專利名稱：振動致動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及振動致動器，特別是涉及一種利用振動裝置使定子振 動、由此對與定子接觸在一起的轉子進行旋轉驅動的振動致動器。
背景技術：
例如，在專利文獻l中揭示了一種利用超聲波振動使轉子旋轉的振 動致動器。這種振動致動器具有由相互重合的多個壓電元件板構成的復 合振動器作為振動裝置，利用配設在復合振動器的 一個端部上的定子對 1個轉子進行接觸式支承。在復合振動器的多個壓電元件板上施加驅動 電壓，在互不相同的方向上產(chǎn)生多個振動，與此同時，形成由這些振動 組合而成的復合振動，使定子產(chǎn)生振動，由此對轉子進行旋轉驅動。
專利文獻1:特開平11-220892號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖解決的課題
但是，專利文獻1的振動致動器中所存在的問題是，其利用1個復 合振動器使l個轉子旋轉，因此，在試圖使多個轉子分別旋轉時，不僅 必須為每一個轉子分別設置專用的復合振動器，而且需要對與多個轉子 分別對應的多個復合振動器相互獨立地進行驅動控制，裝置變得復雜 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個振動裝置驅動多個轉子的振動致動器。 課題解決手段
本發(fā)明的振動致動器具備2個定子；與2個定子分別對應著接觸 式配置的2個轉子；l個振動裝置，其配設在2個定子之間，產(chǎn)生由方 向互不相同的多個振動組合而成的復合振動，使2個定子振動，由此對 2個轉子同時進行旋轉驅動；預壓裝置，其具有不受2個轉子的旋轉角 度影響而分別通過2個轉子的旋轉中心、同時具有撓曲性的牽引部件， 通過該牽引部件的張力使2個轉子相對分別對應的定子施加預壓。 此外，本發(fā)明中所說的預壓指的是將轉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個振動裝置驅動多個轉子的 振動致動器。


圖l是表示本發(fā)明的第1實施方式的振動致動器的剖視圖。
圖2是表示第1實施方式中的轉子的球體部附近的結構的局部透視
圖。 '
圖3是表示第1實施方式中的復合振動器的結構的局部放大剖視圖。
圖4是表示第1實施方式中使用的復合振動器的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實施方式的振動致動器的動作狀態(tài)的剖視圖。
圖6是表示本發(fā)明的第1實施方式的振動致動器的動作狀態(tài)的剖視圖。
圖7是表示本發(fā)明的第2實施方式的振動致動器的剖視圖。
圖8是表示第2實施方式中的轉子的球體部附近的結構的局部透視圖。
圖9a是表示致動器主體以Y軸方向的1次模式(primary mode )的 撓曲振動方式振動時的狀態(tài)的圖。
圖9b是表示圖9a中的致動器主體的各部分在Y軸方向的位移的圖。
圖10a是表示致動器主體以Z軸方向的l次模式的縱向振動方式振 動時的狀態(tài)的圖。
圖10b是將圖10a中的致動器主體的各部分在Z軸方向的位移變換 到Y軸方向加以表示的圖。
圖11是表示第2實施方式中的2個轉子受到方向相反的旋轉驅動 時的狀態(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 方式振動的致動器主體的各部分在Y軸方向的位移的圖。
圖13是表示第2實施方式中的2個轉子受到相同方向的旋轉驅動 時的狀態(tài)的圖。
圖14是將以Z軸方向的2次才莫式的縱向振動方式振動的致動器主 體的各部分在Z軸方向的位移變換到Y軸方向加以表示的圖。 圖15是表示本發(fā)明的第3實施方式的振動致動器的剖視圖。 圖16是表示本發(fā)明的第4實施方式的振動致動器的剖視圖。 圖17是表示本發(fā)明的第5實施方式的振動致動器的剖視圖。 圖18是表示第5實施方式中使用的復合振動器的3對壓電元件板 的分極方向的透視圖。
具體實施例方式
下面根據(jù)

本發(fā)明的實施方式。 第1實施方式.
圖1中表示了本發(fā)明的第1實施方式的振動致動器。該振動致動器 是利用超聲波振動使轉子旋轉的超聲波致動器，其包括致動器主體1和 受到該致動器主體1旋轉驅動的2個轉子A和B。致動器主體1具有1 個圓筒狀的復合振動器2和分別配置在該復合振動器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 合振動器2，與此同時，利用通過復合振動器2的連接螺栓5相互連接 起來，構成了外形呈近似圓柱狀的致動器主體1。該致動器主體l在其 中心軸上形成有貫穿孔la。另外，復合振動器2上連接著用于驅動該復 合振動器2的驅動電路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，在與復合振動器2鄰接的面相反的一 側分別形成有凹部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轉子A與第1定子3的角部鄰接著配置， 同時，第2轉子B與第2定子4的角部鄰接著配置，在這種狀態(tài)下，第 1轉子A和第2轉子B經(jīng)由通過致動器主體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 可以圍繞著旋轉中心Cl自由旋轉。同樣地，第2轉子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中心C2自由旋轉。
設置在第1轉子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，設置在第2轉子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可自由滑動地配置的彈簧承受部件18,與此同時，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 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的一個端部固定在第1轉子A的收容凹部13內(nèi)的調(diào)整螺 絲15上，同時，通過第1轉子A的球體部9內(nèi)的通道形成空間16、致 動器主體l的貫穿孔la和第2轉子B的球體部11內(nèi)的通道形成空間20, 另一個端部固定在第2轉子B的收容凹部17內(nèi)的彈簧承受部件18上。 這樣，第1轉子A和第2轉子B通過線部件8彼此連接起來。
這里，第2轉子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的另一個端 部繃緊，在線部件8中產(chǎn)生張力，通過該張力將2個轉子A和B向其分 別對應的致動器主體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轉子A內(nèi)的調(diào)整螺絲15進行旋轉操作，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構成了本發(fā)明的張力 調(diào)整單元。
如圖2所示，在第2轉子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，在旋轉中心C2附近，連通通道22的一個端部與該開口 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之中的一個內(nèi)壁21a垂直的方向、并且與另一個內(nèi)壁21b的相同 方向上延伸著在另一個端部與收容凹部17連通，在位于旋轉中心C2附 近的開口 21的一個內(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 第2定子4。
此外，如圖l所示，第1轉子A的球體部9內(nèi)也形成了具有與第2 轉子B的通道形成空間20相對稱的結構的通道形成空間16，線部件8 從第1轉子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 位于旋轉中心C1附近的咬合部接觸后偏向，通過開口到達第2定子4。
如圖3所示，復合振動器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)。
復合振動器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 次重合而形成的結構。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構。
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，連接到驅動電路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，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，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實施方式的振動致動器的動作。由驅動電路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，利用復合振動器2產(chǎn)生由Y軸方向 的撓曲振動和Z軸方向的縱向振動組合而成的復合振動時，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)的橢圓運動，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 子A和與第2定子4的角部以加壓方式相接觸的第2轉子B分別以旋轉 中心C1和C2為中心同時受到繞X軸的旋轉驅動。
如上所述，利用1個復合振動器2產(chǎn)生復合振動，在分別與一對定 子3和4相對應的轉子A和B的接觸部分形成橢圓運動，由此就能夠同 時對2個轉子A和B進行旋轉驅動。因此，如果使用本發(fā)明的振動致動 器，就能夠以單純的結構實現(xiàn)用于進行旋轉驅動的具有多個關節(jié)部的關 節(jié)機構等，能夠實現(xiàn)小型化，減輕重量。
另外，2個轉子A和B通過一個公共的線部件8牽引到分別對應的 定子3和4，因此能夠對這2個轉子A和B施加相互均勻的預壓，使其 以加壓式接觸到分別對應的定子3和4。
另外，線部件8具有撓曲性，并且其結構是接觸到第1轉子A的旋 轉中心Cl的咬合部和第2轉子B的旋轉中心C2的咬合部23而偏向， 因此不受2個轉子A和B的旋轉角度的影響，線部件8總是會通過2 個轉子A和B的旋轉中心C1和C2,同時，線部件8不會沿長度方向移 動。因此，其相對于彈簧承受部件18的收容凹部17的滑動方向的位置 也不會改變，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，因此能夠使各轉子A和B受到的預壓力保持恒定， 不受轉子旋轉的影響。
由此，能夠使由致動器主體l的各定子3和4在相對應的轉子A和 B中產(chǎn)生的旋轉扭矩保持恒定，能夠對2個轉子A和B分別進行旋轉驅 動，使其流暢而穩(wěn)定地旋轉。
另外，線部件8通過致動器主體1和轉子A及B的內(nèi)部，彈簧部件
19收容在第2轉子B中，實現(xiàn)了小型的振動致動器。
進而，通過操作第1轉子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個轉子A和B所受到的預壓 力。
該振動致動器是使用超聲波振動的超聲波致動器，因此既具有高扭 矩性，又能夠實現(xiàn)不使用齒輪的驅動。
另外，如果采用將壓電元件部31和32以及用于連接驅動電路30 的布線等收容到致動器主體1和轉子A及B內(nèi)部的結構，就可以使整體 更加小型化。
第2實施方式.
接著參照圖7說明本發(fā)明的第2實施方式的振動致動器。該第2實 施方式是，形成在各轉子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實施方式中的扇形開口。
如圖8所示，第2轉子B的球體部11內(nèi)形成的開口 52形成為從球 體部11表面直到旋轉中心C2為止的狹縫狀，同時具有以旋轉中心C2 為中心的半圓形狀。在旋轉中心C2附近，連通通道22的一個端部連通 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，另一個端部連通到收容凹部17。 位于旋轉中心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轉子B的收容凹部17內(nèi)部開始通過 連通通道22,與2個咬合部53和54的一方接觸后偏向，通過開口 52 到達第2定子4。
此外，如圖7所示，第1轉子A的球體部9內(nèi)也形成了結構與第2 轉子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 轉中心Cl附近的2個咬合部的一方接觸后偏向，通過開口 51到達第1 定子3。
這里，從驅動電路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次模式的撓曲振動時， 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膨脹和收縮，致動器主體1如圖9a所示振動。 這里，圖9b中表示圖9a的致動器主體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。
另外，從驅動電路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次模式的縱向振動時， 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 重復膨脹和收縮，致動器主體1如圖10a所示振動。這里，圖10b中表 示將圖10a的致動器主體1的各部分在Z軸方向的位移變換到Y軸方向 時的狀況。根據(jù)圖10b可知，致動器主體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。
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，利用復合振動器2產(chǎn) 生由Y軸方向的1次模式的撓曲振動和Z軸方向的1次模式的縱向振動 組合而成的復合振動時，第l定子3的角部和第2定子4的角部，因Y 軸方向的1次模式的撓曲振動而在Y軸方向上產(chǎn)生相位相同的位移，與 此同時，因Z軸方向的1次沖莫式的縱向振動而在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動。因此，與第l定 子3的角部以加壓方式相接觸的第1轉子A和與第2定子4的角部以加 壓方式相接觸的第2轉子B分別以旋轉中心Cl和C2為中心同時受到 繞X軸的且方向相反的旋轉驅動。
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 方向撓曲振動時致動器主體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。
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，利用復合振動器2產(chǎn) 生由Y軸方向的2次模式的撓曲振動和Z軸方向的1次模式的縱向振動 組合而成的復合振動時，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而在Y軸方向上產(chǎn)生相位互逆的位移，與此 同時，因Z軸方向的1次沖莫式的縱向振動而在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動。因此，與第l定 子3的角部以加壓方式相接觸的第1轉子A和與第2定子4的角部以加 壓方式相接觸的第2轉子B分別以旋轉中心Cl和C2為中心同時受到 繞X軸的且方向相同的旋轉驅動。
因此，與第1實施方式相同，利用1個復合振動器2產(chǎn)生復合振動， 在與各定子3和4的相對應的轉子A和B的接觸部分形成橢圓運動，由 此就能夠同時對2個轉子A和B進行旋轉驅動。
另外，如上所述，通過選擇Z軸方向的縱向振動的振動模式和Y軸 方向的撓曲振動的振動模式的組合，就可以使第1轉子A和第2轉子B 分別受到方向相同或方向相反的旋轉驅動。
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 模式的縱向振動時將致動器主體1的各部分在Z軸方向的位移變換到Y 軸方向加以表示的圖。根據(jù)圖14可知，致動器主體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。
因此，在產(chǎn)生了由Y軸方向的1次模式的撓曲振動和Z軸方向的2 次模式的縱向振動組合而成的復合振動時，與產(chǎn)生了由Y軸方向的2次 模式的撓曲振動和Z軸方向的1次模式的縱向振動組合而成的復合振動 時的情形相同，能夠使2個轉子A和B在相同方向上繞X軸旋轉驅動。
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 方向的撓曲振動和Z軸方向的縱向振動分別不僅能夠設定為1次模式或 2次模式，而且能夠設定為3次以上的振動模式。例如，可以根據(jù)轉子 A和B或定子3和4的形狀及材質(zhì)等使用適當次數(shù)的振動模式。
第3實施方式.
接著參照圖15說明本發(fā)明的第3實施方式的振動致動器。該第3 實施方式是，其使用帶彈性的線狀橡膠部件61作為轉子A和B的預壓 裝置，從而取代了第1實施方式中的線部件8和彈簧部件19。這里，支 承部件62固定在第2轉子B的收容凹部17的內(nèi)面上。橡膠部件61的 一個端部固定在第1轉子A的收容凹部13內(nèi)的調(diào)整螺絲15上，通過第 1轉子A的通道形成空間16、致動器主體1的貫穿孔la和第2轉子B 的通道形成空間20,另一個端部固定在第2轉子B的收容凹部17內(nèi)的 支承部件62上。按照這種方式，2個轉子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個轉子A和B向致動器主體1的分別 對應的定子3和4牽引，以加壓方式相接觸。因此，與第1實施方式相 同，利用1個復合振動器2就能夠使2個轉子A和B旋轉驅動。
由于使用一個橡膠部件61牽引2個轉子A和B,因此能夠對2個 轉子A和B施加相互均衡的預壓，另外，橡膠部件61總是通過旋轉中 心Cl和C2并且橡膠部件61沿長度方向的位置不會移動，因此能夠使 各轉子A和B受到的預壓力不受旋轉的影響而保持恒定。
進而，通過操作第1轉子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個轉子A和B所受到的預壓力。
此外，也可以通過使用橡膠部件61來取代第2實施方式的振動致 動器中的線部件8和彈簧部件19,使各轉子A和B與相應的定子3和4 以加壓方式接觸。
第4實施方式.
接著參照圖16說明本發(fā)明的第4實施方式的振動致動器。該第4 實施方式使用與2個轉子A和B分別對應的2個線部件71和72,取代 了第1實施方式中的一個線部件8。這里，與第2轉子B的收容凹部n 內(nèi)同樣地，第1轉子A的收容凹部13內(nèi)收容相對于收容凹部13可自由 滑動的彈簧承受部件73,同時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的一個端部固定在第1轉子A的收容凹部13內(nèi)的彈 簧承受部件73上，通過第1轉子A的通道形成空間16,另一個端部固 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 個端部固定在第2轉子A的收容凹部17內(nèi)的彈簧承受部件18上，通過 第2轉子B的通道形成空間20，另一個端部固定在第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轉子B與第2定子4 以加壓方式接觸。
^換照這種方式，2個轉子A和B分別與相對應的定子3和4以加壓 方式相接觸。因此，與笫l實施方式相同，利用1個復合振動器2就能 夠使2個轉子A和B旋轉驅動。
另外，在該笫4實施方式中，2個轉子A和B分別由相對應的2個 線部件71和72牽引到定子3和4,因此，能夠相互獨立地設定施加到 2個轉子A和B上的預壓力，因此，能夠分別對這2個轉子A和B上產(chǎn) 生的旋轉扭矩進行個別調(diào)整。
這樣一來，即使在使用2個線部件71和72的情況下，2個線部件 71和72總是通過分別相對應的轉子A和B的旋轉中心Cl和C2,并且 各線部件71和72沿長度方向的位置不會移動，因此能夠使施加到各轉 子A和B上的預壓力不受旋轉的影響而保持恒定。
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個具有彈性的線狀橡膠部件將各轉子A和B與相對應的定子3和4連 接起來，也能夠〗吏2個轉子A和B分別與相對應的定子3和4以加壓方 式相接觸。
對于第2實施方式的振動致動器，也可以不使用一個線部件8,而 代之以使用2個線部件71和72將2個轉子A和B分別與相對應的定子 3和4連接起來，通過各線部件71和72的張力使轉子A和B與相對應 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實施方式的復合振動器2中使用了產(chǎn)生Y 軸方向的撓曲振動的第1壓電元件部31和產(chǎn)生Z軸方向的縱向振動的 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軸方向的撓曲振動的壓電元件部。
:勺復合振動、或者由X軸口方向的撓曲振動和Y 二方向二撓曲振動組合 而成的復合振動，能夠使2個轉子A和B同時繞Y軸或繞Z軸旋轉。 第5實施方式.
接著參照圖17說明本發(fā)明的第5實施方式的振動致動器。該第5 實施方式在第1實施方式中具有產(chǎn)生Y軸方向的撓曲振動的第l壓電元 件部31和產(chǎn)生Z軸方向的縱向振動的第2壓電元件部32的復合振動器 2中進一步具有產(chǎn)生X軸方向的撓曲振動的第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，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，其余結構與第l壓電元件 部31或第2壓電元件部32相同。
利用驅動電路30驅動復合振動器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、由第2壓電元件部32產(chǎn)生的Z軸方向 的縱向振動、由第3壓電元件部81產(chǎn)生的X軸方向的撓曲振動之中2 個或全部3個組合而成的復合振動，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，由此就能夠使第1轉子A和第2轉子B同時 在3維方向上自由旋轉驅動。在這種情況下，也可以通過選擇振動模式 的組合，使2個轉子A和B在相同方向或相反方向旋轉。
此外，在第2至第4實施方式中也能夠使用具有3個壓電元件部31、 32、 81的復合振動器2。
此外，在上述第1至第5實施方式中，在定子3和4的前端部位形 成了凹部6和7，轉子A和B的前端部則形成為凸狀，j旦也可以與此相 反，使定子3和4的前端部位形成為凸狀，在轉子A和B的前端部形成 凹部。
另外，在第1至第5實施方式中，可以使2個定子3和4的分別對 應的轉子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 轉子A和B產(chǎn)生大小互不相同的旋轉扭矩。
成互不相同的形狀或大小，能夠;吏轉子A和B產(chǎn)生互不相同的旋"扭矩。
此外，在上述第1至第5實施方式中，從驅動電路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。
另外，定子3和4與分別對應的轉子A和B的接觸是角部，但并不 限于這種結構。只要能夠傳遞橢圓運動，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實施方式中，也可以不使用Z軸方向的縱 向振動、Y軸方向或X軸方向的撓曲振動，而是代之以產(chǎn)生由相互不正 交的多個振動組合而成的復合振動，使2個轉子A和B旋轉。
另外，在上述個實施方式中，分別在不同的壓電元件部產(chǎn)生X軸方 向的撓曲振動、Y軸方向的撓曲振動、Z軸方向的縱向振動，將振動合
成而產(chǎn)生復合振動，但也可以將一個壓電元件部分極為多個，對施加到 各分極電極的電壓進行個別控制。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)生復合振動。
另外，在上述各實施方式中，在定子和轉子的接觸部分產(chǎn)生橢圓運 動，^旦也可以通過控制各軸方向的振幅以產(chǎn)生圓運動。
權利要求
1.一種振動致動器，其特征在于，具備2個定子；與上述2個定子分別對應著以接觸式配置的2個轉子；1個振動裝置，其配設在上述2個定子之間，產(chǎn)生由方向互不相同的多個振動組合而成的復合振動，使上述2個定子振動，由此對上述2個轉子同時進行旋轉驅動；預壓裝置，其具有不受上述2個轉子的旋轉角度影響而分別通過上述2個轉子的旋轉中心、同時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個轉子相對分別對應的定子施加預壓。
2. 根據(jù)權利要求1所述的振動致動器，上述牽引部件由具有彈性 的線狀橡膠部件構成。
3. 根據(jù)權利要求1所述的振動致動器，上述預壓裝置具備用作 上述牽引部件的線部件；與上述線部件的一個端部相連、使該線部件產(chǎn) 生張力的彈簧部件。
4. 根據(jù)權利要求1所述的振動致動器，上述預壓裝置進一步具備 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)權利要求1所述的振動致動器，上述預壓裝置具有上述2 個轉子共用的1個上述牽引部件，上述牽引部件的一個端部與一個轉子連接，分別貫穿一個定子和上 述振動裝置及另一個定子，另一個端部與另一個轉子連接。
6. 根據(jù)權利要求1所述的振動致動器，上述預壓裝置具有與上述2個轉子分別相對應的2個上述牽引部件，各牽引部件的一個端部與相對應的轉子相連接，另一個端部連接到與上述轉子相對應的定子。
7. 根據(jù)權利要求1所述的振動致動器，各轉子具有形成在與相 應的定子相接觸的部分并且以該轉子的旋轉中心為中心的球面狀接觸 面；從上述接觸面到旋轉中心為止的開口；在旋轉中心形成的咬合部;上述牽引部件在相對于各轉子的旋轉中心與相對應的定子相反的 一側連接到上述定子，與上述轉子的咬合部接觸并偏向，通過上迷轉子 的開口到達所對應的定子。
8. 根據(jù)權利要求7所述的振動致動器，上述開口形成為從相對應 的轉子的上述接觸面直到旋轉中心為止的狹縫狀。
9. 根據(jù)權利要求8所述的振動致動器，上述開口具有從相對應的 轉子的旋轉中心朝向上述接觸面呈扇形展開的截面形狀。
10. 根據(jù)權利要求8所述的振動致動器，上述開口具有以相對應的 轉子的旋轉中心為中心的半圓形截面形狀。
11. 根據(jù)權利要求1所述的振動致動器，上述振動裝置具有由相互 層疊的多個壓電元件板構成的復合振動器，上述壓電元件板的層疊方向 的兩個端部上分別配置上述2個定子。
12. 根據(jù)權利要求1所述的振動致動器，其進一步具備用于驅動上 述振動裝置的驅動電路，利用上述驅動電路，通過選擇由上述驅動電路 產(chǎn)生的構成上述復合振動的多個振動的振動模式的組合，使上述2個轉 子受到相同方向或相反方向的旋轉驅動。
13. 根據(jù)權利要求1所述的振動致動器，上述振動裝置產(chǎn)生上述復 合振動，在各定子的與對應的轉子的接觸部分形成橢圓運動，由此對上 述2個轉子同時進行旋轉驅動。
14. 根據(jù)權利要求1所述的振動致動器，上述振動裝置產(chǎn)生上述復 合振動，在各定子的與對應的轉子的接觸部分形成圓運動，由此對上述2個轉子同時進行旋轉驅動。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠利用1個振動裝置驅動多個轉子的振動致動器。2個轉子(A)和(B)利用線部件(8)的張力牽引到分別所對應的定子(3)和(4)，形成加壓式接觸。利用復合振動器(2)產(chǎn)生由多個振動組合而成的復合振動，在各定子(3)和(4)的角部形成橢圓運動，由此對分別與這2個定子(3)和(4)以加壓式接觸在一起的2個轉子(A)和(B)繞著各自的旋轉中心(C1)和(C2)同時進行旋轉驅動。
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:株式會社豐田自動織機