DE69307420T2

DE69307420T2 - Verfahren zur Justierung eines biegsamen, piezo-elektrischen Elements und Vorrichtung angepasst an die Anwendung des Verfahrens

Info

Publication number: DE69307420T2
Application number: DE69307420T
Authority: DE
Inventors: Frans Jan Tieman
Original assignee: Tieman Bv F J
Current assignee: Tieman Bv F J
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1993-07-07
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2013-07-08
Also published as: DE69307420D1; NL9201338A; EP0581352B1; ES2099366T3; EP0581352A1; GR3023120T3; US5426837A; ATE147878T1; DK0581352T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Justierung während des Anlegens von vorbestimmten Spannungen von einem länglichen, biegsamen piezo-elektrischen Element, das bei einem ersten Ende mittels eines in Längsrichtung des Elements herausragenden Teils unterstützt wurde, wobei der Teil biegsam ist und zumindest ein Teil dessen Biegeverformung permanent ist, sowie ein biegsames piezo-elektrisches Element, angepaßt zur Anwendung des Verfahrens.
Ein piezo-elektrisches Element und seine Einstellung ist in der Europäischen Patentschrift 0.237.090 beschrieben worden, welches die Basis für entsprechend die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 10 darstellt; dort wurde ein piezoelektrisches Element durch das Sichern eins festen Endes, z.B. mittels Verlöten, eingestellt, nachdem sein bewegliches Ende an einen bestimmten Ort gebrcht wurde.
In vielen Fällen hat sich dieses Verfahren als genügend genau erwiesen und ist ausreichend arbeitssparend, im Vergleich zu einer anderen Möglichkeit der Einstellung, so wie sie in der amerikanischen Patentschrift 4.473.356 beschrieben wurde, welche darauf hinausläuft, daß ein stiftförmiger Fühler in Längsrichtung zwischen dem flexiblen Glied und der Tastoberfläche der Braille-Zelle eingesetzt wird.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das, nachdem das flexible Element befestigt wurde, seine Einstellung ermöglicht, wobei in diesem Fall das Verfahren in Übereinstimmung mit der Europäischen Patentschrift 0.237.090 zuerst angewendet worden sein kann oder nicht. Im Überblick kann festgestellt werden, daß als ein Ergebnis des aus der Europäischen Patentschrift bekannten Verfahrens eine gute Einstellung erzielt werden kann, daß aber für eine sehr genaue Einstellung und/oder die Korrektur von einer Einstellung, die z.B. aufgrund der Benutzung beeinflußt wurde, eine Notwendigkeit für ein feiner wirksam werdendes Verfahren besteht, das auf ein Element angewendet werden kann, nachdem dieses vollständig installiert wurde.
Beim Anwenden von solchen flexiblen biegsamen Elementen auf Braille-Zellen ist beobachtet worden, daß Blinde sehr empfindlich auf kleine Abweichungen in der Position der Punkte sind, insbesondere bei der sogenannten zurückgezogenen Position und daß sogar kleinste Abweichungen als sehr störend empfunden wurden. Diese Erfindung bietet die Möglichkeit, solche Braille-Zellen einzustellen, nicht nur neue Zellen vor ihrer Auslieferung, sondern auch benutzte, deren Einstellung verschlissen ist.
Die Erfindung basiert auf dem bislang nicht veröffentlichten Merkmal von herausragenden Teilen von biegsamen Elementen, nämlich daß diese unter permanenter Verbiegung biegsam sind, die darüber hinaus ausreichend stabil zur Einstellung des biegsamen Elementes ist.
Um die oben genannten Möglichkeiten in die Praxis umzusetzen, wird das obige Merkmal benutzt und es ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß dieser Teil gebogen wird, wenn ein anderes Teil des biegsamen Elementes wahrgenommen wird und daß die Biegung, basierend auf der Wahnehmung, derart ausgeführt wird, daß der andere Teil eine vorbestimmte Position einnimmt.
Es ist feststellbar, daß die Bewegung des piezo-elektrischen Elementes aufgrund der Tatsache erzeugt wird, daß dieses Element sich unter dem Einfluß von angelegten Spannungen verbiegt. Diese Biegung bezieht sich auf das gesamte Element, mit drei leitenden Lagen und dazwischen zwei Lagen von piezoelektrischem Material. Siehe Patent Abstracts of Japan 30M 427,60-122175(A), oder US-A-4 283 178. Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch eine permanente Biegeverformung auf einen herausragenden Teil übertragen.
Beim Anwenden der Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Wahrnehmung des anderen Teils hinsichtlich eines festen Referenzpunktes erfolgt.
Der herausragende Teil, der verbogen wird, wenn die Erfindung angewendet wird, ist vorzugsweise eine leitende Platte des Elements. Er kann auch eine Verlängerung einer zentralen, zwischen zwei piezo-elektrischen Körpern angeordneten Platte sein oder eine Verlängerung der äußeren Lage, wobei es in diesem Fall möglich ist, daß lediglich ein piezo-elektrischer Körper vorhanden ist. Im Fall von Elementen mit einer zentralen Platte können beide äußere Lagen miteinander verbunden sein und anregende Spannungen empfangen, die entsprechend höher und niedriger sind als die Spannung an der Zentraiplatte. Auf diese Weise wird eine kumulative Biegewirkung von beiden piezo-elektrischen Körpern erreicht, die Richtung des elektrischen Vektors in jedem der Körper wechselt jedoch, was zur Depolarisierung führen kann. Letztere kann verhindert werden, indem beide äußere Lagen getrennt derart erregt werden, daß in jedem der piezoelektrischen Körper die Spannung immer in die gleiche Richtung weist oder daß überhaupt keine Spannung existiert.
Es ist möglich, das erfindungsgemäße Verfahren auf ein Element anzuwenden, was bereits durch Verbiegen oder Sichern eines Endes eingestellt wurde, in welchem Fall eine besonders hohe Zuverlässigkeit von z.B. einer Braille-Zelle erreicht werden kann, die mit den Elementen ausgerüstet worden ist, durch das Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens auf ein Element, was einer Alterungsbehandlung unterzogen wurde. Experimente haben gezeigt, daß auf diese Art ein genau eingestelltes Element erreicht werden kann, genauso wie ein Element, das praktisch nicht weiter derangiert werden kann.
Die Erfindung wird im weiteren durch die Zeichnungen näher erläutert, in denen
Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht einer Braille-Zelle, auf die die Erfindung angewendet werden kann;
Fig. 2 eine übertriebene Darstellung der auftretenden Veränderungen zeigt, die beim Anwenden der Erfindung auftreten.
In Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Braille-Zelle dargestellt, mit einem Rahmen 1 mit einem unteren Träger 2 mit Trageabschnitten 4, 5 und 6, die an einem Zentralabschnitt befestigt sind und mit einem oberen Träger 7.
Jedes der piezo-elektrischen Elemente 8, 9, 10 und 11 besteht aus zwei piezo-elektrischen Lagen und, zwischen diesen, einer Platte, die auf der linken Seite herausragt. Diese Platten sind an ihren Seiten mit einer kleinen Oberfläche 30 jedes Elements verlötet oder verschweißt Die herausragenden Platten, bezeichnet mit 21, sind aus einem Werkstoff hergestellt, der leicht permanent verformbar ist, wie z.B. Kupfer, Bronze, Messing oder Weicheisen. An ihren anderen Enden arbeiten die Elemente 8, 9, 10 und 11 mit Stiften 12, 13, 14 und 15 zusammen, die durch Löcher 16, 17, 18 und 19 durch eine Tastplatte 20 durchreichen können und über die obere Fläche der Tastplatte 20 ansteigen, wenn die rechten seitlichen Enden der biegsamen piezo-elektrischen Elemente 8, 9, 10 oder 11 sich biegen.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die rechte Seite des piezoelektrischen Elementes 11 etwas diagonal niedriger angeordnet und als Ergebnis wird der Stift 15 an seiner oberen Seite weiter von der Oberfläche der Tastplatte 20 entfernt als die anderen Stifte.
Die Erfindung zielt darauf ab, diese falsche Position zu verbessern.
Wie dies erreicht wird, wird in Fig. 2 gezeigt. Die Platte 21 des oberen piezo-elektrischen Elementes ist in einer Art gebogen worden, daß das linke seitliche Ende dieses Elements geringfugig nach unten bewegt wurde, was dazu führt, daß das rechte seitliche Ende dieses Elements nach oben bewegt wird über die Klammer 29, bis es den Stift 15 in eine Position bringt, die mit denen der Stifte 11, 12, 13 und 14 übereinstimmt.
Die herausragenden Teile 21 der Platten müssen natürlich befestigt werden, bevor die Erfindung wirksam angewendet werden kann. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Erfindung außerhalb der tatsächlichen Braille-Zelle anzuwenden, indem ein piezo-elektrisches Element in einer Form oder ähnlichem angeordnet wird, die zu diesem Zweck geeignet ist und der Biegevorgang derart ausgeführt wird, daß das Element genau die gewünschte Form aufweist, wenn es in die Braille-Zelle eingesetzt wird.
Es wird offensichtlich sein, daß das Befestigen der Platte 21 an den kleinen Oberflächen 30 nicht notwendigerweise durch Verlöten oder Verschweißen vorgenommen werden muß, sondern daß auch andere Verfahren der Befestigung benutzt werden können, z.B. das Anwenden von Klebstoff. In nahezu allen Anwendungen eines solchen Elementes wirkt die Platte natürlich als ein elektricher Verbindungspol für das piezoelektrische Element und es sollte Sorge getragen werden, daß diese Platte verbindungsfähig ist.
In dem gezeichnetem Beispiel der Anwendung werden die piezoelektrischen Elemente ungefähr in der Mitte durch eine Stützklammer getragen, die an den den Elementen zugewendeten Seiten etwas konkav ist. Auf diese Art wird eine gute Kombination zwischen einem genügend breiten Einstellbereich und einer ausreichend großen Kraft, die auf den betreffenden Stift ausgeübt wird, erreicht. Es ist jedoch überhaupt nicht notwendig, daß diese Elemente in der Nähe der Mitte der piezo-elektrischen Elemente angeordnet sind und im Falle von genügend steifen Platten 21 können solche unterstützenden Teile vollkommen weggelassen werden.
Beim Anwenden der Erfindung ist es möglich, einen breiteren Einstellbereich zu erzielen, indem den herausragenden Teilen 21 der Platten ein längerer freier Endabschnitt gewährt wird, wodurch ein verstärktes Verbiegen ebenfalls möglich ist. Während der Verbiegung wird in den Fig. 1 und 2 eine Veränderung der Position generell nicht nur vertikal auftreten, sondern es wird ebenfalls eine kleine Veränderung in Längsrichtung vorkommen. Hierzu besteht jedoch kein Einwand, auch da die Unterstützungen 29 eine Längsverschiebung erlauben. Selbst wenn dort eine Unterstützung durch eine Klebeverbindung mittels etwas flexiblem Klebstoff eingesetzt worden wäre, würde dies nichts ausmachen.
Auch wenn das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme auf piezo-elektrische Elemente beschrieben wurde, die in einer Braille-Zelle angeordnet wurden, wird es klar sein, daß auch in Falle von anderen Anwendungen von solchen Biegeelementen die Erfindung angewendet werden kann.
Die angelegten vorbestimmten Spannungen begründen eine der Spannungskombinationen, die mit einer vorbestimmten Position verbunden sind, z.B. eine der zwei Positionen, die das Element einnimmt, wenn es in Betrieb gesetzt wird.

Claims

1. Verfahren zur Justierung, während der Anlegung von vorbestimmten Spannungen, eines länglichen biegsamen piezo-elektrischen Elements (8 - 11), das bei seinem ersten Ende unterstützt wird mittels eines in der Längsrichtung des Elements herausragenden Teils (21), welcher Teil (21) biegsam ist, in dem mindestens ein Teil der Biegungsumformung permanent ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Teil (21) gebogen wird wenn ein anderer Teil des biegsamen Elements (9 - 11) wahrgenommen wird und daß die auf der Wahrnehmung basierende Biegung derart ausgeführt wird, daß der andere Teil eine vorbestimte Position einnimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahrnehmung des anderen Teils hinsichtlich einer festen Referenz erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der herausragende Teil (21) eine Verlängerung einer leitenden Platte des Elements ist.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, wobei der herausragende Teil (21) des Elementes (8 - 11) an seinem ersten Ende in einer Position gesichert wird, die unter Wahrnehmung eines anderen Teils bei Anlegung der vorbestimmten Spannungen bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegeprozeß nach der Sicherung und eventuellen Kühlung oder Aushärtung der Sicherungsverbindung nach Feststellung einer Abweichung der gewünschten Position des anderen Teils ausgeführt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nach-Einstellung eines Elements (8 - 11) mittels Biegen ausgeführt wird, welches schon durch Biegung oder Festsetzung eines Endes eingestellt wurde, nachdem das Element (8 - 11) einer Alterungsbehandlung unterworfen wurde, welche aus einer großen Zahl Erregungen mittels Anderungen der am Element (8 - 11) zugeführten Spannungen besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Alterungsbehandlung unter vorbestimmter Temperatur und Feuchtigkeitsgrad ausgeführt wird.

7. Verfahren nach einem doer mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Teil das andere Ende ist.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (8 - 11) an einer Stelle unterstützt wird, welche vom ersten Ende entfernt liegt und daß der Biegeprozeß auf denjenigen Teil des Elements ausgeführt wird, der zwischen dem ersten Ende und der Unterstützungsstelle liegt.

9. Verfahren nach einen oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, wobei das Element (8 - 11) Teil einer Braillezelle ist mit einer Fühlplatte (20) mit kleinen Löchern (16 - 19), wo hindurch Stifte gesteckt werden, welche Stifte mit dem anderen Teil des Elements zusammenarbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß eine feste Referenz durch die Oberfläche der Fühlplatte (20) gebildet wird, wobei die Position der Enden der Stifte (13 - 15) visuell unter einem scharfen Winkel mit der Normalen auf der Fühlebene wahrgenommen wird.

10. Braillezelle, versehen mit einem Gestell (1) und einem oder mehreren piezo-elektrischen Elementen (8 - 11), welche piezo-elektrischen Elemente einen zentralen oder äußeren Teil (21) aufweisen, welcher vom Element herausragt und als Befestigungsteil zur Anordnung des piezo-elektrischen Elements (8 - 11) direkt oder indirekt an dem Gestell (1) dient, dadurch gekennzeichnet, daß der herausragende Teil (21) des zentralen oder äußeren Teils des piezo-elektrischen Elements eine Länge gleich oder größer als eine vorbestimmte minimale Länge hat, welche ein freies Teil zwischen dem Befestigungspunkt und dem Punkt, von dem der zentale oder äußere Teil vom piezo-elektrischen Elemente herausragt, übrig läßt, welches ausreichend ist, die Justierung des piezo-elektrischen Elements durch Biegung des herausragenden Teils (21) zu ermöglichen.