專利名稱：振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，存在直線驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備的超聲波電動(dòng)機(jī)。例如，日本特開平06-311765號(hào)公報(bào)論述了 一種 超聲波電動(dòng)4凡，該超聲波電動(dòng)機(jī)以具有兩種彎曲才莫式的駐波來(lái) 激勵(lì)板狀振動(dòng)構(gòu)件，以在振動(dòng)構(gòu)件的預(yù)定部分產(chǎn)生橢圓振動(dòng)。 超聲波電動(dòng)機(jī)通過(guò)使移動(dòng)構(gòu)件與預(yù)定部分接觸來(lái)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)構(gòu)件。而且，日本特開2004-304887號(hào)7>報(bào)論述了 一種超聲波電 動(dòng)機(jī)，該超聲波電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生具有彼此成直角的兩種彎曲模式的 駐波，以激勵(lì)具有凸部的突出部的振動(dòng)構(gòu)件。在該構(gòu)造中，由 兩種彎曲模式的合成所產(chǎn)生的橢圓運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)構(gòu)件。在上述振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備中，僅在一種彎曲模式中實(shí)現(xiàn)由振 動(dòng)構(gòu)件所產(chǎn)生的振動(dòng)。因此，振動(dòng)構(gòu)件可以薄型化。然而，上述傳統(tǒng)的振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備存在下述問(wèn)題。如上所 述，僅在一種彎曲模式中實(shí)現(xiàn)由振動(dòng)構(gòu)件所產(chǎn)生的振動(dòng)，從而 振動(dòng)構(gòu)件可以薄型化。另一方面，需要將移動(dòng)構(gòu)件壓到振動(dòng)構(gòu) 件上的加壓?jiǎn)卧蛴糜谡{(diào)整移動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)方向的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)。 結(jié)果，難以減小振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備(或超聲波致動(dòng)器)的尺寸。此外，為了減小加壓?jiǎn)卧某叽纾梢杂纱朋w形成移動(dòng)構(gòu) 件，并且可以通過(guò)磁力將移動(dòng)構(gòu)件壓到振動(dòng)構(gòu)件上。然而，該 構(gòu)造的振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備不能利用非磁性，而非磁性正是超聲波 致動(dòng)器的特征之一。另外，日本特開平06-311765號(hào)公報(bào)論述了不需要引導(dǎo)機(jī) 構(gòu)的多種超聲波致動(dòng)器。然而，振動(dòng)構(gòu)件或移動(dòng)構(gòu)件的形狀復(fù) 雜，從而不能充分減小該超聲波致動(dòng)器的尺寸。此外，不易于 制造該超聲波致動(dòng)器。因此，可通過(guò)設(shè)置可以以簡(jiǎn)單的構(gòu)造將移動(dòng)構(gòu)件壓到振動(dòng) 構(gòu)件上、并且可以增大驅(qū)動(dòng)時(shí)的推力和不供電時(shí)的保持力的振 動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)。而且，可通過(guò)設(shè)置在不設(shè)置特定 的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的情況下可以調(diào)整移動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)方向的振動(dòng)型驅(qū) 動(dòng)設(shè)備來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)，從而可以極大地減小尺寸。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在提供一種振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè) 方面，振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備包括振動(dòng)構(gòu)件，其被構(gòu)造成同時(shí)產(chǎn)生 多個(gè)駐波振動(dòng)，以在位于駐波振動(dòng)的多個(gè)節(jié)處的表面上引起橢 圓運(yùn)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)單元，其形成在位于節(jié)處的表面上，以進(jìn)行橢圓 運(yùn)動(dòng)；以及移動(dòng)構(gòu)件，其^皮構(gòu)造成^妻觸驅(qū)動(dòng)單元，并纟皮橢圓運(yùn) 動(dòng)移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)單元從振動(dòng)構(gòu)件的表面突出，并包括形成為沿與 表面垂直的方向夾持移動(dòng)構(gòu)件的第 一 驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單 元。第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元形成在間隔駐波振動(dòng)的半波 長(zhǎng)的奇數(shù)倍的節(jié)的位置，并且位于橢圓運(yùn)動(dòng)的方向彼此相反的 位置。從以下參照附圖對(duì)典型實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，本發(fā)明的其 它特征和方面將變得明顯。
包含在說(shuō)明書中并構(gòu)成說(shuō)明書的 一部分的附圖與說(shuō)明書一 起來(lái)圖解本發(fā)明的典型實(shí)施例、特征和方面，用于解釋本發(fā)明的原理。圖l圖解根據(jù)本發(fā)明的第一典型實(shí)施例的超聲波直線電動(dòng) 機(jī)的構(gòu)造的立體圖。圖2圖解當(dāng)沿圖l中的箭頭H的方向看時(shí)超聲波直線電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造的剖視圖。圖3圖解控制構(gòu)件的立體圖。圖4圖解當(dāng)從彈性構(gòu)件的相反側(cè)看時(shí)壓電元件的 一側(cè)。 圖5A和圖5B圖解用于驅(qū)動(dòng)超聲波直線電動(dòng)機(jī)的兩種振動(dòng) 模式。圖6A和圖6B圖解模式A和模式B的振動(dòng)節(jié)(node)。 圖7A、圖7B、圖7C和圖7D以夸張的形式圖解振動(dòng)構(gòu)件的 中央部的變形。圖8圖解當(dāng)沿圖1中的箭頭G的方向看時(shí)由突出構(gòu)件和控制 構(gòu)件分別引起的橢圓運(yùn)動(dòng)。圖9是其它控制構(gòu)件的立體圖。圖10圖解根據(jù)本發(fā)明的第二典型實(shí)施例的超聲波直線電 動(dòng)機(jī)的構(gòu)造的立體圖。圖ll圖解根據(jù)本發(fā)明的第三典型實(shí)施例的超聲波直線電 動(dòng)機(jī)的構(gòu)造的立體圖。圖12圖解振動(dòng)構(gòu)件中的四維彎曲模式。圖13圖解根據(jù)本發(fā)明的第四典型實(shí)施例的超聲波直線電 動(dòng)機(jī)的構(gòu)造的立體圖。圖14圖解當(dāng)從滑塊的移動(dòng)方向看時(shí)根據(jù)本發(fā)明的第五典 型實(shí)施例的超聲波直線電動(dòng)機(jī)的主視圖。圖15圖解當(dāng)從滑塊的移動(dòng)方向看時(shí)根據(jù)本發(fā)明的第六典 型實(shí)施例的超聲波直線電動(dòng)機(jī)的主視圖。圖16圖解當(dāng)從滑塊的移動(dòng)方向看時(shí)根據(jù)本發(fā)明的第七典型實(shí)施例的超聲波直線電動(dòng)機(jī)的主視圖。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例、特征 和方面。根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備適用于利用在 振動(dòng)構(gòu)件中激勵(lì)的振動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)與振動(dòng)構(gòu)件接觸的移動(dòng)構(gòu)件的超 聲波直線電動(dòng)機(jī)。 第一典型實(shí)施例圖l圖解根據(jù)本發(fā)明的第一典型實(shí)施例的超聲波直線電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造的立體圖。圖2圖解當(dāng)沿圖1中的箭頭H的方向看時(shí)超 聲波直線電動(dòng)機(jī)的剖視圖。超聲波直線電動(dòng)機(jī)包括由矩形平板 材料形成的振動(dòng)構(gòu)件3和相對(duì)于振動(dòng)構(gòu)件3移動(dòng)的滑塊4 (即， 滑動(dòng)構(gòu)件)。超聲波直線電動(dòng)機(jī)還包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，在這些驅(qū) 動(dòng)單元之間布置滑動(dòng)構(gòu)件4,并且驅(qū)動(dòng)單元控制滑塊4的移動(dòng)方 向。多個(gè)驅(qū)動(dòng)單元包括控制構(gòu)件6和突出構(gòu)件5a和5b。振動(dòng)構(gòu)件3具有以下結(jié)構(gòu)由金屬板形成彈性構(gòu)件l,并且 通過(guò)粘接將壓電元件2 (即，機(jī)電能量轉(zhuǎn)換元件)固定在彈性 構(gòu)件l。在圖2中，陰影部分表示滑塊4的橫截面?？梢酝ㄟ^(guò)焊 接或粘接將突出構(gòu)件5a、 5b固定到彈性構(gòu)件l的上表面上，并 且將滑塊4放置在突出構(gòu)件5a、 5b之上。突出構(gòu)件5a、 5b將振 動(dòng)構(gòu)件3中產(chǎn)生的力傳遞到滑塊4。圖3圖解控制構(gòu)件6的立體圖?？刂茦?gòu)件6是曲柄狀板構(gòu)件 (或垂直構(gòu)件)。可以通過(guò)焊接或粘接將形成在控制構(gòu)件6上的 接合部6a、 6b固定到彈性構(gòu)件l上。而且，通過(guò)焊接或粘接將 突出構(gòu)件7固定在控制構(gòu)件6的內(nèi)側(cè)?；瑝K4被插入到控制構(gòu)件6的內(nèi)側(cè)和彈性構(gòu)件1之間的空間中，以使滑塊4接觸突出構(gòu)件5a、 5b和固定在控制構(gòu)件6的內(nèi)側(cè) 的突出構(gòu)件7。滑塊4的不同側(cè)分別與突出構(gòu)件5a、 5b和突出構(gòu) 件7接觸。也就是說(shuō)，突出構(gòu)件5a、 5b和突出構(gòu)件7從相反側(cè)接 觸滑塊4，并且用作驅(qū)動(dòng)單元。而且，由于滑塊4被插入到控制 構(gòu)件6和彈性構(gòu)件1之間的空間中，因此，沿與移動(dòng)方向垂直 (即，與振動(dòng)構(gòu)件3的表面垂直)的方向壓滑塊4。從而控制滑 》夾4的運(yùn)動(dòng)。下面說(shuō)明超聲波直線電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理。圖4圖解當(dāng)從彈 性構(gòu)件1的相反側(cè)看時(shí)壓電元件2的一側(cè)。兩個(gè)電才及M1、 M2布 置在壓電元件2的粘接到彈性構(gòu)件1的 一 側(cè)的相反側(cè)上。在圖4 中，"+ "代表極化方向，并且兩個(gè)電極的極化方向是相同的。圖5A和圖5B圖解用于驅(qū)動(dòng)超聲波直線電動(dòng)^L的兩種振動(dòng) 模式。本實(shí)施例使用沿矩形振動(dòng)構(gòu)件3的長(zhǎng)邊方向的兩維彎曲 振動(dòng)模式，將被記作模式A。另外，本實(shí)施例使用沿矩形振動(dòng) 構(gòu)件3的短邊方向的一階彎曲振動(dòng)模式，將被記作模式B。圖5A 和圖5B中省略了上述突出構(gòu)件5a、 5b和控制構(gòu)件6。確定振動(dòng)構(gòu)件3的形狀，使得模式A和模式B的共振頻率幾 乎相同。當(dāng)以接近共振頻率的相同頻率向壓電元件2的電極M1 和M2施加同相位的交流電壓時(shí)，產(chǎn)生模式B的駐波振動(dòng)。而且，加反相位的交流電壓時(shí)，產(chǎn)生模式A的駐波振動(dòng)。在這兩種情 況下，壓電元件2的粘接I 'J彈性構(gòu)件1的 一 側(cè)充當(dāng)?shù)仉姌O。圖6A和圖6B圖解振動(dòng)模式A和振動(dòng)模式B的節(jié)。圖6A和圖 6B中的虛線分別表示振動(dòng)模式A中的節(jié)3a、 3b、 3c和振動(dòng)模式 B中的節(jié)3d、 3e。振動(dòng)模式A中的節(jié)3a、 3b和3c是直線狀并且 與滑塊4的移動(dòng)方向垂直。也就是說(shuō)，沿滑塊4的移動(dòng)方向?qū)?zhǔn) 多個(gè)節(jié)。相反地，振動(dòng)模式B中的節(jié)3d和3e是直線狀并且與滑塊4的移動(dòng)方向平行。位置8a、 8b和9分別位于模式A的節(jié)3a、 3c和3b上，并且 還與模式B的波腹部分對(duì)應(yīng)。上述突出構(gòu)件5a、 5b分別被固定 在振動(dòng)構(gòu)件3的位置8a和8b上。此外，控制構(gòu)件6被固定在振動(dòng) 構(gòu)件3的位置9上。突出構(gòu)件5a 、 5b和控制構(gòu)件6分別位于模式A的駐波振動(dòng)的 不同節(jié)上。而且，以模式A的駐波振動(dòng)的半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍的距 離布置突出構(gòu)件5a、 5b和控制構(gòu)件6。此外，當(dāng)沿滑塊4的移動(dòng) 方向?qū)?zhǔn)多個(gè)突出構(gòu)件(在該情況下是兩個(gè)突出構(gòu)件5a、 5b) 時(shí)，以模式A的駐波振動(dòng)的半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍的距離布置多個(gè)突 出構(gòu)件。此外，當(dāng)沿滑塊4的移動(dòng)方向?qū)?zhǔn)多個(gè)控制構(gòu)件(如 稍后將說(shuō)明的第二典型實(shí)施例中的兩個(gè)控制構(gòu)件15a、 15b )時(shí)， 以模式A的駐波振動(dòng)的半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍的距離布置多個(gè)控制構(gòu) 件。當(dāng)向電極M1和M2施加既不是同相位也不是反相位的相位 差的交流電壓時(shí)，在振動(dòng)構(gòu)件3中同時(shí)產(chǎn)生模式A和模式B的振 動(dòng)。此外，當(dāng)施加到電極M1和M2的電壓的幅值相同時(shí)，模式 A的振動(dòng)相對(duì)于模式B的振動(dòng)有90。的相位超前或90。的相位滯 后，這將在下面說(shuō)明。向電極M1施加交流電壓Asin(cot)，向電才及M2施加交流電 壓Asin(cot-0)。因此，向電才及M1和M2施加的交流電壓之差激 勵(lì)下式(1)所示的模式A的振動(dòng)Asin(wt)-Asin(wt-e)二2Asin(e/2) cos(cot-6/2) ... ( 1 ) 此外，向電極M1和M2施加的交流電壓之和激勵(lì)下式(2)所示 的模式B的振動(dòng)Asin(cot)+Asin(cot-e)=2Acos(e/2)sin(wt-e/2)…(2) 當(dāng)比較上式(1)和(2)時(shí)，取決于時(shí)間t的部分是模式A中的余弦函數(shù)和模式b中的正弦函數(shù)。由于角度偏差e/2是相同的，所以相位差是90。或-90。。因此，模式b的振動(dòng)相對(duì)于模式a的振動(dòng)是超前還是滯后取決于相位差e。而且，根據(jù)式(1)和(2),如果施加到電極m1和m2的交 流電壓是同相位的，即相位差e是o。，則僅激勵(lì)模式B。相反地， 如果交流電壓是反相位的，即相位差e是180。，則僅激勵(lì)模式A。下面將說(shuō)明相位差0是0<0<180。的情況。在該情況下，式 (1)和(2)中的不取決于時(shí)間t的部分均是正極性。因此，模 式A的振動(dòng)相對(duì)于才莫式B的振動(dòng)有90。的相位超前。圖7A、圖7B、圖7C和圖7D以夸張的形式圖解當(dāng)從圖l所 示的方向G和方向H看時(shí)振動(dòng)構(gòu)件3的中央部的變形。當(dāng)從方向 G看時(shí)，模式A的振動(dòng)可以看作是彎曲變形。當(dāng)從方向H看時(shí)， 模式B的振動(dòng)可以看作是彎曲變形。振動(dòng)構(gòu)件3的變形以從圖7A、圖7B、圖7C、圖7D,再回 到圖7a的順序推移。圖7a圖解向電極M1和M2施加相同幅值的 電壓的狀態(tài)。另外，圖7A圖解電極M1是正(+ )極性而電極 M2是負(fù)(-)極性的瞬間。在該條件下，電4及M1側(cè)的壓電元件 2膨脹，而電才及m2側(cè)的壓電元件2收縮。/人而，通過(guò)雙壓電晶 片效應(yīng)產(chǎn)生彎曲變形。而且，由于施加到電才及M1和M2的電壓 之和是O，所以當(dāng)/人H方向看時(shí)，彎曲變形互相4氐消。圖7B圖解向電極M1和M2施加相同幅值的電壓的狀態(tài)，并 圖解電極M1和M2均是正(+ )極性的瞬間。在該情況下，當(dāng)從 方向G看時(shí)，并不產(chǎn)生彎曲變形。然而，由于當(dāng)從方向H看時(shí)類似地，圖7C圖解向電極M1和M2施加相同幅值的電壓的 狀態(tài)，并圖解電極M1是負(fù)(-)極性和電極M2是正(+ )的瞬 間。圖7D圖解向電極M1和M2施加相同幅值的電壓的狀態(tài)，并圖解電極M1和M2均是負(fù)(-)極性的瞬間。當(dāng)振動(dòng)構(gòu)件3的變形以從圖7A、圖7B、圖7C到圖7D的順 序推移時(shí)，設(shè)置在振動(dòng)構(gòu)件3上的突出構(gòu)件5a、 5b和控制構(gòu)件6 分別沿圖7A和7C中的箭頭i、 j和k的方向變形。結(jié)果，當(dāng)從方 向G看時(shí)，突出構(gòu)件5a、 5b和控制構(gòu)件6橢圓運(yùn)動(dòng)；當(dāng)從方向H 看時(shí)，突出構(gòu)件5a、 5b和控制構(gòu)件6上下運(yùn)動(dòng)。圖8圖解當(dāng)從方向G看時(shí)，分別在突出構(gòu)件5a、 5b和控制構(gòu) 件6中產(chǎn)生的橢圓運(yùn)動(dòng)。突出構(gòu)件5a、 5b中的橢圓運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng) 方向與控制構(gòu)件6中的橢圓運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。也就是說(shuō)， 布置在滑塊4的相反側(cè)的突出構(gòu)件5a、 5b和控制構(gòu)件6同時(shí)激勵(lì) 轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的橢圓運(yùn)動(dòng)。如圖2所示，滑塊4與突出構(gòu)件5a、 5b的頂部接觸。由于當(dāng) 突出構(gòu)件5a、 5b被移位到圖8中的最高點(diǎn)時(shí)，滑塊4經(jīng)受最大的 力，所以滑塊4經(jīng)受方向向右的力。另一方面，滑塊4與被固定 在控制構(gòu)件6的內(nèi)側(cè)的突出構(gòu)件7接觸。由于當(dāng)控制構(gòu)件6被移 位到圖8中的最低點(diǎn)時(shí)，滑塊4經(jīng)受最大的力，所以滑塊4經(jīng)受 方向向右的力。因此，滑塊4和振動(dòng)構(gòu)件3之間各接觸點(diǎn)處的橢圓運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn) 動(dòng)方向是不同的。然而，滑塊4在各接觸點(diǎn)處經(jīng)受相同方向的 力。在式(1 )和(2)中，如果相位差0是1800<0<3600，并且 向電極M1和M 2施加交流電壓，則各接觸點(diǎn)處的橢圓運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn) 動(dòng)方向相反。因此，滑塊4在所有接觸點(diǎn)處經(jīng)受圖8中的方向向 左的力。如上所述，在根據(jù)第一典型實(shí)施例的超聲波直線電動(dòng)機(jī)中， 突出構(gòu)件5a 、 5b和控制構(gòu)件6被簡(jiǎn)單地構(gòu)造成夾持(sandwich ) 滑塊4,從而可以使滑塊4壓靠振動(dòng)構(gòu)件3。結(jié)果，可以增大驅(qū)動(dòng)超聲波直線電動(dòng)機(jī)時(shí)產(chǎn)生的推力以及不向超聲波直線電動(dòng)機(jī) 供電時(shí)的保持力。而且，由于不需要用于調(diào)整滑塊的移動(dòng)方向 的特定的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)，所以可以實(shí)現(xiàn)緊湊的直線驅(qū)動(dòng)單元。此外，通過(guò)將控制構(gòu)件6的剛性最優(yōu)化成適度的彈性，控 制構(gòu)件6還可以用作超聲波直線電動(dòng)機(jī)所需的加壓機(jī)構(gòu)。圖9是 與控制構(gòu)件6不同的控制構(gòu)件56的立體圖。在控制構(gòu)件56的上 表面上形成凹部56c, 乂人而控制構(gòu)件56向內(nèi)側(cè)突出。可以通過(guò) 調(diào)整凹部56c的形狀來(lái)最優(yōu)化控制構(gòu)件56的剛性。結(jié)果，可以 簡(jiǎn)化加壓機(jī)構(gòu)，并且可以進(jìn)一步減小超聲波直線電動(dòng)機(jī)的尺寸。而且，突出構(gòu)件5a、 5b可以由彈性材料形成，從而可以使 突出構(gòu)件5a、 5b具有彈性，來(lái)代替使控制構(gòu)件6具有彈性。 第二典型實(shí)施例圖10圖解本發(fā)明的第二典型實(shí)施例的超聲波直線電動(dòng)機(jī) 的立體圖。用相同的附圖標(biāo)記表示與第一典型實(shí)施例中的組件 相同的組件，并且省略這些組件的說(shuō)明。在第一典型實(shí)施例中，突出構(gòu)件5a、 5b布置在振動(dòng)構(gòu)件3 產(chǎn)生的三個(gè)節(jié)3a、 3b和3c中的兩側(cè)的節(jié)3a和3c上。在第二典型 實(shí)施例中，控制構(gòu)件15a、 15b布置在兩側(cè)的節(jié)3a和3c上。突出 構(gòu)件14布置在中間的節(jié)3b上。此外，與第一典型實(shí)施例中的控 制構(gòu)件6類似，突出構(gòu)件(未示出)被固定在控制構(gòu)件15a、 15b 的內(nèi)側(cè)。在根據(jù)第二典型實(shí)施例的超聲波直線電動(dòng)機(jī)中，控制構(gòu)件 15a、 15b和突出構(gòu)件14如第一典型實(shí)施例那樣進(jìn)行橢圓運(yùn)動(dòng)。 控制構(gòu)件15a、 15b與突出構(gòu)件14的橢圓運(yùn)動(dòng)方向不同。被固定 在控制構(gòu)件15a、 15b的內(nèi)側(cè)的突出構(gòu)件(未示出)與滑塊4接 觸。因此，當(dāng)控制構(gòu)件15a、 15b朝壓電元件2的位移最大時(shí)， 滑塊4經(jīng)受最大的力。另一方面，由于突出構(gòu)件14的頂部與滑塊4接觸，所以當(dāng)突出構(gòu)件14朝壓電元件2的相反側(cè)的位移最大 時(shí)，滑塊4經(jīng)受最大力。因此，滑塊4在三個(gè)接觸點(diǎn)處經(jīng)受相同 方向的力。而且，滑塊4的移動(dòng)方向由布置在振動(dòng)構(gòu)件3的兩側(cè)的控制 構(gòu)件15a、 15b控制。特別地，控制構(gòu)件15a、 15b控制滑塊4沿 圖10中的箭頭G的方向的移動(dòng)。如上所述，除獲得在第一典型實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的結(jié)果外，根 據(jù)第二典型實(shí)施例的超聲波直線電動(dòng)機(jī)可以更可靠地控制滑塊4的移動(dòng)方向。第三典型實(shí)施例圖ll是根據(jù)第三典型實(shí)施例的超聲波直線電動(dòng)機(jī)的立體 圖。用相同的附圖標(biāo)記表示與第 一典型實(shí)施例中的組件相同的 組件，并且省略這些組件的說(shuō)明。在第一和第二典型實(shí)施例中，沿振動(dòng)構(gòu)件的長(zhǎng)邊方向的振 動(dòng)模式是二維彎曲振動(dòng)模式。第三典型實(shí)施例使用振動(dòng)構(gòu)件16 中的四維彎曲模式，從而在沿長(zhǎng)邊方向的彎曲模式(模式A) 中存在五個(gè)節(jié)。圖12圖解振動(dòng)構(gòu)件16的四維彎曲模式。振動(dòng)構(gòu)件16的長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度比第 一 和第二典型實(shí)施例的長(zhǎng) 邊的長(zhǎng)度長(zhǎng)。而且，根據(jù)第一典型實(shí)施例所迷的規(guī)則、即在振 動(dòng)構(gòu)件16中出現(xiàn)的五個(gè)節(jié)處布置控制構(gòu)件17、 18、 19和突出構(gòu) 件20、 21。因此，第三典型實(shí)施例中的超聲波直線電動(dòng)機(jī)的滑 塊4在各節(jié)處也經(jīng)受相同方向的力。如上所述，除在第 一和第二典型實(shí)施例中獲得的結(jié)果外， 根據(jù)第三典型實(shí)施例的超聲波直線電動(dòng)機(jī)可以增加滑塊4的接 觸點(diǎn)數(shù)量。因此，超聲波直線電動(dòng)機(jī)可以增大將在滑塊4中產(chǎn) 生的力(推力)。 第四典型實(shí)施例圖13是根據(jù)第四典型實(shí)施例的超聲波直線電動(dòng)機(jī)的立體圖。用相同的附圖標(biāo)記表示與第一典型實(shí)施例中的組件相同的 組件，并且省略這些組件的說(shuō)明。第四典型實(shí)施例的控制構(gòu)件的形狀與第二典型實(shí)施例不同。在第二典型實(shí)施例中，控制構(gòu)件是與振動(dòng)構(gòu)件兩側(cè)的兩點(diǎn) 接合的曲柄狀板構(gòu)件(垂直構(gòu)件)。相反地，在第四典型實(shí)施例中，控制構(gòu)件2 5 a 、 2 5 b是僅與振動(dòng)構(gòu)件3的 一 側(cè)接合的倒L狀板。 在根據(jù)第四典型實(shí)施例的超聲波直線電動(dòng)機(jī)中，可以容易地改變控制構(gòu)件25a、 25b的彎曲量。因此，可以容易地調(diào)整將 滑塊4壓到振動(dòng)構(gòu)件3上的壓力。而且，在組裝超聲波直線電動(dòng) 機(jī)時(shí)，不必從控制構(gòu)件25a、 25b的前開口插入滑塊4。相反， 可以從控制構(gòu)件25a、 25b的開口 (未固定)側(cè)插入滑塊4，從 而使組裝簡(jiǎn)化。 第五典型實(shí)施例圖14是當(dāng)從滑塊的移動(dòng)方向看時(shí)，根據(jù)第五典型實(shí)施例的 超聲波直線電動(dòng)機(jī)的主視圖。用相同的附圖標(biāo)記表示與第 一典 型實(shí)施例中的組件相同的組件，并且省略這些組件的說(shuō)明。與第一典型實(shí)施例不同，在第五典型實(shí)施例中，滑動(dòng)構(gòu)件 27a、 27b被固定在控制構(gòu)件6的內(nèi)側(cè)，以控制滑塊4沿橫向(或 圖14中的水平方向)的移動(dòng)。結(jié)果，在第五典型實(shí)施例中，可以更可靠地控制滑塊4的 移動(dòng)方向。特別地，可以控制滑塊4沿圖14中的箭頭G的方向的 移動(dòng)?？梢圆贾猛ㄟ^(guò)滾動(dòng)減小摩擦的滾柱(roller)來(lái)代替滑 動(dòng)構(gòu)件27a、 27b。 第六典型實(shí)施例圖15是當(dāng)從滑塊的移動(dòng)方向看時(shí)，根據(jù)第六典型實(shí)施例的 超聲波直線電動(dòng)機(jī)的主視圖。用相同的附圖標(biāo)記表示與第 一典型實(shí)施例中的組件相同的組件，并且省略這些組件的說(shuō)明。與第一典型實(shí)施例不同，在第六典型實(shí)施例中，在滑塊24 的下表面沿移動(dòng)方向形成凹部。而且，在突出構(gòu)件35的上表面 形成凸部。在凸部與凹部彼此匹配的情況下，通過(guò)使滑塊24相 對(duì)于突出構(gòu)件35移動(dòng)來(lái)可靠地控制滑塊24的移動(dòng)方向。 第七典型實(shí)施例圖16是當(dāng)從滑塊的移動(dòng)方向看時(shí)，根據(jù)第七典型實(shí)施例的 超聲波直線電動(dòng)機(jī)的主視圖。用相同的附圖標(biāo)記表示與第一典 型實(shí)施例中的組件相同的組件，并且省略這些組件的說(shuō)明。與第一典型實(shí)施例不同，在第七典型實(shí)施例中，在滑塊34 的上表面沿移動(dòng)方向形成凹部。而且，控制構(gòu)件36是M狀板材 料(垂直構(gòu)件)，并且控制構(gòu)件36的內(nèi)側(cè)的上表面形成為凸部， 從而與滑塊34的凹部匹配。因此，在凸部與凹部^1此匹配的情況下，通過(guò)^f吏滑塊34相 對(duì)于控制構(gòu)件36移動(dòng)來(lái)可靠地控制滑塊34的移動(dòng)方向。雖然已經(jīng)參照典型實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但應(yīng)該理解的是， 本發(fā)明不限于所公開的典型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書的范圍符 合最寬的解釋，以覆蓋所有的變型、等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其包括振動(dòng)構(gòu)件，其被構(gòu)造成同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)駐波振動(dòng)，以在位于所述駐波振動(dòng)的多個(gè)節(jié)處的表面上引起橢圓運(yùn)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)單元，其形成在位于所述節(jié)處的所述表面上，以進(jìn)行所述橢圓運(yùn)動(dòng)；以及移動(dòng)構(gòu)件，其被構(gòu)造成接觸所述驅(qū)動(dòng)單元，并且被所述橢圓運(yùn)動(dòng)移動(dòng)，其中，所述驅(qū)動(dòng)單元從所述振動(dòng)構(gòu)件的表面突出，并包括形成為沿與所述表面垂直的方向夾持所述移動(dòng)構(gòu)件的第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元，以及其中，所述第一驅(qū)動(dòng)單元和所述第二驅(qū)動(dòng)單元形成在被間隔為所述駐波振動(dòng)的半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍的所述節(jié)的位置、以及形成在所述橢圓運(yùn)動(dòng)的方向彼此相反的位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其特征在于， 多個(gè)所述第一驅(qū)動(dòng)單元布置在被間隔為所述駐波振動(dòng)的半波長(zhǎng) 的偶數(shù)倍的所述節(jié)處。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其特征在于， 所述第一驅(qū)動(dòng)單元包括突出構(gòu)件，所述突出構(gòu)件從所述振動(dòng)構(gòu) 件的所述表面突出、并且形成為從所述振動(dòng)的所述表面?zhèn)冉佑| 所述移動(dòng)構(gòu)件，以及其中，所述第二驅(qū)動(dòng)單元包括垂直構(gòu)件，所述垂直構(gòu)件從 所述振動(dòng)構(gòu)件的表面突出、并且形成為從所述突出構(gòu)件接觸所 述振動(dòng)構(gòu)件的 一側(cè)的相反側(cè)接觸所述移動(dòng)構(gòu)件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所迷的振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其特征在于， 所述突出構(gòu)件和所述垂直構(gòu)件中的至少一個(gè)是彈性的，并且在 所述突出構(gòu)件和所述垂直構(gòu)件之間夾持，并對(duì)所述移動(dòng)構(gòu)件施 壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其特征在于， 所述垂直構(gòu)件以倒L狀或曲柄狀形成在所述振動(dòng)構(gòu)件的表面 上，并且所述移動(dòng)構(gòu)件設(shè)置在所述倒L狀或所述曲柄狀垂直構(gòu) 件的內(nèi)側(cè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其特征在于， 滑動(dòng)構(gòu)件被設(shè)置在所述垂直構(gòu)件上，以沿與所述表面平行的方 向夾持所述移動(dòng)構(gòu)件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其特征在于， 所述突出構(gòu)件和所述垂直構(gòu)件中的至少一個(gè)具有與形成在所述 移動(dòng)構(gòu)件上的凹部匹配的凸部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種振動(dòng)型驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其包括振動(dòng)構(gòu)件，其被構(gòu)造成同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)駐波振動(dòng)，以在位于駐波振動(dòng)的節(jié)處的表面上引起橢圓運(yùn)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)單元，其形成在位于節(jié)處的表面上，以進(jìn)行橢圓運(yùn)動(dòng)；以及移動(dòng)構(gòu)件，其被構(gòu)造成接觸驅(qū)動(dòng)單元，并被橢圓運(yùn)動(dòng)移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)單元從振動(dòng)構(gòu)件的表面突出，并且包括形成為沿與表面垂直的方向夾持移動(dòng)構(gòu)件的第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元。第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元位于間隔駐波振動(dòng)的半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍的節(jié)的位置，并且位于橢圓運(yùn)動(dòng)的方向彼此相反的位置。
文檔編號(hào)H02N2/00GK101222189SQ20081000186
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日
發(fā)明者山本新治 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社