JP2005102397A - Actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変位素子を用いて駆動部を駆動させ、被駆動部に駆動力を摩擦伝達するアクチュエータに関するものである。 The present invention relates to an actuator that drives a drive unit using a displacement element and frictionally transmits a drive force to a driven unit.
従来、2つの圧電素子などの電気機械変換素子(変位素子)を直交するように構成し、互いに直交する変位素子の交点に設けられた変位合成部を所定の軌跡を描くように駆動することにより、ロータなどの被駆動部を所定の方向に駆動するアクチュエータが提案されている。 Conventionally, two electromechanical conversion elements (displacement elements) such as piezoelectric elements are configured to be orthogonal to each other, and a displacement synthesis unit provided at an intersection of the displacement elements orthogonal to each other is driven to draw a predetermined locus. An actuator that drives a driven part such as a rotor in a predetermined direction has been proposed.
図17は、従来のアクチュエータを説明するための図である。図17に示すように、従来のアクチュエータ700は、2つの電気機械変換素子(ロール型の第1圧電素子101及び第2圧電素子102)を略直角に交差させて配置し、それらの交差側端部にチップ部材103を接着剤により接合している。一方、第1及び第2圧電素子101,102の他端部をベース部材104に接着剤により接合している。また、第1圧電素子101、第2圧電素子102、チップ部材103及びベース部材104などで構成された駆動部110は、チップ部材103がロータ120に接触するように、加圧部130により付勢されている。加圧部130は、2つの腕を有するねじりコイルばねであり、駆動部110は、加圧部130のそれぞれの腕により、チップ部材103がロータ120の内周面に当接するように矢印Y4の方向に加圧されている。また、駆動部110は、ロータ120の回転軸121に設けられている規制部151によりその位置が固定されている。また、第1圧電素子101は、リード線161,162により外部と電気的に接続されており、第2圧電素子102は、リード線163,164により外部と電気的に接続されている。
FIG. 17 is a diagram for explaining a conventional actuator. As shown in FIG. 17, the
従来のアクチュエータ700では、第1圧電素子101及び第2圧電素子102にそれぞれ所定の位相差を有する駆動信号が印加されることにより、各圧電素子が異なった位相で駆動され、第1及び第2圧電素子101,102の交点に設けられたチップ部材103が所定の楕円軌道を描くように駆動される。また、ベース部材104は、剛体ではなく、弾性体であるため、第1圧電素子101又は第2圧電素子102の振動が、ベース部材104を介して第2圧電素子102又は第1圧電素子101に伝達される。チップ部材103が楕円軌道を描くように駆動されている間、一定の区間でチップ部材103がロータ120に接触し、チップ部材103とロータ120との間に作用する摩擦力により、ロータ120が所定の方向に回転駆動される。そして、ロータ120の回転軸121を直接出力軸とすることにより、またはロータ120の回転軸121に垂直な端面にピンを設け、このピンによりリンクレバーなどを係合させることにより、他の装置に駆動力を供給することができる。
In the conventional actuator 700, when a drive signal having a predetermined phase difference is applied to the first
図18は、図17に示す従来のアクチュエータのF−F線断面図である。図18に示すように、第2圧電素子102の円筒面には、電極材料を塗布する第1電極部102a、同じく電極材料を塗布する第2電極部102b、電極材料を塗布しない第1電極非形成部102c、及び同じく電極材料を塗布しない第2電極非形成部102dが設けられている。第1電極部102aと第2電極部102bとの間に電圧を印加することにより、第2圧電素子102は、その棒状の断面の中心を通る長さ方向に変位する。第1電極部102aは、接合部193によりリード線163に接合されており、第2電極部102bは、接合部194によりリード線164に接合されている。接合部193,194は、例えば、はんだ等の導電性の接合材料が用いられている。第1圧電素子101についても同様の構成である。なお、アクチュエータの他の構成例としては特許文献1がある。
ところで、チップ部材103が図17の矢印Y1に示す楕円軌跡を描く場合、ロータ120は矢印Y2の方向に駆動されるので、チップ部材103は矢印Y3の方向への摩擦力をロータ120より受けることとなる。この際、規制部151とベース部材104とが隙間なく嵌合していれば問題はないが、何らかの要因により嵌合が緩くがたつきが大きい場合、摩擦力により駆動部110が中立位置から揺動する現象が起こる。また、ロータ120が正転・逆転・静止を行うたびに駆動部110は揺動し、またロータ120が外力を受けた場合にも同様の現象が起こる。このような動作により、固定されたリード線161〜164は、繰り返し曲げを受け、疲労折損したり、揺動によりリード線161〜164が予期せぬ箇所で他の部材と接触し続け、最終的に破損してしまう可能性がある。
By the way, when the
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、変位部に接続される接続線の断線を防止することができるアクチュエータを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an actuator that can prevent disconnection of a connection line connected to a displacement portion.
本発明に係るアクチュエータは、所定の変位を発生させる複数の変位部と、前記複数の変位部の一端に各々結合され、前記複数の変位部の変位を合成するための合成部と、前記複数の変位部の他端を固定するための固定部とからなる駆動部と、前記合成部により駆動力が伝達されて駆動する被駆動部と、前記変位部と外部とを電気的に接続するフレキシブル基板とを備え、前記フレキシブル基板は、前記変位部との接続箇所近傍の少なくとも2箇所の折り曲げ線で折り曲げられるとともに、いずれの折り曲げ線も前記駆動部の揺動回転の中心を通る平面内、もしくはその近傍にあることを特徴としている。 The actuator according to the present invention includes a plurality of displacement units that generate a predetermined displacement, a combining unit that is coupled to one end of each of the plurality of displacement units, and combines the displacements of the plurality of displacement units, and the plurality of the plurality of displacement units. A flexible circuit board that electrically connects the displacement unit and the outside, a drive unit comprising a fixed unit for fixing the other end of the displacement unit, a driven unit that is driven by a driving force transmitted by the combining unit The flexible substrate is bent at at least two fold lines in the vicinity of the connection portion with the displacement portion, and any of the fold lines is in a plane passing through the center of swinging rotation of the drive portion, or It is characterized by being in the vicinity.
この構成によれば、変位部と外部とを電気的に接続するフレキシブル基板は、変位部との接続箇所近傍の少なくとも2箇所の折り曲げ線で折り曲げられるとともに、いずれの折り曲げ線も駆動部の揺動回転の中心を通る平面内、もしくはその近傍にあるので、駆動部に無理な力が加わって移動したとしても、折り曲げ線の屈曲により、変位部に接続される接続線の断線を防止することができ、接続線が変位部から剥がれるのを防止することができる。 According to this configuration, the flexible substrate that electrically connects the displacement portion and the outside is bent by at least two fold lines in the vicinity of the connection portion with the displacement portion, and any of the fold lines is the oscillation of the drive portion. Since it is in the plane passing through the center of rotation or in the vicinity of it, even if an excessive force is applied to the drive part, it can prevent the connection line connected to the displacement part from being disconnected by bending the bending line. It is possible to prevent the connection line from being peeled off from the displacement portion.
また、上記のアクチュエータにおいて、前記複数の変位部は、一対の圧電素子を含み、各圧電素子に接続される前記フレキシブル基板の折り曲げ線が互いに平行でないことが好ましい。 In the actuator described above, it is preferable that the plurality of displacement portions include a pair of piezoelectric elements, and bending lines of the flexible substrate connected to the piezoelectric elements are not parallel to each other.
この構成によれば、一対の圧電素子に接続されるフレキシブル基板の折り曲げ線が互いに平行でないので、フレキシブル基板が捩れることなく、殆ど単純に曲げ伸ばしするだけで駆動部の揺動回転に対応することができる。 According to this configuration, since the bending lines of the flexible substrate connected to the pair of piezoelectric elements are not parallel to each other, the flexible substrate is not twisted, and can respond to the swinging rotation of the drive unit by simply bending and extending. be able to.
また、上記のアクチュエータにおいて、前記複数の変位部は、一対の圧電素子を含み、前記駆動部の揺動回転の中心が無限遠にある場合、前記平面は複数存在し、各圧電素子に接続される前記フレキシブル基板の折り曲げ線は、複数の平面のうちの異なる平面内、もしくはその近傍にあることが好ましい。 In the actuator, the plurality of displacement portions include a pair of piezoelectric elements, and when the center of swinging rotation of the driving portion is at infinity, a plurality of the planes exist and are connected to the piezoelectric elements. The bending line of the flexible substrate is preferably in a different plane of the plurality of planes or in the vicinity thereof.
この構成によれば、駆動部の揺動回転の中心が無限遠にある場合、駆動部の揺動回転の中心を通る平面は複数存在し、各圧電素子に接続されるフレキシブル基板の折り曲げ線は、複数の平面のうちの異なる平面内、もしくはその近傍にあるので、駆動部の揺動回転の中心が無限遠にある場合でも、フレキシブル基板が捩れることなく、殆ど単純に曲げ伸ばしするだけで駆動部の揺動回転に対応することができる。 According to this configuration, when the center of swinging rotation of the driving unit is at infinity, there are a plurality of planes passing through the center of swinging rotation of the driving unit, and the bending line of the flexible substrate connected to each piezoelectric element is Because it is in or near a different plane of the plurality of planes, even if the center of swinging rotation of the drive unit is at infinity, the flexible substrate can be bent and stretched almost simply without being twisted. This can correspond to the swinging rotation of the drive unit.
また、上記のアクチュエータにおいて、前記フレキシブル基板は、1つの圧電素子に対して少なくとも2箇所ある電極間を、略コの字型に折り曲げて圧電素子と接続し、圧電素子の電極近傍以外の面と圧電素子との間に間隙を設けることが好ましい。 In the above actuator, the flexible substrate may be connected to the piezoelectric element by bending at least two electrodes with respect to one piezoelectric element into a substantially U-shape, It is preferable to provide a gap between the piezoelectric element.
この構成によれば、フレキシブル基板は、1つの圧電素子に対して少なくとも2箇所ある電極間を、略コの字型に折り曲げて圧電素子と接続し、圧電素子の電極近傍以外の面と圧電素子との間に間隙が設けられるので、フレキシブル基板の電極と圧電素子の電極とを接合材料によって接合した場合に、この接合材料が流れ込むことによってフレキシブル基板の電極と圧電素子の電極とが短絡することを防止することができる。 According to this configuration, the flexible substrate is connected to the piezoelectric element by bending at least two electrodes with respect to one piezoelectric element into a substantially U-shape, and the surface of the piezoelectric element other than the vicinity of the piezoelectric element Since a gap is provided between the electrode of the flexible substrate and the electrode of the piezoelectric element by a bonding material, the electrode of the flexible substrate and the electrode of the piezoelectric element are short-circuited by the flow of the bonding material. Can be prevented.
請求項1に記載の発明によれば、駆動部に無理な力が加わって移動したとしても、折り曲げ線の屈曲により、変位部に接続される接続線の断線を防止することができ、接続線が変位部から剥がれるのを防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, even if an excessive force is applied to the drive unit and the drive unit moves, the connection line connected to the displacement unit can be prevented from being disconnected by bending the bending line. Can be prevented from peeling off from the displacement portion.
請求項2に記載の発明によれば、フレキシブル基板が捩れることなく、殆ど単純に曲げ伸ばしするだけで駆動部の揺動回転に対応することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to cope with the swinging rotation of the drive unit by simply bending and stretching the flexible substrate without being twisted.
請求項3に記載の発明によれば、駆動部の揺動回転の中心が無限遠にある場合でも、フレキシブル基板が捩れることなく、殆ど単純に曲げ伸ばしするだけで駆動部の揺動回転に対応することができる。 According to the third aspect of the present invention, even when the center of swinging rotation of the drive unit is at infinity, the flexible substrate is not twisted, and the drive unit swings and rotates simply by bending and extending. Can respond.
請求項4に記載の発明によれば、フレキシブル基板の電極と圧電素子の電極とを接合材料によって接合した場合に、この接合材料が流れ込むことによってフレキシブル基板の電極と圧電素子の電極とが短絡することを防止することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the electrode of the flexible substrate and the electrode of the piezoelectric element are joined by the joining material, the electrode of the flexible substrate and the electrode of the piezoelectric element are short-circuited by flowing of the joining material. This can be prevented.
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態であるアクチュエータについて説明する。図1は、第1の実施形態におけるアクチュエータの構成を示す一部透視図であり、図2は、図1に示すアクチュエータの押さえ部材を除く構成を示す透視図であり、図3は、図2に示すアクチュエータの背面図である。
(First embodiment)
The actuator which is the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. 1 is a partial perspective view showing the configuration of the actuator in the first embodiment, FIG. 2 is a perspective view showing the configuration excluding the pressing member of the actuator shown in FIG. 1, and FIG. It is a rear view of the actuator shown in FIG.
図1〜3において、アクチュエータ100は、ロータ(被駆動部に相当する)20を駆動する駆動部10と、その駆動部10をロータ20に加圧接触させる加圧部30と、駆動部10が図2に示すz軸方向に移動することを規制する押さえ部材40と、駆動部10を保持するホルダ50とからなる。駆動部10は、例えば90度の挟み角度で交差された2本の変位素子(変位部に相当する)1,2と、その交点に接着されたチップ部材(合成部に相当する)3と、変位素子1,2の基端に接着されたベース部材(固定部に相当する)4とから構成されている。
1 to 3, the
変位素子1,2(以下、第1圧電素子1、第2圧電素子2とする。)には、圧電効果により電気信号を変位に変換するロール型の圧電素子が用いられている。チップ部材3には、安定して高い摩擦係数が得られ、摩耗しにくい金属材料が用いられる。ベース部材4には、製造し易く強度が得られる金属材料が用いられる。また、ベース部材4と圧電素子1,2との接着及びチップ部材3と圧電素子1,2との接着には、ベース部材4の材料及びチップ部材3の材料に応じて適宜選択される接着剤が用いられ、特に、接着力や強度に優れたエポキシ系樹脂の接着剤が用いられる。
As the
ここで、本実施形態において変位素子として用いるロール型圧電素子について説明する。ロール型圧電素子は、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)等の圧電特性を示す薄板状圧電材料の両面に電極を設けた積層体を、略中央付近で2つに折り曲げることによって両端に電極を形成し、この積層体を折り目部分から巻き上げることによって圧電素子をロール状に積層したものである。巻き上げた際に外側に露出する2つの電極は、それぞれ信号線を介して駆動電源等の外部機器に接続されている。信号線に所定の電圧を印加すると、2つの電極に挟まれた薄板状圧電材料には電界が発生する。 Here, a roll-type piezoelectric element used as a displacement element in the present embodiment will be described. Roll-type piezoelectric elements are formed at both ends by folding a laminated body with electrodes on both sides of a thin plate-shaped piezoelectric material that exhibits piezoelectric properties such as lead zirconate titanate (PZT) into two near the center. The piezoelectric element is laminated in a roll shape by winding up the laminated body from the crease portion. The two electrodes exposed to the outside when wound up are each connected to an external device such as a drive power source via a signal line. When a predetermined voltage is applied to the signal line, an electric field is generated in the thin plate piezoelectric material sandwiched between the two electrodes.
駆動電源により直流の駆動電圧を各電極の間に印加すると、薄板状圧電材料が同方向に伸び又は縮み、圧電素子全体として伸縮する。駆動電源により交流の駆動電圧(交流信号)を各電極の間に印加すると、その電界に応じて薄板状圧電材料は同方向に伸縮を繰り返し、圧電素子全体として伸縮を繰り返す。圧電素子には、その構造や電気的特性により決定される固有の共振周波数が存在する。交流の駆動電圧の周波数が圧電素子の共振周波数と一致すると、インピーダンスが低下し、圧電素子の変位が増大する。圧電素子は、その外形寸法に対して変位が小さいため、低い電圧で駆動するためには、この共振現象を利用することが望ましい。 When a DC driving voltage is applied between the electrodes by the driving power source, the thin plate piezoelectric material expands or contracts in the same direction and expands and contracts as a whole piezoelectric element. When an AC drive voltage (AC signal) is applied between the electrodes by the drive power supply, the thin plate piezoelectric material repeatedly expands and contracts in the same direction according to the electric field, and the piezoelectric element as a whole repeats expansion and contraction. A piezoelectric element has a unique resonance frequency determined by its structure and electrical characteristics. When the frequency of the alternating drive voltage coincides with the resonance frequency of the piezoelectric element, the impedance decreases and the displacement of the piezoelectric element increases. Since the piezoelectric element has a small displacement with respect to its outer dimensions, it is desirable to use this resonance phenomenon in order to drive at a low voltage.
駆動部10は、ホルダ50に設けられた規制部51により摺動可能に保持されている。ベース部材4は、x軸(図2参照)に垂直な2平面を備えており、規制部51は、その2平面に各々対向して、平行且つ平滑な側面を有している。駆動部10は、ベース部材4及び規制部51のそれぞれ2平面が互いに当接し、摺動することによって、ホルダ50に対してyz平面内(図2参照)での移動のみ可能に保持される。なお、ベース部材4と規制部51とが当接する各面は、互いに低摩擦で摺動可能なように、必要に応じて摩擦低減材料の塗布が行われる。この摩擦低減材料としては、例えば、グリス等が用いられる。
The
加圧部30は、例えばねじりコイルばねなどで構成され、ホルダ50に設けられたばね案内軸53にそのコイル部分を貫通させるとともに、2つの腕は、図2に示すベース部材4の下端部に当接しており、ベース部材4を加圧するように配置されている。加圧部30は、図2に示す矢印71及び矢印72に示す方向の力をベース部材4に加える。その結果、駆動部10は、被駆動部20の内周面に所定の圧力で押し付けられ、図2に示す矢印73に示す力を被駆動部20から受けることとなる。
The pressurizing
被駆動部20は、例えば、円筒形状のロータであり、アルミニウムなどの金属で作製され、チップ部材3との接触による摩耗を防ぐため、チップ部材3との接触部位にはアルマイトなどの表面処理が施されている。チップ部材3が描く楕円軌跡81と、矢印73に示す押し付け力によって発生する摩擦力とによって、被駆動部20は、回転軸21を中心に両矢印82(図1参照)に示すように正方向又は逆方向に回転する。回転軸21は、ホルダ50に設けられた回転軸保持部52によって回転可能に保持されている。回転軸保持部52は、滑り軸受又は転がり軸受である。また、駆動部10は、回転軸方向において、ホルダ50の当接面(図示省略)と、押さえ部材40とに挟まれるように配置されており、回転軸方向への移動が制限されている。
The driven
ここで、アクチュエータ100における被駆動部20の回転原理について説明する。第1圧電素子1及び第2圧電素子2にそれぞれ所定の位相差を有する駆動信号を印加することにより、各圧電素子1,2は異なった位相で駆動され、各圧電素子1,2の交点に設けられたチップ部材3が所定の楕円軌道(円軌道を含む)を描くように駆動される。チップ部材3が所定の楕円軌道を描くように駆動されている間、一定の区間でチップ部材3が被駆動部20の内周面に接触し、チップ部材3と被駆動部20の内周面との間に作用する摩擦力により、被駆動部20が所定方向に回転される。また、駆動信号の位相のずれ方向を逆にすることによりチップ部材3の軌道の方向が逆転し、被駆動部20の回転を逆転させることができる。上記アクチュエータ100において、互いに直交する独立した2つの運動を合成すると、その交点は楕円振動の式(Lissajousの式)に従った軌跡を描く。
Here, the rotation principle of the driven
なお、本実施の形態では、第1圧電素子1及び第2圧電素子2にそれぞれ所定の位相差を有する駆動信号を印加することにより、各圧電素子1,2を異なった位相で駆動する2相駆動であるが、本発明は特にこれに限定されず、第1圧電素子1及び第2圧電素子2のうちのいずれか一方の圧電素子を駆動することにより、他方の圧電素子を従動させる単相駆動であってもよい。例えば、第1圧電素子1のみを駆動させ、その振動をベース部材4を介して第2圧電素子2に伝達させ、第2圧電素子2を所定の位相差を持って共振させる。そうすると、第1圧電素子1と第2圧電素子2との交点に設けられたチップ部材3は楕円軌道(円軌道を含む)を描くように駆動される。
In the present embodiment, by applying a drive signal having a predetermined phase difference to each of the first
駆動部10への電源供給は、フレキシブル基板60によって行われる。フレキシブル基板60は、屈曲性を有し、第1圧電素子1と外部とを電気的に接続するとともに、第2圧電素子2と外部とを電気的に接続するものであり、第1電極部61a、第2電極部61b、第3電極部61c、第4電極部61d及び導通部62を備えている。なお、フレキシブル基板60のベース基材としては、高耐熱性で屈曲性に優れているポリイミド(PI)フィルムや、PIフィルムに比べて耐熱性は劣るものの低価格なポリエステル(PET)フィルム等が用いられる。
Power supply to the
図4は、図3に示すアクチュエータのA−A線断面図である。フレキシブル基板60の第1電極部61a及び第2電極部61bと第1圧電素子1との電気的接続は次のようである。図4に示すように、第1圧電素子1の円筒面には、電極材料を塗布する第1電極部1a、同じく電極材料を塗布する第2電極部1b、電極材料を塗布しない第1電極非形成部1c、及び同じく電極材料を塗布しない第2電極非形成部1dが設けられている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the actuator shown in FIG. The electrical connection between the
フレキシブル基板60の第1電極部61aは、第1圧電素子1の第1電極部1aと対面して接合され、フレキシブル基板60の第2電極部61bは、第1圧電素子1の第2電極部1bと対面して接合される。接合部91は、フレキシブル基板60の第1電極部61aと第1圧電素子1の第1電極部1aとを接合するものであり、接合部92は、フレキシブル基板60の第2電極部61bと第1圧電素子1の第2電極部1bとを接合するものである。同様に、フレキシブル基板60の第3電極部61cは、第2圧電素子2の第1電極部2aと対面して接合され、フレキシブル基板60の第4電極部61dは、第2圧電素子2の第2電極部2bと対面して接合される。接合部93は、フレキシブル基板60の第3電極部61cと第2圧電素子2の第1電極部2aとを接合するものであり、接合部94は、フレキシブル基板60の第4電極部61dと第2圧電素子2の第2電極部2bとを接合するものである。接合部91,92,93,94には、例えば、はんだや導電性接着剤、ACP(異方性導電ペースト)、ACF(異方性導電フィルム)等の導電性の接合材料が用いられる。
The
なお、本実施形態では、フレキシブル基板60の内側(圧電素子側)に電極部を設けているが、本発明は特にこれに限定されず、フレキシブル基板60の外側(圧電素子の逆側)に電極部を設けてもよい。図5は、圧電素子とフレキシブル基板との別の取り付け方法について説明するための図である。図5に示すように、別の取り付け方法では、フレキシブル基板60の外側に第1電極部61a及び第2電極部61bを設け、フレキシブル基板60の第1電極部61aと第1圧電素子1の第1電極部1aとを接合部91で覆うように接合し、フレキシブル基板60の第2電極部61bと第1圧電素子1の第2電極部1bとを接合部92で覆うように接合する。
In the present embodiment, the electrode portion is provided on the inner side (piezoelectric element side) of the
図6は、図3に示すアクチュエータのB方向矢視図であり、図7は、図1〜3に示すフレキシブル基板を展開した展開図である。 6 is a view in the direction of the arrow B of the actuator shown in FIG. 3, and FIG. 7 is a developed view of the flexible substrate shown in FIGS.
図6及び図7に示すように、フレキシブル基板60は、折り曲げ線64a及び折り曲げ線64bでコの字状に折り曲げられ、上述のようにコの字状に折り曲げられた一方の端部に設けられた第1電極部61aが第1圧電素子1の第1電極部1aに接合され、他方の端部に設けられた第2電極部61bが第1圧電素子1の第2電極部1bに接合される。また、フレキシブル基板60は、第1圧電素子1との接続箇所近傍の折り曲げ線65a及び折り曲げ線65bで階段状に折り曲げられる。同様に、フレキシブル基板60は、折り曲げ線64c及び折り曲げ線64dでコの字状に折り曲げられ、コの字状に折り曲げられた一方の端部に設けられた第3電極部61cが第2圧電素子2の第1電極部2aに接合され、他方の端部に設けられた第4電極部61dが第2圧電素子2の第2電極部2bに接合される。また、フレキシブル基板60は、第2圧電素子2との接続箇所近傍の折り曲げ線65c及び折り曲げ線65dで階段状に折り曲げられる。
As shown in FIG. 6 and FIG. 7, the
図7に示すように、フレキシブル基板60において、第1電極部61a、第2電極部61b、第3電極部61c及び第4電極部61dは、第5電極部63a、第6電極部63b、第7電極部63c及び第8電極部63dと1対1に銅箔Cで電気的につながっている。銅箔Cは、屈曲性のよい圧延銅箔が用いられ、例えばエポキシ系の熱硬化性接着剤によりフレキシブル基板60のベース基材と貼り合わされている。フレキシブル基板60の各電極部以外の表面は、カバー材により覆われており、銅箔Cが他の部材と接触することを防止している。第5電極部63a、第6電極部63b、第7電極部63c及び第8電極部63dは、外部の別基板と接続され、第1圧電素子1及び第2圧電素子2に電圧を印加するために用いられる。
As shown in FIG. 7, in the
図7において、フレキシブル基板60は、折り曲げ線64a〜64d,65b,65dで紙面に向かって谷折りされ、折り曲げ線65a,65cで山折りされる。なお、フレキシブル基板60を折り曲げる折り曲げ半径は、曲げ強度や取り付けスペース等を考慮して適宜設定される。各折り曲げ線によりフレキシブル基板60を適宜折り曲げることによって、図2、3、6に示す状態にフレキシブル基板60がアクチュエータ100に取り付けられる。
In FIG. 7, the
これらの折り曲げ線のうち、折り曲げ線65a,65bは、図6に示すように、第1圧電素子1の第1電極部61a及び第2電極部61bと、アクチュエータ100の外部に露出する導通部62との間に位置している。これにより、導通部62が固定されても、折り曲げ線65a,65bの屈曲により、アクチュエータ100の駆動部10がある程度自由に動くことが可能となる。したがって、アクチュエータ100の駆動部10に無理な力が加わって移動したとしても、折り曲げ線65a,65bの屈曲により、フレキシブル基板60が断線したり、第1電極部61a及び第2電極部61bが第1圧電素子1から剥がれたりすることを防止することができる。なお、上記のことは、折り曲げ線65c,65dにおいても同様である。
Among these bend lines, the bend lines 65 a and 65 b are, as shown in FIG. 6, the
ところで、アクチュエータ100は、チップ部材3が、加圧部30によりロータ20の内周面に当接しているため、前述の摩擦力をロータ20から受けて揺動する。揺動する角度は、規制部51との嵌合や加圧部30の力の大きさに左右される。図3に示す平面71a及び平面71bは、紙面に垂直であり、かつ互いに略垂直に交わる面であるとともに、その交線が、アクチュエータ100の駆動部10における揺動回転の中心72と一致する。フレキシブル基板60の折り曲げ線65a,65bは、この平面71aに対して平行な線であるとともに、平面71aの近傍に位置するように設けられている。フレキシブル基板60の折り曲げ線65c,65dについても同様に、平面71bに対して平行な線であるとともに、平面71bの近傍に位置するように設けられている。
By the way, since the
このように、第1圧電素子1と外部とを電気的に接続するフレキシブル基板60は、第1圧電素子1との接続箇所近傍の少なくとも2箇所の折り曲げ線65a,65bで階段状に折り曲げられるとともに、いずれの折り曲げ線65a,65bも駆動部10の揺動回転の中心72を通る平面71a内、もしくはその近傍にあるので、駆動部10に無理な力が加わって移動したとしても、折り曲げ線65a,65bの屈曲により、第1圧電素子1に接続されるフレキシブル基板60の断線を防止することができ、フレキシブル基板60が第1圧電素子1から剥がれるのを防止することができる。なお、第2圧電素子2についても同様のことが言える。
As described above, the
また、このような位置に、フレキシブル基板60の4箇所の折り曲げ線65a〜65dを設け、階段状に折り曲げることによって、フレキシブル基板60が捩れることなく、殆ど単純に曲げ伸ばしするだけでアクチュエータ100の駆動部10における揺動回転に対応することができる。すなわち、このような折り曲げ線65a〜65dの配置は、負荷や損失、断線の恐れが最も少ない配置といえる。
In addition, four
また、フレキシブル基板60の折り曲げ部分が、折り曲げ線65a,65bだけの場合、スプリングバックにより折り曲げられる前の形状に戻ろうとする現象が起こる。このことは、折り曲げ線65c,65dだけの場合も同様である。このような現象が起きると、折り曲げ形状を維持できないばかりか、スプリングバックによる不要な力がアクチュエータ100の駆動部10に働き、好ましくない。一方、図3に示すように、2つの平面71a及び平面71bは、互いに略直角に交わっている。すなわち、折り曲げ線65a,65bの折り曲げに対して、折り曲げ線65c,65dの折り曲げは略直角の位置関係になっている。これら折り曲げ部分は、もちろん別個のフレキシブル基板ではなく、導通部62に至る部分で一体となっているため、互いに拘束され、元の形状に戻ることはない。したがって、フレキシブル基板60の折り曲げ線65a,65bと、折り曲げ線65c,65dとを略直角となるように配置することによって、フレキシブル基板60に対して特別な部品や処理を施すことなく、フレキシブル基板60のスプリングバックを防止することができる。
Further, when the bent portion of the
なお、平面71a及び平面71bは、必ずしも互いに垂直に交わる必要はなく、フレキシブル基板60の折り曲げを拘束しさえすればよいので、同一平面になければよい。ただし、平面71aと平面71bとがなす角は、より鋭角に近いほうが好ましい。
Note that the
このように、第1圧電素子1に接続されるフレキシブル基板60の折り曲げ線65a及び折り曲げ線65bと、第2圧電素子2に接続されるフレキシブル基板60の折り曲げ線65c及び折り曲げ線65dとが互いに平行でないので、フレキシブル基板60が捩れることなく、殆ど単純に曲げ伸ばしするだけで駆動部10の揺動回転に対応することができる。
Thus, the
また、アクチュエータ100の駆動部10における揺動回転の中心72の位置は、フレキシブル基板60が大きくねじれさえしなけばよいので、正確に求める必要はない。すなわち、チップ部材3がロータ20の内周面に沿って移動することから、ロータ20の回転軸21の中心線と略一致するものとしてよい。
Further, the position of the
さらに、図4及び図5に示すように、フレキシブル基板60の第1電極部61aと第2電極部61bとの中間部分66aは、第1圧電素子1と一定以上の間隙67を保つように取り付けることが好ましい。これは、接合部91及び接合部92に使用される接合材料によっては、取り付け時に表面張力などのため、この間隙67に接合材料が流れ込み、第1電極部61aと第2電極部61bとが短絡する恐れがあるためである。しかしながら、接合材料に応じた間隙67を設けることによって、第1電極部61aと第2電極部61bとが短絡するという不具合を事前に防止することが可能となる。
Furthermore, as shown in FIGS. 4 and 5, an
このように、フレキシブル基板60は、1つの圧電素子に対して少なくとも2箇所ある電極間を、略コの字型に折り曲げて各圧電素子1,2と接続し、圧電素子1,2の電極近傍以外の面と圧電素子1,2との間に間隙が設けられるので、フレキシブル基板60の電極と圧電素子1,2の電極とを接合材料によって接合した場合に、この接合材料が流れ込むことによってフレキシブル基板60の電極と圧電素子1,2の電極とが短絡することを防止することができる。
As described above, the
なお、折り曲げ線65aと折り曲げ線65bとの間、及び折り曲げ線65cと折り曲げ線65dとの間においては、フレキシブル基板の表面と平行な方向(平面71a,71bの面内の方向)にも若干負荷がかかる可能性がある。その場合、フレキシブル基板60の折り曲げ線65aと折り曲げ線65bとの間、及び折り曲げ線65cと折り曲げ線65dとの間の側面に切欠部を設けることによって曲がりやすくしてもよい。
A slight load is also applied in the direction parallel to the surface of the flexible substrate (direction in the
また、本実施形態では、第1圧電素子1及び第2圧電素子2とフレキシブル基板60との接合部分において、折り曲げ線64a〜64dでフレキシブル基板60をコの字状に折り曲げているが、本発明は特にこれに限定されず、略コの字状やU字状等の他の形状に折り曲げてもよい。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、図6に示すように、フレキシブル基板60を折り曲げ線65a及び折り曲げ線65bで階段状に折り曲げて第1圧電素子1と接続しているが、本発明は特にこれに限定されず、図6の1点差線で示すように、フレキシブル基板60を折り曲げ線65a’及び折り曲げ線65b’で略コの字状に折り曲げて第1圧電素子1と接続してもよい。この場合、フレキシブル基板60の第1電極部61a、第2電極部61b、第3電極部61c及び第4電極部61dと、第5電極部63a、第6電極部63b、第7電極部63c及び第8電極部63dと、銅箔Cとは、表側の面(図6のフレキシブル基板60における上側の面)60uではなく、裏側の面(図6のフレキシブル基板60における下側の面)60sに配置されることとなる。このように、第1圧電素子1と外部とを電気的に接続するフレキシブル基板60は、第1圧電素子1との接続箇所近傍の少なくとも2箇所の折り曲げ線65a’,65b’で略コの字状に折り曲げられるとともに、いずれの折り曲げ線65a’,65b’も駆動部10の揺動回転の中心72を通る平面71a内、もしくはその近傍にあるので、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、第2圧電素子2についても同様のことが言える。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 6, the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態であるアクチュエータについて説明する。図8は、第2の実施形態におけるアクチュエータの構成を示す背面図であり、図9は、図8に示すアクチュエータのD方向矢視図である。
(Second Embodiment)
Next, an actuator according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a rear view showing the configuration of the actuator in the second embodiment, and FIG. 9 is a view in the direction of the arrow D of the actuator shown in FIG.
第1の実施形態におけるアクチュエータ100では、フレキシブル基板60がアクチュエータ100の下面(図2に示すxy平面)に対して平行に設けられているが、第2の実施形態では、第1の実施形態とは異なり、フレキシブル基板60がアクチュエータ100の下面方向(z軸方向)に引き出された構成である。なお、以下の説明において、第1の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
In the
図8及び図9に示すように、フレキシブル基板60は、折り曲げ線264a及び折り曲げ線264bでコの字状に折り曲げられ、コの字状に折り曲げられた一方の端部に設けられた第1電極部61aが第1圧電素子1の第1電極部1aに接合され、他方の端部に設けられた第2電極部61bが第1圧電素子1の第2電極部1bに接合される。同様に、フレキシブル基板60は、折り曲げ線264c及び折り曲げ線264dでコの字状に折り曲げられ、コの字状に折り曲げられた一方の端部に設けられた第3電極部61cが第2圧電素子2の第1電極部2aに接合され、他方の端部に設けられた第4電極部61dが第2圧電素子2の第2電極部2bに接合される。また、フレキシブル基板60は、第1電素子1との接続箇所近傍の折り曲げ線265aで第1圧電素子1とは逆の方向(z軸方向)に90度折り曲げられ、折り曲げ線265bでロータ20の移動方向(x軸方向)に135度折り曲げられ、第2電素子2との接続箇所近傍の折り曲げ線265cでz軸方向に90度折り曲げられ、折り曲げ線265dでx軸方向に135度折り曲げられ、導通部62がアクチュエータ200の駆動部10の下面方向(z軸方向)に引き出される。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
図8及び図9に示す平面71a及び平面71bは、紙面に垂直であり、かつ互いに略垂直に交わる面であるとともに、その交線が、アクチュエータ200の駆動部10における揺動回転の中心72と一致する。フレキシブル基板60の折り曲げ線265a,265bは、この平面71aに対して平行な線であるとともに、平面71aの近傍に位置するように設けられている。フレキシブル基板60の折り曲げ線265c,265dについても同様に、平面71bに対して平行な線であるとともに、平面71bの近傍に位置するように設けられている。このように、折り曲げ線を配置することによって、上記第1の実施形態と同様に2つの効果が得られる。
The
すなわち、アクチュエータ200は、摩擦力をロータ20から受けて揺動すると、揺動回転の中心72周りに回転することとなる。したがって、フレキシブル基板60における4箇所の折り曲げ線265a〜265d及びその近辺の曲げ伸ばし、変形により、フレキシブル基板60が捩れることなく、アクチュエータ200の駆動部10における揺動回転に対応することができる。
That is, when the
また、フレキシブル基板60の折り曲げ部分が、折り曲げ線265a,265bだけの場合、スプリングバックにより折り曲げられる前の形状に戻ろうとする現象が起こる。このことは、折り曲げ線265c,265dだけの場合も同様である。このような現象が起きると、折り曲げ形状を維持できないばかりか、スプリングバックによる不要な力がアクチュエータ200の駆動部10に働き、好ましくない。一方、図8に示すように、2つの平面71a及び平面71bは、互いに略直角に交わっている。すなわち、折り曲げ線265a,265bの折り曲げに対して、折り曲げ線265c,265dの折り曲げは略直角の位置関係になっている。これら折り曲げ部分は、もちろん別個のフレキシブル基板ではなく、導通部62に至る部分で一体となっているため、互いに拘束され、元の形状に戻ることはない。したがって、フレキシブル基板60の折り曲げ線265a,265bと、折り曲げ線265c,265dとを略直角となるように配置することによって、フレキシブル基板60に対して特別な部品や処理を施すことなく、フレキシブル基板60のスプリングバックを防止することができる。
In addition, when the bent portion of the
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態であるアクチュエータについて説明する。図10は、第3の実施形態におけるアクチュエータの構成を示す透視図であり、図11は、図10に示すアクチュエータの背面図である。
(Third embodiment)
Next, an actuator according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a perspective view showing the configuration of the actuator in the third embodiment, and FIG. 11 is a rear view of the actuator shown in FIG.
第1及び第2の実施形態の場合、図2及び図8に示すように、ロータ20の回転軸21は、駆動部10の構成要素である第1圧電素子1、第2圧電素子2、チップ部材3及びベース部材4に囲まれた閉空間の中に設けられているが、必ずしも駆動部10の各構成要素内にロータ20の回転軸21を設ける必要はない。つまり、駆動部10及びロータ20の配置によって回転軸21の位置は変化し、アクチュエータ300の駆動部10における揺動回転の中心72も同様に変化する。そこで、第3の実施形態では、ロータ20の回転軸21が駆動部10の各構成要素外にある場合について説明する。なお、以下の説明において、第1の実施形態及び第2の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
In the case of the first and second embodiments, as shown in FIGS. 2 and 8, the
図10に示す第3の実施形態におけるアクチュエータ300は、ロータ20を駆動する駆動部10と、その駆動部10をロータ20に加圧接触させる2つの加圧部31,32と、駆動部10が図2に示すz軸方向に移動することを規制する押さえ部材(図示省略)と、駆動部10を保持するホルダ(図示省略)とからなる。駆動部10は、例えば90度の挟み角度で交差された2本の圧電素子1,2と、その交点に接着されたチップ部材3と、圧電素子1,2の基端に接着されたベース部材4とから構成されている。
The
図11に示すように、フレキシブル基板60は、折り曲げ線364a及び折り曲げ線364bでコの字状に折り曲げられ、コの字状に折り曲げられた一方の端部に設けられた第1電極部61aが第1圧電素子1の第1電極部1aに接合され、他方の端部に設けられた第2電極部61bが第1圧電素子1の第2電極部1bに接合される。また、フレキシブル基板60は、第1電素子1との接続箇所近傍の折り曲げ線365a及び折り曲げ線365bで階段状に折り曲げられる。同様に、フレキシブル基板60は、折り曲げ線364c及び折り曲げ線364dでコの字状に折り曲げられ、コの字状に折り曲げられた一方の端部に設けられた第3電極部61cが第2圧電素子2の第1電極部2aに接合され、他方の端部に設けられた第4電極部61dが第2圧電素子2の第2電極部2bに接合される。また、フレキシブル基板60は、第2電素子2との接続箇所近傍の折り曲げ線365c及び折り曲げ線365dで階段状に折り曲げられる。
As shown in FIG. 11, the
図10及び図11に示すように、第3の実施形態におけるアクチュエータ300では、ロータ20の回転軸21が駆動部10の外側に設けられている。
As shown in FIGS. 10 and 11, in the
図11に示す平面71a及び平面71bは、紙面に垂直であり、かつ互いに略垂直に交わる面であるとともに、その交線が、アクチュエータ300の駆動部10における揺動回転の中心72と一致する。フレキシブル基板60の折り曲げ線365a,365bは、この平面71aに対して平行な線であるとともに、平面71aの近傍に位置するように設けられている。フレキシブル基板60の折り曲げ線365c,365dについても同様に、平面71bに対して平行な線であるとともに、平面71bの近傍に位置するように設けられている。このように、折り曲げ線を配置することによって、上記第1の実施形態と同様に2つの効果が得られる。
A
すなわち、アクチュエータ300は、摩擦力をロータ20から受けて揺動すると、揺動回転の中心72周りに回転することとなる。したがって、フレキシブル基板60における4箇所の折り曲げ線365a〜365d及びその近辺の曲げ伸ばし、変形により、フレキシブル基板60が捩れることなく、アクチュエータ300の駆動部10における揺動回転に対応することができる。
That is, when the
また、フレキシブル基板60の折り曲げ部分が、折り曲げ線365a,365bだけの場合、スプリングバックにより折り曲げられる前の形状に戻ろうとする現象が起こる。このことは、折り曲げ線365c,365dだけの場合も同様である。このような現象が起きると、折り曲げ形状を維持できないばかりか、スプリングバックによる不要な力がアクチュエータ300に働き、好ましくない。一方、図11に示すように、2つの平面71a及び平面71bは、互いに略直角に交わっている。すなわち、折り曲げ線365a,365bの折り曲げに対して、折り曲げ線365c,365dの折り曲げは略直角の位置関係になっている。これら折り曲げ部分は、もちろん別個のフレキシブル基板ではなく、導通部62に至る部分で一体となっているため、互いに拘束され、元の形状に戻ることはない。したがって、フレキシブル基板60の折り曲げ線365a,365bと、折り曲げ線365c,365dとを略直角となるように配置することによって、フレキシブル基板60に対して特別な部品や処理を施すことなく、フレキシブル基板60のスプリングバックを防止することができる。
Further, when the bent portion of the
このように、ロータの回転軸21及び駆動部10の揺動回転の中心72が別の位置にあっても、フレキシブル基板60の形状や第1圧電素子1及び第2圧電素子2に対する取り付け方を多少変更することで、上記の第1〜第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。
As described above, even if the
なお、図10及び図11に示す第3の実施形態におけるアクチュエータ300では、フレキシブル基板60の導通部62がベース部材4側に引き出されているが、これは、導通部62がチップ部材3側に引き出されるように形状変更するか、あるいはこの形状のままでも1回折り曲げさえすれば、導通部62をチップ部材3側に引き出すことは容易に可能である。
In the
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態であるアクチュエータについて説明する。図12は、第4の実施形態におけるアクチュエータの構成を示す背面図である。
(Fourth embodiment)
Next, an actuator according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a rear view showing the configuration of the actuator in the fourth embodiment.
第3の実施形態におけるアクチュエータ300では、フレキシブル基板60がアクチュエータ300の下面(図2に示すxy平面)に対して平行に設けられているが、第4の実施形態では、第3の実施形態とは異なり、フレキシブル基板60がアクチュエータ300の下面方向(z軸方向)に引き出された構成である。なお、以下の説明において、第1〜第3の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
In the
図12に示すように、フレキシブル基板60は、折り曲げ線464a及び折り曲げ線464bでコの字状に折り曲げられ、コの字状に折り曲げられた一方の端部に設けられた第1電極部61aが第1圧電素子1の第1電極部1aに接合され、他方の端部に設けられた第2電極部61bが第1圧電素子1の第2電極部1bに接合される。同様に、フレキシブル基板60は、折り曲げ線464c及び折り曲げ線464dでコの字状に折り曲げられ、コの字状に折り曲げられた一方の端部に設けられた第3電極部61cが第2圧電素子2の第1電極部2aに接合され、他方の端部に設けられた第4電極部61dが第2圧電素子2の第2電極部2bに接合される。また、フレキシブル基板60は、第1電素子1との接続箇所近傍の折り曲げ線465aでアクチュエータ400の駆動部10の下面方向(z軸方向)に90度折り曲げられ、折り曲げ線465bでロータ20の移動方向(x軸方向)に135度折り曲げられ、第2電素子2との接続箇所近傍の折り曲げ線465cでz軸方向に90度折り曲げられ、折り曲げ線465dでx軸方向に135度折り曲げられ、導通部62がz軸方向に引き出される。
As shown in FIG. 12, the
図12に示す平面71a及び平面71bは、紙面に垂直であり、かつ互いに略垂直に交わる面であるとともに、その交線が、アクチュエータ400の駆動部10における揺動回転の中心72と一致する。フレキシブル基板60の折り曲げ線465a,465bは、この平面71aに対して平行な線であるとともに、平面71aの近傍に位置するように設けられている。フレキシブル基板60の折り曲げ線465c,465dについても同様に、平面71bに対して平行な線であるとともに、平面71bの近傍に位置するように設けられている。このように、折り曲げ線を配置することによって、上記第1の実施形態と同様に2つの効果が得られる。
A
すなわち、アクチュエータ400は、摩擦力をロータ(図示省略)から受けて揺動すると、揺動回転の中心72周りに回転することとなる。したがって、ロータの回転軸21及び駆動部10の揺動回転の中心72が別の位置にあっても、フレキシブル基板60における4箇所の折り曲げ線465a〜465d及びその近辺の曲げ伸ばし、変形により、フレキシブル基板60が捩れることなく、アクチュエータ400の駆動部10における揺動回転に対応することができる。
In other words, when the
また、フレキシブル基板60の折り曲げ部分が、折り曲げ線465a,465bだけの場合、スプリングバックにより折り曲げられる前の形状に戻ろうとする現象が起こる。このことは、折り曲げ線465c,465dだけの場合も同様である。このような現象が起きると、折り曲げ形状を維持できないばかりか、スプリングバックによる不要な力がアクチュエータ400の駆動部10に働き、好ましくない。一方、図12に示すように、2つの平面71a及び平面71bは、互いに略直角に交わっている。すなわち、折り曲げ線465a,465bの折り曲げに対して、折り曲げ線465c,465dの折り曲げは略直角の位置関係になっている。これら折り曲げ部分は、もちろん別個のフレキシブル基板ではなく、導通部62に至る部分で一体となっているため、互いに拘束され、元の形状に戻ることはない。したがって、ロータの回転軸21及び駆動部10の揺動回転の中心72が別の位置にあっても、フレキシブル基板60の折り曲げ線465a,465bと、折り曲げ線465c,465dとを略直角となるように配置することによって、フレキシブル基板60に対して特別な部品や処理を施すことなく、フレキシブル基板60のスプリングバックを防止することができる。
Further, when the bent portion of the
(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態であるアクチュエータについて説明する。図13は、第5の実施形態におけるアクチュエータの構成を示す背面図である。
(Fifth embodiment)
Next, an actuator according to a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a rear view showing the configuration of the actuator in the fifth embodiment.
第1〜第4の実施形態では、駆動部10によって円筒状の被駆動部を回転駆動させているが、第5の実施形態では、棒状の被駆動部をリニア駆動させる。なお、以下の説明において、第1〜第4の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
In the first to fourth embodiments, the cylindrical driven part is rotationally driven by the driving
被駆動部20’は、不図示のリニアガイド(支持部材)により図13の両矢印82に示す方向(図13のx軸方向)にのみ移動可能に保持されている。チップ部材3が描く楕円軌跡と、チップ部材3から被駆動部20’へと働く押し付け力とによって発生する摩擦力により、被駆動部20は、両矢印82に示す方向に移動する。
The driven
この場合、被駆動部20’には回転軸がなく、回転中心は無限遠である。不図示の加圧部及び規制部等がベース部材4に作用する力によって異なるが、チップ部材3と被駆動部20’との接触は常に維持されることから、駆動部10の揺動回転の中心は無限遠に近い位置になる。したがって、平面71a及び平面71bを、被駆動部20’の移動方向に対して垂直なyz平面とし、フレキシブル基板60の折り曲げ線565a,565bを、y軸に平行な線であるとともに、平面71aの近傍に位置するように設け、階段状に折り曲げる。同様に、フレキシブル基板60の折り曲げ線565c,565dを、y軸に平行な線であるとともに、平面71bの近傍に位置するように設け、階段状に折り曲げる。このように、折り曲げ線を配置することによって、上記第1の実施形態と同様に2つの効果が得られる。
In this case, the driven portion 20 'has no rotation axis and the rotation center is infinity. Although the pressure unit and the regulating unit (not shown) vary depending on the force acting on the
すなわち、アクチュエータ500は、摩擦力をロータ20から受けて揺動すると、無限遠を揺動回転の中心として回転することとなる。したがって、フレキシブル基板60における4箇所の折り曲げ線565a〜565d及びその近辺の曲げ伸ばし、変形により、フレキシブル基板60が捩れることなく、アクチュエータ500の駆動部10における揺動回転に対応することができる。
That is, when the
したがって、駆動部10の揺動回転の中心が無限遠にある場合、駆動部10の揺動回転の中心を通る平面は複数存在し、各圧電素子1,2に接続されるフレキシブル基板60の折り曲げ線565a,565b,565c,565dは、複数の平面のうちの異なる平面71a,71b内、もしくはその近傍にあるので、駆動部10の揺動回転の中心が無限遠にある場合でも、フレキシブル基板60が捩れることなく、殆ど単純に曲げ伸ばしするだけで駆動部10の揺動回転に対応することができる。
Therefore, when the center of the swing rotation of the
また、図13に示すように、2つの平面71a及び平面71bは、互いに略平行になるように設けられている。すなわち、折り曲げ線365a,365bの折り曲げに対して、折り曲げ線365c,365dの折り曲げは略平行の位置関係になっている。これら折り曲げ部分は、もちろん別個のフレキシブル基板ではなく、導通部62に至る部分で一体となっているため、互いに拘束され、元の形状に戻ることはない。したがって、アクチュエータ500の被駆動部20’をリニア駆動する場合、フレキシブル基板60の折り曲げ線365a,365bと、折り曲げ線365c,365dとを略平行となるように配置することによって、フレキシブル基板60に対して特別な部品や処理を施すことなく、フレキシブル基板60のスプリングバックを防止することができる。
Further, as shown in FIG. 13, the two
(第6の実施形態)
次に、本発明の第6の実施形態であるアクチュエータについて説明する。図14は、第6の実施形態であるアクチュエータの一部構成を示す正面図であり、図15は、図14に示すアクチュエータの背面図であり、図16は、図15に示すアクチュエータのE−E線断面図である。
(Sixth embodiment)
Next, an actuator according to a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a front view showing a partial configuration of the actuator according to the sixth embodiment, FIG. 15 is a rear view of the actuator shown in FIG. 14, and FIG. 16 is an E− of the actuator shown in FIG. It is E line sectional drawing.
第1〜第5の実施形態では、変位素子を円柱形状の圧電素子としているが、本発明は特にこれに限定されず、原理や形状の異なる他の圧電素子、あるいは他の電気機械変換素子としてもよい。そこで、第6の実施形態では、他の圧電素子の一例として、扁平形状の圧電素子を用い、アクチュエータ全体を薄型化した場合について説明する。なお、以下の説明において、第1〜第5の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。 In the first to fifth embodiments, the displacement element is a cylindrical piezoelectric element. However, the present invention is not particularly limited to this, and other piezoelectric elements having different principles and shapes, or other electromechanical conversion elements. Also good. Therefore, in the sixth embodiment, a case where a flat piezoelectric element is used as an example of another piezoelectric element and the entire actuator is thinned will be described. In the following description, the same components as those in the first to fifth embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
第1圧電素子1’及び第2圧電素子2’は扁平形状の圧電素子である。第1圧電素子1’の上面(図14の紙面に対して手前側の面)には、電極材料を塗布する第1電極部1’aが形成され、第1圧電素子1’の下面(図14の紙面に対して奥側の面)には、電極材料を塗布する第1電極部1’bが形成され、第1圧電素子1’の側面には、電極材料を塗布しない第1電極非形成部1’c,1’dが形成されている。このように、上下面年側に圧電素子の電極部が配置されている場合、フレキシブル基板60側の電極部がこれらに対向するような形状とする必要がある。
The first
そこで、フレキシブル基板60の一方の端部を下面から上面にかけて第1圧電素子1’に沿ってコの字状に折り曲げた上面側(図14の紙面に対して手前側の面)に第1電極部61aを設け、下面側(図14の紙面に対して奥側の面)に第2電極部61bを設ける。また、フレキシブル基板60の他方の端部を下面から上面にかけて第2圧電素子2’に沿ってコの字状に折り曲げた上面側に第3電極部61cを設け、下面側に第4電極部61dを設ける。フレキシブル基板60の第1電極部61aは、第1圧電素子1’の第1電極部1’aと対面して接合され、フレキシブル基板60の第2電極部61bは、第1圧電素子1’の第2電極部1’bと対面して接合され、フレキシブル基板60の第3電極部61cは、第2圧電素子2’の第1電極部2’aと対面して接合され、フレキシブル基板60の第4電極部61dは、第2圧電素子2の第2電極部2’bと対面して接合される。
Therefore, the first electrode is formed on the upper surface side (the front surface with respect to the paper surface of FIG. 14) of one end portion of the
なお、図16に示すように、フレキシブル基板60の第1電極部61aと第2電極部61bとの中間部分66aは、第1〜第5の実施形態と同様に、第1圧電素子1と一定以上の間隙67を保つように取り付けることが好ましい。これは、接合部91及び接合部92に使用される接合材料によっては、取り付け時に表面張力などのため、この間隙67に接合材料が流れ込み、第1電極部61aと第2電極部61bとが短絡する恐れがあるためである。しかしながら、接合材料に応じた間隙67を設けることによって、第1電極部61aと第2電極部61bとが短絡するという不具合を事前に防止することが可能となる。
As shown in FIG. 16, an
また、第1圧電素子1’及び第2圧電素子2’の各電極部が側面に配置されている場合、第1〜第5実施形態のようにフレキシブル基板60を折り曲げ線64a〜64dでコの字状に折り曲げればよい。
Further, when the electrode portions of the first
また、図15に示す平面71a及び平面71bは、紙面に垂直であり、かつ互いに略垂直に交わる面であるとともに、その交線が、アクチュエータ600の駆動部10における揺動回転の中心72と一致する。フレキシブル基板60の折り曲げ線665a,665bは、この平面71aに対して平行な線であるとともに、平面71aの近傍に位置するように設けられている。フレキシブル基板60の折り曲げ線665c,665dについても同様に、平面71bに対して平行な線であるとともに、平面71bの近傍に位置するように設けられている。このように、折り曲げ線を配置することによって、上記第1の実施形態と同様に2つの効果が得られる。
Further, the
なお、第6の実施形態におけるフレキシブル基板60の形状を第1〜第5の実施形態におけるフレキシブル基板60に適用してもよく、また、第1〜第5の実施形態におけるフレキシブル基板60の形状を第6の実施形態におけるフレキシブル基板に適用してもよい。
Note that the shape of the
1 第1圧電素子
2 第2圧電素子
3 チップ部材
4 ベース部材
10 駆動部
20 ロータ
60 フレキシブル基板
100 アクチュエータ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記合成部により駆動力が伝達されて駆動する被駆動部と、
前記変位部と外部とを電気的に接続するフレキシブル基板とを備え、
前記フレキシブル基板は、前記変位部との接続箇所近傍の少なくとも2箇所の折り曲げ線で折り曲げられるとともに、いずれの折り曲げ線も前記駆動部の揺動回転の中心を通る平面内、もしくはその近傍にあることを特徴とするアクチュエータ。 A plurality of displacement parts that generate a predetermined displacement, a combination part that is coupled to one end of each of the plurality of displacement parts, and combines the displacements of the plurality of displacement parts, and the other end of the plurality of displacement parts is fixed A drive unit composed of a fixed unit for
A driven unit that is driven by driving force transmitted by the combining unit;
A flexible board that electrically connects the displacement part and the outside;
The flexible substrate is bent by at least two folding lines in the vicinity of the connection portion with the displacement portion, and any of the folding lines is in a plane passing through the center of swinging rotation of the driving unit or in the vicinity thereof. An actuator characterized by.
各圧電素子に接続される前記フレキシブル基板の折り曲げ線が互いに平行でないことを特徴とする請求項1記載のアクチュエータ。 The plurality of displacement portions include a pair of piezoelectric elements,
The actuator according to claim 1, wherein bending lines of the flexible substrate connected to each piezoelectric element are not parallel to each other.
前記駆動部の揺動回転の中心が無限遠にある場合、前記平面は複数存在し、各圧電素子に接続される前記フレキシブル基板の折り曲げ線は、複数の平面のうちの異なる平面内、もしくはその近傍にあることを特徴とする請求項1記載のアクチュエータ。 The plurality of displacement portions include a pair of piezoelectric elements,
When the center of rocking rotation of the drive unit is at infinity, there are a plurality of planes, and the bending line of the flexible substrate connected to each piezoelectric element is in a different plane among the plurality of planes, or The actuator according to claim 1, wherein the actuator is in the vicinity.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003332166A JP2005102397A (en) | 2003-09-24 | 2003-09-24 | Actuator |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9248575B2 (en) | 2013-03-25 | 2016-02-02 | Seiko Epson Corporation | Robot hand and robot |
-
2003
- 2003-09-24 JP JP2003332166A patent/JP2005102397A/en not_active Withdrawn
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