振動(dòng)波馬達(dá)和使用該振動(dòng)波馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種振動(dòng)波馬達(dá)，更特別地，涉及一種包括板狀彈性體的用于線性驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)波馬達(dá)。本發(fā)明還涉及一種使用該振動(dòng)波馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備和包括上述振動(dòng)波馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]至今，具有小型輕量、高速驅(qū)動(dòng)和靜音驅(qū)動(dòng)的特征的振動(dòng)波馬達(dá)已經(jīng)應(yīng)用于攝像設(shè)備的鏡筒。在振動(dòng)波馬達(dá)中，日本特開2012-16107號(hào)公報(bào)中描述了作為用于線性驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)波馬達(dá)的以下振動(dòng)波馬達(dá)。
[0003]圖20A至圖20G是用于示出現(xiàn)有技術(shù)的振動(dòng)波馬達(dá)600的構(gòu)造的圖。圖20A是平面圖，圖20B是主視圖，圖20C和圖20D是側(cè)視圖，圖20E是仰視圖。在圖20A至圖20G中，振動(dòng)板601具有矩形表面。在振動(dòng)板601的矩形表面上，設(shè)置有兩個(gè)突起601a和601b。
[0004]具有矩形形狀的、高頻率振動(dòng)的壓電元件602接合于振動(dòng)板601的設(shè)置有突起601a和601b的表面的相反側(cè)的表面。壓電元件602包括通過沿相同的方向極化獲得的兩個(gè)區(qū)域，即區(qū)域602a和602b。區(qū)域602a被分配給A相，區(qū)域602b被分配給B相。未極化的區(qū)域602c作為待用作為地的電極，該用作為地的電極通過側(cè)面與在壓電元件602的背面602d 的全面電極(full-scale electrode)導(dǎo)通。
[0005]此外，待直接地或間接地連結(jié)于振動(dòng)器保持構(gòu)件(未示出)的連結(jié)部601c和60Id與振動(dòng)板601同步移動(dòng)。連結(jié)部601c和601d設(shè)置于振動(dòng)板601的矩形表面的短邊D2。如上所述，振動(dòng)板601和壓電元件602形成振動(dòng)波馬達(dá)600。
[0006]在圖20E中，示出了在振動(dòng)板601、壓電元件602和突起601a、601b形成為一體的狀態(tài)下，在長(zhǎng)邊Dl的方向上的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的二次固有振動(dòng)模式中的波節(jié)(node)和波腹(antinode)的圖。在圖20E中，不出了在短邊D2的方向上的彎曲振動(dòng)的一次固有振動(dòng)模式中的波節(jié)和波腹。此外，圖20F是從箭頭dl指示的方向看時(shí)在長(zhǎng)邊Dl的方向上的彎曲振動(dòng)的二次固有振動(dòng)模式的圖。圖20G是從箭頭d2指示的方向看時(shí)在短邊D2的方向上的彎曲振動(dòng)的一次固有振動(dòng)模式的圖。在圖20F和圖20G中，省略了突起601a和601b、連結(jié)部601c和601d以及壓電元件602的圖示。
[0007]在圖20E中，在短邊D2的方向上的彎曲振動(dòng)的一次固有振動(dòng)模式中的波腹由X指示，在長(zhǎng)邊Dl的方向上的彎曲振動(dòng)的二次固有振動(dòng)模式中的波節(jié)由Yl和Y2指示。突起601a和601b形成在短邊D2的方向上的彎曲振動(dòng)的一次固有振動(dòng)模式中的波腹(由X指示)附近和長(zhǎng)邊Dl的方向上的彎曲振動(dòng)的二次固有振動(dòng)模式中的波節(jié)(由Yl和Y2指示)附近。此外，通過從電力供給單元(未示出)施加A相和B相之間的相位差自由變化的交流電壓，能夠發(fā)生振動(dòng)波振動(dòng)。
[0008]圖21A至圖21D是在施加B相相對(duì)于A相延遲大約+90°的交流電壓時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)的圖。圖21A是施加給壓電元件的A相和B相的交流電壓的變化的曲線。圖21B、圖21C和圖21D與圖20B、圖20C和圖20D對(duì)應(yīng)，并且圖21B、圖21C和圖21D是從P1’至P4’的振動(dòng)隨時(shí)間變化的圖。
[0009]此外，在圖21A中，省略了壓電元件602和連結(jié)部601c、601d的圖示。相對(duì)于圖21A所示的交流電壓中的電氣變化Pl至P4，圖21B、圖21C和圖21D示出的振動(dòng)中的機(jī)械變化P1’至P4’具有預(yù)定的機(jī)械響應(yīng)延遲時(shí)間。此外，以夸張的方式示出了振動(dòng)的振幅。日本特開2012-16107號(hào)公報(bào)中描述了振動(dòng)波馬達(dá)600的驅(qū)動(dòng)原理和速度控制等的細(xì)節(jié)。
[0010]近年，對(duì)安裝有振動(dòng)波馬達(dá)的電子設(shè)備、特別是透鏡驅(qū)動(dòng)設(shè)備的小型化的需求不斷增長(zhǎng)。但是，如下所述，現(xiàn)有技術(shù)的振動(dòng)波馬達(dá)在使設(shè)備小型化時(shí)具有限制。
[0011]首先，說明使用現(xiàn)有技術(shù)的振動(dòng)波馬達(dá)的線性驅(qū)動(dòng)設(shè)備的構(gòu)造。圖22A和圖22B是使用現(xiàn)有技術(shù)的振動(dòng)波馬達(dá)的線性驅(qū)動(dòng)設(shè)備700的示意圖。圖22A是沿振動(dòng)波馬達(dá)的移動(dòng)方向看的圖，圖22B是沿著圖22A的線22B-22B截取的截面圖。如圖22A和圖22B所示，振動(dòng)波馬達(dá)包括振動(dòng)板601和壓電元件602。此外，振動(dòng)波馬達(dá)還包括固定于框架體(未示出)的摩擦構(gòu)件701和設(shè)置在摩擦構(gòu)件701的背面以在該背面上轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)的輥702，為進(jìn)行摩擦驅(qū)動(dòng)，突起601a和601b與摩擦構(gòu)件701接觸。
[0012]振動(dòng)波馬達(dá)還通過連結(jié)部601c和601d支撐振動(dòng)板601，振動(dòng)波馬達(dá)還包括保持構(gòu)件703，保持構(gòu)件703用于保持與輥702連接的振動(dòng)器。振動(dòng)波馬達(dá)還包括加壓彈簧704和驅(qū)動(dòng)傳遞部705。加壓彈簧704具有作用于保持構(gòu)件703的上端和作用于壓電元件602的下端。驅(qū)動(dòng)傳遞部705被構(gòu)造成與從動(dòng)體連結(jié)。通過加壓彈簧704的加壓力，突起601a和601b與摩擦構(gòu)件701壓接，并且通過圖22B所示的箭頭B指示的圓形運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力獲得在圖22B所示的X方向上的推力。
[0013]然后，說明安裝有使用現(xiàn)有技術(shù)的振動(dòng)波馬達(dá)的線性驅(qū)動(dòng)設(shè)備的透鏡驅(qū)動(dòng)設(shè)備的構(gòu)造。圖23A至圖23C是透鏡驅(qū)動(dòng)部的示意圖。圖23A是光軸方向上的主視圖，圖23B和圖23C是局部為斷裂形式的框架體的側(cè)視圖。圖23C是與圖23B所示的透鏡驅(qū)動(dòng)設(shè)備相比進(jìn)一步小型化的透鏡驅(qū)動(dòng)設(shè)備的圖。在圖23A至圖23C中，透鏡驅(qū)動(dòng)設(shè)備包括框架體801、透鏡802、透鏡保持件803以及引導(dǎo)軸804和805，引導(dǎo)軸804和805支撐透鏡保持件803并且在光軸方向上(在圖23B中的X方向上)引導(dǎo)透鏡保持件803。在圖23B中，從線性驅(qū)動(dòng)設(shè)備700中省略振動(dòng)板601和摩擦構(gòu)件701之外的其他部件的圖示。根據(jù)微計(jì)算機(jī)(未不出)發(fā)出的運(yùn)動(dòng)指令，線性驅(qū)動(dòng)設(shè)備700移動(dòng)對(duì)應(yīng)的距尚。結(jié)果，透鏡保持件803能夠在從圖23B中的由實(shí)線指示的左側(cè)位置803至由虛線指示的右側(cè)位置803’的范圍內(nèi)移動(dòng)。
[0014]如上所述，振動(dòng)板601占據(jù)的范圍是透鏡保持件803的移動(dòng)距離LI和振動(dòng)板601在移動(dòng)方向上的尺寸L2的總和，該范圍成為線性驅(qū)動(dòng)設(shè)備和透鏡驅(qū)動(dòng)設(shè)備小型化的阻礙。因此，為了圖23B所示的整個(gè)透鏡驅(qū)動(dòng)設(shè)備的小型化，需要減小振動(dòng)板601在移動(dòng)方向上的尺寸L2。在如圖23C所示小型化的透鏡驅(qū)動(dòng)設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)板601在移動(dòng)方向上的尺寸L2的減小對(duì)于整個(gè)設(shè)備的小型化變得越加重要。
[0015]但是，現(xiàn)有技術(shù)的振動(dòng)波馬達(dá)具有如圖20A至圖20G所示的在移動(dòng)方向上為細(xì)長(zhǎng)的構(gòu)造。因此，移動(dòng)方向上的尺寸L2的減小存在以下問題。如果整個(gè)設(shè)備以單純減小總長(zhǎng)度的方式相似地減小尺寸，則壓電元件的面積變小從而減小壓電效果引起的變形。因此，使振動(dòng)振幅減小。此外，壓電元件和振動(dòng)板的結(jié)合的整體尺寸減小從而增大共振頻率。因此，使振動(dòng)振幅減小。
[0016]結(jié)果，使圖21A至圖21D中的由(ii)指示的移動(dòng)方向上的振幅減小。因此，預(yù)見到推力降低。此外，作為圖21A至圖21D中的由(i)指示的垂直方向上的振幅減小的結(jié)果，垂直方向(i)上的振幅對(duì)于滑動(dòng)件的表面粗糙度是不足夠的。因此，還預(yù)見到出現(xiàn)不能獲得推力的問題。因此，現(xiàn)有技術(shù)的振動(dòng)波馬達(dá)在移動(dòng)方向上的尺寸L2的減小是有限制的。
[0017]如上所述，振動(dòng)波馬達(dá)在移動(dòng)方向上的尺寸需要減小，以使驅(qū)動(dòng)設(shè)備小型化。但是，在現(xiàn)有技術(shù)的振動(dòng)波馬達(dá)的構(gòu)造的情況下，難以在不損失推力的情況下減小振動(dòng)波馬達(dá)在移動(dòng)方向上的尺寸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]因此，本發(fā)明的目的在于在不損失推力的情況下減小振動(dòng)波馬達(dá)在移動(dòng)方向上的尺寸，以便通過使用該振動(dòng)波馬達(dá)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的小型化。
[0019]為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供一種振動(dòng)波馬達(dá)，其包括:振動(dòng)板，該振動(dòng)板具有矩形表面；壓電元件，該壓電元件粘接于所述振動(dòng)板并且構(gòu)造為以高頻率振動(dòng)；以及突起，該突起設(shè)置于所述振動(dòng)板或所述壓電元件，其中:在所述振動(dòng)板、所述壓電元件和所述突起形成為一體的狀態(tài)下，具有與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有振動(dòng)模式的共振頻率相等或相近的共振頻率的固有振動(dòng)模式是在所述扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有振動(dòng)模式的扭轉(zhuǎn)中心軸的平行方向或垂直方向上的彎曲振動(dòng)的固有振動(dòng)模式；以及所述突起設(shè)置在所述突起與波腹之間的距離小于所述突起與波節(jié)之間的距離的位置，所述波節(jié)和所述波腹在所述扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有振動(dòng)模式的所述扭轉(zhuǎn)中心軸的垂直方向上。
[0020]此外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供一種驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其包括振動(dòng)波馬達(dá)，所述振動(dòng)波馬達(dá)包括:振動(dòng)板，該振動(dòng)板具有矩形表面；壓電元件，該壓電元件粘接于所述振動(dòng)板并且構(gòu)造為以高頻率振動(dòng)；以及突起，該突起設(shè)置于所述振動(dòng)板或所述壓電元件，其中:在所述振動(dòng)板、所述壓電元件和所述突起形成為一體的狀態(tài)下，具有與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有振動(dòng)模式的共振頻率相等或相近的共振頻率的固有振動(dòng)模式是在所述扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有振動(dòng)模式的扭轉(zhuǎn)中心軸的平行方向或垂直方向上的彎曲振動(dòng)的固有振動(dòng)模式；所述突起設(shè)置在所述突起與波腹之間的距離小于所述突起與波節(jié)之間的距離的位置，所述波節(jié)和所述波腹在所述扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有振動(dòng)模式的所述扭轉(zhuǎn)中心軸的垂直方向上；以及所述振動(dòng)板的所述矩形表面的所述扭轉(zhuǎn)中心軸的所述垂直方向用作為驅(qū)動(dòng)方向。
[0021]利用上述手段，可以在不損失推力的情況下減小振動(dòng)波馬達(dá)在移動(dòng)方向上的尺寸，以通過使用該振動(dòng)波馬達(dá)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的小型化。
[0022]從以下參照附圖對(duì)示例性實(shí)施方式的說明，本發(fā)明的其他特征將變得明顯。
【附圖說明】
[0023]圖1A、圖1B、圖1C、圖1D、圖1E、圖1F、圖1G和圖1H是用于示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的振動(dòng)波馬達(dá)的構(gòu)造的圖。
[0024]圖2A、圖2B、圖2C和圖2D是用于示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的振動(dòng)波馬達(dá)的速度控制的曲線和圖。
[0025]圖3A、圖3B、圖3C和圖3D是用于示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的振動(dòng)波馬達(dá)的速度控制的曲線和圖。
[0026]圖4A和圖4B是用于示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的線性驅(qū)動(dòng)設(shè)備的構(gòu)造的圖。
[0027]圖5A、圖5B和圖5C是用于示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的透鏡驅(qū)動(dòng)設(shè)備的構(gòu)造的圖。
[0028]圖6A、圖6B、圖6C、圖6D和圖6E是用于示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的振動(dòng)波馬達(dá)的另一種構(gòu)造的圖。
[0029]圖7A、圖7B、圖7C、圖7D和圖7E是用于示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的振動(dòng)波馬達(dá)的另一種構(gòu)造的圖。
[0030]圖8A、圖8B、圖8C、圖8D、圖8E、圖8F、圖8G和圖8H是用于示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的振動(dòng)波馬達(dá)的構(gòu)造的圖。
[0031]圖9A、圖9B和圖9C是用于示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的振動(dòng)波馬達(dá)的速度控制的曲線和圖。
[0032]圖10A、圖10B、圖10C、圖10D、圖10E、圖10F、圖1OG和圖1OH是用于示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的振動(dòng)波馬達(dá)的構(gòu)造的圖。
[0033]圖11A、圖11B、圖1lC和圖1lD是用于示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的振動(dòng)波馬達(dá)的速度控制的曲線和圖。
[0034]圖12A、圖12B、圖12C和圖12D是用于示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的振動(dòng)波馬達(dá)的速度控制的曲