JP2011221566A - Driving mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スチルカメラやビデオカメラなどの光学装置に用いられる駆動機構、特に複数のギアを用いて駆動源の動力を被駆動物体に伝達する駆動機構に関する。 The present invention relates to a drive mechanism used in an optical apparatus such as a still camera or a video camera, and more particularly to a drive mechanism that transmits power of a drive source to a driven object using a plurality of gears.
スチルカメラやビデオカメラは、レンズ駆動機構やフィルム給送機構,テープ給送機構などの各種駆動機構を有している。この種の駆動機構は、駆動源としてのモータを有し、モータの動力を複数のギアから成る減速ギア列を介して被駆動物体(レンズ,フィルム,ビデオテープ等)に伝達するのが一般的である。 Still cameras and video cameras have various driving mechanisms such as a lens driving mechanism, a film feeding mechanism, and a tape feeding mechanism. This type of drive mechanism has a motor as a drive source, and generally transmits the power of the motor to a driven object (lens, film, video tape, etc.) via a reduction gear train composed of a plurality of gears. It is.
そのため、駆動機構作動時にはモータの駆動音を始めとして、ギアの噛合部や軸の回転支持部などからも音を発し、これが時として耳障りに感じることがある。その中でも特に問題となるのは、ギアの噛合部から発する音、具体的にはギアの歯面同士が衝突して発する打撃音や歯面同士が擦れて発する摺動音である。この種の音は、静寂な環境においては通常以上に大きな音として聞こえるため、静粛性が要求される場でカメラ等を使用する際に撮影者のみならず周囲の人々にも少なからず影響を与える。
本発明の目的は、ギアの噛合部から発生する音の低減を図った光学装置の駆動機構を提供することにある。
For this reason, when the drive mechanism is activated, not only the driving sound of the motor but also the gear meshing part and the shaft rotation support part are emitted, which sometimes feels annoying. Among them, a problem that is particularly problematic is a sound emitted from the meshing portion of the gear, specifically, a striking sound generated when the gear tooth surfaces collide with each other and a sliding sound generated by rubbing the tooth surfaces. This kind of sound can be heard as a louder sound than usual in a quiet environment, so when using a camera etc. in a place where quietness is required, it affects not only the photographer but also the surrounding people. .
An object of the present invention is to provide a drive mechanism for an optical device that reduces noise generated from a gear meshing portion.
本発明は、複数のギアを用いて駆動源の動力を被駆動物体に伝達する光学装置の駆動機構に適用される。そして、複数のギアはポリエステル系,ポリアミド系,ポリアセタール系の少なくとも1つを材料とし、10kgf/mm2以上かつ100kgf/mm2以下の曲げ弾性率を有する第1ギアと、第1ギアと噛み合い50kgf/mm2以上かつ1000kgf/mm2以下の曲げ弾性率を有する第2ギアとを含むよう構成し、これにより上記問題点を解決する。
請求項2の発明は、第2ギアが50kgf/mm2以上かつ700kgf/mm2以下の曲げ弾性率を有するギアであることを特徴とするものである。
請求項3の発明は、第2ギアが50kgf/mm2以上かつ300kgf/mm2以下の曲げ弾性率を有するギアであることを特徴とするものである。
請求項4の発明は、第1ギアおよび第2ギアのいずれか一方が、複数のギアのうち最高速で回転するギアであることを特徴とするものである。
請求項5の発明は、第1および第2ギアのうち高速で回転するギアの方が他方のギアと比べて曲げ弾性率が高いことを特徴とするものである。
請求項6の発明は、第1ギアおよび前記第2ギアの少なくともいずれか一方が、40以上かつ60以下のデュロメータ硬さ(タイプD)を有するギアであることを特徴とするものである。
請求項7の発明は、第1ギアが、40以上かつ55以下のデュロメータ硬さ(タイプD)を有するギアであり、第2ギアが、45以上かつ60以下のデュロメータ硬さ(タイプD)を有するギアであることを特徴とするものである。
The present invention is applied to a drive mechanism of an optical device that uses a plurality of gears to transmit the power of a drive source to a driven object. The plurality of gears are made of at least one of polyester, polyamide, and polyacetal, and the first gear has a bending elastic modulus of 10 kgf / mm 2 or more and 100 kgf / mm 2 or less, and meshes with the
The invention of
The invention of
The invention of
The invention according to
The invention of claim 6 is characterized in that at least one of the first gear and the second gear is a gear having a durometer hardness (type D) of 40 or more and 60 or less.
The invention of claim 7 is a gear in which the first gear has a durometer hardness (type D) of 40 or more and 55 or less, and the second gear has a durometer hardness (type D) of 45 or more and 60 or less. It is the gear which has.
本発明によれば、複数のギアを用いて駆動源の動力を被駆動物体に伝達する光学装置の駆動機構において、複数のギアをポリエステル系,ポリアミド系,ポリアセタール系の少なくとも1つで構成するとともに、いずれかのギアとして曲げ弾性率10kgf/mm2以上か
つ100kgf/mm2以下のものを用い、これと噛み合う他のギアとして曲げ弾性率50kgf/m
m2以上かつ1000kgf/mm2以下のものを用いたので、ギアの耐久性を犠牲にすることな
くギアの噛合部から発生する音の低減が図れる。特に上記両ギアのいずれか一方を最高速ギアとすれば、音低減効果が最も高い。
上記両ギアのうち高速で回転するギアの曲げ弾性率を他方のギアより高くすれば、更なる耐久性の向上が図れる。少なくともいずれか一方のギアを、40以上かつ60以下のデュロメータ硬さ(タイプD)を有するギアとすることによっても高い音低減効果が得られる。
According to the present invention, in the drive mechanism of the optical device that transmits the power of the drive source to the driven object using a plurality of gears, the plurality of gears are made of at least one of a polyester system, a polyamide system, and a polyacetal system. One of the gears has a flexural modulus of 10 kgf / mm 2 or more and 100 kgf / mm 2 or less, and the other gear meshing with this has a flexural modulus of 50 kgf /
Since m 2 or more and 1000 kgf / mm 2 or less are used, the noise generated from the meshing portion of the gear can be reduced without sacrificing the durability of the gear. In particular, if either one of the two gears is the fastest gear, the sound reduction effect is the highest.
If the bending elastic modulus of the gear rotating at a high speed is higher than that of the other gear, the durability can be further improved. Even if at least one of the gears is a gear having a durometer hardness (type D) of 40 or more and 60 or less, a high sound reduction effect can be obtained.
−第1実施形態−
図1〜図4により本発明を一眼レフカメラのレンズ駆動機構に適用した場合の第1実施形態を説明する。
図1はカメラのレンズ駆動機構(フォーカシング機構)を示す概略図である。カメラ本体10に設けられたAF用モータ11の回転は、複数の樹脂製ギア12〜15から成る減速ギア列を介して撮影レンズ20側に伝達される。ギア12はモータ11の出力軸に取り付けられ、そのギア12が次段のギア13に噛み合い、モータ11の回転は、これらのギア12,13および後段のギア14,15を介して減速され、ギア15と一体の軸16を回転させる。軸16はカップリングを介して撮影レンズ側の軸21に連結され、軸21と一体のギア22がギア23に噛み合っている。軸16の回転は、軸21およびギア22を介してギア23を回転させ、これに伴って撮影レンズ20のフォーカシング光学系Lが光軸方向(矢印方向)に移動し、焦点調節が行われる。
モータ11の出力軸に取り付けられたギア12は、ギア12〜15,22,23の中で最も高速で回転するギア(以下、最高速ギアと呼ぶ)であり、その回転速度は約15000rpmである。最高速ギア12は、最高速であるが故に次段のギア13との噛合部分において駆動機構中最も大きな音を発し、その音を低減することが駆動機構全体の音低減に最も効果的である。そこで本発明者らは、最高速ギア12およびこれと噛み合うギア13の2つのギア(いずれか一方が第1ギア、他方が第2ギア)に着目し、両ギア12,13として、種々の材料を種々の曲げ弾性率に成形したギアを用い、音低減および耐久性に関する実験を行った。実験方法は、図2,図3に示すようにカメラ100を防音室に設置し、撮影レンズ20の光軸に対して約45度の角度で、かつカメラ本体前面から20cmの位置にマイク41を置き、駆動機構作動時の音を騒音計42で測定するものである。なお、ギア12,13以外のギアは従来から用いられている材料で構成したギアを用いた。
-First embodiment-
A first embodiment in which the present invention is applied to a lens driving mechanism of a single-lens reflex camera will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic view showing a lens driving mechanism (focusing mechanism) of a camera. The rotation of the AF motor 11 provided in the
The
図4の表に実験結果を示す。ここで、比較例としては、ギア12に曲げ弾性率1000kgf/mm2のPBT(Polybutylene Terephthalate)を用い、ギア13に曲げ弾性率500kgf/mm2程度のポリアセタール系材料を用いた。これは従来一般的に用いられている組み合わせである。表中の「音低減量」は、この比較例に対してA特性音圧レベルで何dBの音低減が図れたかを示している(以降、dBは全てA特性音圧レベルを表す)。表から、まず両ギア12,13のうちいずれかの曲げ弾性率が1200kgf/mm2以上になると音低減
効果が全く得られないことが分かる。
The table of FIG. 4 shows the experimental results. Here, as a comparative example, using a
また、一方のギアの曲げ弾性率が1000kgf/mm2の場合には、他方のギアの曲げ弾性
率が10〜100kgf/mm2のときに比較例と比べて若干の音低減効果が得られるが、その
数値は1〜3dB程度とさほど高くはない。さらに一方のギアの曲げ弾性率が700kgf/mm2の場合には、同じく他方のギアの曲げ弾性率が10〜100kgf/mm2のときに音低減効果が得られ、その数値は2〜4dB程度と先の場合と比べて高くなっている。さらに一方のギアの曲げ弾性率が300kgf/mm2の場合には、他方のギアの曲げ弾性率が10〜50kgf/mm2のときの音低減効果が3〜5dBと更に高くなる。そして、双方のギアの曲げ弾性率を低下させるにしたがって音低減効果は増加する。
Further, when the flexural modulus of one gear of 1000 kgf / mm 2 is the flexural modulus of the other gear is a slight sound reduction effect as compared with the comparative example when the 10~100kgf / mm 2 is obtained The numerical value is not so high as about 1 to 3 dB. Further, when the bending elastic modulus of one gear is 700 kgf / mm 2 , the sound reduction effect is obtained when the bending elastic modulus of the other gear is 10 to 100 kgf / mm 2 , and the value is about 2 to 4 dB. And higher than the previous case. Furthermore, when the flexural modulus of the one gear is 300 kgf / mm 2 is flexural modulus of the other gear sound reducing effect when the 10~50kgf / mm 2 is even higher and 3 to 5 dB. And the sound reduction effect increases as the flexural modulus of both gears decreases.
ここで、ギアの噛合部にて発生する音は、ギアの歯面同士が衝突して発する打撃音と歯面同士が擦れて発生する摺動音とがあるが、曲げ弾性率の低下はそのうちの打撃音の低減に寄与していると考えられる。すなわち、両ギアのうち少なくとも一方を曲げ弾性率の小さな材料で構成することにより、歯面衝突時の衝撃が吸収され、音の発生が抑制される。
本発明者らは、種々の材料を検討した結果、特にポリエステル系,ポリアミド系,ポリアセタール系材料は、曲げ弾性を低く成形してもギアとして成形精度が良好であり、音低減の効果が高いことを見出した。通常、曲げ弾性率の低い材料は、JIS6級〜7級が限界とされるが、ポリエステル系,ポリアミド系,ポリアセタール系材料ではJIS3級〜4級の曲げ弾性が得られた。また、ポリウレタン系材料も曲げ弾性を低く成形できるが、良好な成形精度が得られず音低減効果が低いことも判った。
Here, the sound generated at the meshing portion of the gear includes a striking sound generated when the gear tooth surfaces collide with each other and a sliding sound generated when the tooth surfaces are rubbed with each other. It is thought that it contributes to the reduction of the hitting sound. That is, by constituting at least one of the two gears with a material having a small bending elastic modulus, the impact at the time of the tooth surface collision is absorbed, and the generation of sound is suppressed.
As a result of studying various materials, the present inventors have found that polyester-based, polyamide-based, and polyacetal-based materials have good molding accuracy as a gear even when molded with low bending elasticity, and have a high sound reduction effect. I found. Normally, materials with low flexural modulus are limited to JIS grades 6 to 7, but polyester, polyamide, and polyacetal materials have
また今回の実験では、複数の被験者に音を聞かせて感覚的評価(聴き心地の評価)をも行った。その結果、表から分かるように、音の低減量が高いほど音の質も変化していることが分かる。「良好」とあるのは、8割以上の被験者が比較例と比べて明らかに良い音になったと評価したことを示している。 Also, in this experiment, several subjects were asked to listen to the sound, and sensory evaluation (evaluation of listening comfort) was also performed. As a result, as can be seen from the table, it can be seen that the sound quality changes as the sound reduction amount increases. “Good” indicates that 80% or more of the subjects evaluated that the sound was clearly better than that of the comparative example.
このようにギアの曲げ弾性率の低下に従って音低減効果が増すことが判明したが、強度は曲げ弾性率が低下するほど低下するため、製品としての耐久性が問題となってくる。表における駆動耐久性能は1万回以上駆動した場合の異常の有無を表し、今回の実験では双方のギア12,13の曲げ弾性率がいずれも10kgf/mm2の場合に異常が見られ、耐久性
および成形品の部品精度が製品規格を満足しないことが分かった。また表には記載されていないが、一方のギアの曲げ弾性率が5kgf/mm2以下になると、他方のギアの曲げ弾性率
に拘わらず耐久性に問題があることも判明した。しかし、一方のギアの曲げ弾性率が10kgf/mm2であっても他のギアの曲げ弾性率が50kgf/mm2以上であれば、耐久性に異常は認められなかった。また、ギア12,13のうち高速側のギア12に曲げ弾性率の高い材料を用いた方が耐久性が向上する傾向が見られた。
As described above, it has been found that the sound reduction effect increases as the bending elastic modulus of the gear decreases. However, since the strength decreases as the bending elastic modulus decreases, durability as a product becomes a problem. The driving durability performance in the table indicates the presence or absence of abnormalities when driven 10,000 times or more. In this experiment, abnormalities were observed when the bending elastic moduli of both
以上から、音低減と耐久性の双方を考慮すると、ギア12,13のうちいずれか一方のギアの曲げ弾性率を10kgf/mm2以上かつ100kgf/mm2以下とし、それと噛み合う他方のギアの曲げ弾性率50kgf/mm2以上かつ1000kgf/mm2以下とすればよいことが分かる。そして、これに加えて高速で回転するギア12の曲げ弾性率をギア13よりも高くすることで更なる耐久性の向上が図れる。
From the above, considering both sound reduction and durability, the bending elastic modulus of one of the
一例として、ギア12に曲げ弾性率300kgf/mm2のポリアセタール(POM)系材料
を用い、ギア13に曲げ弾性率50kgf/mm2のポリエステル系材料を用いた場合、上記比
較例のものと比べて総合音圧で5dBもの音低減が図れた。また、ギア12は上述と同様に曲げ弾性率300kgf/mm2のポリアセタール(POM)系材料を用い、ギア13に曲げ
弾性率20kgf/mm2のポリアミド系材料を用いた場合も、比較例のものと比べて総合音圧
で5dBもの音低減が図れた。さらに表には総合音圧でのデータのみ示したが、最も耳障りとなる1KHz以上の高周波帯域に限って実験を行った結果、いずれの場合も10dB以上もの音低減が図れた。さらに感覚的評価においては、8割以上の被験者が比較例と比べて良い音になったと評価した。これは高周波帯域の音低減に起因するものと考えられる
。しかも耐久性についてはカメラの作動規格を十分にクリアするものであった。
As an example, using a polyacetal (POM) material modulus of
他の例として、ギア12はポリアセタール系材料のままで曲げ弾性率を50kgf/mm2と
し、ギア13をポリエステル系材料に代えて、曲げ弾性率10kgf/mm2のポリアミド系材
料を用いた場合、総合音圧で更に1dB、つまり比較例のものと比べて6dBの音低減が図れた。また1KHz以上の高周波帯域では上述と同様に10dB以上もの音低減が図れた。
As another example, when the
ところで、ギアの噛合部における音低減の度合いは材料そのものの違いによっても多少の差異が見られる。上述したポリアセタール系,ポリエステル系は音低減効果の高い材料であるが、特にポリアセタール系材料は、潤滑性が高いため歯面同士の摺動音および軸の回転支持部における摺動音の低減に寄与していると考えられる。したがって、ギアを曲げ弾性率の低いポリアセタール系材料で構成することにより、打撃音および摺動音の双方の低減が図れる。またポリエステル系材料およびポリアミド系材料は、特に打撃音の低減に寄与していると考えられるため、潤滑性の高いポリエステル系材料,ポリアミド系材料を用いることにより、やはり打撃音および摺動音の低減が図れる。 By the way, the degree of sound reduction at the meshing portion of the gear is slightly different depending on the material itself. The polyacetal and polyester materials mentioned above are materials with a high sound reduction effect, but especially polyacetal materials have high lubricity and contribute to the reduction of sliding noise between tooth surfaces and sliding noise at the shaft rotation support. it seems to do. Therefore, by configuring the gear with a polyacetal-based material having a low flexural modulus, both the striking sound and the sliding sound can be reduced. In addition, polyester materials and polyamide materials are thought to contribute particularly to the reduction of impact sound. By using highly lubricated polyester and polyamide materials, it is possible to reduce impact noise and sliding noise. Can be planned.
−第2実施形態−
以上では曲げ弾性率に着目したが、これに加えて材料の硬さにも着目した第2実施形態を説明する。
一般にギアは成形時の条件によって硬さが変わることがあり、その硬さの許容範囲が狭くなると歩留まりの低下が余儀なくされる。そこで本発明者らは、上記曲げ弾性率の実験において良好な結果が得られた曲げ弾性率10kgf/mm2の最高速ギア12に対し、その成
形温度や成形圧力等の成形条件を変えて種々の硬さのギアを作成し、各ギアに対して音低減量を測定した。
-Second Embodiment-
The second embodiment focuses on the bending elastic modulus, but also focuses on the hardness of the material in addition to this.
Generally, the hardness of a gear may vary depending on the molding conditions. If the allowable range of the hardness is narrowed, the yield is inevitably lowered. Therefore, the present inventors changed various molding conditions such as molding temperature and molding pressure for the
図5に実験結果を示す。ギアの硬さはデュロメータ硬さ(タイプD:JIS K 6253)である。この表から、曲げ弾性率が10kgf/mm2程度であれば、硬さに拘わらず同程度の音低
減効果が得られることがわかる。ただし、デュロメータ硬さが40未満のギアは耐久性に問題があった。なお、成形条件を変化させてもデュロメータ硬さ55を超えるギアの作成は不可能であった。
以上から、曲げ弾性率が10kgf/mm2のギア12については、音低減および耐久性を考
慮すると、デュロメータ硬さの許容範囲は40以上かつ55以下となる。
FIG. 5 shows the experimental results. The gear hardness is durometer hardness (type D: JIS K 6253). From this table, it can be seen that if the flexural modulus is about 10 kgf / mm 2 , the same sound reduction effect can be obtained regardless of the hardness. However, a gear having a durometer hardness of less than 40 has a problem with durability. Note that it was impossible to create a gear having a durometer hardness of 55 or more even if the molding conditions were changed.
From the above, regarding the
次に本発明者らは、同様に良好な結果が得られた曲げ弾性率700kgf/mm2のギア13
に対しても種々の硬さで音低減量を測定し、図6のような実験結果を得た。
表からわかるように、曲げ弾性率が700kgf/mm2程度のものでは、デュロメータ硬さ
の低減に従って音低減効果が高くなる傾向を示している。なお、成形条件を変化させてもデュロメータ硬さ45未満のギアの作成は不可能であった。
以上から、曲げ弾性率700kgf/mm2のギア13については、デュロメータ硬さ45以
上かつ60以下のものを用いれば比較的高い音低減効果が得られることがわかった。
Next, the present inventors similarly obtained a
Also, the sound reduction amount was measured with various hardnesses, and experimental results as shown in FIG. 6 were obtained.
As can be seen from the table, when the flexural modulus is about 700 kgf / mm 2 , the sound reduction effect tends to increase as the durometer hardness decreases. Note that it was impossible to create a gear having a durometer hardness of less than 45 even when the molding conditions were changed.
From the above, it has been found that the
なお以上では、最高速ギアおよびこれに噛み合うギアにのみ着目したが、ギア列を構成する他のギアとして曲げ弾性率10kgf/mm2以上かつ100kgf/mm2以下のものを用い、このギアと噛み合うギアとして曲げ弾性率50kgf/mm2以上かつ1000kgf/mm2以下のものを用いても音低減効果が期待できる。またAF駆動用の駆動機構について説明したが、ズーム駆動用やフィルム給送用の駆動機構にも本願発明を適用できる。さらに一眼レフカメラに限定されず、レンズシャッタカメラやデジタルスチルカメラ、あるいはビデオカメラの各種駆動機構でもよい。ビデオカメラの場合には、上記AFやズームの駆動機構に加えて、ビデオテープ給送用の駆動機構にも適用できる。
In the above, attention is paid only to the highest speed gear and the gear meshing therewith, but other gears constituting the gear train are used with a flexural modulus of 10 kgf / mm 2 or more and 100 kgf / mm 2 or less and meshed with this gear. flexural modulus as
10 カメラ本体
11 AF駆動モータ
12 最高速ギア
13〜15,22,23 ギア
20 撮影レンズ
L フォーカシング光学系
DESCRIPTION OF
Claims (7)
The first gear is a gear having a durometer hardness (type D) of 40 or more and 55 or less, and the second gear is a gear having a durometer hardness (type D) of 45 or more and 60 or less. The drive mechanism for an optical device according to claim 6.
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