直線驅動裝置的製作方法

2023-05-25 13:36:56 7

專利名稱：直線驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明是關於讓移動體進行直線移動的直線驅動裝置。
背景技術：
與本申請相關的現有技術是專利文獻1，第JP2008-259345號專利公報。專利文獻1中，壓電陶瓷上疊放並固定帶有彈性金屬製品的振動器，稱之為振動 部件，在振動部件上固定驅動軸的基端，讓驅動軸沿著軸線方向進動振動，致使驅動軸摩擦 接合的移動體進行直線運動的直線驅動裝置就告成了。另外，至今為止，如這種一般的直線驅動裝置是，如圖4，圓柱形的驅動軸51的端 面固定並重疊壓電陶瓷53的板狀振動器55面的中心。近幾年，這種直線驅動裝置，並不是靠改變驅動電力的大小及壓電陶瓷的特性，而 是要求改變指定的驅動扭矩，並要求裝置的小型化。對於相關要求，發明者們從研究及實驗的結果闡明壓電陶瓷與振動器組成的振 動部件，與作用在驅動軸摩擦接合移動體上的扭矩，主要是依靠驅動軸的質量及承受壓電 陶瓷彈性變形的振動器變形來決定。換言之，以驅動軸振動來獲得移動體上作用的扭矩F，一般由公式F = ma求得。這 裡m為質量，a為加速度。因此，如果驅動軸的質量為m，加速度a為振動器彈性變形的加速 度時，驅動軸的質量m基本不變，並且振動器為指定的加速度a (彈性變形)，同時振動部件 將變小，發明人以此作為課題進行開發研究。

發明內容
本發明的目的，是為了能夠提供不改變驅動電力的大小及壓電陶瓷的特性，而是 可用指定的驅動扭拒並追求裝置的小型化的直線驅動裝置。本發明的一種直線驅動裝置，包括振動部件與振動部件上固定的驅動軸，振動部 件的振動帶動驅動軸沿著軸線方向進行振動，與驅動軸有接合關係的移動體，也沿著驅動 軸軸線方向進行微動，其特點是，振動部件是由通電後伸縮的壓電陶瓷與具有彈性金屬板 的振動器組成，振動器是重疊固定在壓電陶瓷的基板表面上，驅動軸是由接合移動體的本 體和與振動器固定的基端部組成，基端部的基端面是接著固定振動器，基端面的面積要比 本體的橫截面面積小。所述的直線驅動裝置，其進一步的特點是，驅動軸用接著劑固定在振動器上，驅動 軸的基端部與振動器之間的間隙用接著劑來填充。所述的直線驅動裝置，其進一步的特點是，移動體也就是保持鏡頭用的鏡頭支持 體，由振動部件的振動來帶動沿著鏡頭的光軸方向進行移動。所述的直線驅動裝置，其進一步的特點是，是裝入手機內並附帶有光學變焦自動 調焦照相機的鏡頭的直線驅動裝置。所述的直線驅動裝置，其進一步的特點是，基端部是直徑逐步變小的去頭錐形物體。發明者們發現，當想要將驅動軸的端面固定在振動器的振動面上時，驅動軸和振 動器連接固定在一起的部分不會促使振動器發生變形(振動)，振動軸沒有和振動器連接 固定的部分會使得振動器發生振動。因此，由於基端部的基端面是接著固定振動器，基端面的面積要比本體的橫截面 面積小，將驅動軸和振動器所連接固定在一起的面積縮小，那麼，促使振動器變形(振動) 的振動器面積變可以擴大，這樣一來，即使振動器整體的面積縮小了，也可以獲得所設定好 的振動。也就是說，根據此發明，可以讓促使振動器變形的面積比率比以往任何時候都大， 因此，我們不僅可以獲得指定的振動，還可以縮小振動器的面積。另外，因為只需將基端部的截面積縮小就可以了，所以對於驅動軸的質量幾乎不 受影響，對於移動體產生作用的扭矩也不會受到太多影響，振動器材也可以得到縮小。在驅動軸的基端部和振動器之間通過接著劑進行固定住的情況下，連接部分會給 振動器的變形產生不良影響。由於基端部的基端面是接著固定振動器，基端面的面積要比 本體的橫截面面積小，所露出的接著劑部分比以往任何時候的都小，所以，因為接著劑而給 振動器的變形帶去的不良影響將可以得到減小。基端部是直徑逐步變小的去頭錐形物體，接著劑是和驅動軸中直徑細小的傾斜面 所連接在一起的，因此，與驅動軸所連接的面積比以往都要大些，可以起到強固的作用。直線驅動裝置可以當做照相機的鏡頭驅動裝置使用，可以力圖實現照相機小型 化。


圖1代表與該發明的實施例相關的直線驅動裝置的概括性示意圖，(a)代表縱截 面，(b)代表從驅動軸的頂端所看到的平面圖。圖2是與該實施例相關的照相機構成縱截面圖
圖3是沿圖2中A-A線的剖面圖。
圖ζt是已有的直線驅動裝置的概括性示意圖。
符號說明
3變焦鏡頭架(移動體)
5對焦鏡頭架(移動體)
7變焦鏡頭架驅動裝置(直線驅動裝置)
9對焦鏡頭架驅動裝置(直線驅動裝置)
17振動部件
19振動器
21變焦鏡頭架的驅動軸
22對焦鏡頭架的驅動軸
24基端面
25本體
26基端部
28 膠水
具體實施例方式以下是參照圖1至圖3說明實施該發明的相關實施例。與下述實施例相關的直線 驅動裝置是裝入手機內並附帶有光學變焦自動調焦照相機1的鏡頭的直線驅動裝置7。與本發明的實施例相關的照相機1，如圖2所示，在筐體2內備有變焦鏡頭架(移 動體)3、對焦鏡頭架5 (移動體)、驅動變焦鏡頭架3的變焦鏡頭架驅動裝置(直線驅動裝 置)7、驅動對焦鏡頭架5的對焦鏡頭架驅動裝置(直線驅動裝置)9以及設置著畫像傳感器 11的基板4。進一步，如圖3所示，在筐體2內設置可以檢測出變焦鏡頭架3所在位置的變 焦鏡頭位置檢測裝置43、檢測對焦鏡頭架5所在位置的對焦鏡頭位置檢測裝置45。保持光學變焦鏡頭14的變焦鏡頭架3，及保持對焦鏡頭16的對焦鏡頭架5，光學 變焦鏡頭14與對焦鏡頭16都是在同一光軸0上，且光軸0上設置了畫像傳感器11。再加 上，被拍物側鏡頭18與成像側鏡頭20將和變焦鏡頭14與對焦鏡頭16同軸一起設置在筐 體2上。另外，本發明的實施例是，被拍物側是光學變焦的望遠側，成像側是光學變焦的放 大側。因變焦鏡頭架驅動裝置(直線驅動裝置)7與變焦鏡頭架驅動裝置(直線驅動裝 置)9的構成基本相同，在說明變焦鏡頭驅動架裝置7後，對焦鏡頭架驅動裝置9上產生相 同作用的效果部分將標用相同的符號標記，所以這部分的說明省略。變焦鏡頭架驅動裝置7，是由筐體2基底加上設置的振動部件17及光軸方向上設 置的驅動軸21 組成，驅動軸21 的基端是固定在振動部件17上。振動部件17，如圖1所示，是由壓電陶瓷23與壓電陶瓷23的被拍物側(驅動軸 側)面上所接著固定的振動器19構成的。壓電陶瓷23是平視圖矩形，壓電陶瓷23上連接著電源控制部27的端子，壓電陶 瓷的厚度大約在0. 25mm。振動器19是比壓電陶瓷23的面積還要大的平視圖矩形，它是被重疊固定在壓 電陶瓷23上。振動器19是由有彈性的金屬制板製成，在本實施例中，全部平均厚度(約 0. 25mm)的銅板製作而成，此振動器19上連接著電源控制部27的端子。如圖1(a)所示，在振動器19上，內部周長側大概中心部位置固定接著驅動軸21 的基端部沈，驅動軸21的基端部沈的基端面M是固定接合在振動器19上。驅動軸21是由碳製成，軸線方向是由長圓柱形組成，包括本體25和基端部沈，變 焦鏡頭架(移動體)3被固定在微動本體25上，基端部沈是直徑逐步變小的(去頭)錐形 物體。驅動軸21的基端面M面積Al，比本體25的橫斷面積A2更小，在本實施例中大約 只有橫斷面積A2的一半。驅動軸21的基端部沈與振動器19之間的空隙用膠水觀來填充，將驅動軸21接 著固定在振動器19上。如圖2所示，驅動軸21的先端部插通固定在筐體2的保持具41a上，由保筐體持 好，振動部材17也使用保持具41b保持在筐體2上。變焦鏡頭架3的一端部設有驅動軸21的本體25 (圖1 (a)參考)和壓接樹脂制或金屬制的壓接部51。壓接部51如圖3所示，形成包住驅動軸21 —側開口部53，開口部53 用螺拴55調整開口部53的間隙，壓接部51和驅動軸21之間的摩擦(壓接力)可以自由 調整。如果沒有裝配螺栓55，可以利用壓接部51的彈性重新設定給與的摩擦，也可以在驅 動軸21上連接好螺絲進行壓接。壓按部51的內周面，橫截面為多角形，本實施例為四角形孔，橫斷面為圓形的驅 動軸21和內周面進行點(線)接觸。根據點(線)接觸的形式，驅動軸21和變焦鏡頭架 3的壓接部51之間由於摩擦產生的粉塵等可以通過非接觸地方排出，可以提高驅動的信賴 性。變焦鏡頭架3的其中一端設置了與對焦鏡頭架5的驅動軸22接合部33，接合部 33是支撐對焦鏡頭架的驅動軸22而接合，也是變焦鏡頭架移動的導向。接合部33的剖面 圖是大致U字形，U字形內是與對焦鏡頭架5的驅動軸22插通。對焦鏡頭架5的構造與對焦鏡頭架3相同，對焦鏡頭架5的驅動軸22與對焦鏡頭 架3的驅動軸21相同，在基端上有安裝振動部件17。這裡，請參考圖3，是關於說明檢測變焦境頭架3位置的變焦鏡頭位置檢測裝置 43，與檢測光學對焦鏡頭架5位置的對焦鏡頭位置檢測裝置45。變焦鏡頭位置檢測裝置43 與對焦鏡頭位置檢測裝置45的構造相同，各自都是由沿著鏡頭的光軸方向來交換配置不 同的磁極(S極與N極)的磁極部件57，以及檢測磁場強度的MR傳感器59來組成的。MR 傳感器59是固定在鏡頭架3，5上，與各鏡頭架3，5 —起移動，可以檢測各鏡頭架從基準位 置(或者初始位置)的移動量及移動方向。各MR傳感器59的位置信息信號是通過軟配線 板60位置的控制部來發送。接下來，關於說明第1實施例作用及效果。本實施例是移動變焦鏡頭架3，光學變 焦上變換倍率，移動對焦鏡頭架架5將對齊焦點距離。如果將變焦鏡頭架往望遠側(剖面圖)移動，給振動部件17的壓電陶瓷23提供 額定脈衝，讓壓電陶瓷23的伸縮在振動器19上增幅振動。往壓電陶瓷23上提供脈衝電流 後，壓電陶瓷23往前側如突設的變形，驅動軸21也往前側變形，變焦鏡頭架3在壓接部51 因和驅動軸21的摩擦力，隨之往前側移動。接下來，壓電陶瓷23收縮時振動器19因彈性 變形的反作用力急劇回歸到原來的位置，按照慣性力以凹狀變形急劇往後方移動。像這樣 以振動器19的反覆變形動作，來帶動變焦鏡頭架3沿著驅動軸21前進。這裡說明關于振動器19的變形。如圖1，驅動軸21的基端面M固定連接的部分， 是不產生振動器19變形，但是，因為本實施例是驅動軸21的基端部比本體25小，而且基端 24的面積比本體25的剖面積小，所以從振動器19邊緣部到驅動軸21固定連接面的距離M 也就能獲得更大。也就是說，按本實施例來看，促使振動器19的振動(變形)面積M的比 率，如圖4所示與以前沒有變細小的基端部沈相比，可以獲得更大。就算是想要得到與以 前相同的變形量(振動)，振動器19面積也可以變小。因此，我們試圖並不是通過改變驅動 電力的大小及壓電陶瓷的特性，而是以指定的扭矩來得到的直線驅動裝置7的小型化裝置 就可以完成了。另外，因基端部沈只要比本體25細小一點就可以，而且驅動軸21對質量基本沒 影響，對變焦鏡頭架(移動體)3作用的扭矩也基本沒影響，並且振動部件17的面積也可以 縮小。因此只要基端部沈比本體25稍細小的驅動軸21，不需要特別的加工，只要易製作的成形或者切削就可以。本實施例是把驅動軸21基端面M面積用本體25剖面積的大概一半左右，這樣的 話，就算是之前(圖4參考)一邊約3. 9mm的矩形振動器用約2. 5mm的矩形振動器(面積 比約減少40%)，變焦鏡頭架(移動體)3也能獲得相同的扭矩。從實驗結果來看，驅動軸 21的振動器19所固定連接基端面M面積，比本體25的剖面積理想1/3 3/4，比1/3小 的固定強度變低，比3/4大的振動器的變形面積比增加將會變得困難。驅動軸21的基端部沈與振動器19之間是用膠水觀來固定的，但是膠水部分會 對振動器的變形有一定的不良影響，但是，如圖1(a)所示，對於驅動軸21處膠水觀露出部 分N，如圖4所示，與以前相比能減少一些，所以膠水觀對于振動器19的變形不良影響也將 會有所降低。再加上，膠水觀是為了與驅動軸21的直徑變細小的斜面四固定粘著，因與驅動 軸21的粘著面積與以前相比能獲得更多，所以能堅固的固定住。另外，振動部件17通的電流是，在電壓V是數量+V，周波數是數量+KHz下能無阻 礙的進行移動。把變焦鏡頭架往放大側(成像側)移動時，向振動部件17的壓電陶瓷23上提供 反向的脈衝電流及按照振動器19伴隨的振動的增幅來振動，變焦鏡頭架3將後退。另外，對焦鏡頭架5的驅動與變焦鏡頭架3相同也是往振動部件17上提供指定的 脈衝電流，對焦鏡頭架5就能沿著驅動軸22進行前進或者後退。本發明不僅僅是局限在如上述實施例，在不脫離本發明宗旨的範圍內也可以進行 各種變形。比方說，壓電陶瓷23與振動器19，不僅僅是平面四角形，也可以是平面形或者6角 形等多角形，對形狀沒有限制。往驅動軸21上設置振動部件17，讓各振動部件17的振動器19同步進行振動(變 形)也可以，這樣的話，變焦鏡頭架(移動體)3與對焦鏡頭架(移動體)5上作用的扭矩就 可得到約2倍。
權利要求
1.一種直線驅動裝置，包括振動部件與振動部件上固定的驅動軸，振動部件的振動帶 動驅動軸沿著軸線方向進行振動，與驅動軸有接合關係的移動體，也沿著驅動軸軸線方向 進行微動，其特徵在於，振動部件是由通電後伸縮的壓電陶瓷與具有彈性金屬板的振動器 組成，振動器是重疊固定在壓電陶瓷的基板表面上，驅動軸是由接合移動體的本體和與振 動器固定的基端部組成，基端部的基端面是接著固定振動器，基端面的面積要比本體的橫 截面面積小。
2.如權利要求1所述的直線驅動裝置，其特徵在於，驅動軸用接著劑固定在振動器上， 驅動軸的基端部與振動器之間的間隙用接著劑來填充。
3.如權利要求1所述的直線驅動裝置，其特徵在於，移動體也就是保持鏡頭用的鏡頭 支持體，由振動部件的振動來帶動沿著鏡頭的光軸方向進行移動。
4.如權利要求1所述的直線驅動裝置，其特徵在於，是裝入手機內並附帶有光學變焦 自動調焦照相機的鏡頭的直線驅動裝置。
5.如權利要求1所述的直線驅動裝置，其特徵在於，基端部是直徑逐步變小的去頭錐 形物體。
全文摘要
本發明提供一種提供直線驅動裝置，其不改變驅動電力的大小及壓電陶瓷的特性，而是可用指定的驅動扭拒並追求裝置的小型化的。其中振動部件17的振動帶動驅動軸21沿著軸線方向進行振動，並因與驅動軸21的接合關係的移動體3，也沿著驅動軸軸線方向進行微動的直線驅動裝置，其中，振動部件21，由通電後伸縮的壓電陶瓷與具有彈性金屬板的振動器組成，振動器是重疊固定在壓電陶瓷的基板表面上，驅動軸是由移動體微動的本體與振動器固定的基端部組成，基端部的基端面是接著固定振動器用，基端面的面積要比本體的面積小。
文檔編號G02B7/09GK102062927SQ20101053786
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月27日 優先權日2009年10月29日
發明者多田存一, 白木學 申請人:思考電機(上海)有限公司