專利名稱：壓電傳動系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于將動能從壓電電動機傳送到可移動體的傳動系統(tǒng)。
背景技術：
許多應用要求設備精確而快速地控制運動和定位部件，該設備可能是 相對小的且通常是精密的機械、光機和/或機電系統(tǒng)。例如，用于包含在手 機中的照相^/L的光學系統(tǒng)要求運送系統(tǒng)精確移動并控制光學系統(tǒng)的透鏡 和/或其它部件的位置，以提供各種調焦和縮放功能。因為手機變得更小， 并且可用于這些照相機的空間減少，所以對于控制透鏡和/或部件位置的運 送系統(tǒng)的尺寸方面的限制、以及運送系統(tǒng)執(zhí)行的速度和精度，通常變得更 加嚴格。
各種壓電電動機是可控制的，以精確地將受控數量的動能提供給機械
系統(tǒng)，并因此適合用于這樣的運送系統(tǒng)。例如，Zumeris等人的美國專利 5,616,980和名稱為"Multilayer Piezoelectric Motor"的PCT公開WO 00/74153描述了壓電電動機，該壓電電動機能夠精確地傳送受控數量的動 能，來移動和定位物體。在引用的專利和PCT公開中描述的壓電電動機包 括較薄的矩形壓電振動器，其具有大的平行的正面表面以及窄短和窄長的 邊緣表面?？蛇x擇地，振動器的短邊緣的表面區(qū)域，或振動器的短邊緣上 的"摩擦小塊(frictionnub)"的表面，作為電動機聯(lián)接表面被緊壓到可移 動體的接觸表面。對于WO 00/74153中描述的壓電電動機，振動器的正面 表面或振動器層的正面表面上的電極被通電，以引起電動機的摩擦小塊的 振動，這種振動通過可移動體的接觸表面將動能傳送到該可移動體。名稱 為"Piezoelectric Motors and Motor Driving Configurations"的PCT 申i青PCT/IL00/00698描述了各種壓電電動機以及聯(lián)接這樣的電動機以使可移動 體i走4爭的方法。名稱為"High Resolution Piezoelectric Motor"的PCT申讀-PCT/IL03/00603描述了壓電電動機以及操作壓電電動機以便以較高的精度 定位物體的方法。所有上述文獻的公開內容都在這里通過引用并入本申 請。
這些文獻中描述的壓電電動才幾和類似的壓電電動才幾，如果它們能夠配 備有合適的傳動系統(tǒng)以及用于將它們聯(lián)接到所需要移動的物體的設備，通 常適合于快速地和精確地移動和定位物體的任務。
發(fā)明內容
本發(fā)明的一些實施方式的方面涉及提供"聯(lián)接式雙擺"傳動系統(tǒng) ("coupled double-pendulum" transmission system),其中"運動，，桿由兩個 大致相同的在下文中被稱為"雙擺"的鉸接臂懸掛。雙擺被聯(lián)接為使得運 動桿能容易地平行于它的長度平移，而不垂直于它的長度運動。壓電電動 機，可選擇地類似于上文引用的美國專利5,616,980中所描述的電動機， 聯(lián)接到運動桿。壓電電動機中產生的振動將力施加到運動桿，以選擇性地 沿著平行于桿的長度的任一方向來移動桿。運動桿聯(lián)接到可移動體，以便 移動和定位該可移動體。
本發(fā)明的實施方式的方面提供"軌道騎手"傳動系統(tǒng)("rail-rider" transmission system),其包括驅動軌道和適合于沿著該軌道自由移動的壓 電電動才幾支架(piezoelectric motor housing)。安裝在支架內的壓電電動才幾 通過彈性部件的動作聯(lián)接到驅動軌道，該彈性部件可選擇地是支架的形成 為一體的部分或安裝到支架上的彈性部件。壓電電動機產生的振動將力施 加到驅動軌道，該驅動軌道選擇性地沿著驅動軌道的任一方向移動電動 機，從而移動支架。支架聯(lián)接到可移動體，以移動和定位可移動體。
本發(fā)明的一些實施方式的方面涉及提供"擺"傳動系統(tǒng)，其包括#1稱 為"擺"的臂，該臂可繞著處于擺的第一末端的軸(axis)旋轉。聯(lián)接片 在擺的第二末端處安裝到擺上，該聯(lián)接片具有面向軸的可選為環(huán)狀的圓柱接觸表面。圓柱接觸表面可選擇地具有與擺的旋轉軸大致一致的曲率中 心。壓電電動機可選擇地聯(lián)接到圓柱接觸表面，以繞著旋轉軸選擇性地順 時針或逆時針旋轉擺。聯(lián)接片可選擇地聯(lián)接到可移動體，以提供運動給該 可移動體和定位該可移動體。在本發(fā)明的實施方式中，聯(lián)^接片通過彈性懸 掛系統(tǒng)安裝到可移動體，該彈性懸掛系統(tǒng)減緩聯(lián)接片的旋轉運動的趨勢， 以在可移動體內產生非線性運動。
附圖簡述
參考這里所附的圖，下文描述本發(fā)明的實施方式的非限制性例子。這 段隨后所列的圖中，在多于一個圖中出現的相同的結構、元件或部分，在 其出現的所有圖中通常用相同的符號標注。在圖中顯示的部件和特征的尺 寸是為陳述的方便和清楚起見而選定，且不必按比例顯示。
圖1A和1B分別示意性顯示根據本發(fā)明實施方式的、聯(lián)接式雙擺傳動 系統(tǒng)的透一見圖和正視圖1C示意性示出根據本發(fā)明實施方式的、用于將雙擺傳動系統(tǒng)連接 (connect)到可移動體的方法和設備，圖1A和IB所示傳動系統(tǒng)用來控 制該可移動體的運動和位置；
圖ID示意性顯示根據本發(fā)明實施方式的、用于將雙擺傳動系統(tǒng)連接 到可移動體的另一方法和設備；
圖IE示意性顯示根據本發(fā)明實施方式的、另一聯(lián)接式雙擺傳動系統(tǒng) 的透視圖2A示意性顯示根據本發(fā)明實施方式的軌道騎手傳動系統(tǒng)；
圖2B示意性顯示根據本發(fā)明實施方式的、聯(lián)接(couple)成移動和定 位光學系統(tǒng)中的透鏡的圖2A所示的軌道騎手傳動系統(tǒng)；
圖2C示意性顯示根據本發(fā)明實施方式的、包含彈性部件的壓電電動 機支架，該彈性部件是支架的形成為一體的部分，用于在軌道騎手傳動系 統(tǒng)中將壓電電動機聯(lián)接到驅動軌道；圖2D示意性顯示根據本發(fā)明實施方式的、包含彈性部件的另一個壓
電電動機支架，該彈性部件是支架的形成為一體的部分，用于在軌道騎手
傳動系統(tǒng)中將壓電電動機聯(lián)接到驅動軌道；
圖3A和3B示意性顯示根據本發(fā)明實施方式的擺傳動系統(tǒng)；
圖3C示意性顯示根據本發(fā)明實施方式的、圖3A和3B所示的擺傳動 系統(tǒng)的變體；以及
圖4A至4E顯示并示意性地示出根據本發(fā)明實施方式的、類似于圖 3A和3B所示的擺傳動系統(tǒng)，其中該傳動系統(tǒng)的擺使用軸襯安裝到軸桿 (shaft)上。
示例性實施方式的詳細描述
圖1A和IB分別示意性顯示根據本發(fā)明實施方式的聯(lián)接式雙擺傳動系 統(tǒng)20的透視圖和側視圖。為了陳述方便和清楚起見，圖1A所示的雙擺20 的多個部分在圖1B中是不出現的。
傳動系統(tǒng)20包括具有末端24的運動桿22,每個末端可選擇地通過相 同的"雙擺"30懸掛。每個雙擺30包括在接頭(joint) 34處聯(lián)接的第一 擺臂31和第二擺臂32,該接頭34允許第一擺臂31和第二擺臂32繞著由 圖1A中虛線36和圖1B中也用附圖標記36標注的對應圓心所指示的軸， 而相對于彼此自由地旋轉。第一擺臂31可選擇地包括兩個平行的鏡像支 桿41，且接頭34可選擇地包括位于每個支桿41末端的接頭35，該接頭 35將支桿聯(lián)接到第二擺臂32。
每個支桿41聯(lián)接到可選擇為"U"形的擺固定件42，以便支桿從而第 一擺臂31繞著由圖1A中虛線44和圖1B中也用附圖標記44標注的對應 圓心所指示的軸而自由地旋轉。每個擺固定件42被固定到合適的傳動系 統(tǒng)支架或框架46，或者是該合適的傳動系統(tǒng)支架或框架的形成為一體的部 分。每個第二擺臂32通過接頭48聯(lián)接到運動桿22的末端24，接頭48作 為鉸鏈接頭的例子而被示出，其使得第二擺臂繞著由虛線50指示的軸自 由地旋轉。軸50之間的距離優(yōu)選等于軸36之間的距離。至少一個聯(lián)接桿52聯(lián)接雙擺30?？蛇x擇地，聯(lián)接桿在接頭34處聯(lián)接 到每個雙擺，以便聯(lián)接桿自由繞著軸36旋轉，且軸36之間的距離等于軸 44之間的距離。在所示的實施方式中，對于繞著軸36和/或軸44的臂的 所有相對旋轉，聯(lián)接桿52限制第一擺臂31為互相平行，并且第二擺臂32 為互相平行。結杲，對于繞這些軸的旋轉，運動桿22的聯(lián)接式雙擺懸掛 限制運動桿為平行于取d妄桿52。尤其，對于具有大致相同長度的第一和第 二擺臂，聯(lián)接式雙擺傳動系統(tǒng)20使得運動桿22在由雙頭塊狀箭頭56大 致指示的方向上自由移動，而在垂直于包含軸36的平面的方向上幾乎沒 有運動，如果有的話也很小。對于完全相等長度的第一和第二臂31和32, 如果同樣的雙擺30的臂通過等角和對角相對于它們的公共軸而旋轉，運 動桿僅在平行于塊狀箭頭56的方向上移動，而完全沒有垂直于穿過軸36 的平面的運動。擺固定件42的U形形狀使得運動桿22在由雙頭塊狀箭頭 指示的方向上移動超過軸44。
至少 一個壓電電動機60通過將電動機聯(lián)接到運動桿22而被聯(lián)接到傳 動系統(tǒng)20，以使得選擇性地在通過雙頭塊狀箭頭56指示的方向上移動該 桿是可控的。壓電電動機60可選擇地是上文引用的美國專利5,616,980或 PCT公開WO 00/74153中描述的類型、或其變體。舉例來說，并為了陳迷 的方便，圖1A中的壓電電動機和其它圖中所示的壓電電動機類似于美國 專利5,616,980中所示的壓電電動機的類型。本領i或已知的其它壓電電動 機可代替所顯示的類型。
壓電電動機60可選擇地包括具有兩個較大的正面表面62 (只有其中 的一個在圖1A中顯示)的薄矩形壓電振動器61。其中的一個正面表面62 可選擇地包括四象限電極(quadrant electrode ) 63 ，這些電極以對稱的方格 圖案放置在正面表面上。可選擇地，單個大電極(未示出)放置在另一個 正面表面62上。壓電電動機60可選擇地包括在振動器61的短邊緣表面 67上的摩擦小塊66，該摩擦小塊優(yōu)選地放置在邊緣表面的中心。摩擦小 塊66優(yōu)選地由硬性耐磨材料構成，例如氧化鋁、不銹鋼或耐磨的高沖擊 性塑津+，如PEEK (聚醚醚酮)。壓電電動機60通過彈性地推緊(urge)電動機至運動桿而被聯(lián)接到運 動桿22，以便摩擦小塊66對著該桿施壓。本領域已知的任何各種設備和 方法可用于彈性地推緊壓電電動機60到運動桿22。舉例來說，圖1A中示 意性地示出壓電電動機60安裝到"馬蹄形"框架70，該"馬蹄形"框架 70安裝到傳動系統(tǒng)框架46，且具有彈性構件72，該彈性構件72將電動機 推向運動桿22，以便摩擦小塊66彈性地對著該桿施壓。
壓電電動機60被控制在摩擦小塊66中產生運動，摩擦小塊66施加 力給運動桿22,以選擇性地在由雙頭塊狀箭頭56指示的任一方向上移動 該運動桿。本領域已知的任何各種方法可用來啟動壓電電動機60，以在摩 擦小塊66中產生適當的運動。可選擇地，電動機中電極通過AC電壓通電， 以在摩擦小塊66中產生橢圓振動，或者如上文引用的美國專利5,616，980 中所描述的，通過單極電壓進行脈沖調制以產生摩擦小塊的脈沖運動。對 于較小的精確地受控位移，壓電電動機60可選擇地工作在如上文引用的 PCT申請PCT/IL03/00603所描述的DC模式中。
壓電電動機60和雙擺傳動系統(tǒng)20纟皮聯(lián)接，以〗更通過將運動桿22連 接到可移動元件，從而在由雙頭塊狀箭頭56指示的方向上控制可移動元 件的運動和位置。在本發(fā)明的一些實施方式中，運動桿22使用彈性連接 器連接到可移動元件，該彈性連接器趨向于在與包含軸36的平面垂直的 方向上，對運動桿22相對于可移動元件的任何運動產生阻尼?？蛇x擇地， 彈性連接器類似于圖1C中示意性示出的彈性連接器430。彈性連接器430 可選擇地包括"T"型翼片431,該"T"型翼片可選擇地通過兩個片彈簧 434連接到基塊432?；鶋K432可選擇地用于將連接器430連接到可移動 體。本領域已知的各種設備和方法可用于將基塊432連接到可移動體。可 選擇地，基塊形成為具有螺紋孔438,用于使用合適的螺栓或螺釘來連接 基座和可移動體，螺栓或螺釘具有匹配那些孔的螺紋。
片彈簧434提供運動桿22到可移動元件的相對剛性聯(lián)接，以便桿在
送給可移動元件。另一方面，片彈簧是相對彈性的，以使得運動桿和可移 動元件能夠在垂直于包含軸36的平面的方向上相對運動，并且在使得這
ii種相對運動能夠進行的同時，趨向于對該運動產生阻尼。應注意，通常，
通過第一和第二擺臂31和32的壓縮和延伸所產生的力，可以減緩通過將 摩擦小塊66緊壓到運動桿22上的彈性元件72所產生的對片彈簧434的 負載。彈性連接器430提供運動桿22和可移動元件之間相對低的摩擦連 接。
其它方法和設備當然可用于聯(lián)接運動桿22到可移動元件的運動。例 如，運動桿22可使用例如圖1D中所示的翼片軌道連接器450,連接到可 移動元件。翼片軌道連接器450包括軌道452和聯(lián)接翼片454,該軌道452 可選擇地連接到U形擺固定件42，該聯(lián)接翼片454剛性地連接到運動桿 22并形成為具有軌道穿過其中的孔456。軌道452平行于運動桿22。翼片 454沿箭頭56 "騎"在軌道452和包含軸36的平面上。翼片454連接到 可移動元件以將運動桿聯(lián):接到該元件。
應注意，上文實施方式中各種接頭示意性地顯示成鉸鏈接頭，每個鉸 鏈接頭具有軸桿，通過鉸鏈連接的零件繞著該軸桿旋轉。在本發(fā)明的一些 實施方式中，其中至少一個接頭是撓性接頭(flexurejoint)，其中這些零件 通過相對薄的"頸部"來連接，該"頸部"彎曲成允許零件繞著彼此旋轉。
圖IE示意性示出聯(lián)接式雙擺傳動系統(tǒng)300，其包括框架302和兩個聯(lián) 接式雙擺304，其中，舉例來說，所有的接頭是撓性接頭306，每個撓性 接頭306連接兩個零件，具有由彈性材料形成的相對薄的舌308。每個雙 擺304對應于圖1A中的雙擺30,且包含第一臂310和第二臂312,該第 一臂310包括對應于圖1A中的第一臂31及其支桿41的兩個支桿311，該 第二臂312對應于圖1A中的第二臂32。第一臂310通過連接到該臂的對 應支桿311的至少一個聯(lián)接桿314而被聯(lián)接，且第二擺臂312連接到運動 桿318。
可選擇地，聯(lián)接式雙擺304的一些部件通過一種合適塑料或多種塑料 的注模成型(injection molding)而形成。在本發(fā)明的一些實施方式中，聯(lián) 接式雙擺臂的大致所有或所有部件都是通過注^t成型而形成。在一些實施 方式中，要求靈活性的雙擺臂和特征，例如撓性接頭306，用柔韌的、相 對軟和便宜的塑料例如聚丙烯來注;溪。要求剛性和耐沖擊性的其它部件，例如接觸電動機60的摩擦小塊66的運動桿318，可選擇地用合適的硬性、 高沖擊性的塑料例如PEEK來形成?？蛇x地，只有部件中遭受沖擊和磨損 的一部分，通過在較軟塑料上用硬性塑料覆模成型(over-molding)而形成 硬性高沖擊性塑料，該較軟塑料形成該部件的剩余部分。例如，在圖IE 中被假設由相對軟性塑料例如聚丙烯形成的運動桿318,在壓電電動機的 摩擦小塊66接觸運動桿的區(qū)域321中，用抗沖擊性塑料例如PEEK覆沖莫 成型。圖中，覆模成型的塑料顯示成陰影。
圖2A示意性示出根據本發(fā)明實施方式的、軌道騎手傳動系統(tǒng)80的透 視局部剖視圖。軌道騎手傳動系統(tǒng)80的與討論有密切關系且在圖2A的透 -現圖中不能正常看見的特征以幻影線示出。
軌道騎手傳動系統(tǒng)80包括驅動軌道81和配置成沿驅動軌道自由移動 的運動支架90。可選擇地，為了提供運動支架90沿驅動軌道81的自由運 動，運動支架包括至少一個軸承，例如合適的低摩擦接觸軸承或接觸軌道 的滾柱軸承?？蛇x擇地，至少一個軸承包括沿著驅動軌道自由滾動的兩個 凹槽式支承輪(grooved bearing wheel) 91。驅動4九道81固定地安裝到合 適的框架或傳動支架82，該傳動支架82可選擇地裝有運動支架90。
在本發(fā)明的實施方式中，運動支架90包括其中安裝有壓電電動機60 的電動才幾框架100,該壓電電動才幾60可選地類似于圖1A中所示壓電電動 機。壓電電動機60使用本領域已知的任何各種方法安裝到電動機框架100 ， 且相對剛性地保持在框架內?？蛇x擇地，電動機框架100包括安裝小塊101 ， 該安裝小塊101在沿著邊緣的結點處接觸壓電電動才幾60的邊緣?？蛇x地， 壓電電動機60的背面邊緣64貼緊地與電動機框架100的背面桿102對接。 電動才幾框架100》大在運動支架100中的"電動才幾架子"106上，并沿著電 動機架子自由滑動。
在本發(fā)明的實施方式中，電動機框架100包括彈簧扣(spring catch) 108和支架90，并且可選地形成為在支架的相對兩側上具有小孔掛釘 (eyeletpeg) 116。只有一個小孔掛釘116在圖2A的透視圖中被示出。彈 簧110形成為具有帶動桿(catchbar) 112和小孔114,其中只有一個小孔 114在圖2A的透視圖中可見，通過在小孔掛釘116上套住小孔和套住帶動桿而將彈簧no安裝到運動支架90,以便彈簧110被彈簧扣108保持住。 彈簧110沿著大致平行于從彈簧扣108到小孔掛釘116的方向上，施加彈 力給電動機框架100。力的分量垂直于驅動軌道81，并把電動機框架彈性 地緊壓在驅動軌道81上，從而把壓電電動機60的摩擦小塊66彈性地緊 壓在驅動軌道81上，并把驅動軌道緊壓在凹槽式支承輪91上。結果，運 動支架90穩(wěn)固地聯(lián):接到驅動軌道。力的分量大致平行于驅動軌道81，并 把電動機框架100彈性地施壓在電動機架子106上。
應注意，盡管示出了支架卯和電動機框架100配置成與彈簧110協(xié)作， 但具有不同于彈簧110的形式的彈性元件或多個元件可用在本發(fā)明的實踐 中，且支架和電動機框架可進行相應的配置。例如， 一對螺旋彈簧可用來 替代彈簧110。支架90和電動機框架100可選擇性地形成為具有取代小孔 掛釘116的"錨定孔"，以便安放螺旋彈簧的末端，從而把彈簧固定到支架 或框架上。
壓電電動機60是可控的，以在摩擦小塊66內產生運動，可選擇地產 生振動，摩擦小塊66施加力到驅動軌道81,以選擇性地在沿著驅動軌道 的任一方向上移動電動機和運動支架90。當電動機被控制來使沿驅動軌道 81的運動方向反轉時，彈簧IIO施加到電動機框架100的力的分量使后沖 減小。運動支架90可選擇地形成為具有聯(lián)接齒93,以便將運動支架的運 動聯(lián)接到可移動體。
在圖2A所示的本發(fā)明的實施方式的配置中，彈簧IIO將電動機框架 100 "拖"或"拉"到引導軌道81上，以將壓電電動機60聯(lián)接到引導軌 道上。其它方法和設備當然可用來將電動機聯(lián)接到引導軌道上。例如，在 本發(fā)明的實施方式中，彈性元件可用于將類似于電動機框架100的電動機 框架推到引導軌道81，而不是拉到引導軌道81。在這樣的實施方式中， 包含電動機框架的電動機支架配置成具有合適的支撐物，元件可對著該支 撐物施加力以便推動電動機。在本發(fā)明的一些實施方式中，壓電電動機并 不保持在電動機框架內，而是直接安裝到運動支架。用于相對于保持住電 動機的支架而推緊壓電電動機的本領域已知的任何各種方法，可用于相對 于運動支架而彈性地推緊電動機，以將電動機聯(lián)接至引導軌道。例如，PCT申請PCT/IL2005/001055所示的方法可用于將電動積i推緊至引導軌道，該 申請的公開通過引用方式包含在本文的內容中。
在本發(fā)明的實施方式中，運動支架包括彈性元件，該彈性元件可選擇 地與支架形成為一體，該彈性元件把安裝在運動支架內的壓電電動機緊壓 在類似于圖2A中所示的軌道騎手傳動系統(tǒng)的驅動軌道上。圖2B示意性示 出運動支架120,其可選擇地包括"褶狀彈簧(accordion spring)" 122,該 "褶狀彈簧，，122與支架形成為一體，并起著將支架和安裝在支架內的壓 電電動機聯(lián)接到驅動軌道的作用。
支架120包^"壓電電動才幾一li架130,該壓電電動才幾4醫(yī)架130形成為具 有電動沖幾腔133，以便安》文可選擇地類似于圖1A和2A的壓電電動機60 的壓電電動機。支架120可選擇地包括頂部驅動軌道板124和可選擇的鏡 像底部驅動軌道板125,頂部驅動軌道板124形成為具有驅動軌道孔126， 以便安放驅動軌道，底部驅動軌道板125形成為具有匹配的驅動軌道孔 126。頂部板124和底部板125通過褶狀彈簧122可選擇地連接到壓電電 動機框架130?？蛇x地，電動機框架具有頂部電動機框架板131和底部電 動機框架板132,每個形成為具有電動機安裝小塊134，該安裝小塊134 在沿著電動機邊緣的結點處，與插入到支架腔133的壓電電動機的邊緣接 觸。在圖2B的透視圖中，僅針對底部板131示出電動機安裝小塊134。側 壁135可選擇地連接頂部電動機框架板131和底部電動機框架板132,且 側壁的"背面對(back pair)"可選地形成為具有孔136，以便安放電動機 鎖定銷。電動才幾可選地,人電動機插入開口 137插入到腔133，并通過插入 到孔136中的鎖定銷可選地鎖定在恰當的位置，這種鎖定銷可防止一旦電 動機插入后而被從腔中推出去。
支架120可選地具有兩個前側板128，每個可選地形成為具有軸槽 129，以安放軸承或輪的軸。在一個側板128中形成的軸槽129可選地是 另 一個側板128中的軸槽的鏡像。在透視圖中，針對遠離讀者的側面板128 ， 僅僅示出了其中一個軸槽。驅動軌道孔126被成形為使得插入到孔中的驅 動軌道不被孔壁緊緊地保持住，而是允許驅動軌道向著軸槽129和離開軸 槽129而自由地移動。為了將壓電電動機安裝到運動支架120和將驅動軌道安裝到該運動支
架，將驅動軌道插入到驅動軌道孔126中，以及可選地將沿著驅動軌道進 行接觸和滾動的支承輪安裝在支架上。通過將支承輪輪軸按壓或滑動進入 一對軸槽129中，來將支承輪安裝到支架120上。然后壓電電動機被插入 到電動機腔133中，以使得其摩擦小塊接觸驅動軌道。然后鎖定銷被插入 到孔136中，以將電動機鎖在恰當的位置。為了將鎖定銷插入到其孔中， 必須將力作用到褶狀彈簧122，以使其充分地伸展來允許鎖定銷越過所插 入的壓電電動才幾的主體。
圖2C示意性示出了安裝在運動支架120上的驅動軌道81、安裝在軸 槽129內的凹槽式支承輪91和插入到電動機框架130中的壓電電動機60。 鎖定銷138將壓電電動機60鎖定在恰當的位置，且褶狀彈簧被輕微地延 伸并把電動機彈性地緊壓在驅動軌道81上。
根據本發(fā)明的實施方式，側壁135形成為輕微地凸起。為了便于陳述， 側壁135的凸面被夸大并在圖2D中示意性示出，該圖2D示出沿著圖2B 和圖2C中的線AA指示的平面得到的電動才幾框架130的截面圖。側壁135 在變薄的接合點139處，被接合到頂部板132和底部板131。凸面和變薄 的接合點139被構造成易于將壓電電動機插入到電動機腔133中。
在插入過程中，將力作用到側壁，以向內擠壓側壁，并增加頂部支架 板132和底部支架板131可被分離的距離。當側壁被擠壓時，變薄的接合 點139有利于側壁、頂部板132和底部板131的相對運動。所增加的距離 加大了將底部板131中電動機安裝小塊134 (圖2B)與頂部板132中的對 應安裝小塊隔開的距離，并允許電動機相對容易地被推進電動機腔133。 當電動機位于恰當位置之后，擠壓側壁135的力被釋放，側壁朝其原始凸 面構造松弛，且電動機安裝小塊之間的距離減小，直到電動機安裝小塊穩(wěn) 固地緊壓在電動機的邊緣。
圖3A示意性示出根據本發(fā)明實施方式的擺傳動系統(tǒng)200。
擺傳動系統(tǒng)200可選擇地包括傳動支架202,該傳動支架202安裝有 臂204，下文中稱為"擺"，該臂204繞著安裝在支架的后壁203上的軸桿 206自由旋轉。擺204可選地包括兩個可選的鏡〗象平面^反208和209，這兩個鏡像平面板通過支撐板210,在遠離軸桿206的其末端處連接。圖3B 示意性示出平面板209 ^皮移除的擺傳動系統(tǒng)200，以顯示傳動系統(tǒng)200的 被該板隱藏的特征。聯(lián)接片212被安裝來支撐板210,該聯(lián)接片212具有 面向軸桿206的可選的圓柱接觸表面(圖3B )?？蛇x地，圓柱接觸表面214 是曲率中心與軸桿206的軸大致一致的環(huán)狀圓柱表面。
壓電電動機60安裝到傳動支架202，以使該壓電電動機位于板208和 209之間，該壓電電動才幾60可選地類似于圖1A中所示的壓電電動才幾60。 電動機60可選地保持在"U"形電動機框架220內，該電動機框架220具 有安裝在傳動支架202的壁203上的兩個翼222?？蛇x地，安裝在電動機 框架220中的彈性元件224推緊壓電電動機60，以使其摩擦小塊66彈性 地接觸接觸表面214。任何本技術領域已知的各種方法都可以用于將壓電 電動機60安裝到電動機框架220上，并且彈性地推緊電動機使得摩擦小 塊66接觸接觸表面214。壓電電動機60被控制來在其摩擦小塊66中產生 運動，以將力施加到接觸表面214,并使擺204繞著軸桿206選擇性地順 時針或逆時針旋轉。
支撐板210聯(lián)接到連接器，以便將擺204的運動聯(lián)接到可移動體，壓 電電動機60控制可移動體的運動和位置，使得擺的旋轉運動能夠傳送線 性運動給可移動體?？蛇x地，連接器是"搖桿連接器，，230，其包括搖桿 231，該搖桿231通過兩個片彈簧234連接到基塊232。穿過搖桿231的銷 236和支撐板210上的龍骨211將支撐板聯(lián)接到搖桿連接器230?；鶋K232 用于將搖桿連接器230連接到可移動體。任何本領域已知的各種設備和方 法可用于將基塊232連接到可移動體?？蛇x地，基塊剛性地連接到可移動 體。舉例來說，圖3A和3B中，基塊232顯示成具有螺紋孔238，以便使 用具有匹配那些孔的螺紋的合適的螺栓或螺釘來連接基塊和可移動體。
搖桿連接器230起著下述作用允許擺204繞著軸桿206旋轉運動， 以平移可移動體，而不產生可能使可移動體旋轉和千擾其運動背離線性的 不適宜的力。例如，布i設基塊232剛性地連接到由壓電電動機60控制的 物體，以沿著由雙頭塊狀箭頭240指示的方向上的線性軌跡，選擇性地移 動到左邊或右邊。電動機使擺204順時針旋轉以將該物體移到左邊，且逆
17時針旋轉以將該物體移到右邊。當擺204順時針旋轉時，它不但將該物體 移到左邊，而且趨向于將該物體沿著中心位于軸桿206上的弧移動。為了
緩和這個趨勢，搖桿231逆時針方向旋轉，且片彈簧234相對于它們在擺 不再旋轉時的形狀伸展(即擺位于6點鐘的位置，既沒有順時針旋轉也沒 有逆時針旋轉)。類似地，當電動機旋轉時，擺204逆時針旋轉，搖桿231 順時針旋轉，并且片彈簧234相對于它們的6點鐘形狀伸展。
下述方法和設備可用在本發(fā)明的實踐上該方法和設備可用于將擺 204的旋轉運動聯(lián)接到可移動體，以將線性運動提供給不同于圖3A和3B 所示的那些可移動體。例如，圖3C示意性示出擺204,其聯(lián)4妄到"槽內舌 (tongue in slot)"連接器250，以便將擺連接到可移動體。槽內舌連接器 250包括剛性地連接到支撐板210的舌252。舌滑動地進入形成在槽耳255 內的槽254。槽耳255可選地通過銷258連接到基塊256，以便槽耳可繞 著銷旋轉?；鶋K256可選地剛性連接到可移動體，以便擺204的旋轉運動 在可移動元件中產生線性運動。
在本發(fā)明的一些實施方式中，元件安裝在帶有獨創(chuàng)性軸襯的軸桿上， 該軸襯在下文中稱為"葉片"軸村，以便安裝在軸桿上的元件繞著該軸桿 的軸旋轉。圖4A示意性示出根據本發(fā)明實施方式的葉片軸襯360，其用于 將圖3A所示的擺204安裝到該擺繞其旋轉的軸桿206上。軸襯360的細 節(jié)在圖4B至4E中示出。
圖4B示意性示出沖艮據本發(fā)明實施方式的、葉片軸襯360和軸桿206 的透視圖，其中葉片軸襯安裝到軸桿206上。葉片軸村360包括多個平面 葉片370，每個平面葉片370具有直的"接觸"邊緣372,該邊緣372平 行于并位于與公共軸362的相同距離處。每個葉片370的平面沿著軸362 的徑向方向放置，且可選擇地，相對于任何兩個相鄰葉片370的平面之間 的軸的方位角是相同的。葉片安裝到可選的圓柱形支架364。軸桿206的 半徑為使得該軸桿可以被按壓進入葉片370的接觸邊緣372之間的空間 內，以便該軸桿在邊緣之間"貼合地，，配合，而葉片的方位或形狀大體上 沒有變形。通常，軸桿的半徑大致等于從軸362到每個接觸邊緣372的距 離。軸襯360通過對準軸桿的軸而安裝到軸桿206，使得該軸桿的軸與軸362大體上一致，并將軸桿按壓進入軸襯，使得軸桿在葉片370的接觸邊 緣372之間接觸并固定。但是圖4B中示出具有平滑的表面的軸桿206，在 本發(fā)明的一些實施方式中，軸村360所安裝到的軸桿，例如圖中示出的軸 桿380的表面形成有平行于軸桿的軸的凹槽382。當軸桿380被按壓進入 軸襯里，葉片370的接觸邊緣372固定到凹槽里。
根據本發(fā)明的實施方式，葉片370由彈性材料形成，這種彈性材料通 過有限角度動態(tài)范圍的旋轉,使軸襯360能夠相對于軸桿206或380旋轉， 而大體上沒有葉片370的接觸邊緣372相對于軸桿表面的滑動。相反，對 于在旋轉的動態(tài)范圍內的相對角位移，葉片370的平面旋轉離開它們各自 的徑向方向和/或使葉片彎曲而不再是平面。圖4C至4E示意性示出軸村 360和軸桿206的端部，并分別針對沒有軸襯和軸桿的相對旋轉以及順時 針相對旋轉和逆時針相對旋轉的情況，示出葉片370的彎曲、方位和結構。 在圖4D和4E中，塊狀箭頭390指示軸襯360相對于軸桿206旋轉的方向。
應注意，因為接觸邊緣372以很小量或實質上沒有相對于軸桿表面的 滑動來保持軸206以便在旋轉的動態(tài)范圍內旋轉，軸襯360是相對低摩擦 的軸襯。可選地，軸襯360通過將合適的塑料注^^成型而形成。可選地， 軸襯或軸襯的部件與將軸襯聯(lián)-接到軸桿的元件形成為一體。
盡管顯示出葉片軸襯360具有安裝到葉片支架364的葉片370，且軸 桿206插入葉片端部372之間的空間，根據本發(fā)明實施方式的葉片軸襯可 具有其它結構。例如，根據本發(fā)明實施方式的葉片軸襯可具有安裝到軸桿 而不是到支架的葉片。軸桿和葉片具有匹配形成在支架內的腔的尺寸，且 軸桿通過推動軸桿及其葉片進入支架腔而聯(lián)^妻到支架。
在本申請的說明書和權利要求中，每個動詞包括"包括(comprise )"、 "包含(include)"和"具有"以及其變化形式，用來指示動詞的一個或多 個賓語不必是動詞的一個或多個主語的構件、部件、元件或部分的完整列 表。
本發(fā)明已經參考其實施方式進行了描述，這些實施方式作為例子提 供，而并非旨在限制本發(fā)明的范圍。所描迷的實施方式包括不同的特征， 并非所有的特征在本發(fā)明的所有實施方式中都是需要的。本發(fā)明的一些實
19施方式僅利用其中的一些特征或這些特征的可能組合。本領域人員將能夠
想到所描述的本發(fā)明實施方式的變體，和包括與描述的實施方式中所提
到的那些組合不同的特征組合的本發(fā)明實施方式。本發(fā)明的范圍僅通過下 述權利要求進行限制。
權利要求
1. 一種用于將運動傳送到可移動體的設備，其包括第一桿，其具有末端；兩個鉸接臂，每個鉸接臂包括第一臂和第二臂，所述第一臂和第二臂在具有所述第一臂和第二臂繞著旋轉的軸的接頭處連接，其中所述第一臂等長，所述第二臂等長，且每個鉸接臂的所述第二臂在具有所述第二臂和桿繞著旋轉的軸的接頭處連接到所述桿的不同末端；固定件，其在具有所述第一臂繞著旋轉的軸的接頭處連接到每個鉸接臂的所述第一臂；第二桿，其在具有所述第二桿繞著旋轉的軸的接頭處聯(lián)接到每個鉸接臂；和壓電電動機，其聯(lián)接到所述第一桿，所述壓電電動機可控制以便選擇性地在沿著所述桿的長度的任一方向上施加力；其中，所述接頭配置成使得對于所有的繞軸旋轉，所有的軸大致平行，以及所述第一臂平行，且所述第二臂平行。
2. 根據權利要求1所述的設備，其中每個鉸接臂的所述第一臂和第 二臂具有大致相同的長度。
3. —種用于將運動傳送到可移動體的設備，其包括 引導軌道；壓電電動機，其具有聯(lián)接表面，以用于將所述電動機聯(lián)接到所述引導 軌道；和支架，其包括至少一個軸承，其接觸所述引導軌道的第一側；至少一個彈性元件，其推緊所述電動機，以便把所述電動機的聯(lián) 接表面緊壓在所述引導軌道的第二側，所述第二側與所述第一側相對；和聯(lián)接器，其將所述支架聯(lián)接到所迷可移動體；其中，所述壓電電動機可控制，以將力施加到所述引導軌道，以便在 沿著所述引導軌道的任一方向上選擇性地平移所述支架，由此移動所述可 移動體。
4. 根據權利要求3所述的設備，其中所述支架包括安裝到所述支架的 電動機框架，所述電動機框架保持所述電動機，且可向著和離開所述引導 軌道自由移動。
5. 根據權利要求4所述的設備，其中所述至少一個彈性元件向著所述 引導軌道推緊所述框架。
6. 根據權利要求4或權利要求5所述的設備，其中所述支架包括電動 機框架支撐件，所述電動機框架放置在所述電動機框架支撐件上，且所述 電動機框架可向著和離開所述引導軌道自由滑動。
7. 根據權利要求6所述的設備，其中所述至少一個彈性元件向著電動 機支撐件推緊所述框架。
8. 根據權利要求7所述的設備，其中所述至少一個彈性元件包括兩個 彈性元件，在所述電動機框架的每一側上各一個，所述兩個彈性元件通過 桿來連接。
9. 根據權利要求8所述的設備，其中所述彈性元件是平面元件。
10. 根據權利要求8或權利要求9所述的設備，其中所述彈性元件大 致平4亍。
11. 根據權利要求8至10中任一項權利要求所述的設備，其中所述電 動機框架具有將所述彈性元件保持到所述電動機框架的扣。
12. 根據權利要求4所述的設備，其中所述彈性元件包括一對彈性元 件，所述一對彈性元件將所述電動機框架連接到所述支架上，并在大致垂 直于所述引導軌道的方向上將所述電動機框架彈性地拉向所述至少一個 軸承，以便所述聯(lián)接表面接觸所述引導軌道的第二側，所述第二側與所迷 第一側相對。
13. 根據權利要求12所述的設備，其中只有所述彈性元件將所述框架連接到所述支架。
14. 一種用于將運動傳送到可移動體的設備，其包括臂，其具有連接到軸桿的第一末端，所述臂可繞著所述軸桿旋轉；片，其安裝到所迷臂的第二末端，且具有表面以便使相切地施加到所 述表面的力產生趨向于旋轉所述臂的扭矩；壓電電動機，其安裝在所述第一末端和第二末端之間，且其具有將所 述電動機聯(lián)接到所述片的表面的聯(lián)接表面；彈性元件，其將所述電動機的聯(lián)接表面推緊到所述片的表面；和連接器，其將所迷臂的第二末端連接到所述可移動體，以使所述第二 末端的旋轉運動產生所述可移動體的線性運動。
15. 根據權利要求14所述的設備，其中所述片的表面包括圓柱表面， 所述圓柱表面的旋轉軸與所述軸桿的軸大致一致，且其中所述電動機聯(lián)接 到所述圓柱表面。
16. 根據權利要求14或權利要求15所述的設備，其中所述連接器包括第一部分，其通過接頭連接到所述臂的所述第二末端，所述接頭具有 平行于所述軸桿的軸的接頭軸，所述第一部分繞著所述接頭軸相對于所述臂旋轉；和第二部分，其通過一對彈性構件連接到所述可移動體，所述彈性構件 在垂直于所述線性運動和所述軸桿的軸的方向上伸展和收縮。
17. 根據權利要求14或權利要求15所述的設備，其中所述連接器包括板，其固定到所述臂的第二末端，且沿著徑向方向從所述軸桿的軸延伸；和耳，其安裝到所述可移動體，以使其可繞著平行于所述軸桿的軸旋轉， 且具有使所述板滑動地進入其中的槽。
18. 根據權利要求14至17中任一項權利要求所述的設備，其包括將所迷臂聯(lián)接到所述軸桿的軸襯，所述軸村包括安裝到所述臂的多個平面葉 片，每個平面葉片遠離所述軸桿的軸徑向地延伸，且具有平行于所述軸桿 的軸的直邊緣，所述直邊緣按壓所述軸桿的表面。
19. 一種軸襯，其用于將軸桿聯(lián)接到支架，所述軸襯使所述軸桿和支 架能夠繞著軸進行相對旋轉，所述軸襯包括多個平面葉片，每個平面葉片沿著公共軸的徑向方向延伸；軸桿，其具有與公共軸一致的軸和接觸每個葉片的第一邊緣的表面；以及支架，其接觸每個葉片的第二表面；其中，所述葉片的平面遠離它們各自的徑向方向旋轉和/或彎曲，使得 這些葉片不再是平面而使所述軸桿和支架能夠進行相對旋轉。
20. 根據權利要求19所述的軸襯，其中所述葉片被結合到所述支架， 且所述軸桿在所述第一邊緣之間插入，且可在插入之后從所述第一邊緣之 間移除。
21. 根據權利要求19所述的軸襯，其中所述葉片被結合到所述軸桿， 且所述軸桿和葉片插入到所述支架內，且其后可移除。
全文摘要
用于傳送運動到可移動體的設備，其包括具有末端的第一桿；兩個鉸接臂，每個鉸接臂包括在具有軸的接頭處連接的第一臂和第二臂，第一臂和第二臂繞著該軸旋轉，其中第一臂等長，第二臂等長，且每個鉸接臂的第二臂在具有軸的接頭處連接到桿的不同末端，第二臂和桿繞著該軸旋轉；固定件，其在具有軸的接頭處連接到每個鉸接臂的第一臂，該第一臂繞著該軸旋轉；第二桿，其在具有軸的接頭處聯(lián)接到每個鉸接臂，第二桿繞著該軸旋轉；和壓電電動機，其聯(lián)接到第一桿，壓電電動機可控制以便選擇性地在沿著桿的長度的任一方向上施加力；其中，接頭配置成使得對于所有的繞軸旋轉，所有的軸大致平行，第一臂平行，且第二臂平行。
文檔編號H01L41/09GK101454917SQ200780019448
公開日2009年6月10日 申請日期2007年3月15日 優(yōu)先權日2006年3月30日
發(fā)明者尼爾·卡若斯科夫, 托莫·薩爾, 班尼·嘉伯, 蓋伊·羅格爾, 蓋爾·佩萊德, 艾坦·羅格爾, 賀華夫·艾爾哈雅妮, 邁克爾·特拉基莫維奇 申請人:納諾動力有限公司