JP6716959B2 - 減速装置および光学機器 - Google Patents
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Description
本発明の光学機器は、駆動力を発生するアクチュエータと、前記駆動力をレンズに伝達して駆動する駆動部とを有し、上記の減速装置を、前記駆動部と前記アクチュエータとの間に備える。
図1は、実施形態の減速装置1の概略断面図である。図2は図1の領域S1の拡大図である。図3は図1の領域S2の拡大図である。図4は図1のA−A断面図の概略図である。
さらに、減速装置1は、太陽ローラ10および遊星ローラ20の外周を覆う有底円筒形であって、出力軸30が挿通する出力軸挿通孔41が設けられた外殻部40と、外殻部40の上部の開口部42を覆うとともに太陽ローラ10が挿通する太陽ローラ挿通孔58が設けられた蓋部50とを備える。
なお、本明細書において、図1における蓋部50側を上、外殻部40の底部44側を下として説明する。
駆動される。
太陽ローラ10は、上述のように蓋部50の太陽ローラ挿通孔58を挿通している。
太陽ローラ10は、蓋部50の上部における太陽ローラ挿通孔58の外周に取り付けられた第1軸受54によって、太陽軸線A1を中心として回転可能かつ径方向に移動不能に支持されている。
太陽ローラ10の鍔部11は、後述する蓋部50のバネ力によって、回転ロール52を挟持した状態でスラスト方向に加圧され、かつ、回転ロール52によって回転可能となっている。
なお、太陽ローラ10を蓋部50に対して回転可能かつスラスト方向に加圧する構造は、実施形態の回転ロール52に限定されず、たとえば、すべり方式であっても良い。
大径部10aと小径部10bとの間には、径が徐々に変化する斜面(テーパ)が設けられている。この斜面は、図1および図2に示す断面において、太陽軸線A1に対して所定角度で傾いた直線状で、遊星ローラ20と接触する太陽側接触部12となっている。
遊星ローラ20は、図1に示すように断面T字型であり、大環部21と、大環部21の下部に設けられた小環部22とを有する。
遊星ローラ20の中央には遊星軸部23が、軸受23aを介して通挿されている。遊星ローラ20は遊星軸部23の中心(遊星軸線A2)の周りを回転可能に保持され、上下に移動可能である。
円環部材60は、図1に示す断面において、矩形の角部が斜めに切断されたような5角形の形状であり、外周は外殻部40の円筒部43の内周と接触している。
円環部材60の内径側の上方の角部は、図1および図3に示す断面において太陽軸線A1に対して所定角度で傾いた直線状となるよう斜面(テーパ)で、遊星側第2接触部22aと接触する外殻側接触部61となっている。
蓋部50の縁部近傍には、ねじ56を挿入する孔57が設けられ、蓋部50を外殻部40に装着する際には、段部45,55を係合させることにより蓋部50を位置決めし、孔57にねじ56を挿入する。
外殻部40の上部には、ねじ孔46が設けられており、ねじ56をそのねじ孔46に螺合することにより、蓋部50は外殻部40に固定される。
なお、本実施形態では上板部53をバネ部材で製造し、減速装置1の組み上げ時に加圧力が作用する構造としたが、加圧力を発生させる構造はこれに限定されず、遊星ローラ20の遊星軸部23、遊星ローラ保持部31、若しくは太陽軸にスラスト加圧用コイルばねを設置することで実現してもよい。
いずれの加圧力も、蓋部50を締結することで作用する構造とすることが好ましい。
出力部32は、太陽ローラ10に連結された不図示のアクチュエータからの回転駆動力を伝達する伝達機構に連結される。伝達機構は、回転駆動力を直進駆動力として伝達し、たとえばレンズ群を直進駆動することに用いられる。
出力部32は、出力軸挿通孔41を挿通し、第2軸受47によって回転可能かつ径方向に移動不能に支持され、図示しない被駆動部に取り付けられている。
そして、遊星ローラ20が太陽ローラ10に対して接する接触部(遊星側第1接触部21a)において、その接触部に接する接線L1は、太陽側接触部12に沿うので、接線L1は太陽軸線A1に対して傾くことになる。
また、遊星ローラ20の大環部21の遊星側第1接触部21aの曲率は、バネ部によるたわみ半径相当のr12(図1に図示)より小さいことが好ましい。これにより、r12相当部分で生じるたわみのため、遊星側第1接触部21aおよび太陽側接触部12の位置がずれることで生じる減速比のドリフトや周期内変動を抑えやすくなる。
さらに、この遊星ローラ20大環部21の遊星側第1接触部21aにおいて接する接線の方向が、相手側の太陽ローラ10の太陽側接触部12と平行になることが好ましい。
そして、遊星ローラ20の円環部材60に対する接触部(遊星側第2接触部22a)において、その接触部と接する接線L2は、外殻側折衝部61に沿うので、太陽軸線A1に対して傾いている。
また、遊星ローラ20の内歯相当ローラ部の、遊星ローラ20の小環部22の遊星側第2接触部22aの曲率が、バネ部によるたわみ半径相当のr24(図1に図示)より小さいことが好ましい。これにより、r24相当部分で生じるたわみのため、遊星側第2接触部22aおよび小環部22の位置がずれることで生じる減速比のドリフトや周期内変動を抑えやすくなる。
また、この遊星ローラ20の小環部22の遊星側第2接触部22aにおいて接する接線の方向が、相手側の円環部材60の外殻側接触部61と平行になることが好ましい。
ここで、
r1:太陽ローラ10の太陽側接触部12の太陽軸線A1からの距離
r2:遊星ローラ20の遊星側第1接触部21aの遊星軸線A2からの距離
r2’:遊星ローラ20の遊星側第2接触部22aの遊星軸線A2からの距離
r4:遊星ローラ20の外殻側接触部61の太陽軸線A1からの距離
θ1:太陽ローラ10の太陽軸線A1を中心とした自転回転角度
θ2:遊星ローラ20の遊星軸線A2を中心とした自転回転角度
θ4:遊星ローラ20の太陽軸線A1を中心とした公転回転角度
である。
r1=0.2mm、r2=0.8mm、r2’=0.2mm、r4=1.2mm のとき、減速比:θ4/θ1=0.2/0.8*0.2/1.2=1/24となる。
r1=0.4mm、r2=1.2mm、r2’=0.2mm、r4=1.8mm のとき、減速比:θ4/θ1=0.4/1.2*0.2/1.8=1/3*1/9=1/27となる。
r1=0.6mm、r2=1.8mm、r2’=0.4mm、r4=2.8mm のとき、減速比:θ4/θ1=0.6/1.8*0.4/2.8=1/3*1/7=1/21となる。
r1=0.4mm、r2=1.6mm、r2’=0.4mm、r4=2.4mm のとき、減速比:θ4/θ1=1/24となる。
(1)まず、出力軸30の遊星ローラ保持部31に設けられた軸保持孔33に、遊星ローラ20の遊星軸部23を挿入する。軸保持孔33は、出力軸線A3の周りに120°の間隔で均等に3つ設けられているため、遊星ローラ20は、出力軸線A3の周りに120°の間隔で均等に配置される。
そうすると、遊星ローラ20の遊星側第2接触部22aは、円環部材60の外殻側接触部61と接触する。
出力軸30は第2軸受47によって、外殻部40の底部44に回転可能に支持され、出力軸30の出力軸線A3は外殻部40の中心に配置される。
このとき、外殻側接触部61は、太陽軸線A1に対して所定角度で傾いた直線状となる斜面であり、遊星側第2接触部22aは、断面が真円、楕円の円弧状等の曲線状に形成されているので、外殻側接触部61と遊星側第2接触部22aとは面接触せず、点接触する。
太陽ローラ10は、第1軸受54によって、蓋部50に回転可能に保持される。また、太陽ローラ10の鍔部11と蓋部50とは、回転ロール52を挟んで対向配置される。
なお、本実施形態では、外殻部40および蓋部50の内側に段部45,55を設けたが、これに限定されず、たとえば外側に端部を設けても良い。
このとき、太陽側接触部12は、太陽軸線A1に対して所定角度で傾いた直線状となる斜面であり、遊星側第1接触部21aは、断面が真円、楕円の円弧状等の曲線状に形成されているので、太陽側接触部12と遊星側第1接触部21aとは面接触せず、点接触する。
したがって太陽ローラ10が図示しない駆動装置により回転すると、この回転力は、遊星ローラ20に伝達され、遊星ローラ20は、各自の遊星軸線A2を中心として自転しつつ、太陽ローラ10の太陽軸線A1を中心として公転する。
遊星ローラ20の太陽軸線A1を中心とした回転により、出力軸30は、所定の減速比で回転する。
(1)本実施形態によると、蓋部50の上板部53のバネ力によって太陽ローラ10が下方に加圧される。これにより太陽ローラ10の太陽側接触部12は、遊星側第1接触部21aを下方に加圧する。このとき、太陽側接触部12と遊星側第1接触部21aとの接点における接線は、太陽軸線A1に対して斜めである。
したがって、下方への加圧力は、遊星ローラ20を太陽軸線A1および遊星軸線A2に対して垂直な方向に押す分力を生じる。
これによって、太陽ローラ10が回転したときに、摩擦力によって遊星ローラ20を回転することができる。
垂直方向の加圧力を調整することで、遊星ローラ20を回転するための加圧力を調整することができるので、遊星ローラ20を回転するための加圧力を付与する構成をコンパクト化することができる。
面接触の場合、圧力が小さくなるので、滑り等により回転力がうまく伝わらない可能性があるが、本実施形態によると点接触であるので、加圧力が集中し、面圧が大きくなるので、力が伝達しやすい。
図5は第2実施形態の減速装置100を示す図である。減速装置100が減速装置1と異なる点は、太陽ローラ101にコイルばね102が配置されている点である。その他の構成については第1実施形態の減速装置1と同様であるので説明を省略する。
図6は、本実施形態の減速装置1を用いたカメラ201を説明する図である。
カメラ201は、撮像素子202を有するカメラボディ203と、レンズ群を有するレンズ鏡筒204とを備えている。
レンズ鏡筒204は、カメラボディ203に着脱可能な交換レンズであるが、カメラボディ203と一体型のレンズ鏡筒としてもよい。レンズ鏡筒204は、レンズ保持枠205、カム筒206、ギア207、減速装置1、モータ208等を備えている。
モータ208は、超音波モータやステッピングモータ等のアクチュエータが用いられ、カメラ201の焦点調節動作時にレンズ保持枠205を駆動する駆動源として用いられる。モータ208の回転軸は減速装置1の太陽ローラ10に連結されており、減速装置1の出力軸30にはギア207が取り付けられている。ギア207は、カム筒206の外周に設けられた外歯ギアに噛み合っている。
レンズ保持枠205は、レンズ群205aを保持しており、外周にはカムフォロワ205bが設けられている。カムフォロワ205bはカム筒206に設けられたカム溝206aに係合しており、レンズ枠205は、カム筒206に保持されながら、カム筒206の回転により光軸方向(図6中に示す、矢印O方向)に移動可能である。
以上のような構成により、モータ208から得られた回転駆動力は、減速装置1、ギア207を介してカム筒206に伝えられ、カム筒206が回転することによりレンズ保持枠205が矢印O方向に移動する。このようにして、レンズ群205aも矢印O方向に移動し、焦点調節動作がなされる。
図6において、レンズ鏡筒204内に設けられたレンズ群205aによって、カメラボディ203内に設けられた撮像素子202の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子202によって、結像された被写体像が電気信号に変換され、その信号をA/D変換することによって、画像データが得られる。
Claims (10)
- 第1軸線を中心として回転する第1ローラと、
前記第1ローラの周りに配置され、前記第1ローラと接触して加圧され、前記第1ローラの回転によって、前記第1軸線を中心として公転するとともに、各々の軸線である第2軸線を中心として自転する複数の第2ローラと、
前記第1ローラを前記第1軸線の方向に加圧する加圧部と、を備え、
前記第1ローラと前記第2ローラとが接触する接触部に接する接線が、前記第1軸線に対して傾いており、
前記第2ローラは、前記第1軸線の方向に移動可能である減速装置。 - 請求項1に記載の減速装置において、
前記第1ローラの前記第2ローラに対する接触部である第1接触部、および、前記第2ローラの前記第1ローラに対する接触部である第2接触部のうちの一方は、前記第1軸線に沿った断面形状が曲線状である減速装置。 - 請求項2に記載の減速装置において、
前記第1接触部および前記第2接触部のうちの他方は前記第1軸線に沿った断面形状が直線状である減速装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の減速装置において、
前記第2ローラの外周に配置され、前記第2ローラと接触して加圧され、前記第2ローラが自転しつつ内周を公転する円環部材を備え、
前記第2ローラと前記円環部材とが接触する接触部の接する接線が、前記第1軸線に対して傾いている減速装置。 - 請求項4に記載の減速装置において、
前記円環部材の前記第2ローラに対する接触部である第3接触部、および、前記第2ローラの前記円環部材に対する接触部である第4接触部のうちの一方は、前記第1軸線に沿った断面形状が曲線状である減速装置。 - 請求項5に記載の減速装置において、
前記第3接触部および前記第4接触部のうちの他方は前記第1軸線に沿った断面形状が直線状である減速装置。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の減速装置において、
前記第1ローラおよび前記第2ローラの外周を覆う外装部と、
前記外装部の開口部を覆い、前記第1ローラを相対回転可能に保持する蓋部と、を備え、
前記加圧部は、前記蓋部を前記外装部に装着することにより、前記第1ローラを前記第1軸線に沿った方向に加圧する減速装置。 - 請求項7に記載の減速装置において、
前記加圧部は、前記蓋部に設けられた板バネである減速装置。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の減速装置において、
前記第2ローラは前記第1ローラの周囲に3以上配置され、前記第2ローラによって前記第1ローラがセンタリングされる減速装置。 - 駆動力を発生するアクチュエータと、
前記駆動力をレンズに伝達して駆動する駆動部と、を有し、
請求項1から9のいずれか1項に記載の減速装置を、前記駆動部と前記アクチュエータとの間に備える光学機器。
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