(57)【要約】固定子（２）に対して移動可能な素子（３）の位置を決定する方法。固定子は、少なくとも１つの変換器（４−７）を有する。電気信号が変換器に供給され、それにより、固定子の表面において波が生成される。波の少なくとも一部分が移動可能素子により変換器に反射される。プロセッサにより、固定子に対する移動可能素子の位置が、反射された波に基づいて決定される。
2007518999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子に対して移動可能な素子の位置を決定する方法において、
該固定子は、少なくとも１つの変換器を有し、
電気信号が前記変換器上で生成され、それにより、前記固定子の表面において進行する波が生成される方法であって、
前記波の少なくとも一部分が前記移動可能素子により前記変換器に反射され、
前記固定子に対する前記移動可能素子の位置は、前記反射された波に基づいてプロセッサにより決定されることを特徴とする方法。
【請求項２】
少なくとも２つの変換器が設けられ、
第１の変換器により前記移動可能素子を移動させるための波が生成され、
第２の変換器により前記移動可能素子の位置を決定するための波が生成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の変換器により生成される波の周波数は、前記第２の変換器により生成される波の周波数とは異なることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
少なくとも２つの変換器により前記移動可能素子の位置を決定するための波が生成され、
該波は、互いに横断するよう前記固定子の表面において進行することを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか一項記載の方法。
【請求項５】
前記移動可能素子は、少なくとも２つの変換器の間に配置され、
前記移動可能素子の位置は、該２つの変換器により決定されることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
固定子に対し移動可能な素子を有する波動モータにおいて、
該固定子は、少なくとも１つの変換器を有し、
該少なくとも１つの変換器により前記固定子の表面において波が生成可能である波動モータであって、
動作時に、前記固定子に対する前記移動可能素子の位置が、前記移動可能素子により反射された波からプロセッサにより決定可能であることを特徴とする波動モータ。
【請求項７】
少なくとも２つの変換器が設けられ、
第１の変換器は、前記移動可能素子の移動のための波を生成し、
第２の変換器は、前記移動可能素子の位置を決定するための波を生成することを特徴とする請求項６記載の波動モータ。
【請求項８】
前記移動可能素子の位置を決定するための波は、少なくとも２つの変換器により生成可能であり、
該波は、動作時に、前記固定子の表面において互いに横断するよう進行することを特徴とする請求項７又は８記載の波動モータ。
【請求項９】
前記移動可能素子は、少なくとも２つの変換器の間に配置され、
前記移動可能素子の位置は、該２つの変換器により決定可能であることを特徴とする請求項７乃至９のうちいずれか一項記載の波動モータ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、固定子に対して移動可能な素子の位置を決定する方法であって、この固定子は、少なくとも１つの変換器を有し、電気信号が変換器上で生成され、それにより、固定子の表面において進行する波が生成される方法に係る。
【０００２】
本発明は更に、固定子に対して移動可能な素子を有する波動モータであって、この固定子は、少なくとも１つの変換器を有し、この変換器により固定子の表面において波が生成可能である波動モータに係る。
【０００３】
米国特許第６，３３１，７４７号から公知である方法及び波動モータでは、固定子上に位置付けられる変換器により固定子の表面において波が生成される。移動可能素子は、波により固定子の表面上を動かされる。
【０００４】
この公知の方法及び波動モータの不利点は、固定子に対する移動可能素子の位置が分からないことである。
【０００５】
固定子に対する移動可能素子の位置を決定することは、それ自体は知られている外部センサによって可能であろうが、そのようなセンサは、場所を取り、比較的高価であり、また、追加的に取り付けられなければならない構成要素を形成するという点で不利である。
【０００６】
本発明は、固定子上を動かされることが可能な素子の位置を、単純に決定する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
この目的は、本発明の方法を用いて、波の少なくとも一部分が移動可能素子により変換器に反射され、固定子に対する移動可能素子の位置が、反射された波に基づいてプロセッサにより決定されることにより達成される。
【０００８】
変換器により固定子の表面において生成された波は、既知の速度で固定子の表面を進行する。波は、既知の速度を有する音響波であり、速度は、例えば、固定子の材料及び周囲条件に依存する。波が移動可能素子に到達するとすぐに、波は完全に又は部分的に変換器に戻るよう反射される。変換器における波の発生と、変換器による移動可能素子により反射された波の記録との間の時間を、例えば、プロセッサにより、測定することにより、素子の位置を決定することが可能である。移動可能素子に対して放射波及び反射波が固定子を行き来する時間は、アクチュエータと移動可能素子との間の距離の２倍に等しい波の速度により乗算される。
【０００９】
本発明の方法では、変換器により生成された波により固定子に対して素子を移動させることも可能である。従って、変換器は、素子を移動させるためと、素子の位置を決定するためとの両方に使用される。一方で、より高い調和波は、位置を決定するために使用されることが可能である。
【００１０】
本発明の方法の１つの実施例は、少なくとも２つの変換器が設けられ、第１の変換器により移動可能素子を移動させるための波が生成され、第２の変換器により移動可能素子の位置を決定するための波が生成されることを特徴とする。
【００１１】
移動と位置の決定のために別個の変換器を使用することにより、各変換器は、その特定の機能のために最適化されることが可能であり、それにより、移動は、より正確に行われ、且つ、位置決定は、より高い分解能で行われることが可能である。
【００１２】
本発明の方法の別の実施例は、第１の変換器により生成される波の周波数は、第２の変換器により生成される波の周波数とは異なることを特徴とする。
【００１３】
異なる周波数の結果、位置決定のために生成される波は、素子を移動させるための波から簡単に区別されることが可能であり、それにより、素子の位置がより正確に決定されることが可能である。
【００１４】
変換器の位置決定用の波の周波数は、移動可能素子の移動用の周波数より高いことが好適である。というのは、より高い周波数を用いると、素子の位置がより高い分解能で決定されることが可能である。
【００１５】
本発明の方法の更なる実施例は、少なくとも２つの変換器により、移動可能素子の位置を決定するための波が生成され、該波は、互いに横断するよう固定子の表面において進行することを特徴とする。
【００１６】
移動可能素子の位置を決定するためにこのように配置される変換器により、互いに横断して延在する様々な方向における移動可能素子の位置を決定することが可能である。
【００１７】
本発明の方法の更なる実施例は、移動可能素子は、少なくとも２つの変換器の間に配置され、移動可能素子の位置は、該２つの変換器により決定されることを特徴とする。
【００１８】
このようにすると位置を決定するために使用する分解能が高くなる。
【００１９】
本発明は更に、固定子上を移動させられることが可能な素子の位置が単純に決定可能である波動モータを提供することも目的とする。
【００２０】
この目的は、本発明の波動モータにおいて、動作時に、固定子に対する移動可能素子の位置が、移動可能素子により反射された波からプロセッサにより決定可能であることにより達成される。
【００２１】
プロセッサ及び変換器により、固定子に対する素子の位置は、波の生成と反射波の登録との間の時間と、既知の波速度から決定されることが可能である。
【００２２】
固定子は、必要に応じて、素子を移動させるための波を生成するために使用することができる変換器を有するので、波動モータは比較的コンパクトである。
【００２３】
更に、このような変換器は、固定子と比較的簡単に一体にされることが可能であるので、追加の組み付け活動が必要ではない。
【００２４】
本発明の波動モータの更なる実施例は、少なくとも２つの変換器が設けられ、第１の変換器は、移動可能素子の移動のための波を生成し、第２の変換器は、移動可能素子の位置を決定するための波を生成することを特徴とする。
【００２５】
それぞれ独自の機能を有する２つの変換器を有することにより、移動可能素子の位置を正確に決定し、且つ、移動可能素子を正確に移動させることが可能である。
【００２６】
本発明の波動モータの更なる実施例は、移動可能素子の位置を決定するための波は、少なくとも２つの変換器により生成可能であり、該波は、動作時に、固定子の表面において互いに横断するよう進行することを特徴とする。
【００２７】
このように配置される変換器により、互いに横断して延在する２つの方向における移動可能素子の位置を、決定することが可能である。
【００２８】
本発明の波動モータのもう１つの実施例は、移動可能素子は、少なくとも２つの変換器の間に配置され、移動可能素子の位置は、該２つの変換器により決定可能であることを特徴とする。
【００２９】
このような配置により、移動可能素子の位置は、より高い分解能で決定可能である。
【００３０】
本発明を、図面を参照しながら更に説明する。
【００３１】
図面中、同様の構成要素部分には、同様の参照番号を付す。
【００３２】
図１は、ＸＹ面において水平方向に延在する固定子２と、固定子２上に配置される移動可能素子３とを有する波動モータ１を示す。移動可能素子３に面する固定子２の表面は、固定子２の表面の両側に位置付けられる一対の電極を有する好適には圧電材料の薄い層から構成され、これらの電極は、変換器４、５、及び６、７を形成する。変換器４、５、６、７は、例えば、いわゆるインターデジタル変換器（ＩＤＴ）である。各変換器４、５、６、７は、発電機（図示せず）に電気接続される。
【００３３】
電波信号Ｖｉ＝Ｖｏｉｓｉｎ（ωｉｔ＋φｉ）が、発電機によって各変換器４、５、６、７上に生成可能である。ここでｉは、変換器の数である。変換器４、５、６、７によって生成された電波信号は、固定子２の表面に弾性表面波を生じさせる。
【００３４】
移動可能素子３は、固定子２に面する側面に、球状接触面８を有し、これらによって、移動可能素子３は、固定子２の表面上に置かれる。
【００３５】
変換器４、６により生成された波１１、１２によって、球状接触面８、従って、素子が移動させられる。
【００３６】
変換器５、７によって生成された波９、１０は、移動可能素子３の方向に固定子２の上面を進行する。波９、１０が移動可能素子３に到達するとすぐに、波９、１０は、変換器５、７のそれぞれの方向において球状接触面８によってそれぞれ波１３、１４として完全に又は部分的に反射される。反射波１３、１４は、変換器５、７によって電波信号として記録される。変換器５、７は、プロセッサ（図示せず）に接続され、このプロセッサにより、当該の変換器５、７における波９、１０の発生と、反射波１３、１４の記録との間の時間が記録される。
【００３７】
波９、１０、１１、１２、１３、１４が圧電表面を進行する速度は、特に、材料と、圧電材料の温度といった周囲条件に依存する。
【００３８】
この波速度は、事前に既知である。次に、プロセッサが、時間と速度から移動可能素子３の位置の計算において役に立つ。
【００３９】
素子の位置は、両方の変換器５及び変換器７によって生成される波によって同時に決定されるので、位置の決定は、比較的高い分解能で行われることが可能である。
【００４０】
固定子２上の移動可能素子３の位置に基づいて、変換器４、６への電気信号は、移動可能素子３が所望の位置に動かされるよう駆動されることが可能である。
【００４１】
変換器５、７により生成される波９、１０は、変換器４、６により生成された波１１、１２とは異なりより高い周波数ｆを有することが好適である。周波数ｆが高いほど、波長λは小さくなる。変換器５、７は比較的高い周波数ｆを有する波を生成するので、波９、１０の波長λは、比較的短く、それにより、変換器５、７の寸法は、比較的小さいことが可能であり、従って、固定上に必要な表面積は小さい。更に、変換器５、７の波９、１０、１３、１４と変換器４、６の波１１、１２との間に比較的大きい周波数差を有する場合の波９、１０、１３、１４と波１１、１２との間の干渉は、実質的に移動及び測定を阻害しない。波９、１０、１３、１４の高波周波数は、移動可能素子３の移動が高い分解能で記録される点で更に有利である。
【００４２】
図２は、本発明による波動モータ２１の第２の実施例を示す。第２の実施例は、２対の変換器４、５、及び６、７以外に、４つの更なる変換器対２２と２３、２４と２５、２６と２７、更に２８と２９を有し、これらは、固定子３０上に収容される。対２２、２４と、対２４、２５は、Ｙ方向において互いに対向して位置付けられる。対２６、２７及び対２８、２９も、Ｙ方向において互いに対向して位置付けられる。対２２、２３と対２６、２７、及び、対２４、２５と対２８、２９は、Ｘ方向において並んでそれぞれ位置付けられる。移動可能素子３１は、変換器の間で固定子３０上に配置される。その上に変換器４−７、２２−２９が配置された固定子３０は、その上に配置された移動可能素子３１用の移動システムを形成する。移動可能素子は、球状接触面３２で固定子３０の表面上に置かれる。素子３１は、変換器４−７、２２−２９の間をＸ及びＹ方向の両方において固定子表面３０上を移動可能である。
【００４３】
変換器は、変換器４、５、６、７、２２、２３、２４、２５、２６、２８、２９上に電波信号を生成するために発電機に接続される。
【００４４】
素子３１は、変換器４、６を駆動することによって矢印Ｘにより示す方向に及び反対の方向に波１１、１２によって移動可能である。一方で、変換器２２、２４、２６、２８の駆動の結果、素子３１は、矢印Ｙにより示す方向に及び反対の方向に、波３５、３６、３７、３８により移動可能である。更に、変換器２２、２８及び２４、２６をそれぞれ同時に駆動することにより素子３１を矢印ＲＺにより示す方向に及び反対の方向に回転させることも可能である。
【００４５】
図１を参照して説明したのと同様に、固定子３０の表面上の素子３１の位置は、変換器５、７、２３、２５、２７、及び２９により決定可能である。
【００４６】
その場合、Ｘ方向における素子の位置は、変換器５、７により決定され、Ｙ方向及びＲＺ方向における素子の位置は、変換器２３、２５、２７、２９により決定される。
【００４７】
或いは、固定子全体を、圧電材料から形成することが可能である。
【００４８】
更に、単一の変換器により素子３を移動させ且つ素子の位置を決定することも可能である。素子を動かす波は、素子により完全に又は部分的に反射される。
【００４９】
素子を移動させ且つ素子の位置を決定するために単一の変換器のみ、又は、単一対の変換器を使用することも可能である。
【００５０】
素子を移動させるために別の移動システムを使用することも可能である。
【００５１】
正確な測定を得るために、移動の前に固定子に測定を行い、且つ、素子がまだその上に設けられていない固定子内で波が発生する間に素子の移動の測定を行うことが可能である。
これは正確な基準を与える。
【００５２】
測定の精度を上げるために、固定子の温度を測定することが可能である。というのは、波速度は、温度にも依存するからである。更に、波速度、及び、従って、固定子の温度を、対象物がアクチュエータに対して既知の位置を有する場合に測定された距離から決定することも可能である。
【００５３】
いわゆるコーム（comb）変換器又はウェッジ（wedge）変換器を適用することも可能である。
【００５４】
或いは、球状接触面８の代わりに異なる形状を使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の波動モータの第１の実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の波動モータの第２の実施例を示す斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2007518999.tif 000005
2007518999.tif 000006
2007518999.tif 000007