LT6254B - Rotational movement piezoelectric actuator - Google Patents

Rotational movement piezoelectric actuator Download PDF

Info

Publication number
LT6254B
LT6254B LT2014063A LT2014063A LT6254B LT 6254 B LT6254 B LT 6254B LT 2014063 A LT2014063 A LT 2014063A LT 2014063 A LT2014063 A LT 2014063A LT 6254 B LT6254 B LT 6254B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
rotor
ring
shaped
electrodes
piezoelectric actuator
Prior art date
Application number
LT2014063A
Other languages
Lithuanian (lt)
Other versions
LT2014063A (en
Inventor
Ramutis Bansevičius
Ignas Grybas
Algimantas Bubulis
Vytautas JURĖNAS
Original Assignee
Kauno technologijos universitetas
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 Kauno technologijos universitetas filed Critical Kauno technologijos universitetas
Priority to LT2014063A priority Critical patent/LT6254B/en
Publication of LT2014063A publication Critical patent/LT2014063A/en
Publication of LT6254B publication Critical patent/LT6254B/en

Links

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

The invention relates to devices for high-resolution angular positioning and measurement system, including positioning devices of optical elements. Rotating movement piezoelectric actuator comprises a frame (1), equipped with a ring-shaped piezoelectric element (3) with electrodes on which upper flat surface mounted three abrasion-resistant supports (4) cooperating with the disc-shaped rotor (5), in mentioned actuator is a newly installed a disc spring (2) which outer portion of the perimeter attached to the ring-shaped piezoelectric element and its central part is rigidly fixed in the body.

Description

11

LT 6254 B Išradimas yra priskiriamas prietaisų sričiai, konkrečiai aukštos skyros kampinio pozicionavimo ir matavimo sistemoms, tame tarpe optinių elementų pozicionavimo įrenginiams.The invention relates to a range of devices, in particular high-resolution angular positioning and measuring systems, including positioning devices for optical elements.

Yra žinomas pozicionavimo įrenginys, kuriame sukamąjį judesį formuoja pjezokeraminis žiedas su elektrodais, įtvirtintas korpuse ir, panaudojant kontaktinį žiedą, trinčiai atsparias atramas, maža trintimi pasižyminčią atramą (su spyruokle) bei magnetines atramas, išoriniu žiediniu paviršiumi kontaktuojantis su varomąja analogiškos formos grandimi. Elektrodai prijungti prie aukšto dažnio maitinimo šaltinio (žiūr. LT patento paraiška Nr. 2013 058).There is a known positioning device in which a rotary motion is formed by a piezo-ceramic ring with electrodes attached to the housing and by means of a contact ring, abrasion-resistant supports, a low-abrasion support (with spring), and magnetic supports on the outer ring surface in contact with the drive chain of the analogous form. Electrodes connected to high frequency power supply (see LT patent application 2013 058).

Nurodytame įrenginyje naudojami sužadinti bėgančios bangos virpesiai, perduodami iš pjezoelemento į rotorių dviejose vietose (trinčiai atspariose atramose), išdėstytose nesimetriškai rotoriaus sukimosi ašiai, todėl varomosios grandies judesys nėra tolygus, o pozicionavimo tikslumas nėra užtikrinamas.The excited running wave oscillations used in the specified device are transmitted from the piezoelectric element to the rotor at two locations (abrasion resistant supports) arranged asymmetrically on the rotor axis of rotor, so that the motion of the drive chain is not uniform and the positioning accuracy is not assured.

Yra žinoma sukamojo judesio pavara, susidedanti iš korpuso, kurioje įmontuotas žiedo formos pjezokeraminis elementas su elektrodais, ant kurio viršutinio plokščio paviršiaus pritvirtintos trinčiai atsparios atramos, ir rotoriaus, kuris per žiedo formos elastinį elementą sujungtas su velenu, esančiu guolinėse atramose. Pjezokeraminio elemento elektrodai yra prijungti prie aukšto dažnio maitinimo šaltinio (žiūr. JAV patentas Nr. 6765335 B2, H01L41/08; 2004-07-20).There is known a rotary motion actuator consisting of a housing incorporating a ring-shaped piezoceramic element with electrodes on which an abrasion-resistant support is mounted on the upper flat surface and a rotor which is coupled to the shaft support via a ring-shaped elastic member. Piezoceramic element electrodes are connected to a high frequency power supply (see U.S. Patent No. 6,665,335 B2, H01L41 / 08; 2004-07-20).

Nurodytame prototipe sukamasis veleno judesys atliekamas formuojamais stovinčios bangos virpesiais, elektriniu būdu sužadinamais žiedo formos pjezokeraminio elemento, kurio viršutinio plokščio paviršiaus visi taškai juda elipsinėmis trajektorijomis. Panaudojant tarpinius elementus, mikrovirpesiai yra perduodami į minėtos formos rotorių bei veleną. Žiedo formos elastinis elementas, kuriuo rotorius sujungtas su velenu, sąlygoja kampinio poslinkio paklaidų atsiradimą tarp rotoriaus ir veleno, o tai mažina pozicionavimo tikslumą, o sudėtingi konstrukcijos tarpiniai elementai, apsunkina gamybos technologiją. Išradimo tikslas - pozicionavimo tikslumo padidinimas ir konstrukcijos supaprastinimas. Išradimo tikslas pasiekiamas tuo, kad sukamojo judesio pjezoelektrinė pavara, kurią sudaro korpusas ir jame esantis žiedo formos pjezokeraminis elementas su elektrodais, prijungtais prie aukšto dažnio maitinimo šaltinio, bei 2In the prototype indicated, the rotary shaft movement is performed by the formation of stationary wave oscillations, electrically excited by a ring-shaped piezoceramic element, with all points of the upper flat surface moving by elliptical trajectories. By using the intermediate elements, the microveses are transmitted to a rotor and shaft of said form. The ring-shaped elastic member, with which the rotor is connected to the shaft, causes the angular displacement errors to occur between the rotor and the shaft, which reduces positioning accuracy, and complicated intermediate elements of the construction complicate the manufacturing technology. The object of the invention is to increase positioning accuracy and simplify construction. The object of the invention is achieved by means of a rotary motion piezoelectric actuator comprising a housing and a ring-shaped piezoceramic element with electrodes connected to a high frequency power supply;

LT 6254 B tampriai pritvirtintas prie korpuso disko formos spyruokle, kurios centrinė dalis yra nejudamai įtvirtinta korpuse, o išorinė dalis visu perimetru pritvirtinta prie žiedo formos pjezokeraminio elemento apatinio paviršiaus. Pjezokeraminio elemento viršutinis paviršius trimis vienoje plokštumoje vienodu kampu pavaros centrinės (sukimosi) ašies (Z kryptimi) atžvilgiu išdėstytomis trinčiai atspariomis atramomis kontaktuoja su rotoriumi. Cilindro formos rotoriaus ašelė su sriegiu apatiniame gale yra standžiai įtvirtinta dvejose precizinėse guolinėse atramose, atskirtose įvore, kurios centruoja rotorių jo sukimosi ašies ir tai ašiai statmenos plokštumos atžvilgiu. Vienodą žiedo formos pjezokeraminio elemento prispaudimo prie rotoriaus jėgą sukuria elastinga disko formos spyruoklė, kuri apsaugo visą sistemą nuo galimo susisukimo judesio rotoriaus kampinio poslinkio metu. (varžai reguliuoti yra naudojama poveržlė su veržle, esanti rotoriaus ašelės apatiniame gale. Minėtos spyruoklės bei reguliuojamos (varžos derinys leidžia optimaliai subalansuoti tiek radialinės, tiek ašinės krypties apkrovas, kas užtikrina rotoriaus pozicionavimo tikslumą jo sukimosi ašies atžvilgiu. Pavaroje nenaudojami sužadinti bėgančios bangos virpesiai, todėl ženkliai supaprastinama visos sistemos konstrukcija ir eliminuojamos galimos pozicionavimo tikslumo paklaidos. Išradimas paaiškinamas brėžiniu, kuriame pavaizduota principinė pavaros schema (pjūvis A-A, pjūvis B-B). įrenginį sudaro korpusas 1 su jame įtvirtinta elastiška disko formos spyruokle 2, ant kurios viršutinio paviršiaus standžiai pritvirtintas žiedo formos pjezokeraminis elementas 3 su trimis vienoje plokštumoje išdėstytomis trinčiai atspariomis atramomis 4 kontaktuoja su rotoriumi 5. Ant žiedo formos pjezokeraminio elemento 3 esančios atramos 4 centrinės ašies atžvilgiu išdėstytos vienodu kampu. Rotoriaus 5 ašelė su sriegiu apatiniame gale 6 yra standžiai įtvirtinta guolinėse atramose 7, atskirtose įvore 8. Apatinė guolinės atramos 7 dalis, panaudojant poveržlę 9, kontaktuoja su veržle 10.EN 6254 B is firmly attached to the casing disk-shaped spring, the central part of which is fixedly fixed in the housing, and the outer part is attached to the lower surface of the ring-shaped piezo-ceramic element on the perimeter. The top surface of the piezoceramic element contacts the rotor with three abrasion-resistant supports (in the same plane in the direction of rotation) (Z) on one plane in the same plane. The cylindrical rotor axis with a thread at the lower end is rigidly secured in two precision bearing supports separated by a bush which center the rotor with respect to its axis of rotation and a plane perpendicular to that axis. The uniform force of the ring-shaped piezoceramic compression of the rotor is created by an elastic disc-shaped spring which protects the entire system from possible twisting motion during angular displacement of the rotor. (the resistance is adjusted by a washer with a nut at the bottom end of the rotor axis. The above springs are adjustable (the combination of resistance allows for optimal balancing of both radial and axial loads, which ensures rotor positioning with respect to its rotational axis. The actuator does not use excited oscillating wave oscillations; The invention is illustrated by a drawing depicting a basic drive diagram (section AA, section BB), comprising a housing 1 with an elastic disc-shaped spring 2 on which the ring is rigidly attached to the upper surface. shape piezoceramic element 3 with three friction-resistant abutments 4 arranged in one plane contacting the rotor 5. The supports 4 on the ring-shaped piezoceramic element 3 with respect to the central axis The rotor axis 5 with the thread at the lower end 6 is rigidly secured in the bearing supports 7 separated by the bush 8. The lower part of the bearing support 7, with the washer 9, contacts the nut 10.

Pozicionavimas atliekamas taip. Į korpuse 1 esančio žiedo formos pjezokeraminio elemento 3 elektrodus tiekiant aukšto dažnio elektrinį signalą, žiedo formos pjezokeraminiame elemente 3 sužadinti stovinčios bangos virpesiai trimis vienoje plokštumoje vienodu kampu pavaros centrinės (sukimosi) ašies (Z kryptimi) atžvilgiu išdėstytomis trinčiai atspariomis atramomis 4 yra perduodami į rotorių 5. Rotoriaus 5 sukamąjį judesį 3Positioning is done as follows. By supplying the high frequency electrical signal to the electrodes of the ring-shaped piezo-element 3 in the casing 1, the oscillations of the wave-shaped piezoceramic element 3 in the three planes at an equal angle to the axis of rotation (Z) of the drive are transmitted to the rotor. 5. Rotor 5 rotary motion 3

LT 6254 B formuoja trinties jėga, veikianti tarp trinčiai atsparių atramų 4, virpančių elipsinėmis trajektorijomis, ir rotoriaus 5. Visų trinčiai atsparių atramų 4 viršutinių plokščių paviršių visi taškai juda elipsinėmis trajektorijomis, sukeltomis stovinčios bangos efekto. Elastinga disko formos spyruoklė 2, vienodai spaudžianti visą apatinį plokščią prie jos pritvirtinto žiedo formos pjezokeraminio elemento 3 paviršių, sukuria įvaržą tarp žiedo formos pjezokeraminio elemento 3 ir rotoriaus 5, kurio cilindro formos ašelė su sriegiu apatiniame gale 6 yra standžiai įtvirtinta dvejose precizinėse guolinėse atramose 7, atskirtose įvore 8. Pastarosios centruoja rotorių 5 jo sukimosi ašies ir tai ašiai statmenos plokštumos atžvilgiu. Rotoriaus ašelės 6 apatiniame gale esanti poveržlė 9 ir veržlė 10 reguliuoja pjezokeraminio elemento 3 prispaudimo prie rotoriaus 5 jėgą. Tokia pavaros konstrukcija leidžia padidinti jos standumą, tolygiai paskirstyti radialinės ir ašinės krypties apkrovas rotoriaus sukimosi ašies atžvilgiu bei padidinti pozicionavimo tikslumą. Visa tai lemia kartu su rotoriumi judančio pozicionuojamo objekto (brėžinyje nepavaizduotas) padėtį. Tiekiant aukšto dažnio įtampą į du pjezokeraminio elemento 3 elektrodus, rotorius 5 yra kryptingai sukamas plokštumoje XY. Norint pakeisti rotoriaus 5 sukimosi kryptį, į atitinkamus du pjezokeraminio elemento 3 elektrodus tiekiami elektriniai signalai sukeičiami vietomis.The LT 6254 B is formed by a frictional force acting between the abrasion-resistant supports 4, the elliptical trajectories and the rotor 5. All points of the surfaces of the upper plates of the abrasion-resistant supports 4 are moved by elliptical trajectories caused by a standing wave effect. The flexible disc-shaped spring 2, which equally presses the entire bottom flat surface of the ring-shaped piezoceramic element 3, creates a gap between the ring-shaped piezo-element 3 and the rotor 5 having a cylindrical shaft with a thread at the lower end 6 rigidly secured in the two precision bearing supports 7 separated by a bush 8. The latter center the rotor 5 with respect to its axis of rotation and the plane perpendicular to it. The washer 9 and the nut 10 at the lower end of the rotor axis 6 regulate the force of pressing of the piezoceramic element 3 on the rotor 5. Such a drive design makes it possible to increase its rigidity, evenly distribute radial and axial loads relative to the rotary axis of the rotor and increase positioning accuracy. All this determines the position of the positioning object (not shown in the drawing) moving with the rotor. When supplying a high frequency voltage to two electrodes of piezoceramic element 3, the rotor 5 is pivotally rotated in the plane XY. In order to change the direction of rotation of the rotor 5, the electrical signals supplied to the respective two electrodes of the piezoceramic element 3 are interchangeable.

Palyginus su prototipu, nauja konstrukcinių elementų visuma dėl to, kad elastiška disko formos spyruoklė 2 vienodai spaudžia žiedo formos pjezokeraminį elementą 3 prie rotoriaus 5 ir tokiu būdu sukuria įvaržą, kuri sumažina rotoriaus kampinio poslinkio paklaidą, kas padidina pozicionavimo tikslumą bei ženkliai supaprastina visos sistemos konstrukciją.Compared to the prototype, a new set of structural elements due to the elastic disc-shaped spring 2 equally presses the ring-shaped piezoceramic element 3 to the rotor 5, thereby creating a roll that reduces the rotor angular displacement, which increases positioning accuracy and significantly simplifies the overall system design .

Claims (1)

4 LT 6254 B Išradimo apibrėžtis Sukamojo judesio pjezoelektrinė pavara, susidedanti iš korpuso (1), kuriame įmontuotas žiedo formos pjezokeraminis elementas (3) su elektrodais, ant kurio viršutinio plokščio paviršiaus pritvirtintos trys trinčiai atsparios atramos (4), sąveikaujantis su disko formos rotoriumi (5), besiskiriantis tuo, kad pavaroje yra naujai sumontuota disko formos spyruoklė (2), kurios išorinė dalis visu perimetru pritvirtinta prie žiedo formos pjezokeraminio elemento (3) , o jos centrinė dalis yra nejudamai įtvirtinta korpuse (1).4 LT 6254 B Definition of the invention Rotary-motion piezoelectric actuator consisting of a housing (1) having a ring-shaped piezoceramic element (3) with electrodes on which three friction-resistant supports (4) interacting with the disc-shaped rotor are mounted on the upper flat surface (4). 5), characterized in that the actuator has a newly mounted disc-shaped spring (2), the outer part of which is attached to the ring-shaped piezoceramic element (3) and its central part is fixedly fixed in the housing (1).
LT2014063A 2014-04-28 2014-04-28 Rotational movement piezoelectric actuator LT6254B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2014063A LT6254B (en) 2014-04-28 2014-04-28 Rotational movement piezoelectric actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2014063A LT6254B (en) 2014-04-28 2014-04-28 Rotational movement piezoelectric actuator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2014063A LT2014063A (en) 2015-11-25
LT6254B true LT6254B (en) 2016-03-10

Family

ID=54547978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2014063A LT6254B (en) 2014-04-28 2014-04-28 Rotational movement piezoelectric actuator

Country Status (1)

Country Link
LT (1) LT6254B (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6765335B2 (en) 2001-06-12 2004-07-20 Physik-Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg Piezoelectric adjusting element
LT2013058A (en) 2013-05-31 2014-12-29 Kauno technologijos universitetas High - resolution piezoelectric angular positioning device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6765335B2 (en) 2001-06-12 2004-07-20 Physik-Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg Piezoelectric adjusting element
LT2013058A (en) 2013-05-31 2014-12-29 Kauno technologijos universitetas High - resolution piezoelectric angular positioning device

Also Published As

Publication number Publication date
LT2014063A (en) 2015-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070182281A1 (en) Exciting method for elastic vibration member and vibratory driving device
US7969637B1 (en) MEMS mirror driven by one motion with oscillations of different frequency for bidirectional rotation
TW201334391A (en) Ultrasonic motor and lens driving apparatus
JP2014508489A (en) Multi-arm smart material actuator with second stage
US20100148102A1 (en) Valves based on reversible piezoelectric rotary motor
CN102375200A (en) Radial adjusting device of adjustable optical element
JP2010094017A (en) Ultrasonic motor, and carrying apparatus with the same
JP5211463B2 (en) Vibration actuator
US20210226559A1 (en) Ultrasonic actuator
LT6254B (en) Rotational movement piezoelectric actuator
JPH04145881A (en) Ultrasonic motor
US8698375B2 (en) Vibration wave driving apparatus
JP5459192B2 (en) Vibration wave motor, lens barrel and camera
CN102594198B (en) Oscillator holding mechanism, oscillation motor, and lens driving device
LT6129B (en) High - resolution piezoelectric angular positioning device
JP2019213255A (en) Rotation-linear motion conversion device
US20230063046A1 (en) Rotation actuating device and method for operating a rotation actuating device of this type
KR100380821B1 (en) Angular moving apparatus having piezo-electric element
JP2010166720A (en) Drive unit of ultrasonic motor
EP2394081A2 (en) Valves based on reversible piezoelectric rotary motor
JP2023068228A (en) Driving device and robot
JP2023068229A (en) Driving device and robot
LT6206B (en) Device for contact zone diagnostics of piezoelectric motors
CN113489368B (en) Angular displacement inertia type piezoelectric actuator
JP2012200050A (en) Motor device and robot apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Patent application published

Effective date: 20151125

FG9A Patent granted

Effective date: 20160310

MM9A Lapsed patents

Effective date: 20180428