TWI699958B - 摩擦驅動致動器及其緩衝支架 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種摩擦驅動致動器及其緩衝支架。緩衝支架為一體成形的單件式構造、且包括用以安裝於壓電元件的基部、自基部延伸的第一彈性臂、與第一彈性臂呈平行地間隔設置的第二彈性臂、及連接第一彈性臂與第二彈性臂的連接臂。第二彈性臂的抵接端部與基部之間的距離大於第一彈性臂的第一自由端部與基部之間的距離，第二彈性臂的第二自由端部鄰近但未接觸於所述基部。連接臂連接於鄰近第一自由端部的第一彈性臂部位、及連接於鄰近第二自由端部的第二彈性臂部位。
Description
本發明涉及一種致動器，尤其涉及一種摩擦驅動致動器及其緩衝支架。
於現有摩擦驅動致動器中，於壓電元件與被驅動件之間大都是以可撓性片搭配制式彈簧來作銜接。然而，上述制式彈簧的結構屬於泛用類型、並非是針對摩擦驅動致動器來設計，因而使得摩擦驅動致動器的效能尚存有能夠進一步提升的空間。再者，上述可撓性片與制式彈簧各存在著生產上的公差，並且可撓性片與制式彈簧的搭配還會產生組裝上的公差，上述公差的累積也存在著進一步改良的空間。
於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。
本發明實施例在於提供一種摩擦驅動致動器及其緩衝支架，用來有效地改善現有摩擦驅動致動器所可能產生的缺陷。
本發明實施例公開一種摩擦驅動致動器，包括：一驅動模組，包含：一殼體，包含有位於相反兩側的一第一表面與一第二表面，
所述殼體於所述第一表面凹設形成有一容置槽，並且所述容置槽包含有彼此相向的一第一內壁與一第二內壁；一壓電元件，位於所述容置槽內並安裝在所述第一內壁上，並且所述壓電元件能沿一作動方向形變；一緩衝支架，為一體成形的單件式構造，所述緩衝支架位於所述容置槽內且包含有：一基部，安裝於所述壓電元件且面向所述第二內壁；一第一彈性臂，自所述基部沿所述作動方向朝向所述第二內壁延伸所形成，並且所述第一彈性臂的一第一自由端部未接觸於所述第二內壁；一連接臂，包含有位於相反端的一第一端部及一第二端部，並且所述第一端部連接於鄰近所述第一自由端部的所述第一彈性臂部位；及一第二彈性臂，與所述第一彈性臂呈間隔設置、且包含有一抵接端部及一第二自由端部，所述抵接端部頂抵於所述第二內壁，所述第二自由端部鄰近但未接觸於所述基部；其中，所述連接臂的所述第二端部連接於鄰近所述第二自由端部的所述第二彈性臂部位；及一摩擦墊，安裝於所述第一彈性臂並與所述基部相隔有一距離，並且所述摩擦墊位於所述連接臂的延伸路徑上，所述摩擦墊的至少部分突伸出所述容置槽；以及一被驅動件，包含有平行於所述作動方向的一平滑面，所述驅動模組以所述摩擦墊壓抵於所述被驅動件的所述平滑面。
本發明實施例也公開一種摩擦驅動致動器的緩衝支架，為一體成形的單件式構造，所述緩衝支架包括：一基部，用以安裝於一壓電元件；一第一彈性臂，自所述基部延伸所形成，並且所述第一彈性臂包含有一第一自由端部；一連接臂，包含有位於相反端的一第一端部及一第二端部，並且所述第一端部連接於鄰近所述第一自由端部的所述第一彈性臂部位；以及一第二彈性臂，與所述第一彈性臂呈平行地間隔設置、且包含有一抵接端部及一第二自由端部，所述抵接端部與所述基部之間的距離大於所述第一自由端部與所述基部之間的距離，所述第二自由端部鄰近但未接
觸於所述基部；其中，所述連接臂的所述第二端部連接於鄰近所述第二自由端部的所述第二彈性臂部位。
綜上所述，本發明實施例所公開的摩擦驅動致動器，其通過緩衝支架的結構設計以具備有多個支撐點(如：基部與壓電元件的結合處、第二彈性臂與第二內壁的接合處、連接臂分別與上述第一彈性臂及第二彈性臂的連接處、及第一彈性臂與基部的連接處)，使得所述緩衝支架能夠提供適合摩擦驅動致動器的緩衝效果，進而有效地提升摩擦驅動致動器的效能。
再者，本發明實施例所公開的緩衝支架為一體成形的單件式構造，所以緩衝支架僅存在著製造公差(製造公差是小於組裝公差)，而不會產生製造公差與組裝公差之累積，進而提升摩擦驅動致動器的效能。
為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。
100‧‧‧摩擦驅動致動器
1‧‧‧驅動模組
11‧‧‧殼體
111‧‧‧第一表面
112‧‧‧第二表面
113‧‧‧容置槽
1131‧‧‧第一內壁
1132‧‧‧第二內壁
114‧‧‧嵌合槽
12‧‧‧蓋體
13‧‧‧螺絲
14‧‧‧壓電元件
15‧‧‧緩衝支架
151‧‧‧基部
152‧‧‧第一彈性臂
1521‧‧‧第一自由端部
153‧‧‧第二彈性臂
1531‧‧‧抵接端部
1532‧‧‧第二自由端部
154‧‧‧連接臂
1541‧‧‧第一端部
1542‧‧‧第二端部
155‧‧‧第一塊狀部
156‧‧‧第二塊狀部
16‧‧‧摩擦墊
2‧‧‧被驅動模組
21‧‧‧基座
22‧‧‧被驅動件
221‧‧‧平滑面
D‧‧‧作動方向(或作動平面)
T152、T153、T154‧‧‧厚度
L152、L153、L155、L156‧‧‧長度
圖1為本發明實施例摩擦驅動致動器的立體示意圖。
圖2為圖1的分解示意圖。
圖3為圖1另一視角的分解示意圖。
圖4為圖1沿剖線IV-IV的剖視示意圖。
圖5為圖4中的部位V的放大示意圖。
圖6為本發明實施例中的緩衝支架與摩擦墊的立體示意圖。
圖7為圖6另一視角的立體示意圖。
圖8為本發明實施例中的緩衝支架的平面示意圖。
圖9為本發明摩擦驅動致動器另一態樣的剖視示意圖。
請參閱圖1至圖9所示，其為本發明的實施例，需先說明的是，本實施例對應附圖所提及的相關數量與外型，僅用來具體地說明本發明的實施方式，以便於了解本發明的內容，而非用來侷限本發明的保護範圍。
如圖1所示，本實施例公開一種摩擦驅動致動器100，其適用於具有高精度要求的定位機構、掃描裝置、或顯微鏡等設備中，但本發明不以此為限。其中，所述摩擦驅動致動器100包含有一驅動模組1及能相對於所述驅動模組1移動的一被驅動模組2。需說明的是，本實施例僅各對上述驅動模組1與被驅動模組2內的部分元件作說明；也就是說，所述驅動模組1與被驅動模組2各可以包含有下述元件以外的構件。
如圖2和圖3所示，所述被驅動模組2包含有一基座21以及安裝於上述基座21的一被驅動件22。其中，所述被驅動件22包含有面向上述驅動模組1的一平滑面221，並且所述被驅動件22於本實施例中是以矩形狀的一不鏽鋼條來說明，但本發明不受限於此。
如圖2和圖3所示，所述驅動模組1包含一殼體11、可分離地設置於上述殼體11的一蓋體12、螺設於所述蓋體12內的一螺絲13、安裝於上述殼體11內的一壓電元件14與一緩衝支架15、及設置於上述緩衝支架15的一摩擦墊16。
需先說明的是，所述緩衝支架15於本實施例中是以搭配上述元件來說明，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述緩衝支架15也可以是單獨地運用(如：販賣)或是搭配其他構件使用。以下將分別說明本實施例驅動模組1的各個元件構造及彼此之間的連接關係。
如圖4和圖5所示，所述殼體11包含有位於相反兩側的一第一表面111與一第二表面112。其中，所述殼體11於上述第一表面111凹設形成有一容置槽113，用以收容上述壓電元件14與緩衝支架15，並且所述容置槽113包含有彼此相向的一第一內壁1131與一第二內壁1132。於本實施例中，上述容置槽113大致呈矩形狀，而所述第一內壁1131與第二內壁1132彼此平行，且其位置分別對應於矩形狀容置槽113的兩個短邊，但本發明不受限於此。
再者，所述殼體11於上述第二表面112凹設形成有一嵌合槽114，並且所述嵌合槽114的槽底(局部)連通於上述容置槽113；換個角度說，容置槽113的第一內壁1131與第二內壁1132各垂直地相連於嵌合槽114的槽底。於本實施例中，所述嵌合槽114的尺寸大於上述容置槽113，並且嵌合槽114的外形對應於上述蓋體12的外形，但本發明不以此為限。
如圖2和圖4所示，所述蓋體12可分離地安裝於上述殼體11的嵌合槽114內，並且上述蓋體12的外表面較佳是與殼體11的第二表面112呈共平面設置，而所述蓋體12封閉遠離第一表面111的容置槽113一側；也就是說，蓋體12的內表面相當於上述容置槽113的槽底。再者，所述螺絲13螺設於上述蓋體12內，並且螺絲13的局部位於上述殼體11的容置槽113內。於本實施例中，上述螺絲13較佳為一止付螺絲，並且螺絲13是由蓋體12的外表面朝向其內表面進行螺鎖，但本發明不受限於此。
如圖3和圖4所示，所述壓電元件14位於上述殼體11的容置槽113內並安裝在所述第一內壁1131上，並且壓電元件14是與蓋體12的內表面呈間隔地設置。其中，所述壓電元件14能沿一作動方向D形變；也就是說，上述壓電元件14能夠被電壓信號
影響而沿著作動方向D形變伸長或收縮。
再者，所述作動方向D於本實施例中是垂直於上述第一內壁1131(或第二內壁1132)，並且上述作動方向D平行於所述被驅動件22的平滑面221。另，上述作動方向D於本實施例中也可以進一步視為一作動平面D來看；也就是說，所述被驅動件22的平滑面221平行於上述作動平面D，但本發明不以此為限。
如圖5至圖8所示，所述緩衝支架15為一體成形的單件式構造，並且上述緩衝支架15是由金屬、碳纖維、塑膠、或其他具有彈性的材質所製成。其中，所述緩衝支架15位於上述殼體11的容置槽113內，並且緩衝支架15安裝於壓電元件14、並頂抵於第二內壁1132及位於容置槽113內的螺絲13部位，上述緩衝支架15還與所述蓋體12的內表面呈間隔地設置。
進一步地說，如圖5所示，所述緩衝支架15包含有一基部151、相連於上述基部151的一第一彈性臂152、與第一彈性臂152呈(平行地)間隔設置的一第二彈性臂153、連接上述第一彈性臂152與第二彈性臂153的一連接臂154、相連於所述第一彈性臂152的一第一塊狀部155、及相連於所述第二彈性臂153的一第二塊狀部156。
如圖5至圖8所示，所述基部151安裝於上述壓電元件14且面向所述第二內壁1132；而於本實施例中，上述基部151大致呈矩形塊體、並固定於遠離第一內壁1131的壓電元件14表面(如：圖5中的壓電元件14左表面)，所述基部151的外側緣較佳是切齊於壓電元件14的外側緣，但本發明不受限於此。
所述第一彈性臂152、第二彈性臂153、及連接臂154於本實施例中皆呈片狀，並且上述第一彈性臂152與第二彈性臂153較佳是平行於作動方向D，而連接臂154則是垂直於上述作動方向
D。其中，所述第一彈性臂152的厚度T152、第二彈性臂153的厚度T153、及連接臂154的厚度T154各是介於0.2公厘(mm)~0.3公厘。
進一步地說，所述第一彈性臂152自上述基部151沿作動方向D朝向所述第二內壁1132延伸所形成，並且所述第一彈性臂152的一第一自由端部1521未接觸於所述第二內壁1132。於本實施例中，所述第一彈性臂152垂直地相連於上述基部151的一端，據以共同構成一L形構造；而所述第一彈性臂152的位置是遠離上述蓋體12、並且切齊於殼體11的第一表面111。
所述第二彈性臂153包含有位於其相反兩側的一抵接端部1531及一第二自由端部1532，所述抵接端部1531頂抵於上述第二內壁1132，所述第二自由端部1532鄰近但未接觸於所述基部151。也就是說，所述抵接端部1531與基部151之間的距離大於上述第一自由端部1521與基部151之間的距離。再者，所述第二彈性臂153鄰近於上述蓋體12的內表面，並且位於上述容置槽113內的螺絲13局部頂抵於所述第二彈性臂153的第二自由端部1532。
所述連接臂154包含有位於相反端的一第一端部1541及一第二端部1542，所述第一端部1541連接於鄰近上述第一自由端部1521的第一彈性臂152部位，並且所述第二端部1542連接於鄰近上述第二自由端部1532的第二彈性臂153部位。於本實施例中，上述連接臂154的第一端部1541與第二端部1542是分別垂直地連接於所述第一彈性臂152與第二彈性臂153，但本發明不以此為限。舉例來說，所述連接臂154的形狀也可以依據設計需求而加以調整或變化，例如：所述連接臂154可以是連續彎曲狀的彈性結構。
所述第一塊狀部155相連於上述第一彈性臂152的內側表面，並且第一塊狀部155面向上述第二彈性臂153的第二自由端
部1532。換個角度來說，上述第一塊狀部155是位於所述基部151與連接臂154之間，並且所述第一塊狀部155分別與上述基部151及連接臂154呈間隔設置。
更詳細地說，所述第一彈性臂152能通過上述第一塊狀部155來強化其結構強度，並且所述第一塊狀部155的構造能夠視實際需求而加以調整變化。於本實施例中，所述第一塊狀部155大致呈矩形塊體、並以下述特定關係搭配於緩衝支架15的其他部位，進而使緩衝支架15能夠具備有較佳的緩衝效果，但本發明不以此為限。相連於所述第一塊狀部155的第一彈性臂152部位的長度L155，其占所述第一彈性臂152的總長度L152的35%~45%；所述第一塊狀部155沿上述作動方向D朝向所述連接臂154正投影所形成的一投影區域，其較佳是覆蓋35%~45%的所述連接臂154部位。
所述第二塊狀部156相連於上述第二彈性臂153的抵接端部1531(的內側表面)，並且所述第二塊狀部156壓抵於上述第二內壁1132。於本實施例中，上述第二彈性臂153垂直地相連於上述第二塊狀部156的一端，據以共同構成一L形構造。換個角度來說，上述第二彈性臂153與第二塊狀部156所構成的L形構造的內側角落，其傾斜地面向所述第一彈性臂152與基部151所構成的L形構造的內側角落。
更詳細地說，所述第二彈性臂153能通過上述第二塊狀部156來強化其結構強度，並且所述第二塊狀部156的構造能夠視實際需求而加以調整變化。於本實施例中，所述第二塊狀部156大致呈矩形塊體、並以下述特定關係搭配於緩衝支架15的其他部位，進而使緩衝支架15能夠具備有較佳的緩衝效果，但本發明不以此為限。相連於所述第二塊狀部156的第二彈性臂153部位的長度L156，其占所述第二彈性臂153的總長度L153的15%~25%；所述第二塊狀部156沿所述作動方向D朝向所述連接臂154正投影
所形成的一投影區域，其較佳是覆蓋55%~65%的所述連接臂154部位。
需額外說明的是，於本實施例圖5所示的緩衝支架15中，其是以包含有第一塊狀部155與第二塊狀部156來說明，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明的其他實施例中，所述緩衝支架15也可以視設計需求而省略上述第一塊狀部155與第二塊狀部156的至少其中之一(如：圖9)。
如圖4和圖5所示，所述摩擦墊16安裝於上述第一彈性臂152(的外側表面)並與所述基部151於作動方向D上相隔有一距離。其中，所述摩擦墊16位於上述連接臂154的延伸路徑上，並且所述摩擦墊16的至少部分突伸出所述容置槽113(或第一表面111)，以使驅動模組1能以摩擦墊16壓抵於上述被驅動件22的平滑面221。
於本實施例中，所述摩擦墊16朝向第二彈性臂153正投影所沿經的區域是覆蓋整個所述連接臂154以及部分所述第一塊狀部155，據以使摩擦墊16能被緩衝支架15有效地支撐。再者，所述摩擦墊16呈矩形且其材質主要為氧化鋁，並且鄰近上述被驅動件22的摩擦墊16邊角於本實施例中皆為倒角設計，據以避免刮傷所述被驅動件22的平滑面221。
需額外說明的是，所述緩衝支架15及摩擦墊16於本實施例中為兩件獨立的構造，但本發明不以此為限。舉例來說，於本發明未繪示的其他實施例中，所述緩衝支架15及摩擦墊16也可以是一體成形的單件式構造，並且緩衝支架15及摩擦墊16的材質皆為金屬，而所述被驅動件22的材質則可以是氧化鋁。
綜上所述，本發明實施例所公開的摩擦驅動致動器，其通過緩衝支架的結構設計以具備有多個支撐點(如：基部與壓電元件的結合處、第二彈性臂與第二內壁的接合處、連接臂分別與上述第一彈性臂及第二彈性臂的連接處、及第一彈性臂與基部的連接處)，使得所述緩衝支架能夠提供適合摩擦驅動致動器的緩衝效果，進而有效地提升摩擦驅動致動器的效能。
再者，本發明實施例所公開的緩衝支架，其為一體成形的單件式構造，所以緩衝支架僅存在著製造公差(製造公差是小於組裝公差)，而不會產生製造公差與組裝公差之累積，進而提升摩擦驅動致動器的效能。
另，本發明實施例所公開的緩衝支架，其還能在第一彈性臂及第二彈性臂上增設有第一塊狀部與第二塊狀部，據以符合不同的緩衝需求。其中，所述第一塊狀部與第二塊狀部於本實施例中還提供有相較於緩衝支架其他部位的較佳配置方式，據以使緩衝支架能夠具備有較佳的緩衝效果。
又，本發明實施例所公開的摩擦驅動致動器，其通過蓋體可分離地安裝於殼體內，據以便於進行驅動模組的內部構件維修與保養。
以上所述僅為本發明的優選可行實施例，並非用來侷限本發明的保護範圍，凡依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的權利要求書的保護範圍。
15‧‧‧緩衝支架
151‧‧‧基部
152‧‧‧第一彈性臂
1521‧‧‧第一自由端部
153‧‧‧第二彈性臂
1531‧‧‧抵接端部
1532‧‧‧第二自由端部
154‧‧‧連接臂
1541‧‧‧第一端部
1542‧‧‧第二端部
155‧‧‧第一塊狀部
156‧‧‧第二塊狀部
D‧‧‧作動方向(或作動平面)
T152、T153、T154‧‧‧厚度
L152、L153、L155、L156‧‧‧長度
Claims (10)
- 一種摩擦驅動致動器，包括：一驅動模組，包含：一殼體，包含有位於相反兩側的一第一表面與一第二表面，所述殼體於所述第一表面凹設形成有一容置槽，並且所述容置槽包含有彼此相向的一第一內壁與一第二內壁；一壓電元件，位於所述容置槽內並安裝在所述第一內壁上，並且所述壓電元件能沿一作動方向形變；一緩衝支架，為一體成形的單件式構造，所述緩衝支架位於所述容置槽內且包含有：一基部，安裝於所述壓電元件且面向所述第二內壁；一第一彈性臂，自所述基部沿所述作動方向朝向所述第二內壁延伸所形成，並且所述第一彈性臂的一第一自由端部未接觸於所述第二內壁；一連接臂，包含有位於相反端的一第一端部及一第二端部，並且所述第一端部連接於鄰近所述第一自由端部的所述第一彈性臂部位；及一第二彈性臂，與所述第一彈性臂呈間隔設置、且包含有一抵接端部及一第二自由端部，所述抵接端部頂抵於所述第二內壁，所述第二自由端部鄰近但未接觸於所述基部；其中，所述連接臂的所述第二端部連接於鄰近所述第二自由端部的所述第二彈性臂部位；及一摩擦墊，安裝於所述第一彈性臂並與所述基部相隔有一距離，並且所述摩擦墊位於所述連接臂的延伸路徑上，所述摩擦墊的至少部分突伸出所述容置槽；以及一被驅動件，包含有平行於所述作動方向的一平滑面，所述驅動模組以所述摩擦墊壓抵於所述被驅動件的所述平滑面。
- 如請求項1所述的摩擦驅動致動器，其中，所述連接臂的所述 第一端部與所述第二端部分別垂直地連接於所述第一彈性臂與所述第二彈性臂。
- 如請求項1所述的摩擦驅動致動器，其中，所述第一彈性臂的厚度、所述第二彈性臂的厚度、及所述連接臂的厚度各是介於0.2公厘(mm)~0.3公厘。
- 如請求項1所述的摩擦驅動致動器，其中，所述緩衝支架包含有相連於所述第一彈性臂的一第一塊狀部，所述第一塊狀部位於所述基部與所述連接臂之間，並且所述第一塊狀部分別與所述基部與所述連接臂呈間隔設置。
- 如請求項4所述的摩擦驅動致動器，其中，相連於所述第一塊狀部的所述第一彈性臂部位的長度，其占所述第一彈性臂的總長度的35%~45%；所述第一塊狀部沿所述作動方向朝向所述連接臂正投影所形成的一投影區域，其覆蓋35%~45%的所述連接臂部位。
- 如請求項4所述的摩擦驅動致動器，其中，所述緩衝支架包含有的一第二塊狀部，並且所述第二塊狀部相連於所述第二彈性臂的所述抵接端部，所述第二塊狀部壓抵於所述第二內壁。
- 如請求項6所述的摩擦驅動致動器，其中，相連於所述第二塊狀部的所述第二彈性臂部位的長度，其占所述第二彈性臂的總長度的15%~25%；所述第二塊狀部沿所述作動方向朝向所述連接臂正投影所形成的一投影區域，其覆蓋55%~65%的所述連接臂部位。
- 如請求項1所述的摩擦驅動致動器，其中，所述殼體於所述第二表面凹設形成有一嵌合槽，並且所述嵌合槽的槽底連通於所述容置槽；所述驅動模組進一步包含有：一蓋體，安裝於所述嵌合槽內；及一螺絲，螺設於所述蓋體內，並且所述螺絲的局部位於所述容置槽內並頂抵於所述第二彈性臂的所述第二自由端部。
- 一種摩擦驅動致動器的緩衝支架，為一體成形的單件式構造，所述緩衝支架包括：一基部，用以安裝於一壓電元件；一第一彈性臂，自所述基部延伸所形成，並且所述第一彈性臂包含有一第一自由端部；一連接臂，包含有位於相反端的一第一端部及一第二端部，並且所述第一端部連接於鄰近所述第一自由端部的所述第一彈性臂部位；以及一第二彈性臂，與所述第一彈性臂呈平行地間隔設置、且包含有一抵接端部及一第二自由端部，所述抵接端部與所述基部之間的距離大於所述第一自由端部與所述基部之間的距離，所述第二自由端部鄰近但未接觸於所述基部；其中，所述連接臂的所述第二端部連接於鄰近所述第二自由端部的所述第二彈性臂部位；其中，所述緩衝支架包含有相連於所述第一彈性臂的一第一塊狀部，並且所述第一塊狀部位於所述基部與所述連接臂之間，並且所述第一塊狀部分別與所述基部與所述連接臂呈間隔設置。
- 如請求項9所述的摩擦驅動致動器的緩衝支架，其中，所述第一彈性臂的厚度、所述第二彈性臂的厚度、及所述連接臂的厚度各是介於0.2公厘~0.3公厘；所述緩衝支架包含有的一第二塊狀部，並且所述第二塊狀部相連於所述第二彈性臂的所述抵接端部。
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