JP2020003630A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動源が安定した負荷の下でリードスクリューを回転制御することができる駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置１が、移動対象たるレンズ２を保持するホルダ１１と、回転制御されるリードスクリュー１２と、リードスクリュー１２に螺合するナット１５と、リードスクリュー１２に沿ってホルダ１１を移動自在にガイドするガイド部材１６と、一端側がホルダ１１に保持され、他端側でナット１５をホルダ１１の一部に押し当てるように付勢する付勢バネ１７と、を備えることを特徴としている。【選択図】図１

Description

本発明は、移動対象を移動させる駆動装置に関する。

従来、例えば光学系におけるレンズを光軸に沿って移動させる等というように、何らかの移動対象を移動させる駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の駆動装置は、移動対象としてのレンズをホルダに保持させて、そのホルダを、光軸に沿って移動させるように構成されている。

上記の駆動装置には、光軸に沿って延在して回転制御されるリードスクリューに螺合するナットが設けられており、上記のホルダは、光軸に沿った移動方向の前方側へとバネ付勢されて上記のナットに押し付けられている。リードスクリューが回転してナットが前進するとバネ付勢によってホルダがナットと一緒に前進し、リードスクリューが逆転してナットが後進するとバネ付勢に反してホルダはナットに押されて後進する。このような機構により、ホルダに保持された移動対象のレンズを光軸に沿って前後に移動させることができる。

特開２００９−１９２９６５号公報

ここで、上記の駆動装置では、ホルダを介してナットもバネ付勢されることとなるので、このバネ付勢の付勢力は、リードスクリューを回転制御する駆動源にとって負荷となる。このとき、バネ付勢に用いるバネがホルダの移動によって伸び縮みすることから、その付勢力がホルダの位置に応じて変化することで不安定となり、その結果、駆動源が受ける負荷も不安定なものとなる。精密な位置制御を行うために、このような駆動装置では、駆動源としてステッピングモータが用いられることが多い。このとき、上記のような負荷の不安定さは、一時的に負荷が大きくなり過ぎてステッピングモータが脱調する等といった事態を招く恐れがあることから望ましいものではない。

したがって、本発明の課題は、駆動源が安定した負荷の下でリードスクリューを回転制御することができる駆動装置を提供すること等が一例として挙げられる。

前述した課題を解決し目的を達成するために、本発明の駆動装置は、移動対象を保持するホルダと、回転制御されるリードスクリューと、前記リードスクリューに螺合するナットと、前記リードスクリューに沿って前記ホルダを移動自在にガイドするガイド部材と、一端側が前記ホルダに保持され、他端側で前記ナットを前記ホルダの一部に押し当てるように付勢する付勢バネと、を備えることを特徴とする

本発明の一実施例に係る駆動装置を示す斜視図である。 図１に示されている駆動装置を、図中のＶ１１方向から見た側面図である。 図１に示されている駆動装置の分解斜視図である。 図１〜図３に示されている付勢バネの構造を示す模式図である。 図１〜図３に示されているナットにおいてホルダに押しつけられる部分の形状を示す図である。 図１〜図３に示されているナットと、ホルダのナット連結部との連結状態を示す拡大図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態に係る駆動装置は、ホルダと、リードスクリューと、ナットと、ガイド部材と、付勢バネと、を備える。ホルダは、移動対象を保持するものである。リードスクリューは、回転制御されるものであり、ナットは、リードスクリューに螺合するものであり、ガイド部材は、リードスクリューに沿ってホルダを移動自在にガイドするものである。そして、付勢バネが、一端側がホルダに保持され、他端側でナットをホルダの一部に押し当てるように付勢するものとなっている。

尚、本明細書にいうリードスクリューとは、回転制御されることで、このリードスクリューに螺合したナットを移動させる所謂送りねじやボールネジを意味する。また、本明細書にいう「沿って」なる文言は、平行な方向だけでなく、平行から若干ずれた方向も含むものとする。

本実施形態の駆動装置では、上記の付勢バネにおける一端側と他端側との相対的な位置関係は、リードスクリューが回転制御されてナットとホルダがどのような位置に移動しようとも不変である。従って、リードスクリューが回転制御されても付勢バネの付勢力は安定したものとなり、この付勢力によってリードスクリューが受ける負荷、つまりはリードスクリューを回転制御するための何らかの駆動源が受ける負荷も安定したものとなる。このように本実施形態の駆動装置によれば、駆動源が安定した負荷の下でリードスクリューを回転制御することができる。

ここで、本実施形態では、付勢バネは、ナットをホルダに押し当てるように付勢することに加えて、次のような付勢を行うものとなっている。即ち、付勢バネは、ナットの内面をリードスクリューの外側面に押し付けるようにナットを付勢するとともに、ナットに対する付勢の反作用でホルダをガイド部材に押し付けるように付勢するものとなっている。

これにより、ナットとリードスクリューとの間のガタが抑えられるとともに、ホルダとガイド部材との間もガタも抑えられることとなるので好適である。

また、本実施形態では、付勢バネは、次のようなトーションバネ部と線形バネ部とを有する組合せバネとなっている。トーションバネ部は、ナットを前記ホルダに押し当てる付勢力を発揮する部位である。線形バネ部は、トーションバネ部のナット側の腕部分に設けられてナットの内面をリードスクリューの外側面に押し付ける付勢力を発揮する部位である。

これにより、上述したガタの抑制が１つの付勢バネによって実現されることとなるので、部品点数を削減して駆動装置の部品コストを抑えることができる。

また、本実施形態では、ガイド部材が、ホルダを貫通してリードスクリューに沿って延在するシャフトとなっている。

このようなシャフトによれば、ホルダを高精度でガイドすることができるので、ホルダが保持した移動対象を高精度で直進移動させることができる。

また、本実施形態の駆動装置は、摺動子、及び所定の摺動方向に摺動子を移動自在に保持して摺動子の摺動方向の位置を検出するセンサ部分、を有する位置センサを備えている。そして、ホルダが、位置センサの摺動子に係合されている。

これにより、例えばリードスクリューの駆動源にステッピングモータを用い、万が一脱調が生じて駆動パルスのカウント数からホルダの位置を検出することができなくなったとしても、上記の位置センサによってホルダの位置を検出することができる。

以下、本発明の実施例について図を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る駆動装置を示す斜視図である。また、図２は、図１に示されている駆動装置を、図中のＶ１１方向から見た側面図であり、図３は、図１に示されている駆動装置の分解斜視図である。

本実施例の駆動装置１は、移動対象としてのレンズ２を光軸２ａに沿って直進移動させるものである。駆動装置１は、ホルダ１１と、リードスクリュー１２と、モータ１３と、フレーム１４と、ナット１５と、ガイド部材１６と、付勢バネ１７と、位置センサ１８と、を備えている。

ホルダ１１は、レンズ２を保持するものであり、本体部１１１と、レンズ保持部１１２と、ナット連結部１１３と、を備えている。本体部１１１は、ガイド部材１６と連結する略板状の部位であり、この本体部１１１から図１〜３における下方へとレンズ保持部１１２が突出し、側方へとナット連結部１１３が突出している。レンズ保持部１１２はレンズ２を保持する部位であり、ナット連結部１１３はナット１５と連結する部位である。

リードスクリュー１２は、ホルダ１１に保持されたレンズ２の光軸２ａに沿うように配置されて回転制御される部材である。

モータ１３は、リードスクリュー１２を回転制御する部材であり、本実施形態ではステッピングモータが採用されている。

フレーム１４は、ホルダ１１に隣接して配置され、モータ１３を保持するとともに、リードスクリュー１２を回転可能に軸支する部材である。また、このフレーム１４は、不図示の装置筐体にネジ１４１で固定されるように構成されている。

ナット１５は、リードスクリュー１２に螺合する部材であり、略矩形ブロック状のナット本体部１５１と、このナット本体部１５１の側面から三方に突出した凸部１５２と、付勢バネ１７の端部が係止するナット側バネ係止部１５３と、を備えている。ナット本体部１５１の略中央を貫いてネジ穴が設けられており、リードスクリュー１２に螺合するようになっている。また、３つの凸部１５２のうち、図中で上方に突出した１つの凸部１５２が、ホルダ１１のナット連結部１１３に設けられた貫通孔１１３ａに嵌め込まれている。また、側方に突出した２つの凸部１５２は、それぞれ、ナット連結部１１３に設けられた段部１１３ｂの内側に位置している。また、ナット側バネ係止部１５３は、上方に突出した凸部１５２の根元から突出した爪状の部位であり、付勢バネ１７の端部が係止する。

ガイド部材１６は、主軸１６１と副軸１６２との２本のシャフトとなっている。主軸１６１は、ホルダ１１の本体部１１１に設けられた貫通孔１１１ａを貫通してリードスクリュー１２に沿って延在する。また、副軸１６２は、ホルダ１１の本体部１１１に設けられたＵ字溝１１１ｂを貫通してリードスクリュー１２に沿って延在する。主軸１６１、副軸１６２、及びリードスクリュー１２は、互いに略平行となるように配置されている。

付勢バネ１７は、一端がホルダ１１の本体部１１１に設けられたホルダ側バネ係止部１１１ｃに保持され、他端がナット１５に設けられたナット側バネ係止部１５３に保持される。そして、付勢バネ１７は、この他端側でナット１５をホルダ１１の一部であるナット連結部１１３に向かって押し当てるように矢印Ｄ１１方向に付勢する。

また、本実施例では、付勢バネ１７は、矢印Ｄ１１方向の付勢に加えて、ナット１５におけるネジ穴の内面をリードスクリュー１２の外側面に押し付けるように、上記の他端側で当該ナット１５を矢印Ｄ１２方向に付勢する。更に、付勢バネ１７は、ナット１５に対する矢印Ｄ１２方向の付勢の反作用で、ホルダ１１を次のように付勢する。即ち、付勢バネ１７は、ホルダ１１の本体部１１１における貫通孔１１１ａの内面をガイド部材１６の主軸１６１の外側面に押し付け、Ｕ字溝１１１ｂ内面を副軸１６２の外側面に押し付けるように、上記の他端側でホルダ１１を矢印Ｄ１３方向に付勢する。

付勢バネ１７は、このような３方向の付勢を行うべく、次のような構造を有している。

図４は、図１〜図３に示されている付勢バネの構造を示す模式図である。

付勢バネ１７は、図４に示されているように、トーションバネ部１７１と線形バネ部１７２とを有する組合せバネとなっている。

トーションバネ部１７１は、ループ部分１７１ａからホルダ側腕部分１７１ｂとナット側腕部分１７１ｃとの２本の腕部分が延出したものである。トーションバネ部１７１は、ナット側腕部分１７１ｃが、矢印Ｄ１４方向に開かれることで矢印Ｄ１１方向の付勢力を発揮し、この付勢力でナット１５をホルダ１１のナット連結部１１３に押し当てる。

線形バネ部１７２は、ナット側腕部分１７１ｃに連続して線形に設けられた部位であり、ナット側腕部分１７１ｃとの境界部で、矢印Ｄ１２方向に折り曲げられて形成されている。線形バネ部１７２は、矢印Ｄ１５方向に曲げ戻されることで矢印Ｄ１２方向の付勢力を発揮し、この付勢力でナット１５のネジ穴の内面をリードスクリュー１２の外側面に押し付ける。そして、この付勢の反作用で、トーションバネ部１７１のホルダ側腕部分１７１ｂに矢印Ｄ１３方向の付勢力が発生し、この付勢力でホルダ１１の貫通孔１１１ａの内面を主軸１６１の外側面に押し付け、Ｕ字溝１１１ｂ内面を副軸１６２の外側面に押し付ける。

以上に説明した付勢バネ１７では、図１及び図３に示されるように、上記のループ部１７１ａに、ホルダ１１の本体部１１１の上面から突出したループ保持突起１１１ｄが嵌入する。そして、ホルダ側腕部分１７１ｂのＬ字状のフック端部１７１ｄがホルダ側バネ係止部１１１ｃに保持され、線形バネ部１７２の端部がナット側バネ係止部１５３に保持される。このとき、トーションバネ部１７１のナット側腕部分１７１ｃが図４に示されている矢印Ｄ１４方向に開かれ、線形バネ部１７２が矢印Ｄ１５方向に曲げ戻された状態で、線形バネ部１７２の端部がナット側バネ係止部１５３に保持される。これにより、矢印Ｄ１１〜Ｄ１３の各方向の付勢力が生じることとなっている。

ここで、上述したように、主軸１６１、副軸１６２、及びリードスクリュー１２は、互いに略平行となるように配置されているが、厳密には、組付け誤差等により平行から若干ずれた位置関係にある。このようなずれは、リードスクリュー１２に沿って直進するナット１５と、主軸１６１及び副軸１６２に沿って直進するホルダ１１と、の間の移動方向のずれに繋がる。本実施例では、ナット１５とホルダ１１とが別体の部品であり、両者を付勢バネ１７の付勢力で一体化しているため、ホルダ１１はナット１５と一緒に直進しつつもナット１５に対して若干は動くことができる。この動きによって、ナット１５とホルダ１１との上述したような移動方向のずれは吸収されることとなる。

そして、本実施例では、上記のようなずれの吸収を助けるために、ナット１５においてホルダ１１に押しつけられる部分の形状が次のような形状となっている。

図５は、図１〜図３に示されているナットにおいてホルダに押しつけられる部分の形状を示す図である。この図５は、ナット１５の形状が見えるようにホルダ１１が除かれた状態で図示されている。

このナット１５では、ナット本体部１５１から突出した３つの凸部１５２のうち、図中で上方に突出した１つの凸部１５２の先端近傍と、ナット本体部１５１における残りの２つの凸部１５２の根本近傍と、のホルダ１１側の面に半球突起１５４が設けられている。ナット１５は、これら３つの半球突起１５４が、ホルダ１１のナット連結部１１３におけるナット１５側の平面に突き当たるようにホルダ１１に押しつけられる。このような３点での押付けにより、上記の移動方向のずれを吸収する際のホルダ１１に対するナット１５の動きをスムーズなものとすることができる。

また、このようなナット１５の動きを妨げないように、ナット１５と、ホルダ１１のナット連結部１１３とが次のように連結されている。

図６は、図１〜図３に示されているナットと、ホルダのナット連結部との連結状態を示す拡大図である。

上述したように、リードスクリュー１２が回転したときのナット１５の回り止めのために、本実施例では、ナット本体部１５１から上方に突出した１つの凸部１５２が、ホルダ１１におけるナット連結部１１３の貫通孔１１３ａに嵌め込まれている。このとき、凸部１５２におけるホルダ１１側は、付勢バネ１７によって上記の半球突起１５４がナット連結部１１３に突き当てられている。他方、凸部１５２における半球突起１５４とは反対側は、貫通孔１１３ａの内縁との間に間隙ｄ１１が開いた状態となっている。このような間隙ｄ１１が開いた状態でナット１５とナット連結部１１３とが連結されているので、上記の移動方向のずれを吸収する際に、ナット１５は、凸部１５２の周辺構造によって妨げられることなくホルダ１１に対して動くことができる。

尚、凸部１５２との間に上記の間隙ｄ１１を開けて、この凸部１５２の、モータ１３とは反対側を横切って延在するブリッジ部１１３ｂは、この駆動装置１が落下した際等におけるナット１５の脱落防止の役割を果たす。

以上に説明した構造により、本実施例の駆動装置１では、モータ１３がリードスクリュー１２を回転制御してナット１５が移動し、付勢バネ１７によってナット１５と一体となったホルダ１１がガイド部材１６に案内されて移動する。そして、このホルダ１１の位置を検出するために、駆動装置１には位置センサ１８が設けられている。

位置センサ１８は、摺動子１８１と、リードスクリュー１２やガイド部材１６の主軸１６１及び副軸１６２に沿った摺動方向Ｄ１６に摺動子１８１を移動自在に保持して当該摺動子１８１の摺動方向Ｄ１６の位置を検出するセンサ部分１８２と、を有している。そして、この位置センサ１８における摺動子１８１が、ホルダ１１の本体部１１１に設けられた貫通孔１１１ａｅに嵌入される。これにより、ホルダ１１が、位置センサ１８の摺動子１８１に係合されている。ホルダ１１が移動すると、ホルダ１１と一緒に摺動子１８１が移動する。この摺動子１８１の位置をセンサ部分１８２が検出することで、ホルダ１１の位置が検出されることとなる。

本実施例の駆動装置１では、上記の付勢バネ１７における一端側と他端側との相対的な位置関係は、リードスクリュー１２が回転制御されてナット１５とホルダ１１がどのような位置に移動しようとも不変である。従って、リードスクリュー１２が回転制御されても付勢バネ１７の付勢力は安定したものとなり、この付勢力によってリードスクリュー１２が受ける負荷、つまりはリードスクリュー１２を回転制御するモータ１３が受ける負荷も安定したものとなる。このように本実施例の駆動装置１によれば、モータ１３が安定した負荷の下でリードスクリュー１２を回転制御することができる。

ここで、本実施例では、付勢バネ１７は、ナット１５をホルダ１１に押し当てるように付勢することに加えて、次のような付勢を行うものとなっている。即ち、付勢バネ１７は、ナット１５の内面をリードスクリュー１２の外側面に押し付けるようにナット１５を付勢するとともに、ナット１５に対する付勢の反作用でホルダ１１をガイド部材１６に押し付けるように付勢するものとなっている。

これにより、ナット１５とリードスクリュー１２との間のガタが抑えられるとともに、ホルダ１１とガイド部材１６との間もガタも抑えられることとなるので好適である。

また、本実施例では、付勢バネ１７は、次のようなトーションバネ部１７１と線形バネ部１７２とを有する組合せバネとなっている。トーションバネ部１７１は、ナット１５をホルダ１１に押し当てる付勢力を発揮する部位である。線形バネ部１７２は、トーションバネ部１７１のナット１５側の腕部分に設けられてナット１５の内面をリードスクリュー１２の外側面に押し付ける付勢力を発揮する部位である。

これにより、上述したガタの抑制が１つの付勢バネ１７によって実現されることとなるので、部品点数を削減して駆動装置１の部品コストを抑えることができる。

また、本実施例では、ガイド部材１６が、ホルダ１１を貫通してリードスクリュー１２に沿って延在する主軸１６１及び副軸１６２の２本のシャフトとなっている。

これらのシャフトによれば、ホルダ１１を高精度でガイドすることができるので、ホルダ１１が保持したレンズ２を高精度で直進移動させることができる。

また、本実施例の駆動装置１は、摺動子１８１、及び所定の摺動方向Ｄ１６に摺動子１８１を移動自在に保持して摺動子１８１の摺動方向Ｄ１６の位置を検出するセンサ部分１８２、を有する位置センサ１８を備えている。そして、ホルダ１１が、位置センサ１８の摺動子１８１に係合されている。

これにより、ステッピングモータであるモータ１３に万が一脱調が生じて駆動パルスのカウント数からホルダ１１の位置を検出することができなくなったとしても、上記の位置センサ１８によってホルダ１１の位置を検出することができる。

尚、本発明は、以上に説明した実施例に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

例えば、上述した実施例では、本発明にいう駆動装置の一例としてレンズ２を保持して移動させる駆動装置１が例示されている。しかしながら、本発明にいう駆動装置はこれに限るものではなく、移動対象については任意に選定し得る。

また、上述した実施例では、本発明にいうガイド部材の一例として主軸１６１及び副軸１６２の２本のシャフトからなるガイド部材１６が例示されている。しかしながら、本発明にいうガイド部材はこれに限るものではない。本発明にいうガイド部材は、１本のシャフトを主軸として設け、副軸の替りにホルダの端縁が嵌入されるガイド溝を設けたもの等であってもよい。あるいは、本発明にいうガイド部材は、１本のシャフトや１本のガイド溝のみからなるものであってもよい。本発明にいうガイド部材は、リードスクリューに沿ってホルダを移動自在にガイドするものであれば、その具体的な態様を問うものではない。

また、上述した実施例では、本発明にいう付勢バネの一例として、トーションバネ部１７１と線形バネ部１７２とを有する付勢バネ１７が例示されている。しかしながら、本発明にいう付勢バネはこれに限るものではない。本発明にいう付勢バネは、一端側がホルダに保持され、他端側でナットをホルダの一部に押し当てるように付勢するものであれば、板バネやコイルバネ等であってもよく、その具体的な態様を問うものではない。

１ 駆動装置
２ レンズ
２ａ 光軸
１１ ホルダ
１２ リードスクリュー
１３ モータ
１４ フレーム
１５ ナット
１６ ガイド部材
１７ 付勢バネ
１８ 位置センサ
１１１ 本体部
１１１ａ，１１１ｅ，１１３ａ 貫通孔
１１１ｂ Ｕ字溝
１１１ｃ ホルダ側バネ係止部
１１１ｄ ループ保持突起
１１２ レンズ保持部
１１３ ナット連結部
１１３ｂ 段部
１４１ ネジ
１５１ ナット本体部
１５２ 凸部
１５３ ナット側バネ係止部
１５４ 半球突起
１６１ 主軸
１６２ 副軸
１７１ トーションバネ部
１７１ａ ループ部分
１７１ｂ ホルダ側腕部分
１７１ｃ ナット側腕部分
１７１ｄ フック端部
１７２ 線形バネ部
Ｄ１６ 摺動方向
ｄ１１ 間隙

Claims (5)

1. 移動対象を保持するホルダと、
   回転制御されるリードスクリューと、
   前記リードスクリューに螺合するナットと、
   前記リードスクリューに沿って前記ホルダを移動自在にガイドするガイド部材と、
   一端側が前記ホルダに保持され、他端側で前記ナットを前記ホルダの一部に押し当てるように付勢する付勢バネと、
   を備えることを特徴とする駆動装置。
2. 前記付勢バネは、前記ナットを前記ホルダに押し当てるように付勢することに加えて、前記ナットの内面を前記リードスクリューの外側面に押し付けるように当該ナットを付勢するとともに、当該ナットに対する付勢の反作用で前記ホルダを前記ガイド部材に押し付けるように付勢することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記付勢バネは、前記ナットを前記ホルダに押し当てる付勢力を発揮するトーションバネ部と、当該トーションバネ部の前記ナット側の腕部分に設けられて当該ナットの内面を前記リードスクリューの外側面に押し付ける付勢力を発揮する線形バネ部と、を有する組合せバネであることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記ガイド部材が、前記ホルダを貫通して前記リードスクリューに沿って延在するシャフトであることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の駆動装置。
5. 摺動子、及び所定の摺動方向に前記摺動子を移動自在に保持して当該摺動子の前記摺動方向の位置を検出するセンサ部分、を有する位置センサを備え、
   前記ホルダが、前記位置センサの前記摺動子に係合されていることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか一項に記載の駆動装置。

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