[发明专利]驱动振动致动器的方法、振动驱动装置及机械设备

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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)。

发明内容

本发明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。

在本发明的第一方面，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。

在本发明的第二方面，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。