[發明專利]壓電驅動裝置及其驅動方法、機器人、電子部件輸送裝置

有效

• 申請號: 201810832568.8
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN109309458B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 梶野喜一;荒川豊
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 張永明;玉昌峰

本申請提供壓電驅動裝置及其驅動方法、機器人、電子部件輸送裝置。在彎曲振動的共振頻率高于縱向振動的共振頻率的情況下，壓電驅動裝置的驅動控制是困難的。壓電驅動裝置具備壓電振動體和驅動電路。壓電振動體具備：沿第一方向延伸并與被驅動部件接觸的觸頭；根據第一驅動電壓在與第一方向交叉的方向上產生彎曲振動的第一壓電元件；以及根據第二驅動電壓在第一方向上產生縱向振動的第二壓電元件。壓電振動體構成為縱向振動的共振頻率高于彎曲振動的共振頻率。驅動電路將第一驅動電壓及第二驅動電壓的驅動頻率設定為縱向振動的共振頻率以上。

技術領域

本發明涉及壓電驅動裝置、以及具備壓電驅動裝置的機器人等各種裝置。

背景技術

壓電驅動裝置是采用壓電元件使振動體振動并利用其振動使被驅動部件移動的裝置。在專利文獻1記載的壓電驅動裝置中，利用縱向振動和彎曲振動使壓電驅動裝置的前端的觸頭產生橢圓運動，通過該觸頭的橢圓運動使被驅動部件移動。此外，在專利文獻1中披露有如下所述的技術：將彎曲振動的共振頻率設定得高于縱向振動的共振頻率，通過將這兩個共振頻率之間的頻率用作驅動電壓的驅動頻率來提高驅動效率。

專利文獻1：日本專利特開2016-040994號公報

但是，本申請的發明人發現如專利文獻1這樣地，在彎曲振動的共振頻率高于縱向振動的共振頻率時，存在如下問題。即、在比彎曲振動的共振頻率高的頻率范圍驅動了壓電元件時，壓電驅動裝置的觸頭以邊減少按壓被驅動部件的力、邊傳遞驅動力的牽引驅動模式(挽驅動(pull driving)模式)進行動作，因此，難以輸出大的扭矩。另一方面，在縱向振動的共振頻率與彎曲振動的共振頻率之間的頻率范圍驅動了壓電元件時，壓電驅動裝置的觸頭以邊增大按壓被驅動部件的力、邊傳遞驅動力的按壓驅動模式(推驅動(pushdriving)模式)進行動作，因此，可以輸出大的扭矩。但是，可以實現該按壓驅動模式的頻率僅在縱向振動的共振頻率與彎曲振動的共振頻率之間，因此，在這兩個共振頻率接近的情況下，合適的驅動頻率的范圍極窄。因此，壓電驅動裝置的驅動特性變得非常尖(陡峭的山型的特性)，存在不易良好地控制的問題。

發明內容

本發明為解決上述問題的至少一部分而完成，可作為以下的方式而實現。

(1)根據本發明的一方式，提供一種驅動被驅動部件的壓電驅動裝置。該壓電驅動裝置具備：壓電振動體；以及驅動電路，電氣驅動所述壓電振動體。所述壓電振動體具備：觸頭，相對于所述被驅動部件沿著第一方向延伸并與所述被驅動部件接觸；第一壓電元件，根據從所述驅動電路供給的第一驅動電壓，在與所述第一方向交叉的方向上產生彎曲振動；以及第二壓電元件，根據從所述驅動電路供給的第二驅動電壓，在所述第一方向上產生縱向振動。所述壓電振動體構成為所述縱向振動的共振頻率高于所述彎曲振動的共振頻率。所述驅動電路將所述第一驅動電壓及所述第二驅動電壓的驅動頻率設定為所述縱向振動的共振頻率以上。

根據該方式，壓電振動模塊構成為縱向振動的共振頻率高于彎曲振動的共振頻率，因此，生成具有縱向振動的共振頻率以上的驅動頻率的電壓作為第一驅動電壓及第二驅動電壓來驅動第一壓電元件和第二壓電元件，從而可以邊穩定地產生大的扭矩，邊驅動被驅動部件。

(2)在上述方式的壓電驅動裝置中，也可以是，所述驅動電路從高于所述縱向振動的共振頻率的頻率起對所述驅動頻率進行降頻掃描來將所述驅動頻率設定為所述縱向振動的共振頻率以上的頻率。

根據該方式，以使驅動頻率慢慢地接近縱向振動的共振頻率的方式進行降頻掃描，因此，能夠以更穩定的狀態來驅動被驅動部件。

(3)在上述方式的壓電驅動裝置中，也可以是，所述壓電振動體還具備拾取電極(pickup electrode)，所述拾取電極檢測所述壓電振動體的振動并向所述驅動電路供給振動檢測信號，所述驅動電路根據所述振動檢測信號確定所述驅動頻率，所述拾取電極配置于沿所述第一方向延伸的所述壓電振動體的中心軸上的位置。