JPS6118909A - 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１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六８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１０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。

以上のような構成のもとにカム筒７が第２図中矢印へ方
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ｌ／ンズ１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−１−は回転出来ないように成っている。

この時、カム穴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
必要量−Ｌ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、１／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が止ま
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Ｌ４ａ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１４．　ｅの弾発力よりも大きくならない限り
、スリップギヤ１４、ａ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」二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、一端子
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１０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ｌＯが長穴の一端に突き当
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
タラ使用しズームレンズのレンズの間隔を通常＋−０，
０３ｍｍ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付いてしまう。

このような事故を防１１二するために前述したスリップ
機構を採用１７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・Ｃ１１とする
とスリップ機構は８００ｇ＋１Ｃ層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、１４ｃ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」二のような従来の欠点を除去するために成
されたもので、極めて簡単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１ 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一符号が付しである。

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↑ある。

−力筒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
がイ」シである。

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１２８に
沿って往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上カム筒７のカム穴９と長
穴１１の中心とが同一軸線上に示しである。

また、ローラ５とストー／パｌＯとが上下方向で同一軸
線上にあり、カム筒７が回転するとローラ５、ストッパ
１０は矢印Ａ方向に移動すると占える。

第８図において？３号Ｌｌはローラ５の光輔力向への移
動量、すなわち移動レンズ２の移動ｊａを示す。

また、ｊ！　１　　＋　ｊ！　２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、Ｉ３．Ｉｌａ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、ＩＩ　５１ｊ２Ｂ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。

次に以上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　、２７
ｂ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ＩＩ３．ＩＩ４で示した位置、すなわちズームレンズ
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１
０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２５ｂ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１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■
で示す方向に流れる。

また、」；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１方向へ流れる。

ところで、′−ｆ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１
２の入力端子１２＆。

１２ｂには電圧は加わらず、モータ１２の励起状態は停
■１：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図の璽で示す
状態でストッパｌＯが長大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
動作は一１二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■で示す状態で留まっていた場合には第
６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■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１回路はその方向に対してオー
プ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）
・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、」二連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１０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１
２ａ、１２ｂに接続されている。

また、符合３５で示すものはＣＰＵ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。

Ｂ 第１表 具体的な制御動作を第１１図（Ａ）、（Ｂ）に示す。

第１１図（Ａ）はモータを第７図の矢印Ｈ方向へ回す場
合を示し、まず、ステップＳｔにおいてモータ１２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の信号を印加し、ステップＳ２
において信号線３５ｂにＬレベルの信号が検１１１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、
モータを停止する。

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Ｔ１においてモータ１２をＥ
方向へ回すために入力端子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１
２を停止させる。

このような構成を採用すれば１、マイクロスイッチ２１
．２２のオン、オフ状態を検出してモータ１２に印加す
る電圧を制御してズームレ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
イクロスイッチ２１．２２のオン、オフ信号とＣＰＵ３
５からの信号をそれぞれアンドゲート３４ａ、３４ｂ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
１２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］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、駆動
カムを伝達されて回転するカム筒と、このカム筒に連動
する移動体と、カム筒の回転角を検出する２つの検出器
とを備え、カム筒の回転限近傍を検出器によって検出し
、駆動力の伝達を遮断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採用する必要がなく、安価で
ありかつカム筒の停止時に従来のような衝撃力が生じず
、信頼性の高い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１０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１０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。 １・・・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　　　ｌＯ・
・・ストッパ１１・・・長穴　　　　　１２・・・駆動
モータｌ３・・・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 ａ 第２図 第３図 第５図 第６図 １２ａ　　１２ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軸線方向に移動可能な移動体と、この移動体に回転自在
   に嵌合されカム穴およびローラを介して前記移動体と連
   動関係にあると共に、駆動源からの回転力を伝達される
   カム筒と、このカム筒の正逆方向の回転角を検出する２
   つの検出器とを有し、前記カム筒には回転範囲を規制す
   る長穴が形成され、この長穴中には前記移動体と一体の
   ストッパが摺動自在に嵌合されていることを特徴とする
   位置決め装置。