超声波致动器驱动装置及超声波致动器驱动方法制造方法及图纸

本发明专利技术的超声波致动器驱动装置，通过向压电板和内部电极交互层叠而形成的超声波振子施加频率信号，来进行驱动，它包括：振荡部，生成用于驱动超声波振子的频率信号；驱动部，根据振荡部的输出，将频率信号进行放大并施加到超声波振子；振动信息检测部，检测出超声波振子的振动信息；以及控制部，根据振动信息检测出超声波振子共振频率邻域的频率，将该检测出的频率设定为超声波振子的驱动频率，并控制振荡部，使其根据该驱动频率生成频率信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是涉及通过向超声波致动器的例如层叠型超声波振子施加频率电压的驱动信号，来产生驱动力的。
技术介绍
近年来，超声波致动器作为代替电磁型电动机的新式电动机受到瞩目。该超声波致动器与现有电磁型电动机相比具有以下优点(1)在没有齿轮的情况下得到低速大推力。(2)具有保持力。(3)行程长、分解能力高。(4)静音性好。(5)不产生磁噪声，并且也不受噪声影响。具有上述优点的超声波致动器，通常由致动器驱动装置进行驱动控制。该致动器驱动装置进行如下控制向所述超声波致动器的超声波振子施加频率电压的驱动信号，使该超声波振子产生超声波椭圆振动，从而通过该超声波振子或者与该超声波振子接触的被驱动体得到驱动力。作为上述超声波致动器驱动装置的现有技术，有例如特开平1-160379号公报中公开的超声波电动机驱动装置。该技术方案的超声波电动机驱动装置，在驱动超声波致动器(超声波电动机)时，具有对流向该超声波致动器的电气等效电路(说明书第2图所示的L、C1、R串联电路)的机械臂电流的电流振幅进行检测的装置，去掉所述超声波致动器的共振频率邻域，以高于该共振频率的频率电压驱动信号进行驱动，并且改变该驱动信号的频率和振幅，使所述机械臂电流成为规定大小。上述超声波致动器由于温度的变化其超声波振子的共振频率发生变化，从而驱动速度显著降低，而该驱动速度显著降低时，上述超声波致动器的驱动就可能停止。因此，一般情况下，在随着温度变化等外部因素的变化，超声波致动器的共振状态发生变化的情况下，也要检测出可实现超声波致动器稳定驱动的频率。但是，上述特开平1-160379号公报中记载的现有例中，为了实现稳定驱动而去掉了超声波致动器的共振频率邻域，并且以高于该共振频率的频率驱动信号进行了驱动，因此可能会使驱动效率恶化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，即使在随着温度变化等外部因素的变化，超声波致动器的共振状态发生变化的情况下，也可以通过检测出该超声波致动器的共振频率邻域，并利用该检测出的共振频率邻域的驱动信号，以高驱动效率的状态下进行驱动。简单地说，本专利技术的超声波致动器驱动装置，通过向压电板和内部电极交互层叠而形成的超声波振子施加频率信号，来进行驱动，其特征在于，包括振荡部，生成用于驱动所述超声波振子的频率信号；驱动部，根据所述振荡部的输出，将所述频率信号进行放大并施加到所述超声波振子；振动信息检测部，检测出所述超声波振子的振动信息；以及控制部，根据所述振动信息检测出所述超声波振子的共振频率邻域的频率，将该检测出的频率设定为所述超声波振子的驱动频率，并控制所述振荡部，使其根据该驱动频率生成所述频率信号。另外，简单地说，本专利技术的超声波致动器驱动方法，通过向压电板和内部电极交互层叠而形成的超声波振子施加频率信号，来进行驱动，其特征在于，根据所述超声波振子的振动信息，检测出所述超声波振子的共振频率邻域的频率，将该检测出的频率设定为所述超声波振子的驱动频率，并将基于该驱动频率的所述频率信号施加到所述超声波振子，来进行驱动。根据该结构，可以提供一种，即使在超声波致动器的共振状态随着温度变化等外部因素的变化而发生变化的情况下，也可以通过检测该超声波致动器的共振频率的邻域，并利用该检测出的共振频率邻域的驱动信号，在高驱动效率的状态下进行驱动。通过以下的详细说明可进一步明确本专利技术的上述目的和效果。附图说明图1所示为本专利技术超声波致动器驱动装置的第1实施例的整体结构框图。图2A所示为本实施例的超声波致动器驱动装置的驱动方法的说明图，是说明根据图1的振动信息检测部的检测结果检测出共振频率邻域的检测方法、表示检测开始时的电压—电流相位差与频率特性的曲线图。图2B所示为本实施例的超声波致动器驱动装置的驱动方法的说明图，是说明根据图1的振动信息检测部的检测结果检测出共振频率邻域的检测方法、表示检测过程中的电压—电流相位差与频率特性的曲线图。图3所示为图1的控制部进行的共振频率检测处理程序的控制例的流程图。图4A表示利用本实施例的超声波致动器的驱动方法驱动的超声波致动器的特性，是表示速度与频率之间的特性的曲线图。图4B表示利用本实施例的超声波致动器的驱动方法驱动的超声波致动器的特性，是表示电压—电流相位差与频率特性之间的曲线图。图5所示为第1实施例的超声波致动器驱动装置中使用的超声波致动器的第1结构例的结构图。图6所示为第1实施例的超声波致动器驱动装置中使用的超声波致动器的第2结构例的结构图。图7所示为在Y轴方向上层叠形成的压电层叠体的分解立体图。图8所示为在Z轴方向上层叠形成的压电层叠体的分解立体图。图9所示为在X轴方向上层叠形成的压电层叠体的分解立体图。图10A所示为第1实施例的超声波致动器驱动装置中使用的超声波致动器的第3结构例的正视图。图10B所示为图10A的超声波致动器的侧视图。图11所示为第1实施例的超声波致动器驱动装置中使用的超声波致动器的第4结构例的侧视图。图12所示为第1实施例的超声波致动器驱动装置中使用的超声波致动器的第5结构例的正视图。图13所示为第1实施例的超声波致动器驱动装置中使用的超声波致动器的第6结构例的正视图。图14所示为本专利技术超声波致动器驱动装置的第2实施例的整体结构框图。图15所示为本专利技术超声波致动器驱动装置的第3实施例的整体结构框图。图16所示为本专利技术超声波致动器驱动装置的第4实施例的整体结构框图。图17所示为本专利技术超声波致动器驱动装置的第5实施例的整体结构框图。图18A所示为说明与本专利技术超声波振子的纵向1次振动模式对应的位移量—频率特性的说明图。图18B所示为说明与本专利技术超声波振子的弯曲2次振动模式对应的位移量—频率特性的说明图。图19所示为说明本专利技术超声波振子的速度—频率特性的说明图。图20A说明的是施加到本专利技术超声波振子上的频率信号为矩形波(单极)的情形，是用于正向驱动超声波致动器的频率信号的波形图。图20B说明的是施加到本专利技术超声波振子上的频率信号为矩形波(单极)的情形，是用于逆向驱动超声波致动器的频率信号的波形图。图21A说明的是施加到本专利技术超声波振子上的频率信号为正弦波(单极)的情形，是用于正向驱动超声波致动器的频率信号的波形图。图21B说明的是施加到本专利技术超声波振子上的频率信号为正弦波(单极)的情形，是用于逆向驱动超声波致动器的频率信号的波形图。图22A说明的是施加到本专利技术超声波振子上的频率信号为矩形波(双极)的情形，是用于正向驱动超声波致动器的频率信号的波形图。图22B说明的是施加到本专利技术超声波振子上的频率信号为矩形波(双极)的情形，是用于逆向驱动超声波致动器的频率信号的波形图。图23A说明的是施加到本专利技术超声波振子上的频率信号为正弦波(双极)的情形，是用于正向驱动超声波致动器的频率信号的波形图。图23B说明的是施加到本专利技术超声波振子上的频率信号为正弦波(双极)的情形，是用于逆向驱动超声波致动器的频率信号的波形图。具体实施例方式以下，参照附图说明本专利技术的实施例。第1实施例图1～图4B所示为本专利技术超声波致动器驱动装置的第1实施例，图1所示为第1实施例的超声波致动器驱动装置的整体结构框图，图2A、图2B和图3所示为本实施例的超声波致动器驱动装置的驱动方法的说明图，其中图2A和图2B是说明根据图1的振动信息检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波致动器驱动装置，通过向压电板和内部电极交互层叠而形成的超声波振子施加频率信号，来进行驱动，其特征在于，包括：振荡部，生成用于驱动所述超声波振子的频率信号；驱动部，根据所述振荡部的输出，将所述频率信号进行放大并施加到 所述超声波振子；振动信息检测部，检测出所述超声波振子的振动信息；以及控制部，根据所述振动信息检测出所述超声波振子的共振频率邻域的频率，将该检测出的频率设定为所述超声波振子的驱动频率，并控制所述振荡部，使其根据该驱动频率生成所 述频率信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：葛西靖明，西尾真博，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]