壓電驅(qū)動(dòng)器以及機(jī)器臂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓電驅(qū)動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]壓電驅(qū)動(dòng)器是具有將高頻的交流電壓等驅(qū)動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)的壓電元件、和被壓電元件驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)裝置。作為該壓電驅(qū)動(dòng)器的形態(tài)，已知有將轉(zhuǎn)子、長(zhǎng)條形狀的部件作為被驅(qū)動(dòng)體的壓電驅(qū)動(dòng)器(例如，專利文獻(xiàn)I)。壓電驅(qū)動(dòng)器經(jīng)由從包含壓電元件的振動(dòng)體突出的凸部傳遞壓電元件的彎曲振動(dòng)，使轉(zhuǎn)子向規(guī)定的方向旋轉(zhuǎn)。
[0003]在專利文獻(xiàn)I所述的壓電驅(qū)動(dòng)器中，振動(dòng)體的凸部以描繪橢圓軌道的方式振動(dòng)。而且，構(gòu)成為通過(guò)向振動(dòng)體的各電極的通電模式的選擇來(lái)變更振動(dòng)體的振動(dòng)模式，改變振動(dòng)體的凸部的振動(dòng)的方向，由此，能夠使轉(zhuǎn)子向正方向和反方向(逆時(shí)針和順時(shí)針)的任意一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。另外，在專利文獻(xiàn)I所述的壓電驅(qū)動(dòng)器中，通過(guò)螺旋彈簧朝向轉(zhuǎn)子對(duì)振動(dòng)體進(jìn)行施壓。
[0004]這樣的壓電驅(qū)動(dòng)器例如，作為機(jī)器臂的關(guān)節(jié)等各機(jī)器臂的各部的驅(qū)動(dòng)源被注目。對(duì)機(jī)器臂進(jìn)行示教時(shí)，使壓電驅(qū)動(dòng)器停止，并從外部施加力來(lái)使機(jī)器臂的關(guān)節(jié)彎曲、伸展。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2007 - 189900號(hào)公報(bào)
[0006]然而，在專利文獻(xiàn)I所述的壓電驅(qū)動(dòng)器中，對(duì)機(jī)器臂進(jìn)行示教時(shí)，壓電驅(qū)動(dòng)器停止，振動(dòng)體的凸部一直與轉(zhuǎn)子抵接，所以成為轉(zhuǎn)子被制動(dòng)的狀態(tài)，因此，需要施加在該制動(dòng)的保持力以上的力。另外，在機(jī)器臂的驅(qū)動(dòng)源具有減速機(jī)的情況下，根據(jù)其減速比，需要更大的力。另外，例如，對(duì)機(jī)器臂示教具有專門(mén)的技術(shù)的手感等微妙的動(dòng)作的情況下，若上述保持力較大則存在難以正確地傳遞該手感這樣的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供在欲以壓電驅(qū)動(dòng)器以外的外部的力使被驅(qū)動(dòng)體位移時(shí)，能夠容易且可靠地使被驅(qū)動(dòng)體位移的壓電驅(qū)動(dòng)器。
[0008]本發(fā)明是為了解決上述的課題的至少一部分而完成的，能夠作為以下的方式或者應(yīng)用例實(shí)現(xiàn)。
[0009]應(yīng)用例I
[0010]本發(fā)明所涉及的壓電驅(qū)動(dòng)器的特征在于，具有:
[0011]壓電元件；
[0012]振動(dòng)板，其通過(guò)對(duì)上述壓電元件施加信號(hào)而振動(dòng)；以及
[0013]被驅(qū)動(dòng)體，其通過(guò)上述振動(dòng)板的振動(dòng)而被驅(qū)動(dòng)，
[0014]上述振動(dòng)板通過(guò)第一頻率的信號(hào)以第一模式振動(dòng)，通過(guò)第二頻率的信號(hào)以第二模式振動(dòng)，通過(guò)第三頻率的信號(hào)以第三模式振動(dòng)，
[0015]上述第一頻率與上述第二頻率不同，上述第一頻率與上述第三頻率不同。
[0016]由此，在第三模式的振動(dòng)例如為縱向振動(dòng)的情況下，通過(guò)該振動(dòng)板進(jìn)行縱向振動(dòng)，能夠不使被驅(qū)動(dòng)體位移，并且，與非驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的情況相比能夠使振動(dòng)板與被驅(qū)動(dòng)體之間的摩擦力減少。由此，在欲以壓電驅(qū)動(dòng)器以外的外部的力使被驅(qū)動(dòng)體位移時(shí)，能夠容易且可靠地使被驅(qū)動(dòng)體位移。由此，例如，在將本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用于機(jī)器臂，作為該機(jī)器臂的關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)源使用的情況下，在對(duì)機(jī)器臂進(jìn)行示教時(shí)，通過(guò)使振動(dòng)板縱向振動(dòng)，能夠以外部的力容易且可靠地使機(jī)器臂的關(guān)節(jié)彎曲、伸展，由此，能夠容易且可靠地進(jìn)行上述示教。
[0017]另外，通過(guò)振動(dòng)板進(jìn)行第一模式的振動(dòng)，能夠使被驅(qū)動(dòng)體位移。
[0018]另外，第一頻率與第二頻率不同，第一頻率與第三頻率不同，從而能夠以最佳的頻率使振動(dòng)板以各模式振動(dòng)，由此，能夠分別增大各模式的振動(dòng)的大小。由此，通過(guò)振動(dòng)板以第三模式進(jìn)行振動(dòng)，能夠使振動(dòng)板與被驅(qū)動(dòng)體之間的摩擦力進(jìn)一步減少。
[0019]應(yīng)用例2
[0020]在本發(fā)明所涉及的壓電驅(qū)動(dòng)器中，優(yōu)選上述第三模式的振動(dòng)為縱向振動(dòng)。
[0021]由此，能夠更可靠地不使被驅(qū)動(dòng)體位移，并且，與非驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的情況相比能夠使振動(dòng)板與被驅(qū)動(dòng)體之間的摩擦力減少。
[0022]應(yīng)用例3
[0023]在本發(fā)明所涉及的壓電驅(qū)動(dòng)器中，優(yōu)選上述第二模式的振動(dòng)為彎曲振動(dòng)，上述第一模式的振動(dòng)為上述彎曲振動(dòng)與上述縱向振動(dòng)的合成振動(dòng)。
[0024]由此，通過(guò)振動(dòng)板進(jìn)行合成振動(dòng)，能夠高效地使被驅(qū)動(dòng)體位移。
[0025]應(yīng)用例4
[0026]在本發(fā)明所涉及的壓電驅(qū)動(dòng)器中，優(yōu)選具有設(shè)置于上述壓電元件的多個(gè)電極，
[0027]在使上述振動(dòng)板以上述第三模式振動(dòng)時(shí)，上述信號(hào)被施加給上述多個(gè)電極。
[0028]由此，能夠容易且可靠地使振動(dòng)板以第三模式振動(dòng)，另外，能夠使其較大地振動(dòng)。
[0029]應(yīng)用例5
[0030]在本發(fā)明所涉及的壓電驅(qū)動(dòng)器中，優(yōu)選在使上述振動(dòng)板以上述第三模式振動(dòng)時(shí)，控制供給到上述壓電元件的電流的大小。
[0031]若施加信號(hào)的電極的總面積增大，則振動(dòng)板的共振時(shí)的壓電元件的阻抗降低，由此，采用控制施加到壓電元件的電壓的大小的電壓控制的情況下，供給到壓電元件的電流(電力)增大，在壓電元件的發(fā)熱量增大。而且，若上述發(fā)熱量增大，則根據(jù)其他的條件，存在振動(dòng)板的共振時(shí)的壓電元件的阻抗進(jìn)一步降低，供給到壓電元件的電流進(jìn)一步增大，而振動(dòng)板的振動(dòng)不穩(wěn)定的情況。
[0032]與此相對(duì)，在本發(fā)明所涉及的壓電驅(qū)動(dòng)器中，通過(guò)采用控制供給到壓電元件的電流的大小的電流控制，與采用上述電壓控制的情況相比，能夠減少在壓電元件的發(fā)熱量，由此，能夠抑制振動(dòng)板的共振時(shí)的壓電元件的阻抗的降低，能夠使振動(dòng)穩(wěn)定，另外，能夠減少消耗電力。
[0033]應(yīng)用例6
[0034]在本發(fā)明所涉及的壓電驅(qū)動(dòng)器中，優(yōu)選具有設(shè)置于上述壓電元件的多個(gè)電極，
[0035]在使上述振動(dòng)板以上述第三模式振動(dòng)時(shí)，上述信號(hào)被施加給上述多個(gè)電極中的一部分電極。
[0036]由此，與將信號(hào)施加給所有的電極來(lái)使振動(dòng)板以第三模式振動(dòng)的情況相比，能夠提高振動(dòng)板的共振時(shí)的壓電元件的阻抗，由此，能夠使振動(dòng)穩(wěn)定，另外，能夠減少消耗電力。
[0037]應(yīng)用例7
[0038]在本發(fā)明所涉及的壓電驅(qū)動(dòng)器中，優(yōu)選上述被驅(qū)動(dòng)體被設(shè)置成能夠旋轉(zhuǎn)，
[0039]上述振動(dòng)板的與上述被驅(qū)動(dòng)體抵接的部分的上述第三模式的振動(dòng)的振動(dòng)方向是朝向上述被驅(qū)動(dòng)體的旋轉(zhuǎn)中心的方向。
[0040]由此，能夠抑制在振動(dòng)板以第三模式振動(dòng)時(shí)被驅(qū)動(dòng)體旋轉(zhuǎn)。
[0041]應(yīng)用例8
[0042]在本發(fā)明所涉及的壓電驅(qū)動(dòng)器中，優(yōu)選上述被驅(qū)動(dòng)體被設(shè)置成能夠移動(dòng)，
[0043]上述被驅(qū)動(dòng)體的與上述振動(dòng)板抵接的部分的移動(dòng)方向與上述第三模式的振動(dòng)的振動(dòng)方向正交。
[0044]由此，能夠抑制在振動(dòng)板以第三模式振動(dòng)時(shí)被驅(qū)動(dòng)體移動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0045]圖1是表示本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)器的第一實(shí)施方式的俯視圖。
[0046]圖2是圖1中的A — A線的剖視圖。
[0047]圖3是圖1所示的壓電驅(qū)動(dòng)器的振動(dòng)體的立體圖。
[0048]圖4是用于說(shuō)明圖1所示的壓電驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)作的振動(dòng)體的圖。
[0049]圖5是用于說(shuō)明圖1所示的壓電驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)作的振動(dòng)體的圖。
[0050]圖6是用于說(shuō)明圖1所示的壓電驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)作的振動(dòng)體的圖。
[0051]圖7是表示本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)器的第二實(shí)施方式中的振動(dòng)體的立體圖。
[0052]圖8是表示本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)器的第三實(shí)施方式的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053]以下，基于附圖所示的優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0054]第一實(shí)施方式
[0055]圖1是表示本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)器的第一實(shí)施方式的俯視圖。圖2是圖1中的A —A線的剖視圖。圖3是圖1所示的壓電驅(qū)動(dòng)器的振動(dòng)體的立體圖。圖4是用于說(shuō)明圖1所示的壓電驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)作的振動(dòng)體的圖。圖5是用于說(shuō)明圖1所示的壓電驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)作的振動(dòng)體的圖。圖6是用于說(shuō)明圖1所示的壓電驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)作的振動(dòng)體的圖。
[0056]此外，以下，為了方便說(shuō)明，將圖2、圖3、圖4中的上側(cè)稱為“上”或者“上方”，將下側(cè)稱為“下”或者“下方”(圖7也相同)。
[0057]另外，在圖1?圖6圖示了 X軸、y軸以及z軸作為相互正交的三個(gè)軸。將與x軸平行的方向稱為“ X軸方向”，將與I軸平行的方向稱為“y軸方向”，將與z軸平行的方向稱為“Z軸方向”。另外，將由X軸和I軸規(guī)定的平面稱為“Xy平面”，將由I軸和Z軸規(guī)定的平面稱為“yz平面”，將由Z軸和X軸規(guī)定的平面稱為“XZ平面”。另外，在X方向、X方向以及z方向上，將箭頭前端側(cè)設(shè)為“ + (正)側(cè)”，將箭頭基端側(cè)設(shè)為“一(負(fù))側(cè)”。此外，振動(dòng)體、振動(dòng)板、壓電元件以及各電極的長(zhǎng)邊方向分別為X軸方向，短邊方向(寬度方向)分別為y軸方向，厚度方向分別為z軸方向(圖7以及圖8也相同)。
[0058]另外，在圖1中，省略了振動(dòng)體的電極的圖示(圖8也相同)。另外，在圖4?圖6中，對(duì)于振動(dòng)體，以省略連結(jié)部的圖示等進(jìn)行簡(jiǎn)化的方式進(jìn)行圖示(圖7也相同)。
[0059]另外，在圖4?圖6中，對(duì)振動(dòng)體的各電極中通電的電極附加斜線。
[0060]另外，在圖3?圖6中，對(duì)于振動(dòng)體的各電極中，背面的看不見(jiàn)的電極，僅在括號(hào)內(nèi)示出各符號(hào)(圖7也相同)。
[0061]基本構(gòu)成
[0062]壓電驅(qū)動(dòng)器I具有:振動(dòng)部10，其具有通過(guò)電壓的施加而振動(dòng)的振動(dòng)體2 ;轉(zhuǎn)子(被驅(qū)動(dòng)體)5，其能夠旋轉(zhuǎn)(能夠位移)且為圓盤(pán)狀；以及支承體6，其支承振動(dòng)部10和轉(zhuǎn)子5。此外，轉(zhuǎn)子5換言之為橫剖面形狀為圓形形狀的被驅(qū)動(dòng)體。
[0063]壓電驅(qū)動(dòng)器I是通過(guò)振動(dòng)體2振動(dòng)，而向轉(zhuǎn)子5傳遞動(dòng)力(驅(qū)動(dòng)力)使其旋轉(zhuǎn)(驅(qū)動(dòng))的裝置。以下，對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器I具有的各部依次進(jìn)行說(shuō)明。
[0064]振動(dòng)部10
[0065]振動(dòng)部10具備振動(dòng)體2、以能夠振動(dòng)的方式保持振動(dòng)體2的保持部(保持機(jī)構(gòu))3、基臺(tái)4、以及作為朝向轉(zhuǎn)子5對(duì)振動(dòng)體2進(jìn)行施壓的施壓部的一對(duì)板簧(彈性體)71、72。一對(duì)板簧(彈性體)71、72在本實(shí)施方式中，連結(jié)保持部3和基臺(tái)4，并經(jīng)由保持部3朝向轉(zhuǎn)子5對(duì)振動(dòng)體2的后述的凸部26進(jìn)行施壓。
[0066]振動(dòng)體2
[0067]振動(dòng)體2呈長(zhǎng)方形的板狀，通過(guò)從圖2以及圖3的上側(cè)開(kāi)始依次層疊四個(gè)電極