超声波电机的布置的制作方法
【专利说明】超声波电机的布置
[0001]本发明涉及一种如权利要求1所述的超声波电机的布置。
[0002]就其基本组件而言，超声波电机具有:致动器机体，其借助电极布置以压电方式来激励在超声频率范围中的振动；以及，摩擦元件，其与致动器机体摩擦连接并且通过超声振动被移动离开致动器机体。致动器机体在这种情况下构成超声波电机的定子，摩擦元件对于旋转电机构成转子或对于直线电机构成线性移动元件。
[0003]致动器机体通过致动器保持架支撑，并且通过其它元件使其相对于摩擦元件来定位，而所述摩擦元件被相应的摩擦元件保持架支撑或定位。前述组件连同致动器保持架和致动器轴承共同构成了超声波电机的布置。在超声波电机的实际结构中，所述布置的组件，特别是用于定位致动器机体的组件，只是有限刚性的。其位置在超声波电机运行期间变化，从而使得致动器机体与摩擦元件之间的取向发生变化或波动而且并非在任何情况下都是最佳的。此外，由于所述波动产生了很强的横向于驱动方向的力。这些力又会使得致动器机体产生附加的移动并从而部分地加强了致动器机体相对于摩擦元件的不利定位。这会导致在超声波电机上产生一系列其它非期望的现象，例如运行不稳定。
[0004]这些不利影响可在一定程度上通过如下方式抵消，即将致动器机体与摩擦元件之间的接触设计得尽可能小并且在实践中是将其减少到一个点。然而，此种点接触会在致动器机体和摩擦元件之间产生很高的接触压力，并随着运行时间的增加而限制摩擦连接的质量并且主要限制了致动器机体或摩擦元件的使用寿命。
[0005]因此本发明的任务在于，提出一种超声波电机的布置，在该布置中，不可避免的仅有限刚性的结构会带来上述类型的最小的不利相互作用，或者甚至全部设置成使得实际结构的不利特征被尽量彼此消除或者甚至有效地得以加强。目的还在于，能够将致动器机体与摩擦元件之间的接触面扩大一定程度，使得致动器机体和摩擦元件的使用寿命得以增加，但是不可避免的致动器位移和与之相关的效应会被降低或至少不会受到不利影响。
[0006]该任务通过具有如权利要求1所述特征的超声波电机的布置得以实现。从属权利要求包含该装置的适当和/或有利的实施形式。
[0007]超声波电机的布置具有:致动器机体、容纳该致动器机体的致动器保持架、致动器轴承和通过致动器机体驱动的摩擦元件，其中在致动器机体与摩擦元件之间存在平面的摩擦接触。在这种情况下，该布置具有优化的倾斜轴，致动器保持架和致动器机体或摩擦元件或相应的摩擦元件保持架可绕此轴旋转。其中，优化的倾斜轴不通过致动器机体的重心，而是与致动器机体的重心有间隔，并且从所述重心出发在致动器机体所接触的摩擦元件部分的方向上移动。
[0008]在根据本发明的布置的有利实施形式中，优化的倾斜轴通过致动器机体所接触的摩擦元件部分的横截面，由此特别是在摩擦配合致动器机体-被驱动的摩擦元件方面会产生稳定性或自动对准。
[0009]根据本发明的布置的基本思想在于，利用致动器保持架和致动器机体相对于被驱动的摩擦元件的不可避免的倾斜来优化摩擦配合致动器机体-摩擦元件的对准。这一基本思想通过以下方式实现，即构造布置的致动器轴承使得对于该布置而言实现致动器机体围绕优化的倾斜轴产生倾斜，所述倾斜轴没有通过致动器机体的重心，而是向着摩擦面移动，从而使得被改变的并且通常会变短的杠杆(Hebel)产生出围绕优化的倾斜轴的横向力，而且致动器机体的惯性力矩提高。在特别有利的改进形式中，优化的倾斜轴通过摩擦元件这一部分的横截面，该部分现在与被致动器机体接触并且与之摩擦连接。在此类结构中，所产生的横向力会稳定摩擦元件的位置，下面将对此进行更加详细的说明。因此，实际上会使用不可避免产生的干扰影响来自动稳定和自动对准根据本发明的布置。
[0010]通过根据本发明所述的将旋转的致动器自由度从致动器重心向着推进方向移动，即向摩擦元件移动，会使振幅减少，但是也会明显使得速度和频率减小并从而使得非期望的致动器横向运动的内能减少。在现有技术中，对于在致动器重心的倾斜轴常规位置而言，会导致接触压力不相等这一缺点，其原因在于作用在摩擦元件上的横向力很大。特别地，当优化的倾斜轴通过摩擦元件这一部分的横截面时，所述部分现在由致动器机体所接触，在向摩擦面移动的优化的倾斜轴时不相等的接触压力会减少，其结果是合成的横向力几乎消失。结果通过根据本发明所述布置得到了相应的超声波电机，其运行稳定均匀并且致动器机体或摩擦元件具有与之相关的较高的使用寿命。由此造成了超声波电机更好可控的控制特性。
[0011]在根据本发明的实施形式中存在以下可能性，即使得致动器的旋转自由度，各自优化的倾斜轴，围绕摩擦面的垂线或法线相对于摩擦元件稍微转动几度，这样一来，驱动总体上运行得更加谐调，即更加没有振动。
[0012]上述实施形式特别涉及致动器机体或致动器保持架相对于摩擦元件的倾斜。但是根据本发明思想还包括，将摩擦元件或相应的摩擦元件保持架相对于致动器机体相应倾斜的可能性。也就是说，在致动器机体或致动器保持架与摩擦元件或摩擦元件保持架之间相应的相对运动也是至关重要的。
[0013]在一种实施形式中，致动器轴承由滑动轴承构成，其滑动面具有倾斜自由度。倾斜自由度的轴与优化的倾斜轴CSC’相同。在这种情况下，倾斜自由度是滑动轴承的唯一自由度。其它运动通过滑动轴承传递到倾斜自由度中。
[0014]在这种情况下，借助压缩弹簧有利地将滑动轴承的滑动面彼此按压。滑动轴承由此得到特定的基础刚度，其中倾斜自由度保持得足够好。同样还可设想的是，滑动轴承的滑动面通过至少一个拉力弹簧彼此按压。
[0015]在一个有利的结构中，压缩弹簧相对安装在空间固定的致动器框结构上。这时，压缩弹簧力通过致动器保持架分为法向分量和切向分量。法向分量将致动器机体压向摩擦元件，而切向分量将致动器轴承的滑动面彼此压靠。因此要确定力与力之间一定的力比值，其中一个力确保在致动器机体与摩擦元件之间的摩擦连接，另一种力确定了致动器元件绕优化的倾斜轴倾斜的程度。因此，倾斜、滑动支承和摩擦连接在这里相互补充，相互作用。
[0016]与以上实施形式有关的是，被所述布置驱动的摩擦元件为具有圆环形外轮廓的旋转的被驱动部件。
[0017]在另一种实施形式中，致动器轴承被构造成所谓的测角器轴承(Gon1meter-Lagerung)。
[0018]在一种有利的改进形式中，测角器保持架包含测角器板材，其借助于开口包围致动器保持架并且安装在空间固定的致动器框架上，其中测角器板材具有使得致动器轴承绕与优化的倾斜轴走势一致的轴发生倾斜成为可能的形状。
[0019]为此，在该实施形式中通过测角器板材的弯曲刚度来实现致动器保持架轴承的刚性。将可能的自由度减少到倾斜自由度并且将倾斜轴调整为优化的倾斜轴，这是通过测角器板材的设计成形所导致的。
[0020]在一种有利的结构中，通过后部支承在空间固定的致动器框架上的弹簧布置，将致动器保持架保持在测角器板材的开口中。为此没有使用刚性紧固装置，而是只使用了夹紧装置来将致动器保持架支承在测角器板材中。这会阻止压力通过点状结构的螺钉连接进入，并由此简化了布置的结构。
[0021]在一种有利的结构形式中，通过至少两个压缩弹簧构成了弹簧布置，其中由压缩弹簧所施加压力的方向在位于致动器机体上的摩擦部件区域中交叉。由此实现了弹簧布置对致动器保持架和测角器板材的组合而且也对致动器机体、摩擦部件和摩擦元件构成的接触起定心和稳定作用。
[0022]也可能有利的是，被驱动的摩擦元件为线性驱动的摩擦元件，其优选具有平面轮廓。
[0023]在布置的有利结构中，将至少部分滑动面构造成一个或多个固体铰链(Festkorpergelenk)。
[0024]下面将借助实施例对布置进行更加详细的阐述。附图1至9用于进行阐述。相同和作用相同的组件用同一参考标记表示。
[0025]图中显示:
[0026]图1示出了具有圆形摩擦元件的致动器机体的原理图，
[0027]图2示出了图1所述布置的剖视图，所述布置具有多个可