(57)【要約】【課題】本発明は、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、四角柱状の駆動軸３と、駆動軸３の外側壁を摺動する移動部材５と、前記駆動軸３を保持した保持部材４とを備えている。移動部材５は、移動部材本体６と、駆動軸３の第１外側壁３１を摺動する第１摺動部材６５と、駆動軸３の第２外側壁３２を摺動する第２摺動部材６６とを備えている。又、これらの第１摺動部材６５と第２摺動部材６６とは、移動部材本体６とは別体のものから構成され移動部材本体６に連結されている。【選択図】図５
2012120256.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、前記駆動軸に摩擦係合し前記振動によって前記駆動軸の軸方向に摺動する移動部材とを備えたアクチュエータであって、
前記移動部材は、移動部材本体と、前記移動部材本体と別体のものから構成され前記駆動軸を摺動する摺動部材とを備え、
前記摺動部材は、前記移動部材本体に連結されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記駆動軸は、第１外側壁と、前記第１外側壁に隣接した第２及び第３外側壁と、前記第２及び第３外側壁夫々に隣接した第４外側壁とを有する四角柱状のものから構成され、
前記移動部材本体は、前記駆動軸を受容する受容凹部を備え、
前記受容凹部は、前記駆動軸の第１外側壁と対向した第１対向面と、前記駆動軸の第２外側壁と対向した第２対向面とを備え、
前記摺動部材は、前記駆動軸の第１外側壁を摺動する第１摺動部材と、前記第２外側壁を摺動する第２摺動部材との少なくとも一つを備え、
前記第１摺動部材は、前記第１対向面に、前記第２摺動部材は、前記第２対向面に、夫々連結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】
前記移動部材本体は、前記駆動軸を受容する受容凹部を備え、
前記移動部材は、前記駆動軸の第３外側壁と当接する第１当接部材と、前記第１当接部材を付勢する第１付勢部材とを備え、
前記第１当接部材は、前記第２対向面に対して退行及び接近する方向に移動可能に前記受容凹部内に配設され、
前記第１付勢部材は、前記第１当接部材に連結されているとともに、前記第２対向面に対して接近する方向に前記第１当接部材を付勢していることを特徴とする請求項２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記移動部材は、前記駆動軸の第４外側壁と当接した第２当接部材と、前記第２当接部材を付勢する第２付勢部材とを備え、
前記第２当接部材は、前記第１対向面に対して退行及び接近する方向に移動可能に前記受容凹部内に配設され、
前記第２付勢部材は、前記第２当接部材に連結されているとともに、前記第１対向面に対して接近する方向に前記第２当接部材を付勢していることを特徴とする請求項２又は３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、例えば電圧の印加によって伸縮する圧電素子と、圧電素子の伸縮によって振動する駆動軸と、駆動軸に摩擦係合して当該駆動軸をその軸方向に摺動する移動部材とを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
又、このようなアクチュエータにおいて、移動部材を駆動軸に対して適宜な摩擦力で係合させることが必要なことから、例えば図１４に示すようして移動部材ａを駆動軸ｂに組付けたものが従来から実施されている。
【０００４】
詳しくは、移動部材ａは、コの字状の受容凹部ａ１を有するものから構成されており、その受容凹部ａ１に四角柱状の駆動軸ｂを受容させるとともに、受容凹部ａ１の第１内側壁ａ２を第１摺動部とするとともに、その第１内側壁ａ２に隣接する第２内側壁ａ３を第２摺動部とし、それらを、駆動軸ｂの第１外側壁ｂ１、第２外側壁ｂ２夫々に当接させて摺動させるようにしたものである。尚、移動部材ａと駆動軸ｂとの組付けについては、更に後述する。
【０００５】
又、移動部材ａを、鋳造法の一種であるダイキャスト法で製造すれば受容凹部ａ１を有する形状に成型できることから移動部材ａをダイキャスト法で成型されている場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２１９１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、移動部材ａをダイキャストで成型したままの状態では、受容凹部ａ１の第１内側壁ａ２及び第２内側壁ａ３の面粗さが大きく、駆動軸ｂの外側壁ｂ１、ｂ２を摺動する際の抵抗が大きくなって円滑に摺動し難い。そのため、従来、受容凹部ａ１の第１内側壁ａ２及び第２内側壁ａ３を研磨加工等の機械加工を施して仕上げ加工しているが、このような仕上げ加工のために、移動部材ａの製作に時間を要してしまっていると共に、製作コストが高くなっている。特に、第１内側壁ａ２と第２内側壁ａ３とは、それらによってＬ字状をなしているため、仕上げ加工に時間を要する。
【０００８】
本発明は、移動部材に仕上げ加工をしなくても移動部材が駆動軸を摺動する際の抵抗を小さくでき、移動部材を円滑に摺動させることができるアクチュエータの提供を目的とする。
【０００９】
又、本発明は、移動部材等に仕上げ加工をしなくても移動部材が駆動軸を摺動する際の抵抗を小さくでき、移動部材を円滑に摺動させることができるとともに、移動部材と駆動軸との組付けを容易に短時間で行い得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】
【００１０】
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、前記駆動軸に摩擦係合し前記振動によって前記駆動軸の軸方向に摺動する移動部材とを備えたアクチュエータであって、前記移動部材は、移動部材本体と、前記移動部材本体と別体のものから構成され前記駆動軸を摺動する摺動部材とを備え、前記摺動部材は、前記移動部材本体に連結されていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、駆動軸を摺動する摺動部材は、移動部材本体と別体のものから構成されて移動部材本体に連結されているため、例えば駆動軸を摺動するのに適した面粗さを有する板状体を摺動部材とし、この摺動部材を移動部材本体に連結すればよい。従って、移動部材本体に研磨加工等の仕上げ加工を不要にでき、移動部材を容易に形成できる。
【００１２】
他の一態様では、上述のアクチュエータにおいて、前記駆動軸は、第１外側壁と、前記第１外側壁に隣接した第２及び第３外側壁と、前記第２及び第３外側壁夫々に隣接した第４外側壁とを有する四角柱状のものから構成され、前記移動部材本体は、前記駆動軸を受容する受容凹部を備え、前記受容凹部は、前記駆動軸の第１外側壁と対向した第１対向面と、前記駆動軸の第２外側壁と対向した第２対向面とを備え、前記摺動部材は、前記駆動軸の第１外側壁を摺動する第１摺動部材と、前記第２外側壁を摺動する第２摺動部材との少なくとも一つを備え、前記第１摺動部材は、前記第１対向面に、前記第２摺動部材は、前記第２対向面に、夫々連結されるように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、例えば第１摺動部材を第１対向面に、第２摺動部材は第２対向面に、夫々連結すれば、Ｌ字状になった第１対向面と第２対向面とを研磨加工等の仕上げ加工を不要にでき、移動部材を、より一層、容易に形成できる。
【００１４】
他の一態様では、上述のアクチュエータにおいて、前記移動部材本体は、前記駆動軸を受容する受容凹部を備え、前記移動部材は、前記駆動軸の第３外側壁と当接する第１当接部材と、前記第１当接部材を付勢する第１付勢部材とを備え、前記第１当接部材は、前記第２対向面に対して退行及び接近する方向に移動可能に前記受容凹部内に配設され、前記第１付勢部材は、前記第１当接部材に連結されているとともに、前記第２対向面に対して接近する方向に前記第１当接部材を付勢していることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、第１付勢部材は第１当接部材に連結されているため、第１付勢部材と第１当接部材との移動部材本体への組付けを容易に短時間で行うことができる。
【００１６】
他の一態様では、上述のアクチュエータにおいて、前記移動部材は、前記駆動軸の第４外側壁と当接した第２当接部材と、前記第２当接部材を付勢する第２付勢部材とを備え、前記第２当接部材は、前記第１対向面に対して退行及び接近する方向に移動可能に前記受容凹部内に配設され、前記第２付勢部材は、前記第２当接部材に連結されているとともに、前記第１対向面に対して接近する方向に前記第２当接部材を付勢していることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、第２付勢部材は第２当接部材に連結されているため、第２付勢部材と第２当接部材との移動部材本体への組付けを容易に短時間で行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、移動部材に仕上げ加工をしなくても移動部材が駆動軸を摺動する際の抵抗を小さくでき、移動部材を円滑に摺動させることができるアクチュエータの提供を目的とする。
【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平面図である。
【図２】第１実施形態のアクチュエータの分解斜視図である。
【図３】第１実施形態のアクチュエータの移動部材における移動部材本体と、第１当接板及び第１付勢部材との分解斜視図である。
【図４】第１実施形態のアクチュエータの移動部材における移動部材本体と第２当接板及び第２付勢部材との分解斜視図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】第１実施形態における移動部材本体に第１摺動部材と第２摺動部材とを組付けた状態の底面図である。
【図７】第１当接板と第１付勢部材との側面図である。
【図８】第２当接板と第２付勢部材との側面図である。
【図９】第２実施形態のアクチュエータの駆動軸と移動部材との組付け状態を示す断面図である。
【図１０】第２実施形態における移動部材本体に第１摺動部材と第２摺動部材とを組付けた状態の底面図である。
【図１１】第２実施形態の移動部材本体に、他の第１摺動部材と第２摺動部材とを連結した状態の底面図である。
【図１２】他の実施形態の第１当接部材の正面図である。
【図１３】図１２の実施形態の第１当接部材に第１付勢部材を連結した状態の側面図である。
【図１４】従来例のアクチュエータの駆動軸と移動部材との組付け状態を示す断面図である。
【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、本発明のアクチュエータの第１実施形態の平面図、図２は、第１実施形態のアクチュエータの分解斜視図、図３は、第１実施形態のアクチュエータの移動部材における移動部材本体と、第１当接板及び第１付勢部材との分解斜視図である。また、図４は、第１実施形態のアクチュエータの移動部材における移動部材本体と第２当接板及び第２付勢部材との分解斜視図、図５は、図１のＶ−Ｖ線断面図である。
【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を移動する移動部材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（直方体）に形成されたものから構成されている。そして、電圧が印加されることによって、その軸方向（図１のＸ−Ｘ方向）に伸縮する。
【００２３】
駆動軸３は、四角柱状のもの（直方体）から構成されており、図２の上側の第１外側壁３１と、その第１外側壁３１と隣接して直交した第２外側壁３２及び第３外側壁３３と、それらの第２外側壁３２及び第３外側壁３３夫々と隣接して直交した第４外側壁３４とを備えている。これらの外側壁３１〜３４は、移動部材５が摺動する被摺動部を構成する。
【００２４】
保持部材４は、上記駆動軸３の第１端３ａ及び圧電素子２の第１端２ａ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いる。
【００２５】
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の第１端３ａが圧電素子２の第１端２ａ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の外側壁３２〜３４と保持部材４の内側壁とが接着され、更に、圧電素子２の外側壁と保持部材４の内側壁とが接着される。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。
【００２６】
このように圧電素子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（図１に２点鎖線で示す）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組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。
【００２７】
次に、移動部材５について説明する。この実施形態の移動部材５は、図２に示すように移動部材本体６と、摺動部材６５、６６（図５、図６に示す）と、当接部材７１、７２と、付勢部材８１、８２とを備えている。
【００２８】
移動部材本体６は、この実施形態では、ダイキャストにより成形されており、図５、図６に示すように、駆動軸３を受容する正面視でコの字状の受容凹部６１を備えている。この受容凹部６１は、受容した駆動軸３の第１外側壁３１と対向した第１対向面６２と、駆動軸３の第２外側壁３２と対向した第２対向面６３とを備えている。
【００２９】
摺動部材は、この実施形態では、駆動軸３の第１外側壁３１を摺動する第１摺動部材６５と、駆動軸３の第２外側壁３２を摺動する第２摺動部材６６とから構成されている。
【００３０】
第１摺動部材６５は、所定厚さの板状体から構成されている。第１摺動部材６５の第１面は、駆動軸３の第１外側壁３１を摺動する摺動部６５ａを構成しており、駆動軸３の第１外側壁３１を摺動するのに適した面粗さとされている。
【００３１】
第１摺動部材６５の第２面は、移動部材本体６の第１対向面６２に取り付けられている。これにより、摺動部６５ａが、受容凹部６１に受容した駆動軸３の第１外側壁３１と当接して摺動できるように配設されている。
【００３２】
第２摺動部材６６は、上記第１摺動部材６５よりも細幅の板状体から構成されている。この第２摺動部材６６の第１面は、駆動軸３の第２外側壁３２を摺動する摺動部６６ａを構成しており、第１摺動部材６５の摺動部６５ａと同程度の面粗さとされている。
【００３３】
第２摺動部材６６の第２面は、移動部材本体６の第２対向面６３に取り付けられており、これにより、摺動部６６ａが、受容凹部６１に受容した駆動軸３の第２外側壁３２と当接して摺動できるように配設されている。
【００３４】
当接部材７１、７２は、駆動軸３の第３外側壁３３に当接して摺動する第１当接部材としての第１当接板７１と、駆動軸３の第４外側壁３４に当接して摺動する第２当接部材としての第２当接板７２とを備えている。
【００３５】
第１当接板７１は、所定厚さの板状のものから構成され、図２に示すように一対の突片７１ａを備えている。そして、これらの突片７１ａが、図５に示すように移動部材本体６に設けられた突片嵌挿溝６０に嵌挿されている。
【００３６】
そして、この状態で、第１当接板７１は、移動部材本体６の受容凹部６１内に、上記第２対向面６３（第２摺動部材６６）と退行及び接近する方向の移動部材本体６の幅方向（図５のＹ−Ｙ方向）に移動可能とされているとともに、その幅方向と直交する移動部材本体６の軸方向（図６のＸ−Ｘ方向）に移動不能に配設されている。従って、第１当接板７１は、移動部材本体６の駆動軸３に対する移動に際して移動部材本体６と共に移動する。
【００３７】
第２当接板７２は、所定厚さの板状のものから構成され、図２に示すように端部に係止片７２ａを備えている。そして、この係止片７２ａが、図５に示すように移動部材本体６に設けられた係止片嵌挿溝６９に嵌挿され、この状態で、第２当接板７２が移動部材本体６の受容凹部６１内に、上記第１対向面６２（第１摺動部材６５）と退行及び接近する方向方向に移動可能とされているとともに、移動部材本体６の軸方向に移動不能に配設されている。従って、この第２当接板７２も、移動部材本体６の駆動軸３に対する移動に際して移動部材本体６と共に移動する。
【００３８】
付勢部材８１、８２は、図２、図５に示すようにコイルバネからなる第１付勢部材８１と、正面視でＭ字状を呈する第２付勢部材８２とを備えている。
【００３９】
第１付勢部材８１は、図７に示すように、その第１端が第１当接板７１に連結されている。この実施形態では、第１付勢部材８１の第１端と第１当接板７１とは、溶接により固定的に連結している。尚、第１付勢部材８１と第１当接板７１とは、溶接によるものに限らず、例えば接着剤を用いて固定的に連結してもよく、適宜変更できる。
【００４０】
そして、このように構成された第１付勢部材８１は、図５に示すように、その第２端が、移動部材本体６に設けられたバネ収納部６７の内壁に当接された状態でバネ収納部６７に収納されている。これにより、第１当接板７１が上記第２対向面６３（第２摺動部材６６）側に押圧されて駆動軸３の第３外側壁３３に押し当てられているとともに、駆動軸３の第２外側壁３２が第２摺動部６３に押圧されている。
【００４１】
第２付勢部材８２は、図２に示すように、その両端に、移動部材本体６の両端夫々に係止される係止部としての係止孔８２ａを備えているとともに、その中間部に連結部８２ｂを備え、この連結部８２ｂが第２当接板７２に連結されている。
【００４２】
この実施形態では、第２付勢部材８２と第２当接板７２とは、溶接により固定的に連結されている。尚、第２付勢部材８２と第２当接板７２とも、溶接によるものに限らず、例えば接着剤を用いて固定的に連結してもよく、適宜変更できる。
【００４３】
そして、このように構成された第２付勢部材８２は、図５に示すように、係止孔８２ａが移動部材本体６の両端夫々に設けられた係止突片６９に係止されており、その状態で、第２付勢部材８２が連結部８２ｂを介して第２当接板７２を上記第１対向面６２（第１摺動部材６５）側に押圧して駆動軸３の第４外側壁３４に押し当てているとともに、駆動軸３の第１外側壁３１が第１摺動部材６５に押圧されている。
【００４４】
なお、このように構成された移動部材５には、例えば光学装置に装着される際にレンズ（図示せず）が移動部材５と共に可動するように連結される。
【００４５】
このように構成された第１実施形態のアクチュエータ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、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ように略三角波状に変位させる。又、矩形波のデューティ比を変えることで、駆動軸３の振動速度を制御する。
【００４６】
そして、この駆動軸３の振動によって移動部材５の第１摺動部材６５、第２摺動部６６、第１当接板７１及び第２当接板７２の夫々が駆動軸３の第１外側壁３１、第２外側壁３２、第３外側壁３３及び第４外側壁３４の夫々を軸方向に摺動する。
【００４７】
以上のようにして第１実施形態のアクチュエータ１を構成すれば、移動部材本体６の第１対向面６２及び第２対向面６３を、研磨加工等の仕上げ加工を施して駆動軸３を摺動する摺動部を形成しなくても、第１摺動部材６５及び第２摺動部材６６を接着剤等の連結手段によって連結すればよく、移動部材５を容易に低コストで製作できる。
【００４８】
尚、上記実施形態では、第１摺動部材を１つから構成したが、複数のものから構成してもよい。詳しくは、例えば図９、図１０に示すように第１摺動部材２６５は、３つの板状の摺動片２６５ａ〜２６５ｃから構成されている。
【００４９】
これらの摺動片２６５ａ〜２６５ｃは、移動部材本体６の第１対向面６２に、移動部材本体６の幅方向に所定の距離をもって駆動軸３の軸方向に延ばされるように配設され、接着剤等の連結手段によって連結されている。
【００５０】
このように構成すれば、上記効果に加え、第１摺動部材２６５と駆動軸３の第１外側壁３１との接触面積を少なくでき、摺動する際の抵抗を小さくできる。従って、移動部材本体６を、より一層、円滑に摺動させることができる。
【００５１】
又、摺動片２６５ａ〜２６５ｃの軸方向の長さを、移動部材本体６の長さよりも短くしてもよく、適宜変更できる。例えば図１１に示すように、移動部材本体６の幅方向の両側に配設された２つの摺動片２６５ａ、２６５ｃは、移動部材本体６の軸方向の第１端から、軸方向の略中央まで延ばされている。また、それらの間に配設された他の摺動片２６５ｂは、移動部材本体６の軸方向の第２端から、軸方向の略中央まで延ばされており、３つの摺動片２６５ａ〜２６５ｃの軸方向の中心を結ぶ線が三角形になるように配設されている。
【００５２】
このように構成すれば、第１摺動部材２６５と駆動軸３の第１外側壁３１との接触面積を、より少なくでき、摺動する際の抵抗を、より小さくできる。従って、移動部材本体６を、より一層、円滑に摺動させることができるとともに、第１摺動部材２６５が駆動軸３の第１外側壁３１を安定した状態で摺動することができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、摺動部材を、第１摺動部材と第２摺動部材とから構成したが、第１摺動部材と第２摺動部材との何れか一方から構成し、移動部材本体の第１対向面または第２対向面を研磨加工等の仕上げ加工を施すようにしてもよい。
【００５４】
又、上記実施形態では、第１当接部材を、板状の第１当接板７１から構成したが、第１当接部材を板状のものから構成する形態のものに限らず、適宜変更できる。
【００５５】
例えば図１２に示すように第１当接部材１７１を、板状の当接板１７１ａと、当接板１７１ａから突出した連結軸１７１ｂとを備えたものとする。そして、図１３に示すように、コイルバネからなる第１付勢部材８１の内周に連結軸１７１ｂを嵌め入れるようにして連結したものとする。
【００５６】
又、上記実施形態では、第１当接部材と第１付勢部材とを連結したが、連結せずに、単に当接させるだけのものでもよく、適宜変更できる。又、第２当接部材と第２付勢部材とについても、上記実施形態では、両者を連結したが、連結せずに、単に当接させるだけのものでもよく、適宜変更できる。
【符号の説明】
【００５７】
１、２００    アクチュエータ
２    圧電素子（電気機械変換素子）
３、２０３    駆動軸
４    保持部材
５    移動部材
３１    第１外側壁
３２    第２外側壁
６５    第１摺動部材
６６    第２摺動部材
７１    第１当接板（第１当接部材）
７２    第２当接板（第２当接部材）
８１    第１付勢部材
８２    第２付勢部材
【図１】
2012120256.tif 000003
【図２】
2012120256.tif 000004
【図３】
2012120256.tif 000005
【図４】
2012120256.tif 000006
【図５】
2012120256.tif 000007
【図６】
2012120256.tif 000008
【図７】
2012120256.tif 000009
【図８】
2012120256.tif 000010
【図９】
2012120256.tif 000011
【図１０】
2012120256.tif 000012
【図１１】
2012120256.tif 000013
【図１２】
2012120256.tif 000014
【図１３】
2012120256.tif 000015
【図１４】
2012120256.tif 000016