CN1912666B - 驱动器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种经由连接部件连接机电转换元件和驱动摩擦部件，而提高形状上的自由度的驱动器。驱动器(10)具备：压电元件(16)；固定在压电元件(16)的伸缩方向的端面(16A)的连接部件(20)；被安装于连接部件(20)的驱动轴(18)；以及摩擦卡合于驱动轴(18)的连接块(22)。平行地配置压电元件(16)和驱动轴(18)，连接部件(14)以设置于压电元件(16)和驱动轴(18)之间的作用点为中心摆动自如地被支撑。
Description
技术区域
本发明涉及一种驱动器(actuator)、具体涉及搭载在数码相机或便携式电话等小型精密设备上驱动变焦透镜的驱动器。
背景技术
作为数码相机等的透镜部的驱动装置，有采用压电元件的驱动器。例如专利文献1的驱动器，在压电元件的一方侧固定驱动轴，压电元件的另一方侧固定在装置主体。在驱动轴上滑动自如地支撑镜筒，该镜筒通过板簧的推顶力摩擦卡合于驱动轴。对压电元件施加形成大致锯齿状的波形的驱动脉冲，压电元件在伸长方向和收缩方向以不同的速度变形。例如，若压电元件缓慢地变形，镜筒则与驱动轴一同移动。相反，若压电元件快速变形，镜筒因其重量的惯性而停止在相同的位置上。因此，通过对压电元件反复施加形成大致锯齿状的波形的驱动脉冲，能够使镜筒以细小的间距间歇地移动。
【专利文献1】日本专利第2633066号
但是，专利文献1的驱动器，由于在驱动方向上长的压电元件和驱动杆串联配置于驱动方向，因此存在驱动器整体变长且难以确保驱动器的收容空同的问题。尤其是驱动变焦透镜的驱动器，因驱动范围大而有必要增加驱动杆，从而存在驱动器的长度变长的问题。如此，以往的驱动器在形状上没有自由度，所以存在搭载驱动器的设备难以实现小型化的问题。
发明内容
本发明是鉴于以上的事实而提出的，其目的在于提供一种提高形状的自由度的驱动器。
技术方案1所述的发明，为了达到上述目的，其特征在于，具备：机电转换元件；连接部件，固定在该机电转换元件的伸缩方向的一方侧；杆状的驱动摩擦部件，固定于该连接部件，并且被配置成平行于上述机电转换元件的伸缩方向；以及被驱动部件，摩擦卡合于该驱动摩擦部件。
根据技术方案1的发明，由于通过连接部件连接机电转换元件和驱动摩擦部件，所以不必将机电转换元件和驱动摩擦部件配置在直线上，从而形状的自由度增大。因此，根据技术方案1的发明，在驱动方向即使为小的空间，也可以配设驱动器。而且，根据技术方案1的发明，由于平行配设杆状的驱动摩擦部件和机电转换元件，所以可以将机电转换元件的振动有效地传递到驱动摩擦部件。
技术方案2所述的发明，如技术方案1的发明，其特征在于，上述连接部件摆动自如地被支撑在主体。因此，根据技术方案2所述的发明，通过使机电转换元件伸缩，连接部件摆动，从而机电转换元件的摆动传递到驱动摩擦部件。
技术方案3所述的发明，如技术方案1或2的发明，其特征在于，在上述机电转换元件的伸缩方向的另一方侧安装有锤部件.本发明尤其有利于安装难以小型化的锤部件的驱动器.
技术方案4所述的发明，如技术方案1～3中任一项所述的发明上，其特征在于，在上述被驱动部件上安装变焦透镜的保持框架。
根据有关本发明的驱动器，通过连接部件连接机电转换元件和驱动摩擦部件，从而，不必将机电转换元件和驱动摩擦部件配置在直线上，而形状自由度增大，而且，在驱动方向即使为小的空间，也可以配设驱动器。
附图说明
图1是表示有关本发明的驱动器的立体图；
图2是表示驱动轴和连接块的连接部分的截面图；
图3是表示施加在压电元件的电压的驱动脉冲的例的图；
图4是表示比较例的驱动器的构成的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明有关本发明的驱动器的最佳实施方式。
图1是表示有关本发明的驱动器10的立体图。如该图所示的驱动器10搭载在便携式电话等小型精密设备上，作为用于向箭头A方向移动变焦透镜或聚焦透镜等移动透镜12的驱动装置使用。
驱动器10主要由主体14、压电元件(相当于机电转换元件)16、驱动轴(相当于驱动摩擦部件)18、连接部件20、连接块(相当于被驱动部件)22、以及安装金属件24构成，主体14固定于小型精密设备的主体(未图示)。
压电元件16形成为层叠于移动透镜12的光轴方向上，并构成为通过施加电压沿驱动方向变形(伸缩)。因此，压电元件16通过施加电压，长度方向的端面16A、16B沿驱动方向变位。
压电元件16的端面16A、16B中，在一方侧的端面16A固定连接部件20。连接部件20形成为大致矩形的板状，其中央附近被主体14摆动自如地支撑。即，以支撑在主体14的点为支点摆动自如地支撑连接部件20。压电元件16的端面16A固定在从其支点离开的连接部件20的端部。因此，通过压电元件16伸缩，可以使连接部件20摆动。而且，连接部件20和主体14的卡合部分的构成不是特别限定的，但是，例如在连接部件20形成V形状的槽20A、20A，将卡合于该槽20A、20A的楔状的突起14A、14A形成在主体14为佳。
在连接部件20，夹着上述支点在压电元件16的相反侧的端部上固定驱动轴18的基端。驱动轴18，形成为圆柱状，配置成其中心轴与压电元件16的长度方向(伸缩方向)平行。驱动轴18的前端部插通在形成于主体14的孔14B而被导向，并轴向滑动自如地被支撑。驱动轴18的材质使用，强固地复合石墨结晶的石墨结晶复合体、例如碳石墨。
在驱动轴18卡合有连接块22，连接块22连接于移动透镜12的保持框架13。连接块22形成为大致矩形状，在其四个各角部具备向上方突出的突出部22A、22A……。
图2是表示连接块22和驱动轴18的连接部分的截面图.如该图所示，在连接块22和驱动轴18的连接部分设有第1滑动接触部件26和第2滑动接触部件28.第1滑动接触部件26配置在驱动轴18的上侧，第2滑动接触部件28配置在驱动轴18的下侧.该第1滑动接触部件26和第2滑动接触部件28是，为了稳定地得到连接块22和驱动轴18的摩擦力而设置的部件，例如由不锈钢构成.
第2滑动接触部件28形成为V形状，并固定于连接块22。另一方面，第1滑动接触部件26形成为倒V形状，并配置于被连接块22的四个突出部22A、22A……包围的区域内。第1滑动接触部件26的各角部是对应连接块22的突出部22A、22A……而切出的。由此，将第1滑动接触部件26配置在被突出部22A、22A……包围的区域内时，防止第1滑动接触部件26从连接块22脱落。
在连接块22安装有压紧弹簧30。压紧弹簧30，通过弯曲金属板而构成，通过将爪30A卡在连接块22的下部而安装在连接块22。而且，压紧弹簧30构成为，具有配置于第1滑动接触部件26的上侧的按压部30B，并构成为用该按压部30B向下方推顶第1滑动接触部件26。由此，驱动轴18成为，被第1滑动接触部件26和第2滑动接触部件28夹压的状态，而连接块22经由第1滑动接触部件26及第2滑动接触部件28与驱动轴18摩擦卡合。尚且，连接块22和驱动轴18的摩擦力被设定为，对压电元件16施加电压变化缓慢的驱动脉冲时其驱动力比摩擦力小，且，对压电元件16施加电压变化急剧的驱动脉冲时其驱动力比摩擦力大。此时，摩擦力(滑动接触阻力)为10gf以上30gf以下为佳，15gf以上25gf以下为更佳。
如图1所示，由软性材料而成的锤部件32粘接并固定在压电元件16的另一方侧的端面16B。锤部件32通过对端面16赋予负荷，防止端面16B变位大于端面16A。因此，作为锤部件32，重量比驱动轴18大为宜。而且，锤部件32使用杨氏模量比压电元件16及驱动轴18小的材料，例如，由300MPa以下的材质构成。例如，锤部件32由聚氨酯橡胶或氨基甲酸乙酯树脂等构成，为了提高比重，在该橡胶或树脂上混合钨等金属粉末而制造。为了小型化，锤部件32的比重越高越好，例如设定为8～12左右。
锤部件32，压电元件16的相反侧面粘接于安装金属件24。安装金属件24通过使薄的金属板弯曲而形成为“コ”状，其两端的弯曲部分安装在主体14。由此，压电元件16通过锤部件32、安装金属件24支撑在主体14。
如上述被支撑的压电元件16，端面16B被支撑为能够沿驱动方向变位。即，通过软性的锤部件32膨胀、收缩，压电元件16的端面16B可以沿驱动方向变位。
对上述的压电元件16，施加图3(A)、图3(B)所示的驱动脉冲的电压。图3(A)是，使图1的连接块22左向移动时的驱动脉冲，图3(B)是，使图1的连接块22右向移动时的驱动脉冲。
图3(A)的情况，对压电元件16施加大致锯齿状的驱动脉冲，该驱动脉冲为，从时刻α1到时刻α2缓慢地上升、且在时刻α3急剧下降。因此，在从时刻α1到时刻α2，压电元件16缓慢地伸长。而且，固定在压电元件16的端面16A的连接部件20摆动，而图1的驱动轴18左向变位。此时，由于驱动轴18以缓慢的速度移动，所以连接块22与驱动轴18一同移动。由此，可以左向移动图1的连接块22。另一方面，在时刻α3，压电元件16急剧收缩，而连接部件20摆动，所以驱动轴18右向移动。此时，驱动轴18急剧移动，所以连接块22因惯性而停止在其位置的状态下，只有驱动轴18移动。因此，通过反复施加图3(A)所示的锯齿状的驱动脉冲，图1的连接块22反复左向的移动和停止，所以可以左向移动。
图3(B)的情况，对压电元件16施加大致锯齿状的驱动脉冲，该驱动脉冲为，从时刻β1到时刻β2缓慢地下降、且在时刻β3急剧上升.因此，在从时刻β1到时刻β2，压电元件16缓慢地收缩.而且，固定在压电元件16的端面16A的连接部件20摆动，而图1的驱动轴18右向变位.此时，由于驱动轴18缓慢地变位，所以连接块22与驱动轴18一同移动.由此，可以右向移动图1的连接块46.另一方面，在时刻β3，压电元件16急剧伸长，而连接部件20摆动，所以驱动轴18左向移动.此时，由于驱动轴18急剧移动，所以连接块22因惯性而停止在其位置的状态下，只有驱动轴18移动.因此，通过反复施加图3(B)所示的锯齿状的驱动脉冲，图1的连接块22反复右向的移动和停止，所以可以右向移动.
以下，说明对于如上述构成的驱动器10的作用。
图4是表示比较例的驱动器的立体图。如该图所示的比较例的驱动器，串联连接有压电元件16和驱动轴18。即，驱动轴18直接固定在压电元件16的端面16A，配置成压电元件16的长度方向和驱动轴18的轴向一致。如此串联配置压电元件16和驱动轴18的驱动器，在驱动方向上无法变短，所以整体变得细长。因此，在搭载驱动器的设备上，需要细长的特别的设置空间，而难以实现设备的小型化。尤其驱动变焦透镜时，驱动范围大于驱动聚焦透镜时，所以需要增加驱动轴18，而驱动器在驱动方向上变为更长，因此发生难以实现搭载设备的小型化的问题。
对此，本实施方式的驱动器10，并列配置压电元件16和驱动轴18，而且，可以在驱动方向上缩短驱动器10。即，驱动器10的驱动方向上的长度，只要为与驱动轴18大致相同的长度即可，与图4的驱动器相比，可以缩短相当于压电元件16的长度的量。因此，在搭载驱动器10的设备，不需要细长的特别的设置空间，所以，可以谋求搭载设备的小型化。
而且，在上述的实施方式，在压电元件16的端面16A和安装金属件24之间设置了小型的锤部件32，但是，锤的形状或配置不只限定于此，例如，如图1的双点划线所示，在安装金属件24的外侧安装大型的锤部件34也可。此时，也可以防止驱动器10在驱动方向上变长。即，在图4的比较例，若将以双点划线所示的锤部件34安装在安装金属件24的外侧，则发生驱动器向驱动方向增大相当于该锤部件34的大小的量的问题，但是，在图1所示的本实施方式，由于锤部件34不配置于驱动轴18的伸长上，所以驱动器不会在驱动方向上变长。
并且，在上述的实施方式，将压电元件16和驱动轴18固定在连接部件20的同一面上，但是不只限定于此，固定在相反侧的面也可。而且，压电元件16和驱动轴18的配置不只限定于平行。
而且，在上述的实施方式，通过使主体14的突起14A、14A卡合于连接部件20的槽20A、20A，相对主体14摆动自如地支撑连接部件20，但不只限定于此，用销等设置枢轴也可。并且，构成为将摆动支点(作用点)的位置改变为连接部件20的长方向也可。此时，从摆动支点到压电元件16(的中心)的距离、和从摆动支点到驱动轴18(的中心)的距离的比例变化，所以可以将压电元件16的振动扩大或衰减，而传递到驱动轴18。
并且，有关本发明的驱动器的用途为，例如可以适用于数码相机或便携式电话等小型精密设备上。尤其便携式电话有必要用3V以下的低电压驱动，但是，通过使用本发明的驱动器，可以用20kHz左右的高频驱动，并可以以2mm/s以上的高速移动透镜框架20。因此，即使是需要10mm左右的移动的变焦透镜，也可以迅速移动。
而且，在上述实施方式，特别说明了驱动变焦透镜的驱动器，但不只限定于此，将本发明适用于驱动聚焦透镜的驱动器也可.此时，也可以谋求透镜的移动方向上的薄型化.并且，作为有关本发明的驱动器的用途，不只限定于移动聚焦透镜或变焦透镜等移动透镜的用途，还可以使用于移动CCD的用途等.
并且，本发明的锤部件32的材质，不只限定于上述的软性材料，还可以使用硬性材料的，但是，使用软性材料有以下好处。即，若使用由软性材料构成的锤部件32，则由压电元件16、驱动轴18、连接部件20、以及锤部件32构成的***的共振频率变低。通过共振频率变低，减少因压电元件16、驱动轴18、连接部件20、以及锤部件32的构成的不匀的影响，所以可以获得稳定的驱动力。而且，通过共振频率f0变低，驱动频率f可以简单地设定于f≥21/2·f0的防振范围，从而，共振影响也减少而可以获得稳定的驱动力。由此，压电元件16的伸缩的驱动力，由于可靠地传递到被驱动部件，所以可以使被驱动部件准确地沿压电元件16的伸缩方向移动。而且，共振频率f0变小而由共振的影响减少，所以，可以任意选择驱动器的支撑位置或支撑方法，例如，可以在压电元件16的侧面、驱动轴18的侧面或端面支撑驱动器。
Claims (6)
1.一种驱动器，其特征在于，具备：
机电转换元件；
连接部件，固定在该机电转换元件的伸缩方向的一方侧；
杆状的驱动摩擦部件，固定于该连接部件，并且被配置成平行于上述机电转换元件的伸缩方向；以及
被驱动部件，摩擦卡合于该驱动摩擦部件，
驱动摩擦部件的一端固定在连接部件上。
2.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，上述连接部件摆动自如地被支撑在主体。
3.根据权利要求1或2所述的驱动器，其特征在于，在上述机电转换元件的伸缩方向的另一方侧安装有锤部件。
4.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，上述被驱动部件上安装变焦透镜的保持框架。
5.根据权利要求2所述的驱动器，其特征在于，上述被驱动部件上安装变焦透镜的保持框架。
6.根据权利要求3所述的驱动器，其特征在于，上述被驱动部件上安装变焦透镜的保持框架。
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