WO2022117157A1 - Friction contact motor having a light element for emitting laser beams - Google Patents

Friction contact motor having a light element for emitting laser beams Download PDF

Info

Publication number
WO2022117157A1
WO2022117157A1 PCT/DE2021/100967 DE2021100967W WO2022117157A1 WO 2022117157 A1 WO2022117157 A1 WO 2022117157A1 DE 2021100967 W DE2021100967 W DE 2021100967W WO 2022117157 A1 WO2022117157 A1 WO 2022117157A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
friction
actuator
friction contact
laser beams
motor
Prior art date
Application number
PCT/DE2021/100967
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Burhanettin Koc
Bülent Delibas
Original Assignee
Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg
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 Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg filed Critical Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2022117157A1 publication Critical patent/WO2022117157A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/005—Mechanical details, e.g. housings
    • H02N2/0065—Friction interface

Definitions

  • Frictional contact motor having a light element for emitting laser beams
  • the invention relates to a friction contact motor with a light element for emitting laser beams according to claim 1.
  • a friction contact motor is known from DE102014221001A1.
  • friction contact motors a repetitive, periodic movement or deformation of an electrically controlled actuator is usually transmitted to an element to be driven via frictional contact or a frictional contact surface between the actuator and the element to be driven, resulting in an actuating movement of the element to be driven or its continuous movement results.
  • a particular advantage of friction contact motors is their usually prevailing self-locking in the de-energized or de-energized state. The element to be driven can thus be moved into its target position and then holds this position even without a voltage applied to the actuator.
  • US Pat. No. 6,897,598 B2 describes a guide device for a platform driven by an ultrasonic motor, with position information (displacement, speed or acceleration) of a friction element of the ultrasonic motor being determined using a non-contact measuring device such as a laser.
  • US Pat. No. 9,225,266 B2 discloses a piezoelectric linear actuator in which friction particles that occur between the friction partners during operation are removed by exciting the actuator with an alternating voltage.
  • US 2007/0251543 A1 discloses, among other things, a method for cleaning a surface by removing particles located thereon using laser beams.
  • the frictional contact motor according to the invention comprises an actuator and an element to be driven by the actuator via frictional contact.
  • the frictional contact is realized via a frictional contact surface between a contact surface of the actuator and a frictional surface of the element to be driven.
  • the friction contact motor has a light element for emitting laser beams, the laser beams being directed towards the friction contact surface, and the laser element being designed and arranged in such a way that moisture or loose particles in the vicinity of the friction contact surface, for example on the contact surface and/or on the friction surface and/or adjacent to the friction surface, can be removed or set there.
  • the laser beams of the light element can be used to warm up or heat the contact surface of the actuator and/or the friction surface of the element to be driven in the area immediately adjacent to the friction contact surface, in order to reduce or eliminate any moisture present in this area .
  • particles and moisture within the frictional contact surface can also be eliminated or reduced by the laser beams; this is conceivable at least for the edge areas of the friction contact surface.
  • the laser beams of the light element can be used to heat dust or abrasion particles in the immediate area of the friction contact surface or to heat them up, in particular to prevent these particles from adhering to the element to be driven in an area that is not in Comes into contact with the actuator to achieve so that the particles are fixed.
  • the laser beams of the light element can also be used to fix the dust or abrasion particles on the actuator or its contact surface.
  • the laser element is arranged next to the actuator along the main direction of extension of the element to be driven or along the main direction of extension of the actuator.
  • the term "main extension direction” characterizes the extension of the actuator or the element to be driven along the respective largest dimension, in particular along the length. This enables good accessibility and effective warming or heating of the area of the frictional contact surface or the area around the frictional contact surface.
  • the friction contact motor has two light elements for emitting laser beams, which are arranged on opposite sides of the actuator.
  • the two laser elements are arranged symmetrically or in mirror image with respect to the actuator. This enables a more effective removal of moisture or loose particles in the area of the friction contact surface, which in particular Substantially the same conditions result in terms of opposite drive directions of the driven element.
  • the laser beams of the light element are electrostatically charged. This makes it possible to transport dust or abrasion particles out of the area of the friction contact surface by means of the light beams and, if necessary, to collect or fix them at a point provided for this purpose and in particular at a distance from the friction contact surface.
  • the light element emits laser beams in a wavelength range from 100 to 380 nm or in a wavelength range from 780 to 1000 nm.
  • the heat output of the laser beams emitted by the light element is between 0.1 and 10 watts.
  • the contact surface of the actuator is formed by a friction element arranged on this.
  • the friction element can be adapted in terms of shape and/or material for the specific application, independently of the actuator.
  • An electromechanical material 1 is understood to mean a material which undergoes a dimensional change, for example a change in length, when an electrical voltage or an electrical field is applied. Electromechanical materials have the advantage, among other things, that they can be operated in a highly dynamic manner and do not require any gearing elements.
  • Corresponding actuators can be designed to be very small and space-saving.
  • the electromechanical material has piezoelectric properties and is preferably designed as a piezoceramic.
  • the actuator can be excited in such a way that it oscillates at different frequencies.
  • applications are conceivable in which the actuator is electrically excited in such a way that it carries out resonance oscillations.
  • Controls in which the actuator is operated outside of its resonance are conceivable, for example in so-called stepping drives, or in stick-slip or inertial drives.
  • the element to be driven has recesses in which particles can be fixed by means of the laser beams. It can be particularly advantageous here if the recesses are designed as grooves running along the main extension direction of the element to be driven and aligned parallel to one another. Due to the attachment of abrasion particles or other particles in such recesses, a possibly disadvantageous influence of particles attached directly to the friction surface of the element to be driven is avoided.
  • FIG. 2 representation a) view of the friction contact motor according to FIG. 1 from the direction of the actuator (not shown in FIG. 2) and looking in the direction of the underside of the element to be driven; Representation b) Sectional view of representation a)
  • FIG. 3 representation a) view of a friction contact motor with an element to be driven having recesses from the direction of the actuator (not shown in FIG. 3) and looking in the direction of the underside of the element to be driven; Representation b) Sectional view of representation a)
  • Figure 1 shows a schematic representation of a possible embodiment of a friction contact motor 1 according to the invention.
  • Its actuator 2 is in the form of a rectangular plate made of a piezoceramic material, with a triangular cross-section friction element 6 made of aluminum oxide being arranged on one of the two longer side surfaces .
  • the friction element 6 forms the Contact surface 22 of the actuator 2, that is, that surface which is in frictional or frictional contact with the friction surface 32 of the driven element 3 via the frictional contact surface 4.
  • the targeted deformations caused by corresponding electrical activation of the actuator which, for example, cause an elliptical trajectory of the tip of the friction element 6, can affect the element to be driven Transfer element and set this in a desired movement.
  • a light element 5 in the form of an excimer laser is arranged on each side next to the actuator 2 in a direction along its main extension direction. Accordingly, the light elements 5 are provided on opposite sides of the actuator 2 and in a symmetrical or mirror-inverted arrangement.
  • the beams of both excimer lasers are directed in the direction of the frictional contact surface 4, so that in FIG. 1 laser beams are guided from the left and from the right into the region of the frictional contact surface 4.
  • the laser beams have a wavelength of 200nm and have a heat output of 0.5 watts.
  • the embodiment of the friction contact motor according to the invention according to the illustrations a) and b) of FIG. 3 differs from that in FIG. 2 only in that the driven element 3 here has recesses 34 in the form of itself along the Main extension direction of the driven element 3 extending and parallel grooves, as can be seen in particular in the sectional view b) of FIG.
  • These groove-shaped recesses 34 are used for receiving or for the targeted deposition or fixation of dust or abrasion particles by means of the laser beams of the light elements 5, in particular by means of electrostatically charged laser beams.
  • laser beams with a specific wavelength, heat output and duration are directed in the direction of the friction contact surface before starting, in order to eliminate moisture in particular in the area of the friction contact surface. Electrical activation of the actuator to generate a movement of the element to be driven only takes place after this.
  • friction contact motor 2 actuator 3: element to be driven 4: friction contact surface 5: light element 6: friction element 22: contact surface (of the actuator 2) 32: friction surface (of the element to be driven 3) 34: recesses 52: laser beams (of the light element 5) 54: effective range (of the laser beams 52)

Landscapes

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

Abstract

The invention describes a motor (1) having an actuator (2) and an element (3) that is to be driven by the actuator (2) by way of a friction contact, the friction contact being realized by way of a friction contact area (4) between a contact surface (22) of the actuator (2) and a friction surface (32) of the element (3) to be driven. According to the invention, the motor (1) comprises a light element (5) for emitting laser beams (52), the laser beams being directed at the friction contact area (4) in order to remove moisture or loose particles in the direct vicinity of the friction contact area (4) or to secure these to the contact surface (22) or the friction surface (32).

Description

Beschreibung description
Reibkontaktmotor mit einem Lichtelement zum Emittieren von Laserstrahlen Frictional contact motor having a light element for emitting laser beams
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Reibkontaktmotor mit einem Lichtelement zum Emittieren von Laserstrahlen gemäß Anspruch 1. The invention relates to a friction contact motor with a light element for emitting laser beams according to claim 1.
[0002] Aus der DE102014221001A1 ist ein Reibkontaktmotor bekannt. Bei Reibkontaktmotoren wird in der Regel eine sich wiederholende, periodische Bewegung oder Deformation eines elektrisch entsprechend angesteuerten Aktuators auf ein anzutreibendes Element über einen Reibkontakt bzw. eine Reibkontaktfläche zwischen dem Aktuator und dem anzutreibenden Element übertragen, wodurch eine Stellbewegung des anzutreibenden Elements bzw. dessen kontinuierliche Bewegung resultiert. Ein besonderer Vorteil von Reibkontaktmotoren ist deren für gewöhnlich vorherrschende Selbsthemmung im ström- bzw. spannungslosen Zustand. Somit kann das anzutreibende Element in seine Zielposition verfahren werden, und hält diese Position dann auch ohne eine an dem Aktuator anliegende Spannung. A friction contact motor is known from DE102014221001A1. In friction contact motors, a repetitive, periodic movement or deformation of an electrically controlled actuator is usually transmitted to an element to be driven via frictional contact or a frictional contact surface between the actuator and the element to be driven, resulting in an actuating movement of the element to be driven or its continuous movement results. A particular advantage of friction contact motors is their usually prevailing self-locking in the de-energized or de-energized state. The element to be driven can thus be moved into its target position and then holds this position even without a voltage applied to the actuator.
[0003] Insbesondere nach einem längeren Verharren des anzutreibenden Elements in einer fixen Position (etwa der vorerwähnten Zielposition) kann es vorkommen, dass ein erneutes Anfahren bzw. Starten des Motors mit den für die vorhergehende Betriebsphase bzw. Positionierung gewählten und angewandten Parametern nicht möglich ist, da es in der Betriebspause zu einer ausgeprägten Haftung zwischen den Reibpartnern gekommen ist. Dann ist es in der Regel notwendig, zumindest für den Anfahrprozess eine höhere elektrische Spannung zur Ansteuerung des Aktuators zu verwenden, um diese Haftung - welche häufig durch Feuchtigkeit im Bereich des Friktionskontakts zwischen den Reibpartnern hervorgerufen wird - zu überwinden. In particular, after the element to be driven has remained in a fixed position for a longer period of time (such as the aforementioned target position), it may happen that it is not possible to restart or start the motor with the parameters selected and applied for the previous operating phase or positioning , since there was a pronounced adhesion between the friction partners during the break in operation. It is then usually necessary to use a higher electrical voltage to control the actuator, at least for the start-up process, in order to overcome this adhesion - which is often caused by moisture in the area of the frictional contact between the friction partners.
[0004] Selbst wenn es jedoch gelingt, den Anfahrprozess mit den gleichen Parametern wie vor der Betriebspause zu starten, sind die generierten Motorkräfte zumindest anfangs signifikant niedriger. Ein entsprechend nicht-lineares Verhalten des Reibkontaktmotors ist für bestimmte Anwendungen hingegen sehr nachteilig. [0005] Eine weitere Quelle nicht-linearen Verhaltens von Reibkontaktmotoren ist in dem aufgrund des üblichen Verschleißes der sich kontaktierenden Reibpartner entstehenden Abrieb zu finden. However, even if it is possible to start the start-up process with the same parameters as before the break in operation, the engine forces generated are significantly lower, at least initially. However, a correspondingly non-linear behavior of the friction contact motor is very disadvantageous for certain applications. A further source of non-linear behavior of friction contact motors can be found in the abrasion that occurs due to the usual wear and tear of the friction partners that are in contact.
[0006] Die US 6 897 598 B2 beschreibt eine Führungseinrichtung einer mittels eines Ultraschallmotors angetriebenen Plattform, wobei mit Hilfe eines berührungslosen Messmittels wie beispielsweise einem Laser eine Positionsinformation (Verschiebung, Geschwindigkeit oder Beschleunigung) eines Reibelements des Ultraschallmotors ermittelt wird. US Pat. No. 6,897,598 B2 describes a guide device for a platform driven by an ultrasonic motor, with position information (displacement, speed or acceleration) of a friction element of the ultrasonic motor being determined using a non-contact measuring device such as a laser.
[0007] Aus der US 9225 266 B2 ist ein piezoelektrischer Linearaktuator bekannt, bei dem im Betrieb zwischen den Reibpartnern entstehende Reibpartikel durch Anregung des Aktuators mit einer Wechselspannung entfernt werden. [0007] US Pat. No. 9,225,266 B2 discloses a piezoelectric linear actuator in which friction particles that occur between the friction partners during operation are removed by exciting the actuator with an alternating voltage.
[0008] Die US 2007/0251543 A1 offenbart im Zusammenhang mit einer Lithografiemaschine u.a. ein Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche durch Entfernung von darauf befindlichen Partikeln mittels Laserstrahlen. In connection with a lithography machine, US 2007/0251543 A1 discloses, among other things, a method for cleaning a surface by removing particles located thereon using laser beams.
[0009] Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Reibkontaktmotor bereitzustellen, bei welchem die vorstehend aufgeführten nicht-linearen Effekte reduziert oder sogar vollständig eliminiert sind. Diese Aufgabe ist gelöst durch einen Reibkontaktmotor gemäß Anspruch 1. Die Unteransprüche enthalten diesbezüglich zumindest vorteilhafte Weiterbildungen bzw. It is an object of the invention to provide a friction contact motor in which the non-linear effects listed above are reduced or even completely eliminated. This object is achieved by a friction contact motor according to claim 1. In this regard, the dependent claims contain at least advantageous developments or
Verbesserungen. improvements.
[0010] Der erfindungsgemäße Reibkontaktmotor umfasst einen Aktuator und ein durch den Aktuator über einen Reibkontakt anzutreibendes Element. The frictional contact motor according to the invention comprises an actuator and an element to be driven by the actuator via frictional contact.
Hierbei ist der Reibkontakt über eine Reibkontaktfläche zwischen einer Kontaktfläche des Aktuators und einer Reibfläche das anzutreibenden Elements realisiert. Erfindungsgemäß weit der Reibkontaktmotor ein Lichtelement zum Emittieren von Laserstrahlen auf, wobei die Laserstrahlen auf die Reibkontaktfläche zu gerichtet sind, und wobei das Laserelement derart ausgebildet und angeordnet ist, dass Feuchtigkeit oder lose Partikel in der Umgebung der Reibkontaktfläche, etwa an der Kontaktfläche und/oder an der Reibfläche und/oder benachbart zu der Reibfläche, entfernt oder dort festgesetzt werden. [0011] Die Laserstrahlen des Lichtelements können zur Erwärmung bzw. Erhitzung der Kontaktfläche des Aktuators und/oder der Reibfläche des anzutreibenden Elements im Bereich der unmittelbar an die Reibkontaktfläche angrenzenden Umgebung genutzt werden, um in diesem Umgebungsbereich gegebenenfalls vorhandene Feuchtigkeit zu reduzieren bzw. zu eliminieren. Gegebenenfalls können auch Partikel und Feuchtigkeit innerhalb der Reibkontaktfläche durch die Laserstrahlen beseitigt oder reduziert werden; dies ist zumindest für die Randbereiche der Reibkontaktfläche denkbar. Here, the frictional contact is realized via a frictional contact surface between a contact surface of the actuator and a frictional surface of the element to be driven. According to the invention, the friction contact motor has a light element for emitting laser beams, the laser beams being directed towards the friction contact surface, and the laser element being designed and arranged in such a way that moisture or loose particles in the vicinity of the friction contact surface, for example on the contact surface and/or on the friction surface and/or adjacent to the friction surface, can be removed or set there. The laser beams of the light element can be used to warm up or heat the contact surface of the actuator and/or the friction surface of the element to be driven in the area immediately adjacent to the friction contact surface, in order to reduce or eliminate any moisture present in this area . Optionally, particles and moisture within the frictional contact surface can also be eliminated or reduced by the laser beams; this is conceivable at least for the edge areas of the friction contact surface.
[0012] Weiterhin können die Laserstrahlen des Lichtelements dazu genutzt werden, Staub- oder Abriebpartikel im unmittelbaren Bereich der Reibkontaktfläche zu erwärmen oder zu erhitzen, um insbesondere ein Anhaften dieser Partikel an dem anzutreibenden Element in einem Bereich, der während des Betriebs des Motors nicht in Kontakt mit dem Aktuator gelangt, zu erreichen, so dass die Partikel festgesetzt sind. Die Laserstrahlen des Lichtelements können daneben auch dazu genutzt werden, die Staub- oder Abriebpartikel an dem Aktuator bzw. dessen Kontaktfläche festzusetzen. [0012] Furthermore, the laser beams of the light element can be used to heat dust or abrasion particles in the immediate area of the friction contact surface or to heat them up, in particular to prevent these particles from adhering to the element to be driven in an area that is not in Comes into contact with the actuator to achieve so that the particles are fixed. The laser beams of the light element can also be used to fix the dust or abrasion particles on the actuator or its contact surface.
[0013] Es kann von Vorteil sein, wenn das Laserelement neben dem Aktuator entlang der Haupterstreckungsrichtung des anzutreibenden Elements oder entlang der Haupterstreckungsrichtung des Aktuators angeordnet ist. Der Begriff ,Haupterstreckungsrichtung‘ kennzeichnet die Erstreckung des Aktuators bzw. des anzutreibenden Elements entlang der jeweils größten Dimension, insbesondere entlang der Länge. Hierdurch gelingt eine gute Erreichbarkeit und effektive Erwärmung bzw. Erhitzung des Bereichs der Reibkontaktfläche bzw. des Bereichs um die Reibkontaktfläche. It can be advantageous if the laser element is arranged next to the actuator along the main direction of extension of the element to be driven or along the main direction of extension of the actuator. The term "main extension direction" characterizes the extension of the actuator or the element to be driven along the respective largest dimension, in particular along the length. This enables good accessibility and effective warming or heating of the area of the frictional contact surface or the area around the frictional contact surface.
[0014] Es kann zudem von Vorteil sein, wenn der Reibkontaktmotor zwei Lichtelemente zum Emittieren von Laserstrahlen aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten des Aktuators angeordnet sind. Hierbei kann es insbesondere von Vorteil sein, dass die beiden Laserelemente symmetrisch oder spiegelbildlich bezüglich des Aktuators angeordnet sind. Dadurch gelingt ein effektiveres Entfernen von Feuchtigkeit bzw. loser Partikel im Bereich der Reibkontaktfläche, wodurch insbesondere im Wesentlichen gleiche Bedingungen hinsichtlich entgegengesetzter Antriebsrichtungen des anzutreibenden Elements resultieren. It can also be advantageous if the friction contact motor has two light elements for emitting laser beams, which are arranged on opposite sides of the actuator. In this case, it can be particularly advantageous that the two laser elements are arranged symmetrically or in mirror image with respect to the actuator. This enables a more effective removal of moisture or loose particles in the area of the friction contact surface, which in particular Substantially the same conditions result in terms of opposite drive directions of the driven element.
[0015] Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn die Laserstrahlen des Lichtelements elektrostatisch geladen sind. Dies ermöglicht es, Stauboder Abriebpartikel mittels der Lichtstrahlen aus dem Bereich der Reibkontaktfläche heraus zu befördern und gegebenenfalls an einer dafür vorgesehenen und insbesondere von der Reibkontaktfläche entfernten Stelle zu sammeln bzw. festzusetzen. Furthermore, it can be advantageous if the laser beams of the light element are electrostatically charged. This makes it possible to transport dust or abrasion particles out of the area of the friction contact surface by means of the light beams and, if necessary, to collect or fix them at a point provided for this purpose and in particular at a distance from the friction contact surface.
[0016] Ferner kann es von Vorteil sein, wenn das Lichtelement Laserstrahlen in einem Wellenlängenbereich von 100 bis 380nm oder in einem Wellenlängenbereich von 780 bis 1000nm emittiert. It can also be advantageous if the light element emits laser beams in a wavelength range from 100 to 380 nm or in a wavelength range from 780 to 1000 nm.
[0017] Außerdem kann es von Vorteil sein, wenn die Wärmeleistung der von dem Lichtelement emittierten Laserstrahlen zwischen 0,1 und 10 Watt beträgt. It can also be advantageous if the heat output of the laser beams emitted by the light element is between 0.1 and 10 watts.
[0018] Darüber hinaus kann es von Vorteil sein, dass die Kontaktfläche des Aktuators durch ein an diesem angeordnetes Reibelement gebildet ist. Das Reibelement kann hierbei unabhängig von dem Aktuator in Form und/oder Material für den spezifischen Anwendungsfall angepasst sein. In addition, it can be advantageous that the contact surface of the actuator is formed by a friction element arranged on this. In this case, the friction element can be adapted in terms of shape and/or material for the specific application, independently of the actuator.
[0019] Es kann vorteilhaft sein, wenn der Aktuator ein elektromechanisches Material aufweist. Unter einem .elektromechanischen Material1 wird hierbei ein Material verstanden, welches bei Anlegen einer elektrischen Spannung bzw. eines elektrischen Feldes eine Dimensionsänderung, beispielsweise eine Längenänderung, erfährt. Elektromechanische Materialien haben u.a. den Vorteil, dass sie höchstdynamisch betrieben werden können und dabei keine Getriebelemente benötigen. It can be advantageous if the actuator has an electromechanical material. An electromechanical material 1 is understood to mean a material which undergoes a dimensional change, for example a change in length, when an electrical voltage or an electrical field is applied. Electromechanical materials have the advantage, among other things, that they can be operated in a highly dynamic manner and do not require any gearing elements.
Entsprechende Aktuatoren können sehr klein und platzsparend ausgeführt werden. Corresponding actuators can be designed to be very small and space-saving.
[0020] Es kann von Vorteil sein, dass das elektromechanische Material piezoelektrische Eigenschaften aufweist und vorzugsweise als Piezokeramik ausgeführt ist. It can be advantageous that the electromechanical material has piezoelectric properties and is preferably designed as a piezoceramic.
[0021] Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn der Aktuator derart anregbar ist, dass er in unterschiedlichen Frequenzen schwingt. Somit sind Anwendungen denkbar, bei denen der Aktuator derart elektrisch angeregt wird, dass er Resonanzschwingungen vollführt. Aber auch Ansteuerungen, in denen der Aktuator außerhalb seiner Resonanz betrieben wird, sind denkbar, etwa in sogenannten Schreitantrieben, oder aber in Stick-Slip- oder Trägheitsantrieben. In addition, it can be advantageous if the actuator can be excited in such a way that it oscillates at different frequencies. Thus, applications are conceivable in which the actuator is electrically excited in such a way that it carries out resonance oscillations. But also Controls in which the actuator is operated outside of its resonance are conceivable, for example in so-called stepping drives, or in stick-slip or inertial drives.
[0022] Es kann daneben vorteilhaft sein, wenn das anzutreibende Element Ausnehmungen aufweist, in welchen mittels der Laserstrahlen Partikel festsetzbar sind. Hierbei kann es insbesondere von Vorteil sein, wenn die Ausnehmungen als entlang der Haupterstreckungsrichtung des anzutreibenden Elements verlaufende und parallel zueinander ausgerichtete Nuten ausgebildet sind. Durch die Festsetzung von Abrieboder sonstigen Partikeln in solchen Ausnehmungen wird ein ggf. nachteiliger Einfluss von direkt an der Reibfläche des anzutreibenden Elements festgesetzten Partikeln vermieden. It can also be advantageous if the element to be driven has recesses in which particles can be fixed by means of the laser beams. It can be particularly advantageous here if the recesses are designed as grooves running along the main extension direction of the element to be driven and aligned parallel to one another. Due to the attachment of abrasion particles or other particles in such recesses, a possibly disadvantageous influence of particles attached directly to the friction surface of the element to be driven is avoided.
[0023] Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Zeichnungen und Ausführungsbeispielen, anhand derer die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden soll, ohne die Erfindung auf diese zu beschränken. Es zeigen: Further features and advantages of the present invention result from the following drawings and exemplary embodiments, by means of which the invention will be explained in more detail by way of example, without restricting the invention to these. Show it:
[0024] Fig. 1 : schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Reibkontaktmotors 1: Schematic representation of a friction contact motor according to the invention
[0025] Fig. 2: Darstellung a) Ansicht des Reibkontaktmotors gemäß Fig. 1 aus Richtung des in Fig.2 nicht dargestellten Aktuators und mit Blick in Richtung auf die Unterseite des anzutreibenden Elements; Darstellung b) Schnittansicht zu Darstellung a) [0025] FIG. 2: representation a) view of the friction contact motor according to FIG. 1 from the direction of the actuator (not shown in FIG. 2) and looking in the direction of the underside of the element to be driven; Representation b) Sectional view of representation a)
[0026] Fig. 3: Darstellung a) Ansicht eines Reibkontaktmotors mit einem Ausnehmungen aufweisenden anzutreibenden Element aus Richtung des in Fig. 3 nicht dargestellten Aktuators und mit Blick in Richtung auf die Unterseite des anzutreibenden Elements; Darstellung b) Schnittansicht zu Darstellung a) [0026] FIG. 3: representation a) view of a friction contact motor with an element to be driven having recesses from the direction of the actuator (not shown in FIG. 3) and looking in the direction of the underside of the element to be driven; Representation b) Sectional view of representation a)
[0027] Figur 1 zeigt in einer schmatischen Darstellung eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reibkontaktmotors 1. Dessen Aktuator 2 liegt in Form einer rechteckförmigen Platte aus einem piezokeramischen Material vor, wobei an einer der beiden längeren Seitenflächen ein im Querschnitt dreicksförmiges Reibelement 6 aus Aluminiumoxid angeordnet ist. Hierbei bildet das Reibelement 6 die Kontaktfläche 22 des Aktuators 2 aus, also diejenige Fläche, die sich mit der Reibfläche 32 des anzutreibenden Elements 3 über die Reibkontaktfläche 4 in Reib- oder Friktionskontakt befindet. Aufgrund des Reibkontakts zwischen dem Aktuator 2 bzw. dem am Aktuator angeordneten Reibelement 6 und der Reibfläche 32 des anzutreibenden Elements 3 können die durch entsprechende elektrische Ansteuerung des Aktuators hervorgerufenen gezielten Deformationen, die beispielsweise eine ellipsenförmige Trajektorie der Spitze des Reibelements 6 bewirken, auf das anzutreibende Element übertragen und dieses in eine gewünschte Bewegung versetzt werden. Figure 1 shows a schematic representation of a possible embodiment of a friction contact motor 1 according to the invention. Its actuator 2 is in the form of a rectangular plate made of a piezoceramic material, with a triangular cross-section friction element 6 made of aluminum oxide being arranged on one of the two longer side surfaces . Here, the friction element 6 forms the Contact surface 22 of the actuator 2, that is, that surface which is in frictional or frictional contact with the friction surface 32 of the driven element 3 via the frictional contact surface 4. Due to the frictional contact between the actuator 2 or the friction element 6 arranged on the actuator and the friction surface 32 of the element 3 to be driven, the targeted deformations caused by corresponding electrical activation of the actuator, which, for example, cause an elliptical trajectory of the tip of the friction element 6, can affect the element to be driven Transfer element and set this in a desired movement.
[0028] Jeweils seitlich neben dem Aktuator 2 in einer Richtung entlang seiner Haupterstreckungsrichtung ist ein Lichtelement 5 in Form eines Excimerlasers angeordnet. Die Lichtelemente 5 sind demnach an gegeüberliegenden Seiten des Aktuators 2 und in symmetrischer bzw. spiegelbildlicher Anordnung vorgesehen. Die Strahlen beider Excimerlaser sind in Richtung auf die Reibkontaktfläche 4 zu gerichtet, so dass in Fig. 1 von links und von rechts Laserstrahlen in den Bereich der Reibkontaktfläche 4 gelenkt sind. Die Laserstrahlen weisen eine Wellenlänge von 200nm auf und besitzen eine Wärmeleistung von 0,5 Watt. A light element 5 in the form of an excimer laser is arranged on each side next to the actuator 2 in a direction along its main extension direction. Accordingly, the light elements 5 are provided on opposite sides of the actuator 2 and in a symmetrical or mirror-inverted arrangement. The beams of both excimer lasers are directed in the direction of the frictional contact surface 4, so that in FIG. 1 laser beams are guided from the left and from the right into the region of the frictional contact surface 4. The laser beams have a wavelength of 200nm and have a heat output of 0.5 watts.
[0029] Anhand der Darstellung a) von Figur 2, welche den Reibkontaktmotor 1 von Fig. 1 aus Richtung des in Fig. 2 weggelassenen Aktuators und mit Blickrichtung auf das anzutreibende Element 3 zu zeigt, wird deutlicher erkennbar, in welchem Bereich die Laserstrahlen 52 der Lichtelemente 5 ihre Wärme- bzw. Hitzeeintragswirkung entfalten, nämlich in Fig. 2 links und rechts des Reibelements 6 in den Wirkbereichen 54, die jeweils bis nahe an die Reibkontaktfläche 4 heranreichen. Darstellung b) von Fig. 2 zeigt einen Schnitt bzgl. der in Darstellung a) von Fig. 2 skizzierten Schnittlinie. From representation a) of Figure 2, which shows the friction contact motor 1 of Fig. 1 from the direction of the actuator omitted in Fig. 2 and looking towards the element 3 to be driven, it is clearer to see in which area the laser beams 52 of the light elements 5 unfold their heat or heat input effect, namely in FIG. Representation b) of FIG. 2 shows a section with respect to the cutting line sketched in representation a) of FIG.
[0030] Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reibkontaktmotors gemäß den Darstellungen a) und b) von Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen in Fig. 2 nur dadurch, dass das anzutreibende Element 3 hier Ausnehmungen 34 in Form von sich entlang der Haupterstreckungsrichtung des anzutreibenden Elements 3 erstreckenden und parallel zueinander verlaufenden Nuten aufweist, wie dies insbesondere in der Schnittdarstellung b) von Fig. 3 zu erkennen ist. Diese nutenförmigen Ausnehmungen 34 dienen der Aufnahme bzw. der gezielten Ablage bzw. Festsetzung von Staub- oder Abriebpartikeln mittels der Laserstrahlen der Lichtelemente 5, insbesondere mittels elektrostatisch aufgeladener Laserstrahlen. The embodiment of the friction contact motor according to the invention according to the illustrations a) and b) of FIG. 3 differs from that in FIG. 2 only in that the driven element 3 here has recesses 34 in the form of itself along the Main extension direction of the driven element 3 extending and parallel grooves, as can be seen in particular in the sectional view b) of FIG. These groove-shaped recesses 34 are used for receiving or for the targeted deposition or fixation of dust or abrasion particles by means of the laser beams of the light elements 5, in particular by means of electrostatically charged laser beams.
[0031] Bei einem Verfahren zum Betreiben des vorstehend ausgeführten Reibkontaktmotors werden jeweils vor dem Anfahren Laserstrahlen mit einer bestimmten Wellenlänge, Wärmeleistung und Zeitdauer in Richtung der Reibkontaktfläche gelenkt, um dadurch insbesondere Feuchtigkeit im Bereich der Reibkontaktfläche zu beseitigen. Erst zeitlich danach erfolgt eine elektrische Ansteuerung des Aktuators zur Generierung einer Bewegung des anzutreibenden Elements. Es ist jedoch auch denkbar, den Wärme- bzw. Hitzeeintrag mittels der Laserstrahlen in den Bereich um die Reibkontaktfläche herum mit dem Anfahrprozess zu koppeln, so dass beide Prozesse gleichzeitig gestartet werden. Zudem ist denkbar, den Wärme- bzw. Hitzeeintrag mittels der Laserstrahlen während des gesamten Bewegungs- bzw. Verfahrprozesses des anzutreibenden Elements aufrecht zu erhalten. In a method for operating the friction contact motor described above, laser beams with a specific wavelength, heat output and duration are directed in the direction of the friction contact surface before starting, in order to eliminate moisture in particular in the area of the friction contact surface. Electrical activation of the actuator to generate a movement of the element to be driven only takes place after this. However, it is also conceivable to couple the application of heat or heat by means of the laser beams in the area around the frictional contact surface to the start-up process, so that both processes are started at the same time. In addition, it is conceivable to maintain the introduction of heat or heat by means of the laser beams during the entire movement or traversing process of the element to be driven.
[0032] Bezugszeichenliste: 1 : Reibkontaktmotor 2: Aktuator 3: anzutreibende Element 4: Reibkontaktfläche 5: Lichtelement 6: Reibelement 22: Kontaktfläche (des Aktuators 2) 32: Reibfläche (des anzutreibenden Elements 3) 34: Ausnehmungen 52: Laserstrahlen (des Lichtelements 5) 54: Wirkbereich (der Laserstrahlen 52) List of reference symbols: 1: friction contact motor 2: actuator 3: element to be driven 4: friction contact surface 5: light element 6: friction element 22: contact surface (of the actuator 2) 32: friction surface (of the element to be driven 3) 34: recesses 52: laser beams (of the light element 5) 54: effective range (of the laser beams 52)

Claims

8 8th
Ansprüche Expectations
Anspruch 1 Reibkontaktmotor (1) mit einem Aktuator (2) und einem durch den Aktuator (2) über einen Reibkontakt anzutreibenden Element (3), wobei der Reibkontakt eine Reibkontaktfläche (4) zwischen einer Kontaktfläche (22) des Aktuators (2) und einer Reibfläche (32) das anzutreibenden Elements (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibkontaktmotor (1) ein Lichtelement (5) zum Emittieren von Laserstrahlen (52) aufweist, wobei die Laserstrahlen auf die Reibkontaktfläche (4) zu gerichtet sind, und wobei das Lichtelement (5) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass Feuchtigkeit oder lose Partikel in der unmittelbar an die Reibkontaktfläche (4) angrenzenden Umgebung entfernt oder dort festgesetzt werden. Claim 1 Frictional contact motor (1) with an actuator (2) and an element (3) to be driven by the actuator (2) via a frictional contact, the frictional contact having a frictional contact surface (4) between a contact surface (22) of the actuator (2) and a Friction surface (32) has the element (3) to be driven, characterized in that the friction contact motor (1) has a light element (5) for emitting laser beams (52), the laser beams being directed towards the friction contact surface (4), and wherein the light element (5) is designed and arranged in such a way that moisture or loose particles are removed or fixed in the environment immediately adjacent to the frictional contact surface (4).
Anspruch 2 Reibkontaktmotor (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtelement (5) neben dem Aktuator (2) entlang der Haupterstreckungsrichtung des anzutreibenden Elements (3) oder entlang der Haupterstreckungsrichtung des Aktuators (2) angeordnet ist. Claim 2 friction contact motor (1) according to claim 1, characterized in that the light element (5) is arranged next to the actuator (2) along the main direction of extension of the element to be driven (3) or along the main direction of extension of the actuator (2).
Anspruch 3 Reibkontaktmotor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zwei Lichtelemente (5) aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten des Aktuators (2) angeordnet sind. Claim 3 Friction contact motor (1) according to Claim 1 or 2, characterized in that it has two light elements (5) which are arranged on opposite sides of the actuator (2).
Anspruch 4 Reibkontaktmotor (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lichtelemente (5) symmetrisch oder spiegelbildlich bezüglich des Aktuators (2) angeordnet sind. Claim 4 Friction contact motor (1) according to Claim 3, characterized in that the two light elements (5) are arranged symmetrically or in mirror image with respect to the actuator (2).
Anspruch 5 Reibkontaktmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlen (52) des Lichtelements (5) elektrostatisch geladen sind. Claim 5 friction contact motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the laser beams (52) of the light element (5) are electrostatically charged.
Anspruch 6 Reibkontaktmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtelement (5) Laserstrahlen in einem Wellenlängenbereich von 100 bis 380nm oder in einem Wellenlängenbereich von 780nm bis 1000nm emittiert. Claim 6 Friction contact motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the light element (5) emits laser beams in a wavelength range of 100 to 380 nm or in a wavelength range of 780 nm to 1000 nm.
Anspruch 7 Reibkontaktmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleistung der von dem Lichtelement (2) emittierten Laserstrahlen zwischen 0,1 und 10 Watt beträgt. 9 Claim 7 Friction contact motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the heat output of the laser beams emitted by the light element (2) is between 0.1 and 10 watts. 9
Anspruch 8 Reibkontaktmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (22) des Aktuators (2) durch ein an diesem angeordnetes Reibelement (6) gebildet ist. Claim 8 friction contact motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the contact surface (22) of the actuator (2) is formed by a friction element (6) arranged on this.
Anspruch 9 Reibkontaktmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (2) ein elektromechanisches Material aufweist. Claim 9 friction contact motor (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the actuator (2) comprises an electromechanical material.
Anspruch 10 Reibkontaktmotor (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromechanische Material piezoelektrische Eigenschaften aufweist. Claim 10 friction contact motor (1) according to claim 9, characterized in that the electromechanical material has piezoelectric properties.
Anspruch 11 Reibkontaktmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (2) derart anregbar ist, dass er in Resonanz schwingt. Claim 11 friction contact motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (2) can be excited in such a way that it oscillates in resonance.
Anspruch 12 Reibkontaktmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (32) des anzutreibenden Elements (3) Ausnehmungen (34) aufweist, in welchen mittels der Laserstrahlen (52) Partikel festsetzbar sind. Claim 12 Friction contact motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the friction surface (32) of the element (3) to be driven has recesses (34) in which particles can be fixed by means of the laser beams (52).
Anspruch 13 Reibkontaktmotor (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (34) der Reibfläche (32) als entlang der Haupterstreckungsrichtung des anzutreibenden Elements (3) verlaufende und parallel zueinander ausgerichtete Nuten ausgebildet sind. Claim 13 Friction contact motor (1) according to Claim 12, characterized in that the recesses (34) of the friction surface (32) are designed as grooves running along the main extension direction of the element to be driven (3) and aligned parallel to one another.
PCT/DE2021/100967 2020-12-04 2021-12-03 Friction contact motor having a light element for emitting laser beams WO2022117157A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020132282.8 2020-12-04
DE102020132282.8A DE102020132282B3 (en) 2020-12-04 2020-12-04 Frictional contact motor having a light element for emitting laser beams

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022117157A1 true WO2022117157A1 (en) 2022-06-09

Family

ID=78957531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2021/100967 WO2022117157A1 (en) 2020-12-04 2021-12-03 Friction contact motor having a light element for emitting laser beams

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102020132282B3 (en)
WO (1) WO2022117157A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6897598B2 (en) 2002-03-15 2005-05-24 Kyocera Corporation Ultrasonic motor and guide apparatus having the same as driving source of movable body
JP2007035559A (en) * 2005-07-29 2007-02-08 Kyocera Corp Stage and method for detecting fine powder of stage
EP1850182A2 (en) * 2006-04-28 2007-10-31 ASML Netherlands BV Methods to clean a surface, a device manufacturing method, a cleaning assembly, cleaning apparatus, and lithographic apparatus
DE102007021338A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Robert Bosch Gmbh Piezoelectric drive device
US9225266B2 (en) 2012-12-10 2015-12-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Piezoelectric linear actuator
DE102014221001A1 (en) 2014-10-16 2016-04-21 Picofine GmbH Drive device and method for linear and / or rotational positioning
US20190319552A1 (en) * 2018-04-11 2019-10-17 Canon Kabushiki Kaisha Vibration type actuator for relatively moving vibrating body and contact body, electronic device, and method for inspecting friction material

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6897598B2 (en) 2002-03-15 2005-05-24 Kyocera Corporation Ultrasonic motor and guide apparatus having the same as driving source of movable body
JP2007035559A (en) * 2005-07-29 2007-02-08 Kyocera Corp Stage and method for detecting fine powder of stage
EP1850182A2 (en) * 2006-04-28 2007-10-31 ASML Netherlands BV Methods to clean a surface, a device manufacturing method, a cleaning assembly, cleaning apparatus, and lithographic apparatus
US20070251543A1 (en) 2006-04-28 2007-11-01 Asml Netherlands B.V. Methods to clean a surface, a device manufacturing method, a cleaning assembly, cleaning apparatus, and lithographic apparatus
DE102007021338A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Robert Bosch Gmbh Piezoelectric drive device
US9225266B2 (en) 2012-12-10 2015-12-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Piezoelectric linear actuator
DE102014221001A1 (en) 2014-10-16 2016-04-21 Picofine GmbH Drive device and method for linear and / or rotational positioning
US20190319552A1 (en) * 2018-04-11 2019-10-17 Canon Kabushiki Kaisha Vibration type actuator for relatively moving vibrating body and contact body, electronic device, and method for inspecting friction material

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020132282B3 (en) 2022-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3430652B1 (en) Piezoelectric drive
DE112016001732B4 (en) OPTICAL SCANNING DEVICE
EP2731256A1 (en) Ultrasonic actuator for a linear ultrasonic motor and linear ultrasonic motor with an ultrasonic actuator
EP2497129B1 (en) Actuator
EP2258004B1 (en) High-precision ultrasonic motor
EP3231079B1 (en) Method and apparatus for activating a piezoelectric motor
DE102016110771B3 (en) ultrasonic motor
DE102008042967B4 (en) Cascaded micromechanical actuator structure
DE102013110356B4 (en) ultrasonic actuator
DE10158584A1 (en) Piezoelectric drive device for electric shaver, has drive circuit that specifies stimulation voltage amplitude so that effective electrical power taken up does not decrease with increasing load
DE102020132282B3 (en) Frictional contact motor having a light element for emitting laser beams
DE102007021338A1 (en) Piezoelectric drive device
EP2936665B1 (en) Magnet device comprising an acceleration unit which acts on the translator
EP3301730B1 (en) Energy converter device
EP1732088A2 (en) Electromagnetic actuator
DE102005032725A1 (en) Drive device for driving solid actuator e.g. magnetostrictive drive unit, has drive surface shifted into rotation in axial direction using actuators, where shaft is shifted into rotation by rotation of drive surface
DE102020103476A1 (en) Valve drive and valve
DE102022113382B3 (en) Piezoelectric inertia drive
DE102014109699A1 (en) Brake pad with device to reduce noise
EP1010877B1 (en) Stroke transmission
EP4300267A1 (en) Input device with improved spring elements for movably mounting the control part, associated spring element and mounting method
EP2226864A1 (en) Oscillation drive
EP2112759A2 (en) Piezo-electric motor
DE102008043667A1 (en) Multilayer actuator i.e. piezoelectric motor, for window lifting drive of motor vehicle, has electrode planes comprising two electrode sections controlled independent of each other, where sections are arranged on collecting electrodes
DE102008001405A1 (en) Piezoelectric drive device, and method for operating such

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21827588

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21827588

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1