用于移动可动元件的表面波动马达和方法 本发明涉及一种用于利用在一个定子上的至少两个彼此面对的致动器移动可动元件的方法，电波信号被施加于至少一个致动器上，使得产生沿定子表面运动的波，借助于这个波，可动元件被移动。
本发明还涉及一种波动马达，其包括可动元件和移动装置，所述移动装置包括在定子上的至少两个彼此面对的致动器，所述致动器和至少一个发生器相连。
本发明还涉及一种要应用于这种波动马达上的移动装置以及包括至少这种类型的波动马达的组件。
在由美国专利US-B2-6331747已知的一种方法中，由两个发生器产生电波信号，所述信号被施加于两个相邻的致动器。致动器产生在定子表面内沿相同方向行进的波，借助于这个波，可动元件被移动。
在表面内产生的波也被称为表面声波，其引起定子表面的单独的颗粒发生振动。每个颗粒受到沿和表面平行的方向运动的纵波运动和沿垂直于所述表面运动的并具有90度相位差的横波运动的影响。这引起定子表面的各个颗粒地椭圆运动。由于颗粒的电运动的顶部，可动元件被移动，可动元件移动的方向和表面声波的运动方向相反。
可动元件移动的速度和纵波运动的幅值成比例，所述幅值又和施加于致动器的电波信号的电压成比例。横波运动的幅值和纵波运动的幅值具有一个固定的比。如果施加于致动器上的电压被减少，以便获得纵波运动的一个较低的幅值和可动元件的一个相应的较低的移动速度，横波运动的幅值也被减小。不过为了能够使可动元件移动，纵向的幅值应当至少等于定子表面的表面粗糙度和可动元件在定子中的弹性压痕。因此，可能获得的最小的恒定速度由要产生的定子表面粗糙度和可动元件在定子内的弹性压痕确定。
为了消除这个问题，可以用相对较大的速度间歇地移动可动元件，使得实现相对较低的平均速度。不过，这个速度不是恒定的。
此外，间歇波序列的长度应当至少等于可动元件的长度。
已知的方法的另一个缺点是，要实现的可动元件的最小位移也取决于要实现的定子表面粗糙度和可动元件在定子内的弹性压痕，因为这也决定横波运动所需的最小幅值，并因此决定纵波运动的最小幅值。
本发明的目的在于提供一种方法，其中可动元件可以精确地以相当低的速度与/或在相当短的距离上移动。
这个目的在按照本发明的方法中实现了，其中电波信号被同时施加到至少两个彼此面对的致动器上，使得在定子的表面内产生相反方向的波，两个相反方向的波在定子表面内形成一个合成波，借助于该合成波，可动元件在位于致动器之间的运动区域内移动。
同时施加的电波信号的频率可以是不同的。
同时产生的相反方向的波使颗粒沿表面移动，由相反方向的波引起的纵波运动基本上相互抵消，而横波运动被彼此放大。结果，可动元件可以用相当低的速度在相当短的距离上移动，而没有来自定子的表面粗糙度和可动元件在定子中的弹性压痕的妨碍。
因为每个颗粒的合成的椭圆运动的横向幅值超过由在表面内单独运动的波引起的横向波动的幅值，可以减少这些单独的波的幅值，直到每个颗粒的合成横向波动的幅值基本上等于定子的表面粗糙度和可动元件在定子中的弹性压痕。这使得能够利用相当小的能量在一个相当短的距离内精确地移动可动元件。
如果在一个较长的时间间隔内施加电波信号，这将引起可动元件以相当低的速度移动。
按照本发明的方法的一个实施例的特征在于，所述电波信号的幅值是不同的。
在表面内的合成波的振幅和每个颗粒的纵向波动的幅值与电波信号的幅值之间的差值成比例。因此，借助于调节不同的电波信号的幅值，便可以确定合成波的振幅。
按照本发明的方法的另一个实施例的特征在于，至少一个电波信号的幅值被改变。
通过改变至少一个电波信号的幅值，可以根据所需的可动元件的位移与/或速度改变合成波的振幅。
按照本发明的方法的另一个实施例的特征在于，所述电波信号的相位是不同的。
由于电波信号的不同的相位，在定子表面形成一个合成波，这个波具有和相位差有关的形状，因此可以实现所需的单独颗粒的波动。
按照本发明的方法的另一个实施例的特征在于，至少一个电波信号的相位被改变。
通过改变相位可以使得能够实现可动元件的任何所需的运动与/或速度。
按照本发明的方法的另一个实施例的特征在于，至少一个电波信号被间歇地驱动。
在这种情况下，可动元件的位移是当电波信号被连续地驱动时的位移的一部分。
按照本发明的方法的另一个实施例的特征在于，两个电波信号的间歇驱动的频率是不同的。
两个电波信号的间歇驱动的不同的频率使得在定子的表面内形成合成的间歇的波动，因此可以产生所需的单独颗粒的波动。
按照本发明的方法的另一个实施例的特征在于，至少一个电波信号的间歇驱动的频率被改变。
通过改变频率，可以产生可动元件的任何位移与/或速度。
按照本发明的方法的另一个实施例的特征在于，两个电波信号的间歇驱动的脉冲持续时间是不同的。
由于两个电波信号的间歇驱动的不同的脉冲持续时间，在定子表面内形成一个合成的间歇波，因此可以产生所需的单独颗粒的波动。
按照本发明的方法的另一个实施例的特征在于，至少一个电波信号的间歇驱动的脉冲持续时间被改变。
通过改变频率，可以产生任何所需的可动元件的位移与/或速度。
按照本发明的方法的另一个实施例的特征在于，至少两对相互包围90度角的相互面对的致动器产生两个合成波，借助于所述合成波，可动元件沿着平行于定子表面的两个相互垂直的方向移动。
结果，可以使可动元件以相当低的速度与/或通过相当短的距离沿两个相互垂直的方向精确地移动。
按照本发明的方法的另一个实施例的特征在于，一个测量系统确定可动元件的位置，接着利用一个处理器使测量的位置和所需的位置进行比较，此后，根据测量的位置和所需的位置之间的差值，由所述处理器把至少一个电波信号施加到致动器上。
在这种方式中，可动元件被精确地调节到所需的位置，同时测量系统检验是否已经实际达到所需的位置。在具有偏差的情况下，可以借助于处理器致动所需的一个或几个致动器，以便使可动元件进行一个附加的移动。
本发明还旨在提供一种波动马达，利用这种波动马达，可动元件可以用相当低的速度与/或通过相当短的距离被精确地移动。
这个目的是通过按照本发明的波动马达实现的，其中在定子上相互面对的致动器被同时致动，而可动元件可以在其上移动的移动区域位于可被同时致动的致动器之间。
作为可被同时致动的致动器的结果，可以在移动区域的表面内产生合成波，所述合成波使得发生具有相当小的纵向幅值和相对大的横向幅值的局部表面波动，使得可动元件可以用相当低的速度移动，或可以具有相当短的位移。
按照本发明的波动马达的另一个实施例的特征在于，所述波动马达还包括和发生器相连的处理器，以及和所述处理器相连的测量系统。
借助于所述测量系统，可以通过处理器进行关于可动元件的实际位置和所需位置的反馈，使得可以进行可动元件的精确的定位。
按照本发明的波动马达的另一个实施例的特征在于，至少两个彼此面对的致动器被设置在定子上，这些致动器对相互包围90度角。
借助于这种表面波动马达，可动元件可以在定子的整个表面上精确地移动。
本发明还涉及一种适用于这种类型的波动马达中的移动装置，借助于这种移动装置，位于定子上的可动元件可以精确地移动。
本发明还涉及一种包括至少两个波动马达的组件，其可动元件被刚性地彼此相连。
借助于这种组件，可以驱动波动马达，使得可动元件可以被略微不同的表面声波驱动。这样的效果是，因为表面声波，使得刚性连接的元件可以用与可以预期的两个速度不同的速度运动。使得所谓的粘滑现象不会形成任何障碍，由于所述粘滑现象，在相当低的速度下要克服相当大的急剧改变的摩擦系数。
此时波动马达可以在相当小的速度下沿相对方向驱动可动元件。
本发明的这些和其它的目的参照下面说明的实施例可以清楚地看出。
在附图中：
图1表示按照本发明的波动马达的第一实施例的透视图；
图2表示定子的示意的截面图，具有一个通过定子而运动的波；
图3表示在定子中的颗粒的两个单独的椭圆运动和一个由其引起的合成椭圆运动；
图4表示按照本发明的波动马达的第二实施例的透视图；以及
图5表示按照本发明的组件的平面图。
在附图中相同的元件用相同的标号表示。
图1表示一个波动马达1，其包括水平延伸的定子2和位于所述定子2上的可动元件3。定子2的上表面包括例如压电材料的薄层，具有两个致动器4，5，它们被安装在定子2的上表面的两侧上。致动器4，5例如是所谓的交叉指型变换器(IDT)。每个致动器4，5和由处理器8驱动的发生器6，7电相连。此外，测量系统9也和处理器8相连，借助于测量系统9可以确定可动元件3相对于定子2的位置。
可动元件3具有在面向定子2的一侧上的接触块10，借助于所述接触块，可动元件3置于定子2的表面上。由于球形的接触表面10，相当地限制了可动元件和定子2的接触的表面。
致动器4，5位于定子2的两侧上，同时在致动器4，5之间可以看到致动器3可以在其上方运动的移动区域13。
借助于发生器6，7可以分别对致动器4，5施加电波信号V1＝V01sin(Tt+n1)和V2＝V02sin(Tt+n2)。施加于致动器4，5上的这些电波信号使得在定子2的表面上发生表面声波。
图2表示来自致动器4的这种表面声波11。波11通过定子2的表面沿箭头P1所示的方向传播，同时引起表面的单独的颗粒振动。图2利用椭圆12示出了单独的颗粒的运动。
由于表面声波11，颗粒受到沿与L所示的方向相同或相反的方向的纵向波动，同时受到沿与T所示的方向相同或相反的方向的横向波动。横向波动相对于纵向波动具有90度的相位差，这引起沿箭头E1所示的方向的椭圆运动。如图2所示，在椭圆12的顶部附近的颗粒沿和箭头P1相反的方向移动。可动元件3的球形接触表面10处于颗粒的顶部，这些颗粒局部地被推动，所述接触表面由于颗粒的运动而移动，使得可动元件沿着致动器4的方向也是和箭头P1所示的方向相反的方向移动。
按照本发明的方法，电信号被同时施加到波动马达的致动器4，5上，所述信号使每个表面声波出现在定子2的表面内。
图3表示由单独的波动引起的一个颗粒的椭圆运动12，来自致动器4的表面声波使得在表面内发生颗粒的椭圆运动12，因此颗粒沿箭头E1所示的方向运动。由面向致动器4的致动器5产生的表面声波使得椭圆运动14强加到同一个颗粒上，使得颗粒沿箭头E2所示的方向运动。
如果两个表面声波的振幅相等，则可动元件保持静止。
现在如果，如图3所示的例子，来自致动器4的表面声波的振幅超过了来自致动器5的表面声波的振幅，椭圆运动12的横向波动和纵向波动将超过椭圆14的纵向波动和横向波动。因为各个颗粒同时受到两个椭圆的波动，这将引起由箭头E3所示的方向的椭圆运动15。纵向波动的振幅此时等于椭圆12和14的纵向波动的振幅之差，而横向波动的振幅将等于椭圆12和14的横向波动的振幅之和。由图3可以看出，纵向波动的的合成振幅相当小，而横向波动的振幅相当大。这意味着，利用这种纵向波动，将沿和箭头P1相反的方向实现可动元件3的相当小的位移。与此同时，由于横向波动的相对大的振幅，定子2的任何表面粗糙都不会引起太多的干扰。
如果要使可动元件3沿致动器5的方向移动，则施加于致动器5的电波信号的幅值将超过施加于致动器4的电波信号的幅值。
图4表示按照本发明的波动马达21的第二实施例，除去具有彼此面对的第一对致动器24，25之外，其具有两对致动器，分别为26，27和28，29，它们位于定子22上。其上设置有致动器24-29的定子22形成一个移动装置，用于位于其上并利用球形接触表面30置于定子表面22上的可动元件23。可动元件23可以在致动器24-30之间的运动区域上移动。
以和图1所示的方式同等的方式，使致动器和发生器相连，以便向致动器提供电波信号。发生器和一个处理器相连，用于以所需的方式驱动发生器。此外，一个测量系统和处理器相连。
致动器对26，27和28，29分别垂直于致动器对24，25延伸。作为驱动致动器24，25的结果，可动元件23可以沿和箭头P1指示的方向相同或相反的方向移动，而当致动器26，29被驱动时，可动元件23可以沿和箭头P2指示的方向相同或相反的方向移动。
当实现沿和由箭头P2指示的方向相同或相反的方向驱动时，当执行沿和由箭头P2指示的方向相同或相反的方向的驱动时，电波信号被同时分别施加到致动器对26，27和28，29上，与此同时，所述波动信号以参照图3所述的方式在定子22的表面内产生表面声波。这些波形成一个合成波，借助于这个合成波使可动元件23沿和箭头P2指示的方向相同或相反的方向移动。
借助于对致动器26，27施加电信号而产生沿箭头P2所示方向的合成波，并对致动器28，29施加电信号而产生沿与箭头P2所示方向相反的方向的合成波，在定子表面22内产生使可动元件23沿箭头R所示方向转动的合成波。
用这种方式，借助于处理器8，可以获得可动元件在定子22上的运动区域33内的任何所需的位置和方位。然后，借助于和处理器8相连的测量系统9，使可动元件23的实际位置和所需的位置比较，可以对致动器的驱动进行可能的校正。
图5表示按照本发明的组件40的平面图，其包括3个波动马达21’，21”，21，它们具有3个可动元件23’，23”，23。可动元件23’，23”，23由3个杆41刚性地互连。每个杆41具有相同的长度，并围住相等的角度。不过这些角度也可以是不同的。
为清楚起见，图5中未示出致动器、发生器、处理器和测量系统。
为了得到例如杆41的连接点42沿箭头P1所示的方向的精确的位移，在波动马达21’，21”，21中产生合成波，借助于这个合成波，可以使连接点42沿箭头P1，P2，R所示的方向移动。当以相当低的速度实现移动时，由波动马达产生不同的合成波，使得连接点42借助于这些合成波的组合被移动。此时连接点42的速度和单独的合成波的速度不同。结果，避免了所谓的粘滑(stick-slip)现象的危险，粘滑使得在可动元件发生移动之前要克服急剧改变的摩擦系数。在表面内已经存在的波使得这种粘滑现象不会发生。
另外，可以使定子具有3对致动器，它们彼此成60度角，或者具有另一种成对的部件，它们相互之间形成另一个所需的角度。
还可以使图5所示的组件40只具有两个波动马达代替3个波动马达。
另一种可能性是使整个定子由压电材料制成。