DE202007005708U1 - Linear ultrasound-piezomotor, has movable unit standing in frictional connection with plate-shaped, rectangular resonance plate, and electrodes contacting each other by metallic unit that stays under mechanical pre-tension - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen linearen Ultraschall-Piezomotor mit einem mit einer plattenförmigen, rechteckigen Resonanzplatte in Friktionskontakt stehenden beweglichen Element, wobei die Friktionsfläche über mindestens eine der Längsschmalseiten der Resonanzplatte ausgebildet ist, sowie Elektroden zum Generieren akustischer Schwingungen, die auf den Längsbreitseiten der Resonanzplatte angeordnet sind, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a linear ultrasonic piezoelectric motor with a with a plate-shaped, rectangular resonating plate in frictional contact movable Element, wherein the friction surface over at least one of the longitudinal narrow sides the resonant plate is formed, and electrodes for generating acoustic vibrations, which on the longitudinal broad sides of the resonance plate are arranged according to the preamble of claim 1.
Aus der US-PS 4,978,882 sind lineare Ultraschallmotoren vorbekannt, die nach dem Prinzip der piezoelektrischen Anregung in einem ringförmigen Oszillator als geschlossenem Wellenleiter arbeiten. Derartige Motoren weisen eine sehr komplizierte Konstruktion auf, wobei an einem ringförmigen Oszillator mehrere Piezoelemente, z.B. durch Kleben stoffschlüssig zu fixieren sind. Der vorbeschriebene Motor ist in der Fertigung relativ teuer und kann nur begrenzt miniaturisiert werden.Out U.S. Patent 4,978,882, prior art linear ultrasonic motors are known, according to the principle of piezoelectric excitation in an annular oscillator work as a closed waveguide. Such engines have a very complicated construction, taking on an annular oscillator a plurality of piezo elements, e.g. by adhesive bonding fix. The above-described motor is relatively expensive in production expensive and can be miniaturized only limited.
Bei
dem Motor nach
Zum
Stand der Technik sei noch auf die
Aus
der gattungsbildenden
Insbesondere bei kleineren Motoren ist die Lötstelle relativ groß mit Blick auf die eigentlichen Motordimensionen, so dass das Schwingungsverhalten des jeweiligen Motors in nachteiliger Weise beeinflusst wird. Ergänzend führt die kurzzeitige Erhitzung beim Löten zu einer lokalen Depolarisierung der eingesetzten keramischen Materialien.Especially for smaller motors is the solder joint relatively big with Look at the actual engine dimensions, so that the vibration behavior of the respective engine is adversely affected. In addition, the leads short-term heating during soldering to a local depolarization of the ceramic materials used.
Um die thermische Beeinflussung des keramischen Materials auszuschließen, können zwar grundsätzlich leitfähige Kleber Anwendung finden, allerdings ist der Klebeprozess technologisch sehr aufwendig. Die Klebeverbindung kann im Übrigen nicht zerstörungsfrei gelöst werden, was einen weiteren Nachteil darstellt.Around Although the thermal influence on the ceramic material can be ruled out, it is true that conductive adhesives can be used Application, however, the bonding process is technological very expensive. Incidentally, the adhesive bond can not be destroyed without destruction solved which is another disadvantage.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten linearen Ultraschall-Piezomotor mit einem mit einer plattenförmigen, rechteckigen Resonanzplatte in Friktionskontakt stehenden beweglichen Element anzugeben, wobei der Motor nur eine geringe Baugröße aufweisen soll und die elektrische Kontaktierung in einfacher Weise möglich ist.Out The above, it is therefore an object of the invention, an advanced linear ultrasonic piezomotor with one with a plate-shaped, rectangular Resonance plate in frictional contact movable element specify, the engine have only a small size should and the electrical contact is possible in a simple manner.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem linearen Ultraschall-Piezomotor gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.The solution The object of the invention is achieved with a linear ultrasonic piezoelectric motor according to the feature combination according to claim 1, wherein the dependent claims at least expedient embodiments and represent further education.
Erfindungsgemäß sind die Elektroden mit Hilfe eines unter mechanischer Vorspannung stehenden metallischen Elements unter Kraftschluss kontaktiert.According to the invention Electrodes by means of a mechanical bias metallic element under adhesion.
Bei auf den Längsbreitseiten gegenüberliegenden Elektroden ist das metallische Element als Klemmfederkontakt ausgebildet.at on the long sides opposite Electrodes, the metallic element is designed as a clamping spring contact.
Dieser Klemmfederkontakt kann zwei gegenüberliegende Zungen aufweisen, die sowohl die Elektroden kontaktieren als auch die Resonanzplatte mechanisch fixieren.This Clamping spring contact may have two opposing tongues, which contact both the electrodes and the resonance plate mechanically fix.
Das mechanische Element oder der Klemmfederkontakt ist mit seiner der jeweiligen Elektrode gegenüberliegenden oder abgewandten Seite auf einem Verdrahtungsträger mechanisch befestigt. Diese mechanische Befestigung kann durch Löten vorgenommen werden.The mechanical element or the spring clamp contact is with its the opposite electrode or opposite side mechanically fastened to a wiring carrier. These mechanical attachment can be made by soldering.
In Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, dass der Klemmfederkontakt gleichzeitig einen Anschlag zur Begrenzung des Verstellwegs des beweglichen Elements bildet.In an embodiment of the invention, there is the possibility that the spring clamp contact simultaneously a stop to limit the adjustment forms the movable element.
Der Generator zur Erzeugung akustischer Schwingungen ist bezüglich einer die Resonanzplatte symmetrisch querschneidenden Ebene asymmetrisch angeregt und weist zwei gegenüberliegende Elektroden auf, welche bei entsprechender Anregung eine stehende asymmetrische Raumwelle erzeugen.Of the Generator for generating acoustic vibrations is with respect to a the resonance plate symmetrical cross-cutting plane asymmetrical stimulated and has two opposing electrodes on, which with appropriate excitation a standing asymmetric Create a space wave.
Mit einer derartigen Konstruktion des Generators zur Erzeugung der notwendigen Schwingungen ist nicht nur die Anregung der vorerwähnten asymmetri schen Raumwelle möglich, sondern es kann die Länge des Friktionskontakts deutlich vergrößert sowie eine einfache Anordnung der Friktionsfläche am Oszillator und des Friktionselements am zu bewegenden Element realisiert werden.With Such a construction of the generator for generating the necessary Vibrations is not only the suggestion of the aforementioned asymmetric rule Spatial wave possible, but it can be the length the friction contact significantly increased and a simple arrangement the friction surface on the oscillator and the friction element on the element to be moved will be realized.
Durch eine beidseitig symmetrisch querschneidende Ebene vornehmbare Anordnung je eines Generators zur Erzeugung akustischer Schwingungen besteht die Möglichkeit, über ein einfaches Umschalten der Generatoren eine Bewegungsumkehr des beweglichen Elements zu erzielen, so dass in einfacher Wiese hin- und hergehende Bewegungen erzeugt werden können.By a bilaterally symmetrical cross-cutting plane vornehmbare arrangement each of a generator for generating acoustic vibrations exists the possibility of having one simply switching the generators a reversal of motion of the moving Achieve elements, so that in a simple meadow reciprocating Movements can be generated.
Mindestens eine der Längsschmalseiten kann eine Führungsnut, eine Führungsrille oder eine Führungsschiene aufweisen, wobei die Führungsnut, Führungsrille oder Führungsschiene eine verschleißfeste Beschichtung besitzt oder aus einem derartigen Material besteht.At least one of the longitudinal narrow sides can a guide groove, a guide groove or a guide rail have, wherein the guide groove, guide groove or guide rail a wear-resistant Has coating or consists of such a material.
Das bewegliche Element ist bei einer Ausführungsform in vorteilhafter Weise als Federklammer ausgeführt, welche mit den Längsschmalseiten in mechanischer Wirkverbindung steht.The movable element is in one embodiment in an advantageous Way executed as a spring clip, which with the longitudinal narrow sides in mechanical active compound is.
Sowohl die Federklammer als auch der Klemmfederkontakt sind als metallisches Biege-Stanzteil in besonders kostengünstiger Weise herstellbar.Either the spring clip as well as the clamp spring contact are metallic Bending stamping produced in a particularly cost-effective manner.
Die Federklammer kann z.B. eine U- oder V-Form aufweisen, wobei die freien Schenkel ein Friktionselement tragen und das Friktionselement jeweils eine der Führungsnut, Führungsrille oder -schiene komplementäre Gestalt besitzt.The Spring clip may e.g. have a U- or V-shape, wherein the free leg wearing a friction element and the friction element one each of the guide groove, guide groove or rail complementary Has shape.
Die Schenkel der Federklammer schließen bei einer Ausführungsform der Erfindung einen Befestigungsbereich oder Befestigungsabschnitt ein, welcher als Halterung für ein zu bewegendes Objekt, insbesondere eine Linse ausgebildet ist.The Legs of the spring clip close in one embodiment the invention, a mounting portion or attachment portion a, which as a holder for an object to be moved, in particular a lens is formed.
Die Resonanzplatte des Ultraschall-Piezomotors besteht bevorzugt aus einem monolithischen piezoelektrischen Material bzw. Körper, wobei dann Teile die ses Körpers über die entsprechenden Anregungselektroden die Funktion des Generators zur Erzeugung akustischer Schwingungen erfüllen.The Resonance plate of the ultrasonic piezo motor is preferably made a monolithic piezoelectric material or body, wherein then share that body over the body corresponding excitation electrodes the function of the generator for Complete generation of acoustic vibrations.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Resonanzplatte aus einem Nicht-piezomaterial zu fertigen, wobei die Generatoren zur Erzeugung akustischer Schwingungen mit der Resonanzplatte mechanisch starr verbunden werden.alternative there is also the possibility to manufacture the soundboard from a non-piezomaterial, wherein the Generators for generating acoustic vibrations with the resonance plate mechanically rigidly connected.
Die Friktionsfläche des erfindungsgemäßen Motors kann entweder in einer oder in beiden Führungsrillen angeordnet werden, die sich an den Längsschmalseiten der Oszillatorplatte befinden. Außerdem kann die Friktionsfläche an einer Führungsschiene angeordnet werden, die sich ebenfalls an einer der beiden Längsschmalseiten der Oszillatorplatte befindet. Beides ermöglicht die Fixierung des beweglichen Elements in der zu seiner Bewegung senkrechten Richtung.The friction surface the engine according to the invention can be arranged either in one or both guide grooves, which are on the longitudinal narrow sides the oscillator plate are located. In addition, the friction surface on a guide rail are arranged, which are also on one of the two longitudinal narrow sides the oscillator plate is located. Both allow the fixation of the movable Elements in the direction perpendicular to its movement.
Zum Zweck der Vergrößerung der Lebensdauer und zur Verbesserung der Langzeitstabilität kann bei jeder Ausführungsform des Motors die Oberfläche der Führungsrille oder der Führungsschiene mit einer verschleißfesten Schicht oder Zwischenschicht versehen werden, auf die dann die eigentliche Friktionsschicht aufgebracht wird.To the Purpose of enlarging the Lifespan and improving long-term stability can be at each embodiment the engine's surface the guide groove or the guide rail with a wear-resistant Layer or intermediate layer are provided on the then the actual Friction layer is applied.
Bei einer Variante des Motors ist eine zweiteilige Lösung für das bewegliche Element gewählt. Hierbei wird jedes Teil in Bezug auf das gegenüberliegende Teil in Richtung der Friktionsfläche federnd gelagert, so dass der Einsatz von Linearführungen entfallen kann.at a variant of the engine, a two-part solution for the movable element is selected. in this connection each part is moving towards the opposite part the friction surface spring-mounted, so that the use of linear guides omitted can.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The Invention will be described below with reference to an embodiment and below With the help of figures closer explained become.
Hierbei zeigen:in this connection demonstrate:
Gemäß der Darstellung
nach
Grundsätzlich sind zwei verschiedene konstruktive Varianten des Motors realisierbar.Basically two different constructive variants of the engine feasible.
In
einer ersten Ausführungsform
wird die Platte
Jeder
der Generatoren akustischer Schwingungen
Auf
den Längsschmalseiten
Zur
Verhinderung eines abnormalen Verschleißes des Friktionskontakts des
Motors wird die verschleißfeste
Schicht
Im
Falle der Ausführungsform
des Motors mit Führungsschiene,
kann die verschleißfeste
Schicht als eine dünne
Platte ausgeführt
werden, wobei diese mittels Klebeverbindung auf die Längsschmalseite
Das
bewegliche Element
Die
Zungen
Bei der Ausführung der Kontaktierung der Elektroden mit Hilfe von unter mechanischer Vorspannung stehenden metallischen Elementen erfolgt keine thermische Belastung der Kontaktierungsstelle und es ist eine Lösbarkeit des Kontakts durch Aufheben der Klemmkraft jederzeit möglich.at the execution the contacting of the electrodes by means of under mechanical Preload standing metallic elements is not thermal Loading of the contacting site and it is a solvability the contact by canceling the clamping force at any time.
Es
liegt im Sinne der Erfindung, dass der Klemmfederkontakt nicht nur
die elektrische Verbindung zu den Elektroden herstellt, sondern
dass gleichzeitig eine mechanische Fixierung der piezoelektrische
Platte
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20070913 |
|
R163 | Identified publications notified |
Effective date: 20080122 |
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R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20100512 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20130510 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20150513 |
|
R071 | Expiry of right |