LT6807B - Piezoelectric rotary motion drive and mounting method thereof - Google Patents
Piezoelectric rotary motion drive and mounting method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- LT6807B LT6807B LT2020028A LT2020028A LT6807B LT 6807 B LT6807 B LT 6807B LT 2020028 A LT2020028 A LT 2020028A LT 2020028 A LT2020028 A LT 2020028A LT 6807 B LT6807 B LT 6807B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- plates
- rotor
- piezoelectric
- actuator
- drive
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 18
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 14
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 5
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000012858 resilient material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
Description
IŠRADIMO SRITISFIELD OF THE INVENTION
Išradimas priskiriamas elektro-mechaninių ir mechatroninių sistemų sritims. Tai mažatūrė sukamojo judesio pavara, tinkama montuoti kartu su elektronikos komponentais vienoje spausdintinėje plokštėje (PCB) ir gali būti taikoma tiksliose pozicionavimo ir nukreipimo sistemose, tokiose kaip optinių lęšių, filtrų pozicionavimo ar lazerio spindulio nukreipimo sistemose.The invention belongs to the fields of electro-mechanical and mechatronic systems. It is a small rotary motion drive suitable for installation with electronic components on a single printed circuit board (PCB) and can be used in precision positioning and guidance systems such as optical lenses, filter positioning or laser beam guidance systems.
TECHNIKOS LYGISBACKGROUND OF THE INVENTION
Klasikinių elektromagnetinių pavarų taikymas, elektronikos ar mechatronikos sistemose pasižyminčiose dideliu elektronikos komponentų tankiu ir mažu bendru sistemos tūriu, sukuria nepageidaujamą elektromagnetinių laukų poveikį jautrioms elektronikos sistemoms, mažina elektronikos sistemų patikimumą, todėl reikia spręsti elektromagnetinės taršos poveikio problemas. Taip pat, dėl technologinių ir konstrukcinių elektromagnetinių pavarų ypatumų, bendras mechatroninės sistemos tūris negali būti lengvai mažinamas, nors elektronikos komponentai gali būti lengvai sutankinami. Taigi, pavaros taikymo išplėtimas apribotas bendru sistemos užimamu tūriu, kuris yra įtakojamas elektromagnetinių pavarų trūkumais. Viena iš mokslinių tyrimų krypčių yra sumažinti elektronikos ar mechatronikos sistemų tūrį ir minimizuoti elektromagnetinės taršos įtaką didelio tankumo elektronikos sistemose kuriant naujo tipo mažatūres, pjezoelektrines pavaras, kuriose sukamasis judesys sukuriamas ne elektromagnetinių laukų, o statoriaus aukšto dažnio mechaninių virpesių pagalba. Dabartiniu metu sparčiai besivystant elektronikos ir mechatronikos sistemoms, tokio tipo pjezoelektrinių pavarų kūrimui skiriamas ypatingas dėmesys.The application of classical electromagnetic drives in electronic or mechatronic systems with high density of electronic components and low total system volume creates undesirable effects of electromagnetic fields on sensitive electronic systems, reduces the reliability of electronic systems, and therefore the problems of electromagnetic pollution need to be addressed. Also, due to the technological and design features of electromagnetic drives, the total volume of the mechatronic system cannot be easily reduced, although the electronic components can be easily compacted. Thus, the extension of the drive application is limited by the total volume occupied by the system, which is affected by the shortcomings of the electromagnetic drives. One of the research directions is to reduce the volume of electronic or mechatronic systems and to minimize the influence of electromagnetic pollution in high-density electronic systems by developing a new type of low-volume, piezoelectric drives in which rotational motion is generated by stator high-frequency mechanical vibrations instead of electromagnetic fields. With the current rapid development of electronic and mechatronic systems, special attention is being paid to the development of this type of piezoelectric actuator.
Patentinėje paraiškoje JPH11235060A / patente JP3142811B2 (paskelbtoje 1999 metais) aprašyta pjezoelektrinė sukamojo judesio pavara, sudaryta iš trijų „L“formos gembių junginio su netaisyklingu skerspjūviu. Trys „L“-formos gembės yra tampriai tarpusavyje sujungtos trumposiomis savo dalimis, taip sudarydamos neišardomą statoriaus konstrukciją. Pjezoelektrines plokštelės, skirtos žadinti gembių lenkimo virpesius, yra sumontuotos apačioje kiekvienos „L“-formos gembės. Rotorius yra montuojamas viršutinėje statoriaus dalyje ir j statorių remiasi trejomis kontaktinėmis grupėmis. Rotoriaus prispaudimo jėga kontroliuojama keičiant nuolatinio magneto, kuris yra sumontuotas apačioje statoriaus, poziciją. Veikiant pjezoelektrines plokšteles harmoniniu signalu, sužadinami sinchroniniai trijų „L“formos gembių lenkimo virpesiai, kurių dėka sukuriamas rotoriaus sukamasis judesys, o keičiant nuolatinio magneto, atsakingo už rotoriaus prispaudimo jėgą, poziciją, gali būti keičiamas sukimosi greitis ir momentas. Kita vertus, nuolatinio magneto taikymas sistemoje nesprendžia techninių problemų, susijusiu su magnetinių laukų poveikiu didelio tankio elektronikos sistemoms.JPH11235060A / JP3142811B2 (published 1999) describes a piezoelectric rotary actuator consisting of a combination of three L-shaped arms with an irregular cross-section. The three L-shaped arms are tightly connected to each other by their short parts, thus forming an indestructible stator structure. Piezoelectric plates to excite the bending oscillations of the arms are mounted at the bottom of each L-shaped arm. The rotor is mounted on the upper part of the stator and the stator rests on three contact groups. The clamping force of the rotor is controlled by changing the position of the permanent magnet, which is mounted on the bottom of the stator. By acting on a piezoelectric plate with a harmonic signal, synchronous bending oscillations of the three L-shaped arms are induced, which creates a rotational movement of the rotor, and by changing the position of the permanent magnet responsible for the rotating force, the rotational speed and torque can be changed. On the other hand, the application of a permanent magnet in a system does not solve the technical problems associated with the effects of magnetic fields on high-density electronic systems.
Patente CN105634328B (paskelbtame 2016 metais) aprašyta pjezoelektrinė sukamojo judesio pavara, sudaryta iš dviejų stačiakampių plokštelių ir žiedo, kurie tarpusavyje yra tampriai sujungti. Tarp dviejų stačiakampių plokštelių ašių yra sudarytas 90° kampas. Ant abiejų, stačiakampių plokštelių plokščių paviršių yra pritvirtintos pjezoelektrines plokštelės, kurios skirtos sužadinti bėgančios bangos tipo mechaninius virpesius žiede. Žiedo centre patalpintas sferinis rotorius, kuris paveiktas bėgančios bangos tipo virpesiais, sukuria sukamąjį judesį. Bėgančios bangos tipo virpesiams statoriuje sužadinti naudojami du harmoniniai elektriniai signalai, kurių fazių skirtumas yra π. Siekiant pakeisti sukamojo judesio kryptį, žadinimo signalų fazės turi būti pakeistos į priešingas. Pavaros tvirtinimas realizuotas nejudamai įtvirtinant stačiakampių plokštelių laisvuosius galus. Toks tvirtinimo būdas slopina pjezoelektrines pavaros virpesius ir mažina pavaros dinaminių charakteristikų reikšmes. Patente rotoriaus prispaudimo sistema nėra aprašyta, bet galima numanyti, kad rotoriaus prispaudimas realizuojamas panaudojant rotoriaus svorio jėgą. Tokio tipo pavara gali būti montuojama kartu su elektronikos elementais spausdintinėje plokštėje, bet dideli rotoriaus gabaritai didina bendrą sistemos tūrį.Patent CN105634328B (published in 2016) describes a piezoelectric rotary actuator consisting of two rectangular plates and a ring which are tightly connected to each other. An angle of 90 ° is formed between the axes of the two rectangular plates. Piezoelectric plates are mounted on both surfaces of the rectangular plate plates to excite the mechanical vibrations of the traveling wave type in the ring. A spherical rotor placed in the center of the ring, which is subjected to oscillating wave-type oscillations, creates a rotational motion. Two harmonic electrical signals with a phase difference of π are used to excite the traveling wave type oscillations in the stator. In order to change the direction of rotational movement, the phases of the excitation signals must be reversed. The mounting of the drive is realized by fixed mounting of the free ends of the rectangular plates. This mounting method dampens piezoelectric drive oscillations and reduces the values of drive dynamic characteristics. The patent does not describe a rotor clamping system, but it can be assumed that the rotor clamping is realized using the rotor gravity. This type of actuator can be mounted together with electronic components on a printed circuit board, but the large size of the rotor increases the overall volume of the system.
Pjezoelektrinė sukamojo judesio pavara aprašyta patentinėje paraiškoje CN110492785A (paskelbtoje 2019 metais), kuri yra artimiausia technine prasme šiam išradimui. Pjezoelektrinė sukamojo judesio pavara yra sudaryta iš keturių pjezoelektrinių bimorfinių plokštelių, tampriai sujungtų tarpusavyje 90° kampu ir taip suformuoja kryžiaus formos statorių. Kiekviena plokštelės viršutinis ir apatinis paviršiai yra padengti pjezoelektrinėmis plokštelėmis, kurių poliarizacijų kryptys yra priešingos ir kurios skirtos žadinti lenkimo virpesius plokštumoje. Plokštelių sujungimo taške yra suformuota apskritimo formos kontakto zona, kurioje patalpinamas kūgio formos dvipusis rotorius su spyruokline prispaudimo sistema. Lenkimo virpesiai plokštumoje žadinami taikant du harmoninius signalus, kurių fazių skirtumas yra π/2. Sukamojo judesio krypties keitimas pasiekiamas keičiant žadinimo signalų fazes į priešingas. Pjezoelektrinės pavara įtvirtinama nejudamai užfiksuojant plokštelių laisvuosius galus. Pjezoelektrinės pavaros konstrukcija leidžia ją taikyti sistemose, kuriose ypač svarbus montavimo tūris ar galimybė pavarą montuoti kartu su elektronikos komponentais. Kita vertus, aprašytas pavaros įtvirtinimo būdas, struktūriškai slopina pavarą ir neužtikrina maksimalių pavaros dinaminių charakteristikų. Be to, statoriaus konstrukcinis standumas yra didelis, todėl pavarai sužadinimui reikalinga aukšta įtampa.The piezoelectric rotary actuator is described in patent application CN110492785A (published in 2019), which is technically closest to the present invention. The piezoelectric rotary motion drive consists of four piezoelectric bimorph plates resiliently connected to each other at an angle of 90 ° and thus form a cross-shaped stator. Each of the top and bottom surfaces of the plate is covered with piezoelectric plates having opposite polarization directions and designed to excite bending oscillations in the plane. At the point of connection of the plates, a circular contact zone is formed, in which a conical double-sided rotor with a spring clamping system is placed. The bending oscillations in the plane are excited by two harmonic signals with a phase difference of π / 2. Changing the direction of rotational movement is achieved by changing the phases of the excitation signals to the opposite. The drive of the piezoelectric power plant is fixed by locking the free ends of the plates. The design of the piezoelectric drive allows it to be used in systems where the installation volume or the possibility of mounting the drive together with electronic components is particularly important. On the other hand, the described method of mounting the drive structurally inhibits the drive and does not ensure the maximum dynamic characteristics of the drive. In addition, the structural stiffness of the stator is high, so high voltage is required to excite the drive.
IŠRADIMO ESMĖSUMMARY OF THE INVENTION
Šio išradimo tikslas yra padidinti aukščiau aprašytų plokštelinių konstrukcijų pjezoelektrinių pavarų kontakto zonoje generuojamų virpesių amplitudes, pavaros dinamines charakteristikas ir našumą.The object of the present invention is to increase the amplitudes, dynamic characteristics and performance of the oscillations generated in the contact zone of the piezoelectric actuators of the plate structures described above.
Išradimo tikslas pasiekiamas tuo, kad pjezoelektrinėje pavaroje, susidedančioje iš tampraus „Y“-formos (trikampės žvaigždės formos) lenkimo virpesių vykdiklio, žadinamo priklijuotomis prie jo plonomis pjezoelektrinėmis plokštelėmis, kontakto su rotoriumi zonoje generuojami sukamieji virpesiai, kurių amplitudės yra padidinamos išpjovomis išdėstytomis išilgai plokštelės simetrijos ašies, išpjovomis, esančiomis centrinėje vykdiklio dalyje ir „T“-formos strypiniais tvirtinimo elementais, kurie tampriai tvirtinami kiekvienos plokštelės laisvuose galuose, o jų profilis modifikuotas cilindrinėmis išpjovomis, kurios sumažina strypų standumą ir virpesių slopinimą, atsirandantį dėl pavaros standaus tvirtinimo. Pjezoelektrinių elementų elektrodai sujungiami su trijų fazių harmoninių signalų generatoriumi. Varomoji grandis - dvipusis rotorius - yra slystamai prispaustas prie vykdiklio centre esančios kiaurymės viršutinio ir apatinio paviršių.The object of the invention is achieved in that in a piezoelectric actuator consisting of a resilient Y-shaped (triangular star-shaped) bending oscillator excited by thin piezoelectric plates glued to it, rotational oscillations are generated in the area of contact with the rotor by increasing the amplitudes the axis of symmetry, the notches in the central part of the actuator and the T-shaped rod fasteners, which are resiliently fastened at the free ends of each plate, and their profile is modified by cylindrical notches that reduce rod stiffness and vibration damping due to rigid drive mounting. The electrodes of the piezoelectric elements are connected to a three-phase harmonic signal generator. The drive chain - double-sided rotor - is slidably pressed against the upper and lower surfaces of the hole in the center of the actuator.
Pjezoelektrinės pavaros našumas ir rotoriaus sukimosi greitis padidėja, minėtų vykdiklio kiaurymės ir dvipusio rotoriaus kontakto zonoje suformavus kūginį arba sferinį paviršių ir naudojant kūgio arba sferos formos rotorių, nes taip padidinamas kontakto paviršiaus plotas.The efficiency of the piezoelectric actuator and the rotational speed of the rotor are increased by forming a conical or spherical surface in the contact area of said actuator hole and double-sided rotor and using a conical or spherical rotor, thus increasing the contact surface area.
Siekiant, kad tamprioje „Y“-formos plokštelėje, kuri veikia kaip vykdiklio pasyvus sluoksnis, būtų sužadintos kuo didesnės rezonansinių virpesių amplitudės, ji yra gaminama iš medžiagos, turinčios aukštą mechaninės kokybės koeficientą, o išilgai plokštelių simetrijos ašies einančios išpjovos ir centre esančių išpjovų ilgių pora parenkamos taip, kad kontakto zonos virpesių amplitudės būtų didžiausios, o pavaros tvirtinimui naudojami strypų matmenys ir skerspjūvio profilio išpjovos parenkami taip, kad rezonansinis jų lenkimo dažnis sutaptų su vykdiklio lenkimo plokštumoje rezonansiniu dažniu.In order to induce the highest possible amplitudes of resonant oscillations in a resilient Y-shaped plate, which acts as a passive layer of the actuator, it is made of a material with a high coefficient of mechanical quality and longitudinal slits along the axis of symmetry of the slabs. the pair is selected so that the oscillation amplitudes of the contact zone are the largest, and the rod dimensions and cross-sectional profile cutouts used to fasten the actuator are selected so that their resonant bending frequency coincides with the resonant frequency in the actuator bending plane.
BRĖŽINIŲ APRAŠYMASDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Brėžinių paveikslai yra pateikti kaip nuoroda j galimą išradimo įgyvendinimą ir neturi riboti išradimo apimties. Nei vienas iš pateiktų brėžinių ir grafikų neturėtų būti laikomi ribojančiais, o tik kaip galimi išradimo įgyvendinimo pavyzdžiai.The drawings are provided as a reference to a possible embodiment of the invention and are not intended to limit the scope of the invention. None of the provided drawings and diagrams should be construed as limiting, but only as possible examples of the implementation of the invention.
Pav. 1 a,b Pjezoelektrinės sukamojo judesio pavaros principinė schema:Fig. 1 a, b Schematic diagram of piezoelectric rotary motion drive:
(a) išskaidytasis pjezoelektrinės sukamojo judesio pavaros vaizdas;(a) a fragmentary view of a piezoelectric rotary motion drive;
(b) pjezoelektrinės sukamojo judesio pavaros aksonometrinis vaizdas;(b) an axonometric view of the piezoelectric rotary actuator;
Pav. 2 Pjezoelektrinės sukamojo judesio pavaros tvirtinimo elementų principinė schema;Fig. 2 Schematic diagram of piezoelectric rotary actuator mounting elements;
Pav. 3 a,b Pjezoelektrinės sukamojo judesio pavaros žadinimo schema:Fig. 3 a, b Excitation scheme of piezoelectric rotary motion drive:
(a) vaizdas iš viršaus;(a) top view;
(b) vaizdas iš apačios.(b) bottom view.
BRĖŽINIAI - pažymėtų objektų aprašymas rotoriaus prispaudimo spyruoklė;DRAWINGS - description of marked objects rotor compression spring;
pirmasis pusiau sferinis rotorius;a first hemispherical rotor;
ašis su antruoju pusiau sferiniu rotoriumi;an axis with a second hemispherical rotor;
pavaros montavimo plokštė (korpusas);drive mounting plate (housing);
tampri „Y“-formos plokštelė su išpjovomis (piezoelektrinio vykdiklio pagrindas, statorius);elastic Y-shaped plate with notches (piezoelectric actuator base, stator);
pavaros tvirtinimo prie plokštės (korpuso) varžtai;screws for mounting the drive to the plate (housing);
plonasieniai stačiakampio formos pjezoelektriniai elementai, poliarizuoti pagal jų storį;thin-walled rectangular piezoelectric elements polarized according to their thickness;
rotoriaus prispaudimo spyruoklės fiksatorius;rotor compression spring retainer;
prispaudimo spyruoklės fiksatoriaus įtvirtinimo varžtai;compression spring retainer mounting bolts;
pavaros tvirtinimo prie montavimo plokštės (korpuso) „T“-formos strypinė pakaba;"T" -shaped rod suspension for mounting the drive to the mounting plate (housing);
„T“-formos pakabos skersinis strypas su cilindrinėmis (arba trapecinėmis, arba stačiakampėmis) išpjovomis;"T" -shaped suspension bar with cylindrical (or trapezoidal or rectangular) cut-outs;
„T“-formos pakabos tvirtinimo prie korpuso vieta (varžto fiksavimo kilpa);"T" -shap suspension attachment location to the body (screw locking loop);
trijų fazių harmoninių signalų generatorius;three-phase harmonic signal generator;
pjezoelektrinis vykdiklis;piezoelectric actuator;
stačiakampės išpjovos, tamprių plokštelių išilginės simetrijos ašyse;rectangular notches in the axes of longitudinal symmetry of the elastic plates;
stačiakampės įpjovos, tamprių plokštelių sujungimo vietose;rectangular notches at the joints of elastic plates;
apskritimo formos kiaurymė vykdiklio centre;a circular hole in the center of the actuator;
piezoelektrinės plokštelės poliarizacijos kryptis, nukreipta nuo plokštumos;the direction of polarization of the piezoelectric plate directed away from the plane;
piezoelektrinės plokštelės poliarizacijos kryptis, nukreipta į plokštumą;the direction of polarization of the piezoelectric plate facing the plane;
kontakto zona tarp piezoelektrinio vykdiklio kiaurymės ir rotoriaus.contact zone between the hole of the piezoelectric actuator and the rotor.
DETALUS IŠRADIMO APRAŠYMASDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Čia ir toliau pjezoelektrinė sukamojo judesio pavara aprašoma su nuorodomis į brėžinius, tačiau techninis pjezoelektrinės pavaros įgyvendinimas nėra ribojamas pateiktu būdu. Galimos įvairios įgyvendinimo būdo modifikacijos ir tobulinimai.Hereinafter, the piezoelectric rotary actuator is described with reference to the drawings, but the technical implementation of the piezoelectric actuator is not limited as shown. Various modifications and improvements to the implementation method are possible.
Pavaros konstrukcija ir veikimo principas. Pjezoelektrinę sukamojo judesio pavarą sudaro vykdiklis (14), sudarytas iš trijų tamprių plokštelių (5), tampriai sujungtų tarpusavyje 120° kampu, ir plonų pjezoelektrinių plokštelių (7), kurios poliarizuotos storio kryptimi ir priklijuotos prie tamprių plokštelių (5) viršutinio ir apatinio plokščio paviršiaus taip, kad viršutiniame ir apatiniame paviršiuose esančių pjezoelektrinių plokštelių (7) poliarizacijos kryptys (18, 19) būtų priešingos. Siekiant sumažinti vykdiklio (14) standumą ir padidinti kontakto zonos (20) virpesių amplitudes, kiekvienoje tamprioje plokštelėje (15), išilgai jos simetrijos ašies, suformuotos stačiakampio formos išpjovos (15). Taip pat, papildomos stačiakampės įpjovos (16) yra padarytos tamprių plokštelių sujungimo vietose.Drive design and principle of operation. The piezoelectric rotary actuator consists of an actuator (14) consisting of three resilient plates (5) tightly connected to each other at an angle of 120 ° and thin piezoelectric plates (7) polarized in the thickness direction and glued to the upper and upper surface of the resilient plates (5). surface so that the directions of polarization (18, 19) of the piezoelectric plates (7) on the upper and lower surfaces are opposite. In order to reduce the stiffness of the actuator (14) and to increase the amplitudes of the oscillations of the contact zone (20), a rectangular notch (15) is formed in each resilient plate (15) along its axis of symmetry. Also, additional rectangular notches (16) are made at the joints of the elastic plates.
Vykdiklio (14) centre suformuota apvali kiaurymė (17), kurioje talpinamas didesnio nei kiaurymė (17) diametro pirmasis pusiau sferinis rotorius (2) ir ašis su standžiai įtvirtintu tokio pat dydžio antruoju pusiau sferiniu rotoriumi (3). Abiejų rotorių (2) ir (3) sferiniai (ar kūginiai) paviršiai slystamai kontaktuoja su vykdiklio apvalios kiaurymės (17) briaunomis, tuo būdu sudarydami kontakto zoną (20) tarp vykdiklio ir rotoriaus. Pirmasis rotorius (2) ir ašis su antruoju rotoriumi (3) surenkami j vieną sistemą ir prispaudžiami prie kiaurymės (17) briaunų spyruokle (1), užmauta ant ašies (3) ir užfiksuota fiksatoriumi (8), kurio padėtis ant ašies užfiksuojama fiksatoriaus tvirtinimo varžtais (9), kurie tampriai prispaudžiamas prie ašies ir dėl trinties jėgos tarp ašies ir varžto užfiksuoja fiksatoriaus (8) padėtį ant ašies. Rotoriaus pusių (2) ir (3) prispaudimo jėga gali būti keičiama, keičiant prispaudimo spyruoklės (1) fiksatoriaus (8) ašinę padėtį.A round hole (17) is formed in the center of the actuator (14), which accommodates a first hemispherical rotor (2) with a diameter larger than the hole (17) and a shaft with a rigidly mounted second hemispherical rotor (3) of the same size. The spherical (or conical) surfaces of both rotors (2) and (3) are in sliding contact with the edges of the round hole (17) of the actuator, thus forming a contact zone (20) between the actuator and the rotor. The first rotor (2) and the shaft with the second rotor (3) are assembled into one system and pressed against the hole (17) by an edge spring (1) mounted on the shaft (3) and locked by a latch (8), the position of which on the shaft is fixed by the latch mounting. with screws (9) which are pressed tightly against the shaft and lock the position of the lock (8) on the shaft due to the frictional force between the shaft and the screw. The clamping force on the rotor sides (2) and (3) can be changed by changing the axial position of the clamp (8) of the clamping spring (1).
Pjezoelektrinė pavara standžiai tvirtinama korpuse (4) tvirtinimo varžtais (6) panaudojant „T“-formos strypinės pakabos konstrukciją, kurią sudaro skersinis strypas (11), kurio galai užbaigiami žiedais (12), skirtais fiksavimo varžtams (6) įstatyti, o minėto skersinio strypo (11) skerspjūvis modifikuotas cilindrinėmis išpjovomis siekiant sumažinti vykdiklio (14) virpesių slopinimą tvirtinant jį korpuse (4), ir skersiniam strypui (11) statmenas jungiantysis strypas (10), kuris skirtas sujungti vykdiklį (14) su strypu (11). Praktiškai, pavaros dalys (5, 10, 11, 12) gali būti gaminamos iš vientisos tamprios medžiagos, pavyzdžiui, plieno arba bronzos. Siekiant gauti maksimalias kontaktinės zonos (20) virpesių amplitudes, gali būti keičiami išpjovų (15, 16) ilgiai ir pločiai, o tvirtinimo strypų su modifikuotais skerspjūviais (11) ilgiai ir išpjovų matmenys yra parenkami taip, kad vykdiklio (14) virpesių rezonansinis dažnis jo lenkimo plokštumoje sutaptų su minėtų „T“-formos strypinių pakabų skersinių strypų (11) lyginiu kartotiniu rezonansiniu lenkimo virpesių dažniu, to rezultate sumažėja vykdiklio žadinančių virpesių slopinimas ir minimizuojama tvirtinimo elementų įtaka pavaros dinaminėms ir elektrinėms charakteristikoms.The piezoelectric actuator is rigidly fixed in the housing (4) by means of fastening screws (6) using a T-shaped rod suspension structure consisting of a crossbar (11), the ends of which end with rings (12) for inserting the locking screws (6). the cross-section of the rod (11) is modified by cylindrical cut-outs to reduce the vibration damping of the actuator (14) when mounted in the housing (4), and a connecting rod (10) perpendicular to the transverse rod (11) for connecting the actuator (14) to the rod (11). In practice, the drive parts (5, 10, 11, 12) can be made of a solid resilient material such as steel or bronze. In order to obtain the maximum oscillation amplitudes of the contact zone (20), the lengths and widths of the cuts (15, 16) can be varied, and the lengths and dimensions of the mounting rods with modified cross-sections (11) are selected so that the resonant frequency of the actuator (14) resonates. coincide in the bending plane with the even repetitive resonant bending oscillation frequency of the transverse bars (11) of said "T" -shaped suspension, resulting in reduced damping of the excitation oscillations of the actuator and minimization of the influence of fasteners on the dynamic and electrical characteristics of the drive.
Pjezoelektrinės sukamojo judesio pavaros veikimas. Pjezoelektrinė pavara žadinama, prie pjezoelektrinių elementų (7) elektrodų iš daugiafazio harmoninio signalų generatoriaus (13) prijungus aukšto dažnio trijų fazių elektrinį signalą su fazinėmis dedamosiomis υ·5ΐη(ω·ί), υ·8ίη(ωΐ+(2/3)·π), υ·5ΐη(ω·ί+(4/3)·π), kurių dažnis ω yra lygus tamprios plokštelės (5) lenkimo formos plokštumoje rezonansiniam dažniui. Pjezoelektriniame vykdiklyje (14) žadinami plokštelių (5) mechaniniai lenkimo plokštumoje virpesiai suformuoja sukamuosius kiaurymės (17) ir tuo pačiu - kontaktinės zonos (20) judesius, kurie perduodami dvipusiam rotoriui (2, 3). Sukamasis rotoriaus (2, 3) judesys formuojamas dėl trinties jėgos tarp rotoriaus paviršiaus ir vykdiklio (14) kontaktinėje zonoje (20), kurios žiedinio paviršiaus visi taškai juda elipsinėmis trajektorijomis.Operation of a piezoelectric rotary motion drive. The piezoelectric drive is excited by connecting a high-frequency three-phase electrical signal with phase components to the electrodes of the piezoelectric elements (7) from the multiphase harmonic signal generator (13) with υ · 5ΐη (ω · ί), υ · 8ίη (ωΐ + (2/3) · π), υ · 5ΐη (ω · ί + (4/3) · π), the frequency ω of which is equal to the resonant frequency in the plane of the bending shape of the elastic plate (5). In the piezoelectric actuator (14), the excited mechanical vibrations in the bending plane of the plates (5) form rotational movements of the hole (17) and thus of the contact zone (20), which are transmitted to the double-sided rotor (2, 3). The rotational movement of the rotor (2, 3) is formed by the frictional force between the rotor surface and the actuator (14) in the contact zone (20), all points of the annular surface of which move in elliptical trajectories.
Norint pakeisti rotoriaus (2, 3) sukimosi kryptį, j dviejų vykdiklio plokštelėse (5) priklijuotų pjezoelektrinių elementų (7) elektrodus paduodamų skirtingų fazių elektriniai signalai sukeičiami vietomis, pavyzdžiui, į U-sin(urt) fazės įtampai numatytą elektrodą - tiekiama υ·8ίη(ω·ΐ+(2/3)·π) fazės įtampa, o j υ·8ίη(ω·ί+(2/3)·π) fazės įtampai numatytą elektrodą - tiekiama U-sin(o)-t) fazės įtampa.In order to change the direction of rotation of the rotor (2, 3), the electrical signals of the different phases supplied to the electrodes of the two piezoelectric elements (7) glued to the actuator plates (5) are exchanged, for example to the U-sin (urt) phase electrode - supplied υ · 8ίη (ω · ΐ + (2/3) · π) phase voltage, oj υ · 8ίη (ω · ί + (2/3) · π) phase voltage electrode - supplied U-sin (o) -t) phase tension.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2020028A LT6807B (en) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | Piezoelectric rotary motion drive and mounting method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2020028A LT6807B (en) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | Piezoelectric rotary motion drive and mounting method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2020028A LT2020028A (en) | 2021-01-25 |
| LT6807B true LT6807B (en) | 2021-03-10 |
Family
ID=74186334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2020028A LT6807B (en) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | Piezoelectric rotary motion drive and mounting method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| LT (1) | LT6807B (en) |
-
2020
- 2020-07-21 LT LT2020028A patent/LT6807B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LT2020028A (en) | 2021-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5140215A (en) | Vibrator and ultrasonic motor employing the same | |
| CN1820151A (en) | Dynamic vibration absorber and dynamic vibration absorbing device using the same | |
| US4752117A (en) | Objective lens driving device | |
| CN100346945C (en) | Small electric appliance with a drive mechanism for generating an oscillatory motion | |
| JPS63249121A (en) | Resonant rotary optical scanning device, resonant rotary vibration device, and mechanical resonant device | |
| LT6807B (en) | Piezoelectric rotary motion drive and mounting method thereof | |
| US4983874A (en) | Vibrator and ultrasonic motor employing the same | |
| US6964196B2 (en) | Resonant pivoting surface with inertially coupled activation | |
| CN1086806C (en) | Piezoelectric vibrating gyroscope utilizing energy-confinement vibration mode | |
| US6612192B2 (en) | Scanning apparatus and method that avoids unwanted reactions | |
| LT7061B (en) | HIGH POWER PIEZOELECTRIC MOTOR WITH CONTROL SYSTEM | |
| LT6867B (en) | Piezoelectric rotary-sliding motion drive | |
| CN102904480A (en) | Sandwich type square frame ultrasonic motor vibrator | |
| RU190404U1 (en) | OPTICAL DEFLECTOR | |
| LT6842B (en) | Piezoelectric rotory-sliding motion drive | |
| JP2024540354A (en) | Mounting device for piezoelectric motor elements - Patents.com | |
| LT7104B (en) | Inertial four-degree-of-freedom piezoelectric actuator | |
| CN1977204A (en) | Optical scanner | |
| LT7113B (en) | PIEZOELECTRIC TRANSDUCER FOR HIGH POWER SLIDING MOVEMENT ACTUATORS | |
| CN113982344A (en) | Two-dimensional magnetic force type nonlinear energy trap device and vibration absorption and energy consumption method | |
| JP2008312309A (en) | Vibration type actuator | |
| JP2022546059A (en) | piezoelectric drive unit | |
| EP3616801A1 (en) | Reciprocating apparatus | |
| CN114729673A (en) | Support device and support unit | |
| CN116317685B (en) | Piezoelectric micro-motor and preparation method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Patent application published |
Effective date: 20210125 |
|
| MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20240721 |