DE102013013402A1 - Bending element arrangement and their use - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Biegeelementanordnung sowie Verwendungen einer solchen Biegeelementanordnung. Die erfindungsgemäße Biegeelementanordnung ist mit mindestens einem Biegeelement gebildet, bei dem auf einer Oberfläche eines elastisch verformbaren Trägers eines Biegeelements nebeneinander entlang einer Achse A mindestens zwei unterschiedlich ausgebildete, aus einer piezoelektrischen Schicht oder einem anderen elektromechanisch aktiven Werkstoff gebildeten Schicht und Elektroden gebildete Verformungselement, aufgebracht sind. Dabei ist mindestens ein Verformungselement mit mindestens einer flächigen Elektrode gebildet, die eine piezoelektrische Schicht oder eine aus einem anderen elektromechanisch aktiven Werkstoff gebildete Schicht in Form einer Schicht zumindest teilweise als geschlossene Fläche überdeckt. Außerdem sind mindestens an einem der Verformungselemente die Elektroden als ineinander greifende Fingerelektroden ausgebildet und der Träger ist mittels einer festen Einspannung gehalten.The invention relates to a bending element arrangement and uses of such a bending element arrangement. The bending element arrangement according to the invention is formed with at least one bending element, in which on one surface of an elastically deformable carrier of a bending element next to each other along an axis A at least two differently shaped, formed from a piezoelectric layer or other electromechanically active material layer and electrodes formed deformation element are applied , In this case, at least one deformation element is formed with at least one planar electrode, which covers a piezoelectric layer or a layer formed from another electromechanically active material in the form of a layer at least partially as a closed surface. In addition, the electrodes are formed as interdigitated finger electrodes at least on one of the deformation elements and the carrier is held by means of a fixed clamping.

Description

Die Erfindung betrifft eine Biegeelementanordnung sowie Verwendungen einer solchen Biegeelementanordnung.The invention relates to a bending element arrangement and uses of such a bending element arrangement.

Biegeelemente mittels eines Aufbaus, bei dem eine piezoelektrische Schicht mit Elektroden auf einem elastisch verformbaren Träger eingesetzt wird, um das Element bei Anlegen einer elektrischen Spannung durch Biegung zu verformen oder eine durch Einwirkung von Kräften und Momenten erfolgte Verformung zu detektieren, sind bekannt. Dabei kommen die unterschiedlichsten Formen und Anordnungen von Elektroden zum Einsatz. So sind Elektroden als flächige Schichten, stab- oder faserförmige Elektroden und als ineinandergreifende Fingerelektroden (Interdigitalelektroden kurz IDE) bekannt. Die Polarisation in der piezoelektrischen Schicht hat dabei eine Vorzugsrichtung, damit der direkte oder indirekte piezoelektrische Effekt nutzbar wird.Bending elements by means of a structure in which a piezoelectric layer is used with electrodes on an elastically deformable support to deform the element upon application of an electrical voltage by bending or to detect a deformation effected by the action of forces and moments, are known. The most varied forms and arrangements of electrodes are used. Thus, electrodes are known as planar layers, rod-shaped or fibrous electrodes and as interdigitated finger electrodes (interdigital electrodes short IDE). The polarization in the piezoelectric layer has a preferred direction, so that the direct or indirect piezoelectric effect is available.

Mit den bekannten Aufbauten besteht jedoch lediglich die Möglichkeit an einem solchen Biegeelement (Unimorph) eine Verformung in eine Biegerichtung zu erreichen, die durch die Art der Einbringung des elektrischen Feldes in das piezoelektrische Material bestimmt ist und deren erreichbarer Biegewinkel durch den Wert der angelegten elektrischen Spannung beeinflusst werden kann.With the known structures, however, there is only the possibility of achieving such a bending element (unimorph) deformation in a bending direction, which is determined by the nature of the introduction of the electric field in the piezoelectric material and their achievable bending angle by the value of the applied electrical voltage can be influenced.

Für bestimmte Anwendungen ist es aber gewünscht, dass eine S-förmige Biegung erreicht wird, bei der eine Stirnseite des Biegeelementes eingespannt ist und die andere eine Bewegung entlang einer Achse vollzieht, die senkrecht auf der Oberfläche des Elementes steht. Ferner bleiben die Oberflächen an den Stirnseiten des Biegeelementes parallel. Dadurch kann erreicht werden, dass eine im Stirnseitenbereich angeordnete Last oder ein Element ohne eine Neigung entlang einer Achse bewegt wird. Darüber hinaus ist es wünschenswert den Verlauf des Biegeradius entlang des Elementes definiert einzustellen und so z. B. auf die anzuhebende Last anzupassen.For certain applications, however, it is desired that an S-shaped bend is achieved in which one end face of the bending element is clamped and the other makes a movement along an axis which is perpendicular to the surface of the element. Furthermore, the surfaces on the end faces of the bending element remain parallel. It can thereby be achieved that a load arranged in the end face region or an element is moved without an inclination along an axis. In addition, it is desirable to set the course of the bending radius defined along the element and so z. B. adapt to the load to be lifted.

Insbesondere bei diesen Anwendungsfällen weisen die bisher bekannten technischen Lösungen Nachteile auf. So ist aus WO 2006/110908 A1 ein Aufbau beschrieben, bei dem eine vertikale Bewegung ohne eine Neigung erreicht werden kann. Dabei werden eine Vielzahl von Aktoren in Form von so genannten „Bimorphs” eingesetzt, um eine S-förmige Biegung zu erreichen. Der daraus bekannte Aufbau ist aufwendig bei der Herstellung und es ist, wenn überhaupt nur in beschränktem Maße möglich unterschiedliche Biegeradien in unterschiedlichen Bereichen eines solchen Aktors zu realisieren. Außerdem müssen dabei Aktoren in jedem Fall auf zwei sich gegenüberliegend angeordneten Oberflächen eines Trägerelements angeordnet sein.In particular, in these applications, the previously known technical solutions have disadvantages. That's how it is WO 2006/110908 A1 a structure in which a vertical movement can be achieved without an inclination. In this case, a plurality of actuators in the form of so-called "bimorphs" are used to achieve an S-shaped bend. The known structure is complicated to manufacture and it is, if at all possible to realize a limited extent different bending radii in different areas of such an actuator. In addition, actuators must be arranged in any case on two oppositely arranged surfaces of a support member.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Biegeelementanordnung zur Verfügung zu stellen, die kostengünstig herstellbar ist und mit der an Biegeelementen unterschiedliche Biegeradien und Biegerichtungen erreicht oder ausgenutzt werden können, wobei bevorzugt eine S-förmige Biegung ausgenutzt werden soll.It is therefore an object of the invention to provide a bending element arrangement which is inexpensive to produce and can be achieved or exploited with different bending radii and bending directions on bending elements, wherein preferably an S-shaped bend is to be utilized.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Biegeelementanordnung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Der Anspruch 12 gibt Verwendungen dafür an. Mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen können vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung realisiert werden.According to the invention, this object is achieved with a bending element arrangement having the features of claim 1. The claim 12 indicates uses for it. With features described in the subordinate claims advantageous refinements and embodiments of the invention can be realized.

Die erfindungsgemäße Biegeelementanordnung ist mit mindestens einem Biegeelement gebildet. Bei dem/den Biegeelement(en) ist/sind auf einer Oberfläche eines elastisch verformbaren Trägers nebeneinander entlang einer Achse A mindestens zwei unterschiedlich ausgebildete, aus einer piezoelektrischen Schicht oder einem anderen elektromechanisch aktiven Werkstoff gebildeten Schicht und Elektroden gebildete Verformungselemente aufgebracht. An mindestens einem der Verformungselemente eines Biegeelements sind die Elektroden als ineinander greifende Fingerelektroden ausgebildet und an mindestens einem weiteren sind die Elektroden flächig ober- und unterhalb des aktiven Werkstoffes ausgeführt. Der aktive Werkstoff kann, muss aber nicht, flächig durchgängig mehrere Verformungselemente verbinden die nur durch die unterschiedliche Ausprägung der Elektroden voneinander getrennt sind. Piezoelektrische Schichten haben im Bereich der Verformungselemente eine Vorzugsrichtung in der Polarisation. Im speziellen Fall von ferroelektrischen Schichten, kann diese auch durch anlegen eines elektrischen Feldes eingeprägt werden. Der Träger ist mittels einer festen Einspannung gehalten.The bending element arrangement according to the invention is formed with at least one bending element. In the case of the bending element (s), at least two differently shaped deformation elements formed from a layer formed by a piezoelectric layer or another electromechanically active material and / or are formed on a surface of an elastically deformable carrier next to each other along an axis A. On at least one of the deformation elements of a bending element, the electrodes are formed as interlocking finger electrodes and at least one further, the electrodes are flat above and below the active material. The active material can, but does not have to, consistently connect a plurality of deformation elements which are only separated from one another by the different characteristics of the electrodes. Piezoelectric layers have a preferred direction in the polarization in the region of the deformation elements. In the special case of ferroelectric layers, this can also be impressed by applying an electric field. The carrier is held by a fixed clamping.

Vorteilhaft ist es, wenn Verformungselemente in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Dadurch können die unterschiedlichen mit den einzelnen Verformungselementen erreichbaren Biegeradien und ggf. auch Biegerichtungen noch besser ausgenutzt werden.It is advantageous if deformation elements are arranged at a distance from one another. As a result, the different bending radii that can be achieved with the individual deformation elements and possibly even bending directions can be utilized even better.

Neben piezoelektrischen Werkstoffen können auch andere geeignete elektromechanisch aktive Werkstoffe beispielsweise elektrostatisch verformbare Elastomere und elektrostriktiv verformbare Dielektrika eingesetzt werden.In addition to piezoelectric materials, it is also possible to use other suitable electromechanically active materials, for example electrostatically deformable elastomers and dielectrically deformable dielectrics.

An einem bei der Erfindung einsetzbaren Biegeelement kann ein Verformungselement mit mindestens einer flächigen Elektrode gebildet sein, die eine Piezoelektrische Schicht oder eine aus einem anderen elektromechanisch aktiven Werkstoff gebildete Schicht in Form einer Schicht zumindest teilweise als geschlossene Fläche überdeckt. Eine Piezoelektrische Schicht oder eine aus einem anderen elektromechanisch aktiven Werkstoff gebildete Schicht eines Verformungselements kann dabei an zwei Seiten von schichtförmig ausgebildeten Elektroden eingefasst sein, wobei eine Elektrode auf der Oberfläche des elastisch verformbaren Trägers ausgebildet sein kann. Mindestens ein weiteres Verformungselement an einem Biegeelement ist dann mit ineinandergreifenden Fingerelektroden (IDE) gebildet.On a bending element which can be used in the invention, a deformation element can be formed with at least one planar electrode which a piezoelectric layer or a layer formed from another electromechanically active material in the form of a layer at least partially covered as a closed surface. A piezoelectric layer or a layer of a deformation element formed from another electromechanically active material can be enclosed on two sides by layer-shaped electrodes, wherein an electrode can be formed on the surface of the elastically deformable support. At least one further deformation element on a bending element is then formed with interdigitated finger electrodes (IDE).

Die Fingerelektroden können auf der Oberfläche des elastisch verformbaren Trägers bzw. dessen Oberflächenvergütung, im Inneren der aktiven Schicht oder auf deren Oberfläche ausgeführt werden, sowie in Kombinationen dieser Varianten. Für eine verbesserte Ausbildung elektrischer Felder, die die Verformung hervorrufen, sollten die Elektroden bevorzugt auf und unter dem aktiven Material ausgebildet sein.The finger electrodes can be made on the surface of the elastically deformable carrier or its surface coating, in the interior of the active layer or on its surface, as well as in combinations of these variants. For improved formation of electric fields that cause deformation, the electrodes should preferably be formed on and under the active material.

Wird ein Träger aus einem elektrisch leitenden Werkstoff eingesetzt, kann er als eine Elektrode für mindestens eines der Verformungselemente genutzt werden.If a carrier made of an electrically conductive material is used, it can be used as an electrode for at least one of the deformation elements.

Bei einer Ansteuerung eines Verformungselements mit einer piezoelektrischen Schicht, bei der Elektroden an beiden Oberflächen der Schicht angeordnet sind und sich das elektrische Feld über die Dicke der Schicht ausbildet, kann eine laterale Stauchung erreicht werden, die den Träger in eine Richtung verbiegt. Bei einem Verformungselement mit Fingerelektroden auf derselben Oberfläche einer piezoelektrischen Schicht wird eine laterale Ausbildung eines elektrischen Feldes bei angelegter elektrischer Spannung erreicht, die zu einer Dehnung des mit der Schicht stoffschlüssig verbundenen Trägers in diesem Bereich und somit zu einer Biegung in die entgegengesetzte Richtung führt, wenn die beiden unterschiedlich ausgebildeten Verformungselemente auf derselben Oberfläche des Trägers ausgebildet und daran befestigt sind. Die Vorzugsrichtung der Polarisation in der piezoelektrischen Schicht liegt dabei jeweils in Richtung des angelegten elektrischen Feldes, bzw. wird im speziellen Fall eines ferroelektrischen Materials in dieser Richtung eingeprägt. Da die beiden erfindungsgemäßen Verformungselemente gemäß der Erfindung nebeneinander angeordnet sein sollen, kann so eine S-förmige Verbiegung des Biegeelements erreicht werden.When driving a deformation element with a piezoelectric layer, in which electrodes are arranged on both surfaces of the layer and the electric field is formed across the thickness of the layer, a lateral compression can be achieved, which bends the carrier in one direction. In a deformation element with finger electrodes on the same surface of a piezoelectric layer, a lateral formation of an electric field with applied electrical voltage is achieved, which leads to an expansion of the carrier materially connected to the layer in this area and thus to a bend in the opposite direction, if the two differently shaped deformation elements are formed on the same surface of the carrier and attached thereto. The preferred direction of polarization in the piezoelectric layer is in each case in the direction of the applied electric field, or is stamped in this case in the special case of a ferroelectric material. Since the two deformation elements according to the invention are to be arranged side by side according to the invention, so an S-shaped bending of the bending element can be achieved.

Da zwei oder mehrere Verformungselemente an derselben Oberfläche eines Trägers angeordnet sein können, besteht die Möglichkeit auch die Kontaktierung der Elektroden an dieser Seite der Oberfläche vorzusehen, so dass keine Durchkontaktierungen (VIA's) erforderlich sind.Since two or more deformation elements can be arranged on the same surface of a carrier, it is also possible to provide the contacting of the electrodes on this side of the surface, so that no vias (VIA's) are required.

Bei der Erfindung besteht vorteilhaft die Möglichkeit die Verformungselemente auf derselben Oberfläche des Trägers auszubilden. Dadurch kann die Herstellung vereinfacht und kostengünstiger gemacht werden. Dies wirkt sich vorteilhaft auch dann aus, wenn die einzelnen Komponenten der Verformungselemente (Schicht und Elektroden) in Dickschichttechnik auf dem Träger ausgebildet werden, was durch die verschiedenen Druckverfahren (Siebdruck, Schablonendruck, Aerosoldruck, Ink-Jet-Druck) erreicht werden kann. Dabei kann eine Suspension mit pastöser oder dünnflüssiger Konsistenz, in der Partikel der Piezoelektrik oder eines anderen elektromechanischen Werkstoffs und beispielsweise metallische Partikel für die Ausbildung von Elektroden enthalten sind, eingesetzt werden. Nach dem Auftrag kann eine Wärmebehandlung durchgeführt werden. Diese kann zweistufig mit einer Trocknung und einer anschließenden Erwärmung auf höhere Temperaturen durchgeführt werden. Dabei können enthaltene organische Komponenten und die Flüssigkeit ausgetrieben werden und bei höheren Temperaturen eine Sinterung durchgeführt und dabei stoffschlüssige Verbindungen der Komponenten des jeweiligen Verformungselements untereinander und mit dem Träger erreicht werden. Eine Ausführung der Elektroden in Dünnschichttechnik (Verdampfen, Sputtern, PVD, CVD, PECVD, Laserdeposition) ist ebenfalls möglich.In the invention, it is advantageously possible to form the deformation elements on the same surface of the carrier. As a result, the production can be simplified and made cheaper. This has an advantageous effect even if the individual components of the deformation elements (layer and electrodes) are formed in thick-film technology on the support, which can be achieved by the various printing methods (screen printing, stencil printing, aerosol printing, ink-jet printing). In this case, a suspension with paste-like or low-viscosity consistency in which particles of piezoelectrics or of another electromechanical material and, for example, metallic particles for the formation of electrodes are contained can be used. After the order, a heat treatment can be performed. This can be carried out in two stages with drying and subsequent heating to higher temperatures. In this case, contained organic components and the liquid can be expelled and carried out sintering at higher temperatures while cohesive connections of the components of the respective deformation element with each other and with the carrier can be achieved. An embodiment of the electrodes in thin-film technology (evaporation, sputtering, PVD, CVD, PECVD, laser deposition) is also possible.

Die Ausbildung der Schichten und/oder Elektroden kann auch in Vertiefungen, die in einer Oberfläche des jeweiligen Trägers ausgebildet sind, erfolgen. Dadurch kann neben der stoffschlüssigen auch eine formschlüssige Verbindung zwischen Komponenten der Verformungselemente und dem Träger erreicht werden, die bei der Biegung ausgenutzt werden kann.The formation of the layers and / or electrodes can also take place in depressions which are formed in a surface of the respective carrier. As a result, in addition to the cohesive and a positive connection between components of the deformation elements and the carrier can be achieved, which can be exploited in the bending.

Überraschend hat es sich außerdem herausgestellt, dass bei Einsatz eines Verformungselements mit Fingerelektroden und einem weiteren Verformungselement mit einer bzw. zwei flächigen als Schicht ausgebildeten Elektroden, bei Anlegen einer elektrischen Spannung eine S-förmige Verformung erreichbar ist, wenn die Verformungselemente auf derselben Oberfläche des Trägers angeordnet sind.Surprisingly, it has also been found that when using a deformation element with finger electrodes and a further deformation element with one or two planar electrodes formed as a layer, upon application of an electrical voltage, an S-shaped deformation can be achieved, if the deformation elements on the same surface of the support are arranged.

Sind mehrere Verformungselemente auf einem gemeinsamen Träger ausgebildet, die jeweils mit ineinandergreifenden Fingerelektroden gebildet sind, lassen sich unterschiedliche Biegeradien auch bei jeweils gleicher angelegter elektrischer Spannung erreichen, wenn die Anordnung, geoemtrische Gestaltung, Dimensionierung und/oder die Abstände einzelner Fingerelektroden zueinander und/oder die elektromechanisch aktiven Werkstoffe bei den ausgebildeten Verformungselementen jeweils unterschiedlich sind.If a plurality of deformation elements are formed on a common carrier, which are each formed with interdigitated finger electrodes, different bending radii can be achieved even with the same applied electrical voltage, if the arrangement, geoemtrische design, dimensioning and / or the distances of individual finger electrodes to each other and / or the Electromechanically active materials in the trained deformation elements are each different.

Bei den auf einem Träger ausgebildeten Verformungselementen können ineinandergreifende Fingerelektroden mindestens eines Verformungselements unterschiedliche Abstände zueinander und/oder Finger einer Fingerelektrode eine unterschiedliche Länge und/oder Breite aufweisen. Es besteht auch die Möglichkeit, dass bei zwei Verformungselementen jeweils eine unterschiedliche Anzahl von Fingern ihrer Fingerelektroden gewählt werden können. Dadurch können unterschiedliche Biegeradien mit den unterschiedlich ausgebildeten Fingerelektroden erreicht werden.In the case of the deformation elements formed on a carrier, interdigitated finger electrodes of at least one deformation element can have different distances from one another and / or fingers of a finger electrode can have a different length and / or width. There is also the possibility that with two deformation elements, in each case a different number of fingers of their finger electrodes can be selected. As a result, different bending radii can be achieved with the differently designed finger electrodes.

Der Effekt unterschiedlich großer Biegeradien kann auch durch die Wahl der Größe und insbesondere der geometrischen Gestaltung von Elektroden und/oder piezoelektrischen Schichten oder Schichten aus einem anderen elektromechanisch aktiven Werkstoff gebildeten Schichten erreicht werden, wenn sie über ihre Länge in Bezug zur Achse A des Trägers eine sich verändernde Breite aufweisen. Diese Breite kann sich stetig oder kontinuierlich ändern. Es können Dreiecksformen oder auch andere Formen gewählt werden. Dabei soll auf mögliche Formen bei der Beschreibung von Beispielen nachfolgend noch eingegangen werden.The effect of varying degrees of bending radii can also be achieved by the choice of the size and in particular the geometric design of electrodes and / or piezoelectric layers or layers of another electromechanically active material layers, if they over their length with respect to the axis A of the carrier a have varying width. This width can change continuously or continuously. Triangular shapes or other shapes can be chosen. Here, possible forms in the description of examples will be discussed below.

Unterschiedliche Biegeradien können durch Verformungselemente erreicht werden, wenn an die Verformungselemente, die auf einer Oberfläche eines Trägers ausgebildet sind, unterschiedlich hohe elektrische Spannungen an den jeweiligen Elektroden angelegt werden oder dadurch, dass bei konstanter Spannung durch Variation des Abstandes zwischen den Elektroden lokal unterschiedlich hohe elektrische Feldstärken ausgebildet bzw. erreicht werden können.Different bending radii can be achieved by deformation elements, if the deformation elements, which are formed on a surface of a carrier, different high voltages are applied to the respective electrodes or in that at constant voltage by varying the distance between the electrodes locally different high electrical Field strengths can be formed or achieved.

Ein bei einem Biegeelement einsetzbarer Träger kann aus einem Werkstoff gebildet sein, der ausgewählt ist aus Al2O3, LTCC, ZrO2, Silizium, einem Metall, bevorzugt einem Stahl, einem Faserverbundwerkstoff oder einem Polymer. Die Auswahl des Werkstoffs kann unter dem Aspekt der jeweils aufzubringenden oder zu detektierenden Kraft bzw. Moments oder eines Weges, der durch die Biegung erreicht werden soll, erfolgen.A carrier usable in a bending element may be formed of a material selected from Al 2 O 3 , LTCC, ZrO 2 , silicon, a metal, preferably a steel, a fiber composite material or a polymer. The selection of the material can take place under the aspect of the force or moment to be applied or to be detected or of a path to be achieved by the bend.

Träger sollten in Bezug zu ihrer Länge eine entsprechend kleinere Breite und eine noch kleinere Dicke aufweisen, so dass infolge des jeweiligen mechanischen Widerstandsmomentes eine Biegung in die jeweils gewünschte Richtung erreichbar oder ausnutzbar ist.Carriers should have a correspondingly smaller width and an even smaller thickness in relation to their length, so that as a result of the respective mechanical moment of resistance, a bend in the respective desired direction can be achieved or exploited.

Ein Biegeelement, wie es bei der Erfindung einsetzbar ist, kann als monolithisches mehrlagiges Element ausgebildet sein. Es kann aber auch mehr als ein Biegeelement so ausgebildet werden. Dabei können mehrere Biegeelemente aus einem gemeinsamen Substrat hergestellt werden, auf dem an den die Biegeelemente bildenden Bereichen die Komponenten der Verformungselemente ausgebildet werden, was bei einem Druckverfahren für die einzelnen Schichten in einem Zuge oder mit einem Aufbau erreichbar ist. Durch ein Trennverfahren können dann Schlitze und dadurch wiederum die jeweilige Anzahl an Biegeelementen ausgebildet werden. Die Biegeelemente sind dabei an jeweils einer Stirnseite mit dem Rest des Substrats verbunden, das wiederum eine Plattform bilden kann, auf der andere Elemente (z. B. optische, elektrische oder elektronische Elemente) angebracht oder angeordnet werden können.A bending element, as can be used in the invention, can be designed as a monolithic multilayer element. But it can also be formed more than one bending element. In this case, a plurality of bending elements can be produced from a common substrate, on which the components of the deformation elements are formed on the areas forming the bending elements, which can be achieved in a printing process for the individual layers in one go or with one construction. By means of a separation process, slots can be formed and, in turn, the respective number of bending elements can be formed. The bending elements are in each case connected to the rest of the substrate on one end face, which in turn can form a platform on which other elements (eg optical, electrical or electronic elements) can be mounted or arranged.

Mit diesen Verfahren ist es ebenfalls möglich effizient eine Vielzahl einzelner Biegeelemente oder Anordnungen von Biegeelementen herzustellen, indem diese im Ganzen auf einem gemeinsamen Substrat hergestellten Elemente oder Anordnungen getrennt und vereinzelt werden, was z. B. durch Sägen, Fräsen, Schneiden, Laser- oder Ultraschallbearbeitung erreicht werden kann.With these methods, it is also possible to efficiently manufacture a plurality of individual flexures or arrays of flexures by separating and singulating these elements or assemblies fabricated as a whole on a common substrate, e.g. B. by sawing, milling, cutting, laser or ultrasonic machining can be achieved.

Bei einer erfindungsgemäßen Biegeelementanordnung können mindestens zwei Biegeelemente jeweils an einer Stirnseite mittels einer festen Einspannung gehalten und an der gegenüberliegenden Stirnseite direkt miteinander oder mit einer Plattform verbunden sein. So können beispielsweise drei, vier oder sogar mehr Biegeelemente eine Biegeelementanordnung bilden.In a bending element arrangement according to the invention, at least two bending elements can each be held on one end face by means of a fixed clamping and connected directly to each other or to a platform on the opposite end face. For example, three, four or even more bending elements can form a bending element arrangement.

Es besteht auch die Möglichkeit zwei Biegeelemente miteinander an einer Stirnseite zu verbinden. Zwei so verbundene Biegeelemente können dann im unbeeinflussten Zustand parallel aufeinander liegen oder ein V bilden. Dabei ist ein Biegeelement an einer Stirnseite in einer festen Einspannung gehalten und die Verbindung der beiden Biegeelemente ist an der gegenüberliegenden Stirnseite realisiert. Werden die Verformungselemente aktiviert kann dann eine Verbiegung der Biegeelemente erreicht oder detektiert werden, indem elektrische Spannung an die Elektroden der Verformungselemente angelegt oder dort gemessen wird.It is also possible to connect two bending elements together on one end face. Two bending elements connected in this way can then lie parallel to one another in the uninfluenced state or form a V. In this case, a bending element is held on a front side in a fixed clamping and the connection of the two bending elements is realized on the opposite end face. If the deformation elements are activated, then a bending of the bending elements can be achieved or detected by applying or measuring electrical voltage to the electrodes of the deformation elements.

Die erreichbare Verformung/Biegung kann auch durch den Querschnitt des Trägers, den Trägerwerkstoff und die Länge des Trägers mit der Anordnung und Dimensionierung der Verformungselemente am Träger beeinflusst werden.The achievable deformation / bending can also be influenced by the cross section of the carrier, the carrier material and the length of the carrier with the arrangement and dimensioning of the deformation elements on the carrier.

Eine erfindungsgemäße Biegeelementanordnung kann als Aktor, Sensor, Transformator, Kondensator, Ultraschallwandler oder Generator verwendet werden.A bending element arrangement according to the invention can be used as an actuator, sensor, transformer, capacitor, ultrasonic transducer or generator.

Bei einer S-förmigen Verbiegung eines oder mehrerer Biegeelemente(s) einer Biegeelementanordnung kann ein damit bewegtes, angehobenes Objekt parallel, ohne eine Verkippung bewegt werden. So kann ein Objekt beispielsweise senkrecht angehoben werden. Dadurch können bei der Biegung mechanische Spannungen vermieden, zumindest erheblich reduziert werden, was auch auf die Einspannung zutrifft. With an S-shaped bending of one or more bending elements (s) of a bending element arrangement, a raised object moved with it can be moved in parallel without tilting. For example, an object can be raised vertically. As a result, in the bending mechanical stresses can be avoided, at least significantly reduced, which also applies to the restraint.

Bei einer Biegeelementanordnung mit Doppel-S-förmiger Biegung können zwei gestapelt angeordnete Biegeelemente oder nebeneinander angeordnete Biegeelemente, die für eine S-förmige Biegung ausgebildet sind, zusätzlich eine laterale Bewegung eines Biegeelements mit S-förmiger Biegung ausgleichen und es kann damit ein vollständig senkrechter verkippungsfreier Hub erreicht werden.In a double-S-bend flexure assembly, two stacked flexures or juxtaposed flexures configured for S-bend may additionally compensate for lateral movement of an S-bend flexure and thus may become completely perpendicularly tilt-free Hub can be reached.

Bei der Erfindung kann neben den herstellungsbedingt reduzierten Kosten und der möglichen Anordnung von Verformungselementen an derselben Oberfläche eines Trägers auch eine hohe Maßhaltigkeit bei sehr guter Reproduzierbarkeit eingehalten werden. Die Komponenten der Verformungselemente können je nach Bedarf strukturiert einfach hergestellt werden.In the invention, in addition to the production-related reduced costs and the possible arrangement of deformation elements on the same surface of a carrier and a high dimensional stability can be met with very good reproducibility. The components of the deformation elements can be easily structured according to requirements.

Zusätzliche Fügeschritte und Fügeverfahren sind nicht erforderlich. Es ist auch ein hohes Maß an Integration gegeben, da Verformungselemente auf Trägern ausgebildet werden können, die auch in der Elektroniktechnologie üblicherweise eingesetzt werden.Additional joining steps and joining methods are not required. There is also a high degree of integration, since deformation elements can be formed on carriers, which are also commonly used in electronics technology.

Eine fertig hergestellte Biegeelementanordnung kann frei von Lösungsmitteln eingesetzt werden, so dass einem Einsatz unter Vakuumbedingungen nichts im Wege steht.A ready-made bending element assembly can be used free of solvents, so that nothing stands in the way of use under vacuum conditions.

Zusammenfassend und definierend soll festgehalten werden, dass unter flächigen Elektroden solche Elektroden verstanden werden sollen, die auf einen Träger bzw. auf eine sich darauf befindliche Struktur oder Oberflächenvergütung aufgebracht sind. Der elektromechanisch aktive Werkstoff wird auf die Elektrodenstruktur aufgebracht und schließlich mit einer Deckelektrode versehen. Berührungspunkte der beiden Elektroden bzw. deren elektrischen Zuleitungen können spätestens vor dem Aufbringen der Deckelektrode mit einer isolierenden Schicht versehen werden.Summarizing and defining should be noted that under flat electrodes such electrodes are to be understood, which are applied to a carrier or to a structure or surface finish thereon. The electromechanically active material is applied to the electrode structure and finally provided with a cover electrode. Touch points of the two electrodes or their electrical leads can be provided with an insulating layer at the latest before the application of the cover electrode.

Interdigitalelektroden bzw. fingerförmige ineinandergreifende Elektroden sind eine Anordnung von ineinandergreifenden fingerartigen Elektroden von denen die von einer Seite kommenden Finger auf einem anderen elektrischen Potential liegen als die von der anderen Seite kommenden Finger. Prägende Eigenschaften einer solchen Elektrodenstruktur sind die Breite der Finger, der Abstand zwischen den auf unterschiedlichen Potentialen liegenden Fingern und der Abstand der Fingerspitzen zu der Sammelelektrode des jeweils anderen Potentials.Interdigital electrodes or interdigitated electrodes are an array of interdigitated finger-like electrodes of which the fingers coming from one side are at a different electrical potential than the fingers coming from the other side. Characteristic features of such an electrode structure are the width of the fingers, the distance between the fingers located at different potentials, and the distance between the fingertips and the collecting electrode of the respective other potential.

Die Elektrodenstruktur kann unter dem elektromechanisch aktiven Werkstoff, oberhalb des elektromechanisch aktiven Werkstoffs oder bei einem schichtweisen Aufbau des elektromechanisch aktiven Werkstoffs auch in dessen Innerem realisiert werden. Für die Ausbildung eines elektrischen Feldes innerhalb des elektromechanisch aktiven Werkstoffs ist eine dieser Positionen ausreichend, vorzugsweise können jedoch mehrere Positionen kombiniert werden, um die Homogenität des ausgebildeten elektrischen Feldes zu verbessern.The electrode structure can be realized under the electromechanically active material, above the electromechanically active material or in a layered structure of the electromechanically active material in its interior. For the formation of an electric field within the electromechanically active material, one of these positions is sufficient, but preferably several positions can be combined to improve the homogeneity of the formed electric field.

Es ist ebenfalls möglich einen elektromechanisch aktive Werkstoff zuerst mit Strukturen, insbesondere den Elektroden zu versehen und anschließend in einem Fügeschritt mit einem Träger zu verbinden.It is also possible to provide an electromechanically active material first with structures, in particular the electrodes, and then connect them in a joining step with a carrier.

Werden auf einem Biegeelement zwei Verformungselemente kombiniert, von denen an einem die Elektroden flächig über und unterhalb der elektromechanisch aktiven Schicht ausgeführt sind, und an dem anderen Elektroden, die als ineinander greifende Finger ausgebildet und mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen beaufschlagt sind, so kann es bei Anlegen von elektrischen Spannungen so verformt werden, dass sich im Querschnitt eine S-förmige Biegung erreichen lässt. Diese Biegung ist im Besonderen dadurch gekennzeichnet, dass die Tangenten zur Trägeroberfläche nahe den stirnseitigen Enden der Biegeelemente bei der Auslenkung parallel bleiben. Bei Einspannung des Biegeelementes an einer Stirnfläche, kann eine am anderen Ende befestigte Last ohne Verkippung nahezu senkrecht zur Trägeroberfläche bewegt werden. Es erfolgt lediglich eine kleine Bewegung hin zur festen Einspannung, die wegen des großen Verhältnisses der Länge des jeweiligen Biegeelements zu seiner Auslenkung/Biegung vernachlässigbar wird.If two deformation elements are combined on one bending element, of which the electrodes are formed on one surface above and below the electromechanically active layer, and on the other electrodes, which are designed as interdigitated fingers and acted on with different electrical potentials, then it can be applied be deformed by electrical voltages so that in cross-section an S-shaped bend can be achieved. This bend is characterized in particular in that the tangents to the carrier surface near the front ends of the bending elements remain parallel during the deflection. When the bending element is clamped to an end face, a load attached to the other end can be moved almost without tilting almost perpendicular to the carrier surface. There is only a small movement towards the fixed clamping, which is negligible because of the large ratio of the length of the respective bending element to its deflection / bending.

Die Verkürzung eines Biegeelements mit S-förmiger Biegung und die damit verbundene minimale laterale Bewegung der Last in einer solchen Anordnung kann durch eine Anordnung, mit der eine doppelte S-förmige Biegung erreichbar ist, ausgeglichen werden. Dazu können zwei Biegeelemente, die jeweils S-förmig biegbar sind, eingesetzt werden, die entgegengesetzt entweder nebeneinander, d. h. ihre Längsachsen liegen parallel in einem Abstand zueinander, oder mit einem Fügeschritt übereinander angeordnet sind. Das erste Biegeelement ist an einer Stirnseite fest eingespannt und an der gegenüberliegenden Stirnseite wird die Verbindung zum zweiten Biegeelement gebildet. Die Wirkung der beiden Biegeelemente kann in dieser Anordnung parallel geschaltet werden. Der Hub addiert sich und die Verkürzung der Biegeelemente gleicht sich zu Null aus.The shortening of a bending element with S-shaped bend and the associated minimal lateral movement of the load in such an arrangement can be compensated by an arrangement with which a double S-shaped bend can be achieved. For this purpose, two bending elements, each of which can be bent in an S shape, are used, which are either adjacent to one another, ie their longitudinal axes lie parallel to one another at a distance from one another, or are arranged one above the other with a joining step. The first bending element is firmly clamped on one end face and on the opposite end face the connection to the second bending element is formed. The effect of the two bending elements can be parallel in this arrangement be switched. The stroke adds and the shortening of the flexures equalizes to zero.

Auf einem Träger lassen sich mehrere Verformungselemente platzieren um ein Biegeelement zu bilden. Die Verformungselemente können dabei durch einen Spalt in dem aktiven Material oder ohne Unterbrechung nur durch Bereiche unterschiedlicher Elektrodengeometrie voneinander getrennt sein. Die Gestaltung der Verformungselemente (auf die später eingegangen wird) bestimmt die Biegung/Krümmung und ihre Richtung in dem Bereich des Trägers auf dem sie aufgebracht sind.On a support, several deformation elements can be placed to form a bending element. The deformation elements can be separated from each other by a gap in the active material or without interruption only by regions of different electrode geometry. The design of the deformation elements (to be discussed later) determines the bend / curvature and its direction in the region of the support on which it is applied.

Eine nicht entlang nur einer Achse ausgerichtete Anordnung von Verformungselementen oder Gruppen dieser ist ebenfalls möglich.An arrangement of deformation elements or groups that is not aligned along only one axis is likewise possible.

Erfindungsgemäß werden mindestens zwei Verformungselemente auf einem gemeinsamen Träger kombiniert, die somit ein Biegeelement bilden. Im Folgenden werden beispielhaft Kombinationen von zwei Verformungselementen und deren Gestaltung beschrieben, es können jedoch, wie beschrieben auch weitere Verformungselemente eingesetzt werden.According to the invention, at least two deformation elements are combined on a common carrier, which thus form a bending element. In the following, by way of example, combinations of two deformation elements and their design are described, however, as described, other deformation elements can also be used.

Auf einem Träger können sich zwei Verformungselemente befinden, von denen das eine Verformungselement flächige und das andere fingerförmige Elektroden aufweist. Der elektromechanisch aktive Werkstoff kann dabei flächig durchgängig oder durch einen Spalt unterbrochen vorhanden sein. Die beiden unterschiedlichen Verformungselemente können bei Anlegen einer elektrischen Spannung eine Biegung/Krümmung des Trägers in unterschiedliche Richtungen bewirken.On a support there may be two deformation elements, one of which has a deformation element surface and the other finger-shaped electrodes. The electromechanically active material can be present continuously throughout or interrupted by a gap. The two different deformation elements can cause a deflection / curvature of the carrier in different directions when an electrical voltage is applied.

Es ist vorteilhaft einen an die Last oder die Anwendung angepassten Verlauf des in den Träger eingebrachten Momentes zu nutzen. Dies kann durch:

  • – Veränderung der Breite der aktiven Fläche von Verformungselementen entlang des Biegeelementes durch geometrische Formung und Dimensionierung der Elektrodenbereiche oder des elektromechanisch aktiven Werkstoffs in der entsprechenden Schicht. Hierbei ist die Dickschichttechnologie besonders vorteilhaft einsetzbar, da sich hochgradig maßhaltige und individuell optimierte Strukturen herstellen lassen.
  • – Die Verformungselemente können unterschiedlich lang und breit gestaltet sein.
  • – Sie können auf durch einen Spalt/Fuge getrennten elektromechanisch aktiven Werkstoff oder einem gemeinsamen flächigen elektromechanisch aktiven Werkstoffausgebildet werden.
  • – Fingerabstand und Fingerbreite fingerförmiger ineinandergreifender Elektroden müssen bei einem Verformungselement nicht konstant sein, sondern können z. B. kontinuierlich im Verlauf des Elementes variiert werden, um einen ebenso kontinuierlich variierten Verlauf des in den Träger eingebrachten Momentes zu erreichen, die zu bestimmten Biegeradien führt.
It is advantageous to use a matched to the load or the application history of the introduced into the carrier moment. This can be done by:
  • - Changing the width of the active surface of deformation elements along the bending element by geometric shaping and dimensioning of the electrode areas or the electromechanically active material in the corresponding layer. In this case, the thick-film technology can be used particularly advantageously, since highly dimensionally stable and individually optimized structures can be produced.
  • - The deformation elements can be designed differently long and wide.
  • - They can be formed on separated by a gap / joint electromechanically active material or a common planar electromechanically active material.
  • - Finger distance and finger width finger-shaped interdigitated electrodes need not be constant in a deformation element, but can, for. B. can be varied continuously in the course of the element in order to achieve a continuously varied course of the introduced into the carrier torque, which leads to certain bending radii.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail by way of examples.

Dabei zeigen:Showing:

1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Biegeelementanordnung mit vier Biegeelementen; 1 an example of a bending element assembly according to the invention with four bending elements;

2 ein Beispiel mit zwei unterschiedlich ausgebildeten Verformungselementen für eine S-förmige Biegung; 2 an example with two differently shaped deformation elements for an S-shaped bend;

3 drei Darstellungen eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Biegeelementanordnung in verschiedenen Einsatzpositionen (1 mal unangesteuert und zwei mal angesteuert); 3 three representations of an example of a bending element assembly according to the invention in different operating positions (1 times uncontrolled and two times activated);

4 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Biegeelementanordnung; 4 another example of a bending element assembly according to the invention;

5 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Biegeelementanordnung, bei dem Verformungselemente mit unterschiedlicher Ausrichtung an einem abgewinkelten Träger ausgebildet sind; 5 a further example of a bending element arrangement according to the invention, are formed in the deformation elements with different orientation on an angled support;

6 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Biegeelementanordnung bei der ein Träger mit zwei Schenkeln gebildet ist, die im Bereich einer gemeinsamen Stirnseite miteinander verbunden und auf den Schenkeln jeweils zwei unterschiedliche Verformungselemente vorhanden sind und 6 an example of a bending element arrangement according to the invention in which a carrier is formed with two legs, which are connected together in the region of a common end face and on the legs in each case two different deformation elements are present and

7 Beispiele für bei einer erfindungsgemäßen Biegeelementanordnung einsetzbare Elektroden. 7 Examples of usable in a bending element assembly according to the invention electrodes.

Bei den nachfolgend beschriebenen Beispielen wird generell der Begriff „elektromechanisch aktive Schicht” benutzt. Selbstverständlich fallen unter diesen Begriff auch piezoelektrische Schichten.In the examples described below, the term "electromechanically active layer" is generally used. Of course, this term also includes piezoelectric layers.

In 1 ist ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Biegeelementanordnung mit vier Biegeelementen 1 gezeigt. Die Biegeelemente 1 können dabei S-förmig gebogen werden, wenn an die Elektroden 4 und 5 der Verformungselemente 7 und die Elektroden 4'/5' sowie 4''/5'' der Verformungselemente 7' elektrische Spannungen angelegt werden. Jedes Biegeelement 1 ist mit zwei Verformungselementen 7 und 7' gebildet, wobei jeweils ein Verformungselement 7 mit zwei flächigen Elektroden 4 und 5 und ein Verformungselement 7' mit ineinandergreifenden fingerförmigen Elektroden 4'/4'' und 5'/5'' gebildet ist.In 1 is an example of a bending element arrangement according to the invention with four bending elements 1 shown. The bending elements 1 can be bent in an S-shape when attached to the electrodes 4 and 5 the deformation elements 7 and the electrodes 4 ' / 5 ' such as 4 '' / 5 '' the deformation elements 7 ' electrical voltages are applied. Every bending element 1 is with two deformation elements 7 and 7 ' formed, wherein in each case a deformation element 7 with two flat electrodes 4 and 5 and a deformation element 7 ' with interlocking finger-shaped electrodes 4 ' / 4 '' and 5 ' / 5 '' is formed.

Die in 1 dargestellte Biegeelementanordnung ist monolithisch auf einem 270 μm dicken Träger 2 aus 99,6 prozentiger Aluminiumoxidkeramik aufgebaut worden. Sie wird mit vier S-förmig verformbaren-Biegeelementen 1 gebildet, die aus dem Träger 2 mittels Laserbearbeitung freigeschnitten werden und nur jeweils an einer Stirnseite noch mit dem äußeren Bereich des Trägers 2 (Rahmen) verbunden sind und an deren anderem stirnseitigen Ende sich eine von den vier Biegeelementen 1 gehaltene Plattform 8 befindet. Die Plattform 8 kann dann im Bezug auf den äußeren Rahmen 8' entlang einer Achse die senkrecht auf seiner Oberfläche steht, durch die Biegeelemente 1 bewegt werden. In the 1 shown flexure assembly is monolithic on a 270 micron thick carrier 2 made of 99.6 percent alumina ceramic. It is equipped with four S-shaped deformable bending elements 1 formed out of the carrier 2 be cut free by laser processing and only on one end side still with the outer region of the carrier 2 (Frame) are connected and at the other end face one of the four bending elements 1 held platform 8th located. The platform 8th can then in relation to the outer frame 8th' along an axis perpendicular to its surface through the bending elements 1 to be moved.

Der Träger 2 hat die Maße 100 mm × 100 mm. Mittels eines UV-Lasers werden an ausgewählten Stellen Durchkontaktierungen (Via's) mit einem Durchmesser von 200 μm ausgebildet. Als nächstes werden strukturierte Grundelektroden 4 und 4'/4'' in Dickschichttechnik mit einem Siebdrucker auf den Träger 2 aufgebracht. Dabei wird eine Leitpaste eingesetzt, die elektrisch leitfähige Partikel enthält. Die Paste wird typischer Weise in einem zweistufigen thermischen Prozess erst getrocknet und dann mit dem Träger 2 versintert (850°C). Die Struktur der Grundelektrode 4 bildet flächige und fingerförmige Elektroden 4'/4'' sowie deren elektrischen Zuleitungen (nicht dargestellt) auf dem Träger 2. Die fingerförmigen Elektroden 4' und 4'' werden an zwei getrennte unterschiedliche elektrische Potentiale angeschlossen. Die flächige Elektrode 4 bleibt noch unkontaktiert.The carrier 2 has the dimensions 100 mm × 100 mm. By means of a UV laser vias (Via's) are formed with a diameter of 200 microns at selected locations. Next are structured ground electrodes 4 and 4 ' / 4 '' in thick film technology with a screen printer on the carrier 2 applied. In this case, a conductive paste is used which contains electrically conductive particles. The paste is typically first dried in a two-stage thermal process and then with the carrier 2 sintered (850 ° C). The structure of the base electrode 4 forms flat and finger-shaped electrodes 4 ' / 4 '' and their electrical leads (not shown) on the carrier 2 , The finger-shaped electrodes 4 ' and 4 '' are connected to two separate different electrical potentials. The flat electrode 4 remains uncontacted.

Als nächstes werden auf der Rückseite des Trägers 2 Leiterbahnen mit demselben Prozess aufgebracht, die zu den Durchkontaktierungen (VIA) führen, die nicht dargestellt sind. Dabei wird die flächige Elektrode 4 auf der Oberseite durch die Durchkontaktierungen (VIA) hindurch mit diesen elektrischen Leiterbahnen elektrisch kontaktiert.Next will be on the back of the carrier 2 Printed conductors with the same process that lead to the vias (VIA), which are not shown. This is the surface electrode 4 on the top through the vias (VIA) through electrically contacted with these electrical conductors.

Die Nutzung der Rückseite erfolgt, bei diesem Beispiel nur aus Gründen der Platzersparnis. Ein vollständig einseitiger Aufbau bei dem alle drei elektrischen Potentiale auf der Oberseite geführt werden, ist ebenfalls problemlos möglich.The use of the back is done, in this example, only for reasons of space savings. A completely one-sided structure in which all three electrical potentials are guided on the top, is also easily possible.

Im nächsten Schritt wird eine piezoelektrische Dickschichtpaste „PZ5100” (Fraunhofer IKTS, Dresden, Deutschland), die mit ferroelektrischen Partikeln gebildet ist, in Form von vier Rechtecken und mit einer Dicke von ca. 130 μm auf die Elektrodenstrukturen für die vier S-förmig biegbaren Biegeelemente 1 aufgebracht und gesintert. In den Bereichen an denen die Spitzen der fingerförmigen Elektroden 4' und 4'' sehr nah an die Sammelelektrode des anderen Potentials heranragen wird mittels Dickschichttechnik eine elektrisch isolierende Barriere in Form eines Streifens aufgebracht und gesintert. Anschließend wird die Deckelektrode 5 und deren elektrische Zuleitungen mit dem gleichen Prozess wie die Grundelektrode 4 gedruckt. Hierbei werden die flächigen Deckelektroden 5 jeweils elektrisch von dem letzten Finger der fingerförmigen Interdigitalelektroden 5' kontaktiert und liegt somit auf demselben elektrischen Potential. Der Druck der isolierenden Barrieren wird wiederholt.In the next step, a piezoelectric thick film paste "PZ5100" (Fraunhofer IKTS, Dresden, Germany), which is formed with ferroelectric particles, in the form of four rectangles and with a thickness of about 130 microns on the electrode structures for the four S-shaped bendable flexures 1 applied and sintered. In the areas where the tips of the finger-shaped electrodes 4 ' and 4 '' very close to the collecting electrode of the other potential, an electrically insulating barrier in the form of a strip is applied and sintered by means of thick-film technology. Subsequently, the cover electrode 5 and their electrical leads with the same process as the base electrode 4 printed. Here are the flat top electrodes 5 each electrically from the last finger of the finger-shaped interdigital electrodes 5 ' contacted and thus lies at the same electrical potential. The pressure of the insulating barriers is repeated.

Zum Schluss werden mittels UV-Laserbearbeitung Schnitte im Träger 2 ausgeführt die die S-förmig biegbaren Biegeelemente 1 freilegen. Dadurch kann sich der Teil der Biegeelemente 1, der nicht mehr fest mit dem Träger 2 verbunden ist, verbiegen, wenn eine elektrische Spannung anliegt. An einer Stirnseite sind die Biegeelemente 1 mit dem Träger 2 starr verbunden, so dass eine feste Einspannung vorhanden ist.Finally, cuts are made in the support by means of UV laser processing 2 executed the the S-shaped bendable bending elements 1 uncover. This may cause the part of the bending elements 1 who is no longer stuck with the carrier 2 connected, bend when an electrical voltage is applied. On one end face are the bending elements 1 with the carrier 2 rigidly connected, so that a fixed clamping is present.

Es gibt nun drei unabhängige elektrische Potentiale an jedem S-förmig biegbaren Biegeelement 1:

  • 1. Fingerförmige Elektroden (oben 5' und unten 4') + Deckelektrode 5 (flächig): 0 V
  • 2. Fingerförmige Elektroden 2 (oben 5'' und unten 4''): A × 1000 V
  • 3. Flächige Grundelektrode 4 (durch Via von Rückseite): A × 200 V
Mit dem Ansteuerfaktor A [0..1]There are now three independent electrical potentials on each S-bendable flexure 1 :
  • 1. Finger-shaped electrodes (above 5 ' and below 4 ' ) + Cover electrode 5 (area): 0 V
  • 2. Finger-shaped electrodes 2 (above 5 '' and below 4 '' ): A × 1000V
  • 3. Flat bottom electrode 4 (through via from the back): A × 200V
With the drive factor A [0..1]

Die jeweiligen Elektroden der S-förmig biegbaren Biegeelemente 1 sind durch die Grundelektrode 4 und die rückseitige Elektrode zusammengefasst, können aber ebenso separat gehalten werden um die vier S-förmig biegbaren Biegeelemente 1 einzeln anzusteuern. So können sie im Verbund betrieben werden.The respective electrodes of the S-bendable bending elements 1 are through the bottom electrode 4 and the back electrode combined, but can also be kept separate to the four S-shaped bendable bending elements 1 individually to control. So they can be operated in a network.

Die benötigte Vorzugsrichtung der Polarisation in der gebildeten piezoelektrischen Schicht kann erreicht werden, da die piezoelektrischen Partikel auch ferroelektrisch sind. So kann in der piezoelektrischen Schicht durch Anlegen eines elektrischen Feldes, das typischer Weise 2 kV/mm beträgt, in der piezoelektrischen Schicht in den jeweiligen Verformungselementen eine Vorzugsrichtung der remanenten Polarisation erzeugt werden, die sich entlang des elektrischen Feldes in diesem Bereich richtet.The required preferred direction of the polarization in the piezoelectric layer formed can be achieved since the piezoelectric particles are also ferroelectric. Thus, in the piezoelectric layer, by applying an electric field, which is typically 2 kV / mm, in the piezoelectric layer in the respective deformation elements, a preferential direction of the remanent polarization can be generated, which is directed along the electric field in this area.

Der Abstand der einzelnen fingerförmigen Elektroden 4' und 5' zueinander und die Dicke der elektromechanisch aktiven Schicht 3 sind so gestaltet, dass sich bei Anlegen der beschriebenen elektrischen Spannungen ein gleich starkes elektrisches Feld in den beiden Verformungselementen 7 und 7' der S-förmig biegbaren Biegeelemente 1 ergibt. Die mechanische Wirkung des elektromechanisch aktiven Werkstoffs auf den Träger 2 ist um einen Faktor von ca. 2 größer, wenn das elektrische Feld lateral ausgebildet wird, im Vergleich zu einem Feld, das durch die Dicke, also senkrecht dazu ausgebildet wird. Der Bereich mit den fingerförmigen Interdigitalelektroden 4' und 5' befindet sich daher am rahmenseitigen Ende der Biegeelemente 1, da auf diesen Bereich durch die Hebelwirkung auch größere Kräfte durch die angehobene Last wirken. Das Längenverhältnis der beiden Verformungselemente 7 und 7', der einzelnen Biegeelemente 1 ist so abgestimmt, dass sich unter Einberechnung der Last und der unterschiedlich starken Wirkung der beiden Bereiche bei Anregung eine S-förmige Biegung der Biegeelemente 1 ergibt. Die Oberfläche an den stirnseitigen Enden der Biegeelemente 1 bleiben dabei parallel. Die unterschiedlich orientierten und über die Plattform 8 verbundenen S-förmig biegbaren Biegeelemente 1 verspannen sich gegenseitig nicht. Im Experiment wurden die S-Kurve und die Verspannungsfreiheit der S-förmig biegbare Biegeelemente 1 nachgewiesen.The distance between the individual finger-shaped electrodes 4 ' and 5 ' to each other and the thickness of the electromechanically active layer 3 are designed so that when applying the electrical voltages described an equally strong electric field in the two deformation elements 7 and 7 ' the S-shaped bendable bending elements 1 results. The mechanical effect of the electromechanically active material on the carrier 2 is greater by a factor of about 2 when the electric field is laterally formed, compared to a field which is formed by the thickness, that is perpendicular thereto. The area with the finger-shaped interdigital electrodes 4 ' and 5 ' is therefore located at the frame-side end of the bending elements 1 , because by the lever effect also larger forces act on this area by the lifted load. The aspect ratio of the two deformation elements 7 and 7 ' , the individual bending elements 1 is tuned so that under inclusion of the load and the different strong effect of the two areas when excited S-shaped bending of the bending elements 1 results. The surface at the front ends of the bending elements 1 stay parallel. The differently oriented and across the platform 8th connected S-shaped bendable bending elements 1 do not tense each other. In the experiment, the S-curve and the rigidity of the S-bendable bending elements were 1 demonstrated.

Die 2 zeigt eine Draufsicht auf ein Beispiel eines bei der Erfindung einsetzbaren Biegeelements 1 mit zwei auf einem elastisch verformbaren Träger 2 ausgebildeten Verformungselementen 7 und 7', die nebeneinander und bei diesem Beispiel in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Dabei ist ein Verformungselement 7 und zwar das in der Zeichnung oben dargestellte, mit zwei flächigen Elektroden 4 und 5 zwischen denen eine elektromechanisch aktive Schicht 3 angeordnet ist, gebildet. Das zweite unten dargestellte Verformungselement 7' ist mit fingerförmigen ineinandergreifenden Elektroden 4'/4'' und 5'/5'' gebildet. Die Elektroden 4' und 5' einerseits und die Elektroden 4'' und 5'' andererseits sind deckungsgleich ober und unterhalb des elektromechanisch aktiven Materials gebildet und jeweils miteinander im Bereich der seitlichen Sammelelektrode elektrisch verbunden. Dabei können die fingerförmigen Elektroden 4'/4'' und 5'/5'' auch auf der elektromechanisch aktiven Schicht 3 ausgebildet sein. An die Elektroden 4, 5, 4' und 5' sind über elektrische Kontakte die elektrischen Potentiale Pot. 1 bis Pot 4 angelegt, mit denen die jeweiligen Biegeradien und die Biegerichtung über die jeweils zwischen den Pot. 1 und Pot. 2 sowie zwischen Pot. 3 und Pot 4 angelegten Potentiale beeinflusst werden können.The 2 shows a plan view of an example of a usable in the invention bending element 1 with two on an elastically deformable carrier 2 trained deformation elements 7 and 7 ' , which are arranged side by side and in this example at a distance from each other. This is a deformation element 7 namely the one shown in the drawing above, with two flat electrodes 4 and 5 between which an electromechanically active layer 3 is arranged, formed. The second deformation element shown below 7 ' is with finger-shaped interdigitated electrodes 4 ' / 4 '' and 5 ' / 5 '' educated. The electrodes 4 ' and 5 ' on the one hand and the electrodes 4 '' and 5 '' On the other hand congruent above and below the electromechanically active material are formed and electrically connected to each other in the region of the lateral collecting electrode. In this case, the finger-shaped electrodes 4 ' / 4 '' and 5 ' / 5 '' also on the electromechanically active layer 3 be educated. To the electrodes 4 . 5 . 4 ' and 5 ' are via electrical contacts the electrical potentials pot. 1 to pot 4, with which the respective bending radii and the bending direction over each between the pot. 1 and pot. 2 and between pot. 3 and Pot 4 applied potentials can be influenced.

Die 3 zeigt ein Biegeelement 1, das in einer festen Einspannung 9 an einer Stirnseite gehalten ist. Auf dem elastisch verformbaren Träger 2, dessen Länge typischerweise deutlich größer als seine Breite und insbesondere seine Dicke ist, ist die elektromechanisch aktive Schicht 3 zwischen zwei flächigen Elektroden 4 und 5 ausgebildet. Bei diesem Beispiel sind die fingerförmigen ineinander greifenden Elektroden 4'/4'' und 5'/5'', des in Richtung der festen Einspannung 9 angeordneten Verformungselements 7', ebenfalls jeweils an einer gegenüberliegenden Oberfläche der elektromechanisch aktiven Schicht 3 angeordnet.The 3 shows a bending element 1 that in a tight restraint 9 is held on a front side. On the elastically deformable carrier 2 whose length is typically significantly greater than its width, and in particular its thickness, is the electromechanically active layer 3 between two flat electrodes 4 and 5 educated. In this example, the finger-shaped interdigitated electrodes 4 ' / 4 '' and 5 ' / 5 '' , in the direction of the firm restraint 9 arranged deformation element 7 ' also each on an opposite surface of the electromechanically active layer 3 arranged.

In der oberen Darstellung von 3 liegt an den Elektroden 4, 5, 4'/5' und 4''/5'' keine elektrische Spannung an, so dass keine Biegung des Biegeelements 1 auftritt. Bei den beiden darunter gezeigten Zuständen ist an die Elektroden 4 und 5 sowie die Elektroden 4'/5' und 4''/5'' eine elektrische Spannung mit jeweils einer elektrischen Potentialdifferenz angelegt, so dass eine Biegung erreicht werden konnte. Bei den beiden gezeigten Zuständen ist lediglich die Einspannung rotiert worden. Es ist deutlich erkennbar, dass eine S-förmige Biegung des Biegeelements 1 erreicht werden kann, wobei die beiden stirnseitigen Endbereiche des Biegeelements 1 zumindest nahezu parallel zur Ausgangslage, wie in der oberen Darstellung erkennbar, bleiben und dort nahezu keine Verkippung auftritt.In the upper part of 3 lies on the electrodes 4 . 5 . 4 ' / 5 ' and 4 '' / 5 '' no electrical voltage, so no bending of the flexure 1 occurs. The two states shown below are to the electrodes 4 and 5 as well as the electrodes 4 ' / 5 ' and 4 '' / 5 '' applied an electrical voltage, each with an electrical potential difference, so that a bend could be achieved. In the two states shown, only the clamping has been rotated. It can be clearly seen that an S-shaped bend of the bending element 1 can be achieved, wherein the two end-side end portions of the bending element 1 at least almost parallel to the initial position, as seen in the upper diagram, remain and there almost no tilting occurs.

Mit 4 soll verdeutlicht werden, dass auch mehr als zwei Verformungselemente an einem Biegeelement 1 vorhanden sein können, die nacheinander entlang der Längsachse des Biegeelements 1 angeordnet sein können. Es können dabei unterschiedlich konfigurierte Verformungselemente 7 und 7' ausgebildet sein. Bei dem gezeigten Beispiel handelt es sich um ein Verformungselement 7 mit flächigen Elektroden 4 und 5, das hier unten angeordnet ist und zwei darüber angeordneten Verformungselementen 7' mit fingerförmigen ineinandergreifenden Elektroden 4'/4'' und 5'/5'', wobei die fingerförmigen Elektroden 4'/4'' und 5'/5'' dieser beiden Verformungselemente 7' sich in ihrer Ausführung unterscheiden. Mit der punktierten Linie zwischen diesen beiden Verformungselementen 7' soll angedeutet sein, dass auch mehr als drei Verformungselemente 7 und 7' an einem Biegeelement 1 vorhanden sein können.With 4 should be clarified that more than two deformation elements on a bending element 1 may be present, one after the other along the longitudinal axis of the bending element 1 can be arranged. It can be differently configured deformation elements 7 and 7 ' be educated. The example shown is a deformation element 7 with flat electrodes 4 and 5 which is arranged down here and two deformation elements arranged above it 7 ' with finger-shaped interdigitated electrodes 4 ' / 4 '' and 5 ' / 5 '' , wherein the finger-shaped electrodes 4 ' / 4 '' and 5 ' / 5 '' these two deformation elements 7 ' differ in their execution. With the dotted line between these two deformation elements 7 ' should be hinted that more than three deformation elements 7 and 7 ' on a bending element 1 can be present.

Ein Biegeelement 1 mit einem zweischenklig ausgebildeten Träger 2, bei dem die beiden Schenkel senkrecht zueinander ausgerichtet sind, ist in 5 gezeigt. Auf den beiden Schenkeln sind jeweils zwei unterschiedlich konfigurierte Verformungselemente 7 und 7' vorhanden. Bei dem gezeigten Beispiel handelt es sich um jeweils ein Verformungselement 7 mit flächigen Elektroden 4 und 5 und ein Verformungselement 7' mit fingerförmigen Elektroden 4'/4'' und 5'/5''. Dabei sind die fingerförmigen Elektroden 4'/4'' und 5'/5'' auf beiden Schenkeln senkrecht zur Längsachse der Schenkel ausgerichtet.A bending element 1 with a two-legged carrier 2 , in which the two legs are aligned perpendicular to each other, is in 5 shown. On the two legs are each two differently configured deformation elements 7 and 7 ' available. In the example shown, it is in each case a deformation element 7 with flat electrodes 4 and 5 and a deformation element 7 ' with finger-shaped electrodes 4 ' / 4 '' and 5 ' / 5 '' , Here are the finger-shaped electrodes 4 ' / 4 '' and 5 ' / 5 '' aligned on both legs perpendicular to the longitudinal axis of the legs.

Bei dem in 6 gezeigten Beispiel, für eine doppel-S-förmige Biegung, sind zwei Biegeelemente 1 an einer Stirnseite in einem Bereich 10, hier die rechts angeordnete, miteinander verbunden und ansonsten durch eine Fuge 11 parallel zu ihren Längsachsen voneinander getrennt. Das in der oberen Darstellung von 6 oben dargestellte Biegeelement 1 ist an der linken Stirnseite in der festen Einspannung 9 gehalten. Beide Biegeelemente 1 verfügen wieder über zwei Verformungselemente 7 und 7', die jeweils unterschiedliche Elektroden 4 und 5 sowie 4'/4'' und 5'/5'' Die entsprechenden Verformungselemente 7 und 7' mit den unterschiedlichen Elektroden 4, 5, 4'/4'' und 5'/5'' wie in der Draufsicht erkennbar, versetzt zueinander angeordnet. Beide Biegeelemente 1 können S-förmig verbogen werden, wenn entsprechende elektrische Spannungen an die Elektroden 4 und 5 sowie 4'/5' und 4''/5'' werden, wie dies vorab bereits erläutert worden ist.At the in 6 shown example, for a double S-shaped bend, are two bending elements 1 on a front in one area 10 , here the right arranged, interconnected and otherwise by a fugue 11 separated from each other parallel to their longitudinal axes. That in the upper part of 6 Bending element shown above 1 is at the left end face in the tight restraint 9 held. Both bending elements 1 again have two deformation elements 7 and 7 ' , each with different electrodes 4 and 5 such as 4 ' / 4 '' and 5 ' / 5 '' The corresponding deformation elements 7 and 7 ' with the different electrodes 4 . 5 . 4 ' / 4 '' and 5 ' / 5 '' as seen in plan view, offset from one another. Both bending elements 1 can be bent S-shaped, if appropriate electrical voltages to the electrodes 4 and 5 such as 4 ' / 5 ' and 4 '' / 5 '' as previously explained.

Mit einer solchen Ausführung kann der erreichbare Hub für eine Last, die an der linken Stirnseite des in der Draufsicht unten dargestellten Biegeelements 1 aufgesetzt ist, erhöht werden, was in der unten dargestellten Seitenansicht mit dem Pfeil angedeutet ist.With such an embodiment, the achievable stroke for a load on the left end of the bending element shown in plan view below 1 is set to be increased, which is indicated in the side view shown below with the arrow.

In der 7 sind in sieben Darstellungen Beispiele für mögliche Variationen für Ausbildungen von Verformungselementen 7 und 7' mit ihren elektromechanisch aktiven Schichten 3 und Elektroden 4, 5, 4'/4'' und 5'/5'' gezeigt. Die gezeigten Varianten können aber auch beliebig und unabhängig von den gezeigten Beispielen für Verformungselementausbildungen an Biegeelementen 1 in unterschiedlichsten Kombinationen eingesetzt werden.In the 7 are in seven representations examples of possible variations for training of deformation elements 7 and 7 ' with their electromechanically active layers 3 and electrodes 4 . 5 . 4 ' / 4 '' and 5 ' / 5 '' shown. However, the variants shown can also arbitrarily and independently of the examples shown for deformation element training on bending elements 1 be used in a variety of combinations.

So ist in 7 oben ein Beispiel gezeigt, wie es bei vorab bereits beschriebenen Beispielen ausgebildet sein kann.So is in 7 an example is shown above, as it may be formed in previously described examples.

In der unmittelbar darunter gezeigten Ausführung sind elektromechanisch aktive Schichten 3 und/oder die Elektroden 4, 5 sowie 4'/4'' und 5'/5'' so ausgebildet, dass jeweils ein trapezförmiges Verformungselement 7 erhalten worden ist.In the embodiment shown immediately below are electromechanically active layers 3 and / or the electrodes 4 . 5 such as 4 ' / 4 '' and 5 ' / 5 '' designed so that in each case a trapezoidal deformation element 7 has been obtained.

Bei dem dritten von oben angeordneten Beispiel sind völlig unterschiedlich geometrisch gestaltete Verformungselemente 7 eingesetzt worden, die die freie Gestaltbarkeit, insbesondere in Druckprozessen, veranschaulichen.In the third example arranged from above, geometrically shaped deformation elements are completely different 7 have been used, which illustrate the free configurability, especially in printing processes.

Bei dem in 7 in der Mitte und den zwei darunter angeordneten Beispielen unterscheiden sich die Verformungselemente 7 und 7' in ihrer flächenmäßigen Dimensionierung. So sind die links angeordnete Verformungselemente 7 mit flächigen Elektroden 4 und 5 anders dimensioniert, was auf die Länge und die Breite zutrifft, als die rechts angeordneten Verformungselemente 7' mit fingerförmigen Elektroden 4'/4'' und 5'/5''.At the in 7 in the middle and the two examples arranged underneath, the deformation elements differ 7 and 7 ' in their areal dimensioning. So are the left arranged deformation elements 7 with flat electrodes 4 and 5 dimensioned differently, which applies to the length and the width, as the right-hand deformation elements 7 ' with finger-shaped electrodes 4 ' / 4 '' and 5 ' / 5 '' ,

Bei dem in 7 ganz unten gezeigten Beispiel sind die einzelnen Finger der fingerförmigen Elektroden 4'/4'' und 5'/5'' des Verformungselements 7' unterschiedlich dimensioniert, was auf ihre Breite (senkrecht zur Längsachse des Biegeelements 1) zutrifft. Die einzelnen Finger werden dabei ausgehend von ganz rechts breiter. Außerdem verändert sich der Abstand zwischen den einzelnen Fingern. Bei diesem Beispiel wird er von rechts nach links größer.At the in 7 at the bottom of the example, the individual fingers are the finger-shaped electrodes 4 ' / 4 '' and 5 ' / 5 '' of the deformation element 7 ' dimensioned differently, indicating their width (perpendicular to the longitudinal axis of the bending element 1 ) applies. The individual fingers become broader starting from the far right. In addition, the distance between the individual fingers changes. In this example, it becomes larger from right to left.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2006/110908 A1 [0005] WO 2006/110908 A1 [0005]

Claims (12)

Biegeelementanordnung mit mindestens einem Biegeelement (1), bei dem auf einer Oberfläche eines elastisch verformbaren Trägers (2) eines Biegeelements (1) nebeneinander entlang einer Achse A mindestens zwei unterschiedlich ausgebildete, aus einer piezoelektrischen Schicht (3) oder einem anderen elektromechanisch aktiven Werkstoff gebildeten Schicht und Elektroden (4, 5, 4', 4'') gebildete Verformungselemente (7, 7'), aufgebracht sind, wobei mindestens ein Verformungselement (7) mit mindestens einer flächigen Elektrode (4 oder 5) gebildet ist, die eine piezoelektrische Schicht (3) oder eine aus einem anderen elektromechanisch aktiven Werkstoff gebildete Schicht in Form einer Schicht zumindest teilweise als geschlossene Fläche überdeckt und mindestens an einem der Verformungselemente (7') die Elektroden (4', 4'') als ineinander greifende Fingerelektroden ausgebildet sind und der Träger (2) mittels einer festen Einspannung gehalten ist.Bending element arrangement with at least one bending element ( 1 ), in which on a surface of an elastically deformable carrier ( 2 ) of a bending element ( 1 ) side by side along an axis A at least two differently formed, from a piezoelectric layer ( 3 ) or another electromechanically active material layer and electrodes ( 4 . 5 . 4 ' . 4 '' ) formed deformation elements ( 7 . 7 ' ), wherein at least one deformation element ( 7 ) with at least one planar electrode ( 4 or 5 ) is formed, which is a piezoelectric layer ( 3 ) or formed from another electromechanically active material layer in the form of a layer at least partially covered as a closed surface and at least on one of the deformation elements ( 7 ' ) the electrodes ( 4 ' . 4 '' ) are formed as interlocking finger electrodes and the carrier ( 2 ) is held by a fixed clamping. Biegeelementanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils im Bereich eines Verformungselementes (7 oder 7') in der piezoelektrischen Schicht eine Vorzugsrichtung der Polarisation vorhanden ist oder diese im speziellen Fall einer ferroelektrischen Schicht durch ein elektrisches Feld eingeprägt werden kann.Bending element arrangement according to claim 1, characterized in that in each case in the region of a deformation element ( 7 or 7 ' ) in the piezoelectric layer, a preferred direction of the polarization is present or this can be impressed in the special case of a ferroelectric layer by an electric field. Biegeelementanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine piezoelektrische Schicht (3) oder eine aus einem anderen elektromechanisch aktiven Werkstoff gebildete Schicht eines Verformungselements (7) an zwei Seiten von flächigen schichtförmig ausgebildeten Elektroden (4, 5) eingefasst ist, wobei eine Elektrode (4) auf der Oberfläche des elastisch verformbaren Trägers (2) ausgebildet ist.Bending element arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a piezoelectric layer ( 3 ) or a layer of a deformation element formed from another electromechanically active material ( 7 ) on two sides of flat layer-shaped electrodes ( 4 . 5 ), wherein one electrode ( 4 ) on the surface of the elastically deformable carrier ( 2 ) is trained. Biegeelementanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungselemente (7, 7') auf derselben Oberfläche des Trägers (2) und/oder in einem Abstand zueinander ausgebildet sind.Bending element arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the deformation elements ( 7 . 7 ' ) on the same surface of the carrier ( 2 ) and / or are formed at a distance from each other. Biegeelementanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ineinandergreifende Fingerelektroden (4', 4'') mindestens eines Verformungselements (7') unterschiedliche Abstände zueinander und/oder Finger einer fingerförmigen Elektrode (4', 4'') eine unterschiedliche Länge und/oder Breite und/oder zwei Verformungselemente eine jeweils unterschiedliche Anzahl von Fingern ihrer fingerförmigen Elektroden (4', 4'') aufweisen und/oder die Verformungselemente (7, 7') mit unterschiedlichen elektromechanisch aktiven Werkstoffen gebildet sind.Bending element arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that interdigitated finger electrodes ( 4 ' . 4 '' ) at least one deformation element ( 7 ' ) different distances to each other and / or fingers of a finger-shaped electrode ( 4 ' . 4 '' ) a different length and / or width and / or two deformation elements each have a different number of fingers of their finger-shaped electrodes ( 4 ' . 4 '' ) and / or the deformation elements ( 7 . 7 ' ) are formed with different electromechanically active materials. Biegeelementanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ineinander greifenden Fingerelektroden (4'/4'') zwischen der piezoelektrischen Schicht (3) oder aus einem anderen elektromechanisch aktiven Werkstoffgebildeten Schicht und dem Träger (2) und/oder in deren Inneren und/oder an deren Oberfläche (5'/5'') gebildet sind.Bending element arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the interlocking finger electrodes ( 4 ' / 4 '' ) between the piezoelectric layer ( 3 ) or from another electromechanically active material-formed layer and the carrier ( 2 ) and / or in their interior and / or on their surface ( 5 ' / 5 '' ) are formed. Biegeelementanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an Elektroden (4, 5, 4', 4'') von Verformungselementen (7, 7') eines Biegeelements unterschiedliche elektrische Spannungen anlegbar sind.Bending element arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that on electrodes ( 4 . 5 . 4 ' . 4 '' ) of deformation elements ( 7 . 7 ' ) of a bending element different electrical voltages can be applied. Biegeelementanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) aus einem Werkstoff ausgebildet ist, der ausgewählt ist aus Al2O3, LTCC, ZrO, Silizium, einem Metall, bevorzugt einem Stahl, und einem Polymer.Bending element arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier ( 2 ) is formed of a material selected from Al 2 O 3 , LTCC, ZrO, silicon, a metal, preferably a steel, and a polymer. Biegeelementanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrischen Schichten (3) oder die aus einem anderen elektromechanisch aktiven Werkstoff gebildeten Schichten sowie die Elektroden (4, 5, 4', 4'') mittels Dickschichttechnik und/oder das/die Biegeelement(e) als monolithisches mehrlagiges Element ausgebildet ist/sind.Bending element arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the piezoelectric layers ( 3 ) or the layers formed from another electromechanically active material and the electrodes ( 4 . 5 . 4 ' . 4 '' ) is formed by means of thick film technology and / or the / the bending element (s) as a monolithic multilayer element / are. Biegeelementanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Biegeelemente (1) jeweils an einer Stirnseite mittels einer festen Einspannung gehalten und an der gegenüberliegenden Stirnseite direkt miteinander oder mit einer Plattform verbunden sind oder zwei Biegeelemente (1) miteinander an einer Stirnseite verbunden sind.Bending element arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that at least two bending elements ( 1 ) are each held on one end face by means of a fixed clamping and are connected directly to each other at the opposite end face or to a platform or two bending elements ( 1 ) are connected to each other at an end face. Biegeelementanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Elektroden (4, 5, 4', 4'') und/oder piezoelektrische Schichten (3) oder aus einem anderen elektromechanisch aktiven Werkstoff gebildete Schichten über ihre Länge in Bezug zur Achse A des Trägers (2) eine sich verändernde Breite aufweisen.Bending element arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that electrodes ( 4 . 5 . 4 ' . 4 '' ) and / or piezoelectric layers ( 3 ) or layers formed of another electromechanically active material over their length with respect to the axis A of the carrier ( 2 ) have a varying width. Verwendung einer Biegeelementanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Aktor, Sensor, Transformator. Kondensator, Ultraschallwandler oder Generator.Use of a bending element arrangement according to one of the preceding claims as an actuator, sensor, transformer. Capacitor, ultrasonic transducer or generator.
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