JP6042483B2 - 直線駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、モータの回転により被駆動部材を直線移動させる直線駆動装置に関するものである。
例えば、デジタルカメラ等におけるレンズ駆動装置として、光軸方向に延在するリードスクリュー及びそれに噛み合うナットを含んだ直線駆動装置が使用されている。
この種の直線駆動装置として、ステップモータ等のモータと、モータを固定したベースと、モータにより回転駆動されるリードスクリューと、リードスクリューと平行に配されてベースに固定されたガイドシャフトと、ガイドシャフトに往復動自在に案内支持されたスライダ(レンズを保持する枠部材)と、スライダに形成されてリードスクリューに噛合するハーフナットと、ハーフナットをリードスクリューに向けて付勢する付勢部材と、を有したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
この直線駆動装置において、ハーフナットは、リードスクリューの全周に螺合するのではなく略半周以下の領域において螺合するため、装置のガタツキ等によりリードスクリューとの螺合状態が容易に解かれてしまうおそれがある。それを防止するために付勢部材が設けられている。付勢部材は、ハーフナットをリードスクリューに向けて付勢することで、ハーフナットとリードスクリューの噛合状態を維持している。
図3は、本出願人が先行して開発した直線駆動装置の一例を示している。
この直線駆動装置M100は、例えば、レンズ駆動装置として用いられるもので、ベース101と、ベース101に固定されたステップモータ102と、ステップモータ102により回転駆動されるリードスクリュー110と、リードスクリュー110と平行に配されてベース101に固定されたガイドシャフト111と、ガイドシャフト111に往復動自在に案内支持されたスライダ120と、スライダ120の一側面121に形成されてリードスクリュー110に噛合するハーフナット部127と、ハーフナット部127をリードスクリュー110に向けて付勢する板状素材からなるクランプバネ(板バネ)130と、を有している。
クランプバネ130は、上端に形成したフランジ部133をスライダ120の上面123にネジ200で止めることでスライダ120に固定されており、この状態で、フランジ部133に連設された挟持板部131がリードスクリュー110をハーフナット部127に押し付けると共に、その反力で、ハーフナット部127をリードスクリュー110に押し付け、それにより、ハーフナット部127とリードスクリュー110の噛み合い状態を維持している。
なお、スライダ120の他側面には、スライダ120のスライド位置検出用の部品としてマグネット140が接着固定されている。このマグネット140は、ベース101側に固定されたホール素子等の磁気感応素子(図示せず)に対する被検出部としての役目を果たすものである。
特開2012−53202号公報
ところで、図3に示した直線駆動装置では、クランプバネ130をネジ200を使用してスライダ120に固定していたので、組立が面倒である上、部品点数が多くなる難点があることが分かった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、組立の容易化と部品点数の削減を図ることのできるハーフナット式の直線駆動装置を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の本発明に係る直線駆動装置は、モータと、このモータによって回転駆動されるリードスクリューと、一側面に上記リードスクリューに噛合するハーフナット部を有し、回転止めされた状態で上記リードスクリューが回転することにより、リードスクリューの軸線方向に沿って直線移動するスライダと、上記リードスクリューを上記スライダの一側面との間に挟むことにより、上記リードスクリューと上記ハーフナット部との噛合状態を保持する板バネと、を有し、上記板バネが、上記リードスクリューのハーフナット部と噛合する側と反対側の側面に押圧することで、上記リードスクリューを上記ハーフナット部に押し付ける第1の挟持板部と、上記スライダの他側面に押圧することで、上記ハーフナット部を上記リードスクリューに押し付け、それにより、上記第1の挟持板部との間に上記スライダ及びリードスクリューを挟持すると同時に上記板バネをスライダに固定する第2の挟持板部と、上記第1の挟持板部と第2の挟持板部の端部同士を繋ぐことで、上記第1の挟持板部及び第2の挟持板部と協働して、上記第1の挟持板部と第2の挟持板部に上記スライダ及びリードスクリューを挟持するための付勢力を付与する繋ぎ部と、を有する断面コ字状に形成され、かつ上記スライダの他側面に当該スライダの位置検出用の部品が配置され、上記板バネに、上記位置検出用の部品を上記スライダとの間に挟持固定する部品固定部が設けられていることを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の直線駆動装置において、上記スライダの一側面の上記ハーフナット部よりも上記板バネの繋ぎ部側に、上記第1の挟持板部が挿入されるスリットを挟んで、上記第1の挟持板部の上記リードスクリューから離れる方向への変位を規制する規制壁が設けられていることを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の直線駆動装置において、上記スライダの一側面または他側面の少なくともいずれか一方に、上記板バネに形成された凹凸部と係合することで上記板バネを位置決め固定する凸凹部が設けられていることを特徴とするものである。
請求項に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の直線駆動装置において、上記板バネの第2の挟持板部の上記繋ぎ部と反対側の端部に、断面U字状の連結部を介して、第3の挟持板部が上記第2の挟持板部と対向するよう連設され、上記第2の挟持板部と第3の挟持板部との間に、上記位置検出用の部品を挟持固定する上記部品固定部が確保されており、その部品固定部の位置における上記スライダの他側面に凹部が形成され、そのスライダの凹部に上記板バネの第2の挟持板部に形成された凸部が嵌合され、その凸部の背面の凹部に、上記位置検出用の部品が収容され、その状態で当該位置検出用の部品が、上記第2の挟持板部と第3の挟持板部との間に挟持固定されていることを特徴とするものである。
請求項に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の直線駆動装置において、板状部品をその板面方向に沿って直線移動させる駆動装置として用いられ、上記板状部品が上記板バネに同一素材によって一体に形成されていることを特徴とするものである。
請求項に記載の発明は、請求項に記載の直線駆動装置において、上記スライダの他側面に当該スライダの位置検出用の部品としてのマグネットが配置され、上記板バネの第2の挟持板部の上記繋ぎ部と反対側の端部に、断面U字状の連結部を介して、第3の挟持板部が上記第2の挟持板部と対向するよう連設され、上記第2の挟持板部と第3の挟持板部との間に上記マグネットが挟持固定され、上記第3の挟持板部の延長上に上記板状部品が一体に形成されていることを特徴とするものである。
請求項に記載の発明は、請求項に記載の直線駆動装置において、上記スライダの他側面に凹部が形成され、そのスライダの凹部に、上記板バネの第2の挟持板部に形成された凸部が嵌合され、その凸部の背面の凹部に上記マグネットが収容され、その状態で当該マグネットが、上記第2の挟持板部と第3の挟持板部との間に挟持固定されていることを特徴とするものである。
請求項1に記載の発明によれば、リードスクリューとハーフナット部を板バネで互いに押圧させるので、コイルスプリングを用いて押圧させるのに比べて構成が単純になる。その上で、板バネを、ネジ等の締結手段を用いずに、第1の挟持板部と第2の挟持板部との間にスライダとリードスクリューを挟持するように組み付けることでスライダに固定している。従って、組立が容易であり、部品点数の削減を図ることができる。
請求項2に記載の発明によれば、第1の挟持板部の繋ぎ部側(自由端に対する基端側)の変位をスライダに設けた規制壁によって規制することができるので、第1の挟持板部の実質的な弾性変形領域を狭めることができ、第1の挟持板部に強い付勢力を持たせることができる。従って、リードスクリューをハーフナット部に強い力で確実に押し付けることができ、リードスクリューとハーフナット部の間のガタ付きや遊びを無くすことができる。また、規制壁で第1の挟持板部の変形を規制することによって、簡単な対策により、リードスクリューからのハーフナット部の脱落防止を確実に図ることができ、組立信頼性を高めることができる。
請求項3に記載の発明によれば、スライダ側の凹凸部と板バネ側の凸凹部の係合により、スライダに対する板バネの位置決めを確実に行うことができると共に、スライダからの板バネの脱落を確実に防止することができる。
請求項1〜3のいずれか1項に記載の発明によれば、部品固定のための接着剤等の手段が不要であり、スライダに対する板バネの組み付けと同時に部品の固定を簡単に行うことができる。なお、部品固定部は、第2の挟持板部のみで構成してあってもよいし、それ以外で構成してあってもよい。
請求項に記載の発明によれば、第2の挟持板部との間に部品を挟持する第3の挟持板部を、板バネに連続して設けたので、最初に第1の挟持板部と第2の挟持板部を用いて板バネをスライダに組み付け、次に第3の挟持板部と第2の挟持板部との間に位置検出用の部品を挟持固定するという手順で組立を進めることができ、組立の合理化を図ることができる。また、位置検出用の部品をスライダの凹部の位置に収容するので、位置検出用の部品の位置決めを容易に行うことができると共に同部品の脱落を確実に防ぐことができる。
請求項に記載の発明によれば、板状部品をその板面方向に沿って直線移動させる駆動装置として用いる場合に、板状部品を板バネと一体形成することにより、板バネと板状部品を別々に製作してスライダに組み付ける場合の手間やコストを省くことができる。
請求項に記載の発明によれば、第2の挟持板部との間に部品を挟持する第3の挟持板部を板バネに連設したので、最初に第1の挟持板部と第2の挟持板部を用いて板バネをスライダに組み付け、次に第3の挟持板部と第2の挟持板部との間に位置検出用の部品であるマグネットを挟持固定するという手順で組立を進めることができ、組立の合理化を図ることができる。しかも、第3の挟持板部の延長上に板状部品を一体形成したので、第3の挟持板部を単に延長するだけでよく、製作が容易である。
請求項に記載の発明によれば、マグネットをスライダの凹部の位置に収容するので、マグネットの位置決めを容易に行うことができると共に、マグネットの不用意な脱落防止を図ることができる。
本発明の実施形態の直線駆動装置の外観斜視図である。 同直線駆動装置の軸線方向に垂直な面で切断した断面図である。 本出願人が先に開発した直線駆動装置の外観斜視図である。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は、実施形態の直線駆動装置の外観斜視図、図2は、同直線駆動装置の軸線方向に垂直な面で切断した断面図である。
図1及び図2に示す実施形態の直線駆動装置M1は、クランプバネ(板バネ)30
をその板面方向に沿ってスライド駆動するための直線駆動装置であり、上記クランプバネ30の上部に、図示されないレンズやフィルター等の光学器具が取り付けられて、上記スライド駆動によって光源からの光の透過形態を変化させるためのものである。
この直線駆動装置M1は、ベース1と、ベース1に固定されたステップモータ2と、ステップモータ2により回転駆動されるリードスクリュー10と、リードスクリュー10と平行に配されてベース1に固定されたガイドシャフト11と、ガイドシャフト11に往復動自在に案内支持されたスライダ20と、スライダ20の一側面21に形成されてリードスクリュー10に噛合するハーフナット部27と、ハーフナット部27をリードスクリュー10に向けて付勢するクランプバネ(板バネ)30と、スライダ120のスライド位置検出用の部品であるマグネット40と、を有している。
ベース1は、帯板状のベース本体1aの長手方向の基端と先端にフランジ1b、1cを折り曲げ形成したものであり、ベース1の基端側のフランジ1bの外側にステップモータ2が固定されている。リードスクリュー10は、ステップモータ2の回転軸の延長上に一体形成されており、先端が、ベース1の先端側のフランジ1cに回転自在に支持されている。ガイドシャフト11は、リードスクリュー10の斜め下方に配置されており、両端が、ベース1の基端側のフランジ1bと先端側のフランジ1cとに固定されている。
ガイドシャフト11はスライダ20を貫通しており、スライダ20は、ガイドシャフト11に往復動自在に案内支持されている。リードスクリュー10に噛合するハーフナット部27は、スライダ20の一側面21の凹所に形成されている。ハーフナット部27は、リードスクリュー10の外周の雄ねじ10aに噛み合う雌ねじ27aを円筒状内壁面に形成したものである。リードスクリュー10が回転すると、ガイドシャフト11によって回り止めされた状態のスライダ20は、ネジの送り作用により、リードスクリュー10の軸線方向に沿って直線移動する。
クランプバネ30は、リードスクリュー10をスライダ20の一側面21との間に挟むことにより、リードスクリュー10とハーフナット部27との噛合状態を保持する機能を果たすものである。そのために、クランプバネ30は、第1の挟持板部31と、第2の挟持板部32と、それらの端部同士を繋ぐ繋ぎ部33と、を有する断面コ字状部分を有している。
それらのうち、第1の挟持板部31は、スライダ20の一側面21側に配されて、リードスクリュー10のハーフナット部27と噛合する側と反対側の側面に押圧することで、リードスクリュー10をハーフナット部27に押し付ける部分である。また、第2の挟持板部32は、スライダ20の一側面21側に配されて、スライダ20の他側面22に押圧することで、ハーフナット部27をリードスクリュー10に押し付け、それにより、第1の挟持板部31との間にスライダ20及びリードスクリュー10を挟持すると同時に板バネ30をスライダ20に固定する部分である。
また、繋ぎ部33は、スライダ20の上面の浅い溝部23に嵌まって、第1の挟持板部31と第2の挟持板部32の端部同士を繋ぐことで、第1の挟持板部31及び第2の挟持板部32と協働して、第1の挟持板部31と第2の挟持板部32にスライダ20及びリードスクリュー10を挟持するための付勢力を付与する部分であり、スライダ20の上面の浅い溝部23に嵌まるようになっている。
また、クランプバネ30の第2の挟持板部32の繋ぎ部33と反対側の端部には、断面U字状の連結部36を介して、第3の挟持板部37が、第2の挟持板部32と対向するよう連設されている。そして、第3の挟持板部37の上方への延長部に、上述したレンズやフィルター等の光学器具が取り付けられている。
また、スライダ20の一側面21側には、ハーフナット部27よりもクランプバネ30の繋ぎ部33側(上側)に位置させて、クランプバネ30の第1の挟持板部31が挿入される差込スリット24が形成され、その差込スリット24を挟んで規制壁25が設けられている。この規制壁25は、第1の挟持板部31のリードスクリュー10から離れる方向への変位を規制する役目を果たす部分である。
この規制壁25の内面(スリット24に臨む壁面)には、差込スリット24に挿入されたクランプバネ30の第1の挟持板部31に形成された開口(凹部)31aが嵌まることで、第1の挟持板部31を位置決め固定する凸部26が設けられている。第1の挟持板部31は、差込スリット24に挿入されることで、繋ぎ部33側の上側半分が規制壁25で撓み規制されるが、自由端側の下側半分が規制壁25から下方に露出しており、その規制壁25から露出した部分で、リードスクリュー10の側面に押圧するようになっている。
なお、リードスクリュー10に押圧する部分の両側縁には、同部の付勢力を強めるためのリブ31bが折り曲げ形成されている。また、クランプバネ30の第1の挟持板部31がリードスクリュー10を押圧する押圧力のベクトルは、ガイドシャフト11を中心する回転方向を指向しており、クランプバネ30の付勢力で、リードスクリュー10とハーフナット部27の間のガタ付きや遊びを無くすことができるようになっている。
また、スライダ20の他側面22には、クランプバネ30の第2の挟持板部32に形成された凸部34が係合することで、第2の挟持板部32を位置決め固定する凹部28が設けられている。この凹部28に第2の挟持板部32に形成された凸部34が嵌合され、その凸部34の背面の凹部35に、スライダ20の位置検出用の部品であるマグネット40が収容されている。そして、その状態でマグネット40が、第2の挟持板部32と第3の挟持板部37との間に挟持固定されている。つまり、第2の挟持板部32と第3の挟持板部37との間に、スライダ20の位置検出用の部品であるマグネット40を挟持固定する部品固定部が確保されている。
この場合のマグネット40は、ベース1側に固定されたホール素子等の磁気感応素子(図示略)によって、スライダ20の位置を検出するための被検出部品である。なお、スライダ20の他側面22には凹部28の下側に位置させて、クランプバネ30の第2の挟持板部32から第3の挟持板部37への断面U字状の連結部36の下面を受ける受壁29が突設されている。
次にクランプバネ30の組み付け手順について説明する。
スライダ20は、1本のガイドシャフト11が貫通しているだけでは、ガイドシャフト11を中心にして回転できる状態にあり、スライダ20のハーフナット部27とリードスクリュー10の噛み合い状態は不確実である。そこで、クランプバネ30で、リードスクリュー10をハーフナット部27に押し付ける必要があり、そのために、クランプバネ30をスライダ20に組み付ける。
クランプバネ30を組み付けるには、上方から、第1の挟持板部31をスライダ30の一側面21側の差込スリット24に挿入すると共に、第2の挟持板部32をスライダ30の他側面22に沿って下方へスライドさせる。この際、クランプバネ30のバネ性を利用して組み付けることができる。
そして、第1の挟持板部31の開口31aを規制壁25の内面の凸部26に係合させると共に、第2の挟持板部32の凸部34をスライダ30の他側面22の凹部28に係合させる。これにより、クランプバネ30は、スライダ20とリードスクリュー10を挟んだ状態で、スライダ20に位置決め固定される。
このように固定された状態で、第2の挟持板部32と第3の挟持板部37を繋ぐ断面U字状の連結部36が、スライダ20の受壁29の上面で受け止められ、第3の挟持板部37の基部(下端)が確実に支持される。また、クランプバネ30の繋ぎ部33が、スライダ20の上面の溝部23に嵌まる。
次に、第3の挟持板部37の外側への撓みを利用しながら、マグネット40を、第2の挟持板部32と第3の挟持板部37の間に挿入して、スライダ20の他側面22の凹部28に第2の挟持板部32の上から収容する。これにより、クランプバネ30の組み付けが完了する。
このように構成された直線駆動装置M1によれば、リードスクリュー10とハーフナット部27をクランプバネ(板バネ)30で互いに押圧させるので、コイルスプリングを用いて押圧させるのに比べて構成が単純になる。その上で、クランプバネ30を、ネジ等の締結手段を用いずに、第1の挟持板部31と第2の挟持板部32との間にスライダ30とリードスクリュー10を挟持するように組み付けてスライダ20に固定しているので、組立が容易であり、部品点数の削減を図ることができる。
また、第1の挟持板部31の繋ぎ部33側(自由端に対する基端側)の変位をスライダ20に設けた規制壁25によって規制することができるので、第1の挟持板部31の実質的な弾性変形領域を狭めることができ、第1の挟持板部31に強い付勢力を持たせることができる。従って、リードスクリュー10をハーフナット部27に強い力で確実に押し付けることができ、リードスクリュー10とハーフナット部27の間のガタ付きや遊びを無くすことができる。また、規制壁25で第1の挟持板部31の変形を規制することによって、簡単な対策により、リードスクリュー10からのハーフナット部27の脱落防止を確実に図ることができ、組立信頼性を高めることができる。
また、スライダ20側の凹部28や凸部26とクランプバネ30側の凸部34や凹部(開口31a)の係合により、スライダ20に対するクランプバネ30の位置決めを確実に行うことができると共に、スライダ20からのクランプバネ30の脱落を確実に防止することができる。
また、クランプバネ30を用いて、マグネット40を固定しているので、マグネット40を接着剤等で固定する必要がなくなり、組み付けの容易化を図ることができる。また、スライダ20に対するクランプバネ30の組み付けと同時にマグネット40の固定を簡単に行うことができる。
また、第2の挟持板部32との間にマグネット40を挟持する第3の挟持板部37を、第2の挟持板部32に連続して設けたので、上述するように、最初に第1の挟持板部31と第2の挟持板部32を用いてクランプバネ30をスライダ20に組み付け、次に第3の挟持板部37と第2の挟持板部32との間にマグネット40を挟持固定するという手順で組立を進めることができ、組立の合理化を図ることができる。また、マグネット40をスライダ20の凹部28に収容するので、マグネット40の位置決めを容易に行うことができると共に、マグネット40の脱落を確実に防ぐことができる。
また、上記実施形態では、位置検出用の部品としてマグネット40を使用した場合を説明したが、マグネット以外の位置検出用の部品をスライダ20に取り付けるようにしてもよい。
また、マグネット40を第2の挟持板部32と第3の挟持板部37との間に挟持固定する場合を示したが、マグネット40を第2の挟持板部32とスライダ20の他側面22との間に挟持固定してもよい。
M1 直線駆動装置
2 ステップモータ
10 リードスクリュー
20 スライダ
21 一側面
22 他側面
24 差込スリット
25 規制壁
26 凸部
27 ハーフナット部
28 凹部
30 クランプバネ(板バネ)
31 第1の挟持板部
31a 開口(凹部)
32 第2の挟持板部
33 繋ぎ部
34 凸部
35 凹部
36 連結部
37 第3の挟持板部
40 マグネット(位置検出用の部品)

Claims (7)

  1. モータと、
    このモータによって回転駆動されるリードスクリューと、
    一側面に上記リードスクリューに噛合するハーフナット部を有し、回転止めされた状態で上記リードスクリューが回転することにより、リードスクリューの軸線方向に沿って直線移動するスライダと、
    上記リードスクリューを上記スライダの一側面との間に挟むことにより、上記リードスクリューと上記ハーフナット部との噛合状態を保持する板バネと、を有し、
    上記板バネが、
    上記リードスクリューのハーフナット部と噛合する側と反対側の側面に押圧することで、上記リードスクリューを上記ハーフナット部に押し付ける第1の挟持板部と、
    上記スライダの他側面に押圧することで、上記ハーフナット部を上記リードスクリューに押し付け、それにより、上記第1の挟持板部との間に上記スライダ及びリードスクリューを挟持すると同時に上記板バネをスライダに固定する第2の挟持板部と、
    上記第1の挟持板部と第2の挟持板部の端部同士を繋ぐことで、上記第1の挟持板部及び第2の挟持板部と協働して、上記第1の挟持板部と第2の挟持板部に上記スライダ及びリードスクリューを挟持するための付勢力を付与する繋ぎ部と、
    を有する断面コ字状に形成され
    かつ上記スライダの他側面に当該スライダの位置検出用の部品が配置され、
    上記板バネに、上記位置検出用の部品を上記スライダとの間に挟持固定する部品固定部が設けられていることを特徴とする直線駆動装置。
  2. 上記スライダの一側面の上記ハーフナット部よりも上記板バネの繋ぎ部側に、上記第1の挟持板部が挿入されるスリットを挟んで、上記第1の挟持板部の上記リードスクリューから離れる方向への変位を規制する規制壁が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の直線駆動装置。
  3. 上記スライダの一側面または他側面の少なくともいずれか一方に、上記板バネに形成された凹凸部と係合することで上記板バネを位置決め固定する凸凹部が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の直線駆動装置。
  4. 上記板バネの第2の挟持板部の上記繋ぎ部と反対側の端部に、断面U字状の連結部を介して、第3の挟持板部が上記第2の挟持板部と対向するよう連設され、上記第2の挟持板部と第3の挟持板部との間に、上記位置検出用の部品を挟持固定する上記部品固定部が確保されており、その部品固定部の位置における上記スライダの他側面に凹部が形成され、そのスライダの凹部に上記板バネの第2の挟持板部に形成された凸部が嵌合され、その凸部の背面の凹部に、上記位置検出用の部品が収容され、その状態で当該位置検出用の部品が、上記第2の挟持板部と第3の挟持板部との間に挟持固定されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の直線駆動装置。
  5. 板状部品をその板面方向に沿って直線移動させる駆動装置として用いられ、
    上記板状部品が上記板バネに同一素材によって一体に形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の直線駆動装置。
  6. 上記スライダの他側面に当該スライダの位置検出用の部品としてのマグネットが配置され、
    上記板バネの第2の挟持板部の上記繋ぎ部と反対側の端部に、断面U字状の連結部を介して、第3の挟持板部が上記第2の挟持板部と対向するよう連設され、上記第2の挟持板部と第3の挟持板部との間に上記マグネットが挟持固定され、上記第3の挟持板部の延長上に上記板状部品が一体に形成されていることを特徴とする請求項に記載の直線駆動装置。
  7. 上記スライダの他側面に凹部が形成され、そのスライダの凹部に、上記板バネの第2の挟持板部に形成された凸部が嵌合され、その凸部の背面の凹部に上記マグネットが収容され、その状態で当該マグネットが、上記第2の挟持板部と第3の挟持板部との間に挟持固定されていることを特徴とする請求項6に記載の直線駆動装置。
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