JP3417237B2 - Driving device using electromechanical transducer - Google Patents

Driving device using electromechanical transducer

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JP3417237B2
JP3417237B2 JP35668896A JP35668896A JP3417237B2 JP 3417237 B2 JP3417237 B2 JP 3417237B2 JP 35668896 A JP35668896 A JP 35668896A JP 35668896 A JP35668896 A JP 35668896A JP 3417237 B2 JP3417237 B2 JP 3417237B2
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聡 新家
泰弘 岡本
龍一 吉田
治行 中野
順次 藤田
好隆 杉本
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ミノルタ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、電気機械変換素
子を使用した駆動装置に関し、例えば、XY駆動テ−ブ
ル、カメラの撮影レンズ、オ−バ−ヘツドプロジエクタ
−の投影レンズ、双眼鏡のレンズなどの駆動部等の精密
機械装置一般の駆動に適した電気機械変換素子を使用し
た駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving device using an electromechanical conversion element, for example, an XY driving table, a photographing lens of a camera, a projection lens of an over head projector, a lens of binoculars. The present invention relates to a driving device using an electromechanical conversion element suitable for driving general precision mechanical devices such as driving parts.

【0002】[0002]

【従来の技術】XY駆動テ−ブルや、カメラの撮影レン
ズの駆動などには、従来電気モ−タを使用した駆動装置
が使用されてきたが、装置が大型になり、また磁界の発
生やノイズの発生などの不都合が指摘されていた。そこ
で、このような種々の課題を解決する手段として、本出
願人は、電気機械変換素子を使用したアクチエ−タ、即
ち電気機械変換素子に固着結合された駆動部材に移動部
材を摩擦結合させ、電気機械変換素子に鋸歯状波形の駆
動パルスを印加して速度の異なる伸縮方向の変位を発生
させ、駆動部材に摩擦結合された移動部材を所定の方向
に移動させるアクチエ−タを提案してきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a driving device using an electric motor has been used for driving an XY driving table and a photographing lens of a camera, but the device becomes large and a magnetic field is generated. It was pointed out that inconveniences such as noise were generated. Therefore, as means for solving such various problems, the present applicant frictionally couples a moving member to an actuator using an electromechanical conversion element, that is, a driving member fixedly coupled to the electromechanical conversion element, An actuator has been proposed in which a drive pulse having a sawtooth waveform is applied to the electromechanical conversion element to generate displacement in different expansion / contraction directions at different speeds to move a moving member frictionally coupled to the driving member in a predetermined direction.

【0003】図14乃至図16は、上記した電気機械変
換素子を使用したアクチエ−タの一例で、図14はアク
チエ−タを構成部材に分解して示す斜視図、図15はア
クチエ−タを組み立てた状態を示す斜視図、図16は駆
動軸とスライダブロツク、パツドとの接触部分の構成を
示す断面図である。
14 to 16 show an example of an actuator using the electromechanical conversion element described above. FIG. 14 is a perspective view showing the actuator disassembled into its constituent members, and FIG. 15 shows the actuator. FIG. 16 is a perspective view showing an assembled state, and FIG. 16 is a sectional view showing a structure of a contact portion between the drive shaft, the slider block, and the pad.

【0004】図14乃至図16において、アクチエ−タ
100は、フレ−ム101、支持ブロツク103、10
4、駆動軸106、圧電素子105、スライダブロツク
102などから構成される。駆動軸106は支持ブロツ
ク103aと支持ブロツク104により軸方向に移動自
在に支持されている。圧電素子105の一端は支持ブロ
ツク103に接着固定され、他の端は駆動軸106の一
端に接着固定される。駆動軸106は圧電素子105の
厚み方向の変位が生じたとき軸方向(矢印a方向、及び
これと反対方向)に変位可能に支持されている。
In FIGS. 14 to 16, an actuator 100 includes a frame 101, a support block 103, and a support block 103.
4, a drive shaft 106, a piezoelectric element 105, a slider block 102, and the like. The drive shaft 106 is supported by a support block 103a and a support block 104 so as to be movable in the axial direction. One end of the piezoelectric element 105 is adhesively fixed to the support block 103, and the other end is adhesively fixed to one end of the drive shaft 106. The drive shaft 106 is supported so as to be displaceable in the axial direction (the direction of arrow a and the opposite direction) when the piezoelectric element 105 is displaced in the thickness direction.

【0005】スライダブロツク102には横方向に駆動
軸106が貫通し、駆動軸106が貫通している上部に
は開口部102aが形成され、駆動軸106の上半分が
露出している。また、この開口部102aには駆動軸1
06の上半分に当接するパツド108が嵌挿され、パツ
ド108には、その上部に突起108aが設けられてお
り、パツド108の突起108aが板ばね109により
押し下げられ、パツド108には駆動軸106に当接す
る下向きの付勢力Fが与えられている。なお、110は
板ばね109をスライダブロツク102に固定するねじ
である。駆動軸106と、スライダブロツク102、パ
ツド108との接触部分の構成は、図16を参照すると
良く分かる。
A drive shaft 106 extends laterally through the slider block 102, and an opening 102a is formed in the upper portion of the drive shaft 106, so that the upper half of the drive shaft 106 is exposed. Further, the drive shaft 1 is provided in the opening 102a.
The pad 108 that abuts on the upper half of 06 is fitted and the projection 108a is provided on the upper portion of the pad 108. The projection 108a of the pad 108 is pushed down by the plate spring 109, and the pad 108 is attached to the pad 108. A downward urging force F that abuts against is applied. Incidentally, 110 is a screw for fixing the leaf spring 109 to the slider block 102. The structure of the contact portion between the drive shaft 106, the slider block 102, and the pad 108 can be understood with reference to FIG.

【0006】以上の構成により、パツド108を含むス
ライダブロツク102と駆動軸106とは板ばね109
の付勢力Fにより圧接され、摩擦結合している。
With the above structure, the slider block 102 including the pad 108 and the drive shaft 106 are provided with a leaf spring 109.
Are pressed against each other by the urging force F and are frictionally coupled.

【0007】次に、その動作を説明する。まず、圧電素
子105に図17の(a)に示すような緩やかな立上り
部分と急速な立下り部分を持つ鋸歯状波駆動パルスを印
加すると、駆動パルスの緩やかな立上り部分では、圧電
素子105が緩やかに厚み方向に伸び変位し、圧電素子
105に結合する駆動軸106も正方向(矢印a方向)
に緩やかに変位する。このとき、駆動軸106に摩擦結
合したスライダブロツク102は摩擦結合力により駆動
軸106と共に正方向に移動する。
Next, the operation will be described. First, when a sawtooth wave drive pulse having a gently rising portion and a rapidly falling portion as shown in FIG. 17A is applied to the piezoelectric element 105, the piezoelectric element 105 is driven at the gently rising portion of the driving pulse. The drive shaft 106, which is gradually extended and displaced in the thickness direction and coupled to the piezoelectric element 105, is also in the positive direction (direction of arrow a).
Displace gently to. At this time, the slider block 102 frictionally coupled to the drive shaft 106 moves in the positive direction together with the drive shaft 106 by the friction coupling force.

【0008】駆動パルスの急速な立下り部分では、圧電
素子105が急速に厚み方向に縮み変位し、圧電素子1
05に結合する駆動軸106も負方向(矢印aと反対方
向)に急速に変位する。このとき、駆動軸106に摩擦
結合したスライダブロツク102は慣性力により摩擦結
合力に打ち勝つて実質的にその位置に留まり移動しな
い。圧電素子105に前記駆動パルスを連続的に印加す
ることにより、スライダブロツク102を連続的に正方
向に移動させることができる。
At the rapid falling edge of the drive pulse, the piezoelectric element 105 is rapidly contracted and displaced in the thickness direction, and the piezoelectric element 1
The drive shaft 106 connected to 05 is also rapidly displaced in the negative direction (the direction opposite to the arrow a). At this time, the slider block 102 frictionally coupled to the drive shaft 106 overcomes the friction coupling force by the inertial force and substantially stays at that position and does not move. By continuously applying the drive pulse to the piezoelectric element 105, the slider block 102 can be continuously moved in the positive direction.

【0009】なお、ここでいう実質的とは、正方向とこ
れと反対方向のいずれにおいてもスライダブロツク10
2と駆動軸106との間の摩擦結合面に滑りを生じつつ
追動し、駆動時間の差によつて全体として矢印a方向に
移動するものも含まれる。
The term "substantially" as used herein refers to the slider block 10 in both the forward direction and the opposite direction.
Also included are those that follow the friction coupling surface between the drive shaft 106 and the drive shaft 106 with slippage, and move in the direction of arrow a as a whole due to the difference in drive time.

【0010】スライダブロツク102を先と反対方向
(矢印aと反対方向)に移動させるには、圧電素子10
5に印加する鋸歯状波駆動パルスの波形を変え、図17
の(b)に示すような急速な立上り部分と緩やかな立下
り部分からなる駆動パルスを印加すれば達成することが
できる。
To move the slider block 102 in the opposite direction (the direction opposite to the arrow a), the piezoelectric element 10
17 is changed to change the waveform of the sawtooth wave drive pulse applied to FIG.
This can be achieved by applying a drive pulse having a rapid rising portion and a gradual falling portion as shown in (b).

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したアクチエ
−タにおいて、スライダブロツク102の上部の開口部
102aには駆動軸106の上半分に当接するパツド1
08が嵌挿されており、開口部102aとパツド108
との嵌合隙間は可能な限り小さく設定してあるが、組み
立てに必要な隙間が残されている。
In the actuator described above, the pad 1 which abuts on the upper half of the drive shaft 106 in the opening 102a in the upper portion of the slider block 102.
08 is inserted, and the opening 102a and the pad 108 are
The fitting gap between and is set as small as possible, but the gap required for assembly remains.

【0012】一方、スライダブロツク102とパツド1
08の間に隙間があると、駆動軸106が軸方向に移動
するときパツド108は駆動軸106と共に隙間の分だ
け移動し、駆動軸106から受ける駆動エネルギがスラ
イダブロツク102に十分伝達できず、駆動エネルギの
損失が発生する。
On the other hand, the slider block 102 and the pad 1
If there is a gap between 08, when the drive shaft 106 moves in the axial direction, the pad 108 moves together with the drive shaft 106 by the gap, and the drive energy received from the drive shaft 106 cannot be sufficiently transmitted to the slider block 102. Drive energy is lost.

【0013】また、開口部102aとパツド108との
嵌合隙間を可能な限り小さくするためには、高い加工精
度で加工する必要があり、コストを上昇させる結果とな
る。また、嵌合隙間を零にするためには、開口部102
aにパツド108を圧入するなどの加工手段もあるが、
このような加工手段により嵌合隙間を零にすると、パツ
ド108を板ばね109により押し下げて駆動軸106
との間に適当な摩擦力を付与することができなくなると
いう不都合がある。
Further, in order to make the fitting gap between the opening 102a and the pad 108 as small as possible, it is necessary to process with high processing accuracy, which results in an increase in cost. Further, in order to reduce the fitting gap to zero, the opening 102
There is also processing means such as press-fitting the pad 108 into a.
When the fitting gap is reduced to zero by such processing means, the pad 108 is pushed down by the leaf spring 109 to drive the drive shaft 106.
There is an inconvenience that an appropriate frictional force cannot be applied between and.

【0014】この発明は、上記課題を解決し、嵌合隙間
に起因する駆動エネルギの損失の無い駆動装置を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a drive device in which drive energy is not lost due to a fitting gap.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、電気機械変換素子と、前記電気機械変換
素子に固着結合され、該電気機械変換素子と共に変位す
る駆動部材と、前記駆動部材に摩擦結合した被駆動部材
と、前記被駆動部材の開口部に嵌合して駆動部材に摩擦
結合する摩擦部材と、前記電気機械変換素子に伸縮変位
を与える駆動パルス発生手段と、駆動制御手段を備え、
前記駆動パルス発生手段により電気機械変換素子に伸縮
変位を発生させることにより駆動部材を駆動し、該駆動
部材に摩擦結合した被駆動部材を所定方向に移動させる
電気機械変換素子を使用した駆動装置において、前記被
駆動部材の開口部に嵌合した摩擦部材と被駆動部材との
嵌合隙間に弾性部材が配置されていることを特徴とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to solve the above-mentioned problems and comprises an electromechanical conversion element, a drive member fixedly coupled to the electromechanical conversion element, and displaced together with the electromechanical conversion element, and the drive unit. A driven member frictionally coupled to the member, a friction member fitted into the opening of the driven member and frictionally coupled to the driving member, drive pulse generating means for giving expansion / contraction displacement to the electromechanical conversion element, and drive control Equipped with means,
A drive device using an electromechanical conversion element for driving a drive member by causing the electromechanical conversion element to expand and contract by the drive pulse generation means, and moving a driven member frictionally coupled to the drive member in a predetermined direction. An elastic member is arranged in a fitting gap between the friction member and the driven member fitted into the opening of the driven member.

【0016】そして、被駆動部材の開口部に嵌合した摩
擦部材と被駆動部材との嵌合隙間に配置される弾性部材
は、弾性部材の電気機械変換素子変位方向のバネ定数を
k、駆動部材と被駆動部材との間の摩擦力をF、電気機
械変換素子の変位をxとしたとき、バネ定数kが、 k
>F/10x で表される値を持つ材料で構成された弾
性部材とするとよい。
The elastic member arranged in the fitting gap between the friction member fitted in the opening of the driven member and the driven member is driven by the spring constant k of the elastic member in the displacement direction of the electromechanical transducer. When the frictional force between the member and the driven member is F and the displacement of the electromechanical conversion element is x, the spring constant k is k
The elastic member is preferably made of a material having a value represented by> F / 10x.

【0017】また、前記した嵌合隙間に配置される弾性
部材としては、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ビニ−ル
樹脂、ポリアミドイミド樹脂、及びゴムから選択される
1種又は2種以上の材料から構成するとよい。
The elastic member arranged in the fitting gap is made of one or more materials selected from urethane resin, silicon resin, vinyl resin, polyamideimide resin, and rubber. Good to do.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1及び図2によりアクチエ−タ
10の構成を説明する。アクチエ−タ10は、フレ−ム
11、支持ブロツク13、14、駆動軸16、圧電素子
15、スライダブロツク12などから構成され、駆動軸
16は支持ブロツク13aと支持ブロツク14により軸
方向に移動自在に支持されている。圧電素子15の一端
は支持ブロツク13に接着固定され、他の端は駆動軸1
6の一端に接着固定される。駆動軸16は圧電素子15
の厚み方向の変位が生じたとき軸方向(矢印a方向、及
びこれと反対方向)に変位可能に支持されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of an actuator 10 will be described with reference to FIGS. The actuator 10 is composed of a frame 11, support blocks 13 and 14, a drive shaft 16, a piezoelectric element 15, a slider block 12, and the like. The drive shaft 16 is movable in the axial direction by the support blocks 13 a and the support blocks 14. Supported by. One end of the piezoelectric element 15 is adhesively fixed to the support block 13, and the other end is the drive shaft 1.
6 is bonded and fixed to one end. The drive shaft 16 is the piezoelectric element 15
When it is displaced in the thickness direction, it is supported so as to be displaceable in the axial direction (the direction of arrow a and the opposite direction).

【0019】スライダブロツク12及びパツド18が駆
動軸16と摩擦結合する摩擦結合部は、図1に示すよう
に、スライダブロツク12には横方向に駆動軸16が貫
通し、駆動軸16が貫通している上部には開口部12a
が形成され、駆動軸16の上半分が露出している。ま
た、この開口部12aには駆動軸16の上半分に当接す
るパツド18が嵌挿され、パツド18は板ばね20によ
り押し下げられて駆動軸16に当接する下向きの付勢力
Fが与えられており、パツド18を含むスライダブロツ
ク12と駆動軸16とは摩擦結合している。
The friction coupling portion where the slider block 12 and the pad 18 are frictionally coupled to the drive shaft 16 has the drive shaft 16 penetrating the slider block 12 in the lateral direction as shown in FIG. Opening 12a at the top
Is formed, and the upper half of the drive shaft 16 is exposed. In addition, a pad 18 that abuts on the upper half of the drive shaft 16 is fitted into the opening 12a, and the pad 18 is pushed down by a leaf spring 20 to apply a downward biasing force F that abuts the drive shaft 16. The slider block 12 including the pad 18 and the drive shaft 16 are frictionally coupled to each other.

【0020】図3に示すように、スライダブロツク12
とパツド18との間の隙間Hにはコイルバネ19が嵌挿
される。これにより、パツド18は図3で左側に押され
てスライダブロツク12に接触した状態を保ちつつ駆動
軸16の上半分に当接するから、圧電素子15の伸縮変
位により駆動軸16に生ずる軸方向の変位は、スライダ
ブロツク12とパツド18とに無駄無く伝達される。
As shown in FIG. 3, the slider block 12
A coil spring 19 is fitted in a gap H between the pad 18 and the pad 18. As a result, the pad 18 is pushed to the left side in FIG. 3 and abuts the upper half of the drive shaft 16 while keeping contact with the slider block 12, so that the axial displacement of the drive shaft 16 caused by the expansion and contraction displacement of the piezoelectric element 15 is generated. The displacement is transmitted to the slider block 12 and the pad 18 without waste.

【0021】駆動部材と被駆動部材との間の摩擦力を
F、駆動軸の変位(振幅)をxとすると、駆動軸の軸方
向の伸縮変位(振動)によつてもパツド18が振動しな
いためには、隙間Hに嵌挿するコイルバネ、板ばね、合
成樹脂板などの弾性部材の変位方向のバネ定数kが、少
なくとも k>F/x で示す条件を満たしていること
が必要と考えられ、実験の結果によれば、弾性部材の変
位方向のバネ定数kとしては k>F/10x で示す
条件を満たしていれば、性能向上の効果が認められる。
Assuming that the frictional force between the driving member and the driven member is F and the displacement (amplitude) of the driving shaft is x, the pad 18 does not vibrate even when the driving shaft axially expands or contracts (vibrates). In order to achieve this, it is considered necessary that the spring constant k in the displacement direction of the elastic member such as the coil spring, the leaf spring, or the synthetic resin plate fitted in the gap H satisfies at least the condition of k> F / x. According to the result of the experiment, if the spring constant k of the elastic member in the displacement direction satisfies the condition of k> F / 10x, the effect of improving the performance is recognized.

【0022】隙間Hに嵌挿される弾性部材は、コイルバ
ネのほか、板ばねや、合成樹脂板などが使用可能で、パ
ツドをスライダブロツクに接触した状態に保つことがで
きる。弾性部材として使用される合成樹脂板材料として
は、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ビニ−ル樹脂、ポリ
アミドイミド樹脂、ゴムなどが適当で、これ等の材料か
ら選択される1種又は2種以上の材料で構成するとよ
い。
A coil spring, a leaf spring, a synthetic resin plate, or the like can be used as the elastic member fitted in the gap H, and the pad can be kept in contact with the slider block. As the synthetic resin plate material used as the elastic member, urethane resin, silicon resin, vinyl resin, polyamideimide resin, rubber, etc. are suitable, and one or more materials selected from these materials are used. It is good to configure with.

【0023】[0023]

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
まず、この発明のアクチエ−タは、先に従来技術におい
て説明した構成と類似しているが、スライダブロツクと
パツド部分の構成が従来例と異なる。
Embodiments of the present invention will be described below.
First, the actuator of the present invention is similar to the structure described above in the prior art, but the structure of the slider block and the pad portion is different from that of the conventional example.

【0024】図1はこの発明のアクチエ−タを構成部材
を分解して示す斜視図、図2は図1に示すアクチエ−タ
の組み立て状態を示す斜視図、図3は駆動軸とスライダ
ブロツク、パツドとの摩擦結合部の構成を示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a perspective view showing the actuator of the present invention by disassembling the constituent members, FIG. 2 is a perspective view showing the assembled state of the actuator shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a drive shaft and a slider block. It is sectional drawing which shows the structure of the frictional coupling part with a pad.

【0025】図1及び図2において、アクチエ−タ10
は、フレ−ム11、支持ブロツク13、14、駆動軸1
6、圧電素子15、スライダブロツク12などから構成
される。駆動軸16は支持ブロツク13aと支持ブロツ
ク14により軸方向に移動自在に支持されている。圧電
素子15の一端は支持ブロツク13に接着固定され、他
の端は駆動軸16の一端に接着固定される。駆動軸16
は圧電素子15の厚み方向の変位が生じたとき軸方向
(矢印a方向、及びこれと反対方向)に変位可能に支持
されている。
1 and 2, the actuator 10 is shown.
Is a frame 11, support blocks 13 and 14, drive shaft 1
6, a piezoelectric element 15, a slider block 12, and the like. The drive shaft 16 is supported by a support block 13a and a support block 14 so as to be movable in the axial direction. One end of the piezoelectric element 15 is adhesively fixed to the support block 13, and the other end is adhesively fixed to one end of the drive shaft 16. Drive shaft 16
When the piezoelectric element 15 is displaced in the thickness direction, is supported so as to be displaceable in the axial direction (the arrow a direction and the opposite direction).

【0026】スライダブロツク12及びパツド18が駆
動軸16と摩擦結合する摩擦結合部の構成は、図1の斜
視図及び図3の断面図に示すように、スライダブロツク
12には横方向に駆動軸16が貫通し、駆動軸16が貫
通している上部には開口部12aが形成され、駆動軸1
6の上半分が露出している。また、この開口部12aに
は駆動軸16の上半分に当接するパツド18が嵌挿さ
れ、パツド18には、その上部に突起18aが設けられ
ており、パツド18の突起18aが板ばね20により押
し下げられてパツド18には駆動軸16に当接する下向
きの付勢力Fが与えられている。パツド18を含むスラ
イダブロツク12と駆動軸16とは板ばね20の付勢力
Fにより圧接され、摩擦結合している。
As shown in the perspective view of FIG. 1 and the sectional view of FIG. 3, the slider block 12 and the pad 18 are frictionally connected to the drive shaft 16. As shown in the perspective view of FIG. 16 penetrates, and an opening 12a is formed in the upper part where the drive shaft 16 penetrates.
The upper half of 6 is exposed. A pad 18 that abuts on the upper half of the drive shaft 16 is fitted into the opening 12a. The pad 18 is provided with a protrusion 18a on the upper portion thereof, and the protrusion 18a of the pad 18 is formed by the leaf spring 20. A downward urging force F that contacts the drive shaft 16 is applied to the pad 18 by being pushed down. The slider block 12 including the pad 18 and the drive shaft 16 are pressed against each other by the urging force F of the leaf spring 20 and frictionally coupled.

【0027】なお、21は板ばね20をスライダブロツ
ク12に固定するねじで、ねじ21の締め付け量の調整
により、板ばね20の付勢力Fを調整することができ
る。また、ねじ孔22はスライダブロツク12を移動対
象である部材に取り付けるねじ孔である。
Reference numeral 21 is a screw for fixing the leaf spring 20 to the slider block 12, and the urging force F of the leaf spring 20 can be adjusted by adjusting the tightening amount of the screw 21. The screw hole 22 is a screw hole for attaching the slider block 12 to a member to be moved.

【0028】以下、スライダブロツク12及びパツド1
8が駆動軸16と摩擦結合する摩擦結合部の構成と、そ
の変形例を図3乃至図6を参照して説明する。なお、図
3乃至図6では、パツド18を押し下げる板ばね20の
図面への記載を省略した。
Hereinafter, the slider block 12 and the pad 1 will be described.
A configuration of a frictional coupling portion in which 8 frictionally couples with the drive shaft 16 and a modification thereof will be described with reference to FIGS. 3 to 6. 3 to 6, the leaf spring 20 that pushes down the pad 18 is not shown in the drawings.

【0029】図3に示すように、スライダブロツク12
とパツド18との間には隙間Hがあり、この隙間Hにコ
イルバネ19が嵌挿されている。これによりパツド18
は図3で左側に押されてスライダブロツク12に接触し
た状態を保ちつつ駆動軸16の上半分に当接するから、
圧電素子15の伸縮変位により駆動軸16に生ずる軸方
向の変位は、スライダブロツク12とパツド18とに無
駄無く伝達される。
As shown in FIG. 3, the slider block 12
There is a gap H between the pad 18 and the pad 18, and the coil spring 19 is fitted in the gap H. This makes the pad 18
Is abutted against the upper half of the drive shaft 16 while being kept in contact with the slider block 12 by being pushed to the left side in FIG.
The axial displacement generated in the drive shaft 16 due to the expansion and contraction displacement of the piezoelectric element 15 is transmitted to the slider block 12 and the pad 18 without waste.

【0030】以上説明したスライダブロツク12とパツ
ド18との隙間Hには、コイルバネ19が嵌挿されてい
るが、隙間Hに嵌挿される部材は、コイルバネに限られ
るものではない。図4乃至図6は、隙間Hに嵌挿される
部材の他の例を示すもので、図4に示す構成は、隙間H
に板ばね23が嵌挿されたものであり、コイルバネと同
様にパツド18を図4で左側に押圧し、パツド18をス
ライダブロツク12に接触した状態に保つものである。
Although the coil spring 19 is fitted in the gap H between the slider block 12 and the pad 18 described above, the member fitted in the gap H is not limited to the coil spring. 4 to 6 show other examples of the members fitted into the gap H, and the configuration shown in FIG.
The leaf spring 23 is inserted in the pad spring 23, and like the coil spring, the pad 18 is pressed to the left side in FIG. 4 to keep the pad 18 in contact with the slider block 12.

【0031】図5に示す構成は、隙間Hに合成樹脂板2
4を圧入したものであり、合成樹脂板24の弾性を利用
してパツド18を図5で左側に押圧し、パツド18をス
ライダブロツク12に接触した状態に保つものである。
In the structure shown in FIG. 5, the synthetic resin plate 2 is provided in the gap H.
4, the pad 18 is pressed to the left side in FIG. 5 by utilizing the elasticity of the synthetic resin plate 24 to keep the pad 18 in contact with the slider block 12.

【0032】隙間Hに合成樹脂板を圧入しない場合と圧
入した場合とについて、駆動速度の比較実験の結果を表
1に示す。
Table 1 shows the results of comparative experiments of driving speeds in the case where the synthetic resin plate was not press-fitted into the gap H and when it was press-fitted.

【0033】合成樹脂板材料としては、ウレタン樹脂、
シリコン樹脂、ビニ−ル樹脂、ポリアミドイミド樹脂な
どのほか、ゴムなどが適当で、これ等の材料から選択さ
れる1種又は2種以上の材料で構成するとよい。
As the synthetic resin plate material, urethane resin,
In addition to silicone resin, vinyl resin, polyamide-imide resin and the like, rubber and the like are suitable, and one or more materials selected from these materials may be used.

【0034】 表 1 :―――:――――――――――――――:―――――――――――――: :負荷 :合成樹脂板を圧入しない場合 :合成樹脂板を圧入した場合 : :――――――――――――――――――――――――――――――――: :40g: 23 mm/sec : 31 mm/sec : :60g: 18 mm/sec : 23 mm/sec : :―――:――――――――――――――:―――――――――――――: 但し、合成樹脂板の厚み0.1mm、 弾性係数 約200kgf/mm2 、 バネ定数 約1000kgf/mm 以上の実験結果からみて、合成樹脂板の厚み0.1mm
の場合はバネ定数200kgf/mm以上あるのが望ま
しく、20kgf/mmでも一応の効果が認められた。
また合成樹脂板の厚みが薄い場合は、さらに弾性係数の
小さい樹脂材料でも効果が認められた。
Table 1: ―――――: ――――――――――――――: ―――――――――――――: : Load : When the synthetic resin plate is not press-fitted : When a synthetic resin plate is pressed in: : ――――――――――――――――――――――――――――――――: : 40g : 23 mm / sec : 31 mm / sec :: 60 g: 18 mm / sec: 23 mm / sec :: ―――: ――――――――――――――: ―――――――――――― -: However, the thickness of the synthetic resin plate is 0.1 mm, the elastic coefficient is about 200 kgf / mm 2 , and the spring constant is about 1000 kgf / mm.
In this case, it is desirable that the spring constant is 200 kgf / mm or more, and even at 20 kgf / mm, a temporary effect was recognized.
Further, when the thickness of the synthetic resin plate was thin, the effect was recognized even with a resin material having a smaller elastic coefficient.

【0035】ここで、駆動部材と被駆動部材との間の摩
擦力をF、駆動軸の変位(振幅)をxとすると、駆動軸
の軸方向の伸縮変位(振動)によつてもパツド18が振
動しないためには、隙間Hに嵌挿するコイルバネ、板ば
ね、合成樹脂板などの弾性部材の変位方向のバネ定数k
が、少なくとも以下の式(1)で示す条件を満たしてい
ることが必要と考えられる。
Here, when the frictional force between the driving member and the driven member is F and the displacement (amplitude) of the driving shaft is x, the pad 18 is also caused by expansion / contraction displacement (vibration) in the axial direction of the driving shaft. Does not vibrate, a spring constant k in the displacement direction of an elastic member such as a coil spring, a leaf spring, or a synthetic resin plate fitted in the gap H is required.
However, it is considered necessary to satisfy at least the condition represented by the following formula (1).

【0036】 k>F/x ・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) 実験の結果によれば、弾性部材の変位方向のバネ定数k
としては、以下の式(2)で示す条件を満たしていれ
ば、この種の圧電素子を使用したリニアアクチエ−タの
性能向上に効果があることが判明した。
K> F / x (1) According to the results of the experiment, the spring constant k in the displacement direction of the elastic member
As a result, it has been found that if the condition represented by the following formula (2) is satisfied, it is effective in improving the performance of a linear actuator using this type of piezoelectric element.

【0037】 k>F/10x ・・・・・・・・・・・・・・・(2) 図6に示す構成は、パツド18の左右の隙間Hに液状の
合成樹脂材25を加圧注入して隙間Hを充填固化したも
のであり、充填固化した合成樹脂材25の弾性によりパ
ツド18をスライダブロツク12に接触した状態に保つ
ものである。この構成によれば、駆動の際にパツド18
とスライダブロツク12とが衝突して発生するノイズや
熱の発生に基づくエネルギの損失を抑えることができ
る。また、合成樹脂材の加圧注入によるから、組み立て
が容易になるという効果もある。
K> F / 10x (2) In the configuration shown in FIG. 6, the liquid synthetic resin material 25 is pressed into the gap H on the left and right of the pad 18. The gap H is filled and solidified by pouring, and the pad 18 is kept in contact with the slider block 12 by the elasticity of the filled and solidified synthetic resin material 25. According to this structure, the pad 18 is
It is possible to suppress energy loss due to generation of noise or heat generated by collision between the slider block 12 and the slider block 12. Further, since the synthetic resin material is injected under pressure, there is an effect that the assembly becomes easy.

【0038】上記した構成のアクチエ−タの駆動は、従
来技術において説明したアクチエ−タの駆動と同じで、
圧電素子15に図17の(a)に示すような緩やかな立
上り部分と急速な立下り部分を持つ鋸歯状波駆動パル
ス、或いは図17の(b)に示すような急速な立上り部
分と緩やかな立下り部分を持つ鋸歯状波駆動パルスを印
加することで、駆動軸16に摩擦結合したスライダブロ
ツク12を所定方向に駆動することができる。
The driving of the actuator having the above structure is the same as the driving of the actuator described in the prior art.
The piezoelectric element 15 has a sawtooth wave drive pulse having a gentle rising portion and a rapid falling portion as shown in FIG. 17A, or a rapid rising portion and a gentle rising portion as shown in FIG. 17B. By applying the sawtooth wave drive pulse having the falling portion, the slider block 12 frictionally coupled to the drive shaft 16 can be driven in a predetermined direction.

【0039】次に、スライダブロツクとパツドが駆動軸
と摩擦結合する部分の構成の第2の例について説明す
る。先に説明した図3乃至図6に示す摩擦結合部は、ス
ライダブロツク12には横方向に駆動軸16が貫通し、
駆動軸16が貫通している上部の開口部12aに駆動軸
16の上半分に当接するパツド18が嵌挿され、パツド
18は板ばね20により押し下げられ、パツド18には
駆動軸16に当接する下向きの付勢力Fが与えられるよ
うに構成されている。
Next, a second example of the structure of the portion where the slider block and the pad are frictionally coupled to the drive shaft will be described. In the frictional coupling portion shown in FIGS. 3 to 6 described above, the drive shaft 16 penetrates the slider block 12 in the lateral direction,
A pad 18 that abuts the upper half of the drive shaft 16 is fitted into the upper opening 12a through which the drive shaft 16 penetrates, and the pad 18 is pushed down by a leaf spring 20 so that the pad 18 abuts the drive shaft 16. A downward biasing force F is applied.

【0040】この構成は、スライダブロツク及びパツド
と、駆動軸との間に発生させる摩擦力を板ばねの下向き
の付勢力Fで発生させており、予想される負荷に応じて
最適な摩擦力を発生させることができるように適当な弾
性係数の板ばねを選定し、摩擦力の微細な調整は板ばね
20を固定するねじ21により行うように構成されてい
る。この構成は簡単で、負荷の変動が少ない場合には十
分に機能する。
In this structure, the frictional force generated between the slider block and pad and the drive shaft is generated by the downward urging force F of the leaf spring, and the optimum frictional force is obtained according to the expected load. A leaf spring having an appropriate elastic coefficient is selected so that the leaf spring 20 can be generated, and fine adjustment of the frictional force is performed by a screw 21 for fixing the leaf spring 20. This configuration is simple and works well when load fluctuations are small.

【0041】しかしながら、最大の駆動速度を得るのに
最適な摩擦力は、図7に示すように負荷に応じて変動す
る。即ち、負荷が小さいときは線(a)で示すように、
摩擦力F1 のとき最大速度が得られ、負荷が大きいとき
は線(c)で示すように、摩擦力F3 のとき最大速度が
得られ、その中間の負荷では線(b)で示すように、摩
擦力F2 のとき最大速度が得られる。
However, the optimum frictional force for obtaining the maximum driving speed varies depending on the load as shown in FIG. That is, when the load is small, as shown by the line (a),
The maximum speed is obtained when the frictional force is F1, the maximum speed is obtained when the load is large, as shown by the line (c), and the maximum velocity is obtained when the frictional force is F3, as shown by the line (b) at an intermediate load. Maximum speed is obtained when the frictional force is F2.

【0042】このため、前記した図3乃至図6に示すよ
うな、スライダブロツク及びパツドと駆動軸との摩擦結
合部の構成は、負荷が変動する用途には適当でない。以
下説明する第2の例及び第3の例は、摩擦結合部の付勢
力Fをきめ細かく調整できる構成とし、負荷の変動に応
じて最適な摩擦力を発生させることができるものであ
る。
Therefore, the construction of the friction coupling portion between the slider block and the pad and the drive shaft as shown in FIGS. 3 to 6 is not suitable for the use where the load fluctuates. In the second example and the third example described below, the biasing force F of the frictional coupling portion can be finely adjusted, and an optimum frictional force can be generated according to the change of the load.

【0043】図8は、摩擦結合部の構成の第2の例を示
す断面図で、駆動軸の軸方向に垂直な面で切断した断面
図である。31はスライダブロツクで、断面が略U字形
をなし、ヒンジ部34で結合した2本のフオ−ク状部材
32、33を備えている。フオ−ク状部材32、33の
開放端に接近した位置には、略U字形の内側に向かう円
弧状の摩擦結合面を持つ結合部32a、33aが形成さ
れている。2本のフオ−ク状部材32、33は、ヒンジ
部34の弾性によりフオ−ク状部材32、33が閉じる
方向に付勢されており、結合部32a、33aを貫通す
る駆動軸16は、結合部32a、33aで強く摩擦結合
して保持されている。
FIG. 8 is a sectional view showing a second example of the structure of the friction coupling portion, which is a sectional view taken along a plane perpendicular to the axial direction of the drive shaft. Reference numeral 31 is a slider block, which has a substantially U-shaped cross section, and is provided with two fork-shaped members 32 and 33 joined by a hinge portion 34. Coupling portions 32a and 33a having arcuate friction coupling surfaces directed inwardly in a substantially U shape are formed at positions close to the open ends of the fork-shaped members 32 and 33. The two fork-shaped members 32, 33 are urged by the elasticity of the hinge portion 34 in the direction in which the fork-shaped members 32, 33 are closed, and the drive shaft 16 penetrating the coupling portions 32a, 33a is It is held by being strongly frictionally coupled by the coupling portions 32a and 33a.

【0044】また、スライダブロツク31のフオ−ク状
部材32、33には、結合部32a、33aから離れた
位置に圧電素子35が配置され、圧電素子35の伸縮方
向の端部がフオ−ク状部材32、33に接着固定されて
いる。圧電素子35に電圧を印加して伸び変位或いは縮
み変位を発生させると、結合部32a、33aを駆動軸
16から離れる方向或いは近接する方向に変位させるこ
とができる。圧電素子35に発生させる伸び変位或いは
縮み変位の大きさを調整することで、結合部32a、3
3aが駆動軸16に圧接する付勢力Fを調整し、負荷に
応じた最適な摩擦力を発生させることができる。
The fork-shaped members 32 and 33 of the slider block 31 are provided with piezoelectric elements 35 at positions distant from the coupling portions 32a and 33a, and the ends of the piezoelectric elements 35 in the direction of expansion and contraction are forked. It is adhesively fixed to the strip members 32 and 33. When a voltage is applied to the piezoelectric element 35 to cause extension displacement or contraction displacement, the coupling portions 32a and 33a can be displaced in a direction away from or close to the drive shaft 16. By adjusting the magnitude of the expansion displacement or the contraction displacement generated in the piezoelectric element 35, the coupling portions 32a, 3
It is possible to adjust the urging force F by which 3a presses against the drive shaft 16 and generate an optimum frictional force according to the load.

【0045】図9は、摩擦結合部の構成の第3の例を示
す断面図で、駆動軸の軸方向に垂直な面で切断した断面
図である。31はスライダブロツクで、断面が略U字形
をなし、ヒンジ部34で結合した2本のフオ−ク状部材
32、33を備えている。また、フオ−ク状部材32、
33の開放端に接近した位置には、略U字形の内側に向
かう円弧面を備えた結合部32a、33aが形成されて
おり、駆動軸16が結合部32a、33aを貫通して摩
擦結合している。以上の点は前記した第2の構成と変わ
らない。
FIG. 9 is a sectional view showing a third example of the structure of the frictional coupling portion, which is a sectional view taken along a plane perpendicular to the axial direction of the drive shaft. Reference numeral 31 is a slider block, which has a substantially U-shaped cross section, and is provided with two fork-shaped members 32 and 33 joined by a hinge portion 34. Also, the fork-shaped member 32,
At a position close to the open end of 33, coupling portions 32a and 33a having arcuate surfaces facing inward are formed. The drive shaft 16 penetrates the coupling portions 32a and 33a and is frictionally coupled. ing. The above points are the same as the above-mentioned second configuration.

【0046】スライダブロツク31のフオ−ク状部材3
2、33は、ヒンジ部34で結合しているほか、ヒンジ
部34に接近した位置でフオ−ク状部材32、33に結
合した2本のア−ム37a及び37bを備えた作用部材
37で結合されており、ヒンジ部34と作用部材37と
の間には圧電素子35が配置され、接着固定されてい
る。2本のフオ−ク状部材32、33は、ヒンジ部34
の弾性によりフオ−ク状部材32、33が閉じる方向に
付勢されており、結合部32a、33aを貫通する駆動
軸16は、結合部32a、33aで強く摩擦結合して保
持されている。
Fork-shaped member 3 of slider block 31
2 and 33 are acting members 37 which are connected to each other by the hinge portion 34, and two arm portions 37a and 37b which are connected to the fork-shaped members 32 and 33 at a position close to the hinge portion 34. The piezoelectric element 35 is connected between the hinge portion 34 and the acting member 37, and is bonded and fixed. The two fork-shaped members 32 and 33 include a hinge portion 34.
The fork-shaped members 32 and 33 are urged in the closing direction by the elasticity of the drive shaft 16, and the drive shaft 16 penetrating the coupling portions 32a and 33a is strongly frictionally coupled and held by the coupling portions 32a and 33a.

【0047】圧電素子35に電圧を印加して伸び変位或
いは縮み変位を発生させるとヒンジ部34に対して作用
部材37が離れる方向或いは近接する方向に移動する。
この動きはア−ム37a及び37bを介して拡大され、
2本のフオ−ク状部材32、33はその結合部32a、
33aを駆動軸16から離れる方向或いは近接する方向
に変位させる。圧電素子35に発生させる伸び変位或い
は縮み変位の大きさを調整することで、結合部32a、
33aが駆動軸16に圧接する付勢力Fを調整し、負荷
に応じた最適な摩擦力を発生させることができる。
When a voltage is applied to the piezoelectric element 35 to generate an expansion displacement or a contraction displacement, the acting member 37 moves in a direction away from or close to the hinge portion 34.
This movement is magnified via arms 37a and 37b,
The two fork-shaped members 32 and 33 are connected to each other by a connecting portion 32a,
33a is displaced in a direction away from or close to the drive shaft 16. By adjusting the magnitude of the elongation displacement or the contraction displacement generated in the piezoelectric element 35, the coupling portion 32a,
It is possible to adjust the urging force F that 33a presses against the drive shaft 16 and generate an optimum frictional force according to the load.

【0048】次に、アクチエ−タの駆動を停止したと
き、スライダブロツクが意図しない動きをしないよう
に、アクチエ−タを駆動軸に固定する構成を説明する。
Next, a structure for fixing the actuator to the drive shaft so that the slider block does not move unintentionally when the drive of the actuator is stopped will be described.

【0049】図10はスライダブロツクを駆動軸に固定
するための摩擦結合部の構成を示す図で、駆動軸の軸方
向に垂直な面で切断した断面図である。これは図8に示
した第2の摩擦結合部の構成に、スライダブロツクを駆
動軸に固定する構成を付加したものである。図8に示す
摩擦結合部の構成と同一部分には同一符号を付して詳細
な説明は省略し、スライダブロツクを固定する構成部分
について説明する。
FIG. 10 is a view showing the structure of a frictional coupling portion for fixing the slider block to the drive shaft, and is a sectional view taken along a plane perpendicular to the axial direction of the drive shaft. This is a structure in which the slider block is fixed to the drive shaft in addition to the structure of the second friction coupling portion shown in FIG. The same parts as those of the frictional coupling portion shown in FIG. 8 are designated by the same reference numerals, and the detailed description thereof will be omitted. Only the constituent parts for fixing the slider block will be described.

【0050】31はスライダブロツクで、ヒンジ部34
で結合した2本のフオ−ク状部材32、33を備えてい
る。2本のフオ−ク状部材32、33は、ヒンジ部34
の弾性によりフオ−ク状部材32、33が閉じる方向に
付勢されており、結合部32a、33aを貫通する駆動
軸16は、結合部32a、33aで強く摩擦結合して保
持されている。
Reference numeral 31 is a slider block, which is a hinge portion 34.
It is provided with two fork-shaped members 32 and 33 which are connected by. The two fork-shaped members 32 and 33 include a hinge portion 34.
The fork-shaped members 32 and 33 are urged in the closing direction by the elasticity of the drive shaft 16, and the drive shaft 16 penetrating the coupling portions 32a and 33a is strongly frictionally coupled and held by the coupling portions 32a and 33a.

【0051】スライダブロツクを駆動軸に固定するた
め、フオ−ク状部材32の駆動軸16と反対側にはア−
ム部材38が設けられ、ヒンジ部38aでヒンジ部34
に結合している。フオ−ク状部材32とア−ム部材38
との間には圧電素子39が配置され、圧電素子39の両
端は、それぞれフオ−ク状部材32とア−ム部材38と
に接着固定されている。
In order to fix the slider block to the drive shaft, the fork-shaped member 32 is provided with an arc on the side opposite to the drive shaft 16.
And a hinge member 38 is provided.
Are bound to. Fork-shaped member 32 and arm member 38
A piezoelectric element 39 is disposed between the two, and both ends of the piezoelectric element 39 are adhesively fixed to the fork-shaped member 32 and the arm member 38, respectively.

【0052】スライダブロツクを駆動軸に固定するとき
は、圧電素子39に電圧を印加し、圧電素子39に厚み
方向に伸び変位を発生させる。これによりフオ−ク状部
材32は図10で下側に押し下げられ、駆動軸16は結
合部32a、33aに強く圧接され、スライダブロツク
31を駆動軸16に固定することができる。固定を解除
するには、圧電素子39への電圧の印加を停止すればよ
い。
When the slider block is fixed to the drive shaft, a voltage is applied to the piezoelectric element 39 to cause the piezoelectric element 39 to expand and displace in the thickness direction. As a result, the fork-shaped member 32 is pushed down in FIG. 10, the drive shaft 16 is strongly pressed against the coupling portions 32a and 33a, and the slider block 31 can be fixed to the drive shaft 16. To release the fixation, the application of voltage to the piezoelectric element 39 may be stopped.

【0053】図11はアクチエ−タの制御回路を示すブ
ロツク図である。この制御回路50は前記した図8に示
す第2、或いは図9に示す第3の摩擦結合部の構成を備
え、さらに、図10に示すスライダブロツクを駆動軸に
固定する構成を付加した構成に適用できるものである。
FIG. 11 is a block diagram showing the control circuit of the actuator. This control circuit 50 has the above-described second friction coupling portion configuration shown in FIG. 8 or the third friction coupling portion configuration shown in FIG. 9, and further has a configuration in which the slider block shown in FIG. 10 is fixed to the drive shaft. It is applicable.

【0054】制御回路50は、駆動制御回路51、駆動
パルス発生回路52、摩擦力調整用電圧発生回路53、
スライダブロツクの駆動速度を演算する移動体速度検出
回路56、予め設定された基準速度デ−タを記憶させた
基準速度記憶回路57、比較回路58、摩擦力制御回路
59、スライダブロツク固定用電圧発生回路60から構
成される。また、スライダブロツク31の近傍には、ス
ライダブロツクの移動速度を検出する速度センサ55が
配置されている。
The control circuit 50 includes a drive control circuit 51, a drive pulse generating circuit 52, a frictional force adjusting voltage generating circuit 53,
A moving body speed detection circuit 56 for calculating the driving speed of the slider block, a reference speed storage circuit 57 for storing preset reference speed data, a comparison circuit 58, a frictional force control circuit 59, and a slider block fixing voltage generation. It is composed of a circuit 60. A speed sensor 55 for detecting the moving speed of the slider block is arranged near the slider block 31.

【0055】次にその動作を説明する。駆動パルス発生
回路52では、駆動制御回路51の制御の下に、図17
の(a)に示すような緩やかな立上り部分と急速な立下
り部分、或いは図17の(b)に示すような急速な立上
り部分と緩やかな立下り部分を持つ鋸歯状波駆動パルス
を発生する。発生した駆動パルスは圧電素子15に印加
され、スライダブロツク31は所定方向に駆動される。
Next, the operation will be described. In the drive pulse generation circuit 52, under the control of the drive control circuit 51, as shown in FIG.
17A, a sawtooth wave drive pulse having a gentle rising portion and a rapid falling portion, or a rapid rising portion and a gentle falling portion as shown in FIG. 17B is generated. . The generated drive pulse is applied to the piezoelectric element 15, and the slider block 31 is driven in a predetermined direction.

【0056】スライダブロツク31の移動速度は速度セ
ンサ55で検出され、移動体速度検出回路56において
駆動速度が演算される。演算された駆動速度は比較回路
58において基準速度記憶回路57から読み出された基
準速度と比較される。比較結果は摩擦力制御回路59に
入力され、入力された比較結果に基づいて摩擦力調整デ
−タが決定され、摩擦力調整用電圧発生回路53に入力
される。
The moving speed of the slider block 31 is detected by the speed sensor 55, and the driving speed is calculated in the moving body speed detecting circuit 56. The calculated drive speed is compared with the reference speed read from the reference speed storage circuit 57 in the comparison circuit 58. The comparison result is input to the friction force control circuit 59, the friction force adjustment data is determined based on the input comparison result, and the friction force adjustment voltage generation circuit 53 is input.

【0057】摩擦力調整用電圧発生回路53では、駆動
制御回路51の制御の下に、入力された摩擦力調整デ−
タに基づいて摩擦力調整用の圧電素子35に印加する電
圧の大きさが決定され、圧電素子35に印加される。圧
電素子35には印加された電圧に応じた変位が発生し、
結合部32a、33aが駆動軸16に圧接する付勢力
F、即ち摩擦力が調整され、負荷に応じた最適な摩擦力
を発生させることができる。
In the frictional force adjusting voltage generating circuit 53, the input frictional force adjusting data is controlled under the control of the drive control circuit 51.
The magnitude of the voltage applied to the piezoelectric element 35 for adjusting the frictional force is determined based on the parameter, and is applied to the piezoelectric element 35. The piezoelectric element 35 is displaced according to the applied voltage,
The urging force F by which the coupling portions 32a and 33a are brought into pressure contact with the drive shaft 16, that is, the frictional force is adjusted, and the optimal frictional force according to the load can be generated.

【0058】また、駆動制御回路51からスライダブロ
ツクを駆動軸に固定する指令信号がスライダブロツク固
定用電圧発生回路60に出力されると、回路60からは
スライダブロツクを駆動軸に固定するのに必要な電圧が
出力され、圧電素子39に印加される。圧電素子39に
は印加された電圧に基づいて変位が発生し、フオ−ク状
部材32は図10で下側に押し下げられ、駆動軸16は
結合部32a、33aに強く圧接され、スライダブロツ
ク31は駆動軸16に固定される。
Further, when the drive control circuit 51 outputs a command signal for fixing the slider block to the drive shaft to the slider block fixing voltage generating circuit 60, the circuit 60 needs to fix the slider block to the drive shaft. A different voltage is output and applied to the piezoelectric element 39. The piezoelectric element 39 is displaced based on the applied voltage, the fork-shaped member 32 is pushed downward in FIG. 10, the drive shaft 16 is strongly pressed against the coupling portions 32a and 33a, and the slider block 31 is moved. Is fixed to the drive shaft 16.

【0059】この発明に係るアクチエ−タでは、駆動軸
とスライダブロツクとの間の摩擦力を負荷に応じて最適
値に調整できるように構成されている。しかしながら摩
擦力を調整するにしても、スライダブロツクは駆動軸と
の間で滑りを生じつつ所定方向に移動するから、駆動状
態では駆動軸とスライダブロツクとの間の摩擦力は周期
的に変動し、スライダブロツクの駆動速度も周期的に変
動しており、駆動速度の変動幅が所定の許容値を越える
と円滑に駆動ができない。
In the actuator according to the present invention, the frictional force between the drive shaft and the slider block can be adjusted to an optimum value according to the load. However, even if the frictional force is adjusted, the slider block moves in a predetermined direction while sliding with the drive shaft, and therefore the frictional force between the drive shaft and the slider block periodically fluctuates in the driven state. Also, the drive speed of the slider block also fluctuates periodically, and if the fluctuation range of the drive speed exceeds a predetermined allowable value, smooth driving cannot be performed.

【0060】このような移動態様では、スライダブロツ
クを駆動するための圧電素子の駆動パルスの周波数より
も著しく低い周波数、例えば駆動パルス周波数が250
00Hzの場合には10Hz程度の低い周波数でスライ
ダブロツクと駆動軸との間の摩擦力を周期的に変化、例
えば正弦波形状に変化させると、負荷に応じて駆動軸と
スライダブロツクとの間の摩擦力を調整できるととも
に、円滑に駆動できることが分かつた。
In such a movement mode, a frequency significantly lower than the frequency of the drive pulse of the piezoelectric element for driving the slider block, for example, the drive pulse frequency is 250.
In the case of 00 Hz, when the frictional force between the slider block and the drive shaft is periodically changed at a low frequency of about 10 Hz, for example, a sine wave shape is changed, the drive force between the drive shaft and the slider block is changed according to the load. It was found that the frictional force can be adjusted and the driving can be performed smoothly.

【0061】図12及び図13は、摩擦力制御回路59
の動作を説明する図である。即ち、スライダブロツクと
駆動軸との間の摩擦力を周期的に変化させるとき、駆動
速度の変動の振幅t1 が図12の(a)に示すように所
定の振幅T以下であれば摩擦力を周期的に変化させる必
要はない。しかし、駆動速度の変動の振幅t2 が図12
の(b)に示すように所定の振幅Tを越える場合は、駆
動速度の変動の振幅を小さくするように摩擦力を調整す
る。
12 and 13 show a frictional force control circuit 59.
FIG. 7 is a diagram illustrating the operation of FIG. That is, when the frictional force between the slider block and the drive shaft is periodically changed, if the amplitude t1 of the fluctuation of the drive speed is less than or equal to the predetermined amplitude T as shown in FIG. It need not be changed periodically. However, the amplitude t2 of the fluctuation of the driving speed is shown in FIG.
When the amplitude exceeds the predetermined amplitude T as shown in (b) of (3), the frictional force is adjusted so as to reduce the amplitude of the fluctuation of the driving speed.

【0062】図13は駆動速度の変動の振幅に応じて摩
擦力を調整する処理の流れを説明する図である。まず、
スライダブロツクと駆動軸との間の摩擦力を周期的に変
化させる(ステツプP1)。次に、駆動速度の変動の振
幅が規定レベルを越えているか否かを判定し(ステツプ
P2)、規定レベルを越えていない場合は処理を終了す
る。また、規定レベルを越えている場合は、駆動速度の
変動の位相と摩擦力の変動の位相のずれを判定し(ステ
ツプP3)、位相のずれが0°の場合、即ち位相のずれ
がない場合は、平均摩擦力を大きくするように摩擦力を
調整する(ステツプP4)。また、駆動速度の変動の位
相と摩擦力の変動の位相のずれが180°の場合は、平
均摩擦力を小さくするように摩擦力を調整する(ステツ
プP5)。これにより、駆動速度の変動の振幅を小さく
することができる。
FIG. 13 is a diagram for explaining the flow of processing for adjusting the frictional force according to the amplitude of fluctuations in drive speed. First,
The frictional force between the slider block and the drive shaft is periodically changed (step P1). Next, it is judged whether or not the amplitude of the fluctuation of the driving speed exceeds the specified level (step P2), and if it does not exceed the specified level, the process is terminated. If it exceeds the specified level, the phase shift of the drive speed fluctuation and the phase shift of the frictional force fluctuation are judged (step P3). If the phase shift is 0 °, that is, if there is no phase shift. Adjusts the frictional force so as to increase the average frictional force (step P4). If the difference between the phase of the fluctuation of the driving speed and the phase of the fluctuation of the frictional force is 180 °, the frictional force is adjusted so as to reduce the average frictional force (step P5). As a result, the amplitude of fluctuations in drive speed can be reduced.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明した通り、この発明は、電気機
械変換素子と、電気機械変換素子に固着結合されて電気
機械変換素子と共に変位する駆動部材と、駆動部材に摩
擦結合した被駆動部材と、その被駆動部材の開口部に嵌
合して前記駆動部材に摩擦結合する摩擦部材とから構成
される電気機械変換素子を使用した駆動装置において、
被駆動部材の開口部に嵌合した摩擦部材と被駆動部材と
の嵌合隙間に弾性部材を配置したものである。
As described above, according to the present invention, an electromechanical conversion element, a driving member fixedly coupled to the electromechanical conversion element and displaced together with the electromechanical conversion element, and a driven member frictionally coupled to the driving member. A drive device using an electromechanical conversion element configured by: a friction member that is fitted into the opening of the driven member and frictionally coupled to the drive member;
The elastic member is arranged in the fitting gap between the driven member and the friction member fitted in the opening of the driven member.

【0064】この構成により、被駆動部材とその開口部
に嵌合した摩擦部材との間に隙間を無くすことができる
ので、駆動部材から受ける駆動エネルギは被駆動部材に
効率よく伝達され、駆動エネルギの損失を無くすことが
できる。
With this structure, a gap can be eliminated between the driven member and the friction member fitted in the opening, so that the driving energy received from the driving member is efficiently transmitted to the driven member, and the driving energy is The loss of can be eliminated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明によるアクチエ−タの構成部材を分解
して示す斜視図。
FIG. 1 is an exploded perspective view of constituent members of an actuator according to the present invention.

【図2】図1に示すアクチエ−タの組み立て状態を示す
斜視図。
FIG. 2 is a perspective view showing an assembled state of the actuator shown in FIG.

【図3】図1に示すアクチエ−タの摩擦結合部の構成を
示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a frictional coupling portion of the actuator shown in FIG.

【図4】図3に示す摩擦結合部の構成の他の例を示す断
面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the configuration of the frictional coupling portion shown in FIG.

【図5】図3に示す摩擦結合部の構成の他の例を示す断
面図。
5 is a cross-sectional view showing another example of the configuration of the frictional coupling portion shown in FIG.

【図6】図3に示す摩擦結合部の構成の他の例を示す断
面図。
6 is a cross-sectional view showing another example of the configuration of the frictional coupling portion shown in FIG.

【図7】最適摩擦力が負荷に応じて変動する状態を説明
する図。
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the optimum frictional force fluctuates according to the load.

【図8】摩擦結合部の構成の第2の例を示す断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a second example of the configuration of the frictional coupling portion.

【図9】摩擦結合部の構成の第3の例を示す断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a third example of the configuration of the frictional coupling portion.

【図10】駆動軸を摩擦結合部に固定する構成を示す
図。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration for fixing a drive shaft to a friction coupling portion.

【図11】アクチエ−タの制御回路のブロツク図。FIG. 11 is a block diagram of the control circuit of the actuator.

【図12】駆動速度の変動を説明する図。FIG. 12 is a diagram illustrating a change in drive speed.

【図13】駆動速度の変動の振幅に応じて摩擦力を調整
する処理の流れを説明する図。
FIG. 13 is a diagram illustrating a flow of a process of adjusting a frictional force according to an amplitude of a change in driving speed.

【図14】従来のアクチエ−タの構成部材を分解して示
す斜視図。
FIG. 14 is an exploded perspective view showing constituent members of a conventional actuator.

【図15】従来のアクチエ−タの組み立て状態を示す斜
視図。
FIG. 15 is a perspective view showing an assembled state of a conventional actuator.

【図16】従来のアクチエ−タの摩擦結合部の構成を示
す断面図。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a structure of a frictional coupling portion of a conventional actuator.

【図17】駆動パルスの波形を説明する図。FIG. 17 is a diagram illustrating a waveform of a drive pulse.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 アクチエ−タ 11 フレ−ム 12 スライダブロツク 12a 開口部 13、14 支持ブロツク 15 圧電素子 16 駆動軸 18 パツド 19 コイルバネ 20 板ばね 23 板ばね 24 合成樹脂板 31 スライダブロツク 32、33 フオ−ク状部材 32a、33a 結合部 34 ヒンジ部 35 圧電素子 38 ア−ム部材 39 圧電素子 50 制御回路 51 駆動制御回路 52 駆動パルス発生回路 53 摩擦力調整用電圧発生回路 55 速度センサ 56 移動体速度検出回路 57 基準速度記憶回路 58 比較回路 59 摩擦力制御回路 60 スライダブロツク固定用電圧発生回路 10 Activator 11 frames 12 slider block 12a opening 13, 14 Support block 15 Piezoelectric element 16 drive shaft 18 pads 19 coil spring 20 leaf spring 23 leaf spring 24 Synthetic resin plate 31 slider block 32, 33 fork-shaped member 32a, 33a coupling part 34 Hinge part 35 Piezoelectric element 38 Arm member 39 Piezoelectric element 50 control circuit 51 Drive control circuit 52 Drive pulse generation circuit 53 Friction force adjustment voltage generation circuit 55 Speed sensor 56 Moving speed detection circuit 57 Reference speed memory circuit 58 Comparison circuit 59 Friction force control circuit 60 Slider block fixing voltage generation circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 治行 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13 号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 藤田 順次 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13 号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 杉本 好隆 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13 号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−149860(JP,A) 特開 平8−111991(JP,A) 特開 平3−15007(JP,A) 特開 平7−7973(JP,A) 特開 平8−168245(JP,A) 実開 昭60−162997(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 2/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Haruyuki Nakano, Inventor Haruyuki Nakano, 2-3-3 Azuchi-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka, Osaka International Building Minolta Co., Ltd. (72) Inventor Fujita, Azuchi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka 2-13-3 Machi Osaka International Building Minolta Co., Ltd. (72) Inventor Yoshitaka Sugimoto 2-3-3 Azuchicho Chuo-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Osaka International Building Minolta Co., Ltd. (56) References Japanese Patent Laid-Open No. 8-149860 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 8-111991 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 3-15007 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 7-7973 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 8-168245 (JP , A) Actual development Sho 60-162997 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H02N 2/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電気機械変換素子と、 前記電気機械変換素子に固着結合され、該電気機械変換
素子と共に変位する駆動部材と、 前記駆動部材に摩擦結合した被駆動部材と、 前記被駆動部材の開口部に嵌合して駆動部材に摩擦結合
する摩擦部材と、 前記電気機械変換素子に伸縮変位を与える駆動パルス発
生手段と、 駆動制御手段を備え、 前記駆動パルス発生手段により電気機械変換素子に伸縮
変位を発生させることにより駆動部材を駆動し、該駆動
部材に摩擦結合した被駆動部材を所定方向に移動させる
電気機械変換素子を使用した駆動装置において、 前記被駆動部材の開口部に嵌合した摩擦部材と被駆動部
材との嵌合隙間に弾性部材が配置されていることを特徴
とする電気機械変換素子を使用した駆動装置。
1. An electromechanical conversion element, a drive member fixedly coupled to the electromechanical conversion element, and displaced together with the electromechanical conversion element, a driven member frictionally coupled to the drive member, and the driven member of the driven member. The electromechanical conversion element is provided with a friction member that fits in the opening and frictionally couples to the drive member, a drive pulse generation unit that applies expansion / contraction displacement to the electromechanical conversion element, and a drive control unit. A driving device using an electromechanical conversion element for driving a driving member by generating expansion and contraction displacement, and moving the driven member frictionally coupled to the driving member in a predetermined direction, which fits into an opening of the driven member. A driving device using an electromechanical conversion element, wherein an elastic member is arranged in a fitting gap between the friction member and the driven member.
【請求項2】 前記被駆動部材の開口部に嵌合した摩擦
部材と被駆動部材との嵌合隙間に配置される弾性部材
は、弾性部材の電気機械変換素子変位方向のバネ定数を
k、駆動部材と被駆動部材との間の摩擦力をF、電気機
械変換素子の変位をxとしたとき、バネ定数kが、 k>F/10x で表される値を持つ材料で構成された弾性部材であるこ
とを特徴とする請求項1記載の電気機械変換素子を使用
した駆動装置。
2. The elastic member disposed in the fitting gap between the friction member fitted in the opening of the driven member and the driven member has a spring constant of the elastic member in the electromechanical conversion element displacement direction of k, When the frictional force between the driving member and the driven member is F and the displacement of the electromechanical conversion element is x, the spring constant k is an elasticity composed of a material having a value represented by k> F / 10x. It is a member, The drive device using the electromechanical conversion element of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
【請求項3】 前記被駆動部材の開口部に嵌合した摩擦
部材と被駆動部材との嵌合隙間に配置される弾性部材
は、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ビニ−ル樹脂、ポリ
アミドイミド樹脂、及びゴムから選択される1種又は2
種以上の材料から構成されることを特徴とする請求項1
記載の電気機械変換素子を使用した駆動装置。
3. The elastic member arranged in the fitting gap between the friction member fitted in the opening of the driven member and the driven member is urethane resin, silicon resin, vinyl resin, polyamideimide resin, And one or two selected from rubber
2. The material according to claim 1, which is composed of one or more kinds of materials.
A drive device using the electromechanical conversion element described.
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