JP7267735B2

JP7267735B2 - 駆動装置

Info

Publication number: JP7267735B2
Application number: JP2018243637A
Authority: JP
Inventors: 力横塚
Original assignee: ニデックプレシジョン株式会社
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2023-05-02
Anticipated expiration: 2038-12-26
Also published as: CN211426881U; JP2020108228A

Description

本発明は、駆動装置に係り、特にレンズやカメラなどの駆動対象物を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。このようなリードスクリューはフレームにベアリングにより支持されるが、一般的に、このようなフレームは金属又は金属粉末射出成形（ＭＩＭ（Metal Injection Molding））材料から形成されることが多い。ベアリングは金属製であるため、ベアリングをフレームに取り付ける際には、溶接や圧入などの方法が採用される。

近年、このような駆動装置においては、コストの低減及び寸法精度の向上のために、金属又はＭＩＭ材料からなるフレームに代えて樹脂製のフレームを採用することが検討されている。しかしながら、樹脂製のフレームに金属製のベアリングを溶接や圧入により取り付けることは難しく、ベアリングをフレームに取り付けるための取付具や接着材を別途用意する必要が生じ、その取付作業も煩雑なものとなる。

中国実用新案公告第２０７５２６９７９号明細書

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、リードスクリューを支持するベアリングの取付作業を容易にすることができる安価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、リードスクリューを支持するベアリングの取付作業を容易にすることができる安価な駆動装置が提供される。この駆動装置は、駆動対象物を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、樹脂からなるフレームと、上記軸方向に延び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の端部を上記フレームに回転可能に保持するベアリングと、可動フランジ部とを備える。上記可動フランジ部は、上記リードスクリューに螺合するナット部と、上記駆動対象物が取り付けられる取付部とを有する。上記フレームには、上記ベアリングを収容する収容部であって、上記ベアリングが挿入される挿入方向に向かって凹んだ収容部が形成される。上記フレームは、上記ベアリングを上記収容部内に係止する複数の係止片を有する。上記複数の係止片は、上記収容部の側壁において上記挿入方向に延びることで半径方向外側に弾性変形可能に構成される。上記複数の係止片の上記挿入方向における端部は上記収容部内で径方向内側に突出するように構成される。

このような構成によれば、駆動装置の組み立ての際に、ベアリングをフレームの収容部に挿入していくと、係止片がベアリングに押されることによって半径方向外側に弾性変形する。ベアリングが係止片を乗り越えると、係止片に作用する力がなくなるため、係止片の変形が元に戻り、ベアリングがフレームの係止片によって係止されることとなる。このように、本発明によれば、安価な樹脂製のフレームを用いた場合にも、ベアリングをフレームに取り付けるための取付具や接着材を別途用意することなく、ベアリングを容易にフレームに固定することができる。

上記複数の係止片は、上記ベアリングの中心軸に対して対称な位置に配置されることが好ましい。この場合には、ベアリングの中心軸に対して対称な位置に配置された複数の係止片によって、ベアリングを安定的に固定することができる。

上記複数の係止片のそれぞれは、上記収容部に収容される上記ベアリングに向かうにつれ半径方向内側に張り出す爪部を有することが好ましい。この場合には、爪部の半径方向内側に傾斜面が形成されるため、ベアリングを収容部に挿入する際に、ベアリングの外縁がこの爪部の傾斜面に当接しつつ、傾斜面を滑らかに移動することとなる。したがって、ベアリングの挿入が容易になる。

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をさらに備えていてもよい。この場合には、上記可動フランジ部が、上記ガイドシャフトにガイドされつつ該ガイドシャフト上を摺動可能な摺動部をさらに有していてもよい。

本発明によれば、駆動装置の組み立ての際に、ベアリングをフレームの収容部に挿入していくと、係止片がベアリングに押されることによって半径方向外側に弾性変形する。ベアリングが係止片を乗り越えると、係止片に作用する力がなくなるため、係止片の変形が元に戻り、ベアリングがフレームの係止片によって係止されることとなる。このように、本発明によれば、安価な樹脂製のフレームを用いた場合にも、ベアリングをフレームに取り付けるための取付具や接着材を別途用意することなく、ベアリングを容易にフレームに固定することができる。

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の駆動装置を示す平面図である。図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。図４は、図２の駆動装置を示す斜視図である。図５は、図２の駆動装置の一部を破断して示す破断斜視図である。

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。例えば、駆動装置１は、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Ｚ方向に移動させるものである。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。カメラを使用する際には、駆動装置１によりカメラユニット２を上方に移動して、カメラユニット２をスマートフォン本体３から外部に突出させる。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２は駆動装置１を示す平面図、図３は図２のＡ－Ａ線断面図、図４は駆動装置１を示す斜視図である。図３においては、一部の部材のみが断面で示されている。図１から図４に示すように、駆動装置１は、樹脂からなるフレーム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とを含んでいる。フレーム１０は、＋Ｚ方向側に設けられた上側フランジ１１と、－Ｚ方向側に設けられた下側フランジ１２と、下側フランジ１２に隣接して設けられたギアボックス１３とを有している。ステッピングモータ２０は、フレーム１０の下側フランジ１２に溶接などにより固定されている。

また、駆動装置１は、フレーム１０の下側フランジ１２と上側フランジ１１との間でＺ方向（軸方向）に延びるリードスクリュー３０と、フレーム１０の下側フランジ１２と上側フランジ１１との間でＺ方向に延びるガイドシャフト３２と、リードスクリュー３０に係合しつつガイドシャフト３２上をＺ方向に沿って摺動可能な可動フランジ部４０とを備えている。可動フランジ部４０は、リードスクリュー３０に螺合するナット部４２と、ガイドシャフト３２にガイドされつつガイドシャフト３２上を摺動可能な摺動部４４と、カメラユニット２が取り付けられる取付部４６とを有している。可動フランジ部４０の取付部４６に取り付けられたカメラユニット２は、可動フランジ部４０とともにＺ方向に移動するようになっている。

図５は、フレーム１０の一部を破断して示す破断斜視図である。図５に示すように、フレーム１０のギアボックス１３の内部にはステッピングモータ２０の出力軸の回転を減速する遊星歯車機構２２が収容されている。この遊星歯車機構２２の入力軸２２Ａには、ステッピングモータ２０のモータシャフトが連結されており、遊星歯車機構２２の出力軸２２Ｂには、リードスクリュー３０の下端部が連結されている。リードスクリュー３０の上端部は、ベアリング５０を介してフレーム１０の上側フランジ１１に固定されており、リードスクリュー３０は、ベアリング５０によりフレーム１０に対して回転可能に構成されている。

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のモータシャフトの回転が遊星歯車機構２２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。リードスクリュー３０が回転すると、リードスクリュー３０に螺合するナット部４２を介して可動フランジ部４０及びこれに取り付けられたカメラユニット２が上下動するようになっている。

図５に示すように、フレーム１０の上側フランジ１１には、ベアリング５０を収容する収容部１５が形成されている。本実施形態におけるベアリング５０としてはボールベアリングが用いられているが、リードスクリュー３０を保持するベアリング５０として他の種類のベアリングを用いることもできる。

フレーム１０の収容部１５の側壁には、収容部１５内で径方向内側に突出する２つの係止片６０が形成されており、この係止片６０によってベアリング５０が収容部１５内に固定されている。すなわち、この係止片６０は、図３に示すように、収容部１５内でベアリング５０に向かうにつれ半径方向内側に張り出す爪部６２を有しており、この爪部６２がベアリング５０の上面に係合することによりベアリング５０が収容部１５内に固定されている。

ここで、それぞれの係止片６０の下端は自由端となっているため、係止片６０は半径方向外側に弾性変形が可能となっている。したがって、駆動装置の組み立ての際に、ベアリング５０を上方からフレーム１０の収容部１５に挿入していくと、係止片６０がベアリング５０に押されることによって半径方向外側に弾性変形する。そして、ベアリング５０が係止片６０を乗り越えると、係止片６０に作用する力がなくなるため、係止片６０の変形が元に戻り、ベアリング５０の上面が係止片６０の爪部６２によって係止されることとなる。このように、本実施形態によれば、ベアリング５０をフレーム１０に取り付けるための取付具や接着材を別途用意することなく、ベアリング５０をフレーム１０に固定することができる。これにより、部材コストが低減されるとともにベアリングの取付作業が容易になる。

本実施形態では、ベアリング５０の中心軸に対して対向する位置に２つの係止片６０が設けられているため、ベアリング５０は、２つの係止片６０によってベアリング５０の中心軸の両側から保持される。したがって、これらの係止片６０によってベアリング５０を安定的に固定することができる。なお、係止片６０の数は２つに限られるものではなく、３つ以上であってもよい。その場合には、係止片６０をベアリング５０の中心軸に対して対称な位置に配置すれば、ベアリング５０を係止片によって安定的に固定することができる。

また、本実施形態では、それぞれの係止片６０が、ベアリング５０に向かうにつれ半径方向内側に張り出す爪部６２を有しているため、爪部６２の半径方向内側には傾斜面が形成される。したがって、ベアリング５０を収容部１５に挿入する際に、ベアリング５０の外縁がこの爪部６２の傾斜面に当接しつつ、傾斜面を滑らかに移動することとなるため、ベアリング５０の挿入が容易になる。

本実施形態では、ベアリング５０とリードスクリュー３０との連結は、リードスクリュー３０の上端に形成された凹部３１（図３参照）に所定の工具を挿入し、凹部３１を押し広げてリードスクリュー３０の上端をベアリング５０に加締めることにより行われるが、ベアリング５０とリードスクリュー３０との連結の形態はこれに限られるものではない。

また、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２２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（駆動対象物）
３スマートフォン本体
１０フレーム
１１上側フランジ
１２下側フランジ
１３ギアボックス
１５収容部
２０ステッピングモータ
２２遊星歯車機構
２２Ａ入力軸
２２Ｂ出力軸
３０リードスクリュー
３１凹部
３２ガイドシャフト
４０可動フランジ部
４２ナット部
４４摺動部
４６取付部
５０ベアリング
６０係止片
６２爪部

Claims

駆動対象物を軸方向に沿って移動させる駆動装置であって、
樹脂からなるフレームと、
前記軸方向に延び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の端部を前記フレームに回転可能に保持するベアリングと、
前記リードスクリューに螺合するナット部と、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フランジ部と、
を備え、
前記フレームには、前記ベアリングを収容する収容部であって、前記ベアリングが挿入される挿入方向に向かって凹んだ収容部が形成され、
前記フレームは、前記ベアリングを前記収容部内に係止する複数の係止片であって、前記収容部の側壁において前記挿入方向に延びることで半径方向外側に弾性変形可能に構成され、前記挿入方向における端部は前記収容部内で径方向内側に突出するように構成される複数の係止片を有する、
駆動装置。
前記複数の係止片は、前記ベアリングの中心軸に対して対称な位置に配置される、請求項１に記載の駆動装置。
前記複数の係止片のそれぞれは、前記収容部に収容される前記ベアリングに向かうにつれ半径方向内側に張り出す爪部を有する、請求項１又は２に記載の駆動装置。
前記軸方向に沿って延びるガイドシャフトをさらに備え、
前記可動フランジ部は、前記ガイドシャフトにガイドされつつ該ガイドシャフト上を摺動可能な摺動部をさらに有する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動装置。