JP2008005614A - 駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 所定方向に移動可能な被駆動部材3と、所定方向に対して垂直方向の押し付け力により被駆動部材3と摩擦係合する駆動部材2と、この駆動部材2を所定方向に往復運動させるための駆動力を駆動部材2に入力する圧電素子1と、を有する駆動装置において、駆動部材2は、往復運動の一方向(駆動方向)では、駆動力の一部を押し付け力に変換し、他方向(反駆動方向)では、駆動方向よりも小さな変換比率で押し付け力に変換する。
【選択図】 図1
Description
所定方向に移動可能な被駆動部材と、前記所定方向に対して垂直方向の押し付け力により前記被駆動部材と摩擦係合する駆動部材と、この駆動部材を前記所定方向に往復運動させるための駆動力を駆動部材に入力する駆動源と、を有する駆動装置において、
前記駆動部材は、前記往復運動の一方向(駆動方向)では、前記駆動力の一部を所定の変換比率で前記押し付け力に変換し、他方向(反駆動方向)では、前記駆動方向よりも小さな変換比率で押し付け力に変換することを特徴とする。
この結果、コスト/サイズアップを伴うことなく、動力損失を抑制して安定した駆動性能を実現することができる。
図1は、実施例1の駆動装置を示す側面図である。実施例1の駆動装置は、圧電素子1と、駆動部材2と、被駆動部材3と、駆動回路4と、を備えている。
[被駆動部材駆動作用]
駆動部材2は、圧電素子1の伸縮によって往復運動し、摩擦力を介して駆動力を被駆動部材3へ伝えることで、被駆動部材3を駆動方向へ移動させる。ここで、第1部材6と第2部材7の力の伝達を考える。
圧電素子1の伸縮を利用して駆動部材2を往復運動させ、この駆動部材2と摩擦接触させた被駆動部材3を一方向移動させる駆動装置では、駆動力の方向と駆動部材2の運動方向とが完全には一致しない。
実施例1の駆動装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
図3は、実施例2の駆動装置の側面図である。
駆動部材11は、固定部材5に支持された2つの左右圧電素子12a,12bで挟まれている。駆動部材11は、第1部材13と第2部材14により構成され、第1部材13には、左右第1カム面13a,13cと左右第2カム面13b,13dとが形成され、第2部材14には、左右第1カム面14a,14cと、左右第2カム面14b,14dとが形成されている。
[駆動方向切り替え作用]
実施例2の駆動装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(7)に加え、以下の効果を奏する。
図4(a)は実施例3の駆動装置の側面図、図4(b)は駆動装置の背面図である。
実施例3の駆動部材16は、第1部材17と上下2つの第2部材18a,18bとを備え、図1に示した実施例1の駆動部材2と被駆動部材3を、駆動部材2の上面に対して対称にもう一組設け、それぞれの駆動部材と被駆動部材を一体結合した形状を呈している。
[押し付け力方向成分キャンセル作用]
実施例1において、駆動部材2に働く力の釣り合いを考えると、第1カム面6a,7aに発生する力のうち、駆動力方向成分は、圧電素子1からの駆動力と釣り合うが、押し付け力方向成分は、釣り合う力が存在しないため、軸受等を介して駆動部材2を固定物に支持する必要がある。同様に、被駆動部材3に働く押し付け力も支持する必要があり、それぞれの支持部において摩擦損失が発生する。
実施例3の駆動装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(7)に加え、以下の効果を奏する。
図5は、実施例4の駆動装置の側面図である。
実施例4では、実施例3の構成に対し、駆動部材20の第1部材を上下二分割し、上部第1部材21aと下部第1部材20bとの間に、押し付け力方向に作用するバネ(押し付け力発生手段)22を設けた。
[ガタ防止作用]
実施例3では、図4に示したように、上下2個所の第1カム面6a,7aと上下2個所の第2カム面6b,7bのすべてが隙間なく接触しているが、寸法誤差がある場合、図6に示すように、第2カム面6b,7b間に隙間を生じる。このような隙間が生じた場合、圧電素子1および駆動部材16の移動量に対して、隙間がガタとなることで、被駆動部材19の移動量が小さくなり、駆動装置として得られる速度が小さくなる。
実施例4の駆動装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(7)、実施例3の効果(9)に加え、以下の効果を奏する。
なお、構成については、図1に示した実施例1と同様であるため、図示ならびに説明を省略する。
[共振周波数領域を利用した速度向上作用]
図7は、実施例5の駆動部材2の往復運動周波数に対する、被駆動部材3の速度を計算したものであるが、ある周波数近傍で共振現象を示しており、急激に速度が増加している。よって、この条件を満足する電圧波形を圧電素子1に与えることにより、被駆動部材3の高速移動が可能となり、用途拡大を図ることができる。
実施例5の駆動装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(7)に加え、以下の効果を奏する。
実施例6の駆動装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(7)に加え、以下の効果を奏する。
図11は、実施例7の駆動装置の正面図である。
実施例7では、被駆動部材23を、所定の回動中心23a回りに回動可能な円筒形状とし、その外周面に接して実施例2の駆動部材11を90°ピッチで4つ配置している。
実施例7の駆動装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(7)、実施例2の効果(8)に加え、以下の効果を奏する。
以上、本発明の駆動装置を実施例1〜実施例7に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
2 駆動部材
3 被駆動部材
4 駆動回路
5 固定部材
6 第1部材
6a 第1カム面
6b 第2カム面
7 第2部材
7a 第1カム面
7b 第2カム面
Claims (13)
- 所定方向に移動可能な被駆動部材と、前記所定方向に対して垂直方向の押し付け力により前記被駆動部材と摩擦係合する駆動部材と、この駆動部材を前記所定方向に往復運動させるための駆動力を駆動部材に入力する駆動源と、を有する駆動装置において、
前記駆動部材は、前記往復運動の一方向(駆動方向)では、前記駆動力の一部を所定の変換比率で前記押し付け力に変換し、他方向(反駆動方向)では、前記駆動方向よりも小さな変換比率で押し付け力に変換することを特徴とする駆動装置。 - 請求項1に記載の駆動装置において、
前記駆動部材は、前記反駆動方向では、前記駆動力から前記押し付け力への変換比率をゼロとすることを特徴とする駆動装置。 - 請求項1または請求項2に記載の駆動装置において、
前記駆動部材は、前記駆動方向と前記反駆動方向とを切り替え可能であることを特徴とする駆動装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の駆動装置において、
前記駆動部材と前記被駆動部材の少なくとも一方は、押し付け力の反力を相殺する構造を備えることを特徴とする駆動装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の駆動装置において、
前記被駆動部材に押し付け力を付与する押し付け力発生手段を設けたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の駆動装置において、
前記駆動部材は、前記被駆動部材に対する前記駆動部材の相対速度が前記駆動方向に対して正である場合には、前記駆動力の一部を前記押し付け力に変換し、前記相対速度が駆動方向に対して負またはゼロである場合には、駆動力を押し付け力に変換しないことを特徴とする駆動装置。 - 請求項6に記載の駆動装置において、
前記駆動部材は、前記駆動源と当接する第1部材と、前記被駆動部材と摩擦係合する第2部材とを有し、
前記第1部材および第2部材は、第2部材に対する第1部材の相対速度が前記駆動方向に対して正である場合には、互いに当接して駆動力の一部を押し付け力に変換する第1カム面を有することを特徴とする駆動装置。 - 請求項7に記載の駆動装置において、
前記第1部材および第2部材は、第2部材に対する第1部材の相対速度が前記駆動方向に対して負である場合には、互いに当接して第1部材から第2部材へ駆動力を伝達する駆動力伝達面を有することを特徴とする駆動装置。 - 請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の駆動装置において、
前記駆動源を圧電素子としたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項9に記載の駆動装置において、
前記圧電素子に供給する電圧波形を正弦波としたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の駆動装置において、
前記駆動部材と前記被駆動部材とが共振運動となるよう、前記駆動源を制御することを特徴とする駆動装置。 - 請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の駆動装置において、
前記被駆動部材に対し、前記駆動部材および前記駆動源を複数設定したことを特徴とする駆動装置。 - 請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載の駆動装置において、
前記被駆動部材は、所定の回動中心回りに回動可能であり、
前記駆動部材の往復運動の方向を、前記被駆動部材の回動運動における接線方向としたことを特徴とする駆動装置。
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