压电驱动器以及机器臂的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及压电驱动器。
【背景技术】
[0002]压电驱动器是具有将高频的交流电压等驱动电压转换为机械振动的压电元件、和被压电元件驱动的被驱动体的驱动装置。作为该压电驱动器的形态，已知有将转子、长条形状的部件作为被驱动体的压电驱动器(例如，专利文献I)。压电驱动器经由从包含压电元件的振动体突出的凸部传递压电元件的弯曲振动，使转子向规定的方向旋转。
[0003]在专利文献I所述的压电驱动器中，振动体的凸部以描绘椭圆轨道的方式振动。而且，构成为通过向振动体的各电极的通电模式的选择来变更振动体的振动模式，改变振动体的凸部的振动的方向，由此，能够使转子向正方向和反方向(逆时针和顺时针)的任意一个方向旋转。另外，在专利文献I所述的压电驱动器中，通过螺旋弹簧朝向转子对振动体进行施压。
[0004]这样的压电驱动器例如，作为机器臂的关节等各机器臂的各部的驱动源被注目。对机器臂进行示教时，使压电驱动器停止，并从外部施加力来使机器臂的关节弯曲、伸展。
[0005]专利文献1:日本特开2007 - 189900号公报
[0006]然而，在专利文献I所述的压电驱动器中，对机器臂进行示教时，压电驱动器停止，振动体的凸部一直与转子抵接，所以成为转子被制动的状态，因此，需要施加在该制动的保持力以上的力。另外，在机器臂的驱动源具有减速机的情况下，根据其减速比，需要更大的力。另外，例如，对机器臂示教具有专门的技术的手感等微妙的动作的情况下，若上述保持力较大则存在难以正确地传递该手感这样的问题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供在欲以压电驱动器以外的外部的力使被驱动体位移时，能够容易且可靠地使被驱动体位移的压电驱动器。
[0008]本发明是为了解决上述的课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式或者应用例实现。
[0009]应用例I
[0010]本发明所涉及的压电驱动器的特征在于，具有:
[0011]压电元件；
[0012]振动板，其通过对上述压电元件施加信号而振动；以及
[0013]被驱动体，其通过上述振动板的振动而被驱动，
[0014]上述振动板通过第一频率的信号以第一模式振动，通过第二频率的信号以第二模式振动，通过第三频率的信号以第三模式振动，
[0015]上述第一频率与上述第二频率不同，上述第一频率与上述第三频率不同。
[0016]由此，在第三模式的振动例如为纵向振动的情况下，通过该振动板进行纵向振动，能够不使被驱动体位移，并且，与非驱动状态的情况相比能够使振动板与被驱动体之间的摩擦力减少。由此，在欲以压电驱动器以外的外部的力使被驱动体位移时，能够容易且可靠地使被驱动体位移。由此，例如，在将本发明的压电驱动器应用于机器臂，作为该机器臂的关节的驱动源使用的情况下，在对机器臂进行示教时，通过使振动板纵向振动，能够以外部的力容易且可靠地使机器臂的关节弯曲、伸展，由此，能够容易且可靠地进行上述示教。
[0017]另外，通过振动板进行第一模式的振动，能够使被驱动体位移。
[0018]另外，第一频率与第二频率不同，第一频率与第三频率不同，从而能够以最佳的频率使振动板以各模式振动，由此，能够分别增大各模式的振动的大小。由此，通过振动板以第三模式进行振动，能够使振动板与被驱动体之间的摩擦力进一步减少。
[0019]应用例2
[0020]在本发明所涉及的压电驱动器中，优选上述第三模式的振动为纵向振动。
[0021]由此，能够更可靠地不使被驱动体位移，并且，与非驱动状态的情况相比能够使振动板与被驱动体之间的摩擦力减少。
[0022]应用例3
[0023]在本发明所涉及的压电驱动器中，优选上述第二模式的振动为弯曲振动，上述第一模式的振动为上述弯曲振动与上述纵向振动的合成振动。
[0024]由此，通过振动板进行合成振动，能够高效地使被驱动体位移。
[0025]应用例4
[0026]在本发明所涉及的压电驱动器中，优选具有设置于上述压电元件的多个电极，
[0027]在使上述振动板以上述第三模式振动时，上述信号被施加给上述多个电极。
[0028]由此，能够容易且可靠地使振动板以第三模式振动，另外，能够使其较大地振动。
[0029]应用例5
[0030]在本发明所涉及的压电驱动器中，优选在使上述振动板以上述第三模式振动时，控制供给到上述压电元件的电流的大小。
[0031]若施加信号的电极的总面积增大，则振动板的共振时的压电元件的阻抗降低，由此，采用控制施加到压电元件的电压的大小的电压控制的情况下，供给到压电元件的电流(电力)增大，在压电元件的发热量增大。而且，若上述发热量增大，则根据其他的条件，存在振动板的共振时的压电元件的阻抗进一步降低，供给到压电元件的电流进一步增大，而振动板的振动不稳定的情况。
[0032]与此相对，在本发明所涉及的压电驱动器中，通过采用控制供给到压电元件的电流的大小的电流控制，与采用上述电压控制的情况相比，能够减少在压电元件的发热量，由此，能够抑制振动板的共振时的压电元件的阻抗的降低，能够使振动稳定，另外，能够减少消耗电力。
[0033]应用例6
[0034]在本发明所涉及的压电驱动器中，优选具有设置于上述压电元件的多个电极，
[0035]在使上述振动板以上述第三模式振动时，上述信号被施加给上述多个电极中的一部分电极。
[0036]由此，与将信号施加给所有的电极来使振动板以第三模式振动的情况相比，能够提高振动板的共振时的压电元件的阻抗，由此，能够使振动稳定，另外，能够减少消耗电力。
[0037]应用例7
[0038]在本发明所涉及的压电驱动器中，优选上述被驱动体被设置成能够旋转，
[0039]上述振动板的与上述被驱动体抵接的部分的上述第三模式的振动的振动方向是朝向上述被驱动体的旋转中心的方向。
[0040]由此，能够抑制在振动板以第三模式振动时被驱动体旋转。
[0041]应用例8
[0042]在本发明所涉及的压电驱动器中，优选上述被驱动体被设置成能够移动，
[0043]上述被驱动体的与上述振动板抵接的部分的移动方向与上述第三模式的振动的振动方向正交。
[0044]由此，能够抑制在振动板以第三模式振动时被驱动体移动。
【附图说明】
[0045]图1是表示本发明的压电驱动器的第一实施方式的俯视图。
[0046]图2是图1中的A — A线的剖视图。
[0047]图3是图1所示的压电驱动器的振动体的立体图。
[0048]图4是用于说明图1所示的压电驱动器的动作的振动体的图。
[0049]图5是用于说明图1所示的压电驱动器的动作的振动体的图。
[0050]图6是用于说明图1所示的压电驱动器的动作的振动体的图。
[0051]图7是表示本发明的压电驱动器的第二实施方式中的振动体的立体图。
[0052]图8是表示本发明的压电驱动器的第三实施方式的俯视图。
【具体实施方式】
[0053]以下，基于附图所示的优选的实施方式对本发明的压电驱动器进行详细说明。
[0054]第一实施方式
[0055]图1是表示本发明的压电驱动器的第一实施方式的俯视图。图2是图1中的A —A线的剖视图。图3是图1所示的压电驱动器的振动体的立体图。图4是用于说明图1所示的压电驱动器的动作的振动体的图。图5是用于说明图1所示的压电驱动器的动作的振动体的图。图6是用于说明图1所示的压电驱动器的动作的振动体的图。
[0056]此外，以下，为了方便说明，将图2、图3、图4中的上侧称为“上”或者“上方”，将下侧称为“下”或者“下方”(图7也相同)。
[0057]另外，在图1?图6图示了 X轴、y轴以及z轴作为相互正交的三个轴。将与x轴平行的方向称为“ X轴方向”，将与I轴平行的方向称为“y轴方向”，将与z轴平行的方向称为“Z轴方向”。另外，将由X轴和I轴规定的平面称为“Xy平面”，将由I轴和Z轴规定的平面称为“yz平面”，将由Z轴和X轴规定的平面称为“XZ平面”。另外，在X方向、X方向以及z方向上，将箭头前端侧设为“ + (正)侧”，将箭头基端侧设为“一(负)侧”。此外，振动体、振动板、压电元件以及各电极的长边方向分别为X轴方向，短边方向(宽度方向)分别为y轴方向，厚度方向分别为z轴方向(图7以及图8也相同)。
[0058]另外，在图1中，省略了振动体的电极的图示(图8也相同)。另外，在图4?图6中，对于振动体，以省略连结部的图示等进行简化的方式进行图示(图7也相同)。
[0059]另外，在图4?图6中，对振动体的各电极中通电的电极附加斜线。
[0060]另外，在图3?图6中，对于振动体的各电极中，背面的看不见的电极，仅在括号内示出各符号(图7也相同)。
[0061]基本构成
[0062]压电驱动器I具有:振动部10，其具有通过电压的施加而振动的振动体2 ;转子(被驱动体)5，其能够旋转(能够位移)且为圆盘状；以及支承体6，其支承振动部10和转子5。此外，转子5换言之为横剖面形状为圆形形状的被驱动体。
[0063]压电驱动器I是通过振动体2振动，而向转子5传递动力(驱动力)使其旋转(驱动)的装置。以下，对压电驱动器I具有的各部依次进行说明。
[0064]振动部10
[0065]振动部10具备振动体2、以能够振动的方式保持振动体2的保持部(保持机构)3、基台4、以及作为朝向转子5对振动体2进行施压的施压部的一对板簧(弹性体)71、72。一对板簧(弹性体)71、72在本实施方式中，连结保持部3和基台4，并经由保持部3朝向转子5对振动体2的后述的凸部26进行施压。
[0066]振动体2
[0067]振动体2呈长方形的板状，通过从图2以及图3的上侧开始依次层叠四个电极