TWI292573B - Inserting and extracting device for rotatable data carrier plates - Google Patents

Description

1292573 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明與一種供可旋轉資料載體板之插入及取出裝置有 關其在播放别將資料載體板從插入位置機械地移至播放 位置並在播放後再次將該資料載體板移回插入位置中。 【先前技術】 此類供可旋轉資料載體板之插入及取出裝置已熟知。通 常藉由固定裝置中用於播放CD或DVD之滑動抽屜插入或 彈出CD或DVD資料載體板。滑動抽屜機構不可能應用於機 動車輛中所使用之裝置中，原因係缺乏空間。插入及取出 藉由一滾輪機構而發生。 此寻已知機構由大量個別組件組成使得本身複雜且昂貴 另缺點係，由於滾輪操作僅抓緊邊緣且實際上僅抓緊 某些點，故該等機構並未正確地導引資料載體板。 【發明内容】 本發明之—目的係提供—種插人及取出裝置，其在整個 移動程序期間為板提供更好的導引且藉由較少的功能組件 上述目的之達成係藉由如中請專利範圍第i項之特徵。 由於導軌沿資料載體板之整個運動範圍延伸並在相互, 角對立之邊緣區域處導引資料載體板，故資料载體板在· 插入及取出期心連續的導引。此點對於遭受振動之袭漫 係有利的。若該等導軌之至少一者在其運動方向之一方虎 O:\89\89879.DOC4 1292573 上向資料載體板傳送運動脈衝（如針對衝擊類型的運動），則 另外任何運動機構都係多餘的。導軌本身擔當運輸產生器 。因而操作所必需之組件之費用及空間要求大大減少。 在本發明之一具體實施例中，運動脈衝係藉由一壓電驅 動器施加於該等導軌之一或兩者。方向朝前之脈動推進運 動係壓電驅動器的特徵。 I電驅動器或馬達在廣泛變化的具體實施例中已熟知。

6年關於驅動器之會議錄說明具有-封閉環形定子之一線 性行波馬達（Hermann5 M ; Schmk0the，w ••直接產生線性運 動之壓電行波馬達.··，1996年6月26至28日在布萊梅舉行的 關於驅動器之會議之會議錄第2〇〇至203頁。沿-物體路徑 配置馬達之第-肢狀物。兩肢狀物在其端面處半圓形地互 、兩相私包壓係行波馬達情形中朝一方向運動所必需的 t e可叹疋此馬達為垂直於移動物體之一非常平坦結構

，=是仍然具有兩缺點··定子體積比可能路徑兩倍還大； 及第二，同時需要兩諧波電壓。 壓電微衝擊馬達如EP 〇951〇78中所說明之馬達需要一 構體積實質上小於行波馬達之結構體積；此外該等馬達 =用咱波電壓操作。然而此等馬達在垂直於運動方向 /、有10至20瓜^^等級的最大尺度。採用此等馬達實現直接 動器所必需之接點運動至少不簡單。 I欠在機動車輛或家庭電腦中所使用之播放器中空間狹窄的 釭件下，為了獲得較小體積的壓電驅動器，在本發明之另 /、體只苑例中藉由壓電馬達形成壓電驅動器，每一壓電 O:\89\89879.DOC4 1292573 馬達向—導――衝擊力。-馬達在插人方向上起作用 ，另一馬達在取出方向上起作用。 /能藉由該配置製成-非常小型結構。馬達在運動方向 係平坦的且依據微衝擊原理f要僅由―駐波激發該馬達。 所需要的組件數目較少。 :本發明之另一具體實施例中，每一導執本身係包含具 有疋子㈣之-疋子與—壓電元件之—壓電馬達，該壓電馬 達用於驅動之作用單元具有至少一半波長之一長度。，

=本發明之另-具體實施例中，每—導軌本身係包含具 有定子齒之—定子與—㈣元件之—壓電馬達，激 部分之長度對應於兩波長。 X 在本發明之另_具體實施例中，僅—導軌本身係包含呈 有定子齒之子與—壓電元件之—壓電馬達，該壓電馬 達起作用之激發單元具有至少—半波長或_半波長之整數 倍之一長度。 ^本^月之另一具體實施例中，馬達之壓電元件係藉由 一壓電m件形成，其具有長度為λ/2之交替極性區域 ’同時提供覆蓋電極，纟中與定子錢之—電極遍佈陶堯 凡件之全部長度延伸且具有λ/4之一長度並位於陶瓷元件 另一側之電極與交替極性之端子交替連接。 在本叙月之另一具體貫施例中，對於一運動方向，一壓電 馬達中僅由關聯控制電極覆蓋之區域係由壓電材料製成。 在本發明之另一具體實施例中，藉由延伸量為；I /4的奇 數倍使得一衝擊方向之定子在壓電元件上方並超出壓電元 O:\89\89879.DOC4 1292573 件縱向延長。 之一已修改具體實施 几件上方並超出壓電 在不同於以上具體實施例之本發明 例中，將相反衝擊方向之定子在壓電 凡件縱向延長Λ /4偶數倍的數量。 作用單元及额外定子材 在本發明之另一具體實施例中， 料之最小長度至少對應於一波長又 在本發明之另 具體實施例中，定子、、於 干等軌 4 τ 疋卞/放發部分在一半導 上延長；I/4的奇數倍且在另一半導 > ,^ 等執上延長λ /4的偶數倍。 在本赉明之另一具體實施例中，藉 ^ AA u ^ 稭由中性振盪線路位準 處的片黃使兩等分導軌彼此解耦。 馬達的共振頻率Fi由下 在本發明之另一具體實施例中 式表示 ((i +1/2 ) .π )2

Fi==------------------------- · h/l'VE/p V 12 其中I之第一近似值取決於駐波Ϊ之等級、定子的長度1、定 子的高度h、定子材料之材料常數、彈性模數Ε及密度Ρ。 在本發明之另一具體實施例中，在振盪中所形成之波腹 與波節之間之距離為λ/2位置處配置定子齒。 在本發明之另一具體實施例中，馬達大約具有資料載體 板之運動路徑之長度。 在本發明之另一具體實施例中，運動脈衝係傳送至個別 導執且透過後者藉由偏心機構傳送至資料載體板。 在本發明之另一具體實施例中，偏心機構使得導軌由該 偏心機構推進，以在旋轉中心附近振盪且該等導軌振盪在 O:\89\89879.DOC4 -9- 1292573 運動方向給資料載體板一向前脈衝。 在本發明之另一具體實施例 楂、、，Λ J中偏心機構向皮帶輸送器 得适振盪脈衝，該皮帶輸送器 、 、、，认卜 "將該荨脈衝作為驅動脈衝傳 运給資料載體板。 在本發明之另一具體實施例中 ^ j中，皮π輸送器依據資料載 體板之循環運動方向在插入或 * ^ ^ X取出方向移動資料載體板。 皮τ輸送器具有一溝槽輪廓，資 貝科載體板邊緣與該等溝槽 =本發明之另-具體實施例中，定子齒具有壓電馬達縱 °向之溝槽’資料載體板之邊緣進入該等溝槽。 ^本發明之另—具體實施例中，壓電馬達—般用於線性 驅動欲藉由衝擊脈衝移動之組件。 【實施方式】 圖1顯示供數位載體板i(如⑶與卿）之插入及取出裝置 =原理。插人及取出裝置包含遍佈插人及取出運動之全部 乾圍延伸之平行導軌2。在導軌2相互對角對立之邊緣區域3 、、4處之溝槽5中導引資料載體板丨。藉由導執2之至少一者 面將_細說明之_方式在運動6、7之—或另一方向上 :二料載體板1傳送運動脈衝。藉由欲說明之驅動器以脈動 f衝擊類型方式向導執2提供之此等運動脈衝由箭頭8、9 j不。驅動器之脈動或衝擊類型的運動係藉由導執2傳送給 ，；斗載體板1。資料載體板因而在脈衝或衝擊方向（即插入 向或取出方向）移動。導軌2受運動脈衝的影響而振動且 才對於資料載體板1偏移。儘管導執在個別位置來回移 O:\89\89879.DOC4 1292573 動艮但是可能誤解箭頭8與9,因為每一箭頭僅指向一方向 尸相互相反的方向。因而應明白，箭頭8與9指示導執2 作用於資料載體板丨之衝擊方向。 T 2概略顯示向導軌2傳送衝擊類型運動脈衝之-壓電驅 動壓电馬達100用以提供壓電驅動器。馬達100之挺桿 、已傾斜定位，因而清楚地指示挺桿作用於導軌衝擊且透 ^此等導軌作用於資料載體板i上的衝擊方向8與9。每一衝 辜後，彈黃2a將導執2拉回到開始位置中。 圖3顯示遷電馬達1〇之作用核心，該馬達以具有小型、平 面結構之線性壓電馬達之形式用於CD/DVD器具中。馬達10 由—駐波激發且依據微衝擊原理採用本身所有齒15進行操 作。此點表明，僅一諸波電壓足夠馬達操作之用。該諸波 電壓遍佈資料載體板1欲行進之整個路徑長度而延伸。 壓電馬達1G具有用作至少—半波長驅動器之__激發單元 11。作用單元11之尺度可藉由所需要之λ/2增量延伸。 圖3a概略顯示具有長度La=2x之一作用單元u之馬達1〇 之操作可能性。馬達10具有高度為h之一定子13。具有入/2 間距之定子齒15係提供於定子一側14處。定子齒15係定位 :位於振盪中所形成之波腹2 6與波節2 5之間之位置12中。 在定子另一側16處，壓電陶瓷材料18的壓電元件17係配 置以提供激發。波長為λ/2之交替極化區域係形成於壓電陶 $材料18中。壓電元件17在定子側16處具有共用電極19。 電極分離係在另一侧20處實施。長度為λ/2之交替極化區域 每一半係由本身之局部電極21覆蓋。半波長λ/2區域之局部 O:\89\89879.DOC4 -11 - 1292573 電極21與交替極性之兩端子22與23交替連接。 藉由圖3a中所示作用單元u中之壓電陶瓷材料18及電極 激發為一驅動方向產生一駐波使得如圖％中所示振蓋波節 25位於作用單元U之末端24。定子齒15直接衝擊資料載體！ 且朝-方向逐步移動資料載體。為了實現相反方向的驅動 ，如圖3c所示振盪波腹26將形成於作用單元u之末端以。 在兩縱向方向進一步採用定子材料補充作用單元11使得 波節25或波腹26在定子端25處上升以形成一駐波且因而提 供一高效馬達1 〇。 對於圖3b中所示向左之驅動方向，作用單元⑽侧上都 需要定子材料，該材料之長度必須始終與λ/4的奇數倍對應 在所不振盈狀‘4巾-半定子齒指向左上方且衝擊此位置 中的資料載體卜所示位置中的另一半定子齒指向右上方， 但是係處於反沖相位並未與資料載體丨接觸。半個頻率週期 後，定子齒已相互交換任務。第一半定子齒現在處於反沖 相位且指向右上方。第二半定子齒處於衝擊相位且指向左 上方。為了激發此形式的振逢’向電極端子22與19&之間施 加適合頻率的交流電壓。電極23下方之壓電陶究材料财 此運動方向不起作用且亦可省&。圖4顯示該驅動器之一範 例。 然而對於圖3c中所示向右之驅動方向，作用單元u之任 一側上需要定子材料，該材料之長度始終與λ/4的偶數倍對 μ向电極铋子23與19a施加適合頻率之交流電壓用於激 發。電極22下方之壓電陶兗材料18在此操作模式中係被動 O:\89\89879.DOC4 -12- 1292573 的且可省略。圖5顯示該驅動器之一範例。 因而可針對一個別驅動方向及一個別應用設計一高效馬 達10同時並不需要更多特徵。作用單元丨丨加上額外定子材 料28、29之最小長度為一波長λ。 圖4顯示具有關聯延伸塊28a與28b(在所示位置分別具有 7λ/4與9λ/4的長度）適於左手驅動方向之一壓電馬達1〇。 圖5顯示具有關聯延伸塊2%與29b(在所示位置分別具有 3λ與2 λ的長度）適於右手驅動方向之一壓電馬達1〇。 操作該馬達1〇之定子13所採用的共振頻率巧之第一近似 值取決於駐波1之等級、定子13之長度丨及高度h。材料常數 亦很重要··冑子材料之彈性模數E及密度p。餘頻率由以 下等式表示 ·· ((i+l/2).π)2

Fi==------------------------- . h/l'VE/p V 12 參考圖2所說明範例中的頻率F3計算如下： (3,5 .π )2 F3 ’ . h / La2 . V E / p

Vl2 不管整個定子13變成多長，只要依據上面給定的條件 ^的奇數或偶數倍）選擇延伸塊28、29，此頻率幾乎不改 、交 〇 僅具有-運動方向之堡電馬達10係用於運動之每一方向 =示建立在依據圖3a之中心處之作用單元η㈣ 電馬達10之平面圖，在向左之驅動心 一 h子處具有延伸且延伸塊5如與鳩之長度為以 O:\89\89879.DOC4 -13- 1292573 ，在向右之驅動方向上之另一半定子處具有延伸且延伸塊 51a與51b之長度為2λ。用於導引資料載體板1之溝槽5係提 供於齒15中。在圖5中為了清晰，延伸塊50a、50b、5U、 5 1 b及中心處之作用區域11由虛線5 3描纷，但在實際中此等 部分係作為一完整組件製造且形成定子13。 圖7顯示適於兩驅動方向之壓電馬達之長度為2λ之作用 單元。定子分為兩等分13 a與13b。每一半定子在其較低侧 具有上述種類的壓電陶瓷元件17以激發需要的駐波。 在疋子兩等分之上側構造齒15使得定子一半i3a上方之 一半齒15a係剛性的以免相對於驅動方向8中的向上衝擊彎 曲且能較容易地相對於驅動方向9中的向上衝擊彎曲。定子 一半13b上方之一半齒15b係剛性的以免相對於驅動方向9 中的向上衝擊彎曲且能較容易地相對於驅動方向8中的向 上衝擊彎曲。此類齒例如可藉由以一簡單方式衝壓出彎曲 帶狀金屬而製成。 因而在作用單元之此具體實施例中，定子一半13a將藉由 延伸（運動方向向右）而延長λ/4的偶數倍且定子一半將 具有專於λ/4奇數倍的延伸（運動方向向左）。此等延伸未在 圖7中顯示。 兩半定子係藉由駐波中性位置中的連接橋接器52耦合。 對於兩驅動方向可以上述方式電控制兩半定子之壓電元 件。在較簡單之修改中，若需要運動方向8則僅激發定子一 半13a且若需要運動方向9則僅激發定子一半Ub。 圖8與9顯示具有依據圖1之導執之插入及取出裝置，其中 O:\89\89879.DOC4 -14- 1292573 藉由偏心裝置發生插入及取出。 在圖8之插入及取出裝置30中，左側導執並未配置成如圖 1之結構與插入方向6平行，但是可圍繞存在於此導執2之一 端32處之旋轉中心31旋轉。偏心塊34作用於另一端33，該 塊圍繞軸35旋轉。旋轉方向係由箭頭36指示。亦提供擠壓7 導軌2使其緊靠欲插入之資料載體板丨之一支援彈簧叨。 當偏心塊朝箭頭36方向旋轉時，振盈脈衝向導軌2傳送。 此等振盪脈衝使得資料載體W之導軌2朝箭頭6之方向進 行向前的脈動運動。在取出方向操作之_類似操作驅動器 係針對取出提供。 圖9顯示採用以一橡膠帶41形式之皮帶輸送器操作之一 插入及取出裝置40。右手導執2再次定位成與插人及取出方 向6 7平仃。橡膠帶41係彈性的且能向資料载體板1傳送脈 動產生的伸展運動。圍繞軸43旋轉之—偏心、塊_以產生 脈動伸展運動。在朝箭頭44所示方向旋轉之情形中，給予 橡谬帶41之伸展谨說欢4 — 一 赉生使侍貧料載體板1在插入方向6經 受向前的脈衝且因而將其插人。若偏心塊42朝箭頭45所示 方向叙轉^料载體板1在取出方向7經受向前的脈衝。 橡膠帶41具有面向資料载體板1之-溝槽輪廓46,資料載體 板1之邊緣3進入該輪廓。 、 【圖式簡單說明】 文已苓考圖式詳細說明本發明，其中 圖1顯示供數位資料 之一插入及取出裝置， 載體板如CD或DVD之具有平行導軌 在插入及取出運動期間導引導執之 O:\89\89879.DOC4 -15- 1292573 等導執施加 間之一資料載體板，插入及取出運動係透過該 於資料載體板上。 x 圖2顯示-插入及取出裝置之—範例，其中”料鮮 由麼電馬達移動且所得運動引發資料載體板之偏移運動。曰 圖3顯示可直接用作一導鈾 翁人 V執之適合壓電馬達之作用 之原理。 Λ 圖4顯示可直接用作一第一軍 壓 弟運動方向之一導執之適合 電馬達。 壓 圖5顯示可直接用作一第二 %轫万句之一導軌之適合 電馬達。 電 圖6顯示可直接用作兩運動方向之一導軌之—第一承 馬達。 土 電

圖7顯示可直接用作兩運動方向之一導執之 馬達之作用單元。 一 I 圖8顯示透過該等導執之一 门貝枓載體板傳送向前脈衝 之一偏心驅動器。 送向前脈衝 圖9顯示透過一皮帶輸送器向資料載體板傳 之一替代偏心驅動器。 【圖式代表符號說明】 1 2 2a 資料載體板/數位載體板 導軌 彈簧 邊緣區域 O:\89\89879.DOC4 -16- 1292573 5 溝槽 6 ^ 7 運動方向 8、9 箭頭 11 激發單元 12 位置 13 定子 13a、13b 定子一半 14 定子側 15 定子齒 15a、15b 定子齒一半 16 定子側 17 壓電元件 18 壓電陶瓷材料 19 共用電極 20 定子另一側 21 局部電極 22 ^ 23 端子 22 、 19a 電極端子 24 端 25 波節/定子端 26 波腹 O:\89\89879.DOC4 -17- 1292573 28a、28b 延伸塊 28 ^ 29 額外定子材料 30 插入及取出裝置 31 旋轉中心 32、33 端 34 偏心塊 35 軸 37 支援彈簧 40 插入及取出裝置 41 橡膠帶 42 偏心塊 43 軸 46 溝槽輪廓 50a、50b 延伸塊 51a、51b 延伸塊 52 連接橋接器 10 、 100 壓電馬達 150 挺桿 O:\89\89879.DOC4 -18-

Claims (1)

1292573 拾、申請專利範圍： 1 · 一種供可旋轉資料載體板之插入及取出裝置，其在播放 之刚將該資料載體板（1)從一插入位置機械地移至一播放 位置中且在播放後再次將該資料載體板移回該插入位置 中，具有遍佈該插入及取出運動之全部範圍延伸並在相 互對角對立之邊緣區域處之溝槽（5)中導引該資料载體板 (1)之平行導軌（2)，其中該等導執（2)之至少一者在其運動 方向之一方向上向該資料載體板（1)傳送運動脈衝，該資 料載體板（1)藉由該等脈衝朝該插入或取出方向移動。 2·如申請專利範圍第i項之插入及取出裝置，其特徵為該等 運動脈衝係藉由一壓電驅動器（1〇〇)施加於該等導軌（幻 之一或兩者上。 如申請專利範圍第2項之插入及取出裝置，其特徵為該壓 電驅動器係由壓電馬達_)形成，該等壓電馬達之每一 個向一導軌（2)施加一衝擊力。 4. 5. 6. 如申請專利範圍第1項之插入及取出裝置 ，⑺本身係包含具有定子齒⑼之_定子（13=二 私凡件（17)之-度電馬達（1G)，該壓電馬達用於驅動之作 用單元（11)具有至少一半波長之一長度。 如申請專利範圍第4項之插入及取出裝置，其特徵為僅一 ^執⑺本身係包含具有定子齒（15)之—定子（13)與一壓 私兀件（17)之-壓電馬達，該壓電馬達作用激發單元⑴) 具有至少一半波長或一半波長之整數倍之一長度。 如申請專利範圍第4項之插人及取出裝置，其特徵為每一 O:\89\89879.DOC5 1292573 導軌（2)本身係包含具有定子齒（15)之一定子（13)與一壓 電元件（17)之一壓電馬達（1〇)，其中該激發部分之長度對 應於兩波長。 7·如申請專利範圍第4項之插入及取出裝置，其特徵為該馬 達（1〇)之壓電元件（17)係藉由一壓電陶瓷材料（18)形成， έ亥壓電陶曼材料具有長度為半波長（χ/2)之交替極性區域 ，同時提供覆蓋電極（19、21)，其中與該定子（13)毗連之 一電極（19)遍佈該陶瓷材料（18)之全部長度延伸且具有 λ/4之一長度並位於該陶瓷材料（18)之另一側之電極（21) 係與交替極性之端子（22、23)交替連接。 8·如申請專利範圍第4項之插入及取出裝置，其特徵為對於 一運動方向，一壓電馬達（10)中僅由該等關聯控制電極 (19、21)覆蓋之區域係由壓電陶瓷材料製成。 9·如申請專利範圍第4項之插入及取出裝置，其特徵為藉由 延伸（2 8)¾:為λ/4的奇數倍使得一衝擊方向之該定子（I?) 在該壓電元件（17)上方並超出該壓電元件縱向延長。 10·如申請專利範圍第4項之插入及取出裝置，其特徵為藉由 延伸（29)量為λ/4的偶數倍使得一相反衝擊方向之該定子 (13)在該壓電元件（丨7)上方並超出該壓電元件縱向延長。 11·如申請專利範圍第4項之插入及取出裝置，其特徵為該作 用單元（11)及額外定子材料（28、29)之最小長度對應於至 少一波長λ。 12·如申請專利範圍第4項之插入及取出裝置，其特徵為在嗜 導執（2)之一半上將該定子（13)之激發部分延長四分之一 O:\89\89879.DOC5 1292573 波長（λ/4)之奇數倍且在該導執之另一半上將該定子 (13)之激發部分延長四分之一波長（λ/4)之偶數倍。 13 14 15. 16. 17. 18。 19. •如申請專利範圍第12項之插入及取出裝置，其特徵為藉 由該中性振盪線路位準處的片簧使該等導軌（2)之兩等= 彼此解耦。 刀 .如申請專利範圍第4項之插人及取出裝置，其特徵為該馬 達之共振頻率Fi由下式表示 ((ί+1/2).π)2 Fi =------------------------- . h /12 . V E / ρ V 12 其中1之第一近似值係取決於該駐波1之等級、該定子的長 度1、該定子的咼度h、該定子材料之材料常數、該定子材 料之彈性模數E及密度ρ。 如申請專利範圍第4項之插入及取出裝置，其 定子齒⑽係配置在該振蓋中所形成之該等波腹= 波節（25)之間距離為λ/2之位置中。 如申請專利範圍第3項之插入及取出裝置，其特徵為該馬 達（10)大約具有該資料載體板（1)之運動路徑之長度。 如申請專利範圍第4項之插入及取出裝置，其特徵^° 定子齒（I5)在該塵電馬達⑽之縱向方向具有溝槽⑺，該 資料載體板（1)之邊緣（3)進入該等溝槽（5)中。 Λ 如申請專利範圍第i項之插入及取出裝置，其特徵為該運 動脈衝係傳送至該個別導軌（2、41)且透過後者藉由—偏 心機構（34、42)傳送至該資料載體板（1)。 如申請專利範圍第18項之插入及取出裝置，其特徵為該 O:\89\89879.DOC5 1 心2573 旋轉中4 _由該偏心機構（34)推進以在 動方〜 且該導執(2)之該等振盪在爷運 動方向⑹給該資料载體板⑴一向前脈衝。羞在㈣ °申：專利範圍㈣項之插入及取出裝 ⑼向-皮帶輪送器⑷)傳送振蓋脈衝，該= ^盗將4#脈衝作為驅動脈衝傳送給該資料载體板⑴ 吖=請專利範圍第2〇項之插入及取出裝置，其特徵為該 皮讀送11(41)依據資料載體板之循環運動方向在該插 入或取出方向移動該資料載體板（丨）。 22.如:請專利範圍第2〇項之插入及取出裝置，其特徵為該 皮帶輸送器（41)具有一溝槽輪廓（46)，該資料載體板（1) 之邊緣（3)與該溝槽輪廓形成嚙合。 23 ·種如申請專利範圍第4項之壓電馬達，其用於提供欲籍 由衝擊脈衝而移動之組件之線性運動。 O:\89\89879.DOC5