[发明专利]振动型致动器和振动型驱动装置

说明书

本发明涉及分别利用了振动的一种振动型致动器和一种振动型驱动装置。

对于用以产生绕多轴运动的振动型致动器，已经提出了球面振动型致动器，例如，正如在Seimitsu Kougaku Kai杂志中，Vol.61，No.3，pp.1227-1230，1995，或在NIKKEI MECHANICAL杂志中，No.5，pp.26-27，1997年4月28日，所公开的。

该球面振动型致动器可使球面活动部件(转子)在以直角相交的三个轴中绕两个轴或三个轴转动。多个振动部件(定子)，其每个均可通过利用振动(即，行波)而产生振动力，可被设置为与活动部件压接。

现在在发展中的该球面振动型致动器包括使用四个振动部件的两自由度型和使用三个振动部件的三自由度型。

由球面振动型致动器所使用的振动部件的一个实例是用以驱动摄象机自动聚焦透镜所使用的环形振动型致动器的振动部件。图16是该振动部件的透视图。振动部件19具有环形弹性部件19a，它的基底是由压电陶瓷制成的压电元件19b所制成。压电元件是由两相驱动元件制成，其具有适当的相位差(半波的奇数倍)。这些两相驱动元件是通过具有适当相位差(例如，90°)的交变信号而驱动的，使得在弹性部件19a中沿其圆周方向形成挠曲(弯曲)行波。未示出的接触部件可以通过未示出的压力装置而与弹性部件19a相接，使得接触部件和振动部件可以沿与行波方向相反的方向作相对运动。如果振动部件19被固定的话，接触部件会随着活动部件而转动。

在球面振动型致动器中，例如，在二自由度型球面振动型致动器中，如图17中所示，两对相对振动部件19绕球形活动部件2设置，用以通过将振动部件19的中心线作为转动轴而实现二自由度运动。

对于可产生绕多轴运动的振动型致动器的另一个实例，已经提出了压电操纵器，正如在1996年9月1日，在Chiba举行的第三届运动与振动控制国际会议上发表的论文中，pp.K9-K15，所描述的。在图18中示出了该压电操纵器的结构。

如图所示，压电操纵器是由振动部件19和沿轴向安装在振动部件19两端上的半球形活动部件20a和20b构成。振动部件19是由柱形弹性元件和压电元件构成。未示出的分开的电极可绕振动部件19而制成。半球形活动部件20a和20b通过固定在振动部件19上的弹簧21而相互牵引，使得振动部件20a和20b总是与振动部件19的两开口端相接。

通过将适当的交变信号提供给分开的电极以便调节通过振动部件19激励的振动，使得与振动部件19开口端相接的半球形活动部件20a和20b可通过信号振动部件19而驱动。

按照该驱动原理，在半球形活动部件20a和20b与振动部件19之间的接触点上可形成椭圆形运动。通过改变提供给每个电极的交变电压，可在多个运动平面上形成椭圆形运动，使得可以在所需方向上驱动半球形转子。

然而，由于图17所示的常用球形振动型致动器具有多个振动部件，因此存在下列缺点：

(1)由于将多个振动部件用于绕一个轴转动，因此有必要使每个振动部件具有相同的性能。

(2)由于多个振动部件是沿活动部件的圆周而设置，因此难以使致动器小型化，并且空间利用率也较差。

(3)由于要使不产生振动的另一个轴上的振动部件与活动部件压接，因此会产生转动的阻力，并且会出现效率的问题和热量产生的问题。

对于在图18中所示的具有筒形振动部件的常用振动型致动器，可以指出下列一些缺点。

(1)由于需要将对应于驱动方向的交变信号提供给在振动部件圆周区域上所形成的多个电极，所以信号对于每个电极会有所不同，并且控制会变复杂。

(2)由于将半圆形活动部件20a和20b通过弹簧21相互拉近而与柱形振动部件19压接，所以可移动区域受到限制，并且压力是不均匀的，而且难以调节。

按照本发明的一个方面，提供一种振动型致动器，其包括由振动产生装置制成的振动部件，用以在至少三个不同方向上产生振动位移，其中在振动部件和与振动部件接触的接触部件之间通过在三个方向上提供振动位移而产生在所需方向上的相对运动，用以将合成振动传递给振动部件。

本发明的目的是通过使用单个振动部件产生多自由度的驱动力。

附图的简要说明。

图1A，1B，1C和1D表示本发明的第一实施例，图1A是振动部件的透视图，图1B表示初始纵向振动形式，和图1C和1D表示次级横向振动形式；

图2A，2B，2C和2D表示本发明的第二实施例，图2A是振动部件的透视图，图2B表示初始轴向振动形式，和图2C和2D表示次级横向振动形式；