación longitudinal constante,

La Figura 3, la curva característica correspondiente a la Figura 2e, en donde se identifican con un rayado las dos integrales parciales de dilatación debajo de los tramos del dispositivo sensor situados a ambos lados del sitio de dilatación longitud constante, y

La Figura 4, un actuador de flexión adecuado para el diseño invariable del dispositivo sensor en una representación individualizada en planta comparable con la representación de la Figura 1b.

Se desprende esquemáticamente de las Figuras 1a y 1b un dispositivo actuador 1 que está configurado aquí como ejemplo en forma de una válvula de control de fluido.

El dispositivo actuador 1 dispone de un cuerpo de base 2 de una o más piezas que en el presente caso forma la carcasa de una válvula y que define una cámara de alojamiento 3 en la que está colocado una actuador de flexión 4 que presenta una configuración alargada.

El actuador de flexión 4 está configurado de manera semejante a un listón o una viga. Su anchura B es en general mayor que su espesor D.

Una de las dos zonas extremas axialmente orientadas del actuador de flexión 4 forma un tramo de fijación 5. Esto sirve para la fijación estacionaria del actuador de flexión 4 en el cuerpo de base 2. Se indica esquemáticamente la forma en que el tramo de fijación 5 está firmemente sujeto entre dos puntos de apoyo 6 solidarios de la carcasa en dicho tramo de fijación 5. La sujeción se efectúa en general de modo que el tramo de fijación 5 no es basculable con respecto a los sitios de apoyo 6. Los sitios de apoyo 6 pueden ser componentes directos del cuerpo de base 2 o pueden estar formados también, por ejemplo, por una resina de colada endurecida empotrada en el cuerpo de base 2.

Un tramo de trabajo del actuador de flexión 4, que termina libre, sobresale del tramo de fijación 5. La zona extrema de dicho tramo de trabajo opuesta al tramo de fijación 5 forma un tramo de solicitación 8.

El actuador de flexión 4 consiste en un componente cuyo tramo de trabajo 7 experimenta una flexión debido a una activación correspondiente y se puede desviar transversalmente al eje longitudinal 12 del actuador de flexión 4. El movimiento de desviación está indicado en 13 por medio de una flecha doble. Las dos superficies mayores de los lados longitudinales del actuador de flexión 4 configurado preferiblemente en forma rectangular en sección transversal están orientadas en la dirección del movimiento de desviación 13 y en el ejemplo de ejecución, únicamente para una mejor diferenciación, se denominan superficies superior e inferior 14, 15. La Figura 1b permite la observación de la superficie superior 14.

El actuador de flexión 4 podría ser, por ejemplo, un actuador de flexión de bimetal o de metal con memoria. En el ejemplo de ejecución se trata de un transductor de flexión piezoeléctrico que se ha construido empleando una piezocerámica usual en el mercado u otros materiales piezoeléctricos adecuados.

En el estado de partida desactivado el actuador de flexión 4 adopta la posición extendida, con extensión lineal, mostrada en líneas continuas en la Figura 1a. Aplicando una tensión de funcionamiento a través de unos medios de línea de alimentación 16 esquemáticamente indicados se puede provocar una desviación del tramo de trabajo 7, con lo que éste es hecho bascular en dirección a un asiento de válvula 17 opuesto a la superficie inferior 15, el cual está situado en la vía de desviación del tramo de trabajo 7 y, dicho con más precisión, en la vía de desviación del tramo de solicitación 8.

El asiento de válvula 17 delimita la desembocadura de un canal de fluido 18 que atraviesa especialmente al menos en parte la pared del cuerpo de base 2 y a través del cual se puede alimentar, durante el funcionamiento de la válvula de control de fluido, un fluido que está a una presión de trabajo determinada, pudiendo ser éste tanto un fluido hidráulico como un fluido gaseoso. Preferiblemente, el fluido es aire comprimido.

El asiento de válvula 17 forma una resistencia 22 situada en la vía de desviación del tramo de trabajo 7, contra la cual es presionado el tramo de solicitación 8, con lo que el canal de fluido 18 se cierra herméticamente. De esta manera, se puede impedir la entrada del fluido en la cámara de alojamiento 3.

En el estado desactivado del actuador de flexión 4 el tramo de solicitación 8 está separado del asiento de válvula 17, de modo que pueden entrar medio de presión en la cámara de alojamiento 3 a través del canal de fluido 18 y salir de allí a través de otro canal de fluido que desemboca también en la cámara de alojamiento 3, pero que no se ha representado con detalle en el dibujo. De esta manera, el dispositivo actuador puede estar construido, por ejemplo, como una válvula de 2/2 ó 3/2 vías.

El actuador de flexión 4 está equipado en la zona del tramo de trabajo 7 con un dispositivo sensor 23 montado en el ejemplo de ejecución directamente en la superficie superior 14. Este dispositivo está conectado, a través de una unión eléctrica adecuada 24, a un medio de evaluación electrónico 25 esquemáticamente indicado, el cual pertenece a un dispositivo de control electrónico designado en conjunto con el número de referencia 26, a través del cual se efectúa la activación del actuador de flexión 4 con la tensión de funcionamiento deseada. Con ayuda del dispositivo sensor 23 se puede captar la desviación momentánea del tramo de trabajo 7, existiendo especialmente la posibilidad de captar la llegada a la posición extrema de aplicación a la resistencia 22, concretamente con independencia de la fuerza de ajuste con la cual el tramo de trabajo 7 es presionado contra la resistencia corpórea 22.

El dispositivo sensor 23 está construido para captar la dilatación longitudinal del tramo de trabajo 7 en la zona equipada con él. La dilatación captada es una medida de la desviación actual del actuador de
flexión 4.

Si se considera la longitud de flexión efectiva BW medida entre el tramo de fijación 5 y el tramo de solicitación 8, la dilatación longitudinal aumenta ciertamente al aumentar la tensión de accionamiento y, como consecuencia, al aumentar la desviación, pero es siempre constante en toda la longitud efectiva BW del actuador de flexión en tanto el tramo de fijación 5 no haya tropezado aún con la resistencia 22. En las Figuras 2a, 2b y 2c se pone de manifiesto esta circunstancia por medio de la curva característica horizontal K situada cada vez a mayor altura. En la Figura 2c, al igual que también en la Figura 1c, la curva característica horizontal K proporciona el estado prácticamente en un momento situado inmediatamente antes del choque con la resistencia 22 o con el asiento de válvula 17 que la forma.

Conforme a una calibración previamente realizada, se pueden determinar así sobre la base de la dilatación momentánea determinada por el dispositivo sensor 23 la medida de la desviación momentánea del tramo de trabajo 7 y, por tanto, la posición relativa entre el tramo de solicitación 8 y la resistencia 22 o el asiento de válvula 17.

Sin embargo, se plantea una problemática especial por parte de la circunstancia de que la dilatación longitudinal del tramo de trabajo 7 a partir del momento del choque con la resistencia 22 ya no representa ninguna constante en toda la longitud efectiva de BW del actuador de flexión. La dilatación longitudinal varía especialmente en función de la fuerza de ajuste con la que el tramo de trabajo 7 es pretensado contra la resistencia 22 mediante una aplicación de tensión correspondiente. Esta fuerza de ajuste puede variar durante el funcionamiento de la válvula de control de fluido, especialmente debido a fluctuaciones de la presión sobre el tramo de solicitación 8 a través del canal de fluido 18. Conforme al caso de carga correspondiente, resultan líneas de flexión del actuador de flexión 4 curvadas con diferente intensidad en función de la fuerza de ajuste, estando indicadas en la Figura 1a con BL1 y BL2 dos de estas líneas de flexión posibles. La línea de flexión BL3 también dibujada representa esquemáticamente una configuración del actuador de flexión 4 en el estado desviado, pero no pretensado todavía contra la resistencia 22.

Sin embargo, tal como se ha comprobado ahora sorprendentemente en los cálculos realizados, el actuador de flexión 4 dispone de un sitio enteramente determinado en el que la dilatación longitudinal permanece constante con independencia de la fuerza de ajuste con la que se presione el tramo de trabajo 7 contra la resistencia 22. Este sitio, denominado sitio de dilatación longitudinal constante 27, está situado en la dirección del eje longitudinal 12 entre el tramo de fijación 5 y el tramo de solicitación 8, estando distanciado de ambos tramos. En el ejemplo de ejecución la longitud efectiva BW del actuador de flexión es subdividida por el sitio de dilatación longitudinal constante 27 en la proporción de 1/3: 2/3, estando asignada la distancia más corta al tramo de fijación 5. Otras mediciones han arrojado el resultado de que esta relación especial de distancia se aplica en general siempre que la longitud de sujeción del actuador de flexión 4 en el tramo de fijación 5 sea pequeña con relación a la longitud efectiva BW del actuador de flexión.

El sitio de dilatación longitudinal constante 27 puede calcularse, por ejemplo, utilizando métodos de elementos finitos.

El conocimiento explicado anteriormente es aprovechado según la invención durante la colocación del dispositivo sensor 23 en el actuador de flexión 4. Por consiguiente, el dispositivo sensor 23 está asentado en el sitio de dilatación longitudinal constante 27 y/o en la dirección longitudinal simétricamente a ambos lados de este sitio.

Idealmente, el dispositivo sensor 23 se concentraría en el sitio de dilatación longitudinal constante 27. Sin embargo, dado que este sitio es de forma puntual o lineal y, por tanto, es muy estrecho en la dirección del eje longitudinal 12, requeriría estructuras sensoras muy pequeñas y caras. Por tanto, se emplea convenientemente una forma de construcción en la que el dispositivo sensor 23 se extiende más allá del sitio de dilatación longitudinal constante 27, de modo que está situado con un tramo central directamente en este sitio de dilatación longitudinal constante 27 y, además, viene a quedar situado de manera simétrica con dos tramos sensores 28a, 28b, que disponen de la misma longitud, en la dirección del eje longitudinal 12 a ambos lados del sitio de dilatación constante 27. En la medición de dilatación se neutralizan las porciones de dilatación medidas simétricamente a ambos lados del sitio de dilatación longitudinal constante 27, de modo que, en último término, se puede captar la dilatación longitudinal que reina realmente en el sitio 27 en cuestión.

El dispositivo sensor 23 puede estar realizado en cualquier clase de construcción adecuada que haga posible que se capte la dilatación longitudinal del tramo de trabajo 7 en el sitio equipado con el dispositivo sensor 23. En general, se tratará de un dispositivo sensor 23 que se base en un principio de medida capacitiva u óhmica. Es ventajosa especialmente la configuración como banda extensométrica.

Por tanto, mientras que en el ejemplo de ejecución el dispositivo sensor 23 se extiende continuo más allá del sitio de dilatación longitudinal constante 27, es posible también una forma de construcción indicada con línea de trazos y puntos en la Figura 1b, en la que el dispositivo sensor 23 presenta una interrupción en la zona del sitio de dilatación longitudinal constante 27. En este caso, dicho dispositivo sensor cuenta, por ejemplo, con dos partes 32a, 32b colocadas simétricamente a igual distancia a ambos lados del sitio de dilatación longitudinal constante 27, las cuales forman los dos tramos sensores 28a, 28b.

Sería posible también un dispositivo sensor continuo en el que se efectúe una toma central a la manera de un divisor de tensión.

En la Figura 1a se ha indicado con línea de trazos y puntos que el dispositivo sensor 23 podría estar colocado también, alternativa o adicionalmente, en la superficie inferior 15 del tramo de trabajo 7. Debido a la disposición múltiple en varios planos distanciados en la dirección del espesor D se obtiene una señal de sensor múltiple que repercute positivamente sobre la precisión.

En lugar de asentar el dispositivo sensor 27 sobre la superficie del tramo de trabajo 7 - la fijación puede efectuarse, por ejemplo, por medio de una unión pegada -, sería posible también una integración total o parcial de uno o varios dispositivos sensores 23 en el material del actuador de flexión 4 y/o, en el caso de una estructura estratificada del mismo, entre las distintas capas del actuador de flexión. No obstante, hay que cuidar de que el uno o varios dispositivos sensores sean colocados a distancia de la fibra neutra del actuador de flexión 4, en la que no se presenta ninguna dilatación longitudinal. La colocación en la superficie exterior 14, 15 del actuador de flexión 4 tiene la ventaja de que aquí es relativamente grande la distancia a la fibra neutra y, por tanto, se pueden lograr resultados de medida más exactos.

Volviendo al diagrama de la Figura 1c, se han representado allí con líneas de trazos y puntos las curvas características correspondientes a las líneas de flexión BL1 y BL2, las cuales consisten en rectas que disponen de pendientes diferentes, pero las cuales se encuentran ambas en un punto común con la curva característica horizontal K, reproduciendo este punto común 33 la dilatación longitudinal e_{K} en el sitio de dilatación longitudinal constante 27. Unas líneas verticales dibujadas con la misma distancia a ambos lados de este sitio 27 forman líneas de limitación 34a, 34b, mediante las cuales están marcados los extremos axialmente orientados del dispositivo sensor 23. El tramo de longitud LS situado entre las líneas de limitación 34a, 34b reproduce la longitud del dispositivo sensor 23 entre los extremos exteriores mutuamente opuestos.

En un caso típico de aplicación del dispositivo actuador 1 y del actuador de flexión 4 contenido en éste se determina primero, en el marco de los cálculos o ensayos, el valor de la dilatación longitudinal constante e_{K}. Esta determinación se efectúa convenientemente por cálculo de la integral debajo de las curvas características K1 y/o K2 y/u otra de estas curvas características que se presenten en el caso de carga, concretamente en función de la longitud LS del dispositivo sensor. En la Figura 1c se ha indicado a título de ejemplo mediante un rayado la integral formada debajo de la curva característica K1.

Al activarse el actuador de flexión 4 se determina con los medios de evaluación 25, que disponen de medios de integración correspondientes 35, la integral debajo de la curva característica momentánea entre las dos líneas de limitación 34a, 34b. Según las Figuras 2a a 2c, resulta un aumento de esta integral al aumentar la tensión de accionamiento y la desviación correspondiente del tramo de trabajo 7. Los valores determinados son comparados después por medios comparadores 36 pertenecientes también a los medios de evaluación 25 con el valor nominal de la integral determinado por la calibración previa que corresponde a la desviación en la que el tramo de trabajo 7 es presionado con más o menos fuerza contra la resistencia 22 o el asiento de válvula 17.

Cuando, por ejemplo, se pretende desviar el tramo de trabajo 7 en tal medida que el tramo de solicitación 8 se aplique al asiento de válvula 17 cerrando al propio tiempo el canal de fluido 18, se incrementa la tensión de accionamiento a través de los medios de línea de alimentación 16 hasta que la integral medida corresponda al valor nominal. A ese respecto, es ventajoso que la integral determinada sea independiente de la magnitud de la fuerza de ajuste. En las Figuras 2d y 2e se pone claramente de manifiesto que a partir del momento en que se aplica el tramo de trabajo 7 a la resistencia 22 varía entonces la pendiente de la curva característica al producirse variaciones de la tensión de accionamiento y, como consecuencia, de la fuerza de ajuste, sin que se modifique la longitud del punto 33, con lo que la integral determinada se mantiene constante.

Por tanto, la posición de desviación del tramo de trabajo 7 puede ser determinada con independencia de la fuerza. Para una desviación determinada del tramo de trabajo 7, la dilatación determinada es independiente de la fuerza reinante. Por tanto, es posible establecer con alta precisión, independientemente de la fuerza de ajuste aplicada, cuando el actuador de flexión 4 ha alcanzado la desviación deseada.

En la integración se hace uso del hecho de que a ambos lados del sitio de dilatación longitudinal contante 27 se encuentran zonas de dilatación lineal y, por tanto, es posible la realización de sumas precisas.

En el ejemplo de ejecución existe también la posibilidad de que, mediante una configuración correspondiente del dispositivo sensor 23, se determinen por separado las integrales parciales de dilatación 37a, 37b situadas a ambos lados del sitio de dilatación longitudinal constante 27. Esto es especialmente sencillo en el caso de un dispositivo sensor que se componga de varias partes independientes 32a, 32b. Existe la posibilidad de que, mediante una suma subsiguiente de las dos integrales parciales de dilatación 37a, 37b, se realice la captación anteriormente descrita de la desviación del actuador de flexión 4 con independencia de la fuerza. Además, existe también la posibilidad de restar las integrales parciales de dilatación 37a, 37b una de otra, siendo el resultado una medida de la fuerza de ajuste con la que el actuador de flexión 4 presiona momentáneamente contra la resistencia 22.

Como quiera que las integrales parciales de dilatación 37a, 37b se suman y se restan con los medios de evaluación 25 correspondientemente configurados, el actuador de flexión 4 puede ser activado sin más medidas de modo que solicite a la resistencia 22 con una fuerza predeterminada al alcanzarse la desviación correspondiente.

Por tanto, existe en conjunto la posibilidad de determinar la desviación del actuador de flexión 4 con independencia de la fuerza externa mediante la intregración de la dilatación en toda la longitud LS del dispositivo sensor 23. Además, se puede determinar la fuerza externa mediante la resta de las integrales parciales de dilatación. De esta manera, se puede abrir una multitud de nuevos campos de aplicación para actuadores de flexión, especialmente con estructura piezocerámica.

Resulta otro aspecto ventajoso cuando el actuador de flexión 4 está equipado con un dispositivo sensor 23 que se extiende a lo largo de un trayecto mayor, tal como se indica en la Figura 4. En esta forma de construcción se puede configurar un mismo actuador de flexión 4 para diferentes casos de utilización que se diferencien uno de otro por la posición de los sitios de apoyo 6 en el tramo de fijación 5, con lo que la longitud efectiva del actuador de flexión puede ser diferente, tal como se ilustra en la Figura 4 mediante tres longitudes posibles BW1, BW2 y BW3 del actuador de flexión.

Dado que la posición del sitio de dilatación longitudinal constante 27 está relacionada con la longitud efectiva BW del actuador de flexión, se obtienen posiciones diferentes para el sitio de dilatación longitudinal constante 27 en los casos de utilización comentados. Sin embargo, el dispositivo sensor 23 está construido ahora de modo que puede ser desactivado selectivamente en su dirección longitudinal haciendo que, por ejemplo, unos tramos de longitud no necesarios sean cortados de la parte restante por medio de un láser u otra herramienta de corte. Por tanto, el dispositivo sensor 23 puede construirse en función del respectivo sitio pertinente de dilatación longitudinal constante 27 de tal manera que resulte la simetría deseada entre los tramos del dispositivo sensor 23 situados a ambos lados de dicho sitio de dilatación longitudinal constante 27.

Claims (16)

1. Dispositivo actuador que comprende un actuador de flexión (4) dotado de configuración alargada, que está fijado con un tramo de fijación (5) en un cuerpo de base (2) del dispositivo actuador (1) y que dispone de un tramo de trabajo (7) sobresaliente del tramo de fijación (5), cuyo tramo de trabajo puede ser desviado, por activación del actuador de flexión (4), transversalmente a su eje longitudinal (12) y presionado contra una resistencia (22) dispuesta en la vía de desviación y está equipado con al menos un dispositivo sensor (23) adecuado para captar la dilatación longitudinal, caracterizado porque el dispositivo sensor (23) está colocado en y/o junto a la dirección longitudinal simétricamente a ambos lados de un sitio (27) en el que se presenta una dilatación longitudinal constante independiente de la fuerza de apriete cuando el tramo de trabajo (7) presiona contra la resistencia (22).

2. Dispositivo actuador según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo sensor (23) está colocado en una de las superficies (14, 15) orientadas en la dirección del movimiento de desviación (13).

3. Dispositivo actuador según la reivindicación 2, caracterizado por varios dispositivos sensores (23) que están colocados en planos diferentes en el actuador de flexión (4) o junto al mismo.

4. Dispositivo actuador según la reivindicación 3, caracterizado porque en cada una de las dos superficies (14, 15) del tramo de trabajo (7) orientadas en la dirección del movimiento de desviación (13) está colocado al menos un respectivo dispositivo sensor (23).

5. Dispositivo actuador según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo sensor (23) se extiende continuo hasta más allá del sitio de dilatación longitudinal constante (27).

6. Dispositivo actuador según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo sensor (23) está interrumpido en la zona del sitio de dilatación longitudinal constante (27).

7. Dispositivo actuador según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el dispositivo sensor (23) se basa en el principio de medida capacitiva.

8. Dispositivo actuador según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el dispositivo sensor (23) se basa en un principio de medida por resistencia óhmica.

9. Dispositivo actuador según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el dispositivo sensor (23) está configurado en forma de banda.

10. Dispositivo actuador según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por un dispositivo sensor (23) que se extiende sobre un trayecto mayor a lo largo del actuador de flexión (4) y que se desactiva selectivamente para adaptarse a la posición del sitio de dilatación longitudinal constante (27) que resulte según la aplicación específica.

11. Dispositivo actuador según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por una construcción del actuador de flexión (4) como un transductor de flexión piezoeléctrico.

12. Dispositivo actuador según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la resistencia (22) está formada por un asiento de válvula (17) asociado a un canal de fluido (18).

13. Dispositivo actuador según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por una construcción como válvula de control de fluido.

14. Dispositivo actuador según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por medios de evaluación (25) para determinar la desviación y/o la fuerza de ajuste del tramo de trabajo (7) sobre la base de la dilatación longitudinal medida con el dispositivo sensor (23).

15. Dispositivo actuador según la reivindicación 14, caracterizado porque los medios de evaluación (25) disponen de medios de integración (35) para formar la integral de la dilatación longitudinal que se presenta sobre la longitud del trayecto de medida del dispositivo sensor (23), así como de medios comparadores (36) para comparar la integral de dilatación determinada con un valor nominal prefijado.

16. Dispositivo actuador según la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque los medios de evaluación (25) están diseñados para que las integrales de dilatación de los tramos (28a, 28b) del dispositivo sensor (23) situados a ambos lados del sitio de dilatación longitudinal constante (27) sean determinadas por separado una de otra y para que las integrales de dilatación obtenidas se sumen y/o se resten.