JP4144171B2 - 電気−機械変換素子を用いた駆動装置 - Google Patents

電気−機械変換素子を用いた駆動装置 Download PDF

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H02N2/02Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/021Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
    • H02N2/025Inertial sliding motors

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気−機械変換素子を用いた駆動装置に関し、詳しくは精密機器や情報記録機器などに内蔵されている移動体を駆動したり、微小操作用のマイクロ・アクチュエイターに適用するのに好適な電気−機械変換素子を用いた駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電気−機械変換素子を用いた駆動装置が種々提案されている。例えば、図11に示した駆動装置では、支持板62,63により移動自在に支持され、被駆動部材51が摩擦結合する駆動軸53の一端に、圧電素子18の伸縮方向一端を固定し、圧電素子18の伸縮方向他端を支持板64に固定し、圧電素子18に例えば鋸歯状の電圧を印加して、伸びの速度と縮みの速度とが異なるように伸縮させ、軸方向に移動する駆動軸53に沿って被駆動体51を移動させる(例えば、特開平7−274544号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、圧電素子は機械的強度が弱いことから、圧電素子に無理な力が加わらないようにする必要があった。
【0004】
すなわち、外力により圧電素子内に発生する曲げ応力、ねじり応力、引っ張り応力などを抑えるため、構成が複雑化したり、駆動装置に課す作業負荷を限定したり、駆動速度などの駆動条件を限定する必要があった。
【0005】
また、圧電素子の一端を固定し、他端を駆動軸支持部材に支持された駆動軸の一端に固定する構成であるので、圧電素子が固定される機器側の固定部、圧電素子、駆動軸支持部材、及び、駆動軸の相対位置精度を高くしておく必要があった。
【0006】
さらに、圧電素子を機器側に固定する方法も、接着など圧電素子に外力のかかりにくい方法に限定されることと、その作業手順も圧電素子に過大な応力がかからないようにする必要があることから、組立作業性を低下させていた。
【0007】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、電気−機械変換素子に無理な力がかからないようにした簡単な構成の電気−機械変換素子を用いた駆動装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
本発明は、前記技術的課題を解決するために、以下の構成の駆動装置を提供する。
【0009】
駆動装置は、駆動部材と、駆動部材に摩擦結合した被駆動部材と、駆動部材に結合した電気−機械変換素子とを備える。駆動部材が、圧入、融着、接着、ネジ止めまたは溶接により固定側部材に固定され、電気−機械変換素子に駆動波形を印加して変形させ、駆動部材に時間軸方向に非対称な振動を発生させ、被駆動部材が駆動部材との摩擦結合により駆動部材に対して一側に実質的に移動する状態と、被駆動部材が駆動部材との摩擦結合に打ち勝って駆動部材に対して実質的に移動しない状態とを取り得るようにした。
【0010】
上記構成において、電気−機械変換素子は、電気エネルギー(例えば、電圧、電流、電界、電荷、静電気、磁界など)を機械エネルギー(たとえば、伸縮、膨張、湾曲、ねじれなどの変形やひずみ)に変換する素子であり、例えば、静電アクチュエータ、圧電素子、電歪素子、磁歪素子、などが含まれる。電気−機械変換素子に対して、例えば、鋸歯状の波形をした駆動波形を印加して、電気機械変換素子を変形させ、駆動部材を振動させる。駆動部材が一側に遅い速度で振動する場合は、被駆動部材は駆動部材の摩擦結合部分の動作に追随して移動する。一方、駆動部材が他側に速い速度で振動する場合は、被駆動部材は、その質量の慣性により、駆動部材の摩擦結合部分の動作に追随せず、そのままの位置に留まる。つまり、駆動部材が振動を繰り返すことにより、被駆動部材は駆動部材に対して一方向へ連続して移動する。
【0011】
上記構成によれば、電気−機械変換素子は、駆動部材にのみ結合されているので、組み立て時や駆動時に電気−機械変換素子に無理な力が加わることがない。
【0012】
駆動部材の電気−機械変換素子は、前記駆動部材の両端に1つずつ結合し、該2つの電気−機械変換素子の選択的な駆動または同時駆動を行うことが好ましい。
【0013】
上記構成においては、駆動装置は、例えば、駆動部材自体を固定することから、駆動部材の両端に電気−機械変換素子を設けることができる。
【0014】
上記構成によれば、2つの電気−機械変換素子を切り替えて選択的に駆動することにより、被駆動部材の往動及び復動ともに同じ状態で移動させることができる。
【0015】
本発明の電気−機械変換素子を用いた駆動装置は、種々の態様で構成することができる。
【0016】
好ましくは、駆動部材は、その一端近傍部分が固定側部材に固定され、かつ他端が固定側部材に支持され、電気−機械変換素子は、駆動部材の一端に結合している。
【0017】
上記構成において、駆動部材は、その一端近傍部分が固定側部材によって固定され、かつ他端近傍部分が支持されている。被駆動部材は駆動部材が固定、支持されている端部間に摩擦結合されている。電気−機械変換素子は、固定側部材によって固定された側の駆動部材の一端に結合しており、これが振動することによって、駆動部材が移動することなく振動し、被駆動部材を移動させることができる。
【0018】
なお、変形例として、支持されている駆動部材の他端は、しっかりと固定されていてもよい。すなわち、駆動部材は、その両端近傍部分がそれぞれ固定側部材に固定され、前記電気−機械変換素子は、前記駆動部材の一端に結合している構成をとってもよい。どちらの構成をとるかは、組立作業性などを考慮して、任意に設定することができる。
【0019】
他の好ましい態様としては、駆動部材は、その両端近傍部分がそれぞれ固定側部材によって固定されており、電気−機械変換素子は、駆動部材の両端に結合している。
【0020】
他の好ましい態様としては、その一端近傍部分が固定側部材に貫通して固定され、電気−機械変換素子は、駆動部材の前記一端に結合している。
【0021】
上記構成において、駆動部材は、一端近傍部が固定側部材によって固定され、他端は固定も支持されることなく、自由端を構成している。電気−機械変換素子は、固定側部材に固定されている側の駆動部材の一端に結合しており、これが振動することによって、駆動部材が移動することなく振動し、被駆動部材を移動させることができる。
【0022】
本発明にかかる駆動装置では、駆動部材に種々の外力や作業負荷がかかっても駆動部材とその固定側部材で力を受け止めるため、電気−機械変換素子には内部応力が発生しない。このため、従来は駆動部材にかかる曲げモーメントが電気−機械変換素子に影響を及ぼすのを防ぐため、支持板などを用いて駆動部材を保持していたが、上記駆動装置では、1の固定側部材で構成することが可能となる。
【0023】
なお、電気−機械変換素子は、固定側部材に固定されていない側の他端に取りつける構成をとることもできる。すなわち、駆動部材は、その一端近傍部分が固定側部材に固定され、電気−機械変換素子は、駆動部材の他端に結合した態様を取ることもできる。この態様においても、電気−機械変換素子が振動することによって、上記と同様に駆動部材が移動することなく振動し、被駆動部材を移動させることができる。
【0024】
駆動部材は強度的に優れているので、駆動部材は必要に応じて種々の態様で固定側部材に固定することができる。好ましくは、圧着、圧入、融着、接着、ネジ止め、溶接のいずれかでなされていることが好ましい。
【0025】
上記構成によれば、機械的強度に優れた駆動部材を作業性に応じて固定法を種々選択することができる。
【0026】
本発明は、さらに以下の構成の駆動装置を提供する。
【0027】
駆動装置は、第1部材と、該第1部材に摩擦結合した第2部材と、第1部材に隣接して配置され振動することができる振動部材とを備える。そして、第1部材または第2部材のいずれか一方が固定側部材に固定され、振動部材から第1部材に伝達された振動により、第1部材に対して第2部材を実質的に移動させるようにした。
【0028】
上記構成において、第1部材または該第1部材に摩擦結合した第2部材のいずれか一方が固定されている。一方、振動部材は固定されることなく、駆動部材に隣接して配置されている構成をとり、少なくとも振動部材は1箇所のみの固定で済む。したがって、振動部材の質量とこれを機能させるために必要な部材(例えば、電気−機械変換素子を用いた場合はその配線など)に比例する想定衝撃力に耐えるだけの固定強度を持てばよい。また、衝撃が加わったときに振動部材にかかる慣性力も、その質量に起因するものになるので、大幅に削減され、振動部材の破壊を防止することができる。振動部材は、必要に応じて振動することができ、その振動が第1部材に伝達され、第1部材に対して第2部材を移動させることができる。
【0029】
したがって、駆動装置における機械的強度の補強のための構造を簡略化することができ、堅牢性や組み立てやすさの向上と構成の簡素化を実現することができ、高い組み立て精度を必要としない電気−機械変換素子を用いた駆動装置を提供することができる。
【0030】
なお、上記構成において、振動部材は、例えば、第1部材の縦振動の共振周波数と略等しい振動数の振動を第1部材に与え、第1部材が共振し、第1部材に沿って第2部材が移動するようにすることができる。よって、第1部材は弾性体で構成されていることが好ましい。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態にかかる駆動装置について、図面を参照しながら説明する。
【0032】
まず、第1実施形態について説明する。図1は、本発明の第1実施形態にかかる駆動装置の構成を示す図である。駆動装置は、圧電素子1と、一端に圧電素子1が接着されている駆動部材2と、駆動部材に摩擦結合した被駆動部材とから構成されている。駆動部材2の圧電素子1が接着されていない側の他端は固定側部材4に固定されている。
【0033】
駆動部材は、大略角柱形をしており、被駆動部材はそのコーナーに沿って折り曲げられた構成となっており、駆動部材の周りに回転しないように摩擦結合されている。図1に示すように駆動部材の軸方向にのみ摺動することができる。駆動部材2のコーナーの1つは図に示すようにアールが付されており、被駆動部材3と駆動部材2の摩擦力を調整すべく、適当な摩擦力とするために、そのアールに向かって付勢された圧接バネ5がビス6によって被駆動部材に固定されている。
【0034】
次に、駆動装置の動作を説明する。圧電素子は、例えば必要に応じて駆動パルスを印加することで伸縮を繰り返し振動する。圧電素子の伸縮に伴う振動は、駆動部材に伝えられ、駆動部材は振動する。被駆動部材は駆動部材の振動により、図の矢印Y方向に移動することができる。移動の向き及び速度は圧電素子に与えられるパルスによって調整することができる。
【0035】
具体的には、例えば、図2(a)に示すように、緩やかな立ち上がり部と急速な立下り部からなるのこぎり波の駆動波形を印加すると、圧電素子1は、図中の矢印Xに示した方向に、印加された電圧の波形と同じ周期で緩やかな伸びと急速な縮みを繰り返し振動する。この振動は連結された駆動部材2に伝わり、駆動部材の振動を引き起こす。
【0036】
駆動部材2に振動が与えられることによって、駆動部材2はその長さ方向に時間軸方向に非対称な縦振動を生じ、その振動によって、被駆動部材3は、図1中の矢印Y方向、すなわち、駆動部材にそってすべりを生じ移動する。
【0037】
被駆動部材3を反対方向に移動させる場合は、圧電素子1によって駆動部材2に伝えられる振動を変化させることでこれが実現される。例えば、図2(b)に示すように、急速な立上がり部と緩やかな立ち下り部からなるのこぎり波の駆動波形を印加することができる。
【0038】
また、圧電素子1には、図2(c)、(d)に示すような方形波による駆動波形を印加してもよい。なお、方形波を印加する場合は、そのデューティー比を変化させることによって、被駆動部材3の移動の方向を変化させることができる。
【0039】
のこぎり波や方形波での駆動において、波形を変えずに周波数のみを変化させることによっても、被駆動部材3の移動方向を変化させることができる。駆動波形は、のこぎり波や方形波に限らず、駆動部材に時間軸方向に非対称な振動をさせる波形であればよい。
【0040】
さらに、図2(e)、(f)に示すように、間欠的な駆動パルスを印加すれば、被駆動部材3を微少量だけ移動させることができる。
【0041】
上記構成においては、駆動部材2を固定側部材4に固定し、圧電素子1を駆動部材2の端部にとりつける構成にしたことにより、圧電素子1を固定側部材2に固定する必要がなくなり、固定位置を1箇所に減らすことができる。駆動部材2は機械的強度も高く、軸方向に移動可能でなくてよいので、しっかりと固定することができ、従来のように駆動部材2の支持に際して駆動部材2のガタを吸収するための付勢部材や押さえ部材が不要となる。したがって、上記構成によれば、駆動装置の構成を簡略化できる。
【0042】
また、圧電素子1は外力や作業負荷とは遮断される構成となるので、圧電素子1と固定側部材4及び駆動部材2との接着はがれ、圧電素子1の破壊などの問題をなくすることができる。したがって、上記構成によれば、圧電素子に無理な力がかからず、駆動装置の堅牢性を向上させることができる。
【0043】
さらに、駆動部材2を少なくとも1箇所で固定し、駆動部材2に圧電素子1がとりつけされていればよいので、組み立てが容易になる。また、駆動部材2は上述のように機械的強度が高いので、作業性のよい固定法を選ぶことができる。さらに、駆動部材2と圧電素子1との固定は、運転状況下において圧電素子1が駆動部材2から脱落しないだけの強度でよいので、作業性のよい固定法を選ぶことができる。したがって、上記構成によれば、駆動装置の組み立てやすさを向上させることができる。
【0044】
上記構成の駆動装置のうち、具体的な実施例として次のものをあげることができる。一例としては、圧電素子は高さ、奥行きが3mm、幅が5mmの立方体である。
【0045】
駆動部材にはカーボンファイバー50体積%含有の繊維強化樹脂が使用されている。駆動部材は3.5mm角で幅が20mmの略角柱形であり、その一辺が半径3.5mmでアールが付されている。駆動部材は、金属(鉄)の約0.6倍のヤング率を有し、圧電素子とほぼ近似した重量である。駆動部材の材料は、ヤング率と密度が、電気−機械変換素子のパワーで必要な縦振動を励起可能な範囲にあれば、上記繊維強化樹脂以外も選択できる
【0046】
圧電素子1には駆動部材を一端固定の片持ち梁としてモデル化した場合の縦振動の固有振動数と略等しい周波数の駆動波形を印加すると、被駆動部材を効率よく移動させることができる。特に、上記一例の条件では、圧電素子1に印加される駆動波形が略130〜150kHzの周波数のとき、効率がよい。駆動周波数は縦振動の固有振動数付近には限定されず、高周波共振や分数調波共振を起こす周波数の近傍や、共振とは関係のない強制振動をさせる周波数でもよい。
【0047】
次に、第2実施形態について説明する。図3は、本発明の第2実施形態にかかる駆動装置を適用したズームレンズ駆動機構を示す図である。ズームレンズの鏡筒11は駆動部材13に摩擦結合されている。摩擦板12は係合時の摩擦力を発生させる。圧接バネ14はネジ14aによりズームレンズ鏡筒11に固定されるが、このとき圧接バネ14の中央に設けた湾曲部14bが摩擦板12を下側に押圧するように構成されている。また、押さえ板15、16は摩擦板12が駆動部材13の軸方向にずれないようにするためのものであり、ネジ15aによりズームレンズ鏡筒11に固定されている。
【0048】
駆動部材13はズームレンズ鏡筒11と摩擦板12との間を貫通しており、圧接バネ14により摩擦板12が駆動部材13をズームレンズ鏡筒11との間で挟む方向に押圧されているので、駆動部材13はズームレンズ鏡筒11及び、摩擦板12と面接触し、接触面に適当な摩擦力を発生させる。
【0049】
フレーム21には支持板22、23が設けられている。駆動部材13は支持板23の小孔23aを貫通して固定されている。固定は接着、圧入、融着などで行うことができる。駆動部材13の端部には、支持板23の外側で、圧電素子18が固定される。駆動部材13と圧電素子18の固定は接着、融着などで行うことができる。圧電素子と、支持板23の外側面の間隔は若干隙間を設けて配置されているが、接触する状態や接着剤などで固定されていてもよい。駆動部材13の他端は支持板22の小孔22aに嵌入されている。本実施形態においては、組み立てやすさを求めるために、支持板22の小孔22aには、駆動部材13をがたつきのあるゆるい嵌め合いにより支持しているが、これを固定する構成にしてもよい。
【0050】
本ズームレンズ駆動機構の動作は、例えば、図2に示したような駆動波形の電圧を圧電素子18にかけることにより圧電素子が振動し、その振動により駆動部材13が縦振動を起こすことによりズームレンズ鏡筒11が移動する。圧電素子18に加える駆動波形を変化させることによりズームレンズ鏡筒が移動する方向を変化させることができる。
【0051】
本駆動機構は、圧電素子18が駆動部材13にのみ固定される1箇所固定であるため、曲げ応力などの外部応力は自重分及び配線などによるもののみに限られ、これを大幅に軽減することができる。したがって、圧電素子のための補強部材などを必要とすることなく、駆動機構の強度を向上させることができる。
【0052】
次に、第3実施形態について説明する。図4は、本発明の第3実施形態にかかる駆動装置を適用したズームレンズ駆動機構の斜視図である。本ズームレンズ駆動機構は、図3に示した駆動機構との比較において、駆動部材の固定の構成などは同様であり、駆動部材が支持板23の小孔23a及び支持板22の小孔22aを貫通し、両端が固定されている点、及び、駆動部材13には、支持板23の外側に圧電素子18が、支持板22の外側に第2圧電素子19がそれぞれ両端に固定される点において異なる。
【0053】
本ズームレンズ駆動機構の動作は、例えば、図2に示したような駆動波形の電圧を圧電素子18及び第2圧電素子19に対して同時にまたは選択的にかけることにより、圧電素子18,19が振動し、その振動が駆動部材13に伝わることによりズームレンズ鏡筒が移動する。本駆動機構は対称な構造となっているので、圧電素子18及び第2圧電素子19を選択的して電圧を加えることによりズームレンズ鏡筒11が移動する方向が変化する。したがって、往動及び復動に対して圧電素子を切り替えて振動させることにより、ズームレンズ鏡筒11の移動量や移動速度を移動方向(往動及び復動)を問わずに、同じにすることができる。また、ズームレンズ鏡筒の移動方向によって加える駆動波形を変化させる必要がないので、別の回路によって往動用の駆動波形と復動用の駆動波形を作成する必要がなく、回路を簡素化することができる。
【0054】
さらに、上記構成をとることによって、異なる圧電素子18、19を同時に振動させることによって、両者の組み合わせやそれぞれに異なる駆動波形を組み合わせることによって、駆動速度、駆動力量、動きの分解能などの性能を向上させることができる。
【0055】
次に、第4実施形態について説明する。図5は、本発明の第4実施形態にかかる駆動装置を適用したズームレンズ駆動機構の斜視図である。本ズームレンズ駆動機構は、図3に示した駆動機構との比較において、駆動部材が支持板23の小孔23aにおいてのみ固定される点において異なり、他は同様の構成をとる。駆動部材13の他端は自由端となっている。小型レンズやマイクロレンズの駆動など、きわめて軽い負荷の駆動を行う場合には、このような構成が小型・軽量化などの面で有利である。
【0056】
次に、第5実施形態について説明する。図6は、本発明の第5実施形態にかかる駆動装置を適用したズームレンズ駆動機構の斜視図である。本ズームレンズ駆動機構は、図3に示した駆動機構との比較において、駆動部材13が支持板22の小孔22aにのみ固定され、駆動部材13の他端に圧電素子18が接着されている点において異なり、他は同様の構成をとる。駆動部材13の他端は自由端となっている。小型レンズやマイクロレンズの駆動など、きわめて軽い負荷の駆動を行う場合には、このような構成が小型・軽量化などの面で有利である。さらに、変形例として、第3実施形態の駆動機構と同様に、駆動部材13の両端にそれぞれ圧電素子を付すことも可能であり、支持板22に固定されている側の端部に第2の圧電素子を結合させてもよい。
【0057】
次に、第6実施形態について説明する。図7は、本発明の第6実施形態にかかる駆動装置を適用したレンズ駆動機構の要部断面図である。この駆動機構では、駆動筒32の内面側に固定筒34が配置され、第1レンズL1と第3レンズL3を保持する保持枠の有するピン39が、駆動筒32の有する螺旋状のカム溝と、固定筒34の有する直線溝34aの両方にカムフォロアとして通されている。保持枠は、ピン39が取り付けられた大略筒状の第1保持枠36(第1レンズL1を保持する第3保持枠38と一体に構成されている)と、第3レンズL3を保持する大略円板状の第2保持枠37とが互いに固定されたものである。第1保持枠36は、径方向に相対する位置に第3保持枠として備えている。第3保持枠38は、穴38a,38bを有する。第2保持枠37は、第1保持枠36に固定された状態で、穴38a,38bを通り光軸と平行な線上に位置する穴37a,37bを有している。穴38aには駆動部材13が貫通して接着剤42により固定され、穴37aには駆動部材13の他端が貫通して保持されている。穴37b,38bにはガイド軸40が両端を規制された状態で保持されている。駆動部材13の穴37aを貫通して保持されている方の端部には、圧電素子18の伸縮方向の一端が接着により固定されている。なお、圧電素子18は、駆動部材13のどちらの端部に接着されていてもよく、両端に1つづつ設けられていてもよい。第2レンズL2を保持する移動枠44は、圧電素子18の振動により、駆動部材13に軸方向の振動を与えることによって移動する。
【0058】
次に、第7実施形態について説明する。図8は、本発明の第7実施形態にかかる駆動装置を適用したレンズ駆動機構の第7実施形態の要部断面図である。本レンズ駆動機構は、図7に示した駆動機構との対比において、大略同じであるが、駆動部材13の第3保持枠における固定の方法がネジ止めになっている点において異なる。
【0059】
本駆動装置を適用した駆動機構は、駆動部材13を少なくとも1箇所で固定して、駆動部材に対して圧電素子18が固定されていればよいので、組み立てが容易であり、かつ、駆動部材13は機械的強度が高いので作業性のよい固定法を選ぶことができる。したがって、駆動部材の固定は、圧着、圧入、融着、接着、ネジ止め、溶接のいずれかで行うことができる。
【0060】
次に、第8実施形態について説明する。図9は、本発明の第8実施形態にかかる駆動装置の構成を示す図である。駆動装置は、振動部材1と、一端に振動部材1が接着されている駆動部材2と、駆動部材に摩擦結合した被駆動部材とから構成されている。被駆動部材3は固定側部材4に固定されている。
【0061】
駆動部材は、大略角柱形状をしており、そのコーナーに沿って被駆動部材3も直角に曲げられ、回転しないように摩擦結合されている。図1に示すように駆動部材2の軸方向にのみ摺動することができる。駆動部材2のコーナーの1つは図に示すようにアールが付されており、被駆動部材3と駆動部材2の摩擦力を調整すべく、適当な摩擦力とするために、そのアールに向かって付勢された圧接バネ5がビス6によって被駆動部材に固定されている。
【0062】
駆動パルスの印加により圧電素子1が矢印X方向に振動すると、駆動部材2に振動が与えられ、駆動部材2はその長さ方向に時間軸方向に非対称な縦振動を生じる。被駆動部材は固定側部材4に固定されているので、駆動部材2と被駆動部材3との間で、その係合位置を軸方向に移動するにあたり、駆動部材2が矢印Yで示されたいずれか一側、すなわち、その軸方向に移動する。駆動部材2を反対方向に移動させるには、上記と同様に、圧電素子1により駆動部材2に与えられる振動を変化させることで実現される。
【0063】
次に、第9実施形態について説明する。図10は、本発明の第9実施形態にかかる駆動装置を適用したマニピュレータの構造を示す図である。このマニピュレータは本発明の駆動装置を複数組み合わせ、三次元で駆動可能にしたものである。
【0064】
具体的には、第1駆動装置の駆動部材2aの端部に固定側部材4が固定され、第1駆動装置の駆動部材2aの他端に圧電素子1aが接着される。駆動部材1aには被駆動部材3aが摩擦結合されており、この被駆動部材は圧電素子1aの振動によって駆動部材1aに沿って移動する。
【0065】
第1駆動装置の被駆動部材3aには、第2駆動装置の駆動部材2bの一端が結合させれており、その他端には第2駆動部材の圧電素子3bが接着されている。そして、第2駆動装置の駆動部材2bに摩擦結合している被駆動部材3bは圧電素子3bの振動により駆動部材2bに沿って移動する。
【0066】
同様に、第3駆動装置は駆動部材2cの一端を第2駆動装置の被駆動部材3bに固定されており、圧電素子1cの振動により被駆動部材3cが移動する。第3駆動装置の被駆動部材3cには、先端部8と取付部9との間で軸回転可能なアーム7が設けられており、その先端部8端部には移動対象物(図示なし)が設けられている。この構造を採用することによって、移動対象物は三次元空間を6の自由度で移動することができる。なお、1の駆動装置の縦振動(軸方向の振動)の影響を他の駆動装置が受けないように、それぞれの駆動部材は互いに直角をなして構成されることが好ましい。
【0067】
以上説明したように、本発明の構成において、圧電素子は、駆動部材に結合されているのみで、固定側部材などへの固定を必要としない。したがって、圧電素子には無理な力が加わらないので、圧電素子の保護のために構成を考慮する必要がなく、構成を簡素化することができる。
【0068】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他の種々の態様で実施可能である。特に駆動部材の固定、駆動部材と被駆動部材との係合及び、電気−機械変換素子に印加する駆動波形の形状とタイミングなどについては、種々のバリエーションをもって実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態にかかる駆動装置の構成を示す図である。
【図2】 本発明の駆動装置に与えられる駆動波形の例を示した図である。
【図3】 本発明の第2実施形態にかかる駆動装置を適用したズームレンズ駆動機構の斜視図である。
【図4】 本発明の第3実施形態にかかる駆動装置を適用したズームレンズ駆動機構の斜視図である。
【図5】 本発明の第4実施形態にかかる駆動装置を適用したズームレンズ駆動機構の斜視図である。
【図6】 本発明の第5実施形態にかかる駆動装置を適用したズームレンズ駆動機構の斜視図である。
【図7】 本発明の第6実施形態にかかる駆動装置を適用したレンズ駆動機構の要部断面図である。
【図8】 本発明の第7実施形態にかかる駆動装置を適用したレンズ駆動機構の要部断面図である。
【図9】 本発明の第8実施形態にかかる駆動装置の構成を示す図である。
【図10】 本発明の第9実施形態にかかる駆動装置を適用したマニピュレータの斜視図である。
【図11】 従来の圧電素子を用いた駆動装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 電気−機械変換素子
2 駆動部材
3 被駆動部材
4 固定側部材
5 圧接バネ
6 ビス
7 アーム
8 先端部
9 取付部
11 ズームレンズ鏡筒
12 摩擦板
13 駆動部材
14 圧接バネ
14a ネジ
15,16 押さえ板
15a ネジ
18 圧電素子
19 第2圧電素子
21 フレーム
22,23 支持板
22a,23a 小孔
32 駆動筒
34 固定筒
36 第1保持枠
37 第2保持枠
37a,37b 小孔
38 第3保持枠
38a,38b 小孔
39 ピン
40 ガイド軸
42 接着剤
44 移動枠
48 ビス
51 鏡筒
62,63,64 支持板

Claims (7)

  1. 駆動部材と、
    前記駆動部材に摩擦結合した被駆動部材と、
    前記駆動部材に結合した電気−機械変換素子とを備え、
    前記駆動部材が、圧入、融着、接着、ネジ止めまたは溶接により固定側部材に固定され、前記電気−機械変換素子に駆動波形を印加して変形させ、前記駆動部材に時間軸方向に非対称な振動を発生させ、前記被駆動部材が前記駆動部材との摩擦結合により前記駆動部材に対して一側に実質的に移動する状態と、前記被駆動部材が前記駆動部材との摩擦結合に打ち勝って前記駆動部材に対して実質的に移動しない状態とを取り得るようにした、電気−機械変換素子を用いた駆動装置。
  2. 前記駆動部材の両端に2つの前記電気−機械変換素子がそれぞれ結合し、該2つの前記電気−機械変換素子の選択的な駆動または同時駆動を行うことを特徴とする請求項1記載の電気−機械変換素子を用いた駆動装置。
  3. 前記駆動部材は、その一端近傍部分が前記固定側部材に固定され、かつその他端近傍部分が固定側部材に支持され、前記電気−機械変換素子は、前記駆動部材の前記一端に結合していることを特徴とする請求項1記載の電気−機械変換素子を用いた駆動装置。
  4. 前記駆動部材は、その両端近傍部分がそれぞれ前記固定側部材に固定され、前記電気−機械変換素子は、前記駆動部材の一端に結合していることを特徴とする請求項1記載の電気−機械変換素子を用いた駆動装置。
  5. 前記駆動部材は、前記両端近傍部分がそれぞれ前記固定側部材に固定されたことを特徴とする請求項2記載の電気−機械変換素子を用いた駆動装置。
  6. 前記駆動部材は、その一端近傍部分が前記固定側部材に固定され、前記電気−機械変換素子は、前記駆動部材の前記一端に結合していることを特徴とする請求項1記載の電気−機械変換素子を用いた駆動装置。
  7. 前記駆動部材は、その一端近傍部分が前記固定側部材に固定され、前記電気−機械変換素子は、前記駆動部材の他端に結合していることを特徴とする請求項1記載の電気−機械変換素子を用いた駆動装置。
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Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003033053A (ja) 2001-07-23 2003-01-31 Minolta Co Ltd 多自由度駆動機構
JP3785130B2 (ja) * 2002-09-27 2006-06-14 株式会社東芝 カメラユニット及びカメラユニット制御方法
JP2005156787A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Canon Inc レンズ鏡筒
JP4032182B2 (ja) 2004-05-21 2008-01-16 コニカミノルタホールディングス株式会社 圧電素子を用いたアクチュエータ
JP2005354833A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Fujinon Corp アクチュエータ
JP2006129625A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Konica Minolta Opto Inc 駆動装置
JP4687953B2 (ja) * 2005-01-13 2011-05-25 ソニー株式会社 レンズ駆動装置及び撮像装置
JP4931425B2 (ja) * 2005-03-31 2012-05-16 富士フイルム株式会社 駆動装置
JP2006311789A (ja) * 2005-03-31 2006-11-09 Fujinon Corp 駆動装置、撮像装置及び携帯電話
JP2008545365A (ja) * 2005-07-07 2008-12-11 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ アクチュエータアセンブリ、アクチュエータアセンブリを駆動する方法及びアクチュエータアセンブリを駆動する装置
JP4733457B2 (ja) * 2005-07-28 2011-07-27 パナソニック株式会社 駆動装置
JP2007047502A (ja) * 2005-08-10 2007-02-22 Sharp Corp 光学系駆動装置および圧電素子の駆動方法
JP2007049874A (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Fujinon Corp アクチュエータ
JP2007053826A (ja) * 2005-08-15 2007-03-01 Fujinon Corp アクチュエータ
JP4931182B2 (ja) 2005-09-30 2012-05-16 富士フイルム株式会社 駆動装置
JP2007104761A (ja) * 2005-09-30 2007-04-19 Fujinon Corp アクチュエータ
CN100456072C (zh) * 2005-09-30 2009-01-28 富士能株式会社 驱动装置
JP2007104808A (ja) * 2005-10-05 2007-04-19 Konica Minolta Opto Inc 駆動装置
JP2007129795A (ja) * 2005-11-01 2007-05-24 Konica Minolta Opto Inc 駆動装置
KR100799867B1 (ko) * 2006-02-20 2008-01-31 삼성전기주식회사 렌즈 이송장치
KR100799868B1 (ko) * 2006-09-27 2008-01-31 삼성전기주식회사 렌즈 이송장치
WO2008041171A2 (en) * 2006-10-06 2008-04-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Actuator assembly and opto-mechanical device comprising an actuator assembly
KR100818495B1 (ko) * 2006-12-19 2008-04-01 삼성전기주식회사 렌즈 이송장치
JP2008178250A (ja) * 2007-01-19 2008-07-31 Olympus Corp 超音波振動子の押圧機構および超音波モータ
WO2008096455A1 (ja) * 2007-02-02 2008-08-14 Shicoh Engineering Co., Ltd. レンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話
JP5151199B2 (ja) * 2007-03-23 2013-02-27 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 電気機械変換素子を用いた駆動装置
JP2008253107A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Fujinon Corp 駆動装置
WO2008124457A1 (en) * 2007-04-03 2008-10-16 Shuxiang Dong Miniature piezoelectric motor and method of driving elements using same
JP5544504B2 (ja) * 2008-05-09 2014-07-09 新シコー科技株式会社 リニア駆動装置、レンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話
JP5079618B2 (ja) * 2008-07-25 2012-11-21 日立マクセル株式会社 駆動装置及び移動制御方法
CN102105829B (zh) * 2008-07-25 2013-11-13 日立麦克赛尔株式会社 驱动装置、图像获取装置及电子设备
JP2010039063A (ja) * 2008-08-01 2010-02-18 Hitachi Maxell Ltd レンズ駆動機構、レンズ鏡筒、レンズユニット、及びカメラモジュール
JP2010098932A (ja) 2008-09-17 2010-04-30 Konica Minolta Opto Inc 圧電アクチュエータ
JP4704476B2 (ja) * 2009-01-27 2011-06-15 日立マクセル株式会社 駆動装置、及びレンズ部品
US8325431B2 (en) * 2009-02-24 2012-12-04 Nikon Corporation Lens barrel and image capturing apparatus
JP5428384B2 (ja) * 2009-02-24 2014-02-26 株式会社ニコン レンズ鏡筒および撮像装置
JPWO2010109976A1 (ja) * 2009-03-24 2012-09-27 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 駆動装置
JP2009170091A (ja) * 2009-04-28 2009-07-30 Konica Minolta Opto Inc 光ピックアップ装置及び光源ユニット
JP2010033059A (ja) * 2009-08-07 2010-02-12 Hitachi Maxell Ltd レンズ部品、レンズ駆動機構、カメラモジュール、移動制御方法、及び駆動装置
US8245748B2 (en) 2010-07-14 2012-08-21 Dukane Corporation Vibration welding system
US9688017B2 (en) 2013-05-14 2017-06-27 Dukan IAS, LLC Vibration welders with high frequency vibration, position motion control, and delayed weld motion
JP5686330B2 (ja) * 2014-02-25 2015-03-18 新シコー科技株式会社 リニア駆動装置、レンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話
US9853575B2 (en) * 2015-08-12 2017-12-26 Hand Held Products, Inc. Angular motor shaft with rotational attenuation
DE102019200943B4 (de) * 2019-01-25 2020-10-08 Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg Elektromechanischer Linearantrieb

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0670565A (ja) * 1992-08-18 1994-03-11 Olympus Optical Co Ltd 超音波振動子及び超音波アクチュエータ
JPH06123830A (ja) 1992-10-13 1994-05-06 Minolta Camera Co Ltd 圧電アクチュエータを用いた駆動機構
US5589723A (en) * 1994-03-29 1996-12-31 Minolta Co., Ltd. Driving apparatus using transducer
JP3180557B2 (ja) 1994-03-29 2001-06-25 ミノルタ株式会社 電気−機械変換素子を使用した駆動装置
US5786654A (en) * 1995-06-08 1998-07-28 Minolta Co., Ltd. Movable stage utilizing electromechanical transducer
JPH09247967A (ja) * 1996-03-06 1997-09-19 Minolta Co Ltd 電気機械変換素子を使用した駆動装置
US6114799A (en) * 1997-02-10 2000-09-05 Minolta Co., Ltd. Driving mechanism
US6140750A (en) * 1997-04-14 2000-10-31 Minolta Co., Ltd. Actuator using electromechanical transducer and apparatus employing the actuator
US6134057A (en) * 1997-09-17 2000-10-17 Minolta Co., Ltd. Drive and guide mechanism and apparatus using the mechanism
US6249093B1 (en) * 1998-06-08 2001-06-19 Minolta Co., Ltd. Drive mechanism employing electromechanical transducer, photographing lens with the drive mechanism, and its drive circuit
JP3788053B2 (ja) * 1998-07-28 2006-06-21 コニカミノルタホールディングス株式会社 電気機械変換素子を使用したアクチエ−タ
JP2000296485A (ja) * 1999-04-15 2000-10-24 Minolta Co Ltd マイクロマニピュレータ
DE19960791C1 (de) * 1999-12-16 2001-04-05 Sphinx Elektronik Gmbh Schloss mit einer elektromechanischen Kupplungsvorrichtung
JP2001268951A (ja) * 2000-03-23 2001-09-28 Minolta Co Ltd 駆動装置
IT1320475B1 (it) * 2000-06-30 2003-11-26 Fiat Ricerche Attuatore piezoelettrico autocompensato per una valvola di controllo.
JP4154851B2 (ja) * 2000-10-31 2008-09-24 コニカミノルタホールディングス株式会社 駆動装置
JP2002218773A (ja) * 2001-01-22 2002-08-02 Minolta Co Ltd 駆動装置
JP2003033053A (ja) * 2001-07-23 2003-01-31 Minolta Co Ltd 多自由度駆動機構

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