CN101454917B - 压电传动系统 - Google Patents

Abstract

用于传送运动到可移动体的设备，其包括：具有末端的第一杆；两个铰接臂，每个铰接臂包括在具有轴的接头处连接的第一臂和第二臂，第一臂和第二臂绕着该轴旋转，其中第一臂等长，第二臂等长，且每个铰接臂的第二臂在具有轴的接头处连接到杆的不同末端，第二臂和杆绕着该轴旋转；固定件，其在具有轴的接头处连接到每个铰接臂的第一臂，该第一臂绕着该轴旋转；第二杆，其在具有轴的接头处联接到每个铰接臂，第二杆绕着该轴旋转；和压电电动机，其联接到第一杆，压电电动机可控制以便选择性地在沿着杆的长度的任一方向上施加力；其中，接头配置成使得对于所有的绕轴旋转，所有的轴大致平行，第一臂平行，且第二臂平行。

Description

压电传动系统

发明领域

本发明涉及用于将动能从压电电动机传送到可移动体的传动系统。

发明背景

许多应用要求设备精确而快速地控制运动和定位部件，该设备可能是相对小的且通常是精密的机械、光机和/或机电系统。例如，用于包含在手机中的照相机的光学系统要求运送系统精确移动并控制光学系统的透镜和/或其它部件的位置，以提供各种调焦和缩放功能。因为手机变得更小，并且可用于这些照相机的空间减少，所以对于控制透镜和/或部件位置的运送系统的尺寸方面的限制、以及运送系统执行的速度和精度，通常变得更加严格。

各种压电电动机是可控制的，以精确地将受控数量的动能提供给机械系统，并因此适合用于这样的运送系统。例如，Zumeris等人的美国专利5,616,980和名称为＂Multilayer Piezoelectric Motor＂的PCT公开WO00/74153描述了压电电动机，该压电电动机能够精确地传送受控数量的动能，来移动和定位物体。在引用的专利和PCT公开中描述的压电电动机包括较薄的矩形压电振动器，其具有大的平行的正面表面以及窄短和窄长的边缘表面。可选择地，振动器的短边缘的表面区域，或振动器的短边缘上的“摩擦小块(friction nub)”的表面，作为电动机联接表面被紧压到可移动体的接触表面。对于WO 00/74153中描述的压电电动机，振动器的正面表面或振动器层的正面表面上的电极被通电，以引起电动机的摩擦小块的振动，这种振动通过可移动体的接触表面将动能传送到该可移动体。名称为＂Piezoelectric Motors and Motor Driving Configurations＂的PCT申请PCT/IL00/00698描述了各种压电电动机以及联接这样的电动机以使可移动体旋转的方法。名称为＂High Resolution Piezoelectric Motor＂的PCT申请PCT/IL03/00603描述了压电电动机以及操作压电电动机以便以较高的精度定位物体的方法。所有上述文献的公开内容都在这里通过引用并入本申请。

这些文献中描述的压电电动机和类似的压电电动机，如果它们能够配备有合适的传动系统以及用于将它们联接到所需要移动的物体的设备，通常适合于快速地和精确地移动和定位物体的任务。

发明内容

本发明的一些实施方式的方面涉及提供“联接式双摆”传动系统(＂coupled double-pendulum＂transmission system)，其中“运动”杆由两个大致相同的在下文中被称为“双摆”的铰接臂悬挂。双摆被联接为使得运动杆能容易地平行于它的长度平移，而不垂直于它的长度运动。压电电动机，可选择地类似于上文引用的美国专利5,616,980中所描述的电动机，联接到运动杆。压电电动机中产生的振动将力施加到运动杆，以选择性地沿着平行于杆的长度的任一方向来移动杆。运动杆联接到可移动体，以便移动和定位该可移动体。

本发明的实施方式的方面提供“轨道骑手”传动系统(＂rail-rider＂transmission system)，其包括驱动轨道和适合于沿着该轨道自由移动的压电电动机支架(piezoelectric motor housing)。安装在支架内的压电电动机通过弹性部件的动作联接到驱动轨道，该弹性部件可选择地是支架的形成为一体的部分或安装到支架上的弹性部件。压电电动机产生的振动将力施加到驱动轨道，该驱动轨道选择性地沿着驱动轨道的任一方向移动电动机，从而移动支架。支架联接到可移动体，以移动和定位可移动体。

本发明的一些实施方式的方面涉及提供“摆”传动系统，其包括被称为“摆”的臂，该臂可绕着处于摆的第一末端的轴(axis)旋转。联接片在摆的第二末端处安装到摆上，该联接片具有面向轴的可选为环状的圆柱接触表面。圆柱接触表面可选择地具有与摆的旋转轴大致一致的曲率中心。压电电动机可选择地联接到圆柱接触表面，以绕着旋转轴选择性地顺时针或逆时针旋转摆。联接片可选择地联接到可移动体，以提供运动给该可移动体和定位该可移动体。在本发明的实施方式中，联接片通过弹性悬挂系统安装到可移动体，该弹性悬挂系统减缓联接片的旋转运动的趋势，以在可移动体内产生非线性运动。

附图简述

参考这里所附的图，下文描述本发明的实施方式的非限制性例子。这段随后所列的图中，在多于一个图中出现的相同的结构、元件或部分，在其出现的所有图中通常用相同的符号标注。在图中显示的部件和特征的尺寸是为陈述的方便和清楚起见而选定，且不必按比例显示。

图1A和1B分别示意性显示根据本发明实施方式的、联接式双摆传动系统的透视图和正视图；

图1C示意性示出根据本发明实施方式的、用于将双摆传动系统连接(connect)到可移动体的方法和设备，图1A和1B所示传动系统用来控制该可移动体的运动和位置；

图1D示意性显示根据本发明实施方式的、用于将双摆传动系统连接到可移动体的另一方法和设备；

图1E示意性显示根据本发明实施方式的、另一联接式双摆传动系统的透视图；

图2A示意性显示根据本发明实施方式的轨道骑手传动系统；

图2B示意性显示根据本发明实施方式的、联接(couple)成移动和定位光学系统中的透镜的图2A所示的轨道骑手传动系统；

图2C示意性显示根据本发明实施方式的、包含弹性部件的压电电动机支架，该弹性部件是支架的形成为一体的部分，用于在轨道骑手传动系统中将压电电动机联接到驱动轨道；

图2D示意性显示根据本发明实施方式的、包含弹性部件的另一个压电电动机支架，该弹性部件是支架的形成为一体的部分，用于在轨道骑手传动系统中将压电电动机联接到驱动轨道；

图3A和3B示意性显示根据本发明实施方式的摆传动系统；

图3C示意性显示根据本发明实施方式的、图3A和3B所示的摆传动系统的变体；以及

图4A至4E显示并示意性地示出根据本发明实施方式的、类似于图3A和3B所示的摆传动系统，其中该传动系统的摆使用轴衬安装到轴杆(shaft)上。

示例性实施方式的详细描述

图1A和1B分别示意性显示根据本发明实施方式的联接式双摆传动系统20的透视图和侧视图。为了陈述方便和清楚起见，图1A所示的双摆20的多个部分在图1B中是不出现的。

传动系统20包括具有末端24的运动杆22，每个末端可选择地通过相同的“双摆”30悬挂。每个双摆30包括在接头(joint)34处联接的第一摆臂31和第二摆臂32，该接头34允许第一摆臂31和第二摆臂32绕着由图1A中虚线36和图1B中也用附图标记36标注的对应圆心所指示的轴，而相对于彼此自由地旋转。第一摆臂31可选择地包括两个平行的镜像支杆41，且接头34可选择地包括位于每个支杆41末端的接头35，该接头35将支杆联接到第二摆臂32。

每个支杆41联接到可选择为“U”形的摆固定件42，以便支杆从而第一摆臂31绕着由图1A中虚线44和图1B中也用附图标记44标注的对应圆心所指示的轴而自由地旋转。每个摆固定件42被固定到合适的传动系统支架或框架46，或者是该合适的传动系统支架或框架的形成为一体的部分。每个第二摆臂32通过接头48联接到运动杆22的末端24，接头48作为铰链接头的例子而被示出，其使得第二摆臂绕着由虚线50指示的轴自由地旋转。轴50之间的距离优选等于轴36之间的距离。

至少一个联接杆52联接双摆30。可选择地，联接杆在接头34处联接到每个双摆，以便联接杆自由绕着轴36旋转，且轴36之间的距离等于轴44之间的距离。在所示的实施方式中，对于绕着轴36和/或轴44的臂的所有相对旋转，联接杆52限制第一摆臂31为互相平行，并且第二摆臂32为互相平行。结果，对于绕这些轴的旋转，运动杆22的联接式双摆悬挂限制运动杆为平行于联接杆52。尤其，对于具有大致相同长度的第一和第二摆臂，联接式双摆传动系统20使得运动杆22在由双头块状箭头56大致指示的方向上自由移动，而在垂直于包含轴36的平面的方向上几乎没有运动，如果有的话也很小。对于完全相等长度的第一和第二臂31和32，如果同样的双摆30的臂通过等角和对角相对于它们的公共轴而旋转，运动杆仅在平行于块状箭头56的方向上移动，而完全没有垂直于穿过轴36的平面的运动。摆固定件42的U形形状使得运动杆22在由双头块状箭头指示的方向上移动超过轴44。

至少一个压电电动机60通过将电动机联接到运动杆22而被联接到传动系统20，以使得选择性地在通过双头块状箭头56指示的方向上移动该杆是可控的。压电电动机60可选择地是上文引用的美国专利5,616,980或PCT公开WO 00/74153中描述的类型、或其变体。举例来说，并为了陈述的方便，图1A中的压电电动机和其它图中所示的压电电动机类似于美国专利5,616,980中所示的压电电动机的类型。本领域已知的其它压电电动机可代替所显示的类型。

压电电动机60可选择地包括具有两个较大的正面表面62(只有其中的一个在图1A中显示)的薄矩形压电振动器61。其中的一个正面表面62可选择地包括四象限电极(quadrant electrode)63，这些电极以对称的方格图案放置在正面表面上。可选择地，单个大电极(未示出)放置在另一个正面表面62上。压电电动机60可选择地包括在振动器61的短边缘表面67上的摩擦小块66，该摩擦小块优选地放置在边缘表面的中心。摩擦小块66优选地由硬性耐磨材料构成，例如氧化铝、不锈钢或耐磨的高冲击性塑料，如PEEK(聚醚醚酮)。

压电电动机60通过弹性地推紧(urge)电动机至运动杆而被联接到运动杆22，以便摩擦小块66对着该杆施压。本领域已知的任何各种设备和方法可用于弹性地推紧压电电动机60到运动杆22。举例来说，图1A中示意性地示出压电电动机60安装到“马蹄形”框架70，该“马蹄形”框架70安装到传动系统框架46，且具有弹性构件72，该弹性构件72将电动机推向运动杆22，以便摩擦小块66弹性地对着该杆施压。

压电电动机60被控制在摩擦小块66中产生运动，摩擦小块66施加力给运动杆22，以选择性地在由双头块状箭头56指示的任一方向上移动该运动杆。本领域已知的任何各种方法可用来启动压电电动机60，以在摩擦小块66中产生适当的运动。可选择地，电动机中电极通过AC电压通电，以在摩擦小块66中产生椭圆振动，或者如上文引用的美国专利5,616,980中所描述的，通过单极电压进行脉冲调制以产生摩擦小块的脉冲运动。对于较小的精确地受控位移，压电电动机60可选择地工作在如上文引用的PCT申请PCT/IL03/00603所描述的DC模式中。

压电电动机60和双摆传动系统20被联接，以便通过将运动杆22连接到可移动元件，从而在由双头块状箭头56指示的方向上控制可移动元件的运动和位置。在本发明的一些实施方式中，运动杆22使用弹性连接器连接到可移动元件，该弹性连接器趋向于在与包含轴36的平面垂直的方向上，对运动杆22相对于可移动元件的任何运动产生阻尼。可选择地，弹性连接器类似于图1C中示意性示出的弹性连接器430。弹性连接器430可选择地包括“T”型翼片431，该“T”型翼片可选择地通过两个片弹簧434连接到基块432。基块432可选择地用于将连接器430连接到可移动体。本领域已知的各种设备和方法可用于将基块432连接到可移动体。可选择地，基块形成为具有螺纹孔438，用于使用合适的螺栓或螺钉来连接基座和可移动体，螺栓或螺钉具有匹配那些孔的螺纹。

片弹簧434提供运动杆22到可移动元件的相对刚性联接，以便杆在由块状箭头56指示的方向上的运动以及将在这些方向上的运动精确地传送给可移动元件。另一方面，片弹簧是相对弹性的，以使得运动杆和可移动元件能够在垂直于包含轴36的平面的方向上相对运动，并且在使得这种相对运动能够进行的同时，趋向于对该运动产生阻尼。应注意，通常，通过第一和第二摆臂31和32的压缩和延伸所产生的力，可以减缓通过将摩擦小块66紧压到运动杆22上的弹性元件72所产生的对片弹簧434的负载。弹性连接器430提供运动杆22和可移动元件之间相对低的摩擦连接。

其它方法和设备当然可用于联接运动杆22到可移动元件的运动。例如，运动杆22可使用例如图1D中所示的翼片轨道连接器450，连接到可移动元件。翼片轨道连接器450包括轨道452和联接翼片454，该轨道452可选择地连接到U形摆固定件42，该联接翼片454刚性地连接到运动杆22并形成为具有轨道穿过其中的孔456。轨道452平行于运动杆22。翼片454沿箭头56“骑”在轨道452和包含轴36的平面上。翼片454连接到可移动元件以将运动杆联接到该元件。

应注意，上文实施方式中各种接头示意性地显示成铰链接头，每个铰链接头具有轴杆，通过铰链连接的零件绕着该轴杆旋转。在本发明的一些实施方式中，其中至少一个接头是挠性接头(flexure joint)，其中这些零件通过相对薄的“颈部”来连接，该“颈部”弯曲成允许零件绕着彼此旋转。

图1E示意性示出联接式双摆传动系统300，其包括框架302和两个联接式双摆304，其中，举例来说，所有的接头是挠性接头306，每个挠性接头306连接两个零件，具有由弹性材料形成的相对薄的舌308。每个双摆304对应于图1A中的双摆30，且包含第一臂310和第二臂312，该第一臂310包括对应于图1A中的第一臂31及其支杆41的两个支杆311，该第二臂312对应于图1A中的第二臂32。第一臂310通过连接到该臂的对应支杆311的至少一个联接杆314而被联接，且第二摆臂312连接到运动杆318。

可选择地，联接式双摆304的一些部件通过一种合适塑料或多种塑料的注模成型(injection molding)而形成。在本发明的一些实施方式中，联接式双摆臂的大致所有或所有部件都是通过注模成型而形成。在一些实施方式中，要求灵活性的双摆臂和特征，例如挠性接头306，用柔韧的、相对软和便宜的塑料例如聚丙烯来注模。要求刚性和耐冲击性的其它部件，例如接触电动机60的摩擦小块66的运动杆318，可选择地用合适的硬性、高冲击性的塑料例如PEEK来形成。可选地，只有部件中遭受冲击和磨损的一部分，通过在较软塑料上用硬性塑料覆模成型(over-molding)而形成硬性高冲击性塑料，该较软塑料形成该部件的剩余部分。例如，在图1E中被假设由相对软性塑料例如聚丙烯形成的运动杆318，在压电电动机的摩擦小块66接触运动杆的区域321中，用抗冲击性塑料例如PEEK覆模成型。图中，覆模成型的塑料显示成阴影。

图2A示意性示出根据本发明实施方式的、轨道骑手传动系统80的透视局部剖视图。轨道骑手传动系统80的与讨论有密切关系且在图2A的透视图中不能正常看见的特征以幻影线示出。

轨道骑手传动系统80包括驱动轨道81和配置成沿驱动轨道自由移动的运动支架90。可选择地，为了提供运动支架90沿驱动轨道81的自由运动，运动支架包括至少一个轴承，例如合适的低摩擦接触轴承或接触轨道的滚柱轴承。可选择地，至少一个轴承包括沿着驱动轨道自由滚动的两个凹槽式支承轮(grooved bearing wheel)91。驱动轨道81固定地安装到合适的框架或传动支架82，该传动支架82可选择地装有运动支架90。

在本发明的实施方式中，运动支架90包括其中安装有压电电动机60的电动机框架100，该压电电动机60可选地类似于图1A中所示压电电动机。压电电动机60使用本领域已知的任何各种方法安装到电动机框架100，且相对刚性地保持在框架内。可选择地，电动机框架100包括安装小块101，该安装小块101在沿着边缘的结点处接触压电电动机60的边缘。可选地，压电电动机60的背面边缘64贴紧地与电动机框架100的背面杆102对接。电动机框架100放在运动支架100中的“电动机架子”106上，并沿着电动机架子自由滑动。

在本发明的实施方式中，电动机框架100包括弹簧扣(spring catch)108和支架90，并且可选地形成为在支架的相对两侧上具有小孔挂钉(eyelet peg)116。只有一个小孔挂钉116在图2A的透视图中被示出。弹簧110形成为具有带动杆(catch bar)112和小孔114，其中只有一个小孔114在图2A的透视图中可见，通过在小孔挂钉116上套住小孔和套住带动杆而将弹簧110安装到运动支架90，以便弹簧110被弹簧扣108保持住。弹簧110沿着大致平行于从弹簧扣108到小孔挂钉116的方向上，施加弹力给电动机框架100。力的分量垂直于驱动轨道81，并把电动机框架弹性地紧压在驱动轨道81上，从而把压电电动机60的摩擦小块66弹性地紧压在驱动轨道81上，并把驱动轨道紧压在凹槽式支承轮91上。结果，运动支架90稳固地联接到驱动轨道。力的分量大致平行于驱动轨道81，并把电动机框架100弹性地施压在电动机架子106上。

应注意，尽管示出了支架90和电动机框架100配置成与弹簧110协作，但具有不同于弹簧110的形式的弹性元件或多个元件可用在本发明的实践中，且支架和电动机框架可进行相应的配置。例如，一对螺旋弹簧可用来替代弹簧110。支架90和电动机框架100可选择性地形成为具有取代小孔挂钉116的“锚定孔”，以便安放螺旋弹簧的末端，从而把弹簧固定到支架或框架上。

压电电动机60是可控的，以在摩擦小块66内产生运动，可选择地产生振动，摩擦小块66施加力到驱动轨道81，以选择性地在沿着驱动轨道的任一方向上移动电动机和运动支架90。当电动机被控制来使沿驱动轨道81的运动方向反转时，弹簧110施加到电动机框架100的力的分量使后冲减小。运动支架90可选择地形成为具有联接齿93，以便将运动支架的运动联接到可移动体。

在图2A所示的本发明的实施方式的配置中，弹簧110将电动机框架100“拖”或“拉”到引导轨道81上，以将压电电动机60联接到引导轨道上。其它方法和设备当然可用来将电动机联接到引导轨道上。例如，在本发明的实施方式中，弹性元件可用于将类似于电动机框架100的电动机框架推到引导轨道81，而不是拉到引导轨道81。在这样的实施方式中，包含电动机框架的电动机支架配置成具有合适的支撑物，元件可对着该支撑物施加力以便推动电动机。在本发明的一些实施方式中，压电电动机并不保持在电动机框架内，而是直接安装到运动支架。用于相对于保持住电动机的支架而推紧压电电动机的本领域已知的任何各种方法，可用于相对于运动支架而弹性地推紧电动机，以将电动机联接至引导轨道。例如，PCT申请PCT/IL2005/001055所示的方法可用于将电动机推紧至引导轨道，该申请的公开通过引用方式包含在本文的内容中。

在本发明的实施方式中，运动支架包括弹性元件，该弹性元件可选择地与支架形成为一体，该弹性元件把安装在运动支架内的压电电动机紧压在类似于图2A中所示的轨道骑手传动系统的驱动轨道上。图2B示意性示出运动支架120，其可选择地包括“褶状弹簧(accordion spring)”122，该“褶状弹簧”122与支架形成为一体，并起着将支架和安装在支架内的压电电动机联接到驱动轨道的作用。

支架120包括压电电动机框架130，该压电电动机框架130形成为具有电动机腔133，以便安放可选择地类似于图1A和2A的压电电动机60的压电电动机。支架120可选择地包括顶部驱动轨道板124和可选择的镜像底部驱动轨道板125，顶部驱动轨道板124形成为具有驱动轨道孔126，以便安放驱动轨道，底部驱动轨道板125形成为具有匹配的驱动轨道孔126。顶部板124和底部板125通过褶状弹簧122可选择地连接到压电电动机框架130。可选地，电动机框架具有顶部电动机框架板131和底部电动机框架板132，每个形成为具有电动机安装小块134，该安装小块134在沿着电动机边缘的结点处，与插入到支架腔133的压电电动机的边缘接触。在图2B的透视图中，仅针对底部板131示出电动机安装小块134。侧壁135可选择地连接顶部电动机框架板131和底部电动机框架板132，且侧壁的“背面对(back pair)”可选地形成为具有孔136，以便安放电动机锁定销。电动机可选地从电动机插入开口137插入到腔133，并通过插入到孔136中的锁定销可选地锁定在恰当的位置，这种锁定销可防止一旦电动机插入后而被从腔中推出去。

支架120可选地具有两个前侧板128，每个可选地形成为具有轴槽129，以安放轴承或轮的轴。在一个侧板128中形成的轴槽129可选地是另一个侧板128中的轴槽的镜像。在透视图中，针对远离读者的侧面板128，仅仅示出了其中一个轴槽。驱动轨道孔126被成形为使得插入到孔中的驱动轨道不被孔壁紧紧地保持住，而是允许驱动轨道向着轴槽129和离开轴槽129而自由地移动。

为了将压电电动机安装到运动支架120和将驱动轨道安装到该运动支架，将驱动轨道插入到驱动轨道孔126中，以及可选地将沿着驱动轨道进行接触和滚动的支承轮安装在支架上。通过将支承轮轮轴按压或滑动进入一对轴槽129中，来将支承轮安装到支架120上。然后压电电动机被插入到电动机腔133中，以使得其摩擦小块接触驱动轨道。然后锁定销被插入到孔136中，以将电动机锁在恰当的位置。为了将锁定销插入到其孔中，必须将力作用到褶状弹簧122，以使其充分地伸展来允许锁定销越过所插入的压电电动机的主体。

图2C示意性示出了安装在运动支架120上的驱动轨道81、安装在轴槽129内的凹槽式支承轮91和插入到电动机框架130中的压电电动机60。锁定销138将压电电动机60锁定在恰当的位置，且褶状弹簧被轻微地延伸并把电动机弹性地紧压在驱动轨道81上。

根据本发明的实施方式，侧壁135形成为轻微地凸起。为了便于陈述，侧壁135的凸面被夸大并在图2D中示意性示出，该图2D示出沿着图2B和图2C中的线AA指示的平面得到的电动机框架130的截面图。侧壁135在变薄的接合点139处，被接合到顶部板132和底部板131。凸面和变薄的接合点139被构造成易于将压电电动机插入到电动机腔133中。

在插入过程中，将力作用到侧壁，以向内挤压侧壁，并增加顶部支架板132和底部支架板131可被分离的距离。当侧壁被挤压时，变薄的接合点139有利于侧壁、顶部板132和底部板131的相对运动。所增加的距离加大了将底部板131中电动机安装小块134(图2B)与顶部板132中的对应安装小块隔开的距离，并允许电动机相对容易地被推进电动机腔133。当电动机位于恰当位置之后，挤压侧壁135的力被释放，侧壁朝其原始凸面构造松弛，且电动机安装小块之间的距离减小，直到电动机安装小块稳固地紧压在电动机的边缘。

图3A示意性示出根据本发明实施方式的摆传动系统200。

摆传动系统200可选择地包括传动支架202，该传动支架202安装有臂204，下文中称为“摆”，该臂204绕着安装在支架的后壁203上的轴杆206自由旋转。摆204可选地包括两个可选的镜像平面板208和209，这两个镜像平面板通过支撑板210，在远离轴杆206的其末端处连接。图3B示意性示出平面板209被移除的摆传动系统200，以显示传动系统200的被该板隐藏的特征。联接片212被安装来支撑板210，该联接片212具有面向轴杆206的可选的圆柱接触表面(图3B)。可选地，圆柱接触表面214是曲率中心与轴杆206的轴大致一致的环状圆柱表面。

压电电动机60安装到传动支架202，以使该压电电动机位于板208和209之间，该压电电动机60可选地类似于图1A中所示的压电电动机60。电动机60可选地保持在“U”形电动机框架220内，该电动机框架220具有安装在传动支架202的壁203上的两个翼222。可选地，安装在电动机框架220中的弹性元件224推紧压电电动机60，以使其摩擦小块66弹性地接触接触表面214。任何本技术领域已知的各种方法都可以用于将压电电动机60安装到电动机框架220上，并且弹性地推紧电动机使得摩擦小块66接触接触表面214。压电电动机60被控制来在其摩擦小块66中产生运动，以将力施加到接触表面214，并使摆204绕着轴杆206选择性地顺时针或逆时针旋转。

支撑板210联接到连接器，以便将摆204的运动联接到可移动体，压电电动机60控制可移动体的运动和位置，使得摆的旋转运动能够传送线性运动给可移动体。可选地，连接器是“摇杆连接器”230，其包括摇杆231，该摇杆231通过两个片弹簧234连接到基块232。穿过摇杆231的销236和支撑板210上的龙骨211将支撑板联接到摇杆连接器230。基块232用于将摇杆连接器230连接到可移动体。任何本领域已知的各种设备和方法可用于将基块232连接到可移动体。可选地，基块刚性地连接到可移动体。举例来说，图3A和3B中，基块232显示成具有螺纹孔238，以便使用具有匹配那些孔的螺纹的合适的螺栓或螺钉来连接基块和可移动体。

摇杆连接器230起着下述作用：允许摆204绕着轴杆206旋转运动，以平移可移动体，而不产生可能使可移动体旋转和干扰其运动背离线性的不适宜的力。例如，假设基块232刚性地连接到由压电电动机60控制的物体，以沿着由双头块状箭头240指示的方向上的线性轨迹，选择性地移动到左边或右边。电动机使摆204顺时针旋转以将该物体移到左边，且逆时针旋转以将该物体移到右边。当摆204顺时针旋转时，它不但将该物体移到左边，而且趋向于将该物体沿着中心位于轴杆206上的弧移动。为了缓和这个趋势，摇杆231逆时针方向旋转，且片弹簧234相对于它们在摆不再旋转时的形状伸展(即摆位于6点钟的位置，既没有顺时针旋转也没有逆时针旋转)。类似地，当电动机旋转时，摆204逆时针旋转，摇杆231顺时针旋转，并且片弹簧234相对于它们的6点钟形状伸展。

下述方法和设备可用在本发明的实践上：该方法和设备可用于将摆204的旋转运动联接到可移动体，以将线性运动提供给不同于图3A和3B所示的那些可移动体。例如，图3C示意性示出摆204，其联接到“槽内舌(tongue in slot)”连接器250，以便将摆连接到可移动体。槽内舌连接器250包括刚性地连接到支撑板210的舌252。舌滑动地进入形成在槽耳255内的槽254。槽耳255可选地通过销258连接到基块256，以便槽耳可绕着销旋转。基块256可选地刚性连接到可移动体，以便摆204的旋转运动在可移动元件中产生线性运动。

在本发明的一些实施方式中，元件安装在带有独创性轴衬的轴杆上，该轴衬在下文中称为“叶片”轴衬，以便安装在轴杆上的元件绕着该轴杆的轴旋转。图4A示意性示出根据本发明实施方式的叶片轴衬360，其用于将图3A所示的摆204安装到该摆绕其旋转的轴杆206上。轴衬360的细节在图4B至4E中示出。

图4B示意性示出根据本发明实施方式的、叶片轴衬360和轴杆206的透视图，其中叶片轴衬安装到轴杆206上。叶片轴衬360包括多个平面叶片370，每个平面叶片370具有直的“接触”边缘372，该边缘372平行于并位于与公共轴362的相同距离处。每个叶片370的平面沿着轴362的径向方向放置，且可选择地，相对于任何两个相邻叶片370的平面之间的轴的方位角是相同的。叶片安装到可选的圆柱形支架364。轴杆206的半径为使得该轴杆可以被按压进入叶片370的接触边缘372之间的空间内，以便该轴杆在边缘之间“贴合地”配合，而叶片的方位或形状大体上没有变形。通常，轴杆的半径大致等于从轴362到每个接触边缘372的距离。轴衬360通过对准轴杆的轴而安装到轴杆206，使得该轴杆的轴与轴362大体上一致，并将轴杆按压进入轴衬，使得轴杆在叶片370的接触边缘372之间接触并固定。但是图4B中示出具有平滑的表面的轴杆206，在本发明的一些实施方式中，轴衬360所安装到的轴杆，例如图中示出的轴杆380的表面形成有平行于轴杆的轴的凹槽382。当轴杆380被按压进入轴衬里，叶片370的接触边缘372固定到凹槽里。

根据本发明的实施方式，叶片370由弹性材料形成，这种弹性材料通过有限角度动态范围的旋转，使轴衬360能够相对于轴杆206或380旋转，而大体上没有叶片370的接触边缘372相对于轴杆表面的滑动。相反，对于在旋转的动态范围内的相对角位移，叶片370的平面旋转离开它们各自的径向方向和/或使叶片弯曲而不再是平面。图4C至4E示意性示出轴衬360和轴杆206的端部，并分别针对没有轴衬和轴杆的相对旋转以及顺时针相对旋转和逆时针相对旋转的情况，示出叶片370的弯曲、方位和结构。在图4D和4E中，块状箭头390指示轴衬360相对于轴杆206旋转的方向。

应注意，因为接触边缘372以很小量或实质上没有相对于轴杆表面的滑动来保持轴206以便在旋转的动态范围内旋转，轴衬360是相对低摩擦的轴衬。可选地，轴衬360通过将合适的塑料注模成型而形成。可选地，轴衬或轴衬的部件与将轴衬联接到轴杆的元件形成为一体。

尽管显示出叶片轴衬360具有安装到叶片支架364的叶片370，且轴杆206插入叶片端部372之间的空间，根据本发明实施方式的叶片轴衬可具有其它结构。例如，根据本发明实施方式的叶片轴衬可具有安装到轴杆而不是到支架的叶片。轴杆和叶片具有匹配形成在支架内的腔的尺寸，且轴杆通过推动轴杆及其叶片进入支架腔而联接到支架。

在本申请的说明书和权利要求中，每个动词包括“包括(comprise)”、“包含(include)”和“具有”以及其变化形式，用来指示动词的一个或多个宾语不必是动词的一个或多个主语的构件、部件、元件或部分的完整列表。

本发明已经参考其实施方式进行了描述，这些实施方式作为例子提供，而并非旨在限制本发明的范围。所描述的实施方式包括不同的特征，并非所有的特征在本发明的所有实施方式中都是需要的。本发明的一些实施方式仅利用其中的一些特征或这些特征的可能组合。本领域人员将能够想到：所描述的本发明实施方式的变体，和包括与描述的实施方式中所提到的那些组合不同的特征组合的本发明实施方式。本发明的范围仅通过下述权利要求进行限制。

Claims (2)

1.一种用于将运动传送到可移动体的设备，包括：

第一杆，其具有末端；

两个铰接臂，每个铰接臂包括第一臂和第二臂，所述第一臂和第二臂在具有所述第一臂和第二臂绕着旋转的臂接头轴的臂接头处连接，其中所述第一臂等长，所述第二臂等长，且每个铰接臂的所述第二臂在所述第二臂和所述第一杆绕着旋转的第一杆轴处连接到所述第一杆的不同末端；

固定件，其在所述第一臂绕着旋转的所述第一杆轴处连接到每个铰接臂的所述第一臂；

第二杆，其在具有所述第二杆绕着旋转的第二杆轴的第二杆接头处联接到每个铰接臂；和

压电电动机，其联接到所述第一杆，所述压电电动机可控制以便选择性地在沿着所述第一杆的长度的任一方向上施加力；

其中，对于所有的绕其各自的轴的旋转，所述臂接头轴、所述第一杆轴和所述第二杆轴均平行；所述第一臂彼此平行；且所述第二臂彼此平行。

2.根据权利要求1所述的设备，其中每个铰接臂的所述第一臂和所述第二臂长度相同。

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