JPH08286093A - 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】 電気機械変換素子を使用した駆動装置におけ
る、信頼性の高い電気機械変換素子と駆動部材との接着
結合構造を提供する。 【構成】 圧電素子１８と駆動軸１１の結合部分に補強
部材２０を嵌挿し、その内部にエポキシ系、シアノアク
リレ−ト系等の接着剤を充填して、圧電素子１８、駆動
軸１１、及び補強部材２０を一体的に接着固定する。接
着される面積が広くなるので、圧電素子１８と駆動軸１
１を強固に接着固定することができる。補強部材２０に
は各種の変形例が提案される。

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し、特にその電気機械変換素子を
駆動軸に固定する取付け構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気機械変換素子に駆動部材を結合し、
電気機械変換素子に鋸歯状波駆動パルスを印加して駆動
部材を軸方向に往復変位させ、この駆動部材に摩擦結合
させた移動部材を軸方向に移動させるアクチユエ−タ
（以下、インパクト型アクチユエ−タと呼ぶ）が知られ
ている（特開平６−１２３８３０号公報参照）。

【０００３】この種のインパクト型アクチユエ−タは、
およそ次のように動作する。まず、電気機械変換素子に
印加する鋸歯状波駆動パルスの緩やかな立上り部分では
電気機械変換素子が緩やかに厚み方向に伸び変位し、電
気機械変換素子に結合する駆動部材も正方向に緩やかに
変位する。このとき、移動部材は摩擦結合力により駆動
部材と結合しており、駆動部材と共に正方向に移動す
る。

【０００４】次に、電気機械変換素子に印加する鋸歯状
波駆動パルスの急速な立下り部分では、電気機械変換素
子が急速に厚み方向に縮み変位し、電気機械変換素子に
結合する駆動部材も負方向に急速に変位する。このと
き、駆動部材に摩擦結合した移動部材は慣性力により摩
擦結合力に打ち勝つてその位置に留まり、移動しない。
電気機械変換素子に鋸歯状波駆動パルスを連続的に印加
することにより、移動部材を連続的に所定方向に移動さ
せることができる。

【０００５】移動部材を先と反対方向に移動させるに
は、電気機械変換素子に印加する鋸歯状波駆動パルスの
波形を変え、急速な立上り部分と緩やかな立下り部分か
らなる鋸歯状波駆動パルスを印加すれば達成することが
できる。

【０００６】上記した駆動部材とこれに摩擦結合した移
動部材の動きは、実際には更に複雑であつて、駆動部材
の正方向変位においても、また負方向変位においても摩
擦結合面において滑りが発生し、駆動部材と移動部材と
は滑りながら往復移動しつつ全体として駆動部材の緩や
かな変位方向に移動するものと考えられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なインパクト型アクチユエ−タを使用した駆動装置にお
いては、電気機械変換素子の変位を確実に駆動部材に伝
達するため、電気機械変換素子と駆動部材とは接着剤に
よる接着結合を行つている。しかしながら、電気機械変
換素子が伸び縮みするため、接着部分には圧縮力と引張
力とが交互に加わり、駆動装置を長時間使用すると、微
小な振動であつても長期の間に接着部分が緩み、剥がれ
る可能性がある。また、駆動部材等の振動により発生す
る音を抑えるために、電気機械変換素子に２０乃至３０
ｋＨｚ程度の可聴域を越えた高い周波数の鋸歯状波パル
スを印加して駆動すると、接着部分がさらに剥がれやす
くなる。

【０００８】また、駆動装置を小型にすると、電気機械
変換素子と駆動部材との接着面積が小さくなり、十分な
強度で接着することが困難となる。さらに、接着結合部
分に湿気が侵入すると、電気機械変換素子の性能を劣化
させるばかりでなく、湿気により接着部分が剥がれ易く
なるなどの不都合がある。

【０００９】そこで、接着部分を十分な強度で接着でき
ると共に湿気の侵入を防止し、長期間の駆動によつても
信頼性のある接着結合構造の開発が課題とされていた。

【００１０】

【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、静止部材と、静止部材にその伸縮方向の
一端を固定された電気機械変換素子と、電気機械変換素
子の伸縮方向のもう一端に結合され、電気機械変換素子
の伸縮方向に移動できるように支持された駆動部材と、
駆動部材に摩擦結合され、前記電気機械変換素子の伸縮
方向に移動できるように支持された移動部材とから構成
され、前記電気機械変換素子の伸びと縮みを異なる速度
で行うことにより電気機械変換素子に結合された駆動部
材を駆動し、駆動部材に摩擦結合された移動部材を所定
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、電気機械変換素子と駆動部材との結合部分が
変換素子の基部と駆動部材の基部を一体に被覆する補強
部材により被覆されること、または静止部材と電気機械
変換素子との結合部分が静止部材の基部と変換素子の基
部を一体に被覆する補強部材により被覆されることを特
徴とする。

【００１１】

【作用】電気機械変換素子と駆動部材との結合部分、ま
たは静止部材と電気機械変換素子との結合部分を補強部
材により被覆するから、接着結合面が広くなつて強固に
接着固定することができる。これにより、結合部分に作
用する振動に基づく繰り返し応力や移動部材の移動に基
づいて作用する引張応力、圧縮応力、曲げ応力などに耐
えることができ、しかも接合部への湿気の侵入を防止で
きる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
図１はこの発明を適用したインパクト型アクチユエ−タ
を使用したレンズ駆動機構の一例を示すものである。

【００１３】図１において、１１は駆動軸（駆動部材）
で、図示しないレンズ鏡筒（本体部分）から延長された
支持部材１４と１５により光軸方向に平行に移動自在に
支持されている。１８は圧電素子（電気機械変換素子）
で、その一端は、図示していないレンズ鏡筒の延長部１
３（本体部分・静止部材）に接着固定され、他の端は駆
動軸１１の一端に接着固定されている。圧電素子１８と
駆動軸１１との接着固定部分には、補強部材２０が嵌挿
され、エポキシ系の接着剤などの接着剤により接着固定
される。この部分の構成については後で詳細に説明す
る。なお、３０は圧電素子の駆動ユニツトを示す。

【００１４】１２はレンズ保持枠で、レンズＬ1 を支持
する。レンズ保持枠１２の上方の延長部分にはスライダ
ブロツク１２ａ（移動部材）が形成され、駆動軸１１が
貫通している。スライダブロツク１２ａの中央上部には
切り欠き部１２ｂが形成され、切り欠き部１２ｂにおい
て駆動軸１１の上半分が露出している。また、この切り
欠き部１２ｂには駆動軸１１の上半分に当接するパツド
１６が嵌挿され、パツド１６はばね１７により駆動軸１
１に当接する下向きの付勢力Ｆが与えられている。この
構成により、パツド１６を含むスライダブロツク１２ａ
と駆動軸１１とは、ばね１７の付勢力Ｆにより圧接さ
れ、摩擦結合している。

【００１５】また、圧電素子の駆動ユニツト３０は、鋸
歯状波の駆動パルスを発振する公知の発振回路が使用で
きる。鋸歯状波の駆動パルスの周波数は２０乃至３０ｋ
Ｈｚ程度にすると振動周波数が可聴域を外れ、人間の耳
に聞こえる振動音を少なくできるが、任意の周波数のも
のが使用できる。

【００１６】次に、この駆動装置の動作を説明する。ま
ず、駆動ユニツト３０は図２に示すような緩やかな立上
り部と急速な立下り部とを有する鋸歯状波駆動パルスを
発生するものとする。

【００１７】圧電素子に印加される鋸歯状波駆動パルス
の緩やかな立上り部分では、圧電素子１８が緩やかに厚
み方向に伸び変位し、圧電素子１８に接着結合している
駆動軸１１も、図１の矢印ａで示す方向に緩やかに変位
する。このとき、駆動軸１１に摩擦結合しているスライ
ダブロツク１２ａは、その摩擦結合力により駆動軸１１
と共に矢印ａ方向に移動する。

【００１８】次に、圧電素子に印加される鋸歯状波駆動
パルスの急速な立下り部分では、圧電素子１８が急速に
厚み方向に縮み変位し、圧電素子１８に接着結合してい
る駆動軸１１も、図１の矢印ａと反対方向に急速に変位
する。このとき、駆動軸１１に摩擦結合しているスライ
ダブロツク１２ａは、慣性力により摩擦結合力に打ち勝
つてその位置に留まり、実質的に移動しない。

【００１９】圧電素子に上記波形の鋸歯状波駆動パルス
を連続的に印加することにより、スライダブロツク１２
ａを連続的に矢印ａ方向に移動させることができる。

【００２０】スライダブロツク１２ａを先と反対方向に
移動させるには、圧電素子１８に印加する鋸歯状波駆動
パルスの波形を変え、急速な立上り部分と緩やかな立下
り部分からなる鋸歯状波駆動パルスを印加すれば達成す
ることができる。

【００２１】圧電素子１８と駆動軸１１の接着結合部分
の構成について説明する。図３の（ａ）は、圧電素子１
８、駆動軸１１及び補強部材２０を組み立てる前の状態
を示し、図３の（ｂ）は組立てた状態を示す。

【００２２】図３の（ａ）（ｂ）から明らかなように、
圧電素子１８と駆動軸１１の結合部分に補強部材２０を
嵌挿し、その内部に接着剤を充填して、圧電素子１８、
駆動軸１１、及び補強部材２０を一体的に接着固定す
る。これにより、接着剤により接着される面積が広くな
るので、圧電素子１８と駆動軸１１を強固に接着固定す
ることができる。

【００２３】接着剤にはエポキシ系接着剤以外のもの、
例えばシアノアクリレ−ト系接着剤その他のものも使用
することができる。

【００２４】図４は、補強部材２０の各種変形例を示す
もので、図４の（ａ）（ｄ）（ｇ）（ｉ）は接着強度を
高めると共に、湿気の侵入を防止することができ、図４
の（ｂ）（ｃ）（ｅ）（ｆ）（ｈ）は接着強度を高める
ことができる。また、図４の（ｂ）（ｃ）（ｅ）（ｆ）
（ｈ）（ｉ）は補強部材２０の自体の弾性も結合力の向
上に寄与する構造である。補強部材２０の材料として
は、金属、プラスチツクス、硬質ゴムなどが利用可能で
ある。

【００２５】圧電素子１８と静止部材であるレンズ鏡筒
の延長部１３（本体部分）との接着固定は、図５に示す
ように、レンズ鏡筒の延長部１３（本体部分）に圧電素
子１８の外形寸法に対応した凹み１３ａを形成し、内部
に接着剤などの接着剤を充填して圧電素子１８を接着固
定するとよい。この場合も、凹み１３ａを形成すること
により接着剤により接着される面積が広くなるので、圧
電素子１８とレンズ鏡筒の延長部１３（本体部分）を強
固に接着固定することができる。

【００２６】また、この接着部にも上述した補強部材を
適用することによつて、さらに接着面積を増加させるこ
とが可能になるとともに、接着部に悪影響を与える湿気
の侵入を防止することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明は、電気
機械変換素子を使用した駆動装置において、電気機械変
換素子と駆動部材との結合部分を、変換素子の基部と駆
動部材の基部を一体に被覆する補強部材により被覆し、
あるいは静止部材と電気機械変換素子との結合部分を、
静止部材の基部と変換素子の基部を一体に被覆する補強
部材により被覆し、一体的に接着固定するものであるか
ら、接着面積が広くなり、強固に接着固定することがで
きる。

【００２８】これにより、駆動パルスの振動に基づく繰
り返し応力や、移動部材の移動に基づいて作用する引張
り応力や曲げ応力に耐えることができ、接着部分が剥が
れる可能性を未然に防止できる。さらに、接合部への湿
気の侵入を防止することができるので、電気機械変換素
子の性能を劣化させるおそれがなく、また、湿気の侵入
による接着部分の剥がれを未然に防止することができ、
信頼性の高い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】この発明を適用するに適したインパクト型アク
チユエ−タによるレンズ駆動機構の一例を説明する断面
図。

【図２】圧電素子の駆動パルスの波形を説明する図。

【図３】圧電素子と駆動軸の接着結合部分の構成を説明
する斜視図。

【図４】補強部材の各種変形例を示す斜視図。

【図５】圧電素子と本体部分との接着結合部分の構成を
説明する斜視図。

【符号の説明】

１１ 駆動軸（駆動部材） １２ レンズ保持枠 １２ａ スライダブロツク（移動部材） １３ レンズ鏡筒の延長部（本体部分・静止部材） １６ パツド １７ ばね １８ 圧電素子（電気機械変換素子） ２０ 補強部材 ３０ 駆動ユニツト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 妻藤 稔 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 吉田 龍一 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 岡本 泰弘 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止部材と、静止部材にその伸縮方向の
   一端を固定された電気機械変換素子と、電気機械変換素
   子の伸縮方向のもう一端に結合され、電気機械変換素子
   の伸縮方向に移動できるように支持された駆動部材と、
   駆動部材に摩擦結合され、前記電気機械変換素子の伸縮
   方向に移動できるように支持された移動部材とから構成
   され、前記電気機械変換素子の伸びと縮みを異なる速度
   で行うことにより電気機械変換素子に結合された駆動部
   材を駆動し、駆動部材に摩擦結合された移動部材を所定
   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、 電気機械変換素子と駆動部材との結合部分が変換素子の
   基部と駆動部材の基部を一体に被覆する補強部材により
   被覆されること、または静止部材と電気機械変換素子と
   の結合部分が静止部材の基部と変換素子の基部を一体に
   被覆する補強部材により被覆され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。