Betätigungsvorrichtung und elektrisches Gerät

专利摘要:
EineBetätigungsvorrichtung(1) der vorliegenden Erfindung umfasst ein angetriebenes Element(5), einen Rahmen (4), welcher ein berührtes Element (51) aufweistund das angetriebene Element (5) drehbar haltert, sowie einen Ultraschallmotor.Der Ultraschallmotor enthältein Vibrationselement (6). Das Vibrationselement (6) enthält ein erstespiezoelektrisches Element, das sich bei Anlegen einer Wechselspannungausdehnt und zusammenzieht, eine Verstärkungsplatte, welche einenBerührungsteil(66) und einen Armteil aufweist, und ein zweites piezoelektrischesElement, das sich bei Anlegen einer Wechselspannung ausdehnt undzusammenzieht. Das erste piezoelektrische Element, die Verstärkungsplatteund das zweite piezoelektrische Element sind in dieser Reihenfolgegeschichtet. Das Vibrationselement (6) ist in einem Zustand, inwelchem der Berührungsteil(66) an das berührteElement (51) stößt, festam angetriebenen Element (5) angebracht. Ferner erfährt dasVibrationselement (6) eine Reaktionskraft vom berührten Element(51), wenn das Vibrationselement (6) schwingt, so dass das angetriebene Element(5) zusammen mit dem Vibrationselement (6) durch die Reaktionskraftgedreht wird.
公开号:DE102004015637A1
申请号:DE200410015637
申请日:2004-03-31
公开日:2004-11-18
发明作者:Osamu Suwa Miyazawa
申请人:Seiko Epson Corp；
IPC主号:H01L41-09

专利说明:
[0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung und einelektrisches Instrument.
[0002] Bishersind Betätigungsvorrichtungen,die ein angetriebenes Element wie eine schwenk- und kippbare Zoom-Kameraoder dergleichen antreiben, bekannt. In einem solchen Ultraschallmotorist eine in einer Website (URL: http://www.viwemedia.co.jp/kiki/vcc4.htm(nur japanisch)) beschriebene Technologie als die obenenrwähnte Technologiebekannt.
[0003] InherkömmlichenBetätigungsvorrichtungen bestehtjedoch ein Problem darin, dass die gesamte Vorrichtung recht groß wird,da ein Antriebsmechanismus des angetriebenen Elements aus einemgroßenMotor wie einem elektromagnetischen Motor aufgebaut ist.
[0004] DieAufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Betätigungsvorrichtung und einelektrisches Instrument zu schaffen, die eine Größe der gesamten Vorrichtungminimieren können.
[0005] ZurLösungder vorstehend genannten Aufgabe ist die vorliegende Erfindung ineinem Aspekt der Erfindung auf eine Betätigungsvorrichtung gerichtet.Die Betätigungsvorrichtungumfaßt: einangetriebenes Element; einen Rahmen, der das angetriebene Elementdrehbar haltert; ein berührtesElement, welches bezüglichdes Rahmens feststehend ist; und ein Vibrationselement, welchesein erstes piezoelektrisches Element, das sich bei Anlegen einerWechselspannung ausdehnt und zusammenzieht, eine Verstärkungsplatte,welche einen Berührungsteilund einen Armteil aufweist, und ein zweites piezoelektrisches Elemententhält,das sich bei Anlegen einer Wechselspannung ausdehnt und zusammenzieht, wobeidas erste piezoelektrische Element, die Verstärkungsplatte und das zweitepiezoelektrische Element in dieser Reihenfolge geschichtet sindund das Vibrationselement in einem Zustand, in welchem der Berührungsteilan das berührteElement anstößt, fest amangetriebenen Element angebracht ist; wobei das Vibrationselementeine Reaktionskraft vom berührtenElement erfährt,wenn das Vibrations element schwingt, so dass das angetriebene Elementzusammen mit dem Vibrationselement durch die Reaktionskraft gedrehtwird.
[0006] Gemäß dieserErfindung ist es möglich,die gesamte Vorrichtung kleiner und dünner zu machen, da ein Betätigungsmechanismusfür dasangetriebene Element unter Verwendung eines Ultraschallmotors miteinem geschichteten Aufbau ausgeführt ist.
[0007] Insbesondereist es, da das Vibrationselement so ausgeführt ist, dass das erste piezoelektrischeElement, das sich bei Anlegen einer Wechselspannung ausdehnt undzusammenzieht, die Verstärkungsplatte,welche einen Berührungsteilund einen Armteil aufweist, und das zweite piezoelektrische Element,das sich bei Anlegen einer Wechselspannung ausdehnt und zusammenzieht,in dieser Reihenfolge geschichtet sind, möglich, durch Anlegen einerniedrigen Spannung an das Vibrationselement eine große Antriebskraftund eine hohe Antriebsgeschwindigkeit zu erzielen. Ferner ist es,da das Vibrationselement mittels der Ausdehnung und Zusammenziehungseiner in derselben Ebene liegenden Richtung antreibt, möglich, denAntriebswirkungsgrad extrem zu steigern (zu erhöhen).
[0008] Beider Betätigungsvorrichtungder vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das berührte Elementfest am Rahmen angebracht ist.
[0009] Fernerist es bei der Betätigungsvorrichtung dervorliegenden Erfindung bevorzugt, dass das Vibrationselement einendünnen,plattenförmigenAufbau aufweist und dass das berührteElement und das Vibrationselement in im wesentlichen derselben Ebeneangeordnet sind.
[0010] Beidieser Erfindung ist es, da das berührte Element und das Vibrationselementin im wesentlichen derselben Ebene angeordnet sind, möglich, denAntriebsmechanismus des angetriebenen Elements in einer Ebene zubilden. Insbesondere in dem Fall, in welchem das Vibrationselementeinen ebenen Aufbau aufweist, ist es möglich, die gesamte Vorrichtungdünnerzu machen, weil der Antriebsmechanismus noch dünner gemacht werden kann.
[0011] Beider Betätigungsvorrichtungder vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das angetriebeneElement eine Seitenflächeaufweist und dass der Rahmen eine der Seitenfläche des angetriebenen Elements über einendazwischenliegenden Spalt hinweg gegenüberliegende Wandinnenfläche aufweistund dass das berührteElement und das Vibrationselement innerhalb des Spalts angeordnet sind.
[0012] Gemäß dieserErfindung ist es möglich,den Antriebsmechanismus des angetriebenen Elements innerhalb desSpalts zwischen dem berührtenElement und dem Rahmen zu bilden. Dies gestattet es, die Breiteder Betätigungsvorrichtungzu minimieren.
[0013] Beider Betätigungsvorrichtungder vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das angetriebeneElement einen Unterteil besitzt und dass das Vibrationselement amUnterteil des angetriebenen Elements angeordnet ist.
[0014] Beidieser Erfindung ist es, da das Vibrationselement am (unter dem)Unterteil des angetriebenen Elements angeordnet ist, möglich, dieBreite des angetriebenen Elements, in der Draufsicht der Betätigungsvorrichtunggesehen, zu minimieren.
[0015] Beider Betätigungsvorrichtungder vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das Vibrationselementin einem Bereich angeordnet ist, in welchem das angetriebene Elementsich dreht (d.h., einem Drehauslenkungsbereich).
[0016] Beidieser Erfindung ist es, da das Vibrationselement nicht aus demDrehauslenkungsbereich des angetriebenen Elements herausragt, möglich, dieBetätigungsvorrichtungkleiner und dünnerzu machen als in dem Fall, in welchem die Antriebseinheit an derAußenseiteder Betätigungsvorrichtung angebrachtist.
[0017] Beider Betätigungsvorrichtungder vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das berührte Elementeinen Teil des Rahmens bildet.
[0018] Vorzugsweisesollte die Betätigungsvorrichtungder vorliegenden Erfindung des weiteren eine (Stoß-) Einrichtungzum Stoßenentweder des berührtenElements oder des Vibratronselements zum jeweils anderen Elementhin enthalten.
[0019] Diesgestattet es, eine großeAntriebskraft zu erzielen und das angetriebene Element sicher zudrehen.
[0020] Beider Betätigungsvorrichtungder vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das berührte Elementein an der Wandinnenflächedes Rahmens angebrachter herausragender Teil ist.
[0021] Ineiner anderen Ausführungsformder vorliegenden Erfindung ist die vorliegende Erfindung auf eineBetätigungsvorrichtunggerichtet. Die Betätigungsvorrichtungenthält: einangetriebenes Element, auf welchem ein berührtes Element drehbar angebrachtist; einen Rahmen, der das angetriebene Element drehbar haltert; einVibrationselement, welches ein erstes piezoelektrisches Element,das sich bei Anlegen einer Wechselspannung ausdehnt und zusammenzieht,eine Verstärkungsplatte,welche einen Berührungsteilund einen Armteil aufweist, und ein zweites piezoelektrisches Element,das sich bei Anlegen einer Wechselspannung ausdehnt und zusammenzieht,enthält, wobeidas erste piezoelektrische Element, die Verstärkungsplatte und das zweitepiezoelektrische Element in dieser Reihenfolge geschichtet sindund das Vibrationselement in einem Zustand, in welchem der Berührungsteilan das berührteElement anstößt, fest amangetriebenen Element angebracht ist; und einen zwischen demberührtenElement und dem Rahmen angeordneten Verlangsamungsmechanismus; wobeidas Vibrationselement überdas berührteElement und den Verlangsamungsmechanismus Leistung auf das angetriebeneElement überträgt, um das angetriebeneElement zusammen mit dem Vibrationselement zu drehen.
[0022] Diesgestattet es, das angetriebene Element mit einem großem Drehmomentanzutreiben.
[0023] Vorzugsweiseist das angetriebene Element eine Bildaufnahmeeinrichtung mit einemoptischen System.
[0024] Beider Betätigungsvorrichtungder vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Lage des angetriebenenElements mit einem winzigen Änderungsbetragdurch das Vibrationselement und eine Durchschalteinrichtung zu steuern.Deshalb eignet sich die Betätigungsvorrichtunginsbesondere fürein elektrooptisches Instrument, das zum Beispiel Feineinstellungzur Scharfstellung oder dergleichen bei Bildaufnahmen erfordert.
[0025] Vorzugsweiseist das angetriebene Element eine Einrichtung zum Erfassen von Schall.
[0026] Beider Betätigungsvorrichtungder vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Richtung zum Erfassenvon Schall (Schallwellen) mittels des Antriebsmechanismus des angetriebenenElements willkürlichzu ändern.Deshalb eignet sich die Betätigungsvorrichtunginsbesondere füreine Schallaufnahmevorrichtung, die mit einem Richtmikrophon oderdergleichen als Schallerfassungseinrichtung arbeitet.
[0027] Vorzugsweiseist das angetriebene Element eine Einrichtung zum Justieren desSchwerpunkts (welche Einrichtung über ein Gewicht verfügt).
[0028] Dabei der Betätigungsvorrichtungder vorliegenden Erfindung der Antriebsmechanismus des angetriebenenElements aus einem dünnen,plattenförmigenVibrationselement aufgebaut ist, ist es möglich, die gesamte Vorrichtungkleiner und dünnerzu machen. Deshalb eignet sich die Betätigungsvorrichtung für einenMechanismus zum Verschieben des Schwerpunkts, der zur Lageregelungeines sehr kleinen Flugobjekts genutzt wird.
[0029] Vorzugsweiseist das angetriebene Element eine Funkwellen-Erfassungseinrichtung,welche einen Teil zum Empfangen von Funkwellen enthält.
[0030] Beider Betätigungsvorrichtungder vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Richtung zum Erfassenvon Funkwellen mittels des Antriebsmechanismus des angetriebenenElements willkürlichzu ändern.Deshalb eignet sich die Betätigungsvorrichtunginsbesondere füreine Einrichtung zum Erfassen einer Funkwelle mit einer bestimmtenRichtung.
[0031] Ineinem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung zielt die vorliegendeErfindung auf ein elektrisches Instrument ab. Das elektrische Instrument verfügt über eineBetätigungsvorrichtung.Die Betätigungsvorrichtungenthält: einangetriebenes Element; einen Rahmen, der das angetriebene Elementdrehbar haltert; ein berührtesElement, welches bezüglichdes Rahmens feststehend ist; und ein Vibrationselement, welchesein erstes piezoelektrisches Element, das sich bei Anlegen einer Wechselspannungausdehnt und zusammenzieht, eine Verstärkungsplatte, welche einenBerührungsteilund einen Armteil aufweist, und ein zweites piezoelektrisches Element,das sich bei Anlegen einer Wechselspannung ausdehnt und zusammenzieht,enthält, wobeidas erste piezoelektrische Element, die Verstärkungsplatte und das zweitepiezoelektrische Element in dieser Reihenfolge geschichtet sindund das Vibrationselement in einem Zustand, in welchem der Berührungsteilan das berührteElement anstößt, fest amangetriebenen Element angebracht ist; wobei das Vibrationselementeine Reaktionskraft vom berührtenElement erfährt,wenn das Vibrationselement schwingt, so dass das angetriebene Elementzusammen mit dem Vibrationselement durch die Reaktionskraft gedrehtwird.
[0032] Ineiner anderen Ausführungsformder vorliegenden Erfindung ist ein elektrisches Instrument mit einerBetätigungsvorrichtungausgestattet. Die Betätigungsvorrichtungumfaßt: einangetriebenes Element, auf welchem ein berührtes Element drehbar angebrachtist; einen Rahmen, der das angetriebene Element drehbar haltert; einVibrationselement, welches ein erstes piezoelektrisches Element,das sich bei Anlegen einer Wechselspannung ausdehnt und zusammenzieht,eine Verstärkungsplatte,welche einen Berührungsteilund einen Armteil aufweist, und ein zweites piezoelektrisches Element,das sich bei Anlegen einer Wechselspannung ausdehnt und zusammenzieht,enthält, wobeidas erste piezoelektrische Element, die Verstärkungsplatte und das zweitepiezoelektrische Element in dieser Reihenfolge geschichtet sindund das Vibrationselement in einem Zustand, in welchem der Berührungsteilan das berührteElement anstößt, fest amangetriebenen Element angebracht ist; und einen zwischen demberührtenElement und dem Rahmen angeordneten Verlangsamungsmechanismus; wobeidas Vibrationselement überdas berührteElement und den Verlangsamungsmechanismus Leistung auf das angetriebeneElement überträgt, um das angetriebeneElement zusammen mit dem Vibrationselement zu drehen.
[0033] Gemäß diesenelektrischen Instrumenten ist es möglich, Effekte ähnlich denjenigender obenerwähntenBetätigungsvorrichtungenzu erzielen.
[0034] Diebevorzugten Ausführungsformeneines Ultraschallmotors, einer Betätigungsvorrichtung, einer optischenVorrichtung und eines elektrischen Instruments sind im folgendenanhand der beigefügten Zeichnungenbeschrieben.
[0035] 1 ist eine perspektivischeAnsicht, welche eine Betätigungsvorrichtungin einer ersten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht.
[0036] 2 ist eine Draufsicht, welchedie in 1 gezeigte Betätigungsvorrichtungveranschaulicht.
[0037] 3 ist eine Schnittansichtentlang der Linie B-B der in 2 gezeigtenBetätigungsvorrichtung.
[0038] 4 ist eine Schnittansicht,welche ein in 1 gezeigtesoptisches System und ein in 1 gezeigtesangetriebenes Element veranschaulicht.
[0039] 5 ist eine erläuterndeZeichnung, welche eine Funktionsweise der Betätigungsvorrichtung in der erstenAusführungsformzeigt.
[0040] 6 ist eine perspektivischeAnsicht des in 1 gezeigtenVibrationselements.
[0041] 7 ist eine erläuterndeZeichnung, welche eine Funktionsweise des in 6 gezeigten Vibrationselements zeigt.
[0042] 8 ist eine erläuterndeZeichnung, welche eine Funktionsweise des in 6 gezeigten Vibrationselements zeigt.
[0043] 9 ist ein Blockschaltbild,welches eine Durchschaltschaltung des Vibrationselements veranschaulicht.
[0044] 10 ist eine perspektivischeAnsicht eines Vibrationselements einer Betätigungsvorrichtung in einerzweiten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung.
[0045] 11 ist ein Blockschaltbild,welches die Schaltung der Betätigungsvorrichtungin der zweiten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht.
[0046] 12 ist eine perspektivischeAnsicht, welche ein Vibrationselement der Betätigungsvorrichtung in einerdritten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
[0047] 13 ist eine Draufsicht,welche einen Schwingungszustand des in 12 gezeigten Vibrationselements zeigt.
[0048] 14 ist eine Draufsicht,welche einen Schwingungszustand des in 12 gezeigten Vibrationselements zeigt.
[0049] 15 ist eine perspektivischeAnsicht, welche eine Variante des Vibrationselements veranschaulicht.
[0050] 16 ist eine Draufsicht,welche einen Schwingungszustand des in 15 gezeigten Vibrationselements veranschaulicht.
[0051] 17 ist ein Diagramm, welcheselektrische Eigenschaften des Vibrationselements zeigt.
[0052] 18 ist eine Draufsicht,welche eine Betätigungsvorrichtungin einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht.
[0053] 19 ist eine perspektivischeAnsicht, welche eine Variante des in 18 gezeigtenVibrationselements veranschaulicht.
[0054] 20 ist eine perspektivischeAnsicht, welche eine Variante des Vibrationselements veranschaulicht.
[0055] 21 ist eine perspektivischeAnsicht, welche eine Variante des Vibrationselements veranschaulicht.
[0056] 22 ist eine Draufsicht,welche einen Ultraschallmotor in einer fünften Ausführungsform gemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht.
[0057] 23 ist eine Ansicht vonunten, welche eine Betätigungsvorrichtungin einer siebten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht.
[0058] 24 ist eine Schnittansichtentlang der Linie B-B der in 23 gezeigtenBetätigungsvorrichtung.
[0059] 25 ist eine Schnittansichtentlang der Linie C-C der in 23 gezeigtenBetätigungsvorrichtung.
[0060] 26 ist eine erläuterndeZeichnung, welche eine Funktionsweise der in 23 gezeigten Betätigungsvorrichtung zeigt.
[0061] 27 ist eine Draufsicht,welche eine Betätigungsvorrichtungin einer achten Ausführungsform gemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht.
[0062] 28 ist eine Schnittansichtentlang der Linie D-D der in 27 gezeigtenBetätigungsvorrichtung.
[0063] 29 ist eine erläuterndeZeichnung, welche eine Funktionsweise der in 27 gezeigten Betätigungsvorrichtung zeigt.
[0064] 30 ist eine Ansicht vonunten, welche eine Betätigungsvorrichtungin einer neunten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht.
[0065] 31 ist eine Schnittansichtentlang der Linie E-E der in 30 gezeigtenBetätigungsvorrichtung.
[0066] 32 ist eine Schnittansichtentlang der Linie F-F der in 30 gezeigtenBetätigungsvorrichtung.
[0067] 33 ist eine erläuterndeZeichnung, welche eine Funktionsweise der in 30 gezeigten Betätigungsvorrichtung zeigt.
[0068] 34 ist eine perspektivischeAnsicht, welche eine Variante des Vibrationselements veranschaulicht.
[0069] 35 ist eine Ansicht vonunten, welche eine Betätigungsvorrichtungin einer zehnten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht.
[0070] Diebevorzugten Ausführungsformeneiner Betätigungsvorrichtungund eines elektrischen Instruments der vorliegenden Erfindung sindim folgenden anhand der beigefügtenZeichnungen beschrieben. In dieser Hinsicht ist zu beachten, dassdie Ausführungsformen(Offenbarung) als Beispiele anzusehen sind, und deshalb ist dieseStruktur nicht dahingehend zu verstehen, dass sie die vorliegendeErfindung auf die veranschaulichten speziellen Ausführungsformeneinschränkt.Ferner sind unter den Komponenten der später beschriebenen Ausführungsformensolche, die ein Durchschnittsfachmann ohne weiteres ersetzen kann,oder im wesentlichen identische Komponenten.
[0071] 1 ist eine perspektivischeAnsicht, welche eine Betätigungsvorrichtungin einer ersten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht. 2 isteine Draufsicht, welche die in 1 gezeigteBetätigungsvorrichtungveranschaulicht. 3 isteine Schnittansicht entlang der Linie B-B der in 2 gezeigten Betätigungsvorrichtung. 4 ist eine Schnittansicht,welche das in 1 gezeigteoptische System und das in 1 gezeigte angetriebeneElement veranschaulicht. Die Betätigungsvorrichtung 1 enthält ein optischesSystem 2, einen Rahmen 4, ein angetriebenes Element 5 und einVibrationselement 6. Das optische System 2 enthält ein Objektiv 21 undein Bildaufnahmeelement (Festkörper-Bildaufnahmeelement) 22 unddient als Bildaufnahmeabschnitt der Betätigungsvorrichtung 1. Indieser Hinsicht kann das Objektiv 21 zum Beispiel ein nadelstichporenartigesLoch sein. Ferner ist das Bildaufnahmeelement 22 zum Beispielein Bildsensor oder ein ladungsgekoppeltes Element (CCD = charge-coupleddevice). Der Rahmen 4 ist aus einem kastenrahmenförmigen Teilgebildet. Die Betätigungsvorrichtung 1 istdurch den Rahmen 4 fest an einer vorbestimmten Positioneines Gestells, einer Wandflächeoder dergleichen (in den Zeichnungen nicht dargestellt) angebracht.Der Rahmen 4 weist ein zylinderförmiges berührtes Element (einen Rotor) 51 aneiner seiner Wandinnenflächenauf. Das berührteElement 51 ist an der Innenfläche des Rahmens 4 befestigt.
[0072] Dasangetriebene Element 5 weist einen kastenartigen Aufbau(Kastenteil) auf, und ein Zylinderteil ist an einer Oberseite desKastenteils angebracht (siehe 1-4). Das Objektiv 21 istim Zylinderteil angeordnet, und das Bildaufnahmeelement 22 istim Kastenteil angeordnet. Somit dient das angetriebene Element 5 alsBildaufnahmeeinrichtung der Betätigungsvorrichtung 1 (Bildaufnahmeeinheit).Das angetriebene Element 5 ist mit Wellen 52, 52 versehen,die aus den beiden Seitenflächendes Kastenteils herausragen. Das angetriebene Element 5 istinnerhalb des Rahmens 4 untergebracht und über die Wellen 52, 52 drehbarim Rahmen 4 gelagert. Die Wellen 52 bilden eineDrehachse des angetriebenen Elements 5. Ferner ist, wiein 2 gezeigt, der Endteileiner Welle 52 in die Mitte des berührten Elements 51 im Rahmen 4 eingeführt, sodass er durch das berührteElement 51 gelagert ist. Somit ist das berührte Element 51 aufder Drehachse des angetriebenen Elements 5 positioniert.In dieser Hinsicht ist zu beachten, dass eine Gestalt des angetriebenen Elements 5 nichtauf dessen Gestalt in der ersten Ausführungsform beschränkt istund seine Gestaltung je nach dem Zweck der Betätigungsvorrichtung 1 verändert werdenkann. Überdiesverfügtdas angetriebene Element 5 über einen IC-Chip zur Datenverarbeitung(in den Zeichnungen nicht dargestellt) innerhalb des Kastenteils.
[0073] DasVibrationselement 6 hat einen im wesentlichen rechteckigenund dünnen,plattenförmigen Aufbauund ist an einem Seitenteil einer seiner langen Seiten mit einemArmteil 68 versehen. Das Vibrationselement 6 istin einem Zustand angeordnet, in welchem es auf einer Seitenumfangsfläche desangetriebenen Elements 5 in der Luft schwebt, so dass eineHauptflächedes Vibrationselements 6 im wesentlichen parallel zur Seitenumfangsfläche desangetriebenen Elements 5 liegt (siehe 2). In diesem Fall sind das berührte Element 51 unddas Vibrationselement 6 im wesentlichen in derselben Ebeneangeordnet. Ferner ist das Vibrationselement 6 an der Seitenumfangsfläche desangetriebenen Elements 5 über den Armteil 68 undeine Schraube 13 fest angebracht. Das Vibrationselement 6 weistan einem Seitenteil einer seiner kurzen Seiten einen Berührungsteil 66 auf.Der Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 ist in Kontakt mit einer Umfangsfläche desberührtenElements 51. In anderen Worten, eine Spitze des Berührungsteils 66 desVibrationselements 6 stößt in einerzum berührtenElement radialen Richtung an die Umfangsfläche des berührten Elements 51 an.Dabei ist der Berührungsteil 66 des Vibrationselements 6 durchdie Elastizitätdes Armteils 68 und der Schraube 13 zur Seitenfläche desberührtenElements 51 hin federnd vorgespannt. Dies gestattet es,an der Kontaktflächezwischen dem Berührungsteil 66 unddem berührtenElement 51 genügendReibungskraft zu erzielen. Deshalb wird die Schwingung des Vibrationselements 6 sicherauf das berührteElement 51 übertragen.Das Vibrationselement 6 ist mit einer (nicht dargestellten,aber später beschriebenen)externen Durchschaltschaltung zum Steuern des Antriebs des Vibrationselements 6 verbunden.Das Vibrationselement 6 und die Durchschaltschaltung dienenals ein Ultraschallmotor, der die Betätigungsvorrichtung 1 antreibt.Der Aufbau und die Funktionen des Vibrationselements 6 werden später ausführlich beschrieben.
[0074] 5 ist eine erläuterndeZeichnung, welche eine Funktionsweise der Betätigungsvorrichtung in der erstenAusführungsformzeigt. Bei dieser Betätigungsvorrichtung 1 erfolgtbei Anlegen eines hochfrequenten Wechselstroms von der externenDurchschaltschaltung das Ausdehnen und Zusammenziehen des Vibrationselements 6 miteiner hohen Geschwindigkeit, um mit dem Berührungsteil 66 wieder undwieder mit einer hohen Geschwindigkeit an die Umfangsfläche desberührtenElements 51 zu stoßen.Da das berührteElement 51 am Rahmen 4 befestigt ist, wird aufgrunddes Reibungskontakts zwischen dem Berührungsteil 66 unddem berührten Element 51 dasVibrationselement 6 selbst durch seine Reaktionskraft bewegt.Da das Vibrationselement 6 am angetriebenen Element 5 befestigtist, bewegt sich das angetriebene Element 5 zusammen mitdem Vibrationselement 6 drehend um die Welle 52.Somit wird eine Bildaufnahmerichtung des optischen Systems 2 entsprechendeiner Drehrichtung des angetriebenen Elements 5 geändert. Aufdiese Weise, da in dieser Betätigungsvorrichtung 1 die Richtungdes optischen Systems 2 durch den Antrieb des Vibrationselements 6 willkürlich geändert werdenkann, eignet sie sich insbesondere für ein elektrisches Instrument,das eine Änderungseiner Bildaufnahmerichtung erfordert. Die Drehrichtung des angetriebenenElements 5 kann durch Auswählen eines der Eingangsmusterdes Wechselstroms fürdas Vibrationselement 6 willkürlich geändert werden. Somit ist es möglich, dasangetriebene Element 6 sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtungzu drehen. In dieser Hinsicht wird das Antriebsmuster des Vibrationselements 6 später beschrieben.
[0075] Gemäß der Betätigungsvorrichtung 1 istes, da das dünne,plattenförmigeVibrationselement 6 als Antriebseinheit des angetriebenenElements 5 genutzt wird, möglich, die gesamte Vorrichtungdünner undkleiner zu machen. Ferner ist es, da das Vibrationselement 6 einenplattenförmigenAufbau aufweist, möglich,die Antriebseinheit des angetriebenen Elements 5 (d.h.,das Vibrationselement 6) mit einem dünnen und planaren Aufbau zubilden. Dies gestattet es, das angetriebene Element 5 mitdem Aufbau, bei welchem die Antriebseinheit an einer Seite des angetriebenenElements 5 angebracht ist, kleiner zu machen. Ferner gestattetes ein solcher planarer Aufbau, die Antriebseinheit in einem kleinenSpalt zwischen der Wandinnenflächedes Rahmens 4 und dem angetriebenen Element 5 anzuordnen(siehe 1-3).
[0076] Inder ersten Ausführungsformist das angetriebene Element 5 der Betätigungsvorrichtung 1 eine Bildaufnahmeeinrichtung(Bildaufnahmeeinheit) mit einem optischen System 2 (Bildaufnahmeelement 22).Die Betätigungsvorrichtung 1 istnämlicheine Bildaufnahmevorrichtung mit dem optischen System 2 (Bildaufnahmeelement 22)und kann fürein elektro-optisches Instrument wie eine Überwachungskamera, eine Türkamera(Kamera zur Überwachungeiner Tür),eine Kamera in einem Mobiltelefon (Zellularfunktelefon), ein Bildtelefon(Videotelefon), einen Personalcomputer mit einer Kamera und dergleichen verwendetwerden. Insbesondere hat die Betätigungsvorrichtung 1 einenVorteil darin, dass die Lage des angetriebenen Elements 5 miteinem winzigen Änderungsbetragdurch das Vibrationselement 6 und eine (später beschriebene)Durchschalteinrichtung 20 gesteuert werden kann. Deshalbeignet sich die Betätigungsvorrichtung 1 insbesonderefür einelektro-optisches Instrument, das zum Beispiel Feineinstellung zurScharfstellung oder dergleichen bei Bildaufnahmen erfordert. Fernerist es, da die Betätigungsvorrichtung 1 dasdünne,plattenförmigeVibrationselement 6 als Antriebseinheit nutzt, möglich, die gesamteVorrichtung dünnerund kleiner zu machen. Somit ist es, zum Beispiel wenn die Betätigungsvorrichtung 1 für eine Überwachungskameraverwendet wird, möglich,die Flexibilität(den Freiheitsgrad) ihres Einbauorts zu erhöhen. In diesem Fall kann sie,da eine solche Überwachungskamerakleiner als eine herkömmlichegroße Überwachungskameraist, verborgen sein. Somit ist es möglich, Effekte der Überwachunggegen abseits der Einbauorte von Überwachungskameras verübte Verbrechenzu steigern. Überdieskann bei der Betätigungsvorrichtung 1 eine Bildaufnahmerichtungderselben durch Drehen des angetriebenen Elements 5 ineiner normalen oder entgegengesetzten Richtung geändert werden.Somit ist es zum Beispiel, wenn die Betätigungsvorrichtung 1 für eine Türkameraverwendet wird, möglich, einBild in einer anderen Richtung als der Richtung zur Türvorderseitehin aufzunehmen und ein Bild von einem kleinen Kind oder dergleichenaufzunehmen.
[0077] Fernerkann in der ersten Ausführungsform dasangetriebene Element 5 gegen eine andere Einrichtung alsdie Bildaufnahmeeinrichtung (Bildaufnahmeeinheit) ausgetauscht werden.
[0078] ZumBeispiel kann in der ersten Ausführungsformdas angetriebene Element 5 der Betätigungsvorrichtung 1 gegeneine Einrichtung zum Erfassen von Schallwellen (Schallaufnahmevorrichtung)wie ein Mikrophon oder dergleichen ausgetauscht werden. Die Betätigungsvorrichtung 1 kann nämlich alsSchallaufnahmevorrichtung mit der Einrichtung zum Erfassen von Schallausgeführtsein. Insbesondere besitzt die Betätigungsvorrichtung 1 einenVorteil darin, dass eine Schallerfassungsrichtung durch den Antriebsmechanismusdes angetriebenen Elements 5 willkürlich geändert werden kann. Deshalbeignet sich die Betätigungsvorrichtung 1 insbesonderefür eineSchallaufnahmevorrichtung, die mit einem Richtmikrophon oder dergleichenals Einrichtung zum Erfassen von Schall arbeitet. Ferner ist es, dadie Betätigungsvorrichtung 1 dieLage des angetriebenen Elements 5 mit einem winzigen Änderungsbetragdurch das Vibrationselement 6 und die (später beschriebene)Durchschalteinrichtung 20 steuern kann, möglich, dasErfassen von Schall angemessener auszuführen.
[0079] Überdieskann in der ersten Ausführungsformdas angetriebene Element 5 der Betätigungsvorrichtung 1 gegeneine Einrichtung zum Justieren des Schwerpunkts mit einem Gewichtausgetauscht werden. Die Betätigungsvorrichtung 1 kannnämlich alsein Mechanismus zum Verschieben des Schwerpunkts mit der Einrichtungzum Justieren des Schwerpunkts ausgeführt sein. Insbesondere istes, da die Betätigungsvorrichtung 1 dasdünne,plattenförmigeVibrationselement 6 als Antriebsmechanismus für das angetriebeneElement 5 nutzt, möglich, diegesamte Vorrichtung dünnerund kleiner zu machen. Deshalb eignet sich die Betätigungsvorrichtung 1 für einenMechanismus zum Verschieben des Schwerpunkts, der zur Lageregelungeines sehr kleinen Flugobjekts genutzt wird. Ferner ist es, da die Betätigungsvorrichtung 1 dieLage des angetriebenen Elements 5 mit einem winzigen Änderungsbetragdurch das Vibrationselement 6 und die (später beschriebene)Durchschalteinrichtung 20 steuern kann, möglich, dieLageregelung des sehr kleinen Flugobjekts genauer auszuführen.
[0080] Außerdem kannin der ersten Ausführungsformdas angetriebene Element 5 der Betätigungsvorrichtung 1 gegeneine Funkwellen-Erfassungseinrichtung mit einem Teil zum Empfangenvon Funkwellen wie einer Parabolantenne, einer Kommunikationssatelliten-Antenne,einer GPS-Antenne (Global Positioning System) oder dergleichen ausgetauscht werden.Die Betätigungsvorrichtung 1 kannnämlich alseine Funkwellen-Erfassungsvorrichtung mit der Funkwellen-Erfassungseinrichtungausgeführtsein. Insbesondere besitzt die Betätigungsvorrichtung 1 einenVorteil darin, dass eine Funkwellen-Erfassungsrichtung mittels einesAntriebsmechanismus des angetriebenen Elements 5 willkürlich geändert werden kann.Deshalb eignet sich die Betätigungsvorrichtung 1 insbesonderefür eineEinrichtung zum Erfassen einer Funkwelle mit einer bestimmten Richtung.Ferner ist es, da die Betätigungsvorrichtung 1 dieLage des angetriebenen Elements 5 mit einem winzigen Änderungsbetragdurch das Vibrationselement 6 und die (später beschriebene)Durchschalteinrichtung 20 steuern kann, möglich, dasErfassen von Funkwellen angemessener auszuführen.
[0081] 6 ist eine perspektivischeAnsicht des in 1 gezeigtenVibrationselements. Die 7 und 8 sind erläuterndeZeichnungen, die jeweils eine Funktionsweise des in 6 gezeigten Vibrationselements veranschaulichen.Das Vibrationselement 6 ist durch Schichtung eines piezoelektrischenElements 62, einer einzelnen Verstärkungsplatte 63 und einespiezoelektrischen Elements 64 in dieser Reihenfolge aufgebaut,so dass die Verstärkungsplatte 63 mittigangeordnet ist und zwischen den beiden piezoelektrischen Elementen 62, 64 liegt.Ferner sind im Vibrationselement 6 Elektroden 61a-61d und Elektroden 65a-65d (dieseElektroden 65a-65d sind in 7 nichtdargestellt, lediglich die Bezugszeichen dieser Elektroden sindin Klammern angegeben) an vorbestimmten Positionen auf beiden Seiten desVibrationselements 6 angeordnet.
[0082] DieVerstärkungsplatte 63 weisteinen im wesentlichen rechteckigen plattenförmigen Aufbau auf, und eineDicke der Verstärkungsplatte 63 istdünner alsdiejenige jedes einzelnen der piezoelektrischen Elemente 62, 64.Somit besteht ein Vorteil darin, dass das Vibrationselement 6 eineSchwingung mit hohem Wirkungsgrad ausführen kann. Der Werkstoff zum Bildender Verstärkungsplatte 63 unterliegtkeiner besonderen Beschränkung.Der Werkstoff sollte aber vorzugsweise eine Art von Metallwerkstoffwie Edelstahl, Aluminium oder Aluminiumlegierung, Titan oder Titanlegierung,Kupfer oder Kupfersystemlegierung oder dergleichen sein. Die Verstärkungsplatte 63 hateinen Zweck, das gesamte Vibrationselement 6 zu verstärken, wodurchsie verhindert, dass das Vibrationselement 6 aufgrund einer Überschwingung desVibrationselements 6, einer äußeren Kraft oder dergleichenbeschädigtwird. Ferner hat das Verstärkungselement 63 einenZweck als gemeinsame Elektrode fürdie piezoelektrischen Elemente 62, 64, um diesepiezoelektrischen Elemente leitend zu verbinden.
[0083] Diepiezoelektrischen Elemente 62, 64 weisen genauwie die Verstärkungsplatte 63 jeweilseinen im wesentlichen rechteckigen plattenförmigen Aufbau auf. Die piezoelektrischenElemente 62, 64 liegen einander gegenüber, sodass sie die Verstärkungsplatte 63 vonihren beiden Seiten sandwichartig umgeben, und sind so geschichtet,dass sie mit diesen ebenen Positionen gegenüber der Verstärkungsplatte 63 ausgerichtetsind. Ferner sind die piezoelektrischen Elemente 62, 64 soan der Verstärkungsplatte 63 befestigt,dass sie zu einem einzigen Aufbau vereinigt sind. Dies gestattetes, die Festigkeit des Vibrationselements 6 zu verbessern.Die piezoelektrischen Elemente 62, 64 bestehenaus einem Werkstoff, der sich bei Anlegen einer Wechselspannungan die Elemente 62, 64 ausdehnen und zusammenziehenkann. Der Werkstoff zum Bilden der piezoelektrischen Elemente 62, 64 unterliegtkeiner besonderen Beschränkung.Zum Beispiel ist es möglich,verschiedene Arten von Werkstoffen wie Bleizirkonattitanat (PZT),Quarzkristall, Lithiumniobat, Bariumtitanat, Bleititanat, Bleimetaniobat,Polyvinylidenfluorid, Zinkbleiniobat, Scandiumbleiniobat und dergleichenzu verwenden.
[0084] DieElektroden 61a-61d und 65a-65d sind aus rechteckigenMetallteilen gefertigt und sind an vorbestimmten Positionen aufden piezoelektrischen Elementen 62 beziehungsweise 64 angeordnet.In diesem Fall haben diese Elektroden ein Länge von im wesentlichen derHälfteder langen Seite der piezoelektrischen Elemente und sind so angeordnet,dass zwei der Elektroden in ihrer Längsrichtung entlang des Endteilsder langen Seite auf jedem der piezoelektrischen Elemente 62, 64 ausgerichtetsind. Somit sind die Elektroden 61a-61d, 65a-65d aufden piezoelektrischen Elementen 62 beziehungsweise 64 angeordnetund symmetrisch zu den beiden Mittellinien der Längs- und der Querrichtung aufden piezoelektrischen Elementen 62 beziehungsweise 64 positioniert(siehe 6).
[0085] Indieser Hinsicht sind die Elektroden 61a-61d und 65a-65d aufden beiden Seiten des Vibrationselements 6 so angeordnet,dass sie einander gegenüberliegen.Die in 6 in Klammernangegebenen Bezugszeichen bezeichnen die Elektroden 65a-65d,welche am Vibrationselement 6 den jeweiligen Elektroden 61a-61d gegenüberliegen.Die auf der Vorderseite des piezoelektrischen Elements 62 aufeiner Diagonale liegenden Elektroden 61a, 61c sindmit den auf der Rückseitedes piezoelektrischen Elements 64 auf der entsprechendenDiagonale liegenden Elektroden 65a, 65c elektrischverbunden, und diese Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c sindmit der externen Durchschaltschaltung verbunden. Auf die gleicheWeise sind die auf der Vorderseite des piezoelektrischen Elements 62 aufder anderen Diagonale liegenden Elektroden 61b, 61d mitden auf der Rückseitedes piezoelektrischen Elements 64 auf der entsprechendenDiagonale liegenden Elektroden 65b, 65d elektrischverbunden, und diese Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d sindmit der externen Durchschaltschaltung verbunden. Auf diese Weisewerden die Elektroden 61a-61d und 65a-65d durchAnlegen der Spannung aus der Durchschaltschaltung in diesen Kombinationendurchgeschaltet. In dieser Hinsicht kann auf Grundlage des Aufbausder späterbeschriebenen Durchschaltschaltung willkürlich ausgewählt werden,die Elektroden in irgendeiner Kombination durchzuschalten.
[0086] Fernerweist das Vibrationselement 6 den Berührungsteil 66 in derMitte einer kurzen Seite, d.h., in der Mitte des Spitzenteils inLängsrichtung, auf.Der Berührungsteil 66 isteinstückigmit der Verstärkungsplatte(Vibrationsplatte) 63 aus einem einzigen Teil gebildet.In dieser Ausführungsformist nämlichder Berührungsteil 66 alsein herausragender Teil gebildet, der aus einem Teil der kurzenSeite des Vibrationselements 6 herausragt. Somit bestehtein Vorteil darin, dass der Berührungsteil 66 engam Vibrationselement 6 angeordnet werden kann. Insbesonderestößt der Berührungsteil 66,durch die Schwingung des Vibrationselements 6 während des Betriebsder Betätigungsvorrichtung 1,wieder und wieder mit einer hohen Geschwindigkeit mit hoher Stoßkraft (Druckkraft)an das berührteElement 51. Deshalb gestattet dieser Aufbau, den Berührungsteil 66 unempfindlichgegen rauhe Behandlung zu machen (seine Lebensdauer zu erhöhen). DerBerührungsteil 66 hateinen halbkreisförmigen(gebogenen) Spitzenteil (siehe 6).Der Berührungsteil 66 kann,im Vergleich mit dem Fall, in welchem der Berührungsteil 66 einenrechteckigen Spitzenteil aufweist, dauerhaft in Reibungskontaktmit der Seitenflächedes berührtenElements 51 kommen. Somit besteht ein Vorteil darin, dassin dem Fall, in welchem die Wirkrichtung des Vibrationselements 6 mehroder weniger versetzt ist, die Stoßkraft vom Vibrationselement 6 sicherauf das berührteElement 51 übertragenwerden kann.
[0087] Fernerweist das Vibrationselement 6 den im wesentlichen senkrechtzu seiner langen Seite herausragenden Armteil 68 in derMitte einer langen Seite, d.h., in der Mitte der Seitenfläche in Längsrichtung,auf. Der Armteil 68 ist einstückig mit der Verstärkungsplatte 63 auseinem einzigen Teil gebildet. Somit besteht ein Vorteil darin, dassder Armteil 68 eng am Vibrationselement 6 angeordnetwerden kann. Das Vibrationselement 6 ist mittels der Schraube 13 festam Rahmen 4 angebracht, so dass die Schraube 13 durchdas im Spitzenteil des Armteils 68 angebrachte Loch 681 eingeführt wird.Das Vibrationselement 6 ist mittels des Armteils 68 ineinem in der Luft schwebenden Zustand bezüglich einer Wandinnenfläche desRahmens 4 angebracht (gehaltert) (siehe 2). Da es zwischen dem Vibrationselement 6 unddem Rahmen 4 in diesem Aufbau keine Reibung gibt, ist esschwierig, die Schwingung des Vibrationselements 6 zu begrenzen,wodurch ein Vorteil darin besteht, dass das Vibrationselement 6 eineunbegrenzte Schwingung ausführenkann. Ferner verfügtder Armteil 68 überElastizität,da die Verstärkungsplatte 63 ausMetallwerkstoff gefertigt ist. Das Vibrationselement 6 istmittels des Armteils 68 in einem Zustand, in welchem derBerührungsteil 66 aufgrundder Elastizitätzur Seitenflächedes berührtenElements 51 hin vorgespannt ist, gelagert. Überdiesist die Verstärkungsplatte 63 desVibrationselements 6 überden Armteil 68 mit Erde verbunden.
[0088] Hierist ein Armteil 68 an einer Position eines Schwingungsknotensdes Vibrationselements 6 auf der Seitenfläche desVibrationselements 6 angeordnet. Die Position des Schwingungsknotenskann vom Durchschnittsfachmann unter Anwendung bekannter Verfahrenwie der Schwingungsanalyse angemessen ermittelt werden. Zum Beispielin einem Fall, in welchem die Elektroden 61a-61d und dieElektroden 65a-65d symmetrisch in Längsrichtung und in Querrichtungdes Vibrationselements 6 der Betätigungsvorrichtung 1 angeordnetsind, kann der Schwingungsknoten sich im wesentlichen in der Mitteder Längsrichtungdes Vibrationselements 6 befinden. Deshalb ist der Armteil 68 imwesentlichen in der Mitte der langen Seite des Vibrationselements 6 inder Betätigungsvorrichtung 1 angebracht.In diesem Fall ist es, da der Armteil 68 die Schwingungdes Vibrationselements 6 nicht verhindert, möglich, einen Schwingungsschwund(Vernichtung von Schwingungsenergie) vom Armteil 68 zueinem äußeren Teil zureduzieren. Dies gestattet es, das angetriebene Element 5 effizientzu drehen (anzutreiben).
[0089] Die 7 und 8 sind erläuternde Zeichnungen, die jeweilseine Funktionsweise des in 6 gezeigtenVibrationselements veranschaulichen. 7 zeigteinen Fall, in welchem das berührteElement 51 sich in der Zeichnung entgegen dem Uhrzeigersinn dreht(das angetriebene Element 5 dreht sich in dieser Ausführungsformim Uhrzeigersinn), während 8 einen Fall zeigt, in welchemdas berührteElement 51 sich in einer zur in 7 gezeigten Richtung entgegengesetztenRichtung (d.h., im Uhrzeigersinn) dreht (das angetriebene Element 5 drehtsich in dieser Ausführungsformentgegen dem Uhrzeigersinn).
[0090] Ineinem in 7 gezeigtenZustand wird zuerst eine Wechselspannung aus einer (nicht dargestellten)externen Durchschaltschaltung an das Vibrationselement 6 angelegt.Dann werden die auf beiden Seiten des Vibrationselements 6 aufeiner Diagonale liegenden Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c durchgeschaltet,wodurch die Wechselspannung zwischen diesen Elektroden und der Verstärkungsplatte 63 angelegtwird. Die Bereiche, in welchen diese Elektroden auf den piezoelektrischenElementen 62, 64 angebracht sind, unterliegenwieder und wieder mit einer hohen Geschwindigkeit der Ausdehnungund Zusammenziehung. In diesem Fall unterliegen die den Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c entsprechendenBereiche wieder und wieder der Ausdehnung und Zusammenziehung ineiner durch die Pfeile a dargestellten Richtung, wie in 8 gezeigt. Somit unterliegtdas Vibrationselement 6 als Ganzes einer im wesentlichenS-förmigenMikro-Biegeschwingung. Durch diese Schwingung schwingt (bewegt sichhin und her) der Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 in einer durch einen Pfeil b dargestelltenschrägenRichtung oder bewegt sich der Berührungsteil 66 entlangeiner im wesentlichen elliptischen Bahn, d.h., er schwingt (bewegtsich) auf elliptische Weise wie durch einen Pfeil c dargestellt. Durchdiese Bewegung erfährtdas berührteElement 51 Reibungskraft (oder Stoßkraft) vom Berührungsteil 66.In anderen Worten, zwischen dem Berührungsteil 66 undder Außenumfangsfläche 511 wird durcheine der radialen Richtung einer schwingenden Bewegung S des Berührungsteils 66 (Bewegungin einer radialen Richtung des berührten Elements 51) entsprechendeKomponente S1 eine großeReibungskraft geschaffen, und ferner wird dem berührten Element 51 in 7 durch eine der Umfangsrichtungder schwingenden Bewegung S (Bewegung in einer Umfangsrichtung desberührtenElements 51) entsprechende Komponente S2 eine in der demUhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung erzeugte Drehkraft zugeführt. DasberührteElement 51 dreht sich dadurch, dass es vom Berührungsteil 66 wieder undwieder mit einer hohen Geschwindigkeit die Stoßkraft erfährt, entgegen dem Uhrzeigersinn(das angetriebene Element 5 dreht sich nämlich indieser Ausführungsformim Uhrzeigersinn).
[0091] Andererseitssind in einem in 8 gezeigtenZustand die Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d durchgeschaltet.Diese Elektroden sind symmetrisch zum in 7 gezeigten Zustand durchgeschaltet. Dannschwingt das Vibrationselement 6 symmetrisch zum in 7 gezeigten Zustand, wodurchdas berührteElement 51 sich dadurch, dass es vom Berührungsteil 66 dieStoßkrafterfährt,in der Zeichnung im Uhrzeigersinn dreht (das angetriebene Element 5 drehtsich nämlichin dieser Ausführungsformentgegen dem Uhrzeigersinn). Auf diese Weise besteht bei der Betätigungsvorrichtung 1 einVorteil darin, dass das berührteElement 51 (im Fall dieser Ausführungsform das angetriebeneElement 5) durch Auswählen einesDurchschaltmusters entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinngedreht (angetrieben) werden kann. In dieser Hinsicht bilden im in 8 gezeigten Zustand dieElektroden 61a, 61c, 65a und 65c,welchen keine Leistung zugeführtwird (nicht aktiviert), eine Schwingungserfassungseinrichtung zumErfassen der Schwingung des Vibrationselements 6.
[0092] 9 ist ein Blockschaltbild,welches eine Durchschaltschaltung des in den 1-8 beschriebenenVibrationselements veranschaulicht. Wie in 9 gezeigt, verfügt die Durchschaltschaltung 20 über eineSteuerschaltung 8 und einen Schalter 9. Die Durchschaltschaltung 20 legteine Wechselspannung an das Vibrationselement 6 an, umdas Vibrationselement 6 anzuregen. Ferner verfügt die Durchschaltschaltung 20 über eineFunktion zum Umschalten der Schwingungsmodi des Vibrationselements 6 durchAuswählendes Durchschaltmusters sowie eine Funktion zur Rückführungsregelung der Schwingungdes Vibrationselements 6 durch Erfassen des Spannungswertsdes Vibrationselements 6.
[0093] DieSteuerschaltung 8 enthälteine Schwingkreis-Schaltung 81, eine Verstärkungsschaltung 82 undeine Drehbetragsteuerungs-Schaltung 83. In der Steuerschaltung 8 erzeugtdie Schwingkreis-Schaltung 81 eine Wechselspannung zurAusgabe an die Verstärkungsschaltung 82,und die Verstärkungsschaltung 82 verstärkt dieWechselspannung, um die verstärkteWechselspannung an das Vibrationselement 6 anzulegen. DieDrehbetragsteuerungs-Schaltung 83 steuert sowohl die Schwingkreis-Schaltung 81 alsauch die Verstärkungsschaltung 82 undregelt die an das Vibrationselement 6 angelegte Wechselspannungso, dass der Drehbetrag des angetriebenen Elements 5 gleicheinem befohlenen Sollwert wird.
[0094] DerSchalter 9 schaltet zwischen Durchschaltelektroden, anwelche die Wechselspannung angelegt ist, und als Schwingungserfassungseinrichtungzu verwendenden Elektroden um, wodurch er eine Drehrichtung desberührtenElements 51 (d.h., eine Drehrichtung des angetriebenenElements 5) umschaltet. Der Schalter 9 hat zweiSchaltabschnitte 91, 92, die gleichzeitig nebeneinanderarbeiten.
[0095] DieElektrode 61d des Vibrationselements 6 ist miteiner Anschlußklemme 97 desSchaltabschnitts 91 verbunden. Die Elektrode 61a istmit einer Anschlußklemme 98 desSchaltabschnitts 92 verbunden. Ferner sind eine Anschlußklemme 93 des Schaltabschnitts 91 undeine Anschlußklemme 96 desSchaltabschnitts 92 beide mit einer Ausgangsseite der Verstärkungsschaltung 82 derSteuerschaltung 8 verbunden, und eine Wechselspannung aus derVerstärkungsschaltung 82 wird über jededer Anschlußklemmen 93, 96 andas Vibrationselement 6 angelegt. Überdies sind eine Anschlußklemme 94 desSchaltabschnitts 91 und eine Anschlußklemme 95 des Schaltabschnitts 92 beidemit einer Eingangsseite der Schwingkreis-Schaltung 81 derSteuerschaltung 8 verbunden.
[0096] Nunwird anhand von 10 eineFunktionsweise der Betätigungsvorrichtung 1 beschrieben.
[0097] Zuerstwerden Befehle bezüglichder Drehrichtung und des Drehbetrags (zum Beispiel Drehungszahl,Drehwinkel oder dergleichen) fürdas angetriebene Element 5 (und das Vibrationselement 6) indie Drehbetragsteuerungs-Schaltung 83 in der Durchschaltschaltung 20 eingegeben,wenn das angetriebene Element 5 angetrieben (gedreht) wird.In einem Fall der Befehle, dass das berührte Element 51 in 9 entgegen dem Uhrzeigersinn(in Vorwärtsrichtung)gedreht wird, d.h., in einem Fall der Befehle, dass das angetriebeneElement 5 sich im Uhrzeigersinn dreht, ist der Schalter 9 sogeschaltet, dass die Anschlußklemme 94 desSchaltabschnitts 91 mit der Anschlußklemme 97 verbundenist und dass die Anschlußklemme 96 desSchaltabschnitts 92 mit der Anschlußklemme 98 verbundenist. Somit ist die Ausgangsseite der Verstärkungsschaltung 82 derSteuerschaltung 8 zu den Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c desVibrationselements 6 durchgeschaltet. Wenn an die piezoelektrischenElemente 62, 64 des Vibrationselements 6 eineWechselspannung angelegt wird, unterliegt das Vibrationselement 6 einer Longitudinalschwingungund einer Biegeschwingung, wodurch der Berührungsteil 66 an dieAußenumfangsfläche 511 desberührtenElements 51 stößt, so dassin 9 das berührte Element 51 sichentgegen dem Uhrzeigersinn dreht (d.h., dass in dieser Ausführungsformdas angetriebene Element 5 sich im Uhrzeigersinn dreht).
[0098] Fernersind in diesem Zustand die Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d desVibrationselements 6 zur Eingangsseite der Schwingkreis-Schaltung 81 derSteuerschaltung 8 durchgeschaltet. Diese Elektroden bildenwährenddes Ansteuerns des Vibrationselements 6 Meßelektroden,welche zum Erfassen einer zwischen der Verstärkungsplatte 63 undjeder der Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d zuinduzierenden Spannung (d.h., induzierten Spannung) verwendet werden.Auf Grundlage der erfaßtenSpannung gibt die Schwingkreis-Schaltung 81 eine Wechselspannungmit einer Frequenz (Resonanzfrequenz), bei welcher die Amplitudedes Vibrationselements 6 maximal wird, d.h., die erfaßte Spannung maximalwird, aus. Somit besteht ein Vorteil darin, dass das berührte Element 51 (d.h.,in dieser Ausführungsformdas angetriebene Element 5) effizient gedreht werden kann.Ferner betätigt(steuert) die Drehbetragsteuerungs-Schaltung 83 die Schwingkreis-Schaltung 81 unddie Verstärkungsschaltung 82,bis der Drehbetrag des angetriebenen Elements 5 gleichdem befohlenen Sollwert wird, wodurch das Vibrationselement 6 angesteuertwird, um das angetriebene Element 5 zu drehen.
[0099] Andererseitswird in einem Fall der Befehle, dass das berührte Element 51 in 9 im Uhrzeigersinn (in Rückwärtsrichtung)gedreht wird, d.h., in einem Fall der Befehle, dass das angetriebeneElement 5 sich entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, der Schalter 9 sogeschaltet, dass die Anschlußklemme 93 desSchaltabschnitts 91 mit der Anschlußklemme 97 verbundenist und dass die Anschlußklemme 95 desSchaltabschnitts 92 mit der Anschlußklemme 98 verbundenist. Somit ist die Ausgangsseite der Verstärkungsschaltung 82 derSteuerschaltung 8 zu den Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d desVibrationselements 6 durchgeschaltet. Wenn an die piezoelektrischenElemente 62, 64 des Vibrationselements 6 eineWechselspannung angelegt wird, unterliegt das Vibrationselement 6 einerLongitudinalschwingung und einer Biegeschwingung, wodurch der Berührungsteil 66 andas berührteElement 51 stößt, so dassin 9 das berührte Element 51 sichim Uhrzeigersinn dreht (d.h., dass das angetriebene Element 5 sichentgegen dem Uhrzeigersinn dreht). Ferner sind in diesem Zustanddie Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c desVibrationselements 6 zur Eingangsseite der Schwingkreis-Schaltung 81 derSteuerschaltung 8 durchgeschaltet. Diese Elektroden arbeitenwährenddes Ansteuerns des Vibrationselements 6 als Meßelektroden.Die Erläuterungender folgenden Vorgängewerden weggelassen, weil die folgenden Vorgänge die gleichen sind wie dieVorgängeim Fall der Befehle zum Drehen des angetriebenen Elements 5 imUhrzeigersinn.
[0100] Gemäß der Betätigungsvorrichtung 1 istes, da das Vibrationselement 6 einen dünnen, plattenförmigen Aufbauaufweist, möglich,die gesamte Vorrichtung 1 dünner zu machen und die gesamteVorrichtung 1 zu miniaturisieren. Da es in letzter Zeit,insbesondere auf dem Gebiet elektro-optischer Instrumente, einegroßeZahl von Anfragen gibt, eine solche Vorrichtung dünner zumachen und zu miniaturisieren, neigt ein erfahrener Fachmann dazu,hierfür einenhohen Betrag an Entwicklungskosten aufzuwenden. Deshalb erweistsich die Betätigungsvorrichtung 1,in welcher ein Antriebsteil aus dem Vibrationselement 6 besteht,als sehr nützlich.Ferner ist es, da das Vibrationselement 6 das berührte Element 51 (dasangetriebene Element 5) durch Reibungskraft (Stoßkraft)antreibt, möglich,im Vergleich mit dem durch magnetische Kraft angetriebenen Motor einhohes Antriebsmoment und einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen. Deshalbbesteht ein Vorteil darin, dass das berührte Element 51 (dasangetriebene Element 5) ohne einen Umwandlungsmechanismus(Verlangsamungsmechanismus) mit genügend Kraft angetrieben werdenkann.
[0101] Fernerist es, da die elektromagnetische Störstrahlung des Vibrationselements 6 extremviel kleiner als diejenige des durch Magnetkraft angetriebenen Motorsist, gemäß der Betätigungsvorrichtung 1 möglich, aufPeripheriegeräteeinwirkende Effekte elektromagnetischer Störstrahlung zu reduzieren. Überdiesist es, da kein Umwandlungsmechanismus erforderlich ist, möglich, Energieverlustezu senken (zu reduzieren). Außerdemist es, da das berührte Element 51 (d.h.,das angetriebene Element 5) vom Vibrationselement 6 direktangetrieben wird und deshalb kein Verlangsamungsmechanismus erforderlich ist,möglich,die Vorrichtung leichter und dünnerzu machen und die Vorrichtung zu miniaturisieren. Somit besteht,da der Aufbau der Vorrichtung extrem vereinfacht werden kann unddie Vorrichtungen leicht hergestellt werden können, ein Vorteil darin, dassdie Herstellungskosten reduziert werden können.
[0102] Außerdem istes gemäß der Betätigungsvorrichtung 1,da eine in der Ebene liegende Schwingung des Vibrationselements 6 ineine Drehung des berührtenElements 51 (d.h., Drehung des angetriebenen Elements 5)umgewandelt werden kann, möglich,durch diese Umwandlung verursachte Energieverlu ste zu reduzierenund einen hohen Antriebswirkungsgrad zu erzielen. Ferner ist es,da der Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 in einem Reibungskontakt-Zustand zumberührtenElement 51 hin vorgespannt ist, während das angetriebene Element 5 (oderdas berührteElement 51) sich in einem Blockierzustand befindet, möglich, dieDrehung des angetriebenen Elements 5 (oder des berührten Elements 51)zu verhindern und das angetriebene Element 5 (das berührte Element 51)dauerhaft auf einer Blockierposition zu halten. Überdies kann, da das angetriebeneElement 5 (das berührteElement 51) mittels eines Signals an das Vibrationselement 6 alternativin Vorwärts-und in Rückwärtsrichtunggedreht werden kann, eine Anzahl von Komponenten der Betätigungsvorrichtung 1 imVergleich mit einem Fall, in welchem zwei dedizierte Vibrationselementefür die Bewegungs-(Antriebs-)richtungenvorgesehen sind, reduziert werden.
[0103] Indieser Hinsicht ist die Betätigungsvorrichtung 1 indieser Ausführungsformso ausgeführt,dass das angetriebene Element 5 sich drehend um eine Achse(d.h., um die Welle 52) bewegt (dreht), jedoch ist dievorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt. ZumBeispiel kann die Betätigungsvorrichtung 1 soausgeführtsein, dass das angetriebene Element 5 sich drehend um zweiAchsen, deren Richtungen voneinander verschieden sind, insbesondere umzwei Achsen, die sich in rechten Winkeln kreuzen, bewegt (dreht).Eine Betätigungsvorrichtung 1 in jederder späterbeschriebenen Ausführungsformen kannauf ähnlicheWeise wie in der ersten Ausführungsformausgeführtsein.
[0104] Nunfolgt eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung 1.
[0105] 10 ist eine perspektivischeAnsicht eines Vibrationselements einer Betätigungsvorrichtung in der zweitenAusführungsformgemäß der vorliegendenErfindung. 11 ist einBlockschaltbild, welches die Schaltung der Betätigungsvorrichtung in der zweitenAusführungsformgemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht.
[0106] Imfolgenden wird die Betätigungsvorrichtung 1 inder zweiten Ausführungsformbeschrieben, wobei der Schwerpunkt auf den Aspekten, in welchen sichdie obenerwähnteerste Ausführungsformund die zweite Ausführungsformunterscheiden, liegt. In dieser Hinsicht wird die Erläuterungvon Aspekten, welche gleiche Themen und dergleichen beinhalten, weggelassen.
[0107] DieBetätigungsvorrichtung 1 inder zweiten Ausführungsformverfügt über vierModi einschließlicheines ersten Modus, in welchem ein angetriebenes Element 5 ineinem Blockierzustand gehalten wird; eines zweiten Modus, in welchemdas angetriebene Element 5 gedreht (bewegt) werden kann(d.h., das angetriebene Element 5 befindet sich in einem freienZustand); eines dritten Modus, in welchem das angetriebene Element 5 inRückwärtsrichtunggedreht wird; und eines vierten Modus, in welchem das angetriebeneElement 5 in Vorwärtsrichtunggedreht wird. Die Betätigungsvorrichtung 1 istdafür ausgelegt,durch Auswähleneines der Durchschaltmuster fürjede der Elektroden einen Modus aus den Modi eins, zwei, drei undvier auszuwählen,um ein Schwingungsmuster eines Vibrationselements 6 zu ändern. Esfolgen nun speziellere Erläuterungen.
[0108] Wiein 10 gezeigt, sindim Vibrationselement 6 fünf plattenförmige Elektroden 61a, 61b, 61c, 61d und 61e ander Oberseite eines piezoelektrischen Elements 62 in 10 angeordnet, während fünf plattenförmige Elektroden 65a, 65b, 65c, 65d und 65e ander Unterseite eines piezoelektrischen Elements 64 in 10 angeordnet sind. (DieElektroden 65a, 65b, 65c, 65d und 65e sindin 10 nicht dargestellt,lediglich die Bezugszeichen dieser Elektroden sind in Klammern angegeben.)
[0109] Inanderen Worten, das piezoelektrische Element 62 ist imwesentlichen gleichmäßig in vierrechteckige Bereiche unterteilt (aufgeteilt). Die rechteckigen Elektroden 61a, 61b, 61c und 61d sindin den jeweiligen Unterteilungsbereichen angeordnet. Auf die gleicheWeise ist das piezoelektrische Element 64 in vier rechteckigeBereiche unterteilt (aufgeteilt). Die rechteckigen Elektroden 65a, 65b, 65c und 65d sind inden jeweiligen Unterteilungsbereichen angeordnet.
[0110] Fernerist die rechteckige Elektrode 61e in einem zentralen Bereichdes piezoelektrischen Elements 62 angeordnet, während dierechteckige Elektrode 65e in einem zentralen Bereich despiezoelektrischen Elements 64 angeordnet ist. Die Längsrichtungjeder einzelnen der Elektroden 61e, 65e entsprichtim wesentlichen derjenigen (der Richtung der langen Seite) des Vibrationselements 6.Die Elektroden 61e und 65e sind Meßelektroden,die zum Erfassen einer zwischen einer Verstärkungsplatte 63 und jederder Elektroden 61e, 65e zu induzierenden Spannung,d.h., einer in Reaktion auf eine Komponente in einer Längsrichtungder Schwingung des Vibrationselements 6 (d.h., auf eineKomponente der Longitudinalschwingung) zu induzierenden Spannung(induzierten Spannung) verwendet werden. Ferner werden die Elektroden 61e, 65e imzweiten Modus verwendet.
[0111] Indiesem Fall sind die Elektroden 65a, 65b, 65c, 65d und 65e aufden Rückseitender Elektroden 61a, 61b, 61c, 61d beziehungsweise 61e angeordnet.
[0112] Dieauf einer Vorderseite auf einer Diagonale liegenden Elektroden 61a, 61c sindmit den auf einer Rückseiteauf einer entsprechenden Diagonale liegenden Elektroden 65a, 65c elektrischverbunden. Auf die gleiche Weise sind die auf der Vorderseite auf deranderen Diagonale liegenden Elektroden 61b, 61d mitden auf der Rückseiteauf der entsprechenden Diagonale liegenden Elektroden 65b, 65d elektrischverbunden. (Im folgenden wird elektrisch verbunden" einfach als „verbunden" bezeichnet.)
[0113] Wiein 11 gezeigt, enthält die Durchschaltschaltung 20 derBetätigungsvorrichtung 1 in derzweiten Ausführungsform:einen Schalter 9; einen Schalter 16; und eineSteuerschaltung 8, welche eine Schwingkreis-Schaltung 81,eine Verstärkungsschaltung 82 undeine Drehbetragsteuerungs-Schaltung 83 umfaßt.
[0114] DerSchalter 9 ist die Schalteinrichtung zum Umschalten zwischenDurchschaltelektroden und als Schwingungserfassungseinrichtung zuverwendenden Elektroden. Wenn der Schalter 9 umgeschaltet wird,kann eine Drehrichtung des angetriebenen Elements 5 geändert werden.
[0115] DerSchalter 9 hat zwei Schaltabschnitte 91, 92,die gleichzeitig nebeneinander arbeiten. Die Elektrode 61d desVibrationselements 6 ist mit einer Anschlußklemme 97 desSchaltabschnitts 91 verbunden. Die Elektrode 61a istmit einer Anschlußklemme 98 desSchaltabschnitts 92 verbunden.
[0116] Fernersind eine Anschlußklemme 93 des Schaltabschnitts 91 undeine Anschlußklemme 96 desSchaltabschnitts 92 beide mit einer Ausgangsseite der Verstärkungsschaltung 82 inder Steuerschaltung 8 verbunden. Eine Wechselspannung aus derVerstärkungsschaltung 82 istan jede der Anschlußklemmen 93, 96 angelegt.
[0117] DieVerstärkungsplatte 63 desVibrationselements 6 ist mit Erde verbunden.
[0118] Fernersind eine Anschlußklemme 94 des Schaltabschnitts 91 undeine Anschlußklemme 95 desSchaltabschnitts 92 beide mit einer Eingangsseite der Schwingkreis-Schaltung 81 inder Steuerschaltung 8 verbunden.
[0119] DerSchalter 16 hat zwei Schaltabschnitte 161, 162,die gleichzeitig nebeneinander arbeiten.
[0120] EineAnschlußklemme 163 desSchaltabschnitts 161 ist mit den Anschlußklemmen 94, 95 des Schalters 9 verbunden.Eine Anschlußklemme 164 desSchaltabschnitts 161 ist mit der Elektrode 61e desVibrationselements 6 verbunden.
[0121] Fernerist eine Anschlußklemme 167 des Schaltabschnitts 161 mitder Eingangsseite der Schwingkreis-Schaltung 81 in der Steuerschaltung 8 verbunden.
[0122] EineAnschlußklemme 166 desSchaltabschnitts 162 ist mit der Anschlußklemme 98 des Schalters 9 undder Elektrode 61a des Vibrationselements 6 verbunden.Eine Anschlußklemme 168 des Schaltabschnitts 162 istmit der Anschlußklemme 97 desSchalters 9 und der Elektrode 61d des Vibrationselements 6 verbunden.
[0123] Indieser Hinsicht wird die Erläuterungder Steuerschaltung 8 weggelassen, weil diese die gleicheist wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
[0124] Nunwird jeder der obenerwähntenModi beschrieben.
[0125] Imersten Modus erfolgt keine Anregung des Vibrationselements 6.In anderen Worten, es wird keiner der obenerwähnten Elektroden elektrische Leistungzugeführt.In diesem Fall wird, da der Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 an das berührte Element 51 anstößt (gedrückt wird),das angetriebene Element 5 durch Reibungskraft zwischendem Berührungsteil 66 unddem berührtenElement 51 in einem Blockierzustand gehalten. Dies gestattetes, das angetriebene Element 5 in einem Blockierzustandzu halten. Es ist nämlichmöglich,das angetriebene Element 5 daran zu hindern, sich zu bewegen, unddas angetriebene Element 5 auf einer gewünschtenPosition zu halten.
[0126] Imzweiten Modus wird eine Schwingung in einer zu einer Tangente ineinem Bereich, in welchem der Berührungsteil 66 an eineAußenumfangsfläche 511 desberührtenElements 51 anstößt, im wesentlichensenkrechten Richtung angeregt. In anderen Worten, den Elektroden 61a, 61b, 61c, 61d, 65a, 65b, 65c und 65d,welche auf beiden Seiten des Vibrationselements 6 auf beidenDiagonalen liegen, wird eine elektrische Leistung zugeführt, wozuzwischen der Verstärkungsplatte 63 undjeder einzelnen der Elektroden 61a, 61b, 61c, 61d, 65a, 65b, 65c und 65d eineWechselspannung angelegt wird. Dies veranlaßt das Vibrationselement 6,sich wieder und wieder in seiner Längsrichtung (in Richtung seiner langenSeite) auszudehnen und zusammenzuziehen, d.h., mit einer winzigenAmplitude in seiner Längsrichtungzu schwingen (longitudinal zu schwingen). In anderen Worten, derBerührungsteil 66 des Vibrationselements 6 schwingt(bewegt sich hin und her) in seiner Längsrichtung (in Richtung seinerlangen Seite).
[0127] Wenndas Vibrationselement 6 sich zusammenzieht, hat das berührte Element 51 einengewissen Abstand vom Berührungsteil 66,so dass die Reibungskraft zwischen dem berührten Element 51 und demBerührungsteil 66 verschwindetoder nachläßt und deshalbin 11 das angetriebeneElement 5 sich in einem freien Zustand befindet. Somitkann das angetriebene Element 5 sowohl entgegen dem Uhrzeigersinnals auch im Uhrzeigersinn frei gedreht werden. Dies gestattet es,das angetriebene Element 5 frei zu bewegen. Wenn andererseitsdas Vibrationselement 6 sich ausdehnt, erfährt dasberührte Element 51 eineStoßkraftvom Berührungsteil 66.Da jedoch die Richtung der Stoßkraftim wesentlichen senkrecht zur Tangente ist, dreht sich in 11 das angetriebene Element 5 wederentgegen dem Uhrzeigersinn noch im Uhrzeigersinn, und deshalb bewegtsich das angetriebene Element 5 nicht.
[0128] Somitbefindet sich das berührteElement 51, d.h., das angetriebene Element 5,durch die Schwingung des Vibrationselements 6 in einemfreien Zustand und kann sich in beide Richtungen frei bewegen.
[0129] Imdritten Modus wird eine Schwingung angeregt, welche mindestens eineBewegungskomponente der Schwingung in der Rückwärts-Drehrichtung des angetriebenenElements 5 (die in 7 gezeigteUmfangsrichtungs-Komponente S2) aufweist. In anderen Worten, denElektroden 61a, 61c, 65a und 65c,welche auf beiden Seiten des Vibrationselements 6 auf einerDiagonale liegen, wird eine elektrische Leistung zugeführt, wozuzwischen der Verstärkungsplatte 63 undjeder der Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c eineWechselspannung angelegt wird. Wie in der ersten Ausführungsformerwähnt,veranlaßtdies in 1 das angetriebeneElement 5, sich im Uhrzeigersinn (in Rückwärtsrichtung) zu drehen. Gleichzeitigwerden die Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d,welche auf beiden Seiten des Vibrationselements 6 auf deranderen Diagonale liegen und welchen keine elektrische Leistungzugeführtwird, als Schwingungserfassungseinrichtung zum Erfassen der Schwingungdes Vibrationselements 6 verwendet.
[0130] Imvierten Modus wird eine Schwingung angeregt, welche mindestens eineBewegungskomponente der Schwingung in der Vorwärts-Drehrichtung des angetriebenenElements 5 (die in 8 gezeigte Umfangsrichtungs-KomponenteS2) aufweist. In anderen Worten, den Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d,welche auf beiden Seiten des Vibrationselements 6 auf einerDiagonale liegen, wird eine elektrische Leistung zugeführt, wozuzwischen der Verstärkungsplatte 63 undjeder einzelnen der Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d eineWechselspannung angelegt wird. Wie in der ersten Ausführungsformerwähnt,veranlaßtdies in 1 das angetriebeneElement 5, sich entgegen dem Uhrzeigersinn (in Vorwärtsrichtung)zu drehen. Gleichzeitig werden die Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c,welche auf beiden Seiten des Vibrationselements 6 auf deranderen Diagonale liegen und welchen keine elektrische Leistungzugeführtwird, als Schwingungserfassungseinrichtung zum Erfassen der Schwingungdes Vibrationselements 6 verwendet.
[0131] Nunwird anhand von 11 dieFunktionsweise der Betätigungsvorrichtung 1 erläutert.
[0132] Ineinem Zustand, in welchem der Hauptschalter auf EIN steht, werden,wenn Befehle zum Blockieren/Freigeben des angetriebenen Elements 5 oderBefehle füreine Drehrichtung und einen Drehbetrag (zum Beispiel Drehungszahlund/oder Drehwinkel) des angetriebenen Elements 5 erteiltwerden, der Schalter 9, der Schalter 16 und dieDrehbetragsteuerungs-Schaltung 83 der Steuerschaltung 8 auf Grundlagesolcher Befehle betätigt.Es wird nämlich einerder oben beschriebenen Modi eins, zwei, drei und vier eingerichtet.
[0133] Indem Fall (des dritten Modus), in welchem die Befehle besagen, dassin 11 das berührte Element 51 entgegendem Uhrzeigersinn (in Vorwärtsrichtung)gedreht werden soll, d.h., dass in 3 dasangetriebene Element 5 im Uhrzeigersinn gedreht werdensoll, ist der Schalter 16 so geschaltet, dass die Anschlußklemme 163 unddie Anschlußklemme 167 desSchalters 16 verbunden sind und die Anschlußklemme 165 unddie Anschlußklemme 168 desSchalters 16 verbunden sind, während der Schalter 9 sogeschaltet ist, dass die Anschlußklemme 94 und dieAnschlußklemme 97 desSchalters 9 verbunden sind und die Anschlußklemme 96 unddie Anschlußklemme 98 desSchalters 9 verbunden sind. Somit ist die Ausgangsseiteder Verstärkungsschaltung 82 inder Steuerschaltung 8 zu den Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c desVibrationselements 6 durchgeschaltet und ist die Eingangsseiteder Schwingkreis-Schaltung 81 in der Steuerschaltung 8 zuden Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d desVibrationselements 6 durchgeschaltet.
[0134] Sowohldie Schwingkreis-Schaltung 81 als auch die Verstärkungsschaltung 82 derSteuerschaltung 8 wird von der Drehbetragsteuerungs-Schaltung 83 gesteuert.
[0135] Eineaus der Schwingkreis-Schaltung 81 ausgegebene Wechselspannungwird von der Verstärkungsschaltung 82 verstärkt unddann zwischen der Verstärkungsplatte 63 undjeder der Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c angelegt.Somit unterliegt, wie oben erwähnt,jeder der den Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c desVibrationselements 6 entsprechenden Bereiche wieder undwieder der Ausdehnung und Zusammenziehung, und der Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 schwingt (bewegt sich hin und her)in einer schrägenRichtung, wie durch den in 7 gezeigtenPfeil b dargestellt, und er schwingt (bewegt sich) auf elliptischeWeise, wie durch den in 7 gezeigtenPfeil c dargestellt. Das berührteElement 51 erfährtdie Reibungskraft (Stoßkraft)vom Berührungsteil 66,wenn die den Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c desVibrationselements 6 entsprechenden Bereiche sich ausdehnen,und diese sich wiederholende Reibungskraft (Stoßkraft) veranlaßt in 1 das angetriebene Element 5,sich im Uhrzeigersinn (in Rückwärtsrichtung)zu bewegen (zu drehen).
[0136] Wennin 1 das Vibrationselement 6 sich bezüglich desberührtenElements 51 im Uhrzeigersinn (in Rückwärtsrichtung) dreht, bewegt(dreht) sich das angetriebene Element 5 zusammen mit dem Vibrationselement 6 indie gleiche Richtung.
[0137] Gleichzeitigarbeiten die Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d,an welche keine Wechselspannung angelegt ist (nicht aktiviert),als Meßelektroden, diezum Erfassen einer zwischen der Verstärkungsplatte 63 undjeder der Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d zuinduzierenden Spannung (induzierten Spannung) verwendet werden.
[0138] Dieerfaßteinduzierte Spannung (erfaßte Spannung)wird in die Schwingkreis-Schaltung 81 eingegeben, und danngibt die Schwingkreis-Schaltung 81 auf Grundlage einersolchen erfaßtenSpannung eine Wechselspannung mit einer Frequenz (Resonanzfrequenz),bei welcher die Amplitude des Vibrationselements 6 maximalwird, nämlichdie erfaßteSpannung maximal wird, aus. Dies gestattet es, das angetriebeneElement 5 effizient zu bewegen (zu drehen).
[0139] Fernersteuert die Drehbetragsteuerungs-Schaltung 83 den Vorgangdes Durchschaltens zu jeder dieser Elektroden auf Grundlage des befohlenenDrehbetrags (Sollwerts) des angetriebenen Elements 5.
[0140] DieDrehbetragsteuerungs-Schaltung 83 gestattet nämlich derSchwingkreis-Schaltung 81 und der Verstärkungsschaltung 82,sich zu aktivieren, bis der Drehbetrag des angetriebenen Elements 5 den befohlenenDrehbetrag (Sollwert) des angetriebenen Elements 5 erreicht,wodurch das Vibrationselement 6 angesteuert und das angetriebeneElement 5 zusammen mit dem Vibrationselement 6 gedrehtwird.
[0141] ImGegensatz dazu, im Fall (des vierten Modus), in welchem die Befehlebesagen, dass in 11 dasberührteElement 51 im Uhrzeigersinn (in Rückwärtsrichtung) gedreht werdensoll, d.h., dass in 3 dasangetriebene Element 5 entgegen dem Uhrzeigersinn gedrehtwerden soll, wie in 11 gezeigt,ist der Schalter 16 so geschaltet, dass die Anschlußklemme 163 unddie Anschlußklemme 167 desSchalters 16 verbunden sind und die Anschlußklemme 165 unddie Anschlußklemme 168 des Schalters 16 verbundensind, währendder Schalter 9 so geschaltet ist, dass die Anschlußklemme 93 und dieAnschlußklemme 97 desSchalters 9 verbunden sind und die Anschlußklemme 95 unddie Anschlußklemme 98 desSchalters 9 verbunden sind. Somit ist die Ausgangsseiteder Verstärkungsschaltung 82 in derSteuerschaltung 8 zu den Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d desVibrationselements 6 durchgeschaltet und ist die Eingangsseiteder Schwingkreis-Schaltung 81 in der Steuerschaltung 8 zuden Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c desVibrationselements 6 durchgeschaltet. Da die folgendenVorgänge diegleichen sind wie diejenigen des Falls, in welchem die Befehle besagen,dass in 11 das berührte Element 51 entgegendem Uhrzeigersinn gedreht werden soll, wird deren Beschreibung weggelassen.
[0142] ImFall (des ersten Modus), in welchem die Befehle besagen, dass dasberührteElement 51, d.h., das angetriebene Element 5 imBlockierzustand zu halten ist, wie in 11 gezeigt,ist der Schalter 16 so geschaltet, dass die Anschlußklemme 163 unddie Anschlußklemme 167 desSchalters 16 verbunden sind und die Anschlußklemme 165 unddie Anschlußklemme 168 desSchalters 16 verbunden sind.
[0143] DieDrehbetragsteuerungs-Schaltung 83 gestattet der Schwingkreis-Schaltung 81 undder Verstärkungsschaltung 82 nicht,sich zu aktivieren. Es ist nämlichan keine der Elektroden des Vibrationselements 6 eine Wechselspannungangelegt.
[0144] DerBerührungsteil 66 desVibrationselements 6 ist in Stoßkontakt mit dem berührten Element 51 (stößt daranan), und die Reibungskraft zwischen dem Berührungsteil 66 unddem berührten Element 51 hält das angetriebeneElement 5 im Blockierzustand. Dies gestattet es, das angetriebene Element 5 imBlockierzustand zu halten. Das angetriebene Element 5 wirdnämlichdaran gehindert, sich zu bewegen, wodurch das angetriebene Element 5 aufeiner gewünschtenPosition gehalten wird.
[0145] Indieser Hinsicht könnenim Fall des ersten Modus die Schalter 9 und 16 aufbeliebige Weise geschaltet werden, solange an keine der Elektroden desVibrationselements 6 eine Wechselspannung angelegt ist.
[0146] ImFall (des zweiten Modus), in welchem die Befehle besagen, dass dasberührteElement 51 in den freien Zustand zu versetzen ist, in anderenWorten, in welchem die Befehle besagen, dass das angetriebene Element 5 inden freien Zustand zu versetzen ist, ist der Schalter 16 sogeschaltet, dass die Anschlußklemme 164 unddie Anschlußklemme 167 desSchalters 16 verbunden sind und die Anschlußklemme 166 unddie Anschlußklemme 168 des Schalters 16 verbundensind. Somit ist die Ausgangsseite der Verstärkungsschaltung 82 derSteuerschaltung 8 zu den Elektroden 61a, 61b, 61c, 61d, 65a, 65b, 65c und 65d desVibrationselements 6 durchgeschaltet und sind die Elektroden 61e und 65e desVibrationselements 6 zur Eingangsseite der Schwingkreis-Schaltung 81 derSteuerschaltung 8 durchgeschaltet.
[0147] Eineaus der Schwingkreis-Schaltung 81 ausgegebene Wechselspannungwird durch die Verstärkungsschaltung 82 verstärkt unddann zwischen der Verstärkungsplatte 63 undjeder der Elektroden 61a, 61b, 61c, 61d, 65a, 65b, 65c und 65d angelegt. Somitschwingt (bewegt sich hin und her), wie oben erwähnt, der Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 in seiner Längsrichtung, wodurch das berührte Element 51,d.h., das angetriebene Element 5, in einen freien Zustandgelangt und es möglichist, in 1 das angetriebeneElement 5 sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegen demUhrzeigersinn frei zu drehen.
[0148] Gleichzeitigwird die zwischen der Verstärkungsplatte 63 undjeder der Elektroden 61e und 65e induzierte Spannung(induzierte Spannung) von jeder der Elektroden 61e und 65e erfaßt. Dieerfaßteinduzierte Spannung (erfaßteSpannung) wird in die Schwingkreis-Schaltung 81 eingegeben,und danach gibt die Schwingkreis-Schaltung 81 auf Grundlage dererfaßtenSpannung eine Wechselspannung mit einer Frequenz, bei welcher dieAmplitude der Longitudinalschwingung des Vibrationsele ments 6 maximalwird, nämlichdie erfaßteSpannung maximal wird, aus. Dies gestattet es, das berührte Element 51, d.h.,das angetriebene Element 5 ruhiger zu drehen.
[0149] Hier,im Fall des zweiten Modus, kann der Schalter 9 auf beliebigeWeise geschaltet werden.
[0150] Gemäß der Betätigungsvorrichtung 1 inder zweiten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung ist es möglich, Effekte ähnlich demjenigender oben beschriebenen ersten Ausführungsform zu erzielen.
[0151] Beidieser Betätigungsvorrichtung 1 bestehenbreitgefächerteAnwendungsmöglichkeiten,da es möglichist, irgendeinen Zustand aus den vier Zuständen, welche einen Zustand,in welchem das berührteElement 51 (das angetriebene Element 5) in einemBlockierzustand gehalten wird, d.h., einen Zustand hoher Reibung;einen Zustand, in welchem dem berührten Element 51 (demangetriebenen Element 5) gestattet wird, gedreht (oderbewegt) zu werden (d.h., in welchem das berührte Element 51 und dasangetriebene Element 5 in einen freien Zustand versetztwerden), d.h., einen Zustand geringer Reibung; einen Zustand, inwelchem das angetriebene Element 5 in Rückwärtsrichtung gedreht wird; undeinen Zustand, in welchem das angetriebene Element 5 inVorwärtsrichtunggedreht wird, umfassen, auszuwählen.
[0152] ImobenerwähntenVibrationselement 6 wurde der Fall, in welchem die Elektrodenzum Ansteuern des Vibrationselements 6 in vier Abschnitteunterteilt sind, beschrieben. Dies ist jedoch nur ein Beispiel für das selektiveAnregen der Longitudinalschwingung und der Biegeschwingung des Vibrationselements 6,und in der vorliegenden Erfindung sind der Aufbau und das Verfahrenzum Ansteuern des Vibrationselements 6 nicht auf die obenerwähnten Beispielebeschränkt.
[0153] Zusätzlich istin der vorliegenden Erfindung die Betätigungsvorrichtung 1 soausgelegt, dass der dritte Modus oder der vierte Modus weggelassen werdenkann und das angetriebene Element 5 nur in eine Richtunggedreht werden kann. Selbst in diesem Fall kann in 1 das angetriebene Element 5 mittelsdes alleinigen Vibrationselements 6 in jede der beidenRichtungen bewegt (d.h. gedreht) werden.
[0154] Nunfolgt eine Beschreibung einer dritten Ausführungsform der Betätigungsvorrichtunggemäß der vorliegendenErfindung.
[0155] 12 ist eine perspektivischeAnsicht, welche ein Vibrationselement der Betätigungsvorrichtung in einerdritten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht. In den nun folgenden Erläuterungenanhand von 12 wird eine Oberseiteals „oben", eine Unterseiteals „unten", eine rechte Seiteals „rechts" und eine linke Seiteals „links" bezeichnet.
[0156] Imfolgenden wird eine Betätigungsvorrichtung 1 inder dritten Ausführungsformbeschrieben, wobei der Schwerpunkt auf den Aspekten, in welchen sichdie obenerwähnteerste oder zweite Ausführungsform unddie dritte Ausführungsformunterscheiden, liegt. In dieser Hinsicht wird die Erläuterungvon Aspekten, welche gleiche Themen und dergleichen beinhalten,weggelassen.
[0157] DieBetätigungsvorrichtung 1 inder dritten Ausführungsformweist Besonderheiten hinsichtlich der Tatsache auf, dass die Betätigungsvorrichtung 1 fernereinen fünftenModus und einen sechsten Modus, in welchen Longitudinalschwingungund Biegeschwingung kombiniert werden, zusätzlich zu den in der zweitenAusführungsformbeschriebenen Modi eins bis vier anwenden kann. Der fünfte Modusund der sechste Modus könnendurch Wechseln eines Durchschaltmusters für jede der Elektroden 61a-61d, 61f, 65a-65d und 65f aufdie gleiche Weise wie die Modi eins bis vier willkürlich ausgewählt werden.
[0158] DasVibrationselement 6 der Betätigungsvorrichtung 1 hat,anstelle der Meßelektroden 61e und 65e inder zweiten Ausführungsform,in 12 eine Elektrode 61f ander Oberseite eines piezoelektrischen Elements 62 und eineElektrode 65f an dessen Unterseite. Die Elektroden 61f und 65f sindrechteckig und plattenförmigund haben im wesentlichen die gleiche Länge wie die Länge in Längsrichtungdes Vibrationselements 6. Die Elektroden 61f und 65f befindensich in einem zentralen Bereich des Vibrationselements 6 entlangseiner Längsrichtung.Ferner sind die Elektrode 61f und die Elektrode 65f zwischender Vorderseite und der Rückseitedes Vibrationselements 6 elektrisch verbunden. Die Elektroden 61f und 65f sindaußerdemauf die gleiche Weise wie die anderen Elektroden 61a-61d und 65a-65d mit einer(nicht dargestellten) Durchschaltschaltung 20 elektrischverbunden (die Elektroden 65a-65d sind in 12 nicht dargestellt).
[0159] 13 ist eine Draufsicht,welche einen Schwingungszustand des Vibrationselements der in 12 gezeigten Betätigungsvorrichtungzeigt.
[0160] ImfünftenModus der Betätigungsvorrichtung 1 wirdden Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c, welcheauf beiden Seiten des Vibrationselements 6 auf einer Diagonaleliegen, elektrische Leistung zugeführt, wozu eine Wechselspannungzwischen der Verstärkungsplatte 63 undjeder der Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c angelegtwird. Dann unterliegt jeder der diesen Elektroden entsprechendenBereiche des Vibrationselements 6 wieder und wieder derAusdehnung und Zusammenziehung, so dass das gesamte Vibrationselement 6 einerBiege-Sekundärschwingungunterliegt. Durch die Biege-Sekundärschwingung schwingt (bewegtsich hin und her) der Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 in einer schrägen Richtung, wie in 13 durch einen Pfeil b dargestellt,oder er schwingt (bewegt sich) auf elliptische Weise wie in 13 durch einen Pfeil c dargestellt.Somit erfährtdas berührteElement 51 wieder und wieder eine Reibungskraft (Stoßkraft)vom Berührungsteil 66,so dass in 13 das berührte Element 51 entgegendem Uhrzeigersinn (in Vorwärtsrichtung)gedreht wird, d.h., so dass in 1 dasangetriebene Element 5 im Uhrzeigersinn gedreht wird.
[0161] ImfünftenModus wird ferner den Elektroden 61f und 65f imzentralen Bereich des Vibrationselements 6 elektrischeLeistung zugeführt,wodurch die den Elektroden 61f und 65f entsprechendenBereiche der piezoelektrischen Elemente 62, 64 wieder undwieder teilweise der Ausdehnung und Zusammenziehung mit einer hohenGeschwindigkeit unterliegen. Dann unterliegen die Bereiche an derMittellinie in Längsrichtungdes Vibrationselements 6 einer Longitudinalschwingung mitwinziger Amplitude entlang ihrer Längsrichtung. Dies wird alsLongitudinal-Primärschwingungbezeichnet. Durch die Longitudinal-Primärschwingung erhöht der Berührungsteil 66 dieStoßkraftin Längsrichtungdes Vibrationselements 6, um das berührte Element 51 mitder erhöhten(stärkeren)Stoßkraftvorzuspannen. Dies gestattet es, eine im Vergleich mit dem Fall,in welchem das Vibrationselement 6 nur von der Biege-Sekundärschwingungangetrieben wird, hohe Antriebskraft zu erzielen.
[0162] ImfünftenModus dienen die Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d,welchen keine elektrische Leistung zugeführt wird, als Schwingungserfassungseinrichtungzum Erfassen der Schwingung des Vibrationselements 6. DieElektroden 61b, 61d, 65b und 65d erfasseneine zwischen der Verstärkungsplatte 63 undjeder der Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d, welchenkeine elektrische Leistung zugeführtwird, wenn das Vibrationselement 6 angetrieben wird, zu induzierendeSpannung (induzierte Spannung), und danach wird die induzierte Spannungin eine Schwingkreis-Schaltung 81 eingegeben. Auf Grundlageder erfaßteninduzierten Spannung gibt die Schwingkreis-Schaltung 81 eineWechselspannung mit einer vorbestimmten Frequenz (Resonanzfrequenz),bei welcher die Amplitude des Vibrationselements 6 maximalwird, d.h., die induzierte Spannung maximal wird, aus. Dies gestattetes, das angetriebene Element 5 effizient zu drehen. Indieser Hinsicht arbeiten die Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d,welchen keine elektrische Leistung zugeführt wird, auf dieselbe Weisewie diejenigen in der ersten Ausführungsform.
[0163] 14 ist eine Draufsicht,welche einen Schwingungszustand des in 12 gezeigten Vibrationselements zeigt.
[0164] Imsechsten Modus der Betätigungsvorrichtung 1 wirdden Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d, welcheauf beiden Seiten des Vibrationselements 6 auf der anderenDiagonale liegen, und den Elektroden 61f und 65f,die im zentralen Bereich des Vibrationselements 6 liegen,elektrische Leistung zugeführt.Das Vibrationselement 6 schwingt mit einer zu der Bewegungim Fall des fünftenModus symmetrischen Bewegung, wodurch es in 14 das berührte Element 51 veranlaßt, sichim Uhrzeigersinn (in Rückwärtsrichtung)zu drehen, d.h., wodurch es in 1 dasangetriebene Element 5 veranlaßt, sich entgegen dem Uhrzeigersinnzu drehen. Dies gestattet es auch, eine stärkere Antriebskraft in Rückwärtsrichtungzu erzielen.
[0165] Imsechsten Modus dienen die Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c,welchen keine elektrische Leistung zugeführt wird, als Schwingungserfassungseinrichtungzum Erfassen der Schwingung des Vibrationselements 6. DieElektroden 61a, 61c, 65a und 65c erfasseneine zwischen der Verstärkungsplatte 63 undjeder der Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c,welchen keine elektrische Leistung zugeführt wird, wenn das Vibrationselement 6 angetrieben wird,zu induzierende Spannung (induzierte Spannung), und danach wirddie induzierte Spannung in eine Schwingkreis-Schaltung 81 eingegeben.Auf Grundlage der erfaßteninduzierten Spannung gibt die Schwingkreis-Schaltung 81 eineWechselspannung mit einer vorbestimmten Frequenz (Resonanzfrequenz),bei welcher die Amplitude des Vibrationselements 6 maximalwird, d.h., die induzierte Spannung maximal wird, aus. Dies gestattetes, das angetriebene Element 5 effizient zu drehen. Indieser Hinsicht arbeiten die Elektroden 61b, 61d, 65b und 65d, welchenkeine elektrische Leistung zugeführtwird, auf dieselbe Weise wie diejenigen in der ersten Ausführungsform.
[0166] Hier,in dem Fall, in welchem eine Längeeines Basisteils des Vibrationselements 6 in Längsrichtung(in der Richtung, in welcher das Vibrationselement 6 sichbeim Anlegen der Wechselspannung ausdehnt und zusammenzieht), d.h.,eine Längeder langen Seite des Vibrationselements 6, als eine Länge L ermitteltwird, und in welchem eine Längedes Basisteils des Vibrationselements 6 in einer zur Längsrichtungim wesentlichen senkrechten Richtung (die Länge des Basisteils in der zuder Richtung, in welcher der Berührungsteil 66 herausragt,im wesentlichen senkrechten Richtung), d.h., eine Länge derkurzen Seite des Vibrationselements 6, als eine BreiteA ermittelt wird, wie in 12 gezeigt,unterliegt ein Verhältniszwischen der Breite A und der LängeL keiner besonderen Beschränkung.Vorzugsweise jedoch sollte das Verhältnis etwa 2 bis 5 betragen.Mehr vorzuziehen ist ein Verhältnis,das etwa 3 bis 4 beträgt.Am meisten vorzuziehen ist ein Verhältnis, das etwa 3,54 beträgt. DieBeziehung zwischen den Resonanzfrequenzen der Longitudinal-Primärschwingungund der Biege-Sekundärschwingung wirdunter den obenerwähntenBedingungen angemessen, und es ist möglich, einen zufriedenstellendenAntriebswirkungsgrad zu erzielen.
[0167] Indieser Hinsicht sind bei der Betätigungsvorrichtung 1 dieSchwingungsmodi des Vibrationselements 6 nicht auf dieobenerwähntenModi eins bis sechs beschränkt,und der Durchschnittsfachmann kann jeden gewünschten Schwingungsmodus anwenden.Zum Beispiel kann im in 12 beschriebenenVibrationselement 6 durch Anlegen der Wechselspannung nuran die Elektroden 61f, 65f eine Longitudinal-Primärschwingungim Vibrationselement 6 angeregt werden oder kann durchAnlegen der Wechselspannung an alle Elektroden 61a-61f und 65a-65f undVerzögerndes Anlegezeitpunkts bei vorbestimmten Elektroden eine aus einerKombination von Longitudinal-Primärschwingung und Biege-Tertiärschwingungbestehende komplexe Schwingung im Vibrationselement 6 angeregtwerden.
[0168] 17 ist ein Diagramm, welcheselektrische Eigenschaften des in 12 dargestelltenVibrationselements zeigt. In diesem in 17 gezeigten Diagramm stellt die horizontaleAchse die Schwingungsfrequenz (Hz) des Vibrationselements 6 während desAnsteuerns dar und stellt die vertikale Achse die Impedanz (Q) derpiezoelektrischen Elemente 62, 64, während dasVibrationselement 6 nicht in Stoßkontakt mit dem berührten Element 51 ist(nicht daran anstößt), dar.
[0169] Wiein 17 gezeigt, weistdas Vibrationselement 6 eine Resonanzfrequenz f1 der Longitudinal-Primärschwingungund eine Resonanzfrequenz f2 der Biege-Sekundärschwingung auf. Bei diesen Resonanzfrequenzenf1, f2 nimmt die Impedanz Minimalwerte an. Hier sind diese Resonanzfrequenzen f1,f2 fürdas Vibrationselement 6 eigentümliche Frequenzen. Die Resonanzfrequenzenf1, f2 können durchAuswähleneiner Form oder einer Größe des Vibrationselements 6,einer Position des Berührungsteils 66 oderdergleichen willkürlichgeändertwerden. In diesem Vibrationselement 6 der vorliegendenErfindung sind die Resonanzfrequenzen f1, f2 so eingestellt, dasssie nah beieinander liegen. Zum Beispiel ist in diesem Vibrationselement 6 dieResonanzfrequenz f2 der Biege-Sekundärschwingung um etwa 1 bis 2%höher alsdie Resonanzfrequenz f1 der Longitudinal-Primärschwingung. Beim Aufbau desVibrationselements 6 kann, wenn das Vibrationselement 6 miteiner Frequenz in der Näheder Resonanzfrequenzen f1, f2, insbesondere mit einer Frequenz zwischenden Resonanzfrequenzen f1 und f2, angesteuert wird, eine aus einerKombination von Longitudinal-Primärschwingung und Biege-Sekundärschwingungbestehende komplexe Schwingung erzielt werden. Ferner weist diekomplexe Schwingung merklich die Ansteuereigenschaften sowohl derLongitudinal-Primärschwingungals auch der Biege-Sekundärschwingungauf, weil die Ansteuerfrequenz in der Nähe sowohl der Resonanzfrequenzf1 der Longitudinal-Primärschwingungals auch der Resonanzfrequenz f2 der Biege-Sekundärschwingungliegt. Dies gestattet es, effizient die Ansteuereigenschaften sowohlder Longitudinal-Primärschwingungals auch der Biege-Sekundärschwingungzu erzielen, wenn das Vibrationselement 6 angetrieben wird.
[0170] Fernersind im Vibrationselement 6 diese Resonanzfrequenzen f1,f2 so eingestellt, dass sie voneinander verschiedene vorbestimmteWerte sind (siehe 17).Somit wird eine Änderungder Impedanz der piezoelektrischen Elemente 62, 64 inder Nähedes Resonanzpunkts im Stoßzustandträge, wodurchdie Grenze zwischen der Resonanzfrequenz f1 der Longitudinal-Primärschwingungund der Resonanzfrequenz f2 der Biege-Sekundärschwingung undeutlich wird. Überdiesist es möglich,ein breites Frequenzband zu bilden, in welchem der Wert der Impedanzin der Näheder Resonanzfrequenzen f1, f2, insbesondere bei einer Frequenz zwischenden Resonanzfrequenzen f1 und f2, niedriger wird. Dies gestattetes, die Anregung, welche Longitudinal-Primärschwingung und Biege-Sekundärschwingung kombiniert,in einem breiten Frequenzband auszuführen und eine während desAnsteuerns dem Vibrationselement 6 zugeführte Eingangsleistungzu stabilisieren.
[0171] Inder Betätigungsvorrichtung 1 wirddas Vibrationselement 6 mit einer zwischen der Resonanzfrequenzf1 der Longitudinal-Primärschwingungund der Resonanzfrequenz f2 der Biege-Sekundärschwingung liegenden Schwingungsfrequenz(Ansteuerfrequenz) angesteuert. In diesem Fall wird, wenn die Ansteuerfrequenzdes Vibrationselements 6 in die Nähe der Resonanzfrequenz f1der Longitudinal-Primärschwingunggebracht wird, die Amplitude der Longitudinalschwingung in der Richtung,in welcher die Stoßkrafterhöhtwird, größer. Somit nimmtdie Reibungskraft zwischen dem Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 und dem berührten Element 51 zu,und deshalb wird die Antriebskraft des Vibrationselements 6 erhöht (d.h.,es wird ein Typ mit hoher Antriebskraft). Wenn andererseits die Ansteuerfrequenzdes Vibrationselements 6 in die Nähe der Resonanzfrequenz f2der Biege-Sekundärschwingunggebracht wird, wird die Komponente in Drehrichtung des berührten Elements 51 (d.h.,des angetriebenen Elements 5) innerhalb der Schwingungsbewegungdes Vibrationselements 6 größer. Somit nimmt der Drehbetragdes angetriebenen Elements 5 pro Schwingungseinheit zu,und deshalb wird die Antriebsgeschwindigkeit (Drehgeschwindigkeit)des angetriebenen Elements 5 erhöht (d.h., es wird ein Typ mithoher Geschwindigkeit). Auf diese Weise ist es durch Verschiebender Resonanzfrequenz f1 der Longitudinal-Primärschwingung hin zur Resonanzfrequenzf2 der Biege-Sekundärschwingungund durch angemessenes Einstellen (Auswählen) der Ansteuerfrequenzdes Vibrationselements 6 innerhalb des Frequenzbands zwischenden Resonanzfrequenzen f1 und f2 möglich, beliebige Antriebseigenschaftenzum Beispiel bezüglichAntriebskraft, Antriebsgeschwindigkeit oder dergleichen zu erzielen.
[0172] Indieser Hinsicht sollte in diesem Vibrationselement 6 dieResonanzfrequenz f2 der Biege-Sekundär schwingung vorzugsweise umetwa 0,5 bis 3,0% höherals die Resonanzfrequenz f1 der Longitudinal-Primärschwingungsein. Mehr vorzuziehen ist eine Resonanzfrequenz f2, die um etwa1,0 bis 2,0% höherist als die Resonanzfrequenz f1.
[0173] DurchEinstellen einer Differenz zwischen den Resonanzfrequenzen f1 undf2 innerhalb des obenerwähntenBereichs ist es, da die Longitudinal-Primärschwingung und die Biege-Sekundärschwingunggleichzeitig auftreten (d.h., da die beiden Schwingungen kombiniertsind), möglich,die Reibungskraft und die Antriebskraft gleichzeitig zu erzielen,wodurch sich zufriedenstellende Antriebseigenschaften erzielen lassen.
[0174] Indieser Hinsicht ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbaubeschränkt.Die Resonanzfrequenz f1 der Longitudinal-Primärschwingung kann höher alsdie Resonanzfrequenz f2 der Biege-Sekundärschwingung sein. In diesemFall sollte die Resonanzfrequenz f1 der Longitudinal-Primärschwingungvorzugsweise um etwa 0,5 bis 3,0% höher als die Resonanzfrequenzf2 der Biege-Sekundärschwingungsein. Mehr vorzuziehen ist eine Resonanzfrequenz f1, die um etwa1,0 bis 2,0% höher alsdie Resonanzfrequenz f2 ist. Um durch Zuführen höherer elektrischer Leistungzur (durch Einspeisen höhererelektrischer Leistung in die) Betätigungsvorrichtung 1 einehöheremechanische Leistung zu erzielen, ist es außerdem vorzuziehen, dass dieImpedanz bei der Ansteuerfrequenz reduziert wird.
[0175] Fernerist im Vibrationselement 6 die Impedanz bei der Resonanzfrequenzf2 der Biege-Sekundärschwingunghöher alsdiejenige bei der Resonanzfrequenz f1 der Longitudinal-Primärschwingung. Überdiesgibt es, wie in 17 gezeigt,zwischen den Resonanzfrequenzen f1 und f2 eine Frequenz f3, beiwelcher die Impedanz einen Maximalwert annimmt. Vorzugsweise istdas Vibrationselement 6 mit einer vorbestimmten Ansteuerfrequenzzwischen der Resonanzfrequenz f1 der Longitudinal-Primärschwingungund der Resonanzfrequenz f2 der Biege-Sekundärschwingung anzusteuern. Mehrvorzuziehen ist das Ansteuern des Vibrationselements 6 miteiner vorbestimmten Ansteuerfrequenz zwischen der Resonanzfrequenzf2 und der Frequenz f3. Dies gestattet es, das Vibrationselement 6 beiAnsteuerung mit einer Schwingungsphasenverschiebung zwischen derLongitudinalschwingung und der Biegeschwingung anzuregen. Deshalbist es möglich, denBerührungsteil 66 entlangeiner elliptischen Bahn c (siehe 7 und 8) schwingen (sich bewegen)zu lassen, und ist es möglich,Kraft effizient vom Vibrationselement 6 auf das berührte Element 51 zu übertragen,ohne eine das berührteElement 51 zurückziehendeKraft zu erzeugen.
[0176] Indieser Hinsicht kann dieser Aufbau, bei welchem die Resonanzfrequenzenf1, f2 voneinander verschieden sind und/oder nahe beieinander liegen,wie oben beschrieben, fürdie erste und zweite Ausführungsformder vorliegenden Erfindung verwendet werden. Dies gestattet es,Effekte ähnlich demjenigender oben beschriebenen dritten Ausführungsform zu erzielen.
[0177] Beider Betätigungsvorrichtung 1 derdritten Ausführungsformsind fünfElektroden 61a-61d und 61f beziehungsweise 65a-65d und 65f aufden piezoelektrischen Elementen 62, 64 angeordnet,um einen bidirektionalen Antrieb des angetriebenen Elements 5 einschließlich Vorwärts- undRückwärtsrichtung zu realisieren(siehe 13 und 14). Die vorliegende Erfindungist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Zum Beispiel in dem Fall,in welchem das angetriebene Element 5 in eine einzige Richtunggedreht werden soll, kann das Vibrationselement 6 einfacheraufgebaut sein.
[0178] 15 ist eine perspektivischeAnsicht, welche eine Variante des in 12 gezeigtenVibrationselements veranschaulicht. Das Vibrationselement 6 weist,im Vergleich mit dem in 12 beschriebenenVibrationselement 6, eine einzige, die Elektroden 61a, 61c und 61f zusammenfassende Elektrode 61g anstelledieser Elektroden 61a, 61c und 61f aufden gleichen Positionen wie denjenigen dieser Elektroden auf. Entsprechendweist das Vibrationselement 6 eine einzige, die Elektroden 65a, 65c und 65f zusammenfassendeElektrode 65g anstelle dieser Elektroden 65a, 65c und 65f aufden gleichen Positionen wie denjenigen dieser Elektroden auf. Die Elektrode 65g istin 24 nicht dargestellt,lediglich das Bezugszeichen der Elektrode ist in Klammern angegeben.Ferner ist die Elektrode 61d unabhängig von der Elektrode 65d angebracht.Außerdemsind bei diesem Vibrationselement 6 die Elektroden 61b, 65b und 65d weggelassen.
[0179] 16 ist eine Draufsicht,welche einen Schwingungszustand des in 15 gezeigten Vibrationselements veranschaulicht.Diesen einzigen Elektroden 61g, 65g des Vibrationselements 6 wird elektrischeLeistung zugeführt.Die den Elektroden 61g, 65g entsprechenden Bereicheder piezoelektrischen Elemente 62, 64 unterliegenwieder und wieder mit einer hohen Geschwindigkeit der Ausdehnungund Zusammenziehung (siehe 16).Dann wird durch die Ausdehnung und Zusammenziehung der den Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c entsprechendenBereiche innerhalb der den Elektroden 61g, 65g entsprechendenBereiche eine Biege-Sekundärschwingungerzeugt sowie die Funktion des obenerwähnten fünften Modus. Ferner wird durchdie Ausdehnung und Zusammenziehung der den Elektroden 61f und 65f entsprechendenBereiche innerhalb der den Elektroden 61g, 65g entsprechendenBereiche eine Longitudinal-Primärschwingungerzeugt sowie die Funktion des fünftenModus. Somit wird eine aus einer Kombination von Longitudinal-Primärschwingungund Biege-Sekundärschwingungbestehende komplexe Schwingung erzeugt, und durch die gleiche Funktionwie diejenige des fünftenModus wird in 16 dasberührteElement 51 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht (d.h., wirdin 2 das angetriebeneElement 5 im Uhrzeigersinn gedreht).
[0180] DieElektrode 61d ist mit der Schwingkreis-Schaltung 81 der(nicht dargestellten) Steuerschaltung 8 verbunden und dientdazu, deren Schwingungsfrequenz auf einem geeigneten Wert zu halten.
[0181] Indieser Hinsicht ist die Drehrichtung des angetriebenen Elements 5 nureine Richtung in diesem Vibrationselement 6. Gemäß diesemVibrationselement 6 ist es, da die Anzahl der Elektrodenim Vergleich mit dem in 12 beschriebenenVibrationselement 6 reduziert ist, möglich, die Struktur der Produktion(Vibrationselement) zu vereinfachen und die Fertigungsschritte derProduktion zu verkürzen(zu beschränken).Außerdemkann, da das angetriebene Element 5 nur in einer Richtungangetrieben (gedreht) wird, der Schalter 9 der Durchschaltschaltung 20 weggelassenwerden. Dies gestattet es, die Produktion weiter zu vereinfachen.
[0182] Andererseitskann eine (nicht dargestellte) einzige, die Elektroden 61b, 61d und 61f zusammenfas sendeElektrode 61h anstelle der Elektroden 61b, 61d und 61f aufden gleichen Positionen wie denjenigen dieser Elektroden angeordnetsein und kann eine (nicht dargestellte) einzige, die Elektroden 65b, 65d, und 65f zusammenfassendeElektrode 65h anstelle der Elektroden 65b, 65d und 65f aufden gleichen Positionen wie denjenigen dieser Elektroden angeordnetsein. Ferner könnendie anderen Elektroden 61a, 61c, 65a und 65c weggelassenwerden. In diesem Fall kann das berührte Element 51 inder zur obenerwähntenRichtung (in 16 im Uhrzeigersinn)entgegengesetzten Richtung gedreht werden, in 1 nämlichkann das angetriebene Element 5 entgegen dem Uhrzeigersinngedreht werden.
[0183] Nunfolgt eine Beschreibung einer Betätigungsvorrichtung 1 einervierten Ausführungsform gemäß der vorliegendenErfindung.
[0184] 18 ist eine Draufsicht,welche eine Betätigungsvorrichtungin der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht.
[0185] Imfolgenden wird eine Betätigungsvorrichtung 1 inder vierten Ausführungsformbeschrieben, wobei der Schwerpunkt auf den Aspekten, in welchen sichdie obenerwähnteerste Ausführungsformund die vierte Ausführungsformunterscheiden, liegt. In dieser Hinsicht wird die Erläuterungvon Aspekten, welche gleiche Themen und dergleichen beinhalten, weggelassen.
[0186] Beider Betätigungsvorrichtung 1 deroben beschriebenen ersten Ausführungsformwar der Berührungsteil 66 inder Mitte der kurzen Seite des Vibrationselements 6 angeordnet.Die Position des Berührungsteils 66 istjedoch nicht auf diese Position beschränkt. Zum Beispiel kann sich,wie in 18 gezeigt, derBerührungsteil 66 aufeiner aus dem zentralen Bereich der kurzen Seite des Vibrationselements 6 versetztenPosition, d.h., auf einer von der Mittellinie in Längsrichtungdes Vibrationselements 6 versetzten Position, befinden.Gemäß einersolchen Konfiguration kommt es zu (1) einem Ungleichgewichtszustanddes Gewichts des Vibrationselements 6 durch Versatz derEinstellposition des Berührungsteils 66;(2) einem Ungleichgewichtszustand der Anordnung der Elektroden 61a-61f und 65a-65f zum Ansteuerndes Vibrationselements 6; (3) einem Ungleichgewichtszustandaufgrund des abseits der Mittellinie des Vibrationselements 6 erfolgendenEinwirkens der Reaktionskraft vom angetriebenen Element 5 aufdas Vibrationselement 6; und dergleichen. In diesem Fallwird, wenn das Vibrationselement 6 sich aufgrund der Zufuhrelektrischer Leistung zum Vibrationselement 6 ausdehntund zusammenzieht, ohne weiteres eine aus einer Kombination vonLongitudinalschwingung und Biegeschwingung bestehende komplexe Schwingungherbeigeführt.Dies gestattet es, einen Antriebswirkungsgrad des Vibrationselements 6 zuerhöhen.
[0187] Indieser Hinsicht weist das Vibrationselement 6 hinsichtlichder Ursache fürden obenerwähntenPunkt (3), wenn die Mitte des berührten Elements 51 abseitsder Mittellinie des Vibrationselements 6 liegt, entsprechendeEffekte auf, selbst wenn der Berührungsteil 66 wiein 10 gezeigt aus dergesamten kurzen Seite des Vibrationselements 6 herausragt.Deshalb ist auch ein solcher Aufbau in die vorliegende Erfindungeingeschlossen.
[0188] Aufdie gleiche Weise weist das Vibrationselement 6, wenn dieMitte des berührtenElements 51 abseits der Mittellinie des Vibrationselements 6 liegt, entsprechendeEffekte auf, selbst wenn der Berührungsteil 66 ausdem Mittelteil der kurzen Seite des Vibrationselements 6 herausragt,und kann die komplexe Schwingung herbeigeführt werden. Deshalb ist auchein solcher Aufbau in die vorliegende Erfindung eingeschlossen.
[0189] Nunfolgt eine weitere Erläuterunganhand der 20 und 21.
[0190] Dadie Vorgängeder oben beschriebenen Punkte (1)-(3) voneinander unabhängig sind,lassen sie sich frei kombinieren. Zum Beispiel bewirken bei Verwendungdes Aufbaus, bei welchem der Berührungsteil 66 über diegesamte kurze Seite des Vibrationselements 6 angeordnetist und der Berührungsteil 66 aneinem von der Mittellinie des Vibrationselements 6 versetztenPunkt mit dem berührtenElement 51 in Kontakt steht, wie in 20 gezeigt, die Vorgänge der Punkte (2) und (3),dass die aus einer Kombination von Longitudinalschwingung und Biegeschwingungbestehende komplexe Schwingung herbeigeführt wird. Deshalb ist es möglich, denAntriebswirkungsgrad zu verbessern.
[0191] Fernerkann bei Verwendung des Aufbaus, bei welchem das Vibrationselement 6 einentrapezförmigenBasisteil aufweist und der Berührungsteil 66 aufeiner Position abseits der Mittellinie in Längsrichtung des Vibrationselements 6 angebrachtist, um ihn mit dem berührtenElement 51 in Kontakt zu bringen, wie in 21 gezeigt, die Reaktionskraft vom angetriebenenElement 5 abseits der Mittellinie des Vibrationselements 6 wirkenund kann die Bewegung in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtungdes Vibrationselements 6 erzeugt werden. Somit ist es möglich, denAntriebswirkungsgrad zu verbessern.
[0192] Außerdem istes in der vierten Ausführungsformmöglich,den Aufbau zu verwenden, bei welchem einzige Elektroden 61, 65 über fastdie gesamten Bereiche der piezoelektrischen Elemente 62, 64 angeordnetsind. 19 ist eine perspektivischeAnsicht, welche eine Variante des in 18 gezeigten Vibrationselementsveranschaulicht. Gemäß einem solchenAufbau ist es, da durch Ungleichgewichtszustände des Vibrationselements 6 eineaus Longitudinalschwingung und Biegeschwingung bestehende komplexeSchwingung herbeigeführtwird, möglich, dasangetriebene Element 5 mit einer vereinfachten Elektrodenanordnungeffizient anzutreiben.
[0193] 34 ist eine perspektivischeAnsicht, welche eine Variante des in 19 gezeigtenVibrationselements veranschaulicht. Wie in 34 gezeigt, kann das Vibrationselement 6 soaufgebaut sein, dass ein piezoelektrisches Element 62 aufeiner Fläche(auf einer Seite) einer Verstärkungsplatte 63 angebrachtist und eine einzelne Elektrode 61 auf dem gesamten piezoelektrischenElement 62 angebracht ist.
[0194] Gemäß einemsolchen Aufbau ist es, da durch Ungleichgewichtszustände desVibrationselements 6 eine aus Longitudinalschwingung undBiegeschwingung bestehende komplexe Schwingung herbeigeführt wird,möglich,das angetriebene Element 5 mit einer vereinfachten Elektrodenanordnung effizientanzutreiben.
[0195] Fernerist es, da das piezoelektrische Element 62 und die Elektrode 61 aufeiner Seite der Verstärkungsplatte 63 angeordnetsind, möglich,den Aufbau des Vibrationselements 6 zu vereinfachen unddie Dicke des Vibrationselements 6 dünner zu machen. Deshalb istes möglich,die Fertigungskosten der Betätigungsvorrichtung 1 zusenken.
[0196] Überdieskann der Aufbau, bei welchem das piezoelektrische Element 62 unddie Elektrode 61 auf einer Seite der Verstärkungsplatte 63 angebracht sind,für dieVibrationselemente (Ultraschallmotoren), welche wie oben beschriebenund wie später beschriebenaufgebaut sind, verwendet werden. Eine Gestalt oder eine Größe des Vibrationselements 6, einePosition des Berührungsteils 66 oderdergleichen unterliegt keiner besonderen Beschränkung.
[0197] Inanderen Worten, in der vorliegenden Erfindung kann das Vibrationselement 6 einenAufbau (ebenen Aufbau) aufweisen, bei welchem das piezoelektrischeElement 62, das sich bei Anlegen einer Wechselspannungausdehnt und zusammenzieht, auf der Verstärkungsplatte 63 (einerSeite der Verstärkungsplatte 63),an welcher der Berührungsteil 66 undder Armteil 68 zusammen mit dieser als ein Teil gebildetsind, angebracht ist.
[0198] Fernerkann das Vibrationselement 6, bei welchem das piezoelektrischeElement 62 lediglich auf einer Seite der Verstärkungsplatte 63 angebracht ist,für jededer oben beschriebenen oder späterbeschriebenen Ausführungsformenverwendet werden.
[0199] Nunfolgt eine Beschreibung einer Betätigungsvorrichtung in einerfünftenAusführungsform dervorliegenden Erfindung.
[0200] 22 ist eine Draufsicht,welche einen Ultraschallmotor einer Betätigungsvorrichtung in der fünften Ausführungsformgemäß der vorliegenden Erfindungveranschaulicht. In den nun folgenden Erläuterungen anhand von 29 wird eine Oberseite als „oben", eine Unterseiteals „unten", eine rechte Seiteals „rechts" und eine linke Seiteals „links" bezeichnet.
[0201] Imfolgenden wird eine Betätigungsvorrichtung 1 inder fünftenAusführungsformbeschrieben, wobei der Schwerpunkt auf den Aspekten, in welchen sichdie obenerwähnteerste Ausführungsformund die fünfteAusführungsformunterscheiden, liegt. In dieser Hinsicht wird die Erläuterungvon Aspekten, welche gleiche Themen und dergleichen beinhalten, weggelassen.
[0202] Wiein 22 gezeigt, ist beider Betätigungsvorrichtung 1 (Ultraschallmotor)der fünften Ausfüh rungsformgemäß der vorliegendenErfindung ein Paar von zwei Armteilen 68, 68,die beide über Elastizität (Flexibilität) verfügen, ander Verstärkungsplatte 63 derVibrationsplatte 6 zusammen mit dieser als ein Teil gebildet.
[0203] Diebeiden Armteile 68, 68 sind jeweils in im wesentlichenzentralen Bereichen der beiden langen Seiten in Längsrichtungder Verstärkungsplatte 63 (Richtungvon oben nach unten in 22)so angebracht, dass sie in der zu deren Längsrichtung im wesentlichensenkrecht stehenden Richtung und in entgegengesetzten Richtungenaus der Verstärkungsplatte 63 (demBasisteil des Vibrationselements 6) herausragen (d.h.,sie sind symmetrisch bezüglicheiner vertikalen Richtung in 22).
[0204] Gemäß der Betätigungsvorrichtung 1 der fünften Ausführungsformist es möglich,Effekte ähnlichdemjenigen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform zu erzielen.
[0205] Fernerkann, da bei dieser Betätigungsvorrichtung 1 diebeiden Armteile 68, 68 am Vibrationselement 6 angebrachtsind, die Steifigkeit gegenüber derHalterung erhöhtwerden, wodurch es möglichist, das Vibrationselement 6 gegenüber äußeren Kräften wie der Reaktionskraftdes Antriebs oder dergleichen standsicher zu lagern. Überdieskann, da die beiden Armteile 68, 68 symmetrischsind, der Einfluß aufdie Antriebseigenschaften in 22 sowohlim Uhrzeigersinn als auch entgegen dem Uhrzeigersinn (in Rechts-und Linksrichtung) vereinheitlicht werden. Deshalb kann der Aufbau,bei welchem die Antriebseigenschaften in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung gleich sind, realisiertwerden.
[0206] Außerdem kannjeder in den Ausführungsformenzwei bis vier beschriebene Aufbau für diesen Aufbau der fünften Ausführungsformverwendet werden. Vorzugsweise ist der Aufbau der dritten Ausführungsformfür diesenAufbau der fünftenAusführungsformzu verwenden.
[0207] Nunfolgt eine Beschreibung einer Betätigungsvorrichtung in einersechsten Ausführungsform gemäß der vorliegendenErfindung.
[0208] Imfolgenden wird eine Betätigungsvorrichtung 1 inder sechsten Ausführungsformbeschrieben, wobei der Schwerpunkt auf den Aspekten, in welchensich die obenerwähnteerste Ausführungsformund die sechste Ausführungsformunterscheiden, liegt. In dieser Hinsicht wird die Erläuterungvon Aspekten, welche gleiche Themen und dergleichen beinhalten,weggelassen.
[0209] Inder Betätigungsvorrichtung 1 deroben beschriebenen ersten Ausführungsformwird ein angetriebenes Element 5 mit einem zylinderförmigen berührten Element 51 mittelseines Vibrationselements 6 angetrieben (bewegt). Die vorliegendeErfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt. DieBetätigungsvorrichtung 1 kannso ausgeführtsein, dass ein angetriebenes Element 5 mit anderer Gestaltund anderem Aufbau mittels des Vibrationselements 6 angetriebenwird. Zum Beispiel ist das berührteElement 51 dieser Betätigungsvorrichtung 1 daszylinderförmigeberührteElement 51, die vorliegende Erfindung ist jedoch nichtauf diesen Aufbau beschränkt.Das berührteElement 51 kann einen drehenden Aufbau mit einer Zylinderform,einer Form mit Kreissektor-Querschnitt, einer Kreisbogenform oder dergleichen(in den Zeichnungen nicht dargestellt) haben.
[0210] 23 ist eine Ansicht vonunten, welche eine Betätigungsvorrichtungin einer siebten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht. 24 isteine Schnittansicht entlang der Linie B-B der in 23 gezeigten Betätigungsvorrichtung. 25 ist eine Schnittansichtentlang der Linie C-C der in 23 gezeigtenBetätigungsvorrichtung.In diesen Zeichnungen sind die gleichen Teile (Komponenten) wiediejenigen der Betätigungsvorrichtung 1 inden oben beschriebenen Ausführungsformenmit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterungenwerden weggelassen. Die Betätigungsvorrichtung 1 weisteine Besonderheit hinsichtlich der Tatsache auf, dass ein Teil desRahmens 4 (d.h., der Wandinnenfläche) ein berührtes Element 51 bildet.Das Vibrationselement 6 in dieser Betätigungsvorrichtung 1 istunter (an) einem Unterteil des angetriebenen Elements 5 befestigt. Hierist das Vibrationselement 6 nah am Unterteil des angetriebenenElements 5 angeordnet, so dass das Vibrationselement 6 nichtaus einem Bereich, in welchem das angetriebene Element 5 sichdreht (d.h., aus einem Drehauslenkungsbereich R) herausragt, wenndas angetriebene Element 5 sich um eine Welle 52 dreht.Insbesondere da das Vibrationselement 6 einen dünnen, plattenförmigen Aufbauaufweist, eignet es sich füreinen solchen Aufbau. Ferner kommt der Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 in Reibungskontakt mit einer Seite(Wandinnenfläche) 42,an welcher die Welle 52 gelagert ist und welche ein Teilder Wandinnenflächendes Rahmens 4 (des berührtenElements 51) ist. Im Hinblick auf den DrehauslenkungsbereichR des angetriebenen Elements 5 ist das Vibrationselement 6 aufeiner vorbestimmten Position angeordnet, so dass der Berührungsteil 66 nichtvon der Wandinnenfläche 42 des Rahmens 4 abfällt.
[0211] 26 ist eine erläuterndeZeichnung, welche eine Funktionsweise der in 23 gezeigten Betätigungsvorrichtung veranschaulicht.Bei dieser Betätigungsvorrichtung 1 schwingtzuerst das Vibrationselement 6 bei Anlegen eines hochfrequenten Wechselstromsaus einer (nicht dargestellten) externen Durchschaltschaltung, ummit dem Berührungsteil 66 andie Wandinnenflächedes Rahmens 4 zu stoßen.Dann kommt der Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 mit der Wandinnenfläche 42 des Rahmens 4 inReibungskontakt, und das Vibrationselement 6 selbst wirddurch seine Reaktionskraft bewegt. Da das Vibrationselement 6 amangetriebenen Element 5 befestigt ist, bewegt sich dasangetriebene Element 5 zusammen mit dem Vibrationselement 6 drehendum die Welle 52. Somit wird eine Bildaufnahmerichtung desoptischen Systems 2 entsprechend einer Drehrichtung desangetriebenen Elements 5 geändert. Wie oben erwähnt, ragtdas Vibrationselement 6 nicht aus dem DrehauslenkungsbereichR des angetriebenen Elements 5 heraus, während dasangetriebene Element 5 angetrieben wird. Auf diese Weiseist es, da eine Antriebseinheit (d.h., das Vibrationselement 6)für dasangetriebene Element 5 effizient auf engem Raum angeordnetwerden kann, möglich,die Betätigungsvorrichtung 1 kleiner unddünnerzu machen. Außerdemist es, da das Vibrationselement 6 am Unterteil des angetriebenen Elements 5 angebrachtist, möglich,die Breite des angetriebenen Elements 5, in der Draufsichtder Betätigungsvorrichtung 1 gesehen,kleiner zu machen.
[0212] 27 ist eine Draufsicht,welche eine Betätigungsvorrichtungin einer achten Ausführungsform gemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht. 28 isteine Schnittansicht entlang der Linie D-D der in 27 gezeigten Betätigungsvorrichtung. In diesenZeichnungen sind die gleichen Teile (Komponenten) wie diejenigender Betätigungsvorrichtung 1 inden oben beschriebenen Ausführungsformenmit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterungenwerden weggelassen. Im Vergleich mit der Betätigungsvorrichtung 1 inder oben beschriebenen ersten Ausführungsform weist die Betätigungsvorrichtung 1 eineBesonderheit hinsichtlich der Tatsache auf, dass ein im wesentlichenkreisförmigerkurvenförmigerBankteil (herausragender Teil) 41, der aus einer Wandinnenfläche desRahmens 4 herausragt, an der Wandinnenfläche angebrachtist und dass der herausragende Teil 41 ein berührtes Element 51 bildet.Ein Vibrationselement 6 in dieser Betätigungsvorrichtung 1 istan einer Seitenfläche desangetriebenen Elements 5 und unter einer Welle 52 befestigt.Ein Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 ist so angeordnet, dass er einer gegenüberliegendeSeite der Welle 52 in einer radialen Richtung gegenübersteht.Somit bewegt sich (verschiebt sich), wenn das angetriebene Element5 um die Welle 52 gedreht wird, das Vibrationselement 6 so,dass der Berührungsteil 66 sichauf einem konzentrischen Kreis bezüglich der Welle 52 bewegt.Der Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 kommt mit dem herausragenden Teil 41 desRahmens 4 in Reibungskontakt. Der herausragende Teil 41 istentlang eines Wegs des Berührungsteils 66 gebildet,so dass der Berührungsteil 66 nichtvom herausragenden Teil 41 abfällt, wenn das angetriebeneElement 5 gedreht wird.
[0213] 29 ist eine erläuterndeZeichnung, welche eine Funktionsweise der in 27 gezeigten Betätigungsvorrichtung veranschaulicht.Bei dieser Betätigungsvorrichtung 1 schwingtzuerst das Vibrationselement 6 bei Anlegen eines hochfrequenten Wechselstromsaus einer (nicht dargestellten) externen Durchschaltschaltung, uman den herausragenden Teil 41 des Rahmens 4 zustoßen.Dann kommt der Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 mit dem herausragenden Teil 41 desRahmens 4 in Reibungskontakt, und das Vibrationselement 6 selbst wirddurch seine Reaktionskraft bewegt. Da das Vibrationselement 6 amangetriebenen Element 5 befestigt ist, bewegt sich dasangetriebene Element 5 zusammen mit dem Vibrationselement 6 drehendum die Welle 52. Somit wird eine Bildaufnahmerichtung desoptischen Systems 2 entsprechend einer Drehrichtung desangetriebenen Elements 5 geändert.
[0214] 30 ist eine Ansicht vonunten, welche eine Betätigungsvorrichtungin einer neunten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht. 31 isteine Schnittansicht entlang der Linie E-E der in 30 gezeigten Betätigungsvorrichtung. 32 ist eine Schnittansichtentlang der Linie F-F der in 30 gezeigtenBetätigungsvorrichtung.In diesen Zeichnungen sind die gleichen Teile (Komponenten) wiediejenigen der Betätigungsvorrichtung 1 inden oben beschriebenen Ausführungsformenmit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterungenwerden weggelassen. Im Vergleich mit der Betätigungsvorrichtung 1 inder oben beschriebenen siebten Ausführungsform weist die Betätigungsvorrichtung 1 eineBesonderheit hinsichtlich der Tatsache auf, dass sie mit einem Verlangsamungsmechanismuszwischen einem Vibrationselement 6 und dem Rahmen 4 ausgestattetist. Das Vibrationselement 6 ist an einer Unterseite des angetriebenenElements 5 angeordnet. Ferner ist ein berührtes Element 51 ander Unterseite des angetriebenen Elements 5 angebracht,welches sich bezüglicheiner Welle 55 drehen kann. Ein Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 kommt mit einer Umfangsfläche desberührtenElements 51 in Reibungskontakt. Ein Zahnrad 53 miteinem größeren Durchmesserals demjenigen des berührtenElements 51 ist am berührtenElement 51 befestigt. Das Zahnrad 53 dreht sichzusammen mit dem berührenElement 51 bezüglichder Welle 55. Eine Zahnstange 54 ist an der Wandinnenfläche desRahmens 4 angebracht. Die Zahnstange 54 hat einenim wesentlichen kreisförmigenkurvenförmigenAufbau und steht in Eingriff mit dem Zahnrad 53 des berührten Elements 51.Ferner ist die Zahnstange 54 mit vorbestimmtem Radius undvorbestimmter Längeentlang eines Wegs des Zahnrads 53 so gebildet, dass dieZahnstange 54 nicht außerEingriff mit dem Zahnrad 53 gerät, wenn das angetriebene Element5 um die Welle 52 gedreht wird. Das berührte Element 51 unddas Zahnrad 53 bilden den Verlangsamungsmechanismus desangetriebenen Elements 5. Das Vibrationselement 6,das berührteElement 51 und das Zahnrad 53 sind innerhalb einesDrehradius (d.h., eines Drehauslenkungsbereichs R) des angetriebenenElements 5 angeordnet (siehe 32 und 33). Auf diese Weise istes, da eine Antriebseinheit des angetriebenen Elements 5 (desVibrationselements 6) effizient auf engem Raum untergebrachtwerden kann, möglich,die Betätigungsvorrichtung 1 kleinerund dünnerzu machen als in dem Fall, in welchem die Antriebseinheit an der Außenseiteder Betätigungsvorrichtung 1 angebracht ist.
[0215] 33 ist eine erläuterndeZeichnung, welche eine Funktionsweise der in 30 gezeigten Betätigungsvorrichtung zeigt. Beidieser Betätigungsvorrichtung 1 wirdzuerst, wenn das Vibrationselement 6 bei Anlegen eineshochfrequenten Wechselstroms aus einer (nicht dargestellten) externen Durchschaltschaltung 20 schwingt,das berührteElement 51 vom Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 angestoßen, damit es sich dreht. Dadas Zahnrad 53 am berührtenElement 51 befestigt ist, wird das Zahnrad 53 zusammenmit dem berührten Element51 um die Welle 55 gedreht. Dann ist das Zahnrad 53 mitder Zahnstange 54 in Eingriff, und das Zahnrad 53 selbstwird durch seine Reaktionskraft bewegt. Das berührte Element 51 bewegtsich durch die Bewegung des Zahnrads 53 drehend um dieWelle 52. Somit wird eine Bildaufnahmerichtung des optischenSystems 2 entsprechend einer Drehrichtung des angetriebenenElements 5 geändert. Gemäß der Betätigungsvorrichtung 1 istes möglich, dasberührteElement 51 mit hohem (großem) Drehmoment durch den Verlangsamungsmechanismus anzutreiben.Ferner ist es möglich,eine Position des Vibrationselements 6 bezüglich desangetriebenen Elements 5 durch Ändern der Anordnung oder Größe des Zahnrads 53 willkürlich zu ändern. Diesgestattet es, die Flexibilität(den Freiheitsgrad) der Anordnung des Vibrationselements 6 zuerhöhen.
[0216] 35 ist eine Ansicht vonunten, welche eine Betätigungsvorrichtungin einer zehnten Ausführungsformgemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht. In 35 sinddie gleichen Teile (Komponenten) wie diejenigen der Betätigungsvorrichtung 1 inden oben beschriebenen Ausführungsformenmit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterungenwerden weggelassen. Im Vergleich mit der Betätigungsvorrichtung 1 inder oben beschriebenen siebten Ausführungsform weist die Betätigungsvorrichtung 1 eineBesonderheit hinsichtlich der Tatsache auf, dass sie mit einer Blattfeder(einem elastischen Teil) 7 als Stoßeinrichtung zum Stoßen entwedereines Rahmens 4 (eines berührten Elements 51)oder eines Vibrationselements 6 zum jeweils anderen hin,d.h., als Stoßeinrichtungzum Stoßeneines Berührungsteils 66 desVibrationselements 6 hin zu einer Wandinnenfläche 42 desRahmens 4 durch Stoßendes angetriebenen Elements 5, ausgestattet ist.
[0217] Dasangetriebene Element 5 ist über Wellen 52, 52 imRahmen 4 gelagert, so dass es um die Wellen 52, 52 gedrehtund in axialer Richtung der Welle 52 verschoben werdenkann. Ferner ragt eine Welle 52, die auf einer dem Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 gegenüberliegenden Seite angebrachtist, durch den Rahmen 4 zur Außenseite des Rahmens 4 hinheraus.
[0218] DieBlattfeder 7 ist an einer Wandaußenfläche 43 des Rahmens 4 aufeiner dem Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 gegenüberliegenden Seite fest angebracht,so dass eine Fuß-Endseiteder Blattfeder 7 mittels einer Schraube (eines Befestigungsteils) 14 amRahmen 4 befestigt ist. In diesem Fall ist die Blattfeder 7 ineinem Zustand, in welchem ein Spitzenteil derselben an einen sichauf einer dem Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 gegenüberliegenden Seite befindendenSpitzenteil (herausragenden Teil) 521 der Welle 52 anstößt, angeordnet, unddeshalb verformt sich der entsprechende Teil der Blattfeder 7 elastisch(d.h., die Blattfeder 7 biegt sich). Die Welle 52 desangetriebenen Elements 5 wird durch die Federkraft (Rückstellkraft)der Blattfeder 7 in eine Richtung gestoßen, in welcher der Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 der Wandinnenfläche 42 des Rahmens 4 nahekommt (in 35 eine Aufwärtsrichtung).Das angetriebene Element 5 und das Vibrationselement 6 in 35 sind nämlich durchdie Federkraft der Blattfeder 7 in Aufwärtsrichtung vorgespannt, wodurchder Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 in Stoßkontakt mit der Wandinnenfläche 42 desRahmens 4 steht.
[0219] Fernerist, ähnlichwie bei der Betätigungsvorrichtung 1 inder oben beschriebenen fünftenAusführungsform,ein Paar von zwei Armteilen 68, 68, die beide über Elastizität (Flexibilität) verfügen, ander Verstärkungsplatte 63 derVibrationsplatte 6 zusammen mit dieser als ein Teil gebildet.
[0220] Gemäß der Betätigungsvorrichtung 1 istes möglich,den Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 mit einem vereinfachten Aufbau (mittelseines einfachen Verfahrens) zur Wandinnenfläche 42 des Rahmens 4 hinzu stoßen.Da der Berührungsteil 66 desVibrationselements 6 zur Wandinnenfläche 42 des Rahmens 4 hingestoßenwird, ist es möglich,ein größeres Drehmoment(eine größere Antriebskraft) zuerzielen. Deshalb ist es möglich,das angetriebene Element 5 sicher drehend zu bewegen. Fernerist es möglich,Spiel in radialer Richtung des angetriebenen Elements 5 zuunterbinden. Dies gestattet es, das angetriebene Element 5 ruhigdrehend zu bewegen. Überdiesist es möglich,Effekte ähnlichdemjenigen der oben beschriebenen fünften und siebten Ausführungsformzu erzielen.
[0221] Indieser Hinsicht ist die Betätigungsvorrichtung 1 indieser Ausführungsformso ausgeführt,dass das angetriebene Element 5 sich drehend um eine Achse(d.h., um die Welle 52) bewegt (dreht), jedoch ist dievorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt. ZumBeispiel kann bei Verwendung eines ähnlichen Aufbaus und Prinzipsdie Betätigungsvorrichtung 1 soausgeführtsein, dass das angetriebene Element 5 sich drehend um zweiAchsen, deren Richtungen voneinander verschieden sind, insbesondereum zwei Achsen, die sich in rechten Winkeln kreuzen, bewegt (dreht).
[0222] Wieoben beschrieben, ist zu beachten, dass, selbst wenn die Betätigungsvorrichtungund das elektrische Instrument der vorliegenden Erfindung anhandder in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulichten bevorzugtenAusführungsformen beschriebenwurden, die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformenbeschränktist. Es ist natürlichmöglich,an jedem Element der Betätigungsvorrichtungverschiedene Änderungenund Abwandlungen vorzunehmen. Das elektrische Instrument und verschiedeneoben beschriebene Elemente könnendurch jedes andere Element, das in der Lage ist, die gleiche odereine ähnlicheFunktion auszuführen,ersetzt werden.
[0223] Indieser Hinsicht kann die vorliegende Erfindung beliebige zwei odermehr Konfigurationen (Besonderheiten) in allen Ausführungsformenkombinieren.

权利要求:
Claims (20)
[1] Betätigungsvorrichtung,enthaltend: ein angetriebenes Element; einen Rahmen, derdas angetriebene Element drehbar haltert; ein berührtes Element,welches bezüglichdes Rahmens feststehend ist; und ein Vibrationselement, welchesein erstes piezoelektrisches Element, das sich bei Anlegen einerWechselspannung ausdehnt und zusammenzieht, eine Verstärkungsplatte,welche einen Berührungsteilund einen Armteil aufweist, und ein zweites piezoelektrisches Element,das sich bei Anlegen einer Wechselspannung ausdehnt und zusammenzieht,enthält, wobeidas erste piezoelektrische Element, die Verstärkungsplatte und das zweitepiezoelektrische Element in dieser Reihenfolge geschichtet sindund das Vibrationselement in einem Zustand, in welchem der Berührungsteilan das berührteElement stößt, fest amangetriebenen Element angebracht ist; wobei das Vibrationselementeine Reaktionskraft vom berührtenElement erfährt,wenn das Vibrationselement schwingt, so dass das angetriebene Elementzusammen mit dem Vibrationselement durch die Reaktionskraft gedrehtwird.
[2] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 1, bei welcher das berührte Element fest am Rahmenangebracht ist.
[3] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 1, bei welcher das Vibrationselement einen dünnen, plattenförmigen Aufbauaufweist und das berührteElement und das Vibrationselement im wesentlichen in derselben Ebeneangeordnet sind.
[4] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 1, bei welcher das angetriebene Element eine Seitenfläche aufweistund der Rahmen eine der Seitenflächedes angetriebenen Elements übereinen dazwischenliegenden Spalt hinweg gegenüberliegende Wandinnenfläche aufweistund das berührteElement und das Vibrationselement innerhalb des Spalts angeordnetsind.
[5] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 1, bei welcher das angetriebene Element einen Unterteil besitztund das Vibrationselement am Unterteil des angetriebenen Elementsangeordnet ist.
[6] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 5, bei welcher das Vibrationselement in einem Bereich,in welchem das angetriebene Element sich dreht, angeordnet ist.
[7] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 1, bei welcher das berührte Element einen Teil desRahmens bildet.
[8] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 1, des weiteren enthaltend eine Einrichtung zum Stoßen entwederdes berührtenElements oder des Vibrationselements zum jeweils anderen Elementhin.
[9] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 1, bei welcher das berührte Element ein an der Wandinnenfläche desRahmens angebrachter herausragender Teil ist.
[10] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 1, bei welcher das angetriebene Element eine Bildaufnahmeeinrichtungmit einem optischen System ist.
[11] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 1, bei welcher das angetriebene Element eine Einrichtung zumErfassen von Schall ist.
[12] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 1, bei welcher das angetriebene Element eine Einrichtung zumJustieren des Schwerpunkts ist.
[13] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 1, bei welcher das angetriebene Element eine Funkwellen-Erfassungseinrichtung,welche einen Teil zum Empfangen von Funkwellen enthält, ist.
[14] Betätigungsvorrichtung,enthaltend: ein angetriebenes Element, auf welchem ein berührtes Elementdrehbar angebracht ist; einen Rahmen, der das angetriebeneElement drehbar haltert; ein Vibrationselement, welches einerstes piezoelektrisches Element, das sich bei Anlegen einer Wechselspannungausdehnt und zusammenzieht, eine Verstärkungsplatte, welche einenBerührungsteilund einen Armteil aufweist, und ein zweites piezoelektrisches Element,das sich bei Anlegen einer Wechselspannung ausdehnt und zusammenzieht,enthält, wobeidas erste piezoelektrische Element, die Verstärkungsplatte und das zweitepiezoelektrische Element in dieser Reihenfolge geschichtet sindund das Vibrationselement in einem Zustand, in welchem der Berührungsteilan das berührteElement stößt, fest amangetriebenen Element angebracht ist; und einen zwischen demberührtenElement und dem Rahmen angeordneten Verlangsamungsmechanismus; wobeidas Vibrationselement überdas berührteElement und den Verlangsamungsmechanismus Leistung auf das angetriebeneElement überträgt, um das angetriebeneElement zusammen mit dem Vibrationselement zu drehen.
[15] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 14, bei welcher das angetriebene Element eine Bildaufnahmeeinrichtungmit einem optischen System ist.
[16] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 14, bei welcher das angetriebene Element eine Einrichtungzum Erfassen von Schall ist.
[17] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 14, bei welcher das angetriebene Element eine Einrichtungzum Justieren des Schwerpunkts ist.
[18] Betätigungsvorrichtungnach Anspruch 14, bei welcher das angetriebene Element eine Funkwellen-Erfassungseinrichtung,welche einen Teil zum Empfangen von Funkwellen enthält, ist.
[19] Elektrisches Instrument, ausgestattet mit einerBetätigungsvorrichtung,welche Betätigungsvorrichtungenthält: einangetriebenes Element; einen Rahmen, der das angetriebene Elementdrehbar haltert; ein berührtesElement, welches bezüglichdes Rahmens feststehend ist; und ein Vibrationselement, welchesein erstes piezoelektrisches Element, das sich bei Anlegen einerWechselspannung ausdehnt und zusammenzieht, eine Verstärkungsplatte,welche einen Berührungsteilund einen Armteil aufweist, und ein zweites piezoelektrisches Element,das sich bei Anlegen einer Wechselspannung ausdehnt und zusammenzieht,enthält, wobeidas erste piezoelektrische Element, die Verstärkungsplatte und das zweitepiezoelektrische Element in dieser Reihenfolge geschichtet sindund das Vibrationselement in einem Zustand, in welchem der Berührungsteilan das berührteElement stößt, fest amangetriebenen Element angebracht ist; wobei das Vibrationselementeine Reaktionskraft vom berührtenElement erfährt,wenn das Vibrationselement schwingt, so dass das angetriebene Elementzusammen mit dem Vibrationselement durch die Reaktionskraft gedrehtwird.
[20] Elektrisches Instrument, ausgestattet mit einerBetätigungsvorrichtung,welche Betätigungsvorrichtungenthält: einangetriebenes Element, auf welchem ein berührtes Element drehbar angebrachtist; einen Rahmen, der das angetriebene Element drehbar haltert; einVibrationselement, welches ein erstes piezoelektrisches Element,das sich bei Anlegen einer Wechselspannung ausdehnt und zusammenzieht,eine Verstärkungsplatte,welche einen Berührungsteilund einen Armteil aufweist, und ein zweites piezoelektrisches Element,das sich bei Anlegen einer Wechselspannung ausdehnt und zusammenzieht,enthält, wobeidas erste piezoelektrische Element, die Verstärkungsplatte und das zweitepiezoelektrische Element in dieser Reihenfolge geschichtet sindund das Vibrationselement in einem Zustand, in welchem der Berührungsteilan das berührteElement stößt, fest amangetriebenen Element angebracht ist; und einen zwischen dem berührten Elementund dem Rahmen angeordneten Verlangsamungsmechanismus; wobeidas Vibrationselement überdas berührteElement und den Verlangsamungsmechanismus Leistung auf das angetriebeneElement überträgt, um das angetriebeneElement zusammen mit dem Vibrationselement zu drehen.

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2004-11-18| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|

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2009-06-04| 8131| Rejection|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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