(57)【要約】【課題】摩擦係合部材の振動部材に対する固着を解消できる駆動装置を提供する。【解決手段】電圧が印加されると伸縮する電気機械変換素子５と、電気機械変換素子５の伸縮によって軸方向に変位する円柱状の振動部材６と、振動部材６に滑り変位可能に摩擦係合する摩擦係合部材７とを有する駆動装置１に、振動部材６を軸周りに回転させる回転駆動部材４と、振動部材６と平行に延伸し、摩擦係合部材７と摺動可能に係合し、摩擦係合部材７の振動部材６の軸周りの回転を規制する案内軸８とを設ける。【選択図】図１
2010016918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加されると伸縮する電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の伸縮によって軸方向に変位する円柱状の振動部材と、
前記振動部材に滑り変位可能に摩擦係合する摩擦係合部材と、
前記振動部材をその中心軸周りに回転させる回転駆動部材とを有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記振動部材と平行に延伸する案内軸をさらに有し、
前記摩擦係合部材は、前記案内軸に摺動可能に係合することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記回転駆動部材は、形状記憶合金を有し、温度変化によって回転を生じる感熱アクチュエータであることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記感熱アクチュエータは、前記電気機械変換素子の一端に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記電気機械変換素子に矩形波状の駆動電圧を印加する駆動回路をさらに有し、
前記駆動回路は、起動時には、デューティ比５０％の駆動電圧を出力することを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子の非対称な伸縮により、軸状の振動部材を軸方向に往復変位させ、振動部材に摩擦係合する摩擦係合部材を振動部材上で滑り変位させる振動型の駆動装置では、停止中に摩擦係合部材が振動部材に固着して、起動が困難になる場合があった。
【０００３】
特許文献１では、停止位置において摩擦係合部材を付勢するばねを設けて、ばねの補助によって摩擦係合部材の固着を解消する発明が開示されている。しかしながら、このような起動を補助するばねは、摩擦係合部材をリニアに駆動できる範囲を狭めてしまう。
【特許文献１】特開２００４−２９７９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記問題点に鑑みて、本発明は、摩擦係合部材の振動部材に対する固着を解消できる駆動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明による駆動装置は、電圧が印加されると伸縮する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の伸縮によって軸方向に変位する円柱状の振動部材と、前記振動部材に滑り変位可能に摩擦係合する摩擦係合部材と、前記振動部材をその中心軸周りに回転させる回転駆動部材とを有するものとする。
【０００６】
この構成によれば、円柱状の振動部材を中心軸周りに、摩擦係合部材に対して回転させることにより、振動部材と摩擦係合部材との間の固着を解消できる。
【０００７】
また、本発明の駆動装置は、前記振動部材と平行に延伸する案内軸をさらに有し、前記摩擦係合部材は、前記案内軸に摺動可能に係合してもよい。
【０００８】
この構成によれば、振動部材が回転する際、摩擦係合部材を共回りしないように保持できる。
【０００９】
また、本発明の駆動装置において、前記回転駆動部材は、形状記憶合金を有し、温度変化によって回転を生じる感熱アクチュエータであってもよい。
【００１０】
この構成によれば、電気機械変換素子に供給される電力による発熱で回転を生じさせられるで、回転駆動部材専用の駆動回路や駆動信号配線が不要になる。
【００１１】
また、本発明の駆動装置において、前記感熱アクチュエータは、前記電気機械変換素子の一端に固定されていてもよい。
【００１２】
この構成によれば、電気機械変換素子の熱エネルギーを有効利用して回転を生じさせられる。
【００１３】
また、本発明の駆動装置は、前記電気機械変換素子に矩形波状の駆動電圧を印加する駆動回路をさらに有し、前記駆動回路が、起動時には、デューティ比５０％の駆動電圧を出力してもよい。
【００１４】
この構成によれば、起動時に、摩擦係合部材が変位しないような振動部材の振動を生じさせるように電気機械変換素子を駆動することで、電気機械変換素子を発熱させて固着を解消でき、摩擦係合部材が固着していないときおよび固着解消後に摩擦係合部材を望外に変位させることがない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、回転駆動部材によって、円柱状の振動部材を摩擦係合部材に対して回転させることにより、振動部材と摩擦係合部材との間の固着を解消できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１実施形態の駆動装置１を示す。駆動装置１は、ハウジング２に固定された錘３と、錘３に固定された回転駆動部材４と、回転駆動部材４に保持され、電圧が印加されると伸縮する圧電素子（電気機械変換素子）５と、円柱状に形成され、圧電素子５に一端が固定され、圧電素子５の伸縮によって軸方向に往復変位可能であり、且つ、回転駆動部材４によって、軸周りに回転させられ得る振動部材６と、振動部材６に摩擦係合する摩擦係合部材７と、振動部材６と平行にハウジングに固定され、摩擦係合部材７が摺動可能に係合する案内軸８とを有する。
【００１７】
摩擦係合部材７は、振動部材６が急峻に軸方向変位すると、慣性によってその場に留まろうとして振動部材６に対して滑り変位し、振動部材６が緩慢に軸方向変位すると、振動部材６と共に軸方向に変位する。また、摩擦係合部材７は、振動部材６がその中心軸周りに回転しても、案内軸８により回転が防止され、信号部材６が摩擦係合部材７に対して回転することを許容する。
【００１８】
回転駆動部材４は、例えば、特開平９−１３１０７９に記載されているような圧電素子を用いたアクチュエータであってもよく、モータなど他の種類の駆動装置であってもよい。
【００１９】
駆動装置１は、起動時に、回転駆動部材４によって、振動部材６を保持する圧電素子５を回転させることにより、振動部材６を摩擦係合部材７に対して回転させ、その当接面を回転方向に強制的に摺動させる。これにより、振動部材６と摩擦係合部材７との間の固着は解消され、その後、振動部材６を非対称に往復変位させることにより、摩擦係合部材７を軸方向に、確実に滑り変位させられる。
【００２０】
図２に、本発明の第２実施形態の駆動装置１ａを示す。尚、これ以降の説明において、先に説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。本実施形態の駆動装置１ａは、圧電素子５に矩形波状の駆動電圧を印加する駆動回路９と、駆動回路９の動作を制御する制御装置１０とを有する。また、駆動装置１ａの回転駆動部材４ａは、温度変化によって回転を生じる感熱アクチュエータである。
【００２１】
感熱アクチュエータ４ａは、形状記憶合金からなる形状記憶コイル１１と、軸周りの回転方向に弾性力を発揮する捻転ばね１２とを有する。感熱アクチュエータ４ａは、常温では、捻転ばね１２の弾性力によって、形状記憶コイル１１を捻転させた状態に保持するが、温度が上昇すると、形状記憶コイル１１が捻転ばね１２の弾性力に抗して記憶した形状に復原することで回転を生じるように構成されている。感熱アクチュエータ４ａは、再度温度が低下すると、再び捻転ばね１２が形状記憶コイル１１を捻転させる。
【００２２】
駆動回路９は、トランジスタ１３，１４，１５，１６を有し、並列に接続された圧電素子５の一対の電極の一方に電源Ｖｐ（Ｖ）を接続し、圧電素子５の他方の電極を接地することで、圧電素子５に±Ｖｐ（Ｖ）、波高２Ｖｐ（Ｖ）の矩形波電圧を印加可能なフルブリッジ回路である。
【００２３】
制御装置１０は、トランジスタ１３，１５をオンし、トランジスタ１４，１６をオフ、或いは、トランジスタ１３，１５をオフし、トランジスタ１４，１６をオンするような制御信号を出力することで、先に説明したように、駆動回路９に圧電素子５に±Ｖｐ（Ｖ）の矩形波状の駆動電圧を印加させるようプログラムされている。駆動回路９は、摩擦係合部材７を滑り変位させる場合、摩擦係合部材７を移動させるべき方向に応じて、駆動電圧のデューティ比が３０％または７０％になるように、制御信号を変化させる。
【００２４】
さらに、制御装置１０は、駆動装置１０の起動時、圧電素子５にデューティ比５０％の駆動電圧を一定時間印加するようになっている。デューティ比５０％の駆動電圧による振動部材６の軸方向変位は、突出方向と引戻方向との速度が同じになるので、摩擦係合部材７を滑り変位させない。しかしながら、圧電素子５は、この駆動電圧の印加に伴い、ジュール熱を生じる。この熱は、圧電素子５に接続された感熱アクチュエータ４ａに伝導し、形状記憶コイル１１を加熱して記憶形状に復原させることで、感熱アクチュエータ４ａに回転力を生じさせる。この感熱アクチュエータ４ａの回転力によって、圧電素子５および振動部材６は、振動部材６の中心軸周りに回転させられる。
【００２５】
摩擦係合部材７は、案内軸８に係合して振動部材６の中心軸周りに回転できないので、振動部材６は、摩擦係合部材７に対して相対的に回転することになる。この回転による摩擦係合部材７と振動部材６との当接面の強制的な摺動により、駆動装置１を長時間停止したときに発生し得る摩擦係合部材７の振動部材６に対する固着を解消することができる。これによって、駆動装置１の駆動力が確保される。
【００２６】
図３に、本発明の第３実施形態の駆動装置１ｂを示す。本実施形態は、錘３を有していないが、回転駆動部材４も質量を有しているため、圧電素子５の一端の移動を制限する機能を有する。また、回転駆動部材４が錘として機能せず、圧電素子５が両方向に伸縮しても、振動部材６は軸方向に変位するので、摩擦係合部材７を滑り変位させることはできる。
【００２７】
図４に、本発明の第４実施形態の駆動装置１ｃを示す。本実施形態は、圧電素子５の一端に錘３が固定され、ハウジング２に保持された回転駆動部材４が錘３、圧電素子５および振動部材６を回転させる。回転駆動部材４の軸方向の剛性が低い場合には、本実施形態を採ることが有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態の駆動装置の概略図。
【図２】本発明の第２実施形態の駆動装置の概略図。
【図３】本発明の第３実施形態の駆動装置の概略図。
【図４】本発明の第４実施形態の駆動装置の概略図。
【符号の説明】
【００２９】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ…駆動装置
２…ハウジング
３…錘
４…回転駆動部材
４ａ…感熱アクチュエータ
５…圧電素子（電気機械変換素子）
６…振動部材
７…摩擦係合部材
８…案内軸
９…駆動回路
１１…形状記憶コイル
【図１】
2010016918.tif 000003
【図２】
2010016918.tif 000004
【図３】
2010016918.tif 000005
【図４】
2010016918.tif 000006