JP2021005911A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータから可動部材に安定的に力を伝達することができるコンパクトな駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置１は、ガイドシャフト６０に係合可能な１対のフック部１４，１５を有するフレーム１０と、フレーム１０に回転可能に支持されるリードスクリュー３０と、リードスクリュー３０に連結され、リードスクリュー３０を回転させるモータ２０と、リードスクリュー３０に係合するナット４０と、可動部材５０とを備える。可動部材５０は、ナット４０を収容するナット収容部５１と、ガイドシャフト６０上を摺動可能な摺動部５２と、カメラユニット２が取り付けられる取付部５３とを有する。ナット４０の上側外面４５ＡはＺ方向に突出する複数の上側突起４１を有し、下側外面４５ＢはＺ方向に突出する複数の下側突起４２を有する。ナット収容部５１の上側壁５５の内面５５Ｂは上側突起４１と接触し、下側壁５６の内面５６Ｂは下側突起４２と接触するように構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、駆動装置に係り、駆動対象物を基準部材に対して軸方向に沿って移動させる駆動装置に関するものである。

近年、レーザ照射型ディスク装置やスマートフォンなどの電子機器においては、レンズやカメラなどを必要に応じて移動させる機構（駆動装置）が搭載されることが増えてきている。例えば、カメラを備えたスマートフォンにおいては、カメラをスマートフォン本体から出し入れする機能を付加することがある。このようなレンズやカメラなどの駆動対象物を移動させるために、例えばリードスクリューを用いた駆動装置を用いることが考えられる（例えば、特許文献１参照）。このようなリードスクリューを用いた駆動装置においては、リードスクリューに取り付けられた可動部にレンズやカメラなどの駆動対象物が固定され、このリードスクリューをモータにより回転させることで駆動対象物が軸方向に移動するようになっている。

しかしながら、このような駆動装置において、部材間で組立誤差などが生じると、リードスクリューから可動部に力が偏って伝達されることがある。そのような場合には、可動部への力の伝達が不安定になり、可動部材の移動も不安定になる。したがって、モータから可動部材に安定的に力を伝達することができる駆動装置が求められている。また、電子機器内の限られたスペースに収容する必要があるため、駆動装置をコンパクトにすることも求められている。

特開２０１８−１３７９５８号公報

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、モータから可動部材に安定的に力を伝達することができるコンパクトな駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、モータから可動部材に安定的に力を伝達することができるコンパクトな駆動装置が提供される。この駆動装置は、駆動対象物を基準部材に対して軸方向に沿って移動させるために使用される。上記駆動装置は、上記軸方向に沿って延びるガイドシャフトに係合可能な１対のフック部と、上記基準部材に固定される固定部とを有するフレームと、上記軸方向に沿って延び、上記フレームに回転可能に支持されるリードスクリューと、上記リードスクリューに連結され、上記リードスクリューを回転させるモータと、上記リードスクリューに係合し、互いに上記軸方向の反対側に位置する第１の外面及び第２の外面を有するナットと、可動部材とを備える。上記可動部材は、上記ナットを収容するナット収容部と、上記ガイドシャフト上を摺動可能な摺動部と、上記駆動対象物が取り付けられる取付部とを有する。上記ナット収容部は、上記ナットの上記第１の外面に対向する第１の内面と、上記ナットの上記第２の外面に対向する第２の内面とを有する。上記ナットの上記第１の外面及び上記ナット収容部の上記第１の内面の一方は、上記軸方向に突出する複数の第１の突起を有する。上記ナットの上記第１の外面及び上記ナット収容部の上記第１の内面の他方は、上記複数の第１の突起と接触するように構成される。

このような構成では、フレームのフック部をガイドシャフトに係合させることにより、リードスクリューとガイドシャフトとの間の間隔を狭くすることができるため、駆動装置全体のサイズをコンパクトにすることができる。また、ナットの第１の外面及びナット収容部の第１の内面の一方に設けられた複数の第１の突起がナットの第１の外面及びナット収容部の第１の内面の他方に接触するため、ナットが軸方向に移動するときに、軸方向の力が常に第１の突起を介してナット収容部に作用する。したがって、部材間で組立誤差などが生じていたとしても、ナットから可動部材に力が偏って伝達されることなく、第１の突起を介して可動部材に安定的に力を伝達することができる。この結果、可動部材の移動が安定化する。

ナットから可動部材への力の伝達をより安定化させるために、上記リードスクリューの中心軸に対して対称な位置に上記複数の第１の突起を形成することが好ましい。

上記ナットの上記第２の外面及び上記ナット収容部の上記第２の内面の一方は、上記軸方向に突出する複数の第２の突起を有し、上記ナットの上記第２の外面及び上記ナット収容部の上記第２の内面の他方は、上記複数の第２の突起と接触するように構成されていてもよい。この場合には、ナットの第２の外面及びナット収容部の第２の内面の一方に設けられた複数の第２の突起がナットの第２の外面及びナット収容部の第２の内面の他方に接触するため、ナットが軸方向に移動するときに、軸方向の力が常に第２の突起を介してナット収容部に作用する。したがって、ナットと可動部材との間に組立誤差などが生じていたとしても、ナットから可動部材に力が偏って伝達されることなく、第２の突起を介して可動部材に安定的に力を伝達することができる。この結果、可動部材の移動がさらに安定化する。

ナットから可動部材への力の伝達をより安定化させるために、上記リードスクリューの中心軸に対して対称な位置に上記複数の第２の突起を形成することが好ましい。

上記１対のフック部は、上記軸方向において上記可動部材を挟むように配置されることが好ましい。このように、軸方向において可動部材を挟むように１対のフック部を配置することにより、フレームの内部で可動部材を安定的に摺動させることができる。

本発明によれば、フレームのフック部をガイドシャフトに係合させることにより、リードスクリューとガイドシャフトとの間の間隔を狭くすることができるため、駆動装置全体のサイズをコンパクトにすることができる。また、ナットの第１の外面及びナット収容部の第１の内面の一方に設けられた複数の第１の突起がナットの第１の外面及びナット収容部の第１の内面の他方に接触しているため、ナットが軸方向に移動するときに、軸方向の力が常に第１の突起を介してナット収容部に作用する。したがって、ナットと可動部材との間に組立誤差などが生じていたとしても、ナットから可動部材に力が偏って伝達されることなく、ナットから可動部材への力の伝達が安定化する。

図１は、本発明の一実施形態における駆動装置を駆動対象物とともに示す正面図である。 図２は、図１の駆動装置の分解斜視図である。 図３は、図１の駆動装置におけるリードスクリュー、ナット、可動部、及びガイドシャフトの関係を示す斜視図である。 図４は、図１の駆動装置における可動部を示す斜視図である。 図５は、図１の駆動装置におけるナットを示す斜視図である。

以下、本発明に係る駆動装置の実施形態について図１から図５を参照して詳細に説明する。なお、図１から図５において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図５においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。

図１は、本発明の一実施形態における駆動装置１を駆動対象物としてのカメラユニット２とともに示す正面図である。本実施形態における駆動装置１は、例えばスマートフォン本体３の内部に設けられるものであり、撮像レンズ及び撮像素子を含むカメラユニット２を基準部材としてのスマートフォン本体３に対してＺ方向に移動させることができる。例えば、駆動装置１は、撮影時にカメラユニット２を＋Ｚ方向に移動させてスマートフォン本体３から突出させ、撮影終了後にはカメラユニット２を−Ｚ方向に移動させてスマートフォン本体３の内部に収容することができる。図１は、カメラユニット２が使用されていない状態を示しており、この状態ではカメラユニット２がスマートフォン本体３の内部に収容されている。なお、本実施形態では、便宜的に、図１における＋Ｚ方向を「上」又は「上方」といい、−Ｚ方向を「下」又は「下方」ということとする。

図１に示すように、駆動装置１は、スマートフォン本体３に固定されるフレーム１０と、フレーム１０に取り付けられたステッピングモータ２０と、ステッピングモータ２０に取り付けられるギアボックス２２と、Ｚ方向（軸方向）に延びるリードスクリュー３０と、リードスクリュー３０に係合するナット４０とを有している。リードスクリュー３０の外周面にはネジ山が形成されているが、理解を容易にするために、リードスクリュー３０のネジ山は図示を省略している。スマートフォン本体３には、Ｚ方向に延びるガイドシャフト６０が設けられており、ガイドシャフト６０とリードスクリュー３０は隣接した位置でＺ方向に沿って平行に延びている。駆動装置１は、ガイドシャフト６０上をＺ方向に摺動可能な可動部材５０をさらに有している。

図２は、駆動装置１の分解斜視図である。図１及び図２に示すように、フレーム１０は、上側フランジ部１１と、下側フランジ部１２と、固定用のネジが挿通されるネジ孔１３Ａが形成された固定部１３と、上側フランジ部１１の端部に設けられた上側フック部１４と、下側フランジ部１２の端部に設けられた下側フック部１５と、上側フランジ部１１と下側フランジ部１２との間で延びる裏板部１６とを有している。固定部１３のネジ孔１３Ａにネジ（図示せず）を挿通させて、このネジをスマートフォン本体３に螺合させることにより、フレーム１０がスマートフォン本体３に固定される。これらの固定部１３は、上側フランジ部１１と下側フランジ部１２のそれぞれから延出するように設けられている。図２に示すように、フレーム１０の上側フック部１４及び下側フック部１５は、それぞれガイドシャフト６０に係合している。また、ギアボックス２２は、ネジ２３によりフレーム１０の下側フランジ部１２に固定されている。

リードスクリュー３０は、上側軸受３１及び下側軸受３２を介してそれぞれフレーム１０の上側フランジ部１１及び下側フランジ部１２に取り付けられており、フレーム１０に対して回転可能に支持されている。図３は、図１のリードスクリュー３０、ナット４０、可動部材５０、及びガイドシャフト６０の関係を示す斜視図であり、理解を容易にするために可動部材５０の一部を切り欠いている。図３に示すように、リードスクリュー３０には平歯車３３が取り付けられており、この平歯車３３はギアボックス２２内に収容されている。

ギアボックス２２内には、上述したリードスクリュー３０の平歯車３３に加えて、ステッピングモータ２０の出力軸に連結された遊星歯車機構（図示せず）が収容されている。この遊星歯車機構によってステッピングモータ２０の回転が減速される。この遊星歯車機構は、リードスクリュー３０に取り付けられた平歯車３３にも連結されており、リードスクリュー３０は、平歯車３３及び遊星歯車機構を介してステッピングモータ２０の出力軸に連結される。したがって、ステッピングモータ２０を駆動すると、ステッピングモータ２０の出力軸の回転が遊星歯車機構及び平歯車３３を介してリードスクリュー３０に伝達され、リードスクリュー３０が回転するようになっている。

図４は、可動部材５０の斜視図である。図２及び図４に示すように、可動部材５０は、ナット４０が収容されるナット収容部５１と、ガイドシャフト６０が挿通されるシャフト孔５２Ａが形成された摺動部５２と、カメラユニット２が取り付けられる取付部５３とを有している。摺動部５２は、シャフト孔５２Ａに挿通されるガイドシャフト６０にガイドされつつガイドシャフト６０上をＺ方向に摺動する。可動部材５０の取付部５３に取り付けられたカメラユニット２は、可動部材５０とともにＺ方向に移動するようになっている。

図５は、ナット４０の斜視図である。図５に示すように、ナット４０は、略直方体状のナット本体４５を有しており、ナット本体４５の上側外面４５Ａから上方（＋Ｚ方向）に突出する上側突起４１と、ナット本体４５の下側外面４５Ｂから下方（−Ｚ方向）に突出する下側突起４２とを有している。ナット本体４５の中央には、Ｚ方向に沿ってナット本体４５を貫通する係合孔４６が形成されており、この係合孔４６の内周面には、リードスクリュー３０のネジ山に係合するネジ溝（図示せず）が形成されている。本実施形態では、係合孔４６の中心を挟んでＸ方向に対向するように２つの上側突起４１と２つの下側突起４２とが形成されている。後述するように、これらの上側突起４１及び下側突起４２は、係合孔４６の中心軸、すなわちリードスクリュー３０の中心軸に対して対称な位置に形成されることが好ましい。

図４に示すように、可動部材５０のナット収容部５１は、上側壁５５と、下側壁５６と、上側壁５５と下側壁５６とを接続する前側壁５７とを含んでおり、上側壁５５と下側壁５６と前側壁５７とにより規定される空間Ｓ内にナット４０が収容されるようになっている。なお、上側壁５５及び下側壁５６には、リードスクリュー３０を通過させるための切欠き５５Ａ，５６Ａがそれぞれ形成されている。

図３に示すように、ナット４０の上側突起４１は、可動部材５０のナット収容部５１の上側壁５５の内面５５Ｂに接触しており、ナット４０の下側突起４２は、可動部材５０のナット収容部５１の下側壁５６の内面５６Ｂに接触している。Ｙ方向において、ナット４０のナット本体４５は、可動部材５０のナット収容部５１の前側壁５７とフレーム１０の裏板部１６との間に保持される。

このような構成において、ステッピングモータ２０を駆動すると、ステッピングモータ２０の出力軸の回転がギアボックス２２内の遊星歯車機構及び平歯車３３を介してリードスクリュー３０に伝達され、リードスクリュー３０が回転する。リードスクリュー３０が回転すると、リードスクリュー３０のネジ山に係合しているナット４０も回転しようとするが、ナット４０のナット本体４５が可動部材５０のナット収容部５１の前側壁５７とフレーム１０の裏板部１６との間に保持されているため、ナット４０は回転することができない。このため、ナット４０は、回転するリードスクリュー３０のネジ山との係合によってＺ方向に移動する。

ここで、上述したように、ナット４０の上側突起４１がナット収容部５１の上側壁５５の内面５５Ｂに接触しているため、ナット４０が＋Ｚ方向に移動するときに、＋Ｚ方向の力が常にナット４０の上側突起４１を通じてナット収容部５１の内面５５Ｂに作用する。また、ナット４０の下側突起４２がナット収容部５１の下側壁５６の内面５６Ｂに接触しているため、ナット４０が−Ｚ方向に移動するときに、−Ｚ方向の力が常にナット４０の下側突起４２を通じてナット収容部５１の内面５６Ｂに作用する。したがって、ナット４０と可動部材５０との間に組立誤差などが生じていたとしても、ナット４０から可動部材５０に力が偏って伝達されることなく、上側突起４１又は下側突起４２を介してナット４０から可動部材５０に安定的に力を伝達することができる。この結果、可動部材５０の移動が安定化する。

このように、ステッピングモータ２０を駆動すると、リードスクリュー３０が回転してナット４０がＺ方向に移動し、これに伴って可動部材５０と可動部材５０の取付部５３に取り付けられたカメラユニット２もＺ方向に移動することとなる。

また、本実施形態では、フレーム１０の上側フック部１４及び下側フック部１５をガイドシャフト６０に係合させることにより、リードスクリュー３０とガイドシャフト６０との間の間隔を狭くすることができるため、駆動装置１全体のサイズをコンパクトにすることができる。また、本実施形態においては、Ｚ方向において可動部材５０を挟むように上側フック部１４及び下側フック部１５を配置しているので、フレーム１０の内部で可動部材５０を安定的に摺動させることができる。

ここで、ナット４０から可動部材５０への力の伝達をより安定化させるためには、ナット４０の上側突起４１及び下側突起４２をリードスクリュー３０の中心軸に対して対称な位置に形成することが好ましい。また、ナット４０の上側突起４１の個数は２個に限られるものではなく、３個以上であってもよい。さらに、ナット４０の下側突起４２の個数も２個に限られるものではなく、３個以上であってもよい。その場合においても、３個以上の上側突起４１及び／又は３個以上の下側突起４２をリードスクリュー３０の中心軸に対して対称な位置に形成することが好ましい。

また、上側突起４１をナット４０の上側外面４５Ａに形成するのではなく、可動部材５０の上側壁５５の内面５５Ｂに上側突起を形成して、この上側突起をナット４０の上側外面４５Ａに接触させるようにしてもよい。これに加えて、あるいはこれに代えて、下側突起４２をナット４０の下側外面４５Ｂに形成するのではなく、可動部材５０の下側壁５６の内面５６Ｂに下側突起を形成して、この下側突起をナット４０の下側外面４５Ｂに接触させるようにしてもよい。また、上側突起４１と下側突起４２のどちらか一方のみを形成するようにしてもよい。

上述した実施形態では、リードスクリュー３０を回転させるためにステッピングモータ２０を用いた例を説明したが、リードスクリュー３０を回転させるモータはステッピングモータに限られるものではない。ただし、カメラユニット２の移動量を正確に制御するためには、リードスクリュー３０を回転させるモータとしてステッピングモータを用いることが好ましい。

また、上述した実施形態では、ステッピングモータ２０の出力軸の回転を減速する歯車機構として遊星歯車機構を用いた例を説明したが、ステッピングモータ２０の出力軸の回転を減速する歯車機構としては任意の歯車機構を用いることができる。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

１ 駆動装置
２ カメラユニット
３ スマートフォン本体
１０ フレーム
１１ 上側フランジ部
１２ 下側フランジ部
１３ 固定部
１４ 上側フック部
１５ 下側フック部
１６ 裏板部
２０ ステッピングモータ
２２ ギアボックス
３０ リードスクリュー
３１ 上側軸受
３２ 下側軸受
３３ 平歯車
４０ ナット
４１ 上側突起（第１の突起又は第２の突起）
４２ 下側突起（第２の突起又は第１の突起）
４５ ナット本体
４５Ａ 上側外面（第１の外面又は第２の外面）
４５Ｂ 下側外面（第２の外面又は第１の外面）
４６ 係合孔
５０ 可動部材
５１ ナット収容部
５２ 摺動部
５３ 取付部
５５ 上側壁
５５Ｂ 内面（第１の内面又は第２の内面）
５６ 下側壁
５６Ｂ 内面（第２の内面又は第１の内面）
５７ 前側壁
６０ ガイドシャフト

Claims (5)

1. 駆動対象物を基準部材に対して軸方向に沿って移動させる駆動装置であって、
   前記軸方向に沿って延びるガイドシャフトに係合可能な１対のフック部と、前記基準部材に固定される固定部とを有するフレームと、
   前記軸方向に沿って延び、前記フレームに回転可能に支持されるリードスクリューと、
   前記リードスクリューに連結され、前記リードスクリューを回転させるモータと、
   前記リードスクリューに係合し、互いに前記軸方向の反対側に位置する第１の外面及び第２の外面を有するナットと、
   前記ナットを収容するナット収容部と、前記ガイドシャフト上を摺動可能な摺動部と、前記駆動対象物が取り付けられる取付部とを有する可動部材と
   を備え、
   前記ナット収容部は、
   前記ナットの前記第１の外面に対向する第１の内面と、
   前記ナットの前記第２の外面に対向する第２の内面と
   を有し、
   前記ナットの前記第１の外面及び前記ナット収容部の前記第１の内面の一方は、前記軸方向に突出する複数の第１の突起を有し、
   前記ナットの前記第１の外面及び前記ナット収容部の前記第１の内面の他方は、前記複数の第１の突起と接触するように構成される、
   駆動装置。
2. 前記複数の第１の突起は、前記リードスクリューの中心軸に対して対称な位置に形成される、請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記ナットの前記第２の外面及び前記ナット収容部の前記第２の内面の一方は、前記軸方向に突出する複数の第２の突起を有し、
   前記ナットの前記第２の外面及び前記ナット収容部の前記第２の内面の他方は、前記複数の第２の突起と接触するように構成される、
   請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記複数の第２の突起は、前記リードスクリューの中心軸に対して対称な位置に形成される、請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記１対のフック部は、前記軸方向において前記可動部材を挟むように配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動装置。

Images