DE102015004602B4 - An ultrasonic motor and method for operating an ultrasonic motor - Google Patents

An ultrasonic motor and method for operating an ultrasonic motor

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DE102015004602B4 DE201510004602 DE102015004602A DE102015004602B4 DE 102015004602 B4 DE102015004602 B4 DE 102015004602B4 DE 201510004602 DE201510004602 DE 201510004602 DE 102015004602 A DE102015004602 A DE 102015004602A DE 102015004602 B4 DE102015004602 B4 DE 102015004602B4
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Abstract

Ultraschallmotor (M), umfassend: An ultrasonic motor (M), comprising:
– einen Ultraschallaktor (1) mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Generator (3, 4) zur Erzeugung akustischer Stehwellen, wobei die Generatoren (3, 4) jeweils durch zumindest eine Erregerelektrode (5, 5a, 5b) und zumindest eine allgemeine Elektrode (6) und zwischen diesen Elektroden angeordnetem piezoelektrischen Material gebildet sind, - an ultrasound actuator (1) having at least a first and a second generator (3, 4) for generating acoustic standing waves, the generators (3, 4) in each case by at least one excitation electrode (5, 5a, 5b) and at least one common electrode ( 6) and arranged between these electrodes piezoelectric material are formed,
– einem durch den Ultraschallaktor (1) angetriebenen Element (10), und - a driven by the ultrasonic actuator (1) element (10), and
– eine elektrische Erregervorrichtung (24) als Spannungsquelle zur Anregung der Generatoren (3, 4), wobei entweder die Erregerelektroden (5, 5a, 5b) oder die allgemeinen Elektroden (6) der Generatoren (3, 4) direkt mit einem ersten Ausgang (25) der elektrischen Erregervorrichtung (24) verbunden sind, - an electric energizing device (24) as a power source for the excitation of the generators (3, 4), wherein one of the excitation electrodes (5, 5a, 5b) or the general electrodes (6) of the generators (3, 4) directly (to a first output 25) of the electric excitation means (24) are connected,
wobei die verbleibenden und nicht mit dem ersten Ausgang (25) der elektrischen Erregervorrichtung (24) verbundenen allgemeinen Elektroden (6) oder Erregerelektroden (5, 5a, 5b) der Generatoren (3, 4) über elektrische Regelwiderstände (29, 30) mit einem zweiten Ausgang (26) der elektrischen Erregervorrichtung (24) verbunden sind, wherein connected, the remaining and not to the first output (25) of the electrical excitation means (24) common electrodes (6) or excitation electrodes (5, 5a, 5b) of the generators (3, 4) via electrical control resistors (29, 30) with a second output (26) of the electric excitation means (24) are connected,
wobei Steuereingänge (31, 32) der Regelwiderstände (29, 30) mit einer linearen Nachstimmeinrichtung (35) für die Bewegungsgeschwindigkeit oder die Lage des angetriebenen Elements (10) verbunden sind. wherein the control inputs (31, 32) of the variable resistors (29, 30) having a linear retuning means (35) for the moving speed or the position of the driven element (10) are connected.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Ultraschallmotor und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Ultraschallmotors. The invention relates to an ultrasonic motor and a method of operating such an ultrasonic motor. Aus der From the EP 1 747 594 B1 EP 1747594 B1 , der , the EP 2153 476 B1 EP 2153 476 B1 und der and the EP 2 497 129 B1 EP 2497129 B1 sind Ultraschallmotoren bekannt, deren Ultraschallaktoren jeweils zwei Generatoren zur Erzeugung asymmetrischer akustischer Stehwellen enthalten. ultrasonic motors are known, the ultrasonic actuators each include two generators for generating asymmetric acoustic standing waves. Die Ansteuerung dieser Ultraschallmotoren erfolgt durch elektrische Anregung des einen oder des anderen Generators für akustische Wellen, jeweils in Abhängigkeit von der geforderten Bewegungsrichtung des angetriebenen Elements. carried out the control of these ultrasonic motors by electrical excitation of one or the other generator for acoustic waves, in each case depending on the required direction of movement of the driven member.
  • Aus der From the DE 10 2005 039 357 A1 DE 10 2005 039 357 A1 ist ein Ultraschallmotor mit zwei Generatoren bekannt, die jeweils durch Elektroden und zwischen diesen angeordnetem piezoelektrischen Material gebildet sind und die ein angetriebenes Element betätigen. discloses an ultrasonic motor with two generators, which are each formed by electrodes and disposed between the piezoelectric material and press a driven member. Die Generatoren werden durch eine elektrische Erregervorrichtung angetrieben. The generators are driven by an electric excitation device. Eine Erregerelektrode der Erregervorrichtung ist über Schalter mit einem Ausgang eines der Generatoren verbunden. An excitation electrode of the excitation device is connected via a switch to an output of the generators.
  • Der Nachteil dieser aus dem Stand der Technik bekannten Ultraschallmotoren besteht darin, dass sie einen hohen Schwellenwert der Anregungsspannung für den Bewegungsbeginn aufweisen. The disadvantage of this known from the prior art ultrasonic motors is that they have a high threshold value of the excitation voltage for the beginning of the movement. Dieser Schwellenwert beträgt 0,3...0,5 der maximalen Anregungsspannung Umax. This threshold value is 0.3 ... 0.5 of the maximum excitation voltage Umax. Mit der Verringerung der maximalen Anregungsspannung steigt dieser Schwellenwert weiter an. With the reduction of the maximum excitation voltage, this threshold value continues to rise.
  • Der hohe Schwellenwert der Anregungsspannung für den Bewegungsbeginn kann damit erklärt werden, dass beim Anlaufen des angetriebenen Elements am Beginn des resonanzbedingten Aufschaukelns des Ultraschallaktors durch das Friktionselement eine hohe Haftreibungskraft Fr überwunden werden muss, die sich zwischen der Friktionsoberfläche des Friktionselements und der Friktionsoberfläche des angetriebenen Elements ausbildet. The high threshold value of the excitation voltage for the beginning of the movement can be explained by that a high static friction force Fr has to be overcome when starting of the driven member at the start of resonance-induced building-up of the ultrasonic actuator by the friction element, extending between the friction surface of the friction element and the friction surface of the driven member formed.
  • Bei einem hohen Schwellenwert der Anregungsspannung für den Bewegungsbeginn ist es jedoch nicht möglich, unmittelbar durch An- und Ausschalten der Anregungsspannung eine präzise Positionierung der angetriebenen Elemente des Motors zu erreichen. At a high threshold value of the excitation voltage for the beginning of the movement, however, it is not possible to obtain directly by turning on and off the excitation voltage, a precise positioning of the driven elements of the motor. Überdies ist es nicht möglich, diese Motoren mit Hilfe von PID-Reglern präzise zu steuern. Moreover, it is not possible to control these motors precisely by means of PID controllers. All das schränkt ihren Einsatzbereich wesentlich ein und macht einen Einsatz dieser Motoren in hochpräzisen Positioniersystemen unmöglich, was wiederum diese Systeme verteuert. All this limits their application range considerably and makes a use of these engines in high-precision positioning systems possible, which in turn increases the cost of these systems.
  • Aufgabe der Erfindung ist, einen Ultraschallmotor und ein Verfahren zu seinem Betreiben bereit zu stellen, so dass ein verringerter Schwellenwert der elektrischen Anregungsspannung für den Bewegungsbeginn des angetriebenen Elements resultiert, und gleichzeitig eine erhöhte Positioniergenauigkeit erzielt werden kann. The object of the invention to provide an ultrasonic motor and a method for its operation provides, so that a reduced threshold of the electrical excitation voltage for the beginning of the movement of the driven member results, and at the same time an increased positioning accuracy can be achieved. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen Ultraschallmotor mit einem erweiterten Anwendungsgebiet bereit zu stellen, um diesen insbesondere auf dem Gebiet der hochpräzisen Positioniersysteme verwenden zu können. Furthermore, it is an object of the invention to provide an ultrasonic motor having an extended field of application ready to use these particular in the field of high-precision positioning. Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, einen Ultraschallmotor- mit geringeren Herstellungskosten bereit zu stellen. Finally, it is an object of the invention to provide an ultrasonic motor with a lower manufacturing cost ready.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. This object is solved by the features of the independent claims. Weitere Ausführungsformen sind in den jeweils rückbezogenen Unteransprüchen angegeben. Further embodiments are disclosed in the respective dependent subclaims.
  • Demnach wird von einem Ultraschallmotor ausgegangen, der einen Ultraschallaktor mit wenigstens zwei Generatoren zur Erzeugung akustischer Stehwellen umfasst, wobei die Generatoren jeweils durch zumindest eine Erregerelektrode und zumindest eine allgemeine Elektrode und zwischen diesen Elektroden angeordnetem piezoelektrischen Material gebildet sind. Accordingly, it is assumed that an ultrasonic motor, comprising an ultrasonic actuator with at least two generators for generating acoustic standing wave wherein the generators are each formed by at least one excitation electrode and at least one common electrode and arranged between these electrodes piezoelectric material. Weiterhin weist der Ultraschallmotor ein durch den Ultraschallaktor angetriebenen Element, und eine elektrische Erregervorrichtung mit einer Spannungsquelle zur Anregung der Generatoren auf, wobei entweder die Erregerelektroden oder die allgemeinen Elektroden der Generatoren direkt mit einem ersten Ausgang der Spannungsquelle der elektrischen Erregervorrichtung verbunden sind. Further, the ultrasonic motor to a driven by the ultrasonic actuator element, and an electrical energizing device to a voltage source for excitation of the generator, wherein one of the excitation electrodes or the common electrodes of the generators are directly connected to a first output of the voltage source of the electrical excitation device. Erfindungsgemäß sind die entsprechend verbleibenden und nicht mit dem ersten Ausgang der Spannungsquelle der elektrischen Erregervorrichtung verbundenen allgemeinen Elektroden oder Erregerelektroden der Generatoren über elektrische Regelwiderstände mit einem zweiten Ausgang der Spannungsquelle der elektrischen Erregervorrichtung verbunden. According to the invention according to the remaining and not connected to the first output of the voltage source of electrical excitation device generally electrodes or excitation electrodes of the generators are connected via electrical control resistors to a second output of the voltage source of the electrical excitation device.
  • Nach einer Ausführungsform des Ultraschallmotors sind Steuereingänge der Regelwiderstände mit einer linearen Nachstimmeinrichtung für die Bewegungsgeschwindigkeit oder die Lage des angetriebenen Elements verbunden sind. According to one embodiment of the ultrasonic motor control inputs of the variable resistors are connected to a linear retuning for the moving speed or the position of the driven member.
  • Nach einer Ausführungsform des Ultraschallmotors umfasst dieser einen Regler für die Bewegungsgeschwindigkeit oder für die Lage des angetriebenen Elements. According to one embodiment of the ultrasonic motor of this includes a controller for the speed of movement or the position of the driven member.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform des Ultraschallmotors sind Steuereingänge der Regelwiderstände mit dem Regler für die Bewegungsgeschwindigkeit oder für die Lage des angetriebenen Elements verbunden. According to another embodiment of the ultrasonic motor control inputs of the variable resistors are connected to the controller for the movement speed or of the position of the driven member.
  • Nach einer Ausführungsform des Ultraschallmotors umfasst die elektrische Erregervorrichtung eine Amplituden-Nachstimmeinrichtung zur Nachstimmung der Amplitude der Erregerspannung. According to one embodiment of the ultrasonic motor, the electric excitation device comprises an amplitude retuning means for retuning the amplitude of the excitation voltage.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform des Ultraschallmotors ist ein Steuereingang der Amplituden-Nachstimmeinrichtung mit dem Regler für die Bewegungsgeschwindigkeit oder für die Lage des angetriebenen Elements verbunden. According to a further embodiment of the ultrasonic motor, a control input of the amplitude retuning means is connected to the controller for the movement speed or of the position of the driven member.
  • Nach einer Ausführungsform des Ultraschallmotors sind die Regelwiderstände als digital gesteuerte Widerstände, als Bipolar- oder Feldeffekttransistoren mit parallel geschalteten Dioden oder als Optokoppler ausgeführt. According to one embodiment of the ultrasonic motor, the variable resistors are constructed as digitally controlled resistors as a bipolar or field effect transistors having parallel-connected diodes or as an optocoupler.
  • Nach einer Ausführungsform des Ultraschallmotors umfasst der Ultraschallaktor einen Deformationsgeber und die elektrische Erregervorrichtung einen Rückkopplungskreis und die elektrische Erregervorrichtung bildet einen Frequenzregler für die elektrische Erregerspannung. According to one embodiment of the ultrasonic motor the ultrasonic actuator comprises a deformation transmitter and the electric excitation device comprises a feedback circuit and the electrical excitation device forms a frequency controller for the electrical excitation voltage.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform des Ultraschallmotors ist der Deformationsgeber aus wenigstens einer an dem Ultraschallaktor angeordneten Zusatzelektrode oder aus wenigstens einem an dem Ultraschallaktor angeordneten zusätzlichen Piezoelement gebildet. According to another embodiment of the ultrasonic motor of the deformation of at least one transducer disposed on the ultrasonic actuator or at least one additional electrode arranged on the ultrasonic actuator additional piezoelectric element is formed.
  • Nach einer Ausführungsform des Ultraschallmotors weist dieser einen Geber für die Bewegungsgeschwindigkeit oder für die Lage des angetriebenen Elements auf. According to one embodiment of the ultrasonic motor of this includes a sensor for the speed of movement or the position of the driven member.
  • Nach einer Ausführungsform des Ultraschallmotors ist der Regler für die Bewegungsgeschwindigkeit oder für die Lage des angetriebenen Elements als PID-Regler ausgeführt. According to one embodiment of the ultrasonic motor, the controller for the movement speed or of the position of the driven element is designed as a PID controller.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallmotors nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen, wobei die Generatoren gleichphasige asymmetrische akustische Stehwellen erzeugen. Another aspect of the invention relates to a method of driving an ultrasonic motor according to one of the embodiments described above, the in-phase generators asymmetric acoustic standing waves produce.
  • Nach einer Ausführungsform des Verfahrens erzeugen die Generatoren gegenphasige asymmetrische akustische Stehwellen. According to one embodiment of the method the anti-phase generators generate asymmetric acoustic standing waves.
  • Im Folgenden werden die Ausführungsformen der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben, die zeigen: Hereinafter, the embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying figures, in which:
  • 1 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallmotors ohne die elektrische Erregervorrichtung; An embodiment of the ultrasonic motor according to the invention without the electrical excitation device;
  • 2 2 eine Darstellung des Ultraschallaktors des in der a representation of the ultrasonic actuator of the 1 1 dargestellten Ultraschallmotors in einer Draufsicht; Ultrasonic motor shown in a top view;
  • 3 3 eine Darstellung des Ultraschallaktors des in der a representation of the ultrasonic actuator of the 1 1 dargestellten Ultraschallmotors in einer Sicht von unten auf den Ultraschallaktor; Ultrasonic motor shown in a view from below of the ultrasonic actuator;
  • 4 4 bis to 7 7 verschiedene Konfigurationen der Elektroden bzw. ihrer entsprechenden elektrischen Verbindung eines Ultraschallaktors eines erfindungsgemäßen Ultraschallmotors mit der jeweiligen Darstellung der Polarisationsrichtung des zwischen gegenüberliegend angeordneten Elektroden befindlichen piezoelektrischen Materials; various configurations of the electrodes and their respective electrical connection of the ultrasonic actuator of an ultrasonic motor according to the invention with the respective representation of the polarization direction of the piezoelectric located between oppositely disposed electrode material;
  • 8 8th ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Ansteuerung eines erfindungsgemäßen Ultraschallmotors; a block diagram illustrating the driving of an ultrasonic motor according to the invention;
  • 9 9 bis to 11 11 jeweils vereinfachte Blockschaltbilder zurückgehend auf respectively simplified block diagrams going back to 8 8th bei bestimmten Werten der Regelwiderstände; for certain values ​​of the variable resistors;
  • 12 12 und and 13 13 Darstellungen unterschiedlicher Deformationszustände einer im Ultraschallaktor angeregten asymmetrischen akustischen Stehwelle, die der Generator Representations of different deformation states of an excited in the ultrasonic actuator asymmetric acoustic standing wave, which is the generator 3 3 bei einer Ansteuerung nach der when driven by the 9 9 erzeugt; generated;
  • 14 14 die Darstellung einer Bewegungsbahn des Friktionselements bei einer in dem Ultraschallaktor angeregten Stehwelle nach den the representation of a path of movement of the friction element in an excited in the standing wave ultrasonic actuator according to the 12 12 und and 13 13 relativ zur Antriebsoberfläche des angetriebenen Elements; relative to the driving surface of the driven element;
  • 15 15 und and 16 16 Darstellungen unterschiedlicher Deformationszustände aufgrund einer im Ultraschallaktor angeregten asymmetrischen akustischen Stehwelle, die der Generator Representations of different deformation states due to excited in the ultrasonic actuator asymmetric acoustic standing wave, which is the generator 4 4 bei einer Ansteuerung nach der when driven by the 10 10 erzeugt; generated;
  • 17 17 die Darstellung einer Bewegungsbahn des Friktionselements bei einer in dem Ultraschallaktor angeregten Stehwelle nach den the representation of a path of movement of the friction element in an excited in the standing wave ultrasonic actuator according to the 15 15 und and 16 16 relativ zur Antriebsoberfläche des angetriebenen Elements; relative to the driving surface of the driven element;
  • 18 18 und and 19 19 Darstellungen unterschiedlicher Deformationszustände einer im Ultraschallaktor angeregten symmetrischen akustischen Stehwelle bei gleichphasig geschalteten Generatoren und Representations of different deformation states of an excited in the ultrasonic actuator symmetric acoustic standing wave at the same phase generators connected and 4 4 mit zueinander unidirektionaler Polarisation des piezoelektrischen Materials gemäß den with each other unidirectional polarization of the piezoelectric material in accordance with the 4 4 , . 5 5 erzeugt; generated;
  • 20 20 die Darstellung einer Bewegungsbahn des Friktionselements bei einer in dem Ultraschallaktor angeregten Stehwelle nach den the representation of a path of movement of the friction element in an excited in the standing wave ultrasonic actuator according to the 18 18 und and 19 19 relativ zur Antriebsoberfläche des angetriebenen Elements; relative to the driving surface of the driven element;
  • 21 21 eine Darstellung unterschiedlicher Bewegungsbahnen des Friktionselements relativ zur Antriebsoberfläche des angetriebenen Elements bei einer Ansteuerung gemäß a representation of the different paths of movement of the friction element relative to the driving surface of the driven element at a driver of 8 8th bzw. or. 11 11 und bei gleichphasig geschalteten Generatoren mit zueinander unidirektionaler Polarisation der Piezokeramik derselben gemäß den and in-phase generators connected to one another with unidirectional polarization of the piezoelectric ceramic according to the same 4 4 , . 5 5 aufgrund von Änderung des Regelwiderstands R30 bei konstantem Wert des Regelwiderstands R29 (R29min); due to change of the variable resistor R30 at a constant value of the variable resistor R29 (R29min);
  • 22 22 eine Darstellung unterschiedlicher Bewegungsbahnen des Friktionselements relativ zur Antriebsoberfläche des angetriebenen Elements bei einer Ansteuerung gemäß a representation of the different paths of movement of the friction element relative to the driving surface of the driven element at a driver of 8 8th bzw. or. 11 11 und bei gleichphasig geschalteten Generatoren mit zueinander unidirektionaler Polarisation der Piezokeramik derselben gemäß den and in-phase generators connected to one another with unidirectional polarization of the piezoelectric ceramic according to the same 4 4 , . 5 5 aufgrund von Änderung des Regelwiderstands R29 bei konstantem Wert des Regelwiderstands R30 (R30min); due to change of the variable resistor R29 at a constant value of the variable resistor R30 (R30min);
  • 23 23 und and 24 24 Darstellungen unterschiedlicher Deformationszustände einer in dem Ultraschallaktor angeregten akustischen Stehwelle bei zueinander gegenphasig geschalteten Generatoren gemäß den Representations of different deformation states of an excited in the acoustic standing wave ultrasound actuator in phase opposition to each other generators connected in accordance with the 6 6 und and 7 7 ; ;
  • 25 25 die Darstellung einer Bewegungsbahn des Friktionselements relativ zur Antriebsoberfläche des angetriebenen Elements bei einer im Ultraschallaktor angeregten Stehwelle nach den the representation of a path of movement of the friction element to the driving surface of the driven element at an excited in the standing wave ultrasonic actuator according to the relative 23 23 und and 24 24 ; ;
  • 26 26 eine Darstellung unterschiedlicher Bewegungsbahnen des Friktionselements relativ zur Antriebsoberfläche des angetriebenen Elements bei zueinander gegenphasig geschalteten Generatoren gemäß den a representation of the different paths of movement of the friction element relative to the driving surface of the driven member in phase opposition to each other generators connected in accordance with the 6 6 , . 7 7 aufgrund von Änderung des Regelwiderstands R30 bei konstantem Wert des Regelwiderstands R29 (R29min); due to change of the variable resistor R30 at a constant value of the variable resistor R29 (R29min);
  • 27 27 Darstellung unterschiedlicher Bewegungsbahnen des Friktionselements relativ zur Antriebsoberfläche des angetriebenen Elements bei zueinander gegenphasig geschalteten Generatoren gemäß den Representation of different paths of movement of the friction element relative to the driving surface of the driven member in phase opposition to each other generators connected in accordance with the 6 6 , . 7 7 aufgrund von Änderung des Regelwiderstands R29 bei konstantem Wert des Regelwiderstands R30 (R30min); due to change of the variable resistor R29 at a constant value of the variable resistor R30 (R30min);
  • 28 28 bis to 30 30 Blockschaltbilder zur Veranschaulichung der Ansteuerung weiterer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallmotors; Block diagrams to illustrate the operation of further embodiment of the ultrasonic motor according to the invention;
  • 31 31 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallmotors ohne elektrische Erregervorrichtung; a further embodiment of the ultrasonic motor according to the invention without electric excitation device;
  • 32 32 Elektrodenanordnung und elektrische Verbindung der Elektroden bei einem Ultraschallaktor gemäß Electrode assembly and electrical connection of the electrodes at a ultrasonic actuator according to 31 31 ; ; und and
  • 33 33 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallmotors ohne elektrische Erregervorrichtung a further embodiment of the ultrasonic motor according to the invention without electrical excitation device
  • 34 34 Elektrodenanordnung und elektrische Verbindung der Elektroden bei einem Ultraschallaktor gemäß Electrode assembly and electrical connection of the electrodes at a ultrasonic actuator according to 33 33 . ,
  • 1 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallmotors M. Der Ultraschallmotor M weist einen Ultraschallaktor shows an embodiment of the ultrasonic motor M. The ultrasonic motor according to the invention has an ultrasonic actuator M 1 1 und ein Piezoelement and a piezo element 2 2 auf, das als piezoelektrische Platte ausgeführt ist. on which is embodied as a piezoelectric plate.
  • Der Ultraschallmotor M umfasst hierbei: The ultrasonic motor M includes this:
    • – einen Ultraschallaktor - an ultrasonic actuator 1 1 , der aufweist: – zumindest eine Gruppe von jeweils einem ersten und einem zweiten Generator Comprising: - at least one group of each of a first and a second generator 3 3 , . 4 4 zur Erzeugung von Schallwellen und insbesondere Ultraschallwellen, mit einer an den Generatoren for generating sound waves, and more particularly ultrasonic waves having a at the generators 3 3 , . 4 4 elektrisch angeschlossenen Ansteuerungsvorrichtung zum Anlegen einer ersten Spannung U1, definiert durch eine jeweilige Frequenz und eine jeweilige Amplitude, und/oder einer zweiten Spannung U2, definiert durch eine jeweilige Frequenz und eine jeweilige Amplitude, an jeweils einen der Generatoren electrically connected to driving means for applying a first voltage U1, defined by a respective frequency and a respective amplitude and / or a second voltage U2, defined by a respective frequency and a respective amplitude of each one of the generators 3 3 , . 4 4 ; ; – ein Friktionselement - a friction 7 7 , das zwischen den Generatoren That between the generators 3 3 , . 4 4 jeweils einer Gruppe von Generatoren each of a group of generators 3 3 , . 4 4 gelegen und mit jedem der Generatoren and located each of the generators 3 3 , . 4 4 jeweils einer solchen Gruppe gekoppelt ist, um die Bewegung des Friktionselements each such group is coupled to the movement of the friction 7 7 durch die mechanische Verformung der Generatoren by the mechanical deformation of the generators 3 3 , . 4 4 der jeweiligen Gruppe von Generatoren aufgrund der Ansteuerung mit der ersten Spannung U1 und/oder der zweiten Spannung U2 zu steuern, to control the respective group of generators due to the control with the first voltage U1 and / or the second voltage U2,
    • – eine Rahmenvorrichtung (in den Figuren nicht gezeigt), die als ein Gehäuse oder eine Halterung ausgeführt sein kann und in der der Ultraschallaktor - a frame assembly (not shown in the figures) which may be designed as a housing or a holder and in which the ultrasonic actuator, 1 1 angeordnet bzw. eingesetzt ist, is arranged or inserted,
    • – ein an oder in der Rahmenvorrichtung angeordnetes Lager bzw. eine Lagervorrichtung - a valve disposed on or in the frame means bearing or a bearing device 11 11 , .
    • – ein angetriebenes Element - a driven member 10 10 , das an dem Friktionselement That of the friction element 7 7 anliegt, um von diesem angetrieben zu werden, is applied, to be driven by this,
    • – eine Sensorvorrichtung E zur Erfassung des Stellzustands des angetriebenes Elements - a sensor device E for detecting the actuating condition of the driven element 10 10 , welche mit der Ansteuerungsvorrichtung funktional gekoppelt ist. Which is operatively coupled to the drive device.
  • Der Generator, der mit dem Bezugszeichen „ The generator with the reference numeral " 3 3 ” bezeichnet ist, wird im Folgenden teilweise auch als „erster Generator” bezeichnet. "Is referred to, it is also as hereinafter" refers to the first generator ". In analoger Weise wird der Generator, der mit dem Bezugszeichen „ In an analogous manner the generator is provided with the reference numeral " 4 4 ” bezeichnet ist, im Folgenden teilweise auch als „zweiter Generator” bezeichnet. "Is referred to, hereinafter sometimes also referred to as" second generator ".
  • Der Ultraschallaktor the ultrasonic actuator 1 1 erzeugt in Abhängigkeit einer elektrischen Anregungsspannung, die durch die erste Spannung U1, durch die zweite Spannung U2 oder sowohl durch die erste Spannung als auch durch die zweite Spannung U2 gebildet sein kann, auf eindeutige Weise eine vorbestimmte zeitabhängige Verformung des ersten Generators generated in response to an electrical excitation voltage, which can be formed by the first voltage U1, through the second voltage U2, or through both the first voltage and by the second voltage U2, in an unambiguous way a predetermined time-dependent deformation of the first generator 3 3 und des zweiten Generators and the second generator 4 4 und insbesondere einer Betätigungsschicht B) sowie insbesondere eine zeitabhängige Verformung an einer ersten Längsseitenfläche B1 des Ultraschallaktors, an der das mit dem angetriebenen Element and in particular an actuation layer B), and in particular a time-dependent deformation at a first longitudinal side surface B1 of the ultrasonic actuator, at which the driven with the element 10 10 in Kontakt stehende Friktionselement in contact friction 7 7 befestigt ist. is attached. Mit der erfindungsgemäßen Lösung versetzt das Friktionselement With the inventive solution the friction offset 7 7 in Abhängigkeit des zeitlichen Bewegungsverlaufs der ersten Längsseitenfläche B1 des Ultraschallaktors in dependence of the temporal movement progression of the first longitudinal side surface B1 of the ultrasonic actuator 1 1 das angetriebene Element the driven member 10 10 von einem ersten Stellzustand in einen zweiten Stellzustand. from a first adjusting condition in a second control state. Der Stellzustand kann durch die Geschwindigkeit oder die Stellposition des angetriebenen Elements The actuating state can be obtained by the speed or the setting position of the driven member 10 10 oder sowohl durch die Geschwindigkeit als auch durch die Stellposition des angetriebenen Elements or both the speed as well as by the actuating position of the driven member 10 10 definiert sein. be defined.
  • Der Ultraschallaktor the ultrasonic actuator 1 1 und insbesondere das Piezoelement in Forme einer piezoelektrische Platte weist zwei Generatoren and, in particular, the piezoelectric element in a piezoelectric Forme plate has two generators 3 3 , . 4 4 zur Erzeugung von akustischen Wellen an der ersten Längsseitenfläche B1 des Ultraschallaktors for generating acoustic waves at the first longitudinal side surface B1 of the ultrasonic actuator 1 1 , an der das angetriebene Element At which the driven member 10 10 anliegt, zum Antreiben des angetriebenen Elements is applied, for driving the driven element 10 10 auf. on. Die zwei Generatoren The two generators 3 3 , . 4 4 bilden das Piezoelement forming the piezoelectric element 2 2 bzw. die piezoelektrische Platte. and the piezoelectric plate. Die durch den ersten und den zweiten Generator By the first and the second generator 3 3 , . 4 4 gebildete Gruppe von Generatoren ist in der in der formed group of generators is in the 1 1 dargestellten Ausführungsform durch zwei Erregerelektroden Embodiment shown by two excitation electrodes 5 5 , also eine erste Erregerelektrode So a first excitation electrode 5a 5a und eine zweite Erregerelektrode and a second excitation electrode 5b 5b , und zwei gemeinsame Elektroden oder auch Sammelelektroden oder auch allgemeine Elektroden And two common electrodes or collector electrodes or common electrodes 6 6 sowie eine zwischen diesen gelegene Betätigungsschicht B aus piezoelektrischem Material bzw. piezoelektrischer Keramik gebildet. and a location between the actuator layer B made of piezoelectric material or piezoelectric ceramics formed. Insbesondere weist das Piezoelement eine erste und eine zweite allgemeine Elektrode In particular, the piezoelectric element has a first and a second general electrode 6a 6a , . 6b 6b auf. on. Bei der Ausführungsform des Ultraschallaktors In the embodiment of the ultrasonic actuator 1 1 nach der after 1 1 sind erste und die zweite Erregerelektrode are first and second excitation electrode 5a 5a , . 5b 5b und erste und die zweite Sammelelektrode and first and second collection electrode 6a 6a , . 6b 6b jeweils in einer Längsrichtung L1 gesehen hintereinander angeordnet, und die Betätigungsschicht B erstreckt sich entlang der Längsrichtung L1 und entlang der zwei Erregerelektroden seen in each case in a longitudinal direction L1 arranged behind one another, and the actuating layer B extending along the longitudinal direction L1 and along the two excitation electrodes 5a 5a , . 5b 5b und der zwei Sammelelektroden and the two collecting electrodes 6a 6a , . 6b 6b sowie zwischen diesen. and between them.
  • Der Ultraschallaktor the ultrasonic actuator 1 1 umfasst das Friktionselement includes the friction 7 7 , dass mit Hilfe der Vorspannvorrichtung That with the help of the biasing device 8 8th in Form von Federn an die Friktionsschicht in the form of springs against the friction layer 9 9 des angetriebenen Elements of the driven member 10 10 angepresst wird, wobei dieses über das Lager bzw. die Lagervorrichtung is pressed, this or the bearing device through the bearing 11 11 beweglich gelagert ist. is movably mounted. Das Friktionselement the friction element 7 7 weist eine Friktionselement-Oberfläche has a friction surface 7a 7a auf, die der Antriebsoberfläche on the drive surface of the 10a 10a des angetriebenen Elements of the driven member 10 10 zugewandt gelegen ist und an dieser anliegt bzw. sich mit dieser in Friktionskontakt befindet, insbesondere um die Antriebsoberfläche located facing and abutting this or is in frictional contact with this, and in particular around the drive surface 10a 10a des angetriebene Element of the driven member 10 10 und damit dieses zu bewegen. and to move it.
  • Das angetriebene Element The driven member 10 10 ist mit einer Messskala is provided with a measuring scale 12 12 für einen Geber for an encoder 13 13 , hier in Form eines optischen Gebers für die Geschwindigkeit oder die Lage, versehen. , Here provided in the form of an optical sensor for the speed or position.
  • Die Federn The feathers 8 8th , das Lager , the warehouse 11 11 und der Geber and the donor 13 13 sind an bzw. in einem Gehäuse oder einem Rahmen angeordnet, das bzw. der weder in are arranged on or in a housing or a frame, or neither in 1 1 noch in den anderen Figuren abgebildet ist. is shown even in the other figures.
  • Die The 2 2 zeigt eine Darstellung des Ultraschallaktors shows a representation of the ultrasonic actuator 1 1 des in der of the 1 1 dargestellten Ultraschallmotors M in einer Draufsicht und die illustrated ultrasonic motor M in a plan view and 3 3 eine Darstellung dieses Ultraschallaktors a representation of this ultrasonic actuator 1 1 in einer Sicht von unten auf den Ultraschallaktor in a view from below of the ultrasonic actuator 1 1 . ,
  • Die Betätigungsschicht B kann insbesondere aus einer piezoelektrischen Keramik gebildet sein. The actuator layer B may be formed of a piezoelectric ceramic, in particular. Die Betätigungsschicht B weist eine erste Längsseitenfläche B1 und eine zweite Längsseitenfläche B2 auf, die entgegen gesetzt zueinander gelegen und entgegen bzw. in einer Richtung orientiert sind, die jeweils entlang der Y-Richtung verläuft. The actuator layer B has a first longitudinal side surface B1 and a second longitudinal side surface B2, which are located opposite each other and oriented towards or in a direction which runs respectively along the Y direction. Die Längsseitenflächen B1, B2 können, wie es in der The long side surfaces B1, B2 can, as in the 1 1 gezeigt ist, entlang der Längsrichtung L1 verlaufen. is shown to extend along the longitudinal direction L1. Zumindest eine der Längsseitenflächen B1, B2 kann eine Längsseitenfläche des Ultraschallaktors At least one of the longitudinal side surfaces B1, B2 may have a longitudinal side surface of the ultrasonic actuator 1 1 sein, an der das angetriebene Element be, at which the driven member 10 10 anliegt und an der akustische Wellen bzw. periodische Deformationen zum Antreiben des angetriebene Elements rests against the acoustic waves and periodic deformations for driving the driven element 10 10 erzeugbar ist. can be generated.
  • Das angetriebene Element The driven member 10 10 weist eine Antriebsoberfläche has a drive surface 10a 10a auf, die dem Piezelement on which the Piezelement 2 2 zugewandt gelegen ist und an der eine der Antriebsoberfläche is located facing and at the one of the drive surface 10a 10a zugewandte und an dieser anliegende Kontaktfläche des Friktionselement facing and abutting said contact surface of the friction element 7 7 , insbesondere die Friktionselement-Oberfläche , In particular the friction surface 7a 7a des Friktionselements the friction element 7 7 , anliegt. , Is applied. Das angetriebene Element The driven member 10 10 kann aus einem Grundkörper may consist of a basic body 10g 10g und einer Friktionsschicht and a friction layer 9 9 gebildet sein, deren dem Friktionselement be formed, which the friction element 7 7 oder dem Piezoelement or the piezo element 2 2 zugewandte Oberfläche die Antriebsoberfläche surface facing the driving surface 10a 10a bildet. forms. Generell kann das angetriebene Element Generally, the driven element 10 10 länglich und, wie es in der elongated and, as in the 1 1 gezeigt ist, insbesondere stabförmig gebildet sein. is shown to be formed, in particular rod-shaped. Das angetriebene Element The driven member 10 10 ist durch sein Material oder seine Gestalt an der Antriebsoberfläche is by its material or its shape on the drive surface 10a 10a , die dem Friktionselement That the friction element 7 7 zugewandt gelegen ist, oder durch beide dieser Eigenschaften derart ausgeführt, dass die akustischen Wellen, die aufgrund der elektrischen Anregung des Ultraschallaktors is situated facing or executed by both of these properties so that the acoustic waves due to the electrical excitation of the ultrasonic actuator 1 1 von diesem an dem Piezoelement from the latter to the piezo element 2 2 erzeugt werden, vorteilhaft und effizient auf das angetriebene Element be produced advantageously and efficiently to the driven member 10 10 übertragen wird. is transmitted.
  • Das angetriebene Element The driven member 10 10 des Ultraschallmotors M ist in oder an der Lagervorrichtung of the ultrasonic motor M is in or on the storage device 11 11 derart gelagert bzw. geführt. mounted or guided in such a manner. dass das angetriebene Element that the driven member 10 10 entlang der Längsrichtung L1 relativ zu diesem bewegbar ist. along the longitudinal direction L1 is movable relative thereto. Wie in der Like in the 1 1 dargestellt ist, kann die Lagervorrichtung is shown, the storage device may 11 11 aus einer an der Rahmenvorrichtung angeordneten Rolle gebildet sein, die an der Rahmenvorrichtung drehbar oder nicht drehbar gelagert ist und an der das angetriebene Element be formed of a device arranged on the frame part, which is rotatably mounted on the frame means or not rotatably mounted and to which the driven member 10 10 anliegt. is applied. Die Lagervorrichtung The storage device 11 11 kann auch aus mehreren an der Rahmenvorrichtung angeordneten Rollen gebildet sein, an denen das angetriebene Element may also be formed of a plurality of arranged on the frame device rollers in which the driven member 10 10 anliegt. is applied. Das Lager bzw. die Lagervorrichtung The bearing or the bearing device 11 11 kann z. z can. B. auch die Form einer Führungsbahn aufweisen, die an der Rahmenvorrichtung angebracht oder Teil derselben sein kann und durch die das angetriebene Element B. also have the form of a guide track mounted on the frame means or part may be the same and by the driven member 10 10 bei seiner Bewegung entlang der Längsrichtung L1 geführt ist. is guided in its movement along the longitudinal direction L1.
  • Das Friktionselement the friction element 7 7 des Ultraschallmotors M ist an einer Längsseitenfläche B1, B2 der Kernschicht K (siehe of the ultrasonic motor M is disposed at a longitudinal side surface B1, B2 of the core layer K (see 4 4 bis to 7 7 ) angeordnet. ) Are arranged. Dabei kann das Friktionselement Here, the friction 7 7 an der ersten oder der zweiten Längsseitenfläche B1, B2 befestigt und z. attached to the first or the second longitudinal side surface B1, B2, and z. B. angeklebt sein. For example, be glued. Bei der in der When the 1 1 dargestellten Ausführungsform ist das Friktionselement Illustrated embodiment, the friction element 7 7 an der ersten Längsseitenfläche B1 angeordnet, die bei der dargestellten Ausführungsform entgegen der Y-Richtung orientiert ist. disposed at the first longitudinal side surface B1 which is oriented in the illustrated embodiment, counter to the Y direction. Dabei kann, wie es in der In this case, as in the 1 1 gezeigt ist, vorgesehen sein, dass das Friktionselement is shown to be provided that the friction 7 7 zumindest teilweise in einem Bereich angeordnet ist, der in der Längsrichtung L1 gesehen zwischen der ersten Erregerelektrode is at least partially disposed in an area which, viewed in the longitudinal direction L1 between the first excitation electrode 5a 5a und der zweiten Erregerelektrode and the second excitation electrode 5b 5b gelegen ist. is located.
  • Der Ultraschallaktor the ultrasonic actuator 1 1 kann in einer Rahmenvorrichtung (nicht gezeigt) fixiert sein, so dass keine Bewegung des Ultraschallaktors may be in a frame device (not shown) may be fixed so that no movement of the ultrasonic actuator 1 1 in der Rahmenvorrichtung zugelassen ist. is approved in the frame device. Dabei ist die Rahmenvorrichtung und der Ultraschallaktor Here, the frame device and the ultrasonic actuator 1 1 derart gestaltet, dass das Friktionselement designed such that the friction 7 7 des Ultraschallmotors M an das angetriebene Element of the ultrasonic motor M to the driven element 10 10 drückt. suppressed. Alternativ dazu kann der Ultraschallaktor Alternatively, the ultrasonic actuator 1 1 in der Rahmenvorrichtung bewegbar gelagert sein, wobei der Ultraschallaktor be movably supported in the frame means, wherein the ultrasonic actuator 1 1 quer zur Erstreckungsrichtung der Antriebsoberfläche transversely to the extension direction of the drive surface 10a 10a des angetriebenen Elements of the driven member 10 10 , also entlang der Y-Richtung bewegbar gelagert ist. , Is thus supported movably along the Y-direction. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Ultraschallmotor M eine Vorspannvorrichtung In this embodiment, it is provided that the ultrasonic motor M biasing means 8 8th , die in Form zweier Federn gebildet sein kann, aufweist, mit der das Friktionselement , Which may be formed in the form of two springs, with which the friction 7 7 des Ultraschallaktors the ultrasonic actuator 1 1 an die Antriebsoberfläche to the drive surface 10a 10a des angetriebenen Elements of the driven member 10 10 angedrückt wird. is pressed. Die Vorspannvorrichtung The biasing device 8 8th kann generell durch zumindest eine Feder gebildet sein. may be formed by at least one spring in general. Somit wird das Friktionselement Thus, the friction is 7 7 mittels der Vorspannvorrichtung by means of the biasing device 8 8th an die Friktionsschicht against the friction layer 10 10 des in der Lagervorrichtung of in the storage device 11 11 gelagerten angetriebenen Elements mounted driven element 10 10 gepresst. pressed.
  • Der Ultraschallmotor M weist weiterhin eine Sensorvorrichtung E auf, mit der der Stellzustand des angetriebenen Elements The ultrasonic motor M further includes a sensor apparatus E with which the actuating state of the driven element 10 10 relativ zum Ultraschallaktor relative to the ultrasonic actuator 1 1 und insbesondere zum Friktionselement and in particular to friction 7 7 erfasst werden kann. can be detected. Der Stellzustand des angetriebenen Elements The manipulated state of the driven element 10 10 kann durch die Geschwindigkeit oder durch die Stellposition des angetriebenen Elements can be obtained by the speed or the setting position of the driven member 10 10 oder sowohl durch die Geschwindigkeit als auch durch die Stellposition des angetriebenen Elements or both the speed as well as by the actuating position of the driven member 10 10 definiert sein. be defined. Die Sensorvorrichtung E kann, wie es in der The sensor device E can, as in the 1 1 gezeigt ist, eine an dem angetriebenen Element As shown, a driven on the element 10 10 angeordnete Messskala arranged measuring scale 12 12 und einen Geber and an encoder 13 13 in Form eines Geschwindigkeitsgebers oder Lagegebers aufweisen, der jeweils an der Messskala have the form of a speed sensor or position sensor, which is respectively on the measuring scale 12 12 die Geschwindigkeit oder die Stellposition des angetriebenen Elements the speed or the setting position of the driven member 10 10 oder beide ermittelt. or both determined.
  • Die The 4 4 bis to 7 7 zeigen mögliche Konfigurationen der Erregerelektroden show possible configurations of the excitation electrodes 5 5 bzw. or. 5a 5a , . 5b 5b und and 6 6 des Ultraschallaktors the ultrasonic actuator 1 1 und die mögliche Polarisationsrichtung p des Piezoelementes and the possible direction of polarization p of the piezoelectric element 2 2 . , Mit Pfeilen und dem Index p ist die jeweilige Polarisationsrichtung angegeben. With arrows and the index p each polarization direction is indicated.
  • Die in den In the 4 4 und and 5 5 dargestellten Ultraschallaktoren Ultrasonic actuators shown 1 1 sind als gleichphasige Generatoren are as in-phase generators 3 3 und and 4 4 mit unidirektional polarisierter Piezokeramik gebildet. formed with unidirectionally polarized piezoelectric ceramic. Bei dem in der In the in the 6 6 dargestellten Ultraschallaktor ultrasonic actuator shown 1 1 sind die Elektroden the electrodes 5 5 und die Elektroden and electrode 6 6 jeweils auf unterschiedlichen Seitenflächen des Ultraschallaktors angeordnet, wobei die Polarisationsrichtung p des zwischen den Elektroden angeordneten piezoelektrischen Materials gleich bzw. unidirektional ist. in each case arranged on different side surfaces of the ultrasonic actuator, wherein the direction of polarization p of the electrodes disposed between the piezoelectric material is equal to or unidirectional. Bei dem in der In the in the 7 7 dargestellten Ultraschallaktor ultrasonic actuator shown 1 1 ist das piezokeramische Material hingegen in unterschiedlichen Richtungen bzw. antiparallel polarisiert. the piezoceramic material is polarized on the other hand in different directions or antiparallel.
  • Die Elektroden electrodes 5a 5a der Generatoren the generators 3 3 weisen die Anschlüsse the terminals comprise 21 21 und die Elektroden and electrode 5b 5b der Generatoren the generators 4 4 weisen die Anschlüsse the terminals comprise 22 22 auf. on. Die Elektroden electrodes 6 6 der Generatoren the generators 3 3 und and 4 4 weisen die Anschlüsse the terminals comprise 23 23 auf. on.
  • Die The 8 8th zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer möglichen Ansteuerung eines erfindungsgemäßen Ultraschallmotors M. is a block diagram showing one possible driving an ultrasonic motor according to the invention M.
  • Eine Erregervorrichtung An excitation device 24 24 stellt an ihren Anschlüssen, die durch einen ersten Ausgang provides, at its terminals, which through a first output 25 25 und einen zweiten Ausgang and a second output 26 26 gebildet sind, eine einphasige elektrische Wechselspannung als Erregerspannung Ue mit der Frequenz fb bereit. a single-phase electrical AC voltage as an excitation voltage Ue at the frequency fb are formed ready. Die Erregervorrichtung The excitation device 24 24 bildet daher eine Spannungsquelle. therefore forms a voltage source. Die Frequenz fb der Erregerspannung Ue ist zugleich die Arbeitsfrequenz des Ultraschallmotors M. Diese Frequenz fb kann der elektrischen Resonanzfrequenz fe des Ultraschallaktors The frequency fb of the excitation voltage Ue is also the operating frequency of the ultrasonic motor M. This frequency fb, the electrical resonance frequency fe of the ultrasonic actuator 1 1 entsprechen oder nahe bei dieser liegen. correspond to or are close to this. Die Frequenz fb kann auch der mechanischen Resonanzfrequenz fm des Ultraschallaktors entsprechen oder nahe bei dieser liegen, und die Frequenz fb kann im Bereich zwischen der elektrischen Resonanzfrequenz fe und der Antiresonanzfrequenz fa liegen. The frequency fb can also correspond to the mechanical resonance frequency fm of the ultrasonic actuator or are close to this, and the frequency fb can be in the range between the electrical resonance frequency fe and the anti-resonant frequency fa. Die Erregerspannung Ue kann eine Sinusform, eine dreieckige, eine trapezförmige, eine rechteckige oder auch eine beliebige andere Form aufweisen. The excitation voltage Ue can be a sinusoid, a triangular have a trapezoidal, rectangular or any other shape.
  • Die Erregervorrichtung The excitation device 24 24 kann einen Leistungsverstärker can a power amplifier 27 27 und den Steueroszillator and the control oscillator 28 28 aufweisen. respectively.
  • Der Anschluss The connection 23 23 der allgemeinen Elektrode the common electrode 6 6 des Ultraschallaktors the ultrasonic actuator 1 1 ist mit dem ersten Ausgang is connected to the first output 25 25 oder dem zweiten Ausgang or the second output 26 26 der Erregervorrichtung the excitation device 24 24 verbunden. connected. Die Anschlüsse the connections 21 21 und and 22 22 der ersten und zweiten Erregerelektroden the first and second excitation electrodes 5a 5a , . 5b 5b der Generatoren the generators 3 3 und and 4 4 sind über die elektrischen Regelwiderstände are connected via the electrical control resistors 29 29 und and 30 30 mit dem zweiten Ausgang to the second output 26 26 bzw. dem ersten Ausgang and the first output 25 25 der Erregervorrichtung the excitation device 24 24 verbunden. connected. Die Regelwiderstände Variable resistors 29 29 und and 30 30 weisen die Steuereingänge have the control inputs 31 31 und and 32 32 auf. on.
  • Die Steuereingänge The control inputs 31 31 und and 32 32 sind mit den Anschlüssen are connected to terminals 33 33 und and 34 34 einer Nachstimmeinrichtung a retuning 35 35 für die Bewegungsgeschwindigkeit oder die Lage des angetriebenen Elements for the moving speed or the position of the driven member 10 10 . , Die Nachstimmeinrichtung the retuning 35 35 weist Linearverstärker has linear amplifier 36 36 und and 37 37 für Spannung oder Strom auf, wobei diese mit ihren Anschlüssen mit den Steuereingängen for on voltage or current, which with their connections to the control inputs 38 38 und and 39 39 der Nachstimmeinrichtung the retuning 35 35 verbunden sind. are connected. Weiterhin weist die Nachstimmeinrichtung Furthermore, the retuning 35 35 eine Ansteuerungsfunktion auf, durch die die Nachstimmeinrichtung a control function through which the retuning 35 35 die Regelwiderstände the variable resistors 29 29 , . 30 30 kommandieren und dabei verstellen kann. can command and adjust it.
  • Die elektrischen Regelwiderstände The electrical variable resistors 29 29 , . 30 30 können in Form von Feldeffekttransistoren, bipolaren Transistoren, Multi-Transistoren mit Multi-Widerstandslast oder als optisch gesteuerte Leistungstransistoren ausgeführt sein. can be in the form of field effect transistors, bipolar transistors, multi-transistors with multi-resistance load or as the optically controlled power transistors.
  • Als Linearverstärker As a linear amplifier 36 36 und and 37 37 können Operationsverstärker für Spannung oder Strom verwendet werden. Operational amplifier for voltage or current can be used. Außerdem können als Linearverstärker In addition, as a linear amplifier 36 36 und and 37 37 Digitalwandler eingesetzt werden, die eine Linearverstärkerfunktion enthalten. Digital converters are used which contain a linear amplifier function.
  • In Abhängigkeit vom dem am Steuereingang Depending on the control input 31 31 des Regelwiderstands the variable resistor 29 29 bzw. dem am Steuereingang or the control input 38 38 der Nachstimmeinrichtung the retuning 35 35 anliegenden Signal kann sich der Wert R29 des Regelwiderstandes applied signal, the value of the variable resistor R29 may be 29 29 zwischen R29max und R29min ändern. Change between R29max and R29min. In analoger Weise kann sich in Abhängigkeit vom dem am Eingang In an analogous manner, as a function of the at the entrance 32 32 des Regelwiderstands the variable resistor 30 30 bzw. dem am Steuereingang or the control input 39 39 der der Nachstimmeinrichtung of the retuning 35 35 anliegenden Signal der Wert R30 des Widerstandes applied signal, the value of the resistor R30 30 30 sich zwischen R30max und R30min ändern. change between R30max and R30min. Die Widerstände R29max und R30max müssen mindestens 10-mal größer als der Innenwiderstand Rg der Generatoren The resistors R29max R30max and must be at least 10 times greater than the internal resistance Rg of the generators 3 3 oder or 4 4 auf der Frequenz fb sein. be on the frequency fb. Die Widerstände R29min und R30min müssen mindestens 10-mal kleiner als der Innenwiderstand Rg der Generatoren The resistors R29min R30min and must be at least 10 times smaller than the internal resistance Rg of the generators 3 3 oder or 4 4 auf der Frequenz fb sein. be on the frequency fb.
  • Die The 9 9 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild für den Fall, dass der Wert des Regelwiderstandes shows a simplified block diagram for the case that the value of the variable resistor 29 29 gleich R29min ist und der Wert des Regelwiderstandes is equal R29min and the value of the variable resistor 30 30 gleich R30max ist. equal R30max is.
  • Die The 10 10 zeigt ein weiteres vereinfachtes Blockschaltbild für den Fall, dass der Wert des Widerstandes shows another simplified block diagram for the case that the value of the resistor 30 30 gleich R30min und der Wert des Widerstands R30min equal and the value of resistor 29 29 gleich R29max ist. equal R29max is.
  • Die The 11 11 zeigt ein weiteres vereinfachtes Blockschaltbild für den Fall, dass der Wert des Regelwiderstandes shows another simplified block diagram for the case that the value of the variable resistor 29 29 gleich R29min und der Wert des Regelwiderstands R29min equal and the value of the variable resistor 30 30 gleich R30min ist. equal R30min is.
  • In dem Fall, dass der Wert des Regelwiderstands In the event that the value of the variable resistor 29 29 gleich R29min ist und der Wert des Regelwiderstands is equal R29min and the value of the variable resistor 30 30 gleich R30max ist ( equal R30max is ( 9 9 ), wird an die Anschlüsse ), Is applied to the terminals 21 21 , . 23 23 des Generators of the generator 3 3 die volle Erregerspannung Ue ( the full excitation voltage Ue ( 9 9 ) angelegt. ) Is applied. An den Anschlüssen At the terminals 22 22 , . 23 23 liegt keine Erregerspannung an. is no excitation voltage. Infolgedessen erregt der erste Generator As a result excited the first generator 3 3 im Ultraschallaktor the ultrasonic actuator 1 1 eine asymmetrische akustische Stehwelle, deren Form in den an asymmetric acoustic standing wave, the shape of which in the 12 12 und and 13 13 abgebildet ist. is shown. Dabei erzeugt der zweite Generator Here, the second generator 4 4 keine Welle. no wave.
  • Bei der Ausbreitung dieser Welle im Ultraschallaktor In the propagation of this wave in the ultrasonic actuator 1 1 bewegt sich das Friktionselement moving the friction element 7 7 auf der Bewegungsbahn on the trajectory 46 46 , dargestellt in der , Shown in 14 14 . , Die Bewegungsbahn The trajectory 46 46 bildet eine Gerade oder kann auch die Form einer schmalen lang gezogenen Ellipse haben. forms a straight line or may also take the form of a narrow elongated ellipse. Zur Erstreckung der Antriebsoberfläche To the extension of the drive surface 10a 10a des angetriebenen Elements of the driven member 10 10 , die vorzugsweise gerade, also ohne Krümmung, verläuft, ist die Bewegungsbahn , Which is preferably straight, without curvature, extends, is the trajectory 46 46 unter dem Winkel αmax geneigt. at the angle amax inclined.
  • In Folge der Friktionswechselwirkung des Friktionselementes As a result of the friction element Friktionswechselwirkung 7 7 mit der Antriebsoberfläche with the drive surface 10a 10a des angetriebenen Elements of the driven member 10 10 bewegt sich das angetriebene Element moves the driven member 10 10 mit der Maximalgeschwindigkeit Vmax oder entwickelt die Maximalkraft Fmax. at the maximum speed Vmax or develops the maximum force Fmax.
  • In dem Fall, dass der Wert des Regelwiderstandes In the event that the value of the variable resistor 30 30 gleich R30min ist und der Wert des Regelwiderstandes is equal R30min and the value of the variable resistor 29 29 gleich R29max ist, wird an die Anschlüsse equal R29max, is connected to the terminals 22 22 , . 23 23 des zweiten Generators the second generator 4 4 die volle Erregerspannung Ue ( the full excitation voltage Ue ( 10 10 ) angelegt. ) Is applied. An den Anschlüssen At the terminals 21 21 , . 23 23 des ersten Generators the first generator 3 3 liegt keine Erregerspannung an. is no excitation voltage. Infolgedessen erregt der zweite Generator As a result, the second excited generator 4 4 im Ultraschallaktor the ultrasonic actuator 1 1 eine asymmetrische akustische Stehwelle, deren Form in den an asymmetric acoustic standing wave, the shape of which in the 15 15 und and 16 16 abgebildet ist. is shown. Der erste Generator The first generator 3 3 erzeugt keine Welle. generates no wave.
  • Bei der Ausbreitung dieser Welle im Ultraschallaktor In the propagation of this wave in the ultrasonic actuator 1 1 bewegt sich das Friktionselement moving the friction element 7 7 auf der unter dem entgegengesetzten Winkel –αmax zur Antriebsoberfläche on the under the opposite angle to the drive surface -αmax 10a 10a geneigten Bewegungsbahn inclined trajectory 46 46 , dargestellt in der , Shown in 17 17 . ,
  • In Folge der Friktionswechselwirkung des Friktionselementes As a result of the friction element Friktionswechselwirkung 7 7 mit der Friktionsschicht with the friction layer 9 9 des angetriebenen Elements of the driven member 10 10 bewegt sich das angetriebene Element moves the driven member 10 10 mit der Maximalgeschwindigkeit –Vmax oder entwickelt die Maximalkraft –Fmax. at the maximum speed Vmax or develops the maximum force -Fmax.
  • Im dem Fall, dass der Wert des Regelwiderstandes In the event that the value of the variable resistor 29 29 gleich R29min ist und der Wert des Regelwiderstandes is equal R29min and the value of the variable resistor 30 30 gleich R30min ist ( equal R30min is ( 11 11 ), liegt an den Anschlüssen ), Located at the terminals 21 21 , . 23 23 des ersten Generators the first generator 3 3 und an den Anschlüssen and at connections 22 22 , . 23 23 des zweiten Generators the second generator 4 4 die volle Erregerspannung Ue an. the full excitation voltage of Ue. In diesem Fall erzeugen die beiden Generatoren In this case, the two generators produce 3 3 und and 4 4 unabhängig voneinander im Ultraschallaktor independently in the ultrasonic actuator 1 1 zwei akustische asymmetrische Stehwellen, deren Form in den asymmetric two acoustic standing waves, the shape of which in the 12 12 und and 13 13 und in den and in the 18 18 und and 19 19 abgebildet ist. is shown. Dabei sind für den vorgeschlagenen Motor M zwei Funktionsprinzipien möglich: Two operating principles are possible for the proposed motor M:
    In der ersten Ausführungsform enthält der Ultraschallaktor In the first embodiment of the ultrasonic actuator includes 1 1 gleichphasige angeordnete oder gleichphasig geschaltete Generatoren -phase arranged in phase or generators connected 3 3 und and 4 4 ( ( 4 4 und and 5 5 ) auf. ) on. Diese Generatoren these generators 3 3 , . 4 4 erzeugen gleichzeitig im Ultraschallaktor simultaneously generate the ultrasonic actuator 1 1 zwei akustische asymmetrische und gleichphasige Stehwellen. two acoustic asymmetric and in-phase standing waves. Durch die Überlagerung dieser Wellen im Ultraschallaktor By the superposition of these waves in the ultrasonic actuator 1 1 bildet sich eine symmetrische akustische Stehwelle, deren Form in a symmetrical acoustic standing wave, the shape is formed in 18 18 und and 19 19 dargestellt ist, aus. is shown from.
  • Durch die Ausbreitung dieser Welle im Ultraschallaktor The spread of this wave in the ultrasonic actuator 1 1 bewegt sich das Friktionselement moving the friction element 7 7 auf einer sich normal (senkrecht) zur Antriebsoberfläche on one is normal (perpendicular) to the drive surface 10a 10a des angetriebenen Elements of the driven member 10 10 erstreckenden Bewegungsbahn extending trajectory 46 46 , dargestellt in der , Shown in 20 20 . ,
  • Bei einer normalen Lage der Bewegungsbahn In a normal situation the trajectory 46 46 ist die längs zur Antriebsoberfläche is along the drive surface 10a 10a des angetriebenen Elements of the driven member 10 10 gerichtete Kraft F gleich Null, aus welchem Grund das angetriebene Element directed force F equal to zero, for whatever reason, the driven member 10 10 in einer stationären Lage verbleibt. remains in a stationary position.
  • Die Darstellungen der The representations of 21 21 und and 22 22 zeigen das Prinzip der Motorsteuerung für den erfindungsgemäß ausgeführten Ultraschallmotor M, bei dem der Ultraschallaktor show the principle of motor control for the inventively designed ultrasonic motor M, in which the ultrasonic actuator 1 1 nach der ersten Ausführungsform ausgeführt ist, dh wenn in diesem zwei gleichphasige asymmetrische akustische Stehwellen erzeugt werden. is carried out according to the first embodiment, that is, when generated in this two-phase asymmetric acoustic standing waves.
  • Die Motorsteuerung funktioniert folgendermaßen: Zu Beginn werden an die Steuereingänge The motor control functions as follows: Initially, to the control inputs 31 31 bzw. or. 38 38 ) und ) and 32 32 (bzw. (or. 39 39 ) der Regelwiderstände ) Of the variable resistors 29 29 , . 30 30 (bzw. der Nachstimmeinrichtung (Or of the retuning 35 35 ) Signale gelegt, bei denen die Werte der Regelwiderstände down) signals, in which the values ​​of variable resistors 29 29 und and 30 30 gleich R29min und R30min sind. equal R29min and R30min are. Dabei werden an die Anschlüsse Here are the connections 21 21 , . 23 23 und and 22 22 , . 23 23 der Generatoren the generators 3 3 und and 4 4 die volle Erregerspannung Ue, ( the full excitation voltage Ue, ( 11 11 ) angelegt. ) Is applied. Die Generatoren the generators 3 3 und and 4 4 erzeugen im Ultraschallaktor generating in the ultrasonic actuator 1 1 zwei gleichphasige asymmetrische akustische Stehwellen gleicher Amplitude. two-phase asymmetric acoustic standing waves of the same amplitude. Durch die Überlagerung dieser Wellen entsteht im Ultraschallaktor By the superposition of these waves produced in the ultrasonic actuator 1 1 eine symmetrische Stehwelle, bei der sich das Friktionselement a symmetrical standing wave, in which the friction 7 7 auf einer Bewegungsbahn bewegt, die normal zur Antriebsoberfläche moves on a movement path which is normal to the drive surface 10a 10a des angetriebenen Elements of the driven member 10 10 angeordnet ist. is arranged. Das angetriebene Element The driven member 10 10 befindet sich dabei im stationären Zustand, währenddessen der Ultraschallaktor is in this case in the steady state during which the ultrasonic actuator 1 1 mit maximaler Amplitude schwingt. resonates at maximum amplitude.
  • Um das angetriebene Element To the driven member 10 10 in Bewegung zu versetzen, wird an den Anschluss the move to place, is at the connection 32 32 des Regelwiderstands the variable resistor 30 30 (den Anschluss (the connection 39 39 der Nachstimmeinrichtung the retuning 35 35 ) ein Signal angelegt, bei dem der Wert des Regelwiderstandes ) Is applied, a signal in which the value of the variable resistor 30 30 sich auf R301 (dh R301 > R30min) vergrößert. to R301 (ie R301> R30min) increased. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Wert R301 um mindestens 10% größer ist als der Wert R30min. It can be provided that the value of R301 is greater by at least 10% than the value R30min. Das führt dazu, dass ein Teil der Erregerspannung Ue an dem Regelwiderstand As a result, that part of the excitation voltage Ue at the rheostat 30 30 abfällt. drops.
  • Die Verringerung der Erregerspannung verringert die Amplitude der durch den zweiten Generator Reducing the excitation voltage decreases the amplitude by the second generator 4 4 erzeugten Stehwelle. Standing wave generated. Die symmetrische Welle verwandelt sich in eine asymmetrische Welle mit einer kleinen Schwingungslängs-Komponente. The symmetric wave is transformed into an asymmetrical wave with a small oscillation longitudinal component. Das hat eine geringe Neigung der Bewegungsbahn des angetriebenen Elements Having a small inclination of the path of movement of the driven member 10 10 unter dem Winkel a1 relativ zur Antriebsoberfläche at the angle a1 relative to the drive surface 10a 10a des angetriebenen Elements of the driven member 10 10 zur Folge, dargestellt in der the result shown in the 21 21 . , Dadurch entsteht eine kleine Längskraft F1, im Ergebnis dessen sich das angetriebene Element mit der Geschwindigkeit V1 in der mit Pfeil P1 angegebenen Richtung zu bewegen beginnt. This results in a small longitudinal force F1, the driven member with speed V1 begins to move in the direction indicated by arrow P1, as a result of this,.
  • Die Erhöhung des Wertes des Regelwiderstandes Increasing the value of the variable resistor 30 30 auf R302 (R302 > R301) führt zur Änderung des Winkels auf α2 und zu einem noch stärkeren Anstieg der Kraft auf F2 und zur Erhöhung der Geschwindigkeit auf V2. on R302 (R302> R301) leads to the change in the angle of α2, and an even stronger increase in the force F2 and to increase the speed to V2.
  • Wenn der Wert des Widerstands R30 gleich dem Maximalwert von R30max und die in der If the value of the resistor R30 is equal to the maximum value of R30max and in the 9 9 gezeigte Situation gegeben ist, dreht sich die Bewegungsbahn Situation shown being given the trajectory turns 46 46 um den Winkel αmax und Kraft und die Geschwindigkeit erreicht ihre Maximalwerte Fmax bzw. Vmax. .alpha..sub.max by the angle and force and the speed reaches its maximum value Fmax and Vmax.
  • Wenn ausgehend von dem Ansteuerungszustand der If starting from the activation state of 11 11 einer Erhöhung der Widerstände R29 von R29min auf R29 1, R29 2 und R29max realisiert wird, verringert sich die vom Generator an increase in the resistors R29 to R29 of R29min 1, 2 and R29 R29max is implemented, is reduced by the generator 3 3 erzeugte Amplitude der Stehwelle. generated amplitude of the standing wave. Dabei dreht sich die Bewegungsbahn Here, the path of movement rotating 46 46 um den Winkel –α1, –α2, –αmax in die zu der in der by the angle -α1, -α2, in the -αmax to that in the 21 21 gezeigten Richtung entgegengesetzte Richtung. Direction shown opposite direction. Dadurch entstehen die in diesbezüglich entgegengesetzter Richtung wirkenden Kräfte –F1, -F2, -Fmax, die das angetriebene Element Characterized the forces acting in this regard the opposite direction, forces arise -F1, -F2, -Fmax that the driven member 10 10 in diesbezüglich entgegengesetzter Richtung mit den Geschwindigkeiten V1, V2, Vmax in Bewegung versetzen, dargestellt in der in this regard the opposite direction, with the speeds V1, V2, Vmax put in motion, illustrated in the 22 22 . ,
  • In der zweiten Ausführungsform weist der Ultraschallaktor In the second embodiment, the ultrasonic actuator 1 1 gegenphasig angeordnete oder gegenphasig geschaltete Generatoren arranged in antiphase or in phase opposition generators connected 3 3 und and 4 4 gemäß der according to the 6 6 und and 7 7 auf. on. Diese Generatoren these generators 3 3 , . 4 4 erzeugen gleichzeitig im Ultraschallaktor simultaneously generate the ultrasonic actuator 1 1 zwei asymmetrische gegenphasige akustische Stehwellen mit gleicher Amplitude. two asymmetric antiphase acoustic standing waves having the same amplitude. Durch die Überlagerung dieser beiden Wellen im Ultraschallaktor By the superposition of these two waves in the ultrasonic actuator 1 1 bildet sich eine symmetrische akustische Stehwelle, deren Form in den forming a symmetric acoustic standing wave, the shape of which in the 23 23 und and 24 24 dargestellt ist. is shown.
  • Durch die Ausbreitung dieser Welle im Ultraschallaktor The spread of this wave in the ultrasonic actuator 1 1 bewegt sich das Friktionselement moving the friction element 7 7 auf der längs (parallel) zur Antriebsoberfläche to the longitudinal (parallel) to the drive surface 10a 10a des angetriebenen Elements of the driven member 10 10 angeordneten Bewegungsbahn arranged trajectory 46 46 , dargestellt in der , Shown in 25 25 . ,
  • Bei einer längs ausgerichteten Bewegungsbahn In a longitudinally oriented trajectory 46 46 ist die längs zur Antriebsoberfläche is along the drive surface 10a 10a des angetriebenen Elements of the driven member 10 10 gerichtete Kraft F gleich Null, weswegen das angetriebene Element directed force F is zero, which is why the driven member 11 11 in einer stationären Lage verharrt, während gleichzeitig der Ultraschallaktor remains in a stationary position, while the ultrasonic actuator 1 1 mit maximaler Amplitude schwingt. resonates at maximum amplitude.
  • Die Zeichnungen in den The drawings in the 26 26 und and 27 27 erläutern das Prinzip der Motorsteuerung für den vorschlagsgemäß ausgeführten Ultraschallmotor für die zweite Ausführungsform oder bei eingeschalteten Ultraschallaktor explain the principles of motor control for the proposed embodiment ultrasonic motor of the second embodiment, or when the front ultrasound actuator 1 1 gemäß den according to the 6 6 und and 7 7 , dh bei der Erzeugung von zwei gegenphasigen asymmetrischen akustische Stehwellen. , Ie in the production of two anti-phase asymmetric acoustic standing waves.
  • Um das angetriebene Element To the driven member 10 10 in Bewegung zu versetzen, wird, ausgehend von der Ansteuerung der in motion to move, is, starting from the control of the 11 11 , an den Anschluss , To the port 32 32 ( ( 39 39 ) ein Signal angelegt, bei dem der Wert des Widerstandes ) Is applied, a signal in which the value of the resistor 30 30 sich auf R301 (dh R301 > R30min) erhöht. itself (ie R301> R30min) increased to R301. Das führt dazu, dass ein Teil der Erregerspannung Ue am Widerstand As a result, that part of the excitation voltage Ue at resistor 30 30 gelangt und somit an diesem abfällt. passes and thus falls on the latter. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Wert R301 um mindestens 10% größer ist als der Wert R30min. It can be provided that the value of R301 is greater by at least 10% than the value R30min.
  • Die Verringerung der Erregerspannung verringert die Amplitude der vom Generator Reducing the excitation voltage decreases, the amplitude of the generator 4 4 erzeugten Stehwelle. Standing wave generated. Die symmetrische Welle wandelt sich in eine asymmetrische Welle mit kleiner Querschwingungs-Komponente. The symmetric wave is transformed into an asymmetrical shaft with a small transverse vibration component. Dies führt zu einer geringen Neigung der Bewegungsbahn und zwar unter dem in der This leads to a slight inclination of the trajectory and taking in the 26 26 dargestellten Winkel α1. Angle α1 illustrated. Durch die Entstehung der asymmetrischen Welle bildet sich die kleine Längskraft F1, unter deren Wirkung das angetriebene Element beginnt sich mit der Geschwindigkeit V1 in der mit Pfeil P1 angegebenen Richtung zu bewegen. By the formation of the asymmetric wave, the small longitudinal force is F1, under the action of the driven member starts moving at the speed V1 in the direction indicated by arrow P1 to move.
  • Eine Erhöhung des Wertes des Regelwiderstandes Increasing the value of the variable resistor 30 30 auf R302 (R302 > R301) führt zur Änderung des Winkels auf α2 und zu einem weiteren Anstieg der Kraft auf F2 und zur Erhöhung der Geschwindigkeit auf V2. to R302 (R302> R301) leading to the change in the angle of α2, and to a further increase of the force F2 and to increase the speed V2.
  • Wenn der Wert R30 des Regelwiderstands R30 gleich dem Maximalwert R30max ist, dreht sich die Bewegungsbahn If the value of the variable resistor R30 R30 is equal to the maximum value R30max, the path of movement rotating 46 46 um den Winkel αmax und die Kraft und die Geschwindigkeit erreichen dabei ihre Maximalwerte Fmax bzw. Vmax. .alpha..sub.max by the angle and the force and the speed can reach while their maximum values ​​Fmax and Vmax. Bei einer Erhöhung des Regelwiderstands With an increase of the variable resistor 29 29 von R29min auf R291, R292 und R29max, verringert sich die vom ersten Generator of R29min to R291, R292 and R29max decreases from the first generator 3 3 erzeugte Amplitude der Stehwelle. generated amplitude of the standing wave. Dabei dreht sich die Bewegungsbahn Here, the path of movement rotating 46 46 um den Winkel –α1, –α2, –αmax in die zu der in der by the angle -α1, -α2, in the -αmax to that in the 26 26 gezeigten Richtung entgegengesetzte Richtung. Direction shown opposite direction. Dadurch entstehen die in entgegengesetzter Richtung wirkenden Kräfte –F1, -F2, -Fmax, die das angetriebene Element Characterized the forces acting in the opposite direction, forces arise -F1, -F2, -Fmax that the driven member 10 10 in zu der in der in to the 26 26 gezeigten Richtung entgegengesetzter Richtung mit den Geschwindigkeiten V1, V2, Vmax in Bewegung versetzen, dargestellt in der offset direction indicated opposite direction with the speeds V1, V2, Vmax in motion, illustrated in the 27 27 , wobei das angetriebene Element in der mit Pfeil P2 angegebenen Richtung bewegt wird. Wherein the driven member is moved in the direction indicated by arrow P2.
  • In der ersten und in der zweiten Ausführungsform des Ultraschallaktors In the first and in the second embodiment of the ultrasonic actuator 1 1 beginnt das angetriebene Element the driven element starts 10 10 sich bei maximaler Schwingungsamplitude des Ultraschallaktors at maximum vibration amplitude of the ultrasonic actuator 1 1 zu bewegen. to move. Dadurch ist es möglich, den Schwellenwert für den Bewegungsstart des angetriebenen Elements This makes it possible to set the threshold for the movement start of the driven member 10 10 wesentlich zu verringern. to reduce significantly. Bei einer großen Schwingungsamplitude des Ultraschallaktors With a large vibration amplitude of the ultrasonic actuator 1 1 hängt der Schwellenwert für den Bewegungsstart faktisch nicht von der Oberflächenrauheit der Friktionselement-Oberfläche the threshold for the start of the motion does not depend practically on the surface roughness of the friction surface 7a 7a und der Antriebsoberfläche and the drive surface 10a 10a des Friktionskontaktes des Ultraschallmotors M ab, dh er ist unabhängig von der Haftreibungskraft Fr. of the friction of the ultrasonic motor M from, ie it is independent of the static friction force Fr.
  • Im vorgeschlagenen Motor kann der Ultraschallaktor In the proposed motor the ultrasonic actuator can 1 1 für seine Deformation einen Deformationsgeber a deformation sensor for its deformation 60 60 und die Erregervorrichtung and the excitation device 24 24 für den Ultraschallaktor for the ultrasonic actuator 1 1 einen Rückkopplungskreis a feedback circuit 61 61 enthalten, der einen Regler für die Frequenz fb der elektrischen Erregerspannung Ue darstellt. included, which is a controller for the frequency fb of the electrical excitation voltage Ue.
  • Der Rückkopplungskreis The feedback loop 61 61 kann einen Filter can a filter 62 62 , einen Phasenschieber , A phase shifter 63 63 und einen Phasendetektor and a phase detector 64 64 mit dem Messeingang with the measurement input 65 65 , dem Phaseneingang , The phase input 66 66 und dem Ausgang and the output 67 67 enthalten. contain.
  • Der Steueroszillator The master oscillator 28 28 kann einen Steuereingang may include a control input 68 68 für die Erregerfrequenz aufweisen, der mit dem Ausgang have for the excitation frequency, with the output 67 67 des Phasendetektors the phase detector 64 64 verbunden ist. connected is.
  • Der Deformationsgeber The deformation donors 60 60 kann durch eine Zusatzelektrode oder ein zusätzliches Piezoelement, die auf dem Ultraschallaktor can be obtained by an additional electrode or an additional piezoelement, which ultrasonic actuator on the 1 1 angeordnet sind, realisiert werden. are arranged, can be realized. Bei der Verwendung eines solchen Deformationsgebers In the use of such a deformation sensor 60 60 ist die Phasenverschiebung der von diesem erzeugten Spannung, bezogen zur Erregerspannung Ue, gleich oder nahe zu Plus oder Minus 90°. is the phase shift of the voltage generated by this, based on the excitation voltage Ue, equal to or near to plus or minus 90 °. Deshalb muss der Phasenschieber Therefore, the phase shift must 63 63 diese Phasenverschiebung kompensieren, um die Gesamtphasenverschiebung auf zu Null führen. compensate for this phase shift to lead to the total phase shift to zero.
  • Die elektrischen Regelwiderstände The electrical variable resistors 29 29 und and 30 30 können als Feldeffekttransistoren mit parallel geschalteten Dioden ausgeführt sein, dargestellt in der may be embodied as field effect transistors having parallel-connected diodes, shown in 28 28 . ,
  • Der vorgeschlagene Ultraschallmotor M kann einen Regler The proposed ultrasonic motor M can be a controller 69 69 für die Bewegungsgeschwindigkeit oder die Lage des angetriebenen Elements for the moving speed or the position of the driven member 10 10 aufweisen (siehe comprise (see 29 29 ), dessen Dateneingang ), Whose data input 70 70 mit dem Geber with the encoder 13 13 und dessen Steuerausgänge and its control outputs 71 71 und and 72 72 direkt oder über die Nachstimmeinrichtung directly or through the retuning 35 35 mit den Steuereingängen to the control inputs 31 31 und and 32 32 der Regelwiderstände Usually resistors 29 29 und and 31 31 verbunden sind. are connected. Der Regler The regulator 69 69 kann einen Führungseingang can input a guide 73 73 aufweisen. respectively.
  • Der Leistungsverstärker The power amplifier 27 27 der Erregervorrichtung the excitation device 24 24 kann eine Amplituden-Nachstimmeinrichtung can an amplitude retuning 74 74 für die Erregerspannung Ue mit dem Steuereingang for the excitation voltage Ue to the control input 75 75 enthalten. contain. In diesem Fall kann der Regler In this case, the controller can 69 69 einen mit dem Steuereingang a to the control input 75 75 der Amplituden-Nachstimmeinrichtung the amplitude retuning 74 74 verbundenen Steuerausgang related control output 76 76 enthalten, dargestellt in der include, shown in the 30 30 . ,
  • Die Regelwiderstände Variable resistors 29 29 und and 30 30 in der Schaltung in in the circuit of 14 14 sind als Planar-Transistoren mit parallel geschalteten Dioden dargestellt. are shown as planar transistors having parallel-connected diodes.
  • Die Erfindung berücksichtigt, dass der Regler The invention takes into account that the controller 69 69 als PID-Regler für die Bewegungsgeschwindigkeit oder für die Lage des angetriebenen Elements as a PID controller for the movement speed or of the position of the driven member 10 10 ausgeführt werden kann. can be executed. Auch Regler anderen Typs können verwendet werden. Also other regulator types can be used.
  • Im vorschlagsgemäß ausgeführten Ultraschallmotor kann ebenso ein Ultraschallaktor In the proposed embodiment ultrasonic motor can also be a ultrasonic actuator 1 1 mit einem plattenförmigen Piezoelement with a plate-shaped piezoelectric element 2 2 mit unterteilten ersten und zweiten Generatoren with the divided first and second generators 3 3 , . 4 4 und mehreren Friktionselementen and a plurality of friction elements 7 7 (siehe (please refer 31 31 und and 32 32 ) verwendet werden. ) be used.
  • Außerdem kann das Piezoelement In addition, the piezo element 2 2 des Ultraschallaktors the ultrasonic actuator 1 1 als piezoelektrischer Zylinder oder Ring as a piezoelectric cylinder or ring 79 79 mit unterteilten ersten und zweiten Generatoren with the divided first and second generators 3 3 , . 4 4 und mehreren Friktionselementen and a plurality of friction elements 7 7 (siehe (please refer 33 33 und and 34 34 ) ausgeführt werden. be carried out).
  • Im Unterschied zum bekannten Stand der Technik ist es mit dem vorgeschlagenen Ultraschallmotor M möglich, den Schwellenwert für den Bewegungsstart wesentlich zu verringern. In contrast to the prior art, it is possible with the proposed ultrasonic motor M to reduce the threshold for the movement start essential. Dadurch ist es möglich, den Positionierungsfehler der angetriebenen Elemente This makes it possible, the positioning error of the driven elements 10 10 in den Ultraschallmotoren M unmittelbar durch Ein- und Ausschalten der Erregerspannungen zu verringern. decrease in the ultrasonic motors M immediately by turning on and off of the excitation voltages.
  • Ferner ist eine Ausführungsform des Ultraschallmotors M, der mit PID- und anderen Reglern ausgestattet ist, gegenüber einer Ausführungsform des Ultraschallmotors M ohne Regler präziser steuerbar, insbesondere bei kleinen Bewegungsgeschwindigkeiten der angetriebenen Elemente. Further, compared to an embodiment of the ultrasonic motor M without a controller, one embodiment of the ultrasonic motor M, which is equipped with PID and other controllers, precisely controllable, in particular at low speeds of movement of the driven elements.
  • Das erweitert bedeutend das Einsatzgebiet für Ultraschallmotoren und ermöglicht die Verwendung dieser Motoren in hochpräzisen Positionierungssystemen, was sich positiv auf den Preis dieser Systeme auswirkt. The expanded significantly the range of applications for ultrasonic motors and allows the use of these engines in high-precision positioning systems, which has a positive effect on the price of these systems.
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Ultraschallaktor ultrasonic actuator
    2 2
    Piezoelement piezo element
    3 3
    erster Generator first generator
    4 4
    zweiter Generator second generator
    5 5
    Erregerelektroden excitation electrodes
    5a 5a
    erste Erregerelektrode the first excitation electrode
    5b 5b
    zweite Erregerelektrode the second excitation electrode
    6 6
    allgemeine Elektrode general electrode
    6a 6a
    erste allgemeine Elektrode first general electrode
    6b 6b
    zweite allgemeine Elektrode second general electrode
    7 7
    Friktionselement friction
    7a 7a
    Friktionselement-Oberfläche Friction surface
    8 8th
    Vorspannvorrichtung biasing device
    9 9
    Friktionsschicht friction layer
    10 10
    angetriebenes Element driven element
    10a 10a
    Antriebsoberfläche drive surface
    10g 10g
    Grundkörper body
    11 11
    Lagervorrichtung bearing device
    12 12
    Messskala measurement scale
    13 13
    Geber giver
    21 21
    Anschluss der ersten Erregerelektrode Connecting the first excitation electrode
    22 22
    Anschluss der zweiten Erregerelektrode Connection of the second excitation electrode
    23 23
    Anschluss der allgemeinen Elektroden Connecting electrodes of the general
    24 24
    Erregervorrichtung excitation device
    25 25
    erster Ausgang der Erregervorrichtung first output of the excitation device
    26 26
    zweiter Ausgang der Erregervorrichtung second output of the excitation device
    27 27
    Leistungsverstärker power amplifier
    28 28
    Steueroszillator control oscillator
    29, 30 29, 30
    Regelwiderstände Rheostats
    31, 32 31, 32
    Steuereingänge der Regelwiderstände Control inputs of the variable resistors
    33, 34 33, 34
    Anschlüsse der Nachstimmeinrichtung Terminals of the retuning
    35 35
    Nachstimmeinrichtung retuning
    36, 37 36, 37
    Linearverstärker linear amplifier
    38, 39 38, 39
    Steuereingänge der Nachstimmeinrichtung Control inputs of the retuning
    46 46
    Bewegungsbahn trajectory
    60 60
    Deformationsgeber deformation donors
    61 61
    Rückkopplungskreis Feedback circuit
    62 62
    Filter filter
    63 63
    Phasenschieber phase shifter
    64 64
    Phasendetektor phase detector
    65 65
    Messeingang des Phasendetektors Measuring input of the phase detector
    66 66
    Phaseneingang des Phasendetektors Phase input of the phase detector
    67 67
    Ausgang des Phasendetektors Output of the phase detector
    68 68
    Steuereingang des Steueroszillators Control input of the control oscillator
    69 69
    Regler regulator
    70 70
    Dateneingang des Reglers Data input of the regulator
    71, 72 71, 72
    Steuerausgänge des Reglers Control outputs of the controller
    73 73
    Führungseingang des Reglers Management input of the regulator
    74 74
    Amplituden-Nachstimmeinrichtung Amplitude retuning
    75 75
    Steuereingang der Amplituden-Nachstimmeinrichtung Control input of the amplitude retuning
    76 76
    Steuerausgang des Reglers Control output of the controller
    B1 B1
    erste Längsseitenfläche first longitudinal side surface
    B2 B2
    zweite Längsseitenfläche second longitudinal side face
    E e
    Sensorvorrichtung sensor device
    fa fa
    Antiresonanzfrequenz Anti-resonant frequency
    fb fb
    Frequenz frequency
    fe fe
    elektrischen Resonanzfrequenz des Ultraschallaktors electrical resonance frequency of the ultrasonic actuator
    fm fm
    mechanische Resonanzfrequenz des Ultraschallaktors mechanical resonance frequency of the ultrasonic actuator
    L1 L1
    Längsrichtung longitudinal direction
    M M
    Ultraschallmotor ultrasonic motor
    P1 P1
    Pfeil arrow
    p p
    Polarisationsrichtung polarization direction
    R29, R30 R29, R30
    Wert des Regelwiderstandes Value of the variable resistor
    Rg rg
    Innenwiderstand der Generatoren Internal resistance of the generators
    U1 U1
    erste Spannung first voltage
    U2 U2
    zweite Spannung second voltage
    Ue Ue
    Erregerspannung excitation voltage
    V1, V2 V1, V2
    Geschwindigkeit speed
    Vmax Vmax
    Maximalgeschwindigkeit maximum speed
    Fmax Fmax
    Maximalkraft maximum strength
    F, F2 F, F2
    Kraft force
    F1 F1
    Längskraft longitudinal force
    Fr Fri.
    Haftreibungskraft Stiction force
    α1, α2, αmax α1, α2, .alpha..sub.max
    Winkel corner

Claims (11)

  1. Ultraschallmotor (M), umfassend: – einen Ultraschallaktor ( An ultrasonic motor (M), comprising: - an ultrasound actuator ( 1 1 ) mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Generator ( ) Having at least a first and a second generator ( 3 3 , . 4 4 ) zur Erzeugung akustischer Stehwellen, wobei die Generatoren ( ) To produce acoustic standing waves, the generators ( 3 3 , . 4 4 ) jeweils durch zumindest eine Erregerelektrode ( ) Respectively (by at least one excitation electrode, 5 5 , . 5a 5a , . 5b 5b ) und zumindest eine allgemeine Elektrode ( ) And at least one common electrode ( 6 6 ) und zwischen diesen Elektroden angeordnetem piezoelektrischen Material gebildet sind, – einem durch den Ultraschallaktor ( ) And arranged between these electrodes piezoelectric material are formed, - a (by the ultrasonic actuator 1 1 ) angetriebenen Element ( ) Driven member ( 10 10 ), und – eine elektrische Erregervorrichtung ( ), And - an electrical excitation means ( 24 24 ) als Spannungsquelle zur Anregung der Generatoren ( ) (As a power source for the excitation of the generators 3 3 , . 4 4 ), wobei entweder die Erregerelektroden ( ), Wherein either the excitation electrodes ( 5 5 , . 5a 5a , . 5b 5b ) oder die allgemeinen Elektroden ( ) Or the general electrodes ( 6 6 ) der Generatoren ( () Of the generators 3 3 , . 4 4 ) direkt mit einem ersten Ausgang ( ) Directly (to a first output 25 25 ) der elektrischen Erregervorrichtung ( () Of the electrical excitation device 24 24 ) verbunden sind, wobei die verbleibenden und nicht mit dem ersten Ausgang ( ) Are connected, the remaining and not (with the first output 25 25 ) der elektrischen Erregervorrichtung ( () Of the electrical excitation device 24 24 ) verbundenen allgemeinen Elektroden ( ) Generally connected electrodes ( 6 6 ) oder Erregerelektroden ( () Or excitation electrodes 5 5 , . 5a 5a , . 5b 5b ) der Generatoren ( () Of the generators 3 3 , . 4 4 ) über elektrische Regelwiderstände ( ) (Via electrical variable resistors 29 29 , . 30 30 ) mit einem zweiten Ausgang ( ) (A second output 26 26 ) der elektrischen Erregervorrichtung ( () Of the electrical excitation device 24 24 ) verbunden sind, wobei Steuereingänge ( ) Are connected, said control inputs ( 31 31 , . 32 32 ) der Regelwiderstände ( () Of the variable resistors 29 29 , . 30 30 ) mit einer linearen Nachstimmeinrichtung ( ) (With a linear retuning 35 35 ) für die Bewegungsgeschwindigkeit oder die Lage des angetriebenen Elements ( ) (For the speed of movement or the position of the driven member 10 10 ) verbunden sind. ) are connected.
  2. Ultraschallmotor (M), umfassend: – einen Ultraschallaktor ( An ultrasonic motor (M), comprising: - an ultrasound actuator ( 1 1 ) mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Generator ( ) Having at least a first and a second generator ( 3 3 , . 4 4 ) zur Erzeugung akustischer Stehwellen, wobei die Generatoren ( ) To produce acoustic standing waves, the generators ( 3 3 , . 4 4 ) jeweils durch zumindest eine Erregerelektrode ( ) Respectively (by at least one excitation electrode, 5 5 , . 5a 5a , . 5b 5b ) und zumindest eine allgemeine Elektrode ( ) And at least one common electrode ( 6 6 ) und zwischen diesen Elektroden angeordnetem piezoelektrischen Material gebildet sind, – einem durch den Ultraschallaktor ( ) And arranged between these electrodes piezoelectric material are formed, - a (by the ultrasonic actuator 1 1 ) angetriebenen Element ( ) Driven member ( 10 10 ), und – eine elektrische Erregervorrichtung ( ), And - an electrical excitation means ( 24 24 ) als Spannungsquelle zur Anregung der Generatoren ( ) (As a power source for the excitation of the generators 3 3 , . 4 4 ), wobei entweder die Erregerelektroden ( ), Wherein either the excitation electrodes ( 5 5 , . 5a 5a , . 5b 5b ) oder die allgemeinen Elektroden ( ) Or the general electrodes ( 6 6 ) der Generatoren ( () Of the generators 3 3 , . 4 4 ) direkt mit einem ersten Ausgang ( ) Directly (to a first output 25 25 ) der elektrischen Erregervorrichtung ( () Of the electrical excitation device 24 24 ) verbunden sind, wobei die verbleibenden und nicht mit dem ersten Ausgang ( ) Are connected, the remaining and not (with the first output 25 25 ) der elektrischen Erregervorrichtung ( () Of the electrical excitation device 24 24 ) verbundenen allgemeinen Elektroden ( ) Generally connected electrodes ( 6 6 ) oder Erregerelektroden ( () Or excitation electrodes 5 5 , . 5a 5a , . 5b 5b ) der Generatoren ( () Of the generators 3 3 , . 4 4 ) über elektrische Regelwiderstände ( ) (Via electrical variable resistors 29 29 , . 30 30 ) mit einem zweiten Ausgang ( ) (A second output 26 26 ) der elektrischen Erregervorrichtung ( () Of the electrical excitation device 24 24 ) verbunden sind, wobei der Ultraschallmotor (M) einen Regler ( ) Are connected, wherein the ultrasonic motor (M) has a controller ( 69 69 ) für die Bewegungsgeschwindigkeit oder für die Lage des angetriebenen Elements ( ) (For the movement speed or of the position of the driven member 10 10 ) umfasst und wobei Steuereingänge ( ) And wherein control inputs ( 31 31 , . 32 32 ) der Regelwiderstände mit dem Regler ( ) Of the variable resistors with the control ( 69 69 ) für die Bewegungsgeschwindigkeit oder für die Lage des angetriebenen Elements ( ) (For the movement speed or of the position of the driven member 10 10 ) verbunden sind. ) are connected.
  3. Ultraschallmotor (M) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Erregervorrichtung ( An ultrasonic motor (M) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical exciter device ( 24 24 ) eine Amplituden-Nachstimmeinrichtung ( ) An amplitude retuning ( 74 74 ) zur Nachstimmung der Amplitude der Erregerspannung Ue umfasst. ) Includes retuning to the amplitude of the excitation voltage Ue.
  4. Ultraschallmotor (M) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuereingang ( An ultrasonic motor (M) according to claim 3, characterized in that a control input ( 75 75 ) der Amplituden-Nachstimmeinrichtung ( () Of the amplitude retuning 74 74 ) mit dem Regler ( ) (With the controller 69 69 ) für die Bewegungsgeschwindigkeit oder für die Lage des angetriebenen Elements ( ) (For the movement speed or of the position of the driven member 10 10 ) verbunden ist. ) connected is.
  5. Ultraschallmotor (M) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelwiderstände ( An ultrasonic motor (M) according to one of the preceding claims, characterized in that the variable resistors ( 29 29 , . 30 30 ) als digital gesteuerte Widerstände, als Bipolar- oder Feldeffekttransistoren mit parallel geschalteten Dioden oder als Optokoppler ausgeführt sind. ) Are constructed as digitally controlled resistors as a bipolar or field effect transistors having parallel-connected diodes or as an optocoupler.
  6. Ultraschallmotor (M) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallaktor ( An ultrasonic motor (M) according to one of the preceding claims, characterized in that the ultrasonic actuator ( 1 1 ) einen Deformationsgeber ( ) A deformation sensor ( 60 60 ) und die elektrische Erregervorrichtung ( ) And the electrical excitation device ( 24 24 ) einen Rückkopplungskreis ( ) A feedback circuit ( 61 61 ) umfasst, und die elektrische Erregervorrichtung ( ), And the electrical excitation device ( 24 24 ) einen Frequenzregler für die elektrische Erregerspannung Ue bildet. ) Forms a frequency controller for the electrical excitation voltage Ue.
  7. Ultraschallmotor (M) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationsgeber ( An ultrasonic motor (M) according to claim 6, characterized in that the deformation sensor ( 60 60 ) aus wenigstens einer an dem Ultraschallaktor ( () Of at least one of the ultrasonic actuator 1 1 ) angeordneten Zusatzelektrode oder aus wenigstens einem an dem Ultraschallaktor ( ) Arranged additional electrode or at least one of the ultrasonic actuator ( 1 1 ) angeordneten zusätzlichen Piezoelement gebildet ist. ) Arranged additional piezoelectric element is formed.
  8. Ultraschallmotor (M) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallmotor (M) einen Geber ( An ultrasonic motor (M) according to one of the preceding claims, characterized in that the ultrasonic motor (M) a timer ( 13 13 ) für die Bewegungsgeschwindigkeit oder für die Lage des angetriebenen Elements ( ) (For the movement speed or of the position of the driven member 10 10 ) aufweist. ) having.
  9. Ultraschallmotor (M) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler ( An ultrasonic motor (M) according to one of claims 2 to 7, characterized in that the regulator ( 69 69 ) für die Bewegungsgeschwindigkeit oder für die Lage des angetriebenen Elements ( ) (For the movement speed or of the position of the driven member 10 10 ) als PID-Regler ausgeführt ist. ) Is designed as a PID controller.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallmotors (M) mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Generator ( A method of operating an ultrasonic motor (M) having at least a first and a second generator ( 3 3 , . 4 4 ) zur Bewegung eines angetriebenen Elements ( ) (For moving a driven member 10 10 ), die jeweils durch zumindest eine Erregerelektrode ( ) Which (in each case by at least one excitation electrode, 5 5 , . 5a 5a , . 5b 5b ) und zumindest eine allgemeine Elektrode ( ) And at least one common electrode ( 6 6 ) und zwischen diesen Elektroden angeordnetem piezoelektrischen Material gebildet sind,, wobei das Verfahren aufweist: – Anregung der Generatoren ( ) And arranged between these electrodes are formed piezoelectric material ,, the method comprising: - (excitation of the generators 3 3 , . 4 4 ) durch eine elektrische Erregervorrichtung ( ) (By an electrical excitation device 24 24 ), wobei entweder die Erregerelektroden ( ), Wherein either the excitation electrodes ( 5 5 , . 5a 5a , . 5b 5b ) oder die allgemeinen Elektroden ( ) Or the general electrodes ( 6 6 ) der Generatoren ( () Of the generators 3 3 , . 4 4 ) direkt mit einem ersten Ausgang ( ) Directly (to a first output 25 25 ) der elektrischen Erregervorrichtung ( () Of the electrical excitation device 24 24 ) verbunden sind, wobei die verbleibenden und nicht mit dem ersten Ausgang ( ) Are connected, the remaining and not (with the first output 25 25 ) der elektrischen Erregervorrichtung ( () Of the electrical excitation device 24 24 ) verbundenen allgemeinen Elektroden ( ) Generally connected electrodes ( 6 6 ) oder Erregerelektroden ( () Or excitation electrodes 5 5 , . 5a 5a , . 5b 5b ) der Generatoren ( () Of the generators 3 3 , . 4 4 ) über elektrische Regelwiderstände ( ) (Via electrical variable resistors 29 29 , . 30 30 ) mit einem zweiten Ausgang ( ) (A second output 26 26 ) der elektrischen Erregervorrichtung ( () Of the electrical excitation device 24 24 ) verbunden sind, wobei Steuereingänge ( ) Are connected, said control inputs ( 31 31 , . 32 32 ) der Regelwiderstände ( () Of the variable resistors 29 29 , . 30 30 ) mit einer linearen Nachstimmeinrichtung ( ) (With a linear retuning 35 35 ) für die Bewegungsgeschwindigkeit oder die Lage des angetriebenen Elements ( ) (For the speed of movement or the position of the driven member 10 10 ) verbunden sind, – Erzeugung von gleichphasigen asymmetrischen akustischen Stehwellen der Generatoren ( (Generation of in-phase asymmetric acoustic standing waves generators -) are connected, 3 3 , . 4 4 ) oder Erzeugung von gegenphasigen asymmetrischen akustischen Stehwellen der Generatoren ( ) Or the production of anti-phase asymmetric acoustic standing wave generators ( 3 3 , . 4 4 ). ).
  11. Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallmotors (M) mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Generator ( A method of operating an ultrasonic motor (M) having at least a first and a second generator ( 3 3 , . 4 4 ) zur Bewegung eines angetriebenen Elements ( ) (For moving a driven member 10 10 ), die jeweils durch zumindest eine Erregerelektrode ( ) Which (in each case by at least one excitation electrode, 5 5 , . 5a 5a , . 5b 5b ) und zumindest eine allgemeine Elektrode ( ) And at least one common electrode ( 6 6 ) und zwischen diesen Elektroden angeordnetem piezoelektrischen Material gebildet sind, wobei das Verfahren aufweist: – Anregung der Generatoren ( ) And arranged between these electrodes are formed piezoelectric material, the method comprising: - (excitation of the generators 3 3 , . 4 4 ) durch eine elektrische Erregervorrichtung ( ) (By an electrical excitation device 24 24 ), wobei entweder die Erregerelektroden ( ), Wherein either the excitation electrodes ( 5 5 , . 5a 5a , . 5b 5b ) oder die allgemeinen Elektroden ( ) Or the general electrodes ( 6 6 ) der Generatoren ( () Of the generators 3 3 , . 4 4 ) direkt mit einem ersten Ausgang ( ) Directly (to a first output 25 25 ) der elektrischen Erregervorrichtung ( () Of the electrical excitation device 24 24 ) verbunden sind, wobei die verbleibenden und nicht mit dem ersten Ausgang ( ) Are connected, the remaining and not (with the first output 25 25 ) der elektrischen Erregervorrichtung ( () Of the electrical excitation device 24 24 ) verbundenen allgemeinen Elektroden ( ) Generally connected electrodes ( 6 6 ) oder Erregerelektroden ( () Or excitation electrodes 5 5 , . 5a 5a , . 5b 5b ) der Generatoren ( () Of the generators 3 3 , . 4 4 ) über elektrische Regelwiderstände ( ) (Via electrical variable resistors 29 29 , . 30 30 ) mit einem zweiten Ausgang ( ) (A second output 26 26 ) der elektrischen Erregervorrichtung ( () Of the electrical excitation device 24 24 ) verbunden sind, wobei der Ultraschallmotor (M) einen Regler ( ) Are connected, wherein the ultrasonic motor (M) has a controller ( 69 69 ) für die Bewegungsgeschwindigkeit oder für die Lage des angetriebenen Elements ( ) (For the movement speed or of the position of the driven member 10 10 ) umfasst und wobei Steuereingänge ( ) And wherein control inputs ( 31 31 , . 32 32 ) der Regelwiderstände mit dem Regler ( ) Of the variable resistors with the control ( 69 69 ) für die Bewegungsgeschwindigkeit oder für die Lage des angetriebenen Elements ( ) (For the movement speed or of the position of the driven member 10 10 ) verbunden sind, – Erzeugung von gleichphasigen asymmetrischen akustischen Stehwellen der Generatoren ( (Generation of in-phase asymmetric acoustic standing waves generators -) are connected, 3 3 , . 4 4 ) oder Erzeugung von gegenphasigen asymmetrischen akustischen Stehwellen der Generatoren ( ) Or the production of anti-phase asymmetric acoustic standing wave generators ( 3 3 , . 4 4 ). ).
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