專利名稱：振動(dòng)致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振動(dòng)致動(dòng)器，特別是涉及一種利用振動(dòng)裝置使定子振 動(dòng)、由此對與定子接觸在一起的轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)致動(dòng)器。
背景技術(shù)：
例如，在專利文獻(xiàn)l中揭示了一種利用超聲波振動(dòng)使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的振 動(dòng)致動(dòng)器。這種振動(dòng)致動(dòng)器具有由相互重合的多個(gè)壓電元件板構(gòu)成的復(fù) 合振動(dòng)器作為振動(dòng)裝置，利用配設(shè)在復(fù)合振動(dòng)器的 一個(gè)端部上的定子對 1個(gè)轉(zhuǎn)子進(jìn)行接觸式支承。在復(fù)合振動(dòng)器的多個(gè)壓電元件板上施加驅(qū)動(dòng) 電壓，在互不相同的方向上產(chǎn)生多個(gè)振動(dòng)，與此同時(shí)，形成由這些振動(dòng) 組合而成的復(fù)合振動(dòng)，使定子產(chǎn)生振動(dòng)，由此對轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
專利文獻(xiàn)1:特開平11-220892號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖解決的課題
但是，專利文獻(xiàn)1的振動(dòng)致動(dòng)器中所存在的問題是，其利用1個(gè)復(fù) 合振動(dòng)器使l個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，因此，在試圖使多個(gè)轉(zhuǎn)子分別旋轉(zhuǎn)時(shí)，不僅 必須為每一個(gè)轉(zhuǎn)子分別設(shè)置專用的復(fù)合振動(dòng)器，而且需要對與多個(gè)轉(zhuǎn)子 分別對應(yīng)的多個(gè)復(fù)合振動(dòng)器相互獨(dú)立地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，裝置變得復(fù)雜 化。
本發(fā)明是為了解決這樣的問題而作的，其目的是提供一種能夠利用 1個(gè)振動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)多個(gè)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)致動(dòng)器。 課題解決手段
本發(fā)明的振動(dòng)致動(dòng)器具備2個(gè)定子；與2個(gè)定子分別對應(yīng)著接觸 式配置的2個(gè)轉(zhuǎn)子；l個(gè)振動(dòng)裝置，其配設(shè)在2個(gè)定子之間，產(chǎn)生由方 向互不相同的多個(gè)振動(dòng)組合而成的復(fù)合振動(dòng)，使2個(gè)定子振動(dòng)，由此對 2個(gè)轉(zhuǎn)子同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；預(yù)壓裝置，其具有不受2個(gè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角 度影響而分別通過2個(gè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心、同時(shí)具有撓曲性的牽引部件， 通過該牽引部件的張力使2個(gè)轉(zhuǎn)子相對分別對應(yīng)的定子施加預(yù)壓。 此外，本發(fā)明中所說的預(yù)壓指的是將轉(zhuǎn)子向定子方向按壓的壓力。 發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，可以獲得一種能夠利用1個(gè)振動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)多個(gè)轉(zhuǎn)子的 振動(dòng)致動(dòng)器。


圖l是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的振動(dòng)致動(dòng)器的剖視圖。
圖2是表示第1實(shí)施方式中的轉(zhuǎn)子的球體部附近的結(jié)構(gòu)的局部透視
圖。 '
圖3是表示第1實(shí)施方式中的復(fù)合振動(dòng)器的結(jié)構(gòu)的局部放大剖視圖。
圖4是表示第1實(shí)施方式中使用的復(fù)合振動(dòng)器的2對壓電元件板的 分才及方向的透一見圖。
圖5是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的振動(dòng)致動(dòng)器的動(dòng)作狀態(tài)的剖視圖。
圖6是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的振動(dòng)致動(dòng)器的動(dòng)作狀態(tài)的剖視圖。
圖7是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的振動(dòng)致動(dòng)器的剖視圖。
圖8是表示第2實(shí)施方式中的轉(zhuǎn)子的球體部附近的結(jié)構(gòu)的局部透視圖。
圖9a是表示致動(dòng)器主體以Y軸方向的1次模式(primary mode )的 撓曲振動(dòng)方式振動(dòng)時(shí)的狀態(tài)的圖。
圖9b是表示圖9a中的致動(dòng)器主體的各部分在Y軸方向的位移的圖。
圖10a是表示致動(dòng)器主體以Z軸方向的l次模式的縱向振動(dòng)方式振 動(dòng)時(shí)的狀態(tài)的圖。
圖10b是將圖10a中的致動(dòng)器主體的各部分在Z軸方向的位移變換 到Y(jié)軸方向加以表示的圖。
圖11是表示第2實(shí)施方式中的2個(gè)轉(zhuǎn)子受到方向相反的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 時(shí)的狀態(tài)的圖。
圖12是表示以Y軸方向的2次模式(secondary mode )的撓曲振動(dòng) 方式振動(dòng)的致動(dòng)器主體的各部分在Y軸方向的位移的圖。
圖13是表示第2實(shí)施方式中的2個(gè)轉(zhuǎn)子受到相同方向的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 時(shí)的狀態(tài)的圖。
圖14是將以Z軸方向的2次才莫式的縱向振動(dòng)方式振動(dòng)的致動(dòng)器主 體的各部分在Z軸方向的位移變換到Y(jié)軸方向加以表示的圖。 圖15是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的振動(dòng)致動(dòng)器的剖視圖。 圖16是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的振動(dòng)致動(dòng)器的剖視圖。 圖17是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式的振動(dòng)致動(dòng)器的剖視圖。 圖18是表示第5實(shí)施方式中使用的復(fù)合振動(dòng)器的3對壓電元件板 的分極方向的透視圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施方式。 第1實(shí)施方式.
圖1中表示了本發(fā)明的第1實(shí)施方式的振動(dòng)致動(dòng)器。該振動(dòng)致動(dòng)器 是利用超聲波振動(dòng)使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的超聲波致動(dòng)器，其包括致動(dòng)器主體1和 受到該致動(dòng)器主體1旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B。致動(dòng)器主體1具有1 個(gè)圓筒狀的復(fù)合振動(dòng)器2和分別配置在該復(fù)合振動(dòng)器2的兩端部的第1 定子3和第2定子4。這些第1定子3和第2定子4相互之間夾持著復(fù) 合振動(dòng)器2，與此同時(shí)，利用通過復(fù)合振動(dòng)器2的連接螺栓5相互連接 起來，構(gòu)成了外形呈近似圓柱狀的致動(dòng)器主體1。該致動(dòng)器主體l在其 中心軸上形成有貫穿孔la。另外，復(fù)合振動(dòng)器2上連接著用于驅(qū)動(dòng)該復(fù) 合振動(dòng)器2的驅(qū)動(dòng)電路30。
這里，為便于說明，將從第2定子4朝向第l定子3的致動(dòng)器主體 1的中心軸規(guī)定為Z軸，X軸在與Z軸的垂直方向上延伸，而Y軸則與 Z軸和X軸垂直而延伸。
第l定子3和第2定子4中，在與復(fù)合振動(dòng)器2鄰接的面相反的一 側(cè)分別形成有凹部6和7,各凹部6和7的開口端周邊部上形成有位于 XY平面上的環(huán)狀角部。第1轉(zhuǎn)子A與第1定子3的角部鄰接著配置， 同時(shí)，第2轉(zhuǎn)子B與第2定子4的角部鄰接著配置，在這種狀態(tài)下，第 1轉(zhuǎn)子A和第2轉(zhuǎn)子B經(jīng)由通過致動(dòng)器主體1的貫穿孔la的撓曲性線 部件(wire member) 8相互連接起來。
這里，第1轉(zhuǎn)子A具有球體部9和與該球體部9形成為一體的圓筒
部10,該球體部9具有直徑比第1定子3的凹部6的內(nèi)徑大的球面作為 與第1定子3的接觸面，球體部9與第1定子3的角部抵接，被支承為 可以圍繞著旋轉(zhuǎn)中心Cl自由旋轉(zhuǎn)。同樣地，第2轉(zhuǎn)子B具有球體部11 和與該球體部11形成為一體的圓筒部12,該球體部11具有直徑比第2 定子4的凹部7的內(nèi)徑大的球面作為與笫2定子4的接觸面，球體部11 與第2定子4的角部抵接，被支承為可以圍繞著旋轉(zhuǎn)中心C2自由旋轉(zhuǎn)。
設(shè)置在第1轉(zhuǎn)子A的圓筒部10內(nèi)部的收容凹部13中，其內(nèi)面固定 著支承部件14,調(diào)整螺絲15擰在支承部件14上形成的未圖示的螺絲孔 中。第1轉(zhuǎn)子A的球體部9中形成有與收容凹部13連通、用于在該球 體部9中4吏線部件8通過的通道形成空間16。
另夕卜，設(shè)置在第2轉(zhuǎn)子B的圓筒部12中的收容凹部17中收容著相 對于收容凹部17可自由滑動(dòng)地配置的彈簧承受部件18,與此同時(shí)，在 彈簧承受部件18和收容凹部17的底面之間收容著彈簧部件19。第2轉(zhuǎn) 子B的球體部11中也形成有與收容凹部17連通、用于在該球體部11 中使線部件8通過的通道形成空間20。
線部件8的一個(gè)端部固定在第1轉(zhuǎn)子A的收容凹部13內(nèi)的調(diào)整螺 絲15上，同時(shí)，通過第1轉(zhuǎn)子A的球體部9內(nèi)的通道形成空間16、致 動(dòng)器主體l的貫穿孔la和第2轉(zhuǎn)子B的球體部11內(nèi)的通道形成空間20, 另一個(gè)端部固定在第2轉(zhuǎn)子B的收容凹部17內(nèi)的彈簧承受部件18上。 這樣，第1轉(zhuǎn)子A和第2轉(zhuǎn)子B通過線部件8彼此連接起來。
這里，第2轉(zhuǎn)子B內(nèi)的彈簧部件19對彈簧承受部件18施加與收容 凹部17的底面方向相反的作用力(bias),由此使線部件8的另一個(gè)端 部繃緊，在線部件8中產(chǎn)生張力，通過該張力將2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B向其分 別對應(yīng)的致動(dòng)器主體l的定子3和4牽引，并以加壓方式接觸在一起。
另外，對第1轉(zhuǎn)子A內(nèi)的調(diào)整螺絲15進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，使該調(diào)整螺 絲15針對支承部件14的軸向位置發(fā)生變化，由此就可以通過線部件8 和彈簧承受部件18使彈簧部件19伸縮，調(diào)整線部件8中產(chǎn)生的張力的 大小。此外，利用這些調(diào)整螺絲15和支承部件14構(gòu)成了本發(fā)明的張力 調(diào)整單元。
如圖2所示，在第2轉(zhuǎn)子B的球體部11內(nèi)部形成的通道形成空間 20具有從球體部11的表面到旋轉(zhuǎn)中心C2為止而形成的狹縫狀開口 21、 將該開口 21和圓筒部12內(nèi)的收容凹部17之間連通起來的連通通道22。
開口 21形成為從旋轉(zhuǎn)中心C2開始朝向球體部9的表面的中心角度為90 度的扇形，在旋轉(zhuǎn)中心C2附近，連通通道22的一個(gè)端部與該開口 21 連通。連通通道22在與開口 21位于扇形展寬方向的兩端的一對內(nèi)部21a 和21b之中的一個(gè)內(nèi)壁21a垂直的方向、并且與另一個(gè)內(nèi)壁21b的相同 方向上延伸著在另一個(gè)端部與收容凹部17連通，在位于旋轉(zhuǎn)中心C2附 近的開口 21的一個(gè)內(nèi)壁21a和連通通道22的內(nèi)壁的邊界部形成了具有 近似90度棱角的咬合部23。
第2轉(zhuǎn)子B的球體部11配置為通道形成空間20的開口 21的至少 一部分與第2定子4的凹部7相對置，線部件8從第2轉(zhuǎn)子B的收容凹 部17內(nèi)通過連通通道22,與咬合部23接觸后偏向，通過開口21到達(dá) 第2定子4。
此外，如圖l所示，第1轉(zhuǎn)子A的球體部9內(nèi)也形成了具有與第2 轉(zhuǎn)子B的通道形成空間20相對稱的結(jié)構(gòu)的通道形成空間16，線部件8 從第1轉(zhuǎn)子A的收容凹部13內(nèi)通過通道形成空間16中的連通通道，與 位于旋轉(zhuǎn)中心C1附近的咬合部接觸后偏向，通過開口到達(dá)第2定子4。
如圖3所示，復(fù)合振動(dòng)器2具有分別位于XY平面上并且相互重合 的平板狀第1壓電元件部31和第2壓電元件部32,這些壓電元件部31 和32配置為隔著絕緣片33~35與第1定子3和第2定子4絕緣、并且 相互之間也絕緣的狀態(tài)。
復(fù)合振動(dòng)器2的第1壓電元件部31具有由分別呈圓板形狀的電極 板31a、壓電元件板31b、電極板31c、壓電元件板31d和電極板31e依 次重合而形成的結(jié)構(gòu)。同樣地，第2壓電元件部32具有由分別呈圓板 形狀的電極板32a、壓電元件板32b、電極板32c、壓電元件板32d和電 極板32e依次重合而形成的結(jié)構(gòu)。
配置在第l壓電元件部31的兩面部分的電極板31a和電極板31e、 配置在第2壓電元件部32的兩面部分的電極板32a和電極板32e分別電 氣接地。另外，從配置在第1壓電元件部31的一對壓電元件板31b和 31d之間的電極板31c、配置在第2壓電元件部32的一對壓電元件板32b 和32d之間的電極板32c分別引出端子，連接到驅(qū)動(dòng)電路30。
如圖4所示，第1壓電元件部31的一對壓電元件板31b和31d分 極為沿Y軸方向分割的兩部分具有互逆極性，分別在Z軸方向(厚度方 向)上表現(xiàn)出膨脹和收縮的相反的變形舉動(dòng)，壓電元件板31b和壓電元
件板31d配置為相互表里相反。
第2壓電元件部32的一對壓電元件板32b和32d分極為沒有被分 割為兩部分的整體沿Z軸方向(厚度方向)表現(xiàn)出膨脹或收縮的變形舉 動(dòng)，壓電元件板32b和壓電元件板32d配置為相互表里相反。
接著說明本第1實(shí)施方式的振動(dòng)致動(dòng)器的動(dòng)作。由驅(qū)動(dòng)電路30對 第1壓電元件部31的電極板31c和第2壓電元件部32的電極板32c分 別施加相位偏移90度的交流電壓，利用復(fù)合振動(dòng)器2產(chǎn)生由Y軸方向 的撓曲振動(dòng)和Z軸方向的縱向振動(dòng)組合而成的復(fù)合振動(dòng)時(shí)，在這些第1 定子3的角部和第2定子4的角部分別產(chǎn)生YZ平面內(nèi)的橢圓運(yùn)動(dòng)，因 而，如圖5和圖6所示，與第1定子3的角部以加壓方式接觸的第1轉(zhuǎn) 子A和與第2定子4的角部以加壓方式相接觸的第2轉(zhuǎn)子B分別以旋轉(zhuǎn) 中心C1和C2為中心同時(shí)受到繞X軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
如上所述，利用1個(gè)復(fù)合振動(dòng)器2產(chǎn)生復(fù)合振動(dòng)，在分別與一對定 子3和4相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子A和B的接觸部分形成橢圓運(yùn)動(dòng)，由此就能夠同 時(shí)對2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。因此，如果使用本發(fā)明的振動(dòng)致動(dòng) 器，就能夠以單純的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)用于進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的具有多個(gè)關(guān)節(jié)部的關(guān) 節(jié)機(jī)構(gòu)等，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，減輕重量。
另外，2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B通過一個(gè)公共的線部件8牽引到分別對應(yīng)的 定子3和4，因此能夠?qū)@2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B施加相互均勻的預(yù)壓，使其 以加壓式接觸到分別對應(yīng)的定子3和4。
另外，線部件8具有撓曲性，并且其結(jié)構(gòu)是接觸到第1轉(zhuǎn)子A的旋 轉(zhuǎn)中心Cl的咬合部和第2轉(zhuǎn)子B的旋轉(zhuǎn)中心C2的咬合部23而偏向， 因此不受2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B的旋轉(zhuǎn)角度的影響，線部件8總是會(huì)通過2 個(gè)轉(zhuǎn)子A和B的旋轉(zhuǎn)中心C1和C2,同時(shí)，線部件8不會(huì)沿長度方向移 動(dòng)。因此，其相對于彈簧承受部件18的收容凹部17的滑動(dòng)方向的位置 也不會(huì)改變，彈簧部件19總是保持固定的整體長度，在線部件8中產(chǎn) 生固定大小的張力，因此能夠使各轉(zhuǎn)子A和B受到的預(yù)壓力保持恒定， 不受轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的影響。
由此，能夠使由致動(dòng)器主體l的各定子3和4在相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子A和 B中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩保持恒定，能夠?qū)?個(gè)轉(zhuǎn)子A和B分別進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動(dòng)，使其流暢而穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。
另外，線部件8通過致動(dòng)器主體1和轉(zhuǎn)子A及B的內(nèi)部，彈簧部件
19收容在第2轉(zhuǎn)子B中，實(shí)現(xiàn)了小型的振動(dòng)致動(dòng)器。
進(jìn)而，通過操作第1轉(zhuǎn)子A內(nèi)的調(diào)整螺絲15，能夠調(diào)整線部件8 中產(chǎn)生的張力大小，因此能夠容易地調(diào)整2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B所受到的預(yù)壓 力。
該振動(dòng)致動(dòng)器是使用超聲波振動(dòng)的超聲波致動(dòng)器，因此既具有高扭 矩性，又能夠?qū)崿F(xiàn)不使用齒輪的驅(qū)動(dòng)。
另外，如果采用將壓電元件部31和32以及用于連接驅(qū)動(dòng)電路30 的布線等收容到致動(dòng)器主體1和轉(zhuǎn)子A及B內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，就可以使整體 更加小型化。
第2實(shí)施方式.
接著參照圖7說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式的振動(dòng)致動(dòng)器。該第2實(shí) 施方式是，形成在各轉(zhuǎn)子A和B的球體部9和11中的通道形成空間16 和20具有半圓形的開口 51和52,取代了第1實(shí)施方式中的扇形開口。
如圖8所示，第2轉(zhuǎn)子B的球體部11內(nèi)形成的開口 52形成為從球 體部11表面直到旋轉(zhuǎn)中心C2為止的狹縫狀，同時(shí)具有以旋轉(zhuǎn)中心C2 為中心的半圓形狀。在旋轉(zhuǎn)中心C2附近，連通通道22的一個(gè)端部連通 到該開口 52。連通通道22在與分別位于開口 52的半圓形直徑部的一對 內(nèi)壁52a和52b雙方垂直的方向上延伸，另一個(gè)端部連通到收容凹部17。 位于旋轉(zhuǎn)中心C2附近的開口 52的一對內(nèi)壁52a和52b與連通通道22 的內(nèi)壁的邊界部上分別形成了具有近似90度棱角的咬合部53和54。
第2轉(zhuǎn)子B的球體部11配置為開口 52的至少一部分與第2定子4 的凹部7相對置，線部件8從第2轉(zhuǎn)子B的收容凹部17內(nèi)部開始通過 連通通道22,與2個(gè)咬合部53和54的一方接觸后偏向，通過開口 52 到達(dá)第2定子4。
此外，如圖7所示，第1轉(zhuǎn)子A的球體部9內(nèi)也形成了結(jié)構(gòu)與第2 轉(zhuǎn)子B的通道形成空間20相對稱的通道形成空間16,線部件8從第1 轉(zhuǎn)子A的收容凹部13內(nèi)通過通道形成空間16中的連通通道，與位于旋 轉(zhuǎn)中心Cl附近的2個(gè)咬合部的一方接觸后偏向，通過開口 51到達(dá)第1 定子3。
這里，從驅(qū)動(dòng)電路30向第1壓電元件部31的電極板31c施加交流 電壓、使第1壓電元件部31產(chǎn)生Y軸方向的1次模式的撓曲振動(dòng)時(shí)， 第1壓電元件部31的一對壓電元件板31b和31d被分割為2份的部分
在Z軸方向上交替地重復(fù)膨脹和收縮，致動(dòng)器主體1如圖9a所示振動(dòng)。 這里，圖9b中表示圖9a的致動(dòng)器主體1的各部分在Y軸方向的位移。 根據(jù)圖9b可知，致動(dòng)器主體1的兩端部、即第1定子3的角部和第2 定子4的角部以相同相位^振動(dòng)。
另外，從驅(qū)動(dòng)電路30向第2壓電元件部32的電極板32c施加交流 電壓、使第2壓電元件部32產(chǎn)生Z軸方向的1次模式的縱向振動(dòng)時(shí)， 第2壓電元件部32的一對壓電元件板32b和32d在Z軸方向上交替地 重復(fù)膨脹和收縮，致動(dòng)器主體1如圖10a所示振動(dòng)。這里，圖10b中表 示將圖10a的致動(dòng)器主體1的各部分在Z軸方向的位移變換到Y(jié)軸方向 時(shí)的狀況。根據(jù)圖10b可知，致動(dòng)器主體1的兩端部、即第1定子3的 角部和第2定子4的角部以互逆的相位振動(dòng)。
因此，對第1壓電元件部31的電極板31c和第2壓電元件部32的 電極板32c分別施加相位偏移90度的交流電壓，利用復(fù)合振動(dòng)器2產(chǎn) 生由Y軸方向的1次模式的撓曲振動(dòng)和Z軸方向的1次模式的縱向振動(dòng) 組合而成的復(fù)合振動(dòng)時(shí)，第l定子3的角部和第2定子4的角部，因Y 軸方向的1次模式的撓曲振動(dòng)而在Y軸方向上產(chǎn)生相位相同的位移，與 此同時(shí)，因Z軸方向的1次沖莫式的縱向振動(dòng)而在Z軸方向上產(chǎn)生相位互 逆的位移，因此，如圖11所示，在這些第1定子3的角部和笫2定子4 的角部分別產(chǎn)生了在YZ面內(nèi)的方向相反的橢圓運(yùn)動(dòng)。因此，與第l定 子3的角部以加壓方式相接觸的第1轉(zhuǎn)子A和與第2定子4的角部以加 壓方式相接觸的第2轉(zhuǎn)子B分別以旋轉(zhuǎn)中心Cl和C2為中心同時(shí)受到 繞X軸的且方向相反的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
另夕卜，圖12中表示在第1壓電元件部31中產(chǎn)生了 2次模式的Y軸 方向撓曲振動(dòng)時(shí)致動(dòng)器主體1的各部分在Y軸方向的位移。根據(jù)圖12 可知，致動(dòng)器主體l的兩端部、即第1定子3的角部和第2定子4的角 部以互逆的相位纟展動(dòng)。
因此，對第1壓電元件部31的電極板31c和第2壓電元件部32的 電極板32c分別施加相位偏移90度的交流電壓，利用復(fù)合振動(dòng)器2產(chǎn) 生由Y軸方向的2次模式的撓曲振動(dòng)和Z軸方向的1次模式的縱向振動(dòng) 組合而成的復(fù)合振動(dòng)時(shí)，第1定子3的角部和第2定子4的角部因Y軸 方向的2次才莫式的撓曲振動(dòng)而在Y軸方向上產(chǎn)生相位互逆的位移，與此 同時(shí)，因Z軸方向的1次沖莫式的縱向振動(dòng)而在Z軸方向上產(chǎn)生相位互逆
的位移，因此，如圖13所示，在這些笫1定子3的角部和第2定子4 的角部分別產(chǎn)生了在YZ面內(nèi)的方向相同的橢圓運(yùn)動(dòng)。因此，與第l定 子3的角部以加壓方式相接觸的第1轉(zhuǎn)子A和與第2定子4的角部以加 壓方式相接觸的第2轉(zhuǎn)子B分別以旋轉(zhuǎn)中心Cl和C2為中心同時(shí)受到 繞X軸的且方向相同的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
因此，與第1實(shí)施方式相同，利用1個(gè)復(fù)合振動(dòng)器2產(chǎn)生復(fù)合振動(dòng)， 在與各定子3和4的相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子A和B的接觸部分形成橢圓運(yùn)動(dòng)，由 此就能夠同時(shí)對2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
另外，如上所述，通過選擇Z軸方向的縱向振動(dòng)的振動(dòng)模式和Y軸 方向的撓曲振動(dòng)的振動(dòng)模式的組合，就可以使第1轉(zhuǎn)子A和第2轉(zhuǎn)子B 分別受到方向相同或方向相反的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
此外，這里的圖14是在使第2壓電元件部32產(chǎn)生Z軸方向的2次 模式的縱向振動(dòng)時(shí)將致動(dòng)器主體1的各部分在Z軸方向的位移變換到Y(jié) 軸方向加以表示的圖。根據(jù)圖14可知，致動(dòng)器主體l的兩端部、即第1 定子3的角部和第2定子4的角部以相同的相位振動(dòng)。
因此，在產(chǎn)生了由Y軸方向的1次模式的撓曲振動(dòng)和Z軸方向的2 次模式的縱向振動(dòng)組合而成的復(fù)合振動(dòng)時(shí)，與產(chǎn)生了由Y軸方向的2次 模式的撓曲振動(dòng)和Z軸方向的1次模式的縱向振動(dòng)組合而成的復(fù)合振動(dòng) 時(shí)的情形相同，能夠使2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B在相同方向上繞X軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
此外，如上所述，第1壓電元件部31和第2壓電元件部32在Y軸 方向的撓曲振動(dòng)和Z軸方向的縱向振動(dòng)分別不僅能夠設(shè)定為1次模式或 2次模式，而且能夠設(shè)定為3次以上的振動(dòng)模式。例如，可以根據(jù)轉(zhuǎn)子 A和B或定子3和4的形狀及材質(zhì)等使用適當(dāng)次數(shù)的振動(dòng)模式。
第3實(shí)施方式.
接著參照圖15說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式的振動(dòng)致動(dòng)器。該第3 實(shí)施方式是，其使用帶彈性的線狀橡膠部件61作為轉(zhuǎn)子A和B的預(yù)壓 裝置，從而取代了第1實(shí)施方式中的線部件8和彈簧部件19。這里，支 承部件62固定在第2轉(zhuǎn)子B的收容凹部17的內(nèi)面上。橡膠部件61的 一個(gè)端部固定在第1轉(zhuǎn)子A的收容凹部13內(nèi)的調(diào)整螺絲15上，通過第 1轉(zhuǎn)子A的通道形成空間16、致動(dòng)器主體1的貫穿孔la和第2轉(zhuǎn)子B 的通道形成空間20,另一個(gè)端部固定在第2轉(zhuǎn)子B的收容凹部17內(nèi)的 支承部件62上。按照這種方式，2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B通過橡膠部件61相互
連接起來。此外，橡膠部件61被安裝成具有能夠產(chǎn)生預(yù)定張力的伸展 長度的狀態(tài)。
通過橡膠部件61的張力將2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B向致動(dòng)器主體1的分別 對應(yīng)的定子3和4牽引，以加壓方式相接觸。因此，與第1實(shí)施方式相 同，利用1個(gè)復(fù)合振動(dòng)器2就能夠使2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
由于使用一個(gè)橡膠部件61牽引2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B,因此能夠?qū)?個(gè) 轉(zhuǎn)子A和B施加相互均衡的預(yù)壓，另外，橡膠部件61總是通過旋轉(zhuǎn)中 心Cl和C2并且橡膠部件61沿長度方向的位置不會(huì)移動(dòng)，因此能夠使 各轉(zhuǎn)子A和B受到的預(yù)壓力不受旋轉(zhuǎn)的影響而保持恒定。
進(jìn)而，通過操作第1轉(zhuǎn)子A內(nèi)的調(diào)整螺絲15,能夠調(diào)整橡膠部件 61的張力大小，能夠容易地調(diào)整2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B所受到的預(yù)壓力。
此外，也可以通過使用橡膠部件61來取代第2實(shí)施方式的振動(dòng)致 動(dòng)器中的線部件8和彈簧部件19,使各轉(zhuǎn)子A和B與相應(yīng)的定子3和4 以加壓方式接觸。
第4實(shí)施方式.
接著參照圖16說明本發(fā)明的第4實(shí)施方式的振動(dòng)致動(dòng)器。該第4 實(shí)施方式使用與2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B分別對應(yīng)的2個(gè)線部件71和72,取代 了第1實(shí)施方式中的一個(gè)線部件8。這里，與第2轉(zhuǎn)子B的收容凹部n 內(nèi)同樣地，第1轉(zhuǎn)子A的收容凹部13內(nèi)收容相對于收容凹部13可自由 滑動(dòng)的彈簧承受部件73,同時(shí)收容配置在彈簧承受部件73與收容凹部 13的底面之間的彈簧部件74。
第1線部件71的一個(gè)端部固定在第1轉(zhuǎn)子A的收容凹部13內(nèi)的彈 簧承受部件73上，通過第1轉(zhuǎn)子A的通道形成空間16,另一個(gè)端部固 定在第l定子3上，利用彈簧部件74在笫l線部件71中產(chǎn)生的張力使 第1轉(zhuǎn)子A與第l定子3以加壓方式接觸。另外，第2線部件72的一 個(gè)端部固定在第2轉(zhuǎn)子A的收容凹部17內(nèi)的彈簧承受部件18上，通過 第2轉(zhuǎn)子B的通道形成空間20，另一個(gè)端部固定在第2定子4上，利用 彈簧部件19在第2線部件72中產(chǎn)生的張力使第2轉(zhuǎn)子B與第2定子4 以加壓方式接觸。
^換照這種方式，2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B分別與相對應(yīng)的定子3和4以加壓 方式相接觸。因此，與笫l實(shí)施方式相同，利用1個(gè)復(fù)合振動(dòng)器2就能 夠使2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
另外，在該笫4實(shí)施方式中，2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B分別由相對應(yīng)的2個(gè) 線部件71和72牽引到定子3和4,因此，能夠相互獨(dú)立地設(shè)定施加到 2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B上的預(yù)壓力，因此，能夠分別對這2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B上產(chǎn) 生的旋轉(zhuǎn)扭矩進(jìn)行個(gè)別調(diào)整。
這樣一來，即使在使用2個(gè)線部件71和72的情況下，2個(gè)線部件 71和72總是通過分別相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子A和B的旋轉(zhuǎn)中心Cl和C2,并且 各線部件71和72沿長度方向的位置不會(huì)移動(dòng)，因此能夠使施加到各轉(zhuǎn) 子A和B上的預(yù)壓力不受旋轉(zhuǎn)的影響而保持恒定。
此外，如果不使用線部件71和72及彈簧部件19和74,而是使用 2個(gè)具有彈性的線狀橡膠部件將各轉(zhuǎn)子A和B與相對應(yīng)的定子3和4連 接起來，也能夠〗吏2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B分別與相對應(yīng)的定子3和4以加壓方 式相接觸。
對于第2實(shí)施方式的振動(dòng)致動(dòng)器，也可以不使用一個(gè)線部件8,而 代之以使用2個(gè)線部件71和72將2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B分別與相對應(yīng)的定子 3和4連接起來，通過各線部件71和72的張力使轉(zhuǎn)子A和B與相對應(yīng) 的定子3和4以加壓方式相"l妾觸。
此外，在上述第1至第4實(shí)施方式的復(fù)合振動(dòng)器2中使用了產(chǎn)生Y 軸方向的撓曲振動(dòng)的第1壓電元件部31和產(chǎn)生Z軸方向的縱向振動(dòng)的 第2壓電元件部32，但也可以不使用這些第1壓電元件部31或第2壓 電元件部32,而代之以使用產(chǎn)生X軸方向的撓曲振動(dòng)的壓電元件部。
:勺復(fù)合振動(dòng)、或者由X軸口方向的撓曲振動(dòng)和Y 二方向二撓曲振動(dòng)組合 而成的復(fù)合振動(dòng)，能夠使2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B同時(shí)繞Y軸或繞Z軸旋轉(zhuǎn)。 第5實(shí)施方式.
接著參照圖17說明本發(fā)明的第5實(shí)施方式的振動(dòng)致動(dòng)器。該第5 實(shí)施方式在第1實(shí)施方式中具有產(chǎn)生Y軸方向的撓曲振動(dòng)的第l壓電元 件部31和產(chǎn)生Z軸方向的縱向振動(dòng)的第2壓電元件部32的復(fù)合振動(dòng)器 2中進(jìn)一步具有產(chǎn)生X軸方向的撓曲振動(dòng)的第3壓電元件部81。第3壓 電元件部81具有圖18所示的一對壓電元件板81b和81d。這一對壓電 元件板81b和81d分極為，沿X軸方向分割的兩部分具有互逆極性，分 別在Z軸方向(厚度方向)上表現(xiàn)出膨脹和收縮的相反的變形舉動(dòng)，壓 電元件板81b和壓電元件板81d配置為表里相反。此外，第3壓電元件
部81除了一對壓電元件板81b和81d之外，其余結(jié)構(gòu)與第l壓電元件 部31或第2壓電元件部32相同。
利用驅(qū)動(dòng)電路30驅(qū)動(dòng)復(fù)合振動(dòng)器2，由此產(chǎn)生由第1壓電元件部 31產(chǎn)生的Y軸方向的撓曲振動(dòng)、由第2壓電元件部32產(chǎn)生的Z軸方向 的縱向振動(dòng)、由第3壓電元件部81產(chǎn)生的X軸方向的撓曲振動(dòng)之中2 個(gè)或全部3個(gè)組合而成的復(fù)合振動(dòng)，在第1定子3的角部和第2定子4 的角部分別產(chǎn)生橢圓振動(dòng)，由此就能夠使第1轉(zhuǎn)子A和第2轉(zhuǎn)子B同時(shí) 在3維方向上自由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，也可以通過選擇振動(dòng)模式 的組合，使2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B在相同方向或相反方向旋轉(zhuǎn)。
此外，在第2至第4實(shí)施方式中也能夠使用具有3個(gè)壓電元件部31、 32、 81的復(fù)合振動(dòng)器2。
此外，在上述第1至第5實(shí)施方式中，在定子3和4的前端部位形 成了凹部6和7，轉(zhuǎn)子A和B的前端部則形成為凸?fàn)睿琷旦也可以與此相 反，使定子3和4的前端部位形成為凸?fàn)睿谵D(zhuǎn)子A和B的前端部形成 凹部。
另外，在第1至第5實(shí)施方式中，可以使2個(gè)定子3和4的分別對 應(yīng)的轉(zhuǎn)子A和B的接觸部分形成互不相同的形狀或大小，這樣就能夠使 轉(zhuǎn)子A和B產(chǎn)生大小互不相同的旋轉(zhuǎn)扭矩。
成互不相同的形狀或大小，能夠;吏轉(zhuǎn)子A和B產(chǎn)生互不相同的旋"扭矩。
此外，在上述第1至第5實(shí)施方式中，從驅(qū)動(dòng)電路30施加到各壓 電元件部的交流電壓相位偏移90度，但也可以使其產(chǎn)生不限于90度的 變化。另外，也可以改變所施加的交流電壓的電壓值。通過對交流電壓 作出各種各樣的控制，能夠控制定子3和4中產(chǎn)生的橢圓振動(dòng)。
另外，定子3和4與分別對應(yīng)的轉(zhuǎn)子A和B的接觸是角部，但并不 限于這種結(jié)構(gòu)。只要能夠傳遞橢圓運(yùn)動(dòng)，既可以是平面式接觸，也可以 是曲面式接觸，并不一定是環(huán)狀。
另外，在上述第1至第5實(shí)施方式中，也可以不使用Z軸方向的縱 向振動(dòng)、Y軸方向或X軸方向的撓曲振動(dòng)，而是代之以產(chǎn)生由相互不正 交的多個(gè)振動(dòng)組合而成的復(fù)合振動(dòng)，使2個(gè)轉(zhuǎn)子A和B旋轉(zhuǎn)。
另外，在上述個(gè)實(shí)施方式中，分別在不同的壓電元件部產(chǎn)生X軸方 向的撓曲振動(dòng)、Y軸方向的撓曲振動(dòng)、Z軸方向的縱向振動(dòng)，將振動(dòng)合
成而產(chǎn)生復(fù)合振動(dòng)，但也可以將一個(gè)壓電元件部分極為多個(gè)，對施加到 各分極電極的電壓進(jìn)行個(gè)別控制。即，可以將由相位、振幅等不同的交 流電壓合成的電壓施加到各分極電極，利用單一的壓電元件部產(chǎn)生復(fù)合振動(dòng)。
另外，在上述各實(shí)施方式中，在定子和轉(zhuǎn)子的接觸部分產(chǎn)生橢圓運(yùn) 動(dòng)，^旦也可以通過控制各軸方向的振幅以產(chǎn)生圓運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于，具備2個(gè)定子；與上述2個(gè)定子分別對應(yīng)著以接觸式配置的2個(gè)轉(zhuǎn)子；1個(gè)振動(dòng)裝置，其配設(shè)在上述2個(gè)定子之間，產(chǎn)生由方向互不相同的多個(gè)振動(dòng)組合而成的復(fù)合振動(dòng)，使上述2個(gè)定子振動(dòng)，由此對上述2個(gè)轉(zhuǎn)子同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；預(yù)壓裝置，其具有不受上述2個(gè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度影響而分別通過上述2個(gè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心、同時(shí)具有撓曲性的牽引部件，通過上述牽引部件的張力使上述2個(gè)轉(zhuǎn)子相對分別對應(yīng)的定子施加預(yù)壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)致動(dòng)器，上述牽引部件由具有彈性 的線狀橡膠部件構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)致動(dòng)器，上述預(yù)壓裝置具備用作 上述牽引部件的線部件；與上述線部件的一個(gè)端部相連、使該線部件產(chǎn) 生張力的彈簧部件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)致動(dòng)器，上述預(yù)壓裝置進(jìn)一步具備 用于調(diào)整上述牽引部件的張力的張力調(diào)整單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)致動(dòng)器，上述預(yù)壓裝置具有上述2 個(gè)轉(zhuǎn)子共用的1個(gè)上述牽引部件，上述牽引部件的一個(gè)端部與一個(gè)轉(zhuǎn)子連接，分別貫穿一個(gè)定子和上 述振動(dòng)裝置及另一個(gè)定子，另一個(gè)端部與另一個(gè)轉(zhuǎn)子連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)致動(dòng)器，上述預(yù)壓裝置具有與上述2個(gè)轉(zhuǎn)子分別相對應(yīng)的2個(gè)上述牽引部件，各牽引部件的一個(gè)端部與相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子相連接，另一個(gè)端部連接到與上述轉(zhuǎn)子相對應(yīng)的定子。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)致動(dòng)器，各轉(zhuǎn)子具有形成在與相 應(yīng)的定子相接觸的部分并且以該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心為中心的球面狀接觸 面；從上述接觸面到旋轉(zhuǎn)中心為止的開口；在旋轉(zhuǎn)中心形成的咬合部;上述牽引部件在相對于各轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心與相對應(yīng)的定子相反的 一側(cè)連接到上述定子，與上述轉(zhuǎn)子的咬合部接觸并偏向，通過上迷轉(zhuǎn)子 的開口到達(dá)所對應(yīng)的定子。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的振動(dòng)致動(dòng)器，上述開口形成為從相對應(yīng) 的轉(zhuǎn)子的上述接觸面直到旋轉(zhuǎn)中心為止的狹縫狀。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的振動(dòng)致動(dòng)器，上述開口具有從相對應(yīng)的 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心朝向上述接觸面呈扇形展開的截面形狀。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的振動(dòng)致動(dòng)器，上述開口具有以相對應(yīng)的 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心為中心的半圓形截面形狀。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)致動(dòng)器，上述振動(dòng)裝置具有由相互 層疊的多個(gè)壓電元件板構(gòu)成的復(fù)合振動(dòng)器，上述壓電元件板的層疊方向 的兩個(gè)端部上分別配置上述2個(gè)定子。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)致動(dòng)器，其進(jìn)一步具備用于驅(qū)動(dòng)上 述振動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)電路，利用上述驅(qū)動(dòng)電路，通過選擇由上述驅(qū)動(dòng)電路 產(chǎn)生的構(gòu)成上述復(fù)合振動(dòng)的多個(gè)振動(dòng)的振動(dòng)模式的組合，使上述2個(gè)轉(zhuǎn) 子受到相同方向或相反方向的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)致動(dòng)器，上述振動(dòng)裝置產(chǎn)生上述復(fù) 合振動(dòng)，在各定子的與對應(yīng)的轉(zhuǎn)子的接觸部分形成橢圓運(yùn)動(dòng)，由此對上 述2個(gè)轉(zhuǎn)子同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)致動(dòng)器，上述振動(dòng)裝置產(chǎn)生上述復(fù) 合振動(dòng)，在各定子的與對應(yīng)的轉(zhuǎn)子的接觸部分形成圓運(yùn)動(dòng)，由此對上述2個(gè)轉(zhuǎn)子同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠利用1個(gè)振動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)多個(gè)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)致動(dòng)器。2個(gè)轉(zhuǎn)子(A)和(B)利用線部件(8)的張力牽引到分別所對應(yīng)的定子(3)和(4)，形成加壓式接觸。利用復(fù)合振動(dòng)器(2)產(chǎn)生由多個(gè)振動(dòng)組合而成的復(fù)合振動(dòng)，在各定子(3)和(4)的角部形成橢圓運(yùn)動(dòng)，由此對分別與這2個(gè)定子(3)和(4)以加壓式接觸在一起的2個(gè)轉(zhuǎn)子(A)和(B)繞著各自的旋轉(zhuǎn)中心(C1)和(C2)同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
文檔編號H02N2/00GK101351954SQ20078000105
公開日2009年1月21日 申請日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月10日
發(fā)明者小寺剛史, 巖田來, 清木和夫, 石川洋彥, 高三正己 申請人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)