JP3675729B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子コイルに通電すると、永久磁石を有する回転子が、その通電方向に対応した方向へ所定の角度だけ回転する小型の電流制御式アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラの技術分野においては、ムービングマグネット型モータなどと称されている小型の電流制御式アクチュエータが知られている。このアクチュエータは、固定子コイルに通電すると、永久磁石を有する回転子が、その通電方向に対応した方向へ所定の角度だけ回転し、その回転子と一体的に作動する少なくとも一つの出力ピンが被駆動部材を駆動するように構成されていて、ステップモータに比較して、低コストで小型化が可能であり、消費電力も少なくて済むという優れた特徴を有している。そのため、カメラにおいては、主にシャッタ羽根や絞り羽根の駆動源として用いられているが、その用途は、カメラに限定されることなく、種々の製品に活用することが可能である。
【０００３】
このようなアクチュエータについては、従来から種々の具体的な構成が提案されており、且つ実施されてきた。それらのうち、本発明で対象としているアクチュエータは、特開２０００−２９２８２７号公報に記載されたタイプのものである。即ち、この公報に記載のアクチュエータは、回転子が、径方向に着磁された円筒状の永久磁石に対し、回転軸と出力ピン（駆動ピン）とを射出成形のアウトサート加工で一体成形されたものであって、その回転子は、筒状をした上枠と平板状をした下枠（基枠）によって軸受けされ、それらの軸受け部を包囲するようにして、固定子コイルを巻回した構成となっている。また、このタイプに属する回転子としては、回転軸と、出力ピンを有するアームとを予め別部材として製作しておき、それを円筒状の永久磁石に一体化させたものもある。そして、このような構成のアクチュエータは、通常、下枠を機器に取り付けるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のアクチュエータを機器に取り付ける場合は、下枠を機器側にして取り付けるため、通常は、機器に下枠を取り付けるようにしている。そのため、下枠は比較的大きく且つ堅牢な部材となっている。しかしながら、取付状態において、外部のものに接しやすいのは上枠であるから、もし、堅牢にする必要があるとすれば、それは下枠よりもむしろ上枠の方であり、また、上枠の平面部を若干大きくすれば、アクチュエータ全体のカバーの役目もすることになることから、下枠を堅牢な部材とはせず、回転子の軸支と、コイルを巻回させるという必要最小限の機能が得られるだけのものにして、上枠を機器に取り付けるようにした簡単な構成のアクチュエータが要求されている。
【０００５】
また、この種のアクチュエータも小型化が進んでいて、最近では、上枠にヨークを嵌装させた円筒部の外径寸法が４〜５ｍｍであり、回転子の永久磁石にいたっては、直径が２ｍｍ前後のものも考えられるようになってきたため、それに伴って、アームの長さについても短くすることを要求される場合が生じてきた。しかしながら、アームの長さを短くすると、出力ピンの作動量が少なくなってしまうことから、上記したような、上枠を機器に取り付けるようにした簡単な構成であると同時に、アームを短くしても出力ピンの作動量を確保できるようにした好適な構成も要求されている。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、固定子コイルが、永久磁石を有する回転子の二つの軸受け部を囲むようにして巻回されていて、その固定子コイルに通電すると、回転子が、その通電方向に対応した方向へ所定の角度だけ回転するアクチュエータであって、機器への取付け構成が好適に得られ且つ小型化に適した低コストの電流制御式アクチュエータを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のアクチュエータは、中空の筒状をしていて一端に閉塞部を形成し他端を開口した収容部と該収容部の開口端近傍から径方向へ張り出して形成された機器に取り付けるための平板部とを有している枠体と、前記収容部内に回転可能に収容されている永久磁石と該永久磁石に一体化されていて前記収容部の外において該永久磁石の回転中心から径方向へ延伸しているアームと該アームの先端に設けられた出力ピンとからなり一方の回転中心部を前記閉塞部に軸受けされている回転子と、前記アームを前記収容部側にして前記開口端を塞ぐように配置され前記回転子の他方の回転中心部を軸受けしている蓋体と、前記回転子の軸受け部を囲むようにして前記枠体と前記蓋体に巻回され通電方向に対応した方向へ前記回転子を所定の角度範囲で回転させるコイルと、を備えているようにする。
【０００８】
また、本発明のアクチュエータにおいては、前記蓋体が、前記枠体に取付け可能となっているようにすると、製作時におけるコイルの巻回が容易になる。
【０００９】
その場合、前記枠体と蓋体とは、少なくとも一方が、可撓性を有していて且つ互いを結ぶ線分が長辺と短辺とを有する四辺形を形成するフック部を有し、前記アームは長辺を形成する二つのフック部の間で作動するようにすると、回転子の軸受けに無理の掛からない取付けが行え、且つアームの作動角が大きくなってアームを長くしなくても出力ピンの作動量を大きくすることが可能になる。
【００１０】
また、本発明のアクチュエータにおいては、前記アームが、前記永久磁石の回転中心から二つの径方向へ延伸していて、各々の先端に出力ピンが設けられているようにすると、主力ピンが一つのものとは異なる構成の機器への適用が可能になる。
【００１１】
また、本発明のアクチュエータにおいては、前記収容部の外周に筒状のヨークが嵌装されていて、該ヨークと前記収容部との間にホール素子が配置されているようにすると、回転子の回転位置に対応して、コイルに対する供給電流を制御することが可能になる。
【００１２】
更に、本発明のアクチュエータにおいては、前記収容部に、前記回転子の回転軸と平行になるようにして、一つ又は複数の長溝が形成されていて、そこに棒状の磁性体部材が嵌装されているようにすると、コイルに対する非通電時に回転子の停止状態を維持する構成として有利なものになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図示した実施例によって説明する。尚、この実施例は、本発明のアクチュエータをカメラ用シャッタ機構の駆動源として用いた場合の一例であって、図１はその平面図であり、図２は図１の右側面図である。また、図３は、アクチュエータを構成している部材の形状を理解し易くするために、分解して示した斜視図である。尚、実施例のシャッタ機構は、フィルムを使用するカメラにもデジタルカメラにも適用することができるが、前者の場合を前提にして説明する。また、このシャッタ機構は、カメラ内に配置するとき、どちらの面を被写体に向けて配置しても構わないが、図１は被写体側から見たものとして説明する。
【００１４】
そこで、先ず、本実施例の構成を説明するが、その説明に際しては、被写体側を表面側と称し、その反対側を背面側と称することにする。シャッタ地板１は、合成樹脂製であって、円形をした開口部１ａと、円弧状をした二つの長孔１ｂ，１ｃとを形成している。また、表面側には、後述のアクチュエータを取り付けるための鉤部１ｄと台部１ｅが形成され、背面側には、四つの軸部１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉが形成されている。
【００１５】
シャッタ地板１の背面側には、シャッタ地板１と同じ外形をした補助地板２が、図示していない手段によって取り付けられていて、それらの間に羽根室が形成されている。そして、この補助地板２にも開口部１ａと同じ形状の開口部が形成されていて、それらを同心上に配置することによって露光開口部を形成している。また、明示していないが、補助地板２にも、長孔１ｂ，１ｃと略同じ形状の長孔が、長孔１ｂ，１ｃと重なる位置に形成されている。
【００１６】
上記の羽根室内には、２枚のシャッタ羽根３，４が重なるようにして配置されている。そのうち、シャッタ地板１側に配置されているシャッタ羽根３は、長孔３ａ，３ｂ，３ｃを有していて、長孔３ａ，３ｂに上記の軸部１ｆ，１ｇを嵌合させている。他方、補助地板２側に配置されているシャッタ羽根４は、長孔４ａ，４ｂ，４ｃを有していて、長孔４ａ，４ｂに上記の軸部１ｈ，１ｉを嵌合させている。尚、図２においては、これらのシャッタ羽根３，４の図示が省略されている。
【００１７】
また、シャッタ地板１の表面側には、アクチュエータが取り付けられているが、本実施例の場合には、直接的には、合成樹脂製の枠体５を取り付けている。この枠体５は、筒状をした収容部５ａと、その収容部５ａを間にして径方向へ張り出した二つの平板部５ｂ，５ｃとを有しており、平板部５ｂに形成された凹部５ｄを上記の鉤部１ｄに掛け、平板部５ｃに形成された孔５ｅにはビス６を挿入し、それを台部１ｅに螺合させることによって取り付けられている。
【００１８】
そして、その収容部５ａは筒状をしていて、中空の一端を閉じている閉塞部には、図３から分かるように、凹溝５ｆと孔５ｇが形成されている。また、周面部には、上記の凹溝５ｆにつながるように凹溝５ｈ，５ｉが形成され、且つ切除面５ｊが形成されている。更に、この収容部５ａには、四つの長溝５ｋ，５ｍ，５ｎ，５ｐが相互に平行に形成されていて、それらには、図１から分かるように磁性体棒７，８，９，１０が嵌装されている。
【００１９】
他方、図３に示されているように、平板部５ｃには孔５ｑ，５ｒが形成され、平板部５ｂには孔５ｓ，５ｔが形成されているが、それらのうち孔５ｔは収容部５ａの背面側に形成されているので図示されておらず、便宜的に符号を付けたものである。そして、これらの孔５ｑ，５ｒ，５ｓ，５ｔは、それらを結ぶ線分が長方形となるように配置されていて、孔５ｑ，５ｒを結ぶ線分と孔５ｓ，５ｔを結ぶ線分とが、孔５ｑ，５ｓを結ぶ線分と孔５ｒ，５ｔを結ぶ線分よりも長くなっている。
【００２０】
このアクチュエータの回転子は、円筒形をしていて径方向に着磁された２極の永久磁石１１と、その中空部から両端を突き出すように形成されている回転軸１２と、その回転軸１２と一体であって１８０度異なる二つの径方向へ延伸するように形成されているアーム１３と、アーム１３の両端に設けられた出力ピン１３ａ，１３ｂと、からなっていて、回転軸１２の一端が、収容部５ａに形成された孔５ｇに軸受けされている。
【００２１】
そして、本実施例におけるアーム１３は、永久磁石１１の着磁境界線上に配置されていて、出力ピン１３ａ，１３ｂは、シャッタ地板１の長孔１ｂ，１ｃを貫通して羽室内でシャッタ羽根３，４の長孔３ｃ，４ｃに嵌合し、それらの先端は補助地板２に形成された長孔から羽根室外へ突き出ている。尚、本実施例の場合には、回転軸１２，アーム１３，出力ピン１３ａ，１３ｂは、合成樹脂の射出成形加工によって、永久磁石１１に対して一体成形されているが、それらを他の製造方法で製作しても構わないし、それらを永久磁石１１と同じ材料で同時に成形しても差し支えない。
【００２２】
また、本実施例のアクチュエータは、合成樹脂製の蓋体１４を備えている。この蓋体１４は、図３に示されているように、中央部に回転軸１２の軸受け用の孔１４ａが形成され、その背面には凹溝１４ｂが形成されている。また、四隅には可撓性のフック部１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆが形成されていて、それらを上記の孔５ｑ，５ｒ，５ｓ，５ｔに掛けることによって、枠体５に取り付けられている。尚本実施例の場合には、枠体５も合成樹脂であるため、枠体５側にフック部を形成し、蓋体１４側に孔を形成しても差し支えない。
【００２３】
更に、本実施例のアクチュエータは、枠体５に形成された軸受け用の孔５ｇと蓋体１４に形成された軸受け用の孔１４ａを包むようにして、凹溝５ｆ，５ｈ，５ｉ，１４ｂ内にコイル１５を巻回しており、その周囲には円筒形のヨーク１６を嵌装している。そして、収容部５ａの切除面５ｊとヨークとの間にはホール素子１７が取り付けられているが、このホール素子１７は、周知のように磁気を検出してコイル１５に供給される電流を制御するためのものであって、この種のアクチュエータに必ず設けられるというものではない。
【００２４】
次に、本実施例の作動を説明する。図１はシャッタの閉鎖状態を示したものであって、開口部１ａは２枚のシャッタ羽根３，４によって覆われている。このとき、アクチュエータのコイル１５には通電されていない。そのため、本来であれば、回転子の停止位置は非常に不安定なものとなっており、カメラの振動力が加わった場合等には、シャッタ羽根３，４が作動してしまい、開口部１ａを開くことによって、フィルムを感光させてしまうことがある。しかしながら、周知のように、本実施例の場合には、磁性体棒７，９の方が、磁性体棒８，１０よりも、永久磁石１１の着磁中心線に近いため、永久磁石１１との間に作用する吸引力によって、回転子は時計方向へ回転するように付勢されている。ところが、出力ピン１３ａ，１３ｂが長孔１ｂ，１ｃの端面に接触してその回転を阻止され、この閉鎖状態が維持されている。
【００２５】
このような図１の状態においてカメラの電源スイッチがオンになると、測光回路や測距回路が機能する。次に、撮影に際してレリーズボタンが押されると、コイル１５に対して順方向の電流が供給されるため、回転子は図１において反時計方向へ回転し、出力ピン１３ａ，１３ｂによってシャッタ羽根３，４を相対的に作動させ、開口部１ａを開かせていく。そして、シャッタ羽根３，４は、開口部１ａを全開にした直後に、出力ピン１３ａ，１３ｂが長孔１ｂ，１ｃの端面に当接して停止する。
【００２６】
この後、閉じ信号が出ると、順方向の電流が断たれ且つ逆方向の電流が供給される。そうすると、回転子は時計方向へ回転し、出力ピン１３ａ，１３ｂによってシャッタ羽根３，４を相対的に作動させ、開口部１ａを閉じていく。そして、シャッタ羽根３，４は、開口部１ａを閉鎖した直後に、出力ピン１３ａ，１３ｂが長孔１ｂ，１ｃの端面に当接することによって停止する。そして、その後、コイル１５に対する通電を断つことによって、図１に示された状態に復帰する。
【００２７】
尚、本実施例のシャッタ機構はデジタルカメラにも適用することができるが、その場合の一般的な用い方としては、撮影前にはシャッタ羽根３，４を全開状態にしておき、その全開状態のままで撮影を開始させ、撮影終了時にはシャッタ羽根３，４を閉鎖させ、撮影情報を記憶装置に転送した後に、シャッタ羽根３，４を全開状態に復帰させるようにする。また、本実施例においては、開口部１ａを全開にした直後に開き作動が停止させられるようになっているが、開き作動の途中で停止させるように構成すれば、絞り機構とすることも可能である。
【００２８】
また、本実施例の場合には回転子に設けられた回転軸１２を、固定子の孔５ｇ，１４ａで軸受けしているが、固定子側に軸を設け回転子側に孔を設けるようにしても差し支えない。また、本実施例においては、回転子の停止状態を維持させるために磁性体棒を四つ設けているが、一つでも有効に機能する場合があることは言うまでもない。更に、本実施例の場合には、アーム１３が、回転中心部から二つの径方向に延伸されているが、周知のように、いずれか一方だけに延伸させ、出力ピンを一つだけ設けるようにしても構わない。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、固定子コイルが、永久磁石を有する回転子の二つの軸受け部を囲むようにして巻回され、回転子が、通電方向に対応した方向へ所定の角度範囲で回転し、出力ピンによって被駆動部材を駆動するようにした電流制御式のアクチュエータにおいて、枠体が、その収容部内に回転子を収容してその一方の軸受けをし、蓋体が、その収容部の開口端を覆い且つ回転子の他方の軸受けをした状態で、それらの収容部と蓋体にコイルを巻回する構成としたものであるから、枠体を機器に取りつける構成が極めて簡単に得られ、しかも、枠体と蓋体との取付部を、アームの回転可能角度を大きくするように構成することが容易であるという特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】カメラ用シャッタに適用した場合の実施例の平面図である。
【図２】 図１の右側面図である。
【図３】実施例の分解斜視図である。
【符号の説明】
１ シャッタ地板
１ａ 開口部
１ｂ，１ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃ，４ａ，４ｂ，４ｃ 長孔
１ｄ 鉤部
１ｅ 台部
１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ 軸部
２ 補助地板
３，４ シャッタ羽根
５ 枠体
５ａ 収容部
５ｂ，５ｃ 平板部
５ｄ 凹部
５ｅ，５ｇ，５ｑ，５ｒ，５ｓ，１２ａ，１４ａ 孔
５ｆ，５ｈ，５ｉ，１４ｂ 凹溝
５ｊ 切除面
５ｋ，５ｍ，５ｎ，５ｐ 長溝
６ ビス
７，８，９，１０ 磁性体棒
１１ 永久磁石
１２ 回転軸
１３ アーム
１３ａ，１３ｂ 出力ピン
１４ 蓋体
１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ フック部
１５ コイル
１６ ヨーク
１７ ホール素子

Claims (6)

1. 中空の筒状をしていて一端に閉塞部を形成し他端を開口した収容部と該収容部の開口端近傍から径方向へ張り出して形成された機器に取り付けるための平板部とを有している枠体と、前記収容部内に回転可能に収容されている永久磁石と該永久磁石に一体化されていて前記収容部の外において該永久磁石の回転中心から径方向へ延伸しているアームと該アームの先端に設けられた出力ピンとからなり一方の回転中心部を前記閉塞部に軸受けされている回転子と、前記アームを前記収容部側にして前記開口端を塞ぐように配置され前記回転子の他方の回転中心部を軸受けしている蓋体と、前記回転子の軸受け部を囲むようにして前記枠体と前記蓋体に巻回され通電方向に対応した方向へ前記回転子を所定の角度範囲で回転させるコイルと、を備えていることを特徴とする電流制御式のアクチュエータ。
2. 前記蓋体が、前記枠体に取付け可能となっていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記枠体と蓋体とは、少なくとも一方が、可撓性を有していて且つ互いを結ぶ線分が長辺と短辺とを有する四辺形を形成するフック部を有し、前記アームは長辺を形成する二つのフック部の間で作動するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
4. 前記アームが、前記永久磁石の回転中心から二つの径方向へ延伸していて、各々の先端に出力ピンが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のアクチュエータ。
5. 前記収容部の外周に筒状のヨークが嵌装されていて、該ヨークと前記収容部との間にホール素子が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のアクチュエータ。
6. 前記収容部に、前記回転子の回転軸と平行になるようにして、一つ又は複数の長溝が形成されていて、そこに棒状の磁性体部材が嵌装されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のアクチュエータ。

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