专利名称：振动致动器及其调谐方法
技术领域：
本发明涉及一种具有振动元件的振动致动器及其调谐方法，其中的振动元件利用不同形式的简并模(退化振荡模)，它能够产生至少两种振动。
图31是利用纵振-扭振的常规的振动致动器的透视图。
在这种常规的振动致动器中，在定子101内，用于扭振的压电元件104被设置在两个圆柱振动件102，103之间，用于纵振的压电元件105被提供在振动件103上。用于扭振的压电元件104被沿圆周方向极化，而用于纵振的压电元件105沿横向极化。可动件(转子)106位于用于纵振的压电元件105上。
构成定子101的振动件102、103和压电元件104、105通过用轴107的螺栓部分的接合进行固定。可动件106通过滚珠轴承108被可转动地支撑在轴107上。在轴107的端部，拧着一个支撑弹簧109的螺母110，在压力FF，它保持着可动件106和定子101的接触。
用于纵向扭振的压电元件105由振荡器111产生的驱动电压，而用于扭振的压电元件104通过移相器112输入一个和压电元件105的驱动电压频率相同的驱动电压。由移相器112的相位控制实现驱动。
用于扭振的压电元件104提供用于使可动件106转动的机械位移。在另一方面，用于纵振的压电元件105起类似离合器的作用，用于把振动转换成一个方向的运动，这通过和由压电元件104产生的扭振的周期同步地改变在定子101和可动件106之间的摩擦力来实现。
图32是上述振动致动器的定子101的拆开的透视图。
环形压电元件104必须被沿圆周方向极化。为此，已把压电材料分成6至8个扇形片，然后对这些片分别进行极化处理并将其装配成圆环形。在图32中，104a代表一个电极。
在常规的结构中，用于纵振的压电元件105和用于扭振的压电元件104都有一个基本等于或小于可动件106的横截面区域。为了穿过轴107，用于纵振的压电元件105和用于扭振的压电元件104必须在中心有一个孔。因而，用于纵振的压电元件105和用于扭振的压电元件104的面积被进一步减小，因此，难于对这种振动致动器的转矩和转数同时进行改善。
为解决这一问题，本申请人在日本专利公开No.8-140377中已经提出一种使用不同形式的简并模的振动致动器，它可以用高转矩和高转速驱动并且其结构和制造简单。
图33是这种使用不同形式的简并模的振动致动器的振动件的纵向截面图，图34A和34B分别是其平面图和侧视图。
参见图33，在圆杆形固定轴1的外圆周上的中心部分有一较大直径部分1a，由圆柱形弹性件构成的振动件2，通过拧在较大直径部分1a上的固定螺栓3a，3b固定。
如图34A和34B所示，振动件2通过组合两个厚壁半圆管弹性件2a，2b构成。在其相对面之间，夹着4个压电元件，即两个利用压电常数d15用于扭振的压电元件4，和两个利用压电常数d31用于纵振的压电元件5。半圆管形弹性件2a，2b也可以用半圆杆形或多边杆形弹性件代替，而不用图33的结构。
在振动件2的上端部的驱动面D上有一可动件7或相对运动件，如图33所示，通过在其中心的轴承6被可转动地支撑在固定轴1上，和驱动面D保持接触。
可动件7由厚圆环可动主件7a和与振动件2的驱动面D接触的圆环滑动件7b构成，并通过被装在内圆周上的轴承6相对于固定轴1定位。
可动件7还通过压力件8例如盘形弹簧、线圈弹簧或平板弹簧和振动件2的驱动面D在压力下保持接触。
这样，固定轴1固定振动件2并可转动地限定可动件7的径向位置，借以阻止振动致动器在驱动时轴的振动。在固定轴1的端部，提供有螺栓部分1b，其上装有压力调节件10，例如螺母，用于调节压力件8的压力。
在上述结构的振动致动器中，在由未示出的驱动电压发生装置对压电元件4、5施加驱动电压时，振动件2以调谐方式发生超声频率范围内的扭振和纵振。如果这种扭振和纵振的谐振频率基本一致，则同时发生扭振和纵振，(这种状态下面称为简并状态)，作为扭振和纵振的合成结果，在驱动面D上产生椭圆运动。这种椭圆运动作为使和驱动面D保持接触的可动件7绕固定轴1转动的驱动力。
这种使用不同形式的简并模的振动致动器，通过纵振根据在振动件2中产生的扭振引起的转动位移的离合器形式的传递，可以获得用于咬合作用(clutching function)的大的纵向振幅。还可以增加所产生的最大转矩，因为可动件7可以高的压力压向振动件2。
然而，因为这种使用不同形式的简并模的振动致动器的驱动原理，它经常不能提供所需的驱动效率，除非使两个或多个不同模式的振动尽量接近同一频率。在最坏的情况下，因为在驱动面上不能产生作为驱动力的椭圆运动，致使驱动作用不能实现。
出于这一原因，已经研究出几种调谐方法(频率调整方法)，通过把两个或多个振动设定在相同频率附近，在驱动面D上产生椭圆运动。
例如，在图33所示的使用不同形式的简并模的振动致动器中，根据超声纵振和超声扭振，通过调节在振动件2上可动件7的压力已经达到调谐，借以控制和压力相关的纵振的驱动频率，使得和扭振的驱动频率匹配。
不过，本发明人的研究表明，通过调节可动件7的压力调节谐振频率，例如用螺母、盘状弹簧之类，不能精确地调谐驱动频率。同时压力在长的时间内可能改变。
此外，在这种使用不同形式的简并模的振动致动器中，扭振频率在原理上仅由振动件的因素决定，而纵振频率却由振动件和可动件的因素共同控制。因而，由和可动件相连的用于提取驱动力的各种机构产生的外部负载可能成为对于纵振的谐振频率的稳定而言不希望的外部干扰。
此外，即使这样设计这种使用不同形式的简并模的振动致动器，使得只在图33所示的振动件中进行纵振和扭振的谐振频率的匹配，在实际制备的振动件中，这些谐振频率可能和希望值不同，这是例如由于机加工的精度的缘故。
因此，纵振的谐振频率可能高于(或低于)目标值，扭振的谐振频率也可能高于(或低于)目标值。因而在装配状态中的振动致动器出现性能的波动，包括可以高效率稳定地驱动的和不能以高效率驱动的致动器在内。
鉴于上述，本发明的目的在于，在具有用产生第一和第二振动而引起椭圆运动的振动件的振动致动器中，提供一种结构，用于使第一第二振动的谐振或反谐振频率匹配或基本匹配，并提供一种用于这种结构的调谐方法。
按照本发明的一个实施例，在具有通过产生第一第二振动而引起椭圆运动的振动件的振动致动器中，提供一种被提供在上述振动件的部分中的一种结构，它具有频率调节部分，用于通过操作来调节在驱动操作中产生的第一第二振动的谐振频率或反谐振频率。
在这种情况下，上述的振动件可以采用杆形，并具有至少一个较小直径部分。
此外，希望上述的频率调节部分被提供在这样的位置，它在上述的操作中，对第一第二振动的特定频率呈现不同的变化率。
此外，上述的第一振动可以是至少为一阶的纵振，上述的第二振动可以是至少为二阶的扭振。
按照本发明的一个实施例，通过以这样的方式构成具有较大直径部分和较小直径部分的振动件，使得第一第二振动的任何一个的波腹在上述的较小直径部分产生，从而提供一种用于具有通过产生第一第二振动而引起椭圆运动的振动件的振动致动器的调谐方法，借以使第一第二振动的谐振频率匹配或基本匹配。
在这种情况下，上述的振动件可以具有第一和第二较大直径部分和较小直径部分，它们彼此相邻，上述的操作可以是除去振动件一部分的一种操作。
上述的操作还可以是减少第一第二较大直径部分和较小直径部分中至少一个的外径和/或长度的操作。
按照本发明的一个实施例，通过对在装配状态下的上述振动致动器的振动件的部分施加一种操作，从而提供一种用于具有通过产生第一第二振动而引起椭圆运动的振动件的振动致动器的调谐方法，借以把第一第二振动的谐振频率调整为所需状态。
在这种情况下，上述的操作希望在这样的位置进行，它在上述的操作中对于第一第二振动的特定频率表现出不同的改变率。
上述的操作可以施加于弹性件的表面上这样一个位置，即它相应于第一第二振动中任何一个的振动波形中的波节和另一个振动中振动波形的波腹的位置。
此外，上述的振动件可以具有至少一个较小直径部分。
上述的振动件还可以具有第一第二较大直径部分，和与其相邻的较小直径部分，上述的操作可以是除去振动件的一部分的一种操作。
此外，上述的操作还可以是对第一第二较大直径部分和较小直径部分中的至少一个减少其外径和/或长度的操作。
上述的振动件还可以具有第一第二较大直径部分和相邻的较小直径部分，上述的操作可以是对振动件附加频率调节件的操作。
上述的操作还可以是对第一第二较大直径部分和较小直径部分中的至少一个沿径向附加上述的频率调节件的操作。
上述的振动件还可以这样构成，使其只有第一、第二、第三和第四较大直径部分，以及相邻的第一、第二和第三较小直径部分。
上述振动件还可以具有两个弹性件和在夹持状态下被支撑在上述弹性件之间的机电转换元件，其中所述的机电转换元件包括提供在其节点的用于产生第一振动的机电转换元件以及提供在其节点的用于产生第二振动的机电转换元件。
上述的频率调节件还提供在振动件中产生的上述第一和/或第二振动的波腹位置。
此外，可以安装至少两个频率调节件。
上述的频率调节件还可以用另一种不同质量与/或形状的频率调节件代替。
还可以对上述频率操作件施加一种操作，用来改变其质量或形状。
上述的操作可以在和振动件脱离的状态下被施加于频率调节件。
上述的振动件还可以这样构成，使其具有第一、第二、第三和第四较大直径部分，以及相邻的第一、第二、第三较小直径部分，上述操作可以是除去振动件一部分的操作。在这种情况下，上述的操作可以是对上述第一、第二、第三和第四较大直径部分和第一、第二和第三较小直径部分中的至少一个减少其外径与/或长度的操作。
上述的频率调节件还可以起把构成振动件的两个弹性件和以夹持状态被支撑在上述弹性件之间的机电转换元件组合在一起的作用。在这种情况下，上述频率调节件可以制成螺栓的形式。或者制成垫片被装在上述的螺栓和振动件之间，或制成螺母被拧在上述的螺栓上。此外，上述的垫片或螺母可以具有可以被除去从而调节频率的凸出部分。上述的可除去的凸出部分可以具有不同等级的频率调节范围的几个部分。在这种情况下，这种可除去的凸出部分可以这样形成，使得其端部伸过在振动件上被形成槽的上述较小直径部分，可通过向着较小直径部分弯曲这端部或向相反的方向弯曲来调节频率。
此外，在本发明中，上述的第一振动可以是一阶或更高阶的纵振，第二振动可以是一阶或更高阶的扭振。在这种情况下，第一振动可以是沿振动件轴向的纵振，第二振动可以是由沿振动件的轴向的剪切变形产生的扭振。
本发明的振动致动器是要在振动件中产生几个振动，并利用这样产生的振动的合成振动作为驱动功率源，在振动件中产生的振动频率可以是超声范围内的振动，或频率低于超声范围的振动。
图1是构成本发明第一实施例的使用不同形式的简并模的超声致动器的纵向截面图；图2A-2B分别是用于第一实施例的使用不同形式的简并模的超声致动器中的振动件的平面图和侧视图和驱动电路；图3A、3B分别是纵截面图和由在第一实施例的超声驱动器中使用的压电元件的激励而在振动件中产生的一阶纵振和二阶扭振的曲线，分别表示振动件的结构和在其表面上产生的两种振动；图4是在振动件的驱动表面上产生的一个周期的椭圆运动的过程示意图；图5表示用有限元法对振动件的纵振(L1模式)和扭振(T2模式)的谐振频率的变化的分析结果，它们是第二较大直径部分的直径的函数；图6表示用有限元法对振动件的纵振(L1模式)和扭振(T2模式)的谐振频率的变化分析的结果，它们是较小直径部分的直径的函数；图7表示用有限元法对振动件的纵振(L1模式)和扭振(T2模式)的谐振频率的变化分析的结果，它们是第一较大直径部分的中心部分的直径的函数；图8是第四实施例的超声致动器的截面图；图9表示在第五实施例中制备的振动件的一阶纵振和二阶扭振的谐振频率与第二较大直径部分的长度的关系；图10表示在第五实施例中进行频率调整之后二阶扭振的谐振频率和一阶纵振的谐振频率之间的关系；图11表示第六实施例中制备的振动件的一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)的谐振频率和第一较大直径部分的长度之间的关系；图12是在频率调节之后，一阶纵振(L1模式)的反谐振频率和二阶扭振(T2模式)的反谐振频率之间的关系；图13是制备的振动件中一阶纵振(L1模式)的反谐振频率fL1和二阶扭振的(T2模式)反谐振频率，在状态fT2＞fL1下的比较；图14是一阶纵振(L1模式)的反谐振频率fL1和二阶扭振(T2模式)的反谐振频率fT2与制备的振动件的第二较大直径部分的长度之间的关系；图15表示在制备的振动件中，一阶纵振(L1模式)的反谐振频率fL1和二阶扭振(T2模式)的反谐振频率fT2在fT2＞fL1状态下的比较；图16表示在制备的振动件中一阶纵振(L1模式)的反谐振频率fL1和二阶扭振(T2模式)的反谐振频率与第一较大直径部分的长度之间的关系；图17A，17B，17C，17D，17E，17F和17G表示由增加质量和较大较小直径部分的尺寸变化引起的谐振频率的变化；图18是第九实施例的超声致动器的纵截面图；图19A、19B分别是纵截面图和沿图19A的线A-A，B-B与C-C的截面图，表示在振动件中压电元件的布置；图20表示在产生的纵振和扭振的简并状态下，振动件的振动；图21与在第九实施例中的超声致动器使用的螺栓有关，表示在三个具有相同材料而具有不同的头部长度的螺栓的情况下，在振动件产生的纵振(L1模式)和扭振(T2模式)的谐振频率的变化；图22表示对于不同位置上的螺栓长度的改变而引起的不同模式的频率和在振动件中产生的振动波形的改变，分别为情况(i)代替第二和第三较大直径部分的螺栓以及(ii)代替第一和第四较大直径部分的螺栓；图23表示在第十实施例中改变装在第一第四较大直径部分的螺栓质量的情况下，其频率和振动波形的改变；图24是在螺栓的接合部分附近振动件的放大图；图25是在第十实施例中相同尺寸而不同材料的垫片的透视图；图26是在第十实施例中通过另一个方法调节频率的原理示意图；图27是在第十实施例中的具有一个凸出的部分的垫片的透视图；图28A和28B是另一个垫片的图；图29是表示通过适当弯曲一个凸出部分，使其部分地盖住由较小直径部分形成的槽进行频率调节的原理；图30A表示在振动件的端面或驱动面形成用于频率调节的凸出部分的示意图；图30B表示在振动件的较大直径部分形成用于频率调节的凸出部分的示意图；图31是常规的利用纵振扭振的超声致动器的一个例子；图32是常规的纵振扭振超声致动器的定子的拆开的透视图；图33是使用不同形式的简并模的超声致动器的结构的纵截面图；图34A、34B分别是平面图和侧面图，表示被用于使用不同形式的简并模的超声致振器中的振动件的结构；图35表示在制备的振动件中一阶纵振(L1模式)的反谐振频率fL1和二阶扭振(T2模式)的fT2在状态fT2＞fL1下的比较；图36表示在制备的振动件中，一阶纵振(L1模式)的反谐振频率fL1和二阶扭振(T2模式)的fT2在fT2＜fL1状态下的比较；以及图37是在第十一实施例中的振动件的拆开的透视图。
现在参照附图详细说明本发明的实施例，从而更加清楚地理解本发明。下面的实施例以超声致动器作为振动致动器的例子进行说明。
(第一实施例)图1是构成第一实施例的使用不同形式的简并模(退化振荡模)的超声波致动器的纵向截面图，图2A、2B分别是表示具有驱动电路的振动件的结构的平面图和侧视图，被用来说明上述的超声波致动。
参见图1，在中心部分具有较大直径的部分21a的杆形固定轴21在其外圆周上具有圆柱振动件22，由旋入较大直径部分21a中的固定螺柱23a，23b固定。
固定轴21被位于接近中心的螺栓部分21e分为第一固定轴21b和第二固定轴21c，分界面从在振动件22的端部的驱动面D向振动件22退回。这种结构有利于在装配超声致动器时所需的驱动面D的研磨操作。
如图2A、2B所示，振动件22通过组合两个厚壁的半圆环管弹性件22a，22b构成，在其相邻面之间有4个压电元件以被夹持的状态被支撑着，即两个利用压电常数d15进行扭振的压力元件25，和两个利用压电常数d31进行纵向振动的压电元件24。
因而，振动件22呈现沿含有转轴的平面纵向二等分由弹性材料构成的圆柱件所获得的形状。压电元件24、25以夹持的状态被支撑在分割面之间。代替图2A、2B所示的圆柱形弹性件22a，22b也可以呈半环形或多边形的杆形。
这样，振动件22包括被驱动信号激励的作为机电转换元件的压电元件24、25以及弹性件22，压电元件24、25连结在弹性件22上，并由上述激励产生的一阶以振动(以超声波范围的频率)和二阶扭振(以超声波范围的频率)在驱动端面D上产生驱动力。
如图1、2A-2B所示，振动件22具有第一较大直径部分22C、第二较大直径部分22d以及位于其间的较小直径部分22e，其中第二部分22d比第一部分22c短。
被夹在半圆管弹性件22a、22b之间的压电元件24、25沿振动件22的纵向位于第一较大直径部分22c和较小直径部分22e的范围内。在相应于第二较大直径部分22d的分割面之间，有一和压电元件24、25厚度相同的夹持件，以便增加第二较大直径部分22d的扭转刚性。
利用压电常数d15的压力元件25沿弹性件的纵向产生剪切位移。参见图2A，压电元件25被如此设置，使得剪切变形的方向相对于圆周方向沿前侧和后侧交变。
它们最好被这样设置，使得对前侧呈现最大剪切形变的位置是对称的点，并且对于相反侧呈现最大剪切形变的位置也是对称的点。在这样设置的压电元件25中产生的剪切形变在振动件22中产生扭转位移，从而在驱动端面D产生扭转。
利用压电常数d31的压电元件24沿弹性件的纵向产生缩位移。4个压电元件24被如此设置，使得在在施加某一电压的情况下沿同一方向产生位移。
利用按上述方式设置的利用压电常数d15进行扭振的压电元件25和利用压电常数d31进行纵向振动的压电元件24，对于压电元件25，作为驱动信号输入的正弦电压引起振动件22中的超声频率范围内的扭振。对于压电元件24，作为驱动信号输入的正弦电压引起振动件22中的超声频率范围内的伸缩振动。
如图1所示，振动件22在其高度的大约中心的部分和压电元件24、25的层迭方向平行具有惯穿孔22f，22g。螺栓23a、23b通过孔22f、22g，把振动件22和处于固定的夹持状态的压电元件24、25一起固定在固定轴21上。
构成相对运动件的并通过中心轴承26用固定轴21可转动地支撑差的可动件27和振动件22的上端的驱动面D保持接触，如图1所示。
如图1所示，可动件27包括可动主体27a和滑动件27b，它用粘结剂固定在可动主体27a的一个端面上，并和振动件的驱动面D保持接触。可动件27通过固定在内圆周上的轴承26相对于固定轴21被定位。
利用压力件28例如盘形弹簧、线圈弹簧或平板弹簧通过有法兰的压力传递件29使可动件27被压向振动件22。这样，可动件27和振动件22的驱动面D保持压力接触。
如上所述，固定轴21通过振动件22大约中心处的空的部分，借以固定振动件22并可转动地限定可动件27的径向位置。因而阻止超声致动器的驱动操作中的轴的振动。固定的轴21的端部具有螺栓部分21d，其上装有压力调节件30，例如一个螺母，用来调节压力件28的压力。
图2A是用于本实施例中的驱动电路的例子的方块图。驱动电路具有用于产生预定频率的驱动信号的振荡器31。移相的32把由振荡器31产生的驱动信号分成两个，并使其中的一个的相位超前或滞后90°，从而在这两个信号中产生(1/4)λ的相位差。移相器32的一个输出被送到放大器33，在其中放大并被送到用于扭振的压电元件25。在另一方面，移相器32的另一个输出被送到放大器34，在其中放大并被送到用于纵向振动的压电元件24。
从上述的驱动电路被送到用于扭振的压电元件25的驱动信号及被送到用于纵向振动的压电元件24的驱动信号对这些压电元件进行激励，从而作为在超声频率范围内纵振(纵向振动)和扭振的合成的结果，在振动件22的驱动面D上产生椭圆运动。
图3A、3B说明通过在本实施例的超声致动器中构成机电转换元件的压电元件的激励在振动件中产生一阶纵振和二阶扭振的情况，其中图3A是纵截面图，图3B是在振动件的表面上产生的两个振动的波形示意图。
如图3A-3B所示，振动件22同时产生一阶纵振(L1方式)和二阶扭振(T2方式)，它所分别具有波节和波腹。如果加在用于扭振的压电元件25的驱动信号和加在用于纵振的压电元件24的驱动信号具有(1/4)λ的相位差(其中λ是波长)，则在驱动面D上通过第一阶纵振(L方式)和二阶扭振(T2方式)的合成产生椭圆运动。
如图3B所示，扭振(T2方式)呈现二阶方式，在较小的直径部分22e和在大约第一较大直径部分22c的纵向的中心具有振动波节。在另一方面，较少受较小直径部分22e的形状影响的纵振(L1方式)呈现一阶方式，在包括第一和第二较大直径部分22c、22d和较小直径部分22e的整个长度的大约中心处具有振动波节。
图4说明在一个周期内在振动件22的驱动表面D上产生的椭圆运动的过程。在图4中，可动件被省略了。
角频率ω用2πf表示，其中f是驱动频率。
参见图4，在时刻t＝(6/4)(π/ω)，扭振T的位移向左成为最大，而由纵振L产生的位移为零。在此状态下，借助于未示出的加压件使可动件和振动件22的驱动而F保持在压力接触状态。
在此状态之后，在从t＝(7/4)(π/ω)经t＝0到t＝(2/4)(π/ω)的期间内，扭振T从左方的最大值渐变到右方的最大值。在另一方面，纵振L从在上边的最大值返回零。因而在振动件22的驱动面D上的一个给定点转向图的右方，同时推动可动件因而使其被驱动。
然后，在从t＝(2/4)(π/ω)到t＝(6/4)(π/ω)的期间内，扭振T从右方的最大值逐渐变为左方的最大值。在另一方面，纵振L从零变为下方的最大值并返回零。因而，在振动件22的驱动面D上的一个给定点转向左方，同时离开可动件，因而可动件不被驱动。但是，因为特定的频率不同，通过压力件压住可动件，它便不能跟随振动件22的回缩，因而和振动件分开。
如果扭振T的振动数T1被选择使其基本待于扭振T的谐振频率ωOT，并且选择纵振L的振动数L1等于纵振L的谐振频率ωOL，则在驱动面D上的椭圆运动通过谐振被放大。
在本实施例的超声致动器中，扭振T的谐振频率ωOL和纵振L的谐振频率ωOL只通过改变振动件22的尺寸确定。因而在可动件27的形状选择中的自由度增加了。
为了选择具有某一自由度的可动件的形状，尽可能抑制从振动件22到可动件27的振动传输的损失是有效的。这可以通过用呈现大的振动衰减的材料例如氟化树脂构成滑动件27b或通过过用表现为较大振动衰减的材料例如铝合金构成可动的主体27a来实现，借以确保在可动件27本身中的大的振动衰减。
本实施例的超声致动器按上述方式构成。
下面参照图5说明本发明的超声致动器的调谐方法的第一实施例。
本实施例通过改变振动件22的第二较大直长部分22d的直径D的操作，对于使用不同形式的简并模的超声致动器提供一种调谐方法，使得纵振(L1方式)的谐振频率和扭振(T2方式)的谐振频率匹配或基本匹配。这样，本实施例中的频率调节部分是第二较大直径部分。
图5表示用有限元法对在振动件22中产生的纵振(L1模式)和扭振(T2模式)的谐振频率的振动分析的结果，它是振动件22的第二较大直径部分22d的直径D的函数。图5所示的振动件22从图1所示的位置被垂直地倒置。
在图5中，纵座标表示在振动件22中产生的L1和T2模式的谐振频率f(kHz)，而横座标表示第二较大直径部分的直径D(mm)。
现在假定，作为组装的超声致动器的谐振频率的测量结果，L1模式的谐振频率fLi(kHz)小于T2模式的谐振频率fT2(kHz)，(例如由于制造误差)，如图5中的第二较大直径部分22d的D＝14(mm)附近所示。
在这种情况下，如图5可清楚地看出，可以利用切削、研磨、抛光、溶解或蒸发处理来减少第二较大直径部分22d的直径D，这对改变L1模式的谐振频率fL1(kHz)有大的作用，但对于改变T2模式的谐振频率的作用很小。更具体地说，超声致动器可以这样被调谐。
当把振动件22的第二较大直径部分22d的直径D从大约14mm减少为大约12mm时，T2方式的扭振频率fT2(kHz)几乎不变，而L1模式的纵振的谐振频率fL1(kHz)明显地从大约59kHz增加到大约69kHz。
这样，对于第二较大直径部分的减少直径的操作使得扭振的谐振频率fT2和纵振的谐振频率fL1匹配或基本匹配，两者大约为69kHz。
减少直径的操作，例如切削、研磨、抛光，溶解或蒸发可以考虑例如构成振动件22的材料进行合适地选择，并不限于一种特定的方法。
现在假定和前述情况相反，其中例如由于制造误差，在装配的超声致动器的谐振频率的测量结果中，L1模式的谐振频率fL1(kHz)大于T2模式的谐振频率fT2(kHz)，如图5中第二较大直径部分22d的直径D＝10(mm)附近所示。
在这种情况下，L1模式的谐振频率fL1(kHz)可以通过增加第二较大直径部分22d的直径D的处理例如附着、焊接、螺栓接合或配合使L横式的谐振频率fL1(kHz)接近T2模式的谐振频率fL2(kHz)。
增加直径的处理意味着通过合适的方法例如上述的附着、焊接、螺栓接合或配合，对第二较大直径部分22d的外圆周附连一个由环形件构成的频率调节件。
当把振动件22的第二较大直径部分22d的直径D从大约10mm增加到大约12mm时，T2模式的扭振的谐振频率fT2(kHz)几乎保持大约69kHz不变，而L1模式的纵振的谐振频率fL1(kHz)显著地从大约79kHz减少到大约69kHz。
这种对于第二较大直径部分增加直径的操作使得扭振的谐振频率fT2和纵振的fL1匹配或基本匹配，两者都为69kHz。
〔第二实施例〕下面参照图6说明用于超声致动器的本发明的调谐方法的第二实施例。为简化起见，下面只对和上一实施例中不同的部分进行说明，对相同部分不再说明。
本实施例通过改变较小直径部分22e的直径D的操作，提供一种用于使用不同形式的简并模的超声致动器的调谐方法，使得纵振(L1方式)的谐振频率和扭振(T2方式)的谐振频率匹配或基本匹配。
图6表示用有限元法对在振动件22中产生的纵振(L1模式)和扭振(T2模式)的谐振频率的振动的分析结果，它是振动件22的较小直径部分22e的直径d的函数。
在图6中，纵座标表示振动件22的谐振频率f(kHz)，而横座标表示较小直径部分22e的直径d(mm)。
现在假定，由于制造误差，在装配的超声致动器的谐振频率的测量结果中，L1模式的谐振频率fL1(kHz)大于T2模式的fT2(kHz)，如图6中较小直径部分22e的直径d＝7(mm)附近所示。
在这种情况下，从图6可清楚地看出，可以如第一实施例一样，通过应用合适的操作来减少较小直径部分22e的直径d，这对于L1模式的谐振频率的改变有重大影响，而对于T2模式的谐振频率fT2(kHz)直到大约d＝6.25mm影响都很小，从而使L1模式的谐振频率fL1(kHz)和T2模式的fT2(kHz)匹配或基本匹配。
当振动件22的较小直径部分22e的直径d从大约7mm减少到大约6.25mm时，扭振(T2模式)的谐振频率fT2(kHz)只缓慢地从大约72kHz减少到大约69kHz，而纵振(L1模式)的谐振频率fL1(kHz)则显著地从大约76kHz减少到大约69kHz。
这样，对于振动件22的较小直径部分22e的减少直径的操作使得扭振(T2模式)的谐振频率fT2和纵振(L1模式)和fL1匹配或基本匹配，两者大约为69kHz。
现在假定情况和上述的相反，例如由于制造误差，在装配的超声致动器的谐振频率的测量结果中，L1模式的谐振频率fL1(kHz)小于T2模式的fT2(kHz)，如图6中较小直径部分22e的直径d＝5(mm)附近所示。
在这种情况下，和第一实施例相同，对较小直径部分22e应用合适的增加直径的操作，使其直径从大约5mm增加到大约6.25mm，借以使扭振(T2模式)的谐振频率fT2(kHz)只缓慢地从大约67kHz增加到69kHz，而纵振(L1模式)的谐振频率fL1(kHz)则显著地从大约58kHz增加到大约69kHz。这样，L1模式的谐振频率fL1(kHz)可以和T2模式的fT2匹配或基本匹配，两者大约为69kHz。
〔第三实施例〕
下面参照图7说明本发明的第三实施例。
本实施例通过在第一较大直径部分22c的接近中心部位沿直径方向的一种操作，提供一种用于使用不同形式的简并模的超声致动器的调谐方法，使得振动件22的L1模式的谐振频率fL1和T2模式的谐振频率fT2相匹配或基本匹配。
图7表示用有限元法对在振动件22中产生的纵振(L1模式)和扭振(T2模式)的谐振频率的振动的分析结果，它是第一较大直径部分22c的直径W(mm)的函数。
在图7中，纵座标表示在振动件22中产生的纵振和扭振的谐振频率f(kHz)，而横座标表示第一较大直径部分22c的直径W(mm)。
现在假定，例如由于制造误差，在装配的超声致动器的谐振频率的测量结果中，L1模式的谐振频率fL1(kHz)小于T2模式的fT2(kHz)，如图7中第一较大直径部分22c的直径W＝12(mm)附近所示，在这种情况下，由图7可明显地看出，如在第一第二实施例中那样，可以应用合适的操作来减小第一直径部分22c的直径W，这对改变扭振(T2模式)谐振频率fT2(kHz)有大的作用，而在从大约12mnt变为11.9mm时，对于纵振(L1模式)的谐振频率fL1(kHz)的改变，只具有小的影响，从而使扭振(T2模式)的谐振频率fT2(kHz)和纵振(L1模式)的谐振频率fL1(kHz)相比可以显著地减小。这样，可以使扭振(T2模式)的谐振频率fT2和纵振(L1模式)的fL1基本匹配在大约68.2kHz。
现在假定情况相反，例如由于制造误差，在装配的超声致动顺的谐振频率的测量结果中，纵振(L1模式)的谐振频率fL1(kHz)大于扭振(T2模式)的fT2(kHz)，如图7中在接近第一较大直径部分22c的中心处W＝10(mm)附近所示。在这种情况下，也和第一第二实施例那样，对第一较大直径部分22c应用合适的增加直径的操作，使得和纵振(L1模式)的谐振频率fL1相比，扭振(T2模式)的谐振频率fT2(kHz)显著增加。更具体地说，直径W增加到大约11.9mm，使得扭振(T2模式)的谐振频率fT2(kHz)和纵振(L1模式)的谐振频率fL1在大约68.2kHz处匹配。
〔第四实施例〕图8是构成第4实施例的超声致动器的截面图。
上述的超声致动器和前面第一至第三实施例不同之处在于，在振动件22中没有较小直径部分22e。
因而，在振动件22中，便产生纵振(L1模式)和扭振(T1模式)，每个具有波节和波腹。
在这种超声致动器中，和第一实施例一样，可以应用在振动件22的外表面上使直径增加或减少的操作使L1模式和T1模式的谐振频率相匹配或基本匹配。
〔第五实施例〕本实施例的超声致动器的结构和图1所示的第一实施例相同。
第一较大直径部分22c的直径W和第二较大直径部分22d的直径D被选择为设计目标值。
下面说明应用在本实施例中的振动件22的制备过程。
首先，在具有第一较大直径部分22c，较小直径部分22e和第二较大直径部分22d的振动件22中，第二较大直径部分22d的长度被制造得比设计目标值略长。设计目标值指为匹配一阶纵振的谐振频率和二阶扭振的谐振频率所需的计算长度。在本实施例中，第二较大直径部分22d的长度选为大约7mm。
然后，把半圆管弹性件22a、22b和压电元件24、25例如用粘合材料粘合在一起。在这种状态下，二阶扭振(T2模式)的谐振频率变得高于一阶纵振(L1模式)的谐振频率，如图13所示。这种现象的原因将参照图9进行说明。
图9是表示在本实施例中制备的振动件22的第二较大直径部分22d的长度L2和一阶纵振(L1模式)以及二阶扭振(T2模式)的谐振频率之间的关系的曲线。
下表给出了图9所示的呈现两种振动的振动件22的压电元件的尺寸、材料和压电常数。
(振动件22的说明)。
第一较大直径部分22c的长度L120mm较小直径部分22e的长度L31mm较大直径部分22c、22d和较小直径部分22e的直径之比24/15材料不锈钢(压电元件24、25的说明)长度20mm厚度0.5mm如图9的曲线所示，二阶扭振(T2模式)的谐振频率，即使第二较大直径部分22d的长度增加时，也未明显地偏离大约70kHz的值。在另一方面，一阶纵振(L模式)的谐振频率随着第二较大直径部分22d的长度L2的增加而显著地增加。
因而，如果第二较大直径部分22d的长度L2选择得比二阶扭振(T2模式)的谐振频率和阶纵振(L1模式)的谐振频率被简并的值大一些，则二阶扭振(T2模式)的谐振频率变得大于一阶纵振的(L1模式)的谐振频率，在图9中这出现在大约7(mm)附近。
这样的尺寸的振动件22被装配之后，第二较大直径部分22d的长度L2，例如通过研磨它的对着振动件22的驱动面D的端面，被逐渐减小，通过这一操作，二阶扭振(T2模式)和一阶纵振(L1模式)的谐振频率互相靠近。当第二较大直径部分22d的长度L2被减小到大约4.6mm时，二阶扭振(T2模式)和一阶纵振(L1模式)的谐振频率基本一致，二者大约为70kHz。
在振动件22中的第二较大直径部分22d的长度变化可以用类似于第一至第四实施例的方式用合适的操作处理不属于第一较大直径部分22c的因而是和驱动面D相对的端面来容易而可靠地实现。
经过上述的处理之后的振动件22按下述方式工作。
使用具有(1/4)λ(λ是波长)相位差的两相驱动信号，它们被分别加到用于纵振和用于扭振的压电元件24、25。这样，压电元件24，25被激励，在振动件22中产生一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)。因而，被压向驱动面D的可动件27被摩擦力所驱动。
图10表示在按照本实施例进行频率调整之后，一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)的谐振频率之间的关系。因为在如图10所示的不同振动模式之间的，在振动的振幅最大时的谐振频率基本相同，所以可以获得稳定的驱动特性。因此，便能减小装配的超声致动器驱动特性中的个别波动。
〔第六实施例〕下面说明构成第六实施例的调谐方法，在本实施例中使用的超声致动器的结构不再说明，因为它和前面第五实施例的相同。
在本实施例中，在具有第一较大直径部分22c、较小直径部分22e和第二较大直径部分22d的振动件的设计中，仍然把第一较大直径部分22c的长度设计得比预定值长，并根据设计目标值进行处理。设计目标值指的是使一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)的谐振频率基本一致时的计算的长度。
然后例如用粘结材料把弹性件和压电元件粘连在一起。图15表示一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)的谐振频率之间的关系。
在这种状态下，一阶纵振(L1模式)的谐振频率比二阶扭振(T2模式)的较高，如图15所示。
出现这种现象的原因将参照图11说明。图11表示在本实施例中制备的振动件22的一阶纵振(L1模式)以及二阶扭振(T2模式)的谐振频率和第一较大直径部分22c的长度L1的关系。
下面列出呈现图11的两种振动的振动件22的尺寸和材料以及其中所用的压电元件的压电常数(振动件22的说明)第二较大直径部分22d的长度L24.5mm较小直径部分22c的长度L31mm较大直径部分和较小直径部分的直径比24/15
材料不锈钢(压电元件24，25的说明)长度20mm厚度0.5mm按照图11所示的曲线，即使第一较大直径部分22c的长度L1增加时，一阶纵振(L1模式)的谐振频率也不会显著地离开大约70kHz的值。在另一方面，二阶扭振(T2模式)的谐振频率fT2则随着第一较大直径部分22c的长度L1的增加而显著地下降。因而，如果第一较大直径部分22c的长度L1被选择得比一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)的谐振频率fL1、fL2被简并时的长度(例如L2＝ca.22mm)长一些，则一阶纵振(L1模式)的谐振频率fL1大于二阶扭振(T2模式)的fT2，如图11所示。
随着第一较大直径部分22c的长度L1被逐渐缩短到大约20mm，一阶纵振(L1模式)的谐振频率没有显著的增加，而二阶扭振(T2模式)的谐振频率fT2急剧增加。因此便能够使一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)的谐振频率相匹配或基本匹配。
振动件22中的第一较大直径部分22c的长度改变可以和第一至第四实施例相同的方式通过对振动件22的驱动面D进行处理来容易而可靠地实现。
图10表示二阶扭振(T2模式)和一阶纵振(L1模式)的谐振频率在按照本实施例进行频率调整之后的关系。因为振幅最大时的谐振频率和在第五实施例中一样，即在不同振动模式之间基本相同，如图10所示，所以可以获得稳定的驱动特性，因而便能减少在组装的超声致动器中驱动特性的个别波动。
〔第七实施例〕下面说明构成第七实施例的调谐方法。本实施例中使用的超声致动器的结构和前面第六实施例的相同，故不再说明。
本实施例中的调谐如此进行，以致使得在振动件22中产生的二阶扭振(T2模式)的反谐振频率fT2与一阶纵振(L1模式)的fL1匹配。这种调谐方法使得减少在驱动操作时输入压电元件24，25中的电流，从而改善超声致动器的驱动效率。
在具有第一较大直长部分22c、较小直径部分22e和第二较大直径部分22d的振动件中，第二较大直径部分22d的长度被设计得比目标值长一些。设计目标值指的是在一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)的谐振频率fL1、fT2基本一致时的计算长度。
然后，例如用粘结材料把弹性件和压电元件连结在一起。在这种情况下，二阶扭振(T2模式)的反谐振频率fT2大于一阶纵振(L1模式)的反谐振频率fL1，如图30A、30B所示。
出现这种现象的理由将参照图14进行说明，图14表示在本实施例中制备的振动件22的一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)与其长度L2的关系。
下面列出图14中的振动件22的尺寸和材料以及其中使用的压电元件的压电常数(振动件22的说明)第一较大直径部分22c的长度L120mm较小直径部分22e的长度1mm较大直径部分和较小直径部分的直径比24/15材料不锈钢(压电元件24、25的说明)长度20mm厚度0.5mm按照图14所示的曲线，二阶扭振(T2模式)的反谐振频率fT2即使在第二较大直径部分22d的长度被减小时也不再明显地从大约72kHz增加。在另一方面，一阶纵振(L1模式)的反谐振频率fL1则随着第二较大直径部分22d的长度L2的减少而显著增加。
因而，如果第二较大直径部分的长度L2被选择得比二阶扭振(T2模式)和一阶纵振(L1模式)的反谐振频率fT2、fL1被简并时的长度(ca.4.5mm)长一些，则二阶扭振(T2模式)的反谐振频率fT2大于一阶纵振(L1模式)的fL1。
然后，随着第二较大直径部分22d的长度L2逐渐缩短，二阶扭振(T2模式)的反谐振频率fT2在大约72kHz不再显著地增加，而一阶纵振(L1模式)的反谐振频率都快速增加。
因此便能够通过减少，第二较大直径部分22d的长度L2来使一阶纵振和二阶扭振的反谐振频率fL1、fT2相匹配或基本匹配。
振动件22中的第二较大直径部分22d的长度改变可以用和第五实施例相同的方法通过对对着第一较大直径部分22c和振动件22的驱动面D的底面进行处理来容易地并可靠地实现。
图12表示在按照本实施例进行频率调整之后的二阶扭振(T2模式)和一阶纵振(L1模式)的反谐振频率之间的关系。因为如图12所示不同振动模式之间的反谐振频率基本相同，而在反谐振频率下阻抗最大输入电流最小，所以可以用输入电流为最小的驱动频率驱动超声致动器。因此，和只在反谐振频率下一个振动的情况相比，驱动效率得以改善。
〔第八实施例〕下面说明构成第八实施例的调谐方法。因为本实施例中使用的超声致动器的结构和第七实施例的相同，故不在说明。
在具有第一较大直径部分22c，较小直径部分22e和第二较大直径部分22d的振动件中，第一较大直径部分22c的长度L1被设计得大于设计目标值。设计目标值指的是，一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)的反谐振频率fL1、fT2基本一致时的长度。
然后，例如用粘结剂材料把弹性件和压电元件粘结在一起。在这种情况下，一阶纵振(L1模式)的反谐振频率fL1将高于二阶扭振(T2模式)的反谐振频率fT2如图31所示。
这种现象的原因可参照图16的曲线说明，图16表示在本实施例中制备的振动件22的一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)的反谐振频率fL1、fT2和第一较大直径部分22c的长度L1之间的关系。
下面列出产生图16所示的纵振(L1模式)和扭振(T2模式)的振动件22的尺寸和材料以及其中使用的压电元件的压电常数(振动件22的说明)第二较大直径部分22d的长度L24.4mm较小直径部分22e的长度L31mm较大直径部分和较小直径部分的直径比24/15材料不锈钢(压电元件24，25的说明)长度20mm厚度0.5mm按照图16所示的曲线，即使在第一较大直径部分22c的长度L1被减小时，一阶纵振(L1模式)的反谐振频率fL1也没有明显的减小。在另一方面，二阶扭振(T2模式)的反谐振频率fT2则随着第一较大直径部分22c的长度的增加而显著减小。
因此，如果第一较大直径部分22c的长度L1选择得比一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)的反谐振频率fL1、fT2被简并时的长度大一些(第二较大直径部分的长度大约为20mm)，则一阶纵振(L1模式)的反谐振频率fL1将大于二阶回振(T2模式)的fT2。
然后，在通过粘连弹性件和压电元件而制备的振动件22中逐渐减小第一较大直径部分22c的长度L1时，一阶纵振(L1模式)的反谐振频率fL1比二阶扭振(T2模式)的fT2增加较快。因此就能使一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)的反谐振频率fL1、fT2相匹配或基本相匹配。
在本实施例中，第一较大直径部分22c的长度L1的改变可通过用合适的方法例如研磨或钉板条或对驱动面D进行刮研来容易且可靠地实现。
因为在振动件22中产生的一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)的反谐振频率fL1、fT2如图12所示通过调谐已基本匹配，所以可以改善驱动频率。
图17A，17B，17C，17D，17E，17F和17G表示用有限元法对前面的第一至第八实施例的超声致动器中由于频率调节件，较大直径部分和较小直径部分的尺寸变化引起的纵振和扭振谐振频率的变化的综合分析结果。
如这些曲线所示，可以用分别不同的速率改变纵振和扭振的频率使超声致动器调谐的方法是(1)通过在第二较大直径部分上附加频率调整件来增加其长度，(2)在第二较大直径部分上附加频率调整件增加其直径，(3)使较小直径部分的长度改变，(4)使较小直径部分的直径改变，(5)使较小直径部分和第二较大直径部分的长度改变，或(6)使第一较大直径部分的中心部分的直径改变。
〔第九实施例〕图18是在第九实施例中使用的超声致动器的纵截面图，图19A，19B表示其中压电元件的排列，其中图19A是纵截面图，图19B是沿19A的线A-A，B-B和C-C的截面图。
如图18所示，和第一至第八实施例相比，本实施例的超声致动器具有三个较小直径部分(第一、第二和第三较小直径部分41a，41b和41c)和4个较大直径部分(第一、第二、第三和第四较大直径部分41d，41e，41f和41g)。
振动件41由用驱动信号激励的压电元件(用于扭振的42，43，和用于纵振的44)以及两个厚壁半圆管弹性件构成，上述压电元件支撑在弹性件之间。弹性件通过压电元件42、43和44的激励产生一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)，借以在驱动面D上产生驱动力。
如图18、19A、19B所示，压电元件42、43、44沿振动件41的纵向按照用于扭振的压电元件42、用于纵振的43和用于扭振的44的顺序从驱动面D的一侧被排列在基本相同的平面内。
用于纵振的压电元件44利用压电常数d31，并位于在振动件41中产生的一阶纵振(L1模式)的波节附近(即沿纵向大约振动件41的中心)。
用于扭振的压电元件42、43利用压电常数d15，并分别位于在振动件41中产生的二阶扭振(T2模式)的波节附近(即沿振动件41的纵向振动件41的两个端部)。
每个压电元件42、43、44由两层构成，如图19B所示。
如图18所示，振动件41具有通孔45d，45e，45f，45g，分别位于沿4个较大直径部分(41d，41e，41f，41g)的纵向接近中心的部位，并和压电元件的层叠方向平行。螺栓46d-46g和螺母47d-47g和这些孔45d-45g接合，以夹持状态支撑高压电元件42，43，44。
振动件41被穿过其内部的杆状固定轴53支撑着。固定轴53穿过振动件41的空的部分并将其固定。
用于把振动件41固定到固定轴53上的杆状支撑件48穿过较小直径部分41b的沿振动件41的纵向的近似中心处，在由振动件41中产生的一阶纵振(L1模式)的波节附近。
和振动件41保持接触的可动件49由可动主体49a和被装在可动主体49a的端面上的并与振动件41的驱动面D保持接触的滑动件49b构成。通过定位装置50例如装在内圆周上的轴承使可动件27相对于固定轴53定位。
通过有法兰的压力传递机构52利用压力装置51例如盘形弹簧，线图弹簧或平板弹簧使定位装置50压向振动件41，借以把可动件49被压在振动件41的驱动面D上。
固定轴53限定着可动件49的径向位置。固定轴53的端部具有螺栓部分，其上装着压力调节件54，例如螺母，用来调节压力装置51的压力。
驱动电路包括用于产生驱动信号的振荡器71，用于把驱动信号，分成具有(1/4)λ相位差的信号的移相器72，用于放大被送到扭振压电元件42、43的驱动信号的T放大单元73，用于放大被送到纵振压电元件44的驱动信号的L放大单元74。
下面参照附图19A、19B详细说明振动件41的结构。
如图19B所示，振动件41通过组合两个半圆管件41A、41B而成，半圆管件41A，41B通过沿纵向二等分一个厚壁圆管件而成，在件41A，41B的分割面之间，以夹持状态支撑着用于扭振的压电元件42、43和用于纵振的压电元件44。
虽然本实施例中的振动件41具有圆柱形外形，但并不限于这种形状，例如可以采用多边杆形。
利用压电常数d15的压电元件42，43沿弹性件的纵向产生剪切位移。
在图19B中截面A-A和C-C中的压电元件42、43被如此定位，使得剪切变形的方向相对于振动件41的圆周方向沿前侧和后侧交变。
这样设置的压电元件42、43产生的剪切变形在振动件41中产生二阶扭转位移。
利用压电常数d31的压电元件44沿压电元件的纵向产生纵向收缩位移。压电元件44被如此设置，使得在截面B-B上在施加某一电位的产生的位移沿同一方向。
通过利用压电常数d15的用于扭振的压电元件42、43和利用压电常数d31的用于纵振的压电元件44被以夹持的方式支撑在振动件41内，作为驱动信号输入给压电元件42、43的正弦电压在振动件41中引起扭振。同样，作为驱动信号输入给压电元件44的正弦电压在振动件41中引起某一频率的纵振。
在上述的结构中，由振荡的产生的驱动信号被移相器分成具有(1/4)λ相位差的两个信号，它们分别被T放大单元和L放大单元放大。
被T放大单元放大的驱动信号被送入用于扭振的压电元件42、43。在另一方面，被L放大单元放大的驱动信号被送给用于纵振的压电元件44。
图20示意地表示在振动件41中产生的处于简并状态的纵振和扭振的振动。
通过响应驱动信号激励用于扭振的压电元件42，43和用于纵振的压电元件44，振动件41产生具有图20所示的波节和波腹的一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)。通过在分别供给用于扭振的压电元件42、43的驱动信号(正弦电压)和用于纵振的压电元件44的驱动信号之间形成(1/4)λ(λ为波长)的相位差，在振动件41的驱动面D上便产生椭圆运动。
在这种状态下，扭振(T2模式)在具有较低扭转刚性的第一和第三较小直径部分41a，41c中具有两个振动波节，并在第二较小直径部分的大的中心和驱动面D上具有波腹。在另一方面，纵振(L1模式)在第二较小直径部分41b的大约中心具有振动滤节，在驱动面D具有波腹。
和驱动面D保持压力接触的可动件49由振动件41通过摩擦力驱动。由于上述的在驱动信号之间的(1/4)λ的相位差，所以在驱动面D上的一点被以椭圆形式驱动。通过使扭振(T2模式)的频率和其谐振频率基本一致并使纵振(L1模式)的频率和其谐振频率基本一致，扭振和纵振便互相谐振，从而放大在驱动面D上产生的椭圆运动。
在本实施例中，扭振和纵振的谐振频率可以只通过改变振动件41的形状确定。因而增加了选择可动件49的形状的自由度。
为了选择具有某一自由度的可动件的形状，尽可能地抑制从振动件41到可动件49的振动传递是有效的。这可以例如通过用呈现大的振动衰减的材料构成滑动件来实现，例如用氟化树脂，或通过用呈现大的振动衰减的材料构成可动主件49a，例如用铝，借以确保在可动件49本身内的强的振动衰减。
在本实施例中，在振动件41的驱动面D上产生的椭圆运动以和图4所示的同一方式周期地改变。当扭振T的振动数T1和其谐振频率ωOT基本一致并且纵振L的振动数L1和其谐振频率ωOL基本一致时，椭圆运动通过谐振被放大。
本实施例的超声致动器以上述方式构成。
下面说明本实施例的超声致动器的调谐方法。
本实施例提供一种利用螺栓46d-46g和螺母47d-47g进行调谐的方法，它们分别被提供在作为频率调节件的第一，第二，第三和第四较大直径部分41d，41e，41f，41g的沿纵向大约中心的部位。通过用在螺栓的头部具有不同长度的其它螺栓46d’-46g’代替螺栓46d-46g来改变频率调节件的质量，使在超声致动器的振动件中产生的纵振(L1模式)和扭振(T2模式)的谐振频率相匹配或基本匹配。虽然本实施例提出了替换全部的4个螺栓，但也可不必全部替换这些螺栓。
构成频率调节件的螺栓46d-46g和螺母47d-47g最好被提供在纵振(L1模式)和扭振(T2模式)中至少一个的波节的位置上，以便有效地调节这种振动的频率。
图21表示当4个螺栓46d-46g被3种材料材相同而头部的长度不同的螺栓46d’-46g’代替时，在振动件41中发生的纵振(L1模式)和扭振(T2模式)的谐振频率的变化。
在图21中，纵座标表示振动件41的谐振频率，而横座标代表替换螺栓的种类(类型1，2，3)。螺栓头部长度按类型1，2，3的次序增加。
现在假定例如由于加工误差，使得在装配的超声致动器中谐振频率fT2(kHz)，大于谐振频率fL1(kHz)如图21中安装有类型1的螺栓的状态所示。
在这种情况下，由图21可见，对扭振(T2模式)的谐振频率有大的影响而对纵振(L1模式)的谐振频率有小的影响和螺栓(安装在振动件41上的4个螺栓46d-46g)被具有较大头部的螺栓代替。
因为在这样替换时，扭振(T2模式)的谐振频率的减少小于纵振的谐振频率的减少，所以便能够使扭振和纵振的谐振频率fT2、fL1匹配或基本匹配。
更具体地说，螺栓的头部长度的改变极少地改变扭振(T2模式)的谐振频率fT2(kHz)，而使纵振(L1模式)的谐振频率fL1(kHz)却明显地减少。因此，扭振(T2模式)的谐振频率fT2(kHz)可以和纵振(L1模式)的谐振频率fL1(kHz)匹配或基本匹配。
现在假定情况相反，例如由于加工误差，在装配的超声致动器中谐振频率fT2(kHz)小于谐振频率fL1(kHz)，如图21中装有类型3的螺栓的状态所示。
在这种情况下，由图21可见，对扭振(T2模式)的谐振频率有大的影响而对纵振(L1模式)的谐振频率有小的影响的螺栓被具有较短头部的螺栓代替(4个螺栓46d-46g被从类型3换为类型2)。
因为在这种代替中扭振(T2模式)的谐振频率的增加小于纵振(L1模式)谐振频率的增加，所以能够使扭振(T2模式)的谐振频率fT2(kHz)和纵振(L1模式)的谐振频率fL1(KH2)相匹配或基本匹配。
〔第十实施例〕第九实施例中通过同时替换4个螺栓进行频率调整，但这种同时替换全部螺栓并不总是需要的。例如，可以仅替换装在第二较大直径部分41e和第三较大直径部分41f上的螺栓，而不替换在第一和第四较大直径部分41d、41g中的螺栓。
图22表示由在每个位置中螺栓长度的改变而引起的振动件41中产生的振动波形的改变和不同模式的频率的改变，情况(i)为替换第二和第三较大直径部分41e、41f中的螺栓，情况(ii)为替换第一和第四较大直径部分41d、41g中的螺栓。
在第二和第三较大直径部分41e、41f中的螺栓被替换的情况下，因为它们位于纵振(L1模式)和扭振(T2模式)的波腹，所以螺栓的质量效果和惯量效果同时影响两种振动模式。因而频率变化很小并几乎同时发生。因此，在上述位置中的螺栓的替换在需要小的调整量的微调时被采用。
在另一方面，在第一和第四较大直径部分41d、41g中的螺栓被替换的情况下，因为它们位于接近纵振(L1模式)的波节和扭振(T2模式)的波腹的位置，所以螺栓的惯量效果大于其质量效果。更具体地说，螺栓头部长度的改变对扭振(T2模式)有大的影响。因此，在上述位置中的螺栓的替换用于具有较大调整量的粗调。
如图23所示，也可以通过改变螺栓的质量来调谐超声致动器，例如改变螺栓腿部的直径或长度，或利用不同材料的螺栓。
图23示意地表示在安装在第一及第四较大直径部分41d、41g中的螺栓的质量被改变的情况下，振动的频率和波形的变化。
上述的螺栓位于振动的波腹。在螺栓中心部位的质量改变产生质量效果而不产生惯量效果，因而对纵振(L1模式)比对扭振(T2模式)的影响更为显著。因此，上述位置中螺栓的替换用于较大调整量的粗调。
这种螺栓的部分替换减少了在这种替换中的质量改变量，借以能够实现在振动件41中产生的扭振(T2模式)和纵振(L1模式)的细调。
本实施例利用构成频率调节件的螺栓的长度作为调节扭振(T2模式)和纵振(L1模式)的参数。不过，本发明不限于此。通过采用其它用于频率调节的参数也同样能实现频率调节，例如螺栓的材料，数量，安装在螺栓上的螺母和垫片的材料的形状。
图24是在振动件41上的螺栓的接合部分的附近的放大示意图，说明通过安装在第二和第三较大直径部分41e、41f上的螺栓46e、46f的螺母47e、47f和垫片70e、70f进行对T2模式比对L1模式更强的频率调节的情况。
为此目的，如图25所示，制备内径R1，外长R2和厚度t不同的垫片70。
然后，在振动件41上安装有每类垫片70的情况下，通过计算或实验确定T2和L1模式的频率改变量，并制备表示每种垫片和频率改变量之间的对应性的数。这种对应表用来识别能够为匹配T2和L1模式的频率而产生所需的频率调节的替换垫片。这种表也可以识别需要除去垫片或使用两个或多个垫片的情况。
垫片70一般比螺栓或螺母便宜。为此，可以作为大量的成批需要的频率调节装置。
代替制备图25所示的不同尺寸的垫片70，制备尺寸相同但材料不同的垫片70也可以达到同样的效果。
图26表示代替换为另一垫片，借助于例如研磨和重新安装这种垫片70-1，使得消去其一部分而部分地切掉垫片70-1的另一实施例。
通过用合适的方法改变垫片70-1的重量也可以获得相同的频率调节效果。在图25所示的实施例中，如果不能得到最佳尺寸的垫片，可用图26所示的方法进行频率细调。
图27表示另一实施例，其中垫片70-2的一部分中具有凸出的部分71。
在图24，25和26所示的实施例中，频率调节必须拆下和装上螺栓，因而使调节所需的工作步骤增加。螺栓的拧紧力尽管可用力矩扳手控制，但也不可避免地呈现某种波动。
这种拧紧力的波动引起频率的波动，结果可能使通过垫片替代进行的频率调节因为螺栓拧紧力的这种波动而不能实现。
图27表示一种不用更换螺栓而可以改变垫片的形状进行频率调节的方法。为此目的，图27所示的垫片在其一部分中具有用于频率调节的凸出部分71。
为了利用这个凸出部分71，振动件被如此设计，使得在考虑其尺寸和允差时，T2模式和L1模式的尺寸和允差呈最佳的频率关系，如果得不到这种关系，则使T2模式和L1模式在调整之前呈一种接近的距离关系。
如果上述的距离关系是接近的，则在超声致动器装配之后，则用合适的工具例如钳子或锉刀把垫片70-2的凸出部分71切下或除去，借以使T2模式移向较高频率，从而获得最佳距离关系。
垫片70-2薄而没有太大的刚性，和螺栓或螺母相比，可以容易地进行削掉操作，例如通过研磨。因此，不用从振动件上拆下进行垫片的调整操作极少对振动件产生有害的应力或振动。
此外，在减少上述距离关系的情况下，即使T2模式移向较低频率的情况下，可以对凸出部分71附加一个合适的质量。作为一个例子，由计算确定的合适数量的焊剂或粘结剂可被附加在凸出部分71上。
因为垫片70-2具有凸出部分71，所以在其上附加一个质量是容易的。例如在焊接的情况下，有害的热效应不易传到振动件本身。即使在拆下螺栓的情况下，通过提供具有凸出部分的垫片，也可以改善工作效率，因为调整工作可以只在这种凸出部分上进行。
图28A、28B表示垫片的另一个例子。图28A表示具有分级凸出部分71-1的垫片70-3，其中可以根据频率调节量改变除去的位置，借以使频率调节裕量可以扩展。
图28B表示具有几个不同的分别以多个不同单位调节频率的频率调节级的凸出部分的垫片70-4(71-2用于调节50Hz，71-3用于调节10Hz)。按照所需的频率调节值，确定要被除去的凸出部分71-2、71-3的种类和数量。用这种方式，可以扩展频率调节的裕度。
图29表示通过使凸出部分71局部适当地弯曲，使其如此延伸以致盖住由最小直径部分41b形成的槽进行频率调节，而代替图28A和28B所示的除去凸出部分71或对其附加质量。
更具体地说，在图29所及的状态1，2和3的任何一个中，L1模式的频率保持相同，这是因为振动件41的整个质量是常数。在另一方面，因为垫片70被安装在振动件41的外圆周上，凸出部分71的不同的形状例如状态1，2和3将改变惯量，借以影响在振动件41中产生的T2模式。
一般地说，一个给定质量的构件当它位于离开转动中心的距离较大时则提供较大的惯量。因而，按照状态1，2和3的顺序惯量减小。
因而，如果频率的距离关系比在振动件41中的最佳值较小，则凸出部分71被向里弯曲(更靠近转动中心)如状态3所示。在另一方面，如果频率的距离关系比最佳值较大，则凸出部分71被向外(远离转动中心)弯曲，如状态1所示。
如上所述，如图29所示的凸出部分71沿预定方向的形变使得用极简单的方式进行频率调节。
此外，在图29所示的实施例中，自然也可以使用如图28A、28B所示的具有凸出部分71-1，71-2，71-3的垫片70-3，70-4。
在本发明的超声致动器中，在装配过程中一般预先设想对于振动件的检查步骤，用于证实是否达到简并状态。因此，在图29所示的频率调节方法中，在弯曲操作之后希望立即确定所达到的频调节程度，并通过重复这种确定操作决定弯曲的最终状态。
图23所示的实施例利用三种不同长度的螺栓替换，但是本发明不限于这一实施例。通过使频率调节件的质量发生变化，可以用相同方式实现频率调节，例如对原始安装的螺栓进行质量减少操作，质量增加操作或变形操作。在这种情况下，对螺栓的操作最好在把其从振动件上拆下时进行，以免使振动件受到由这种操作引起的任何破坏。
这样，在因为加工误差使在振动件中产生的两个振动的谐振频率互不相同的情况下，本发明的用于超声致动的调谐方法可以通过对振动件的一部分进行减少或增加质量的操作把振动件的谐振频率调整为所需状态。因此，可以制造能够被稳定地驱动的超声致动器，可以改善其驱动效率，并减少在性能中的个别的波动。
本发明的用于超声致动器的调谐方法能够可靠地解决在多个振动中的偏差，这种偏差在当前的制造技术中是难以避免的，并且能够把多个振动的谐振频率调节为所需状态。因而，在具有使用不同形式的简并模的振动件的超声致动器的制造中，这是一种极其重要的技术。
〔第十一实施例〕图37是第十一实施例中使用的振动件的透视图。本实施例的振动件80是图18所示的第九实施例中在振动件41中安装压电元件的方式的改型。
因而，在本实施例中，只说明在振动件80中压电元件81，82的安装方式，对于公共部分的说明将适当省略。
在本实施例中，振动件80由和第九实施例一样的弹性件构成。更具体地说，弹性件通过组合两个半圆环形弹性体41A，41B构成，所述半圆环形弹性体是通过沿纵向平分圆柱形弹性件再制成空心的圆桩形而获的。
和第九实施例那样，弹性对切件41A、41B的外圆周上具有三个较小直径部分(第一、第二和第三较小直径部分41a，41b，41c)和四个较大直径部分(第一、第二、第三和第四较大直径部分41d，41e，41f，41g)。
在弹性对切件41A，41B的两个分割面上，分别具有压电元件81，82，每个按两层叠放。每个压电元件81，82由PZT(leadzircotitanate)构成，并被制成长方形板的形状。在压电元件81或82的相互对置的表面上，形成有薄的电极83或84，在相对的压电元件81或82之间，和电极83或84呈接触状态夹持着电极板85或86。
因为压电元件81和82的结构基本相同，所以下面只对压电元件81进行说明，对元件82的说明将被适当地省略。
被形成在压电元件81的表面上的电极包括扭振检测电极83a，扭振发生电极83b，纵振发生电极83c，纵振发生备份电极83d和纵振检测电极83e，它们从驱动面D按顺序互相分开地排列。
相应于扭振检测电极83a和扭振发生电极83b的压电元件81的部分通过利用压电常数d15沿纵向进行成极处理制成。此外，相应于扭振发生电极83b的压电元件81的部分含有在振动件80中发生的二阶扭振的两个波节当中的靠近驱动面D的一个波节。
相应于纵振发生电极83c，纵振发生备份电极83d和纵振检测电极83e的压电元件81的部分利用压电常数d31通过沿横向成极处理而制成。此外，相应于纵振发生电极83c的压电元件81的部分含有在振动件80中产生的一阶振动的波节，相应于纵振发生备份电极83d的部分含有在振动件80中产生的二阶扭振的两个波节当中离驱动面D较远的一个波节。
这样可以形成具有两个不同成极方向区域的压电元件81，例如，通过首先在构成压电元件81的材料的两个纵向端部利用成极电极进行成极处理，从而在整个材料长度上获得纵向成极，然后，仅对从纵振发生电极83c到纵振检测电极83e的部分进行横向成极处理。
在其间具有电极板85的对置的压电元件81中的成极方向按下述设定。每一相应于扭振检测电极83a和扭振发生电极83b的压电元件81的部分以这样的方式制成，使得在一个压电元件81中的成极方向和在另一压电元件81中的成极方向相对于振动件80的轴向彼此相反。此外，每一相应于纵振发生电极83c，纵振发生备份电极83d和以振检测电极83e的压电元件81的部分被按这样的方式制成，使得在一个压电元件81中的成极方向和另一个压电元件81中的成极方向彼此相反。
在其间具有电极板86的对置的压电元件82中的成极方向的设定和上述的在压电元件81中的相同。
此外，在一个压电元件81的成极方向和在另一个压电元件81的成极方向之间的关系，以及在一个压电元件82中的成极方向和在另一个压电元件82中的成极方向之间的关系相对于振动件80的轴线被对称地设置。
形成电极83的方法不受限制，在本实施例中，电极83首先被制成薄膜，然后对其表面以这样的方式研磨预定的量，使得压电元件81的各个部分具有相同的厚度，从而利用压电常数d31或d15。
在相互对置的两个压电元件81，81之间，具有和电极83，83保持接触的铜电极板85(或86)。因为它们的结构相同，下面只对电极板85进行说明，而省略电极板86的说明。
电极板85具有扭振检测电极板85a，扭振检测电极板85b，纵振发生电极板85c，纵振发生备份电极板85d和纵振检测电极板85e，它们分别和扭振检测电极83a，扭振发生电极83b，纵振发生电极83c，纵振发生备份电极83d以及纵检测电极83e接触。
电极板85a-85e以独立的方式进行电能的交换，借以使两个互相对置的压电元件81，81通过各自的接触电极83a-83e进行电能交换。
本实施例的超声致动器使用上述结构以振动件80。其它部分的结构和第九实施例的相同，因此不再说明。
在本实施例的振动件80中，当通过电极板85b和电极83对压电元件81，81施加电能(驱动信号)时，具有电极83b并被如此设计使得利用压电常数d15的压电元件81的部分沿振动件的纵向产生剪切位移。相互对置的两个压电元件81，81被这样排列，使得沿相互相反的方向产生剪切位移。此外，由提供在两个分割表面上的压电元件81，82产生的剪切位移相对于振动件80的中心互相对称。
在另一方面，在本实施例的振动件80中，当通过电极板85c和电极83c对压电元件81，81施加电能(驱动信号)时，具有电极83c的并被如此设计使得利用压电常数d31的压电元件81的部分沿振动件80的纵向产伸缩位移。压电元件81，82被如此放置，使得沿同一方向产生伸缩位移。
在本实施例中，纵振发生备份电极板85d不给予任何的电能。在第九实施例的超声致动器中，扭振发生压电元件被提供在这一位置。不过，随后的研究发现，即使没有这个位置中的扭振发生压电元件，在振动件80中也能产生相同的振动位移。因而，在本实施例中，在这一位置提供了纵振产生备份电级板85d和纵振产生备份电极83d，以便避免在振动件80中形成间隙，从而消除不需要的电能输入，借以改善振动产生效率。
在施加驱动电压下，压电元件81，82被激励，在振动件80中产生一阶纵振(L1模式)和二阶扭振(T2模式)，它们在驱动面D上被合成为椭圆运动。在驱动面D上产生的这种椭圆运动用来驱动和振动件80保持压力接触的可动件。
在振动件80中产生的二阶扭振借助于压电元件81被取出，并通过扭振检测电极83a和扭振检测电极板85a以电能的形式被加于未示出的驱动电路上。在振动件80中产生的一阶纵振也借助于压电元件81取出，并通过纵振检测电极83e和扭振检测电极板85e以电能的形式加于未示出的驱动电路上。
其它的结构和第九实施例相同，因此关于振动件80不再进一步说明。
具有上述结构的振动件80的本实施例的超声致动器能够用较小的输入电能获得和第九实施例中振动件41相当的振幅，因而能改善驱动效率。
此外，在本实施例中使用的振动件80的结构简单，因为压电元件81和82构成一个整体，因而，这种超声致动器的装配性能可以大大改善，从而减少制造费用。
〔改型〕前面的实施例以振动致动器为例描述了超声致动器，但本发明的振动致动器不限于这些实施例，同样可应用于利用其它振动形式的振动致动器。
此外，前面的实施例利用压电元件作为机电转换元件，但本发明不限于此。可以使用任何其它类型的可把电能转换为机械能的机电转换元件。例如，除压电元件之外可以使用电致伸缩元件，磁致伸缩元件。
本发明针对在振动件中同时产生二阶扭振和一阶纵振的情况进行了说明。但本发明并不限于此。例如，对在振动件中产生m阶扭振和n阶纵振的情况(m和n是整数)，同样能把这种扭振和纵振的谐振频率调整为所需状态。
一般地说，在任何具有产生轴向纵振的第一振动并产生由轴向的剪切变形引起的扭振的第二振动的振动件的振动致动器中，本发明可以分别调节第一和第二振动的谐振频率。
此外，图30A表示通过在振动件61的端面或驱动面上形成用于频率调节的凸出部分61a并通过减少这一凸出部分61a进行调谐，图30B表示通过在振动件61的外圆周上形成用于频率调节的圆环伸出部分61b并通过减少这伸出部分进行调谐。
在图30A所示的实施例中，凸出部分61a的减少增加纵振(L1模式)的谐振频率。在另一方面，在图30B所示的实施例中，伸出部分61b的减少增加扭振(T2模式)的谐振频率。
如图30A和30B所示，通过在振动件的较大直径部分、较小直径部分或端部上形成凸出部分或伸出部分并减少这凸出部分或伸出部分，代替对这种较大直径部分较小直长部分或端面直接进行加工，也可以进行调谐操作。
权利要求
1.一种具有通过产生第一振动和第二振动而产生椭圆运动的振动件的振动致动器，其中所述振动件在其一部分中包括频率调节部分，频率调节部分适合于被操作，用来调节在驱动状态下产生的所述第一振动和所述第二振动的谐振频率或反谐振频率，使其处于所需状态。
2.如权利要求1所述的振动致动器，其中所述的振动件是杆状的，并包括至少一个较小直径部分。
3.如权利要求1所述的振动致动器，其中所述的频率调节部分被提供在当进行所述操作时对所述第一和第二振动表现出不同的特定频率变化率的位置上。
4.如权利要求1的振动致动器，其中所述的第一振动是一阶的或较高价的纵向振动，所述第二振动是一阶或较高阶的扭转振动。
5.一种用于具有通过产生第一振动和第二振动面产生椭圆运动的振动件的振动致动器的调谐方法，其中所述振动由几个较大直径部分和几个较小直径部分构成，并被如此形成，使得在所述较小直径部分的一个中产生所述第一和第二振动中任何一振动的波节，借以使所述第一和第二振动的谐振或反谐振频率匹配或基本匹配。
6.一种用于具有通过产生第一振动和第二振动而产生椭圆运动的振动件的振动致动器的调谐方法，包括在装配状态下对所述振动致动器的所述振动件的一部分施加一种操作的步骤，借以把所述第一和第二振动的谐振或反谐振频率调节到所需状态。
7.如权利要求6所述的用于振动致动器的调谐方法，其中在当进行所述操作时对所述第一和第二振动表现出不同的特定频率变化率的位置上进行。
8.如权利要求6所述的用于振动致动器的调谐方法，其中进行所述操作的位置构成在所述弹性件的表面上的所述第一第二振动中的一个的振动波形的波节和另一个振动波形中的波腹。
9.如权利要求6所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述振动件包括至少一个较小直径部分。
10.如权利要求5所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述振动件包括一个第一较直径部分，一个第二较大直径部分，和相邻的一个较小直径部分，所述的操作是除去所述振动件的一部分。
11.如权利要求10所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述操作是减少所述第一较大直径部分，所述第二较大直径部分和所述较小直径部分中至少一个部分的外径与/或长度。
12.如权利要求6所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述振动件包括第一较大直径部分、第二较大直径部分和相邻的一个较小直径部分，所述操作是除去所述振动件的一部分。
13.如权利要求12所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述操作是减少所述第一较大直径部分、第二较大直径部分和较小直径部分中至少一个部分的外径与/或长度。
14.如权利要求6所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述振动件包括第一较大直径部分、第二较大直径部分和相邻的较小直径部分，所述操作是对所述振动件的一部分附加一个频率调节件。
15.如权利要求14所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述操作是把所述频率调节件沿径向附加在所述第一较大直径部分、第二较大直径部分和所述较小直径部分中的至少一个上。
16.如权利要求5所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述振动件包括第一较大直长部分、第二较大直径部分、第三较大直径部分和第四较大直径部分以及相邻的第一较小直径部分第二较小直径部分和第三较小直径部分。
17.如权利要求16所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述振动件包括两个弹性件和以夹持状态支撑在所述弹性件之间的一个机电转换元件，所述机电转换元件包括提供在所述第一振动的一个波节的第一振动发生机电转换元件和提供在所述第二振动的一个波节的第二振动发生机电转换元件。
18.如权利要求16所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述操作是把一个频率调节件附加在所述振动件的一个部分上。
19.如权利要求18所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述频率调节件被附加在在所述振动件中产生的所述第一振动与/或所述第二振动的一个波节的位置上。
20.如权利要求19所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述频率调节件被附加在至少两个单元上。
21.如权利要求18所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述频率调节件被附加，用来代替另一个质量与/或形状不同的频率调节件。
22.如权利要求18所述的用于振动致动器的调谐方法，其中对所述频率调节件进行改变其质量与/或形状的操作。
23.如权利要求22所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述操作在所述频率调节件从所述振动件上拆下的状态下进行。
24.如权利要求16所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述振动件包括第一较大直径部分、第二较大直径部分、第三较大直径部分和第四较大直径部分以及相邻的第一较小直径部分、第二较小直径部分和第三较小直径部分，所述操作是除去所述振动件的一个部分的操作。
25.如权利要求24所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述操作是减少，所述第一较大直径部分、第二较大直径部分、第三较大直径部分、第四较大直径部分和所述较小直径部分中至少一个的外径与/或长度。
26.如权利要求14所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述频率调节件具有组合构成所述振动件的两个弹性件和被以夹持状态支撑在所述弹性件之间的机电转换元件的功能。
27.如权利要求26所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述频率调节件是螺栓。
28.如权利要求27所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述频率调节件是要被插入在所述螺栓和所述振动件之间的垫片或被拧在所述螺栓上的螺母。
29.如权利要求28所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述螺栓或螺母包括适合于被从所述螺栓和螺母上除去从而进行频率调节的凸出部分。
30.如权利要求29所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述适合于被除去的凸出部分包括频率调节范围不同的几个部分。
31.如权利要求29所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述适合于被除去的凸出部分包括被如此延伸从而盖住在所述振动件上形成槽的所述较小直径部分的端部，并通过向所述较小直径部分或向相反的方向弯曲所述的端部实现频率调节。
32.如权利要求5所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述第一振动是一阶或较高阶的纵向振动，所述第二振动是一阶或较高阶的扭转振动。
33.如权利要求5所述的用于振动致动器的调谐方法，其中所述第一振动是沿振动件轴向的纵向振动，所述第二振动是由沿所述振动件的轴向的剪切变形引起的扭转振动。
全文摘要
一种具有通过产生第一振动和第二振动而产生椭圆运动的振动件的振动致动器，在其振动件的一个部分中具有适合于被操作的频率调整部分，用于把在驱动状态下产生的所述第一振动和第二振动的谐振频率或反谐振频率调整为所需状态。
文档编号B06B1/06GK1155453SQ9612152
公开日1997年7月30日 申请日期1996年12月12日 优先权日1996年12月12日
发明者菅谷功, 冈崎光宏, 芦泽隆利 申请人:株式会社尼康