JPS6118906A - 位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は位置決め装置に係り、更に詳しくは正転、逆転
を行なう物体の位置決め装置に関するものである。

［従来技術］ 例えば、ズームレンズ等においては鏡筒を正転、逆転さ
せて画像の縮小、拡大などを行なっている。

従来のズームレンズ機構の構造を第１図〜第５図に示す
。

図において符号ｌで示すものは前側の固定レンズ、符号
２で示すものは後側の移動レンズで、図示を省略したが
それぞれ複数枚のレンズから構成されている。

固定レンズ１は固定鏡筒４に固定され、移動レンズ２は
移動鏡筒３に固定されている。

移動鏡筒３にはねじ６を介してローラ５が回転自在に取
付けられており、このローラ５は第２図に示すように固
定鏡筒４に形成された曲線状のカム穴８内に摺動自在に
嵌合されており、さらに固定鏡筒４の外側に摺動自在に
嵌合された直進するカム筒７に直線状に形成されたカム
穴９にも嵌合されている。

また、カム筒７の端部にはギヤ部７ａが形成されている
。

また、固定鏡筒４にはストッパＩＯが固定されており、
このストッパ１０はカム筒７に円周方向に沿って形成さ
れた長穴１１中に摺動自在に嵌合されており、長穴１１
の形成されている角度範囲内で自由に移動できる。

以−１−のような構成のもとにカム筒７が第２図中矢印
Ａ方向に回転されるとカム穴８，９に嵌合されているロ
ーラ５がこれらのカム穴によって案内され、移動鏡筒３
が矢印Ｂ方向、すなわち光軸方向に移動される。

この結果、固定レンズｌと移動レンズ２との間隔が変わ
り、レンズ全体としての倍率が変化する。

ところで、カム穴８，９および長穴１１の関係を第３図
に模式的に示しである。

第３図から明らかなようにカム筒７が回転し続けた場合
ストッパ１０が長穴１１のいずれか一方の端に当たりそ
れ以上は回転出来ないように成っている。

この時、力Ｊ５六８，９によって案内されるローラ５は
これらカム穴８，９の両端にまでは達しないように成っ
ている。

このような構造を採用したのはレンズの性能を決定する
固定および移動レンズ１．２の空間間隔がカム穴８．９
とローラ５の嵌合性能に依存しているため、カム筒７が
必要具−１−に回転しても案内用のローラ５に無理な外
力が加わりレンズの性能を劣化させることがないように
するためである。

一方、移動レンズ２の動きは、固定鏡筒４に形成された
曲線状のカム穴８の形状によって決定される。

例えば、レンズの倍率が２種類しか要求されない時は第
３図に示すようにカム穴８は直線溝８ａ、８ｃおよび斜
めの溝８ｂの３本の直線部で構成することが可能であり
、直線溝８ａ　、８ｃはそれぞれ光軸に対し直交する面
内にあるため直線溝８ａ、８ｃのどこにローラ５がＩｌ
ｘまってもレンズ間隔は一定となる構成となっている。

このような構造を有するズームレンズは具体的には第４
図および第５図に示すようなスリップ機構を備えた駆動
装置によって駆動される。

ズームレンズを構成する固定鏡筒４側は第４図に示すよ
うに支持部材１５に固定される。支持部材１５の一端に
は折曲部１５ａが形成されており、この折曲部１５ａ側
にＤＣモータ等から成る駆動モータ１２が固定される。

この駆動モータ１２の出力軸１３にはスリップ機構１４
が連結されている。

スリップ機構１４は第５図に示すように構成されている
。

すなわち、符号１４ａで示すものはスリップギヤで摩擦
係数の変化しにくい材料、例えばテフロン等から成る摩
擦フランジ１４ｂを介して出力軸１３に固定されたベー
ス軸１４ｆに嵌合されている。

スリップギヤ１４ａの他方の側には前述した材料から成
るもう１つの摩擦フランジ１４ｃが接しており、その外
側にはワッシャ１４ｄが接している。

また、ベース軸１４ｆの先端部には調節リング１４ｇが
螺合されており、この調節リング１４ｇとワッシャ１４
ｄとの間にはスプリング１４ｅが弾装されている。

従って、スリップギヤ１４ａはスプリング１４ｅの弾発
力により摩擦フランジ１４ｃを介してベース軸１４ｆ側
に押圧されており、スリップギヤ１４ａに加わる力がス
プリング１４ｅの弾発力よりも太きくならない限り、ス
リップギヤ１４ａは出力軸１３．ベース軸１４ｆと共に
回転する。　このようなスリップ機構を介在させれば、
通常の場合はスリップギヤ１４ａに噛合しているカム筒
７のギヤ部７ａを介してカム筒７が回転される。

しかし、ストッパ１０が長穴１１の端部にまで達しそれ
以１一回転できなくなった場合、スリップギヤ１４ａに
はスプリング１４ｅによる弾発力よりもはるかに大きな
負荷が加わり、スリップギヤ１４ａはスリップして回転
せず、動力の伝達は行なわれない。

このような構造の駆動装置を用いる場合にはＤＣモータ
として例示する駆動モータ１２の十端子１２ａ、一端了
１２ｂの極性を反転させることにより駆動モータ１２の
正逆転を行ない、かつ駆動モータ１２に対する通電時間
をストッパｌＯが長穴１１の一端に接するに要する時間
に所定の余裕時間を加えた時間だけとすることによりズ
ームレンズの動作はストッパ１０が長大の一端に突き当
たった所でスリップ機構１４が働き、前述した余裕時間
だけスリップし、その後駆動モータ１２の回転が停止す
ることになる。

従って、何らかのトラブルによりローラ５が斜めの溝８
ｂの位置にあったとしても駆動モータ１２を所定の方向
へ回転させてやることにより、スリップ機構１４が機能
し、ズームレンズは必ずいずれか一方の倍率位置にまで
移動する。

ところで、スリップ機構の駆動源として安価なりＣモー
タを使用しズームレンズのレンズの間隔を通常＋　０．
０３ｍ■以下の高精度に位置決めするには極めて困難と
なる。

例えばＤＣモータの場合には通電を停止した時点からモ
ータ内のロータの慣性などにより約８０度以上回転して
しまう。

従って機械的に位置決めする必要があるが前述したよう
なスリップ機構を設けない場合にはストッパに突き当た
った時にモータに加わる負荷は無限大となり、大電流が
流れ、数秒〜士数秒でモータが焼き利いてしまう。

このような事故を防Ｉｌ二するために前述したスリップ
機構を採用している。

スリップ機構を設けた場合においてもカム筒７を回転す
るために要するトルクを例えば５００ｇ＠ｃｍとすると
スリップ機構は８００ｇ壷ｃｍでスリップするように調
節リング１４ｇを回転させ摩擦力を調節する必要があっ
た。

このようにセットすると前述した余裕時間内ではＤＣモ
ータはズームレンズを回転させるに要するトルクよりも
大きな負荷を受けて回転していたわけであり、電源の余
裕に関して極めて非効率的であった・ この欠点を除去しようとしてＤＣモータに代えてステッ
ピングモータやサーボモータなどを使用し減速すること
により高精度の位置決めをすることは可能であるが、極
めて高価となり、最初に現在位置を判断するためのイニ
シャライズが必要となってしまう。

一方、前述したような倍率の切換えを行なうズームレン
ズをファクシミリ装置などに使用する際にはプロトコル
により定められた通信手順などにより倍率の切換え時間
が制限を受けるため、その制限時間内に切換え動作を完
了しなくてはならない。

しかし従来構造においては前述したように余裕時間を見
なくてはならず、切換え時間がより短くなり駆動源のパ
ワーを大きくしなくてはならなかった。

また、前述したスリップ機構には摩擦係数の変動が生じ
ない摩擦フランジ１４ｂ、ｆ４ｃを用いなければならず
テフロンのような高価な材質が必要でコスト高となる欠
点があった。

［目　的］ 本発明は以ヒのような従来の欠点を除去するために成さ
れたもので、極めて筒中な構成により安価で信頼性の高
い位置決め装置を提供することを目的としている。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

［第１実施例］ 第６図〜第８図は本発明の第１の実施例を説明するもの
で、第６図には電気回路が示されている。

なお、以下の図面において第１図〜第５図と同一部分ま
たは相当する部分には同−符畦が付しである。

第６図において符号２１．２２で示すものはスイッチ手
段で、例えばマイクロスイッチなどが用いられる。

また、符号２３．２４は一方向の極性についてのみ導通
する素子で、例えばダイオードが用いられる。

２５ａ、２５ｂは入力端子である。

−・方第７図は第６図に示した電気回路を用いた具体的
な構造を説明するもので、第６図と同一部分には同一・
符号が付しである。

第７図において符号２６で示すものは駆動モータ１２の
出力軸に固定されたモータギヤでカム筒７のギヤ部７ａ
と噛合している。

また、符号２７で示すものはラックギヤでガイド２８に
沿ってイ１゛復移動し前記ギヤ部７ａに噛合されている
。

ラックギヤ２７の外側面には左右にカム面２７ａ、２７
ｂを有するカム２７ｃが突設されている。

また、符号２９で示すものは各部材が取り付けられるフ
レームである。

ところで、第８図にはズームレンズのカム部の動作を説
明する模式図が示されている。

第８図においては説明の便宜−Ｌカム筒７のカム穴９と
長穴１１の中心とが同一軸線−Ｈに示しである。

また、ローラ５とストッパ】０とが１−下方向で同一軸
線−Ｉ−にあり、カム筒７が回転するとローラ５、スト
ッパｌＯは矢印Ａ方向に移動すると考える。

第８図において符号り、はローラ５の光軸方向への移動
量、すなわち移動レンズ２の移動量を示す。

また、ｆｆ１ｔ＋、４２は直線溝８ａ、８ｃにローラ５
が案内され移動レンズ２が移動しない状態でのカム筒７
の回転角、すなわちローラ５の移動量を示している。

さらに、Ｌ２は斜めの溝８ｂの部分を案内ローラ５が移
動する間の回転角（移動量）を示す。

さらに、Ｉ１３．Ｉｔ４はローラ５が直線溝８ａ。

８Ｃに入ってからマイクロスイッチ２１．２２が動作す
るまでのカム筒７の回転角を示し、１５゜１６はその後
ストッパ１０が長穴１１の端部に突き当たるまでのカム
筒７の回転角を示す。

次に以」−のように構成された本実施例の動作について
説明する。

駆動モータ１２が回転するとモータギヤ２６゜カム筒の
ギヤ部７ａが回転されラックギヤ２７が移動される。

このラックギヤ２７の移動に伴いカム面２７ａ、２７ｂ
が左右のマイクロスイッチ２１゜２２をオン、オフする
。

ここで、マイクロスイッチ２１．２２の動作点を第８図
に−（１３，Ｉ１４で示した位置、すなわちグー１＼レ
ンズがいずれか一方へ移動してしまい、レンズ自体の移
動がない位置へ位置させることにより駆動モータ１２へ
の通電を切る点にすれば、モータおよび他の連動した駆
動系は慣性によって動作するだけとなり、その後ストッ
パ１０が長穴１１のいずれか一端に接することによりズ
ームレンズの動きは停止する。

一方、駆動モータ１２の入力端子１２ａ。

１２ｂには第６図に示した回路が接続されており、第６
図の回路の入力端子２５ａ、２５ｂには図示していない
装置の駆動回路から電圧が印加される。

この電圧はズームレンズの倍率を等倍、縮小とに変倍す
るものとすると、例えば等倍に切換えたい場合には端子
２５ａに＋１２Ｖが、端子２５１）にグランドが接続さ
れるようにし、縮小に切換えたい場合にはその逆となる
ように構成されている。

なお、マイクロスイッチ２１．２２はアクチュエータが
作動しない時に導通状態であるいわゆるノーマリ−クロ
ーズタイプに結線されている。

この状態でモータ１２の入力端子１２ａに正電圧が、入
力端子１２ｂに負電圧が印加された時モータが矢印Ｅ方
向に回転するとする。逆電圧が印加された場合にはモー
タは矢印Ｈ方向に回転する。カム筒７はそれぞれ矢印Ｆ
方向および下方向へ回転され、ラックギア２７はそれぞ
れＧ方向およびＪ方向へ移動する。

従って、カム筒７を矢印Ｆ方向へ回転させたい場合には
第６図において、入力端子２５ａに＋。

２５ｂに−の電圧を印加するようにすればよい。

この時には第８図に示すようにマイクロスイッチ２１は
オフ、２２はオンとなっており、電流は第６図に符号■
１で示す方向に流れる。

また、１−記とは逆電圧を加えると、カム筒７は矢印■
方向へ回転され、ラックギア２７は矢印Ｊ方向へ進み、
マイクロスイッチ２１はオン、２２はオフとなり電流は
第６図に符号■方向へ流れる。

ところで、マイクロスイッチ２１がオフとなった第７図
に示す状態に変化すると、入力端子２５ａ、２５ｂに加
わる電圧は回路がオープンの状態となり、モータ１２の
入力端子１２ａ。

１２ｂには電圧は加わらず、モータ１２の励起状態は停
止する。

しかし、モータのロータなどの慣性により、駆動系はそ
れぞれ矢印Ｅ、Ｆ、Ｇ方向へ移動し、第８図の酉で示す
状態でストッパ１０が長穴１１の端部に当たって停止し
、駆動系の持つ負荷によってズームレンズはこの状態を
保持される。

この後、ズームレンズを逆方向へ回転させる場合には入
力端子２５ａ、２５ｂに逆電圧をかけ、第６図にｌで示
す方向へ電流が流れ、駆動系は逆転し、第７図において
それぞれ矢印Ｈ，Ｉ、Ｊ方向へ回転移動する。この後の
動作は上述した場合と同様である。

ところで、何等かの原因でズームレンズが中間、すなわ
ち第８図に符号■で示す状ＩＥで留まっていた場合には
ｐｔＳ６図に示すようにマイクロスイッチ２１．２２は
それぞれオンの状態であり、モータ１２は正逆両方の電
圧を印加することが可能な状態となっている。

従って、本発明においてはレンズの状態を認識しなくと
も、回転させたい方向の電圧を入力端子２５ａ、２５ｂ
にかけることにより、ズームレンズを動作させることが
できる。

なお、駆動系が矢印Ｅ、Ｆ、Ｇ方向へ回りきって、第８
図の画の状態にある時、さらに矢印Ｅ。

Ｆ、Ｇ方向へ回転させるように端子２５ａ。

２５ｂに電圧をかけても、回路はその方向に対してオー
ブンになっているのと等価であり、モータ１２は回転せ
ず、ズームレンズには不要な回転力は加わらない。

ところで、駆動系についてはギヤのみに限らず、ベルト
やチェーンなどを用いてもよく、モータもＤＣモータに
に限らず、パルスモータ等を用いても良い。

［第２実施例］ なお、」；述した実施例にあってはマイクロスイッチ２
１．２２はラックギヤのカム２７ｃを用いてオン、オフ
させる構成としたが、第９図に示すようにカム板３０を
カム筒７に固定し、このカムによりマイクロスイッチ２
１．２２を作動させるようにしてもよい。

また、この場合、ズームレンズの回転角が１８０度を越
える場合にはそれぞれのマイクロスイッチ２１．２２に
対応する２枚のカム板を設ければよい。

なお、マイクロスイッチのほかにホトインタラプタ等の
光センサを用いてもよい。

また、第６図に示した回路はズームレンズばかりではな
く、２点間の位置決めを行なう全ての機構に適用できる
。

［第３実施例］ 第１θ図および第１１図は本発明の第３の実施例を説明
するもので、図中符号３３で示すものはモータドライバ
で出力端子３３ｃ、３３ｄはモータ１２の入力端子１２
ａ、１２ｂに接続されている。

また、符合３５で示すものはＣＰ　Ｕで、モータドライ
バ３３の入力端子３３ａ、３３ｂに接続されている。

また、ＣＰＵ３５は信号線３５ａ、３５ｂを介してマイ
クロスイッチ２１．２２に接続されている。

モータドライバ３３の論理表を第１表に示す。

第１表 旦体的な制御動作を第１１図（Ａ）、（Ｂ）に示す・ 第１Ｉ図（Ａ）はモータを第７図の矢印Ｈ方向へＨす場
合を示し、まず、ステップＳ１においてタ モーター２をＨ方向へ回すためモータドライバ３３の入
力端子３３ａ、３３ｂにそれぞれＨ，Ｌの信号を印加１
２、ステップＳ２において信号線３５ｂにＬレベルの信
号が検出されるまで繰り返す。

そして、信号線３５ｂにＬレベルの信号が検出された場
合にはステップＳ３においてモータ１２を停止にするた
めに入力端子３３ａ、３３ｂへＬレベルの信号を出力し
、モータを停＋１＝する。

また、モータ１２を第７図中矢印Ｅ方向へ回転させたい
場合には、まず、ステップＴｌにおいてモータ１２をＥ
方向へ回すために入力端ｆ−３３ａ、３３ｂにＬレベル
の信号を印加し、ステップＴ２において信号線３５ａに
Ｌレベルの信号が検出されるまで繰り返す。そして、Ｌ
レベルの信号が検出された場合にはステップＴ３で入力
端子３３ａ、３３ｂにＬレベルの信号を印加し、モータ
１２を停止ｌ二させる。

このような構成を採用すれば、　マイクロスイッチ２１
．２２のオン、オフ状ｍ）を検出してモータ１２に印加
する電圧を制御してズート１／ンズの切換えを行なうこ
とができる。

［第４実施例］ 第１２図は本発明の第４の実施例を説明するもので、マ
イクロスイ・ンチ２１，２２のオ乙オフ信号とＣＰ　Ｕ
　３５からの信号をそれぞれアンドゲート３４　ａ　、
　３４．　ｂに入力し、アンドをとってモータドライバ
３３に入力するようにしである。

このような回路構成を採用すれば、マイクロスイッチ２
１．２２のオン、オフ状態をＣＰＵの制御とは別系統で
、マイクロスイッチ２１．２２の状態によってモータ１
２をモータドライバ３３を介して制御し、ズームレンズ
の切換えを行なうことができる。

［効　果］ 以１：の説明から明らかなように、本発明によれば、回
転体の回転角度範囲を規制するカム筒と、このカム筒に
よる回転角度の制御位置直前を検出する２つの検出器と
を有し、この検出器の状態を、駆動制御する制御装置と
回転体駆動モータのドライバ回路との中間にあるゲート
回路へ入力し、制り１回路の指令どは別系統で、２つの
検出器の状態によってドライバ回路の出力を制御する構
成を採用しているため、従来のようなスリップ機構を必
要とすることなく、安価で、信頼性のある位置決め装置
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は従来構造を説明するもので、第１図は
縦断側面図、第２図は斜視図、第３図は要部の展開模式
図、第４図は駆動系を備えた状態の斜視図、第５図はス
リップ機構の縦断側面図、第６図〜第８図は本発明の第
１の実施例を説明するもので、第６図は制御回路のブロ
ック図、第７図は斜視図、第８図は要部の展開模式図、
第９図は本発明の第２の実施例を説明する要部の正面図
、第ｉｏ図および第１１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第
３の実施例を説明するもので、第１Ｏ図は制御回路のブ
ロック図、第１１図（Ａ）。 （Ｂ）はフローチャート図、第１２図は本発明の第４の
実施例を説明する制御回路のブロック図である。 ｌ・・・固定レンズ　　　２・・・移動レンズ３・・・
移動鏡筒　　　　４・・・固定鏡筒５・・・ローラ　　
　　　　７・・・カム筒８．９・・・カム穴　　　１０
・・・ストッパ１１・・・長穴　　　　　１２・・・駆
動モータ１３・・・出力軸 ２１．２２・・・マイクロスイッチ ２３．２４・・・一方向導通素子 ２５ａ、２５ｂ・・・入力端子 ２６・・・モータギヤ　　２７・・・ラックギヤ３０・
・・カム板　　　　３３・・・ドライバ回路３４ａ、３
４ｂ・・・アンドゲート ３５・・・ＣＰＵ 第１図 第２図 第３図 ｂ８８Ｑ 第５図 に 第６図 １２ａ　　１２ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転体の回転角度範囲を規制するカム筒と、回転角度範
   囲の両端の位置直前を検出する２つの検出器と、これら
   検出器の状態を監視している制御装置と、この制御装置
   によって制御される回転体駆動モータのドライバ回路と
   、前記制御装置とドライバ回路との間に接続され、前記
   ２つの検出器の状態が入力される別個のゲート回路とを
   備え、制御装置の制御とは別系統で前記検出器の状態に
   よってドライバ回路の出力を制御することを特徴とする
   位置決め装置。