振动型致动器的控制装置和振动型致动器的控制方法
【专利说明】振动型致动器的控制装置和振动型致动器的控制方法
[0001]本申请是申请号为201110145592.2、申请日为2011年6月I日、发明名称为“振动型致动器的控制装置和振动型致动器的控制方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及振动型致动器的控制装置和振动型致动器的控制方法。
【背景技术】
[0003]这样的致动器被常规地提出:该致动器使板状振动器上的给定质点经受椭圆运动以对驱动部件进行驱动。
[0004]作为具有板状振动器的振动型致动器的基本配置，在日本专利申请公开N0.2004-320846中示出的这样的配置是已知的。图8A是示出日本专利申请公开N0.2004-320846中的振动型致动器的外部基本配置的例子的透视图。
[0005]如图8A所示，该振动型致动器中的振动器包含矩形板状成形的、由金属材料形成的弹性部件4。该弹性部件4包含与该弹性部件4的背面接合的压电元件(机电能量换能器)5。多个突起6被设置在弹性部件4的顶面上的相应预定位置处。
[0006]根据该配置，向压电元件5施加AC(交流)电压允许同时产生沿弹性部件4的长边方向的二次弯曲振动和沿弹性部件4的短边方向的一次弯曲振动。这在突起6中激励椭圆运动。
[0007]然后，驱动部件7在压力下接触突起6的顶部(接触部分)，并然后通过突起6的椭圆运动而被线性地驱动。即，突起6用作振动器的驱动单元。
[0008]图8B是示出图8A所示的振动型致动器中的压电元件5的极化(polarizat1n)区域的例子的示意图。
[0009]此外，图9A和图9B是示出弹性单元4的振动模式的透视图。图9C是示出在弹性单元4的突起6中激励的椭圆运动的图。
[0010]如图8B所示，压电元件5经受极化处理，并且包含两个电极Al和A2。
[0011]分别向两个电极Al和A2施加相位彼此相同的AC电压Vl和V2，以激励矩形弹性单元4进入具有沿与长边方向平行的方向延伸的两个节点(node)的一次弯曲移动。这与图9A所示的第一振动模式对应。
[0012]此外，分别向两个电极Al和A2施加彼此反相的AC电压Vl和V2，以激励矩形弹性单元4进入具有沿与短边方向平行的方向延伸的三个节点的二次弯曲移动。这与图9B所示的第二振动模式对应。
[0013]然后，第一振动模式和第二振动模式被组合在一起，以在突起6中激励椭圆运动。此时，当在压力下与突起6接触时，驱动部件可被线性地驱动。
[0014]这里，图9A所示的第一振动模式允许在突起6中激励沿与在压力下接触驱动部件的接触部分的表面(以下，称为接触表面)垂直的方向移位的幅度(以下，称为Z轴幅度)。
[0015]此外，图9B所示的第二振动模式允许在突起6中激励沿与接触表面平行的方向移位的幅度(以下，称为X轴幅度)。
[0016]第一振动模式和第二振动模式的组合允许在突起6中的预定的一个中激励如图9C所示的椭圆运动。以下，将Z轴幅度和X轴幅度之间的大小的比值称为椭圆运动的椭圆率(ellipticity)。
[0017]图1OA是示出当两相电压Vl和V2之间的相位差在_180度和180度之间改变时所观察的第一振动模式和第二振动模式下的幅度的曲线图。
[0018]当向极化的压电元件5的相应两个电极Al和A2施加的两相AC电压Vl和V2之间的相位差在-180度和180度之间改变时，第一振动模式和第二振动模式(P2)中的幅度分别如图1OA中的Pl和P2所示的那样。
[0019]在图1OA中，横轴表示相位差。纵轴表示第一振动模式和第二振动模式下的幅度。
[0020]第一振动模式和第二振动模式的组合允许在突起6中激励椭圆运动。改变要施加的AC电压Vl和V2之间的相位差允许调整在预定的突起6中激励的椭圆运动的椭圆率。
[0021]图1OA在其下部中示出与横轴上的相位差对应的椭圆形状。可通过在AC电压Vl和V2之间的相位差的正号和负号之间切换，切换提供线性驱动的振动型致动器的驱动方向。
[0022]此外，通过连续地改变从任何值开始的相位差并使得符号在正号和负号之间适当地改变(例如，连续地在90度和-90度之间改变相位差并使得符号在正号和负号之间适当地改变)，可连续地改变驱动的方向和速度。
[0023]关于驱动速度，如图1OB所示，出现以下现象(称为崖落(cliff drop)现象)。驱动速度在共振频率处达到峰值，并且在共振频率的更高频率侧缓慢地减小，同时在共振频率的更低频率侧迅速减小。
[0024]此外，众所周知，可通过将向压电元件施加的AC电压的频率设为较接近共振频率来增大速度。可通过将施加的AC电压的频率设为较远离共振频率来降低速度。
[0025]作为这种振动型致动器，可以提供通过使用多个振动器来施加增大的驱动力的装置。
[0026]但是，当振动型致动器被配置为使用多个振动器对驱动部件进行驱动时会出现以下问题。
[0027]当为了简化振动型致动器的控制装置的电路配置而向多个振动器中的每一个施加共用频率时，如果共振频率在振动器之间改变，那么振动型致动器操作不稳定。因此，振动型致动器需要在不使用与不稳定的操作对应的频率区域的情况下驱动物体。
[0028]鉴于上述问题，本发明的一个目的是，提供振动型致动器的控制装置和振动型致动器的控制方法，其中，被配置为通过使用多个振动器来对驱动部件进行驱动的振动型致动器即使当在振动器之间的共振频率变化的情况下也可稳定地驱动物体。
【发明内容】
[0029]本发明提供以下描述的振动型致动器的控制装置和方法。
[0030]提供一种用于振动型致动器的控制装置，其中，振动型致动器包含各自具有接触要被驱动的物体的接触部分的多个振动器，使得响应于对于多个振动器的共用交流信号，多个振动器通过接触部分相对于振动器移动物体，以产生物体的椭圆运动，其中，控制装置包含用于设定交流信号的频率的频率确定单元，并且，频率确定单元在重叠频率范围内设定交流信号的频率以改变椭圆运动的椭圆率，其中在所述重叠频率范围中，分别对于多个振动器中的每一个设定的椭圆率改变的频率范围重叠，并且，对于振动器，将改变椭圆率的频率范围设定为上限和下限之间的频率范围，使得下限是在改变椭圆率的所有情况下的最大共振频率，上限比下限大并且上限是物体的相对移动的最大频率。
[0031]提供一种用于振动型致动器的控制方法，其中，振动型致动器包含各自具有接触要被驱动的物体的接触部分的多个振动器，使得响应于对于多个振动器的共用交流信号，多个振动器通过接触部分相对于振动器移动物体，以产生物体的椭圆运动，其中，所述控制方法包含用于设定交流信号的频率的频率确定步骤，并且，在频率确定步骤中，在重叠频率范围内，设定交流信号的频率以改变椭圆运动的椭圆率，其中在所述重叠频率范围中，分别对于多个振动器中的每一个设定的椭圆率改变的频率范围重叠，并且，对于振动器，将改变椭圆率的频率范围设定为上限和下限之间的频率范围，使得下限是在改变椭圆率的所有情况下的最大共振频率，上限比下限大并且是物体的相对移动的最大频率。
[0032]参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得清晰。
【附图说明】
[0033]图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的振动型致动器的外部配置的透视图。
[0034]图2是示出振动型致动器中的振动器的驱动频率和驱动速度之间的关系的曲线图。
[0035]图3是示出根据本发明的第一示例性实施例的振动型致动器的控制装置的配置的框图。
[0036]图4是详细地示出根据本发明的第一示例性实施例的振动型致动器中的椭圆率确定单元和频率确定单元的框图。
[0037]图5是示出根据本发明的第一示例性实施例的振动型致动器中的振动器的驱动频率和驱动速度之间的关系的曲线图。
[0038]图6是用于根据本发明的第二示例性实施例的振动型致动器的流程图。
[0039]图7是示出根据本发明的第三示例性实施例的振动型致动器的配置的图。
[0040]图8A是示出常规的例