JP2010240132A

JP2010240132A - 内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造

Info

Publication number: JP2010240132A
Application number: JP2009091757A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Yamamoto; 和之山本
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2010-10-28

Abstract

【課題】圧電素子で発生する高周波振動を駆動源とする圧電アクチュエータを、駆動ロスが生じることなく、且つ大きなスペースを必要とすることなく被取付部材に取り付けることができる内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造を提供すること。
【解決手段】ブラケット２０に、ねじ棒１３をナット状部材１１の両端から突出した部分で回転自在に軸支するための軸受部２１と、ナット状部材１１が軸線方向に移動するのを規制するスラスト移動規制部２２と、ナット状部材１１が軸線周り方向に移動するのを規制する回転移動規制部２３と、被取付部材５０に対し固定的に取り付けられる取付固定部２４とが設けられ、ナット状部材１１の外周面に配置された複数の圧電素子１２の歪み動作がブラケット２０により規制されないようになっている。
【選択図】図１

Description

この発明は、超小型の圧電アクチュエータを内視鏡の被取付部材に取り付けるための内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造に関する。

内視鏡の挿入部先端に配置された対物光学系は、レンズが固定的に配置されたものが多いが、一部又は全部のレンズを軸線方向に可動に構成して、ピント調整や焦点距離調整（ズーム）を可能とした高機能のものも少なくない。

そのような可動の対物光学系を駆動するために、挿入部先端内に超小型モータを配置して、対物光学系を直接駆動するようにしたものがある。そのような直接駆動は、操作部からの遠隔駆動に比べて非常にレスポンスがよい点で優れている（例えば、特許文献１）。

ただし、対物光学系のピント調整や焦点距離調整に必要なのは軸線方向のスライド動作であるのに、モータの出力は回転動作なので、回転動作をスライド動作に変換するための動作変換機構が必要になり、スペースが極めて限られている内視鏡の操作部先端内にモータを配置する場合にネックになる場合がある。

そこで、モータに代えて、出力軸であるねじ棒が回転動作と同時に軸線方向にも移動することによりスライド出力を直接得ることができる圧電アクチュエータを用いることが考えられる（例えば、特許文献２）。

特許文献２等に記載されている圧電アクチュエータは、雌ねじ孔が貫通形成されたナット状部材の外周面に密着して複数の圧電素子が配置されて、圧電素子に駆動電力を印加することで発生する高周波振動により、雌ねじ孔に螺合するねじ棒が回転駆動されるものである。

特開２００５−５２４５５図３特表２００７−５０５５９９

特許文献２に記載されているような圧電アクチュエータは、スライド出力を直接得ることができ、しかも極めて小型に構成することができる。したがって、内視鏡の挿入部先端に内蔵配置するのに向いている。

しかし、圧電アクチュエータを内視鏡の挿入部先端内等のような極小スペース内に取り付けるために、ナット状部材の外面部に密着配置されている圧電素子の外面部をブラケット等で押さえつけると、圧電素子の歪み動作が規制されて大きな駆動ロスが発生してしまう。

本発明は、圧電素子で発生する高周波振動を駆動源とする圧電アクチュエータを、駆動ロスが生じることなく、且つ大きなスペースを必要とすることなく被取付部材に取り付けることができる内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造は、圧電アクチュエータを内視鏡の被取付部材に取り付けるための内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造であって、圧電アクチュエータは、雌ねじ孔が貫通形成されたナット状部材の外周面に密着して複数の圧電素子が配置され、雌ねじ孔の全長に螺合してその両端から突出するねじ棒が、圧電素子に駆動電力を印加することで発生する高周波振動により回転駆動されて、軸線周り方向に回転しながら軸線方向に移動するように構成され、圧電アクチュエータを被取付部材に取り付けるためのブラケットが設けられたものにおいて、ブラケットに、ねじ棒をナット状部材の両端から突出した部分で回転自在に軸支するための軸受部と、ナット状部材が軸線方向に移動するのを規制するスラスト移動規制部と、ナット状部材が軸線周り方向に移動するのを規制する回転移動規制部と、被取付部材に対し固定的に取り付けられる取付固定部とが設けられ、ナット状部材の外周面に配置された複数の圧電素子の歪み動作がブラケットにより規制されないようになっている。

なお、軸受部に隣接して、ナット状部材の両端面に緩く当接する当接面が形成されていて、その当接面がスラスト移動規制部になっていてもよく、取付固定部が、ナット状部材の回転を規制する状態にナット状部材の一側面に対し隙間をあけて形成されていてもよい。

また、軸受部が、取付固定部に立設された支持柱の上端部に形成されていてもよく、軸受部に、ねじ棒が回転自在に嵌挿される円環状の軸受環が配置されていてもよい。

本発明によれば、ブラケットに、ねじ棒をナット状部材の両端から突出した部分で回転自在に軸支するための軸受部と、ナット状部材が軸線方向に移動するのを規制するスラスト移動規制部と、ナット状部材が軸線周り方向に移動するのを規制する回転移動規制部と、被取付部材に対し固定的に取り付けられる取付固定部とが設けられて、ナット状部材の外周面に配置された複数の圧電素子の歪み動作がブラケットにより規制されないようになっていることにより、圧電素子で発生する高周波振動を駆動源とする圧電アクチュエータを、駆動ロスが生じることなく、且つ大きなスペースを必要とすることなく被取付部材に取り付けることができる。

本発明の実施例に係る内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造の斜視図である。本発明の実施例に係る内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造の側面断面図である。本発明の実施例の図２におけるIII−III断面図である。本発明の実施例に係る圧電アクチュエータの回路図である。本発明の実施例に係る内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造の組み立ての手順を示す斜視図である。本発明の実施例に係る内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造の組み立ての手順を示す斜視図である。本発明の実施例に係る内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造の動作を略示する斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は本発明の実施例に係る内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造の斜視図、図２は側面断面図、図３は図２におけるIII−III断面図である。

圧電アクチュエータ１０は、雌ねじ孔が貫通形成されたナット状部材１１の外周面に密着して複数の圧電素子１２が配置されて、外周部に全長にわたって雄ねじが形成されたねじ棒１３がナット状部材１１の雌ねじ孔の全長に螺合してその両端から突出した構成を有している。

ナット状部材１１は、細長い直方体状に形成されてその軸線位置に雌ねじ孔が形成され、ナット状部材１１の四つの外周面の各々の略全面に、長方形状の圧電素子１２が密着配置されている。

その結果、圧電素子１２に駆動電力を印加することで発生する高周波振動（ここでは超音波レベルの振動）により、雌ねじ孔に螺合するねじ棒１３が回転駆動されて、ねじ棒１３が軸線周り方向に回転しながら軸線方向に移動し、スライド出力を直接得ることができる。

各圧電素子１２は、回路図である図４に示されるように、表裏両面が駆動回路に電気的に接続されている。そして、あい対向する位置の二つの圧電素子１２とそれに対して９０°偏向して配置されている二つの圧電素子１２とに、位相をずらして駆動電力が印加され、それによって発生する高周波振動により、ねじ棒１３が回転駆動される。なお、そのような装置の原理は、例えば特表２００７−５０５５９９等により公知なので、その詳細な説明は省略する。

図１〜図３に戻って、２０は、圧電素子１２で発生する駆動力をできるだけ減衰させることなく、圧電アクチュエータ１０を、例えば内視鏡の挿入部先端内の被取付部材５０に取り付けるためのブラケットである。

ブラケット２０には、ねじ棒１３をナット状部材１１の両端から突出した部分で回転自在に軸支するための軸受部２１と、ナット状部材１１が軸線方向に移動するのを規制するスラスト移動規制部２２と、ナット状部材１１が軸線周り方向に移動するのを規制する回転移動規制部２３と、被取付部材５０に対し固定的に取り付けられる取付固定部２４とが設けられている。取付固定部２４は、レーザ溶接又は接着等で被取付部材５０に固定される。ただし、スペース的に余裕がある場合にはビス止め固定してもよい。

略かまぼこ板状に形成された取付固定部２４の長手方向の両端部には各々支持柱２５が立設されていて、その支持柱２５の上端面が半円状に窪んだ形状に形成され、そこが軸受部２１になっている。

ただし、そこにねじ棒１３が直接嵌め込まれるのではなく、図５に示されるように、短円環状の軸受環２６がねじ棒１３に緩く被嵌されて、ねじ棒１３が軸受環２６内に軸線周りに回転自在に受けられている。

そして、図６に示されるように、軸受環２６が、支持柱２５の上端面の半円状の窪みに嵌め込まれて、押さえ片２７でそこに押圧固定されている。押さえ片２７は、支持柱２５の上端面に例えばレーザ溶接又は接着等で固着される。その結果、軸受環２６が支持柱２５の上端部に固定された状態になり、その軸受環２６内にねじ棒１３が軸線周りに回転自在に支持される。

また、支持柱２５には、軸受部２１に隣接して、ナット状部材１１の両端面に緩く当接する当接面が形成されていて、その当接面がスラスト移動規制部２２になっている。ナット状部材１１は、スラスト移動規制部２２に当接することにより、ブラケット２０に対して軸線方向への移動が規制されている。

図１、２に戻って、回転移動規制部２３は、取付固定部２４の上面（即ち、圧電アクチュエータ１０に対向する側の面）で形成されており、回転移動規制部２３とそれに対向する圧電素子１２との間には僅かな隙間Δが形成されている。隙間Δの大きさは状況に合わせて設定すればよいが、例えば０．０１〜０．１ｍｍ程度である。

したがって、その圧電素子１２の歪み動作は回転移動規制部２３により妨げられないが、圧電アクチュエータ１０が軸線周りに回転しようとすると、その回転動作が回転移動規制部２３により規制される。

このように構成された内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造においては、圧電素子１２に駆動電力を印加すると、圧電素子１２の歪み動作によりねじ棒１３が螺動駆動されるが、図７に略示されるように、圧電素子１２の歪み動作がブラケット２０で規制されない。

したがって、圧電素子１２において駆動ロスが生じることなくねじ棒１３を高周波振動で螺動駆動してスライド出力を直接得ることができ、しかも、大きなスペースを必要とすることなく圧電アクチュエータ１０を被取付部材５０に取り付けることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えばナット状部材１１は必ずしも直方体でなくてもよく、圧電素子１２がナット状部材１１の外周面に２個又は８個或いはその他の数配置された構成であってもよい。また、被取付部材５０が内視鏡の挿入部先端内以外（例えば、操作部内）に配置されているものであってもよい。

また、軸受環２６は必ずしも設けなくてもよく、支持柱２５の上端部（軸受部２１）と押さえ片２７とで、回転移動規制部２３を回転自在に直接支持してもよい。また、ブラケット２０全体の形状等は各種の態様をとり得るものである。

１０圧電アクチュエータ
１１ナット状部材
１２圧電素子
１３ねじ棒
２０ブラケット
２１軸受部
２２スラスト移動規制部
２３回転移動規制部
２４取付固定部
２５支持柱
２６軸受環
２７押さえ片
５０被取付部材
Δ 隙間

Claims

圧電アクチュエータを内視鏡の被取付部材に取り付けるための内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造であって、
上記圧電アクチュエータは、雌ねじ孔が貫通形成されたナット状部材の外周面に密着して複数の圧電素子が配置され、上記雌ねじ孔の全長に螺合してその両端から突出するねじ棒が、上記圧電素子に駆動電力を印加することで発生する高周波振動により回転駆動されて、軸線周り方向に回転しながら軸線方向に移動するように構成され、上記圧電アクチュエータを上記被取付部材に取り付けるためのブラケットが設けられたものにおいて、
上記ブラケットに、上記ねじ棒を上記ナット状部材の両端から突出した部分で回転自在に軸支するための軸受部と、上記ナット状部材が軸線方向に移動するのを規制するスラスト移動規制部と、上記ナット状部材が軸線周り方向に移動するのを規制する回転移動規制部と、上記被取付部材に対し固定的に取り付けられる取付固定部とが設けられ、
上記ナット状部材の外周面に配置された上記複数の圧電素子の歪み動作が上記ブラケットにより規制されないことを特徴とする内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造。
上記軸受部に隣接して、上記ナット状部材の両端面に緩く当接する当接面が形成されていて、その当接面が上記スラスト移動規制部になっている請求項１記載の内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造。
上記取付固定部が、上記ナット状部材の回転を規制する状態に上記ナット状部材の一側面に対し隙間をあけて形成されている請求項１又は２記載の内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造。
上記軸受部が、上記取付固定部に立設された支持柱の上端部に形成されている請求項１ないし３のいずれかの項に記載の内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造。
上記軸受部に、上記ねじ棒が回転自在に嵌挿される円環状の軸受環が配置されている請求項４記載の内視鏡の圧電アクチュエータ取付構造。