(57)【要約】【課題】本発明は、圧電素子と駆動軸と保持部材との組み付けに際して移動体が摺動する駆動軸の外周面に接着剤が付着した場合でも、移動体が駆動軸の外周面を円滑に摺動できるアクチュエータの提供を目的とする。【解決手段】電気機械変換素子である圧電素子２と、駆動軸３と、駆動軸３の外周面を摺動する移動体５と、前記駆動軸３を接着剤を介して保持した保持部材５とを備えている。駆動軸３の外周面には、保持部材５と駆動軸３を組み付ける際に、それらを組み付ける組付治具１１０に設けられた第１押圧部材１１５よって押圧される被押圧部６が設けられている。被押圧部６は、少なくとも第１押圧部材１１５と当接する当接部６１及びその当接部近傍６２が、その被押圧部６が設けられた駆動軸３の第４外周面３４から窪まされるように構成されている。【選択図】図３
2012120341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に伸縮する電気機械変換素子と、その電気機械変換素子に連結され前記電気機械変換素子の伸縮により振動する駆動軸と、前記駆動軸の外周面に摩擦係合し前記外周面を摺動する移動体と、前記駆動軸を接着剤を介して保持した保持部材とを備えたアクチュエータであって、
前記駆動軸の外周面には、前記保持部材と駆動軸とを組み付ける際に、それらを組み付ける組付治具に設けられた押圧部材によって押圧される被押圧部が設けられ、
前記被押圧部は、少なくとも前記押圧部材と当接する当接部及びその当接部近傍が、前記被押圧部が設けられた前記外周面から窪まされるように構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記駆動軸の外周面には、前記組付治具に設けられた受け部材によって、前記押圧部材により押圧された押圧側とは反対側から受けられる被受け部が更に設けられ、
前記被受け部は、少なくとも前記受け部材と当接する当接部及びその当接部近傍が、前記被受け部が設けられた前記外周面から窪まされるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記被押圧部は、その内側面と当該被押圧部が設けられた前記外周面との境界部に面取りが施されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記駆動軸は、第１外周面と、その第１外周面と隣接した第２外周面及び第３外周面と、それらの前記第２外周面及び第３外周面夫々と隣接した第４外周面を有する四角柱状のものから構成され、
前記被受け部は、前記第１外周面に設けられ、
前記被押圧部は、前記第４外周面に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記接着剤は、熱硬化性接着剤から構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品等を駆動させるアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光学部品等を駆動させるアクチュエータとして、電圧の印加によって軸方向に伸縮する電気機械変換素子である圧電素子と、その圧電素子に連結されその圧電素子の伸縮により振動する駆動軸と、前記駆動軸の外周面に摩擦係合し前記外周面を摺動する移動体と、その駆動軸の第１端を接着剤を介して保持した保持部材とを備えたものが知られており、例えば特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
ところで、このようなアクチュエータにおける圧電素子と駆動軸と保持部材とを組み付ける場合、３つの互いの相対位置が１／１００ｍｍ単位の寸法精度で組み付けることが求められる。そこで、一般に、図５に示すような組付治具１１０を用いて連結が行われている。詳しくは、組付治具１１０は、圧電素子１００を位置決めして載置する圧電素子用載置部１１１ａ及び保持部材１０３を位置決めして載置する保持部材用載置部１１１ｂとを有する治具本体１１１と、駆動軸１０２の第２端１０２ｂにおける外周面を下方側から受ける受け部材１１２と、駆動軸１０２を挟んで受け部材１１２と反対側の上方側に配設され駆動軸１０２の外周面を受け部材１１２側に押圧する第１押圧部材１１３と、駆動軸１０２の第２端１０２ｂの端面を押圧する第２押圧部材１１４と、圧電素子１００を圧電素子用載置部１１１ａ側の下方側に押圧する圧電素子用押圧部材１１５とを備えたものである。
【０００４】
そして、第１押圧部材１１３及び第２押圧部材１１４で駆動軸１０２を、圧電素子用押圧部材１１５で圧電素子を、夫々押圧した状態で、保持部材１０３に設けた受容部１０３ａ（図２に参照）の内周面と、圧電素子１００及び駆動軸１０２夫々の第１端の外周面とを、接着剤によって接着させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１７４８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、接着剤として熱硬化性接着剤を用いて接着を行う場合、第１押圧部材１１３、第２押圧部材１１４、及び圧電素子用押圧部材１１５で押圧した状態で、通常１５０°Ｃの雰囲気下に所定時間だけ保持して前記接着を行うため、熱硬化性接着剤の一部が気化しその気化した接着剤ガス１０４が駆動軸１０２の外周面における押圧部材１１３との当接部近傍、或いは受け部材１１２との当接部近傍に集まり、温度低下に伴ってその集まった接着剤ガス１０４が固化して、移動体が摺動する駆動軸１０２の外周面に熱硬化性接着剤が付着した状態になる。このように接着剤ガス１０４が固化して形成された熱硬化型接着剤が駆動軸１０２の外周面に付着していると、移動体（図１参照）が駆動軸１０２の外周面を摺動する際の抵抗になり、移動体を円滑に摺動し難くなってしまう。
【０００７】
本発明は、圧電素子と駆動軸と保持部材との組み付けに際して移動体が摺動する駆動軸の外周面に接着剤が付着した場合でも、移動体が駆動軸の外周面を円滑に摺動できるアクチュエータの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のアクチュエータは、軸方向に伸縮する電気機械変換素子と、その電気機械変換素子に連結され前記電気機械変換素子の伸縮により振動する駆動軸と、前記駆動軸の外周面に摩擦係合し前記外周面を摺動する移動体と、前記駆動軸を接着剤を介して保持した保持部材とを備えたアクチュエータであって、前記駆動軸の外周面には、前記保持部材と駆動軸とを組み付ける際に、それらを組み付ける組付治具に設けられた押圧部材によって押圧される被押圧部が設けられ、前記被押圧部は、少なくとも前記押圧部材と当接する当接部及びその当接部近傍が、前記被押圧部が設けられた前記外周面から窪まされるように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、被押圧部は、押圧部材と当接する当接部及びその当接部近傍が外周面から窪まされるように構成されているため、圧電素子と駆動軸と保持部材との組み付けに際して駆動軸の外周面における押圧部材との当接部近傍に接着剤が付着した場合でも、接着剤が駆動軸の外周面から突出することのないものにでき、移動体が駆動軸の外周面を円滑に摺動できる。
【００１０】
他の一態様では、前記駆動軸の外周面には、前記組付治具に設けられた受け部材によって、前記押圧部材により押圧された押圧側とは反対側から受けられる被受け部が更に設けられ、前記被受け部は、少なくとも前記受け部材と当接する当接部及びその当接部近傍が、前記被受け部が設けられた前記外周面から窪まされるように構成されているものにできる。
【００１１】
この構成によれば、被受け部は、受け部材と当接する当接部及びその当接部近傍が外周面から窪まされるように構成されているため、圧電素子と駆動軸と保持部材との組み付けに際して駆動軸の外周面における受け部材との当接部近傍に接着剤が付着した場合でも、接着剤が駆動軸の外周面から突出することのないものにでき、移動体が駆動軸の外周面を円滑に摺動できる。
【００１２】
他の一態様では、前記被押圧部は、その内側面と当該被押圧部が設けられた前記外周面との境界部に面取りが施されるように構成されているものにできる。
【００１３】
この構成によれば、被押圧部を駆動軸の外周面に形成する際に、被押圧部の内側面と駆動軸の外周面との境界角部に駆動軸の外周面から突出したバリが生じた場合でも、面取りによってバリを除去できる。これにより、移動体が駆動軸の外周面を摺動する際にバリが抵抗になるようなことを防止でき、移動体を円滑に摺動させることができる。
【００１４】
他の一態様では、前記駆動軸は、第１外周面と、その第１外周面と隣接した第２外周面及び第３外周面と、それらの前記第２外周面及び第３外周面夫々と隣接した第４外周面を有する四角柱状のものから構成され、前記被受け部は、前記第１外周面に設けられ、前記被押圧部は、前記第４外周面に設けられている構成にできる。
【００１５】
この構成によれば、圧電素子と駆動軸と保持部材との組み付けに際して、駆動軸の第４外周面の被押圧部と押圧部材との当接部近傍及び第１外周面の被受け部と受け部材との当接部近傍の夫々に接着剤が付着した場合でも、接着剤が駆動軸の第１外周面又は第４外周面から突出することのないものにでき、移動体を駆動軸の外周面を円滑に摺動させることができる。
【００１６】
他の一態様では、前記接着剤は、熱硬化性接着剤から構成されているものにできる。
【００１７】
この構成によれば、圧電素子と駆動軸と保持部材との組み付けに際して、熱硬化性接着剤が高温雰囲気下で一部が気化して、例えば駆動軸の被押圧部と押圧部材との当接部近傍或いは、駆動軸の被受け部と受け部材との当接部近傍に集まってその後の冷却で固化し、駆動軸の外周面に熱硬化性接着剤が付着した場合でも、その付着した熱硬化性接着剤を被押圧部、被受け部夫々に配設でき、付着した熱硬化性接着剤が駆動軸の外周面から突出することのないものにできる。従って、圧電素子と駆動軸と保持部材との組み付けに際して、熱硬化性接着剤を用いた場合でも、移動体を駆動軸の外周面を円滑に摺動させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、圧電素子と駆動軸と保持部材との組み付けに際して移動体が摺動する駆動軸の外周面に接着剤が付着した場合でも、移動体が駆動軸の外周面を円滑に摺動できるアクチュエータの提供し得たものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態のアクチュエータの側面図である。
【図２】図１の第１実施形態のアクチュエータの圧電素子と駆動軸と保持部材との分解斜視図である。
【図３】圧電素子と駆動軸と保持部材とを、組付治具を用いて組付ける際の説明図である。
【図４】第２実施形態のアクチュエータにおける駆動軸と圧電素子と保持部材とを、組付治具を用いて組付ける際の説明図である。
【図５】圧電素子と駆動軸と保持部材とを組付治具を用いて組付ける際の従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態のアクチュエータの側面図、図２は、第１実施形態のアクチュエータの圧電素子と駆動軸と保持部材との分解斜視図である。
【００２１】
第１実施形態のアクチュエータ１は、電気機械変換素子である圧電素子２と、圧電素子２に連結された駆動軸３と、圧電素子２及び駆動軸３を保持した保持部材４と、駆動軸３を移動する移動体５とを備えている。
【００２２】
圧電素子２は、複数の圧電層が積層されるようにして四角柱状体に形成されたものから構成されている。この圧電素子２の軸方向の第１端２ａ（図１の右端）の外周面は、接着剤によって保持部材４と接着される接着部２５を構成する。
【００２３】
駆動軸３は、四角柱状体から構成されており、図の下側の第１外周面３１と、その第１外周面３１と隣接して直交した第２外周面３２及び第３外周面３３と、それらの第２外周面３２及び第３外周面３３夫々と隣接して直交した第４外周面３４とを備えている。
【００２４】
又、駆動軸３の軸方向の第１端３ａ（図１の左端）の端面は、上記圧電素子２の軸方向の第１端２ａの端面に接着剤を介して連結されている。
【００２５】
又、駆動軸３の軸方向の第１端３ａの第１外周面３１〜第３外周面３３は、接着剤によって保持部材４と接着される接着部３５を構成する。また、駆動軸３の第１外周面３１〜第４外周面３３は、上記接着部３５を除き移動体５が摺動する摺動部を構成する。
【００２６】
又、駆動軸３の第４外周面３４の軸方向の略中央部には、被押圧部６が設けられている。この被押圧部６は、この駆動軸３と保持部材４とを組み付ける際に、それらを組み付ける後述の組付治具１１０に設けられた第１押圧部材１１３によって押圧される部分である。
【００２７】
この被押圧部６は、第１押圧部材１１３と当接する当接部６１を備えており、その当接部６１及びその当接部近傍６２が第４外周面３４から窪まされるように構成されている。
【００２８】
この実施形態では、被押圧部６は、図２に示すように第２外周面３２から第３外周面３３にかけて、図３に示すように軸方向長さＬ１が０．２〜０．３ｍｍ、第４外周面３４からの深さｔ１が０．１〜０．２ｍｍに形成されている。
【００２９】
又、駆動軸３の軸方向の第２端３ｂにおける第１外周面３１には、被受け部７が設けられている。この被受け部７は、後述の組付治具１１０に設けられた受け部材１１２に受けられる部分である。
【００３０】
この被受け部７は、受け部材１１２と当接する当接部７１を備えており、その当接部７１及びその当接部近傍７２が第１外周面３１から窪まされるように構成されている。
【００３１】
この実施形態では、被受け部７は、第２外周面３２から第３外周面３３にかけて、駆動軸３の第２端３ｂの端面３０から軸方向に０．２〜０．３ｍｍの長さＬ２（図３に図示）で、第１外周面３１からの深さｔ２が０．１〜０．２ｍｍに形成されている。
【００３２】
保持部材４は、上記駆動軸３の接着部３５及び圧電素子２の接着部２５を受容する軸受容部４０を備えている。この軸受容部４０は、図２に示すように上方が開放されたコの字状を呈するものから構成されており、上記駆動軸３の第１外周面３１と対向する第１内周面４１と、上記第２外周面３２と対向する第２内周面４２と、上記第３外周面３２と対向する第３内周面４３とを備えている。
【００３３】
そして、このように構成された保持部材４の軸受容部４０に、図１に示すように駆動軸３の接着部３５が圧電素子２の接着部２５とともに受容される。そして、この状態で、接着剤によって、駆動軸３の第１端３ａと圧電素子２の第１端２ａとの夫々の端面同士が接着されるとともに、駆動軸３の外周面３１〜３３と保持部材４の内周面４１〜４３とが接着され、更に、圧電素子２の外周面と保持部材４の内周面４１〜４３とが接着される。これにより、駆動軸３及び圧電素子２が保持部材４に接着剤を介して保持される。
【００３４】
又、この接着剤は、この実施形態では、熱硬化性接着剤が用いられている。この熱硬化性接着剤としては、例えば商品名エイブルボンド７８９−３（エイブルティック社製）を挙げることができるが、熱硬化性接着剤は、このものに限らず、種々のものを使用できる。
【００３５】
ここで、駆動軸３と圧電素子２と保持部材４との組み付け方法について、図３に基づいて、更に詳しく説明する。この組み付けは、組付治具１１０を用いて行われる。この組付治具１１０は、上述した図５に示すものと同構成を採るもので、圧電素子用載置部１１１ａ及び駆動軸用載置部１１１ｂとを有する治具本体１１１と、受け部材１１２と、３つの押圧部材１１３〜１１５とを備えたものである。
【００３６】
まず、保持部材４の軸受容部４０の第１内周面４１〜第３内周面４３の全体に、上述の熱硬化性接着剤を塗布するとともに、圧電素子２の端面に上述の熱硬化性接着剤を塗布しておく。
【００３７】
そして、その状態で、治具本体１１１の圧電素子用載置部１１１ａに圧電素子２を、駆動軸用載置部１１１ｂに保持部材４を、夫々セットするとともに、駆動軸３の第１端３ａを保持部材４ｌの軸受容部４０に上方側から入れる。これにより、駆動軸３の第２端３ｂの被受け部７が受け部材１１２に受けられる。
【００３８】
この状態で、圧電素子２の外周面を圧電素子用押圧部材１１５で、駆動軸３の第１外周面における被押圧部６の当接部６１を第１押圧部材１１３で、駆動軸３の第２端３ｂの端面３０を第２押圧部材で、夫々押圧する。
【００３９】
そして、この状態で、１５０°Ｃの高温雰囲気下に１時間程度、放置する。その際、熱硬化性接着剤の一部が気化しその気化した接着剤ガス１０４が、圧電素子用押圧部材１１５と圧電素子２との当接部近傍、第１押圧部材１１３と駆動軸３の第４外周面３４との当接部近傍６２、第２押圧部材１１４と駆動軸３の第２端３ｂの端面３０との当接部近傍、及び受け部材１１２と駆動軸３の第１外周面３１との当接部近傍７２、夫々に集まる。
【００４０】
そして、その後、組付治具１１０にセットされた駆動軸３と圧電素子２と保持部材４とが、上記高温雰囲気から出されると、上記集まった接着剤ガス１０４が冷えて固化し熱硬化性接着剤が付着した状態になる。しかし、第１押圧部材１１３と駆動軸３の第４外周面３４との当接部近傍６２には、第４外周面３４から窪んだ被押圧部６が設けられているとともに、受け部材１１２と駆動軸３の第１外周面３１との当接部近傍７２には、第１外周面３１から窪んだ被受け部７が設けられているため、上記付着した熱硬化性接着剤は、被押圧部６と被受け部７とに夫々配設されて第１外周面３１又は第４外周面３４から外周側に突出することのないものにできる。
【００４１】
図１に戻って、保持部材４の説明を続ける。上述のように圧電素子２と駆動軸３とを保持した保持部材４の下端は、例えば支持部材８に支持され、その支持部材８が小型カメラやレーザーモジュールなどの光学装置内に取り付けられることによりこのアクチュエータ１が光学装置に装着される。
【００４２】
移動体５は、駆動軸３の軸方向に移動可能に駆動軸３の第１外周面３１〜第４外周面３４に摩擦係合されている。又、この移動体５には、例えば光学装置に装着される際にレンズ９が移動体５と共に可動するように連結される。
【００４３】
このように構成されたアクチュエータ１は、圧電素子２に矩形波を与えることで、駆動軸３を軸方向（Ｘ−Ｘ方向）に振動させるとともに、略三角波状に変位させる。すなわち、電圧上昇時（伸長時）と下降時（圧縮時）とで振動速度差が生じることを利用して、移動体５を、駆動軸３の外周を摺動させて軸方向に移動させる。また、矩形波のデューティ比を変えることで、移動体の移動速度や移動方向を制御する。
【００４４】
その際、駆動軸３と圧電素子２と保持部材４との組み付けに際して付着した熱硬化性接着剤は被押圧部６と被受け部７とに夫々配設されて第１外周面３１又は第４外周面３４から突出していないため、熱硬化性接着剤が邪魔になることがなく、移動体５を円滑に摺動させることができる。
【００４５】
次に、第２実施形態のアクチュエータ２００について、図４に基づいて説明する。第２実施形態のアクチュエータ２００の駆動体２０３における被押圧部２０６は、その被押圧部２０６の内側面２０６ａと第４外周面２３４との境界部に、面取り２６１が施されて構成されている。その他は、先の第１実施形態のものと同構成を採っている。
【００４６】
このような面取り２６１が施されることにより、被押圧部２０６を第４外周面２３４に加工形成する際に、被押圧部２０６の内側面２０６ａと第４外周面２３４との境界角部にバリ２６２が第４外周面２３４から突出するように生じている場合でも、面取り２６１を形成する際に除去できる。
【００４７】
従って、バリ２６２によって移動体５が摺動し難くなるようなことを防止でき、移動体５を円滑に摺動させることができる。
【００４８】
尚、上記実施形態では、被押圧部と被受け部との両方を、駆動軸の外周面から窪ませるように形成したが、この形態のものに限らず、適宜変更できる。例えば駆動軸の軸方向の長さを長くして駆動軸の第２端を、移動体５が摺動しない非摺動部とし、この非摺動部こ被受け部を設けるようにして、被押圧部だけを駆動軸の外周面から窪ませるようにしてもよい。
【００４９】
又、被受け部を、駆動軸の外周面から窪ませるようにして形成する場合において、例えば図４に示すように駆動軸２０３の第２端２０３ｂの端面２３０と第４外周面２３４と境界部に形成された傾斜面から構成し、そして、この傾斜面からなる被受け部２０７の一部に、受け部材１１２と当接する当接部２７１を備えたものとしてもよい。
【００５０】
又、上記実施形態では、接着剤として、熱硬化性接着剤を用いたが、この形態のものに限らず、熱硬化性接着剤以外の接着剤を用いてもよく、適宜変更できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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