(57)【要約】【課題】  慣性駆動方式による圧電素子を用いた駆動装置において、駆動部材に与圧力が加わることによって駆動部材に接続されている圧電素子もその与圧力により破壊すること、及び圧電素子を保護する機構による駆動装置の複雑化、且つ大型化である。【解決手段】  円筒形状の圧電素子であって中空穴を有する駆動部材と、前記駆動部材の一端に固定された保持部材と、前記駆動部材の他端に取り付けられた２つの係合部材と、前記駆動部材の中空穴を貫通する移動部材から構成され、前記係合部材にて前記移動部材を挟み込んだ状態で前記駆動部材を伸張させた後に前記駆動部材を急速に収縮させることによって、前記駆動部材の移動方向と反対方向に前記移動部材を移動させる。【選択図】  図２（ｃ）
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の圧電素子であって中空穴を有する駆動部材と、前記駆動部材の一端に固定された保持部材と、前記駆動部材の他端に取り付けられた２つの係合部材と、前記駆動部材の中空穴を貫通する移動部材から構成され、前記係合部材にて前記移動部材を挟み込んだ状態で前記駆動部材を伸張させた後に前記駆動部材を急速に収縮させることによって、前記駆動部材の移動方向と反対方向に前記移動部材を移動させることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記移動部材は円筒形状、立方体形状、螺旋形状の何れかの形状であることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記係合部材はばね、或いはゴムの弾性体からなることを特徴とする請求項１および請求項２記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子等のアクチュエータを用いた駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より圧電素子に緩やかな立ち上り部とこれに続く急速な立ち下り部とを持つ波形の駆動パルスを印加すると、圧電素子は駆動パルスの緩やかな立ち上り部では緩やかに伸び変位を生じ、急速な立ち下り部では急速な縮み変位を生じる慣性駆動方式による駆動方式が知られている。この駆動方式では上記の波形の駆動パルスを圧電素子に印加して圧電素子に伸び縮み方向に速度の異なる振動を発生させ、圧電素子に固定された駆動部材を異なる速度で往復移動させることにより、駆動部材に摩擦結合した被駆動部材を所定の方向に移動させているが、この駆動では、駆動部材と被駆動部材が摩擦力で係合することになる。その為駆動部材に与圧を掛け、移動部材との摩擦力を調整している。
【０００３】
図１は特許文献１の駆動装置の分解斜視図である。図１は駆動部材に該当する駆動棒４に係合する被駆動部材に該当する鏡筒３、鏡筒３にねじ止めされることで鏡筒３と駆動棒４に対して弾性力にて圧接する板バネ１、駆動棒４と接しており印加電圧が加えられることで伸縮する圧電素子２で構成されている。
【０００４】
しかし、特許文献１の場合は駆動部材に該当する駆動棒４に固定された圧電素子２にも板バネ１による押圧力が加わることになり、そのまま長期間継続して使用すると圧電素子の破壊につながる。これ以外の方法であっても同様に駆動部材と共に圧電素子にも与圧力が加わることとなる。その対策として既存の駆動装置では、圧電素子を保護する機構が追加されているが、その保護機構により駆動装置が複雑化、且つ大型化していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６３３０６６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、慣性駆動方式による圧電素子を用いた駆動装置において、駆動部材に与圧力が加わることによって駆動部材に接続されている圧電素子もその与圧力により破壊すること、及び圧電素子を保護する機構による駆動装置の複雑化、且つ大型化である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
即ち、円筒形状の圧電素子であって中空穴を有する駆動部材と、前記駆動部材の一端に固定された保持部材と、前記駆動部材の他端に取り付けられた２つの係合部材と、前記駆動部材の中空穴を貫通する移動部材から構成され、前記係合部材にて前記移動部材を挟み込んだ状態で前記駆動部材を伸張させた後に前記駆動部材を急速に収縮させることによって、前記駆動部材の移動方向と反対方向に前記移動部材を移動させることを特徴とする。
【０００８】
好適には、前記移動部材は円筒形状、立方体形状、螺旋形状の何れかの形状であることを特徴とする。
【０００９】
好適には、前記係合部材はばね、或いはゴムの弾性体からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、与圧力が圧電素子に加わることを避けることができる。圧電素子の伸縮方向から圧電素子に強い力が加わった場合でも圧電素子が衝撃を受けることはない。そして駆動装置全体がシンプルな構成となる。又、移動部材の形状によって１軸方向の駆動だけでなく回転駆動も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来技術の駆動装置の分解斜視図である。
【図２（ａ）】本発明の駆動装置の動作説明図である。
【図２（ｂ）】本発明の駆動装置の動作説明図である。
【図２（ｃ）】本発明の駆動装置の動作説明図である。
【図３（ａ）】本発明の別の駆動装置の動作説明図である。
【図３（ｂ）】本発明の別の駆動装置の動作説明図である。
【図３（ｃ）】本発明の別の駆動装置の動作説明図である。
【図４】本発明の駆動装置に印加する電圧−時間を表す図である。
【図５（ａ）】本発明の駆動装置の一部分を拡大した斜視図である。
【図５（ｂ）】本発明の駆動装置の一部分における断面図である。
【図６（ａ）】本発明の駆動装置の一部分を拡大した斜視図である。
【図６（ｂ）】本発明の駆動装置の一部分における断面図である。
【図７（ａ）】本発明の駆動装置の一部分を拡大した斜視図である。
【図７（ｂ）】本発明の駆動装置の一部分における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図２（ａ）〜図２（ｃ）は本発明の駆動装置の動作説明図である。本発明の駆動装置は２つの係合部材５と、駆動部材６と、係合部材５と駆動部材６を接合している接合層７と、保持部材８と、回転部材９と、保持部材８と回転部材９を接続している接続部材１０と、移動部材１１から構成されている。
【００１３】
係合部材５は弾性体で構成されており、好ましくはばね或いはゴムで構成されているのが良い。移動部材１１は２つの係合部材５により図２（ａ）の紙面上では上下に配置されて、移動部材１１を上下から挟み込んでいる。しかし、係合部材５は必ずしも上下に配置されている必要はなく、移動部材１１を挟み込んでいれば横側から挟み込んでいても良い。移動部材１１は図２（ａ）〜図２（ｃ）では円筒形状或いは立方体形状の長尺部材であり、材質は金属でもセラミックスでも構わない。
【００１４】
駆動部材６は円筒形状の圧電素子であり、中空穴が形成されている。そして、駆動部材６と係合部材５は接合層７で接合されている。接合層７は接着剤（特にエポキシ系接着剤）からなる。又、駆動部材６の係合部材５と接合した反対側の面には保持部材８が構成されている。そして保持部材８と回転部材９が接続部材１０で接続されている。ここで、保持部材８と駆動部材６は接着剤（特にエポキシ系接着剤）にて接着されている。保持部材８、回転部材９、接続部材１０は金属でもセラミックスでも構わない。
【００１５】
本発明の駆動装置の動作を図２（ａ）〜図２（ｃ）で具体的に説明する。尚、図４が本発明の駆動装置に印加する電圧−時間を表す図である。まず図２（ａ）は初期状態であり、２つの係合部材５が移動部材１１を挟み込み、駆動部材６には電圧が印加されていない状態である。そして図２（ｂ）が図４のＡ点からＢ点の電圧を駆動部材６に印加した状態に該当し、駆動部材６に電圧をゆっくり印加すると、係合部材５が移動部材１１を挟み込んだ状態で駆動部材６が矢印αの方向に伸張する。
【００１６】
次の図２（ｃ）の動作は図４のＢ点からＣ点の電圧を駆動部材６に印加した状態に該当し、駆動部材６に印加する電圧を急速に降下させると駆動部材６が急速に収縮する。その際の慣性駆動は移動部材１１を挟み込んでいた２つの係合部材５の摩擦力を上回るため、移動部材１１の位置は図２（ｂ）の位置のままで２つの係合部材５は矢印βの方向に移動する。これらの図２（ａ）〜図２（ｃ）の動作を繰り返すことにより移動部材１１を簡易な機構にて１軸方向に移動することができる。
【００１７】
本発明はこの実施形態に限るものではない。図３（ａ）〜図３（ｃ）が本発明の別の駆動装置での動作説明図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）と図３（ａ）〜図３（ｃ）の構成要件の違いは図２（ａ）〜図２（ｃ）での移動部材１１が円筒形状或いは立方体形状の長尺部材であるのに対して、図３（ａ）〜図３（ｃ）での移動部材１２は螺旋形状の長尺部材であることである。尚、図３（ａ）〜図３（ｃ）での移動部材１２の材質は金属でもセラミックスでも構わない。
【００１８】
本発明の別の駆動装置の動作を図３（ａ）〜図３（ｃ）の場合にて具体的に説明する。尚、図４が本発明の駆動装置に印加する電圧−時間を表す図である。まず図３（ａ）は初期状態であり、２つの係合部材５が移動部材１２を挟み込み、駆動部材６には電圧が印加されていない状態である。そして図３（ｂ）が図４のＡ点からＢ点の電圧を駆動部材６に印加した状態に該当し、駆動部材６に電圧をゆっくり印加すると、係合部材５が移動部材１２を挟み込んだ状態で駆動部材６が矢印αの方向に伸張する。
【００１９】
この時に移動部材１２は回転しながら矢印αの方向に移動するのだが、それは以下の構成によるものである。図３（ａ）にて点線で丸く囲んだＴの箇所を拡大した斜視図が図５（ａ）である。図５（ａ）では螺旋形状に加工された移動部材１２が未記載の駆動部材６の中空穴を通っていること、駆動部材６が移動する方向側（図３（ｂ）におけるα方向）の面で駆動部材６と接着している保持部材８、回転動作する回転部材９、保持部材８と回転部材９を接続する接続部材１０が記載されている。図５（ａ）でＦ−Ｆ´の線における断面図が、図５（ｂ）である。図５（ｂ）で示されるように移動部材１２の断面は四方に溝が形成されたような面になる。その為、移動部材１２の螺旋状の溝に回転部材９の一点が必ず接触することになり、移動部材１２の螺旋状の溝に沿って回転部材９が移動することになる。従って、駆動部材６に電圧をゆっくり印加すると、係合部材５が移動部材１２を挟み込んだ状態で移動部材１２が矢印αの方向に回転しながら移動する。よって駆動部材６の中空穴は移動部材１２の回転駆動に関係しないので、普通の円筒状の穴でも問題ない。
【００２０】
次の図３（ｃ）の動作は図４のＢ点からＣ点の電圧を駆動部材６に印加した状態に該当し、駆動部材６に印加する電圧を急速に降下させると駆動部材６が急速に収縮する。その際の慣性駆動は移動部材１２を挟み込んでいた２つの係合部材５の摩擦力を上回るため、移動部材１２の位置は図２（ｂ）の位置のままで２つの係合部材５は矢印βの方向に移動する。一方、移動部材１２は矢印βの反対方向に回転しながら移動することになる。これらの図３（ａ）〜図３（ｃ）の動作を繰り返すことにより移動部材１２を簡易な機構にて回転させながら移動することができる。
【００２１】
上記では図３（ａ）にて点線で丸く囲んだＴの箇所を拡大した斜視図として図５（ａ）を示したが、実施例としてはこれだけではない。例えば、図６（ａ）は図３（ａ）にて点線で丸く囲んだＴの箇所を拡大した斜視図であり、図５（ａ）以外の実施例である。そして図６（ａ）でＧ−Ｇ´の線における断面図が、図６（ｂ）である。図５（ａ）と図６（ａ）の違いは保持部材８と回転部材９を接続する接続部材１０が図５（ａ）では２つなのに対して、図６（ａ）では３つあることである。このことで保持部材８と回転部材９間の連結部分が強度を増す効果がある。
【００２２】
又、図７（ａ）は図５（ａ）や図６（ａ）とは異なる実施例である。そして図７（ａ）でＨ−Ｈ´の線における断面図が、図７（ｂ）である。図７（ａ）では保持部材８と回転部材９を接続する接続部材１０をなくして、保持部材８に直接回転部材９を接着させている。回転部材９が移動部材１２の螺旋状の溝に接する箇所は曲面（弓や球面）の形状であれば、問題なく回転部材９を回転させることができる。よって、図７（ｂ）にて示されているように移動部材１２の螺旋状の溝に曲面の形状の回転部材９の一点が必ず接触しているため、移動部材１２の螺旋状の溝に沿って回転部材９が移動することが可能になる。
【００２３】
以上のことから本発明のように、円筒形状の圧電素子であって中空穴を有する駆動部材と、駆動部材の一端に固定された保持部材と、駆動部材の他端に取り付けられた２つの係合部材と、駆動部材の中空穴を貫通する移動部材からなる駆動装置にて、駆動部材をゆっくり伸張して急速に収縮することで与圧力が圧電素子に加わることを避けることができ、シンプルな構成で多様な駆動が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は電子機器、産業機器、計測機器等に広く利用できる。特に狭く、且つ細い箇所にて移動体を繰り返し動作させる必要がある箇所で有効である。
【符号の説明】
【００２５】
１  板バネ
２  圧電素子
３  鏡筒
４  駆動棒
５  係合部材
６  駆動部材
７  接合層
８  保持部材
９  回転部材
１０  接続部材
１１  移動部材
１２  移動部材
【図１】
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【図２（ａ）】
2010239843.tif 000004
【図２（ｂ）】
2010239843.tif 000005
【図２（ｃ）】
2010239843.tif 000006
【図３（ａ）】
2010239843.tif 000007
【図３（ｂ）】
2010239843.tif 000008
【図３（ｃ）】
2010239843.tif 000009
【図４】
2010239843.tif 000010
【図５（ａ）】
2010239843.tif 000011
【図５（ｂ）】
2010239843.tif 000012
【図６（ａ）】
2010239843.tif 000013
【図６（ｂ）】
2010239843.tif 000014
【図７（ａ）】
2010239843.tif 000015
【図７（ｂ）】
2010239843.tif 000016