[发明专利]压电传动系统

说明书

发明领域

本发明涉及用于将动能从压电电动机传送到可移动体的传动系统。

发明背景

许多应用要求设备精确而快速地控制运动和定位部件，该设备可能是相对小的且通常是精密的机械、光机和/或机电系统。例如，用于包含在手机中的照相机的光学系统要求运送系统精确移动并控制光学系统的透镜和/或其它部件的位置，以提供各种调焦和缩放功能。因为手机变得更小，并且可用于这些照相机的空间减少，所以对于控制透镜和/或部件位置的运送系统的尺寸方面的限制、以及运送系统执行的速度和精度，通常变得更加严格。

各种压电电动机是可控制的，以精确地将受控数量的动能提供给机械系统，并因此适合用于这样的运送系统。例如，Zumeris等人的美国专利5,616,980和名称为＂Multilayer Piezoelectric Motor＂的PCT公开WO00/74153描述了压电电动机，该压电电动机能够精确地传送受控数量的动能，来移动和定位物体。在引用的专利和PCT公开中描述的压电电动机包括较薄的矩形压电振动器，其具有大的平行的正面表面以及窄短和窄长的边缘表面。可选择地，振动器的短边缘的表面区域，或振动器的短边缘上的“摩擦小块(friction nub)”的表面，作为电动机联接表面被紧压到可移动体的接触表面。对于WO 00/74153中描述的压电电动机，振动器的正面表面或振动器层的正面表面上的电极被通电，以引起电动机的摩擦小块的振动，这种振动通过可移动体的接触表面将动能传送到该可移动体。名称为＂Piezoelectric Motors and Motor Driving Configurations＂的PCT申请PCT/IL00/00698描述了各种压电电动机以及联接这样的电动机以使可移动体旋转的方法。名称为＂High Resolution Piezoelectric Motor＂的PCT申请PCT/IL03/00603描述了压电电动机以及操作压电电动机以便以较高的精度定位物体的方法。所有上述文献的公开内容都在这里通过引用并入本申请。

这些文献中描述的压电电动机和类似的压电电动机，如果它们能够配备有合适的传动系统以及用于将它们联接到所需要移动的物体的设备，通常适合于快速地和精确地移动和定位物体的任务。

发明内容

本发明的一些实施方式的方面涉及提供“联接式双摆”传动系统(＂coupled double-pendulum＂transmission system)，其中“运动”杆由两个大致相同的在下文中被称为“双摆”的铰接臂悬挂。双摆被联接为使得运动杆能容易地平行于它的长度平移，而不垂直于它的长度运动。压电电动机，可选择地类似于上文引用的美国专利5,616,980中所描述的电动机，联接到运动杆。压电电动机中产生的振动将力施加到运动杆，以选择性地沿着平行于杆的长度的任一方向来移动杆。运动杆联接到可移动体，以便移动和定位该可移动体。

本发明的实施方式的方面提供“轨道骑手”传动系统(＂rail-rider＂transmission system)，其包括驱动轨道和适合于沿着该轨道自由移动的压电电动机支架(piezoelectric motor housing)。安装在支架内的压电电动机通过弹性部件的动作联接到驱动轨道，该弹性部件可选择地是支架的形成为一体的部分或安装到支架上的弹性部件。压电电动机产生的振动将力施加到驱动轨道，该驱动轨道选择性地沿着驱动轨道的任一方向移动电动机，从而移动支架。支架联接到可移动体，以移动和定位可移动体。

本发明的一些实施方式的方面涉及提供“摆”传动系统，其包括被称为“摆”的臂，该臂可绕着处于摆的第一末端的轴(axis)旋转。联接片在摆的第二末端处安装到摆上，该联接片具有面向轴的可选为环状的圆柱接触表面。圆柱接触表面可选择地具有与摆的旋转轴大致一致的曲率中心。压电电动机可选择地联接到圆柱接触表面，以绕着旋转轴选择性地顺时针或逆时针旋转摆。联接片可选择地联接到可移动体，以提供运动给该可移动体和定位该可移动体。在本发明的实施方式中，联接片通过弹性悬挂系统安装到可移动体，该弹性悬挂系统减缓联接片的旋转运动的趋势，以在可移动体内产生非线性运动。

附图简述

参考这里所附的图，下文描述本发明的实施方式的非限制性例子。这段随后所列的图中，在多于一个图中出现的相同的结构、元件或部分，在其出现的所有图中通常用相同的符号标注。在图中显示的部件和特征的尺寸是为陈述的方便和清楚起见而选定，且不必按比例显示。