CN1913327A - 驱动器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种驱动器，通过使固定在机电转换元件的伸缩方向的端面的驱动摩擦部件、和滑动接触在该驱动摩擦部件的滑动接触部件面接触，能够进行稳定的驱动控制。驱动器(34)具备，压电元件(42)、驱动轴(44)、连接块(46)、第一滑动接触部件(52)和第二滑动接触部件(54)，该驱动轴(44)安装于压电元件(42)的伸缩方向的端面(42A)，该连接块(46)卡合于驱动轴(44)，该第一滑动接触部件(52)和第二滑动接触部件(54)被支撑于连接块(46)而滑动接触在驱动轴(44)。第一滑动接触部件(52)、第二滑动接触部件(54)和驱动轴(44)被构成为面接触。
Description
技术区域
本发明涉及一种驱动器(actuator)，尤其是涉及搭载于数码相机或便携式电话等小型精密设备上，驱动变焦透镜的驱动器。
背景技术
作为数码相机等透镜部的驱动装置有，使用压电元件的驱动器。例如专利文献1的驱动器，在压电元件的一方侧固定有驱动轴，压电元件的另一方侧固定在装置主体上。在驱动轴上，滑动自如地支撑有镜筒，该镜筒利用板簧的推顶力摩擦卡合于驱动轴。对压电元件施加形成为大致锯齿状的波形的驱动脉冲，压电元件在伸长方向和收缩方向以不同的速度变形。例如，若压电元件缓慢地变形，镜筒则与驱动轴一同移动。相反的，若压电元件快速地变形，镜筒则由其重量的惯性停止在相同位置上。因此，通过对压电元件反复施加形成为大致锯齿状的波形的驱动脉冲，可以使镜筒以细小的间距间歇地移动。
【专利文献1】日本专利第2633066号
但是，以往的驱动器，被驱动部件和驱动摩擦部件的摩擦力不稳定，因此存在不能以稳定的速度、推力将被驱动部件移动的问题。
而且，以往的驱动器，被驱动部件和驱动摩擦部件的接触面积小，因此存在难以得到被驱动部件的充分的推力的问题。
发明内容
本发明是鉴于以上的事实而提出的，其目的在于提供一种能够进行稳定的驱动控制的驱动器。
技术方案1所述的发明为了达到上述目的，一种驱动器，其具备：机电转换元件；安装于该机电转换元件的伸缩方向的一方侧的驱动摩擦部件；卡合于该驱动摩擦部件的被驱动部件；支撑于该被驱动部件而与上述驱动摩擦部件滑动接触的滑动接触部件，其特征在于，上述滑动接触部件和上述驱动摩擦部件进行面接触。
根据技术方案1的发明，由于滑动接触部件和驱动摩擦部件进行面接触，所以，可以稳定地得到两者之间的滑动接触阻力。因此，根据技术方案1的发明，可以稳定地驱动控制被驱动部件。
而且，根据技术方案1的发明，由于使滑动接触部件和驱动摩擦部件面接触，所以，可以确保充分的摩擦力。因此，根据技术方案1的发明，可以充分地确保被驱动部件的推力。
技术方案2所述的发明，如技术方案1的发明，其特征在于，上述滑动接触部件与推顶机构形成为一体，该推顶机构安装于上述被驱动部件，向卡合该被驱动部件和上述驱动摩擦部件的方向推顶。
技术方案3所述的发明，如技术方案1或2的发明，其特征在于，上述驱动摩擦部件形成为四角柱状。
技术方案4所述的发明，如技术方案1～3中任一项的发明，其特征在于，上述滑动接触部件，配置于上述驱动摩擦部件的两侧。
技术方案5所述的发明，如技术方案1～4中任一项的发明，其特征在于，上述被驱动部件上安装有变焦透镜的保持框架。
根据有关本发明的驱动器，由于滑动接触部件和驱动摩擦部件面接触，所以，可以充分地确保被驱动部件的推力，同时，可以进行稳定的驱动控制。
附图说明
图1是表示适用有关本发明的驱动器的透镜装置的立体图；
图2是表示图1的透镜装置的内部构成的立体图；
图3是从与图2不同方向观察的透镜装置的立体图；
图4是表示驱动器的构成的立体图；
图5是表示驱动轴和连接块的连接部分的截面图；
图6是表示对压电元件施加的电压的驱动脉冲的例的图；
图7是表示与图5不同构成的连接部分的截面图；
图8是表示与图5不同构成的连接部分的截面图。
具体实施方式
以下，根据附图详细说明有关本发明的驱动器的最佳实施方式。
图1是表示适用有关本发明的驱动器的透镜装置10的立体图，图2、图3是表示其内部构成的立体图。
如图1所示，透镜装置10具有形成为大致矩形状的主体12，该主体12的内部，具备图2、图3所示的变焦透镜(组)14、16。变焦透镜(组)14、16一方为变倍透镜，另一方为校正透镜。而且，变焦透镜(组)14、16，分别保持于保持框架18、20。该保持框架18、20被两根导向轴22、24滑动接触自如地支撑于光轴P方向上。两根导向轴22、24，配置在主体12内的对角位置上，而且，与光轴P平行，并且，固定于主体12。
保持框架18，具备导向部26和卡合部28。该导向部26具有插通导向轴22的插通孔26A，该卡合部28具有卡合导向轴24的U状的槽28A。由此，保持框架18被两根导向轴22、24引导，并且，变焦透镜(组)14移动自如地支撑于光轴P方向上。同样，变焦透镜16的保持框架20，具备导向部30和卡合部32。该导向部30具有插通导向轴24的插通孔(未图示)，该卡合部32具有卡合导向轴22的U状的槽32A。由此，保持框架20被两根导向轴22、24引导，变焦透镜(组)16移动自如地支撑于光轴P方向上。
变焦透镜(组)14、16分别被驱动器34、36沿光轴P方向驱动。驱动器34和驱动器36配置于与主体12相对的面。具体而言，在图1的主体12的上面配置变焦透镜(组)14用的驱动器34，在主体12的下面配置变焦透镜(组)16用的驱动器36。以下，关于驱动器34进行说明，驱动器36也同样构成。
尚且，图1～3的符号72、74是检测保持框架18或保持框架20的位置的位置检测装置。位置检测装置72为反射型光遮断器，配置在与保持框架18(或者保持框架20)形成为一体的板状的反射部78相对面，并嵌入于主体12(参照图1)的开口部12A而固定。在反射部78，沿驱动方向以一定间隔配置有多个反射体(未图示)。因此，从位置检测装置72投光至反射部78，受到其反射光，并通过检测光量的变化，可以检测出反射部78(即保持框架18、20)的移动量。另一方面，位置检测装置74，具有投光部74A和受光部74B，在该投光部74A和受光部74B之间，可插拔与保持框架18(或者保持框架20)形成为一体的板状的遮光部76。因此，通过遮光部76插入于发光部74A和受光部74B之间而使受光部74B的光量发生变化，可以检测出遮光部76(即保持框架18、20)已移动到规定的位置上。如此，通过用位置检测装置74检测保持框架18、20的基准位置，用位置检测装置72检测保持框架18、20的移动量，可以正确地求出保持框架18、20的位置。驱动器34、36，根据位置检测装置72、74的测定值被驱动控制。
图4表示驱动器34的构成的立体图。如同图表示，驱动器34主要由以下构成：固定框架40、压电元件(相当于机电转换元件)42、驱动轴(相当于驱动摩擦部件)44、连接块(相当于被驱动部件)46、安装金属件48，固定框架40固定于图1的透镜装置10的主体12。
压电元件42形成为层叠于透镜装置10的光轴P方向(以下称驱动方向)上，通过施加电压，沿驱动方向变形(伸缩)。因此，压电元件42，通过施加电压，长度方向的端面42A、42B沿驱动方向变位。
压电元件42的端面42A、42B中，在一方侧的端面42A固定驱动轴44的基端，在另一方侧的端面42B粘接并固定由软性材料而成的锤部件58。
锤部件58，通过对端面42B赋予负荷，防止端面42B比端面42A做更大的变位。从而，作为锤部件58，比驱动轴44更重的物体为佳。而且，锤部件58使用杨氏模量比压电元件42及驱动轴44小的材料，例如由300MPa以下的材质构成。例如，锤部件58由聚氨酯橡胶或氨基甲酸乙酯树脂等构成，在该橡胶或树脂混合增大比重的钨等金属粉末而制造出的。为了小型化，锤部件58的比重越高越好，例如设定为8～12左右。
锤部件58，压电元件42的相反侧粘接在安装金属件48。安装金属件48，通过弯曲薄的金属板而形成为“コ”状，在其两端的弯曲部分形成有开口部48B。安装金属件48，通过将该开口部48B嵌合在固定框架40的突起部40B，而安装于固定框架40。由此，压电元件42，经由锤部件58、安装金属件48，而支撑于固定框架40。
如此受支撑的压电元件42，又被支撑为能够使端面42B沿驱动方向变位。即、通过软性的锤部件58的膨胀、收缩或安装金属件48的弯曲，压电元件42的端面42B能够沿驱动方向变位。
另一方面，固定于压电元件42的端面42A的驱动轴44，形成为四角柱状，配置成使其中心轴成为驱动方向。该驱动轴44，插通在形成于固定框架40的2个孔40A、40A而被引导，并沿中心轴方向滑动自如地被支撑。驱动轴44的材质使用，强固地复合石墨结晶的石墨结晶复合体，例如碳石墨材料。
如图4所示，驱动轴44上卡合有连接块46。连接块46，连接于上述变焦透镜14的保持框架18，并与保持框架18一同滑动自如地支撑于光轴P方向(驱动方向)上。而且，连接块46形成为矩形状，在其4个各角部设置有向上方突出的突出部46A、46A……。
图5是连接块46和驱动轴44的连接部分的截面图。如该图所示，在连接块46和驱动轴44的连接部分上，设有第1滑动接触部件52和第2滑动接触部件54。第1滑动接触部件52配置于驱动轴44的上侧，第2滑动接触部件54配置于驱动轴44的下侧。该第1滑动接触部件52及第2滑动接触部件54为，以便稳定地得到连接块46和驱动轴44的摩擦力而设置的部件，例如由不锈钢构成。
第1滑动接触部件52和第2滑动接触部件54形成为平板状，第2滑动接触部件固定于连接块46。第1滑动接触部件52，对应于连接块46的突出部46A、46A……而切出各角部，并且，将第1滑动接触部件52配置在被突出部46A、46A……包围的区域内。
在连接块46安装有压紧弹簧56。压紧弹簧56，通过弯曲金属板而构成，通过将钩56A卡在连接块46的下部而被安装在连接块46。而且，压紧弹簧56，具有配置于第1滑动接触部件52的上侧的按压部56B，并构成为用该按压部56B向下方推顶第1滑动接触部件52。由此，驱动轴44成为，被第1滑动接触部件52和第2滑动接触部件54夹压的状态，连接块46经由第1滑动接触部件52及第2滑动接触部件54摩擦卡合于驱动轴44。此时，对于形成为四角柱状的驱动轴44，第1滑动接触部件52和第2滑动接触部件54进行面接触。
尚且，连接块46和驱动轴44的摩擦力被设定为，对压电元件42施加电压变化缓慢的驱动脉冲时，摩擦力比其驱动力大，而且，对压电元件42施加电压变化急剧的驱动脉冲时，摩擦力比其驱动力小。此时，摩擦力(滑动接触阻力)为10gf以上30gf以下为佳，15gf以上25gf以下为更佳。
在上述的压电元件42，施加图6(A)、图6(B)所示的驱动脉冲的电压。图6(A)为，左向移动图4的连接块46时的驱动脉冲，图6(B)为，右向移动图4的连接块46时的驱动脉冲。
图6(A)时，对压电元件42施加大致锯齿状的驱动脉冲，该大致锯齿状的驱动脉冲，从时刻α1至时刻α2平缓地上升，在时刻α3急剧下降。因此，在时刻α1至时刻α2，压电元件42缓慢地伸长。此时，因驱动轴44以缓慢的速度移动，所以连接块46与驱动轴44一同移动。而可以左向移动图4的连接块46。在时刻α3，压电元件42急剧收缩，而驱动轴44右向移动。此时，因驱动轴44急剧移动，所以连接块46由于惯性而停止在其位置，只有驱动轴44移动。因此，通过反复施加图6(A)所示的锯齿状的驱动脉冲，图4的连接块46反复左向的移动和停止，而可以左向移动。
图6(B)时，对压电元件42施加大致锯齿状的驱动脉冲，该大致锯齿状的驱动脉冲，从时刻β1至时刻β2平缓地下降，在时刻β3急剧上升。因此，在时刻β1至时刻β2，压电元件42缓慢地收缩。此时，因驱动轴44缓慢地变位，所以连接块46与驱动轴44一同移动。而可以右向移动图4的连接块46。在时刻β3，压电元件42急剧伸长，而驱动轴44左向移动。此时，因驱动轴44急剧移动，所以连接块46由于惯性而停止在其位置，只有驱动轴44移动。因此，通过反复施加图6(B)所示的锯齿状的驱动脉冲，图4的连接块46反复右向的移动和停止，而可以右向移动。
接着，说明有关如上述构成的驱动器34的作用。
驱动器34，因为驱动轴44形成为四角柱状，第1滑动接触部件52、第2滑动接触部件54形成为平板状，所以，被压紧弹簧56推顶的第1滑动接触部件52、第2滑动接触部件54，面接触于驱动轴44。因此，驱动轴44和第1滑动接触部件52、第2滑动接触部件54之间确保充分的摩擦力。因此，若在此状态下对压电元件42以脉冲状施加电压并使连接块46沿着驱动轴44移动，可以以充分的推力使连接块46移动。
如此本实施方式的驱动器34，由于使驱动轴44和第1滑动接触部件52、第2滑动接触部件54面接触，所以可以获得充分的摩擦力，并可以以充分的推力使连接块46移动。
而且，根据本实施方式的驱动器34，由于使驱动轴44和第1滑动接触部件52、第2滑动接触部件54面接触，所以，使连接块46沿着驱动轴44移动时，可以抑制驱动轴44和第1滑动接触部件52、第2滑动接触部件54的滑动接触阻力变化。因此，根据本实施方式，可以进行连接块46的稳定的驱动控制。
尚且，上述的实施方式，将驱动轴44形成为四角柱状，将第1滑动接触部件52、第2滑动接触部件54形成为平板状，但是，驱动轴44、第1滑动接触部件52和第2滑动接触部件54的形状不限定于此，只要形成为使驱动轴44和第1滑动接触部件52、第2滑动接触部件54面接触即可。因此，驱动轴44是六角柱状或八角柱状等多角柱状也可。而且，如图7所示，将驱动轴44形成为圆柱状，同时，将第1滑动接触部件52、第2滑动接触部件54形成为圆弧状，并在曲面使驱动轴44和第1滑动接触部件52、第2滑动接触部件54面接触也可。
而且，根据本实施方式，另设置了第1滑动接触部件52、第2滑动接触部件54，但是，一体地形成在作为推顶机构的压紧弹簧56上也可。例如，如图8所示，将第一滑动接触部55B和第二滑动接触部55C一体地形成在压紧弹簧55上，用该第一滑动接触部55B和第二滑动接触部55C夹持驱动轴44也可。通过如此在压紧弹簧55上设置第一滑动接触部55B和第二滑动接触部55C，不但可以减少部件件数，而且可以提高组装性。
而且，根据本实施方式，经由第2滑动接触部件54使连接块46滑动接触在驱动轴44，但是，使连接块46和驱动轴44直接滑动接触也可。
另外，本发明中的锤部件58的材质，不限于上述的软性材料，也可以使用硬性材料，但是，使用软性材料有以下的好处。即，若使用由软性材料而成的锤部件58，由压电元件42、驱动摩擦部件44、及锤部件58而成的系统的共振频率会变低。共振频率变低，则减少由压电元件42、驱动轴44、及锤部件58的构成的不匀的影响，而可以获得稳定的驱动力。而且，通过共振频率f0变低，驱动频率f可容易地设定于f≥21/2·f0的防振范围，共振的影响减少而可以获得稳定的驱动力。由此，压电元件42的伸缩的驱动力，可靠地传递到被驱动部件，而可以准确地沿压电元件42的伸缩方向移动被驱动部件。并且，因共振频率f0变小而由共振的影响减少，所以，可以任意选择驱动器的支撑位置或支撑方法，例如，可以在压电元件42的端面42A或侧面、驱动轴44的侧面或端面支撑驱动器。
Claims (5)
1.一种驱动器，其具备：机电转换元件、安装于该机电转换元件的伸缩方向的一方侧的驱动摩擦部件、卡合于该驱动摩擦部件的被驱动部件、和支撑于该被驱动部件而与所述驱动摩擦部件滑动接触的滑动接触部件，其特征在于：
上述滑动接触部件和上述驱动摩擦部件进行面接触。
2.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，上述滑动接触部件与推顶机构形成为一体，该推顶机构被安装于上述被驱动部件，并向使上述被驱动部件和上述驱动摩擦部件卡合的方向推顶。
3.根据权利要求1或2所述的驱动器，其特征在于，上述驱动摩擦部件形成为四角柱状。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的驱动器，其特征在于，上述滑动接触部件，被配置于上述驱动摩擦部件的两侧。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的驱动器，其特征在于，上述被驱动部件上安装变焦透镜的保持框架。
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Open date: 20070214 |