SE534995C2 - Mechanical temperature compensation element, method of mounting thereof, and method of mechanical temperature compensation - Google Patents
Mechanical temperature compensation element, method of mounting thereof, and method of mechanical temperature compensation Download PDFInfo
- Publication number
- SE534995C2 SE534995C2 SE1050478A SE1050478A SE534995C2 SE 534995 C2 SE534995 C2 SE 534995C2 SE 1050478 A SE1050478 A SE 1050478A SE 1050478 A SE1050478 A SE 1050478A SE 534995 C2 SE534995 C2 SE 534995C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- temperature
- temperature compensation
- housing
- compensation element
- planar
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/008—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
-
- G—PHYSICS
- G12—INSTRUMENT DETAILS
- G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G12B7/00—Compensating for the effects of temperature
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Connection Of Plates (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
SAMANDRAG Uppfinningen avser en anordning och ett förfarandefor att kompensera temperaturutvidgningseffekter i fastamaterial, samt en metod att tillverka namnda anordning. Temperaturkompensering gors genom att anordningenmekaniskt samverkar med den anordning som skalltemperaturkompenseras. Temperaturkompenseringselementet(10) ar sammanbunden till ett holje består av en innesluten skiva som via en snedstalld(13) (11) temperaturutvidgningskoefficient skiljer sig från den lankanordning vars inneslutna skivans. Både positiva och negativatemperaturkompenseringar kan utforas. Tillverkningsmetodenbestår i att ingående delar varms upp eller kyls så att enpresspassning uppnås då delarna sammanfogats och atttemperaturen på ingående delar styrts till avsett temperaturkompenseringsområde. Att publiceras med Fig. 2 SUMMARY The invention relates to a device and a method for compensating for temperature expansion effects in solid materials, as well as a method for manufacturing said device. Temperature compensation is made by the device mechanically cooperating with the device which is to be temperature compensated. The temperature compensation element (10) is connected to a housing consists of an enclosed disc which, via an obliquely (13) (11) temperature expansion coefficient, differs from the lane device whose enclosed disc. Both positive and negative temperature compensations can be performed. The manufacturing method consists of the components being heated or cooled so that a press-fit fit is achieved when the parts are joined and the temperature of the components is controlled to the intended temperature compensation range. To be published with Fig. 2
Description
25 30 35 534 995 Vid mikropositionering är det vanligt att positioneringen styrs av en aktuator i form av en piezoelektrisk kristall. En piezoelektrisk kristall har ett utstyrningsomràde utgörande ca 0,1 % av kristallens tjocklek, dvs. utstyrningsomràdet är väldigt litet i förhållande till kristallens tjocklek. För att uppnå en större rörelse har konstruktioner tagits fram i form av bimorfa kristaller som har tvà lager av piezomaterial med motriktade arbetsriktningar. Genom att de sammanfogade lagerna utformas som en balk uppnàs en böjning pà samma sätt som bimetall. Piezobalken blir däremot temperaturstabil eftersom den bestár av material med samma temperaturutvidgningskoefficient överallt. 534 995 In micropositioning, it is common for the positioning to be controlled by an actuator in the form of a piezoelectric crystal. A piezoelectric crystal has a range of control of about 0.1% of the thickness of the crystal, i.e. the range of application is very small in relation to the thickness of the crystal. To achieve greater movement, constructions have been developed in the form of bimorph crystals that have two layers of piezo material with opposite working directions. By designing the joined layers as a beam, a bend is achieved in the same way as bimetal. The piezo beam, on the other hand, becomes temperature stable because it consists of materials with the same coefficient of temperature expansion everywhere.
Nackdelen med piezobalkar är dock att kraften är begränsad pà grund av piezokeramikens skörhet.The disadvantage of piezo beams, however, is that the force is limited due to the fragility of the piezo ceramic.
Ett annat sätt att uppnå större rörelse med piezoteknik är att seriekoppla ett antal piezoelement i form av en stack.Another way to achieve greater movement with piezo technology is to connect a number of piezo elements in series in the form of a stack.
Detta kan göras integrerat pà liknande sätt som vid tillverkning av keramiska flerskiktskondensatorer. En piezoaktuator med en längd av åtskilliga centimeter kan tillverkas pá detta sätt. Om en stack förankras i en ände kommer den andra änden att röra sig relativt omgivningen till den andra änden. Omgivningen till den andra änden utgörs normalt av samma material som är förankrat i piezostackens ände. För att fa en relativ rörelse som inte påverkas av omgivningstemperaturen mäste piezostacken och det omgivande materialet ha samma temperaturutvidgningskoefficient. Detta är dock svårt att uppnä, eftersom piezomaterialet ofta har en utvidgningskoefficient pà endast nagra fä ppm, och i vissa material till och med en negativ koefficient. Omgivande material mäste dä ha samma koefficient, vilket starkt begränsar grvalet av möjliga material. Endast vissa speciallegeringar och keramiska material àterstàr som möjliga alternativ. Dessa alternativen är ofta olämpliga pà 10 15 20 25 30 35 534 995 grund av hàllfasthet, tillverkningsmetoder, korrosionsegenskaper, eller högt pris.This can be integrated in a similar way as in the manufacture of ceramic multilayer capacitors. A piezo actuator with a length of several centimeters can be manufactured in this way. If a stack is anchored at one end, the other end will move relative to the vicinity of the other end. The environment to the other end is normally made of the same material that is anchored at the end of the piezo stack. In order to obtain a relative movement that is not affected by the ambient temperature, the piezo stack and the surrounding material must have the same coefficient of temperature expansion. However, this is difficult to achieve, as the piezo material often has a coefficient of expansion of only a few ppm, and in some materials even a negative coefficient. Ambient materials must then have the same coefficient, which greatly limits the choice of possible materials. Only certain special alloys and ceramic materials remain as possible alternatives. These alternatives are often unsuitable for 10 15 20 25 30 35 534 995 due to strength, manufacturing methods, corrosion properties, or high cost.
Dagens existerande lösningar är exempelvis att en andra piezostack utgör referenspunkt till den första. Detta ger en merkostnad och begränsning av den mekaniska designen. Ett annat sätt är att som ovan nämnts att använda speciella material utgörande referenspunkt. Ytterligare ett sätt är att i serie med piezostacken lägga in ett element med signifikant temperaturutvidgning. Piezostacken i serie med kompensationselementet kan dà fås att ha samma temperaturutvidgning som omgivande material. Denna princip finns beskriven i patenten US 7,5l4,847 och US 6,148,842.Today's existing solutions are, for example, that a second piezo stack is a reference point for the first. This gives an additional cost and limitation of the mechanical design. Another way is to use special materials as a reference point, as mentioned above. Another way is to insert an element with significant temperature expansion in series with the piezo stack. The piezo stack in series with the compensation element can then be made to have the same temperature expansion as the surrounding material. This principle is described in U.S. Patents 7,514,847 and 6,148,842.
I US 7,514,847 används en aluminiumkropp som kompenseringsdel. Eftersom aluminium har en relativt làg temperaturutvidgningskoefficient jämfört med vanliga konstruktionsmaterial behövs en stor sådan här kropp, vilket leder till signifikant större dimensioner och en försämrad responstid.In US 7,514,847 an aluminum body is used as a compensating part. Since aluminum has a relatively low coefficient of temperature expansion compared to ordinary construction materials, a large body like this is needed, which leads to significantly larger dimensions and a reduced response time.
I US 6,l48,842 används en sluten behàllare fylld med olja som kompensationskropp. Denna lösning ger en kompaktare kompensationskropp eftersom det finns oljor med hög temperaturutvidgningskoefficient. Nackdelen är dock att oljan mäste inneslutas hermetiskt för att undvika läckage, vilket leder till höga tillverkningskostnader.US 6,148,842 uses a closed container filled with oil as a compensating body. This solution provides a more compact compensation body because there are oils with a high coefficient of temperature expansion. The disadvantage, however, is that the oil must be hermetically sealed to avoid leakage, which leads to high manufacturing costs.
Kompensationsmetoder med minnesmetall finns också beskrivna exempelvis i patent US 5,059,850.Memory metal compensation methods are also described, for example, in U.S. Patent 5,059,850.
Detta är dock en lösning som är tyngd av hysteresproblem, materialval och höga kostnader.However, this is a solution that is burdened by hysteria problems, material choices and high costs.
Syftet med uppfinningen är att tillhandahålla en temperaturkompensering med en kropp som har signifikant större temperaturutvidgningskoefficient än metaller och vanliga konstruktionsmaterial. En anordnign som tillhandahåller denna kompensering ska lätt kunna tillverkas. 10 15 20 25 30 35 534 955 Sammanfattning av uppfinning Dessa syften àstadkommes med hjälp av anordningen enligt de bifogade oberoende kraven, varvid särskilda utföringsformer behandlas i de beroende kraven.The object of the invention is to provide a temperature compensation with a body which has a significantly greater coefficient of temperature expansion than metals and ordinary construction materials. A device that provides this compensation should be easy to manufacture. SUMMARY OF THE INVENTION These objects are achieved by means of the device according to the appended independent claims, wherein particular embodiments are dealt with in the dependent claims.
Den föreliggande uppfinningen söker sáledes framför allt motverka, förbättra eller eliminera en eller flera av ovan identifierade tillkortakommanden och nackdelar inom konventionell teknik, individuellt eller i någon kombination, och löser åtminstone delvis de ovan nämnda problem genom att erbjuda en utrustning enligt de vidlagda patentkraven.The present invention thus seeks in particular to counteract, improve or eliminate one or more of the above-identified shortcomings and disadvantages in conventional technology, individually or in any combination, and at least partially solves the above-mentioned problems by providing an equipment according to the appended claims.
Uppfinningen kan i en första aspekt beskrivas som ett mekaniskt temperaturkompenseringselement avsedd att användas som kompensationselement för temperaturutvidgning.The invention can in a first aspect be described as a mechanical temperature compensation element intended to be used as a compensation element for temperature expansion.
Elementet innefattar ett plant element med en första temperaturutvidgningskoefficient; ett hölje med en andra temperaturutvidgningskoefficient skild fràn den första temperaturutvidgningskoefficienten; en, gentemot det plana elementet, snedställd länkanordning som mekaniskt kopplar samman det plana elementet och höljet; vid temperaturförändring utvidgas det plana elementet radiellt och länkanordningen förflyttas radiellt varvid den fràn det plana elementet radiella utvidgningen omvandlas till en, gentemot det plana elementet, ortogonal rörelse, vilket lyfter eller sänker höljet i beroende av temperaturkompenseringselement temperatur.The element comprises a flat element with a first coefficient of temperature expansion; a housing with a second coefficient of temperature expansion different from the coefficient of temperature expansion; an inclined linkage device opposite the planar element which mechanically connects the planar element and the housing; in the event of a temperature change, the planar element expands radially and the link device moves radially, the radial expansion from the planar element being converted into an orthogonal movement relative to the planar element, which raises or lowers the housing depending on the temperature compensating element temperature.
Genom denna konstruktion fàs en mekanisk anordning som kan användas till att mekaniskt kompensera för förändringar som bero pà temperaturförändringar och som kan användas till temperaturkritiska konstruktioner sàsom t ex för mikropositionering, styrning av laserstràlar, fokusering av mikroskop; atom, optiska och ultraljud, halvledartillverkning, sensorer för mikropositionering, spektroskopi och optiska bänkar. Eller för att kompensera, den temperaturberoende, slaglängden för ett piezoelement.This construction provides a mechanical device which can be used to mechanically compensate for changes due to temperature changes and which can be used for temperature-critical constructions such as for example micropositioning, control of laser beams, focusing of microscopes; atom, optical and ultrasonic, semiconductor manufacturing, micropositioning sensors, spectroscopy and optical benches. Or to compensate, the temperature-dependent, stroke for a piezo element.
Temperaturkompenseringen sker genom att det plana materialet har en temperaturkoefficient som är högre eller 10 15 20 25 30 35 534 995 lägre än ett ovanliggande hölje eller ett hölje bestàende av tvà motsatta halvor. När en temperaturförändring sker så utvidgas det plana elementet radiellt vilket leder till att, en till höljet länkande, mekanisk anordningen utför ett hävstàngsliknande rörelse och lyfter eller sänker höljet ortogonalt relativt det plana elementet.The temperature compensation takes place in that the flat material has a temperature coefficient which is higher or lower than an overlying casing or a casing consisting of two opposite halves. When a temperature change occurs, the planar element expands radially, which leads to a mechanical device linking to the casing performing a lever-like movement and lifting or lowering the casing orthogonally relative to the planar element.
Det plana elementet samt höljet kan i olika utforingsformer ha varierande former. Till exempel kan de vara antingen cirkelformade, polygonformade eller ellipsformade.The flat element and the casing can have different shapes in different embodiments. For example, they can be either circular, polygonal or elliptical.
I ett utförande av det mekaniska temperaturkompenseringselementet innefattar länkanordningen en bricka med romboidiskt tvärsnitt, radiella slitsar och eller, separata segment med romboidiskt tvärsnitt.In an embodiment of the mechanical temperature compensation element, the link device comprises a washer with a rhomboid cross-section, radial slots and or, separate segments with a rhomboid cross-section.
Det är genom denna konstruktion, av den mellan det plana elementet och höljet mekaniskt länkade anordningen, som den hävstàngsliknande rörelsen bildas av det plana elementets temperaturberoende radiella förändring.It is through this construction, of the device mechanically linked between the planar element and the housing, that the lever-like movement is formed by the temperature-dependent radial change of the planar element.
I ytterligare ett utförande av det mekaniska temperaturkompenseringselement har det plana elementet en temperaturutvidgningskoefficient som är högre än höljets.In a further embodiment of the mechanical temperature compensation element, the planar element has a coefficient of temperature expansion which is higher than that of the housing.
Detta ger en positiv temperaturkompensering vilket ger en lyftande effekt när temperaturen ökar. Ett exempel pà ett material som kan användas till det plana elementet är här zink.This gives a positive temperature compensation which gives a lifting effect when the temperature increases. An example of a material that can be used for the flat element here is zinc.
I ytterligare ett utförande av det mekaniska temperaturkompenseringselement har det plana elementet en temperaturutvidgningskoefficient som är lägre än höljets.In a further embodiment of the mechanical temperature compensation element, the planar element has a coefficient of temperature expansion which is lower than that of the housing.
Detta ger en negativ temperaturkompensering vilket gör att det mekaniska temperaturkompenseringselement sänker sig när temperaturen ökar. 10 15 20 25 30 35 534 995 I ett annat utförande av det mekaniska temperaturkompenseringselementet kan det kopplas i serie med ett piezoelement.This gives a negative temperature compensation, which means that the mechanical temperature compensation element lowers as the temperature increases. In another embodiment of the mechanical temperature compensation element, it can be connected in series with a piezo element.
Vid en sådan koppling används det mekaniska temperaturkompenseringselementet för att kompensera för temperatur beroende förändringar av piezoelementets slaglängd. Men som tidigare nämnts kan uppfinningen användas till att temperaturkompensera för andra temperaturkritiska konstruktioner.In such a coupling, the mechanical temperature compensating element is used to compensate for temperature-dependent changes in the stroke of the piezo element. But as previously mentioned, the invention can be used to compensate for temperature for other temperature-critical constructions.
En andra aspekt av uppfinningen innefattar ett förfarande vid montering av det mekaniska temperaturkompenseringselementet vilket innefattar att det plana elementet kyls ner innan montering.A second aspect of the invention comprises a method of mounting the mechanical temperature compensation element which comprises cooling the flat element before mounting.
En tredje aspekt av uppfinningen innefattar ett förfarande vid montering av det mekaniska temperaturkompenseringselementet, vilket innefattar att höljet värms upp innan montering.A third aspect of the invention comprises a method of mounting the mechanical temperature compensation element, which comprises heating the housing before mounting.
Dessa tvà aspekter av uppfinningen bestàr i att ingående delar värms upp eller kyls så att en presspassning uppnås då delarna sammanfogats och att temperaturen pà ingående delar styrts till avsett temperaturkompenseringsomràde.These two aspects of the invention consist in that the components are heated or cooled so that a press fit is achieved when the parts are joined and that the temperature of the components is controlled to the intended temperature compensation range.
En fjärde aspekt av uppfinningen innefattar ett förfarande för att mekaniskt temperaturkompensera en temperaturkritisk konstruktion, innefattandes av ett plant element, med en temperaturutvidgningskoefficient som är skild fran dess höljes temperaturutvidgningskoefficient, vid temperaturförändring utvidgas och där därmed trycker pà en, mellan det plana elementet och höljet, mekaniskt länkade konstruktion som lyfter eller sänker höljet ortogonalt relativt det plana elementet som samverkar med den temperaturkritiska konstruktionen. 10 15 20 25 30 35 534 995 Enligt ytterligare en aspekt av uppfinningen tillhandahålls ett förfarande för temperaturkompensering där ett temperaturkompenseringselement användas som kompensationselement för temperaturutvidgning, varvid vid temperaturförändring utvidgas ett plant elementet radiellt och en snedställd länkanordning förflyttas radiellt varvid den från det plana elementet radiella utvidgningen omvandlas till en, gentemot det plana elementet, ortogonal rörelse, vilket lyfter eller sänker ett höljet som omger det plana elementet i beroende av temperaturkompenseringselements temperatur.A fourth aspect of the invention comprises a method for mechanically temperature compensating a temperature-critical structure, comprising a flat element, with a coefficient of temperature expansion which is different from the coefficient of temperature expansion of its housing, expands upon temperature change and thereby presses on mechanically linked construction that lifts or lowers the housing orthogonally relative to the planar element which cooperates with the temperature-critical construction. According to a further aspect of the invention there is provided a method of temperature compensation wherein a temperature compensation element is used as a compensation element for temperature expansion, wherein in case of temperature change a planar element is expanded radially and an inclined link device is moved radially whereby the expansion radially from the planar element converted into an orthogonal movement relative to the planar element, which lifts or lowers a housing surrounding the planar element depending on the temperature of the temperature compensation element.
Fördelarna med denna metod är som för ovan beskrivna utrustning. Att man pà ett relativt enkelt och billigt sätt kan få en automatisk mekanisk temperaturkompensering av en temperaturkritisk konstruktion t ex ett piezoelement. Översiktlig beskrivning av ritningarnn Dessa och andra aspekter, särdrag och fördelar som uppfinningen åtminstone partiellt innehar blir tydligare och specificerade genom följande beskrivning av utförandeformer av föreliggande uppfinning, där referens görs till de vidlíggande figurerna, i vilka Figur 1 visar i en schematisk vy ett utförandeexempel enligt en princip av uppfinningen, i detta exempel är anordníngen i sin lägsta arbetstemperatur; Figur 2 visar samma utförandeexempel som figur 1, men med anordníngen i sin högsta arbetstemperatur; Figur 3 visar ett utförande där en negativ temperaturkompensering kan uppnås i enlighet med uppfinningen; I detta exempel är anordníngen i sin högsta arbetstemperatur; 10 15 20 25 30 35 534 995 Figur 4 visar en detaljerad vy av figur 2 där principen för länkanordningen visas; och Figur 5 och 6 visar varianter av länkanordningarna.The advantages of this method are as for the equipment described above. That in a relatively simple and inexpensive way you can get an automatic mechanical temperature compensation of a temperature-critical construction, for example a piezo element. General description of the drawing These and other aspects, features and advantages which the invention at least partially possesses become clearer and specified by the following description of embodiments of the present invention, where reference is made to the accompanying figures, in which Figure 1 shows in a schematic view an embodiment according to a principle of the invention, in this example the device is at its lowest operating temperature; Figure 2 shows the same embodiment as Figure 1, but with the device at its highest operating temperature; Figure 3 shows an embodiment where a negative temperature compensation can be achieved in accordance with the invention; In this example, the device is at its highest operating temperature; Figure 4 shows a detailed view of Figure 2 showing the principle of the link device; and Figures 5 and 6 show variants of the link devices.
Beskrivning av utföranden En anordning i enlighet med uppfinningen erhålles genom att ett plant element 10, sàsom en disk med förhållandevis hög temperaturutvidgningskoefficient innesluts i ett hölje 11,12. Höljet 11, 12 har tvà delar som inneslutar disken. Enligt utföringsformen består höljet av tvà skivor som var och en har en fördjupning.Description of embodiments A device according to the invention is obtained by enclosing a flat element 10, such as a disk with a relatively high coefficient of temperature expansion, in a housing 11,12. The housing 11, 12 has two parts which enclose the disk. According to the embodiment, the housing consists of two discs, each of which has a recess.
Skivorna är sammansatta så att fördjupningarna tar emot disken inuti höljet. Disken ligger i spänn med en länkanordning 13, som kan var en bricka med romboidisk tvärsnittsform enligt Fig. 1. Disken har en hög temperatur- utvidgningskoefficient i förhållande till höljet 11, 12.The discs are assembled so that the recesses receive the disk inside the housing. The disk is in tension with a link device 13, which can be a washer with a rhomboid cross-sectional shape according to Fig. 1. The disk has a high coefficient of temperature expansion in relation to the housing 11, 12.
Vid en temperaturhöjning expanderar disken mer i radiell riktning än i axiell riktning då skivan har en större diameter än tjocklek. Vidare expanderar disken mer än höljet 11,12 varpå länkanordningen 13 utsätter höljet 11,12 för ett radiellt tryck. Länkanordningen 13 består i utföringsexemplet av två ringar med romboidiskt tvärsnitt och utsätter höljet 11,12 för ett radiellt tryck.With a rise in temperature, the disk expands more in the radial direction than in the axial direction as the disc has a larger diameter than thickness. Furthermore, the disk expands more than the housing 11,12, whereupon the link device 13 exposes the housing 11,12 to a radial pressure. The link device 13 consists in the exemplary embodiment of two rings with a rhomboid cross-section and exposes the housing 11,12 to a radial pressure.
Länkanordningens 13 romboidiska tvärsnittsform får en funktion av ett snedställt stag 100,101, så som illustreras i Fig. 4 med de diagonala linjerna i länkanordningens 13 tvärsnitt. Den radiella rörelsen orsakad av diskens temperaturutvidgning kommer då att omsättas i en axiell rörelse med en förstärkningsfaktor som bestäms av linjernas 100,10l lutning, dvs. länkanordningens 13 utförande enligt önskade specifikationer och tillämpningar.The rhomboid cross-sectional shape of the link device 13 has a function of an inclined strut 100,101, as illustrated in Fig. 4 with the diagonal lines in the cross-section of the link device 13. The radial movement caused by the temperature expansion of the disk will then be converted into an axial movement with a gain factor determined by the inclination of the lines 100,10l, i.e. the design of the link device 13 according to the desired specifications and applications.
I fig 1 visas anordningen vid lägsta arbetstemperatur och i fig 2 vid högsta arbetstemperatur. Vid typisk arbetstemperatur kommer höljets delar 11,12 av att vara åtskilda med en distans företrädesvis hälften av den som illustreras i figur 2. Länkanordningen 13 kommer samtidigt 10 15 20 25 30 35 534 955 att endast ha kontakt med disken och höljet 11,12 i hörnen motställda diagonalerna l00,10l i fig 3. I detta läge liksom vid högsta arbetstemperatur kommer hela anordningen att hållas ihop i en sammanhängande enhet av presspassning orsakad radiellt tryck mot länkanordningen 13 från disken.Fig. 1 shows the device at the lowest working temperature and in Fig. 2 at the highest working temperature. At typical operating temperature, the parts 11,12 of the housing will be spaced apart by a distance, preferably half of that illustrated in Figure 2. The link device 13 will at the same time only have contact with the disk and the housing 11,12 in the corners opposite the diagonals 100,101 in Fig. 3. In this position as at the highest operating temperature, the whole device will be held together in a continuous unit of press fit caused by radial pressure against the link device 13 from the disk.
För att anordningen skall kunna motstå stora axiella motkrafter är diskens radiella yta omgiven av en tunn ring 14 med av ett hårt material. På detta sätt undviks deformation av diskens form även om den består av ett material som är mjukare än höljet. Genom att välja zink som material i disken och rostfritt stål i resten av anordningen kan exempelvis en axiell temperaturutvidgningskoefficient på 150 ppm/grad nås. Detta är ca tio ggr mer än de flesta konstruktionsmaterial. Genom att variera vinkeln på länkanordningens 13 romboid form kan den mekaniska förstärkningen och därmed den axiella temperaturutvidgningskoefficienten bestämmas efter önskemål.In order for the device to be able to withstand large axial counter-forces, the radial surface of the disc is surrounded by a thin ring 14 with a hard material. In this way, deformation of the shape of the disk is avoided even if it consists of a material that is softer than the casing. By choosing zinc as the material in the counter and stainless steel in the rest of the device, for example, an axial temperature expansion coefficient of 150 ppm / degree can be achieved. This is about ten times more than most construction materials. By varying the angle of the rhomboid shape of the link device 13, the mechanical reinforcement and thus the axial temperature expansion coefficient can be determined as desired.
Då länkanordningen 13 utsätts för radiella krafter kommer den att utsätta disken för en motkraft. Detta kommer att leda till en kompression av densamma med en i praktiken reducerad temperaturutvidgningseffekt. För att minska denna påverkan kan länkanordningen 13 förses med slitsar enligt figur 5, eller att bestå av lösa segment enligt figur 6.When the link device 13 is subjected to radial forces, it will subject the disk to a counter force. This will lead to a compression of the same with a practically reduced temperature expansion effect. To reduce this effect, the link device 13 can be provided with slots according to Figure 5, or to consist of loose segments according to Figure 6.
Slitsar i länkanordningen 13 kan även bestå av ej genomgående radiella spår.Slots in the link device 13 can also consist of non-continuous radial grooves.
Genom att använda ett material med stor temperaturutvidgningskoefficient i höljet 11,12 och att övrigt material i anordningen består av material med därtill relativ låg temperaturutvidgningskoefficient enligt figur 3 kan en axiell negativ temperaturutvidgningskoefficient uppnås.By using a material with a large coefficient of temperature expansion in the housing 11, 12 and that other material in the device consists of material with a relatively low coefficient of temperature expansion according to Figure 3, an axial negative coefficient of temperature expansion can be achieved.
Ringen 24 som bildar en hård yta mot höljet 21,22 har då en lite annorlunda placering jämfört med figur 2. 10 15 20 25 30 534 995 10 I föreliggande utföringsexempel är ingående delar cirkulära, anordningens geometri är dock inte begränsad till dessa former, utan cirkelformen kan bytas med polygoner, ellipser eller liknande.The ring 24 which forms a hard surface against the housing 21,22 then has a slightly different location compared with figure 2. In the present exemplary embodiment, the constituent parts are circular, the geometry of the device is not limited to these shapes, but the circle shape can be changed with polygons, ellipses or the like.
Figur 5 och 6 visar olika varianter av länkanordningarna. Såsom visas i Fig. 5 kan ett flertal länkanordningarna vara anordnade i en sammanhängande ring.Figures 5 and 6 show different variants of the link devices. As shown in Fig. 5, a plurality of linking devices may be arranged in a continuous ring.
Alternativt, såsom visas i Fig. 6 kan ett flertal individuella element vara anordnade i en omkrets kring disken.Alternatively, as shown in Fig. 6, a plurality of individual elements may be arranged in a circumference around the counter.
Enligt en utföringsform beskrivs nu en metod för tillverkning av en ovan beskriven anordning.According to one embodiment, a method for manufacturing a device described above is now described.
Som tidigare nämnts hålls hela anordningen ihop i form av en presspassning. Vid temperatur lägre än arbetstemperaturområdet på disken kan alla ingående delar sammanfogas utan svårighet.As previously mentioned, the entire device is held together in the form of a press fit. At temperatures below the operating temperature range on the counter, all components can be joined together without difficulty.
En fördelaktig monteringsmetod är då att innan montering kyla ner disken till en låg temperatur, t.ex. i flytande kväve. Efter monteringen sätts konstruktionen i axiell press och får temperaturutjämnas till anordningen når sitt temperaturarbetsområde, varefter pressen kan avlägsnas.An advantageous mounting method is then to cool the disk to a low temperature before mounting, e.g. in liquid nitrogen. After assembly, the structure is placed in axial press and may be temperature equalized until the device reaches its temperature working range, after which the press can be removed.
Vid montering av anordning med negativ temperaturutvidgningskoefficient enligt figur 3 värms höljet 21,22 istället upp, och därefter sätts konstruktionen i axiell press och får temperaturutjämnas till anordningen når sitt temperaturarbetsområde, varefter pressen kan avlägsnas.When mounting a device with a negative temperature expansion coefficient according to Figure 3, the housing 21,22 is instead heated up, and then the construction is set in axial press and allowed to temperature equalize until the device reaches its temperature working range, after which the press can be removed.
Claims (15)
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1050478A SE534995C2 (en) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | Mechanical temperature compensation element, method of mounting thereof, and method of mechanical temperature compensation |
| CN201110126023.3A CN102251944B (en) | 2010-05-17 | 2011-05-16 | Mechanical temperature compensation device and means, method for assembling the device |
| EP11719839A EP2572129A1 (en) | 2010-05-17 | 2011-05-17 | Piezo electric controlled high-pressure valve and method for controlling a high-pressure valve |
| PCT/EP2011/058009 WO2011144642A1 (en) | 2010-05-17 | 2011-05-17 | Piezo electric controlled high-pressure valve and method for controlling a high-pressure valve |
| EP11719837.4A EP2571555B1 (en) | 2010-05-17 | 2011-05-17 | Mechanical temperature compensation means, method for assembly said means and method for mechanically temperature compensating |
| PCT/EP2011/057965 WO2011144610A1 (en) | 2010-05-17 | 2011-05-17 | Mechanical temperature compensation means, method for assembly said means and method for mechanically temperature compensating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1050478A SE534995C2 (en) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | Mechanical temperature compensation element, method of mounting thereof, and method of mechanical temperature compensation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE1050478A1 SE1050478A1 (en) | 2011-11-18 |
| SE534995C2 true SE534995C2 (en) | 2012-03-13 |
Family
ID=44979439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE1050478A SE534995C2 (en) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | Mechanical temperature compensation element, method of mounting thereof, and method of mechanical temperature compensation |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102251944B (en) |
| SE (1) | SE534995C2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102014104398B4 (en) * | 2014-03-28 | 2016-06-16 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Heating device for conductive heating of a sheet metal blank |
| CN109888609B (en) * | 2019-03-15 | 2020-04-17 | 山西大学 | Optical cavity with temperature drift self-compensation function |
| CN117052620A (en) * | 2023-06-12 | 2023-11-14 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | Differential actuator based on thermal expansion principle |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10303855A1 (en) * | 2003-01-30 | 2004-08-19 | Dbt Automation Gmbh | Piezoactuator, especially for hydraulic pilot valves, has housing parts of materials with different coefficients of thermal expansion for compensation of thermal length changes of piezo-translator |
| DE10340911B4 (en) * | 2003-09-05 | 2014-12-04 | Robert Bosch Gmbh | Adapter sleeve with temperature compensation |
| DE502004006842D1 (en) * | 2004-06-03 | 2008-05-29 | Huber+Suhner Ag | Cavity resonator, use of a cavity resonator and oscillator circuit |
-
2010
- 2010-05-17 SE SE1050478A patent/SE534995C2/en unknown
-
2011
- 2011-05-16 CN CN201110126023.3A patent/CN102251944B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102251944A (en) | 2011-11-23 |
| SE1050478A1 (en) | 2011-11-18 |
| CN102251944B (en) | 2015-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ling et al. | Enhanced mathematical modeling of the displacement amplification ratio for piezoelectric compliant mechanisms | |
| US10095089B2 (en) | Lens mount assembly | |
| US5309717A (en) | Rapid shape memory effect micro-actuators | |
| JP6688144B2 (en) | Micro position gap sensor assembly | |
| JP6767357B2 (en) | Adjustable microlens with variable structural elements | |
| US20050258715A1 (en) | Piezoelectric actuator having minimal displacement drift with temperature and high durability | |
| US7708415B2 (en) | Mirror structure having piezoelectric element bonded to a mirror substrate | |
| US20100320870A1 (en) | Temperature compensating flextensional transducer | |
| JP6667650B2 (en) | Insulation structure | |
| CN105179799A (en) | Piezoelectrically driven valve and piezoelectrically driven flow volume control apparatus | |
| SE534995C2 (en) | Mechanical temperature compensation element, method of mounting thereof, and method of mechanical temperature compensation | |
| Shin et al. | Enhanced boiling heat transfer using self-actuated nanobimorphs | |
| AbuZaiter et al. | Thermomechanical behavior of bulk NiTi shape-memory-alloy microactuators based on bimorph actuation | |
| Schomburg et al. | Membranes | |
| EP2959179A1 (en) | Partitioned elastomeric journal bearing assemblies, systems and methods | |
| US20080253001A1 (en) | Actuating Device Comprising Bimetal Disks | |
| Loew et al. | Permanent magnets as biasing mechanism for improving the performance of circular dielectric elastomer out-of-plane actuators | |
| US8664832B2 (en) | Mechanical temperature compensation methods and devices | |
| Clausi et al. | Design and wafer-level fabrication of SMA wire microactuators on silicon | |
| Nakic et al. | Development of an electrothermal micro positioning platform for laser targets with two degrees of freedom | |
| EP2571555B1 (en) | Mechanical temperature compensation means, method for assembly said means and method for mechanically temperature compensating | |
| JP6698595B2 (en) | Torque detector | |
| JP6306827B2 (en) | Rotation angle detector | |
| Goy et al. | Cryogenic testing of a unimorph-type deformable mirror and theoretical material optimization | |
| Reinlein et al. | Unimorph-type deformable mirror for cryogenic telescopes |