CN1941595A - 驱动器 - Google Patents
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Abstract
提供一种能够可靠地得到被驱动构件的充分的推进力，且能够在驱动方向上小型化的驱动器。驱动器(10)具备：压电元件(12)；驱动轴(14)，其安装于压电元件(12)的端面(12A)，并且与被驱动构件(16)摩擦卡合；和锤构件(18)，其安装于压电元件(12)的端面(12B)。锤构件(18)的至少一部分配置于比压电元件(12)的端面(12B)更靠近端面(12A)侧的位置。
Description
技术领域
本发明涉及驱动器，尤其涉及对数码相机或附带相机的便携式电话机等的透镜进行驱动的驱动器。
背景技术
作为数码相机等的透镜部的驱动装置，公知的有使用了压电元件的驱动器。例如专利文献1的驱动器由压电元件、驱动构件及台座构成。在所述压电元件的伸缩方向的一方的端面固定驱动构件，该驱动构件与被驱动构件摩擦卡合。另外，在压电元件的伸缩方向的另一方的端面固定台座。该台座具有作为惯性体的锤的功能，以这样的结构对所述压电元件外加脉冲状的电压，压电元件的伸展方向和收缩方向的运动通过台座的惯性作用传递到驱动构件。在压电元件以较慢的速度变形的情况下，被驱动构件与驱动构件一同移动，在压电元件以较快的速度变形的情况下，被驱动构件因其质量的惯性而停止在相同的位置。因此通过反复外加脉冲状的电压，能够使被驱动构件以细小的节距间歇地移动。
这种结构的驱动器产生所谓的在台座、压电元件、驱动构件之间共振的问题。另外，为了在与主体的安装时不产生共振的影响，专利文献1提供了一种驱动器，即通过用橡胶系胶粘剂将台座固定于主体，而在主体上弹性地支承驱动器。但是，这样的驱动方式很难控制台座、压电元件和驱动构件之间的结构偏差。
若利用这样的共振，则有所谓的驱动构件的移动量增加的优点。例如，在专利文献2中记载了利用了该共振的驱动器。根据该驱动器，通过对应于共振时的压电元件的变位来外加脉冲状的电压，增大了被驱动构件的变位量。
专利文献1：日本特开2002-142470号公报
专利文献2：日本特许第3171187号公报
但是，就专利文献1、2的驱动器而言，由于压电元件、驱动构件、台座(或支承构件)在驱动方向上并列配置，因此在驱动方向上变大，尤其在使用了较大的台座的情况下存在所谓的驱动器大型化的问题，从而要求可小型化的驱动器。
另外，就专利文献1、2的驱动器而言，由于利用了在由压电元件、驱动构件及台座构成的驱动器的内部产生的共振状态，因此受到共振导致的不良影响，从而产生所谓的驱动构件也在压电元件的伸缩方向以外变位的问题。例如，如图7(A)、图7(B)所示，驱动构件2受到所述共振的影响，从而产生所谓的在压电元件的伸缩方向以外变位的问题。因此，由压电元件1的伸缩产生的驱动力并未正确地传递到被驱动构件3，从而难以使被驱动构件3沿压电元件1的伸缩方向正确移动。尤其，若为了增加被驱动构件3的推进力而增加台座(锤构件)，则容易产生共振，从而要求不易产生共振的结构的驱动器。
发明内容
本发明正是鉴于这种情况而作出的，其目的在于提供一种能够可靠地得到被驱动构件的充分的推进力，且能够在驱动方向上小型化的驱动器。
为了达到所述目的，第一技术方案提供一种驱动器，其具备：机电变换元件；驱动摩擦构件，其安装于该机电变换元件的伸缩方向的一方侧，并且与被驱动构件摩擦卡合；和锤构件，其安装于所述机电变换元件的伸缩方向的另一方侧，该驱动器的特征在于，所述锤构件的至少一部分配置于比所述机电变换元件的另一方侧的端面更靠近所述一方侧的位置。
根据第一技术方案，由于锤构件的至少一部分配置于比机电变换元件的另一方侧的端面更靠近一方侧的位置，因此能够在驱动方向(即机电变换元件的伸缩方向)上小型化。
另外，根据第一技术方案，能够在不使驱动器在驱动方向上大型化的情况下增大变大锤构件，能够确保被驱动构件的充分的推进力。
第二技术方案的驱动器，在第一技术方案中，其特征在于，在所述机电变换元件的另一方侧的端面安装有连结构件，在该连结构件安装有所述锤构件。
根据第二技术方案，由于锤构件经由连结构件安装于机电变换元件的另一方侧的端面，因此锤构件的配置自由度提高，能够使驱动器进一步小型化。
第三技术方案的驱动器，在第一技术方案或第二技术方案中，其特征在于，所述锤构件形成为筒状，且在该锤构件的内侧配置有所述机电变换元件的至少一部分。
根据第三技术方案，由于锤构件形成为筒状，因此能够使驱动器更加小型化。
(发明效果)
根据本发明的驱动器，由于将锤构件的至少一部分配置于比机电变换元件的端面更靠近内侧的位置，因此能够在驱动方向上使驱动器小型化。
附图说明
图1是表示本发明的驱动器的实施方式的剖面图；
图2是外加在压电元件上的驱动脉冲的波形图；
图3是表示支承方法与图1不同的驱动器的剖面图；
图4是表示支承方法与图1不同的驱动器的剖面图；
图5是表示支承方法与图1不同的驱动器的剖面图；
图6是表示支承方法与图1不同的驱动器的剖面图；
图7是说明现有的驱动器的不良情况的说明图。
图中：10-驱动器；12-压电元件；14-驱动轴；16-被驱动构件；18-锤构件；22-连结构件；24-固定框。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的驱动器的优选实施方式进行详细说明。图1是表示本发明的驱动器的结构图。
如图1所示，驱动器10主要由压电元件(相当于机电变换元件)12、驱动轴(相当于驱动摩擦构件)14、被驱动构件16及锤构件18构成。
压电元件12构成为，在箭头方向上叠层而形成为长方体状，并通过外加电压而在叠层方向上变形(伸缩)。从而，压电元件12的长度方向的端面12A、12B变位。
在压电元件12的端面12A、12B中，在一方的端面12A固定有驱动轴14的基端。驱动轴14例如形成为圆柱状，且其轴在箭头方向(即，压电元件的伸缩方向)上配置。驱动轴14的材质可以使用牢固地复合了石墨结晶的石墨结晶复合体，例如碳石墨。还有，驱动轴14的形状并不限定于圆柱状，也可为棱柱状。
被驱动构件16是与透镜框(未图示)连结的构件，通过规定的摩擦力与驱动轴14卡合，且沿着驱动轴滑动自如地被支承。被驱动构件16和驱动轴14之间的摩擦力设定为，在对压电元件12外加变化平缓的电压时，静摩擦力比其驱动力大，且，在对压电元件12外加变化急剧的电压时，静摩擦力比其驱动力小。
锤构件18形成为矩形的筒状，并形成有大于压电元件12的剖面的矩形的孔18A。在将锤构件18插穿于该孔18的状态下，锤构件18的基端侧的面18B通过胶粘剂固定于板状的连结构件22，该连结构件22通过弹性的胶粘剂固定于压电元件12的端面12B。由此，锤构件18经由连结构件22安装于压电元件12的端面12B，锤构件18配置于比压电元件12的端面12B更靠近端面12A侧的位置。
锤构件18通过对压电元件12的端面12B赋予负荷而防止端面12B比端面12A更大地变位，从而锤构件18优选重量比驱动轴14大。例如，在驱动轴14为8mg、压电元件12为32mg的情况下，使用32mg的锤构件。
另外，锤构件18由软性材料形成。锤构件18的材质使用杨氏模量比压电元件12及驱动轴14小的材料。优选锤构件18的杨氏模量为1GPa以下，更优选为300MPa以下。这样的锤构件18通过在橡胶等弹性体中混合比重较大的金属粉而形成，例如通过在聚氨酯橡胶或氨基甲酸乙酯树脂中混合钨粉末而制造。为了使装置小型化，锤构件18的比重优选尽可能高，例如设定为8～12左右。
锤构件18的前端部的面18C通过胶粘剂固定于固定框24。由此，由锤构件18、连结构件22、压电元件12及驱动轴14构成的驱动器支承于固定框24中。固定框24是安装于便携式电话等的主体(未图示)的构件，具备2个贯通孔24A、24A。贯通孔24A、24A的直径形成为比驱动轴14稍微大，通过将驱动轴14插穿于贯通孔24A、24A，驱动轴14在箭头方向上滑动自如地被支承。
所述的压电元件12与未图示的驱动脉冲供给装置电连结，通过该驱动脉冲供给装置外加如图2(A)、图2(B)所示波形的电压。
图2(A)、图2(B)是表示对压电元件12外加的脉冲波形的一例的图。图2(A)是在箭头的左方向上移动图1的被驱动构件16时的脉冲波形，图2(B)是在箭头的右方向上移动图1的被驱动构件16时的脉冲波形。
在图2(A)的情况下，对压电元件12外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，从时刻α1至时刻α2，压电元件12平缓地伸长。此时，因为驱动轴44以平缓的速度移动，所以被驱动构件16与驱动轴14一同移动。由此，可以在图1的左方向上移动被驱动构件16。在时刻α3，因为压电元件12急剧收缩，所以驱动轴14在图1的右方向上移动。此时，因为驱动轴14急剧移动，所以被驱动构件16因惯性而保持停止在其位置的状态，只有驱动轴14移动。因此，通过反复外加如图2(A)所示的锯齿状的驱动脉冲，图1的被驱动构件16反复进行向左方向的移动和停止，所以可以向左方向移动。
在图2(B)的情况下，对压电元件12外加大致锯齿状的驱动脉冲，该大致锯齿状的驱动脉冲在时刻β1急剧上升，从时刻β2至时刻β3平缓地下降。因此，在时刻β1，压电元件12急剧伸长，驱动轴14在图1的左方向上移动。此时，因为驱动轴14急剧移动，所以被驱动构件16因惯性而保持停止在其位置的状态，只有驱动轴14移动。从时刻β2至时刻β3，压电元件12平缓地收缩。此时，因为驱动轴14平缓地变位，所以被驱动构件16与驱动轴14一同移动。由此，可以在图1的右方向上移动被驱动构件16。因此，通过反复外加如图2(B)所示的锯齿状的驱动脉冲，图1的被驱动构件16反复进行向右方向的移动和停止，所以可以向右方向移动。
通过如上所述构成的实施方式的驱动器10，由于锤构件18配置于比压电元件12的端面12B更靠近端面12A侧的位置，所以与如图7所示的现有装置(即，压电元件1、驱动轴2、台座在驱动方向上并列的情况)相比，能够在驱动方向上小型化。
另外，本实施方式的驱动器10，由于作为锤构件18使用了软性材料，因此能够抑制在驱动器10自身的所产生的共振。即，在使用了由软性材料构成的锤构件18的情况下，由压电元件12、驱动轴14及锤构件18构成的系统的共振频率变低。具体而言，能够使将压电元件12和驱动轴14作为质量、将锤构件18作为弹性体的一等效自由系统的共振频率f0大幅降低。通过共振频率f0降低，驱动频率f容易设定于f≥21/2·f0的防振区域，从而共振的影响减少。因而，能够防止如图7(A)、图7(B)所示的、在将锤构件18由硬性材料构成的情况下产生的、压电元件12的伸缩方向以外的振动。由此，驱动轴14在压电元件12的伸缩方向上变位，所以通过压电元件12的伸缩而产生的驱动力正确地传递到被驱动构件，能够在压电元件12的伸缩方向上正确地驱动控制被驱动构件16。另外，通过共振频率f0降低，因压电元件12、驱动轴14、及锤构件18的结构偏差而导致的影响减小，从而能够得到稳定的驱动力。
由于这样通过使用软性的锤构件18，来抑制在驱动器10内部的共振，因此即使在使用了较大的锤构件18的情况下共振的影响也减小，从而能够更正确地移动被驱动构件16。
此外，在所述的实施方式中，将锤构件18整体配置于比压电元件12的端面12B更靠近端面12A侧的位置，但并不限定于此，也可以只将锤构件18的一部分配置于比端面12B更靠近端面12A侧的位置。
另外，在所述的实施方式中，将锤构件18由前端侧的面18C固定于固定框24，但并不限定于此，也可以如图3所示由锤构件18的外侧面18D固定于固定框24。在这种情况下，只要通过弹性的胶粘剂30填充锤构件18的外侧面18D和固定框24之间的间隙。
此外，在所述实施方式中，由锤构件18侧支承驱动器10，但驱动器10的支承方法并不限定于此，例如，如图4所示，也可以由压电元件12的端面12A侧支承。图4所示的驱动器101在压电元件12的端面12A固定有支承构件32。在该支承构件32形成有孔32A，并且驱动轴24插穿于该孔32A。另外，支承构件32在与固定框24的台阶部24B抵接的状态下由胶粘剂固定。
如上所述被支承的驱动器10在接近于中空吊设的状态下被支承。从而，振动不易在驱动器10和固定框24之间传递，共振影响变小，因此能够正确地移动被驱动构件16。
此外，在图4的固定框24的两端部安装有保护板26、34。保护板26形成为板状，且在与驱动轴14的前端面接触的状态下由两面带(tape)28安装于固定框24。保护板34由金属或树脂等形成为“コ”状，且在与锤构件18非接触的状态下被安装。通过将这些保护板26、34安装于固定框24来加强驱动器10，从而在受到下落等冲击时能够防止损伤。保护板26也可以与驱动轴14非接触地安装。另外，保护板34也可以在与锤构件18接触的状态下安装。
图5是表示驱动器10的其他支承方法的结构图。如该图所示的驱动器10在由一对支承板40、42沿压电元件12的伸缩方向从两侧按压的状态下被支承。支承板40由薄金属板形成为“コ”状，且在按压了锤构件18的状态下安装于固定框24。支承板42由薄金属板构成，且在按压了驱动轴14的前端面的状态下由胶粘剂44固定于固定框24。
若支承如上所述构成的驱动器10，则驱动器10在接近于在内部悬浮的状态下被支承。以这种状态被支承的驱动器10，由于没有与固定框24的固定部分，所以振动不易在驱动器10和固定框24之间传递，从而在驱动器10和固定框24之间不易产生共振。从而，由于被支承为因共振而导致的影响减小，因此能够正确地移动被驱动构件16。尤其，在锤构件18由软性材料构成的情况下，如上所述由于在驱动器10的内部不易产生振动，因此通过如上所述夹压支承，能够将驱动器10保持为无共振的状态。
另外，也可以如图6所示支承驱动器10。图6的驱动器10在由一对支承构件36、36从两侧按压压电元件12的侧面的状态下被支承。支承构件36、36由金属、树脂或橡胶等构成，且安装于固定框24。此外，也可以由弹性的胶粘剂粘接支承构件36、36的前端和压电元件12的侧面之间。另外，也可以不使用一对支承构件36、36而使用筒状的支承构件，在整周按压压电元件12的侧面而支承。
由于如上所述被支承的驱动器10由一对支承构件36、36从两侧按压压电元件12的侧面而支承，因此驱动器10在接近于在内部悬浮的状态下被支承。从而，振动不易在驱动器10和固定框24之间传递，驱动器10受到的共振影响减小，因此能够正确地移动被驱动构件16。
此外，在所述的实施方式中，使用了由软性材料构成的锤构件18，但并不限定于此，也可以使用由硬性材料构成的锤构件。在这种情况下通过如上所述支承驱动器10，也能够减小共振的影响，从而能够正确地移动被驱动构件16。
另外，在所述的实施方式中，将锤构件18形成为筒状，但并不限定于此，也可以将锤构件18分割为多个而安装。
此外，作为本发明的驱动器10的用途，例如能够适用于数码相机或便携式电话等小型精密设备。尤其，便携式电话需要用3V以下的低电压驱动，但通过使用本发明的驱动器10，能够以20kHz左右的高频驱动，且能够以2mm/s以上高速度移动被驱动构件16。从而，即使是需要移动10mm左右的变焦透镜，也能够使之迅速移动。另外，作为本发明的驱动器10的用途，并不限定于移动聚焦透镜或变焦透镜等移动透镜的用途，也可以用于移动CCD的用途等。
Claims (3)
1.一种驱动器，其具备：机电变换元件；驱动摩擦构件，其安装于该机电变换元件的伸缩方向的一方侧，并且与被驱动构件摩擦卡合；和锤构件，其安装于所述机电变换元件的伸缩方向的另一方侧，该驱动器的特征在于，
所述锤构件的至少一部分配置于比所述机电变换元件的另一方侧的端面更靠近所述一方侧的位置。
2.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，
在所述机电变换元件的另一方侧安装有连结构件，在该连结构件安装有所述锤构件。
3.根据权利要求1或2所述的驱动器，其特征在于，
所述锤构件形成为筒状，且在该锤构件的内侧配置有所述机电变换元件的至少一部分。
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