JPH07274543A - 電気−機械変換素子を使用した駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動部材と被駆動部材との間に十分な摩擦結
合力を確保し、安定した駆動力が得られる電気−機械変
換素子を使用した駆動装置を提供する。 【構成】 圧接ばね１４により摩擦板１２は駆動軸１３
を被駆動部材１１との間に挟む方向に押圧され、駆動軸
１３は被駆動部材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。圧電素子１８の一端は
駆動軸１３の端部に固着され、他の端部はフレ−ム２１
に設けられた支持板２４に固着される。鋸歯状波駆動パ
ルスを印加された圧電素子１８の緩やかな厚み方向の伸
び変位では、駆動軸１３の矢印ａ方向への緩やかな変位
により被駆動部材１１は駆動軸１３と共に実質的に移動
する。圧電素子１８の急速な厚み方向の縮み変位では駆
動軸１３は矢印ａと反対方向へ急速に移動するが、被駆
動部材１１及び摩擦板１２はその慣性力が摩擦力に打ち
勝ち実質的に移動しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気−機械変換素子
を使用した駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラその他の精密機器を構成する部材
の駆動に、圧電素子を使用した駆動装置が提案されてい
る（特開平４−６９０７０号公報、特開昭６３−１１０
７４号公報参照）。

【０００３】図４はカメラに装着されたズ−ムレンズの
駆動に応用された駆動装置の一例であつて、被駆動部材
であるレンズの鏡筒７１を支持する支持体７２の摺動嵌
合部７２ａ、７２ｂが駆動軸７３に摺動自在に摩擦接触
して嵌合している。また、駆動軸７３は、フレ−ム７７
の支持部７５、７６により軸方向に変位自在に支持され
ている。厚み方向に変位する圧電素子７８の一端は駆動
軸７３の軸方向端部に固定され、また、圧電素子７８の
他の端部はフレ−ム７７に固着され、圧電素子７８の厚
み方向の変位により、駆動軸７３は軸方向に変位する。

【０００４】また、７４は板ばねで、図示しない小ねじ
により支持体７２の摺動嵌合部７２ａ、７２ｂに、図４
で下側から固定されている。板ばね７４の中央部分には
上向きに屈曲した屈曲部７４ａが形成されているが、こ
れは屈曲部７４ａが駆動軸７３に圧接し、適当な摩擦力
を接触部に発生させるためのものである。

【０００５】また、駆動部材と被駆動部材との摩擦結合
には、図６に示すような構成も可能である。図６におい
て、被駆動部材であるレンズ鏡筒８１の周辺部に切り欠
きを備えたスリ−ブ８２と溝８３が形成されており、駆
動軸８５がスリ−ブ８２を貫通し、支持軸８６は溝８３
に嵌合する。スリ−ブ８２の溝に嵌合するばね８７が駆
動軸８５に圧接して適当な摩擦力を接触部に発生させる
ことができる。

【０００６】図４に示す駆動機構において、図５で示す
ような緩やかな立ち上がり部とこれに続く急速な立ち下
がり部からなる波形の駆動パルスを圧電素子７８に印加
すると、駆動パルスの緩やかな立ち上がり部では圧電素
子７８が緩やかに厚み方向の伸び変位を生じ、駆動軸７
３は矢印ａで示す方向に緩やかに移動する。

【０００７】このとき、駆動軸７３と支持体７２の摺動
嵌合部７２ａ、７２ｂとの摩擦力、及び駆動軸７３と板
ばね７４の屈曲部７４ａとの摩擦力が、圧電素子７８に
より駆動軸７３に加えられた力以下であれば、支持体７
２は駆動軸７３と摩擦結合した状態で駆動軸７３と共に
矢印ａ方向に移動し、レンズ鏡筒７１は矢印ａで示す方
向に移動する。

【０００８】一方、駆動パルスの急速な立ち下がり部で
は、圧電素子７８は急速に厚み方向の縮み変位を生じる
ので、駆動軸７３は矢印ａと反対方向に急速に移動す
る。このとき、駆動軸７３に摺動嵌合部７２ａ、７２ｂ
で支持されている支持体７２は、その慣性力により駆動
軸７３と支持体７２の摺動嵌合部７２ａ、７２ｂとの摩
擦力、及び駆動軸７３と板ばね７４の屈曲部７４ａとの
摩擦力に打勝つてその位置に留まるので、レンズ鏡筒７
１は移動しない。

【０００９】上記波形の駆動パルスを連続して圧電素子
７８に印加することにより、レンズ鏡筒７１を矢印ａで
示す方向へ連続して移動させることができる。レンズ鏡
筒７１を矢印ａと反対方向に移動させるには、急速な立
ち上がり部とこれに続く緩やかな立ち下がり部からなる
波形の駆動パルスを圧電素子７８に印加することで達成
することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな電気−機械変換素子を使用した駆動装置では、電気
−機械変換素子に結合された駆動部材と被駆動部材との
間の摩擦結合力を利用しているから、駆動部材と被駆動
部材との間に十分な摩擦結合力が確保できない場合、例
えば駆動部材と被駆動部材との間に潤滑剤が入る構成
や、他の部材との関係で被駆動部材の接触表面を鏡面仕
上げしなければならない状況等では、十分な駆動力を得
ることができない。

【００１１】また、この種の駆動装置がカメラ等の携帯
型の装置に使用されるときは、その装置が使用される姿
勢によつて、駆動部材と被駆動部材との位置関係が重力
の方向に対して変動する。このため、駆動部材と被駆動
部材との摩擦結合力も変動するので常時安定した駆動力
を得ることができない。

【００１２】さらに、前記図４、図６に示した例のよう
に、駆動軸と板ばねを接触させて摩擦力を発生させると
きは、十分な摩擦結合力を得ようとして板ばねの弾発力
を高めると、図４に示した構成では接触部が点接触であ
るために接触圧力が異常に高くなつたり、駆動軸７３に
大きな曲げ応力が加わる。また、図６に示した構成では
接触部が線接触であるために接触圧力が異常に高くな
り、いずれも安定した駆動力を得ることができないとい
う不都合が生じる。

【００１３】この発明の第１の目的は、上記した従来の
不都合を解決し、駆動部材と被駆動部材との間に十分な
摩擦結合力を確保できる電気−機械変換素子を使用した
駆動装置を提供することにある。

【００１４】また、この発明の第２の目的は、駆動部材
と被駆動部材との接触面積を増大させて十分な摩擦結合
力を確保できる電気−機械変換素子を使用した駆動装置
を提供することにある。

【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
変換素子に結合して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を備え、前
記電気−機械変換素子に印加される駆動パルスによる前
記電気−機械変換素子の伸びと縮みの速度を異ならせる
ことにより、被駆動部材が駆動部材との摩擦結合により
駆動部材と共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勝つて実質的に移動しない状
態とをとり得る電気−機械変換素子を使用した駆動装置
において、前記駆動部材と被駆動部材とが面で接触する
ように構成されていることを特徴とする。

【００１６】

【作用】駆動部材と被駆動部材とが面で接触するように
構成されているため、駆動部材と被駆動部材との圧接力
が小さくとも、大きな摩擦結合力を得ることができる。
このため、電気−機械変換素子に印加される駆動パルス
により駆動部材が緩やかに変位するときは、駆動部材に
摩擦結合した被駆動部材は駆動部材と共に実質的に移動
する。また、電気−機械変換素子にに印加される駆動パ
ルスにより駆動部材が軸方向に急速に変位するときは、
被駆動部材は慣性力により駆動部材との摩擦結合に打勝
ち、実質的に移動しない。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
図１はこの発明の第１実施例を示すもので、ズ−ムレン
ズの駆動機構に応用された駆動装置を示す。

【００１８】図１において、１１は被駆動部材であるズ
−ムレンズの鏡筒、１２は摩擦板、１３は駆動軸、１４
は圧接ばねで、圧接ばね１４は小ねじ１４ａによりズ−
ムレンズ鏡筒１１に固定されるが、このとき圧接ばね１
４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、１５、１６は摩擦
板１２が駆動軸１３の軸方向にずれないようにする押さ
え板で、小ねじ１５ａによりズ−ムレンズ鏡筒１１の左
右に固定されている。

【００１９】駆動軸１３はズ−ムレンズ鏡筒１１と摩擦
板１２との間を貫通しており、圧接ばね１４により摩擦
板１２が駆動軸１３をズ−ムレンズ鏡筒１１との間に挟
む方向に押圧されているので、駆動軸１３はズ−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。

【００２０】２１はフレ−ム、２２及び２３はフレ−ム
２１に設けられた支持板で、駆動軸１３を軸方向に移動
自在に支持する。また１８は厚み方向に変位する圧電素
子であつて、その一端は駆動軸１３の端部に固着され、
他の端部はフレ−ム２１に設けられた支持板２４に固着
されている。

【００２１】なお、ズ−ムレンズ鏡筒１１が駆動軸１３
の回りに回転することを防ぐため、駆動軸１３に並行な
図示しない支持軸を設け、ズ−ムレンズ鏡筒１１を駆動
軸１３と支持軸とにより支持するようにするとよい。

【００２２】次に、駆動装置の動作を説明する。まず、
ズ−ムレンズ鏡筒１１を矢印ａ方向に移動する場合を説
明する。図５に示すような緩やかな立ち上がり部とこれ
に続く急速な立ち下がり部からなる波形の駆動パルスを
圧電素子１８に印加すると、駆動パルスの緩やかな立ち
上がり部では圧電素子１８が緩やかに厚み方向の伸び変
位を生じ、駆動軸１３は軸方向に矢印ａで示す方向へ緩
やかに移動する。

【００２３】このとき、ズ−ムレンズ鏡筒１１は、摩擦
板１２が圧接ばね１４により押圧され、駆動軸１３とズ
−ムレンズ鏡筒１１及び摩擦板１２とは面接触し、接触
面に発生する摩擦力により結合しているので、実質的に
駆動軸１３と共に矢印ａ方向に移動する。

【００２４】一方、駆動パルスの急速な立ち下がり部で
は、圧電素子１８は急速に厚み方向の縮み変位を生じる
ので、駆動軸１３は軸方向に矢印ａと反対方向に急速に
移動する。このとき、ズ−ムレンズ鏡筒１１及び摩擦板
１２は、その慣性力により駆動軸１３とズ−ムレンズ鏡
筒１１及び摩擦板１２との間の摩擦力に打ち勝つて実質
的にその位置に留まるので、移動しない。

【００２５】なお、ここでいう実質的とは、矢印ａ方向
と、これと反対方向のいずれにおいてもズ−ムレンズ鏡
筒１１及び摩擦板１２が駆動軸１３との間に滑りを生じ
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むことを意味している。どのよう
な移動形態になるかは、与えられた摩擦条件に応じて決
定される。

【００２６】上記波形の駆動パルスを連続して圧電素子
１８に印加することにより、ズ−ムレンズ鏡筒１１を矢
印ａで示す方向へ連続して移動させることができる。

【００２７】ズ−ムレンズ鏡筒１１を矢印ａと反対方向
に移動させるには、急速な立ち上がり部とこれに続く緩
やかな立ち下がり部からなる波形の駆動パルスを圧電素
子１８に印加することで達成することができる。

【００２８】図２はこの発明の第２実施例を示す。前記
第１実施例では、駆動軸１３とズ−ムレンズ鏡筒１１及
び摩擦板１２との間に摩擦力を発生させるため、圧接ば
ね１４を使用して摩擦板１２を駆動軸１３に押圧してい
るが、第２実施例では摩擦板を永久磁石で、ズ−ムレン
ズ鏡筒１１を磁性材料で構成して、両者の間に磁路を形
成し、発生する吸引力を利用して摩擦板を駆動軸１３に
押圧して接触面に摩擦力を発生させるものである。

【００２９】第２実施例では、摩擦板を永久磁石で構成
して板ばねを省いたので、部品点数の減少、及び組み立
て工数の減少を図ることができる。

【００３０】以下、第２実施例を図２を参照して説明す
るが、前記第１実施例と共通する構成部分には同一符号
を付し、また、前記第１実施例と相違する構成部分のみ
を示し、共通する構成部分は図示及び説明を省略する。

【００３１】図２において、摩擦板３２には、駆動軸１
３を跨ぐ両側にそれぞれＮ極及びＳ極の磁極を形成し、
磁性材料から形成されたズ−ムレンズ鏡筒１１の上面に
駆動軸１３を跨いで配置する。摩擦板３２とズ−ムレン
ズ鏡筒１１の間に磁路が形成され、摩擦板３２はズ−ム
レンズ鏡筒１１に吸引されて駆動軸１３を押圧するの
で、駆動軸１３とズ−ムレンズ鏡筒１１及び摩擦板３２
とは面接触して接触面に摩擦力を発生させる。

【００３２】１５、１６は圧接板１２が駆動軸１３の軸
方向にずれないようにする押さえ板で、小ねじ１５ａに
よりズ−ムレンズ鏡筒１１の左右に固定される。なお、
３３は摩擦板３２とズ−ムレンズ鏡筒１１との間に配置
されたゴム、合成樹脂などからなる弾性緩衝部材で、吸
引力の調整を行うものであるが、状況により緩衝部材を
省いてもよい。

【００３３】なお、上記第２実施例ではズ−ムレンズ鏡
筒１１を磁性材料で形成しているが、ズ−ムレンズ鏡筒
１１を非磁性材料で形成し、摩擦板３２に対向する面に
磁性材料の板を固着して構成することもできる。

【００３４】図３はこの発明の第３実施例を示すもの
で、図６に示した従来例にこの発明を適用して改良した
ものである。

【００３５】図３において、４１はレンズ４０を支持す
る被駆動部材であるレンズ鏡筒で、レンズ鏡筒４１の周
辺部には切り欠き部４２ａを備えたスリ−ブ４２が設け
られており、スリ−ブ４２には駆動軸４４が貫通する。
スリ−ブ４２の切り欠き部４２ａには、欠き部４２ａに
一致する形状の摩擦板４２ｂが嵌入する。４３は圧接ば
ねで、圧接ばね４３は小ねじ４３ａによりスリ−ブ４２
に固定されるが、このとき圧接ばね４３の中央に設けた
湾曲部４３ｂが摩擦板４２ｂを押圧するように構成され
ている。

【００３６】駆動軸４４はスリ−ブ４２と摩擦板４２ｂ
との間を貫通しており、圧接ばね４３により摩擦板４２
ｂが駆動軸４４をスリ−ブ４２との間に挟む方向に押圧
されているので、駆動軸４４はスリ−ブ４２及び摩擦板
４２ｂとは面接触し、接触面に適当な摩擦力が発生す
る。

【００３７】駆動軸４４は、図示されていないが第１実
施例と同じく適当なフレ−ムにより軸方向に移動自在に
支持されており、駆動軸４４の一端には厚み方向に変位
する圧電素子の一方の端部が固着されている。また、圧
電素子の他の端部はフレ−ムに固着される。

【００３８】なお、４５はレンズ鏡筒４１の外周に設け
られた溝、４６は溝４５に係合する支持棒で、レンズ鏡
筒４１を光軸方向には移動可能に、光軸の回りの回転を
防ぐように支持するものである。

【００３９】以上の構成において、第１実施例と同じ
く、図５に示すような緩やかな立ち上がり部とこれに続
く急速な立ち下がり部からなる波形の駆動パルスを圧電
素子に印加すると、駆動パルスの緩やかな立ち上がり部
では圧電素子が緩やかに厚み方向の伸び変位を生じ、駆
動軸４４は軸方向に矢印ａで示す方向へ緩やかに移動す
る。

【００４０】このとき、スリ−ブ４２は、摩擦板４２ｂ
が圧接ばね４３により押圧されて駆動軸４４とスリ−ブ
４２及び摩擦板４２ｂとが面接触し、接触面に発生する
摩擦力により結合しているので、スリ−ブ４２は実質的
に駆動軸４４と共に矢印ａ方向に移動する。

【００４１】一方、駆動パルスの急速な立ち下がり部で
は、圧電素子は急速に厚み方向の縮み変位を生じるの
で、駆動軸４４は軸方向に矢印ａと反対方向に急速に移
動する。このとき、レンズ鏡筒４１、スリ−ブ４２及び
摩擦板４２ｂは、その慣性力により駆動軸４４とスリ−
ブ４２及び摩擦板４２ｂとの間の摩擦力に打ち勝つて実
質的にその位置に留まるので、移動しない。

【００４２】なお、上記第３実施例においても、第２実
施例のように摩擦板４２ｂを永久磁石として板ばねを省
くこともでき、部品点数の減少及び組み立て工数の減少
を図ることができる。

【００４３】以上説明した実施例では、駆動源として圧
電素子を使用しているが、その他磁歪素子などの電気−
機械変換素子を使用することもできる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、駆動部材と被駆動部材とを面接触させるので、この
発明の駆動装置を適用した装置の構造から駆動部材と被
駆動部材との間の接触面に潤滑剤が入つたり、その接触
面が鏡面仕上げされていても、また、この駆動装置を適
用したカメラその他の装置の使用される姿勢によつて、
駆動部材と被駆動部材との位置関係が重力の方向に対し
て変動しても、接触面の接触圧力を高くすることなし
に、常に接触面に十分な摩擦結合力を確保することがで
きる。これにより、駆動部材と被駆動部材との接触面の
磨耗を少なくし、高速で安定した駆動力を持つ駆動装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用した電気−機械変換素子を使用
した駆動装置の第１実施例の構成を示す斜視図。

【図２】この発明を適用した電気−機械変換素子を使用
した駆動装置の第２実施例の構成を示す斜視図。

【図３】この発明を適用した電気−機械変換素子を使用
した駆動装置の第３実施例の構成を示す斜視図。

【図４】従来の電気−機械変換素子を使用した駆動装置
の一例を示す斜視図。

【図５】圧電素子に印加する駆動パルスの波形の一例を
示す波形図。

【図６】従来の電気−機械変換素子を使用した駆動装置
の他の例を示す斜視図。

【符号の説明】

１１ ズ−ムレンズ鏡筒 １２ 摩擦板 １３ 駆動軸 １４ 圧接ばね １８ 圧電素子 ２１ フレ−ム ２２、２３、２４ 支持板 ３２ 永久磁石からなる摩擦板 ３３ 弾性緩衝部材 ４１ レンズ鏡筒 ４２ スリ−ブ ４２ｂ 摩擦板 ４３ 圧接ばね ４４ 駆動軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気−機械変換素子と、前記電気−機械
   変換素子に結合して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を備え、前
   記電気−機械変換素子に印加される駆動パルスによる前
   記電気−機械変換素子の伸びと縮みの速度を異ならせる
   ことにより、被駆動部材が駆動部材との摩擦結合により
   駆動部材と共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勝つて実質的に移動しない状
   態とをとり得る電気−機械変換素子を使用した駆動装置
   において、 前記駆動部材と被駆動部材とが面で接触するように構成
   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。