EP0976566A1 - Antriebsanordnung für einen Schreibkopf - Google Patents

Antriebsanordnung für einen Schreibkopf Download PDF

Info

Publication number
EP0976566A1
EP0976566A1 EP99305806A EP99305806A EP0976566A1 EP 0976566 A1 EP0976566 A1 EP 0976566A1 EP 99305806 A EP99305806 A EP 99305806A EP 99305806 A EP99305806 A EP 99305806A EP 0976566 A1 EP0976566 A1 EP 0976566A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive arrangement
yoke
arrangement according
gear
piezoelectric
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
EP99305806A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietrich Roscher
Norbert Gebert
Udo Reinold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Instrumentation Ltd
Original Assignee
ABB Instrumentation Ltd
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 ABB Instrumentation Ltd filed Critical ABB Instrumentation Ltd
Publication of EP0976566A1 publication Critical patent/EP0976566A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/22—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/23—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material using print wires
    • B41J2/27—Actuators for print wires
    • B41J2/295—Actuators for print wires using piezoelectric elements

Definitions

  • This invention relates to a drive arrangement, for example for a Write head comprising a piezoelectrically actuated lever arrangement, to move a writing tip in the direction of a record carrier, when writing on the record carrier.
  • This drive arrangement can also be used in accordance with the invention for a number of others Applications can be used as an actuator and can also be according to the invention can be used as a signal generator.
  • the printhead which has at least one nib for printing on one Recording medium includes, can be used for example to apply ink to a recording medium such as paper, wherein the records of alphanumeric text and / or measured values represent. Multiple writing tips can be used to Print inks of different colors. However, it is not essential Use ink because records are also thermal or by Printed on a suitably sensitive record carrier can be.
  • the recordings on the record carrier can either discontinuously, e.g. B. points, or continuously, e.g. B. be a line.
  • the records can also be traces of that too Protocol or measurement purposes should be included.
  • a write head of the type mentioned is, for example, from the DE-OS-38 32 564 known.
  • This movement of the nibs against you There, recording media is carried out via a lever arm that prevents movement a piezooelectric actuator follows.
  • This actuator includes one Arm, this in the form of a bending piezoelectric Vibration element (in the manner of a flexible tongue) is realized that is made of a sintered ceramic material.
  • the vibration element has a longitudinal dimension that is much larger than its cross section is so that it is elastically deformable.
  • One end of the tongue is on attached to the body of the printhead so that when the piezoelectric Vibrating element is excited by a suitable control signal that free end of the tongue extending in a direction perpendicular to its longitudinal axis emotional.
  • the free end of the tongue is connected to the lever arm that can rotate around an axis to a certain extent.
  • the lever arm swings around its end Pivot point and drives the writing tip with its forked free end on. This becomes the one with reference to the record carrier leading roller raised and lowered, causing periodic ink which fed from a reservoir via a feed tube to the writing tip is brought from this onto the record carrier.
  • the structure according to DE-OS-38 32 564 only achieves a small translation over the lever arm.
  • the expansion of the piezoelectric vibrating elements is essentially for the amplitude of the movement of the responsible for writing tip, i.e. this amplitude depends on the Movement of the piezoelectric arm itself.
  • the reset of the piezoelectric tongue is also problematic is accomplished by an applied voltage. Will the power supply switched off or if a fault occurs, the flexible tongue moves a position closer to the record carrier, which will happen can that the writing tip contacts the record carrier and Ink runs up, which leads to contamination.
  • the object of the present invention is a drive arrangement of the to implement inexpensive and reliable type mentioned above while ensuring a long service life, preferably the drive arrangement is automatically mechanically reset should.
  • the drive arrangement should also be generally suitable as an actuator be and can serve in reverse as a signal generator.
  • one of the lever arrangement is used to achieve this object separate piezoelectric actuator used, the Lever arrangement a compressive force on the piezoelectric Actuator exercises.
  • a drive arrangement which is characterized in that the piezoelectric actuator is arranged in a yoke that the yoke a compressive force on the piezoelectric by spring action Actuator exercises and as a gearbox or as part of a gearbox is designed, the input side with electrical control of the piezoelectric actuator whose change in length occurs follows as an input movement and a multiple on the output side has greater movement amplitude.
  • the invention enables the use of conventional piezoelectric Elements for the actuator, making the fragile and expensive, tongue-like Piezoelectric ceramic actuator according to the prior art can be avoided. It is intended that the expression "Piezoelectric Actuator (or PZ Actuator)" the application of one piezoelectric element or of several piezoelectric elements covers.
  • the PZ actuator preferably comprises one Pieces of piezoelectric elements, for example in the form of disks or plates, stacked side by side along an axis are perpendicular to the aligned parallel sides of the elements runs. Because each piezoelectric element expands slightly, when a drive voltage is applied, the individual add up Extents of each PZ element along the axis, causing resulting in a larger amplitude movement. This movement, which can be 5 ⁇ , for example, is then via the transmission gear further enlarged, for example about 400 times, which makes taking into account any deformations that occur, an amplitude of movement and tolerances of about 1.5 mm can be achieved, which leads to Actuation of the writing tip is sufficient.
  • the application leads to the piezoelectric elements compressive force favorably to a mechanically defined one Reset position of the actuator and therefore the writing tip.
  • the PZ actuator (e.g. a stack of PZ elements) is preferably between a movable part of the lever arm and a fixed part of the Arrangement compressed.
  • it can be between a section a lever arm and a carrier attached to the write head to be appropriate.
  • It is preferably in a U-shaped yoke or closed Compressed frame that expands when the PZ actuator is excited.
  • a U- or C-shaped yoke that has an integral flexible section has (which acts like a hinge or joint)
  • the PZ actuator is elastic, so that the yoke expands slightly when the PZ element or the PZ elements are excited.
  • the yoke returns to its starting position back when the excitement stops.
  • the PZ actuator can by a releasable means of adjusting the compressive force, for example a wedge in which the yoke is attached.
  • the yoke can be one Have leg that over the flexible portion on the rigid rest of the Yokes is articulated and works as a lever arrangement.
  • This lever arrangement is designed to itself a mechanical gear ratio to generate, so that the of the PZ actuator (e.g. on an input section of a lever arm) generates significantly larger movement at its exit section. This can easily and advantageously be achieved in embodiments of the invention become.
  • the leg is over the flexible section hinged to the rest of the yoke, so that the flexible section a Forms pivot axis. If the distance between the point of attack of the piezoelectric actuator on the mentioned leg and the pivot axis is smaller than the distance between the free end of the leg and the swivel axis, there is a mechanical enlargement of the movement of the piezoelectric actuator at the free end of the leg.
  • a U- or C-shaped frame, the PZ actuator, and a movable leg of the yoke swivels with respect to the Rest of the yoke.
  • the leverage is preferably such that the Movement of the PZ actuator or the PZ elements from the movable one Leg of the frame is enlarged. This lever arrangement thus forms a first stage of a multi-stage transmission gear.
  • a drive arrangement according to claim 6, according to which is particularly preferred the transmission gear or the second gear stage of the transmission gear is realized as a sliding gear.
  • This arrangement draws is particularly characterized in that the sliding gear from two elongated Limbs, with the first limb at one end of the called leg of the yoke is operated, the second link on his one end is held by another part of the yoke and the two Links are attached together at their other ends.
  • one Sliding gear can even, depending on the aspect ratio of the both preferably designed as a leaf spring, very large Translations are realized, but with limited overall amplitudes, but for a print head of the type mentioned Kind enough.
  • a carrier when using a stack of PZ elements is, these can be kept suitable by a carrier. It an adjustment means can be provided on the carrier to adjust the adjust the PZ elements applied compression forces. It can for example a wedge between the PZ elements and one side of the Carrier can be used to attach them and / or a preload to provide. Alternatively, one engaged in the carrier Screw to secure a stack of PZ elements and / or preload.
  • Fig. 1 shows a drive arrangement for a write head according to one preferred embodiment of the invention.
  • a generally C-shaped Yoke 1 has rigid sections 1a, 1b and 1c (which normally are stationary) and a movable leg ld on the lower stationary section lc through a flexible section le with thinner Cross section is connected.
  • the flexible section le acts as one - piece joint, whereby the leg ld swivels (around the Joint le) can move with respect to the fixed lower section 1c.
  • the movable leg 1d has a projection or cam 2 which is shown in contact with a wedge 3.
  • a stack of PZ elements 4 is held in the frame and by the between one side of the PZ stack 4 and the protrusion or cam 2 constrained wedge 3 attached and preloaded.
  • the inner tension of the pre-stressed yoke exerts a compressive force on the stack of piezoelectric elements 4 out.
  • the stack of PZ elements 4 When the stack of PZ elements 4 is excited, they expand each one and exert a compound force between the fixed Side portion 1b of the frame and the wedge 3.
  • a pulsating signal is used to the PZ stack 4, the movable leg 1d of the yoke 1 becomes the joint will oscillate or swing. This oscillating or vibrating Movement is increased by the leverage of the leg ld and translated to the nib as translated below is explained.
  • the leg 1d forms a first step of translation here three-stage transmission gear.
  • the yoke 1 carries two flexible strips or leaf springs 5, 6, for example can be made of spring steel and form a sliding gear.
  • the upper strip 5 is at one end 5a on the upper part of the movable Arms 1d attached. It is at the other end 5b at the free End 6b of the lower strip 6 attached. (The attached ends 5b, 6b swing in a vertical direction as described below).
  • the other end 6a of the strip 6 is on a shoulder section 7 the upper part of the fixed frame portion la and can to be attached to section la des yokes. This shoulder 7 acts as one Stop to prevent the end 6a of the strip from moving of the leg 1d is moved.
  • the movable leg 1d oscillates or oscillates, causing the upper strip 5 extends in the horizontal direction (i.e. parallel to it Longitudinal axis) back and then moved forward.
  • the distal end 5b of the Strip 5 is connected to the distal end 6b of the lower strip 6, however, the near end 6a of the strip 6 is firmly on the shoulder 7 or at section la, and the result is a pulling, pushing and bending action of strips 5 and 6, which causes the connected ends 5b and 6b in the vertical direction first move up and then down.
  • the lever assembly 11 includes a short arm 11a and a long arm 11b on respective sides of a pivot (or an axis of rotation) 12. This increases the oscillating movement of the ends 5b, 6b of strips 5, 6, causing the distal end 14 of the longer arm section 11b over a greater distance in the vertical direction swings.
  • This further lever arrangement 11 forms a third gear ratio, here with a ratio of 8: 1.
  • the exit end of the sliding gear i.e. the mutually attached ends 5b, 6b of the leaf spring 5 and 6 are thus in with the input end of the third translation stage Form of the lever 11 connected.
  • the forked end 14 of the lever 11 drives a writing tip 16 directly, for example in the same way as described in the document DE OS 38 32 564 mentioned at the outset.
  • FIGS. 1 and 2 In a practical example of the arrangement shown in FIGS. 1 and 2 was the stack of PZ elements with about 10-50% of it Preloaded.
  • the drive arrangement shown in Fig. 1 has various advantages the arrangement disclosed in DE-OS-38 32 564.
  • the yoke 1 holds the stack of PZ elements 4 securely.
  • the PZ elements 4 can consist of a conventionally readily available variety, which is far less fragile and expensive than the ceramic type PZ actuator, which is used in DE-OS-38 32 564.
  • the Yoke 1 has a simple but firm structure, and the PZ elements 4 can be easily attached or removed in the frame by simply remove the wedge 3 and reset it. This makes it easier maintenance apart from being more robust.
  • the frame 1 points its own, one-piece, flexible hinge le on that the need for separate springs.
  • the movable leg 1d of the frame 1 has a simple shape (with the projection or cam 2), however it creates a first degree of enlargement of the movement of the PZ elements 4. A second stage of enlargement is through the elastic strips 5, 6 created. These can simply be made from spring steel and are therefore solid, reliable and less expensive (than the ceramic PZ actuator DE-OS-38 32 564). 1 can can also be easily accommodated in a carrier 9 with a simple structure, which makes maintenance easier.
  • the carrier 9 can, for example, five more Drive assemblies l carry side by side around a nib assembly to drive in the write head 15.
  • the write head 15 is attached its left end in Fig. 3, a circuit board 17, which the drive voltages available for the piezoelectric elements 4 poses.
  • the write head is along the guide shaft 18 in the direction the double arrows P are movable.
  • the angular orientation of the print head 15 is ensured by a further guide shaft 19 by a part 20 is partially encompassed, as shown in Fig. 4.
  • Figure 4 also shows how the forked end 14 of the lever 11 Writing tip 21 moved in the direction of the double arrow D, the Pen tip is guided in the vertical direction in the head 21a and with a Ink cartridge communicates, which is not shown, but in the shot 21b can be inserted (one cartridge per writing tip 21).
  • the roller 21c which guides the record carrier, can also be seen in FIG. 4.
  • the writing tip 21 is closed toward the roller 21c by the operation of the piezoelectric actuator moves and by the spring tension of the leg 1d reset.
  • the drive arrangement could also act as an actuator for the deflection a mirror can be used, for example in an optical instrument. It would also be quite conceivable to have an optical element like for example a laser diode on the transmission gear on the output side attached and by the corresponding movement of the transmission gear to realize an optical scanning function.
  • the drive arrangement in reverse form as a signal generator be used.
  • the previous output page of the transmission gear as the input side of a reduction gear used and the piezoelectric part previously used as an actuator then the signal generation.
  • the end of the sliding gear, where the two elongated links are attached to each other used to detect movement - think for example the movement of a tool at the end of its journey to work - the electrical output signal of the piezoelectric part being proportional to move up.

Landscapes

  • Impact Printers (AREA)

Abstract

Eine Antriebsanordnung, beispielsweise für einen Schreibkopf, die eine piezoelektrisch betätigte Hebelanordnung (ld) umfaßt, um eine Schreibspitze (21) in Richtung eines Aufzeichnungsträgers zu bewegen, wenn auf dem Aufzeichnungsträger geschrieben wird. Diese Antriebsordnung zeichnet sich dadurch aus, daß ein von der Hebelanordnung (1d) getrennter, piezoelektrischer Aktuator (4) verwendet wird, und daß die Hebelanordnung (1d) eine komprimierende Kraft auf den piezoelektrischen Aktuator (4) ausübt, welcher an einer starren Widerlage (Abschnitt 1b) abgestützt ist. Diese Antriebsanordnung kann für eine Reihe von anderen Anwendungen als Stellantrieb benutzt werden. Auch sind inverse Anordnungen beschrieben. <IMAGE>

Description

Diese Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung, beispielsweise für einen Schreibkopf, die eine piezoelektrisch betätigte Hebelanordnung umfaßt, um eine Schreibspitze in Richtung eines Aufzeichnungsträgers zu bewegen, wenn auf dem Aufzeichnungsträger geschrieben wird. Diese Antriebsanordnung kann auch erfindungsgemäß für eine Reihe von anderen Anwendungen als Stellantrieb benutzt werden und kann auch erfindungsgemäß als Signalgenerator verwendet werden.
Der Schreibkopf, der mindestens eine Schreibspitze zum Drucken auf einem Aufzeichnungsträger umfaßt, kann beispielsweise verwendet werden, um Tinte auf einem Aufzeichnungsträger, wie Papier, aufzutragen, wobei die Aufzeichnungen alphanumerischen Text und/oder gemessene Werte darstellen. Es können mehrere Schreibspitzen verwendet werden, um Tinten unterschiedlicher Farben zu drucken. Jedoch ist es nicht wesentlich, Tinte zu verwenden, weil Aufzeichnungen auch thermisch oder durch Druck auf einem geeignet empfindlichem Aufzeichnungsträger hergestellt werden können. Die Aufzeichnungen auf dem Aufzeichnungsträger können entweder diskontinuierlich, z. B. Punkte, oder kontinuierlich, z. B. eine Linie, sein. Die Aufzeichnungen können auch Spuren sein, die zu Protokoll- oder Meßzwecken aufgenommen werden sollen.
Ein Schreibkopf der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE-OS-38 32 564 bekannt. Diese Bewegung der Schreibspitzen gegen einen Aufzeichnungsträger erfolgt dort über einen Hebelarm, der der Bewegung eines piezooelektrischen Aktuators folgt. Dieser Aktuator umfaßt einen Arm, wobei dieser in Form eines sich biegenden piezoelektrischen Schwingungselements (nach Art einer flexiblen Zunge) realisiert ist, das aus einem gesinterten Keramikmaterial hergestellt ist. Das Schwingungselement weist eine Längsabmessung auf, die viel größer als ihr Querschnitt ist, so daß es elastisch verformbar ist. Ein Ende der Zunge ist an dem Körper des Schreibkopfes befestigt, so daß, wenn das piezoelektrische Schwingungselement durch ein geeignetes Steuersignal erregt wird, das freie Ende der Zunge sich in einer Richtung senkrecht zu ihrer Längsachse bewegt. Das freie Ende der Zunge ist mit dem Hebelarm verbunden, der sich bis zu einem gewissen Ausmaß um eine Achse drehen kann. Beim Anlegen des Steuersignals an das Schwingungselement bewegt sich das am Hebelarm angreifende Ende, dabei schwingt der Hebelarm um seinen Drehpunkt und treibt mit seinem gegabelten freien Ende die Schreibspitze an. Diese wird die dadurch in bezug auf eine den Aufzeichnungsträger führende Walze angehoben und abgesenkt, wodurch periodisch Tinte, welche von einem Reservoir über ein Speiserohr der Schreibspitze zugeführt wird, von dieser auf dem Aufzeichnungsträger gebracht wird.
Der Aufbau nach der DE-OS-38 32 564 erreicht nur eine kleine Übersetzung über den Hebelarm. Die Ausdehnung der piezoelektrischen Schwingungselemente ist im wesentlichen für die Amplitude der Bewegung der Schreibspitze selbst verantwortlich, d.h. diese Amplitude hängt von der Bewegung des piezoelektrischen Arms selbst ab.
Es ist ein Problem bei dieser bekannten Anordnung, daß eine häufige und schnelle Hin- und Herbewegung der piezoelektrischen Schwingungselemente, die selbst einen Teil der Hebelanordnung darstellen, eine Ermüdung hervorruft, die durch die Tatsache verschärft wird, daß deren Querschnitt im Vergleich mit ihrer Längsabmessung sehr klein ist. Deshalb brechen die piezoelektrischen Schwingungselemente leicht und häufig.
Dies führt zu einer vollständigen oder teilweisen Zerstörung des Schreibkopfes, und der Drucker kann nicht benutzt werden, bis der Schaden repariert ist. Außerdem sind diese zungenartigen piezoelektrischen Schwingungselemente relativ teuer, weil sie in relativ kleinen Stückzahlen hergestellt werden, und dies verteuert den Schreibkopf.
Problematisch ist auch die Rückstellung der piezoelektrischen Zunge, die durch eine angelegte Spannung bewerkstelligt wird. Wird die Stromzufuhr ausgeschaltet oder tritt eine Störung ein, bewegt sich die flexible Zunge zu einer Stellung näher am Aufzeichnungsträger zu, wobei es dazu kommen kann, daß die Schreibspitze den Aufzeichnungsträger kontaktiert und Tinte aufläuft, was zu Verunreinigungen führt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Antriebsanordnung der eingangs genannten Art preisgünstig und betriebssicher zu realisieren und dabei eine lange Betriebsdauer sicherzustellen, wobei vorzugsweise automatisch eine mechanische Rückstellung der Antriebsanordnung erfolgen soll. Die Antriebsanordnung soll auch allgemein als Stellantrieb geeignet sein und in umgekehrter Form als Signalgenerator dienen können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein von der Hebelanordnung getrennter piezoelektrischer Aktuator verwendet, wobei die Hebelanordnung eine komprimierende Kraft auf den piezoelektrischen Aktuator ausübt.
Anders ausgedrückt, wird erfindungsgemäß eine Antriebsanordnung der eingangs genannten Art vorgesehen, die sich dadurch auszeichnet, daß der piezoelektrische Aktuator in einem Joch angeordnet ist, daß das Joch durch Federwirkung eine komprimierende Kraft auf den piezoelektrischen Aktuator ausübt und als Übersetzungsgetriebe bzw. als Teil eines Übersetzungsgetriebes ausgelegt ist, das eingangsseitig bei elektrischer Ansteuerung des piezoelektrischen Aktuators dessen auftretender Längenänderung als Eingangsbewegung folgt und ausgangsseitig eine vielfach größere Bewegungsamplitude aufweist.
Die Erfindung ermöglicht die Anwendung herkömmlicher piezoelektrischer Elemente für den Aktuator, wodurch der zerbrechliche und teure, zungenartige piezoelektrische Keramikaktuator nach dem Stand der Technik vermieden werden kann. Es ist beabsichtigt, daß der Ausdruck "piezoelektrischer Aktuator (oder PZ-Aktuator)" die Anwendung von einem piezoelektrischen Element bzw. von mehreren piezoelektrischen Elementen abdeckt.
Bei der vorliegenden Erfindung umfaßt der PZ-Aktuator vorzugsweise einen Stapel aus piezoelektrischen Elementen, beispielsweise in der Form von Scheiben oder Platten, die Seite an Seite entlang einer Achse gestapelt sind, die senkrecht zu den ausgerichteten parallelen Seiten der Elemente verläuft. Weil sich jedes piezoelektrische Element geringfügig ausdehnt, wenn eine Antriebsspannung angelegt wird, summieren sich die individuellen Ausdehnungen jedes PZ-Elements entlang der Achse, wodurch sich eine resultierende Bewegung größerer Amplitude ergibt. Diese Bewegung, die beispielsweise 5µ betragen kann, wird dann über das Übersetzungsgetriebe weiter vergrößert, beispielsweise etwa um das 400-fache, wodurch unter Berücksichtigung von auftretenden Verformungen eine Bewegungsamplitude und Toleranzen von etwa 1.5 mm erreichbar ist, was zur Betätigung der Schreibspitze ohne weiteres ausreicht. Da die Hebelanordnung vorteilhafterweise eine komprimierende Kraft auf den PZ-Aktuator, z. B. auf den Stapel aus PZ-Elementen, ausübt, ergibt dies eine robustere und stabilere Anordnung für das gleiche Ausmaß an Bewegung wie bei der aus der DE-OS-38 32 564 bekannten Anordnung, während herkömmliche (z. B. handelsübliche) PZ-Elemente verwendet werden. Sie ist deshalb genauso wirksam aber weniger teuer und haltbarer als die Anordnung nach dem Stand der Technik.
Besonders günstig ist, daß die Kräfte, die durch Ausdehnung der piezoelektrischen Elemente entstehen, nicht nach außen wirken, d.h. sozusagen intern im Joch bzw. Rahmen ggf. vom Übersetzungsgetriebe aufgenommen werden und somit nicht auf das Gehäuse des Schreibkopfs bzw. die darin enthaltenen Schwenkachsen und Führungen wirken. Bei den kompakten Abmessungen des erfindungsgemäßen Schreibkopfs stellt dies im Vergleich zum Stand der Technik einen wesentlichen Vorteil dar, da auch relativ kleine unausgewogene Kräfte zu Verformungen und Fehlverhalten des Schreibkopfs führen könnten.
Darüber hinaus führt die Anwendung einer die piezoelektrischen Elemente komprimierende Kraft günstigerweise zu einer mechanisch definierten Rückstellposition des Aktuators und deshalb der Schreibspitze.
Der PZ-Aktuator (z. B. ein Stapel aus PZ-Elementen) ist vorzugsweise zwischen einem beweglichen Teil des Hebelarms und einem festen Teil der Anordnung komprimiert. Er kann beispielsweise zwischen einem Abschnitt eines Hebelarms und einem an dem Schreibkopf befestigten Träger angebracht sein. Vorzugsweise ist er in einem U-förmigen Joch oder geschlossenen Rahmen komprimiert, der sich ausdehnt, wenn der PZ-Aktuator erregt wird. Bei einer Ausführungsform der Erfindung umgreift ein U- oder C-förmiges Joch, das einen einstückigen flexiblen Abschnitt aufweist (der wie ein Scharnier oder Gelenk wirkt), den PZ-Aktuator elastisch, so daß sich das Joch geringfügig ausdehnt, wenn das PZ-Element oder die PZ-Elemente erregt werden. Das Joch kehrt in seine Ausgangsposition zurück, wenn die Erregung aufhört. Der PZ-Aktuator kann durch ein lösbares Mittel zur Einstellung der komprimierenden Kraft, beispielsweise einen Keil, in dem Joch befestigt sein.
Um die Bewegung des PZ-Aktuators zu vergrößern, kann das Joch einen Schenkel aufweisen, der über dem flexiblen Abschnitt am starren Rest des Joches federnd angelenkt ist und als Hebelanordnung arbeitet.
Diese Hebelanordnung ist ausgelegt, um selbst ein mechanisches Übersetzungsverhältnis zu erzeugen, so daß die von dem PZ-Aktuator (z. B. auf einen Eingangsabschnitt eines Hebelarms) aufgebrachte Bewegung eine deutlich größere Bewegung an seinem Ausgangsabschnitt erzeugt. Dies kann bei Ausführungsformen der Erfindung leicht und vorteilhaft erreicht werden.
Wie oben zum Ausdruck gebracht ist der Schenkel über den flexiblen Abschnitt am Rest des Joches angelenkt, so daß der flexible Abschnitt eine Schwenkachse bildet. Wenn der Abstand zwischen dem Angriffspunkt des piezoelektrischen Aktuators am genannten Schenkel und der Schwenkachse kleiner ist als der Abstand zwischen dem freien Ende des Schenkels und der Schwenkachse, entsteht eine mechanische Vergrößerung der Bewegung des piezoelektrischen Aktuators am freien Ende des Schenkels. Mit anderen Worten trägt bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein U- oder C-förmiger Rahmen den PZ-Aktuator, und ein beweglicher Schenkel des Jochs bewegt sich schwenkend in bezug auf den Rest des Jochs. Die Hebelwirkung erfolgt vorzugsweise derart, daß die Bewegung des PZ-Aktuators oder der PZ-Elemente von dem beweglichen Schenkel des Rahmens vergrößert wird. Diese Hebelanordnung bildet somit eine erste Stufe eines mehrstufigen Übersetzungsgetriebes.
Es können jedoch andere Übersetzungsstufen zusätzlich oder statt dessen verwendet werden, um die Bewegung des PZ-Aktuators oder der PZ-Elemente zu vergrößern und somit die erforderliche Bewegungsamplitude der Schreibspitze bereitzustellen.
Besonders bevorzugt ist eine Antriebsordnung nach Anspruch 6, wonach das Übersetzungsgetriebe bzw. die zweite Übersetzungsstufe des Übersetzungsgetriebes als Schiebegetriebe realisiert ist. Diese Anordnung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß das Schiebegetriebe aus zwei länglichen Gliedern besteht, wobei das erste Glied an seinem einen Ende vom genannten Schenkel des Jochs betätigt wird, das zweite Glied an seinem einen Ende von einem weiteren Teil des Jochs gehalten wird und die zwei Glieder an ihren anderen Enden aneinander befestigt sind. Mit einem solchen Schiebegetriebe können sogar, je nach den Längenverhältnissen der beiden vorzugsweise als Blattfeder ausgebildeten Glieder, sehr große Übersetzungen realisiert werden, allerdings mit beschränkten Gesamtamplituden, die aber für einen Schreibkopf der eingangs genannten Art vollkommen ausreichen.
Bei dieser Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung werden somit elastische Bauteile oder Streifen, d.h. die als Blattfedern ausgebildeten Glieder verwendet, um die Bewegung des beweglichen Schenkels zu einem entfernten Punkt zu übertragen, wo die übertragene Bewegung entweder direkt oder indirekt verwendet wird. Die freien Enden der elastischen Bauteile oder Streifen sind an dem entfernten Punkt aneinander befestigt. Durch die Anbringung der anderen Enden der Streifen am Joch, d.h. an dem beweglichen Schenkel bzw. an einem starren Teil des Jochs, tritt bei Bewegung der beweglichen Schenkel eine differentielle Bewegung des Streifens auf und wird in eine Bewegung der fernen Enden umgesetzt, deren Amplitude ein Vielfaches der des freien Endes des beweglichen Schenkels beträgt.
Allgemein ist festzustellen, daß, wenn ein Stapel aus PZ-Elementen verwendet wird, diese von einem Träger geeignet gehalten sein können. Es kann ein Einstellungsmittel an dem Träger vorgesehen sein, um die auf die PZ-Elemente ausgeübten Kompressionskräfte einzustellen. Es kann beispielsweise ein Keil zwischen den PZ-Elementen und einer Seite des Trägers eingesetzt sein, um diese zu befestigen und/oder eine Vorbelastung vorzusehen. Alternativ kann eine in dem Träger in Eingriff stehende Schraube angezogen werden, um einen Stapel aus PZ-Elementen zu befestigen und/oder vorzubelasten.
Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung näher beschrieben, in dieser zeigt:
Fig. 1
eine Perspektivansicht einer Antriebsanordnug, die bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird,
Fig. 2
eine Perspektivansicht der Antriebsanordnung von Fig. 1, die in einer Schreibkopfunterbaugruppe eingebaut ist,
Fig. 3
eine schematische perspektivische Darstellung des Schreibkopfs der Figur 2 zu einem größeren Maßstab, und
Fig. 4
eine Seitenansicht des Schreibkopfs der Figur 3 mit Schreibspitze und Führungswalze für den Aufzeichnungsträger.
Fig. 1 zeigt eine Antriebsanordnung für einen Schreibkopf gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Ein im allgemeinen C-förmiges Joch 1 weist starre Abschnitte 1a, 1b und 1c (die normalerweise stationär sind) und einen beweglichen Schenkel ld auf, der mit dem unteren stationären Abschnitt lc durch einen flexiblen Abschnitt le mit dünnerem Querschnitt verbunden ist. Der flexible Abschnitt le wirkt wie ein einstückiges Gelenk, wodurch sich der Schenkel ld schwenkend (um das Gelenk le) in bezug auf den festen unteren Abschnitt 1c bewegen kann. Der bewegliche Schenkel ld weist einen Vorsprung oder Nocken 2 auf, der in Kontakt mit einem Keil 3 gezeigt ist. Ein Stapel aus PZ-Elementen 4 ist in dem Rahmen gehalten und durch den zwischen eincr Seite des PZ-Stapels 4 und dem Vorsprung oder Nocken 2 eingezwängten Keil 3 befestigt und vorbelastet. Die innere Spannung des vorgespannten Jochs übt eine komprimierende Kraft auf den Stapel der piezoelektrischen Elemente 4 aus. Wenn der Stapel aus PZ-Elementen 4 erregt wird, dehnen sich diese jeweils aus und üben eine zusammengesetzte Kraft zwischen dem festen Seitenabschnitt 1b des Rahmens und dem Keil 3 aus. Dies übt eine Kraft auf den Nocken 2 aus, die bewirkt, daß der bewegliche Schenkel ld um das Gelenk schwenkt, i.e. unter Erhöhung der Federspannung des Jochs. Wenn die Erregung der PZ-Elemente verringert wird oder aufhört, ziehen sie sich zusammen, und der bewegliche Schenkel 1d kehrt aufgrund der Elastizität des flexiblen Abschnitts le in eine Ausgangsposition zurück. Wenn ein pulsierendes Signal verwendet wird, um den PZ-Stapel 4 zu erregen, wird deshalb der bewegliche Schenkel ld des Jochs 1 um das Gelenk le oszillieren oder schwingen. Diese oszillierende oder schwingende Bewegung wird von der Hebelwirkung des Schenkels ld vergrößert und in übersetzter Form zu der Schreibspitze übertragen, wie es unten erläutert ist. Der Schenkel 1d bildet eine erste Übersetzungsstufe eines hier dreistufigen Übersetzungsgetriebes.
Das Joch 1 trägt zwei flexible Streifen oder Blattfedern 5, 6, die beispielsweise aus Federstahl hergestellt sein können und ein Schiebegetriebe bilden. Der obere Streifen 5 ist an einem Ende 5a am Oberteil des beweglichen Arms 1d befestigt. Er ist an seinem anderen Ende 5b an dem freien Ende 6b des unteren Streifens 6 angebracht. (Die angebrachten Enden 5b, 6b schwingen in einer vertikalen Richtung, wie es unten beschrieben ist). Das andere Ende 6a des Streifens 6 ist auf einem Schulterabschnitt 7 an dem oberen Teil des festen Rahmenabschnitts la angeordnet und kann am Abschnitt la des Jochs befestigt werden. Diese Schulter 7 wirkt als ein Anschlag, um zu verhindern, daß das Ende 6a des Streifens bei Bewegung des Schenkels 1d mitbewegt wird.
Wenn ein pulsierendes Signal an die PZ-Elemente 4 angelegt wird, schwingt oder oszilliert der bewegliche Schenkel 1d, was bewirkt, daß der obere Streifen 5 sich in der horizontalen Richtung (d. h. parallel zu seiner Längsachse) zurück- und dann vorbewegt. Das entfernte Ende 5b des Streifens 5 ist mit dem entfernten Ende 6b des unteren Streifens 6 verbunden, jedoch liegt das nahe Ende 6a des Streifens 6 fest an der Schulter 7 bzw. am Abschnitt la an, und das Ergebnis ist eine ziehende, schiebende und biegende Wirkung der Streifen 5 und 6, die bewirkt, daß die verbundenen Enden 5b und 6b sich in der vertikalen Richtung zuerst nach oben und dann nach unten bewegen. Bei Auslegung mit in etwa den Verhältnissen, die in Fig. 1 und 2 gezeigt sind, kann eine Übersetzung von etwa 20 : 1 ohne weiteres durch das Schiebegetriebe erreicht werden und kann durch Verlängerung der Blattfedern 5 und 6 ohne weiteres vergrößert werden. Das bedeutet, daß eine Schwenkbewegung des Schenkels 1d um das Gelenk le zu einer in Fig. 1 horizontalen Bewegung des freien Endes des Schenkels 1d mit einer Amplitude A, über das Schiebegetriebe zu einer vertikalen Bewegung der aneinander befestigten Enden 5b und 6b der Schiebegetriebe mit einer Amplitude von 20 A führt, das Schiebegetriebe bildet somit eine zweite Übersetzungsstufe, deren Eingang (das Ende 5a der Blattfeder 5) mit dem Ausgang (das freie Ende des Schenkels 1d) der ersten Übersetzungstufe gekoppelt ist.
Die vertikale Bewegung bzw. Schwingung der aneinander befestigten Enden 5b, 6b, d.h. der Ausgang der durch das Schiebegetriebe gebildeten zweiten Übersetzungsstufe, wird durch eine Kupplung 8 (die einen gegabelten Abschnitt 8a und einen Augenabschnitt 8b umfaßt) zu einer weiteren Hebelanordnung 11 übertragen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
In Fig. 2 ist eine Unterbaugruppe 10 eines Schreibkopfes gezeigt (der nicht in allen Details dargestellt ist), die einen Trägerabschnitt 9 umfaßt, in dem mehrere Joche 1 untergebracht werden können, von denen nur eines in Fig. 2 gezeigt ist. Die Hebelanordnung 11 umfaßt einen kurzen Arm 11a und einen langen Arm 11b auf jeweiligen Seiten eines Drehzapfens (oder einer Drehachse) 12. Dies vergrößert die oszillierende Bewegung der Enden 5b, 6b der Streifen 5, 6, wodurch bewirkt wird, daß das entfernte Ende 14 des längeren Armabschnitts 11b über eine größere Entfernung in der vertikalen Richtung schwingt.
Diese weitere Hebelanordnung 11 bildet eine dritte Übersetzungsstufe, hier mit einer Übersetzung von 8 : 1. Das Ausgangsende des Schiebegetriebes, d.h. die aneinander befestigten Enden 5b, 6b der Blattfeder 5 und 6 sind somit mit dem Eingangsende der dritten Übersetzungsstufe in Form des Hebels 11 verbunden. Das gegabelte Ende 14 des Hebels 11 treibt eine Schreibspitze 16 direkt an, beispielsweise in der gleichen Weise wie bei der eingangs genannten Schrift DE OS 38 32 564 beschrieben.
Bei einem praktischen Beispiel der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung war der Stapel aus PZ-Elementen mit ungefähr 10-50 % seiner Druckkraft vorbelastet.
Wenn man für die erste Übersetzungsstufe in Form des Schenkels 1d ein Übersetzungsverhältnis von 2.5:1, für die zweite Übersetzungsstufe in Form des Schiebegetriebes 5, 6 ein Übersetzungsverhältnis von 20 : 1 und für die dritte Übersetzungsstufe ein Übersetzungsverhältnis von 8 : 1 ansetzt, so ergibt sich eine Gesamtübersetzung des dreistufigen Übersetzungsgetriebes von 2.5 x 20 x 8 : 1 = 400 : 1, wodurch aus einem Stapel von fünf Piezoelementen mit einer Ausdehnung von insgesamt 5 µ eine Bewegung am Ausgangsende der dritten Übersetzungsstufe, d.h. an der Schreibspitze von 400 x 5 µ = 2 mm, erwartet werden kann.
Die in Fig. 1 gezeigte Antriebsanordnung weist verschiedene Vorteile gegenüber der in der DE-OS-38 32 564 offenbarten Anordnung auf. Beispielsweise hält das Joch 1 den Stapel aus PZ-Elementen 4 sicher. Die PZ-Elemente 4 können aus einer herkömmlich leicht erhältlichen Sorte bestehen, die weit weniger zerbrechlich und teuer ist, als der Typ von keramischem PZ-Aktuator, der in der DE-OS-38 32 564 verwendet wird. Das Joch 1 weist einen einfachen jedoch festen Aufbau auf, und die PZ-Elemente 4 können leicht im Rahmen befestigt oder entfernt werden, indem einfach der Keil 3 entfernt und zurückgesetzt wird. Dies erleichtert die Wartung abgesehen davon, daß es robuster ist. Der Rahmen 1 weist sein eigenes, einstückiges, flexibles Gelenk le auf, das die Notwendigkeit für separate Federn umgeht. Der bewegliche Schenkel 1d des Rahmens 1 weist eine einfache Form (mit dem Vorsprung oder Nocken 2) auf, jedoch erzeugt er einen ersten Grad an Vergrößerung der Bewegung der PZ-Elemente 4. Eine zweite Vergrößerungsstufe wird durch die elastischen Streifen 5, 6 geschaffen. Diese können einfach aus Federstahl hergestellt sein und sind daher fest, verläßlich und weniger teuer (als der keramische PZ-Aktuator der DE-OS-38 32 564). Die Antriebsanordnung von Fig. 1 kann auch leicht in einem Träger 9 mit einfachem Aufbau aufgenommen werden, was die Wartung erleichtert.
Es wirken keine nennenswerten Kräfte, die innerhalb des Jochs wirken, nach außen. Lediglich die Kräfte, die benötigt werden, um die Schreibspitze zu betätigen, müssen vom Gehäuse bzw. von Teilen außerhalb des Aktuators aufgenommen werden.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, kann der Träger 9 weitere bspw. fünf weitere Antriebsanordnungenl Seite an Seite tragen, um eine Schreibspitzenanordnung in dem Schreibkopf 15 anzutreiben. Der Schreibkopf 15 trägt an seinem in Fig. 3 linken Ende eine Schaltungsplatine 17, welche die Ansteuerspannungen für die piezoelektrischen Elemente 4 zur Verfügung stellt. Der Schreibkopf ist an der Führungswelle 18 entlang in Richtung der Doppelpfeile P bewegbar. Die winkelmäßige Ausrichtung des Schreibkopfs 15 wird von einer weiteren Führungswelle 19 sichergestellt, die von einem Teil 20 teilweise umgriffen wird, wie in Fig. 4 gezeigt.
Die Figur 4 zeigt außerdem, wie das gegabelte Ende 14 des Hebels 11 die Schreibspitze 21 in Richtung des Doppelpfeils D bewegt, wobei die Schreibspitze in senkrechter Richtung im Kopf 21a geführt ist und mit einer Tintenpatrone kommuniziert, die nicht gezeigt ist, jedoch in der Aufnahme 21b einlegbar ist (eine Patrone pro Schreibspitze 21). Die Walze 21c, die den Aufzeichnungsträger führt, ist ebenfalls in Fig. 4 zu sehen.
Die Schreibspitze 21 wird in Richtung auf die Walze 21c zu durch die Betätigung des piezoelektrischen Aktuators bewegt und durch die Federspannung des Schenkels 1d zurückgestellt.
Die obige Beschreibung befaßt sich mit der Anwendung der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für einen Schreibkopf. Diese Anordnung kann jedoch auch als allgemeiner Stellantrieb für die verschiedensten Aufgaben verwendet werden. Beispielsweise kann sie als Schalter benutzt werden, um optische Fasern für Nachrichtenkanäle umzuschalten. In einer derartigen Anwendung könnte das eine Ende einer optischen Faser, das am Ausgangsende des Schiebegetriebes angebracht ist, wahlweise je nach Schalterstellung in Ausrichtung mit zwei weiteren optischen Faserenden zur Realisierung einer Weichenfunktion gebracht werden.
Die Antriebsanordnung könnte auch als Stellantrieb für die Ablenkung eines Spiegels verwendet werden, beispielsweise in einem optischen Instrument. Auch wäre es durchaus denkbar, ein optisches Element, wie beispielsweise eine Laserdiode, am Übersetzungsgetriebe ausgangsseitig anzubringen und durch die entsprechende Bewegung des Übersetzungsgetriebes eine optische Abtastfunktion zu realisieren.
Schließlich kann die Antriebsanordnung in umgekehrter Form als Signalgenerator verwendet werden. In einer derartigen Anordnung, die in den Ansprüchen 23 bis 27 beschrieben ist, wird die bisherige Ausgangsseite des Übersetzungsgetriebes als Eingangsseite eines Untersetzungsgetriebes benutzt und der bisher als Aktuator benutzte piezoelektrische Teil dient dann der Signalerzeugung. Beispielsweise könnte das Ende des Schiebegetriebes, an dem die beiden länglichen Glieder aneinander befestigt sind, zum Detektieren einer Bewegung benutzt werden - man denke zum Beispiel an die Bewegung eines Werkzeugs am Ende seines Arbeitsweges - wobei das elektrische Ausgangssignal des piezoelektrischen Teils proportional zur Bewegung ansteigt.

Claims (27)

  1. Antriebsanordnung, beispielsweise für einen Schreibkopf, die eine piezoelektrisch betätigte Hebelanordnung (1d) umfaßt, um eine Schreibspitze (21) in Richtung eines Aufzeichnungsträgers zu bewegen, wenn auf dem Aufzeichnungsträger geschrieben wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein von der Hebelanordnung (1d) getrennter, piezoelektrischer Aktuator (4) verwendet wird, und daß die Hebelanordnung (1d) eine komprimierende Kraft auf den piezoelektrischen Aktuator (4) ausübt, welcher an einer starren Widerlage (Abschnitt 1b) abgestützt ist.
  2. Antriebsanordnung, beispielsweise für einen Schreibkopf, die eine piezoelektrisch betätigte Hebelanordnung (1d) umfaßt, um eine Schreibspitze (21) in Richtung eines Aufzeichnungsträgers zu bewegen, wenn auf dem Aufzeichnungsträger geschrieben wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der piezoelektrische Aktuator (4) in einem Joch (1a, 1b, 1c, 1d) angeordnet ist, daß das Joch durch Federwirkung eine komprimierende Kraft auf den piezoelektrischen Aktuator (4) ausübt und als Übersetzungsgetriebe (1d, 5, 6)bzw. als Teil eines Übersetzungsgetriebes (5, 6) ausgelegt ist, das eingangsseitig bei elektrischer Ansteuerung des piezoelektrischen Aktuators (4) dessen auftretender Längenänderung als Eingangsbewegung folgt und ausgangsseitig eine mehrfach größere Bewegungsamplitude aufweist.
  3. Antriebsanordnung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Joch (1a, 1b, 1c, 1d) zumindest im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist.
  4. Antriebsanordnung nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Übersetzungsgetriebe (1d, 5, 6) mindestens zweistufig ausgebildet ist.
  5. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die erste Übersetzungsstufe durch den einen Schenkel (1d) des Jochs (1a, 1b, 1c, 1d) realisiert ist, der an einem ersten Ende (1e) mit dem Rest des Jochs zur Erzeugung der komprimierenden Kraft federnd angebracht bzw. angelenkt ist und an seinem zweiten Ende am Eingang (5a) der zweiten Übersetzungsstufe (5,6) wirkt, wobei zum Erzielen der erwünschten Übersetzung der piezoelektrische Aktuator (4) am genannten Schenkel (1d) an einer Stelle angreift, deren Abstand vom ersten Ende (le) des Schenkels (1d) kleiner ist als dessen Abstand vom zweiten Ende des Schenkels (1d).
  6. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Übersetzungsgetriebe bzw. die zweite Übersetzungsstufe des Übersetzungsgetriebes (5, 6) als Schiebegetriebe realisiert ist.
  7. Antriebsanordnung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Schiebegetriebe (5, 6) aus zwei länglichen Gliedern besteht, wobei das erste Glied (5) an seinem einen Ende (5a) vom genannten Schenkel (1d) des Jochs (1a, 1b, 1c, 1d) betätigt wird, das zweite Glied (6) an seinem einen Ende (6a) von einem weiteren Teil (1a, 7) des Jochs (1a, 1b, 1c, 1d) gehalten wird und die zwei Glieder (5,6) an ihren anderen Enden (5a, 6a) aneinander befestigt sind.
  8. Antriebsanordnung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß mindestens das zweite Glied (6) und vorzugsweise auch das erste Glied (5) als Blattfeder ausgebildet ist.
  9. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Schiebegetriebe (5, 6) an seinem Ausgangsende (5b, 6b) mit dem Eingangsende (11a) einer dritten Übersetzungstufe (11) gekoppelt ist.
  10. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Übersetzung des Übersetzungsgetriebes (1d, 5, 6) größer als fünf und vorzugsweise im Bereich zwischen zehn und eintausend liegt.
  11. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einem zweistufigen Übersetzungsgetriebe die erste Stufe (1d) eine Übersetzung von etwa 2,5 : 1 und die zweite Stufe (5, 6) eine Übersetzung von etwa 20 : 1 erzeugt und bei einem dreistufigen Übersetzungsgetriebe die dritte Stufe (11) eine Übersetzung von etwa 8 : 1 erzeugt.
  12. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der piezoelektrische Aktuator (4) mehrere piezoelektrische Elemente umfaßt, die vorzugsweise die Form von Scheiben oder Platten aufweisen, die Seite an Seite entlang einer Achse gestapelt sind, die senkrecht zu jeder dieser parallelen Seiten der Elemente steht.
  13. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der piezoelektrische Aktuator (4) zwischen einem beweglichen Teil (1d) und einem festen Teil (1b) der Hebelanordnung komprimiert ist.
  14. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Hebelanordnung zur Vergrößerung der Bewegung des piezoelektrischen Aktuators (4) einen beweglichen Armabschnitt (1d) aufweist, der sich um eine Achse (le) dreht, und daß der piezoelektrische Aktuator (4) einem Eingangsabschnitt (2) des beweglichen Armabschnitts (1d) eine Bewegung verleiht, so daß an einem Ausgangsabschnitt (5a) des beweglichen Armabschnitts (1d) eine größere Bewegung erzeugt wird.
  15. Antriebsanordnung nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Abstand zwischen dem Eingangsabschnitt (2) und der Achse (1e) kürzer als der Abstand zwischen dem Ausgangsabschnitt (5a) und der Achse (1e) ist.
  16. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 14 oder 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Hebelarmabschnitt (1d) ein Teil eines Rahmens (1) zum Halten des piezoelektrischen Aktuators (4) ist.
  17. Antriebsanordnung nach Anspruch 16, wobei der bewegliche Armabschnitt (1d) schwenkbar an dem Rahmen (1) durch einen elastischen Abschnitt (le) angebracht ist, der eine Vorspannung bereitstellt, um den beweglichen Armabschnitt (1d) in eine Ausgangsposition zurückzuführen.
  18. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Hebelanordnung einen im allgemeinen U- oder C-förmigen Rahmen umfaßt, der derart eingerichtet ist, daß er den PZ-Aktuator (4) elastisch greift, so daß sich der Rahmen (1) ausdehnt, wenn der PZ-Aktuator (4) erregt wird, wodurch bewirkt wird, daß sich der bewegliche Armabschnitt (1d) bewegt.
  19. Antriebsanordnung nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das erste und das zweite längliche elastische Element (5, 6) mechanisch mit einem beweglichen Armabschnitt (1d) verbunden sind, so daß bewirkt wird, daß sie sich differenziell bewegen, wodurch die miteinander verbundenen Endabschnitte (5b, 6b) der länglichen Bauteile (5, 6) zu Bewegungen veranlaßt werden.
  20. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Einstellungsmittel (3) vorgesehen ist, um die auf den Piezoaktuator (4) ausgeübten Kompressionskräfte einzustellen.
  21. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer umgekehrten Ausführung, bei der die bisherige Ausgangsseite des Übersetzungsgetriebes jetzt die Eingangsseite darstellt und der bisher als Aktuator bezeichnete piezoelektrische Teil als Signalerzeuger arbeitet und beispielsweise ein Signal erzeugt, dessen Amplitude proportional zur Amplitude der Bewegung an der jetzigen Eingangsseite des Übersetzungsgetriebes ist oder ein Signal erst dann abgibt, wenn die Amplitude der Bewegung an der jetzigen Eingangsseite einen Schwellenwert überschreitet.
  22. Schreibkopf mit mindestens einer Schreibspitze zum Drucken auf einem Aufzeichnungsträger, einem Träger zum Halten des Aufzeichnungsträgers und einer oder mehreren Antriebsanordnungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  23. Signalgenerator bestehend aus einem piezoelektrischen, Signal gebenden Teil, der in einem Joch angeordnet ist, wobei das Joch durch Federwirkung eine komprimierende Kraft auf den piezoelektrischen Teil ausübt und als Untersetzungsgetriebe, beispielsweise als Teil eines Untersetzungsgetriebes, ausgelegt ist, wobei das Untersetzungsgetriebe an der Eingangsseite einer Bewegung folgt oder detektiert und ausgangsseitig die komprimierende Kraft auf den piezoelektrischen Teil ändert und hierdurch ein elektrisches Signal erzeugt.
  24. Signalgenerator nach Anspruch 23, wobei das Untersetzungsgetriebe mindestens zweistufig ausgebildet ist.
  25. Signalgenerator nach Anspruch 23 oder 24, wobei die oder eine Untersetzungsstufe durch den einen Schenkel (1d) des Jochs (1a, 1b, 1c, 1d) realisiert ist, der an einem ersten Ende (le) mit dem Rest des Jochs zur Erzeugung der komprimierenden Kraft federnd angebracht bzw. angelenkt ist und an seinem zweiten Ende einer Eingangsbewegung folgt, wobei zum Erzielen der erwünschten Untersetzung der genannte Schenkel (1d) am piezoelektrischen Teil (4) an einer Stelle angreift, deren Abstand vom ersten Ende (1e) des Schenkels (1d) kleiner ist als dessen Abstand vom zweiten Ende des Schenkels (1d).
  26. Signalgenerator nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei das Untersetzungsgetriebe bzw. eine Untersetzungsstufe des Untersetzungsgetriebes als Schiebegetriebe realisiert ist.
  27. Signalgenerator nach Anspruch 26, wobei das Schiebegetriebe (5, 6) aus zwei länglichen Gliedern besteht, wobei das erste Glied (5) an seinem einen Ende (5a) am genannten Schenkel (1d) des Jochs (1a, 1b, 1c, 1d) angebracht ist, das zweite Glied (6) an seinem einen Ende (6a) an einem weiteren Teil (1a, 7) des Jochs (1a, 1b, 1c, 1d) angebracht ist und die zwei Glieder (5,6) an ihren anderen Enden (5a, 6a) aneinander befestigt sind und hier die Eingangsseite der entsprechenden Untersetzungsstufe bilden.
EP99305806A 1998-07-27 1999-07-22 Antriebsanordnung für einen Schreibkopf Ceased EP0976566A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19833782A DE19833782A1 (de) 1998-07-27 1998-07-27 Antriebsanordnung für einen Schreibkopf
DE19833782 1998-07-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0976566A1 true EP0976566A1 (de) 2000-02-02

Family

ID=7875473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP99305806A Ceased EP0976566A1 (de) 1998-07-27 1999-07-22 Antriebsanordnung für einen Schreibkopf

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6331037B1 (de)
EP (1) EP0976566A1 (de)
DE (1) DE19833782A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1211339A1 (de) * 2000-09-21 2002-06-05 Maschinenfabrik Rieter Ag Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen des Arbeitsspaltes zwischen den Spitzen von Deckelgarnituren und den Spitzen der Trommelgarnitur einer Karde
CN114337365A (zh) * 2021-01-11 2022-04-12 西安交通大学 一种紧凑型差动式柔性位移缩小机构

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7442301B2 (en) * 2006-08-28 2008-10-28 Kx Technologies Llc Filter housing apparatus with rotating filter replacement mechanism
US11426685B2 (en) 2008-08-08 2022-08-30 Kx Technologies Llc Push filter with floating key lock
US9233322B1 (en) 2008-08-08 2016-01-12 Kx Technologies Llc Push filter with floating key lock
US8137551B1 (en) 2008-08-08 2012-03-20 Kx Technologies, Llc Push filter with floating key lock
US9901852B2 (en) 2008-08-08 2018-02-27 Kx Technologies Llc Push filter with floating key lock
USD795390S1 (en) 2008-08-08 2017-08-22 Kx Technologies Llc. Reverse osmosis push filter
US11273397B2 (en) 2018-09-13 2022-03-15 Electrolux Home Products, Inc. Filter base for electronic connection to mating filter housing assembly
USD948659S1 (en) 2019-11-18 2022-04-12 Electrolux Home Products, Inc. Filter cartridge
USD946702S1 (en) 2019-11-18 2022-03-22 Electrolux Home Products, Inc. Filter cartridge
USD946699S1 (en) 2019-11-18 2022-03-22 Electrolux Home Products, Inc. Filter cartridge
US11413560B2 (en) 2019-11-18 2022-08-16 Electrolux Home Products, Inc. Push filter with floating key lock
USD946701S1 (en) 2019-11-18 2022-03-22 Electrolux Home Products, Inc. Filter cartridge
USD948660S1 (en) 2019-11-18 2022-04-12 Electrolux Home Products, Inc. Filter cartridge
USD946700S1 (en) 2019-11-18 2022-03-22 Electrolux Home Products, Inc. Filter cartridge
USD969270S1 (en) 2019-11-18 2022-11-08 Electrolux Home Products, Inc. Filter cartridge
USD946703S1 (en) 2019-11-18 2022-03-22 Electrolux Home Products, Inc. Filter cartridge

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6174856A (ja) * 1984-09-19 1986-04-17 Nec Corp 印字エレメント
US4975615A (en) * 1989-06-08 1990-12-04 Atlantic Richfield Company Piezoelectric transducer
US4976553A (en) * 1987-12-09 1990-12-11 Max Co., Ltd. Very small displacement enlargement mechanism and printing head using the same
US5046872A (en) * 1988-10-31 1991-09-10 Ibm Corporation Printer actuated by piezoelectrically generated shock wave
EP0452502A1 (de) * 1989-11-01 1991-10-23 Oki Electric Industry Company, Limited Drahtbetätigungsvorrichtung für drucker

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0101018B1 (de) * 1982-08-05 1986-11-12 Nec Corporation Schlagdruckkopf, welcher imstande ist, Punkte in einem Abstand voneinander zu drucken, der kleiner ist als die Dicke eines Druckelements
DE3329896C2 (de) * 1983-08-18 1986-02-20 Rainer Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Kaufmann Druckelement für Nadeldruckvorrichtungen
JPS61177177A (ja) * 1985-01-29 1986-08-08 Tokyo Juki Ind Co Ltd 圧電素子を用いたアクチユエ−タ
DE3832564A1 (de) * 1987-10-02 1989-04-27 Baeuerle & Soehne Tobias Druckkopf fuer einen mehrfarbenrasterdrucker
US5165809A (en) * 1990-03-06 1992-11-24 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Piezoelectric actuator and print head using the actuator, having means for increasing durability of laminar piezoelectric driver
JPH0487253U (de) * 1990-11-30 1992-07-29
JPH04102849U (ja) * 1991-02-08 1992-09-04 ブラザー工業株式会社 印字ヘツド

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6174856A (ja) * 1984-09-19 1986-04-17 Nec Corp 印字エレメント
US4976553A (en) * 1987-12-09 1990-12-11 Max Co., Ltd. Very small displacement enlargement mechanism and printing head using the same
US5046872A (en) * 1988-10-31 1991-09-10 Ibm Corporation Printer actuated by piezoelectrically generated shock wave
US4975615A (en) * 1989-06-08 1990-12-04 Atlantic Richfield Company Piezoelectric transducer
EP0452502A1 (de) * 1989-11-01 1991-10-23 Oki Electric Industry Company, Limited Drahtbetätigungsvorrichtung für drucker

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 242 (M - 509) 21 August 1986 (1986-08-21) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1211339A1 (de) * 2000-09-21 2002-06-05 Maschinenfabrik Rieter Ag Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen des Arbeitsspaltes zwischen den Spitzen von Deckelgarnituren und den Spitzen der Trommelgarnitur einer Karde
CN114337365A (zh) * 2021-01-11 2022-04-12 西安交通大学 一种紧凑型差动式柔性位移缩小机构
CN114337365B (zh) * 2021-01-11 2024-05-03 西安交通大学 一种紧凑型差动式柔性位移缩小机构

Also Published As

Publication number Publication date
US6331037B1 (en) 2001-12-18
DE19833782A1 (de) 2000-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0976566A1 (de) Antriebsanordnung für einen Schreibkopf
DE3884281T2 (de) Vorrichtung zur Vergrösserung der Lageverschiebung eines piezoelektrischen Elementes oder eines ähnlichen Elementes.
EP0902488B1 (de) Elektrostriktiver Stellantrieb
DE19940124C2 (de) Plattform mit einem Verschiebungsverstärkungsmechanismus
EP0061577B1 (de) Anordnung zur Funktionsüberwachung des Farbbandes einer Farbbandkassette
DE3841416A1 (de) Vorrichtung zur vergroesserung sehr kleiner verschiebungen und druckkopf unter verwendung dieser vorrichtung
DE2927415C2 (de) Mosaikdrucker
EP2973980B1 (de) Anordnung für einen ultraschallmotor
DE10026119A1 (de) Elastische Anordnung
EP1915229B1 (de) Linearführung
DE2800880C3 (de) Drahtdrucker
DE102019118426A1 (de) Antriebsvorrichtung und -verfahren zur linearen oder rotatorischen Positionierung
DE3876236T2 (de) Traktorklappen fuer einen papiervorschubmechanismus.
DE69218698T2 (de) Führungsvorrichtung für vibrationsangetriebenen Motor
DE2809428A1 (de) Druckvorrichtung
WO2006131089A1 (de) Positionierer mit festkörpergelenk
EP0339225B1 (de) Anordnung für ein Registriergerät
DD280001A7 (de) Manipulator
EP2681603B1 (de) Justierbare linsenfassung für eine streifenlinse
DE3223083A1 (de) Drahtmatrixdruckkopf
DE3784632T2 (de) Druckkopf für Matrixdrahtdrucker.
DE19701864C1 (de) Hängevorrichtung für Schriftgut und/oder Behältnisse
DE68910261T2 (de) Schreibträgerhalter für Schlagdrucker.
DE2646740C3 (de) Schnelldrucker
EP1127700A1 (de) Druckvorrichtung und Druckverfahren mit beweglicher Druckkopfführung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

17P Request for examination filed

Effective date: 20000118

17Q First examination report despatched

Effective date: 20000411

AKX Designation fees paid

Free format text: AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED

18R Application refused

Effective date: 20020527