EP1048086A1 - Piezoelectric drive device - Google Patents

Piezoelectric drive device

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Publication number
EP1048086A1
EP1048086A1 EP99953750A EP99953750A EP1048086A1 EP 1048086 A1 EP1048086 A1 EP 1048086A1 EP 99953750 A EP99953750 A EP 99953750A EP 99953750 A EP99953750 A EP 99953750A EP 1048086 A1 EP1048086 A1 EP 1048086A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive device
clamping elements
piezo element
impact
vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99953750A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Reichinger
Gerhard Diefenbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Corporate Intellectual Property GmbH, Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Publication of EP1048086A1 publication Critical patent/EP1048086A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
    • H02N2/003—Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with bending modes
    • H02N2/004—Rectangular vibrators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/005—Mechanical details, e.g. housings
    • H02N2/0055—Supports for driving or driven bodies; Means for pressing driving body against driven body
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/026—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors by pressing one or more vibrators against the driven body
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/202—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using longitudinal or thickness displacement combined with bending, shear or torsion displacement
    • H10N30/2023—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using longitudinal or thickness displacement combined with bending, shear or torsion displacement having polygonal or rectangular shape

Definitions

  • the invention relates to a drive device with at least one substantially cuboid piezoelectric element and with means for generating a vibration of the piezoelectric element in a vibration plane (x / y plane), a plunger for applying an impact force on at least one lateral surface of the piezoelectric drive element is provided in an impact direction (x direction).
  • Such a drive device is known for example from EP 633 616 A2.
  • this known drive device has a rectangular plate with a plunger, by means of which a force in the direction of impact can be transmitted, for example, to a shaft to be driven.
  • the piezo element has four electrically controllable electrodes, by means of which the piezoelectric element can be excited to oscillate in a vibration plane. With this vibration, the plunger moves approximately on an elliptical curve.
  • a prestressing element is provided which presses by means of a spring force on the lateral surface of the piezoelectric element opposite the plunger.
  • four clamping elements are provided, which on the lateral lateral surfaces of the
  • Act piezo element wherein two of the clamping elements are rigid and press the other two clamping elements by means of a spring force on one of the lateral lateral surfaces of the piezo element.
  • the biasing element presses the plunger of the piezoelectric element against the element to be driven, for example the shaft to be driven.
  • the resilient clamping elements cause a pretension between the piezo element and a motor housing in order to prevent the piezo element, which is relatively thin in the direction perpendicular to the plane of oscillation, from rotating or changing its position about an axis perpendicular or parallel to the direction of impact.
  • the resilient clamping elements mean that a frictional force always occurs between all clamping elements and the piezo element, by means of which the
  • Vibration quality and thus the performance of the engine can be reduced.
  • the vibration of the piezoelectric element is also substantially damped by the biasing force applied in the direction of impact by the biasing element, since the biasing force in an antinode of the longitudinal vibration of the piezoelectric element is initiated.
  • This object is achieved in that only a central suspension element arranged in the center of the piezo element is provided within the volume of the piezo element and that the central suspension element is provided for applying a pretensioning force in the direction of impact.
  • Both the longitudinal vibration and the bending vibration of the piezoelectric element have a node in the center of the piezoelectric element.
  • the central suspension element therefore does not hinder the longitudinal or bending vibration.
  • the application of the pretensioning force in the direction of impact on the central suspension element also does not cause any friction losses. Because the central suspension element is arranged exclusively in the center, the entire volume of the piezoelectric element is available as an active resonator volume outside of this center. Therefore, the drive device according to the invention has a high efficiency.
  • the piezoelectric element it is possible to mount the piezoelectric element exclusively by means of the central suspension element and to provide no further clamping elements.
  • Such a construction is particularly advantageous if the piezo element can be selected to be sufficiently large so that there is also sufficient space available for the central suspension element.
  • a central rectangular hole is preferably provided in the piezo element, into which a rectangular bolt is pressed or glued.
  • Such a rectangular hole is particularly suitable for absorbing high torques which act about an axis running perpendicular or parallel to the direction of impact in the plane of vibration.
  • the advantageous embodiment of the invention according to claim 2 is particularly advantageous for applications in which the available volume of the piezoelectric element is limited.
  • the piezo element is additionally clamped by means of clamping elements which act on the lateral surfaces of the piezo element in the y-direction and / or the z-direction.
  • clamping elements in particular prevent the piezo element from rotating about an axis running perpendicular or parallel to the direction of impact in the plane of vibration.
  • the piezo element is indeed clamped in the directions (y, z) perpendicular to the direction of impact (x direction).
  • this clamping is preferably made as slippery as possible and without applying a biasing force to the piezo element. If the clamping is as slippery as possible, no frictional forces occur between the piezo element and the
  • the advantageous embodiment of the invention according to claim 6 is inexpensive and easy to manufacture.
  • the one clamping element of the first pair prevented a movement of the piezo element in the positive y direction and the other clamping element of the first pair a movement of the piezo element in the opposite negative y direction.
  • the movement of the piezoelectric element in the z direction is limited by means of the second pair.
  • the advantageous embodiment of the invention according to claim 7 ensures a good efficiency of the drive device with high adjustment precision.
  • the fact that only a single clamping element is provided for applying a biasing force minimizes the frictional forces between the clamping elements and the piezo element. At the same time, however, the pretensioning force applied by means of the single clamping element ensures high positioning precision.
  • the advantageous embodiment of the invention according to claim 8 is particularly simple and inexpensive to manufacture.
  • these elastic clamping elements hold the piezoelectric element back until it comes to a stop as a result of the electrical actuation on the other pair of clamping elements.
  • the elastic clamping elements do not exert a prestressing force on the piezoelectric element.
  • the advantageous embodiments of the drive device according to claims 9 and 10 enable simple and inexpensive manufacture of the motor.
  • the drive device according to claim 11 has the advantage that, in the direction of impact, the distance between the central suspension element and the clamps which are rigid in the y-direction remains constant even when the tappet is worn as a result of wear. This ensures that the clamps which are stiff in the y-direction are always positioned precisely at the nodes of the bending vibration even when the ram is abraded. As a result, low friction between the clamping elements and the piezo element is achieved even when the drive is in operation for a longer time, thus ensuring a consistently good efficiency of the drive.
  • the advantageous embodiment of the invention according to claim 12 enables simple attachment of the electrical connections to the drive electrodes of the piezo element.
  • Possible applications for the drive device according to the invention are in particular in drives for driving the reading or writing unit, in particular in optical drives such as CD or DVD drives, in which the optical unit is moved in the radial direction at the highest possible speed while at the same time requiring little space and power the optical disk must be moved.
  • the positioning of a positioning table of an electron microscope represents another Advantageous applications.
  • FIG. 1 shows a drive device with a cuboid piezoelectric element which is mounted in a housing by means of a single central suspension element arranged in the center,
  • FIG. 2a shows a plan view of an embodiment of the drive device, the piezo element of which is mounted in the housing both by means of a central suspension element and by means of clamping elements acting on the lateral surfaces of the piezo element,
  • Fig. 2c shows the waveform of the longitudinal vibration of the piezoelectric
  • FIG. 3 shows a plan view of an embodiment of the drive device according to FIG. 2, the clamping elements acting on the piezoelectric element without bias,
  • FIG. 4 shows a perspective view of a frame which is provided for suspending and clamping the piezoelectric element in the housing
  • FIG. 5 shows a perspective view of the frame according to FIG. 4 together with the piezoelectric element suspended from the frame
  • Fig. 7 shows another embodiment of a CD drive with the motor according to the invention.
  • Fig. 8 shows a third embodiment of a CD drive with a motor according to the invention.
  • 1 shows a plan view of an electrical drive device with a piezo element 1 which has a plunger 3 on a first lateral surface 2.
  • the piezo element 1 is mounted in a housing 4 by means of a central suspension element 5.
  • the central suspension element 5 has a rectangular bolt 6 which engages in a rectangular hole 7 of the piezoelectric element 1.
  • the bolt 6 can be fastened in the hole 7 by means of a press connection or by means of an adhesive.
  • a biasing spring 8 acts on the bolt 6, which biases the piezo element 1 in the direction of impact (x direction) of the piezoelectric element 1 against the housing 4.
  • On the top 9 of the piezoelectric element 1 four rectangular drive electrodes 10, 11, 12 and 13 are applied flat.
  • Piezo element 1 a common reference electrode, not shown, is applied.
  • the direction of polarization of the piezo element 1 below the drive electrodes 10J 1J2 and 13 is the same everywhere.
  • the piezo element 1 is controlled via the control electrodes 10, 11, 12 and 13 in such a way that the piezo element 1 oscillates in the oscillation plane (x / y plane), the oscillation being a superposition of two orthogonal oscillations (in x - or y direction) results.
  • the resonance frequencies of the two orthogonal vibrations can be adjusted by suitable control and by a suitable choice of the geometry of the piezo element 1 so that both vibrations are excited with sufficient amplitude and the desired phase position and that the plunger 3 lies on one in the x / y plane Curve, in particular on an elliptical curve E, the main axis of which is at an angle of, for example Forms 30 ° with the x-axis.
  • the plunger 3 can be used to move an element 14 to be driven in the y-direction by periodically bumping against the element 14 to be driven.
  • the central suspension element 5 can absorb large forces and torques due to the rectangular design of the bolt 6 and the hole 7.
  • the central suspension element 5 is located in the vibration node of both the longitudinal and the bending vibration of the piezo element 1. Since the piezo element does not move in the area of the central suspension element 5, the quality of the vibration of the
  • 2a and 2b show an alternative embodiment of the drive device according to the invention. The same reference numerals as in FIG. 1 are used for the same elements.
  • the piezoelectric element 1 is mounted on the housing 4 by means of a central suspension element 20.
  • the central suspension element 20 has a circular bolt 21 which is fastened in a circular hole 22 in the piezoelectric element 1.
  • This central suspension element 20 is particularly easy to manufacture.
  • the circular bolt 21 and the circular hole 22 can also be formed with a very small diameter.
  • a preload spring 23 acts on the circular bolt 21 and braces the piezo element 1 against the housing 1 in the direction of impact (x direction).
  • the drive device according to FIG. 2a has a first rigid clamping element 24 which is fastened to the housing 4 and which limits the movement of the piezo element 1 in the y direction.
  • a second resilient clamping element 25 is arranged opposite the first rigid clamping element 24 and exerts a biasing force on the piezoelectric element 1 in the y direction.
  • the first rigid clamping element 24 acts on the outer surface 26 and the second resilient clamping element 25 on the opposite outer surface 27 of the piezoelectric element 1.
  • FIG. 2b shows the arrangement according to FIG. 2a in a side view.
  • an elastic clamping element 28 and an elastic clamping element 29 are provided.
  • the elastic clamping element 28 is for acting on an upper lateral surface 30 and the elastic clamping element 29 for acting on a lower lateral surface 31 of the
  • Piezo element 1 is provided, which do not exert a biasing force on the piezoelectric element 1.
  • the elastic clamping elements 28 and 29 are not designed to absorb large forces. If the piezo element 1 hits the elastic clamping elements 28 and 29 during its vibrations, these act elastically on the piezo element 1 in the z direction and hold back the piezo element 1. By means of the electrical control, the piezo element 1 is then pressed against the clamping elements 24 or 25 acting in the y direction, which are provided to absorb larger forces.
  • FIGS. 2c and 2d show the course of the amplitudes of the two orthogonal vibrations of the piezo element 1 in the x and y directions when the electric drive device is operated along the longitudinal direction x of the piezo element 1.
  • FIG. 2c shows the course of the longitudinal vibration
  • FIG. 2d shows the course of the bending vibration.
  • the drive device according to FIGS. 2a and 2b is particularly suitable for applications in which on the one hand little space is available for the piezoelectric element and on the other hand a high adjustment accuracy is required.
  • the high adjustment accuracy is ensured by means of the resilient clamping element 25, which expresses the play between the clamping elements 24, 25, 28 and 29. Since the clamping elements 24, 25, 28 and 29 support the central suspension element 20, the central suspension element 20 can be made very thin, so that it occupies only a small piezo volume.
  • the clamping elements 24, 25, 28 and 29 in particular prevent rotation of the piezo element 1 both about an axis running in the y direction and about an axis running in the x direction.
  • Fig. 3 shows an alternative embodiment of the drive device according to the invention in plan view.
  • the embodiment according to FIG. 3 essentially corresponds to the embodiment according to FIGS. 2a and 2b.
  • the same reference numbers are therefore used.
  • the embodiment according to FIG. 3 has a rigid clamping element 32 instead of the resilient clamping element 25.
  • the piezo element is thus free of bias in the y-directional rigid clamping elements 24 and 32 as well as by means of the elastic clamping elements 28 and 29 not shown in FIG. Direction) in vertical directions (y, z).
  • the piezo element 1 moves in the x direction relative to the clamping elements 24, 32, 28 and 29. This movement in the x direction occurs in the arrangement according to FIG. 3 at the location of the clamping elements 24, 32, 28 and 29 due to the sliding design of the clamping elements not disabled. This increases the efficiency of the drive device compared to that
  • FIG. 4 shows a perspective view of a frame 40 which is provided for the suspension and clamping of a piezoelectric element, not shown.
  • the frame 40 for example, the suspension shown in FIG. 3 and
  • the frame 40 has a rectangular base frame 41 with four legs 41a, 41b, 41c and 41d.
  • the circular bolt 21 according to FIG. 3 is fastened in the middle of the leg 41a.
  • the first rigid clamping element 24 and the second rigid clamping element 32 are fastened to the opposite corners.
  • the elastic clamping elements 28 and 29 are designed as resilient lugs, which are not designed to absorb large forces.
  • the elastic clamping elements 28 and 29 have the task of restraining the piezo element somewhat in the z direction when the piezo element moves in the z direction until, due to the electrical actuation, the rigid clamping elements 24 and 32 stop.
  • the rigid clamping elements 24 and 32 are designed to absorb larger forces.
  • the circular bolt 21 is provided for fastening in the circular hole 22 according to FIG. 3.
  • the frame 40 is slidably supported in the x-direction in the housing 4 of the drive device, wherein guides (not shown) are to be provided in the y-direction. In the x-direction, the frame 40 is prestressed against the housing 4 by means of the prestressing spring 23.
  • the embodiments according to FIGS. 1 and 2 can also be implemented in an equivalent manner by means of a mounting frame.
  • FIG. 5 shows a perspective view of the installation frame 40 according to FIG. 4 together with the piezo element 1 suspended and clamped on the frame 40.
  • the circular bolt 21 of the frame 40 is fastened in the circular hole 22 of the piezo element 1.
  • the piezo element 1 is clamped in the y direction by means of the rigid clamping elements 24 and 32.
  • the piezo element 1 is clamped in the z direction by means of the elastic clamping elements 28 and 29.
  • the clamping elements 24, 32, 28 and 29 are dimensioned such that they do not touch the piezo element 1 in the idle state. In the case of the microscopic vibrations of the piezo element 1, essentially none occurs Friction between the rigid clamping elements 24 and 32 and the piezo element 1, since the rigid clamping elements 24 and 32 at the nodes of the bending vibration of the
  • Piezo element 1 has essentially no frictional forces between the piezo element 1 and the clamping elements 24, 32, 28 and 29. The clamping and suspension of the
  • Piezo element 1 by means of the frame 40 has the particular advantage that the distance D between the circular pin 21 and the rigid clamping elements 24 and 32 always remains constant even when the plunger 3 is worn. This ensures that even at
  • the rigid clamping elements 24 and 32 are always located in the vibration nodes of the bending vibration of the piezo element 1. This ensures that no frictional forces occur between the rigid clamping elements 24 and 32 and the piezo element 1 during the entire operating time of the electrical drive device. This ensures a consistently high level of efficiency.
  • FIG. 6 The use of a drive device according to the invention in a CD drive is shown in FIG. 6. With such drives, one with a read
  • / Write head 53, 54 provided arm 52 can be moved in the radial direction via a CD 51 which is driven by a motor 50.
  • the arm 52 is arranged on a shaft 55 which is rotatable about an axis of rotation 56 and is driven by a drive device according to the invention.
  • a piezo element 1 is arranged in a housing 4, which is biased against the shaft 55. Via the plunger 3, a force is transmitted to the shaft 55, which can be rotated in both directions of rotation depending on the control of the piezo element 1, so that the arm 52 moves in the desired direction via the CD 51.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a CD drive with a piezoelectric drive device 65.
  • the read / write head is hidden behind a lens 60.
  • the entire read / write unit is accommodated on a slide 61 and is moved linearly in the radial direction of the CD 51 by means of the piezoelectric drive device 65 along two guides 62, 63.
  • the piezoelectric drive element 65 can be permanently installed in the housing of the CD drive and can push against the slide 61 and move the slide 61.
  • FIG. 8 Another embodiment is shown in FIG. 8, in which the piezoelectric drive unit 65 is mounted on the carriage 61.
  • the plunger 3 abuts a part of the drive case 64, and the piezoelectric drive device 65 and the carriage 61 move together

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Dry Shavers And Clippers (AREA)
  • Moving Of Heads (AREA)

Abstract

The invention relates to a drive device having at least one substantially parallelepiped piezoelectric element and means for generating oscillation of the piezoelectric element in a plane of oscillation (x/y planes), wherein a tappet for exerting an impact force in an impact direction (x direction) is provided on at least one outer surface of the piezoelectric element. In order to improve effectiveness, a single central suspension element is provided inside the piezoelement in the center of the piezoelement that exerts a prestressing force on the piezoelectric element in the direction of impact.

Description

Piezoelektrische Antriebsvorrichtung.Piezoelectric drive device.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung mit wenigstens einem im wesentlichen quaderförmigen piezoelektrischen Element und mit Mitteln zur Erzeugung einer Schwingung des piezoelektrischen Elements in einer Schwingungsebene (x/y-Ebene), wobei an wenigstens einer Mantelfläche des piezoelektrischen Antriebselementes ein Stößel zum Aufbringen einer Stoßkraft in einer Stoßrichtung (x -Richtung) vorgesehen ist.The invention relates to a drive device with at least one substantially cuboid piezoelectric element and with means for generating a vibration of the piezoelectric element in a vibration plane (x / y plane), a plunger for applying an impact force on at least one lateral surface of the piezoelectric drive element is provided in an impact direction (x direction).
Eine derartige Antriebsvorrichtung ist beispielsweise aus der EP 633 616 A2 bekannt. Diese bekannte Antriebsvorrichtung weist als Piezoelement eine rechteckförmige Platte mit einem Stößel auf, mittels dessen eine Kraft in Stoßrichtung beispielsweise auf eine anzutreibende Welle übertragen werden kann. Das Piezoelement weist vier elektrisch ansteuerbare Elektroden auf, mittels derer das piezoelektrische Element zu einer Schwingung in einer Schwingungsebene anregbar ist. Der Stößel bewegt sich bei dieser Schwingung etwa auf einer elliptischen Kurve. Bei der bekannten elektrischen Antriebsvorrichtung ist ein Vorspannelement vorgesehen, welches mittels einer Federkraft auf die dem Stößel gegenüberliegenden Mantelfläche des piezoelektrischen Elementes drückt. Außerdem sind vier Einspannelemente vorgesehen, welche auf die seitlichen Mantelflächen desSuch a drive device is known for example from EP 633 616 A2. As a piezo element, this known drive device has a rectangular plate with a plunger, by means of which a force in the direction of impact can be transmitted, for example, to a shaft to be driven. The piezo element has four electrically controllable electrodes, by means of which the piezoelectric element can be excited to oscillate in a vibration plane. With this vibration, the plunger moves approximately on an elliptical curve. In the known electrical drive device, a prestressing element is provided which presses by means of a spring force on the lateral surface of the piezoelectric element opposite the plunger. In addition, four clamping elements are provided, which on the lateral lateral surfaces of the
Piezoelementes einwirken, wobei zwei der Einspannelemente steif ausgebildet sind und die anderen beiden Einspannelemente mittels einer Federkraft auf eine der seitlichen Mantelflächen des Piezoelementes drücken. Das Vorspannelement drückt den Stößel des piezoelektrischen Elementes gegen das anzutreibende Element, beispielsweise die anzutreibende Welle. Die federnden Einspannelemente bewirken eine Vorspannung zwischen dem Piezoelement und einem Motorgehäuse, um zu verhindern, daß das in zur Schwingungsebene senkrechter Richtung verhältnismäßig dünn ausgebildete Piezoelement um eine zur Stoßrichtung senkrechte oder parallele Achse rotieren bzw. seine Lage verändern kann. Die federnden Einspannelemente führen jedoch dazu, daß zwischen allen Einspannelementen und dem Piezoelement immer eine Reibkraft auftritt, durch die dieAct piezo element, wherein two of the clamping elements are rigid and press the other two clamping elements by means of a spring force on one of the lateral lateral surfaces of the piezo element. The biasing element presses the plunger of the piezoelectric element against the element to be driven, for example the shaft to be driven. The resilient clamping elements cause a pretension between the piezo element and a motor housing in order to prevent the piezo element, which is relatively thin in the direction perpendicular to the plane of oscillation, from rotating or changing its position about an axis perpendicular or parallel to the direction of impact. However, the resilient clamping elements mean that a frictional force always occurs between all clamping elements and the piezo element, by means of which the
Schwingungsgüte und damit die Leistung des Motors reduziert werden. Auch durch die mittels des Vorspannelementes in der Stoßrichtung aufgebrachte Vorspannungskraft wird die Schwingung des piezoelektrischen Elementes wesentlich bedämpft, da die Vorspannkraft in einem Schwingungsbauch der Längsschwingung des piezoelektrischen Elementes eingeleitet wird.Vibration quality and thus the performance of the engine can be reduced. The vibration of the piezoelectric element is also substantially damped by the biasing force applied in the direction of impact by the biasing element, since the biasing force in an antinode of the longitudinal vibration of the piezoelectric element is initiated.
Bei einer Ausführungsform der aus der EP 633 616 A2 bekannten Antriebsvorrichtung sind innerhalb der piezoelektrischen Platte drei Löcher zur mechanischen Einspannung vorhanden, an denen drei Einspannhebel ansetzen. Zusätzlich sind noch zwei senkrecht zu der Stoßrichtung auf die seitlichen Mantelflächen des piezoelektrischen Elementes einwirkende Einspannfedern sowie eine in der Vorspannrichtung auf die dem Stößel gegenüberliegende Mantelfläche einwirkende Vorspannfeder vorhanden. Auch diese Ausführungsform ist sehr aufwendig und weist einen geringen Wirkungsgrad auf. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genanntenIn one embodiment of the drive device known from EP 633 616 A2, three holes for mechanical clamping are provided within the piezoelectric plate, to which three clamping levers attach. In addition, there are two clamping springs acting perpendicular to the direction of impact on the lateral lateral surfaces of the piezoelectric element and a biasing spring acting in the biasing direction on the lateral surface opposite the plunger. This embodiment is also very complex and has a low efficiency. It is an object of the invention to provide a drive device of the type mentioned
Art zu schaffen, welche einen höheren Wirkungsgrad aufweist.To create a type that has a higher efficiency.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb des Volumens des Piezoelementes ausschließlich ein im Zentrum des Piezoelementes angeordnetes zentrales Aufhängeelement vorgesehen ist und daß das zentrale Aufhängeelement zum Aufbringen einer Vorspannkraft in der Stoßrichtung vorgesehen ist. Im Zentrum des piezoelektrischen Elementes haben sowohl die Längsschwingung als auch die Biegeschwingung des piezoelektrischen Elementes einen Knoten. Das zentrale Aufhängeelement behindert daher weder die Längs- noch die Biegeschwingung. Auch das Aufbringen der Vorspannkraft in der Stoßrichtung an dem zentralen Aufhängeelement verursacht keine Reibungsverluste. Dadurch, daß das zentrale Aufhängeelement ausschließlich im Zentrum angeordnet wird, steht außerhalb dieses Zentrums das gesamte Volumen des piezoelektrischen Elementes als aktives Resonatorvolumen zur Verfügung. Daher hat die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung einen hohen Wirkungsgrad. Gemäß der Erfindung ist es möglich, das piezoelektrische Element ausschließlich mittels des zentralen Aufhängeelementes zu lagern und keine weiteren Einspannelemente vorzusehen. Eine derartige Konstruktion ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Piezoelement genügend groß gewählt werden kann, so daß auch für das zentrale Aufhängeelement genügend Platz zur Verfügung steht. Vorzugsweise ist in dem Piezoelement ein zentrales rechteckförmiges Loch vorgesehen, in den ein rechteckförmiger Bolzen eingepreßt oder eingeklebt ist. Ein derartiges rechteckförmiges Loch ist insbesondere für das Aufnehmen hoher Drehmomente, welche um eine senkrecht oder parallel zur Stoßrichtung in der Schwingungsebene verlaufende Achse wirken, geeignet. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist insbesondere für Anwendungen vorteilhaft, in denen das zur Verfügung stehende Volumen des piezoelektrischen Elementes begrenzt ist. Bei derartigen Applikationen steht vielfach im Zentrum des Piezoelementes nicht genügend Platz zur Verfügung, um eine derart stabile Aufhängung vorzusehen, welche auch hohe Drehmomente aufnehmen kann, da dadurch das zur Verfügung stehende aktive Piezovolumen zu sehr eingeschränkt würde und demzufolge nicht genügend Leistung mittels der Antriebsvorrichtung aufgebracht werden könnte. Daher ist gemäß Anspruch 2 das Piezoelement zusätzlich mittels Einspannelementen eingespannt, welche auf die Mantelflächen des Piezoelementes in der y-Richtung und/oder der z-Richtung einwirken. Diese Einspannelemente verhindern insbesondere, daß das Piezoelement um eine senkrecht oder parallel zur Stoßrichtung in der Schwingungsebene verlaufende Achse rotieren kann. Bei einer derartigen Anordnung ist es möglich, das zentrale Aufhängeelement relativ klein auszubilden, so daß das zentrale Aufhängeelement nur wenig Piezovolumen beansprucht. Mit einer derartigen Anordnung lassen sich auch Kleinstantriebe mit gutem Wirkungsgrad realisieren.This object is achieved in that only a central suspension element arranged in the center of the piezo element is provided within the volume of the piezo element and that the central suspension element is provided for applying a pretensioning force in the direction of impact. Both the longitudinal vibration and the bending vibration of the piezoelectric element have a node in the center of the piezoelectric element. The central suspension element therefore does not hinder the longitudinal or bending vibration. The application of the pretensioning force in the direction of impact on the central suspension element also does not cause any friction losses. Because the central suspension element is arranged exclusively in the center, the entire volume of the piezoelectric element is available as an active resonator volume outside of this center. Therefore, the drive device according to the invention has a high efficiency. According to the invention, it is possible to mount the piezoelectric element exclusively by means of the central suspension element and to provide no further clamping elements. Such a construction is particularly advantageous if the piezo element can be selected to be sufficiently large so that there is also sufficient space available for the central suspension element. A central rectangular hole is preferably provided in the piezo element, into which a rectangular bolt is pressed or glued. Such a rectangular hole is particularly suitable for absorbing high torques which act about an axis running perpendicular or parallel to the direction of impact in the plane of vibration. The advantageous embodiment of the invention according to claim 2 is particularly advantageous for applications in which the available volume of the piezoelectric element is limited. In applications of this type, there is often not enough space available in the center of the piezo element to provide such a stable suspension which can also absorb high torques, since the active piezo volume available would be restricted too much and consequently insufficient power was applied by means of the drive device could be. Therefore, according to claim 2, the piezo element is additionally clamped by means of clamping elements which act on the lateral surfaces of the piezo element in the y-direction and / or the z-direction. These clamping elements in particular prevent the piezo element from rotating about an axis running perpendicular or parallel to the direction of impact in the plane of vibration. With such an arrangement, it is possible to make the central suspension element relatively small, so that the central suspension element requires only a small piezo volume. With such an arrangement, even small drives with good efficiency can be realized.
Bei der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist das Piezoelement zwar in den zur Stoßrichtung (x -Richtung) senkrechten Richtungen (y,z) eingespannt. Diese Einspannung wird jedoch vorzugsweise möglichst gleitfähig und ohne Aufbringung einer Vorspannungskraft auf das Piezoelement ausgebildet. Bei möglichst gleitfähiger Einspannung treten keine Reibkräfte zwischen dem Piezoelement und denIn the advantageous embodiment of the invention according to claim 3, the piezo element is indeed clamped in the directions (y, z) perpendicular to the direction of impact (x direction). However, this clamping is preferably made as slippery as possible and without applying a biasing force to the piezo element. If the clamping is as slippery as possible, no frictional forces occur between the piezo element and the
Einspannelementen auf. Dadurch wird die Güte der Schwingung des Piezoelementes erhöht und der Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung verbessert.Clamping elements. This increases the quality of the vibration of the piezo element and improves the efficiency of the drive device.
Mittels der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 läßt sich eine größere Positionierpräzision der Antriebsvorrichtung erreichen. Mittels der Vorspannkraft wird das zwischen den Einspannelementen vorhandene Spiel weitgehend beseitigt und dadurch die Präzision des Antriebs erhöht. Allerdings treten infolge der Vorspannkraft Reibkräfte zwischen dem Piezoelement und den Einspannelementen auf, welche die Güte der Schwingung und damit den Wirkungsgrad etwas vermindern.By means of the advantageous embodiment of the invention according to claim 4, greater positioning precision of the drive device can be achieved. By means of the prestressing force, the play existing between the clamping elements is largely eliminated and the precision of the drive is thereby increased. However, due to the pretensioning force, frictional forces occur between the piezo element and the clamping elements, which somewhat reduce the quality of the vibration and thus the efficiency.
Mittels der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 5 lassen sich eventuell auftretende Reibkräfte zwischen den Einspannelementen und dem Piezoelement vermindern, da sich das Piezoelement an den Stellen der Einspannung nur in der Stoßrichtung bewegt.By means of the advantageous embodiment of the invention according to claim 5, possibly occurring frictional forces between the clamping elements and the piezo element can be reduced, since the piezo element only moves in the direction of impact at the points of the clamping.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 6 ist kostengünstig und einfach zu fertigen. Das eine Einspannelement des ersten Paares verhindert eine Bewegung des Piezoelementes in der positiven y-Richtung und das andere Einspannelement des ersten Paares eine Bewegung des Piezoelementes in der entgegengesetzten negativen y-Richtung. In entsprechender Weise wird die Bewegung des piezoelektrischen Elementes in der z-Richtung mittels des zweiten Paares begrenzt. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 7 gewährleistet einen guten Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung bei gleichzeitig hoher Verstellpräzision. Dadurch, daß nur ein einziges Einspannelement zur Aufbringung einer Vorspannkraft vorgesehen ist, werden die Reibungskräfte zwischen den Einspannelementen und dem Piezoelement minimiert. Gleichzeitig gewährleistet jedoch die mittels des einzigen Ein spannelementes aufgebrachte Vorspannkraft eine hohe Stellpräzision.The advantageous embodiment of the invention according to claim 6 is inexpensive and easy to manufacture. The one clamping element of the first pair prevented a movement of the piezo element in the positive y direction and the other clamping element of the first pair a movement of the piezo element in the opposite negative y direction. Correspondingly, the movement of the piezoelectric element in the z direction is limited by means of the second pair. The advantageous embodiment of the invention according to claim 7 ensures a good efficiency of the drive device with high adjustment precision. The fact that only a single clamping element is provided for applying a biasing force minimizes the frictional forces between the clamping elements and the piezo element. At the same time, however, the pretensioning force applied by means of the single clamping element ensures high positioning precision.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 8 läßt sich besonders einfach und kostengünstig fertigen. Wenn das piezoelektrische Element bei der Schwingung gegen die elastischen Einspannelemente stößt, so halten diese elastischen Einspannelemente das piezoelektrische Element zurück, bis dieses infolge der elektrischen Ansteuerung an dem anderen Paar von Einspannelementen zum Anschlag kommt. Die elastischen Einspannelemente üben keine Vorspannkraft auf das piezoelektrische Element aus.The advantageous embodiment of the invention according to claim 8 is particularly simple and inexpensive to manufacture. When the piezoelectric element vibrates against the elastic clamping elements, these elastic clamping elements hold the piezoelectric element back until it comes to a stop as a result of the electrical actuation on the other pair of clamping elements. The elastic clamping elements do not exert a prestressing force on the piezoelectric element.
Die vorteilhaften Ausgestaltungen der Antriebsvorrichtung gemäß den Ansprüchen 9 und 10 ermöglichen eine einfache und kostengünstige Herstellung des Motors. Die Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 11 hat den Vorteil, daß in der Stoßrichtung der Abstand zwischen dem zentralen Aufhängeelement und den in y-Richtung steifen Einspannungen auch bei einem Abrieb des Stößels infolge Verschleiß konstant bleibt. Dadurch wird gewährleistet, daß die in y-Richtung steifen Einspannungen auch bei Abrieb des Stößels immer genau an den Knoten der Biegeschwingung positioniert sind. Dadurch wird auch bei längerem Betrieb des Antriebes eine geringe Reibung zwischen den Einspannelementen und dem Piezoelement erzielt und damit ein gleichbleibend guter Wirkungsgrad des Antriebs gewährleistet. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 12 ermöglicht eine einfache Anbringung der elektrischen Anschlüsse an die Ansteuerelektroden des Piezoelementes.The advantageous embodiments of the drive device according to claims 9 and 10 enable simple and inexpensive manufacture of the motor. The drive device according to claim 11 has the advantage that, in the direction of impact, the distance between the central suspension element and the clamps which are rigid in the y-direction remains constant even when the tappet is worn as a result of wear. This ensures that the clamps which are stiff in the y-direction are always positioned precisely at the nodes of the bending vibration even when the ram is abraded. As a result, low friction between the clamping elements and the piezo element is achieved even when the drive is in operation for a longer time, thus ensuring a consistently good efficiency of the drive. The advantageous embodiment of the invention according to claim 12 enables simple attachment of the electrical connections to the drive electrodes of the piezo element.
Anwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung bieten sich insbesondere bei Laufwerken zum Antrieb der Lese- oder Schreibeinheit, insbesondere bei optischen Laufwerken wie CD- oder DVD-Laufwerken, bei denen mit möglichst hoher Geschwindigkeit bei gleichzeitig geringem Platz- und Leistungsbedarf die optische Einheit in radialer Richtung über den optischen Datenträger bewegt werden muß. Die Positionierung eines Positioniertisches eines Elektronenmikroskops stellt eine weitere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit dar. Außerdem bieten sich Einsatzmöglichkeiten überall dort, wo die von herkömmlichen Elektromotoren erzeugten Magnetfelder die Gerätefunktion stören können, wie beispielsweise bei medizinischen Anwendungen, oder wo solche Magnetfelder aus anderen Gründen unerwünscht sind, wie beispielsweise bei Rasierapparaten.Possible applications for the drive device according to the invention are in particular in drives for driving the reading or writing unit, in particular in optical drives such as CD or DVD drives, in which the optical unit is moved in the radial direction at the highest possible speed while at the same time requiring little space and power the optical disk must be moved. The positioning of a positioning table of an electron microscope represents another Advantageous applications. In addition, there are applications wherever the magnetic fields generated by conventional electric motors can interfere with the device function, such as in medical applications, or where such magnetic fields are undesirable for other reasons, such as in razors.
Einige schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung in den Figuren 1 bis 8 näher erläutert. Es zeigen:Some schematically illustrated exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing in FIGS. 1 to 8. Show it:
Fig. 1 eine Antriebsvorrichtung mit einem quaderförmigen piezoelektrischen Element, welches mittels eines einzigen im Zentrum angeordneten zentralen Aufhängeelementes in einem Gehäuse gelagert ist,1 shows a drive device with a cuboid piezoelectric element which is mounted in a housing by means of a single central suspension element arranged in the center,
Fig. 2a eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung, dessen Piezoelement sowohl mittels eines zentralen Aufhängeelementes als auch mittels auf die Mantelflächen des Piezoelementes einwirkender Einspannelemente in dem Gehäuse gelagert ist,2a shows a plan view of an embodiment of the drive device, the piezo element of which is mounted in the housing both by means of a central suspension element and by means of clamping elements acting on the lateral surfaces of the piezo element,
Fig. 2b die Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 2a in Seitenansicht,2b, the drive device according to FIG. 2a in side view,
Fig. 2c den Schwingungsverlauf der Längsschwingung des piezoelektrischenFig. 2c shows the waveform of the longitudinal vibration of the piezoelectric
Elementes,Element,
Fig. 2d den Schwingungsverlauf der Biegeschwingung des piezoelektrischen Elementes,2d shows the waveform of the bending vibration of the piezoelectric element,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 2, wobei die Einspannelemente vorspannungsfrei auf das piezoelektrische Element einwirken,3 shows a plan view of an embodiment of the drive device according to FIG. 2, the clamping elements acting on the piezoelectric element without bias,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht auf einen Rahmen, der zur Aufhängung und Einspannung des piezoelektrischen Elementes in dem Gehäuse vorgesehen ist,4 shows a perspective view of a frame which is provided for suspending and clamping the piezoelectric element in the housing,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht auf den Rahmen gemäß Fig. 4 zusammen mit dem an dem Rahmen aufgehängten piezoelektrischen Element,5 shows a perspective view of the frame according to FIG. 4 together with the piezoelectric element suspended from the frame,
Fig. 6 ein CD-Laufwerk mit einem erfindungsgemäßen Motor,6 shows a CD drive with a motor according to the invention,
Fig. 7 eine weitere Ausführung eines CD-Laufwerks mit dem erfindungsgemäßen Motor undFig. 7 shows another embodiment of a CD drive with the motor according to the invention and
Fig. 8 eine dritte Ausführung eines CD-Laufwerks mit einem erfindungsgemäßen Motor. Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine elektrische Antriebsvorrichtung mit einem Piezoelement 1, welches an einer ersten Mantelfläche 2 einen Stößel 3 aufweist. Das Piezoelement 1 ist in einem Gehäuse 4 mittels eines zentralen Aufhängeelementes 5 gelagert. Das zentrale Aufhängeelement 5 weist einen rechteckförmigen Bolzen 6 auf, der in ein rechteckförmiges Loch 7 des piezoelektrischen Elementes 1 eingreift. Der Bolzen 6 kann in dem Loch 7 mittels einer Preßverbindung oder mittels eines Klebstoffes befestigt werden. An dem Bolzen 6 greift eine Vorspannfeder 8 an, welche das Piezoelement 1 in der Stoßrichtung (x-Richtung) des piezoelektrischen Elementes 1 gegen das Gehäuse 4 vorspannt. Auf der Oberseite 9 des piezoelektrischen Elementes 1 sind vier rechteckförmige Ansteuerelektroden 10,11,12 und 13 flächig aufgebracht. Auf der gegenüberliegenden Unterseite desFig. 8 shows a third embodiment of a CD drive with a motor according to the invention. 1 shows a plan view of an electrical drive device with a piezo element 1 which has a plunger 3 on a first lateral surface 2. The piezo element 1 is mounted in a housing 4 by means of a central suspension element 5. The central suspension element 5 has a rectangular bolt 6 which engages in a rectangular hole 7 of the piezoelectric element 1. The bolt 6 can be fastened in the hole 7 by means of a press connection or by means of an adhesive. A biasing spring 8 acts on the bolt 6, which biases the piezo element 1 in the direction of impact (x direction) of the piezoelectric element 1 against the housing 4. On the top 9 of the piezoelectric element 1, four rectangular drive electrodes 10, 11, 12 and 13 are applied flat. On the opposite bottom of the
Piezoelementes 1 ist eine nicht näher dargestellte gemeinsame Bezugselektrode aufgebracht. Die Polarisierungsrichtung des Piezoelementes 1 unterhalb der Ansteuerelektroden 10J 1J2 und 13 ist überall gleich. Mittels nicht näher dargestellter Ansteuerungsmittel wird das Piezoelement 1 über die Ansteuerelektroden 10,11,12 und 13 so angesteuert, daß das Piezoelement 1 in der Schwingungsebene (x/y-Ebene) schwingt, wobei die Schwingung sich als Überlagerung zweier orthogonaler Schwingungen (in x- bzw. y-Richtung) ergibt. Durch geeignete Ansteuerung und durch geeignete Wahl der Geometrie des Piezoelementes 1 können die Resonanzfrequenzen der beiden orthogonalen Schwingungen so eingestellt werden, daß beide Schwingungen mit ausreichender Amplitude und gewünschter Phasenlage angeregt werden und daß der Stößel 3 sich auf einer in der x/y-Ebene liegenden Kurve, insbesondere auf einer ellipsenförmigen Kurve E, deren Hauptachse einen Winkel von z.B. 30° mit der x- Achse bildet, bewegt. Infolge dieser ellipsenförmigen Bewegung kann mittels des Stößels 3 ein anzutreibendes Element 14 in der y-Richtung durch periodisches Stoßen gegen das anzutreibende Element 14 bewegt werden. Das zentrale Aufhängeelement 5 kann infolge der rechteckförmigen Ausbildung des Bolzens 6 und des Loches 7 große Kräfte und Drehmomente aufnehmen. Daher ist die ausschließliche zentrale Lagerung mittels des zentralen Aufhängeelementes 5 möglich. Das zentrale Aufhängeelement 5 befindet sich im Schwingungsknoten sowohl der Längs- als auch der Biegeschwingung des Piezoelementes 1. Da sich das Piezoelement somit im Bereich des zentralen Aufhängeelementes 5 nicht bewegt, wird die Güte der Schwingung desPiezo element 1, a common reference electrode, not shown, is applied. The direction of polarization of the piezo element 1 below the drive electrodes 10J 1J2 and 13 is the same everywhere. By means of control means, not shown, the piezo element 1 is controlled via the control electrodes 10, 11, 12 and 13 in such a way that the piezo element 1 oscillates in the oscillation plane (x / y plane), the oscillation being a superposition of two orthogonal oscillations (in x - or y direction) results. The resonance frequencies of the two orthogonal vibrations can be adjusted by suitable control and by a suitable choice of the geometry of the piezo element 1 so that both vibrations are excited with sufficient amplitude and the desired phase position and that the plunger 3 lies on one in the x / y plane Curve, in particular on an elliptical curve E, the main axis of which is at an angle of, for example Forms 30 ° with the x-axis. As a result of this elliptical movement, the plunger 3 can be used to move an element 14 to be driven in the y-direction by periodically bumping against the element 14 to be driven. The central suspension element 5 can absorb large forces and torques due to the rectangular design of the bolt 6 and the hole 7. Therefore, the exclusive central storage by means of the central suspension element 5 is possible. The central suspension element 5 is located in the vibration node of both the longitudinal and the bending vibration of the piezo element 1. Since the piezo element does not move in the area of the central suspension element 5, the quality of the vibration of the
Piezoelementes durch das zentrale Aufhängeelement 5 sowie die mittels der Vorspannfeder 8 aufgebrachte Vorspannkraft in der Stoßrichtung x nicht gemindert. Es treten keine Reibungsverluste auf. Der Motor gemäß Fig. 1 hat daher einen hohen Wirkungsgrad. Die Fig. 2a und 2b zeigen eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung. Für gleiche Elemente werden die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 verwendet. Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2a ist das piezoelektrische Element 1 mittels eines zentralen Aufhängeelementes 20 an dem Gehäuse 4 gelagert. Das zentrale Aufhängeelement 20 weist einen kreisförmigen Bolzen 21 auf, welcher in einem kreisförmigen Loch 22 des piezoelektrischen Elementes 1 befestigt ist. Dieses zentrale Aufhängeelement 20 ist besonders einfach zu fertigen. Insbesondere können der kreisförmige Bolzen 21 und das kreisförmige Loch 22 auch mit sehr geringem Durchmesser ausgebildet werden. Dadurch geht durch das zentrale Aufhängeelement 5 nur sehr wenig aktives Piezovolumen verloren. Dies ist insbesondere für Kleinstantriebe vorteilhaft, bei denen nur sehr wenig Piezovolumen zur Verfügung steht. Auf den kreisförmigen Bolzen 21 wirkt eine Vorspannfeder 23 ein, welche das Piezoelement 1 in der Stoßrichtung (x -Richtung) gegen das Gehäuse 1 verspannt. Um die Aufhängung mittels des zentralen Aufhängeelementes 20 zu unterstützen, weist die Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 2a ein erstes, an dem Gehäuse 4 befestigtes steifes Einspannelement 24 auf, welches die Bewegung des Piezoelementes 1 in der y-Richtung begrenzt. Dem ersten steifen Einspannelement 24 gegenüberliegend ist ein zweites federndes Einspannelement 25 angeordnet, welches in der y-Richtung eine Vorspannkraft auf das piezoelektrische Element 1 ausübt. Das erste steife Einspannelement 24 wirkt auf die Mantelfläche 26 und das zweite federnde Einspannelement 25 auf die gegenüberliegende Mantelfläche 27 des piezoelektrischen Elementes 1 ein.Piezo element not reduced by the central suspension element 5 and the biasing force applied by means of the biasing spring 8 in the direction of impact x. There are no friction losses. 1 therefore has a high degree of efficiency. 2a and 2b show an alternative embodiment of the drive device according to the invention. The same reference numerals as in FIG. 1 are used for the same elements. According to the embodiment according to FIG. 2a, the piezoelectric element 1 is mounted on the housing 4 by means of a central suspension element 20. The central suspension element 20 has a circular bolt 21 which is fastened in a circular hole 22 in the piezoelectric element 1. This central suspension element 20 is particularly easy to manufacture. In particular, the circular bolt 21 and the circular hole 22 can also be formed with a very small diameter. As a result, only very little active piezo volume is lost through the central suspension element 5. This is particularly advantageous for very small drives, where only very little piezo volume is available. A preload spring 23 acts on the circular bolt 21 and braces the piezo element 1 against the housing 1 in the direction of impact (x direction). In order to support the suspension by means of the central suspension element 20, the drive device according to FIG. 2a has a first rigid clamping element 24 which is fastened to the housing 4 and which limits the movement of the piezo element 1 in the y direction. A second resilient clamping element 25 is arranged opposite the first rigid clamping element 24 and exerts a biasing force on the piezoelectric element 1 in the y direction. The first rigid clamping element 24 acts on the outer surface 26 and the second resilient clamping element 25 on the opposite outer surface 27 of the piezoelectric element 1.
Fig. 2b zeigt die Anordnung gemäß Fig. 2a in der Seitenansicht. Zur Begrenzung der Schwingung des piezoelektrischen Elementes 1 in der z-Richtung sind ein elastisches Einspannelement 28 und ein elastisches Einspannelement 29 vorgesehen. Das elastische Einspannelement 28 ist zur Einwirkung auf eine obere Mantelfläche 30 und das elastische Einspannelement 29 zur Einwirkung auf eine untere Mantelfläche 31 des2b shows the arrangement according to FIG. 2a in a side view. To limit the vibration of the piezoelectric element 1 in the z-direction, an elastic clamping element 28 and an elastic clamping element 29 are provided. The elastic clamping element 28 is for acting on an upper lateral surface 30 and the elastic clamping element 29 for acting on a lower lateral surface 31 of the
Piezoelementes 1 vorgesehen, wobei diese keine Vorspannkraft auf das piezoelektrische Element 1 ausüben. Die elastischen Einspannelemente 28 und 29 sind nicht zur Aufnahme großer Kräfte ausgelegt. Wenn das Piezoelement 1 bei seinen Schwingungen gegen die elastischen Einspannelemente 28 und 29 stößt, wirken diese elastisch auf das Piezoelement 1 in der z-Richtung ein und halten das Piezoelement 1 zurück. Durch die elektrische Ansteuerung wird das Piezoelement 1 dann gegen die in der y-Richtung wirkenden Einspannelemente 24 bzw. 25 gedrückt wird, welche zur Aufnahme größerer Kräfte vorgesehen sind. Die Figuren 2c und 2d zeigen den Verlauf der Amplituden der beiden orthogonalen Schwingungen des Piezoelementes 1 in x- bzw. y-Richtung bei Betrieb der elektrischen Antriebsvorrichtung entlang der Längsrichtung x des Piezoelementes 1. Fig. 2c zeigt den Verlauf der Longitudinalschwingung und Fig. 2d zeigt den Verlauf der Biegeschwingung. Durch Überlagerung dieser beiden orthogonalen Schwingungen ergibt sich die oben beschriebene elliptische Kurve, auf der sich der Stößel 3 bewegt. Die Einspannelemente 24,25,28 und 29 sind allesamt in den Schwingungsknoten A der Biegeschwingung angeordnet, d.h. an den Stellen in x-Richtung, an denen die Schwingung in y-Richtung eine Nullstelle hat. Durch die Positionierung der Einspannelemente in den Schwingungsknoten der Biegeschwingung werden die an diesen Einspannelementen auftretenden Reibungsverluste minimiert.Piezo element 1 is provided, which do not exert a biasing force on the piezoelectric element 1. The elastic clamping elements 28 and 29 are not designed to absorb large forces. If the piezo element 1 hits the elastic clamping elements 28 and 29 during its vibrations, these act elastically on the piezo element 1 in the z direction and hold back the piezo element 1. By means of the electrical control, the piezo element 1 is then pressed against the clamping elements 24 or 25 acting in the y direction, which are provided to absorb larger forces. FIGS. 2c and 2d show the course of the amplitudes of the two orthogonal vibrations of the piezo element 1 in the x and y directions when the electric drive device is operated along the longitudinal direction x of the piezo element 1. FIG. 2c shows the course of the longitudinal vibration and FIG. 2d shows the course of the bending vibration. By superimposing these two orthogonal vibrations, the elliptic curve described above results, on which the tappet 3 moves. The clamping elements 24, 25, 28 and 29 are all arranged in the vibration node A of the bending vibration, ie at the points in the x direction at which the vibration in the y direction has a zero point. The positioning of the clamping elements in the vibration node of the bending vibration minimizes the friction losses that occur on these clamping elements.
Die Antriebsvorrichtung gemäß den Figuren 2a und 2b ist besonders für Applikationen geeignet, bei denen einerseits wenig Platz für das piezoelektrische Element zur Verfügung steht und andererseits eine hohe Verstellgenauigkeit gefordert ist. Die hohe Verstellgenauigkeit wird mittels des federnden Einspannelementes 25 gewährleistet, welche das Spiel zwischen den Einspannelementen 24,25,28 und 29 herausdrückt. Da die Einspannelemente 24,25,28 und 29 das zentrale Aufhängeelement 20 unterstützen, kann das zentrale Aufhängeelement 20 sehr dünn ausgeführt werden, so daß es nur wenig Piezovolumen beansprucht. Die Einspannelemente 24,25,28 und 29 verhindern insbesondere eine Rotation des Piezoelementes 1 sowohl um eine in y-Richtung als auch um eine in x-Richtung verlaufende Achse.The drive device according to FIGS. 2a and 2b is particularly suitable for applications in which on the one hand little space is available for the piezoelectric element and on the other hand a high adjustment accuracy is required. The high adjustment accuracy is ensured by means of the resilient clamping element 25, which expresses the play between the clamping elements 24, 25, 28 and 29. Since the clamping elements 24, 25, 28 and 29 support the central suspension element 20, the central suspension element 20 can be made very thin, so that it occupies only a small piezo volume. The clamping elements 24, 25, 28 and 29 in particular prevent rotation of the piezo element 1 both about an axis running in the y direction and about an axis running in the x direction.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung in Draufsicht. Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform gemäß den Figuren 2a und 2b. Daher sind auch die gleichen Bezugszeichen verwendet. Als einziger Unterschied zu der Ausführungsform gemäß den Figuren 2a und 2b weist die Ausführungsform gemäß Fig. 3 anstelle des federnden Einspannelementes 25 ein steifes Einspannelement 32 auf. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist somit das Piezoelement mittels der in y-Richtung wirkenden steifen Einspannelemente 24 und 32 sowie mittels der in Fig. 3 nicht gezeigten in z-Richtung wirkenden elastischen Einspannelemente 28 und 29 vorspannungsfrei in den zur Stoßrichtung (x-Richtung) senkrechten Richtungen (y,z) eingespannt. Bei Betrieb der Antriebsvorrichtung bewegt sich das Piezoelement 1 relativ zu den Einspannelementen 24,32,28 und 29 in der x- Richtung. Diese Bewegung in x-Richtung wird bei der Anordnung gemäß Fig. 3 am Ort der Einspannelemente 24,32,28 und 29 aufgrund der gleitenden Ausführung der Einspannelemente nicht behindert. Dies erhöht den Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung im Vergleich zu derFig. 3 shows an alternative embodiment of the drive device according to the invention in plan view. The embodiment according to FIG. 3 essentially corresponds to the embodiment according to FIGS. 2a and 2b. The same reference numbers are therefore used. As the only difference from the embodiment according to FIGS. 2a and 2b, the embodiment according to FIG. 3 has a rigid clamping element 32 instead of the resilient clamping element 25. In the embodiment according to FIG. 3, the piezo element is thus free of bias in the y-directional rigid clamping elements 24 and 32 as well as by means of the elastic clamping elements 28 and 29 not shown in FIG. Direction) in vertical directions (y, z). When the drive device is in operation, the piezo element 1 moves in the x direction relative to the clamping elements 24, 32, 28 and 29. This movement in the x direction occurs in the arrangement according to FIG. 3 at the location of the clamping elements 24, 32, 28 and 29 due to the sliding design of the clamping elements not disabled. This increases the efficiency of the drive device compared to that
Antriebsvorrichtung gemäß den Figuren 2a und 2b. Infolge des Spiels zwischen denDrive device according to Figures 2a and 2b. As a result of the game between the
Einspannelementen 24,32,28 und 29 muß jedoch eine geringere Verstellgenauigkeit in Kauf genommen werden. Fig. 4 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Rahmen 40, der zur Aufhängung und Einspannung eines nicht dargestellten piezoelektrischen Elementes vorgesehen ist. Mittels des Rahmens 40 kann beispielsweise die in der Fig. 3 dargestellte Aufhängung undClamping elements 24, 32, 28 and 29, however, a lower adjustment accuracy must be accepted. Fig. 4 shows a perspective view of a frame 40 which is provided for the suspension and clamping of a piezoelectric element, not shown. By means of the frame 40, for example, the suspension shown in FIG. 3 and
Einspannung des piezoelektrischen Elementes 1 auf besonders vorteilhafte Weise realisiert werden. Der Rahmen 40 weist ein rechteckförmiges Grundgestell 41 mit vier Schenkeln 41a,41b,41cund 41d auf. In der Mitte des Schenkels 41a ist der kreisförmige Bolzen 21 gemäß Fig. 3 befestigt. An den gegenüberliegenden Ecken sind das erste steife Einspannelement 24 und das zweite steife Einspannelement 32 befestigt. An dem ersten steifen Einspannelement 24 ist seitlich abstehend das elastische Einspannelement 28 sowie an dem zweiten steifen Einspannelement 32 das elastische Einspannelement 29 befestigt. Die elastischen Einspannelemente 28 und 29 sind als federnde Nasen ausgebildet, welche nicht zur Aufnahme großer Kräfte ausgelegt sind. Vielmehr haben die elastischen Einspannelemente 28 und 29 die Aufgabe, bei Bewegungen des Piezoelementes in der z-Richtung das Piezoelement in der z- Richtung etwas zurückzuhalten, bis es, verursacht durch die elektrische Ansteuerung, an den steifen Einspannelementen 24 und 32 zum Anschlag kommt. Die steifen Einspannelemente 24 und 32 sind zur Aufnahme größerer Kräfte ausgelegt. Der kreisförmige Bolzen 21 ist zur Befestigung in dem kreisförmigen Loch 22 gemäß Fig. 3 vorgesehen. Der Rahmen 40 ist verschiebbar in der x-Richtung in dem Gehäuse 4 der Antriebsvorrichtung gelagert, wobei in der y-Richtung nicht dargestellte Führungen vorzusehen sind. In der x-Richtung ist der Rahmen 40 mittels der Vorspannfeder 23 gegen das Gehäuse 4 vorgespannt. Die Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 und 2 lassen sich in äquivalenter Weise auch mittels eines Einbaurahmens realisieren.Clamping of the piezoelectric element 1 can be realized in a particularly advantageous manner. The frame 40 has a rectangular base frame 41 with four legs 41a, 41b, 41c and 41d. The circular bolt 21 according to FIG. 3 is fastened in the middle of the leg 41a. The first rigid clamping element 24 and the second rigid clamping element 32 are fastened to the opposite corners. On the first rigid clamping element 24, the elastic clamping element 28 projects laterally, and on the second rigid clamping element 32 the elastic clamping element 29 is fastened. The elastic clamping elements 28 and 29 are designed as resilient lugs, which are not designed to absorb large forces. Rather, the elastic clamping elements 28 and 29 have the task of restraining the piezo element somewhat in the z direction when the piezo element moves in the z direction until, due to the electrical actuation, the rigid clamping elements 24 and 32 stop. The rigid clamping elements 24 and 32 are designed to absorb larger forces. The circular bolt 21 is provided for fastening in the circular hole 22 according to FIG. 3. The frame 40 is slidably supported in the x-direction in the housing 4 of the drive device, wherein guides (not shown) are to be provided in the y-direction. In the x-direction, the frame 40 is prestressed against the housing 4 by means of the prestressing spring 23. The embodiments according to FIGS. 1 and 2 can also be implemented in an equivalent manner by means of a mounting frame.
Fig. 5 zeigt in perspektivischer Ansicht den Einbaurahmen 40 gemäß Fig. 4 zusammen mit dem an dem Rahmen 40 aufgehängten und eingespannten Piezoelement 1. Der kreisförmige Bolzen 21 des Rahmens 40 ist in dem kreisförmigen Loch 22 des Piezoelementes 1 befestigt. In der y-Richtung ist das Piezoelement 1 mittels der steifen Einspannelemente 24 und 32 eingespannt. In der z-Richtung ist das Piezoelement 1 mittels der elastischen Einspannelemente 28 und 29 eingespannt. Die Einspannelemente 24,32,28 und 29 sind so dimensioniert, daß sie im Ruhezustand des Piezoelementes 1 dieses nicht berühren. Auch bei den mikroskopischen Schwingungen des Piezoelementes 1 tritt im wesentlichen keine Reibung zwischen den steifen Einspannelementen 24 und 32 und dem Piezoelement 1 auf, da sich die steifen Einspannelemente 24 und 32 an den Knoten der Biegeschwingung desFIG. 5 shows a perspective view of the installation frame 40 according to FIG. 4 together with the piezo element 1 suspended and clamped on the frame 40. The circular bolt 21 of the frame 40 is fastened in the circular hole 22 of the piezo element 1. The piezo element 1 is clamped in the y direction by means of the rigid clamping elements 24 and 32. The piezo element 1 is clamped in the z direction by means of the elastic clamping elements 28 and 29. The clamping elements 24, 32, 28 and 29 are dimensioned such that they do not touch the piezo element 1 in the idle state. In the case of the microscopic vibrations of the piezo element 1, essentially none occurs Friction between the rigid clamping elements 24 and 32 and the piezo element 1, since the rigid clamping elements 24 and 32 at the nodes of the bending vibration of the
Piezoelementes 1 befinden. Daher treten bei den mikroskopischen Schwingungen desPiezo element 1 are. Therefore, the microscopic vibrations of the
Piezoelementes 1 im wesentlichen keine Reibungskräfte zwischen dem Piezoelement 1 und den Einspannelementen 24,32,28 und 29 auf. Die Einspannung und Aufhängung desPiezo element 1 has essentially no frictional forces between the piezo element 1 and the clamping elements 24, 32, 28 and 29. The clamping and suspension of the
Piezoelementes 1 mittels des Rahmen 40 hat insbesondere den Vorteil, daß der Abstand D zwischen dem kreisförmigen Bolzen 21 und den steifen Einspannelementen 24 und 32 auch bei Verschleiß des Stößels 3 immer konstant bleibt. Dadurch wird gewährleistet, daß auch beiPiezo element 1 by means of the frame 40 has the particular advantage that the distance D between the circular pin 21 and the rigid clamping elements 24 and 32 always remains constant even when the plunger 3 is worn. This ensures that even at
Verschleiß des Stößels 3 sich die steifen Einspannelemente 24 und 32 immer in den Schwingungsknoten der Biegeschwingung des Piezoelementes 1 befinden. Damit wird während der gesamten Betriebsdauer der elektrischen Antriebsvorrichtung gewährleistet, daß keine Reibungskräfte zwischen den steifen Einspannelementen 24 und 32 und dem Piezoelement 1 auftreten. Dies gewährleistet einen gleichbleibend hohen Wirkungsgrad.Wear of the plunger 3, the rigid clamping elements 24 and 32 are always located in the vibration nodes of the bending vibration of the piezo element 1. This ensures that no frictional forces occur between the rigid clamping elements 24 and 32 and the piezo element 1 during the entire operating time of the electrical drive device. This ensures a consistently high level of efficiency.
Die Anwendung einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung bei einem CD- Laufwerk ist in Fig. 6 dargestellt. Bei solchen Laufwerken muß ein mit einem Lese-The use of a drive device according to the invention in a CD drive is shown in FIG. 6. With such drives, one with a read
/Schreibkopf 53,54 versehener Arm 52 in radialer Richtung über eine CD 51 bewegt werden, welche von einem Motor 50 angetrieben ist. Der Arm 52 ist auf einer um eine Drehachse 56 drehbaren Welle 55 angeordnet, die von einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung angetrieben wird. Hierzu ist ein Piezoelement 1 in einem Gehäuse 4 angeordnet, welches gegen die Welle 55 vorgespannt ist. Über den Stößel 3 wird eine Kraft auf die Welle 55 übertragen, welche dadurch je nach Ansteuerung des Piezoelementes 1 in beiden Drehrichtungen drehbar ist, so daß sich der Arm 52 in der gewünschten Richtung über die CD 51 bewegt./ Write head 53, 54 provided arm 52 can be moved in the radial direction via a CD 51 which is driven by a motor 50. The arm 52 is arranged on a shaft 55 which is rotatable about an axis of rotation 56 and is driven by a drive device according to the invention. For this purpose, a piezo element 1 is arranged in a housing 4, which is biased against the shaft 55. Via the plunger 3, a force is transmitted to the shaft 55, which can be rotated in both directions of rotation depending on the control of the piezo element 1, so that the arm 52 moves in the desired direction via the CD 51.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines CD-Laufwerks mit einer piezoelektrischen Antriebsvorrichtung 65. Dabei ist der Lese-/Schreibkopf hinter einer Linse 60 verborgen. Die gesamte Lese-/Schreibeinheit ist auf einem Schlitten 61 untergebracht und wird mittels der piezoelektrischen Antriebsvorrichtung 65 entlang zweier Führungen 62,63 linear in radialer Richtung der CD 51 bewegt. Dabei kann das piezoelektrische Antriebselement 65 fest im Gehäuse des CD-Laufwerks eingebaut sein und über den Stößel 3 gegen den Schlitten 61 stoßen und diesen bewegen.FIG. 7 shows a further embodiment of a CD drive with a piezoelectric drive device 65. The read / write head is hidden behind a lens 60. The entire read / write unit is accommodated on a slide 61 and is moved linearly in the radial direction of the CD 51 by means of the piezoelectric drive device 65 along two guides 62, 63. In this case, the piezoelectric drive element 65 can be permanently installed in the housing of the CD drive and can push against the slide 61 and move the slide 61.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 8 gezeigt, bei der die piezoelektrische Antriebseinheit 65 auf dem Schlitten 61 angebracht ist. Der Stößel 3 stößt gegen ein Teil des Laufwerkgehäuses 64, und die piezoelektrische Antriebsvorrichtung 65 und der Schlitten 61 bewegen sich gemeinsam Another embodiment is shown in FIG. 8, in which the piezoelectric drive unit 65 is mounted on the carriage 61. The plunger 3 abuts a part of the drive case 64, and the piezoelectric drive device 65 and the carriage 61 move together

Claims

PATENTANSPRÜCHE: PATENT CLAIMS:
1. Antriebsvorrichtung mit wenigstens einem im wesentlichen quaderförmigen piezoelektrischen Element und mit Mitteln zur Erzeugung einer Schwingung des piezoelektrischen Elements in einer Schwingungsebene (x/y-Ebene), wobei an wenigstens einer Mantelfläche des piezoelektrischen Antriebselementes ein Stößel zum Aufbringen einer Stoßkraft in einer Stoßrichtung (x-Richtung) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Volumens des Piezoelementes ausschließlich ein im Zentrum des Piezoelementes angeordnetes zentrales Aufhängeelement vorgesehen ist und daß das zentrale Aufhängeelement zum Aufbringen einer Vorspannkraft in der Stoßrichtung vorgesehen ist.1.Drive device with at least one essentially cuboid piezoelectric element and with means for generating a vibration of the piezoelectric element in a vibration plane (x / y plane), a plunger for applying an impact force in a direction of impact on at least one lateral surface of the piezoelectric drive element ( x direction) is provided, characterized in that only a central suspension element arranged in the center of the piezo element is provided within the volume of the piezo element and that the central suspension element is provided for applying a pretensioning force in the direction of impact.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das2. Drive device according to claim 1, characterized in that the
Piezoelement mittels zur Einwirkung auf die Mantelflächen vorgesehener Einspannelemente in den zur Stoßrichtung (x-Richtung) senkrechten Richtungen (y, z) eingespannt ist.Piezo element is clamped in the directions (y, z) perpendicular to the direction of impact (x direction) by means of clamping elements provided for acting on the lateral surfaces.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement mittels der Einspannelemente vorspannungsfrei in den zur Stoßrichtung (x- Richtung) senkrechten Richtungen (y, z) eingespannt ist.3. Drive device according to claim 2, characterized in that the piezo element is clamped by means of the clamping elements without bias in the directions perpendicular to the joint direction (x direction) (y, z).
4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement mittels einer Vorspannkraft zwischen den Einspannelementen eingespannt ist.4. Drive device according to claim 2, characterized in that the piezo element is clamped between the clamping elements by means of a biasing force.
5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannelemente jeweils in den Schwingungsknoten der Biegeschwingung des Piezoelementes angeordnet sind.5. Drive device according to claim 2, characterized in that the clamping elements are each arranged in the vibration node of the bending vibration of the piezo element.
6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß benachbart zu den Mantelflächen des Piezoelementes zur Begrenzung der Bewegung des piezoelektrischen Elementes in der y-Richtung ein erstes Paar von Einspannelementen und zur Begrenzung der Bewegung des piezoelektrischen Elementes in der z-Richtung ein zweites Paar von Einspannelementen vorgesehen sind. 6. Drive device according to claim 2, characterized in that adjacent to the lateral surfaces of the piezo element to limit the movement of the piezoelectric element in the y direction, a first pair of clamping elements and to limit the movement of the piezoelectric element in the z direction, a second pair of clamping elements are provided.
7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich eines der Einspannelemente in den zur Stoßrichtung (x-Richtung) senkrechten Richtungen (y,z) zur Aufbringung einer Vorspannkraft vorgesehen ist.7. Drive device according to claim 4, characterized in that only one of the clamping elements in the directions perpendicular to the push direction (x direction) (y, z) is provided for applying a biasing force.
8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar der Einspannelemente elastisch ausgebildet ist, daß das eine Einspannelement des anderen Paares steif ausgebildet ist und daß das andere Einspannelement des anderen Paares zur Aufbringung einer Vorspannkraft vorgesehen ist.8. Drive device according to claim 6, characterized in that a pair of the clamping elements is elastic, that the one clamping element of the other pair is rigid and that the other clamping element of the other pair is provided for applying a biasing force.
9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufhängeelement und die Einspannelemente als einstückiger Rahmen ausgebildet sind.9. Drive device according to claim 2, characterized in that the suspension element and the clamping elements are designed as a one-piece frame.
10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zentrum des piezoelektrischen Elementes ein Loch vorgesehen ist, in dem ein10. Drive device according to claim 1, characterized in that a hole is provided in the center of the piezoelectric element in which a
Befestigungsstift angeordnet ist, und daß die Vorspannkraft in der Stoßrichtung an dem Befestigungsstift angreift.Fastening pin is arranged, and that the biasing force acts on the fastening pin in the direction of impact.
11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen zwei sich gegenüberliegende, in y-Richtung steife Einspannungen am Ort eines11. Drive device according to claim 9, characterized in that the frame two opposite, rigid in the y-direction clamps at the location of a
Knotens der Biegeschwingung aufweist und daß der Befestigungstift in dem Loch des piezoelektrischen Elementes sowohl in der Stoßrichtung (x-Richtung) als auch in der y- Richtung steif befestigt ist.Knotens of the bending vibration and that the fastening pin in the hole of the piezoelectric element is rigidly fixed both in the direction of impact (x direction) and in the y direction.
12. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das12. Drive device according to claim 1, characterized in that the
Piezoelement auf einer sich parallel zur Schwingungsebene (x/y-Ebene) erstreckenden Mantelfläche vier Ansteuerelektroden aufweist und daß vier Kontaktelemente für die Ansteuerelektroden etwa in den Schwingungsknoten der in Stoßrichtung (x) verlaufenden Biegeschwingung des Piezoelements oder etwa mittig zwischen den Mantelflächen des Piezoelements angeordnet sind.Piezo element on a lateral surface extending parallel to the vibration plane (x / y plane) has four control electrodes and that four contact elements for the control electrodes are arranged approximately in the vibration nodes of the bending vibration of the piezo element running in the direction of impact (x) or approximately in the middle between the lateral surfaces of the piezo element .
13. Verwendung des Motors nach Anspruch 1 zum Antrieb eines Elements in zur13. Use of the motor according to claim 1 for driving an element in
Stoßrichtung (x) senkrechter Richtung (y) oder eines um eine senkrecht zur Schwingungsebene (x/y-Ebene) verlaufende Drehachse drehbaren Elements. Thrust direction (x) vertical direction (y) or an element rotatable about an axis of rotation perpendicular to the vibration plane (x / y plane).
14. Elektronisches Gerät zum Lesen von auf einem Datenträger gespeicherten Informationen und/oder zum Schreiben von Informationen auf einen Datenträger, insbesondere einen optischen Datenträger wie eine CD oder eine DVD, mit einer Lese- und oder Schreibeinheit, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät eine elektrische14. Electronic device for reading information stored on a data carrier and / or for writing information on a data carrier, in particular an optical data carrier such as a CD or a DVD, with a reading and / or writing unit, characterized in that the device has an electrical
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 zum Antrieb der Lese- und/oder Schreibeinheit aufweist.Drive device according to claim 1 for driving the reading and / or writing unit.
15. Elektrischer Rasierer mit einem rotierenden Scherkopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Rasierer eine elektrische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 zum Antrieb des Scherkopfes aufweist.15. An electric shaver with a rotating shaving head, characterized in that the shaver has an electric drive device according to claim 1 for driving the shaving head.
16. Elektronenmikroskop mit einem verstellbaren Positioniertisch zur Positionierung eines zu untersuchenden Objektes, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung des Positioniertisches eine Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgesehen ist. 16. Electron microscope with an adjustable positioning table for positioning an object to be examined, characterized in that a drive device according to claim 1 is provided for adjusting the positioning table.
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