JP4320346B2 - アクチュエータ、カメラ用羽根駆動装置及びアクチュエータの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、アクチュエータ、カメラ用羽根駆動装置及びアクチュエータの製造方法に関する。
従来からカメラの羽根の駆動に用いられるアクチュエータとしては、ロータと、ステータと、ステータを励磁するためのコイルと、ロータの回動を羽根に伝達するための出力部材とを備えたものが知られている。特許文献１には、このロータと出力部材とがインサート成形によって形成されているものが開示されている。
しかしながら、ロータと出力部材とがインサート成形によって形成されている場合には、ロータに対する出力部材の角度位置を精度よく成形することが困難であった。
そこで、溶着によりロータと出力部材とを接合する場合には、溶着前に、ロータに対する出力部材の角度位置の微調整を行うことができる。これにより、ロータに対する出力部材の角度位置の精度を向上させることができる。
しかしながらこのように溶着接合した場合であっても、長期的な使用などにより、ロータと出力部材との接合が弱くなり、ロータと出力部材との位置ずれが生じる恐れがある。特に、シャッタスピードの高速化に伴うロータ及び出力部材への負荷の増大により、このような事態が発生する恐れがある。
そこで、溶着によりロータと出力部材とを接合する場合には、溶着前に、ロータに対する出力部材の角度位置の微調整を行うことができる。これにより、ロータに対する出力部材の角度位置の精度を向上させることができる。
しかしながらこのように溶着接合した場合であっても、長期的な使用などにより、ロータと出力部材との接合が弱くなり、ロータと出力部材との位置ずれが生じる恐れがある。特に、シャッタスピードの高速化に伴うロータ及び出力部材への負荷の増大により、このような事態が発生する恐れがある。
そこで、本発明は、ロータと出力部材との接合が強化されたアクチュエータ、カメラ用羽根駆動装置及びアクチュエータの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的は、励磁用コイルと、前記コイルへの通電によって異なる極性に励磁されるステータと、周方向に異なる極性に着磁されると共に前記ステータとの間で磁力が作用することにより回動するロータと、前記ロータと一体に回転して該ロータの回動を他の部材に出力する出力部材とを備え、前記出力部材は、前記ロータに嵌合し、前記ロータの嵌合面には、凹凸部が形成されており、前記出力部材は、溶着によって、前記凹凸部に対応するように変形して前記ロータに接合されている、ことを特徴とするアクチュエータによって達成できる。
この構成により、ロータの凹凸部に沿うように出力部材が変形するので、溶着後のロータに対する出力部材の位置ずれを防止でき、ロータと出力部材の接合が強化される。
この構成により、ロータの凹凸部に沿うように出力部材が変形するので、溶着後のロータに対する出力部材の位置ずれを防止でき、ロータと出力部材の接合が強化される。
また、上記構成において、前記ロータは、焼結磁石である、構成を採用できる。
この構成により、ロータは焼結磁石であるため、磁性樹脂材料により形成されたロータを採用した場合よりも、トルクを向上させることができる。
この構成により、ロータは焼結磁石であるため、磁性樹脂材料により形成されたロータを採用した場合よりも、トルクを向上させることができる。
また、上記構成において、前記ロータの溶着箇所は、該ロータの磁極の境界である、構成を採用できる。
この構成により、ロータの溶着箇所は磁極の境界であるので、ロータが磁性樹脂材料に成形されたものであっても、溶着によるロータの磁気特性の劣化を抑制できる。
この構成により、ロータの溶着箇所は磁極の境界であるので、ロータが磁性樹脂材料に成形されたものであっても、溶着によるロータの磁気特性の劣化を抑制できる。
また、上記目的は、開口を有する基板と、前記開口を開閉する羽根と、前記羽根を駆動するアクチュエータとを備え、前記アクチュエータは、上記に記載されたアクチュエータである、ことを特徴とするカメラ用羽根駆動装置によっても達成できる。
この構成により、ロータと出力部材の位置ずれが防止されるアクチュエータをカメラ用羽根駆動装置に採用することにより、シャッタスピードの高速化に対向できると共に、長期的な使用によっても故障の発生を防止できる。
この構成により、ロータと出力部材の位置ずれが防止されるアクチュエータをカメラ用羽根駆動装置に採用することにより、シャッタスピードの高速化に対向できると共に、長期的な使用によっても故障の発生を防止できる。
また、上記目的は、周方向に異なる極性に着磁されたロータと、前記ロータに接合され該ロータと一体に回転して該ロータの回動を他の部材に出力する出力部材とを含むアクチュエータの製造方法であって、前記出力部材と嵌合するロータの嵌合面に凹凸部を形成する工程と、前記出力部材を前記嵌合面に嵌合させる工程と、前記出力部材が前記凹凸部に対応するように溶着させる工程とを有する、ことを特徴とするアクチュエータの製造方法によっても達成できる。
この構成により、ロータと出力部材との接合を強化することができる。
この構成により、ロータと出力部材との接合を強化することができる。
本発明によれば、ロータと出力部材との接合が強化されたアクチュエータ、カメラ用羽根駆動装置及びアクチュエータの製造方法を提供できる。
以下、図面を参照して複数の実施例について説明する。
以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照して説明する。図１は本実施例に係る電磁アクチュエータの主要部の構成を示した図である。
電磁アクチュエータ１は、ステータ１０、ロータ２０、コイル４０等から構成される。
電磁アクチュエータ１は、Ｕ字状に形成されてその両端部に第１磁極部１１、第２磁極部１２を有するステータ１０、周方向に異なる２極に着磁され円筒形状を成すロータ２０、コイルボビン４１に巻回され通電により互いに異なる極性を第１磁極部１１及び第２磁極部１２に生じさせるコイル４０などを備えている。
また、ロータ２０の被写体側には（図４参照）、ロータ２０の回動を外部へ出力する出力部材３０が取り付けられている。これにより、出力部材３０はロータ２０と一体的に所定角度範囲を回動する。
電磁アクチュエータ１は、ステータ１０、ロータ２０、コイル４０等から構成される。
電磁アクチュエータ１は、Ｕ字状に形成されてその両端部に第１磁極部１１、第２磁極部１２を有するステータ１０、周方向に異なる２極に着磁され円筒形状を成すロータ２０、コイルボビン４１に巻回され通電により互いに異なる極性を第１磁極部１１及び第２磁極部１２に生じさせるコイル４０などを備えている。
また、ロータ２０の被写体側には（図４参照）、ロータ２０の回動を外部へ出力する出力部材３０が取り付けられている。これにより、出力部材３０はロータ２０と一体的に所定角度範囲を回動する。
ロータ２０は焼結磁石により形成されている。詳細には、ロータ２０は、異方性フェライト焼結磁石である。尚、ロータ２０は、希土類焼結磁石や等方性フェライト焼結磁石であってもよい。
出力部材３０は、レーザ光を透過するポリアセタール樹脂により成形されている。尚、出力部材の材質についても上記以外でもよく、一般的なプラスチック材料である熱可塑性の、ポリエステル−ポリブチレンテレフタレート樹脂や、液晶ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂などでもよい。しかし、色についてはレーザ光が透過する色である。
図２及び図３は、このような電磁アクチュエータを駆動源として採用したカメラ用羽根駆動装置９０の透視図である。図２は、全開状態でのカメラ用羽根駆動装置９０の透視図であり、図３は、全閉状態でのカメラ用羽根駆動装置９０の透視図である。
電磁アクチュエータ１を採用したカメラ用羽根駆動装置９０は、基板５０、第１羽根６０、第２羽根７０などから構成される。基板５０は、撮影用の開口５１を有し、図中において基板５０よりも手前側に配置された第１羽根６０及び第２羽根７０の駆動により開口５１を全閉又は全開状態にする。また、電磁アクチュエータ１は、第１羽根６０及び第２羽根７０が配置された側の基板５０の裏側に配置されている。従って、図２及び図３の電磁アクチュエータ１は、図１と左右対称に示されている。
電磁アクチュエータ１を採用したカメラ用羽根駆動装置９０は、基板５０、第１羽根６０、第２羽根７０などから構成される。基板５０は、撮影用の開口５１を有し、図中において基板５０よりも手前側に配置された第１羽根６０及び第２羽根７０の駆動により開口５１を全閉又は全開状態にする。また、電磁アクチュエータ１は、第１羽根６０及び第２羽根７０が配置された側の基板５０の裏側に配置されている。従って、図２及び図３の電磁アクチュエータ１は、図１と左右対称に示されている。
基板５０には、出力部材３０の回動を逃がすために逃げ孔５２が円弧状に形成されている。出力部材３０は逃げ孔５２を貫通して所定範囲の回動が許容される。即ち、逃げ孔５２は、出力部材３０の回動範囲を規制することにより、ロータ２０の回動範囲を規制する機能を有している。
第１羽根６０及び第２羽根７０は、それぞれに形成された長孔６１及び長孔７１に出力部材３０が係合して、基板５０に形成された軸部５３、軸部５４を中心に所定の範囲揺動する。これにより、ロータ２０の回動が出力部材３０を介して第１羽根６０及び第２羽根７０に伝達され、第１羽根６０及び第２羽根７０はシャッタ動作を行う。
図４は、カメラ用羽根駆動装置９０の構成を示した断面図である。
基板５０よりも撮像素子側には電磁アクチュエータ１を基板５０との間で保持する押え板８０が配置され、基板５０よりも被写体側には第１羽根６０及び第２羽根７０を基板５０との間で保持する羽根押え板１００が配置されている。
基板５０には、光軸方向の撮像素子側に向けて延在した支軸５５が形成され、ロータ２０は支軸５５によって回動自在に支持される。
基板５０よりも撮像素子側には電磁アクチュエータ１を基板５０との間で保持する押え板８０が配置され、基板５０よりも被写体側には第１羽根６０及び第２羽根７０を基板５０との間で保持する羽根押え板１００が配置されている。
基板５０には、光軸方向の撮像素子側に向けて延在した支軸５５が形成され、ロータ２０は支軸５５によって回動自在に支持される。
ロータ２０は、径の大きさが相違する大径部２１及び小径部２２を有している。大径部２１は、小径部２２よりも撮像素子側に形成されており、第１磁極部１１及び第２磁極部１２と対向する。従って、ロータ２０は、大径部２１と第１磁極部１１及び第２磁極部１２との間で作用する磁力を主として回動される。
小径部２２には、出力部材３０の円筒部３１が圧入固定される。円筒部３１には、小径部２２よりも若干径の小さい嵌合孔３４が形成されている。ここで、出力部材３０の円筒部３１とロータ２０の小径部２２が圧入固定された状態で、出力部材３０の円筒部３１とロータ２０の大径部２１のそれぞれの外径の大きさは同じになるように構成されている。従って、小径部２２が出力部材３０と勘合する嵌合面の機能を有する。
出力部材３０は、円筒部３１から径方向外側に延在したアーム部３２と、アーム部３２の先端から光軸方向の被写体側に折れ曲がって形成されたピン部３３を有する。ピン部３３は、長孔６１及び長孔７１と係合する。尚、羽根押え板１００には、ピン部３３の揺動を逃がすための逃げ孔１０１が形成されている。
次に、ロータ２０と出力部材３０との接合方法について詳細に説明する。
図５は、接合方法についての説明図である。
図５に示すように、小径部２２には、有底の穴部２３が形成されている。
まず、図５（ａ）に示すように、出力部材３０の嵌合孔３４に、小径部２２を嵌合させる。
図５は、接合方法についての説明図である。
図５に示すように、小径部２２には、有底の穴部２３が形成されている。
まず、図５（ａ）に示すように、出力部材３０の嵌合孔３４に、小径部２２を嵌合させる。
次に、図５（ｂ）に示すように、ロータ２０と出力部材３０とを接合すべく、ロータ２０及び出力部材３０の径方向外側から小径部２２の穴部２３近傍に向けて、レーザを照射する。照射されたレーザは出力部材３０を透過し、穴部２３近傍の嵌合孔３４の箇所がレーザの熱により溶け出し、嵌合孔３４から溶け出した樹脂が穴部２３内に流れ込む。一定時間放置すると、嵌合孔３４から溶け出した樹脂が固まり、穴部２３の形状に対応するように変形する。これにより、溶着後のロータ２０に対する出力部材３０の位置ずれを防止でき、ロータ２０と出力部材３０との接合が強化される。
尚、ロータ２０は、前述したように焼結磁石であるため、レーザ照射によっても溶け出すことがない。また、焼結磁石によりロータ２０は形成されているため、磁性樹脂によりロータを形成した場合と比較し、ロータ２０自体を小型化した場合であっても、強いトルクを維持できる。従って、電磁アクチュエータ１自体を小型化することもできる。また、シャッタスピードの高速化にも対応できる。
次に、穴部２３について詳細に説明する。
図６は、穴部２３の説明図である。
図６に示すように、穴部２３は２箇所に併設されている。レーザを照射する際には、この穴部２３の間に向けて照射する。出力部材３０を小径部２２に嵌合させた状態でレーザを照射すると、２箇所に形成された穴部２３の間から出力部材３０が溶け出し、穴部２３内に流れ込む。このように、穴部２３を設けることにより、ロータ２０の出力部材３０に対する軸線方向及び周方向の位置ずれを防止できる。
図６は、穴部２３の説明図である。
図６に示すように、穴部２３は２箇所に併設されている。レーザを照射する際には、この穴部２３の間に向けて照射する。出力部材３０を小径部２２に嵌合させた状態でレーザを照射すると、２箇所に形成された穴部２３の間から出力部材３０が溶け出し、穴部２３内に流れ込む。このように、穴部２３を設けることにより、ロータ２０の出力部材３０に対する軸線方向及び周方向の位置ずれを防止できる。
次に、ロータ２０の変形例について説明する。
図７は、変形例に係るロータの説明図である。
図７（ａ）には、小径部２２に横溝部２３ａが周方向に伸びて形成されているロータ２０ａが示されている。これにより、溶着後の、ロータ２０と出力部材３０との軸線方向での位置ずれを防止できる。また、横溝部２３ａは周方向に延在しているので、横溝部２３ａ付近にレーザが照射されればよく、レーザ照射の位置をラフに設定することができる。これにより作業性が向上する。
図７は、変形例に係るロータの説明図である。
図７（ａ）には、小径部２２に横溝部２３ａが周方向に伸びて形成されているロータ２０ａが示されている。これにより、溶着後の、ロータ２０と出力部材３０との軸線方向での位置ずれを防止できる。また、横溝部２３ａは周方向に延在しているので、横溝部２３ａ付近にレーザが照射されればよく、レーザ照射の位置をラフに設定することができる。これにより作業性が向上する。
図７（ｂ）には、横溝部２３ｂが形成されているロータ２０ｂが示されている。図７（ａ）に示した、横溝部２３ａと異なり、横溝部２３ｂが途中で途切れている。これにより、ロータ２０と出力部材３０との周方向での位置ずれを防止できる。
図７（ｃ）は、横溝部２３ｃ１、縦溝部２３ｃ２が形成されているロータ２０ｃが示されている。横溝部２３ｃ１は、周方向に延在している。縦溝部２３ｃ２は、ロータ２０の軸線方向に延在している。このように、横溝部２３ｃ１及び縦溝部２３ｃ２により十字状に形成されていることにより、ロータ２０ｃと出力部材３０との周方向及び軸線方向での位置ずれを防止できる。尚、レーザ照射する際には、縦溝部２３ｃ２近傍に照射する必要がある。
次に、実施例２に係る電磁アクチュエータについて説明する。尚、上記実施例１と同様の箇所については同一の符号を付することにより説明を省略する。
図８は、実施例２に係る電磁アクチュエータのロータ及び出力部材の正面図である。
ロータ２０ｄは、磁性樹脂材料、即ちプラスチックマグネットにより形成されている。詳細には、ＳｍＦｅＮ磁石粉末にポリアミド樹脂を混合して成形されている。尚、ロータの材質は上記以外でもよく、例えば、磁性粉としてＮｄＦｅＢなどを用い、バインダ樹脂として熱可塑性のポリフェニレンスルフィド樹脂や、ポリエステル−ポリブチレンテレフタレート樹脂などを用いてもよい。
図８は、実施例２に係る電磁アクチュエータのロータ及び出力部材の正面図である。
ロータ２０ｄは、磁性樹脂材料、即ちプラスチックマグネットにより形成されている。詳細には、ＳｍＦｅＮ磁石粉末にポリアミド樹脂を混合して成形されている。尚、ロータの材質は上記以外でもよく、例えば、磁性粉としてＮｄＦｅＢなどを用い、バインダ樹脂として熱可塑性のポリフェニレンスルフィド樹脂や、ポリエステル−ポリブチレンテレフタレート樹脂などを用いてもよい。
ロータ２０ｄは、Ｎ極及びＳ極に着磁され、磁極の境界を挟むように、穴部２３ｄが形成されている。穴部２３ｄは、実施例１に示したロータ２０と同様に、小径部２２に形成されている。尚、穴部２３ｄは、ロータ２０ｄを成形する際に一体的に成形される。レーザ溶着の際には、磁極の境界である溶着箇所Ａに向けて、ロータ２０ｄ及び出力部材３０の径方向外側から照射する。
ロータ２０ｄの磁極の境界位置はロータ２０が等方性磁石であれば着磁時に、異方性磁石であれば異方化着磁時に決定され、穴部２３ｄにより挟まれる位置に磁極の境界位置がくるように形成する。また、各着磁時に境界位置にマーキングをする。ロータ２０ｄの磁極の境界位置はその他、表面磁束密度測定器を用いロータ２０ｄの境界位置を検出し、その位置にマーキングをしてもよい。またロータ２０ｄの磁極に対して所望の角度となるように圧入された出力部材３０の外形状からロータ２０ｄの磁極の境界位置を判断してもよい。
レーザ溶着時には、ロータ２０ｄのレーザが照射された部位とその近傍の出力部材３０がレーザの熱により溶解され、ロータ２０ｄと出力部材３０とが溶着される。よってレーザ溶着時におけるロータ２０ｄのレーザの熱による熱衝撃、溶解することによる形状変形がロータ２０ｄの磁気特性を劣化させる場合があるが、上述したようにロータ２０ｄの磁極の境界にレーザを照射することにより、ロータ２０ｄの磁極部が溶解されることがないので溶着によるロータ２０ｄの磁気特性の劣化を抑制できる。
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。
上記実施例において、ロータ２０が周方向に２極に着磁された例をあげたが、周方向に４極など、多極に着磁されていてもよい。
上記実施例において、焼結磁石のロータ２０の場合に溶着箇所が１箇所の例や、プラスチックマグネットのロータ２０ｄの場合に溶着箇所が２箇所の例をあげたが接着箇所は何箇所でもよく、少なくとも１箇所が溶着されていればよい。
上記実施例において、ロータ２０ｄには穴部２３ｄが磁極の境界を挟むように形成されている例をあげたが、穴部２３ｄは磁極の境界付近に少なくとも１箇所形成されていればよい。また、磁極の境界を挟むように適宜数形成してもよい。
上記実施例において、ロータ２０に穴部２３や横溝部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ１、縦溝部２３ｃ２を形成した例をあげたが、形状はこれに限らず、出力部材３０の一部が溶け出し、流れ込むことによりロータ２０と出力部材３０の位置ずれを防止できる凹形状であればよい。
上記実施例において、第１羽根６０及び第２羽根７０の２枚の羽根を駆動する例をあげたが、開口５１より小さい絞り開口部を有する１枚の絞り羽根や、ＮＤフィルタを有する少なくとも１枚の羽根を駆動してもよい。
１ 電磁アクチュエータ
１０ ステータ
１１ 第１磁極部
１２ 第２磁極部
２０ ロータ
２１ 大径部
２２ 小径部
２３ 穴部
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ１ 横溝部
２３ｃ２ 縦溝部
３０ 出力部材
３１ 円筒部
３２ アーム部
３３ ピン部
３４ 嵌合孔
４０ コイル
４１ コイルボビン
５０ 基板
５１ 開口
５２ 逃げ孔
６０ 第１羽根
７０ 第２羽根
９０ カメラ用羽根駆動装置
１０ ステータ
１１ 第１磁極部
１２ 第２磁極部
２０ ロータ
２１ 大径部
２２ 小径部
２３ 穴部
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ１ 横溝部
２３ｃ２ 縦溝部
３０ 出力部材
３１ 円筒部
３２ アーム部
３３ ピン部
３４ 嵌合孔
４０ コイル
４１ コイルボビン
５０ 基板
５１ 開口
５２ 逃げ孔
６０ 第１羽根
７０ 第２羽根
９０ カメラ用羽根駆動装置
Claims (4)
- 励磁用コイルと、前記コイルへの通電によって異なる極性に励磁されるステータと、周方向に異なる極性に着磁されると共に前記ステータとの間で磁力が作用することにより回動するロータと、前記ロータと一体に回転して該ロータの回動を他の部材に出力する出力部材とを備え、
前記出力部材は、前記ロータに嵌合し、
前記ロータの嵌合面には、凹凸部が形成されており、
前記出力部材は、溶着によって、前記凹凸部に対応するように変形して前記ロータに接合されており、
前記ロータの溶着箇所は、該ロータの磁極の境界であり、
前記ロータの嵌合面の凹凸部は、穴部、前記ロータの周方向に伸び途中で途切れた横溝部、及び前記ロータの軸線方向に伸びた縦溝部のいずれかである、ことを特徴とするアクチュエータ。 - 前記ロータは、焼結磁石である、ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
- 開口を有する基板と、前記開口を開閉する羽根と、前記羽根を駆動するアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータは、請求項１又は２に記載されたアクチュエータである、ことを特徴とするカメラ用羽根駆動装置。 - 周方向に異なる極性に着磁されたロータと、前記ロータに接合され該ロータと一体に回転して該ロータの回動を他の部材に出力する出力部材とを含むアクチュエータの製造方法であって、
前記出力部材と嵌合するロータの嵌合面に凹凸部を形成する工程と、
前記出力部材を前記嵌合面に嵌合させる工程と、
前記出力部材が前記凹凸部に対応するように溶着させる工程とを有し、
前記ロータの溶着箇所は、該ロータの磁極の境界であり、
前記ロータの嵌合面の凹凸部は、穴部、前記ロータの周方向に伸び途中で途切れた横溝部、及び前記ロータの軸線方向に伸びた縦溝部のいずれかである、ことを特徴とするアクチュエータの製造方法。
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