DE102007009874A1 - Linear ultrasonic piezoelectric motor, comprises movable element that is in frictional contact with rectangular resonance plate and electrodes for generating acoustic vibrations - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen linearen Ultraschall-Piezomotor mit einem mit einer plattenförmigen, rechteckigen Resonanzplatte in Friktionskontakt stehenden beweglichen Element, wobei die Friktionsfläche über mindestens eine der Längsschmalseiten der Resonanzplatte ausgebildet ist, sowie Elektroden zum Generieren akustischer Schwingungen, die auf den Längsbreitseiten der Resonanzplatte angeordnet sind, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a linear ultrasonic piezoelectric motor with a with a plate-shaped, rectangular resonance plate in frictional contact movable element, wherein the friction surface over at least one of the longitudinal narrow sides of the resonance plate is formed, and electrodes for generating acoustic vibrations, arranged on the longitudinal broad sides of the resonance plate are, according to the preamble of claim 1.
Aus
der
Bei
dem Motor nach
Zum
Stand der Technik sei noch auf die
Aus
der gattungsbildenden
Insbesondere bei kleineren Motoren ist die Lötstelle relativ groß mit Blick auf die eigentlichen Motordimensionen, so dass das Schwingungsverhalten des jeweiligen Motors in nachteiliger Weise beeinflusst wird. Ergänzend führt die kurzzeitige Erhitzung beim Löten zu einer lokalen Depolarisierung der eingesetzten keramischen Materialien.Especially in smaller engines, the solder joint is relatively large with Look at the actual engine dimensions, so that the vibration behavior of the respective engine is adversely affected. additional leads to short-term heating during soldering a local depolarization of the ceramic materials used.
Um die thermische Beeinflussung des keramischen Materials auszuschließen, können zwar grundsätzlich leitfähige Kleber Anwendung finden, allerdings ist der Klebeprozess technologisch sehr aufwendig. Die Klebeverbindung kann im Übrigen nicht zerstörungsfrei gelöst werden, was einen weiteren Nachteil darstellt.Around to exclude the thermal influence of the ceramic material, Although basically conductive Adhesive find application, however, the bonding process is technological very expensive. Incidentally, the adhesive bond can not be destroyed without destruction be solved, which is another disadvantage.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten linearen Ultraschall-Piezomotor mit einem mit einer plattenförmigen, rechteckigen Resonanzplatte in Friktionskontakt stehenden beweglichen Element anzugeben, wobei der Motor nur eine geringe Baugröße aufweisen soll und die elektrische Kontaktierung in einfacher Weise möglich ist.Out The above, it is therefore an object of the invention, an advanced linear ultrasonic piezomotor with one with a plate-shaped, rectangular resonant plate in frictional contact movable element specify, with the engine only a small size should have and the electrical contact in a simple manner is possible.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem linearen Ultraschall-Piezomotor gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.The Solution of the object of the invention is carried out with a linear Ultrasonic piezoelectric motor according to the feature combination according to claim 1, wherein the dependent claims at least expedient refinements and developments represent.
Erfindungsgemäß sind die Elektroden mit Hilfe eines unter mechanischer Vorspannung stehenden metallischen Elements unter Kraftschluss kontaktiert.According to the invention the electrodes by means of a mechanical bias metallic element under adhesion.
Bei auf den Längsbreitseiten gegenüberliegenden Elektroden ist das metallische Element als Klemmfederkontakt ausgebildet.at on the longitudinal broad sides opposite electrodes the metallic element is designed as a clamping spring contact.
Dieser Klemmfederkontakt kann zwei gegenüberliegende Zungen aufweisen, die sowohl die Elektroden kontaktieren als auch die Resonanzplatte mechanisch fixieren.This Clamping spring contact may have two opposing tongues, which contact both the electrodes and the resonance plate mechanically fix.
Das mechanische Element oder der Klemmfederkontakt ist mit seiner der jeweiligen Elektrode gegenüberliegenden oder abgewandten Seite auf einem Verdrahtungsträger mechanisch befestigt. Diese mechanische Befestigung kann durch Löten vorgenommen werden.The mechanical element or the spring clamp contact is with its the respective electrode opposite or facing away Side mechanically fastened on a wiring carrier. This mechanical attachment can be made by soldering become.
In Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, dass der Klemmfederkontakt gleichzeitig einen Anschlag zur Begrenzung des Verstellwegs des beweglichen Elements bildet.In an embodiment of the invention, there is the possibility that the spring clamp contact simultaneously forms a stop for limiting the displacement of the movable element.
Der Generator zur Erzeugung akustischer Schwingungen ist bezüglich einer die Resonanzplatte symmetrisch querschneidenden Ebene asymmetrisch angeregt und weist zwei gegenüberliegende Elektroden auf, welche bei entsprechender Anregung eine stehende asymmetrische Raumwelle erzeugen.Of the Generator for generating acoustic vibrations is with respect a symmetrically cross-cutting the resonance plate level asymmetric excited and has two opposite electrodes, which upon appropriate excitation, a standing asymmetrical wave of space produce.
Mit einer derartigen Konstruktion des Generators zur Erzeugung der notwendigen Schwingungen ist nicht nur die Anregung der vorerwähnten asymmetrischen Raumwelle möglich, sondern es kann die Länge des Friktionskontakts deutlich vergrößert sowie eine einfache Anordnung der Friktionsfläche am Oszillator und des Friktionselements am zu bewegenden Element realisiert werden.With Such a construction of the generator for generating the necessary Vibration is not only the stimulus of the aforementioned asymmetric Spatial wave possible, but it can be the length of the Friktionskontakts increased significantly and a simple arrangement of the friction surface on the oscillator and the friction element can be realized on the element to be moved.
Durch eine beidseitig symmetrisch querschneidende Ebene vornehmbare Anordnung je eines Generators zur Erzeugung akustischer Schwingungen besteht die Möglichkeit, über ein einfaches Umschalten der Generatoren eine Bewegungsumkehr des beweglichen Elements zu erzielen, so dass in einfacher Weise hin- und hergehende Bewegungen erzeugt werden können.By a bilaterally symmetrical cross-cutting plane vornehmbare arrangement each of a generator for generating acoustic vibrations exists the possibility of a simple switch the generators to a reversal of motion of the movable element achieve, so that in a simple way reciprocating movements can be generated.
Mindestens eine der Längsschmalseiten kann eine Führungsnut, eine Führungsrille oder eine Führungsschiene aufweisen, wobei die Führungsnut, Führungsrille oder Führungsschiene eine verschleißfeste Beschichtung besitzt oder aus einem derartigen Material besteht.At least one of the longitudinal narrow sides can be a guide groove, have a guide groove or a guide rail, the guide groove, guide groove or guide rail has a wear-resistant coating or from a such material.
Das bewegliche Element ist bei einer Ausführungsform in vorteilhafter Weise als Federklammer ausgeführt, welche mit den Längsschmalseiten in mechanischer Wirkverbindung steht.The movable element is in one embodiment in an advantageous Way designed as a spring clip, which with the longitudinal narrow sides in mechanical active compound is.
Sowohl die Federklammer als auch der Klemmfederkontakt sind als metallisches Biege-Stanzteil in besonders kostengünstiger Weise herstellbar.Either the spring clip as well as the clamp spring contact are metallic Bending stamping produced in a particularly cost-effective manner.
Die Federklammer kann z. B. eine U- oder V-Form aufweisen, wobei die freien Schenkel ein Friktionselement tragen und das Friktionselement jeweils eine der Führungsnut, Führungsrille oder -schiene komplementäre Gestalt besitzt.The Spring clip can z. B. have a U- or V-shape, wherein the free leg wearing a friction element and the friction element one each of the guide groove, guide groove or rail has complementary shape.
Die Schenkel der Federklammer schließen bei einer Ausführungsform der Erfindung einen Befestigungsbereich oder Befestigungsabschnitt ein, welcher als Halterung für ein zu bewegendes Objekt, insbesondere eine Linse ausgebildet ist.The Legs of the spring clip close in one embodiment the invention, a mounting portion or attachment portion a, which as a holder for an object to be moved, in particular a lens is formed.
Die Resonanzplatte des Ultraschall-Piezomotors besteht bevorzugt aus einem monolithischen piezoelektrischen Material bzw. Körper, wobei dann Teile dieses Körpers über die entsprechenden Anregungselektroden die Funktion des Generators zur Erzeugung akustischer Schwingungen erfüllen.The Resonance plate of the ultrasonic piezo motor is preferably made a monolithic piezoelectric material or body, where then parts of this body on the corresponding Excitation electrodes, the function of the generator to produce acoustic Fulfill vibrations.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Resonanzplatte aus einem Nichtpiezomaterial zu fertigen, wobei die Generatoren zur Erzeugung akustischer Schwingungen mit der Resonanzplatte mechanisch starr verbunden werden.alternative There is also the possibility of the resonance plate from a To produce non-piezoelectric material, wherein the generators for the production acoustic vibrations with the resonance plate mechanically rigid get connected.
Die Friktionsfläche des erfindungsgemäßen Motors kann entweder in einer oder in beiden Führungsrillen angeordnet werden, die sich an den Längsschmalseiten der Oszillatorplatte befinden. Außerdem kann die Friktionsfläche an einer Führungsschiene angeordnet werden, die sich ebenfalls an einer der beiden Längsschmalseiten der Oszillatorplatte befindet. Beides ermöglicht die Fixierung des beweglichen Elements in der zu seiner Bewegung senkrechten Richtung.The Friction surface of the motor according to the invention can be arranged either in one or both guide grooves be located on the longitudinal narrow sides of the oscillator plate are located. In addition, the friction surface on a guide rail are arranged, which are also on one of the two longitudinal narrow sides of the oscillator plate located. Both allow the fixation of the movable Elements in the direction perpendicular to its movement.
Zum Zweck der Vergrößerung der Lebensdauer und zur Verbesserung der Langzeitstabilität kann bei jeder Ausführungsform des Motors die Oberfläche der Führungsrille oder der Führungsschiene mit einer verschleißfesten Schicht oder Zwischenschicht versehen werden, auf die dann die eigentliche Friktionsschicht aufgebracht wird.To the Purpose of increasing the life and Improvement of the long-term stability can be achieved in any embodiment of the motor the surface of the guide groove or the guide rail with a wear-resistant Layer or intermediate layer are provided on the then the actual Friction layer is applied.
Bei einer Variante des Motors ist eine zweiteilige Lösung für das bewegliche Element gewählt. Hierbei wird jedes Teil in Bezug auf das gegenüberliegende Teil in Richtung der Friktionsfläche federnd gelagert, so dass der Einsatz von Linearführungen entfallen kann.at a variant of the engine is a two-part solution for the movable element selected. Here is every part in relation to the opposite part in the direction of Friction surface resiliently mounted, so that the use of Linear guides can be omitted.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The Invention will be described below with reference to an embodiment and explained in more detail with the aid of figures become.
Hierbei zeigen:in this connection demonstrate:
Gemäß der
Darstellung nach
Grundsätzlich
sind zwei verschiedene konstruktive Varianten des Motors realisierbar.
In einer ersten Ausführungsform wird die Platte
Jeder
der Generatoren akustischer Schwingungen
Auf
den Längsschmalseiten
Zur
Verhinderung eines abnormalen Verschleißes des Friktionskontakts
des Motors wird die verschleißfeste Schicht
Im
Falle der Ausführungsform des Motors mit Führungsschiene,
kann die verschleißfeste Schicht als eine dünne
Platte ausgeführt werden, wobei diese mittels Klebeverbindung
auf die Längsschmalseite
Das
bewegliche Element
Die
Zungen
Bei der Ausführung der Kontaktierung der Elektroden mit Hilfe von unter mechanischer Vorspannung stehenden metallischen Elementen erfolgt keine thermische Belastung der Kontaktierungsstelle und es ist eine Lösbarkeit des Kontakts durch Aufheben der Klemmkraft jederzeit möglich.at the execution of the contacting of the electrodes by means of of mechanical prestressed metallic elements there is no thermal load on the contacting point and it is a solvability of the contact by lifting the Clamping force possible at any time.
Es
liegt im Sinne der Erfindung, dass der Klemmfederkontakt nicht nur
die elektrische Verbindung zu den Elektroden herstellt, sondern
dass gleichzeitig eine mechanische Fixierung der piezoelektrische
Platte
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