JP3640534B2 - Drive device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被駆動体を保持した保持部材を駆動軸に摺接させ、駆動軸を軸方向に振動させることにより被駆動体を駆動する駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
被駆動体を保持した保持部材を適度な力で駆動軸に押圧し、変位の速度を一方向と逆方向とで違えながら駆動軸を軸方向に振動させて保持部材を摺動させることにより被駆動体を駆動する駆動装置がある。このような駆動装置の一例を図3に示す。この駆動装置はレンズLを駆動するもので、駆動素子である圧電アクチュエータ11、駆動軸12、ガイド軸13、支持壁14、15、および保持部材であるレンズ枠51より成る。
【0003】
圧電アクチュエータ11は後端面を不図示の装置本体に固定されており、印加電圧に応じて前後方向に伸縮する。駆動軸12は後端を圧電アクチュエータ11の前端面に固定されており、圧電アクチュエータ11の伸縮に伴って軸方向に変位する。圧電アクチュエータ11に周期的に電圧を印加することにより駆動軸12は振動する。ガイド軸13は駆動軸12と平行に配置されている。
【0004】
支持壁14、15は平行に配置され、装置本体に固定されている。支持壁14は駆動軸12を通してその先端部を支持する貫通孔14aと、ガイド軸13の先端部を固定する固定孔14bと、前方からの光をレンズLに導く大径の開口14cを有している。支持壁15は駆動軸12を通してその後部を支持する貫通孔15aと、ガイド軸13の後端部を固定する固定孔15bと、レンズLを透過した光を後方に導く大径の開口15cを有している。貫通孔14a、15aの内壁面は駆動軸12の外周面に軽く接しており、駆動軸12を軸方向に摺動自在に支持する。
【0005】
レンズ枠51の正面図を図4に示す。レンズ枠51はレンズLを固定する環状の保持部52、保持部52の上部に形成された突起53、突起53に固定され駆動軸12に接する屈曲部位を有する板状の接触部54、および保持部52の下部に形成されガイド軸13を通す溝を有する突部55を備えている。突起53には板ばね56がねじ57によって固定されており、駆動軸12は接触部54と板ばね56に挟まれて、板ばね56の弾性力により接触部54と板ばね56に摺接している。ガイド軸13は突部55の溝の左右の側壁に軽く接しており、レンズ枠51の駆動軸12回りの動きを規制する。
【0006】
圧電アクチュエータ11への印加電圧の例を図5に示す。印加電圧が急激に変化すると圧電アクチュエータ11は急激に伸張または収縮し、印加電圧が徐々に変化すると圧電アクチュエータ11は徐々に伸張または収縮する。駆動軸12に摺接しているに過ぎないレンズ枠51は駆動軸12上を摺動するが、駆動軸12の変位が低速であれば摩擦力によってその変位に追随して変位し、駆動軸12の変位が高速であればその変位に追随し得ず、元の位置に留まる。
【0007】
したがって、圧電アクチュエータ11への印加電圧を、図5(a)のように急激に上昇させ緩やかに下降させることを繰り返すことにより、レンズLを一方向に駆動することができ、逆に、図5(b)のように緩やかに上昇させ急激に下降させることを繰り返すことにより、レンズLを逆方向に駆動することができる。レンズLの駆動速度は印加電圧の大きさおよび周期によって調節可能である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記の駆動装置は駆動軸12と接触部54および板ばね56との摩擦力によってレンズ枠51を駆動する。摩擦力が大き過ぎるときは、駆動軸12の変位が高速であってもその変位にレンズ枠51が追随して変位してしまい、逆に摩擦力が小さ過ぎるときは、駆動軸12の変位が低速であってもその変位にレンズ枠51が追随し得なくなって、レンズLを効率よく駆動することはできない。したがって、レンズ枠51が駆動軸12の低速変位に確実に追随し、高速変位に確実に追随しないように、摩擦力を適切に設定する必要がある。
【0009】
駆動軸12と接触部54および板ばね56との摩擦力は、板ばね56の弾性力に依存する。一方、板ばね56の弾性力は厚さ、幅、固定部位から駆動軸12との接触部位までの長さ、駆動軸12との接触による撓み量に依存するが、これらは加工や組み立ての誤差により変動する。ところが、板ばね56は駆動軸12に近い突起53に固定するように短く形成されているため、ばね定数が大きく、僅かな誤差が弾性力の大きな差異となって現れる。
【0010】
このため、従来の駆動装置では、板ばね56の弾性力、したがって駆動軸12と接触部54および板ばね56との摩擦力を適正値に設定するのが容易ではなく、駆動効率にばらつきが生じ易くなっていた。駆動効率を良好にするためには加工や組み立てを高い精度で行う必要があり、装置の製造に長時間を要し、コストの上昇を招くことになる。
【0011】
板ばね56のばね定数を小さくすれば、加工や組み立ての誤差が弾性力に及ぼす影響を小さくすることが可能であり、これは接触部54と共に板ばね56を長くすることで容易に達成することができる。しかしながら、接触部54と板ばね56を長くすると、駆動装置が大型化してしまうという新たな問題が生じる。
【0012】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、被駆動体を保持する保持部材を駆動軸に押圧するための板ばねの弾性力が、加工や組み立ての誤差によって変動し難い小型の駆動装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、駆動軸と、駆動軸を軸方向に振動させる駆動素子と、被駆動体を保持する保持部材と、保持部材に固定され駆動軸に接して保持部材を駆動軸に押圧する板ばねとを備え、駆動軸を振動させて保持部材を摺動させることにより被駆動体を駆動する駆動装置において、板ばねの固定された部位から駆動軸に接する部位までの長さが、固定された部位から駆動軸までの距離よりも長く、保持部材の被駆動体を保持する部位は環状であり、板ばねは板面外方向に屈曲し、保持部材の環状の部位の外周面に略沿って配置されている構成とする。
【0014】
保持部材を駆動軸に押圧するために必要な板ばねの最小限の長さは、固定された部位から駆動軸までの距離(固定された部位から駆動軸に下ろした垂線の長さ)に等しいが、固定された部位から駆動軸に接する部位までのばね表面に沿う長さすなわち可撓部位の長さを必要最短距離よりも長くすることで、板ばねのばね定数を小さくすることができる。ばね定数が小さくなると、板ばねの厚さ、幅、固定された部位から駆動軸までの距離、あるいは駆動軸との接触による撓み量に多少の誤差があっても、板ばねの弾性力はあまり変わらず、略一定の力で保持部材を駆動軸に押圧することが可能になる。
【0015】
さらに、板ばねを板面外方向に屈曲させて保持部材の環状の部位の外周面に略沿って配置しているので、板ばねの可撓部位の長さを、固定された部位から駆動軸までの距離よりもはるかに長くすることが可能であり、ばね定数を大きく低下させることができる。しかも、装置をどの方向にも大きくする必要がない。また、板ばねの長さを自由に設定することが可能であり、ばね定数の設定の自由度が高くなって、駆動に適する弾性力が容易に得られる。
【0016】
前記目的を達成するために、本発明ではまた、駆動軸と、駆動軸を軸方向に振動させる駆動素子と、被駆動体を保持する保持部材と、保持部材に固定され駆動軸に接して保持部材を駆動軸に押圧する板ばねとを備え、駆動軸を振動させて保持部材を摺動させることにより被駆動体を駆動する駆動装置において、板ばねの固定された部位から駆動軸に接する部位までの長さが、前記固定された部位から駆動軸までの距離よりも長く、板ばねは板面内で屈曲したL字状であり、固定された部位から屈曲部位までが駆動軸に略平行に配置されている構成とする。この構成では、駆動軸に対して垂直方向に装置を大きくすることなく、ばね定数を小さくすることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の駆動装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。各実施形態の駆動装置は、図3に示した装置と同様にレンズLを駆動するものであるが、レンズLを保持するレンズ枠および板ばねの構造のみが相違し、装置の全体構成や駆動原理は同じであるので、重複する説明は省略する。
【0018】
図1に、第1の実施形態の駆動装置のレンズ枠およびその周辺部の正面図を示す。このレンズ枠21は、レンズLを固定する環状の保持部22、保持部22の上部に形成された突起23、突起23に固定され駆動軸12に接する屈曲部位を有する板状の接触部24、および保持部22の下部に形成されガイド軸13を通す溝を有する突部25を備えている。
【0019】
保持部22の外周面にはその形状に対応して屈曲した板ばね26が配置されており、板ばね26の一端はねじ27によって保持部22に固定されている。板ばね26の他端は接触部24に対向している。駆動軸12は接触部24と板ばね26に挟まれて、板ばね26の弾性力により接触部24と板ばね26に摺接している。板ばね26は屈曲しているため、そのねじ27による固定部位から駆動軸12に接する部位までの長さは、固定部位から駆動軸12までの距離よりも長い。
【0020】
駆動軸12との接触により板ばね26に加わる力は、接触部位から固定部位にまで伝わり、この全範囲が板ばね26の可撓部位となる。したがって、板ばね26のばね定数は、図4の板ばね56と比べて、材料、厚さ、幅が同じであってもはるかに小さくなっている。このため、接触部24、突起23、板ばね26の加工や取り付けに誤差があったとしても、駆動軸12に加わる板ばね26の弾性力への影響はほとんどなく、駆動軸12と接触部24および板ばね26との摩擦力は略一定になる。
【0021】
板ばね26の可撓部位の長さを、圧電アクチュエータ11への印加電圧をはじめとする駆動に関する種々の因子を考慮して設計するだけで、レンズ枠21が駆動軸12の低速変位に確実に追随し高速変位に確実に追随しないように摩擦力を設定することができ、常に効率よくレンズLを駆動することができる。また、板ばね26をレンズ枠21の保持部22の外周面に沿って配置したことで、板ばね26を長くしたことの駆動装置の大きさへの影響は、前後、左右、上下いずれの方向にも皆無である。
【0022】
なお、板ばね26は、固定する端部を除いてレンズ枠21の保持部22の外周面に接触する必要はなく、その屈曲形状も必ずしも保持部22の外周面と同じでなくてよい。また、ここでは板ばね26を保持部22に固定しているが、必要に応じて延長し、突起23に固定してもかまわない。
【0023】
図2に、第2の実施形態の駆動装置のレンズ枠およびその周辺部の斜視図を示す。このレンズ枠31は、レンズLを固定する環状の保持部32、保持部32の上部に形成された突起33、突起33に固定され駆動軸12に接する屈曲部位を有する板状の接触部34、および保持部32の下部に形成されガイド軸13を通す溝を有する突部35を備えている。
【0024】
突起33は保持部32の後端面を超えて長く形成されている。突起33の後部33aは前部よりも厚く形成されており、ここにL字状の板ばね36の一端がねじ37によって固定されている。板ばね36の屈曲部から固定された一端までは駆動軸12と平行に配置されており、他端は接触部34に対向している。駆動軸12は接触部34と板ばね36に挟まれて、板ばね36の弾性力により接触部34と板ばね36に摺接している。板ばね36は駆動軸12に平行な部分を有するため、そのねじ37による固定部位から駆動軸12に接する部位までの長さは、固定部位から駆動軸12までの距離よりも長い。
【0025】
駆動軸12との接触により板ばね36に加わる力は、接触部位から屈曲部を経て固定部位にまで伝わり、この全範囲が板ばね36の可撓部位となる。したがって、板ばね36のばね定数は図4の板ばね56よりも小さくなっている。このため、各部の加工や取り付けに誤差があったとしても、駆動軸12に加わる板ばね36の弾性力への影響は小さく、駆動軸12と接触部34および板ばね36との摩擦力は略一定になり、レンズLを効率よく駆動することができる。
【0026】
本実施形態の構成では、突起33および板ばね36を前後方向に長くしたことにより、駆動装置は前後方向に多少長くなるが、上下、左右方向の大きさは影響を受けない。なお、ここでは保持部32を環状としているが、板ばね36の固定に保持部32は関与しないから、保持部32はレンズLを保持し得る範囲で任意の形状とすることができる。
【0027】
以上、本発明の駆動装置について2つの例を掲げて説明したが、本発明の駆動装置は、例示したレンズに限らず、あらゆる物体の駆動に適用することができる。また、ここでは、駆動軸を振動させる駆動素子として圧電アクチュエータを用いているが、他の方式で駆動軸を振動させるようにしてもよい。例えば、駆動軸を軸方向に弾性付勢しておき、モータの回転軸に取り付けた偏心カムで付勢力に抗して駆動軸を変位させる方式を採用することができる。
【0028】
【発明の効果】
本発明の駆動装置では、板ばねの可撓部位の長さを保持部材の駆動軸への押圧に必要な最小限の長さよりも大きくしてばね定数を小さくしているので、加工誤差や組み立て誤差による板ばねの弾性力の変動が抑えられる。このため、保持部材と駆動軸の摩擦力が安定し、効率よく被駆動体を駆動することができる。また、加工や組み立てを特に高い精度で行う必要がなく、製造効率が向上し、装置のコストを低減することができる。
【0029】
特に、板ばねを環状の保持部材の外周面に沿って配置する構成では、被駆動体を効率よく駆動するためのばね定数の設定が容易である上、装置の大型化を全く伴わない。また、L字状の板ばねを駆動軸に略平行に配置する構成は、保持部材の被駆動体保持部を任意の形状にすることが可能であり、用途が広い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施形態の駆動装置のレンズ枠および周辺部の正面図。
【図2】 第2の実施形態の駆動装置のレンズ枠および周辺部の斜視図。
【図3】 従来の駆動装置の斜視図。
【図4】 従来の駆動装置のレンズ枠および周辺部の正面図。
【図5】 圧電アクチュエータの印加電圧の例を示す図。
【符号の説明】
11 圧電アクチュエータ(駆動素子)
12 駆動軸
13 ガイド軸
14、15 支持壁
21、31 レンズ枠(保持部材)
22、32 保持部
23、33 突起
24、34 接触部
25、35 突部
26、36 板ばね
27、37 ねじ
L レンズ(被駆動体)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive device that drives a driven body by bringing a holding member holding the driven body into sliding contact with a drive shaft and vibrating the drive shaft in the axial direction.
[0002]
[Prior art]
The holding member holding the driven body is pressed against the driving shaft with an appropriate force, the driving shaft is vibrated in the axial direction while the displacement speed is different between one direction and the opposite direction, and the holding member is slid. There is a drive device that drives a drive body. An example of such a drive device is shown in FIG. This driving device drives a lens L, and includes a
[0003]
The
[0004]
The
[0005]
A front view of the
[0006]
An example of the voltage applied to the
[0007]
Therefore, the lens L can be driven in one direction by repeatedly increasing the voltage applied to the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The driving device drives the
[0009]
The frictional force between the
[0010]
For this reason, in the conventional drive device, it is not easy to set the elastic force of the
[0011]
If the spring constant of the
[0012]
The present invention has been made in view of the above problems, and is a compact drive in which the elastic force of a leaf spring for pressing a holding member that holds a driven body against a drive shaft is unlikely to fluctuate due to errors in processing or assembly. An object is to provide an apparatus.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, a drive shaft, a drive element that vibrates the drive shaft in the axial direction, a holding member that holds a driven body, a holding member that is fixed to the holding member and is in contact with the driving shaft In a drive device that drives a driven body by vibrating the drive shaft and sliding the holding member, from a fixed part of the plate spring to a part in contact with the drive shaft Is longer than the distance from the fixed part to the drive shaft, the part of the holding member that holds the driven body is annular, the leaf spring is bent outwardly of the plate surface, and the annular part of the holding member is It is set as the structure arrange | positioned along the outer peripheral surface of a site | part substantially.
[0014]
The minimum length of the leaf spring required to press the holding member against the drive shaft is equal to the distance from the fixed portion to the drive shaft (the length of the perpendicular line extending from the fixed portion to the drive shaft). However, by making the length along the spring surface from the fixed part to the part in contact with the drive shaft, that is, the length of the flexible part longer than the necessary shortest distance, the spring constant of the leaf spring can be reduced. If the spring constant is reduced, the elastic force of the leaf spring will be less, even if there is some error in the thickness, width, distance from the fixed part to the drive shaft, or the amount of deflection due to contact with the drive shaft. Without change, the holding member can be pressed against the drive shaft with a substantially constant force.
[0015]
Further, since the arranged substantially along the outer peripheral surface of the portion of the annular holding member by bending a leaf spring plate surface outward, drive shaft length of the flexible portion of the leaf spring, from a fixed site Much longer than the distance up to, and the spring constant can be greatly reduced. Moreover, it is not necessary to enlarge the device in any direction. Further, the length of the leaf spring can be freely set, the degree of freedom in setting the spring constant is increased, and an elastic force suitable for driving can be easily obtained.
[0016]
In order to achieve the above object, the present invention also provides a drive shaft, a drive element that vibrates the drive shaft in the axial direction, a holding member that holds a driven body, and a holding member that is fixed to the holding member and is in contact with the driving shaft. In a drive device that includes a leaf spring that presses a member against a drive shaft, and drives the driven body by vibrating the drive shaft and sliding the holding member, the portion that contacts the drive shaft from the fixed portion of the leaf spring lengths up is longer than the distance from said fixed portion to the drive shaft, the plate spring is L-shaped bent in the plate plane, substantially parallel to the to the bending sites drive shaft from a fixed site It is set as the structure arrange | positioned . In this configuration, the spring constant can be reduced without increasing the device in the direction perpendicular to the drive shaft.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a drive device of the present invention will be described with reference to the drawings. The driving device of each embodiment is for driving the lens L as in the device shown in FIG. 3, but only the structure of the lens frame and the leaf spring for holding the lens L is different, and the overall configuration and driving of the device are different. Since the principle is the same, redundant description is omitted.
[0018]
FIG. 1 shows a front view of a lens frame and its peripheral portion of the driving apparatus of the first embodiment. The
[0019]
A
[0020]
The force applied to the
[0021]
By simply designing the length of the flexible portion of the
[0022]
The
[0023]
FIG. 2 is a perspective view of the lens frame and its peripheral portion of the driving apparatus of the second embodiment. The
[0024]
The
[0025]
The force applied to the
[0026]
In the configuration of the present embodiment, since the
[0027]
The drive device of the present invention has been described with reference to two examples. However, the drive device of the present invention is not limited to the exemplified lens, and can be applied to drive any object. Here, the piezoelectric actuator is used as the drive element for vibrating the drive shaft, but the drive shaft may be vibrated by other methods. For example, it is possible to employ a method in which the drive shaft is elastically biased in the axial direction and the drive shaft is displaced against an urging force by an eccentric cam attached to the rotating shaft of the motor.
[0028]
【The invention's effect】
In the drive device of the present invention, the length of the flexible portion of the leaf spring is made larger than the minimum length necessary for pressing the holding member against the drive shaft to reduce the spring constant. Variations in the elastic force of the leaf spring due to errors can be suppressed. For this reason, the frictional force between the holding member and the drive shaft is stabilized, and the driven body can be driven efficiently. In addition, it is not necessary to perform processing and assembly with particularly high accuracy, so that manufacturing efficiency can be improved and the cost of the apparatus can be reduced.
[0029]
In particular, in the configuration in which the leaf spring is arranged along the outer peripheral surface of the annular holding member, it is easy to set a spring constant for efficiently driving the driven body, and the apparatus is not enlarged at all. Moreover, the structure which arrange | positions an L-shaped leaf | plate spring substantially parallel to a drive shaft can make the to-be-driven body holding | maintenance part of a holding member arbitrary shapes, and has a wide use.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a lens frame and a peripheral portion of a driving apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view of a lens frame and a peripheral portion of a driving apparatus according to a second embodiment.
FIG. 3 is a perspective view of a conventional drive device.
FIG. 4 is a front view of a lens frame and a peripheral portion of a conventional driving device.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a voltage applied to a piezoelectric actuator.
[Explanation of symbols]
11 Piezoelectric actuator (drive element)
12
22, 32
Claims (2)
板ばねの固定された部位から駆動軸に接する部位までの長さが、前記固定された部位から駆動軸までの距離よりも長く、
保持部材の被駆動体を保持する部位は環状であり、板ばねは板面外方向に屈曲し、保持部材の環状の部位の外周面に略沿って配置されていることを特徴とする駆動装置。 A driving shaft, a driving element that vibrates the driving shaft in the axial direction, a holding member that holds the driven body, and a leaf spring that is fixed to the holding member and contacts the driving shaft and presses the holding member against the driving shaft; In the drive device that drives the driven body by vibrating the drive shaft and sliding the holding member,
The length from the fixed part of the leaf spring to the part in contact with the drive shaft is longer than the distance from the fixed part to the drive shaft,
Site for holding the driven body of the holding member is annular, the plate spring is bent in the plate surface outward, the driving apparatus characterized by being arranged substantially along the outer peripheral surface of the annular portion of the holding member .
板ばねの固定された部位から駆動軸に接する部位までの長さが、前記固定された部位から駆動軸までの距離よりも長く、
板ばねは板面内で屈曲したL字状であり、固定された部位から屈曲部位までが駆動軸に略平行に配置されていることを特徴とする駆動装置。 A driving shaft, a driving element that vibrates the driving shaft in the axial direction, a holding member that holds the driven body, and a leaf spring that is fixed to the holding member and contacts the driving shaft and presses the holding member against the driving shaft; In the drive device that drives the driven body by vibrating the drive shaft and sliding the holding member,
The length from the fixed part of the leaf spring to the part in contact with the drive shaft is longer than the distance from the fixed part to the drive shaft,
The leaf spring is L-shaped bent in the plate surface, the drive apparatus characterized by until the bent portion is disposed substantially parallel to the drive shaft from a fixed site.
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