【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２部品の間に微小なクリアランスをもって組み立てることを必要とするアクチュエータの組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、小型撮像装置における焦点調節のために用いられる例えば静電アクチュエータでは、固定子電極と可動子とをそれぞれ精度よく形成し、その後で可動子を固定子電極間に挿入することにより組み立てられる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２９３１８０９号（第３−４頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
小型のアクチュエータの場合、固定子電極と可動子との間のクリアランスは、５μｍ程度と極めて微小に設定されているので、固定子電極及び可動子の寸法公差を厳しく管理することが要求される。しかし、ある一定レベルを超えるクリアランスになると、寸法に要求される公差が事実上量産不可能な公差範囲となってしまう問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、組立段階でクリアランスを管理することにより、部品段階での寸法公差の管理を軽減し、組立状態で必要とされるクリアランスを確実に確保することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のアクチュエータの組立方法は、可動子と、固定子電極板と、前記可動子を挿置可能であるとともに前記固定子電極板が挿入可能な開口が設けてある固定子枠体とを具備している。前記固定子枠体内に前記可動子を挿置し、その後に、前記固定子電極板を前記開口から前記固定子枠体内に挿入して前記可動子に当接させ、この位置を基準として前記固定子電極板を所定のクリアランスに対応する距離だけ前記可動子から離間させ、当該離間位置にて前記固定子電極板を前記固定子枠体に固定することを特徴としている。この組立方法により、組立段階でクリアランスを管理し、部品の製造段階での寸法公差の管理が軽減でき、必要なクリアランスを確実に確保できる。
【０００７】
また、エアチャックと、前記エアチャックを駆動するエアチャック駆動部とを有するエアチャック装置を備え、前記固定子電極板を前記エアチャックに吸着保持し、この保持状態にて前記エアチャック駆動部により前記エアチャックを駆動することにより前記固定子電極板を前記開口から前記固定子枠体に挿入するとともに前記固定子電極板を所定のクリアランスに対応する距離だけ前記可動子から離間させることが好ましい。
【０００８】
前記エアチャック装置には前記エアチャックの変位量を計測する変位計が備わっており、前記変位計の計測値に基づいて前記基準位置が設定されることによりクリアランスを数値的に管理することが可能となり、品質が安定する点で好ましい。
【０００９】
前記エアチャック装置には前記エアチャックを前記エアチャック装置に対して係止する係止機構が備わっているとともに、前記エアチャック装置全体を駆動する駆動機構が備わっており、前記係止機構を作動して前記エアチャック装置への前記エアチャックの係止状態を解除し、前記固定子電極板を前記エアチャックに吸着保持し、この保持状態にて前記エアチャック駆動部により前記固定子電極板を前記開口から前記固定子枠体に挿入して前記可動子に当接させ、次いで前記係止機構を作動して前記エアチャック装置に前記エアチャックを係止し、前記駆動機構により前記エアチャック装置全体を前記固定子電極板が所定のクリアランスに対応する距離だけ前記可動子から離間させることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のアクチュエータの組立方法について、小型撮像装置の焦点調節機構として適用されるアクチュエータを図１に示しており、以下に図１を参照して説明する。
【００１１】
可動子１は内部に不図示のレンズを保持しており、固定子枠体２内に挿置されている。即ち、固定子枠体２内には、対向的に固定子電極板３と固定子電極板４とが配置されており、両固定子電極板３と４との間に、所定のクリアランスに対応する距離ｃ（図２に図示）だけ離間させて可動子１が挿置されているものである。固定子枠体２は中空の直方体形状を有し、対向的に開口２ａ，２ｂが設けてある。この開口２ａ，２ｂ内に固定子電極板３，４が固定される。固定子電極板３及び４には相互に対向する面に、各々の不図示の固定子電極が形成してあり、この固定子電極の電位切替えに対応して、レンズの光軸方向に可動子１を移動させる。固定子電極板３及び４には、固定子電極の電位を制御する制御部に導通するフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）３ａ，４ａが接続してある。一例として可動子１の形状は、外形寸法が高さ２．５ｍｍ、幅２．５ｍｍ、光軸方向の奥行き３．５ｍｍである。また、固定子枠体２の形状は、外形寸法が高さ４ｍｍ、幅４ｍｍ、光軸方向の奥行き８ｍｍである。また、可動子１と固定子電極板との間に設けられるクリアランスｃは５μｍに設定してある。
【００１２】
図２に本発明の組立方法について段階的に図示している。まず（ａ）に示すように、固定子枠体２の開口２ｂを上部に位置させて、開口２ｂ内に一方の固定子電極板４を接着剤等を用いて固定する。次に（ｂ）に示すように、固定子枠体２を上下反転させ、固定子電極板４を支持台１０上に載置し、エアチャック等で固定する。この位置では固定子枠体２の開口２ａが上部に開口している。次いで（ｃ）に示すように、可動子１を開口２ａから固定子枠体２内に挿置する。可動子１は固定子電極板４上に密接して載置されることになる。次いで（ｄ）に示すように、エアチャック等を用いて他方の固定子電極板３を吸着し、開口２ａの上方に位置させる。次いで（ｅ）に示すように、固定子電極板３を可動子１に当接する位置まで下降させ、この位置を基準位置とし、固定子電極板３を先に述べたクリアランスに対応する距離ｃとして５μｍだけ可動子１から離間させ、この位置で開口２ａ内に接着剤等を用いて固定する。
【００１３】
この組立方法の一例を図３に示している。これはエアチャック装置１１を用いるもので、エアチャック装置１１には、吸引機構１３により吸引力が与えられるエアチャック１２と、エアチャック１２を駆動するエアチャック駆動部１５とが備わっており、更に、エアチャック１２の変位量を計測する接触式の変位計１４が備わっている。
【００１４】
そこで、図２（ｄ）において吸着機構１３によりエアチャック１２に固定子電極板３を吸着保持させ、この保持状態にてエアチャック駆動部１５によりエアチャック１２を下降させて固定子電極板３を開口２ａから固定子枠体２に挿入し、可動子１に当接させる。エアチャック装置１１には圧力センサが設けられており固定子電極板３が可動子１に当接したとき、または若干押し付け気味に当接したときに、圧力センサから信号が出てその信号によりエアチャック駆動部１５を停止してエアチャック１２の下降を止め、変位計１４によりこの当接位置を基準位置として計測する。この基準位置においては、固定子電極板３、可動子１、固定子電極板４が相互に密接していることから、相互の平行度が確保される。次いでこの基準位置から、エアチャック駆動部１５によりエアチャック１２を上昇させ、固定子電極板３を可動子１から離間させてゆき、変位計１４によりエアチャック１２の上昇値を計測する。上昇値が５μｍに到達した時に、エアチャック駆動部１５を停止してエアチャック１２の上昇を停止する。この位置を保持しながら、固定子電極板３を開口２ａに接着剤等を用いて固定する。これによって、図２（ｅ）に示すように、固定子電極板３と可動子１との間のクリアランスが、厳密に５μｍに設定されたアクチュエータの組立が完了する。
【００１５】
図４に、固定子電極板３と可動子１との距離ｃを５μｍに設定する組立方法の他の例を示している。このエアチャック装置２１では、先と同様なエアチャック２２と、吸引機構２３と、エアチャック駆動部２５を備えているが、先のような接触式の変位計１４を用いず、これに代えて、エアチャック２２をエアチャック装置２１に対して係止する係止機構２４を備えている。更にエアチャック装置２１の全体を駆動する駆動機構２０が備わっている。
【００１６】
そこで、図２で説明した組立方法にしたがって図２（ｃ）に示すように、可動子１を上方の開口２ａから固定子枠体２内に挿置した後で、図４の組立方法によって、先ず係止機構２４を作動してエアチャック装置２１へのエアチャック２２の係止状態を解除する。次いで吸着機構２３により固定子電極板３をエアチャック２２に吸着保持し、エアチャック駆動部２５によりエアチャック２２を下降させる。エアチャック２２はエアチャック装置２１に対してフリーになっているので、図５（ａ）のように、エアチャック２２はエアチャック装置２１をそのままの位置に残して下降し、固定子電極板３を開口２ａから固定子枠体２に挿入してゆく。図５（ｂ）に示すように、固定子電極板３が可動子１に当接した時にエアチャック駆動部２５を停止してエアチャック２２の下降を停止する。固定子電極板３が可動子１に当接した時の検知は、第１の例と同様に圧力センサを用いてもよいが、固定子電極板３が可動子１に当接した後はエアチャック駆動部２５とエアチャック２２との間で動力が切れるようにラチェット車のような空転機構を用いてもよい。ここで駆動機構２０を駆動してエアチャック装置２１の全体を下降させても、先のように係止機構２４による係止状態が解除されている間は、エアチャック２２に何らの影響も及ぼさず、エアチャック２２は固定子電極板３が可動子１に当接したままの状態を保っている。図５（ｂ）は、エアチャック装置２１が所望の位置まで下降し、固定子電極板３が可動子１に当接した状態であり、この位置を基準の位置とし、ここで係止機構２４を作動してエアチャック装置２１にエアチャック２２を係止状態にする。そこで駆動機構２０に所望の上昇量（５μｍ）を設定してエアチャック装置２１を駆動させれば、エアチャック装置２１の全体を５μｍ上昇させて停止する。前記のように係止機構２４によりエアチャック２２はエアチャック装置２１に係止状態となっているので、図５（ｃ）のように、エアチャック２２もエアチャック装置２１と共に上昇し、固定子電極板３が可動子１から距離ｃだけ離間してその間のクリアランスが５μｍとなった時に停止する。そこで、この位置を保持しながら、固定子電極板３を開口２ａに接着剤等を用いて固定する。これによって、図２（ｅ）に示したと同様に、固定子電極板３と可動子１との間のクリアランスｃが厳密に５μｍに設定されたアクチュエータの組立が完了する。
【００１７】
【発明の効果】
このように本発明の組立方法によれば、固定子枠体内に可動子を挿置し、その後に、固定子電極板を開口から固定子枠体内に挿入して可動子に当接させ、この位置を基準として固定子電極板を所定のクリアランスに対応する距離だけ可動子から離間させ、当該離間位置にて固定子電極板を固定子枠体に固定するようにしているので、組立段階でクリアランスが管理でき、部品段階での寸法公差の管理を軽減できるので、組立状態で必要なクリアランスを確実に確保することができる。また、変位計を用いることにより、クリアランスを数値的に管理することができ、品質を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により組み立てられたアクチュエータの基本構成を示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の組立方法の一例を段階的に示す端面図である。
【図３】クリアランスを設定する手段の一例を示すブロック図である。
【図４】クリアランスを設定する手段の他の例を示すブロック図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、図４のブロック図に基づく組立方法を段階的に示す拡大端面図である。
【符号の説明】
１ 可動子
２ 固定子枠体
２ａ，２ｂ 開口
３，４ 固定子電極板
１１ エアチャック装置
１２ エアチャック
１４ 変位計
１５ エアチャック駆動部
２０ 駆動機構
２１ エアチャック装置
２２ エアチャック
２４ 係止機構
２５ エアチャック駆動部
ｃ クリアランスに対応する距離[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for assembling an actuator that requires assembling with a small clearance between two parts.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, an electrostatic actuator used for focus adjustment in a small imaging device is assembled by accurately forming a stator electrode and a mover, and thereafter inserting the mover between the stator electrodes ( For example, see Patent Document 1.)
[0003]
[Patent Document 1]
Patent No. 2931809 (page 3-4, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of a small-sized actuator, the clearance between the stator electrode and the mover is set to a very small value of about 5 μm. Therefore, it is necessary to strictly control the dimensional tolerance of the stator electrode and the mover. However, when the clearance exceeds a certain level, there is a problem in that the tolerance required for the dimension becomes a tolerance range that cannot be mass-produced.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the management of dimensional tolerances at the component stage by managing the clearance at the assembly stage, and to ensure the clearance required in the assembly state.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A method for assembling an actuator according to the present invention includes a mover, a stator electrode plate, and a stator frame having an opening through which the mover can be inserted and into which the stator electrode plate can be inserted. are doing. The mover is inserted into the stator frame, and thereafter, the stator electrode plate is inserted into the stator frame from the opening and abuts on the mover, and the fixed position is determined based on the position. The stator electrode plate is separated from the movable element by a distance corresponding to a predetermined clearance, and the stator electrode plate is fixed to the stator frame at the separated position. According to this assembling method, the clearance is managed at the assembling stage, the dimensional tolerance management at the part manufacturing stage can be reduced, and the necessary clearance can be reliably secured.
[0007]
The air chuck device further includes an air chuck device having an air chuck and an air chuck driving unit that drives the air chuck, and holds the stator electrode plate by suction on the air chuck. It is preferable that the stator electrode plate is inserted into the stator frame from the opening by driving the air chuck, and the stator electrode plate is separated from the mover by a distance corresponding to a predetermined clearance.
[0008]
The air chuck device is provided with a displacement meter for measuring a displacement amount of the air chuck, and the clearance can be numerically managed by setting the reference position based on a measurement value of the displacement meter. And is preferable in that the quality is stabilized.
[0009]
The air chuck device includes a locking mechanism that locks the air chuck with respect to the air chuck device, and includes a driving mechanism that drives the entire air chuck device, and operates the locking mechanism. Then, the locked state of the air chuck to the air chuck device is released, the stator electrode plate is sucked and held by the air chuck, and in this held state, the stator electrode plate is held by the air chuck driving unit. The air chuck is inserted into the stator frame from the opening to make contact with the mover, and then the locking mechanism is operated to lock the air chuck to the air chuck device, and the air chuck device is driven by the driving mechanism. The whole is characterized in that the stator electrode plate is separated from the mover by a distance corresponding to a predetermined clearance.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Regarding the method of assembling the actuator of the present invention, an actuator applied as a focus adjustment mechanism of a small-sized imaging device is shown in FIG. 1 and will be described below with reference to FIG.
[0011]
The mover 1 holds a lens (not shown) inside, and is inserted into the stator frame 2. That is, the stator electrode plate 3 and the stator electrode plate 4 are disposed in the stator frame 2 so as to face each other, and a predetermined clearance is provided between the stator electrode plates 3 and 4. The movable element 1 is inserted at a distance c (shown in FIG. 2). The stator frame 2 has a hollow rectangular parallelepiped shape, and has openings 2a and 2b opposed to each other. The stator electrode plates 3, 4 are fixed in the openings 2a, 2b. Each of the stator electrode plates 3 and 4 has a stator electrode (not shown) formed on a surface facing each other, and a movable element is arranged in the optical axis direction of the lens in accordance with the switching of the potential of the stator electrode. Move 1 Flexible printed circuit boards (FPCs) 3a and 4a that are connected to a control unit that controls the potential of the stator electrodes are connected to the stator electrode plates 3 and 4. As an example, the shape of the mover 1 has outer dimensions of 2.5 mm in height, 2.5 mm in width, and 3.5 mm in depth in the optical axis direction. The shape of the stator frame 2 is such that its outer dimensions are 4 mm in height, 4 mm in width, and 8 mm in depth in the optical axis direction. The clearance c provided between the mover 1 and the stator electrode plate is set to 5 μm.
[0012]
FIG. 2 shows the assembling method of the present invention step by step. First, as shown in (a), the opening 2b of the stator frame 2 is positioned at the upper part, and one of the stator electrode plates 4 is fixed in the opening 2b using an adhesive or the like. Next, as shown in (b), the stator frame 2 is turned upside down, and the stator electrode plate 4 is placed on the support base 10 and fixed with an air chuck or the like. In this position, the opening 2a of the stator frame 2 opens upward. Next, as shown in (c), the mover 1 is inserted into the stator frame 2 through the opening 2a. The mover 1 is closely mounted on the stator electrode plate 4. Next, as shown in (d), the other stator electrode plate 3 is sucked using an air chuck or the like and is positioned above the opening 2a. Next, as shown in (e), the stator electrode plate 3 is lowered to a position where it comes into contact with the mover 1, and this position is set as a reference position, and the stator electrode plate 3 is set as a distance c corresponding to the clearance described above. It is separated from the mover 1 by 5 μm, and fixed at this position in the opening 2 a using an adhesive or the like.
[0013]
FIG. 3 shows an example of this assembling method. This uses an air chuck device 11, and the air chuck device 11 includes an air chuck 12 to which a suction force is applied by a suction mechanism 13, and an air chuck driving unit 15 for driving the air chuck 12. And a contact type displacement meter 14 for measuring the displacement amount of the air chuck 12.
[0014]
Therefore, in FIG. 2D, the stator electrode plate 3 is sucked and held on the air chuck 12 by the suction mechanism 13, and the air chuck 12 is lowered by the air chuck driving unit 15 in this held state, thereby removing the stator electrode plate 3. It is inserted into the stator frame 2 through the opening 2 a and is brought into contact with the mover 1. The air chuck device 11 is provided with a pressure sensor. When the stator electrode plate 3 comes into contact with the mover 1 or when it comes into slight contact with the mover 1, a signal is output from the pressure sensor and the signal is used to generate air. The chuck driving unit 15 is stopped to stop the lowering of the air chuck 12, and the displacement meter 14 measures the contact position as a reference position. At this reference position, since the stator electrode plate 3, the mover 1, and the stator electrode plate 4 are in close contact with each other, mutual parallelism is ensured. Next, from this reference position, the air chuck 12 is raised by the air chuck driving unit 15, the stator electrode plate 3 is moved away from the mover 1, and the lift value of the air chuck 12 is measured by the displacement gauge 14. When the rising value reaches 5 μm, the air chuck driving unit 15 is stopped, and the lifting of the air chuck 12 is stopped. While maintaining this position, the stator electrode plate 3 is fixed to the opening 2a using an adhesive or the like. Thereby, as shown in FIG. 2E, the assembly of the actuator in which the clearance between the stator electrode plate 3 and the mover 1 is set to exactly 5 μm is completed.
[0015]
FIG. 4 shows another example of an assembling method for setting the distance c between the stator electrode plate 3 and the mover 1 to 5 μm. The air chuck device 21 includes an air chuck 22, a suction mechanism 23, and an air chuck driving unit 25 similar to those described above, but does not use the contact type displacement meter 14 as described above. And a locking mechanism 24 for locking the air chuck 22 to the air chuck device 21. Further, a drive mechanism 20 for driving the entire air chuck device 21 is provided.
[0016]
Therefore, after the mover 1 is inserted into the stator frame 2 from the upper opening 2a as shown in FIG. 2C according to the assembling method described with reference to FIG. First, the locking mechanism 24 is operated to release the locked state of the air chuck 22 to the air chuck device 21. Next, the stator electrode plate 3 is held by suction on the air chuck 22 by the suction mechanism 23, and the air chuck 22 is lowered by the air chuck driving unit 25. Since the air chuck 22 is free with respect to the air chuck device 21, as shown in FIG. 5A, the air chuck 22 descends while leaving the air chuck device 21 at the same position, and the stator electrode plate 3 Is inserted into the stator frame 2 through the opening 2a. As shown in FIG. 5B, when the stator electrode plate 3 comes into contact with the mover 1, the air chuck driving unit 25 is stopped, and the descent of the air chuck 22 is stopped. The detection when the stator electrode plate 3 contacts the mover 1 may be performed by using a pressure sensor as in the first example, but after the stator electrode plate 3 contacts the mover 1, air is detected. An idling mechanism such as a ratchet wheel may be used so that power is cut off between the chuck driving unit 25 and the air chuck 22. Here, even if the drive mechanism 20 is driven to lower the entire air chuck device 21, no influence is exerted on the air chuck 22 while the lock state by the lock mechanism 24 is released as described above. Instead, the air chuck 22 keeps the state in which the stator electrode plate 3 is in contact with the mover 1. FIG. 5B shows a state in which the air chuck device 21 is lowered to a desired position, and the stator electrode plate 3 is in contact with the mover 1. This position is used as a reference position, and the locking mechanism 24 is used. Is operated to lock the air chuck 22 with the air chuck device 21. Therefore, if the desired amount of lift (5 μm) is set in the drive mechanism 20 and the air chuck device 21 is driven, the entire air chuck device 21 is raised by 5 μm and stopped. Since the air chuck 22 is locked to the air chuck device 21 by the locking mechanism 24 as described above, the air chuck 22 also moves up together with the air chuck device 21 as shown in FIG. It stops when the electrode plate 3 is separated from the mover 1 by the distance c and the clearance between them becomes 5 μm. Therefore, while maintaining this position, the stator electrode plate 3 is fixed to the opening 2a using an adhesive or the like. Thus, as shown in FIG. 2E, the assembly of the actuator in which the clearance c between the stator electrode plate 3 and the mover 1 is strictly set to 5 μm is completed.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the assembling method of the present invention, the mover is inserted into the stator frame, and thereafter, the stator electrode plate is inserted into the stator frame through the opening to make contact with the mover. The stator electrode plate is separated from the mover by a distance corresponding to a predetermined clearance based on the position, and the stator electrode plate is fixed to the stator frame at the separated position. Can be managed, and the management of dimensional tolerances at the part stage can be reduced, so that the necessary clearance in the assembled state can be reliably ensured. Further, by using the displacement meter, the clearance can be numerically managed, and the quality can be stabilized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a basic configuration of an actuator assembled according to the present invention.
2 (a) to 2 (e) are end views showing an example of an assembling method of the present invention step by step.
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a means for setting a clearance.
FIG. 4 is a block diagram showing another example of a means for setting a clearance.
5 (a) to 5 (c) are enlarged end views showing the assembling method based on the block diagram of FIG. 4 step by step.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mover 2 Stator frame 2a, 2b Opening 3, 4 Stator electrode plate 11 Air chuck device 12 Air chuck 14 Displacement gauge 15 Air chuck drive unit 20 Drive mechanism 21 Air chuck device 22 Air chuck 24 Locking mechanism 25 Air Chuck drive c Distance corresponding to clearance
