DE69506502T2 - Mechanischer Wanderwellenantrieb - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Wandler für eine fortschreitende mechanische Welle und insbesondere, aber nicht ausschließlich, Wandler für eine fortschreitende Ultraschallwelle.
• Die vorliegende Erfindung hat insbesondere das technische Gebiet der Kraftfahrzeuge im Auge.
• Im Rahmen der vorliegenden Erfindung deckt der Begriff "Wandler" sowohl jedes Betätigungsglied oder Antriebsglied, das ein elektrisches Eingangssignal in eine mechanische Ausgangsversetzung umwandeln kann, als auch jeden Aufnehmer ab, der eine mechanische Eingangsversetzung in ein elektrisches Ausgangssignal umwandeln kann.
• Im Rahmen der vorliegenden Erfindung versteht man weiterhin unter einem "Betätigungsglied" jede Einrichtung, die ein Nutzelement wie beispielsweise einen Zeiger, eine Scheibenwischeranlage, eine Vorrichtung zum Positionieren der Scheinwerfer usw. verstellen kann.
• Die vorliegende Erfindung findet ihre Anwendung insbesondere bei einer Betätigungsanordnung, die ein Antriebsglied umfaßt, das eine elliptische Ultraschallschwingung erzeugt.
• Im folgenden wird man sich im wesentlichen mit der Beschreibung von Antriebsgliedern gemäß der vorliegenden Erfindung befassen, ohne daß diese Beschreibung als beschränkend angesehen werden darf, und zwar in soweit, als in der bereit erwähnten Weise die Erfindung auch Aufnehmerkonstruktionen betrifft.
• Die vorliegende Erfindung findet insbesondere jedoch nicht ausschließlich ihre Anwendung bei der Verwirklichung eines Betätigungsgliedes, das einen Zeiger bezüglich einer Scala am Armaturenbrett im Inneren eines Kraftfahrzeuges verstellen kann, um dem Fahrer verschiedene Parameter bezüglich des Fahrzeuges, beispielsweise dessen Geschwindigkeit, die Maschinentemperatur, den Ölstand usw. verfügbar zu machen.
• Im Rahmen der vorliegenden Erfindung besteht der Wandler, der eine mechanische Schwingung, vorzugsweise eine Ultraschallschwingung vom elliptischen Typ, verarbeitet, vorzugsweise aus einem piezoelektrischen Antriebsglied oder einem magnetostriktiven Antriebsglied.
• Man hat bereits verschiedene piezoelektrische Antriebsglieder vorgeschlagen.
• Diese können beispielsweise aus einer Antriebszelle bestehen, die eine elliptische Ultraschallschwingung durch eine Kombination einer vertikalen Komponente und einer transversalen Komponente an einem Antriebsteil erzeugt. Das heißt genauer, daß eine derartige Grundzelle aus zwei piezoelektrischen Keramiken bestehen kann, die auf einem Halter übereinander angeordnet sind, und jeweils in einer transversalen Schwingung, d. h. in einer Scherschwingung und in einer Längsschwingung, d. h. in einer Kontraktions/Extensionsschwingung, schwingen können.
• Wenn die beiden Keramiken mit der gleichen Frequenz um die Resonanz, aber mit einer Phasenverschiebung von vorzugsweise wenigstens π/2 angeregt werden, beschreibt das freie Ende des in dieser Weise gebildeten Antriebsgliedes, das dem Halter gegenüberliegt, eine elliptische Bewegung. Diese elliptische Bewegung kann zum Versetzen eines Bauteils ausgenutzt werden, das an diesem piezoelektrischen Antriebsglied mit einer kontrollierten Kraft anliegt.
• In der Praxis können die piezoelektrischen Antriebsglieder verschiedene Ausbildungsformen haben, beispielsweise in Form eines Stabes, der aus einer Schichtung von zwei piezoelektrischen Keramiken gebildet ist, oder in Form einer Scheibe ausgebildet sein, die durch die Nebeneinanderanordnung einer großen Anzahl von piezoelektrischen Keramiken gebildet ist.
• Im Fall einer Scheibe wird diese in der Schwingungsmode einer fortschreitenden Welle angeregt, so daß diese die Form einer gewellten Scheibe annimmt. Die Drehung erfolgt über eine Roll- und Reibbewegung.
• Ein piezoelektrisches Antriebsglied für eine fortschreitende mechanische Welle, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwandt werden kann, ist beispielsweise in JEE Januar 1988, Seiten 42 bis 44 "A New Concept In motors: Ultrasonic Wave Oscillation Drive Energy" beschrieben.
• Magnetostriktive Antriebsglieder sind direkt piezoelektrischen Antriebsgliedern äquivalent. Magnetostriktive Antriebsglieder umfassen Materialien, die über ein Magnetfeld angeregt werden, während piezoelektrische Antriebsglieder Materialien umfassen, die über ein elektrisches Feld angeregt werden.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden, piezoelektrische Antriebsglieder zum Steuern von Betätigungsgliedern zu verwenden. Diese piezoelektrischen Antriebsglieder sind von besonderem Interesse, da sie ein großes Moment erzeugen.
• Piezoelektrische Antriebsglieder haben dennoch einen großen Nachteil: sie zeigen keinerlei Positionskennung und aufgrund der Tatsache, daß zwischen dem angetriebenen Bauelement und dem piezoelektrischen Antriebsglied kein Schlupf besteht, so daß die Geschwindigkeit proportional zur Amplitude der Schwingung ist, muß eine periodische Eichung des angetriebenen Bauelementes ausgeführt werden.
• Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, hat man bereits in Betracht gezogen, piezoelektrische Antriebsglieder einem Positionsfühler zuzuordnen, der beispielsweise aus einer Hall-Sonde und einer Ortungselektrode oder auch aus einem Potentiometerfühler oder einem optischen Fühler besteht. Diese Lösungen sind jedoch nicht zufriedenstellend. Sie sind mit hohen Kosten verbunden, platzraubend und wenig zuverlässig.
• In der FR-A-2685955 hat die Anmelderin bereits ein Betätigungsglied vorgeschlagen, das ein eine Ultraschall schwingung vom elliptischen Typ ausführendes Antriebsglied und ein angetriebenes Bauelement umfaßt, das in Kontakt mit dem Antriebsglied steht, bei dem darüber hinaus eine piezoempfindliche Detektorzelle in Kontakt mit dem angetriebenen Bauteil, die ein Signal liefern kann, das die empfangenen Schwingungen wiedergibt, und Einrichtungen vorgesehen sind, die eine zeitliche Verschiebung zwischen dem am Antriebsglied liegenden Anregungssignal und dem von der Detektorzelle gelieferten Signal, das eine Folge der Fortpflanzung der durch das Antriebsglied erzeugten Schwingungen im angetriebenen Bauelement ist, messen können.
• Die JP-A-05083962 beschreibt den Aufbau eines piezoelektrischen Antriebsgliedes, das einen Winkelpositionsfühler umfaßt, der über einen Vergleich der Phase zwischen einem Anregungssignal und einem am Rotor erfaßten Signal arbeitet.
• Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine neue Anordnung eines Positionsfühlers für einen Wandler für eine fortschreitende mechanische Welle vorzuschlagen, die einfach ist und es erlaubt, mit Genauigkeit die relative Position des beweglichen Elementes des Wandlers bezüglich seines festen Elementes zu erkennen.
• Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dank eines Wandlers erreicht, der ein festes Element und ein Element umfaßt, das bezüglich des festen Elementes beweglich ist, wobei das feste Element eine fortschreitende mechanische Welle erzeugen kann, die eine Wellenlänge hat, die wenigstens gleich der Amplitude der relativen mechanischen Versetzung ist, die zwischen dem festen Element und dem beweglichen Element zulässig ist, das bewegliche Element in Kontakt mit dem festen Element steht und wenigstens einen örtlich festliegenden Meßfühler umfaßt, der für die fortschreitende Welle empfindlich ist, die durch das feste Element erzeugt wird, und Einrichtungen zum Messen der Phasenver schiebung zwischen einem Signal, das mit dem am festen Element zum Erzeugen der fortschreitenden Welle liegenden Anregungssignal gekoppelt ist, und einem am Meßfühler erfaßten Signal vorgesehen sind.
• Gemäß eines nicht beschränkenden bevorzugten Ausführungsbeispiels ist das feste Element so ausgebildet, daß es eine fortschreitende mechanische Welle erzeugen kann, die eine bestimmte Wellenlänge hat.
• Bei anderen Ausbildungsformen ist das feste Element so ausgebildet, daß es eine fortschreitende mechanische Welle erzeugt, die mehrere Wellenlängen über die Erstreckung des festen Elementes hat, und zwar unter dem Vorbehalt, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die die Amplitude der relativen mechanischen Versetzung zwischen dem festen Element und dem beweglichen Element auf eine Amplitude höchstens gleich einer Wellenlänge begrenzen.
• Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich aus der Lektüre der Beschreibung im einzelnen ergeben, die im folgenden unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen gegeben wird, die nicht beschränkende Ausführungsbeispiele wiedergeben, und in denen
• - Fig. 1 eine schematische Axialschnittansicht eines piezoelektrischen Antriebsgliedes gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt,
• - Fig. 2 das Funktionsschaltbild der Steuerschaltung des Antriebsgliedes zeigt,
• - Fig. 3 eine schematische Axialschnittansicht eines piezoelektrischen Antriebsgliedes gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt,
• - Fig. 4 das Schaltbild einer Steuerschaltung dieses Antriebsgliedes gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt,
• - Fig. 5 eine schematische Axialteilschnittansicht eines Antriebsgliedes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei genauer die Einrichtungen zum Vorspannen des beweglichen Elementes zum festen Element dargestellt sind,
• - Fig. 6 eine axiale Ansicht einer Ausbildungsvariante des Antriebselementes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
• - die Fig. 7 und 8 in zwei Fig. 6 ähnlichen Ansichten Ausbildungsvarianten eines Rotors jeweils mit einem Arm und zwei Armen zeigen,
• - die Fig. 9, 10 und 11 in Querschnittsansichten einen Arm des Rotors in der Schnittebene IX-IX in Fig. 6 und verschiedene Varianten der Anlage des beweglichen Elementes am festen Element zeigen,
• - Fig. 12 in einer schematischen Ansicht den Schaltungsaufbau der piezoelektrischen Keramiken im Rahmen der vorliegenden Erfindung zeigt und
• - Fig. 13 eine Ausbildungsvariante der Steuereinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Im folgenden werden verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben, die ein Drehantriebsglied umfassen, das eine relative Versetzungsbewegung über 360º zwischen dem festen Element und dem beweglichen Element ausführen kann und mit Einrichtungen zum Anregen auf Ultraschallfrequenz versehen ist, ohne daß diese Anordnungen als beschränkend angesehen werden dürfen.
• Das piezoelektrische Antriebsglied gemäß der vorliegenden Erfindung, das in der zugehörigen Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt im wesentlichen ein Tragelement 10, ein festes Element oder einen Stator 20, der mit dem Tragelement 10 verbunden ist, und ein bewegliches Element oder einen Rotor 40.
• Das Tragelement 10 kann beispielsweise die Form einer ebenen gedruckten Schaltung haben. Die gedruckte Schaltung 10 ist mit einer hindurchgehenden Bohrung 12 versehen, in der sich eine um eine Achse O-O zentrierten Nabe 14 befin det.
• Der Stator 20 umfaßt im wesentlichen einen Ring 22, der zur Achse O-O koaxial ist und mit der Nabe 14 über einen Flansch 24 verbunden ist. Eine Scheibe 26, die gleichfalls zur Achse O-O koaxial ist, und aus Antriebselementen, vorzugsweise piezoelektrischen Antriebselementen, besteht, ist weiterhin zwischen dem Ring 22 und der gedruckten Schaltung 10 vorgesehen. Die Antriebselemente der Scheibe 26 werden von der gedruckten Schaltung 10 über geeignete Einrichtungen, beispielsweise über ein unter der Bezeichnung ZEBRA bekanntes Anschlußsystem versorgt, das eine regelmäßige Schichtung aus elastomeren Schichten abwechselnd elektrisch leitend und nicht leitend bildet.
• Der Rotor 40 umfaßt einen Kranz oder eine zur Achse O-O koaxiale Scheibe 42, die auf der oberen Außenfläche des Ringes 22 des Stators, d. h. der Statorfläche liegt, die der Scheibe 26 gegenüberliegt.
• Diese Scheibe 42 des Rotors ist starr mit einer zur Achse O-O zentrierten Welle 44 über einen Flansch 43 verbunden. Die Welle 44 ist zu den Bauelementen des Stators 20 und des Rotors 40 konzentrisch und wird über die Nabe 14 in ihrer Drehung geführt.
• Vorzugsweise spannt ein elastisches Element 50 mit einer kontrollierten Kraft den Rotor 40 zum Stator 20 vor. Bei dem in Fig. 1 schematisch und nicht beschränkend dargestellten Ausführungsbeispiel liegt dieses elastische Element 50 zwischen der gedruckten Schaltung 10, die das Tragelement des Antriebsgliedes bildet, und einem aufgeweiteten Kopf 45, der mit der Welle 44 verbunden ist.
• Der Aufbau des Antriebsgliedes, der im Vorhergehenden anhand von Fig. 1 beschrieben wurde, ist ein klassischer Aufbau, der einem Antriebsglied vom Typ einer fortschreitenden mechanischen Welle der in der genannten Druckschrift JEE beschriebenen Art vergleichbar ist. Wenn die Piezoantriebs zellen der Scheibe 26 in passender Weise von der gedruckten Schaltung 10 versorgt werden, erzeugen sie im Ring 22 des Stators eine fortschreitende Ultraschallwelle, die zu einer kontrollierten resultierenden Drehversetzung des Rotors 42 führt.
• Während bei den herkömmlichen Antriebsgliedern der Aufbau der piezoelektrischen Antriebsscheibe 26 und der entsprechende Steuerungsaufbau so ausgebildet sind, daß im Ring des Stators 22 mehrere Wellenlängen einer fortschreitenden Ultraschallwelle erzeugt werden, nämlich mit der Amplitude der relativen Versetzung, die zwischen dem Stator 22 und dem Rotor 40 zulässig ist, sind gemäß der Erfindung der Stator und der zugehörige Steuerungsaufbau so ausgebildet, daß eine fortschreitende mechanische Welle erzeugt wird, die eine Wellenlänge wenigstens gleich der Amplitude der relativen mechanischen Versetzung, die zwischen dem festen Element und dem beweglichen Element zulässig ist, nämlich beispielsweise eine einzige Wellenlänge einer fortschreitenden Ultraschallwelle im Stator 20 hat, wenn dieser über 360º drehen kann.
• Der Rotor 40 weist im übrigen einen Meßfühler 60 auf, der vorzugsweise aus einem piezoelektrischen Element oder zur Erhöhung der Genauigkeit aus mehreren piezoelektrischen Elementen besteht und für eine fortschreitende Welle empfindlich ist, die im Stator 22 erzeugt wird und sich im Rotor 40 dank der mechanischen Kontaktbereiche zwischen dem Stator und dem Rotor fortpflanzt. Der Meßfühler 60 ist am Rotor 40 vorzugsweise senkrecht zum Ring 22 des Stators angeordnet.
• Man kann beispielsweise vorsehen, einen der Anschlüsse des Meßfühlers 60 mit dem Rotor 40 zu verbinden, der seinerseits elektrisch mit der Welle 44 verbunden ist, während der zweite Anschluß des Meßfühlers 60 isoliert und mit einer Verarbeitungsschaltung, beispielsweise über eine Spiralfe der, verbunden ist, wie es schematisch in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 62 dargestellt ist. Die Spiralfeder stellt eine Verbindung mit dem Meßfühler 60 sicher, der seinerseits mit einer zugehörigen elektrischen Leiterbahn verbunden sein kann, die an der genannten gedruckten Schaltung 10 vorgesehen ist.
• Das Antriebsglied gemäß der Erfindung umfaßt weiterhin Einrichtungen zum Messen der Phasenverschiebung zwischen dem am Meßfühler 60 erfaßten Signal und einem Signal, das mit dem an den Antriebszellen 26 des festen Elementes zum Erzeugen der fortschreitenden Welle liegenden Anregungssignal gekoppelt ist.
• Das mit dem Anregungssignal gekoppelte Signal kann die Form des Anregungssignals selbst haben. Im folgenden werden jedoch weitere Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen das mit dem Anregungssignal gekoppelte Signal, das zum Messen der Phasenverschiebung benutzt wird, vom Anregungssignal verschieden ist.
• Die obere Außenfläche des Stators 20 ist der Ort einer mechanischen elliptischen Welle, die einen tangentiellen Anteil und einen normalen Anteil umfaßt. Der tangentielle Anteil sichert die Versetzung des Rotors 40. Der Meßfühler 60 erfaßt hauptsächlich die Fortpflanzung des normalen Anteils im Rotor 40.
• Ein Fachmann versteht, daß die in dieser Weise erfaßte Phasenverschiebung direkt für die relative Winkelausrichtung zwischen dem Rotor 40 und dem Stator 20 repräsentativ ist.
• Gemäß eines weiteren vorteilhaften Merkmals der Erfindung sind die Steuereinrichtungen so ausgebildet, daß sie einen Frequenzhub des an den Antriebselementen 26 liegenden Anregungssignals zum Messen der Amplitude des Signals bewirken, das am Meßfühler 60 erfaßt wird, und die Frequenz zum Ansteuern der Antriebseinrichtungen 26 auf eine Frequenz festlegen, die wenigstens im wesentlichen der maximalen Amplitude des Signals entspricht, das am Ausgang des Meßfühlers 60 erfaßt wird.
• Die in dieser Weise erhaltene Steuerfrequenz entspricht tatsächlich im wesentlichen der Resonanzfrequenz des Antriebsgliedes, die zum Erzielen einer zufriedenstellenden Versetzung des Rotors 40 optimal ist.
• In der Praxis liegt diese Frequenz vorzugsweise im Ultraschallbereich, d. h. über den hörbaren Frequenzen. Sie liegt vorzugsweise in der Größenordnung von einigen 10 kHz, beispielsweise in der Größenordnung von 40 kHz.
• In der Praxis kann man die Piezoantriebskeramik 26 in n gleiche Anregungssektoren unterteilen, die um die Achse 44 gleich verteilt sind, wobei n größer oder gleich drei ist.
• An jedem dieser Sektoren legt man Spannungen in der folgenden Form: Um = U cos (ωt + 2m π/n), wobei m irgendein Wert zwischen 0 und n-1 ist.
• Es versteht sich, daß die oben genannte Funktion durch irgendeine periodische Spannung angenähert werden kann, deren Grundperiode τ ist, wobei τ = 2 π/ω ist.
• Als nicht beschränkendes Beispiel können für n = 4 die 4 Sektoren für die Piezoantriebskeramik 26 mittels Signalen angeregt werden, die in der folgenden Tabelle 1 angegeben sind. In Fig. 2 sind die vier Sektoren unter den Bezugszeichen 260, 261, 262, 263 erkennbar. An ihnen liegen jeweils die Anregungsspannungen U0, U1, U2, U3. TABELLE 1
• Diese Anregung erzeugt eine fortschreitende Welle mit einer einzigen Wellenlänge am Stator 20/26.
• Die Piezoaufnahmekeramik 60 des Rotors 40 empfängt ein Signal mit einer Periode nahe der Periode T und der Amplitude A sowie mit Phasen 40 bezüglich des Anregungssignals, das an der Piezoantriebskeramik 26 liegt.
• Die an der Piezoaufnahmekeramik 60 empfangene Periode kann aufgrund der Drehung des Rotors 40 bezüglich des Stators 20 von der Periode des Anregungssignals sehr verschieden sein.
• Die in Fig. 2 dargestellte Steuerschaltung 70 umfaßt im wesentlichen einen Modul 72 zum Messen der Amplitude A eines Signals, das vom Meßfühler 60 ausgegeben wird, und der Phase φ dieses Signals bezüglich des genannten Signals, das mit dem Anregungssignal gekoppelt ist, einen Komparator 74 und einen Steuermodul 76. Die Messung der Phase kann mit einem numerischen Filter erfolgen, um Störungen durch Harmonische auszuschließen und die Genauigkeit zu erhöhen. Wenn die Anregungsfrequenz bekannt ist, ist es von Interesse, ein Kammfilter zu verwenden.
• Der Komparator 74 vergleicht den Einstellwert G, der an einem seiner Eingänge liegt, mit dem durch den Modul 72 gemessenen Phasenunterschied φ zwischen dem vom Meßfühler 60 ausgegebenen Signal und dem Signal, das mit dem Anregungs signal gekoppelt ist. Der Komparator 74 erzeugt an seinem Ausgang einen Wert E, der für den Unterschied zwischen dem Einstellwert G und der Phasenverschiebung φ repräsentativ ist.
• Der Steuermodul 76, der an seinem Ausgang 77 an den Meßmodul 72 ein Signal legt, das den Phasennullpunkt wiedergibt, empfängt schließlich auch das Amplitudensignal A, das vom Meßmodul 72 ausgegeben wird, sowie den Wert des Unterschiedes E, der vom Komparator 74 ausgegeben wird.
• Die Amplitude A des Signals, das vom Meßfühler 60 ausgegeben wird, ist zur Anregungsspannung U proportional. Diese Amplitude A wird indessen immer größer, wenn man sich der mechanischen Resonanzfrequenz nähert. Es ist folglich wünschenswert, sich dieser Resonanz zu nähern, um eine optimale Versetzung des Antriebsgliedes zu erhalten.
• Wie es im Vorhergehenden erwähnt wurde, bewirkt dazu der Steuermodul 76 einen Anregungsfrequenzhub an der Keramik 26, bis die maximale Amplitude A am Ausgang des Meßfühlers und am Meßmodul 72 erreicht wird.
• Es versteht sich, daß diese Einrichtungen zum Suchen der Resonanzfrequenz des Wandlers durch irgendwelche äquivalenten Einrichtungen ersetzt werden können.
• Es kann sich beispielsweise um Einrichtungen handeln, die die Abweichung des Frequenzgangs eines Meßfühlers, der am Stator oder am Rotor angebracht ist, auswerten, um den Resonanzpunkt zu bestimmen.
• Die Erfinder haben gemäß einer anderen Variante festgestellt, daß das von einer piezoelektrischen Detektorzelle am Stator, beispielsweise der Zelle 80 in Fig. 4, ausgegebene Signal einen plötzlichen Abfall in der Phase in der Nähe der Resonanzfrequenz zeigt, und zwar im typischen Fall um einen Wert, der π/2 äquivalent ist, so daß die Steuereinrichtungen den Aufbau haben können, der in Fig. 13 dargestellt ist.
• Man entnimmt Fig. 13 eine Schaltung, die
• - einen VCO 100, der die Piezozellen 26 des Stators, beispsielsweise mit sinus- und kosinusförmigen Signalen beaufschlagt,
• - ein Filter 102, das das von einer Zelle (beispielsweise der Zelle 80) am Stator erzeugte Signal empfängt und eine Phasenkorrektur an dieses Signal legt,
• - einen Phasenkomparator 104, der das vom Filter 102 ausgegebene Signal und ein Bezugssignal, beispielsweise das Ausgangssignal des VCO 100, vergleicht, und
• - einen Integrator 106 umfaßt, der die Stabilität des Kreises sicherstellt und den VCO 100 (ggf. über einen Verstärker 108) beaufschlagt.
• Eine derartige Schaltung erlaubt es, einen genauen Wert der Resonanzfrequenz aufzusuchen. Man kann anschließend das Antriebsglied auf dieser Frequenz oder auf einer benachbarten Frequenz durch Einwirken auf den VCO 100 betreiben.
• Die Phase φ, die am Ausgang des Meßmoduls 72 erzeugt wird, ist im übrigen direkt für die Position des Rotors 40 bezüglich des Stators 20 über eine vollständige Umdrehung repräsentativ, und zwar unzweideutig, da der Stator nur eine Wellenlänge für die fortschreitende Welle erzeugt.
• Zum weiteren Verständnis der Erfindung sei darauf hingewiesen, daß bei einer fortschreitenden Ultraschallwelle, die im Stator 20 erzeugt wird und drei Wellenlängen hat, eine Zweideutigkeit von nahezu einem Drittel oder zwei Drittel der Umdrehung an der Position des Rotors besteht.
• Die Phase φ erlaubt es daher, die Position des Rotors 40 mit Genauigkeit zu orten.
• Um den Rotor 40 im entgegengesetzten Sinn zu drehen, reicht es aus, die zeitliche Abfolge der Anregungen an den n Sektoren bezüglich der Tabelle 1 umzukehren, indem folglich die in der Tabelle 2 angegebene Abfolge benutzt wird. TABELLE 2
• Genauer gesagt, kann die Versorgung der piezoelektrischen Zelle 26 Gegenstand verschiedener Ausbildungsformen sein.
• Bei einem ersten Beispiel kann die Antriebszelle 26 nach den folgenden Modalitäten versorgt werden:
• i) Wenn der Phasenunterschied E am Ausgang des Komparators 74 kleiner wird, setzt der Steuermodul 76 die Amplitude der Versorgungsspannungen U0, U1, U2, Un herab, die an den n Sektoren liegen.
• ii) Wenn der Unterschied E gleich null ist, setzt man noch stärker die Amplitude U0, U1, U2, Un dieser Spannungen derart herab, daß der Rotor 40 anhält, wobei auf eine minimale Anregungsspannung geachtet wird, die eine Phasenmessung erlaubt.
• iii) Wenn der Unterschied E sein Vorzeichen ändert, nimmt man die zweite Anregungsabfolge (Tabelle 2) und erhöht man die Amplitude, damit sich der Rotor dreht.
• iv) Man nimmt dann das Arbeitsverfahren am Schritt i wieder auf.
• Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel wird die piezoelektrische Keramik 26 nach den folgenden Modalitäten versorgt:
• i) Wenn der Phasenunterschied E, der vom Komparator 74 erzeugt wird, gleich null ist, unterdrückt man die Versor gungsspannungen U0, U1, U2, Un. Die Phase wird dann nicht mehr gemessen.
• ii) Man speichert in einem Speicher den erhaltenen Phasenwert φ und
• iii) vergleicht den gespeicherten Wert φ fortlaufend mit dem Einstellwert G, der am Eingang des Steuersystems liegt.
• iv) Die Versetzung des Antriebsgliedes beginnt bei einem erneuten Anlegen der Anregungssignale U0, U1, U2, Un, wenn ein Unterschied zwischen dem Einstellwert G am Eingang und dem gespeicherten Phasenwert φ erfaßt wird.
• Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ring 22 des Stators 20 mit der Nabe 14 über einen Flansch 24 verbunden. Die Erfindung ist indessen nicht auf dieses spezielle Ausführungsbeispiel beschränkt.
• Man kann beispielsweise vorsehen, die n Sektoren der piezoelektrischen Antriebsscheibe 26 auf die elektrisch leitenden Bahnen jeweils der gedruckten Schaltung 10 mittels eines elastischen und leitenden Klebstoffes zu kleben und die Antriebsscheibe 26 an der anderen Seite, beispielsweise mittels eines festen Klebstoffes an den Ring 22 des Stators 20 zu kleben, und zwar ohne Flansch 24, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.
• Bei den Ausführungsbeispielen, die im Vorhergehenden beschrieben wurden, hat das Signal, das mit dem Anregungssignal gekoppelt ist, und als Phasenbezug für den Baustein 72 verwandt wird, die Form eines Anregungsspannungssignals, das seinerseits an den n Sektoren der Antriebsscheibe 26 liegt.
• Bei anderen Ausführungsbeispielen kann man als Nullpunkt der Phase die Phase des Anregungsstromes und nicht der Anregungsspannung oder eine Phase verwenden, die dadurch erhalten wird, daß der Anregungsstrom und die Anregungsspannung verarbeitet werden, oder auch in der Antriebsscheibe 26 des Stators einen Meßfühler vorsehen, der in Fig. 4 das Bezugszeichen 80 trägt und ein Ausgangssignal erzeugt, das die tatsächliche Schwingung des Stators wiedergibt. Das vom Meßfühler 80 ausgegebene Signal kann einerseits zum Messen der Amplitude der Schwingung, die den Frequenzhub steuert, wie es im Vorhergehenden angegeben wurde, um sich der Resonanz des Systems zu nähern, und andererseits als Phasenbezug bezüglich eines Meßfühlers 60 des Rotors verwandt werden.
• In diesem Fall sind die n piezoelektrischen Antriebssektoren vorzugsweise um die Achse des Antriebsgliedes gleich verteilt und durch gleiche Intervalle getrennt, die jeweils einem genannten Meßfühler 80 entsprechen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.
• Die Verwendung eines derartigen Meßfühlers 80 am Stator erlaubt es insbesondere, sich von dem sehr empfindlichen Abfall der Phasenverschiebung freizumachen, die zwischen der Phase des Eingangssignals und der sich daraus ergebenden mechanischen Schwingung am Stator in der Nähe der Resonanz besteht.
• Das Funktionsschaltbild der resultierenden Steuereinrichtungen ist in Fig. 4 dargestellt.
• Man erkennt in dieser Figur die n Sektoren 260, 261, 262, 263 (vier im vorliegenden Fall), die den piezoelektrischen Antriebszellen der Scheibe 26 entsprechen, sowie die Steuerspannungen U0 bis Un, die vom Ausgang des Steuermoduls 76 an diesen Sektoren liegen.
• Man erkennt insbesondere in Fig. 4 den Meßmodul 72, der einen Phasenbezug am Ausgang des Meßfühlers 80 und das vom Meßfühler 60 ausgegebene Signal empfängt. Der Meßmodul 72 legt ein Signal, das die Amplitude A wiedergibt, an den Steuermodul 76, um den Frequenzhub zu steuern, damit die Resonanz erzielt wird. Der Meßmodul 72 legt weiterhin ein Phasensignal φ an den Komparator 74, der gleichfalls den Eingangseinstellwert G empfängt und an seinem Ausgang den Unterschied E erzeugt, der am Steuermodul 76 liegt.
• Es wurde im Vorhergehenden bereits angegeben, daß der Rotor 40 vorzugsweise über elastische Einrichtungen unter einer kontrollierten Kraft am Stator 20 anliegt.
• Bei einer anderen Variante kann die Kraft, mit der der Rotor 40 am Stator 20 anliegt, über magnetische Einrichtungen gesteuert werden.
• Eine derartige Anordnung erlaubt es, jede parasitäre Kraft infolge einer Feder auszuschalten.
• Wie es schematisch in Fig. 5 dargestellt ist, kann man beispielsweise dazu eine magnetische Platte 46 am Rotor 40, beispielsweise axial einem Magneten 11 gegenüber, anordnen, der mit dem Stator 20 oder dem Tragelement 10 verbunden ist. Gegebenenfalls kann man den gesamten Rotor 40 aus einem magnetischen Material verwirklichen.
• Man kann beispielsweise einen Teil wenigstens des Stators 20 in Form eines Magneten oder aus dauermagnetischem Ferrit bilden, wobei ein Teil wenigstens des Rotors, der gegenüber angeordnet ist, auf der Grundlage eines weichmagnetischen Ferrites gebildet ist, oder umgekehrt. Bei noch einer anderen Variante kann wenigstens ein Teil des Stators aus einem dauermagnetischen Ferrit mit axialer Magnetisierung gegenüber einem ähnlichen Teil wenigstens des Rotors angeordnet sein.
• Es versteht sich, daß ggf. Gleitscheiben zwischen Rotor und Stator angeordnet sein können.
• Wie es schematisch in Fig. 6 dargestellt ist, kann der Rotor 40 nicht genau in Form eines ebenen durchgehenden Ringes, sondern in Form einer Konstruktion zur punktuellen Anlage am Ring 22 des Stators ausgebildet sein.
• Bei dem speziellen nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel, das in Fig. 6 wiedergegeben ist, ist somit ein Rotor in Form eines dreiarmigen Sternes 47 dargestellt, die an ihrem Mittelpunkt über eine Nabe 48 verbunden sind, die mit der Welle 44 gekoppelt ist, und deren Enden auf dem Ring 22 des Stators aufliegen. Die Arme 47 sind vorzugsweise um die Achse 44 gleichverteilt. Einer der Arme 47 trägt den Meßfühler 60, beispielsweise vertikal zum Stator 22. Wenn mehrere Meßfühler 60 vorgesehen sind, sind diese vorzugsweise auf verschiedenen Armen vorgesehen.
• Es versteht sich, daß die Anzahl der Arme 47 des Rotors 40 Gegenstand zahlreicher Varianten sein kann. Der Rotor 40 kann somit nur einen Arm oder auch zwei diametral gegenüberliegende Arme umfassen, wie es schematisch in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist.
• Zum Vergleich mit einem ebenen durchgehenden Kranz macht es die Verwendung von punktuellen Anlagestellen am Stator möglich, sich von Störungen zu befreien, die eine Folge von erweiterbaren Kontakten (die sich versetzen) unter dem Einfluß der Verformung des Rotors und/oder des Stators sind.
• In der Praxis kann die Kontaktstelle der Arme 47 am Stator 22 Gegenstand zahlreicher Varianten sein. Dieser Kontakt kann beispielsweise über einen Zahn, der eine ebene Außenfläche parallel zur oberen Außenfläche des Stators 22 hat, wie es in Fig. 9 dargestellt ist, über einen Zahn, der schräg bezüglich der oberen Außenfläche des Stators 22 abgeschnitten ist, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, oder auch über einen Zahn gebildet sein, der an seinem Ende abgerundet ist, wie es in Fig. 11 dargestellt ist.
• Die Nutzung von polarisierten piezoelektrischen Keramiken kann deren Schaltungsaufbau vereinfachen.
• Man weiß tatsächlich, daß zwei piezoelektrische Keramiken mit bei der Herstellung entgegengesetzter Polarisation entgegengesetzten Verformungen bei dem gleichen Anregungssignal ausgesetzt sind.
• Wie es beispielsweise in Fig. 12 dargestellt ist, in der vier Keramiken 260, 261, 262 und 263 um die Drehachse gleichverteilt sind, kann man diese Keramiken in Form eines ersten Paares von benachbarten Keramiken 260, 263 mit positiver Polarisierung und in Form eines zweiten Paares von jeweils benachbarten Keramiken 261, 262 mit entgegengesetzter negativer Polarisierung anordnen.
• Zwei diametral gegenüberliegende Sektoren, nämlich einer 263, der zu einem ersten Paar gehört, und ein anderer 261, der zum zweiten Paar gehört, werden mit einem sinusförmigen Signal zwischen dem Masseanschluß 264, der mit einer Masseelektrode 265 verbunden ist, und einem Versorgungsanschluß 266 versorgt, der den beiden Keramiken 261, 263 gemeinsam ist. Wenn die beiden Keramiken 261, 263 mit entgegengesetzten Polarisierungen mit demselben Signal versorgt werden, zeigen sie entgegengesetzte Reaktionen.
• In symmetrischer Weise können die beiden anderen diametral gegenüberliegenden Keramiken 260 und 262 mit einem kosinusförmigen Signal zwischen einem gemeinsamen Versorgungsanschluß 267 und einem Masseanschluß 264 versorgt werden. Wenn die beiden Keramiken 260, 262 mit demselben Signal versorgt werden, zeigen sie gleichfalls entgegengesetzte Verhaltensweisen aufgrund ihrer entgegengesetzten Polarisierung.
• Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, die beschrieben wurden.
• Die Erfindung ist insbesondere nicht auf die Verwendung eines Drehantriebsgliedes beschränkt. Sie kann sich auch auf die Verwendung eines Linearantriebsgliedes erstrecken.
• Wie es im Vorhergehenden angegeben wurde, findet die Erfindung ihrer Anwendung bei jeder Art eines Wandlers für eine fortschreitende Ultraschallwelle, insbesondere bei Wandlern, die piezoelektrische Zellen oder magnetostriktive Zellen umfassen.
• Die vorliegende Erfindung findet ihre Anwendung insbesondere bei der Verwirklichung von Antriebsgliedern, bei spielsweise zum Antreiben von Zeigern gegenüber Skalen, um am Armaturenbrett von Kraftfahrzeugen Informationen sichtbar zu machen. Dennoch ist sie nicht auf diesen speziellen Anwendungszweck beschränkt.
• Wie es im Vorhergehenden angegeben wurde, ist die Erfindung nicht auf die Verwirklichung eines Betätigungsgliedes oder Antriebsgliedes beschränkt, sie findet ihre Anwendung gleichfalls bei der Auslegung von Aufnehmern. In diesem Fall wird das bewegliche Element über ein externes Betätigungselement zu einer Versetzung gezwungen. Die fortschreitende mechanische Welle dient folglich nicht dazu, das bewegliche Element zu betätigen, sondern nur dazu, die Position dieses beweglichen Elementes bezüglich des festen Elementes über die Messung des Phasenunterschiedes zwischen dem Signal, das vom Meßfühler 60 ausgegeben wird, der mit dem beweglichen Element verbunden ist, und dem Signal zu erfassen, das mit dem Anregungssignal gekoppelt ist.
• Dieses Anregungssignal kann ein rechteckförmiges, sinusförmiges oder andersförmiges periodisches Signal nahe der Resonanzfrequenz sein.
• Wie es im Vorhergehenden angegeben wurde, kann bei anderen Ausbildungsformen das feste Element 20 so ausgebildet sein, daß es eine fortschreitende mechanische Welle erzeugt, die mehrere Wellenlängen hat, vorausgesetzt, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die die Amplitude der mechanischen relativen Versetzung zwischen dem festen Element 20 und dem beweglichen Element 40 auf eine Amplitude unter einer Wellenlänge beschränken.
• Wenn eine Entwicklung der Anregungsfrequenz vorherzusehen ist, ist es interessant, ein Filter mit umschaltbaren Kapazitäten bei der Erfassung der Signale zu verwenden, um bezüglich der Flanke des Filters immer an derselben Position zu sein, und zwar unabhängig von der Anregungsfrequenz.
• Vorzugsweise ist die Wellenlänge der fortschreitenden mechanischen Welle gleich einem Teilvielfachen der Länge des festen Elementes 20.
• Bei einem Drehantriebsglied kann beispielsweise das feste Element 20 so ausgebildet sein, daß es zwei Wellenlängen an seinem Außenumfang erzeugt, wenn Einrichtungen vorgesehen sind, die die Versetzung des Rotors 40 auf 180º begrenzen, oder daß sie auch drei Wellenlängen an ihrem Außenumfang erzeugt, wenn Einrichtungen vorgesehen sind, die die Versetzung des Rotors 40 auf 120º beschränken.
• Die bekannten Einrichtungen zum Begrenzen der mechanischen relativen Versetzung zwischen dem festen Element 20 und dem beweglichen Element 40 können in verschiedenen Ausbildungsformen vorliegen. Sie können beispielsweise aus mechanischen Anschlägen bestehen oder auch durch Steuereinrichtungen gebildet sein, die ihrerseits so ausgebildet sind, daß sie an das Antriebsglied Signale legen, die die mechanische Versetzung begrenzen.
• Die vorliegende Erfindung ist im übrigen nicht auf die Verwendung einer mechanischen Ultraschallwelle beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf die Verwendung von mechanischen Wellen in einem anderen Frequenzbereich.
• Der Meßfühler 60, der am Rotor angebracht ist, kann mit metallisierten elektrisch leitenden Bahnen, die auf der gedruckten Schaltung 10 vorgesehen sind, über beliebige Einrichtungen, die den im Vorhergehenden beschriebenen Einrichtungen äquivalent sind, beispielsweise über Schleifkontakte verbunden sein.
• Die verschiedenen Keramiken, beispielsweise die Keramiken 260, 261, 262, 263 können in Form von getrennten Keramiken oder auch in Form einer einzigen Keramik ausgebildet sein, die mit getrennten Versorgungsbereichen versehen ist, es ist auch eine Kombination zwischen beiden Varianten möglich.

Claims (36)

1. Wandler für eine fortschreitende mechanische Welle mit einem festen Element (20) und einem Element (40), das bezüglich des festen Elementes (20) beweglich ist, wobei das feste Element (20) so ausgebildet ist, daß es eine fortschreitende mechanische Welle erzeugt, das bewegliche Element (40) in einem Kontakt mit dem festen Element (20) steht und wenigstens einen örtlich festliegenden Meßfühler (60) umfaßt, der für die fortschreitende Welle empfindlich ist, die durch das feste Element (20) erzeugt wird, und der mit Einrichtungen (72) zum Messen des Phasenunterschiedes zwischen einem Signal, das mit einem Anregungssignal gekoppelt ist, das am festen Element (20) zum Erzeugen der fortschreitenden Welle liegt, und einem Signal, das am Meßfühler (60) erfaßt wird, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Element (20) so ausgebildet ist, daß es eine fortschreitende mechanische Welle erzeugt, die eine Wellenlänge hat, die wenigstens gleich der Amplitude der relativen mechanischen Versetzung ist, die zwischen dem festen Element (20) und dem beweglichen Element (40) zulässig ist.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Element (20) so ausgebildet ist, daß es über seine Länge eine fortschreitende mechanische Welle erzeugt, die eine bestimmte Wellenlänge hat.

3. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Element (20) so ausgebildet ist, daß es eine fortschreitende mechanische Welle erzeugt, die mehrere Wellenlängen hat, und zwar unter dem Vorbehalt, daß Einrichtun gen vorgesehen sind, die die Amplitude der relativen mechanischen Versetzung zwischen dem festen Element (20) und dem beweglichen Element (40) auf eine Amplitude begrenzen, die höchstens gleich einer Wellenlänge ist.

4. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der fortschreitenden mechanischen Welle gleich einem Bruchteil der Länge des festen Elementes (20) ist.

5. Wandler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die die Amplitude der relativen mechanischen Versetzung zwischen dem festen Element (20) und dem beweglichen Element (40) begrenzen, in Form von mechanischen Anschlägen ausgebildet sind.

6. Wandler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die die Amplitude der relativen mechanischen Versetzung zwischen dem festen Element (20 und dem beweglichen Element (40) begrenzen, aus Selbststeuereinrichtungen bestehen, die so ausgebildet sind, daß sie Signale an den Wandler legen, die geeignet sind, die mechanische Versetzung zu begrenzen.

7. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, das mit dem Anregungssignal gekoppelt ist, aus der Anregungssignalspannung gebildet ist, die am festen Element (20) zum Erzeugen der fortschreitenden Welle liegt.

8. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, das mit dem Anregungssignal gekoppelt ist, aus einem Signal gebildet ist, das von einem Signalgeber (80) ausgegeben wird, der am festen Teil (20) angeordnet ist.

9. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, das mit dem Anregungssignal gekoppelt ist, aus dem Strom, mit dem das feste Element zur Erzeugung der fortschreitenden Welle versorgt wird, oder aus einer Kombination des Stromes und der Spannung gebildet ist, die an diesem festen Element (20) liegen.

10. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er Steuereinrichtungen (76) umfaßt, die so ausgebildet sind, daß sie ein Signal an das feste Element (20) legen, dessen Frequenz nahe an der mechanischen Resonanzfrequenz des Systems liegt.

11. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er Einrichtungen (72, 76), die so ausgebildet sind, daß sie die Amplitude mechanischer Schwingungen des Systems messen, und Einrichtungen aufweist, die so ausgebildet sind, daß sie einen Frequenzhub des Steuersignals, das am festen Element (20) liegt, ausführen, bis über eine Annäherung eine maximale Amplitude der mechanischen Schwingungen erreicht ist.

12. Wandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der mechanischen Schwingungen über den Wert der Amplitude eines Signals gemessen wird, das von dem Meßfühler (60) ausgegeben wird, der am beweglichen Element (40) angeordnet ist.

13. Wandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der mechanischen Schwingungen des beweglichen Elementes über den Wert der Amplitude eines Signals gemessen wird, das von einem Meßfühler (80) ausgegeben wird, der am festen Element vorgesehen ist.

14. Wandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen (76) das Differential des Frequenzgangs eines Meßfühlers ausnutzen, der am festen Element (20) oder am beweglichen Element (40) angeordnet ist, um die Stelle der Resonanz zu bestimmen.

15. Wandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen eine Schaltung umfassen, die

- einen spannungsgesteuerten Oszillator, Voltage Controlled Oszillator oder VCO (100), der wenigstens eine Piezozelle (26) betreibt, die am festen Element (20) angebracht ist,

- ein Filter (102), das das Signal empfängt, daß durch eine Zelle (80) erzeugt wird, die am festen Element (20) angeordnet ist, und an dieses Signal eine Phasenkorrektur legt,

- einen Phasenkomparator (104), der das Signal, das vom Filter (102) ausgegeben wird, und ein Bezugssignal, beispielsweise das Ausgangssignal des VCO(100), vergleicht, und

- einen Integrator (106) aufweist, der die Stabilität der Schleife sicherstellt und den VCO(100) betreibt und zwar ggf. über einen dazwischen angeordneten Verstärker (108).

16. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Element (20) n Sektoren (260, 263) umfaßt, von denen jeder eine Treiberzelle aufweist, wobei n größer als oder gleich drei ist und wobei jeder Sektor eine Spannung der folgenden Form empfängt:

Um = U cos (ωτ + 2m π/n).

17. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß er Einrichtungen aufweist, die so ausge bildet sind, daß sie die zeitliche Abfolge des Anregungssignals umstellt, um die Richtung der Versetzung dieses Elementes umzukehren.

18. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß er Steuereinrichtungen umfaßt, die aus einem Modul (72), der die Amplitude eines Signals, das von einem Schwingungsmeßfühler (60, 80) ausgegeben wird, sowie die Phasenverschiebung des Signals, das von einem Meßfühler (60) ausgegeben wird, bezüglich des Signals messen kann, das mit dem Anregungssignal gekoppelt ist, einem Komparator (74), der die in dieser Weise gemessene Phasenverschiebung (P) mit einem Einstellwert (G) vergleichen kann, der am Eingang liegt, und einem Steuermodul (76) besteht, der einerseits einen Frequenzhub des Anregungssignals ausführen kann, bis durch Annäherung eine maximale Amplitude des Signals erreicht ist, das vom Schwingungsmeßfühler ausgegeben wird, und andererseits die Amplitude des Anregungssignals, das am festen Element (20) liegt, in Abhängigkeit von dem Phasenhub modulieren kann, der am Ausgang des Komparators (74) erfaßt wird.

19. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (40) in einem Punktkontakt mit dem festen Element (20) steht.

20. Wandler nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (40) im wesentlichen die Form eines Sternes mit einer Anzahl von Zacken (47) hat, die größer als oder gleich 1 ist.

21. Wandler nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßfühler (60) wenigstens an einem Ende eines der Zacken (47) des Sternes vorgesehen ist.

22. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß er magnetische Einrichtungen (11, 46) aufweist, die eine Beaufschlagung des beweglichen Elementes (40) gegen das feste Element (20) sicherstellen.

23. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß er piezoelektrische Zellen (260, 261, 262, 263) aufweist, die entgegengesetzt gepolt sind.

24. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß er ein erstes Paar von benachbarten Zellen (260, 263) der gleichen Polung und ein zweites Paar von jeweils benachbarten Zellen (261, 262) mit zueinander identischer und zum ersten Paar entgegengesetzter Polung umfaßt, wobei zwei diametral gegenüberliegende Zellen (261, 263) jeweils in jedem Paar auftreten und zwischen einem Masseanschluß (264) und einem gemeinsamen Versorgungsanschluß (266) versorgt werden, während die beiden anderen diametral einander gegenüberliegenden Zellen zwischen dem Masseanschluß (264) und einem zweiten gemeinsamen Versorgungsanschluß (267) versorgt werden.

25. Wandler nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zuerst genannten beiden diametral aneinander gegenüberliegenden Zellen (261, 263) mit einem Signal versorgt werden, das um 90º bezüglich der beiden anderen diametral gegenüberliegenden Zellen (260, 262) phasenverschoben ist.

26. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß er Steuereinrichtungen aufweist, die die folgende Arbeitsschrittabfolge ausführen können:

i) Minderung der Amplitude des Anregungssignals, das am festen Element (20) liegt, wenn der Phasenhub (E) zwischen dem Signal, das mit dem Anregungssignal gekoppelt ist, und dem Signal, das vom Meßfühler (60) erfaßt wird, abnimmt,

ii) noch stärkere Minderung der Amplitude des Anregungssignals, wenn der Phasenhub (E) gleich Null wird, wobei allerdings ein Minimum an Anregungssignal erhalten bleibt, um eine Phasenmessung zu ermöglichen,

iii) Umstellung der Abfolge des Anregungssignals, wenn der erfasste Phasenhub seinen Sinn ändert, und gleichzeitige Erhöhung der Amplitude des Anregungssignals und

iv) Wiederholung der Arbeitsvorgänge ausgehend von dem Schritt i)

27. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß er Steuereinrichtungen, die das Anregungssignal, das am festen Element (20) liegt, unterbrechen können, wenn der Phasenhub (E) zwischen dem Signal, das mit dem Anregungssignal gekoppelt ist, und dem Signal, das am Meßfühler (60) erfaßt wird, gleich Null wird, Speichereinrichtungen, die den erfaßten Phasewert (φ) ab der Ankunft des Anregungssignals speichern können, und Vergleichseinrichtungen umfaßt, die den gespeicherten Phasenwert (φ) mit einem Eingangseinstellwert (G) vergleichen können, um das am festen Element (20) liegende Signal wieder einzuführen, wenn der gespeicherte Phasewert (φ) von der am Eingang liegenden Einstellphase (G) verschieden ist.

28. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Unterteil (10) umfaßt, das einen Stator (20) trägt, der eine Scheibe (22), die über einen Flansch (24) mit einer Nabe verbunden ist, eine Unterlegscheibe (26) eines Stators, der zwischen dem Unterteil und der Unterlegscheibe angeordnet ist, und ein bewegliches Element umfaßt, das einen Rotor (42) bildet, der eine Unterlegscheibe (42) trägt, die an der Scheibe (22) des festen Elementes anliegt und über einen Flansch (43) mit einer drehbar geführten Welle (44) verbunden ist.

29. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß er ein festes Element umfaßt, das aus einer Scheibe (22) besteht, über der eine Unterlegscheibe von Statoren (26) liegt, welche einerseits an das Unterteil (10) über ein Klebemittel, vorzugsweise ein elektrisch leitendes Klebemittel und andererseits an die Scheibe des festen Elementes (22) geklebt ist.

30. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (60) mit wenigstens einem spiralförmigen elektrischen Leiter (62) verbunden ist.

31. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Stellglied oder einen Motor bildet.

32. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Meßfühler bildet.

33. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Element (20) piezoelektrische Zellen umfaßt.

34. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Element (20) magnetostriktive Zellen umfaßt, die über Magnetfeldgeneratoreinrichtungen angeregt werden.

35. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (40) in einer Drehbewegung oder einer geradlinigen Translationsbewegung geführt ist.

36. Wandler nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (260, 261, 262, 263) mit entgegengesetzter Polung, die diametral aneinander gegenüber liegen, mit dem selben Anregungssignal versorgt sind.