JP2007129795A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組立工程の削減によるコストダウン、板ばねの塑性変形の低減による駆動性能のばらつき抑制、および、落下衝撃による部品の分解飛散防止を可能にした駆動装置を提供する。
【解決手段】圧電素子１４と、圧電素子１４の一端に固定された駆動摩擦部材１６と、駆動摩擦部材１６に摩擦係合された移動部材１８とから構成され、圧電素子１４を伸縮させることで移動部材１８を駆動摩擦部材１６に対して相対移動させる駆動装置１０であって、移動部材１８を駆動摩擦部材１６に押し付けるための板ばね３２が移動部材１８と一体部材をなしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置に関し、詳しくは、圧電素子などの電気機械変換素子を用いた駆動装置に関するもので、例えばレンズ駆動や精密ステージ駆動に好適に用いられる。

従来、図６に示すような駆動装置６０が知られている。この駆動装置６０は、駆動装置６０が組み込まれる装置の固定部に固定される円柱状の錘６２と、錘６２に伸縮方向の一端が例えば接着により固定される例えば円柱状の圧電素子（電気機械変換素子）６４と、圧電素子６４の伸縮方向の他端に例えば接着により固定される例えば円柱棒状部材である駆動摩擦部材６６と、駆動摩擦部材６６に摩擦力によって係合する移動部材６８とから構成されている。

移動部材６８は、光学部材であるレンズ７０を保持する樹脂成形品であるホルダ７２を含んでいる。ホルダ７２は、その側部に形成された略Ｖ字状の溝部７４内に駆動摩擦部材６６を摺動可能に受け入れるようになっている。

駆動摩擦部材６６には、ホルダ７２の溝部７４内に受け入れられた部分において、例えばＳＵＳ板から形成された摺動摩擦部材７６が当接配置されている。摺動摩擦部材７６は、駆動摩擦部材６６の外周面に沿って密着するように湾曲した湾曲部７８と、その湾曲部７８の両側にそれぞれ突設された矩形状の突起部８０とからなっている。この突起部８０がホルダ７２の溝部７４を挟んで両側に形成された凹部にそれぞれ嵌り込むことによって、摺動摩擦部材７６がホルダ７２に対して位置決めされるようになっている。

摺動摩擦部材７６は、Ｌ字状に折り曲げられた板ばね（押圧部材）８２によって押さえ付けられている。板ばね８２の端部は、ねじ８４によってホルダ７２に固定されている。この板ばね８２の付勢力によって、駆動摩擦部材６６は、ホルダ７２の溝部７４と摺動摩擦部材７６の湾曲部７８とで挟まれた状態で押圧され、これにより移動部材６８は駆動摩擦部材６６に対して摩擦係合している。なお、ホルダ７２に対する板ばね８２の取り付け方法は、めじ留めに限らず、例えばスナップ留めのようにパチンと嵌め込んで取り付けられてもよい。

続いて、前記構成からなる駆動装置６０の動作について説明する。
図示しない駆動回路から圧電素子６４に電圧が印加されると、圧電素子６４は軸方向に伸縮振動する。例えば立ち上がりが急で立ち下がりが緩やかな矩形波電圧が印加された場合、圧電素子６４は急峻に延びてから緩慢に縮む。この伸縮動作が駆動摩擦部材６６に伝達されて、駆動摩擦部材６６は急峻に移動して緩慢に元の位置に復帰する。駆動摩擦部材６６が急峻に移動するとき、移動部材６８の慣性力によって移動部材６８はその場に留まろうとするので、ホルダ７２の溝部７４と駆動摩擦部材６６との間で滑りが生じる。次に、駆動摩擦部材６６が緩慢に元の位置に復帰するとき、移動部材６８は前記滑りを生じることなく駆動摩擦部材６６と共に移動する。このような伸縮振動が繰り返されることによって、移動部材６８は圧電素子６４に近づく方向に移動する。

なお、上記とは逆の原理で、例えば立ち上がりが緩やかで立ち下がりが急な矩形波電圧が印加された場合には、移動部材６８は圧電素子６４から離れる方向に移動する。

特開平８−１４９８６０号公報

上述した従来の駆動装置６０を組み立てる場合、板ばね８２をホルダ７２にねじ留め固定しなければならず、かつ、摺動摩擦部材７６を組み付ける必要があり、組立に手間とコストがかかっていた。また、組立の際に板ばね８２を塑性変形させてしまうこともあり、この場合には装置間で摩擦力にばらつきが生じ、駆動性能がばらつく要因ともなっていた。さらに、落下衝撃により部品が分解して飛散する可能性もあった。

そこで、本発明の目的は、組立工程の削減によるコストダウン、板ばねの塑性変形の低減による駆動性能のばらつき抑制、および、落下衝撃による部品の分解飛散防止を可能にした駆動装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、
電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動摩擦部材と、
前記駆動摩擦部材に摩擦係合された移動部材とから構成され、
前記電気機械変換素子を伸縮振動させることで前記移動部材を前記駆動摩擦部材に対して相対移動させる駆動装置であって、
前記移動部材を前記駆動摩擦部材に押し付けるための押圧部材が前記移動部材と一体部材をなしていることを特徴とするものである。

本発明の駆動装置において、前記移動部材が、被駆動体を保持するホルダと、前記駆動摩擦部材に摩擦係合する摺動摩擦部と、前記押圧部材とからなり、前記押圧部材は前記ホルダに対して一体に設けられていてもよい。

また、本発明の駆動装置において、前記押圧部材が前記摺動摩擦部材を兼ねていてもよい。

また、本発明の駆動装置において、樹脂材料で形成される前記ホルダの前記駆動摩擦部材との摺動部を金属材料で構成してもよい。

また、本発明の駆動装置において、前記押圧部材が前記ホルダにインサート成形されて一体部材をなしていることが好ましい。

さらに、本発明の駆動装置において、前記押圧部材は、軸部材である前記駆動摩擦部材の軸方向に関してねじれることができるように形成されていてもよい。具体的には、前記押圧部材は、前記軸方向に隔てられるとともに前記軸方向に略直交する少なくとも２つの腕部を有してもよいし、あるいは、その基部が前記駆動摩擦部材との接触部よりも細く形成されていてもよい。これらの場合、前記２つの腕部および前記細くなった基部は、前記駆動摩擦部材の軸方向における前記押圧部材の幅の少なくとも１／２以上を切り欠くことによって形成されることが好ましい。

本発明の駆動装置によれば、例えばインサート成形によって、押圧部材を移動部材と一体部材として構成することで、押圧部材の組立工程を省略でき、コストダウンを図れるとともに、落下衝撃により押圧部材が移動部材から外れてしまうこともない。

また、押圧部材が摺動摩擦部材を兼ねるようにして摺動摩擦部材を省略すれば、さらにコストダウンを図れるとともに、組立が容易になる。しかも、組立工程で押圧部材を手で広げるようにして摺動摩擦部材を組み付けるときに押圧部材を塑性変形させてしまって摩擦力および駆動性能のばらつきの要因となっていたが、摺動摩擦部材を省略したことでそのような事態も低減される。

さらに、押圧部材が、軸部材である駆動摩擦部材の軸方向に関してねじれることができるように形成されていれば、押圧部材を移動部材と一体部材として構成したときに押圧部材に多少の傾きが生じたとしても、前記軸方向に介して駆動摩擦部材に略均等な押圧力を作用させることができ、摩擦力および駆動性能のばらつきを低減できる。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である駆動装置１０の分解斜視図であり、その組立状態は図６に示すものとほぼ同様である。

駆動装置１０は、駆動装置１０が組み込まれる装置の固定部に固定される円柱状の錘１２と、錘１２に伸縮方向の一端が例えば接着により固定される例えば円柱状の圧電素子（電気機械変換素子）１４と、圧電素子１４の伸縮方向の他端に例えば接着により固定される例えば円柱棒状部材である駆動摩擦部材１６と、駆動摩擦部材１６に摩擦力によって係合する移動部材１８とから構成されている。

移動部材１８は、光学部材であるレンズ２０を保持する樹脂（例えばＰＰＳ、液晶ポリマ）成形品であるホルダ２２を含んでいる。ホルダ２２は、その側部に形成された略Ｖ字状の溝部２４内に駆動摩擦部材１６を摺動可能に受け入れるようになっている。

駆動摩擦部材１６には、ホルダ２２の溝部２４内に受け入れられた部分において、例えばＳＵＳ板から形成された摺動摩擦部材２６が当接配置されている。摺動摩擦部材２６は、駆動摩擦部材１６の外周面に沿って密着するように湾曲した湾曲部２８と、その湾曲部２８の両側にそれぞれ突設された矩形状の突起部３０とからなっている。この突起部３０がホルダ２２の溝部２４を挟んで両側に形成された凹部２５にそれぞれ嵌り込むことによって、摺動摩擦部材２６がホルダ２２に対して位置決めされるようになっている。

摺動摩擦部材２６は、Ｌ字状に折り曲げられた板ばね（押圧部材）８２によって押さえ付けられている。金属板からなる板ばね８２は、樹脂成形品であるホルダ２２に対して例えばインサート成形によって挿入固定されることで、一体部材として構成されている。この板ばね３２の付勢力によって、駆動摩擦部材１６は、ホルダ２２の溝部２４と摺動摩擦部材２６の湾曲部２８とで挟まれた状態で押圧され、これにより移動部材１８は駆動摩擦部材１６に対して摩擦係合している。

摺動摩擦部材２６の表面には小さな突起２７が形成され、板ばね３２には小さな穴３３が形成されている。これらの突起２７と穴３３が嵌合することにより、板ばね３２に対して摺動摩擦部材２６が位置決めされるようになっている。

前記構成からなる駆動装置１０の動作は、従来例として述べた駆動装置６０と全く同様であるため、ここでの説明を省略する。

本実施形態の駆動装置１０によれば、インサート成形によって、板ばね３２を移動部材１８と一体部材として構成することで、板ばね３２の組立工程を省略でき、コストダウンを図れるとともに、落下衝撃により板ばね３２が移動部材１８から外れてしまうこともない。

前記駆動装置１０では、板ばね３２が摺動摩擦部材２６を介して駆動摩擦部材１６を押さえ付けるようにしたが、摺動摩擦部材２６を省略して板ばね３２を駆動摩擦部材１６に直に接触させて、板ばね３２が摺動摩擦部材を兼ねるようにしてもよい。このようにすれば、摺動摩擦部材２６を省略することができ、さらにコストダウンを図れるとともに、組立が容易になる。しかも、組立工程で板ばね３２を手で広げるようにして摺動摩擦部材２６を組み付けるときに板ばね３２を塑性変形させてしまって摩擦力および駆動性能のばらつきの要因となっていたが、摺動摩擦部材２６を省略したことでそのような事態も低減される。

ところで、板ばね３２をインサート成形によって移動部材１８と一体部材とした場合、図２（ａ）に示すように、インサート成形時に板ばね３２がホルダ１８に対して傾いた状態で固定されてしまう場合が発生し得る。このような場合、図２（ｂ）に示すように、組み立てた場合に、板ばね３２が駆動摩擦部材１６（摺動摩擦部材２６が有る場合には摺動摩擦部材２６）に対して片当たりのような状態になり、板ばね３２の押圧力が不安定になる。その結果、駆動摩擦部材１６に対する移動部材１８の摩擦力が装置間でばらつくことになり、駆動性能がばらつく要因となる。

そこで、板ばね３２が傾いて固定されたために押圧力が不安定になるのを防止するため、板ばね３２が、軸部材である駆動摩擦部材１６の軸方向に関してねじれることができるように形成されてもよい。

具体的には、図３（ａ）に示すように、板ばね３２は、駆動摩擦部材１６の軸方向に隔てられ、かつ、前記軸方向に略直交する２つの腕部３２ａを有する。これらの腕部３２ａは、駆動摩擦部材１６の外周面に略沿うように中央部が略Ｖ字状に折り曲げてある。このように板ばね３２に２つの腕部３２ａを設けることによって、図２（ｂ）に示すようにホルダ２２に対して板ばね３２が傾いて固定された場合にも、駆動摩擦部材１６に組み付けられたときにその軸方向に関して２つの腕部３２ａ間でねじれが生じることで、図３（ｂ）に示すようにいずれの腕部３２ａも駆動摩擦部材１６に密着して略均等な押圧力を作用させることができる。これにより、装置間で摩擦力および駆動性能がばらつくのを低減できる。なお、前記腕部３２ａは、２つに限定されず、３つ以上であってもよい。

また、図４に示すように、板ばね３２の基部に、駆動摩擦部材１６との接触部よりも細くなった部分３２ｂを形成することによって、板ばね３２が、駆動摩擦部材１６の軸方向に関してねじれることができるようにしてもよい。この場合も、駆動摩擦部材１６に接触する板ばね３２の部分は、駆動摩擦部材１６の外周面に略沿うように略Ｖ字状に折り曲げられている。これによっても、ホルダ２２に対して板ばね３２が傾いて固定された場合にも、駆動摩擦部材１６に組み付けられたときにその軸方向に関して板ばね３２が細く形成された部分３２ｂでねじれることで、駆動摩擦部材１６に密着して略均等な押圧力を作用させることができる。これにより、装置間で摩擦力および駆動性能がばらつくのを低減できる。

図３に示す板ばね３２の２つの腕部３２ａおよび図４に示す板ばね３２の細くなった部分は、上述したような板ばね３２の良好なねじれ機能を持たせるために、駆動摩擦部材１６の軸方向における板ばね３２の幅の少なくとも１／２以上を切り欠くことによって形成されることが好ましい。

なお、上述した駆動装置１０では、ホルダ２２が樹脂材料で成形されているため、駆動摩擦部材１６と接触する溝部２４の内面も樹脂で形成されているが、図５に示すように、駆動摩擦部材１６との摺動部となるホルダ２２の溝部２４の内面を金属材料３４で構成してもよい。この金属材料は、ホルダ２２の成形時にインサートして一体に設けられてよいし、他の方法（接着やめっき等）によって設けられてもよい。このように駆動摩擦部材１６との摺動部を樹脂材料より高剛性の金属材料で構成することによって、駆動性能を向上させることができる。

なお、板ばね３２に腕部３２ａまたは細い部分３２ｂを形成した場合は、板ばね３２が摺動摩擦部材を兼ねるものとして説明されたが、このような板ばね３２は摺動摩擦部材２６と共に使用されてもよい。

駆動装置の分解斜視図。 板ばねがホルダに傾いてインサート成形されている状態を示す図。 ２つの腕部を有する板ばねを用いた駆動装置を示す図。 板ばねの基部に細い部分を設けた駆動装置を示す図。 ホルダの摺動部に金属材料を設けた駆動装置を示す図。 従来例の駆動装置を示す図。

符号の説明

１０…駆動装置
１２…錘
１４…圧電素子（電気機械変換素子）
１６…駆動摩擦部材
１８…移動部材
２０…レンズ
２２…ホルダ
２４…溝部
２５…凹部
２６…摺動摩擦部材
３２…板ばね（押圧部材）
３２ａ…腕部
３２ｂ…細い部分
３４…金属材料

Claims (9)

1. 電気機械変換素子と、
   前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動摩擦部材と、
   前記駆動摩擦部材に摩擦係合された移動部材とから構成され、
   前記電気機械変換素子を伸縮振動させることで前記移動部材を前記駆動摩擦部材に対して相対移動させる駆動装置であって、
   前記移動部材を前記駆動摩擦部材に押し付けるための押圧部材が前記移動部材と一体部材をなしていることを特徴とする駆動装置。
2. 前記移動部材が、被駆動体を保持するホルダと、前記駆動摩擦部材に摩擦係合する摺動摩擦部材と、前記押圧部材とからなり、前記押圧部材は前記ホルダに対して一体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記押圧部材が前記摺動摩擦部材を兼ねていることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 樹脂材料で形成される前記ホルダの前記駆動摩擦部材との摺動部を金属材料で構成したことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
5. 前記押圧部材が前記ホルダにインサート成形されて一体部材をなしていることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
6. 前記押圧部材は、軸部材である前記駆動摩擦部材の軸方向に関してねじれることができるように形成されていることを特徴とする請求項１または３に記載の駆動装置。
7. 前記押圧部材は、前記軸方向に隔てられるとともに前記軸方向に略直交する少なくとも２つの腕部を有することを特徴とする特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
8. 前記押圧部材は、その基部が前記駆動摩擦部材との接触部よりも細く形成されていることを特徴とする請求項７に記載の請求項６に記載の駆動装置。
9. 前記２つの腕部および前記細くなった基部は、前記駆動摩擦部材の軸方向における前記押圧部材の幅の少なくとも１／２以上を切り欠くことによって形成されていることを特徴とする請求項７または８に記載の駆動装置。

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