驱动振动致动器的方法、振动驱动装置及机械设备制造方法及图纸

驱动振动致动器的方法、振动驱动装置以及包括该振动驱动装置的机械设备。振动致动器包括振动元件和与弹性体压力接触的被驱动元件，振动元件包括作为机电能量转换元件的压电元件和接合至压电元件的弹性体。通过向所述压电元件施加驱动信号而在振动元件中激励驱动振动，由此使振动元件和被驱动元件相对于彼此运动。驱动振动是至少n阶振动与2n阶振动所合成的振动，n为自然数。

【技术实现步骤摘要】
驱动振动致动器的方法、振动驱动装置及机械设备
本专利技术涉及一种驱动振动致动器的方法、振动驱动装置以及配备有该振动驱动装置的机械设备，更具体地，涉及用于增加振动致动器的滑动效率从而提高振动致动器的耐久性的技术。
技术介绍
振动致动器具有这样的特征，即，使得振动致动器能够产生大的低速扭矩并且在驱动之后通过摩擦力保持其状态，其中，振动致动器使得振动元件与被驱动元件彼此压力接触并且激发振动元件的振动，从而使得振动元件与被驱动元件相对于彼此运动。通过关注这种特征，例如，在诸如单透镜反射相机的摄像设备中，振动致动器已经作为用于执行自动聚焦操作的透镜驱动马达而投入实际使用。另外，近年来，振动致动器被预期应用于其他用途。例如，振动致动器被预期应用于机器人臂的关节的驱动、机器人手的旋转驱动、成像设备的感光鼓的旋转驱动、X-Y平台在平面内的驱动等。为了将振动致动器应用于这些其他用途，要求振动致动器产生更大的扭矩并且实现更高的输出，并且另外，还强烈要求振动致动器的滑动效率提高并且耐久性提高，以抑制驱动特性随时间的降低。为了满足这些要求，必须抑制形成接触的振动元件与被驱动元件的相应接触部分之间出现不必要的滑动，从而提高滑动效率。因此，例如，对于使用弯曲振动(导致在与被驱动元件接触的驱动元件的一部分垂直的方向上位移的振动)和伸缩振动(导致在驱动被驱动元件的方向上位移的振动)作为驱动振动的振动致动器，已经提出了用于通过产生作为n阶振动和3n阶振动的合成振动的伸缩振动来减小在被驱动元件与振动元件之间出现滑动的技术(见日本专利特开No.2007-202227)。然而，很难说通过在日本专利特开No.2007-202227中描述的技术能够得到充足的滑动效率，并且因此，需要进一步的改进。另外，日本专利特开No.2007-202227中描述的技术中使用的n阶振动和3n阶振动在振动的各个固有频率之间存在较大的区别，这就导致下述问题，即，振动致动器的机械设计(结构设计)存在显著限制(小的自由度)。
技术实现思路
本专利技术提供一种驱动振动致动器的方法，该方法使得能够增大振动元件在被驱动元件上的滑动效率，从而提高耐久性，并且使得能够减少振动致动器的机械设计上的限制。在本专利技术的第一方面，提供了一种驱动振动致动器的方法，所述振动致动器包括：振动元件，所述振动元件包括机电能量转换元件和接合至所述机电能量转换元件的弹性体；以及被驱动元件，所述被驱动元件与所述弹性体形成压力接触，所述方法包括通过将驱动信号施加到机电能量转换元件而在振动元件中激励驱动振动，从而使振动元件与被驱动元件相对于彼此运动，其中，驱动振动是至少n阶振动与2n阶振动的合成振动，其中，n为自然数。在本专利技术的第二方面，提供一种振动驱动装置，包括：振动致动器和用于驱动所述振动致动器的驱动电路，其中，所述振动致动器包括：机电能量转换元件；振动元件，所述振动元件包括接合至机电能量转换元件的弹性体；以及被驱动元件，所述被驱动元件与弹性体形成压力接触，其中，驱动电路向机电能量转换元件施加驱动信号，以用于在振动元件中激励至少n阶振动与2n阶振动所合成的驱动振动，并且通过所述驱动振动使振动元件与被驱动元件相对于彼此运动，其中，n为自然数。在本专利技术的第三方面，提供一种机械设备，包括振动驱动装置，所述振动驱动装置包括：振动致动器，和用于驱动振动致动器的驱动电路，其中，振动致动器包括：机电能量转换元件；振动元件，所述振动元件包括接合至机电能量转换元件的弹性体；以及被驱动元件，所述被驱动元件与弹性体形成压力接触，其中，驱动电路向机电能量转换元件施加驱动信号，以用于在振动元件中激励至少n阶振动与2n阶振动所合成的驱动振动，并且通过所述驱动振动使振动元件与被驱动元件相对于彼此运动，其中n为自然数，并且其中，包括在振动驱动装置中的振动致动器用作驱动源。根据本专利技术，能够抑制在形成接触的振动元件与被驱动元件的相应接触部分之间出现不必要的滑动，并且因此能够在很大程度上提高振动元件在被驱动元件上的滑动效率，并且提高耐久性。另外，根据本专利技术，能够减少在机械设计上的限制，这使得容易根据使用来做出振动致动器的设计。从示例性实施例的下述描述中，本专利技术的其他特征将变得明显(参照附图)。附图说明图1是根据本专利技术第一实施例的振动驱动装置的示意性纵向截面图。图2是作为图1示出的振动致动器的部件的振动元件的透视图。图3A是用于说明振动元件如何通过在图2所示的振动元件中激励的n阶振动变形的图解。图3B是用于说明振动元件如何通过在图2所示的振动元件中激励的2n阶振动变形的图解。图4是用于说明在对比示例1和示例1至3中的每一驱动振动的振动位移的图解，所述驱动振动在图2所示的振动元件中激励。图5是用于说明由图4所示的对比示例1和示例1至3中的每一驱动振动所导致的振动元件的接触部分的进给速度的图解。图6是示出了图2中所示的振动元件的接触部分的进给速度与被驱动元件的运动速度之间的关系的第一示例的图解。图7示出了图2中所示的振动元件的接触部分的进给速度与被驱动元件的运动速度之间的关系的第二示例的图解。图8是示出了图1中出现的振动致动器的驱动相关联的固有频率与多种频率之间的关系的图解。图9是示出了用于说明在图1中出现的振动致动器的固有频率与滑动效率之间的关系的测试结果的图解。图10A是作为根据本专利技术第二实施例的振动致动器的部件的振动元件的示意性透视图。图10B是用于说明振动元件如何通过在图10A所示的振动元件中激励的n阶振动变形的图解。图10C是用于说明振动元件如何通过在图10A所示的振动元件中激励的2n阶振动变形的图解。图11A是作为根据本专利技术第三实施例的振动致动器的部件的振动元件的示意性透视图。图11B是用于说明振动元件如何通过在图11A所示的振动元件中激励的n阶振动变形的图解。图11C是用于说明振动元件如何通过在图11A所示的振动元件中激励的2n阶振动变形的图解。图12A是作为根据本专利技术第四实施例的振动致动器的部件的振动元件的示意性透视图。图12B是用于说明振动元件如何通过在图12A所示的振动元件中激励的第一振动模式中的n阶振动变形的图解。图12C是用于说明振动元件如何通过在图12A所示的振动元件中激励的第一振动模式中的2n阶振动变形的图解。图12D是用于说明振动元件如何通过在图12A所示的振动元件中激励的第二振动模式中的振动变形的图解。图13是配备有根据本专利技术实施例的振动致动器的机器人的示意性透视图。图14是配备有根据本专利技术实施例的振动致动器的彩色成像设备的内部构造的侧截面图。图15A是作为图14所示的彩色成像设备的部件的感光鼓的示意性透视图，该彩色成像设备配备有作为驱动马达的振动致动器。图15B是作为图14所示的彩色成像设备的部件的传送带的示意性局部透视图。图16A是使用图12A至图12D所示的振动元件的摄像设备的示意性俯视图。图16B是使用图12A至图12D所示的振动元件的摄像设备的示意性方框图。图17是作为使用图12A至图12D所示的振动元件的载置台设备的示例的显微镜的外观的透视图。具体实施方式现在将参照示出了本专利技术的实施例的附图详细描述本专利技术。图1是根据本专利技术第一实施例的振动驱动装置的示意性纵向截面图。振动驱动装置包括振动致动器10和驱动该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动振动致动器的方法，所述振动致动器包括振动元件，所述振动元件包括机电能量转换元件和接合至所述机电能量转换元件的弹性体，以及被驱动元件，所述被驱动元件与所述弹性体形成压力接触，所述方法包括通过将驱动信号施加到机电能量转换元件而在振动元件中激励驱动振动，从而使振动元件与被驱动元件相对于彼此运动，其中，驱动振动是至少n阶振动与2n阶振动的合成振动，其中，n为自然数。

【技术特征摘要】
2015.12.04 JP 2015-2373951.一种驱动振动致动器的方法，所述振动致动器包括振动元件，所述振动元件包括机电能量转换元件和接合至所述机电能量转换元件的弹性体，以及被驱动元件，所述被驱动元件与所述弹性体形成压力接触，所述方法包括通过将驱动信号施加到机电能量转换元件而在振动元件中激励驱动振动，从而使振动元件与被驱动元件相对于彼此运动，其中，驱动振动是至少n阶振动与2n阶振动的合成振动，其中，n为自然数。2.根据权利要求1所述的方法，其中，n阶振动和2n阶振动二者都是弯曲振动。3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过所述驱动振动使弹性体的与被驱动元件形成接触的接触部分执行椭圆运动；并且其中，使得所述椭圆运动在与被驱动元件的驱动方向相同的方向上的速度的绝对值的最大值小于所述椭圆运动在与所述驱动方向相反的方向上的速度的绝对值的最大值。4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将2n阶振动的固有频率设置为n阶振动的固有频率的大约两倍，来激励所述两个振动。5.根据权利要求4所述的方法，其中，2n阶振动的固有频率被设置为n阶振动的固有频率的1.85倍至2.30倍。6.一种振动驱动装置，包括：振动致动器；和用于驱动所述振动致动器的驱动电路，其中，所述振动致动器包括：机电能量转换元件，振动元件，所述振动元件包括接合至机电能量转换元件的弹性体，以及被驱动元件，所述被驱动元件与弹性体形成压力接触，其中，驱动电路向机电能量转换元件施加驱动信号，以用于在振动元件中激励至少n阶振动与2n阶振动所合成的驱动振动，并且通过所述驱动振动使振动元件与被驱动元件相对于彼此运动，其中，n为自然数。7.根据权利要求6所述的振动驱动装置，其中，n阶振动和2n阶振动二者都是弯曲振动。8.根据权利要求6所述的振动驱动装置，其中，通过所述驱动振动使弹性体的与被驱动元件形成接触的接触部分执行椭圆运动；并且其中，使得所述椭圆运动在与被驱动元件的驱动方向相同的方向上的速度的绝对值的最大值小于所述椭圆运动在与所述驱动方向相反的方向上的速度的绝对值的最大值。9.根据权利要求6所述的振动驱动装置，其中，2n阶振动的固有频率为n阶振动的固有频率的大约两倍。10.根据权利要求9所述的振动驱动装置，其中，2n阶振动的固有频率为n阶振动的固有频率的1.85倍至2.30倍。11.根据权利要求6所述的振动驱动装置，其中，振动致动器包括加压单元，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：土屋聪司，森敬夫，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP