JP4226124B2 - アクチュエータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型精密機器，ゲーム機，施錠装置など、コンパクトにまとめなくてはならない機器に用いて有効な、永久磁石製の回転子を備えたアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石製の回転子を備えたアクチュエータの場合、固定子側のコイルは、通常、回転子の周面に対向するようにして、全周面にわたって配置されているのが普通である。しかしながら、アクチュエータを内蔵する機器の設計上、回転子の周面の所定の角度位置においては、回転子の直径と略同じぐらいの寸法しか設置スペースのとれない場合がある。そこで、そのような場合に用いるのに適したアクチュエータとして、コイルを巻回した鉄芯部材の磁極部を、回転子の周面に対し回転子の所定の回転角度範囲にわたってのみ対向させるようにした構成のアクチュエータが、特開平１０−１０６０４号公報に記載されている。
【０００３】
上記の公報に記載のアクチュエータは、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と称されているものであって、永久磁石製の回転子を１回転させることができず、固定子のコイルに対して正方向へ通電すると、回転子を所定の角度だけ正方向へ回転させ、逆方向へ通電すると、逆方向へ所定の角度だけ回転させるアクチュエータである。そして、通常は、回転子と一体的に回転する出力ピンが、被駆動部材を駆動するようにしている。また、従来においては、回転子の回転軸部と上記の出力ピンとは、合成樹脂のアウトサート加工によって、予め加工されていた磁性材料からなる回転子に一体的に形成されていたが、最近では、上記の公報にも記載されているように、合成樹脂材料に磁性体の粒子を混入させ、従来の回転子と出力ピンを一回の成形加工によって製作したものも出現している。
【０００４】
そして、このようなムービングマグネット型モータは、パルスモータと比較して、制御系が簡単で済み、且つ低コスト化と小型化に適しているという利点がある一方、起動性や駆動力の点では劣り、且つ複雑な回転制御を行わせることもできない。従って、これらの種類のモータは、いずれも、小型化，コンパクト化を要求され、且つ負荷が比較的小さい精密機器，玩具，電動施錠装置などの機器に用いて有利とされている。
【０００５】
ところで、このような構成のアクチュエータにおいて、駆動力を大きくする方法は、何と言ってもコイルの巻き数を増やすことである。しかしながら、その場合、単に巻き数を増やせば良いというのではなく、アクチュエータの全体構成を考慮して、所定のスペース内にコンパクトに収容できなければ意味がない。即ち、上記の公報に記載の構成においては、コイルの巻き数を大幅に増やそうとすると、その巻き径が回転子の直径よりもはるかに大きくなってしまい、アクチュエータとしての所期の全体構成を得ることができなくなってしまう。
【０００６】
その点を解決するための一つの方法として、特開平１０−６２８３６号公報に記載されたものが知られている。この公報に記載されされているアクチュエータは、パルスモータであって、回転子を間にして二つの鉄芯部材を配置するように構成され、各鉄芯部材には、板面を垂直に折り曲げることによって回転子の回転軸と平行な折曲部を設け、その折曲部にコイルボビンを嵌装させるようにしている。従って、コイルの巻き数を約２倍に増やすことが可能になっている。また、各鉄芯部材の磁極部における磁気効率を良くするために、二つの折曲部を有する磁性体部材（連結ヨーク）を設けていて、夫々の折曲部を各鉄芯部材の折曲部に重ねるようにして、コイルボビンの筒状部に挿入した構成にしている。
【０００７】
この特開平１０−６２８３６号公報に記載された構成は、あくまでもパルスモータとして構成されているものであるが、このような構成は、上記したムービングマグネット型モータにもそのまま適用することが可能である。そして、そのような全体構成をしたムービングマグネット型モータを、カメラ用シャッタの開閉機構のアクチュエータとして適用した例が、特開平１１−１３３４８０号公報に記載されている。本発明は、そのような構成にしたアクチュエータの改良に関するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パルスモータの場合には、回転子を何回転も回転させる構成であることから、通常は、回転子と被駆動部材との間に減速歯車列を介在させている。そのため、不使用状態において、何らかの振動等が生じ、回転子に回転方向への力が加わったとしても、回転子自身の永久磁石の磁力と、歯車列の摩擦力とによって、回転子は、比較的に回転しにくくなっている。また、回転子が僅かな角度だけ回転したとしても、減速歯車列を介在させているので、被駆動部材に及ぼす影響は少ない。しかしながら、ムービングマグネット型モータの場合には、上記した出力ピンによって直接被駆動部材を駆動するのが普通であるから、回転子は、振動等によって回転され易く、また、僅かに回転されたとしても、被駆動部材に与える影響は極めて大きいという問題点がある。
【０００９】
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、板材からなる二つの鉄芯部材が、永久磁石製の回転子を間にして配置されており、それらの鉄芯部材は、磁極部を回転子の周面に対向させ、且つ回転子の回転軸に平行に折り曲げられた折曲部にはコイルを嵌装させていると共に、上記の回転子は、その回転軸と平行になるようにして出力ピンを一体的に設けていて、上記のコイルに通電されたときには、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ように構成されているアクチュエータであって、上記のコイルへの非通電状態において、回転子の停止位置が好適に維持されるようにした小型のアクチュエータを提供することである。
【００１０】
【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、略円柱形をしていて回転軸の径方向位置に回転軸と平行に延伸した出力ピンを一体的に設けている永久磁石製の回転子と、前記回転子の一方の平面部側で前記回転子を軸受けしているベース部材と、前記回転子の他方の平面部側で前記回転子を軸受けしているカバー部材と、両者間に前記回転子を配置していて夫々が前記回転子の回転軸に対して平行になるように折り曲げられ前記回転子の周面に対向させた磁極部と前記回転子の回転軸に平行に折り曲げられた折曲部とを有している第１鉄芯部材及び第２鉄芯部材と、同時に通電されたときその通電方向に対応した方向へ所定の角度だけ前記回転子を回転させる第１コイル及び第２コイルを夫々前記回転子の回転軸と平行にされている筒状部の周囲に巻回しておりそれらの筒状部に第１鉄芯部材の前記折曲部，第２鉄芯部材の前記折曲部を挿入させている第１ボビン及び第２ボビンと、細長い板状の本体部の両端に二つの折曲部を形成しており一方の折曲部を第１ボビンの前記筒状部に対して第１鉄芯部材の前記折曲部とは逆方向から重合させるようにして挿入し他方の折曲部を第２ボビンの前記筒状部に対し第２鉄芯部材の前記折曲部とは逆方向から重合させるようにして挿入させた磁性体の連結部材と、前記二つの平面部の少なくとも一方にその平面部の外形と略同じ大きさであってその平面部に対して平行となるようにして配置されている磁性体の板部材とを備えているようにする。
その場合、前記板部材が前記連結部材と一体的に構成されているようにしてもよい。
また、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、略円柱形をしていて回転軸の径方向位置に回転軸と平行に延伸した出力ピンを一体的に設けている永久磁石製の回転子と、前記回転子の一方の平面部側で前記回転子を軸受けしているベース部材と、前記回転子の他方の平面部側で前記回転子を軸受けしているカバー部材と、同時に通電されたときその通電方向に対応した方向へ所定の角度だけ前記回転子を回転させる第１コイル及び第２コイルを夫々前記回転子の回転軸と平行にされている筒状部の周囲に巻回していて両者間に前記回転子を配置している第１ボビン及び第２ボビンと、夫々が前記回転子の回転軸に対して平行になるように折り曲げられ前記回転子の周面に対向させた磁極部と前記回転子の回転軸に平行に折り曲げられた折曲部とを有していてそれらの折曲部を第１ボビンの前記筒状部と第２ボビンの前記筒状部に挿入している第１鉄芯部材及び第２鉄芯部材と、夫々が前記回転子の回転軸に対して平行になるように折り曲げられ前記回転子の周面に対向させた磁極部と前記回転子の回転軸に平行に折り曲げられた折曲部とを有している第３鉄芯部材及び第４鉄芯部材と、前記二つの平面部の少なくとも一方にその平面部の外形と略同じ大きさであってその平面部に対して平行になるようにして配置されている磁性体の板部材とを備えていて、第３鉄芯部材の前記折曲部を第１ボビンの前記筒状部に対して第１鉄芯部材の前記折曲部とは逆方向から重合させるように挿入し、第４鉄芯部材の前記折曲部を第２ボビンの前記筒状部に対して第２鉄芯部材の前記折曲部とは逆方向から重合させるように挿入しているようにしてもよい。
更に、本発明のアクチュエータにおいては、前記回転子に、前記ベース部材又は前記カバー部材に軸受けされる永久磁石製の軸部を形成し、前記板部材は、少なくとも該軸部の端面と対向するようにして配置されているようにしてもよい。
【００１１】
【発明の実施形態】
本発明の実施の形態を、カメラ用シャッタに適用した場合の二つの実施例と、それらの変形例で説明する。図１〜図４は、第1実施例を示したものであって、図1は被写体側から視てシャッタ羽根の閉鎖状態を示した平面図であり、図２は上方を被写体側にして示した図１の要部断面図である。また、図３は第1実施例のアクチュエータ部を示した分解斜視図であり、図４は図１と同じようにして示したシャッタ羽根の全開状態の平面図である。また、図５〜図７は、夫々、第1実施例に用いたアクチュエータの変形例を図2と同じようにして示した断面図である。更に、図8及び図9は、第2実施例を示したものであって、図8は被写体側から透視して視た平面図であり、図9は図8に示されたアクチュエータの断面図である。また、図10及び図11は、夫々、第2実施例に用いたアクチュエータの変形例を図9と同じようにして示した断面図である。
【００１２】
［第１実施例］
先ず、第１実施例の構成を図１〜図３を用いて説明する。図２から分かるように、被写体側から視て、シャッタ地板１の背面側には、補助地板２が、図示していない適宜な手段によって取り付けられており、それらの二つの地板１，２の間に羽根室を構成している。また、このシャッタ地板１が、本発明におけるベース部材に相当する。このシャッタ地板１には、図１に示すように、略中央部に円形をした開口部１ａが形成されているが、補助地板２にも、図示していない同形状の開口部が形成されている。そして、それらの開口部は、重なるようにして配置されているが、本実施例においては、シャッタ地板１に形成された開口部１ａの方が、直径が僅かに小さく、露光開口を規制するようになっている。
【００１３】
シャッタ地板１は、合成樹脂製であって、羽根室側、即ち図２の下方側に、軸１ｂ、１ｃを立設し、軸１ｂにはシャッタ羽根３を、軸１ｃにはシャッタ羽根４を、夫々、回転可能に取り付けている。また、それらの軸１ｂ、１ｃの先端を補助地板２に形成されている孔に挿入することによって、シャッタ羽根３，４が軸１ｂ、１ｃから抜けないようになっている。また、周知であるため図示していないが、シャッタ羽根３，４には、夫々長孔が形成されていて、それらの両方に、後述する回転子の出力ピンとして構成された駆動ピンが嵌合するようになっている。
【００１４】
シャッタ地板１の被写体側には、合成樹脂製のカバー枠５が、ビス６，７によって取り付けられている。このカバー枠５は、シャッタ地板１に向けて、位置決め用の四つのピン５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを有しており、それらのうちピン５ａ，５ｄを、シャッタ地板１の孔１ｄ，１ｅに嵌合させている。本実施例のアクチュエータはムービングマグネット型のモータであって、永久磁石製の回転子８は、図１に示すように２極に着磁されており、その回転軸の一方をシャッタ地板１の軸１ｆに軸受けされ、他方をカバー枠５の孔５ｅで軸受けされている。また、この回転子８には、その回転軸の径方向の位置において、その回転軸と平行に延伸した駆動ピン８ａが、シャッタ地板１に形成された周知の円弧状の孔１ｇを貫通し、上記したように、シャッタ羽根３，４に形成された図示していない周知の長孔に嵌合している。尚、本実施例における回転子８は、合成樹脂材料に磁性体の粒子を混入させ、上方の平面部に設けられた軸部と上記駆動ピン８ａと共に、１回の成形加工によって製作したものである。
【００１５】
本実施例における二つの鉄芯部材９，１０は、回転子８を間にして配置されており、夫々が二つの折曲部９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂを有している。このうち、鉄芯部材９は、二股部９ｃと孔９ｄをカバー枠５のピン５ａ，５ｂに嵌合させていて、折曲部９ａを回転子８の周面に対向させ、折曲部９ｂを、コイル１１を巻回しているボビン１２の筒状部に挿入させている。他方、鉄芯部材１０は、孔１０ｃと二股部１０ｄをカバー枠５のピン５ｃ，５ｄに嵌合させていて、折曲部１０ａを回転子８の周面に対向させ、折曲部１０ｂを、コイル１３を巻回しているボビン１４の筒状部に挿入させている。
【００１６】
連結ヨーク１５は、板材で製作された磁性体部材であって、その両端に折曲部１５ａ，１５ｂを有していて、中央部には円板部１５ｃを有している。そして、一方の折曲部１５ａは、カバー枠５の孔１ｈを貫通し、鉄芯部材９の折曲部９ｂと重ねるようにして、ボビン１２の筒状部に挿入され、他方の折曲部１５ｂは、カバー枠５の孔１ｉを貫通し、鉄芯部材１０の折曲部１０ｂと重ねるようにしてボビン１４の筒状部に挿入されている。また、折曲部１５ａ，１５ｂをボビン１２，１４の筒状部に挿入するに際しては、鉄芯部材９，１０の折曲部９ｂ，１０ｂとの密接状態が保たれるようにするために、極めて僅かではあるが、筒状部を変形させるようにして圧入させている。従って、この状態では、連結ヨーク１５は、簡単には脱落しないようになっているが、必要であれば、接着などによって確実に固定することを妨げない。
【００１７】
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ており、コイル１１，１３には通電されていない状態であるが、この状態は、基本的には、磁極部としての折曲部９ａ，１０ａと回転子８との対向関係によって維持されている。即ち、折曲部９ａは、回転子８の周面との対向角度が、Ｎ極に対してよりもＳ極に対しての方が大きくなっている。そして、磁極の境界位置からのＳ極との対向角度は９０度以下となっている。そのため、回転子８には、折曲部９ａとの関係においては、時計方向へ回転する力が作用している。他方、折曲部１０ａは、回転子８の周面との対向角度が、Ｓ極に対してよりもＮ極に対しての方が大きくなっていて、磁極の境界位置からのＮ極との対向角度は９０度以下となっている。そのため、回転子８には、折曲部１０ａとの関係においても、時計方向へ回転する力が作用している。
【００１８】
従って、回転子８は、自己の磁力によって時計方向へ回転するように付勢されていることになる。しかし、回転子８と一体の駆動ピン８ａが、図３に示した孔１ｇの右側の端面に接触することによって、この状態が維持されている。そのため、シャッタ羽根３は軸１ｂで時計方向へ回転された状態を、また、シャッタ羽根４は軸１ｃで反時計方向へ回転された状態を維持されて、開口部１ａを閉鎖している。
【００１９】
しかしながら、そのような回転子８の回転力は、余り大きなものではない。そのため、カメラに強い衝撃が加わったり、大きな揺れが生じたりすると、回転子８が一時的に反時計方向へ回転してしまい、シャッタ羽根３，４の重なりを少なくすることによって、漏光を生じさせてしまうおそれがある。また、そのときの回転が比較的大きくて、折曲部９ａとＮ極との対向角度が、折曲部９ａとＳ極との対向角度より大きくなった場合には、回転子８は、シャッタ羽根３，４を、必然的に全開状態にさせてしまう可能性もある。
【００２０】
ところが、本実施例においては、連結ヨーク１５の中央部に円板部１５ｃが形成されていて、その円板部１５ｃの板面が、回転子８の一方の平面部の略全面に対し、所定の間隔で対向しているため、回転子８には、図２において上方への力が作用している。そのため、回転子８は、上記のような反時計方向への回転力が作用しても、回転しにくくなっており、より確実にシャッタ羽根３，４の閉鎖状態が維持され易くされている。従って、上記のような漏光を生じさせたり、シャッタ羽根３，４を開きっぱなしにさせてしまうおそれがない。
【００２１】
このようなシャッタの閉鎖状態において、レリーズボタンが押されると、コイル１１，１３に通電され、鉄芯部材９の折曲部９ａにはＳ極が現れ、鉄芯部材１０の折曲部１０ａにはＮ極が現れる。そのため、折曲部９ａと回転子８のＳ極との間には反発力が生じ、折曲部１０ａと回転子８のＮ極との間にも反発力が生じる結果、回転子８は、図１の状態から反時計方向へ回転する。それによって、駆動ピン８ａは、シャッタ羽根３を軸１ｂで反時計方向へ回転させ、また、シャッタ羽根４を軸１ｃで時計方向へ回転させ、開口部１ａを開かせていく。そして、その後、シャッタ羽根３，４が開口部１ａを全開にすると、駆動ピン８ａが、図３に示した孔１ｇの左側の端面に当接することによって、回転子８の回転が阻止される。その状態が図４に示されている。
【００２２】
その後、所定の時間が経過すると、今度は、コイル１１，１３に対して逆方向への通電が行われる。それによって、上記の場合とは逆に、鉄芯部材９の折曲部９ａにはＮ極が、鉄芯部材１０の折曲部１０ａにはＳ極が現れる。そのため、折曲部９ａと回転子８のＳ極との間には吸引力が生じ、折曲部１０ａと回転子８のＮ極との間にも吸引力が生じて、回転子８は時計方向へ回転させられる。その結果、回転子８は、駆動ピン８ａによってシャッタ羽根３，４を相対的に回転させ、図４の状態から開口部１ａを閉じさせていく。そして、シャッタ羽根３，４が開口部１ａを完全に閉じた後、駆動ピン８ａが孔１ｇの端面に当接することによって回転子８の回転が停止させられる。その後、コイル１１，１３への通電が断たれて、図１の状態に復帰する。
【００２３】
次に、本実施例に適用されているアクチュエータの三つの変形例を、図５〜図７を用いて説明する。また、これらの図面は、いずれもアクチュエータの変形例として示したものであるため、図２に示した補助地板２とシャッタ羽根３，４は示されていない。更に、これらの変形例の共通の特徴は、上記の実施例における連結ヨーク１５の円板部１５ｃを、連結ヨーク１５とは別の部材として構成したことにあり、そのような構成を採用することによって、場合によっては連結ヨーク１５を設けなくても、本発明の課題が解決できるようにしたものである。その他の構成は、上記の実施例と実質的に同じであるため、図５〜図7においては、第1実施例の場合と実質的に同じ部材、同じ部位に同じ符号を付けてあるので、それらについての説明は省略する。
【００２４】
先ず、図５に示された第1変形例を説明する。図5は断面図であるため平面形状を理解するのが難しいが、カバー枠５には、円形をした磁性体の板部材１６が接着剤等によって取り付けられている。また、板部材１６は、略円柱形をしている回転子８の上方の平面部に対して、所定の間隔を空けて略全面にわたり平行となるようにして配置されている。そのため、連結ヨーク１５の平面形状は、同一幅の細長い形状をしていて、板部材16の一部と密接していることになる。このような構成にしても本発明の課題は解決することができる。また、板部材16の平面形状は必ずしも円形である必要がなく、多角形であっても環状であっても構わない。更に、この変形例の場合にも回転子８の軸部が永久磁石であることから、板部材16の平面積を、その軸部と対向するだけの大きさにしても差し支えないが、その場合には、シャッタ羽根３，４の閉鎖状態を維持する力が減少することは言うまでもない。
【００２５】
次に、図６に示された第２変形例を説明する。この変形例における板部材１７は、平面形状が円環状をした磁性体であって、カバー枠５の内側に接着剤等によって取り付けられている。この変形例の場合にも、板部材１７は、その平面形状の外形が必ずしも円形である必要はない。最後に、図７に示された第３変形例を説明する。この変形例における板部材１８は、第１変形例の板部材１６と同じ形状をしていて、回転子８の下方の平面部に対して、所定の間隔を空けて略全面にわたり平行となるようにしてシャッタ地板１に取り付けられている。尚、板部材１８の外形は、上記の板部材１６と同様に、多角形であっても環状であっても構わない。また、回転子８に軸部を形成し、その軸部をシャッタ地板１に軸受けさせるようにしてもよい。その場合には、板部材１８の平面積を、その軸部と対向するだけの大きさにしても差し支えないことは、第１変形例で説明した場合と同様である。更に、この変形例の構成に加えて、上記した円板部１５ｃを形成したり、板部材１６、板部材１７などを設けるようにしても差し支えない。
【００２６】
［第2実施例］
次に、図8及び図9を用いて第2実施例を説明する。本実施例も、第1実施例と同様に、カメラ用シャッタに適用した例であるが、図面と説明を簡略化するために、第1実施例に示した補助地板２とシャッタ羽根３，４に相当する部材の図示を省略してある。先ず、本実施例の構成から説明するが、本実施例は、図8から分かるように、回転子の極数を4極にした場合の実施例である。そして、本発明におけるベース部材としてのシャッタ地板２１は、開口部２１ａを有していて、図8においては、上記の図1に対して180度回転させた状態で示されている。
【００２７】
シャッタ地板21の被写体側には、円弧状の平面形状をした合成樹脂製のカバー枠２２が、二つのビス２３，２４によって取付けられており、回転子２５は、図９に示すように、回転軸上に形成された一方の軸部をシャッタ地板21の孔２１ｂに嵌合させ、他方の軸部をカバー枠22の孔２２ａに嵌合させている。また、第1実施例の場合と同じようにして、回転子２５と同じ材料で一体成形された駆動ピン２５ａは、シャッタ地板２１の孔２１ｃを貫通し、図示していない2枚のシャッタ羽根の長孔に嵌合している。そして、図8において、回転子２５が反時計方向へ回転すると、シャッタ羽根は開口部２１ａを開き、その後、時計方向へ回転すると、開口部２１ａを閉じるようになっている。尚、回転子２５の軸受け構成は第1実施例のようにしてもよいし、回転子２５の軸部や駆動ピン２５ａを、例えば合成樹脂材料のみで形成しても差し支えない。
【００２８】
図8において、回転子２５の左側には二つの鉄芯部材２６，２７が、右側にも二つの鉄芯部材２８，２９が配置されている。これらの鉄芯部材２６，２７，２８，２９は磁性体の板材で加工されており、夫々の長手方向の略中間部には折曲部２６ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａが形成され、回転子２５の周面に対向している先端部には折曲部２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂが形成されている。これらのうち、鉄芯部材２６、２９は、根元部に形成された孔をシャッタ地板２１に形成された軸２１ｄ，２１ｅの先端に嵌合させ、カバー枠２２に接するようにして配置されており、それらの折曲部２６ａ，２６ｂ，２９ａ，２９ｂをシャッタ地板２１側に略垂直に折り曲げている。また、鉄芯部材２７、２８は、根元部に形成された孔をカバー枠２２に形成された軸２２ｂ，２２ｃの先端に嵌合させ、シャッタ地板２１に接するようにして配置されており、それらの折曲部２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂをカバー枠２２側に略垂直に折り曲げている。
【００２９】
また、各鉄芯部材２６，２７，２８，２９は、磁極部としての折曲部２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂが、回転子２５の周面に正しく対向しているようにするために、上記した軸２１ｄ，２１ｅ，２２ｂ，２２ｃにおける回転を規制されている。即ち、折曲部２６ｂの位置は、カバー枠２２に形成された規制部２２ｄ，２２ｅによって規制され、折曲部２７ｂの位置は、カバー枠２２に形成された規制部２２ｅ，２２ｆによって規制され、また、折曲部２８ｂの位置は、カバー枠２２に形成された規制部２２ｇ，２２ｈによって規制され、折曲部２９ｂの位置は、カバー枠２２に形成された規制部２２ｈ，２２ｉによって規制されている。更に、折曲部２６ａ，２７aにはコイル３０を巻回したボビン３１が嵌装されており、折曲部２８ａ，２９ａにはコイル３２を巻回したボビン３３が嵌装されている。
【００３０】
更に、カバー枠２２の被写体側には、円形をした磁性体の板部材３４が接着剤等によって取り付けられている。この板部材３４は、図５に示した板部材１６と同様に、略円柱形をしている回転子２５の上方の平面部に対して、所定の間隔を空けて略全面にわたり平行となるようにして配置されている。但し、この板部材16の平面形状は必ずしも円形である必要がなく、多角形であっても環状であっても構わないし、本実施例の場合には、回転子２５の軸部が永久磁石であることから、板部材３４の平面積を、その軸部と対向するだけの大きさにしても差し支えないことは、第１実施例の第１変形例で説明した場合と同様である。
【００３１】
次に、本実施例の作動を簡単に説明する。既に説明したように、図８は、シャッタの閉鎖状態、即ち、アクチュエータとしては初期状態であって、ボビン３１，３３に巻回されたコイル３０，３２には通電されていないが、この状態は回転子２５の磁力によって維持されている。即ち、図８においては明確に理解できないかもしれないが、この状態においては、折曲部２７ｂ，２８ｂは回転子２５の各Ｓ極とだけ対向しているのに対して、折曲部２６ｂ，２９ｂは僅かに各Ｎ極とも対向している。従って、回転子２５には、各折曲部との間に作用する磁力のバランスをとるために、時計方向へ回転する力が働いているが、駆動ピン２５ａが孔２１ｃの上端縁に当接することによって、その回転を阻止されている。
【００３２】
そして、この状態は決して安定したものではなく、既に説明したように、外部要因によって反時計方向へ回転させられる可能性を有している。しかし、本実施例においては、板部材３４の存在によって、回転子２５には、回転軸の軸方向への力が作用しているので、反時計方向への回転が抑制され、この状態が確実に維持されるようになっている。
【００３３】
この初期状態において、ボビン３１，３３に巻回さたコイル３０，３２に対して、同時に正方向への通電が行われると、折曲部２６ｂ，２９ｂにはＳ極の磁界が発生し、折曲部２７ｂ，２８ｂにはＮ極の磁界が発生する。そのため、回転子２５は反時計方向へ回転され、駆動ピン２５ａによって、図示していないシャッタ羽根を作動させ開口部２１ａを開いていくが、その作動は、シャッタ羽根が開口部２１ａを全開にした後、駆動ピン２５ａが孔２１ｃの下端縁に当接することによって停止する。そして、回転子２５の回転角度は４５度未満であるため、その停止状態においては、折曲部２７ｂ，２８ｂは回転子２５の各Ｓ極の略中央位置に対向していて、折曲部２６ｂ，２９ｂは各Ｓ極との境界から４５度未満の角度範囲で各Ｎ極とのみ対向した状態になっている。
【００３４】
このようなシャッタ全開状態において、今度は、コイル３０，３２に対して、同時に逆方向への通電が行われる。それによって、折曲部２６ｂ，２９ｂにはＮ極の磁界が発生し、折曲部２７ｂ，２８ｂにはＳ極の磁極が発生することになる。そのため、回転子２５は時計方向へ回転され、駆動ピン２５ａによって、シャッタ羽根に閉じ作動を行わせるが、その閉じ作動は、シャッタ羽根が開口部２１ａを完全に閉じた後、駆動ピン２５ａが孔２１ｃの上端縁に当接することによって停止する。そして、コイル３０，３２に対する通電が断たれた状態が、図８に示した初期状態である。
【００３５】
次に、本実施例に適用されているアクチュエータの二つの変形例を、図１０，図１１を用いて説明するが、これらの変形例の構成は上記の実施例の構成と殆ど同じであって、また、作動は全く同じであることから、上記の実施例の場合と同じ部材、同じ部位には同じ符号を付け、異なる構成についてのみ簡単に説明することにする。先ず、図１０に示された第１変形例を説明する。この変形例における板部材３５は、図６に示した板部材１７と同様に、平面形状が円環状をした磁性体であって、カバー枠２２の内側に接着剤等によって取り付けられている。この変形例の場合にも、板部材３５は、その平面形状の外形が必ずしも円形である必要はない。
【００３６】
図１１は第２変形例を示している。この変形例における板部材３６は、本実施例の板部材３４と同じ形状をしていて、回転子２５の下方の平面部に対して、所定の間隔を空けて略全面にわたり平行となるようにしてシャッタ地板２１に取付けられている。そして、この板部材３６の外形は、上記の板部材３４の場合と同様に、多角形であっても環状であっても構わない。また、回転子２５の軸部が永久磁石であるため、板部材３６の平面積を、その軸部と対向するだけの大きさにしても差し支えないことは、第１実施例の第１変形例で説明した場合と同様である。更に、この変形例の構成に加えて、上記した板部材３４又は３５などを設けるようにしても差し支えないことは、第１実施例の場合と全く同じである。
【００３７】
尚、上記の各実施例の説明からも分かるように、本発明における回転子の回転軸とは、回転の中心軸のことを言い、その軸方向へ突き出した軸部のような具体的な形状を限定したものではない。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、板材からなる二つの鉄芯部材が、永久磁石製の回転子を間にして配置されており、それらの鉄芯部材は、磁極部を回転子の周面に対向させ、且つ回転子の回転軸に平行に折り曲げられた折曲部にはコイルを嵌装させていると共に、上記の回転子は、その回転軸と平行になるようにして出力ピンを一体的に設けていて、上記のコイルに通電されたときには、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ように構成されているアクチュエータにおいて、上記のコイルへの非通電状態において、回転子の停止位置を好適に維持することができるという特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】カメラ用シャッタに適用した第１実施例であって、シャッタ羽根の閉鎖状態を被写体側から視た平面図である。
【図２】上方を被写体側にして示した図１の要部断面図である。
【図３】図１におけるアクチュエータ部の分解斜視図である。
【図４】図１と同じようにして示したシャッタ羽根の全開状態の平面図である。
【図５】第１実施例に用いたアクチュエータの第１変形例を図２と同様にして示した断面図である。
【図６】第１実施例に用いたアクチュエータの第２変形例を図２と同様にして示した断面図である。
【図７】第１実施例に用いたアクチュエータの第３変形例を図２と同様にして示した断面図である。
【図８】カメラ用シャッタに適用した第２実施例であって、シャッタ羽根の閉鎖状態を被写体側から透視して視た平面図である。但し、シャッタ羽根の図示は省略されている。
【図９】図８に示したアクチュエータの断面図である。
【図１０】第２実施例に用いたアクチュエータの第１変形例を図９と同様にして示した断面図である。
【図１１】第２実施例に用いたアクチュエータの第２変形例を図９と同様にして示した断面図である。
【符号の説明】
１，２１ シャッタ地板
１ａ，２１ａ 開口部
１ｂ，１ｃ，１ｆ，２１ｄ，２１ｅ，２２ｂ，２２ｃ 軸
１ｄ，１ｅ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，５ｅ，９ｄ，１０ｃ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ 孔
２ 補助地板
３，４ シャッタ羽根
５，２２ カバー枠
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ ピン
６，７，２３，２４ ビス
８，２５ 回転子
８ａ，２５ａ 駆動ピン
９，１０，２６，２７，２８，２９ 鉄芯部材
９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ，１５ａ，１５ｂ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ 折曲部
９ｃ、１０ｄ 二股部
１１，１３，３０，３２ コイル
１２，１４，３１，３３ ボビン
１５ 連結ヨーク
１５ｃ 円板部
１６，１７，１８，３４，３５，３６ 板部材
２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ 規制部
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型精密機器，ゲーム機，施錠装置など、コンパクトにまとめなくてはならない機器に用いて有効な、永久磁石製の回転子を備えたアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石製の回転子を備えたアクチュエータの場合、固定子側のコイルは、通常、回転子の周面に対向するようにして、全周面にわたって配置されているのが普通である。しかしながら、アクチュエータを内蔵する機器の設計上、回転子の周面の所定の角度位置においては、回転子の直径と略同じぐらいの寸法しか設置スペースのとれない場合がある。そこで、そのような場合に用いるのに適したアクチュエータとして、コイルを巻回した鉄芯部材の磁極部を、回転子の周面に対し回転子の所定の回転角度範囲にわたってのみ対向させるようにした構成のアクチュエータが、特開平１０−１０６０４号公報に記載されている。
【０００３】
上記の公報に記載のアクチュエータは、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と称されているものであって、永久磁石製の回転子を１回転させることができず、固定子のコイルに対して正方向へ通電すると、回転子を所定の角度だけ正方向へ回転させ、逆方向へ通電すると、逆方向へ所定の角度だけ回転させるアクチュエータである。そして、通常は、回転子と一体的に回転する出力ピンが、被駆動部材を駆動するようにしている。また、従来においては、回転子の回転軸部と上記の出力ピンとは、合成樹脂のアウトサート加工によって、予め加工されていた磁性材料からなる回転子に一体的に形成されていたが、最近では、上記の公報にも記載されているように、合成樹脂材料に磁性体の粒子を混入させ、従来の回転子と出力ピンを一回の成形加工によって製作したものも出現している。
【０００４】
そして、このようなムービングマグネット型モータは、パルスモータと比較して、制御系が簡単で済み、且つ低コスト化と小型化に適しているという利点がある一方、起動性や駆動力の点では劣り、且つ複雑な回転制御を行わせることもできない。従って、これらの種類のモータは、いずれも、小型化，コンパクト化を要求され、且つ負荷が比較的小さい精密機器，玩具，電動施錠装置などの機器に用いて有利とされている。
【０００５】
ところで、このような構成のアクチュエータにおいて、駆動力を大きくする方法は、何と言ってもコイルの巻き数を増やすことである。しかしながら、その場合、単に巻き数を増やせば良いというのではなく、アクチュエータの全体構成を考慮して、所定のスペース内にコンパクトに収容できなければ意味がない。即ち、上記の公報に記載の構成においては、コイルの巻き数を大幅に増やそうとすると、その巻き径が回転子の直径よりもはるかに大きくなってしまい、アクチュエータとしての所期の全体構成を得ることができなくなってしまう。
【０００６】
その点を解決するための一つの方法として、特開平１０−６２８３６号公報に記載されたものが知られている。この公報に記載されされているアクチュエータは、パルスモータであって、回転子を間にして二つの鉄芯部材を配置するように構成され、各鉄芯部材には、板面を垂直に折り曲げることによって回転子の回転軸と平行な折曲部を設け、その折曲部にコイルボビンを嵌装させるようにしている。従って、コイルの巻き数を約２倍に増やすことが可能になっている。また、各鉄芯部材の磁極部における磁気効率を良くするために、二つの折曲部を有する磁性体部材（連結ヨーク）を設けていて、夫々の折曲部を各鉄芯部材の折曲部に重ねるようにして、コイルボビンの筒状部に挿入した構成にしている。
【０００７】
この特開平１０−６２８３６号公報に記載された構成は、あくまでもパルスモータとして構成されているものであるが、このような構成は、上記したムービングマグネット型モータにもそのまま適用することが可能である。そして、そのような全体構成をしたムービングマグネット型モータを、カメラ用シャッタの開閉機構のアクチュエータとして適用した例が、特開平１１−１３３４８０号公報に記載されている。本発明は、そのような構成にしたアクチュエータの改良に関するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パルスモータの場合には、回転子を何回転も回転させる構成であることから、通常は、回転子と被駆動部材との間に減速歯車列を介在させている。そのため、不使用状態において、何らかの振動等が生じ、回転子に回転方向への力が加わったとしても、回転子自身の永久磁石の磁力と、歯車列の摩擦力とによって、回転子は、比較的に回転しにくくなっている。また、回転子が僅かな角度だけ回転したとしても、減速歯車列を介在させているので、被駆動部材に及ぼす影響は少ない。しかしながら、ムービングマグネット型モータの場合には、上記した出力ピンによって直接被駆動部材を駆動するのが普通であるから、回転子は、振動等によって回転され易く、また、僅かに回転されたとしても、被駆動部材に与える影響は極めて大きいという問題点がある。
【０００９】
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、板材からなる二つの鉄芯部材が、永久磁石製の回転子を間にして配置されており、それらの鉄芯部材は、磁極部を回転子の周面に対向させ、且つ回転子の回転軸に平行に折り曲げられた折曲部にはコイルを嵌装させていると共に、上記の回転子は、その回転軸と平行になるようにして出力ピンを一体的に設けていて、上記のコイルに通電されたときには、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ように構成されているアクチュエータであって、上記のコイルへの非通電状態において、回転子の停止位置が好適に維持されるようにした小型のアクチュエータを提供することである。
【００１０】
【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、略円柱形をしていて回転軸の径方向位置に回転軸と平行に延伸した出力ピンを一体的に設けている永久磁石製の回転子と、前記回転子の一方の平面部側で前記回転子を軸受けしているベース部材と、前記回転子の他方の平面部側で前記回転子を軸受けしているカバー部材と、両者間に前記回転子を配置していて夫々が前記回転子の回転軸に対して平行になるように折り曲げられ前記回転子の周面に対向させた磁極部と前記回転子の回転軸に平行に折り曲げられた折曲部とを有している第１鉄芯部材及び第２鉄芯部材と、同時に通電されたときその通電方向に対応した方向へ所定の角度だけ前記回転子を回転させる第１コイル及び第２コイルを夫々前記回転子の回転軸と平行にされている筒状部の周囲に巻回しておりそれらの筒状部に第１鉄芯部材の前記折曲部，第２鉄芯部材の前記折曲部を挿入させている第１ボビン及び第２ボビンと、細長い板状の本体部の両端に二つの折曲部を形成しており一方の折曲部を第１ボビンの前記筒状部に対して第１鉄芯部材の前記折曲部とは逆方向から重合させるようにして挿入し他方の折曲部を第２ボビンの前記筒状部に対し第２鉄芯部材の前記折曲部とは逆方向から重合させるようにして挿入させた磁性体の連結部材と、前記二つの平面部の少なくとも一方にその平面部の外形と略同じ大きさであってその平面部に対して平行となるようにして配置されている磁性体の板部材とを備えているようにする。
その場合、前記板部材が前記連結部材と一体的に構成されているようにしてもよい。
また、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、略円柱形をしていて回転軸の径方向位置に回転軸と平行に延伸した出力ピンを一体的に設けている永久磁石製の回転子と、前記回転子の一方の平面部側で前記回転子を軸受けしているベース部材と、前記回転子の他方の平面部側で前記回転子を軸受けしているカバー部材と、同時に通電されたときその通電方向に対応した方向へ所定の角度だけ前記回転子を回転させる第１コイル及び第２コイルを夫々前記回転子の回転軸と平行にされている筒状部の周囲に巻回していて両者間に前記回転子を配置している第１ボビン及び第２ボビンと、夫々が前記回転子の回転軸に対して平行になるように折り曲げられ前記回転子の周面に対向させた磁極部と前記回転子の回転軸に平行に折り曲げられた折曲部とを有していてそれらの折曲部を第１ボビンの前記筒状部と第２ボビンの前記筒状部に挿入している第１鉄芯部材及び第２鉄芯部材と、夫々が前記回転子の回転軸に対して平行になるように折り曲げられ前記回転子の周面に対向させた磁極部と前記回転子の回転軸に平行に折り曲げられた折曲部とを有している第３鉄芯部材及び第４鉄芯部材と、前記二つの平面部の少なくとも一方にその平面部の外形と略同じ大きさであってその平面部に対して平行になるようにして配置されている磁性体の板部材とを備えていて、第３鉄芯部材の前記折曲部を第１ボビンの前記筒状部に対して第１鉄芯部材の前記折曲部とは逆方向から重合させるように挿入し、第４鉄芯部材の前記折曲部を第２ボビンの前記筒状部に対して第２鉄芯部材の前記折曲部とは逆方向から重合させるように挿入しているようにしてもよい。
更に、本発明のアクチュエータにおいては、前記回転子に、前記ベース部材又は前記カバー部材に軸受けされる永久磁石製の軸部を形成し、前記板部材は、少なくとも該軸部の端面と対向するようにして配置されているようにしてもよい。
【００１１】
【発明の実施形態】
本発明の実施の形態を、カメラ用シャッタに適用した場合の二つの実施例と、それらの変形例で説明する。図１〜図４は、第1実施例を示したものであって、図1は被写体側から視てシャッタ羽根の閉鎖状態を示した平面図であり、図２は上方を被写体側にして示した図１の要部断面図である。また、図３は第1実施例のアクチュエータ部を示した分解斜視図であり、図４は図１と同じようにして示したシャッタ羽根の全開状態の平面図である。また、図５〜図７は、夫々、第1実施例に用いたアクチュエータの変形例を図2と同じようにして示した断面図である。更に、図8及び図9は、第2実施例を示したものであって、図8は被写体側から透視して視た平面図であり、図9は図8に示されたアクチュエータの断面図である。また、図10及び図11は、夫々、第2実施例に用いたアクチュエータの変形例を図9と同じようにして示した断面図である。
【００１２】
［第１実施例］
先ず、第１実施例の構成を図１〜図３を用いて説明する。図２から分かるように、被写体側から視て、シャッタ地板１の背面側には、補助地板２が、図示していない適宜な手段によって取り付けられており、それらの二つの地板１，２の間に羽根室を構成している。また、このシャッタ地板１が、本発明におけるベース部材に相当する。このシャッタ地板１には、図１に示すように、略中央部に円形をした開口部１ａが形成されているが、補助地板２にも、図示していない同形状の開口部が形成されている。そして、それらの開口部は、重なるようにして配置されているが、本実施例においては、シャッタ地板１に形成された開口部１ａの方が、直径が僅かに小さく、露光開口を規制するようになっている。
【００１３】
シャッタ地板１は、合成樹脂製であって、羽根室側、即ち図２の下方側に、軸１ｂ、１ｃを立設し、軸１ｂにはシャッタ羽根３を、軸１ｃにはシャッタ羽根４を、夫々、回転可能に取り付けている。また、それらの軸１ｂ、１ｃの先端を補助地板２に形成されている孔に挿入することによって、シャッタ羽根３，４が軸１ｂ、１ｃから抜けないようになっている。また、周知であるため図示していないが、シャッタ羽根３，４には、夫々長孔が形成されていて、それらの両方に、後述する回転子の出力ピンとして構成された駆動ピンが嵌合するようになっている。
【００１４】
シャッタ地板１の被写体側には、合成樹脂製のカバー枠５が、ビス６，７によって取り付けられている。このカバー枠５は、シャッタ地板１に向けて、位置決め用の四つのピン５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを有しており、それらのうちピン５ａ，５ｄを、シャッタ地板１の孔１ｄ，１ｅに嵌合させている。本実施例のアクチュエータはムービングマグネット型のモータであって、永久磁石製の回転子８は、図１に示すように２極に着磁されており、その回転軸の一方をシャッタ地板１の軸１ｆに軸受けされ、他方をカバー枠５の孔５ｅで軸受けされている。また、この回転子８には、その回転軸の径方向の位置において、その回転軸と平行に延伸した駆動ピン８ａが、シャッタ地板１に形成された周知の円弧状の孔１ｇを貫通し、上記したように、シャッタ羽根３，４に形成された図示していない周知の長孔に嵌合している。尚、本実施例における回転子８は、合成樹脂材料に磁性体の粒子を混入させ、上方の平面部に設けられた軸部と上記駆動ピン８ａと共に、１回の成形加工によって製作したものである。
【００１５】
本実施例における二つの鉄芯部材９，１０は、回転子８を間にして配置されており、夫々が二つの折曲部９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂを有している。このうち、鉄芯部材９は、二股部９ｃと孔９ｄをカバー枠５のピン５ａ，５ｂに嵌合させていて、折曲部９ａを回転子８の周面に対向させ、折曲部９ｂを、コイル１１を巻回しているボビン１２の筒状部に挿入させている。他方、鉄芯部材１０は、孔１０ｃと二股部１０ｄをカバー枠５のピン５ｃ，５ｄに嵌合させていて、折曲部１０ａを回転子８の周面に対向させ、折曲部１０ｂを、コイル１３を巻回しているボビン１４の筒状部に挿入させている。
【００１６】
連結ヨーク１５は、板材で製作された磁性体部材であって、その両端に折曲部１５ａ，１５ｂを有していて、中央部には円板部１５ｃを有している。そして、一方の折曲部１５ａは、カバー枠５の孔１ｈを貫通し、鉄芯部材９の折曲部９ｂと重ねるようにして、ボビン１２の筒状部に挿入され、他方の折曲部１５ｂは、カバー枠５の孔１ｉを貫通し、鉄芯部材１０の折曲部１０ｂと重ねるようにしてボビン１４の筒状部に挿入されている。また、折曲部１５ａ，１５ｂをボビン１２，１４の筒状部に挿入するに際しては、鉄芯部材９，１０の折曲部９ｂ，１０ｂとの密接状態が保たれるようにするために、極めて僅かではあるが、筒状部を変形させるようにして圧入させている。従って、この状態では、連結ヨーク１５は、簡単には脱落しないようになっているが、必要であれば、接着などによって確実に固定することを妨げない。
【００１７】
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ており、コイル１１，１３には通電されていない状態であるが、この状態は、基本的には、磁極部としての折曲部９ａ，１０ａと回転子８との対向関係によって維持されている。即ち、折曲部９ａは、回転子８の周面との対向角度が、Ｎ極に対してよりもＳ極に対しての方が大きくなっている。そして、磁極の境界位置からのＳ極との対向角度は９０度以下となっている。そのため、回転子８には、折曲部９ａとの関係においては、時計方向へ回転する力が作用している。他方、折曲部１０ａは、回転子８の周面との対向角度が、Ｓ極に対してよりもＮ極に対しての方が大きくなっていて、磁極の境界位置からのＮ極との対向角度は９０度以下となっている。そのため、回転子８には、折曲部１０ａとの関係においても、時計方向へ回転する力が作用している。
【００１８】
従って、回転子８は、自己の磁力によって時計方向へ回転するように付勢されていることになる。しかし、回転子８と一体の駆動ピン８ａが、図３に示した孔１ｇの右側の端面に接触することによって、この状態が維持されている。そのため、シャッタ羽根３は軸１ｂで時計方向へ回転された状態を、また、シャッタ羽根４は軸１ｃで反時計方向へ回転された状態を維持されて、開口部１ａを閉鎖している。
【００１９】
しかしながら、そのような回転子８の回転力は、余り大きなものではない。そのため、カメラに強い衝撃が加わったり、大きな揺れが生じたりすると、回転子８が一時的に反時計方向へ回転してしまい、シャッタ羽根３，４の重なりを少なくすることによって、漏光を生じさせてしまうおそれがある。また、そのときの回転が比較的大きくて、折曲部９ａとＮ極との対向角度が、折曲部９ａとＳ極との対向角度より大きくなった場合には、回転子８は、シャッタ羽根３，４を、必然的に全開状態にさせてしまう可能性もある。
【００２０】
ところが、本実施例においては、連結ヨーク１５の中央部に円板部１５ｃが形成されていて、その円板部１５ｃの板面が、回転子８の一方の平面部の略全面に対し、所定の間隔で対向しているため、回転子８には、図２において上方への力が作用している。そのため、回転子８は、上記のような反時計方向への回転力が作用しても、回転しにくくなっており、より確実にシャッタ羽根３，４の閉鎖状態が維持され易くされている。従って、上記のような漏光を生じさせたり、シャッタ羽根３，４を開きっぱなしにさせてしまうおそれがない。
【００２１】
このようなシャッタの閉鎖状態において、レリーズボタンが押されると、コイル１１，１３に通電され、鉄芯部材９の折曲部９ａにはＳ極が現れ、鉄芯部材１０の折曲部１０ａにはＮ極が現れる。そのため、折曲部９ａと回転子８のＳ極との間には反発力が生じ、折曲部１０ａと回転子８のＮ極との間にも反発力が生じる結果、回転子８は、図１の状態から反時計方向へ回転する。それによって、駆動ピン８ａは、シャッタ羽根３を軸１ｂで反時計方向へ回転させ、また、シャッタ羽根４を軸１ｃで時計方向へ回転させ、開口部１ａを開かせていく。そして、その後、シャッタ羽根３，４が開口部１ａを全開にすると、駆動ピン８ａが、図３に示した孔１ｇの左側の端面に当接することによって、回転子８の回転が阻止される。その状態が図４に示されている。
【００２２】
その後、所定の時間が経過すると、今度は、コイル１１，１３に対して逆方向への通電が行われる。それによって、上記の場合とは逆に、鉄芯部材９の折曲部９ａにはＮ極が、鉄芯部材１０の折曲部１０ａにはＳ極が現れる。そのため、折曲部９ａと回転子８のＳ極との間には吸引力が生じ、折曲部１０ａと回転子８のＮ極との間にも吸引力が生じて、回転子８は時計方向へ回転させられる。その結果、回転子８は、駆動ピン８ａによってシャッタ羽根３，４を相対的に回転させ、図４の状態から開口部１ａを閉じさせていく。そして、シャッタ羽根３，４が開口部１ａを完全に閉じた後、駆動ピン８ａが孔１ｇの端面に当接することによって回転子８の回転が停止させられる。その後、コイル１１，１３への通電が断たれて、図１の状態に復帰する。
【００２３】
次に、本実施例に適用されているアクチュエータの三つの変形例を、図５〜図７を用いて説明する。また、これらの図面は、いずれもアクチュエータの変形例として示したものであるため、図２に示した補助地板２とシャッタ羽根３，４は示されていない。更に、これらの変形例の共通の特徴は、上記の実施例における連結ヨーク１５の円板部１５ｃを、連結ヨーク１５とは別の部材として構成したことにあり、そのような構成を採用することによって、場合によっては連結ヨーク１５を設けなくても、本発明の課題が解決できるようにしたものである。その他の構成は、上記の実施例と実質的に同じであるため、図５〜図7においては、第1実施例の場合と実質的に同じ部材、同じ部位に同じ符号を付けてあるので、それらについての説明は省略する。
【００２４】
先ず、図５に示された第1変形例を説明する。図5は断面図であるため平面形状を理解するのが難しいが、カバー枠５には、円形をした磁性体の板部材１６が接着剤等によって取り付けられている。また、板部材１６は、略円柱形をしている回転子８の上方の平面部に対して、所定の間隔を空けて略全面にわたり平行となるようにして配置されている。そのため、連結ヨーク１５の平面形状は、同一幅の細長い形状をしていて、板部材16の一部と密接していることになる。このような構成にしても本発明の課題は解決することができる。また、板部材16の平面形状は必ずしも円形である必要がなく、多角形であっても環状であっても構わない。更に、この変形例の場合にも回転子８の軸部が永久磁石であることから、板部材16の平面積を、その軸部と対向するだけの大きさにしても差し支えないが、その場合には、シャッタ羽根３，４の閉鎖状態を維持する力が減少することは言うまでもない。
【００２５】
次に、図６に示された第２変形例を説明する。この変形例における板部材１７は、平面形状が円環状をした磁性体であって、カバー枠５の内側に接着剤等によって取り付けられている。この変形例の場合にも、板部材１７は、その平面形状の外形が必ずしも円形である必要はない。最後に、図７に示された第３変形例を説明する。この変形例における板部材１８は、第１変形例の板部材１６と同じ形状をしていて、回転子８の下方の平面部に対して、所定の間隔を空けて略全面にわたり平行となるようにしてシャッタ地板１に取り付けられている。尚、板部材１８の外形は、上記の板部材１６と同様に、多角形であっても環状であっても構わない。また、回転子８に軸部を形成し、その軸部をシャッタ地板１に軸受けさせるようにしてもよい。その場合には、板部材１８の平面積を、その軸部と対向するだけの大きさにしても差し支えないことは、第１変形例で説明した場合と同様である。更に、この変形例の構成に加えて、上記した円板部１５ｃを形成したり、板部材１６、板部材１７などを設けるようにしても差し支えない。
【００２６】
［第2実施例］
次に、図8及び図9を用いて第2実施例を説明する。本実施例も、第1実施例と同様に、カメラ用シャッタに適用した例であるが、図面と説明を簡略化するために、第1実施例に示した補助地板２とシャッタ羽根３，４に相当する部材の図示を省略してある。先ず、本実施例の構成から説明するが、本実施例は、図8から分かるように、回転子の極数を4極にした場合の実施例である。そして、本発明におけるベース部材としてのシャッタ地板２１は、開口部２１ａを有していて、図8においては、上記の図1に対して180度回転させた状態で示されている。
【００２７】
シャッタ地板21の被写体側には、円弧状の平面形状をした合成樹脂製のカバー枠２２が、二つのビス２３，２４によって取付けられており、回転子２５は、図９に示すように、回転軸上に形成された一方の軸部をシャッタ地板21の孔２１ｂに嵌合させ、他方の軸部をカバー枠22の孔２２ａに嵌合させている。また、第1実施例の場合と同じようにして、回転子２５と同じ材料で一体成形された駆動ピン２５ａは、シャッタ地板２１の孔２１ｃを貫通し、図示していない2枚のシャッタ羽根の長孔に嵌合している。そして、図8において、回転子２５が反時計方向へ回転すると、シャッタ羽根は開口部２１ａを開き、その後、時計方向へ回転すると、開口部２１ａを閉じるようになっている。尚、回転子２５の軸受け構成は第1実施例のようにしてもよいし、回転子２５の軸部や駆動ピン２５ａを、例えば合成樹脂材料のみで形成しても差し支えない。
【００２８】
図8において、回転子２５の左側には二つの鉄芯部材２６，２７が、右側にも二つの鉄芯部材２８，２９が配置されている。これらの鉄芯部材２６，２７，２８，２９は磁性体の板材で加工されており、夫々の長手方向の略中間部には折曲部２６ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａが形成され、回転子２５の周面に対向している先端部には折曲部２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂが形成されている。これらのうち、鉄芯部材２６、２９は、根元部に形成された孔をシャッタ地板２１に形成された軸２１ｄ，２１ｅの先端に嵌合させ、カバー枠２２に接するようにして配置されており、それらの折曲部２６ａ，２６ｂ，２９ａ，２９ｂをシャッタ地板２１側に略垂直に折り曲げている。また、鉄芯部材２７、２８は、根元部に形成された孔をカバー枠２２に形成された軸２２ｂ，２２ｃの先端に嵌合させ、シャッタ地板２１に接するようにして配置されており、それらの折曲部２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂをカバー枠２２側に略垂直に折り曲げている。
【００２９】
また、各鉄芯部材２６，２７，２８，２９は、磁極部としての折曲部２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂが、回転子２５の周面に正しく対向しているようにするために、上記した軸２１ｄ，２１ｅ，２２ｂ，２２ｃにおける回転を規制されている。即ち、折曲部２６ｂの位置は、カバー枠２２に形成された規制部２２ｄ，２２ｅによって規制され、折曲部２７ｂの位置は、カバー枠２２に形成された規制部２２ｅ，２２ｆによって規制され、また、折曲部２８ｂの位置は、カバー枠２２に形成された規制部２２ｇ，２２ｈによって規制され、折曲部２９ｂの位置は、カバー枠２２に形成された規制部２２ｈ，２２ｉによって規制されている。更に、折曲部２６ａ，２７aにはコイル３０を巻回したボビン３１が嵌装されており、折曲部２８ａ，２９ａにはコイル３２を巻回したボビン３３が嵌装されている。
【００３０】
更に、カバー枠２２の被写体側には、円形をした磁性体の板部材３４が接着剤等によって取り付けられている。この板部材３４は、図５に示した板部材１６と同様に、略円柱形をしている回転子２５の上方の平面部に対して、所定の間隔を空けて略全面にわたり平行となるようにして配置されている。但し、この板部材16の平面形状は必ずしも円形である必要がなく、多角形であっても環状であっても構わないし、本実施例の場合には、回転子２５の軸部が永久磁石であることから、板部材３４の平面積を、その軸部と対向するだけの大きさにしても差し支えないことは、第１実施例の第１変形例で説明した場合と同様である。
【００３１】
次に、本実施例の作動を簡単に説明する。既に説明したように、図８は、シャッタの閉鎖状態、即ち、アクチュエータとしては初期状態であって、ボビン３１，３３に巻回されたコイル３０，３２には通電されていないが、この状態は回転子２５の磁力によって維持されている。即ち、図８においては明確に理解できないかもしれないが、この状態においては、折曲部２７ｂ，２８ｂは回転子２５の各Ｓ極とだけ対向しているのに対して、折曲部２６ｂ，２９ｂは僅かに各Ｎ極とも対向している。従って、回転子２５には、各折曲部との間に作用する磁力のバランスをとるために、時計方向へ回転する力が働いているが、駆動ピン２５ａが孔２１ｃの上端縁に当接することによって、その回転を阻止されている。
【００３２】
そして、この状態は決して安定したものではなく、既に説明したように、外部要因によって反時計方向へ回転させられる可能性を有している。しかし、本実施例においては、板部材３４の存在によって、回転子２５には、回転軸の軸方向への力が作用しているので、反時計方向への回転が抑制され、この状態が確実に維持されるようになっている。
【００３３】
この初期状態において、ボビン３１，３３に巻回さたコイル３０，３２に対して、同時に正方向への通電が行われると、折曲部２６ｂ，２９ｂにはＳ極の磁界が発生し、折曲部２７ｂ，２８ｂにはＮ極の磁界が発生する。そのため、回転子２５は反時計方向へ回転され、駆動ピン２５ａによって、図示していないシャッタ羽根を作動させ開口部２１ａを開いていくが、その作動は、シャッタ羽根が開口部２１ａを全開にした後、駆動ピン２５ａが孔２１ｃの下端縁に当接することによって停止する。そして、回転子２５の回転角度は４５度未満であるため、その停止状態においては、折曲部２７ｂ，２８ｂは回転子２５の各Ｓ極の略中央位置に対向していて、折曲部２６ｂ，２９ｂは各Ｓ極との境界から４５度未満の角度範囲で各Ｎ極とのみ対向した状態になっている。
【００３４】
このようなシャッタ全開状態において、今度は、コイル３０，３２に対して、同時に逆方向への通電が行われる。それによって、折曲部２６ｂ，２９ｂにはＮ極の磁界が発生し、折曲部２７ｂ，２８ｂにはＳ極の磁極が発生することになる。そのため、回転子２５は時計方向へ回転され、駆動ピン２５ａによって、シャッタ羽根に閉じ作動を行わせるが、その閉じ作動は、シャッタ羽根が開口部２１ａを完全に閉じた後、駆動ピン２５ａが孔２１ｃの上端縁に当接することによって停止する。そして、コイル３０，３２に対する通電が断たれた状態が、図８に示した初期状態である。
【００３５】
次に、本実施例に適用されているアクチュエータの二つの変形例を、図１０，図１１を用いて説明するが、これらの変形例の構成は上記の実施例の構成と殆ど同じであって、また、作動は全く同じであることから、上記の実施例の場合と同じ部材、同じ部位には同じ符号を付け、異なる構成についてのみ簡単に説明することにする。先ず、図１０に示された第１変形例を説明する。この変形例における板部材３５は、図６に示した板部材１７と同様に、平面形状が円環状をした磁性体であって、カバー枠２２の内側に接着剤等によって取り付けられている。この変形例の場合にも、板部材３５は、その平面形状の外形が必ずしも円形である必要はない。
【００３６】
図１１は第２変形例を示している。この変形例における板部材３６は、本実施例の板部材３４と同じ形状をしていて、回転子２５の下方の平面部に対して、所定の間隔を空けて略全面にわたり平行となるようにしてシャッタ地板２１に取付けられている。そして、この板部材３６の外形は、上記の板部材３４の場合と同様に、多角形であっても環状であっても構わない。また、回転子２５の軸部が永久磁石であるため、板部材３６の平面積を、その軸部と対向するだけの大きさにしても差し支えないことは、第１実施例の第１変形例で説明した場合と同様である。更に、この変形例の構成に加えて、上記した板部材３４又は３５などを設けるようにしても差し支えないことは、第１実施例の場合と全く同じである。
【００３７】
尚、上記の各実施例の説明からも分かるように、本発明における回転子の回転軸とは、回転の中心軸のことを言い、その軸方向へ突き出した軸部のような具体的な形状を限定したものではない。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、板材からなる二つの鉄芯部材が、永久磁石製の回転子を間にして配置されており、それらの鉄芯部材は、磁極部を回転子の周面に対向させ、且つ回転子の回転軸に平行に折り曲げられた折曲部にはコイルを嵌装させていると共に、上記の回転子は、その回転軸と平行になるようにして出力ピンを一体的に設けていて、上記のコイルに通電されたときには、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ように構成されているアクチュエータにおいて、上記のコイルへの非通電状態において、回転子の停止位置を好適に維持することができるという特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】カメラ用シャッタに適用した第１実施例であって、シャッタ羽根の閉鎖状態を被写体側から視た平面図である。
【図２】上方を被写体側にして示した図１の要部断面図である。
【図３】図１におけるアクチュエータ部の分解斜視図である。
【図４】図１と同じようにして示したシャッタ羽根の全開状態の平面図である。
【図５】第１実施例に用いたアクチュエータの第１変形例を図２と同様にして示した断面図である。
【図６】第１実施例に用いたアクチュエータの第２変形例を図２と同様にして示した断面図である。
【図７】第１実施例に用いたアクチュエータの第３変形例を図２と同様にして示した断面図である。
【図８】カメラ用シャッタに適用した第２実施例であって、シャッタ羽根の閉鎖状態を被写体側から透視して視た平面図である。但し、シャッタ羽根の図示は省略されている。
【図９】図８に示したアクチュエータの断面図である。
【図１０】第２実施例に用いたアクチュエータの第１変形例を図９と同様にして示した断面図である。
【図１１】第２実施例に用いたアクチュエータの第２変形例を図９と同様にして示した断面図である。
【符号の説明】
１，２１ シャッタ地板
１ａ，２１ａ 開口部
１ｂ，１ｃ，１ｆ，２１ｄ，２１ｅ，２２ｂ，２２ｃ 軸
１ｄ，１ｅ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，５ｅ，９ｄ，１０ｃ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ 孔
２ 補助地板
３，４ シャッタ羽根
５，２２ カバー枠
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ ピン
６，７，２３，２４ ビス
８，２５ 回転子
８ａ，２５ａ 駆動ピン
９，１０，２６，２７，２８，２９ 鉄芯部材
９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ，１５ａ，１５ｂ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ 折曲部
９ｃ、１０ｄ 二股部
１１，１３，３０，３２ コイル
１２，１４，３１，３３ ボビン
１５ 連結ヨーク
１５ｃ 円板部
１６，１７，１８，３４，３５，３６ 板部材
２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ 規制部
Claims (4)
- 略円柱形をしていて回転軸の径方向位置に回転軸と平行に延伸した出力ピンを一体的に設けている永久磁石製の回転子と、前記回転子の一方の平面部側で前記回転子を軸受けしているベース部材と、前記回転子の他方の平面部側で前記回転子を軸受けしているカバー部材と、両者間に前記回転子を配置していて夫々が前記回転子の回転軸に対して平行になるように折り曲げられ前記回転子の周面に対向させた磁極部と前記回転子の回転軸に平行に折り曲げられた折曲部とを有している第１鉄芯部材及び第２鉄芯部材と、同時に通電されたときその通電方向に対応した方向へ所定の角度だけ前記回転子を回転させる第１コイル及び第２コイルを夫々前記回転子の回転軸と平行にされている筒状部の周囲に巻回しておりそれらの筒状部に第１鉄芯部材の前記折曲部，第２鉄芯部材の前記折曲部を挿入させている第１ボビン及び第２ボビンと、細長い板状の本体部の両端に二つの折曲部を形成しており一方の折曲部を第１ボビンの前記筒状部に対して第１鉄芯部材の前記折曲部とは逆方向から重合させるようにして挿入し他方の折曲部を第２ボビンの前記筒状部に対し第２鉄芯部材の前記折曲部とは逆方向から重合させるようにして挿入させた磁性体の連結部材と、前記二つの平面部の少なくとも一方にその平面部の外形と略同じ大きさであってその平面部に対して平行となるようにして配置されている磁性体の板部材とを備えていることを特徴とするアクチュエータ。
- 前記板部材が前記連結部材と一体的に構成され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。
- 略円柱形をしていて回転軸の径方向位置に回転軸と平行に延伸した出力ピンを一体的に設けている永久磁石製の回転子と、前記回転子の一方の平面部側で前記回転子を軸受けしているベース部材と、前記回転子の他方の平面部側で前記回転子を軸受けしているカバー部材と、同時に通電されたときその通電方向に対応した方向へ所定の角度だけ前記回転子を回転させる第１コイル及び第２コイルを夫々前記回転子の回転軸と平行にされている筒状部の周囲に巻回していて両者間に前記回転子を配置している第１ボビン及び第２ボビンと、夫々が前記回転子の回転軸に対して平行になるように折り曲げられ前記回転子の周面に対向させた磁極部と前記回転子の回転軸に平行に折り曲げられた折曲部とを有していてそれらの折曲部を第１ボビンの前記筒状部と第２ボビンの前記筒状部に挿入している第１鉄芯部材及び第２鉄芯部材と、夫々が前記回転子の回転軸に対して平行になるように折り曲げられ前記回転子の周面に対向させた磁極部と前記回転子の回転軸に平行に折り曲げられた折曲部とを有している第３鉄芯部材及び第４鉄芯部材と、前記二つの平面部の少なくとも一方にその平面部の外形と略同じ大きさであってその平面部に対して平行になるようにして配置されている磁性体の板部材とを備えていて、第３鉄芯部材の前記折曲部を第１ボビンの前記筒状部に対して第１鉄芯部材の前記折曲部とは逆方向から重合させるように挿入し、第４鉄芯部材の前記折曲部を第２ボビンの前記筒状部に対して第２鉄芯部材の前記折曲部とは逆方向から重合させるように挿入していることを特徴とするアクチュエータ。
- 前記回転子に、前記ベース部材又は前記カバー部材に軸受けされる永久磁石製の軸部を形成し、前記板部材は、少なくとも該軸部の端面と対向するようにして配置されていることを特徴とする請求項１又は３に記載のアクチュエータ。
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