CN102171453A - 驱动装置及摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备杆状端子的驱动装置及摄像装置，其能够稳定地固定SMA的同时连接通电部件而不妨碍驱动装置的小型化且不影响SMA的性能。该驱动装置作为驱动源具备绳状的形状记忆合金，并且具有：基座部件，其成为驱动装置的基座；以及由金属构成的杆状端子，其贯通基座部件且固定在该基座部件上，在杆状端子的一端侧，铆接该杆状端子并夹持形状记忆合金，在杆状端子的另一端侧具备压接部，在该压接部上压接并固定用于向上述形状记忆合金供电的通电部件。

Description

驱动装置及摄像装置

技术领域

本发明涉及驱动装置及摄像装置，尤其涉及具备将形状记忆合金和通电部件连接的杆状端子的驱动装置及摄像装置。

背景技术

近年来，人们尝试着在各种驱动装置中使用具有形状记忆合金(以下亦称为SMA)的致动器。SMA以钛和镍的合金等为代表，且为具有如下性质的合金，即：即使在称为相变点的温度以下发生变形，当加热到该温度以上时，也会因马氏体相变而恢复到原来的形状。通常，SMA形成为绳状的形态，通过通电加热控制而沿长度方向伸缩，由此作为致动器进行动作。

这种SMA的线径细到几十μm，因此能够实现具备SMA致动器的装置的小型化，并且正在研究将其装载在各种设备上。

然而，这种绳状的SMA通常是在架设在被驱动部件上的状态下，经由固定其两端的固定部件，被支承在设置于框架或框体等上的基座部件上。另外，在固定部件或固定部件的周边等设置有用于向SMA通电的导线、用于连接可挠性基板等通电部件的接线端子。

例如，已知有如下方法(参照专利文献1)，即：在将板状部件弯曲而形成夹持部上夹持SMA并进行压接固定，且在附设于夹持部的环形垫圈部件与基座部件之间夹入用于向SMA通电的导线，并用螺钉进行固定。

此外，已知有如下构成(参照专利文献2)，即：通过将SMA与球形物或楔形物一起压入到在基座部件上设置的孔中来进行固定，并且通过软钎焊来连接用于向SMA通电的导线与在基座部件的孔附近设置的接线端子。

专利文献1：日本专利申请特开2006-189036号公报

专利文献2：日本专利申请特开2002-98911号公报

然而，在专利文献1公开的方法中，是夹持SMA并对其进行压接固定的夹持面与连接导线的垫圈部件被平面状地一体化了的所谓接线板的构成，因此需要有较大的用于配置的二维空间，而有可能有碍于装置的小型化。

此外，在专利文献2公开的方法中，固定SMA的基座部件的孔与焊接导线的接线端子相互接近配置，因此因软钎焊作业时的热传导有可能影响到SMA的性能。

发明内容

本发明鉴于上述问题而成，其目的在于提供一种如下的具备杆状端子的驱动装置及摄像装置，即在不妨碍驱动装置小型化、不影响SMA的性能的情况下，能够稳定地固定SMA的同时将通电部件加以连接。

通过以下1～10中任一项记载的发明来达到上述目的。

1.一种驱动装置，作为驱动源具备绳状的形状记忆合金，其特征在于，具有：基座部件，其成为上述驱动装置的基座；以及由金属构成的杆状端子，其贯通上述基座部件且固定在该基座部件上，在上述杆状端子的一端侧，铆接该杆状端子并夹持上述形状记忆合金，在上述杆状端子的另一端侧具有压接部，在该压接部上压接并固定用于向上述形状记忆合金供电的通电部件。

2.在上述1记载的驱动装置中，其特征在于，上述杆状端子是杨氏模量为50GPa以上、250Gpa以下的金属。

3.在上述2记载的驱动装置中，其特征在于，上述杆状端子由铜系金属构成。

4.在上述2记载的驱动装置中，其特征在于，上述杆状端子由SUS钢构成。

5.在上述4记载的驱动装置中，其特征在于，上述杆状端子被实施了热处理。

6.在上述1～5中任一项记载的驱动装置中，其特征在于，在上述杆状端子一端侧的侧面或端面上形成有夹持上述形状记忆合金的铆接部。

7.在上述6记载的驱动装置中，其特征在于，在上述铆接部形成因铆接而被压缩的V字形槽，将上述形状记忆合金夹入于上述V字形槽中，并对上述杆状端子的端部进行加压，由此将上述形状记忆合金夹持并固定在上述V字形槽中，上述V字形槽的导角的角度θ为15°以上、45°以下。

8.在上述1～7中任一项记载的驱动装置中，其特征在于，上述杆状端子的因铆接而被压缩的部分的截面直径小于非压缩部分的截面直径。

9.在上述1～8中任一项记载的驱动装置中，其特征在于，上述杆状端子的径向截面形成为圆形或多边形。

10.一种摄像装置，其特征在于，具有：上述1～9中任一项记载的驱动装置、由上述驱动装置驱动的透镜、以及将被上述透镜引导的被摄体光学像进行光电变换而生成图像信息的摄像元件。

本发明用1个杆状端子进行SMA的固定以及其与用于向SMA供电的通电部件的连接，并且将杆状端子以贯通基座部件的状态进行固定。由此，能够以与径向的截面积相当的小空间来配置杆状端子，并实现驱动装置的小型化。

另外，不是采用以往的软钎焊方式，而是采用压接方式来实现通电部件与杆状端子的连接，因此不会发生因发热而导致SMA的性能恶化的问题。

而且，通电部件在杆状端子上的压接作业是在SMA的铆接前进行或与SMA的铆接同时进行，因此不会对SMA施加负荷。

而且，在进行杆状端子的铆接作业时，杆状端子贯通基座部件而被固定，因此能够承受杆状端子的与铆接用端面相反的一侧的端面。这样，铆接力不会经由其它部件而是直接对杆状端子施加负荷，因此能够排除铆接作业的不稳定因素。其结果，能够牢固地固定SMA且进行稳定生产。

最终结果是，能够在不妨碍驱动装置小型化、不影响SMA的性能的情况下，稳定地固定SMA的同时将通电部件加以连接。

附图说明

图1是表示本发明实施方式涉及的摄像装置的简要构成的示意图。

图2是说明SMA固定部件与SMA及通电部件之间的铆接方法的示意图。

图3是表示SMA固定部件的铆接部的形状的示意图。

图4是表示SMA固定部件的形状的示意图。

图5是表示控制系统的简要构成的框图。

具体实施方式

以下，基于附图来说明本发明实施方式涉及的驱动装置以及摄像装置。另外，本发明不局限于该实施方式。

首先，利用图1来说明本发明实施方式涉及的驱动装置及摄像装置的构成。图1(a)是表示摄像装置1的外观的俯视示意图，图1(b)是表示SMA104未通电时的状态的正面示意图，图1(c)是表示SMA104通电时的状态的正面示意图。

如图1(a)、图1(b)、图1(c)所示，摄像装置1的主要部分由驱动装置、以及铰链102、驱动杆103、螺旋弹簧104、板簧106、透镜筒111、透镜112、通电部件131、摄像元件141等构成，其中该驱动装置由基座部件101、SMA104、SMA固定部件121、122等构成。

如图1(a)、图1(b)所示，由金属构成的两根杆状SMA固定部件121、122以贯通基座部件101的状态下被固定。而且，SMA固定部件121、122相当于本发明的杆状端子。

在SMA固定部件121、122的上端侧，分别通过铆接固定有SMA104的两端。此外，在下端侧分别通过铆接固定有两根通电部件131。并且，在本实施方式中，作为将通电部件131固定在下端侧的方法，采用压接方法中的一例即铆接，但也可以采用压入等压接方法。此外，关于SMA104和通电部件131的基于铆接的固定方法，将在后面详细说明。

如图1(a)、图1(b)所示，SMA104是例如线径为几10μm左右的金属线形状，卡在驱动杆103的卡止部103a上，其两端分别通过铆接固定并架设在基座部件10上所设置的兼作电极的SMA固定部件121、122上。

作为通电部件131，可以使用通常采用的金属薄板、线材(导线)或可挠性基板。

驱动杆103通过在基座部件101上设置的铰链102，能够以该铰链102为支点向箭头P方向自由转动地被支承。

具备透镜112的透镜筒111经由在该透镜筒111上设置的两个抵接部件113a、113b并通过驱动杆103的前端部103b、103c被保持。在透镜筒111的底部一侧，例如图1(c)所示，设有CCD(Charge Coupled Device)或CMOS传感器等摄像元件141，其用于将由透镜112成像的被摄体光学像经过光电转换而生成图像信号。另外，透镜筒111通过在其上下表面上设置的板簧106被保持平行。在图1(c)中，由虚线所示的部分表示以特定的位置关系来保持框体盖107、基座部件101以及摄像元件141的框体108(在图1(a)、图1(b)中省略)，并构成摄像装置1。

螺旋弹簧105的一端固定在框体的盖子107上，另一端与透镜筒111的上表面抵接，并通过对透镜筒111向箭头Y2方向施力，而经由驱动杆103对SMA104沿箭头X2方向施加张力。另外，对SMA104施加有架设时在箭头X1方向上成为所希望的基准的应力(基准应力)。并且，透镜筒111在不工作时停止在对SMA104施加的基准应力和由螺旋弹簧105形成的张力取得平衡的位置(初始位置)上。

在图1(b)的状态下，当使电流在SMA104中从SMA固定部件121到SMA固定部件122流动时，SMA104会因自身的电阻值而产生焦耳热。并且，通过所产生的热量使SMA104发生相变，成为弹性系数较高的状态，且沿箭头X1方向收缩以便恢复到所记忆的长度(原始状态)的状态。此时，SMA104欲要缩短的力大于螺旋弹簧105经由驱动杆103对SMA104施加的规定的张力。其结果，透镜筒111朝向箭头Y1方向被驱动。图1(c)表示透镜筒111朝向箭头Y1方向被驱动后的状态。

在图1(c)的状态下，如果将在SMA104中流动的电流切断，则SMA104因由散热导致的冷却而发生相变，成为弹性系数较低的状态。这样一来，从螺旋弹簧105经由驱动杆103对SMA104施加规定的张力，而成为SMA104拉伸的状态。其结果，透镜筒111朝向箭头Y2方向被驱动，并恢复到图1(b)的状态。这样，通过由加热冷却导致的SMA104的伸缩，能够适宜地重复进行使透镜筒111向箭头Y1、Y2方向驱动的动作。

以下，利用图3、图4来说明SMA固定部件121、122。并且，SMA固定部件121与SMA固定部件122为相同形状，因此以下的说明中，只说明SMA固定部件121。图3(a)是表示SMA固定部件121的铆接部一例的正面示意图，图3(b)到图3(d)是表示SMA固定部件121的铆接部其它例的正面示意图，图3(e)、图3(f)是表示从正面斜前方看SMA固定部件121的铆接部其它例的形状的示意图。此外，图4(a)是表示SMA固定部件121一例的形状的立体示意图，图4(b)是表示其它例的形状的立体示意图。另外，SMA固定部件121的铆接部分别设置在SMA固定部件121的上下两端，但其形状相同，或者是图3(a)至图3(f)中所示的形状中的任意一种，因此在图3(a)至图3(f)中，只示出上端侧的铆接部，而省略了下端侧的铆接部(压接部)。

在SMA固定部件121上，如图3(a)所示，环绕侧面来形成V字形的槽121v，在该槽121v中夹持SMA104。通过沿着Y2方向对SMA固定部件121的端面121a施加负荷，而使SMA固定部件121的铆接部即端部121b变形，并将SMA104压接固定(铆接)。并且，为了防止因铆接而变形的端部121b覆盖非变形部121c所导致的SMA104的断线，使端部121b的直径d1小于非变形部121c的直径d2。此外，如后所述，在通过压入将SMA固定部件121固定在基座部件101上时，若按压SMA固定部件121的端部121b则有可能发生变形，因此按压非变形部121c来进行压入。在该情况下，为了避免端部121b卡在基座部件101的压入孔中，同样使端部121b的直径d1小于非变形部121c的直径d2。

在此，图3(b)中表示铆接部其它例的形状。如图3(b)所示，也可以在SMA固定部件121的端部121b的侧面的一部分形成V字形的槽121v。

另外，图3(c)中表示铆接部其它例的形状。如图3(c)所示，也可以在SMA固定部件121的端面121a形成槽121v。在该情况下，通过将图3(c)所示的在内面上形成有锥面5a的夹具5覆盖在SMA固定部件121的端部121b上并向Y2方向加压，而将SMA固定部件121铆接。另外，如图3(d)所示，也可以在SMA固定部件121的端部121b上形成锥面121t。由此，能够防止在将上述SMA固定部件121通过压入固定在基座部件101上时的卡住。

另外，图3(e)中表示铆接部其它例的形状。如图3(e)所示，也可以在SMA固定部件121的端面121a上十字状地形成两条槽121v。由此，在将SMA固定部件121压入到基座部件101时，能够增大旋转方向的自由度。另外，如图3(f)所示，也可以在SMA固定部件121的端部121b上形成锥面121t。由此，能够防止在将上述SMA固定部件121压入到基座部件101来进行固定时的卡住。并且，图3(a)到图3(f)所示的任一种形状也能够通过公知的机械加工来容易地进行加工。

如图4(a)、图4(b)所示，SMA固定部件121的形状形成为圆筒状或多棱柱状。如图3(a)所示，在环绕SMA固定部件121的侧面来形成槽121v时，由于SMA固定部件121在基座部件101上的固定不需要方向性，因此SMA固定部件121的形状优选为如图4(a)所示的圆筒状。另一方面，如图3(b)所示，在SMA固定部件121的侧面的一部分形成“ㄑ”字形槽121v时，由于SMA固定部件121在基座部件101上的固定需要方向性，因此SMA固定部件121的形状传选为如图4(b)所示的具有方向性的多棱柱状。并且，作为一个例子，图4(b)所示的SMA固定部件121形成为八棱柱的形状，但不限于这种形状，也可以是N棱柱(N为正整数)的形状，也可以是截面为“D”字形的形状。

作为SMA固定部件121的材料，由于利用铆接后的SMA固定部件121的弹力来保持SMA104，因此如果采用杨氏模量较大的材料则能够在铆接部获得到较大的保持力。然而，在铆接作业中，杨氏模量越大，使槽形状发生变形所需的力量越大，因此由铆接作业引起的SMA104的变形量增大，容易在反复驱动动作中发生断线。为此，考虑到保持力和铆接的加压力，优选为采用杨氏模量50～250Gpa的SUS钢或铜系金属材料。在采用铜系金属时，能够容易地切削成所需的形状。此外，在采用SUS钢时，在SMA固定部件121的加工过程中发生的内部应力有时会使材料硬化，因此为了缓和内部应力，优选为实施退火或固溶化处理等热处理。

以下，说明SMA固定部件121在基座部件101上的固定方法。

由于基座部件101需要有能够针对铆接作业负荷的强度和能够稳定地保持透镜筒111等的强度，因此形成为预定的厚度。此外，作为基座部件101的材料，为了避免固定通电部件131的两个SMA固定部件121、122发生电短路，而采用非导电性材料。另外，在使用导电性材料作为基座部件101的材料时，对基座部件101与2个SMA固定部件121、122之间实施绝缘处理。

作为SMA固定部件121在基座部件101上的固定方法，有将SMA固定部件121与基座部件101一体形成的镶嵌成形方法、或在基座部件101上预先设置供SMA固定部件121插入的孔且将SMA固定部件121压入该孔中来进行固定的方法等。

另外，当SMA固定部件121的V字形槽121v如上述图3(b)所示不是轴对称而是具有方向性时，需要根据SMA104的架设方向来调整槽121v的方向。在该情况下，SMA固定部件121采用图4(b)所示的具有方向性的形状，并且根据其方向来设定槽121v的位置。具体是，在采用镶嵌成形时，需要设计成能够用金属模设定方向的形状。此外，在采用压入时，将压入用孔的形状设计成能够设定方向的多边形或D字形截面等形状。

以下，利用上述图1及图2来说明铆接顺序。图2是说明SMA固定部件121与SMA104及通电部件131之间的铆接方法的示意图。

首先，如图1所示，将SMA104卡止在驱动杆103的卡止部103a上，并架设成被施加有预定张力的状态。

然后，如图2所示，将架设好的SMA104的两端与SMA固定部件121(122)上端侧的槽121v抵接，且使通电部件131与下端侧的槽121v抵接。并且，将这种状态下的SMA固定部件121(122)放置在铆接用的承受台7上，用冲头6沿着箭头Y2方向加压，由此在将SMA104及通电部件131夹入于SMA固定部件121(122)的状态下进行固定。

并且，优选为在将SMA104与SMA固定部件121(122)铆接固定之前先将通电部件131铆接固定。

由于SMA固定部件121贯通基座部件101而被固定，因此在进行铆接作业时，能够承受SMA固定部件121的与铆接用的端面121a相反的一侧的端面121e。这样，铆接力不会经由其它部件，而是能够直接对SMA固定部件121施加负荷，因此能够排除铆接作业的不稳定因素。其结果，能够牢固地固定SMA且进行稳定生产。

以下，利用上述的图3(a)来说明在SMA固定部件121上形成的V字状槽121v的导角的角度。

在SMA固定部件121的铆接过程中，槽121v一边发生塑性变形一边夹持着SMA104向保持固定状态变形，但槽121v的形状为如图3(a)所示，在轴向对称的形状时，在变形过程中相对于SMA104的长度方向均等地变形。

具体是，通过将槽121v的形状形成为V字形且将导角的角度设定在15°至40°的范围内，来使SMA104在长度方向上均匀地变形。如果变形不均匀，则在变形较大的部位施加较大的应力，容易因反复驱动动作而发生断线。而如果变形均匀，则能够提高保持力及可靠性。另外，通过将槽121v制成这种形状，而能够抑制铆接对于施加在SMA104上的架设张力的影响，能够使架设张力稳定并提高组装精度。

以下，说明驱动装置的驱动方法。SMA104的控制利用的是SMA104的电阻值与变形量具有线性关系这一点。具体是，使透镜筒111移动预定量所需的变形量可以从SMA104的全长计算出，因此能够计算出与将透镜筒111驱动到目标位置所需的SMA104的变形量对应的电阻值。然后，控制SMA104的驱动电压，以使SMA104的电阻值成为目标电阻值，由此来驱动透镜筒111。

图5表示驱动装置的控制系统20的一例。控制系统20如图5所示，具有比较部201、控制部202、驱动部203以及电阻值检测部204等，且该控制系统20控制SMA104的驱动电压，以使SMA104的电阻值接近于从未图示的例如摄像机本体输入的目标电阻值。

首先，电阻值检测部204检测出在驱动装置上设置的SMA104的电阻值。比较部201对由电阻值检测部204检测到的SMA104的电阻值与来自摄像机本体的目标电阻值进行比较，并计算出差分。控制部202计算出与由比较部201计算出的差分对应的SMA104的驱动电压值。驱动部203生成基于由控制部202计算出的SMA104的驱动电压值的驱动电压并附加给SMA104。SMA104根据由驱动部203附加的驱动电压而变形，并驱动透镜筒111。通过反复进行上述动作，直到由比较部201计算出的差分为0为止，而能够将透镜筒111驱动到目标位置。

如上所述，本发明实施方式涉及的驱动装置及摄像装置1中，用1个杆状端子(SMA固定部件121、122)进行SMA104的固定和其与向SMA104供电用的通电部件131之间的连接，且将该杆状端子以贯通基座部件101的状态进行固定。由此，能够以与径向的截面积相当的小空间来配置杆状端子，而实现驱动装置及摄像装置1的小型化。

另外，不是采用以往的软钎焊方式，而是采用铆接来实现通电部件131与杆状端子的连接，因此不会发生因发热而导致SMA104的性能恶化的问题。

另外，通电部件131在杆状端子上的铆接作业可以在SMA104的铆接前进行或与SMA104的铆接同时进行，因此不会对SMA104施加负荷。

而且，在进行杆状端子的压接作业、亦即铆接作业时，杆状端子贯通基座部件101而被固定，因此能够承受杆状端子的与铆接用端面相反的一侧的端面。这样，铆接力不会经由其它部件，而是能够直接对杆状端子施加负荷，因此能够排除铆接作业的不稳定因素。其结果，能够牢固地固定SMA104且进行稳定生产。

最终结果是，能够在不妨碍驱动装置及摄像装置1的小型化的情况下，并且不影响SMA104的性能地、稳定地固定SMA104的同时将通电部件131加以连接。

其中，附图标记说明如下：

1摄像装置，101基座部件，102铰链，103驱动杆，104SMA，105螺旋弹簧，106板簧，107盖，108框体，111透镜筒，112透镜，113a、113b抵接部件，121、122SMA固定部件(杆状端子)，131通电部件，141摄像装置，5铆接夹具，6冲头，7承受台，20控制系统，201比较部，202控制部，203驱动部，204电阻值检测部。

Claims (10)

1.一种驱动装置，作为驱动源具备绳状的形状记忆合金，其特征在于，具有：基座部件，其成为上述驱动装置的基座；以及由金属构成的杆状端子，其贯通上述基座部件且固定在该基座部件上，

在上述杆状端子的一端侧，铆接该杆状端子并夹持上述形状记忆合金，

在上述杆状端子的另一端侧具备压接部，在该压接部上压接并固定用于向上述形状记忆合金供电的通电部件。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，上述杆状端子是杨氏模量为50GPa以上且250Gpa以下的金属。

3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，上述杆状端子由铜系金属构成。

4.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，上述杆状端子由SUS钢构成。

5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，上述杆状端子被实施了热处理。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的驱动装置，其特征在于，在上述杆状端子一端侧的侧面或端面上形成有夹持上述形状记忆合金的铆接部。

7.根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，在上述铆接部形成因铆接而被压缩的V字形槽，将上述形状记忆合金夹入于上述V字形槽中，并对上述杆状端子的端部进行加压，由此将上述形状记忆合金夹持并固定在上述V字形槽中，

上述V字形槽的导角的角度θ为15°以上、45°以下。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的驱动装置，其特征在于，上述杆状端子的因铆接而被压缩的部分的截面直径小于非压缩部分的截面直径。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的驱动装置，其特征在于，上述杆状端子的径向截面形成为圆形或多边形。

10.一种摄像装置，其特征在于，具有：权利要求1～9中任一项所述的驱动装置、由上述驱动装置驱动的透镜、以及将被上述透镜引导的被摄体光学像进行光电变换而生成图像信号的摄像元件。

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