JP2020195074A - 方向切替装置及びアンテナ装置 - Google Patents

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孝司 澤登
Koji Sawanobori
孝司 澤登
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Abstract

【課題】アンテナ等の向きのずれを迅速に補正する方向切替装置を提供する。【解決手段】方向切替装置は、ベースと、前記ベースに傾動可能に支持される第1可動部と、前記第1可動部が傾動する方向と略直交する方向に傾動可能に、前記第1可動部に支持される第2可動部と、前記第1可動部の傾きを変化させる第1ボイスコイルモータと、前記第2可動部の傾きを変化させる第2ボイスコイルモータと、を備え、前記第1ボイスコイルモータは、前記ベース及び前記第1可動部の一方に固定される第1コイルと、前記ベース及び前記第1可動部の他方に固定される第1永久磁石と、を含み、前記第2ボイスコイルモータは、前記第1可動部及び前記第2可動部の一方に固定される第2コイルと、前記第1可動部及び前記第2可動部の他方に固定される第2永久磁石と、を含む。【選択図】図1

Description

本発明の一態様は、アンテナなどの向きを切り替える方向切替装置に関する。
ギヤ及びモータを用いた回転機構により水平方向及び上下方向に回転可能に構成されたアンテナ方調台がある。このようなアンテナ方調台は、たとえば特許文献1などに開示されている。
特開2010−278807号公報
たとえば、第5世代移動通信システム(5G)における通信では、高い周波数を有する電波が用いられることがある。このような電波は、直進性が高いため、風などによってアンテナの向きが少しずれると、通信が切断されることがある。このようなずれを迅速に補正するために、追従性が高く、反応速度が大きいアンテナが求められる。しかしながら、特許文献1に記載のアンテナ方調台では、ギヤ及びモータを用いるため、アンテナの追従性及び反応速度が十分でないという課題があった。
本発明は、上記の課題などを解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。
本発明の一の手段は、
ベース(10)と、
前記ベースに傾動可能に支持される第1可動部(30)と、
前記第1可動部が傾動する方向と略直交する方向に傾動可能に、前記第1可動部に支持される第2可動部(60)と、
前記第1可動部の傾きを変化させる第1ボイスコイルモータと、
前記第2可動部の傾きを変化させる第2ボイスコイルモータと、を備え、
前記第1ボイスコイルモータは、
前記ベース及び前記第1可動部の一方に固定される第1コイル(12a、12b)と、
前記ベース及び前記第1可動部の他方に固定される第1永久磁石(32a、32b)と、を含み、
前記第2ボイスコイルモータは、
前記第1可動部及び前記第2可動部の一方に固定される第2コイル(49a、49b)と、
前記第1可動部及び前記第2可動部の他方に固定される第2永久磁石(62a、62b)と、を含む、
方向切替装置である。
上記構成の方向切替装置によれば、たとえば、第2可動部にアンテナまたは反射板(以下、アンテナ等と称することがある。)が配置された場合において、第2可動部が傾動する方向にアンテナ等の向きがずれたときに、応答速度の速い第2ボイスコイルモータによってアンテナ等の向きのずれを短時間で戻すことができる。また、第1可動部が傾動する方向にアンテナ等の向きがずれたときにも、応答速度の速い第1ボイスコイルモータによってアンテナ等の向きのずれを短時間で戻すことができる。つまり、アンテナ等の向きのずれを迅速に補正することができるので、通信が切断されることを抑制することができる。
上記方向切替装置において、好ましくは、
前記第1可動部の回転軸(A1)と前記第2可動部の回転軸(A2)とが、略同一平面に含まれる。
上記構成の方向切替装置によれば、第2可動部の回転に用いるベアリング及びシャフトなどの重量物を第1可動部の回転軸について略対称に配置することができるので、重心を第1可動部の回転軸に近づけることができる。これにより、第1可動部の回転軸についての慣性モーメントを小さくすることができるので、第2可動部の向きを変化させやすくすることができる。
上記方向切替装置において、好ましくは、
前記ベースは、
前記第1可動部が前記ベースを基準として所定の角度(θ1)傾いたときに前記第1可動部と当接して前記第1可動部の傾きを規制する第1当接部(11m2、11m3)を含む。
上記構成の方向切替装置によれば、第1可動部が過剰に傾き、たとえば第2可動部またはアンテナ等の第1可動部とともに傾動する部分が、他の物体と接触することを防ぐことができる。これにより、第2可動部またはアンテナ等の破損または故障を抑制することができる。
上記方向切替装置において、好ましくは、
前記第1可動部は、
前記第2可動部が前記第1可動部を基準として所定の角度(θ2)傾いたときに前記第2可動部と当接して前記第2可動部の傾きを規制する第2当接部(31m2、31m3)を含む。
上記構成の方向切替装置によれば、第2可動部が過剰に傾き、たとえばアンテナ等の第2可動部とともに傾動する部分が、他の物体と接触することを防ぐことができる。これにより、アンテナ等の破損または故障を抑制することができる。
上記方向切替装置において、好ましくは、
前記第1可動部の位置を検出する第1センサをさらに備える。
上記構成の方向切替装置によれば、第1センサの検出結果に基づき、第1可動部の傾きの所望の傾きからのずれ量を取得することができるので、当該ずれ量に基づき、第1可動部の傾きを所望の傾きに維持するように第1ボイスコイルモータを制御することができる。
上記方向切替装置において、好ましくは、
前記第2可動部の位置を検出する第2センサをさらに備える。
上記構成の方向切替装置によれば、第2センサの検出結果に基づき、第2可動部の傾きの所望の傾きからのずれ量を取得することができるので、当該ずれ量に基づき、第2可動部の傾きを所望の傾きに維持するように第2ボイスコイルモータを制御することができる。
上記方向切替装置において、好ましくは、
前記ベースと前記第1可動部との間に配置される第1付勢部材(70a)をさらに備える。
上記構成の方向切替装置によれば、第1付勢部材の付勢方向で定まる傾きに第1可動部を戻そうとする復元力を第1可動部に加えることができる。これにより、たとえば、第1可動部の傾きが所望の傾きになるように第1付勢部材を設置することで、第1ボイスコイルモータへ通電しなくても、第1可動部の傾きを所望の傾きに合わせることができる。また、たとえば、第1可動部の傾きを所望の傾きの近傍で維持する場合には、第1ボイスコイルモータにおける消費電力を低減することができる。
上記方向切替装置において、好ましくは、
前記第2可動部の回転軸を含む面であって前記第1可動部の回転軸と略直交する面を挟んで前記第1付勢部材と対向し、前記ベースと前記第1可動部との間に配置される第2付勢部材(70b)をさらに備える。
上記構成の方向切替装置によれば、第1付勢部材の付勢方向と第2付勢部材の付勢方向とで定まる傾きに第1可動部を戻そうとする強い復元力を第1可動部に加えることができる。
上記方向切替装置において、好ましくは、
前記ベースと前記第2可動部との間に配置される第3付勢部材(71aまたは72a及び72b)と、
前記第1可動部の回転軸を含む面であって前記第2可動部の回転軸と略直交する面を挟んで前記第3付勢部材と対向し、前記ベースと前記第2可動部との間に配置される第4付勢部材(71bまたは72d及び72c)と、をさらに備える。
上記構成の方向切替装置によれば、第2可動部の傾きを、第3付勢部材の付勢方向と第4付勢部材の付勢方向とで定まる傾きに戻そうとする復元力を、第2可動部に加えることができる。さらに、第2可動部とベースとの間には、ベースについて傾きが変化する第1可動部が介在しているので、第3付勢部材及び第4付勢部材は、第2可動部の傾きだけでなく第1可動部の傾きにも影響を与える。このため、第1可動部の傾きを、第3付勢部材が第2可動部に与える力と第4付勢部材が第2可動部に与える力とが釣り合う傾きに戻そうとする復元力を、第2可動部を介して第1可動部に加えることができる。これにより、たとえば、第1ボイスコイルモータ及び第2ボイスコイルモータへ通電しなくても、第1可動部及び第2可動部の両方を所望の傾きに合わせることができる。また、たとえば、第2可動部の傾きを所望の傾きの近傍で維持する場合には、第2ボイスコイルモータにおける消費電力を低減することができる。同様に、たとえば、第1可動部の傾きを所望の傾きの近傍で維持する場合には、第1ボイスコイルモータにおける消費電力を低減することができる。
上記方向切替装置において、好ましくは、
前記ベースと前記第2可動部との間に配置される第5付勢部材(72a)と、
前記第1可動部の回転軸を含む面であって前記第2可動部の回転軸と略直交する面である第1面を挟んで前記第5付勢部材と対向し、前記ベースと前記第2可動部との間に配置される第6付勢部材(72d)と、
前記第2可動部の回転軸を含む面であって前記第1可動部の回転軸と略直交する面である第2面を挟んで前記第5付勢部材と対向し、前記ベースと前記第2可動部との間に配置される第7付勢部材(72b)と、
前記第1面を挟んで前記第7付勢部材と対向するとともに、前記第2面を挟んで前記第6付勢部材と対向し、前記ベースと前記第2可動部との間に配置される第8付勢部材(72c)と、をさらに備える。
上記構成の方向切替装置によれば、第2可動部が第1可動部に支持されるため、第1可動部の傾きを、第5付勢部材が第2可動部に与える力及び第7付勢部材が第2可動部に与える力と、第6付勢部材が第2可動部に与える力及び第8付勢部材が第2可動部に与える力とが釣り合う傾きに戻そうとする復元力を第2可動部に加えることができる。また、第2可動部の傾きを、第5付勢部材が第2可動部に与える力及び第6付勢部材が第2可動部に与える力と、第7付勢部材が第2可動部に与える力及び第8付勢部材が第2可動部に与える力とが釣り合う傾きに戻そうとする復元力を第2可動部に加えることができる。これにより、たとえば、第1可動部及び第2可動部の両方について所望の傾きになるように、第5付勢部材、第6付勢部材、第7付勢部材及び第8付勢部材を設置することで、第1ボイスコイルモータ及び第2ボイスコイルモータへ通電しなくても、第1可動部及び第2可動部の両方を所望の傾きに合わせることができる。また、たとえば、第2可動部の傾きを所望の傾きの近傍で維持する場合には、第2ボイスコイルモータにおける消費電力を低減することができる。同様に、たとえば、第1可動部の傾きを所望の傾きの近傍で維持する場合には、第1ボイスコイルモータにおける消費電力を低減することができる。
上記方向切替装置において、好ましくは、
前記第1可動部の回転軸の延びる方向が、重力の方向と略同じである。
たとえば、第2可動部の回転軸の延びる方向が重力の方向と略同じである場合、第1可動部を傾けるとき、第1可動部に加えて第2可動部も重力に逆らって傾ける必要がある。つまり、第1可動部を独立に傾けさせることができないため、第1ボイスコイルモータにおける消費電力が増加することがある。上記構成の方向切替装置によれば、第1可動部が傾動する方向を略水平にすることができるので、第1ボイスコイルモータにおける消費電力を小さくすることができる。また、第2可動部を重力に逆らって傾けるときは、第2可動部を独立に傾けることができるので、第2ボイスコイルモータにおける消費電力の増加を抑制することができる。
上記いずれかの方向切替装置は、アンテナ装置に好適に適用される。
上記構成のアンテナ装置によれば、第2可動部にアンテナ等が配置された場合において、第2可動部が傾動する方向にアンテナ等がずれたときに、応答速度の速い第2ボイスコイルモータによってアンテナ等のずれを短時間で戻すことができる。また、第1可動部が傾動する方向にアンテナ等がずれたときにも、応答速度の速い第1ボイスコイルモータによってアンテナ等のずれを短時間で戻すことができる。つまり、アンテナ等の向きのずれを迅速に補正することができるので、通信が切断されることを抑制することができる。
図1は、本実施形態の方向切替装置の外観斜視図である。 図2は、本実施形態の方向切替装置をy軸−側から見た平面図である。 図3は、本実施形態の方向切替装置をx軸−側から見た平面図である。 図4は、本実施形態の方向切替装置をz軸+側から見た平面図である。 図5は、本実施形態の方向切替装置の図4の切断線A−Aの位置における断面図である。 図6は、本実施形態の方向切替装置をy軸−側から見た平面図である。 図7は、本実施形態の方向切替装置の分解斜視図である。 図8は、本実施形態のU字部材61の斜視図である。 図9は、本実施形態の環状部材31の斜視図である。 図10は、本実施形態の環状部材11の斜視図である。 図11は、本実施形態の第1傾き状態における方向切替装置をy軸−側から見た平面図である。 図12は、本実施形態の第2傾き状態における方向切替装置をx軸−側から見た平面図である。 図13は、実施形態の変形例1の第3傾き状態における方向切替装置をz軸+側から見た平面図である。 図14は、実施形態の変形例1の方向切替装置の図13の切断線B−Bの位置における断面図である。 図15は、実施形態の変形例1の方向切替装置の分解斜視図である。 図16は、実施形態の変形例1の環状部材52の斜視図である。 図17は、実施形態の変形例1のU字部材66の斜視図である。 図18は、実施形態の変形例1の板状部材16の斜視図である。 図19は、実施形態の変形例2の方向切替装置をz軸+側から見た平面図である。 図20は、実施形態の変形例2の方向切替装置の図20の切断線C−Cの位置における断面図である。 図21は、実施形態の変形例2の方向切替装置の斜視図である。 図22は、実施形態の変形例2の方向切替装置の分解斜視図である。
本発明の方向切替装置は、第1可動部がベースに傾動可能に支持され、第2可動部が第1可動部に支持され、第1可動部と第2可動部との傾動方向が略垂直とする構成とすることで、アンテナ部材を所望の向きに調整可能にしている。当該方向切替装置のひとつの特徴は、第1可動部の傾き及び第2可動部の傾きを、それぞれボイスコイルモータを用いて調整する構成としている点であり、これによってアンテナ部材の向きのずれを迅速に補正することなどを可能にしている。
本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
1.実施形態
2.変形例
(1)変形例1
(2)変形例2
3.本実施形態の特徴
4.補足事項
<1.実施形態>
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態の方向切替装置の外観斜視図である。図2は、本実施形態の方向切替装置をy軸−側から見た平面図である。図3は、本実施形態の方向切替装置をx軸−側から見た平面図である。図4は、本実施形態の方向切替装置をz軸+側から見た平面図である。図5は、本実施形態の方向切替装置の図4の切断線A−Aの位置における断面図である。図6は、本実施形態の方向切替装置をy軸−側から見た平面図である。図7は、本実施形態の方向切替装置の分解斜視図である。図8は、本実施形態のU字部材61の斜視図である。図9は、本実施形態の環状部材31の斜視図である。図10は、本実施形態の環状部材11の斜視図である。なお、図1〜図3では、アンテナ部材65の図示を省略している。図4では、アンテナ部材65が透明な状態の方向切替装置1が示される。図1〜図6では、第1可動部30及び第2可動部60の両方とも傾いていない状態(以下、非傾き状態と称することがある。)の方向切替装置1が示される。ここで、非傾き状態は、環状部材31及びU字部材61の両方が、後述する対称軸S1に対して線対称となる状態である。
各図面にはx軸、y軸およびz軸を示している。固定部材11から見てアンテナ部材65へ向いている軸を「z軸」と定義する。z軸に垂直な軸を「x軸」と定義する。また、z軸およびx軸の両方に垂直な軸を「y軸」と定義する。ここでは、x軸、y軸およびz軸は、右手系の3次元の直交座標を形成する。以下、z軸の矢印方向をz軸+側、矢印とは逆方向をz軸−側と呼ぶことがあり、その他の軸についても同様である。また、z軸+側及びz軸−側をそれぞれ「アンテナ側」及び「ベース側」と呼ぶことがある。
<方向切替装置1>
図1〜図10に示されるように、本実施形態の方向切替装置1は、ベース10、第1可動部30及び第2可動部60を含んで構成される。ベース10は、環状部材11、コイル12a及び12b、基板13a及び13bならびにシャフト14を主に含んで構成される(図7参照)。第1可動部30は、環状部材31、駆動マグネット32a及び32b、ベアリング33a及び33b、ヨーク38a及び38b、ベアリング42a及び42b、シャフト47及び48、コイル49a及び49bならびに基板50a及び50bを主に含んで構成される(図7参照)。第2可動部60は、U字部材61、駆動マグネット62a及び62b、ヨーク63a及び63bならびにアンテナ部材65を主に含んで構成される(図7参照)。方向切替装置1は、本発明でいう「アンテナ装置」の一具体例である。
コイル12a及び駆動マグネット32aによって、ムービングマグネット型のボイスコイルモータ(以下、y軸−側ボイスコイルモータと称することがある。)が構成される。コイル12b及び駆動マグネット32bによって、ムービングマグネット型のボイスコイルモータ(以下、y軸+側ボイスコイルモータと称することがある。)が構成される。以下、y軸−側ボイスコイルモータ及びy軸+側ボイスコイルモータの各々を、第1可動部傾動用ボイスコイルモータと称することがある。第1可動部傾動用ボイスコイルモータは、本発明でいう「第1ボイスコイルモータ」の一具体例である。
また、コイル49a及び駆動マグネット62aによって、ムービングマグネット型のボイスコイルモータ(以下、x軸−側ボイスコイルモータと称することがある。)が構成される。コイル49b及び駆動マグネット62bによって、ムービングマグネット型のボイスコイルモータ(以下、x軸+側ボイスコイルモータと称することがある。)が構成される。以下、x軸−側ボイスコイルモータ及びx軸+側ボイスコイルモータの各々を、第2可動部傾動用ボイスコイルモータと称することがある。第2可動部傾動用ボイスコイルモータは、本発明でいう「第2ボイスコイルモータ」の一具体例である。
第1可動部30は、ベース10に傾動可能に支持される。詳細には、第1可動部30は、y軸方向に延びる回転軸A1を中心として回転可能になるようにベース10に支持される。第1可動部傾動用ボイスコイルモータは、第1可動部30の傾きを変化させる。ここで、回転軸A1の延びる方向を、第1回転軸方向と定義する。第1回転軸方向に垂直な方向であって、回転軸A1から離れる方向を第1径方向と定義する。回転軸A1を中心とする回転方向を第1周方向と定義する。
第2可動部60は、第1可動部30が傾動する方向と略直交する方向に傾動可能に、第1可動部30に支持される。詳細には、第2可動部60は、第1回転軸方向と直交する方向に延びる回転軸A2を中心として回転可能になるように第1可動部30に支持される。第2可動部傾動用ボイスコイルモータは、第2可動部60の傾きを変化させる。本実施形態では、回転軸A1と回転軸A2とが、略同一平面に含まれる。回転軸A2は、第1可動部30がベース10を基準として傾いていない状態において、x軸と平行である。また、回転軸A2は、第1可動部30が回転軸A1を中心に回転する際、第1可動部30とともに回転軸A1を中心に回転する。ここで、回転軸A2の延びる方向を、第2回転軸方向と定義する。第2回転軸方向に垂直な方向であって、回転軸A2から離れる方向を第2径方向と定義する。回転軸A2を中心とする回転方向を第2周方向と定義する。
<第2可動部60>
上述したように、第2可動部60は、U字部材61、駆動マグネット62a及び62b、ヨーク63a及び63bならびにアンテナ部材65を主に含んで構成される(図7参照)。
<U字部材61>
U字部材61は、側板部61a及び61bならびに底板部61cを含んで構成される(図8参照)。本実施形態では、U字部材61は、回転軸A1と回転軸A2との交点を通り、z軸に平行な軸(以下、対称軸S1と称することがある。)について、線対称な部材である。言い換えると、U字部材61は、対称軸S1を中心として180°回転させたときに、回転させる前のU字部材61と重なる形状を有する。
<底板部61c>
底板部61cは、x軸方向に延びる板状の部材であり、z軸+側に向いた第1面と、z軸−側に向いた第2面と、を有する。底板部61cの第1面には、z軸と平行に延びる4つの貫通孔61fが形成される。
<側板部61a>
側板部61aは、底板部61cのx軸−側の端部からz軸−側に向かって延びる板状の部材である。側板部61aには、略円形の断面を有し、回転軸A2と平行に延びる貫通孔61gが形成される。貫通孔61gの径は、シャフト47の外径よりも若干大きい。貫通孔61gのz軸−側には、略矩形の断面を有し、回転軸A2と平行に延びる貫通孔61dが形成される。貫通孔61dの内部には、駆動マグネット62aが収容される。
<側板部61b>
側板部61bは、底板部61cのx軸+側の端部からz軸−側に向かって延びる板状の部材である。側板部61bには、略円形の断面を有し、回転軸A2と平行に延びる貫通孔(図示しない。以下、貫通孔61hと称することがある。)が形成される。貫通孔61hの径は、シャフト48の外径よりも若干大きい。貫通孔61hのz軸−側には、略矩形の断面を有し、回転軸A2と平行に延びる貫通孔61eが形成される。貫通孔61eの内部には、駆動マグネット62bが収容される。
<駆動マグネット62a及び62b>
駆動マグネット62a及び62bは、U字部材61に固定される(図7参照)。詳細には、駆動マグネット62a及び62bは、U字部材61の貫通孔61dの内部及び貫通孔61eの内部にそれぞれ接着されて固定される。なお、駆動マグネット62a及び62bは、溶着、圧入またはねじ止めなどによってU字部材61に固定されてもよい。以下、駆動マグネット62a及び62bの各々を、駆動マグネット62と称することがある。駆動マグネット62は、本発明でいう「第2永久磁石」の一具体例である。
本実施形態では、駆動マグネット62は、略直方体の形状を有し、両面4極に着磁された永久磁石である。詳細には、駆動マグネット62は、x軸−側の面においてy軸−側からy軸+側に向かってS極及びN極の順に着磁され、x軸+側の面においてy軸−側からy軸+側に向かってN極及びS極の順に着磁されている。なお、駆動マグネット62は、x軸−側の面においてy軸−側からy軸+側に向かってN極及びS極の順に着磁され、x軸+側の面においてy軸−側からy軸+側に向かってS極及びN極の順に着磁されてもよい。
<ヨーク63a及び63b>
ヨーク63aは、板状部63a1及び63a2ならびに連結部63a3を含んで構成される(図7参照)。ヨーク63aは、たとえば、鉄などの強磁性体の金属によって形成された部材であり、U字部材61の側板部61aに固定される。詳細には、連結部63a3は、板状部63a1と板状部63a2とを連結する、x軸方向に延びる板状の部材である。板状部63a1は、連結部63a3のx軸−側の端部からz軸+側に延びる板状の部材である。板状部63a2は、連結部63a3のx軸+側の端部からz軸+側に延びる板状の部材である。ここで、板状部63a2のx軸−側の面を、対向面63a5と定義する。また、板状部63a1のz軸+側の面を、当接面63a4と定義する。
ヨーク63aは、駆動マグネット62aのx軸+側の面と、板状部63a2の対向面63a5とが対向する状態で、側板部61aに固定される。本実施形態では、ヨーク63aの対向面63a5と、側板部61aのx軸+側の面とが、接着される。なお、ヨーク63aは、溶着またはねじ止めなどによって側板部61aに固定されてもよい。
ヨーク63bはヨーク63aと同様の構成の部材であるため、ここでは、ヨーク63bについての詳細な説明を省略し、簡潔に説明する。ヨーク63bは、対称軸S1についてヨーク63aと線対称な形状を有する。ヨーク63bは、ヨーク63aの側板部61aへの固定方法と同様の固定方法で、対称軸S1についてヨーク63aと線対称になるように側板部61bに固定される。
<アンテナ部材65>
本実施形態では、アンテナ部材65は、z軸+側から平面視したときに略円形の外形を有し、その円の中心から径方向外側に向かってz軸−側に湾曲する皿状の部材である(図4〜図6参照)。アンテナ部材65は、アンテナ部材65のz軸−側の面の中央部と、U字部材61の底板部61cの第1面とが対向した状態で、U字部材61に固定される(図5参照)。本実施形態では、アンテナ部材65は、底板部61cにおける4つの貫通孔61fにそれぞれ挿通された4つのねじ64によって、U字部材61にねじ止めされる(図7参照)。
<第1可動部30>
上述したように、第1可動部30は、環状部材31、駆動マグネット32a及び32b、ベアリング33a及び33b、ヨーク38a及び38b、ベアリング42a及び42b、シャフト47及び48、コイル49a及び49bならびに基板50a及び50bを主に含んで構成される(図7参照)。
<環状部材31>
環状部材31は、対称軸S1について線対称な部材であり、略矩形の断面を有する開口部31bを形成する(図9参照)。開口部31bの内部には、第2可動部60のU字部材61が挿入されることで、第2可動部60が、回転軸A2を中心として回転可能なように環状部材31によって支持される。
<凹部31e1及び貫通孔31e2>
環状部材31のy軸−側の端面には、ベアリング33aが収容される凹部31e1が形成される。凹部31e1は、当該端面からy軸+側に向かって凹み、回転軸A1を中心する円形の断面を有する。凹部31e1の径は、ベアリング33aの外径より若干大きい。凹部31e1のy軸+側には、貫通孔31e2が形成される。詳細には、凹部31e1の底の中心には、回転軸A1と平行に延び、回転軸A1を中心とする円形の断面を有する貫通孔31e2が形成される。貫通孔31e2の径は、ベアリング33aの外径より小さく、シャフト14の外径より大きい。
<凹部31f1及び貫通孔31f2>
環状部材31のy軸+側の端面には、ベアリング33bが収容される凹部31f1が形成される。凹部31f1は、対称軸S1について凹部31e1と線対称な形状を有する。凹部31f1のy軸−側には、貫通孔31f2が形成される。貫通孔31f2は、対称軸S1について貫通孔31e2と線対称な形状を有する。
<貫通孔31c及び31d>
環状部材31における凹部31e1及び貫通孔31e2のz軸−側には、略矩形の断面を有し、y軸と平行に延びる貫通孔31cが形成される。貫通孔31cの内部には、駆動マグネット32aが収容される。環状部材31における凹部31f1及び貫通孔31f2のz軸−側には、略矩形の断面を有し、y軸と平行に延びる貫通孔31dが形成される。貫通孔31dは、対称軸S1について貫通孔31cと線対称な形状を有する。貫通孔31dの内部には、駆動マグネット32bが収容される。
<凹部31g1及び貫通孔31g2>
環状部材31のx軸−側の端面には、ベアリング42aが収容される凹部31g1が形成される。凹部31g1は、当該端面からx軸+側に向かって凹み、回転軸A2を中心とする円形の断面を有する。凹部31g1の径は、ベアリング42aの外径より若干大きい。凹部31g1のx軸+側には、貫通孔31g2が形成される。詳細には、凹部31g1の底の中心には、回転軸A2と平行に延び、回転軸A2を中心とする円形の断面を有する貫通孔31g2が形成される。貫通孔31g2の径は、ベアリング42aの外径より小さく、シャフト47の外径より大きい。
<凹部31h1及び貫通孔31h2>
環状部材31のx軸+側の端面には、ベアリング42bが収容される凹部31h1が形成される。凹部31h1は、対称軸S1について凹部31g1と線対称な形状を有する。凹部31h1のx軸−側には、貫通孔31h2が形成される。貫通孔31h2は、対称軸S1について貫通孔31g2と線対称な形状を有する。
<突出部31j及び31k>
環状部材31のx軸−側には、コイル49a及び基板50aが取り付けられる突出部31jが形成される。詳細には、突出部31jは、z軸及びx軸の両方と平行な面であって対称軸S1を含む面(以下、zx対称面と称することがある。)について面対称な形状を有する。具体的には、突出部31jは、環状部材31からz軸−側へ向かって延びる板状の部材であり、取り付け面31j1と、切り欠き部31j2と、を有する。取り付け面31j1は、y軸及びz軸の両方と平行な面であってx軸−側に向く面である。取り付け面31j1には、基板50aの位置決めに用いる2つの凸部31j3が、zx対称面について面対称となり、x軸−側に向かって突出するようにそれぞれ形成される。切り欠き部31j2は、突出部31jをx軸−側から平面視したときに、ベース側からアンテナ側に向かって突出部31jの一部が略台形状に切り取られることで形成される。
突出部31kは突出部31jと同様の構成の部材であるため、ここでは、突出部31kについての詳細な説明を省略し、簡潔に説明する。環状部材31のx軸+側には、コイル49b及び基板50bが取り付けられる突出部31kが形成される。突出部31kは、対称軸S1について突出部31jと線対称な形状を有する。
<駆動マグネット32a及び32b>
駆動マグネット32a及び32bは、環状部材31に固定される(図7参照)。詳細には、駆動マグネット32a及び32bは、環状部材31の貫通孔31cの内部及び貫通孔31dの内部にそれぞれ接着されて固定される。なお、駆動マグネット32a及び32bは、溶着、圧入またはねじ止めなどによって環状部材31に固定されてもよい。以下、駆動マグネット32a及び32bの各々を、駆動マグネット32と称することがある。駆動マグネット32は、本発明でいう「第1永久磁石」の一具体例である。
本実施形態では、駆動マグネット32は、略直方体の形状を有し、両面4極に着磁された永久磁石である。詳細には、駆動マグネット32は、y軸−側の面においてx軸−側からx軸+側に向かってS極及びN極の順に着磁され、y軸+側の面においてx軸−側からx軸+側に向かってN極及びS極の順に着磁されている。なお、駆動マグネット32は、y軸−側の面においてx軸−側からx軸+側に向かってN極及びS極の順に着磁され、y軸+側の面においてx軸−側からx軸+側に向かってS極及びN極の順に着磁されてもよい。
<ベアリング33a及び33b>
本実施形態では、ベアリング33aは、回転軸A1を中心軸とする略円筒形状を有する玉軸受である(図7参照)。なお、ベアリング33aは、他の種類のベアリングであってもよい。ベアリング33aは、回転軸A1と平行に延び、シャフト14が挿通される貫通孔を有する。ベアリング33aは、環状部材31における凹部31e1に挿入される。ベアリング33aのy軸−側には、固定板34aが配置される。固定板34aは、シャフト14が挿通されるシャフト挿通孔と、シャフト挿通孔を挟んで対向し、2つのねじ36がそれぞれ挿通される2つのねじ挿通孔と、を有する。固定板34aは、2つのねじ挿通孔にそれぞれ挿通された2つのねじ36によって、環状部材31にねじ止めされる。この際、固定板34aがベアリング33aを凹部31e1の底に押し付けることで、ベアリング33aは、凹部31e1の内部に固定される。
ベアリング33b及び固定板34bは、それぞれベアリング33a及び固定板34aと同様の構成の部材であるため、ここでは、ベアリング33b及び固定板34bについての詳細な説明を省略し、簡潔に説明する。ベアリング33bは、回転軸A1と平行に延び、シャフト14が挿通される貫通孔を有する。固定板34bは、2つのねじ37によって環状部材31にねじ止めされる。ベアリング33bは、固定板34aによるベアリング33aの凹部31e1への固定方法と同様の方法で、固定板34bによって凹部31f1に固定される。
<ベアリング42a及び42b>
本実施形態では、ベアリング42aは、回転軸A2を中心軸とする略円筒形状を有する玉軸受である(図7参照)。なお、ベアリング42aは、玉軸受以外の他の種類のベアリングであってもよい。ベアリング42aは、回転軸A2と平行に延び、シャフト47が挿通される貫通孔を有する。ベアリング42aは、環状部材31における凹部31g1に挿入される。ベアリング42aのx軸−側には、固定板44aが配置される。固定板44aは、シャフト47が挿通されるシャフト挿通孔と、シャフト挿通孔を挟んで対向し、2つのねじ45がそれぞれ挿通される2つのねじ挿通孔と、を有する。固定板44aは、2つのねじ挿通孔にそれぞれ挿通された2つのねじ45によって、環状部材31にねじ止めされる。この際、固定板44aがベアリング42aを凹部31g1の底に押し付けることで、ベアリング42aは、凹部31g1の内部に固定される。
ベアリング42b及び固定板44bは、それぞれベアリング42a及び固定板44aと同様の構成の部材であるため、ここでは、ベアリング42b及び固定板44bについての詳細な説明を省略し、簡潔に説明する。ベアリング42bは、回転軸A2と平行に延び、シャフト48が挿通される貫通孔を有する。固定板44bは、2つのねじ46によって環状部材31にねじ止めされる。ベアリング42bは、固定板44aによるベアリング42aの凹部31g1への固定方法と同様の方法で、固定板44bによって凹部31h1に固定される。
<シャフト47及び48>
シャフト47及び48は、回転軸A2を中心軸とする円柱状の部材であり、U字部材61を回転自在に支持する(図7参照)。詳細には、シャフト47は、ワッシャー43a、固定板44aのシャフト挿通孔、ベアリング42aの貫通孔、ワッシャー41a、貫通孔31g2及びU字部材61の貫通孔61gに挿通される。シャフト47の両端の近傍には、2つの溝が周方向に沿ってそれぞれ形成される。x軸−側の溝及びx軸+側の溝には、E型の止め輪47a及び47bがそれぞれ嵌められる。これにより、シャフト47の環状部材31及びU字部材61からの脱落が防止される。
シャフト48は、ワッシャー43b、固定板44bのシャフト挿通孔、ベアリング42bの貫通孔、ワッシャー41b、貫通孔31h2及びU字部材61の貫通孔61hに挿通される。シャフト48の両端の近傍には、2つの溝が周方向に沿ってそれぞれ形成される。x軸+側の溝及びx軸−側の溝には、E型の止め輪48b及び48bがそれぞれ嵌められる。これにより、シャフト48の環状部材31及びU字部材61からの脱落が防止される。
<ヨーク38a及び38b>
ヨーク38aは、板状部38a1及び38a2ならびに連結部38a3を含んで構成される(図7参照)。ヨーク38aは、たとえば、鉄などの強磁性体の金属によって形成された部材であり、環状部材31における貫通孔31cの縁に固定される。詳細には、連結部38a3は、板状部38a1と板状部38a2とを連結する、y軸方向に延びる板状の部材である。板状部38a1は、連結部38a3のy軸−側の端部からz軸+側に延びる板状の部材である。板状部38a2は、連結部38a3のy軸+側の端部からz軸+側に延びる板状の部材である。ここで、板状部38a2のy軸−側の面を、対向面38a5と定義する。また、板状部38a1のz軸+側の面を、当接面38a4と定義する。
ヨーク38aは、駆動マグネット32aのy軸+側の面と、板状部38a2の対向面38a5とが対向する状態で、環状部材31における貫通孔31cの縁に固定される。本実施形態では、ヨーク38aの対向面38a5と、貫通孔31cのy軸+側の縁とが、接着される。なお、ヨーク38aは、溶着、圧入またはねじ止めなどによって環状部材31に固定されてもよい。
ヨーク38bはヨーク38aと同様の構成の部材であるため、ここでは、ヨーク38bについての詳細な説明を省略し、簡潔に説明する。ヨーク38bは、対称軸S1についてヨーク38aと線対称な形状を有する。ヨーク38bは、ヨーク38aの環状部材31への固定方法と同様の固定方法で、対称軸S1についてヨーク38aと線対称になるように環状部材31に固定される。
<コイル49a及び49b>
コイル49aは、単一の線材が所定の巻回方向に巻回されて形成され、環状を有する(図7参照)。本実施形態では、コイル49aは、zx対称面について面対称な形状を有する。具体的には、コイル49aは、x軸−側から平面視したときに、z軸+側の上底がz軸−側の下底より短い台形状の外形を有する。x軸−側から平面視したときに、コイル49aのy軸+側の輪郭及びy軸−側の輪郭は、切り欠き部31j2のy軸+側の輪郭及びy軸−側の輪郭とそれぞれ略一致する。つまり、コイル49aは、突出部31jの切り欠き部31j2に嵌る形状を有する。コイル49aは、突出部31jの切り欠き部31j2に嵌った状態で、突出部31jに接着される。なお、コイル49aは、溶着またはねじ止めなどによって突出部31jに固定されてもよい。
コイル49bはコイル49aと同様の構成の部材であるため、ここでは、コイル49bについての詳細な説明を省略し、簡潔単に説明する。コイル49bは、対称軸S1についてコイル49aと線対称な形状を有する。コイル49bは、コイル49aの突出部31jへの固定方法と同様の固定方法で、対称軸S1についてコイル49aと線対称になるように突出部31kに固定される(図7参照)。
<基板50a及び50b>
基板50aは、板状を有しており、突出部31jに固定される(図7参照)。詳細には、基板50aは、x軸と平行に延びる貫通孔である2つの凹部50a1を有する。基板50aは、突出部31jにおける2つの凸部31j3が2つの凹部50a1にそれぞれ挿入された状態で、突出部31jの取り付け面31j1に接着される。なお、基板50aは、溶着またはねじ止めなどによって突出部31jに固定されてもよい。基板50aには、コイル49aに電力を供給する導線、U字部材61の位置を検出するホールセンサ(以下、x軸−側ホールセンサと称することがある。)及び種々の電子部品などが搭載される。コイル49aの線材は、たとえば基板50aの導線にはんだ付けされる。x軸−側ホールセンサは、駆動マグネット62a及びコイル49aが主に生成する磁束密度を検出し、当該磁束密度に応じた信号を制御装置(図示しない)へ出力する。詳細には、回転軸A2を中心とするU字部材61の傾動によって駆動マグネット62aが位置を変えると、x軸−側ホールセンサにおける磁束密度が変化する。つまり、x軸−側ホールセンサは、駆動マグネット62aの位置に応じた信号を制御装置(図示しない)へ出力する。制御装置は、この信号に基づき、駆動マグネット62aの位置、すなわちU字部材61の位置を検出することが可能となる。x軸−側ホールセンサは、本発明でいう「第2センサ」の一具体例である。
基板50bは基板50aと同様の構成の部材であるため、ここでは、基板50bについての詳細な説明を省略し、簡潔に説明する(図7参照)。基板50bは、対称軸S1について基板50aと線対称な形状を有する。基板50bには、コイル49bに電力を供給する導線、U字部材61の位置を検出するホールセンサ(以下、x軸+側ホールセンサと称することがある。)及び種々の電子部品などが搭載される。コイル49bの線材は、たとえば基板50bの導線にはんだ付けされる。x軸+側ホールセンサは、駆動マグネット62b及びコイル49bが主に生成する磁束密度を検出し、当該磁束密度に応じた信号を制御装置(図示しない)へ出力する。基板50bは、基板50aの突出部31jへの固定方法と同様の固定方法で、対称軸S1について基板50aと線対称になるように突出部31kに固定される。x軸+側ホールセンサは、本発明でいう「第2センサ」の一具体例である。
<ベース10>
上述したように、ベース10は、環状部材11、コイル12a及び12b、基板13a及び13bならびにシャフト14を主に含んで構成される(図7参照)。
<環状部材11>
環状部材11は、対称軸S1について線対称な部材であり、略矩形の断面を有する開口部11bを形成する(図10参照)。開口部11bの内部には、回転軸A1を中心として傾動可能なように第1可動部30が配置される。
<貫通孔11h及び11i>
環状部材11のy軸−側の端面には、回転軸A1を中心する略円形の断面を有し、回転軸A1と平行に延びる貫通孔11hが形成される。貫通孔11hの径は、シャフト14の外径よりも若干大きい。環状部材11のy軸+側の端面には、回転軸A1を中心する略円形の断面を有し、回転軸A1と平行に延びる貫通孔11iが形成される。貫通孔11iの径は、貫通孔11hの径と略同じである。
<貫通孔11c及び11d>
環状部材11における貫通孔11hのz軸−側には、略矩形の断面を有し、回転軸A1と平行に延びる貫通孔11cが形成される。貫通孔11cの内部には、コイル12a及び基板13aが収容される。環状部材11には、貫通孔11cの開口面積を広げるための掘下げ部11eが貫通孔11cのy軸−側に形成される。これにより、コイル12a及び基板13aをy軸−側から貫通孔11cの内部に挿入することが可能となる。
環状部材11における貫通孔11iのz軸−側には、略矩形の断面を有し、回転軸A1と平行に延びる貫通孔11dが形成される。貫通孔11dの内部には、コイル12b及び基板13bが収容される。環状部材11には、貫通孔11dの開口面積を広げるための掘下げ部11fが貫通孔11dのy軸+側に形成される。これにより、コイル12b及び基板13bをy軸+側から貫通孔11dの内部に挿入することが可能となる。
<突出部11j及び11k>
貫通孔11cの内部には、コイル12a及び基板13aが取り付けられる突出部11jが形成される。詳細には、突出部11jは、y軸及びz軸の両方と平行な面であって対称軸S1を含む面(以下、yz対称面と称することがある。)について面対称な形状を有する。具体的には、突出部11jは、貫通孔11cにおけるz軸+側の内面からz軸−側へ向かって延びる板状の部材であり、取り付け面11j1と、切り欠き部11j2と、を有する。取り付け面11j1は、z軸及びx軸の両方と平行な面であってy軸−側に盛り上がった面である。取り付け面11j1には、基板13aの位置決めに用いる2つの凸部11j3が、yz対称面について面対称となり、y軸−側に向かって突出するようにそれぞれ形成される。切り欠き部11j2は、突出部11jをy軸−側から平面視したときに、ベース側からアンテナ側に向かって突出部11jの一部が略台形状に切り取られることで形成される。
突出部11kは突出部11jと同様の構成の部材であるため、ここでは、突出部11kについての詳細な説明を省略し、簡潔に説明する。貫通孔11dの内部には、コイル12b及び基板13bが取り付けられる突出部11kが形成される。突出部11kは、対称軸S1について突出部11jと線対称な形状を有する。
<コイル12a及び12b>
コイル12aは、単一の線材が所定の巻回方向に巻回されて形成され、環状を有する(図7参照)。本実施形態では、コイル12aは、yz対称面について面対称な形状を有する。具体的には、コイル12aは、y軸−側から平面視したときに、z軸+側の上底がz軸−側の下底より短い台形状の外形を有する。y軸−側から平面視したときに、コイル12aのx軸+側の輪郭及びx軸−側の輪郭は、切り欠き部11j2のx軸+側の輪郭及びx軸−側の輪郭とそれぞれ略一致する。つまり、コイル12aは、突出部11jの切り欠き部11j2に嵌る形状を有する。コイル12aは、突出部11jの切り欠き部11j2に嵌った状態で、突出部11jに接着される。なお、コイル12aは、溶着またはねじ止めなどによって突出部11jに固定されてもよい。
コイル12bはコイル12aと同様の構成の部材であるため、ここでは、コイル12bについての詳細な説明を省略し、簡潔に説明する。コイル12bは、対称軸S1についてコイル12aと線対称な形状を有する。コイル12bは、コイル12aの突出部11jへの固定方法と同様の固定方法で、対称軸S1についてコイル12aと線対称になるように突出部11kに固定される(図7参照)。
<基板13a及び13b>
基板13aは、板状を有しており、突出部11jに固定される(図7参照)。詳細には、基板13aは、y軸と平行に延びる貫通孔である2つの凹部13a1を有する。基板13aは、突出部11jにおける2つの凸部11j3が2つの凹部13a1にそれぞれ挿入された状態で、突出部11jの取り付け面11j1に接着される。なお、基板13aは、溶着またはねじ止めなどによって突出部11jに固定されてもよい。基板13aには、コイル12aに電力を供給する導線、環状部材31の位置を検出するホールセンサ(以下、y軸−側ホールセンサと称することがある。)及び種々の電子部品などが搭載される。コイル12aの線材は、たとえば基板13aの導線にはんだ付けされる。y軸−側ホールセンサは、駆動マグネット32a及びコイル12aが主に生成する磁束密度を検出し、当該磁束密度に応じた信号を制御装置(図示しない)へ出力する。詳細には、回転軸A1を中心とする環状部材31の傾動によって駆動マグネット32aが位置を変えると、y軸−側ホールセンサにおける磁束密度が変化する。つまり、y軸−側ホールセンサは、駆動マグネット32aの位置に応じた信号を制御装置(図示しない)へ出力する。制御装置は、この信号に基づき、駆動マグネット32aの位置、すなわち環状部材31の位置を検出することが可能となる。y軸−側ホールセンサは、本発明でいう「第1センサ」の一具体例である。
基板13bは基板13aと同様の構成の部材であるため、ここでは、基板13bについての詳細な説明を省略し、簡潔に説明する(図7参照)。基板13bは、対称軸S1について基板13aと線対称な形状を有する。基板13bには、コイル12bに電力を供給する導線、U字部材61の位置を検出するホールセンサ(以下、y軸+側ホールセンサと称することがある。)及び種々の電子部品などが搭載される。コイル12bの線材は、たとえば基板13bの導線にはんだ付けされる。x軸+側ホールセンサは、駆動マグネット32b及びコイル12bが主に生成する磁束密度を検出し、当該磁束密度に応じた信号を制御装置(図示しない)へ出力する。基板13bは、基板13aの突出部11jへの固定方法と同様の固定方法で、対称軸S1について基板13aと線対称になるように突出部11kに固定される(図7参照)。y軸+側ホールセンサは、本発明でいう「第1センサ」の一具体例である。
<シャフト14>
シャフト14は、回転軸A1を中心軸とする円柱状の部材であり、環状部材31を回転自在に支持する(図7参照)。詳細には、シャフト14は、ワッシャー15a、環状部材11の貫通孔11h、ワッシャー35a、固定板34aのシャフト挿通孔、ベアリング33aの貫通孔、貫通孔31e2、貫通孔31f2、ベアリング33bの貫通孔、固定板34bのシャフト挿通孔、ワッシャー35b、環状部材11の貫通孔11i及びワッシャー15bに挿通される(図5参照)。シャフト14の両端の近傍には、2つの溝が周方向に沿ってそれぞれ形成される。y軸−側の溝及びy軸+側の溝には、E型の止め輪14a及び14bがそれぞれ嵌められる。これにより、シャフト14の環状部材11及び31からの脱落が防止される。
<方向切替装置1の回転軸A1を中心とする傾動>
図11は、本実施形態の第1傾き状態における方向切替装置をy軸−側から見た平面図である。ここで、y軸−側からy軸+側を見て時計回りに回転する方向を時計方向cw1と定義する。y軸−側からy軸+側を見て反時計回りに回転する方向を反時計方向ccw1と定義する。
図11に示される第1傾き状態は、非傾き状態における第1可動部30(図6参照)を基準として、第1可動部30が回転軸A1を中心に時計方向cw1へ角度θ1傾いた状態である。つまり、第1傾き状態では、x軸と平行な軸であって回転軸A1及びA2の交点を通る軸Sxと、回転軸A2とのなす角度がθ1となっている。本実施形態では、角度θ1は、たとえば10°である。
図11に示されるように、環状部材11には、第1傾き状態において、ヨーク38aの当接面38a4と当接して第1可動部30の傾きを規制する斜面11m2が形成される(図11参照)。また、環状部材11には、非傾き状態における第1可動部30(図6参照)を基準として、第1可動部30が反時計方向ccw1へ角度θ1傾いたときに、ヨーク38aの当接面38a4と当接して第1可動部30の傾きを規制する斜面11m3が形成される。斜面11m2及び11m3は、本発明でいう「第1当接部」の一具体例である。
詳細には、環状部材11の貫通孔11cの内部には、x軸及びy軸の両方と平行な面であってz軸−側へ向いた面である凸面11m1が形成される。凸面11m1は、突出部11jのy軸−側であって回転軸A1のz軸−側に位置する。
斜面11m2は、環状部材11の貫通孔11cにおける内面の一部であり、凸面11m1のx軸−側に位置する。斜面11m2は、軸Sxを基準として時計方向cw1へ角度θ1だけ傾いた回転軸A2、及び回転軸A1の両方と略平行である(図11参照)。
斜面11m3は、環状部材11の貫通孔11cにおける内面の一部であり、凸面11m1のx軸+側に位置する。斜面11m3は、軸Sxを基準として反時計方向ccw1へ角度θ1だけ傾いた回転軸A2、及び回転軸A1の両方と略平行である。
なお、図示しないが、環状部材11の貫通孔11dにおいても、対称軸S1について凸面11m1ならびに斜面11m2及び11m3と線対称になるように凸面ならびに2つの斜面がそれぞれ形成される。
<方向切替装置1の回転軸A2を中心とする傾動>
図12は、本実施形態の第2傾き状態における方向切替装置をx軸−側から見た平面図である。ここで、x軸−側からx軸+側を見て時計回りに回転する方向を時計方向cw2と定義する。x軸−側からx軸+側を見て反時計回りに回転する方向を反時計方向ccw2と定義する。また、第2可動部60に固定された軸であって、第2可動部60が非傾き状態にあるときに、回転軸A1と一致する軸を、可動軸B2と定義する。つまり、可動軸B2は、第2可動部60が回転軸A2を中心に回転する際、第2可動部60とともに回転軸A2を中心に回転する。
図12に示される第2傾き状態は、非傾き状態における第1可動部30(図3参照)を基準として、第2可動部60が回転軸A2を中心に時計方向cw2へ角度θ2傾いた状態である。つまり、第2傾き状態では、可動軸B2と回転軸A1とのなす角度がθ2となっている。本実施形態では、角度θ2は、たとえば10°である。
図12に示されるように、環状部材31には、第2傾き状態において、ヨーク63aの当接面63a4と当接して第2可動部60の傾きを規制する斜面31m2が形成される(図12参照)。また、環状部材31には、非傾き状態における第1可動部30(図3参照)を基準として、第2可動部60が反時計方向ccw2へ角度θ2傾いたときに、ヨーク63aの当接面63a4と当接して第2可動部60の傾きを規制する斜面31m3が形成される。斜面31m2及び31m3は、本発明でいう「第2当接部」の一具体例である。
詳細には、環状部材31のx軸−側には、x軸及びy軸の両方と平行な面であってz軸−側へ向いた面である凸面31m1が形成される。凸面31m1は、突出部31jのx軸−側であって回転軸A2のz軸−側に位置する。
斜面31m2は、環状部材31のz軸−側へ向いた面の一部であり、凸面31m1のy軸+側に位置する。斜面31m2は、回転軸A1を基準として時計方向cw2へ角度θ2だけ傾いた可動軸B2、及び回転軸A2の両方と略平行である(図12参照)。
斜面31m3は、環状部材31のz軸−側へ向いた面の一部であり、凸面31m1のy軸−側に位置する。斜面31m3は、回転軸A1を基準として反時計方向ccw2へ角度θ2だけ傾いた可動軸B2、及び回転軸A2の両方と略平行である。
なお、図示しないが、環状部材31のx軸+側においても、対称軸S1について凸面31m1ならびに斜面31m2及び31m3と線対称になるように凸面ならびに2つの斜面がそれぞれ形成される。
<方向切替装置1の固定>
本実施形態では、方向切替装置1を土台などに設置する場合、方向切替装置1は、回転軸A1の延びる方向が、重力の方向と略同じとなるように固定される。第1可動部30を傾動させる場合、第2可動部60も第1可動部30とともに傾動するが、この配置では、第1可動部30及び第2可動部60を重力に逆らわずに水平方向に傾動させることができる。これにより、第1可動部傾動用ボイスコイルモータにおける負荷を軽減することができるので、消費電力を小さくすることができる。また、第2可動部60を傾動させる場合、第2可動部60を重力に逆らって傾動させる必要があるが、第1可動部30とは独立に、第2可動部60を鉛直方向に傾動させることができる。これにより、回転軸A2の延びる方向が重力の方向と略同じとなるように方向切替装置1が固定される場合と比べて、第2可動部傾動用ボイスコイルモータから与える力を減少させることができるので、消費電力を小さくすることができる。
<2.変形例>
次に、本発明の実施形態の変形例1及び2について説明する。これらの変形例は、実施形態と比較して、ベース10と第1可動部30または第2可動部60との間に付勢部材が配置される構成としている点が異なっている。以下の説明では、実施形態との相違点について説明し、実施形態と共通な部分については説明を省略する。
<(1)変形例1>
変形例1では、ベース10と第1可動部30との間にコイルばねが配置され、ベース10と第2可動部60との間にコイルばねが配置された構成としている。このような構成とすることで、第1可動部傾動用ボイスコイルモータ及び第2可動部傾動用ボイスコイルモータに通電しなくても、コイルばねの付勢力によって第2可動部60の向きを自動的に所望の向きに戻すことが可能な構成となっている。
図13は、実施形態の変形例1の第3傾き状態における方向切替装置をz軸+側から見た平面図である。図14は、実施形態の変形例1の方向切替装置の図13の切断線B−Bの位置における断面図である。図15は、実施形態の変形例1の方向切替装置の分解斜視図である。図16は、実施形態の変形例1の環状部材52の斜視図である。図17は、実施形態の変形例1のU字部材66の斜視図である。図18は、実施形態の変形例1の板状部材16の斜視図である。なお、図13〜図15では、アンテナ部材65の図示を省略している。ここで、第3傾き状態は、非傾き状態における第1可動部30及び第2可動部60(図2及び図3参照)を基準として、第1可動部30が、回転軸A1を中心に反時計方向ccw1へ角度θ1傾くとともに、第2可動部60が、回転軸A2を中心に反時計方向ccw2へ角度θ2傾いた状態である。
<方向切替装置2>
図13〜図18に示されるように、実施形態の変形例1の方向切替装置2では、ベース10と第1可動部30との間にコイルばね70a及び70bが配置されるとともに、ベース10と第2可動部60との間にコイルばね71a及び71bが配置される。
<ヨーク51a及び51b>
ヨーク51a及び51bは、実施形態のヨーク38a及び38bにそれぞれ対応する。ヨーク51aの連結部38a6は、ヨーク38aの連結部38a3に対応する。本変形例では、連結部38a6には、略円形の断面を有し、z軸と平行に延びる貫通孔38a7が形成される(図14参照)。貫通孔38a7には、コイルばね70aが挿通される(図14参照)。ヨーク51bは、ヨーク51aと同様の構成の部材であり、対称軸S1についてヨーク51aと線対称な形状を有し、コイルばね70bが挿通される貫通孔が形成される。
<ヨーク67a及び67b>
ヨーク67a及び67bは、実施形態のヨーク63a及び63bにそれぞれ対応する。ヨーク67aの連結部63a6は、ヨーク63aの連結部63a3に対応する。本変形例では、連結部63a6には、図示しないが、略円形の断面を有し、z軸と平行に延びる貫通孔(図示しない)が形成される。当該貫通孔には、コイルばね71aが挿通される(図14参照)。ヨーク67bは、ヨーク67aと同様の構成の部材であり、対称軸S1についてヨーク67aと線対称な形状を有し、コイルばね71bが挿通される貫通孔(図示しない)が形成される。
<環状部材52>
環状部材52は、実施形態の環状部材31に対応し、対称軸S1について線対称な部材である(図16参照)。環状部材52では、貫通孔31cの内面のz軸−側において、略円形の断面を有し、z軸と平行に延びる貫通孔31c1が形成される(図14〜図16参照)。貫通孔31c1の内部には、回転軸A2方向に延びる棒状部材31c2が貫通孔31c1のz軸−側に形成される(図14参照)。図示しないが、貫通孔31dの内面のz軸−側において、対称軸S1について貫通孔31c1と線対称な形状を有する貫通孔が形成される。同様に、当該貫通孔の内部には、対称軸S1について棒状部材31c2と線対称な形状を有する棒状部材(以下、y軸+側棒状部材と称することがある。)が形成される。
<U字部材66>
U字部材66は、実施形態のU字部材61に対応し、対称軸S1について線対称な部材である(図17参照)。U字部材66では、貫通孔61dの内面のz軸−側において、略円形の断面を有し、z軸と平行に延びる貫通孔61d1が形成される(図15及び図17参照)。貫通孔61d1の内部には、図示しないが、回転軸A1方向に延びる棒状部材(以下、x軸−側棒状部材と称することがある。)が貫通孔61d1のz軸−側に形成される。
同様に、貫通孔61eの内面のz軸−側において、略円形の断面を有し、z軸と平行に延びる貫通孔61e1が形成される(図15及び図17参照)。貫通孔61e1の内部には、図示しないが、回転軸A1方向に延びる棒状部材(以下、x軸+側棒状部材と称することがある。)が貫通孔61e1のz軸−側に形成される。
<板状部材16>
板状部材16は、対称軸S1について線対称な部材である(図18参照)。本変形例では、板状部材16は、z軸+側から平面視したときに、環状部材11の輪郭と略同じ輪郭を有する略矩形の部材である。板状部材16は、4つのねじ17によって環状部材11のz軸−側にねじ止めされる。なお、板状部材16は、接着、溶着または圧入などによって環状部材11に固定されてもよい。
板状部材16には、略円形の断面を有し、z軸と平行に延びる貫通孔16a、16b、16c及び16dが形成される。詳細には、貫通孔16aは、z軸+側から平面視したときに、環状部材52の貫通孔31c1と略重なる位置に形成される(図15参照)。貫通孔16aの内部には、y軸方向に延びる棒状部材16a1が貫通孔16aのz軸+側に形成される(図14、図15及び図18参照)。貫通孔16bは、対称軸S1について貫通孔16aと線対称になるように板状部材16に形成される(図15及び図18参照)。貫通孔16bの内部には、対称軸S1について棒状部材16a1と線対称になるように、y軸方向に延びる棒状部材16b1が貫通孔16bのz軸+側に形成される(図15及び図18参照)。
貫通孔16cは、z軸+側から平面視したときに、U字部材66の貫通孔61d1と略重なる位置に形成される(図15参照)。貫通孔16cの内部には、x軸方向に延びる棒状部材16c1が貫通孔16cのz軸+側に形成される(図15及び図18参照)。貫通孔16dは、z軸+側から平面視したときに、U字部材66の貫通孔61e1と略重なる位置に形成される(図15参照)。貫通孔16dの内部には、x軸方向に延びる棒状部材16d1が貫通孔16dのz軸+側に形成される(図15及び図18参照)。
<コイルばね70a及び70b>
コイルばね70aは、ベース10と第1可動部30との間に配置される。本変形例では、コイルばね70aは、コイル状のばね部材である。コイルばね70aの両端には、鉤状の鉤部がそれぞれ形成される(図14参照)。コイルばね70aの両端における2つの鉤部は、コイルばね70aの本体がヨーク51aの貫通孔38a7に挿通された状態で、板状部材16の棒状部材16a1及び環状部材52の棒状部材31c2にそれぞれかけ留めされる(図14参照)。コイルばね70aは、本発明でいう「第1付勢部材」の一具体例である。
コイルばね70bは、回転軸A2を含む面であって回転軸A1と略直交する面を挟んでコイルばね70aと対向する。本変形例では、コイルばね70bは、zx対称面を挟んでコイルばね70aと対向する(図15参照)。また、コイルばね70a及び70bは、回転軸A1を含む面であって回転軸A2と略直交する面の面内に配置される。コイルばね70bは、コイルばね70aと同様の構成の部材であり、コイルばね70aと同様に、ベース10と第1可動部30との間に配置される。詳細には、コイルばね70bの両端における2つの鉤部は、コイルばね70bの本体がヨーク51bの貫通孔(図示しない)に挿通された状態で、板状部材16の棒状部材16b1及び環状部材52のy軸+側棒状部材(図示しない)にそれぞれかけ留めされる。コイルばね70bは、本発明でいう「第2付勢部材」の一具体例である。
<コイルばね71a及び71b>
コイルばね71aは、ベース10と第2可動部60との間に配置される。本変形例では、コイルばね71aは、コイル状のばね部材である。コイルばね71aの両端には、鉤状の鉤部がそれぞれ形成される。コイルばね71aの両端における2つの鉤部は、コイルばね71aの本体がヨーク67aの貫通孔(図示しない)に挿通された状態で、板状部材16の棒状部材16c1及びU字部材66のx軸−側棒状部材(図示しない)にそれぞれかけ留めされる。コイルばね71aは、本発明でいう「第3付勢部材」の一具体例である。
コイルばね71bは、回転軸A1を含む面であって回転軸A2と略直交する面を挟んでコイルばね71aと対向する。本変形例では、コイルばね71bは、yz対称面を挟んでコイルばね71aと対向する(図15参照)。また、コイルばね71a及び71bは、回転軸A2を含む面であって回転軸A1と略直交する面の面内に配置される。コイルばね71bは、コイルばね71aと同様の構成の部材であり、コイルばね71aと同様に、ベース10と第2可動部60との間に配置される。詳細には、コイルばね71bの両端における2つの鉤部は、コイルばね71bの本体がヨーク67bの貫通孔(図示しない)に挿通された状態で、板状部材16の棒状部材16d1及びU字部材66のx軸+側棒状部材(図示しない)にそれぞれかけ留めされる。コイルばね71bは、本発明でいう「第4付勢部材」の一具体例である。
<(2)変形例2>
変形例2では、ベース10と第2可動部60との間に、4つのコイルばねが配置された構成としている。このような構成とすることで、第1可動部傾動用ボイスコイルモータ及び第2可動部傾動用ボイスコイルモータに通電しなくても、コイルばねによって、第2可動部60の向きを自動的に所望の向きに戻すことが可能な構成としている。
図19は、実施形態の変形例2の方向切替装置をz軸+側から見た平面図である。図20は、実施形態の変形例2の方向切替装置の図20の切断線C−Cの位置における断面図である。図21は、実施形態の変形例2の方向切替装置の斜視図である。図22は、実施形態の変形例2の方向切替装置の分解斜視図である。なお、図19〜図21では、非傾き状態の方向切替装置3が示される。図19及び図21では、アンテナ部材69が透明な状態の方向切替装置3が示される。また、図19では、円弧部材68a、68b、68c及び68dの図示を省略している。
<方向切替装置3>
図19〜図22に示されるように、実施形態の変形例2の方向切替装置3では、ベース10とアンテナ部材69との間に、コイルばね72a、72b、72c及び72dが配置される。
<環状部材18>
環状部材18は、実施形態の環状部材11に対応し、対称軸S1について線対称な部材である(図19参照)。本変形例では、環状部材18は、z軸+側から平面視したときに、略矩形の外形を有する(図19及び図22参照)。環状部材18の4つの角の近傍には、略円形の断面を有し、z軸方向に延びる貫通孔18a、18b、18c及び18dがそれぞれ形成される。
詳細には、貫通孔18aは、回転軸A2のy軸−側であり、回転軸A1のx軸−側に位置する角の近傍に形成される。具体的には、貫通孔18aは、zx対称面からy軸−側へ所定の距離Dyだけ離れた位置であって、yz対称面からx軸−側へ所定の距離Dxだけ離れた位置に形成される(図19参照)。貫通孔18aの内部には、y軸方向に延びる棒状部材18a1が貫通孔18aのz軸+側に形成される(図20参照)。貫通孔18cは、対称軸S1について貫通孔18aと線対称になるように環状部材18に形成される(図19参照)。具体的には、貫通孔18cは、zx対称面からy軸+側へ距離Dyだけ離れた位置であって、yz対称面からx軸+側へ距離Dxだけ離れた位置に形成される(図19参照)。貫通孔18cの内部には、対称軸S1について棒状部材18a1と線対称になるように、y軸方向に延びる棒状部材18c1が貫通孔18cのz軸+側に形成される(図19参照)。
貫通孔18bは、zx対称面について貫通孔18aと面対称であり、yz対称面について貫通孔18cと面対称な形状を有する(図19参照)。具体的には、貫通孔18bは、zx対称面からy軸+側へ距離Dyだけ離れた位置であって、yz対称面からx軸−側へ距離Dxだけ離れた位置に形成される(図19参照)。貫通孔18bの内部には、zx対称面について棒状部材18a1と面対称であり、yz対称面について棒状部材18c1と面対称となるように、y軸方向に延びる棒状部材18b1が貫通孔18bのz軸+側に形成される(図19参照)。貫通孔18dは、対称軸S1について貫通孔18bと線対称になるように環状部材18に形成される(図19参照)。具体的には、貫通孔18dは、zx対称面からy軸−側へ距離Dyだけ離れた位置であって、yz対称面からx軸+側へ距離Dxだけ離れた位置に形成される(図19参照)。貫通孔18dの内部には、対称軸S1について棒状部材18b1と線対称になるように、y軸方向に延びる棒状部材18d1が貫通孔18dのz軸+側に形成される(図19及び図20参照)。
<板状部材16>
板状部材16は、実施形態の変形例1における板状部材16と同じ部材であり、4つのねじ(図示しない)によって環状部材18のz軸−側にねじ止めされる。なお、板状部材16は、接着、溶着または圧入などによって環状部材18に固定されてもよい。
<アンテナ部材69>
アンテナ部材69は、実施形態のアンテナ部材65に対応し、対称軸S1について線対称な部材である(図19〜図21参照)。アンテナ部材69のz軸−側の面には、円弧部材68a、68b、68c及び68dが形成される。
詳細には、円弧部材68aは、z軸+側から平面視したときに、環状部材18の貫通孔18aと略重なる位置に形成される(図20参照)。円弧部材68aは、アンテナ部材69のz軸−側の面において、z軸−側へ突出し、半円状の隙間を形成するように円弧に沿って延びる線状の部材である。円弧部材68cは、z軸+側から平面視したときに、環状部材18の貫通孔18cと略重なる位置に形成され、対称軸S1について円弧部材68aと線対称になるように形成される(図21参照)。
円弧部材68bは、z軸+側から平面視したときに、環状部材18の貫通孔18bと略重なる位置に形成され、zx対称面について円弧部材68aと面対称であり、yz対称面について円弧部材68cと面対称となるように形成される(図21参照)。円弧部材68dは、z軸+側から平面視したときに、環状部材18の貫通孔18dと略重なる位置に形成され、対称軸S1について円弧部材68bと線対称になるように形成される(図21参照)。
<コイルばね72a、72b、72c及び72d>
コイルばね72aは、ベース10と第2可動部60との間に配置される。本変形例では、コイルばね72aは、コイル状のばね部材であり、zx対称面からy軸−側へ距離Dyだけ離れ、yz対称面からx軸−側へ距離Dxだけ離して配置される(図19参照)。コイルばね72aの両端には、鉤状の鉤部がそれぞれ形成される(図20参照)。コイルばね72aの両端における2つの鉤部は、環状部材18の棒状部材18a1及びアンテナ部材69の円弧部材68aにそれぞれかけ留めされる(図20参照)。コイルばね72aは、本発明でいう「第3付勢部材」及び「第5付勢部材」の一具体例である。
コイルばね72dは、回転軸A1を含む面であって回転軸A2と略直交する面を挟んでコイルばね72aと対向する。本変形例では、コイルばね72dは、yz対称面を挟んでコイルばね72aと対向する(図19参照)。具体的には、コイルばね72dは、zx対称面からy軸−側へ距離Dyだけ離れ、yz対称面からx軸+側へ距離Dxだけ離して配置される(図19参照)。コイルばね72dは、コイルばね72aと同様の構成の部材であり、コイルばね72aと同様に、ベース10と第2可動部60との間に配置される。詳細には、コイルばね72dの両端における2つの鉤部は、環状部材18の棒状部材18d1及びアンテナ部材69の円弧部材68dにそれぞれかけ留めされる(図20参照)。コイルばね72dは、本発明でいう「第4付勢部材」及び「第6付勢部材」の一具体例である。yz対称面は、本発明でいう「第1面」の一具体例である。
コイルばね72bは、回転軸A2を含む面であって回転軸A1と略直交する面を挟んでコイルばね72aと対向する。本変形例では、コイルばね72bは、zx対称面を挟んでコイルばね72aと対向する(図19参照)。具体的には、コイルばね72bは、zx対称面からy軸+側へ距離Dyだけ離れ、yz対称面からx軸−側へ距離Dxだけ離して配置される(図19参照)。コイルばね72bは、コイルばね72aと同様の構成の部材であり、コイルばね72aと同様に、ベース10と第2可動部60との間に配置される。詳細には、コイルばね72bの両端における2つの鉤部は、環状部材18の棒状部材18b1及びアンテナ部材69の円弧部材68bにそれぞれかけ留めされる。コイルばね72bは、本発明でいう「第3付勢部材」及び「第7付勢部材」の一具体例である。zx対称面は、本発明でいう「第2面」の一具体例である。
コイルばね72cは、回転軸A1を含む面であって回転軸A2と略直交する面を挟んでコイルばね72bと対向し、回転軸A2を含む面であって回転軸A1と略直交する面を挟んでコイルばね72dと対向する。本変形例では、コイルばね72cは、yz対称面を挟んでコイルばね72bと対向し、zx対称面を挟んでコイルばね72dと対向する(図19参照)。具体的には、コイルばね72cは、zx対称面からy軸+側へ距離Dyだけ離れ、yz対称面からx軸+側へ距離Dxだけ離して配置される(図19参照)。コイルばね72cは、コイルばね72aと同様の構成の部材であり、コイルばね72aと同様に、ベース10と第2可動部60との間に配置される。詳細には、コイルばね72bの両端における2つの鉤部は、環状部材18の棒状部材18c1及びアンテナ部材69の円弧部材68cにそれぞれかけ留めされる。コイルばね72cは、本発明でいう「第4付勢部材」及び「第8付勢部材」の一具体例である。
<3.本実施形態の特徴>
上記構成の方向切替装置によれば、第2可動部60が傾動する方向にアンテナ部材65の向きがずれたときに、応答速度の速い第2可動部傾動用ボイスコイルモータによってアンテナ部材65の向きのずれを短時間で戻すことができる。また、第1可動部30が傾動する方向にアンテナ部材65の向きがずれたときにも、応答速度の速い第1可動部傾動用ボイスコイルモータによってアンテナ部材65の向きのずれを短時間で戻すことができる。つまり、アンテナ部材65の向きのずれを迅速に補正することができるので、通信が切断されることを抑制することができる。
上記構成の方向切替装置では、第1可動部30の回転軸A1と第2可動部60の回転軸A2とが、略同一平面に含まれるため、第2可動部60の回転に用いるベアリング42a及び42bならびにシャフト47及び48などの重量物を回転軸A1について略対称に配置することができるので、重心を回転軸A1に近づけることができる。これにより、回転軸A1についての慣性モーメントを小さくすることができるので、第2可動部60の向きを変化させやすくすることができる。
上記構成の方向切替装置では、斜面11m2及び11m3が、第1可動部30がベース10を基準として角度θ1傾いたときに、第1可動部30と当接して第1可動部30の傾きを規制する。これにより、第1可動部30が過剰に傾き、アンテナ部材65などの第1可動部30とともに傾動する部分が、他の物体と接触することを防ぐことができるので、アンテナ部材65などの破損または故障を抑制することができる。
上記構成の方向切替装置では、斜面31m2及び31m3が、第2可動部60が第1可動部30を基準としてθ2傾いたときに、第2可動部60と当接して第2可動部60の傾きを規制する。これにより、第2可動部60が過剰に傾き、たとえばアンテナ部材65等の第2可動部60とともに傾動する部分が、他の物体と接触することを防ぐことができる。ので、アンテナ部材65等の破損または故障を抑制することができる。
上記構成の方向切替装置では、y軸−側ホールセンサ及びy軸+側ホールセンサが第1可動部30の位置を検出するため、y軸−側ホールセンサ及びy軸+側ホールセンサの検出結果に基づき、第1可動部30の傾きの所望の傾きからのずれ量を取得することができる。これにより、当該ずれ量に基づき、第1可動部30の傾きを所望の傾きに維持するように第1可動部傾動用ボイスコイルモータを制御することができる。
上記構成の方向切替装置では、x軸−側ホールセンサ及びx軸+側ホールセンサが第2可動部60の位置を検出するため、x軸−側ホールセンサ及びx軸+側ホールセンサの検出結果に基づき、第2可動部60の傾きの所望の傾きからのずれ量を取得することができる。これにより、当該ずれ量に基づき、第2可動部60の傾きを所望の傾きに維持するように第2可動部傾動用ボイスコイルモータを制御することができる。
上記の変形例1の方向切替装置では、コイルばね70aがベース10と第1可動部30との間に配置されるため、コイルばね70aの付勢方向で定まる傾きに第1可動部30を戻そうとする復元力を第1可動部30に加えることができる。これにより、たとえば、第1可動部30の傾きが所望の傾きになるようにコイルばね70aを設置することで、第1可動部傾動用ボイスコイルモータへ通電しなくても、第1可動部30の傾きを所望の傾きに合わせることができる。また、たとえば、第1可動部30の傾きを所望の傾きの近傍で維持する場合には、第1可動部傾動用ボイスコイルモータにおける消費電力を低減することができる。
上記の変形例1の方向切替装置では、コイルばね70bが、回転軸A2を含む面であって回転軸A1と略直交する面を挟んでコイルばね70aと対向し、ベース10と第1可動部30との間に配置される。これにより、コイルばね70aの付勢方向とコイルばね70bの付勢方向とで定まる傾きに第1可動部30を戻そうとする強い復元力を第1可動部30に加えることができる。
上記の変形例1の方向切替装置では、コイルばね71aが、ベース10と第2可動部60との間に配置され、コイルばね71bが、回転軸A1を含む面であって回転軸A2と略直交する面を挟んでコイルばね71aと対向し、ベース10と第2可動部60との間に配置される。これにより、第2可動部60の傾きを、コイルばね71aの付勢方向とコイルばね71bの付勢方向とで定まる傾きに戻そうとする復元力を第2可動部60に加えることができる。さらに、第2可動部60とベース10との間には、ベース10について傾きの変化する第1可動部30が介在しているので、コイルばね71a及び71bは、第2可動部60の傾きだけでなく第1可動部30の傾きにも影響を与える。このため、第1可動部30の傾きを、コイルばね71aが第2可動部60に与える力とコイルばね71bが第2可動部60に与える力が釣り合う傾きに戻そうとする復元力を第2可動部60に加えることができる。これにより、たとえば、第1可動部30及び第2可動部60の両方について所望の傾きになるようにコイルばね71a及び71bを設置することで、第1可動部傾動用ボイスコイルモータ及び第2可動部傾動用ボイスコイルモータへ通電しなくても、第1可動部30及び第2可動部60の両方を所望の傾きに合わせることができる。また、たとえば、第2可動部60の傾きを所望の傾きの近傍で維持する場合には、第2可動部傾動用ボイスコイルモータにおける消費電力を低減することができる。同様に、たとえば、第1可動部30の傾きを所望の傾きの近傍で維持する場合には、第1可動部傾動用ボイスコイルモータにおける消費電力を低減することができる。
また、上記の変形例2の方向切替装置では、コイルばね72aが、ベース10と第2可動部60との間に配置され、コイルばね72dが、回転軸A1を含む面であって回転軸A2と略直交する面を挟んでコイルばね71aと対向し、ベース10と第2可動部60との間に配置される。これにより、第2可動部60の傾きを、コイルばね72aの付勢方向とコイルばね72dの付勢方向とで定まる傾きに戻そうとする復元力を第2可動部60に加えることができる。さらに、第2可動部60とベース10との間には、ベース10について傾きの変化する第1可動部30が介在しているので、コイルばね72a及び72dは、第2可動部60の傾きだけでなく第1可動部30の傾きにも影響を与える。このため、第1可動部30の傾きを、コイルばね72aが第2可動部60に与える力とコイルばね72dが第2可動部60に与える力が釣り合う傾きに戻そうとする復元力を第2可動部60に加えることができる。これにより、たとえば、第1可動部30及び第2可動部60の両方について所望の傾きになるようにコイルばね72a及び72dを設置することで、第1可動部傾動用ボイスコイルモータ及び第2可動部傾動用ボイスコイルモータへ通電しなくても、第1可動部30及び第2可動部60の両方を所望の傾きに合わせることができる。また、たとえば、第2可動部60の傾きを所望の傾きの近傍で維持する場合には、第2可動部傾動用ボイスコイルモータにおける消費電力を低減することができる。同様に、たとえば、第1可動部30の傾きを所望の傾きの近傍で維持する場合には、第1可動部傾動用ボイスコイルモータにおける消費電力を低減することができる。
また、上記の変形例2の方向切替装置では、コイルばね72bが、ベース10と第2可動部60との間に配置され、コイルばね72cが、回転軸A1を含む面であって回転軸A2と略直交する面を挟んでコイルばね71aと対向し、ベース10と第2可動部60との間に配置される。これにより、第2可動部60の傾きを、コイルばね72bの付勢方向とコイルばね72cの付勢方向とで定まる傾きに戻そうとする復元力を第2可動部60に加えることができる。さらに、第2可動部60とベース10との間には、ベース10について傾きの変化する第1可動部30が介在しているので、コイルばね72b及び72cは、第2可動部60の傾きだけでなく第1可動部30の傾きにも影響を与える。このため、第1可動部30の傾きを、コイルばね72bが第2可動部60に与える力とコイルばね72cが第2可動部60に与える力が釣り合う傾きに戻そうとする復元力を第2可動部60に加えることができる。これにより、たとえば、第1可動部30及び第2可動部60の両方について所望の傾きになるようにコイルばね72b及び72cを設置することで、第1可動部傾動用ボイスコイルモータ及び第2可動部傾動用ボイスコイルモータへ通電しなくても、第1可動部30及び第2可動部60の両方を所望の傾きに合わせることができる。また、たとえば、第2可動部60の傾きを所望の傾きの近傍で維持する場合には、第2可動部傾動用ボイスコイルモータにおける消費電力を低減することができる。同様に、たとえば、第1可動部30の傾きを所望の傾きの近傍で維持する場合には、第1可動部傾動用ボイスコイルモータにおける消費電力を低減することができる。
上記の変形例2の方向切替装置では、コイルばね72aが、ベース10と第2可動部60との間に配置される。コイルばね72dが、回転軸A1を含む面であって回転軸A2と略直交する面を挟んでコイルばね72aと対向し、ベース10と第2可動部60との間に配置される。コイルばね72bが、回転軸A2を含む面であって回転軸A1と略直交する面を挟んでコイルばね72aと対向し、ベース10と第2可動部60との間に配置される。そして、コイルばね72cが、回転軸A1を含む面であって回転軸A2と略直交する面を挟んでコイルばね72bと対向し、回転軸A2を含む面であって回転軸A1と略直交する面を挟んでコイルばね72dと対向し、ベース10と第2可動部60との間に配置される。これにより、第2可動部60が第1可動部30に支持されるため、第1可動部30の傾きを、コイルばね72aが第2可動部60に与える力及びコイルばね72bが第2可動部60に与える力と、コイルばね72dが第2可動部60に与える力及びコイルばね72cが第2可動部60に与える力とが釣り合う傾きに戻そうとする復元力を第2可動部60に加えることができる。また、第2可動部60の傾きを、コイルばね72aが第2可動部60に与える力及びコイルばね72dが第2可動部60に与える力と、コイルばね72bが第2可動部60に与える力及びコイルばね72cが第2可動部60に与える力とが釣り合う傾きに戻そうとする復元力を第2可動部60に加えることができる。これにより、たとえば、第1可動部30及び第2可動部60の両方について所望の傾きになるように、コイルばね72a、72b、72c及び72dを設置することで、第1可動部傾動用ボイスコイルモータ及び第2可動部傾動用ボイスコイルモータへ通電しなくても、第1可動部30及び第2可動部60の両方を所望の傾きに合わせることができる。また、たとえば、第2可動部60の傾きを所望の傾きの近傍で維持する場合には、第2可動部傾動用ボイスコイルモータにおける消費電力を低減することができる。同様に、たとえば、第1可動部30の傾きを所望の傾きの近傍で維持する場合には、第1可動部傾動用ボイスコイルモータにおける消費電力を低減することができる。
上記構成の方向切替装置では、第1可動部30の回転軸A1の延びる方向が、重力の方向と略同じであるため、第1可動部30が傾動する方向を略水平にすることができるので、第1可動部傾動用ボイスコイルモータにおける消費電力を小さくすることができる。また、第2可動部60を重力に逆らって傾けるときは、第2可動部60を独立に傾けることができるので、第2可動部傾動用ボイスコイルモータにおける消費電力の増加を抑制することができる。
<4.補足事項>
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。
本実施形態の方向切替装置は、アンテナ部材65を含む構成について説明したが、方向切替装置1は、アンテナ部材65を含まない構成であってもよい。
また、本実施形態の方向切替装置では、コイル12aがベース10に固定され、駆動マグネット32aが第1可動部30に固定されるムービングマグネット型のy軸−側ボイスコイルモータを方向切替装置1が備える構成について説明したが、コイル12aが第1可動部30に固定され、駆動マグネット32aがベース10に固定されるムービングコイル型のy軸−側ボイスコイルモータを方向切替装置1が備える構成であってもよい。
同様に、本実施形態の方向切替装置では、コイル12bがベース10に固定され、駆動マグネット32bが第1可動部30に固定されるムービングマグネット型のy軸+側ボイスコイルモータを方向切替装置1が備える構成について説明したが、コイル12bが第1可動部30に固定され、駆動マグネット32bがベース10に固定されるムービングコイル型のy軸+側ボイスコイルモータを方向切替装置1が備える構成であってもよい。
また、本実施形態の方向切替装置では、コイル49aがベース10に固定され、駆動マグネット62aが第1可動部30に固定されるムービングマグネット型のx軸−側ボイスコイルモータを方向切替装置1が備える構成について説明したが、コイル49aが第1可動部30に固定され、駆動マグネット62aがベース10に固定されるムービングコイル型のx軸−側ボイスコイルモータを方向切替装置1が備える構成であってもよい。
同様に、本実施形態の方向切替装置では、コイル49bがベース10に固定され、駆動マグネット62bが第1可動部30に固定されるムービングマグネット型のx軸+側ボイスコイルモータを方向切替装置1が備える構成について説明したが、コイル49bが第1可動部30に固定され、駆動マグネット62bがベース10に固定されるムービングコイル型のx軸+側ボイスコイルモータを方向切替装置1が備える構成であってもよい。
また、本実施形態の方向切替装置では、方向切替装置1が、第1可動部傾動用ボイスコイルモータとして、y軸−側ボイスコイルモータ及びy軸+側ボイスコイルモータの2つのボイスコイルモータを備える構成について説明したが、方向切替装置1は、第1可動部傾動用ボイスコイルモータとして、1つまたは3つ以上のボイスコイルモータを備える構成であってもよい。
また、本実施形態の方向切替装置では、方向切替装置1が、第2可動部傾動用ボイスコイルモータとして、x軸−側ボイスコイルモータ及びx軸+側ボイスコイルモータの2つのボイスコイルモータを備える構成について説明したが、方向切替装置1は、第2可動部傾動用ボイスコイルモータとして、1つまたは3つ以上のボイスコイルモータを備える構成であってもよい。
本発明は、アンテナの向きを切り替える方向切替装置として好適に利用される。
1、2、3…方向切替装置
10…ベース
11…環状部材
11b…開口部
11c、11d…貫通孔
11e、11f…掘下げ部
11h、11i…貫通孔
11j、11k…突出部
11j1…取り付け面
11j2…切り欠き部
11j3…凸部
11m1…凸面
11m2、11m3…斜面
12a、12b…コイル
13a、13b…基板
13a1…凹部
14…シャフト
16…板状部材
16a、16b、16c、16d…貫通孔
16a1、16b1、16c1、16d1…棒状部材
18…環状部材
18a、18b、18c、18d…貫通孔
18a1、18b1、18c1、18d1…棒状部材
30…第1可動部
31…環状部材
31b…開口部
31c、31d…貫通孔
31c1…貫通孔
31c2…棒状部材
31e1、31f1、31g1、31h1…凹部
31e2、31f2、31g2、31h2…貫通孔
31j、31k…突出部
31j1…取り付け面
31j2…切り欠き部
31j3…凸部
31m1…凸面
31m2、31m3…斜面
32a、32b…駆動マグネット
33a、33b…ベアリング
34a、34b…固定板
38a、38b…ヨーク
38a1、38a2…板状部
38a3、38a6…連結部
38a4…当接面
38a5…対向面
38a7…貫通孔
42a、42b…ベアリング
44a、44b…固定板
47、48…シャフト
49a、49b…コイル
50a、50b…基板
50a1…凹部
51a、51b…ヨーク
52…環状部材
60…第2可動部
61…U字部材
61a、61b…側板部
61c…底板部
61d、61e…貫通孔
61d1、61e1…貫通孔
61f…貫通孔
61g、61h…貫通孔
62a、62b…駆動マグネット
63a、63b…ヨーク
63a1、63a2…板状部
63a3、63a6…連結部
63a4…当接面
63a5…対向面
65…アンテナ部材
66…U字部材
67a、67b…ヨーク
68a、68b、68c、68d…円弧部材
69…アンテナ部材
70a、70b、71a、71b…コイルばね
72a、72b、72c、72d…コイルばね

Claims (12)

  1. ベースと、
    前記ベースに傾動可能に支持される第1可動部と、
    前記第1可動部が傾動する方向と略直交する方向に傾動可能に、前記第1可動部に支持される第2可動部と、
    前記第1可動部の傾きを変化させる第1ボイスコイルモータと、
    前記第2可動部の傾きを変化させる第2ボイスコイルモータと、を備え、
    前記第1ボイスコイルモータは、
    前記ベース及び前記第1可動部の一方に固定される第1コイルと、
    前記ベース及び前記第1可動部の他方に固定される第1永久磁石と、を含み、
    前記第2ボイスコイルモータは、
    前記第1可動部及び前記第2可動部の一方に固定される第2コイルと、
    前記第1可動部及び前記第2可動部の他方に固定される第2永久磁石と、を含む、
    方向切替装置。
  2. 前記第1可動部の回転軸と前記第2可動部の回転軸とが、略同一平面に含まれる、
    請求項1に記載の方向切替装置。
  3. 前記ベースは、
    前記第1可動部が前記ベースを基準として所定の角度傾いたときに前記第1可動部と当接して前記第1可動部の傾きを規制する第1当接部を含む、
    請求項1または請求項2に記載の方向切替装置。
  4. 前記第1可動部は、
    前記第2可動部が前記第1可動部を基準として所定の角度傾いたときに前記第2可動部と当接して前記第2可動部の傾きを規制する第2当接部を含む、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の方向切替装置。
  5. 前記第1可動部の位置を検出する第1センサをさらに備える、
    請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の方向切替装置。
  6. 前記第2可動部の位置を検出する第2センサをさらに備える、
    請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の方向切替装置。
  7. 前記ベースと前記第1可動部との間に配置される第1付勢部材をさらに備える、
    請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の方向切替装置。
  8. 前記第2可動部の回転軸を含む面であって前記第1可動部の回転軸と略直交する面を挟んで前記第1付勢部材と対向し、前記ベースと前記第1可動部との間に配置される第2付勢部材をさらに備える、
    請求項7に記載の方向切替装置。
  9. 前記ベースと前記第2可動部との間に配置される第3付勢部材と、
    前記第1可動部の回転軸を含む面であって前記第2可動部の回転軸と略直交する面を挟んで前記第3付勢部材と対向し、前記ベースと前記第2可動部との間に配置される第4付勢部材と、をさらに備える、
    請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の方向切替装置。
  10. 前記ベースと前記第2可動部との間に配置される第5付勢部材と、
    前記第1可動部の回転軸を含む面であって前記第2可動部の回転軸と略直交する面である第1面を挟んで前記第5付勢部材と対向し、前記ベースと前記第2可動部との間に配置される第6付勢部材と、
    前記第2可動部の回転軸を含む面であって前記第1可動部の回転軸と略直交する面である第2面を挟んで前記第5付勢部材と対向し、前記ベースと前記第2可動部との間に配置される第7付勢部材と、
    前記第1面を挟んで前記第7付勢部材と対向するとともに、前記第2面を挟んで前記第6付勢部材と対向し、前記ベースと前記第2可動部との間に配置される第8付勢部材と、をさらに備える、
    請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の方向切替装置。
  11. 前記第1可動部の回転軸の延びる方向が、重力の方向と略同じである、
    請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の方向切替装置。
  12. 請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の方向切替装置を備える、
    アンテナ装置。
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