CN1848655B - 驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种驱动装置，包括：一机电变送器，它可因施加于它的电压而伸长和缩短；以及一支承件，它可滑动地支承着一可动体并且可随连接于它的所述机电变送器一起位移。随着所述机电变送器的伸长和缩短所述可动体沿着所述支承件从动。所述可动体有一主元件、一装配在主元件上以夹紧和保持所述支承件的夹紧件以及一把所述夹紧件偏压在所述支承件上的偏压件。在夹紧件被偏压件偏压时，在垂直于所述可动体的一运动方向的一横断面内，夹紧件的一部分顶在支承件上而夹紧件的另一部分被保持在所述主元件上。

Description

驱动装置

技术领域

本发明涉及一种其中应用一机电变送器的驱动装置，以及涉及一种适用于例如照相机镜头的驱动、X-Y工作台的精密驱动之类的驱动的驱动装置。

背景技术

现在已知有一种驱动装置，其中采用一压电元件的伸长和缩短来使一可动体(movable member)移动，而该压电元件是一种机电变送器。图1和2给出了直线型驱动装置之一例。在图1所表示的驱动装置100中，压电元件101的、在其伸长和缩短方向的一端用粘接剂102a固定于一固定体102的一端表面，并且作为可动体的支承件的一驱动杆103用粘接剂101a固定于压电元件101的另一端。一馈电件(feeder member)104用导电性粘接剂连接于压电元件101，借以把规定的脉冲电压施加于压电元件101。

如图2中所示，可动体108被设计成可沿着驱动杆103滑动。可动体108包括乃是其主元件的一滑块105、用于把滑块105夹紧和保持在驱动杆103上的一夹紧件106以及用于把夹紧件106压向滑块105而把驱动杆103夹紧于其中的一板弹簧107。诸如镜头之类的光学器件安装在滑块105上，使得能够通过可动体108在驱动杆103上的运动沿直线地驱动光学器件。

图3A-3D表示出了驱动装置100中的驱动原理。锯齿波形的脉冲电压的上升段(A和B之间)不是很陡而其下降段很陡(B和C之间)，如图3D所示，把这样的脉冲电压施加于驱动装置100的压电元件101。在承受脉冲电压的不是很陡的上升段(A和B之间)时，压电元件101经历在其厚度方向的缓慢的伸长位移，如图3B中所示，固定于压电元件101的驱动杆103向一前推方向(thrusting direction)运动。伴随地，功能上接合于驱动杆103的可动体108随驱动杆103一起移动。

在承受脉冲电压的很陡的下降段(B和C之间)时，压电元件101经历在其厚度方向的快速的缩短位移，因而固定于压电元件101的驱动杆103被迅速地向返回方向移动。在这时，如图3C中所示，可动体108可能会因其惯性力超过了它与驱动杆103之间的摩擦力而产生打滑现象，甚至可动体108有可能基本上停留在其位不动。其结果，由于在压电元件101的伸长和缩短过程之间可动体108的移动量有所不同，可动体108就从图3A中所示的初始位置向一前推方向移动。随着压电元件101的这种伸长和缩短重复进行，可动体108被沿着驱动杆103向一前推方向移动得越来越多。

相反地，按照与上述相反的原理，可动体108也可能被向一返回方向移动。也就是说，对压电元件101施加上升段很陡而下降段不很陡的锯齿波形的脉冲电压。在承受脉冲电压的很陡的上升段时，压电元件101经历快速的伸长位移，因而固定于压电元件101的驱动杆103伴随地经历向前推方向的迅速移动。于是，可动体108可能会因其惯性力超过了它与驱动杆103之间的摩擦力而产生打滑现象，甚至可动体108有可能基本上停留在其位不动。

在承受脉冲电压的不很陡的下降段时，压电元件101经历缓慢的缩短位移，因而固定于压电元件101的驱动杆103伴随地经历向返回方向的缓慢移动。于是，可动体108与驱动杆103一起向返回方向移动。其结果，由于在压电元件101的伸长和缩短过程之间可动体108的移动量不同，可动体108就从一初始位置向返回方向移动。随着压电元件101的这种伸长和缩短重复进行，可动体108被沿着驱动杆103向返回方向移动得越来越多。

在驱动装置100中，如图4中所示，驱动杆103由一具圆形横断面的轴件组成，而夹紧件106是一个两臂呈“V”字形的弯板。由形状大致像一方框的板弹簧107把夹紧件106压靠在驱动杆103上，借以使夹紧件106与驱动杆103之间以及滑块105与驱动杆103之间产生摩擦力。

但是，在垂直于可动体108的运动方向的横断面内，在沿着驱动杆103的圆周表面的方向(如箭头A所示)，夹紧件106的位置是不受限制的，所以，在可动体108安装在驱动杆103上的状态下夹紧件106和驱动杆103的接触状况是不稳定的。其结果，在许多具有同样结构的驱动装置中，夹紧件106与驱动杆103之间以及滑块105与驱动杆103之间的摩擦力可能有变化。由于这种原因，对于每一个驱动装置100，在每次装配驱动装置100之后需要检查可动体108的摩擦力是否在符合要求的范围内，这是很麻烦的。

在驱动装置100中，夹紧件106被板弹簧107压靠在驱动杆103上。但是，板弹簧107一般是一个弹性常数很大的偏压件，很小的安装误差就有可能引起摩擦力的巨大变化，这就构成了许多驱动装置100中驱动力和驱动速度的很大变化的原因。

在安装被折弯成大致像方框形状的板弹簧107时，是把这个弹簧向与它的压紧方向相反的方向张开。因此，板弹簧107有时会被张开得超过它的屈服点，以至其弹性常数被改变了。

板弹簧107是用冲压模具生产的。所以，板弹簧107的设计的改变可能需要调整模具，因而会导致成本增加。此外，只通过一次试生产，是很难生产出能使摩擦力等于设计值的板弹簧107的，往往需要进行几次试生产。

在日本专利JP H08-70586 A中揭示了一种驱动装置，如图5中所示，其中，夹紧件106是被一卷绕弹簧109从正上方加压。但是，也是在那一装置中，沿箭头A所示的方向夹紧件106的位置是不受限制的，因而也会引起如上所述的摩擦力变化的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种能够防止驱动装置中的摩擦力变化的驱动装置。本发明的再一个目的是提供一种采用比板弹簧便宜的偏压件的驱动装置。

为了达到上述目的，本发明提供的驱动装置包括：一机电变送器，它能因施加于它的电压而伸长和缩短；以及一支承件，它可滑动地支承一可动体并且能随连接于它的所述机电变送器一起位移，由于所述机电变送器的伸长和缩短，所述可动体被沿着所述支承件驱动，其中

可动体具有一主元件(main element)、装配在该主元件上以夹紧和保持支承件的一夹紧件以及把夹紧件偏压在支承件上的一偏压件，以及，在偏压件对夹紧件施压时，在垂直于可动体的运动方向的一横断面内，夹紧件的一部分顶在支承件上而夹紧件的另一部分被保持在主元件上。

在本发明的驱动装置中，夹紧件可以是一个不连接在可动体的主元件上的独立零件，夹紧件只是在偏压件的偏压力的作用下顶在可动体的主元件上。

在本发明的驱动装置中，夹紧件可以通过一销子连接在可动体的主元件上，这使得夹紧件能在垂直于可动体的运动方向的一平面内转动。

在本发明的驱动装置中，夹紧件相对于支承件、在与偏压件的偏压力的作用点相对的那一侧的一个位置被保持在可动体的主元件上。

在本发明的驱动装置中，销子可以相对于支承件、在与偏压件的偏压力的作用点相对的那一侧的一个位置被安装在可动体的主元件上。

在本发明的驱动装置中，销子可以在支承件与偏压件的一偏压力的作用点之间的一个位置被安装在可动体的主元件上。

在本发明的驱动装置中，偏压件可以是一个卷绕弹簧。在这种情况中，该卷绕弹簧可以是一拉伸弹簧或压缩弹簧。

在本发明的驱动装置中，支承件可以有一大致圆形的横断面，该横断面垂直于可动体的运动方向。

按照本发明的驱动装置，在偏压件对夹紧件施压时，夹紧件被保持在可动体的主元件上。这样，对于许多这类驱动装置，可使夹紧件与支承件之间的接触状态一般是均匀的，因而可使夹紧件与支承件之间的以及主元件与支承件之间的摩擦力稳定化。其结果，可以省去已往对每一个这类驱动装置需要进行的摩擦力试验过程，因而可节省劳动工时和降低成本。

由于是用卷绕弹簧作为相对于支承件偏压夹紧件的偏压件，由于卷绕弹簧的制造不必采用金属模具，所以能够以低成本生产出弹簧常数不同的各种卷绕弹簧。此外，就具有同样小的弹簧常数而言，卷绕弹簧比板弹簧容易制造，所以，可降低弹簧的拉伸力(或压缩力)的波动的影响。而且，卷绕弹簧容易被设计成具有大的弹性变形量。所以，对于设计成有足够大的弹性变形量的卷绕弹簧，可以防止在装配时由于拉伸或压缩量较大而超过其屈服点。

附图说明

下面将参照附图进一步说明本发明，各附图中，类似的标号标示类似的零件，各附图中：

图1是常规的驱动装置的侧视图；

图2是图1的驱动装置的分解立体图和立体装配图，该装置包括一个可动体；

图3A-3D是表示这种驱动装置的驱动原理的示意图；

图4是表示图2的驱动装置中的可动体的示意图；

图5是表示一个例子的示意图，在这个例子中由一个卷绕弹簧产生可动体的摩擦力；

图6是本发明的一个实施例的驱动装置中的可动体的侧视图；

图7是表示可动体的一个改型的示意图；

图8是表示可动体的另一个改型的示意图；

图9是表示可动体的再一个改型的示意图。

具体实施方式

本发明的这一实施例的驱动装置具有与图1所示的、作为传统的驱动装置之一例的驱动装置100相同的结构，只是可动体的结构有所不同。在这一实施例的驱动装置中，压电元件101的、在其伸长和缩短方向的一端用粘接剂102a固定于固定体102，以及，驱动杆103用粘接剂101a固定于压电元件101。馈电件104用导电性粘接剂连接于压电元件101，借以对压电元件101施加规定的脉冲电压。

驱动杆103是一个具圆形断面的轴件，这个轴件垂直于例如下面将描述的可动体的运动方向。但是，驱动杆103不限于此，而是可以是例如断面为椭圆形的轴件或断面为多角形的轴件。

图6表示出这一实施例的驱动装置的可动体10。支承在驱动杆103上的可动体10以预定的摩擦力接合在其上并可沿着驱动杆103移动。可动体10具有一个作为它的主元件的滑块12、一个装配在滑块12上以夹紧和保持驱动杆103的夹紧件14以及一个作为偏压件用以把夹紧件14偏压在驱动杆103上的卷绕拉伸弹簧16。一个支承着如镜头的光学器件的镜头框(未示)连接于可动体10，从而可由可动体10在驱动杆103上的运动沿直线地驱动光学器件。

用于把夹紧件14偏压在驱动杆103上的偏压件不限于卷绕弹簧，而可以是如橡胶件的其它弹性件。

滑块12上成形有一个楔形凹槽18和在该凹槽18的两侧向上伸出的两个竖直的臂部20、22，凹槽18的两个斜面上的两点与驱动杆103接触。在臂部20上成形有一个矩形断面的通孔24，该通孔形成了在臂部20的两个侧面上的两矩形孔口。该通孔24的内上表面26成形为一个从滑块12的侧面12a向凹槽18略微向上斜的倾斜表面。另一方面，竖直的臂部22由两段臂部构成，两段臂部之间的空档宽度略微大于夹紧件14的宽度。从滑块12突出一个钩挂部分13，卷绕拉伸弹簧16的一端可钩挂在该钩挂部分13上。

夹紧件14由在其中部的一折弯部分28和从该折弯部分28的两端在一条直线上或平行地向两侧延伸的两个端部30、32组成，该折弯部分28的两端面构形成如一“V”字。把夹紧件14的一个端部30插进滑块12上的通孔24，而将其另一端部32放置在构成竖直的臂部22的两段臂部之间，并把卷绕拉伸弹簧16的另一端钩挂在端部32的端头上，以形成弹簧拉力作用在其上的一个作用点。

由于夹紧件14的端部32被卷绕拉伸弹簧16施加拉力，夹紧件14的折弯部分28的内表面上的两个点被迫在垂直于可动体10的运动方向的断面内与驱动杆103接触。在这一状态，夹紧件14的端部30是被通孔24的、敞开在滑块12的侧表面12a上的矩形孔口的上边缘25约束着。这里，“约束”一词是指夹紧件14仅被保持在与滑块12上的通孔24的矩形孔口的上边缘25接触的状态，而不是指夹紧件14被连接于滑块12。这样，可以均匀地限定夹紧件14相对于驱动杆103的相对位置，因此，可使许多驱动装置中夹紧件14与驱动杆103之间的接触状态一般是均匀的。也就是说，通孔24的矩形孔口的上边缘25构成一个支点，这个支点限定着夹紧件14与驱动杆103之间的相对位置。

具有按照这一实施例的上述结构的驱动装置100的驱动原理与前面介绍的作为例子的常规的驱动装置100的相同，因此这里不作重复的说明。

在这一实施例的驱动装置中，夹紧件14的一部分与滑块12接触，其接触点起支点的作用，而这个支点限定着夹紧件14与驱动杆103之间的相对位置。所以，对于许多这类驱动装置，可使夹紧件14与驱动杆103之间的接触状态非常均匀。因此，夹紧件14与驱动杆103之间的以及滑块12与驱动杆103之间的摩擦力被稳定化了。其结果，可以省去已往对每一个这类驱动装置需要进行的摩擦力试验过程，因而可节省劳动工时和降低成本。

在这一实施例的驱动装置中，把夹紧件14压到驱动杆103上的偏压件是卷绕弹簧16。卷绕弹簧16的制造不必采用金属模具，能够以低成本生产出弹簧常数不同的各种卷绕弹簧。此外，就具有同样小的弹簧常数而言，卷绕弹簧比板弹簧容易制造，所以，可降低弹簧的拉伸力(或压缩力)的波动的影响。而且，卷绕弹簧16容易被设计成具有大的弹性变形量。所以，对于设计成有足够大的弹性变形量的卷绕弹簧16，可以防止在装配时由于拉伸或压缩量较大而超过其屈服点。

在这一实施例的驱动装置中，虽然是由卷绕拉伸弹簧16产生使夹紧件14压在驱动杆103上的偏压力，但也可以用安装在滑块12上的加工出来的一弹簧支承部分15与夹紧件14的端部32之间的一卷绕压缩弹簧17来偏压夹紧件14，如图7中所示。

在这一实施例的驱动装置中，通孔24的内上表面26是成形为从滑块12的侧面12a向凹槽18略微向上斜的一倾斜表面。但是，在把内上表面26成形为从滑块12的侧面12a向凹槽18略微向下斜的一倾斜表面的条件下或在内上表面26没有任何倾斜的条件下，也可以形成支点。也就是说，在把内上表面26成形为从滑块12的侧面12a向凹槽18略微向下斜的倾斜表面的情况中，通孔24的开向凹槽18的矩形孔口的上边缘就成为约束夹紧件14的支点。或者，内上表面26上可以有一个在侧面12a与凹槽18之间向内突出的突起，这个突起可以顶在夹紧件14的端部30上而成为支点。

另外，支点的结构也不限于用通孔24，而是可以做各种各样的改变。如图8中所示，例如，可把一个形状像圆棒的销子34连接于夹紧件14的一端30，把滑块12的竖直的臂部20成形为中间有一间隔的两段臂部，该间隔的宽度略微大于夹紧件14的宽度，以及，在两段臂部上成形出可枢转支承销子34的两端的两通孔36。用这样的结构，通过把销子34插进两通孔36，可把夹紧件14保持并连接在滑块12上，使夹紧件14可在垂直于可动体10的运动方向的平面内转动，这样，通孔36就被用作支点。

还有，在这一实施例的驱动装置中，支点和销子的位置是相对于驱动杆103在与偏压件的偏压力的作用点相对的那一侧。但是，也可以相对于驱动杆103把支点和销子的位置和偏压力的作用点放在同一侧。图9表示出一个例子，其中用于可转动地支承夹紧件14的销子34是设置在偏压力的作用点与驱动杆103之间。在这一例子中，用卷绕压缩弹簧17作为偏压件，以端部32作为弹簧力的作用点，由卷绕压缩弹簧17向上顶而使夹紧件14压在驱动杆103上。在这一情况中，可以省略夹紧件14的一端30。

在这一驱动装置的驱动原理中，在随驱动杆103慢速运动可动体10随驱动杆103一起移动、而当驱动杆103快速运动则会导致可动体10在驱动杆103上滑动而完全停止在刚提到的移动后的一位置不动的情况下，可动体10能最有效地相对于驱动杆103迅速移动。但是本发明不限于这样的情况。也就是说，在驱动杆103慢速运动、可动体10相对于驱动杆103沿着一方向略微滑动一距离A以及在驱动杆103快速运动、可动体10相对于驱动杆103沿着一相反的方向较快地滑动一距离B、且如果距离B大于A的情况下，可动体10因此能以一比较不有效的方式在驱动杆103上移动。

尽管已经举例参照附图充分地说明了本发明，但是应该注意到：对于熟悉本技术领域的人，各种改变和变型是很明显的。所以，凡是没有偏离本发明的范围的改变和变型都将被认为被本发明涵盖。

Claims (10)

1.一种驱动装置，包括：

一机电变送器，它能因施加于它的电压而伸长和缩短；以及

一支承件，它可滑动地支承着一可动体并且能随连接于它的所述机电变送器一起位移，随着所述机电变送器的伸长和缩短所述可动体沿着所述支承件从动，其中

所述可动体具有一主元件、一装配在所述主元件上以夹紧和保持所述支承件的夹紧件以及一将所述夹紧件朝所述支承件偏压的偏压件，并且，在所述夹紧件被所述偏压件偏压时，在垂直于所述可动体的运动方向的一横断面内，所述夹紧件的一部分顶在所述支承件上而所述夹紧件的另一部分作为限定所述夹紧件与所述支承件之间的相对位置的支点被保持在所述主元件上。

2.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述夹紧件是一不连接在所述可动体的主元件上的独立零件，它只在所述偏压件的偏压力的作用下顶在所述可动体的主元件上。

3.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述夹紧件是通过一销子连接在所述可动体的主元件上，以使所述夹紧件能在垂直于所述可动体的运动方向的一平面内转动。

4.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述夹紧件是在相对于所述支承件、与所述偏压件的偏压力的作用点相对的那一侧的一个位置被保持在所述可动体的主元件上。

5.如权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，所述销子是在相对于所述支承件、与所述偏压件的偏压力的作用点相对的那一侧的一个位置被安装在所述可动体的主元件上。

6.如权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，所述销子在所述支承件与所述偏压件的偏压力的作用点之间的一个位置被安装在所述可动体的主元件上。

7.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述偏压件是一卷绕弹簧。

8.如权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，所述卷绕弹簧是一拉伸弹簧。

9.如权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，所述卷绕弹簧是一压缩弹簧。

10.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述支承件有一大致圆形的横断面，该横断面垂直于所述可动体的运动方向。

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