振动型致动器的驱动单元制造技术

本发明专利技术涉及一种振动型致动器的驱动单元，包括：命令单元、改变进行单元、AC信号生成单元和滤波器单元。命令单元输出规定AC信号的频率、振幅和相位差中的至少一个的命令信号。改变进行单元对命令信号进行改变，并输出命令信号。AC信号生成单元生成所生成的AC信号，其中，根据改变进行单元的输出对所生成的AC信号的频率、振幅和相位差中的至少一个进行调制。滤波器单元选择性地减弱改变进行单元的输出信号和AC信号生成单元的输出信号中的至少一个的频率分量，所述频率分量激发除预先确定的振动模式中的振动之外的振动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种振动型致动器的驱动单元，其通过将交流(AC)信号(AC电压)提供给电-机械能量转换元件来激发至少具有该电-机械能量转换元件的振动体，以驱动与该振动体接触的可移动体。
技术介绍
振动型致动器(例如超声马达)的驱动速度根据在振动体上激发的振动的振幅而改变。因此，通过使用提供给在振动体处所设置的电-机械能量转换元件(例如压电元件)的AC信号的振幅或频率来控制驱动速度。普遍采用使用频率来减小由于温度而造成的共振频率的波动或个体差异的影响的控制方法。就频率生成方法而言，存在使用模拟振荡器或石英振荡器与可编程分频器的数字方法、以及与数-模转换器组合的半数字 (semidigital)方法。然而，这样的数字方法在实现高的频率分辨率时存在问题。日本专利公开No. 06-339289提出了一种通过周期性地改变分频率(frequency dividing rate)和使用平均分频率来虚拟地(falsely)改进频率分辨率的方法。此外，它提供了一种当周期性改变引起可听范围内的振动时增大周期性改变速度以将振动从可听范围移位(shift)的方法。日本专利公布No. 3504130提出了这样一种方法，通过该方法，通过使用脉冲马达或压电元件而在周期信号的每一周期移动预先确定的距离的致动器渐渐地改变它的周期命令，并使用平均周期。作为渐渐改变周期命令的方法，将均勻随机数添加到周期信号的周期命令中以防止周期命令周期性地改变，从而防止产生特定的可听声音。然而，日本专利申请公布No.3504130和日本专利申请公开No. 06-339389中所公开的方法改变AC电压的频率。因此，如果改变中所包含的频率分量在振动体的固有 (natural)频率附近或者在被致动器驱动的机构的固有频率附近，则可能发生可听声音或者速度控制功能恶化(degradation)的问题。此外，还存在这样的问题，即，由于激发不必要的振动，导致促进磨损，从而降低耐用性。
技术实现思路
本专利技术提供一种振动型致动器的驱动单元。振动型致动器可通过将交流(AC)信号施加于电-机械能量转换元件来以预先确定的振动模式激发至少具有电-机械能量转换元件的振动体，以产生驱动力。驱动单元包括命令单元、改变进行单元、AC信号生成单元和滤波器单元。命令单元输出规定AC信号的频率、振幅和相位差中的至少一个的命令信号。 改变进行单元对命令信号进行改变，并输出命令信号。AC信号生成单元生成所生成的AC信号，其中，根据改变进行单元的输出对所生成的AC信号的频率、振幅和相位差中的至少一个进行调制。滤波器单元选择性地减弱改变进行单元的输出信号和AC信号生成单元的输出信号中的至少一个的激发与预先确定的振动模式中的振动不同的振动的频率分量。从以下参照附图对示例性实施例的描述，本专利技术的进一步的特征将变得清楚。 附图说明图1是显示根据第一实施例的驱动单元的框图。图2A是显示根据第一实施例的振动型致动器的示图。图2B是显示根据第一实施例的振动型致动器的驱动机构的总体配置的示图。图2C是从侧面看到的限制器(slider)的示图。图3A是显示弹性体的一次弯曲振动模式的示图。图;3B是显示弹性体的一次弯曲振动模式的示图。图3C是显示弹性体的一次弯曲振动模式的示图。图4A是显示弹性体的二次弯曲振动模式的示图。图4B是显示弹性体的二次弯曲振动模式的示图。图4C是显示弹性体的二次弯曲振动模式的示图。图5A是显示噪声生成单元的输出信号的频率的示图。图5B是显示AC信号生成单元5的振幅调制的输出信号的频率的示图。图6A是显示振幅调制命令和从AC信号生成单元输出的AC信号的振幅的示图。图6B是显示噪声信号叠加(superimpose)在振幅调制命令上的状态的示图。图6C是显示AC信号生成单元根据振幅调制命令输出的AC信号的振幅的示图。图7A是显示频率特性的示图。图7B是显示频率特性的示图。图8A是显示噪声生成单元的电路配置的示图。图8B是显示噪声生成单元的输出信号的示例的示图。图9A是显示AC信号生成单元的配置示例的示图。图9B是显示AC信号生成单元的配置示例的示图。图9C是显示AC信号生成单元的配置示例的示图。图10是显示第一实施例的第二配置的示图。图IlA是显示滤波器单元的电路示例的示图。图IlB是显示电路的频率特性的示图。图12A是显示梳状滤波器(comb filter)的配置示例的示图。图12B是显示梳状滤波器的配置示例的示图。图12C是显示梳状滤波器的配置示例的示图。图13A是显示图12A中的梳状滤波器的频率特性的示图。图13B是显示图12B中的梳状滤波器的频率特性的示图。图13C是显示图12C中的梳状滤波器的频率特性的示图。图14是显示根据第二实施例的驱动单元的框图。图15是显示根据第二实施例的振动型致动器的示图。图16是显示根据第二实施例的振动型致动器的弹性体和压电元件的配置的示图。图17A是显示AC信号的频率分量的示例的示图。图17B是显示振幅调制命令的频率分量的示例的示图。图17C是显示AC信号生成单元的输出信号的频率分量的示例的示图。图18A是显示根据第二实施例的机构的各个部件的固有频率的示图。图18B是显示根据第二实施例的滤波器单元的频率特性的示图。图19是粉体转移(powder-transfer)振动型致动器的示例的示图。具体实施例方式在振动型致动器的驱动单元中，通过对规定(direct)用于驱动振动型致动器的 AC信号的频率、振幅和相位差中的至少一个的命令信号进行改变，能以这样的分辨率设置 AC信号的频率、振幅或相位差，该分辨率高于或等于AC信号生成单元可输出AC信号的有效分辨率。此外，可通过使用滤波器单元选择性地减弱(damp)由改变生成的并且范围遍及宽频带的噪声信号中的频率分量来抑制不必要的振动，所述频率分量以振动型致动器和振动型致动器的驱动机构的特定固有频率激发振动。此外，由于可通过选择性地减弱特定频率分量来将噪声信号分散在宽频带中，所以可降低施加于振动型致动器的AC电压中所包括的AC电压中所包含的噪声信号的水平，因此，可减少可听声音的产生和速度的改变。第一实施例图1是显示根据第一实施例的驱动单元的框图。标号1表示作为振动体的电-机械能量转换元件。本实施例包括两个电-机械能量转换元件l_a和Ι-b。电-机械能量转换元件1的示例包括功能元件，例如压电元件、磁致伸缩元件和电致伸缩元件。标号2表示振幅命令单元，其输出振幅命令A (命令信号)，振幅命令A设置提供给电-机械能量转换元件1的AC信号(AV电压)的振幅。标号3表示噪声生成单元，其生成具有预先确定的振幅的白噪声SN。标号4表示改变进行单元，其将噪声生成单元3的输出 SN添加到振幅命令A，以输出振幅调制命令Ad。标号5表示AC信号生成单元，其接收从改变进行单元4输出的振幅调制命令Ad和来自频率命令单元(未示出)的频率命令F，并输出振幅调制的AC信号。标号6表示滤波器单元，其具有从振幅调制的AC信号中所包含的频率分量选择性地减弱期望的频率分量的特性，所述振幅调制的AC信号是从AC信号生成单元生成的。标号7表示极性切换单元，其根据来自命令单元(未示出)的方向切换信号 D来切换是否使滤波器单元6的输出信号反转(reverse)。来自滤波器本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种振动型致动器的驱动单元，其中，所述振动型致动器被配置为通过将交流（ＡＣ）信号施加于电－机械能量转换元件来以预先确定的振动模式激发至少具有电－机械能量转换元件的振动体，以产生驱动力，所述驱动单元包括：命令单元，所述命令单元被配置为输出规定所述交流信号的频率、振幅和相位差中的至少一个的命令信号；改变进行单元，所述改变进行单元被配置为对所述命令信号进行改变，并输出所述命令信号；交流信号生成单元，所述交流信号生成单元被配置为生成所生成的交流信号，其中，根据所述改变进行单元的输出对所生成的交流信号的频率、振幅和相位差中的至少一个进行调制；和滤波器单元，所述滤波器单元被配置为选择性地减弱改变进行单元的输出信号和交流信号生成单元的输出信号中的至少一个的频率分量，所述频率分量激发除预先确定的振动模式中的振动之外的振动。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：片冈健一，住冈润，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP