KR101601871B1 - 변위 부재, 구동 부재, 액츄에이터 및 구동 장치 - Google Patents

변위 부재, 구동 부재, 액츄에이터 및 구동 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101601871B1
KR101601871B1 KR1020137020223A KR20137020223A KR101601871B1 KR 101601871 B1 KR101601871 B1 KR 101601871B1 KR 1020137020223 A KR1020137020223 A KR 1020137020223A KR 20137020223 A KR20137020223 A KR 20137020223A KR 101601871 B1 KR101601871 B1 KR 101601871B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
displacement
driving
portions
shaft
face
Prior art date
Application number
KR1020137020223A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130129258A (ko
Inventor
지로 이노우에
Original Assignee
가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 filed Critical 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Publication of KR20130129258A publication Critical patent/KR20130129258A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101601871B1 publication Critical patent/KR101601871B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/802Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/04Constructional details
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/001Driving devices, e.g. vibrators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/021Electric machines in general using piezoelectric 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/04Constructional details
    • H02N2/043Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/06Drive circuits; Control arrangements or methods

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)

Abstract

변위 부재의 소형화를 도모한다.
변환 소자(20)는 제1~제5의 부분(21~25)을 가진다. 제1의 부분(21)은 제1의 측면(10c) 위에 위치한다. 제1의 부분(21)은 제1의 측면(10c)으로부터 이간한 볼록부(21a)를 가진다. 제2의 부분(22)은 제1의 부분(21)에 접속되어 있다. 제2의 부분(22)은 제1의 단면(10a)에 접촉하고 있다. 제3의 부분(23)은 제1의 부분(21)에 접속되어 있다. 제3의 부분(23)은 제2의 단면(10b)에 접촉하고 있다. 제4의 부분(24)은 제2의 부분(22)에 접속되어 있다. 제4의 부분(24)은 제2의 측면(10d)에 고정되어 있다. 제5의 부분(25)은 제3의 부분(23)에 접속되어 있다. 제5의 부분(25)은 제2의 단면(10b)에 고정되어 있다.

Description

변위 부재, 구동 부재, 액츄에이터 및 구동 장치{DISPLACEMENT MEMBER, DRIVING MEMBER, ACTUATOR, AND DRIVING APPARATUS}
본 발명은 변위 부재, 구동 부재, 액츄에이터 및 구동 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 구동 소자를 사용한 변위 부재, 그것을 포함하는 구동 부재, 그것을 포함하는 액츄에이터 및 그것을 포함하는 구동 장치에 관한 것이다.
종래, 소형의 액츄에이터로서, 압전 소자를 사용한 액츄에이터가 알려져 있다. 이 압전 소자를 사용한 액츄에이터의 일례가 하기의 특허문헌 1,2에 기재되어 있다.
특허문헌 1에는, 길이방향 한쪽측 단부(端部)가 대좌(臺座)에 고정된 전기 기계 변환 소자와, 전기 기계 변환 소자의 길이방향 다른쪽측 단부에 접속된 구동 마찰 부재와, 구동 마찰 부재에 걸어 맞춰진 걸어맞춤 부재를 포함하는 액츄에이터가 기재되어 있다. 이 액츄에이터에서는, 전기 기계 변환 소자가 길이방향으로 신축함으로써 구동 마찰 부재가 길이방향으로 진동한다. 이때에 생기는 구동 마찰 부재와 걸어맞춤 부재 사이의 마찰력에 의해, 걸어맞춤 부재가 구동 마찰 부재에 대하여 길이방향으로 상대적으로 이동한다. 즉, 특허문헌 1에 기재된 액츄에이터에서는, 전기 기계 변환 소자의 신축 방향과 구동력이 발생하는 방향이 평행하고, 구동력의 방향과 진동 변위의 방향이 평행하다.
한편, 특허문헌 2에는, 도 14에 나타내는 구동력의 방향을 변환하는 액츄에이터(100)가 기재되어 있다. 액츄에이터(100)는 판상의 축 고정 부재(102)와, 한 쌍의 진동판(103a,103b)과, 기판(104)과, 축(101)을 포함하고 있다. 축 고정 부재(102)에는 축(101)의 일단이 접속되어 있다. 한 쌍의 진동판(103a,103b)은 축 고정 부재(102)의 양단부를 지지하고, 축 고정 부재(102)와는 수직인 방향으로 연장되어 있다. 기판(104)은 진동판(103a,103b)의 축 고정 부재(102)와는 반대측의 단부가 고정되어 있다. 진동판(103a,103b)에는 압전 소자(105a,105b)가 고정되어 있다. 이 압전 소자(105a,105b)의 신축 변형에 수반하여, 축 고정 부재(102)와는 수직인 방향으로 연장되는 진동판(103a,103b)이 굴곡 변형한다. 그 결과, 압전 소자(105a,105b)로부터 발생하는 구동력의 방향이 변환되어 축 고정 부재(102)가 진동 변위한다. 이것에 의해, 축(101)이 진동하여 걸어맞춤 부재(106)가 구동된다.
일본국 특허공보 제4154851호 일본국 공개특허공보 2009-254154호
상기 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 구동력의 방향과 평행하게 신축하는 전기 기계 변환 소자에서는, 충분한 진동의 변위량을 얻기 위해서는, 전기 기계 변환 소자를 진동의 방향으로 길게 할 필요가 있다. 이 때문에, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 전기 기계 변환 소자에서는, 진동 변위의 방향을 따라 소형화하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.
특허문헌 2에 기재된 구동력의 방향을 변환하는 액츄에이터(100)에 있어서도, 큰 변위량을 얻기 위해서는, 굴곡 변형량이 커지도록 진동판(103a,103b)을 진동 변위의 방향과 평행하게 늘리는 방법이 취해진다. 이 때문에, 특허문헌 2에 기재된 액츄에이터(100)에서는, 압전 소자(105a,105b)로부터 발생하는 구동력의 방향을 변환한 진동 변위의 방향을 따라 소형화하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 점에 비추어 이루어진 것으로서, 그 목적은 변위 부재의 소형화를 도모하는데 있다.
본 발명에 따른 변위 부재는 구동 소자와, 변환 소자를 포함하고 있다. 구동 소자는 제1의 방향으로 서로 대향하는 제1 및 제2의 단면과, 제1의 방향에 대하여 수직인 제2의 방향으로 대향하는 제1 및 제2의 측면을 가진다. 구동 소자는 제1의 방향을 따라 신축한다. 변환 소자는 구동 소자의 제1의 방향에 따른 신축력을 제2의 방향에 따른 구동력으로 변환하고, 상기 구동력에 의해 제2의 방향을 따라 변위하는 변위부를 가진다. 변환 소자는 탄성을 가진다. 변환 소자는 제1~제5의 부분을 가진다. 제1의 부분은 제1의 측면 위에 위치한다. 제1의 부분은 제1의 측면으로부터 이간한 변위부를 포함하는 볼록부를 가진다. 제2의 부분은 제1의 부분에 접속되어 있다. 제2의 부분은 제1의 단면에 접촉하고 있다. 제3의 부분은 제1의 부분에 접속되어 있다. 제3의 부분은 제2의 단면에 접촉하고 있다. 제4의 부분은 제2의 부분에 접속되어 있다. 제4의 부분은 제2의 측면에 고정되어 있다. 제5의 부분은 제3의 부분에 접속되어 있다. 제5의 부분은 제2의 측면에 고정되어 있다.
또한 본 발명에 있어서, "접촉"에는 직접 접촉하고 있는 경우 뿐 아니라, 간접적으로 접촉하고 있는 경우가 포함되는 것으로 한다. 즉, "접촉"이란 부재간에 공극이 존재하지 않는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 변위 부재의 어느 특정 국면에서는, 제4의 부분과 제5의 부분이 서로 직접 고정되어 있고, 제2의 측면의 실질적으로 전체가 제4 및 제5의 부분에 고정되어 있다.
또한 본 발명에 있어서, "실질적으로 전체"란 전체의 90%이상을 의미한다.
본 발명에 따른 변위 부재의 다른 특정 국면에서는, 제4의 부분과 제5의 부분이 일체로 형성되어 있다.
본 발명에 따른 변위 부재의 다른 특정 국면에서는, 변위 부재는 제4 및 제5의 부분과, 제2의 측면을 고정하고 있는 수지 접착제층을 더 가진다.
본 발명에 따른 변위 부재의 또 다른 특정 국면에서는, 제2의 부분이 제1의 단면에 고정되어 있고, 제3의 부분이 제2의 단면에 고정되어 있다.
본 발명에 따른 변위 부재의 또 다른 특정 국면에서는, 제1의 부분의 실질적으로 전체가 볼록부에 의해 구성되어 있다.
본 발명에 따른 변위 부재의 또 다른 특정 국면에서는, 변환 소자는 제2의 부분과 제4의 부분을 접속하고 있고, 제2의 측면의 제1의 단면측의 끝가장자리부의 위에 위치하는 제6의 부분과, 제3의 부분과 제5의 부분을 접속하고 있으며, 제2의 측면의 제2의 단면측의 끝가장자리부 위에 위치하는 제7의 부분을 더 가진다. 제6 및 제7의 부분의 각각은 제2의 측면으로부터 이간하여 마련되어 있다.
본 발명에 따른 변위 부재의 또 다른 특정 국면에서는, 구동 소자는 변환 소자에 끼워 맞춰져 있다.
본 발명에 따른 변위 부재의 또 다른 특정 국면에서는, 변환 소자는 금속을 포함한다.
본 발명에 따른 구동 부재는 상기 본 발명에 따른 변위 부재와, 변위 부재에 장착된 피변위 부재를 포함한다.
본 발명에 따른 구동 부재의 어느 특정 국면에서는, 피변위 부재는 제1의 부분과, 제4 및 제5의 부분 중 적어도 한쪽 중, 적어도 한쪽에 장착되어 있다.
본 발명에 따른 구동 부재의 다른 특정 국면에서는, 피변위 부재는 변위부에 장착되어 있다.
본 발명에 따른 액츄에이터는 상기 본 발명에 따른 구동 부재와, 피구동 부재를 포함하고 있다. 피변위 부재는 축이다. 피구동 부재는 축과 접촉하여 마련되고 있고, 축이 제2의 방향을 따라 변위했을 때에, 축과의 사이에 생기는 마찰력에 의해, 제2의 방향을 따라 이동하도록 마련되어 있다.
본 발명에 따른 구동 장치는 상기 본 발명에 따른 액츄에이터와, 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하고 있다.
본 발명에 의하면, 변위 부재의 소형화를 도모할 수 있다.
도 1은 제1의 실시형태에 따른 구동 장치의 모식적 사시도이다.
도 2는 제1의 실시형태에 따른 구동 장치의 모식적 측면도이다.
도 3은 제1의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다.
도 4는 제2의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다.
도 5는 제3의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다.
도 6은 제4의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다.
도 7은 제5의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다.
도 8은 제6의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다.
도 9는 제7의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다.
도 10은 제8의 실시형태에 따른 구동 장치의 모식적 측면도이다.
도 11은 제9의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다.
도 12는 제10의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다.
도 13은 제11의 실시형태에 있어서의 압전 소자의 약도적 사시도이다.
도 14는 특허문헌 2에 기재된 액츄에이터의 약도적 단면도이다.
이하, 본 발명을 실시한 바람직한 형태의 일례에 대하여 설명한다. 단, 이하의 실시형태는 단지 예시이다. 본 발명은 이하의 실시형태에 하등 한정되지 않는다.
(제1의 실시형태)
도 1은 제1의 실시형태에 따른 구동 장치의 모식적 사시도이다. 도 2는 제1의 실시형태에 따른 구동 장치의 모식적 측면도이다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 구동 장치(1)는 제어부(2)와, 액츄에이터(3)를 포함하고 있다. 제어부(2)는 액츄에이터(3)를 제어하는 부분이다. 구체적으로는, 제어부(2)는 후술하는 액츄에이터(3)의 구동 소자로서의 압전 소자(10)에 인가하는 전압을 제어한다. 압전 소자(10)가 내부에 압전 세라믹스를 통해 적층된 전극을 가지는 적층 압전 세라믹 소자인 것이 바람직하다. 압전 소자(10)에 인가하는 전압을 낮게 할 수 있으면서, 큰 변위량을 얻을 수 있기 때문이다. 또한 압전 세라믹스는 비교적 강성이 높고, 고주파의 진동에 있어서 감쇠를 적게 할 수 있기 때문에, 압전 세라믹스를 사용한 구동 소자를 사용함으로써, 변위 부재의 공진 주파수를 높게 할 수 있는 효과를 가진다. 또한 본 발명에 있어서, 구동 소자는 압전 소자에 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서, 구동 소자는 전기 변형 소자(electrostrictive element), 자기 변형 소자(magnetostrictive element), 열 변형 소자 혹은 전자력이나 정전기력을 사용한 리니어 모터(linear motor)여도 된다.
액츄에이터(3)는 구동 부재(4)와, 피구동 부재(5)를 포함하고 있다. 구동 부재(4)는 피구동 부재(5)를 구동시키는 것이다. 구체적으로는, 구동 부재(4)는 피구동 부재(5)를 z방향으로 이동시키는 것이다. 여기서, z방향이란 피변위 부재로서의 축(6)의 변위 방향이다.
또한 도 1 및 도 2에 있어서는, 피구동 부재(5)를 직사각형 판상으로 묘화하고 있는데, 피구동 부재는 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 구동 대상물인 피구동 부재는 어떠한 것이어도 되고, 예를 들면 단체 렌즈 혹은 조합 렌즈군, 촬상 소자, 조임 기구, 광학 미러, 레이저 발광 소자, 자기 헤드, 각종 센서 소자 등이어도 된다.
구동 부재(4)는 z방향을 따라 연장되는 피변위 부재인 축(6)과, 변위 부재(7)를 포함하고 있다. 축(6)은 피구동 부재(5)에 형성된 관통 구멍(5a)에 삽입되어 있다. 축(6)은 예를 들면 카본 등의 비중이 작은 재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한 피구동 부재(5)와 축(6)은 상호의 마찰이 작은 것이 바람직하다. 관통 구멍(5a)과 축(6)의 걸어 맞추는 힘을 적당하게 하기 위해, 스프링 등에 의한 가압 기구를 마련하는 것이 바람직하다.
축(6)의 z방향에 있어서의 한쪽측 단부(6a)는 변위 부재(7)에 장착되어 있다. 변위 부재(7)는 축(6)을 z방향을 따라 변위시키기 위한 부재이다.
변위 부재(7)는 압전 소자(10)와, 변환 소자(20)를 포함하고 있다.
본 실시형태에서는, 압전 소자(10)가 신축하는 방향은 z방향에 대하여 수직인 x방향이다. 또한 압전 소자(10)는 각기둥상으로 형성되어 있다. 여기서, "각기둥상"이란, 모퉁이부나 능선부의 적어도 일부가 모따기상 또는 R 모따기상인 것도 포함되는 것으로 한다. 또한 각기둥상에는 직방체상이 포함되는 것으로 한다.
압전 소자(10)는 제1 및 제2의 단면(10a,10b)과, 제1~제4의 측면(10c~10f)을 가진다. 제1 및 제2의 단면(10a,10b)의 각각은 z방향 및 x방향의 각각에 대하여 수직인 y방향과 z방향을 따라 연장되어 있다. 제1 및 제2의 단면(10a,10b)은 x방향에 있어서 대향하고 있다. 제1 및 제2의 측면(10c,10d)의 각각은 x방향 및 y방향을 따라 연장되어 있다. 제1 및 제2의 측면(10c,10d)은 z방향에 있어서 대향하고 있다. 제3 및 제4의 측면(10e,10f)의 각각은 x방향 및 z방향을 따라 연장되어 있다. 제3 및 제4의 측면(10e,10f)은 y방향에 있어서 대향하고 있다.
도 3은 본 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 압전 소자(10)는 압전층(11)을 통해 x방향으로 서로 대향하고 있는 제1 및 제2의 전극(12,13)을 복수 쌍 포함하고 있다. 이들 제1 및 제2의 전극(12,13)간에 전압을 인가함으로써, 압전 소자(10)를 x방향으로 신축시킬 수 있다.
또한 제1 및 제2의 전극이 복수쌍 마련되어 있을 필요는 반드시 없다. 제1 및 제2의 전극을 한 쌍만 마련해도 된다. 또한 제1 및 제2의 전극의 대향 방향은 신축 방향인 x방향에 한정되지 않는다. 압전체의 분극 방향에 따라서는, 제1 및 제2의 전극이 z방향 또는 y방향으로 대향하도록 마련되는 경우도 있다.
압전층(11) 및 제1 및 제2의 전극(12,13)의 재질은 특별히 한정되지 않는다. 압전층(11)은 예를 들면 티탄산지르콘산납계 세라믹스(PZT), 니오브산칼륨나트륨 등의 알칼리니오브산계 세라믹스 등의 비납계 압전체 세라믹스나 탄탈산리튬 등의 압전 단결정 등의 적당한 압전체에 의해 형성할 수 있다. 제1 및 제2의 전극(12,13)은 예를 들면 Ag, Cu, Pt 등의 금속이나, Ag-Pd 합금 등의 합금에 의해 형성할 수 있다.
변환 소자(20)는 철, 구리, 니켈 등의 금속이나 스테인리스, 42 니켈철, 베릴륨구리, 인청동, 놋쇠 등의 합금으로 대표되는 탄성체를 포함한다. 이 변환 소자(20)는 압전 소자(10)의 x방향에 따른 신축에 의한 구동력이 z방향에 따른 구동력이 되도록 구동력의 방향을 변환하고, 그 방향이 변환된 구동력에 의해, 축(6)을 z방향을 따라 변위시키는 소자이다. 또한 압전 소자(10)의 구동 방향과, 변환 소자에 의해 압전 소자(10)의 구동력이 변환되는 방향은 반드시 수직이 아니어도 된다. 또한 본 실시형태에서는, x방향과 z방향은 수직이지만, x방향과 z방향이 수직일 필요는 반드시 없다.
변환 소자(20)는 제1~제7의 부분(21~27)을 가지는 환상이다. 상기 압전 소자(10)는 이 환상의 변환 소자(20)와 끼워 맞춰져 있다. 본 실시형태에 있어서는, 제1~제7의 부분(21~27)은 일체로 형성되어 있다. 즉, 변환 소자(20)는 환상이다. 변환 소자(20)를 환상으로 함으로써, 변환 소자(20)와 압전 소자(10)를 포함하는 변위 부재(7)의 공진 주파수를 높게 하는 것이 용이해진다. 이 때문에, 보다 주파수가 높은, 즉 구동 속도가 빠른 변위 부재(7)의 진동을 얻는 것이 용이해진다. 또한 변위 부재(7)의 공진 주파수 부근에서 압전 소자(10)를 진동시킴으로써, 적은 투입 에너지로 구동할 수 있다. 또한 변환 소자(20)는 단일의 부재에 의해 구성되어 있어도 되고, 복수의 부재가 접합됨으로써 구성되어 있어도 된다.
제1의 부분(21)은 제1의 측면(10c) 위에 위치하고 있다. 즉, 제1의 부분(21)은 제1의 측면(10c)의 z방향에 있어서의 z1측에 위치하고 있다. 제1의 부분(21)은 볼록부(21a)를 가진다. 본 실시형태에서는 제1의 부분(21)의 전체가 볼록부(21a)에 의해 구성되어 있다. 볼록부(21a)는 제1의 측면(10c)으로부터 이간하고 있다. 볼록부(21a)는 제1의 측면(10c)으로부터 z방향의 z1측으로 돌출되어 있다. 상기 축(6)은 이 볼록부(21a)의 꼭대기부에 장착되어 있다. 축(6)의 볼록부(21a)로의 장착 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 수지 접착제를 사용하여 축(6)을 볼록부(21a)에 장착해도 되고, 변환 소자(20)와 동재질로 일체로 형성되어 있어도 된다. 또한 축(6)의 단면 형상은 원형, 각종 다각형 혹은 각종 조합 형상 등 적당한 형상으로 할 수 있다. 축(6)의 단면의 형상과 치수는 z방향을 따라 거의 동일한 것이 바람직하다.
제2의 부분(22)은 평판상이다. 제2의 부분(22)은 제1의 단면(10a) 위에 위치하고 있다. 즉, 제2의 부분(22)은 제1의 단면(10a)의 x방향의 x1측에 위치하고 있다. 제2의 부분(22)의 z방향(z2)측의 단부는 제2의 측면(10d)보다도 z2측에까지 이르고 있다. 제2의 부분(22)은 제1의 단면(10a)에 접촉하고 있다. 구체적으로는, 본 실시형태에서는, 제1의 단면(10a)의 실질적으로 전체가 제2의 부분(22)에 접촉하고 있다. 상세하게는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제2의 부분(22)과 제1의 단면(10a)은 수지 접착제층(31)에 의해 접착되어 있고, 수지 접착제층(31)을 통해 접촉하고 있다. 또한 도 1 및 도 2에서는 수지 접착제층(31) 및 후술하는 수지 접착제층(32,33)의 묘화를 생략하고 있다.
제3의 부분(23)은 평판상이다. 제3의 부분(23)은 제2의 단면(10b) 위에 위치하고 있다. 즉, 제3의 부분(23)은 제2의 단면(10b)의 x방향의 x2측에 위치하고 있다. 제3의 부분(23)의 z방향(z2)측의 단부는 제2의 측면(10d)보다도 z2측에까지 이르고 있다. 제3의 부분(23)은 제2의 단면(10b)에 접촉하고 있다. 구체적으로는, 본 실시형태에서는, 제2의 단면(10b)의 실질적으로 전체가 제3의 부분(23)에 접촉하고 있다. 상세하게는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제3의 부분(23)과 제2의 단면(10b)은 수지 접착제층(32)에 의해 접착되어 있고, 수지 접착제층(32)을 통해 접촉하고 있다.
제4의 부분(24)은 제2의 부분(22)에 간접적으로 접속되어 있다. 제4의 부분(24)은 제2의 측면(10d) 위에 위치하고 있다. 즉, 제4의 부분(24)은 제2의 측면(10d)의 z방향의 z2측에 위치하고 있다.
한편, 제5의 부분(25)은 제3의 부분(23)에 간접적으로 접속되어 있다. 제5의 부분(25)은 제2의 측면(10d) 위에 위치하고 있다. 즉, 제5의 부분(25)은 제2의 측면(10d)의 z방향의 z2측에 위치하고 있다.
본 실시형태에서는, 제4 및 제5의 부분(24,25)은 일체로 형성되어 있다. 그리고, 제4 및 제5의 부분(24,25)은 수지 접착제층(33)에 의해 제2의 측면(10d)에 접착됨으로써 고정되어 있다. 본 실시형태에서는, 제2의 측면(10d)의 실질적으로 전체가 수지 접착제층(33)에 의해 제4 및 제5의 부분(24,25)에 고정되어 있다.
제2의 부분(22)과 제4의 부분(24)은 제6의 부분(26)에 의해 접속되어 있다. 제6의 부분(26)은 제2의 측면(10d)의 제1의 단면(10a)측의 끝가장자리부 위에 위치하고 있다. 즉, 제6의 부분(26)은 제2의 측면(10d)과 제1의 단면(10a)에 의해 구성된 능선부의 z방향(z2)측에 위치하고 있다. 제6의 부분(26)은 제2의 측면(10d)으로부터 이간하여 마련되어 있다.
제3의 부분(23)과 제5의 부분(25)은 제7의 부분(27)에 의해 접속되어 있다. 제7의 부분(27)은 제2의 측면(10d)의 제2의 단면(10b)측의 끝가장자리부 위에 위치하고 있다. 즉, 제7의 부분(27)은 제2의 측면(10d)과 제2의 단면(10b)에 의해 구성된 능선부의 z방향(z2)측에 위치하고 있다. 제7의 부분(27)은 제2의 측면(10d)으로부터 이간하여 마련되어 있다.
또한 본 실시형태에서는, 제1 또는 제2의 단면(10a,10b)과 제1의 측면(10c) 사이의 능선부가 변환 소자(20)와 접촉하고 있는 예에 대하여 설명하였다. 단, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 변환 소자는 제1 또는 제2의 단면과 제1의 측면 사이의 능선부와 변환 소자가 접촉하지 않도록 마련되어 있어도 된다. 즉, 제2 및 제3의 부분(22,23)이 제1 또는 제2의 단면(10a,10b)과 제1의 측면(10c) 사이의 능선부와 접촉하지 않도록 마련되어 있어도 된다.
또한 변환 소자(20)가 균일한 폭의 판상의 부재에 의해 닫힌 환상 구조로 형성될 때에 있어서, 압전 소자(10)의 yz 단면이 1mm정도일 경우의 판상의 변환 소자(20)의 두께(t)는 0.1mm~0.25mm정도인 것이 바람직하다. 변환 소자(20)의 영률(Young's modulus)은 100GPa이상인 것이, 변위 부재의 공진 주파수를 높게 할 수 있어, 진동의 감쇠를 작게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 변환 소자(20)의 영률의 바람직한 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 300GPa정도 이하로 하면, 판상의 재료를 구부림 가공하는 것 등에 의해 변환 소자(20)를 용이하게 형성할 수 있다. 평면상의 제1의 부분(21)과 평면상의 제1의 측면(10c)이 이루는 각의 크기(θ)는 15°~45°정도인 것이, 압전 소자(10)의 구동력을 효율적으로 변환할 수 있기 때문에 바람직하다. 압전 소자(10)의 z방향에 따른 길이(L1)에 대한, 압전 소자(10)의 x방향에 따른 길이(L2)의 비(L2/L1)는 0.8~2 정도인 것이 바람직하다. 압전 소자(10)의 x방향에 따른 길이(L2)에 대한 제1의 부분(21)의 꼭대기부의 x방향에 따른 길이(L3)의 비(L3/L2)는 0.3~0.7 정도인 것이 바람직하다. 압전 소자(10)의 x방향에 따른 길이(L2)에 대한 제6 및 제7의 부분(26,27)의 각각의 x방향에 따른 길이(L4)의 비(L4/L2)는 0.05~0.2 정도인 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 압전 소자(10)의 x방향에 따른 신축 변형이 제1의 부분(21)의 z방향에 따른 변위로 변환되고, 축(6)을 z방향으로 변위시켜 피구동 부재(5)를 z방향을 따라 이동시킬 수 있다.
다음으로, 구동 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다. 제어부(2)는 압전 소자(10)의 제1 및 제2의 전극(12,13)간에, 예를 들면 펄스(pulse)상의 전압을 인가한다. 이것에 의해, 압전 소자(10)가 x방향을 따라 신축한다.
여기서, 본 실시형태에서는, 제4 및 제5의 부분(24,25)의 각각은 제2의 측면(10d)에 고정되어 있다. 그리고, 제2 및 제3의 부분(22,23)은 제1 및 제2의 단면(10a,10b)에 접촉하고 있다. 이 때문에, 압전 소자(10)가 x방향으로 신장하면, 제2의 부분(22)의 적어도 z방향(z1)측의 부분이 x1측으로 변위하는 동시에, 제3의 부분(23)의 적어도 z방향(z1)측의 부분이 x2측으로 변위한다. 이 때문에, 제2의 부분(22)의 z1측의 부분과, 제3의 부분(23)의 z1측의 부분 사이의 간격이 넓어진다. 그 결과, 제2 및 제3의 부분(22,23)에 접속되어 있는 제1의 부분(21)의 볼록부(21a)의 곡률이 작아진다. 따라서, 볼록부(21a)의 꼭대기부가 z2측으로 변위한다.
한편, 압전 소자(10)가 x방향으로 수축하면, 제2의 부분(22)의 적어도 z방향(z1)측의 부분이 x2측으로 변위하는 동시에, 제3의 부분(23)의 적어도 z방향(z1)측의 부분이 x1측으로 변위한다. 이 때문에, 제2의 부분(22)의 z1측의 부분과, 제3의 부분(23)의 z1측의 부분 사이의 간격이 좁아진다. 그 결과, 제2 및 제3의 부분(22,23)에 접속되어 있는 제1의 부분(21)의 볼록부(21a)의 곡률이 커진다. 따라서, 볼록부(21a)의 꼭대기부가 z1측으로 변위한다. 이와 같이, 변환 소자(20)는 압전 소자(10)의 x방향에 따른 신축력을 z방향에 따른 구동력으로 변환한다. 그리고, 제1의 부분(21)의 볼록부(21a)는 상기 구동력에 의해 z방향을 따라 변위하는 변위부를 가진다.
압전 소자(10)가 x방향으로 신장할 때, 압전 소자(10)의 x방향의 치수의 중점에서는 x방향의 변위는 0이 되고, z방향으로는 수축하여 제1의 측면(10c)과 제2의 측면(10d)의 간격은 약간 작아지고자 한다. 그러나 제2의 측면(10d)은 변환 소자(20)의 제4 및 제5의 부분(24,25)에 부분적으로 고정되어 있고 변환 소자(20)의 구속을 받기 때문에, 제2의 측면(10d)의 중심부에서는 z방향의 변위도 작아진다. 이 결과, 제1의 부분(21)의 z방향에의 변위량과 비교하여, 제2의 측면(10d)의 중심부 혹은 제4 및 제5의 부분(24,25)으로 이루어지는 변환 소자 하면 중심부의 변위량은 작아진다. 이 때문에, 변위 부재(7)의 특정 장소에 추(錘)를 달거나, 강고한 하우징을 마련하여 고정하는 등의 대응을 하지 않고, 변환 소자(20)의 제1의 부분(21)을 z방향으로 변위시키는 것이 가능해진다. 예를 들면 변환 소자(20)의 제4 및 제5의 부분(24,25)을 중심 부근에서 접합하고, 그 부분을 아래쪽으로 연장하여, 특별한 처치를 하지 않고 하우징에 고정할 수 있다.
이상과 같이, 압전 소자(10)의 신축에 따라, 볼록부(21a)의 꼭대기부가 z방향으로 진동한다. 이에 따라, 축(6)도 z방향으로 진동한다. 즉, 축(6)은 z1측에의 변위와, z2측에의 변위를 반복하여 행한다. 이때에, 제어부(2)로부터 압전 소자(10)에 인가되는 급준한 전압 파형에 따라 변위 부재(7)가 급준하게 구동하면 축(6)의 변위도 급속해진다. 예를 들면, 축(6)의 z1 방향에의 변위 속도(단위 시간당의 변위량)가 설정 이상으로 높으면, 축(6)과 접촉하여 마련되어 있는 피구동 부재(5)와 축(6) 사이의 마찰력보다도 피구동 부재(5)에 작용하는 관성력이 우위가 되어, 피구동 부재(5)는 축(6) 위를 미끄러져 상대적으로 z2 방향으로 이동한다. 다음으로, 축(6)의 z2 방향에의 변위 속도가 설정 이하이면, 피구동 부재(5)와 축(6) 사이의 마찰력이 피구동 부재(5)에 작용하는 관성력보다도 우위가 되고, 피구동 부재(5)와 축(6)의 상대 위치는 변화하지 않는다. 이것을 반복함으로써 피구동 부재(5)가 z2 방향으로 이동한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 변위 부재(7)는 추나 고정을 필요로 하지 않는다. 이 때문에, 변위 부재(7)를 사용함으로써 액츄에이터(3)의 소형화를 도모할 수 있다. 특히, 예를 들면 도 14에 나타내는 진동판(103a,103b)과 축(101)이 축의 구동 방향을 따라 배치되어 있고, 진동판(103a,103b)의 굴곡 변형에 의해 축(101)이 구동 방향으로 변위하는 종래의 액츄에이터(100)와 비교하여, 축이 연장되는 방향인 z방향에 있어서의 치수를 소형화할 수 있다.
그런데, 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 추를 가지는 액츄에이터의 소형화를 도모하기 위해서는 추를 소형화할 필요가 있다. 한편, 액츄에이터의 변위량을 크게 하기 위해서는 추를 무겁게 할 필요가 있다. 따라서, 액츄에이터의 변위량을 크게 유지하면서, 액츄에이터를 소형화하기 위해서는 높은 비중을 가지는 고가의 추를 사용할 필요가 있다. 이 때문에, 액츄에이터의 비용이 상승해 버린다. 또한 액츄에이터의 중량이 증가한다. 또한 축, 압전 소자, 추의 복합체가 진동할 때에 진동의 마디가 되는 장소는 압전 소자의 추측(錘側) 또는 추의 압전 소자측 부근이 되고, 그 마디부로 하우징에 고정하기 위해서는, 고무상 탄성체 등으로 진동을 저해하지 않도록 장착할 필요가 있기 때문에, 조립 작업이 곤란해지기 쉽다.
그것에 대하여, 본 실시형태의 액츄에이터(3)는 높은 비중을 가지는 고가의 추를 필요로 하지 않는다. 따라서, 액츄에이터(3)는 부품 점수를 삭감할 수 있기 때문에 제조 비용을 낮게 할 수 있다. 또한 추를 없앰으로써 액츄에이터의 중량을 가볍게 할 수 있다. 게다가 또한 변환 소자(20)의 하변 중심부의 금속 등을 연장하여 하우징에 고정하는 등 조립이 용이하다.
여기서, 본 실시형태의 액츄에이터(3)는 종래의 액츄에이터(100)보다도 제어가 용이하다. 즉, 종래의 액츄에이터(100)에서는, 진동판(103a,103b)이 외측을 향해 볼록 형상이 되었을 때에 축 고정 부재(102)가 하측으로 볼록 형상으로 변형되기 쉽고, 진동판(103a,103b)이 내측을 향하여 볼록 형상이 되었을 때에 축 고정 부재(102)가 상측으로 볼록 형상으로 변형되기 쉽다. 이 때문에, 진동판(103a,103b)이 외측 및 내측으로 볼록 형상으로 변형함으로써 축 고정 부재(102)의 전체 위치는 어느 경우도 하측으로 이동하는데, 진동판(103a,103b)의 변형이 밖이나 안 어느 쪽으로 볼록 형상이 되는지에 따라, 축 고정 부재(102)의 휨 변형 방향은 상하 반대가 된다. 이 때문에, 상하 방향에 따라 축의 변위 거동이 다름으로써, 축의 변위량을 제어하는 것이 어려워진다. 따라서, 축(101)의 진동의 제어, 구체적으로는 걸어맞춤 부재(106)를 안정되게 이동시키는 것이 곤란하다. 또한 진동판(103a,103b)의 굴곡 변형을 이용할 경우는, 구동력의 발생력이 작아져 공진 주파수가 낮아진다. 이 결과, 피구동체가 비교적 무거운 경우의 적응은 곤란하고, 또한 구동 펄스 주파수는 일반적으로 공진 주파수 이하가 아니면 제어 곤란해지기 때문에, 축 변위량과 구동 펄스 주파수의 적(積)으로 결정되는 피구동체의 이동 속도도 제약된다.
그것에 대하여, 본 실시형태에서는, 압전 소자(10)의 신축에 의해, 제1의 부분(21)이 볼록 형상으로 변형한 경우, 압전 소자(10)의 신축에 의한 제1의 부분(21)의 이동 방향과, 제1의 부분(21) 자신이 볼록 형상으로 변형하는 것에 의한 변위의 방향을 일치시킬 수 있다. 따라서, 변위 부재(7)의 진동의 제어 및 축(6)의 진동의 제어, 즉, 피구동 부재(5)의 이동의 제어가 용이하다.
그런데, 예를 들면 제2 및 제3의 부분을 제1 또는 제2의 단면에 고정하지 않는 것도 생각할 수 있다. 그러나 이 경우는 압전 소자가 수축했을 때에 제2 및 제3의 부분이 제1 또는 제2의 단면으로부터 벗어나 버릴 경우가 있다. 이 때문에, 압전 소자의 수축력이 제1의 부분의 진동에 기여하지 않는 경우가 있다. 그 경우는 축의 변위량이 작아져 버린다.
그것에 대하여, 본 실시형태에서는, 제2 및 제3의 부분(22,23)이 제1 또는 제2의 단면(10a,10b)에 고정되어 있다. 이 때문에, 압전 소자(10)가 수축하면, 제1 및 제2의 단면(10a,10b)과 함께 제2 및 제3의 부분(22,23)이 서로 근접하는 방향으로 변위한다. 따라서, 압전 소자(10)의 구동력의 방향을 변환한 방향에 있어서, 변위 부재(7) 및 축(6)의 변위량을 보다 크게 할 수 있다. 그 결과, 피구동 부재(5)의 변위량을 크게 할 수 있는 동시에, 액츄에이터(3)의 구동의 에너지 효율을 높일 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 제2의 측면(10d)이 제4 및 제5의 부분(24,25)에 고정되어 있다. 그러나 변환 소자(20)의 제4 및 제5의 부분(24,25)이 제2의 측면(10d)에 고정되어 있지 않을 경우는, 예를 들면 압전 소자(10)의 x방향에의 신장에 따라, 변환 소자(20)의 제1의 부분(21)이 z2 방향으로 변위할 뿐 아니라, 제4 및 제5의 부분(24,25)도 z1 방향으로 변위하여, 진동 에너지의 손실이 생긴다. 종래의 생각으로는, 이것의 대책으로서 제4 및 제5의 부분(24,25)에 추를 달거나, 강성이 높은 하우징을 마련하여 제4 및 제5의 부분(24,25)을 고정하고 있었다. 이에 대하여, 본 실시형태에서는, 압전 소자(10)의 구동력에 의해 변위 부재(7)가 진동 변위할 때, 제2의 측면(10d)과 변환 소자(20)의 제4 및 제5의 부분(24,25)이 고정되어 있기 때문에, 제4 및 제5의 부분(24,25)이 구속을 받아, 변형 및 진동이 적은 영역이 된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 제4 및 제5의 부분(24,25)의 진동에 의한 진동 에너지의 손실을 작게 하여, 압전 소자(10)의 구동력이 변환된 방향으로 진동하는 볼록부(21a)에 진동 에너지를 집중할 수 있다. 또한 제4 및 제5의 부분(24,25)에 추를 달거나, 강성이 높은 하우징을 마련하여 고정한 경우에도, 제4 및 제5의 부분(24,25)으로부터 추 및 하우징에의 진동 에너지의 전달을 적게 할 수 있으므로, 진동 에너지의 손실을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 축(6)의 변위량 혹은 피구동 부재(5)의 이동량을 보다 크게 할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 제2의 측면(10d)과, 제4 및 제5의 부분(24,25)은 탄성을 가지는 수지 접착제층(33)에 의해 접착되어 있다. 이 때문에, 제2의 측면(10d)이 제4 및 제5의 부분(24,25)에 고정되는 것에 의한 압전 소자(10)의 진동이 지나치게 구속되지 않는다. 따라서, 높은 에너지 효율로 축(6)을 변위시켜 피구동 부재(5)를 이동시킬 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 제1의 부분(21)의 실질적으로 전체가 볼록부(21a)에 의해 구성되어 있다. 이 때문에, 압전 소자(10)의 신축에 따른 볼록부(21a)의 꼭대기부의 진폭을 크게 할 수 있다. 따라서, 피구동 부재(5)의 변위량을 보다 크게 할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시한 바람직한 형태의 다른 예에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기 제1의 실시형태와 실질적으로 공통의 기능을 가지는 부재를 공통의 부호로 참조하여, 설명을 생략한다.
(제2의 실시형태)
도 4는 제2의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다.
상기 제1의 실시형태에서는, 제2 및 제3의 부분(22,23)을 제4 또는 제5의 부분(24,25)에, 제2의 측면(10d)으로부터 이간한 제6 또는 제7의 부분(26,27)을 통해 접속하는 예에 대하여 설명하였다. 단, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제6 및 제7의 부분(26,27)을 마련하지 않고, 제2 및 제3의 부분(22,23)을 제4 또는 제5의 부분(24,25)에 직접 접속하며, 제2의 측면(10d)의 전체를 제4 또는 제5의 부분(24,25)에 수지 접착제층(33)을 통해 고정해도 된다.
(제3의 실시형태)
도 5는 제3의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다.
상기 제1의 실시형태에서는, 제4 및 제5의 부분(24,25)이 일체로 형성되어 있는 예에 대하여 설명하였다. 단, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제4의 부분(24)과 제5의 부분(25)을 별체로 마련해도 된다. 이 경우, 제4의 부분(24)과 제5의 부분(25) 사이의 간격은 제2의 측면(10d)의 x방향에 따른 치수의 0.3배 이하인 것이 바람직하다. 제4의 부분(24)과 제5의 부분(25) 사이의 간격을 상기의 범위 내로 하면, 변위 부재(7)의 공진 주파수가 높아지므로, 압전 소자(10)의 구동 속도를 빠르게 할 수 있다. 또한 이 높은 주파수의 공진점 부근에서 변위 부재(7)를 압전 소자(10)에 의해 진동시키면, 압전 소자(10)에의 입력 전력에 대한 변위 부재(7)의 변위 속도의 효율을 높일 수 있다.
(제4~제6의 실시형태)
도 6은 제4의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다. 도 7은 제5의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다. 도 8은 제6의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다.
상기 제1의 실시형태에서는, 제1의 부분(21)이 3개의 평판부로 이루어질 경우에 대하여 설명하였다. 단, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1의 부분(21)의 전체를 측면으로 보아 원호상(圓弧狀)의 볼록부(21a)에 의해 구성해도 된다.
또한 도 7에 나타내는 바와 같이, 제1의 부분(21)을, 중앙에 위치하고, 측면으로 보아 원호상의 볼록부(21a)와, 둘레 가장자리부에 위치하는 평판부(21b)에 의해 구성해도 된다.
또한 도 8에 나타내는 바와 같이, 제1의 부분(21)은 2장의 판상부에 의해 구성되어 있어도 된다. 즉, 제1의 부분(21)의 꼭대기부가 평면상일 필요는 반드시 없다.
(제7 및 제8의 실시형태)
도 9는 제7의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다. 도 10은 제8의 실시형태에 따른 구동 장치의 모식적 측면도이다.
도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 제1의 부분(21)의 일부분이 축(6)에 의해 구성되어 있어도 된다.
(제9 및 제10의 실시형태)
도 11은 제9의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다. 도 12는 제10의 실시형태에 있어서의 변위 부재의 약도적 측면도이다.
상기 제1의 실시형태에서는, 변환 소자(20)가 심리스(seamless)인 예에 대하여 설명하였다. 단, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 11에 나타내는 바와 같이, 변환 소자(20)는 1장의 판이 구부려져 이루어지는 것으로, 제4 및 제5의 부분(24,25)이 직접 고정되어 있는 것이어도 된다. 또한 도 12에 나타내는 바와 같이, 변환 소자(20)는 2장의 판이 직접 고정되어 이루어지는 것이어도 된다.
(제11의 실시형태)
도 13은 제11의 실시형태에 있어서의 압전 소자의 약도적 사시도이다.
상기 제1의 실시형태에서는, 제1의 전극(12)이 제2의 측면(10d)으로 인출되고, 제2의 전극(13)이 제1의 측면(10c)으로 인출되어 있는 예에 대하여 설명하였다. 단, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 13에 나타내는 바와 같이, 제1의 전극(12)을 제4의 측면(10f)으로 인출하고, 제2의 전극(13)을 제3의 측면(10e)으로 인출해도 된다. 또한 그 경우에 있어서, 제4의 측면(10f) 위에, 복수의 제1의 전극(12)이 전기적으로 접속되어 있는 외부전극(15)을 마련하고, 제3의 측면(10e) 위에 복수의 제2의 전극(13)이 전기적으로 접속되어 있는 외부전극(14)을 마련해도 된다.
(그 밖의 실시형태)
상기 제1의 실시형태에서는 제1의 부분(21)에 축(6)이 고정되는 예에 대하여 설명하였다. 단, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제4 및 제5의 부분(24,25)의 적어도 한쪽에 축(6)이 장착되어 있고, 제1의 부분(21)이 고정되어 있거나, 제1의 부분(21)에 추가 장착되어 있어도 된다. 이 경우에도, 변환 소자(20)를 사용함으로써, 압전 소자(10)의 변위량을 크게 하여 축(6)에 전달할 수 있기 때문에, 압전 소자(10)의 소형화를 도모할 수 있다. 따라서, 변위 부재(7)의 소형화를 도모할 수 있다.
1: 구동 장치 2: 제어부
3: 액츄에이터 4: 구동 부재
5: 피구동 부재 5a: 관통 구멍
6: 축 7: 변위 부재
10: 압전 소자(구동 소자) 10a: 제1의 단면
10b: 제2의 단면 10c: 제1의 측면
10d: 제2의 측면 10e: 제3의 측면
10f: 제4의 측면 11: 압전층
12: 제1의 전극 13: 제2의 전극
14, 15: 외부전극 20: 변환 소자
21: 제1의 부분 21a: 볼록부
21b: 평판부 22: 제2의 부분
23: 제3의 부분 24: 제4의 부분
25: 제5의 부분 26: 제6의 부분
27: 제7의 부분 31~33: 수지 접착제층

Claims (14)

  1. 제1의 방향으로 서로 대향하는 제1 및 제2의 단면(端面)과, 상기 제1의 방향에 대하여 수직인 제2의 방향으로 대향하는 제1 및 제2의 측면을 가지고, 상기 제1의 방향을 따라 신축하는 구동 소자와,
    상기 구동 소자의 상기 제1의 방향에 따른 신축력을 상기 제2의 방향에 따른 구동력으로 변환하고, 상기 구동력에 의해 제2의 방향을 따라 변위하는 변위부를 가지는, 탄성을 가지는 변환 소자를 포함하고,
    상기 변환 소자는,
    상기 제1의 측면 위에 위치하고, 상기 제1의 측면으로부터 이간한 상기 변위부를 포함하는 볼록부를 가지는 제1의 부분과,
    상기 제1의 부분에 접속되어 있고, 상기 제1의 단면에 접촉하고 있는 제2의 부분과,
    상기 제1의 부분에 접속되어 있고, 상기 제2의 단면에 접촉하고 있는 제3의 부분과,
    상기 제2의 부분에 접속되어 있고, 상기 제2의 측면에 고정된 제4의 부분과,
    상기 제3의 부분에 접속되어 있고, 상기 제2의 측면에 고정된 제5의 부분을 가지며,
    상기 제4 및 제5의 부분과, 상기 제2의 측면을 고정하고 있는 수지 접착제층을 더 가지는 것을 특징으로 하는 변위 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제4의 부분과 상기 제5의 부분이 서로 직접 고정되어 있고, 상기 제2의 측면 전체의 90% 이상이 상기 제4 및 제5의 부분에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 변위 부재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제4의 부분과 상기 제5의 부분이 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 변위 부재.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2의 부분이 상기 제1의 단면에 고정되어 있고, 상기 제3의 부분이 상기 제2의 단면에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 변위 부재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 부분 전체의 90% 이상이 상기 볼록부에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 변위 부재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 변환 소자는,
    상기 제2의 부분과 상기 제4의 부분을 접속하고 있고, 상기 제2의 측면의 상기 제1의 단면측의 끝가장자리부 위에 위치하는 제6의 부분과,
    상기 제3의 부분과 상기 제5의 부분을 접속하고 있고, 상기 제2의 측면의 상기 제2의 단면측의 끝가장자리부 위에 위치하는 제7의 부분을 더 가지며,
    상기 제6 및 제7의 부분의 각각은, 제2의 측면으로부터 이간하여 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 변위 부재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동 소자는 상기 변환 소자에 끼워 맞춰져 있는 것을 특징으로 하는 변위 부재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 변환 소자는 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 변위 부재.
  10. 제1항 내지 제3항 또는 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 변위 부재와,
    상기 변위 부재에 장착된 피변위 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 부재.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 피변위 부재는 상기 제1의 부분과, 상기 제4 및 제5의 부분 중 적어도 한쪽 중, 적어도 한쪽에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 구동 부재.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 피변위 부재는 상기 변위부에 장착되는 것을 특징으로 하는 구동 부재.
  13. 제10항에 기재된 구동 부재와,
    피구동 부재를 포함하고,
    상기 피변위 부재는 축이며,
    상기 피구동 부재는, 상기 축과 접촉하여 마련되어 있고, 상기 축이 상기 제2의 방향을 따라 변위했을 때에, 상기 축과의 사이에 생기는 마찰력에 의해, 상기 제2의 방향을 따라 이동하도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  14. 제13항에 기재된 액츄에이터와,
    상기 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
KR1020137020223A 2011-02-07 2012-02-01 변위 부재, 구동 부재, 액츄에이터 및 구동 장치 KR101601871B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2011-023786 2011-02-07
JP2011023786 2011-02-07
PCT/JP2012/052238 WO2012108309A1 (ja) 2011-02-07 2012-02-01 変位部材、駆動部材、アクチュエータ及び駆動装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130129258A KR20130129258A (ko) 2013-11-27
KR101601871B1 true KR101601871B1 (ko) 2016-03-09

Family

ID=46638525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137020223A KR101601871B1 (ko) 2011-02-07 2012-02-01 변위 부재, 구동 부재, 액츄에이터 및 구동 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9455394B2 (ko)
EP (1) EP2675056A4 (ko)
JP (1) JP5742856B2 (ko)
KR (1) KR101601871B1 (ko)
CN (1) CN103339848B (ko)
WO (1) WO2012108309A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014038365A1 (ja) * 2012-09-05 2014-03-13 株式会社村田製作所 駆動装置及び駆動方法
JP6155460B2 (ja) * 2013-06-06 2017-07-05 新シコー科技株式会社 駆動部材、リニア駆動装置、カメラ装置及び電子機器
CN104734559B (zh) * 2015-03-17 2016-08-24 西安交通大学 具有位移测量功能和大推拉力的步进式压电作动器及方法
DE102019200943B4 (de) * 2019-01-25 2020-10-08 Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg Elektromechanischer Linearantrieb
CN111049422B (zh) * 2020-01-15 2020-12-29 合肥工业大学 一种钳位控制的惯性冲击马达

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009254154A (ja) 2008-04-08 2009-10-29 Shicoh Engineering Co Ltd リニアモータ、レンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4845688A (en) * 1988-03-21 1989-07-04 Image Acoustics, Inc. Electro-mechanical transduction apparatus
JPH03273871A (ja) * 1990-03-22 1991-12-05 Nec Corp 圧電モータ
JP2633066B2 (ja) 1990-07-03 1997-07-23 キヤノン株式会社 駆動装置
JPH04154851A (ja) 1990-10-19 1992-05-27 Hitachi Cable Ltd 難燃性電気絶縁組成物
US5276657A (en) 1992-02-12 1994-01-04 The Pennsylvania Research Corporation Metal-electroactive ceramic composite actuators
JPH07129244A (ja) * 1993-11-02 1995-05-19 Canon Inc 微動機構
US5729077A (en) * 1995-12-15 1998-03-17 The Penn State Research Foundation Metal-electroactive ceramic composite transducer
US6175182B1 (en) * 1998-03-18 2001-01-16 Penn State Research Foundation Pseudo-shear mode actuator
IT1310126B1 (it) 1999-07-20 2002-02-11 Fiat Ricerche Attuatore piezoelettrico per l'iniezione di carburante
DE10017332C2 (de) * 2000-04-07 2002-04-18 Daimler Chrysler Ag Piezoelektrische Betätigungseinrichtung zur Klappensteuerung am Rotorblatt eines Hubschraubers
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
FR2850217A1 (fr) * 2003-01-17 2004-07-23 Cedrat Technologies Actionneur piezoactif a deplacement amplifie amorti
JP3977787B2 (ja) 2003-08-22 2007-09-19 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の油圧制御装置
DE602005023129D1 (de) 2004-03-02 2010-10-07 Piezoelectric Technology Co Lt Kleiner piezoelektrischer oder elektrostriktiver linearmotor
WO2006052970A2 (en) * 2004-11-08 2006-05-18 Lockheed Martin Corporation Flexural cylinder projector
US7267043B2 (en) * 2004-12-30 2007-09-11 Adaptivenergy, Llc Actuators with diaphragm and methods of operating same
GB0500616D0 (en) * 2005-01-13 2005-02-23 Univ Dundee Hearing implant
US20060232166A1 (en) 2005-04-13 2006-10-19 Par Technologies Llc Stacked piezoelectric diaphragm members
KR100698438B1 (ko) 2005-05-18 2007-03-22 한국과학기술연구원 변위 확대 기구를 갖는 압전 선형 모터
KR20070101508A (ko) * 2006-04-11 2007-10-17 엘지전자 주식회사 초소형 압전 모터
KR100768513B1 (ko) * 2006-04-17 2007-10-18 주식회사 아이노바 향상된 변위를 제공하는 선형 압전 모터
FR2913829B1 (fr) * 2007-03-14 2014-09-05 Cedrat Technologies Systeme de positionnement fin par moteur inertiel a base d'amplificateur mecanique
CN101071998B (zh) * 2007-04-05 2010-09-08 南京航空航天大学 方波驱动惯性式直线型压电电机
WO2009056832A2 (en) * 2007-11-01 2009-05-07 Qinetiq Limited Transducer
JP5331563B2 (ja) * 2009-05-01 2013-10-30 日本碍子株式会社 電気機械変換素子使用装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009254154A (ja) 2008-04-08 2009-10-29 Shicoh Engineering Co Ltd リニアモータ、レンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話

Also Published As

Publication number Publication date
CN103339848A (zh) 2013-10-02
JP5742856B2 (ja) 2015-07-01
CN103339848B (zh) 2016-01-20
US20130307373A1 (en) 2013-11-21
US9455394B2 (en) 2016-09-27
WO2012108309A1 (ja) 2012-08-16
KR20130129258A (ko) 2013-11-27
EP2675056A1 (en) 2013-12-18
EP2675056A4 (en) 2017-09-27
JPWO2012108309A1 (ja) 2014-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6836057B2 (en) Drive mechanism employing electromechanical transducer
US9530953B2 (en) Vibration-type actuator, image pickup apparatus, and stage
KR101601871B1 (ko) 변위 부재, 구동 부재, 액츄에이터 및 구동 장치
JP6155460B2 (ja) 駆動部材、リニア駆動装置、カメラ装置及び電子機器
US8633632B2 (en) Vibration actuator and method for manufacturing the same
JP5810303B2 (ja) 駆動装置
JP6049277B2 (ja) 振動型駆動装置
JP2007325466A (ja) 駆動装置
KR101045996B1 (ko) 압전 리니어 모터
JP6025446B2 (ja) 振動型アクチュエータ、撮像装置および、振動型アクチュエータを備えた装置
JP2019103371A (ja) 振動波モータ及び振動波モータを用いたレンズ駆動装置
JP2009050142A (ja) 駆動装置
JP5316756B2 (ja) 駆動装置
US7687974B2 (en) Vibration type driving apparatus
US9496478B2 (en) Method of damping actuator with translation mechanism and actuator
JP2017060279A (ja) 振動波モータ
WO2014049962A1 (ja) アクチュエータユニットおよび撮像装置
WO2014174750A1 (ja) 駆動装置およびこれを用いた撮像装置
US20130034252A1 (en) Transducer module
JP6253261B2 (ja) 振動型アクチュエータおよび光学機器
KR100752698B1 (ko) 압전 구동기 및 이를 포함하는 렌즈 구동 장치
JP5892251B2 (ja) アクチュエータ
JP4316350B2 (ja) 超音波モータ及び超音波モータ付電子機器
WO2011065235A1 (ja) 電気機械変換素子及びアクチュエータ
JP2001111128A (ja) 圧電アクチュエータ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200220

Year of fee payment: 5