以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る実施の形態1の回転往復駆動アクチュエーター1の外観斜視図であり、図2は、同回転往復駆動アクチュエーター1の軸心を通る縦断面図である。また、図3は、図2において、駆動ユニット4の内部が見えるように正面側端面から左側の部材を外したA-A線部分の端面図であり、図4は、同回転往復駆動アクチュエーター1の分解斜視図である。
FIG. 1 is an external perspective view of a rotary reciprocating drive actuator 1 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view passing through the axis of the rotary reciprocating drive actuator 1. Further, FIG. 3 is an end view of the section taken along the line A-A in which the left side member is removed from the front end surface so that the inside of the drive unit 4 can be seen in FIG. 2, and FIG. FIG.
回転往復駆動アクチュエーター1は、例えば、ライダー(LiDAR:Laser Imaging Detection and Ranging)装置に用いられる。なお、回転往復駆動アクチュエーター1は、複合機、レーザービームプリンタ等の光走査装置にも適用可能である。
The rotary reciprocating drive actuator 1 is used, for example, in a LiDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) device. Note that the rotary reciprocating drive actuator 1 is also applicable to optical scanning devices such as multifunction devices and laser beam printers.
回転往復駆動アクチュエーター1は、大きく分けて、可動体10と、可動体10を回転自在に支持するとともに角度センサー部70が取り付けられたベース部21と、ベース部21に対して可動体10を往復回転駆動する駆動ユニット4と、を備える。ベース部21と駆動ユニット4は、可動体10を往復回転駆動自在支持する固定体20を構成する。
The rotary reciprocating drive actuator 1 is roughly divided into a movable body 10, a base portion 21 that rotatably supports the movable body 10 and has an angle sensor unit 70 attached thereto, and a rotary reciprocating drive actuator 1 that reciprocates the movable body 10 with respect to the base portion 21. The drive unit 4 includes a drive unit 4 that rotates. The base portion 21 and the drive unit 4 constitute a fixed body 20 that supports the movable body 10 in a reciprocating manner.
また、回転往復駆動アクチュエーター1では、可動体10をベース部21に取り付けて本体ユニット2を構成し、回転往復駆動アクチュエーター1は、本体ユニット2の一方の端部に駆動ユニット4を有する。
Further, in the rotary reciprocating drive actuator 1, the movable body 10 is attached to the base portion 21 to constitute the main body unit 2, and the rotary reciprocating drive actuator 1 has the drive unit 4 at one end of the main body unit 2.
図1に示すように回転往復駆動アクチュエーター1では、可動体10をベース部21に装着した本体ユニット2と、駆動ユニット4とが、止着部材81により、接合されている。なお、止着部材81は、本体ユニット2と駆動ユニット4とを一体に固定できればどのような部材でもよいが、例えば、ビス、ねじ等の雄ねじやボルトナットを用いてもよい。
As shown in FIG. 1, in the rotary reciprocating actuator 1, the main body unit 2, in which the movable body 10 is attached to the base portion 21, and the drive unit 4 are joined by a fastening member 81. Note that the fixing member 81 may be any member as long as it can fix the main body unit 2 and the drive unit 4 together, and for example, male threads such as screws and screws, or bolts and nuts may be used.
可動体10は、図4に示すように、回転軸13、ミラー部12及び可動マグネット(以下、単に「マグネット」と称する)32を有する。なお、マグネット32についての詳細は、後述する駆動ユニット4とともに詳細に説明する。
As shown in FIG. 4, the movable body 10 includes a rotating shaft 13, a mirror portion 12, and a movable magnet (hereinafter simply referred to as "magnet") 32. Note that the magnet 32 will be explained in detail together with the drive unit 4, which will be described later.
ミラー部12は、回転往復駆動アクチュエーター1における可動対象物であり、回転軸13に接続される。ミラー部12は、例えば、ミラーホルダー122の一面にミラー121を貼り付けることで形成される。回転軸13は、ミラーホルダー122の挿通孔122aに挿通され、固着される。ミラー部12は、走査光を反射する。
The mirror section 12 is a movable object in the rotary reciprocating drive actuator 1 and is connected to the rotation shaft 13 . The mirror portion 12 is formed, for example, by attaching the mirror 121 to one surface of a mirror holder 122. The rotating shaft 13 is inserted into the insertion hole 122a of the mirror holder 122 and fixed. The mirror section 12 reflects the scanning light.
ベース部21は、平板状の底部213と、互いに離間して配置される一対の壁部211、212とを有する。底部213は、平板状であり、軸方向に延在して設けられ、底部213の両端のそれぞれに、一対の壁部211、212が互いに対向するように立設されている。ベース部21は、底部213及び一対の壁部211、212により断面が略コ字状(U字状)に形成されている。
The base portion 21 includes a flat bottom portion 213 and a pair of wall portions 211 and 212 spaced apart from each other. The bottom portion 213 has a flat plate shape and is provided to extend in the axial direction, and a pair of wall portions 211 and 212 are erected at both ends of the bottom portion 213 so as to face each other. The base portion 21 is formed into a substantially U-shape (U-shape) in cross section by a bottom portion 213 and a pair of wall portions 211 and 212.
一対の壁部211、212は、それぞれ矩形板状であり、その中央部には、挿通孔211a、212aが形成されている(図4参照)。挿通孔211a、212aには軸受22、23が内嵌され、軸受22、23には、回転軸13が挿通されている。
The pair of wall portions 211 and 212 each have a rectangular plate shape, and insertion holes 211a and 212a are formed in the center portions thereof (see FIG. 4). Bearings 22 and 23 are fitted into the insertion holes 211a and 212a, and the rotating shaft 13 is inserted through the bearings 22 and 23.
なお、挿通孔211a、212aには、壁部211、212の軸方向外側の開口縁部にそれぞれ、貫通する部分よりも径が大きいざぐり部が設けられている。このざぐり部には、軸受22、23のフランジ224、234が嵌合する。
Note that the insertion holes 211a and 212a are provided with counterbore portions having a larger diameter than the portions that penetrate through the opening edges of the wall portions 211 and 212 on the axially outer sides, respectively. The flanges 224 and 234 of the bearings 22 and 23 fit into the counterbore portions.
軸受22、23では、ドーナッツ状の軸受本体222、232の一方側の開口縁にフランジ224、234が設けられている。軸受22、23が、ベース部21の壁部211、212の挿通孔211a、212aに対して軸方向外側から嵌め込まれることで、フランジ224、234がざぐり部に嵌合する。軸受22、23は、軸受22、23の嵌合方向の抜けを防止された状態で、ベース部21に圧入等で固定されている。
In the bearings 22 and 23, flanges 224 and 234 are provided at the opening edges on one side of the donut-shaped bearing bodies 222 and 232, respectively. The flanges 224 and 234 fit into the counterbore portions by fitting the bearings 22 and 23 into the insertion holes 211a and 212a of the walls 211 and 212 of the base portion 21 from the outside in the axial direction. The bearings 22 and 23 are fixed to the base portion 21 by press fitting or the like in a state where the bearings 22 and 23 are prevented from coming off in the fitting direction.
これにより、ベース部21に対して軸受22、23の軸受本体222、232が壁部211、212から外側に突出することがなく、ベース部21の壁部211、212を薄型化し、ひいては、回転往復駆動アクチュエーター1の全長の短縮小型化を図ることができる。
As a result, the bearing bodies 222, 232 of the bearings 22, 23 do not protrude outward from the walls 211, 212 with respect to the base part 21, and the walls 211, 212 of the base part 21 are made thinner. The overall length of the reciprocating drive actuator 1 can be shortened and the size can be reduced.
また、軸受22、23のフランジ224、234が、挿通孔211a、212aの軸方向外側(壁部211、212の外面側)のざぐり部と嵌合している。これにより、本体ユニット2の組み立て中に、フランジ224、234と挿通孔211a、212aとの嵌合状態を、壁部211、212の外側から容易に視認、計測できる。
Further, the flanges 224, 234 of the bearings 22, 23 are fitted into counterbore portions on the axially outer sides of the insertion holes 211a, 212a (on the outer surfaces of the walls 211, 212). Thereby, during assembly of the main body unit 2, the fitted state of the flanges 224, 234 and the insertion holes 211a, 212a can be easily viewed and measured from the outside of the walls 211, 212.
軸受22、23は、ベース部21用の転がり軸受(例えば、ボールベアリング)や滑り軸受で構成されてよい。例えば、軸受22、23が、転がり軸受であれば、摩擦係数が低く、回転軸13をスムーズに回転させることができるので、回転往復駆動アクチュエーター1の駆動性能が向上する。これにより、回転軸13は、軸受22、23を介して、回転自在にベース部21に取り付けられ、一対の壁部211、212の間には、可動対象物であるミラー部12が配置される。
The bearings 22 and 23 may be configured with a rolling bearing (for example, a ball bearing) or a sliding bearing for the base portion 21. For example, if the bearings 22 and 23 are rolling bearings, the coefficient of friction is low and the rotating shaft 13 can be rotated smoothly, thereby improving the driving performance of the rotary reciprocating drive actuator 1. Thereby, the rotating shaft 13 is rotatably attached to the base part 21 via the bearings 22 and 23, and the mirror part 12, which is a movable object, is arranged between the pair of wall parts 211 and 212. .
軸受22、23には回転軸13が挿通され、回転軸13の両端部は、軸方向で軸受22、23のそれぞれから外側に突出している。軸受22、23は、回転軸13をベース部21に軸周りに回動自在に支持させる。
The rotating shaft 13 is inserted through the bearings 22 and 23, and both ends of the rotating shaft 13 protrude outward from each of the bearings 22 and 23 in the axial direction. The bearings 22 and 23 support the rotating shaft 13 on the base portion 21 so as to be rotatable around the shaft.
回転軸13の一端部131には、ベース部21の一対の壁部211、212間に挿通された部位に、可動対象であるミラー部12が固着され、回転軸13の他端部132側には、マグネット32が固着されている。これにより回転軸13は、ベース部21の一対の壁部211、212に軸支される。ベース部12は、回転軸13を介して一対の壁部211、212の間に配置されたミラー部12を両側から支持しているので、回転軸を片持ちで軸支された回転軸でミラー部12を支持する構成よりも強固に支持でき、耐衝撃性や耐振動性が高められている。
A movable mirror portion 12 is fixed to one end portion 131 of the rotating shaft 13 at a portion inserted between the pair of wall portions 211 and 212 of the base portion 21, and a movable mirror portion 12 is fixed to the other end portion 132 side of the rotating shaft 13. , a magnet 32 is fixed. As a result, the rotating shaft 13 is pivotally supported by the pair of wall portions 211 and 212 of the base portion 21. The base part 12 supports the mirror part 12 disposed between the pair of walls 211 and 212 from both sides via the rotating shaft 13, so the mirror part 12 is supported by the rotating shaft supported in a cantilevered manner. It can support the part 12 more firmly than the structure that supports it, and has improved impact resistance and vibration resistance.
マグネット32は、後述する駆動ユニット4内に配置され、駆動ユニット4により発生される磁束によって往復回転駆動される。なお、回転軸13は、駆動ユニット4とマグネット32の相互電磁作用によりミラー部12を往復回転させる。
The magnet 32 is disposed within a drive unit 4, which will be described later, and is driven to reciprocate and rotate by magnetic flux generated by the drive unit 4. Note that the rotation shaft 13 causes the mirror portion 12 to reciprocate due to mutual electromagnetic action between the drive unit 4 and the magnet 32.
回転軸13において、軸受23の外側に突出する一端部131には、嵌合溝133に止め部(止め輪)14が嵌め込まれ、この止め部14により、回転軸13は、他端部132側への移動が規制される。また、回転軸13は、一端部131は、一端部側の壁部212を挿通しており、壁部212の外面側で、角度センサー部70に接続されている。角度センサー部70は回転軸13の角度を検出するものであり、回転往復駆動アクチュエーター1では、ミラー部12を駆動ユニット4と挟むように配置されている。すなわち、角度センサー部70は、駆動ユニット4の磁気回路から離間し、軸受23の近傍に配置されている。この角度センサー部70についての詳細は後述する。
In the rotating shaft 13, a retaining portion (retaining ring) 14 is fitted into a fitting groove 133 at one end 131 that protrudes outside the bearing 23, and this retaining portion 14 allows the rotating shaft 13 to Movement to is regulated. Further, the rotating shaft 13 has one end 131 inserted through the wall 212 on the one end side, and is connected to the angle sensor section 70 on the outer surface side of the wall 212. The angle sensor section 70 detects the angle of the rotating shaft 13, and is arranged in the rotary reciprocating drive actuator 1 so that the mirror section 12 and the drive unit 4 are sandwiched therebetween. That is, the angle sensor section 70 is spaced apart from the magnetic circuit of the drive unit 4 and arranged near the bearing 23. Details of this angle sensor section 70 will be described later.
回転軸13には、ミラー部12のミラーホルダー122と、一対の壁部のうちの一端部131側の壁部212との間の部位に、筒状のストッパ部15が外挿されている。
A cylindrical stopper part 15 is externally inserted into the rotating shaft 13 at a portion between the mirror holder 122 of the mirror part 12 and the wall part 212 on the one end part 131 side of the pair of wall parts.
ストッパ部15は、回転軸13に対して固定されている。回転軸13の一端部131側への移動は、軸受23により規制され、回転軸13の他端部132側への移動は、止め部14に規制されている。回転軸13に固着されているミラー部12は、止め部14を介してベース部21に対して軸方向の他端部132側への移動が規制されている。
The stopper portion 15 is fixed to the rotating shaft 13. Movement of the rotating shaft 13 toward one end 131 is regulated by a bearing 23 , and movement toward the other end 132 of the rotating shaft 13 is regulated by a stop 14 . The mirror portion 12 fixed to the rotating shaft 13 is restricted from moving toward the other end 132 in the axial direction with respect to the base portion 21 via the stop portion 14 .
ストッパ部15は、ミラー部12を介して、回転軸13が軸受23から軸方向一端部側、つまり、外側に抜けることを防止する。
The stopper portion 15 prevents the rotary shaft 13 from coming off from the bearing 23 toward one end in the axial direction, that is, to the outside through the mirror portion 12 .
ストッパ部15は、止め部14とともに、ミラー部12、回転軸13及びマグネット32を含む可動体10の軸方向の移動を、公差等を含めた所定の範囲となるように規制しており、ベース部21からの抜けが防止されている。
The stopper part 15, together with the stopper part 14, regulates the axial movement of the movable body 10 including the mirror part 12, the rotating shaft 13, and the magnet 32 within a predetermined range including tolerances, etc. It is prevented from coming off from the portion 21.
回転軸13は、ベース部21において他端部132側が軸受22を挿通して壁部211からベース部21の外側に突出するように、ベース部21に配置されている。壁部211から突出する部分は、駆動ユニット4内を挿通する。
The rotating shaft 13 is disposed on the base portion 21 such that the other end portion 132 of the base portion 21 passes through the bearing 22 and projects from the wall portion 211 to the outside of the base portion 21 . A portion protruding from the wall portion 211 is inserted into the drive unit 4.
回転軸13の他端部132側に固着されたマグネット32は、ベース部21の壁部211から外側に突出する部位に配置されている。
The magnet 32 fixed to the other end 132 side of the rotating shaft 13 is disposed at a portion protruding outward from the wall 211 of the base portion 21 .
回転軸13において、壁部211から他端部132側に突出する部位には、壁部211側から順に、予圧用ばね35、環状受け部37及びマグネット32が配設されている。
In the rotating shaft 13, a preload spring 35, an annular receiving portion 37, and a magnet 32 are arranged in order from the wall portion 211 side at a portion that protrudes from the wall portion 211 toward the other end portion 132 side.
予圧用ばね35は、軸方向に伸縮して軸受22を軸方向に付勢する。
予圧用ばね35は、例えば、図5に示すように、予圧用ばね35が配置されるスペースに対応した所定の長さL1を有し且つ所定の長さ方向で離間する両端にフラット面が形成された円筒コイルスプリングである。
The preload spring 35 expands and contracts in the axial direction to bias the bearing 22 in the axial direction.
For example, as shown in FIG. 5, the preload spring 35 has a predetermined length L1 corresponding to the space in which the preload spring 35 is arranged, and has flat surfaces formed at both ends spaced apart in the predetermined length direction. It is a cylindrical coil spring.
予圧用ばね35は、回転軸13に外挿して配置され、壁部211に嵌合する軸受22からマグネット32を離間する方向に付勢する。
予圧用ばね35は、回転軸13が挿通された状態で、マグネット32に隣接する環状受け部37と軸受22との間で介在する。
The preload spring 35 is disposed so as to be fitted onto the rotating shaft 13 and biases the magnet 32 in a direction away from the bearing 22 that fits into the wall portion 211 .
The preload spring 35 is interposed between the annular receiving portion 37 adjacent to the magnet 32 and the bearing 22 with the rotating shaft 13 inserted therethrough.
予圧用ばね35は、軸受22に定圧予圧を付与する。予圧用ばね35が軸受22に定圧予圧を付与することにより、荷重の変動や回転中の回転軸13とベース部21との温度差による回転軸13の伸縮等をばねで吸収して、予圧量の変動が少なく、安定した予圧量を得ることができる。よって、予圧用ばね35は、回転軸13の高速回転及び回転軸13の軸方向の振動を防止し、定位置予圧と比較して高速で回転駆動させることができ、軸方向の振動を防止できる。
The preload spring 35 applies a constant preload to the bearing 22 . The preload spring 35 applies a constant preload to the bearing 22, so that the spring absorbs changes in load and expansion and contraction of the rotating shaft 13 due to temperature differences between the rotating shaft 13 and the base part 21, and reduces the amount of preload. It is possible to obtain a stable amount of preload with little fluctuation. Therefore, the preload spring 35 prevents high-speed rotation of the rotary shaft 13 and axial vibration of the rotary shaft 13, and can be driven to rotate at a high speed compared to fixed position preload, and can prevent axial vibration. .
予圧用ばね35は、軸受(特に、ボールベアリング)22、23に予圧を付与することにより回転軸13の回転駆動の低摺動性及び高信頼性を維持し、安定した駆動を行うことができる。
The preload spring 35 can maintain low slidability and high reliability of the rotational drive of the rotating shaft 13 by applying preload to the bearings (especially ball bearings) 22 and 23, and can perform stable drive. .
なお、予圧用ばね35は、強固に固定されている部品に当接して、当該部品で予圧を受ける構造とすることが望ましい。環状受け部37は、圧入リングであり、回転軸13に対して、回転軸13の外周部分に圧入されることにより回転軸13に固着されている。
Note that it is desirable that the preload spring 35 has a structure in which it comes into contact with a strongly fixed component and receives preload from the component. The annular receiving portion 37 is a press-fit ring, and is fixed to the rotating shaft 13 by being press-fitted into the outer peripheral portion of the rotating shaft 13 .
環状受け部37は、一端部側で軸受22に当接する予圧用ばね35の一端部を受けることにより、接着固定部品であるマグネット32に直接衝撃が付与されることを防止する。これにより、マグネット32への不要な力がかかることが防止され、信頼性を高めることができる。
The annular receiving portion 37 receives one end of the preload spring 35 that contacts the bearing 22 on one end side, thereby preventing direct impact from being applied to the magnet 32, which is an adhesively fixed component. This prevents unnecessary force from being applied to the magnet 32 and improves reliability.
また、予圧用ばね35は回転往復駆動アクチュエーター1の内部に配置されているので、回転往復駆動アクチュエーター1の外部から影響を受けず安定した予圧の設計を確保できる。
Further, since the preload spring 35 is arranged inside the rotary reciprocating drive actuator 1, a stable preload design can be ensured without being influenced by the outside of the rotary reciprocating drive actuator 1.
なお、予圧用ばね35は、丸状鋼線を螺旋状に巻いてなる円筒状のコイルスプリングに変えて、伸縮方向、つまり、ばねとしての高さの低いばねとして、板状鋼線を螺旋状あるいは円環状に巻いて波を加えた形状のウェーブスプリングを用いてもよい。
In addition, the preload spring 35 is replaced with a cylindrical coil spring made of a round steel wire wound spirally, and a plate steel wire is wound spirally in the direction of expansion/contraction, that is, as a spring with a low height. Alternatively, a wave spring may be used which is wound in an annular shape and has waves added thereto.
例えば、予圧用ばね35としての軸方向の長さL1の円筒コイルスプリングよりも軸方向の長さが短い予圧用ばね350として、図6に示すウェーブスプリングとしての予圧用ばね350を用いてもよい。
For example, as the preload spring 350 having a shorter axial length than the cylindrical coil spring having the axial length L1 as the preload spring 35, a preload spring 350 as a wave spring shown in FIG. 6 may be used. .
ウェーブスプリングである予圧用ばね350では、伸縮方向である軸方向の長さL2が、円筒コイルスプリングの長さL1よりも短く伸縮する長さが短い。
In the preload spring 350, which is a wave spring, the length L2 in the axial direction, which is the direction of expansion and contraction, is shorter than the length L1 of the cylindrical coil spring.
予圧用ばね350は、壁部211と環状受け部37の長さL0が、長さL2<L0<L1の範囲等の条件に対応させる場合、予圧用ばね350を長さL2の方向で複数重ねることで、その伸縮長を変更できる。
When the length L0 of the wall portion 211 and the annular receiving portion 37 is in the range of L2<L0<L1, the preload springs 350 are stacked in plural in the direction of the length L2. This allows you to change the length of the expansion/contraction.
このように予圧用ばね35、350は、その設置箇所または予圧対象に応じて適宜変更して予圧力を調整して、好適な高速回転、軸方向の振動を防止して安定して駆動させることができる。
In this way, the preload springs 35 and 350 can be appropriately changed to adjust the preload force depending on the location where they are installed or the object of the preload, so that they can rotate at a suitable high speed, prevent vibrations in the axial direction, and drive stably. Can be done.
<駆動ユニット4>
図2~図4及び図7に示す駆動ユニット4は、ベース部21の軸方向で離間する両端部のうちの一方に設けられ、固定体20の一部を構成する。駆動ユニット4は、ベース部21を軸方向で角度センサー部70とで挟むように配置されている。駆動ユニット4は、マグネット32とともに駆動部30を構成し、可動体10を可動する。駆動ユニット4は、ボトムカバー50、コア組立体40及びトップカバー60を有する。駆動ユニット4は、例えば、正面視正方形状の直方体状に形成されている。
<Drive unit 4>
The drive unit 4 shown in FIGS. 2 to 4 and 7 is provided at one of both ends of the base portion 21 that are spaced apart in the axial direction, and constitutes a part of the fixed body 20. The drive unit 4 is arranged to sandwich the base part 21 between the angle sensor part 70 in the axial direction. The drive unit 4 constitutes a drive section 30 together with the magnet 32, and moves the movable body 10. Drive unit 4 includes a bottom cover 50, a core assembly 40, and a top cover 60. The drive unit 4 is formed, for example, in the shape of a rectangular parallelepiped that is square in front view.
<コア組立体40>
図3、図4及び図14に示すコア組立体40は、コイル44、45と、コイル44、45が巻回されたボビン46、47と、コア体400と、回転角度位置保持部48とを有する。
<Core assembly 40>
The core assembly 40 shown in FIG. 3, FIG. 4, and FIG. have
コア組立体40は、本実施の形態では、内側に磁極410a、410bが配設された矩形枠型のブロック状(詳細には、直方体形状)に形成されている。コア組立体40は、枠状の外周部分で、外周部分の内側に配置された磁極410a、410bを囲むように形成されている。コア組立体40は、例えば、ベース部21の壁部211において軸方向から見た壁面の矩形領域内においてマグネット32を挟む磁極410a、410bのそれぞれから折り返して延在し、磁極410a、410bを囲む一本の磁路を形成する。
In this embodiment, the core assembly 40 is formed into a rectangular frame block shape (more specifically, a rectangular parallelepiped shape) with magnetic poles 410a and 410b arranged inside. The core assembly 40 has a frame-shaped outer peripheral portion and is formed so as to surround magnetic poles 410a and 410b arranged inside the outer peripheral portion. For example, the core assembly 40 extends by folding back from each of the magnetic poles 410a and 410b that sandwich the magnet 32 within a rectangular area of the wall surface of the wall portion 211 of the base portion 21 when viewed from the axial direction, and surrounds the magnetic poles 410a and 410b. Forms one magnetic path.
<コア体400>
コア体400は、マグネット32を囲むように配置された磁路を含む磁気回路を構成する。コア体400は、複数の磁極410a、410b及びC字状の磁路部(接続辺部412及び側辺部413)を含む一体構造の第1コア41と、第1コア41の側辺部413の一端部間に架設するように配置される第2コア42と、枠状の第3コア43とを有する。コア体400は、第1~第3コアを磁気的に結合して一体化されている。
<Core body 400>
The core body 400 constitutes a magnetic circuit including a magnetic path arranged so as to surround the magnet 32. The core body 400 includes a first core 41 having an integral structure including a plurality of magnetic poles 410a, 410b and a C-shaped magnetic path portion (a connecting side portion 412 and a side portion 413), and a side portion 413 of the first core 41. It has a second core 42 disposed so as to span between one end portions of the core and a frame-shaped third core 43. The core body 400 is formed by magnetically coupling the first to third cores into one piece.
第1コア41~第3コア43は、コイル44、45に通電したときに発生する磁束を複数の磁極410a、410bに通過させる。第1コア41~第3コア43は、例えば、ケイ素鋼板等の電磁鋼板(積層部材)を積層してなる積層コアである。コア体400を積層構造とすることにより、低コストで、且つ、複雑な形状を有する第1コア41~第3コア43を構成することができる。
The first core 41 to the third core 43 allow magnetic flux generated when the coils 44 and 45 are energized to pass through the plurality of magnetic poles 410a and 410b. The first core 41 to the third core 43 are, for example, laminated cores formed by laminating electromagnetic steel plates (laminated members) such as silicon steel plates. By making the core body 400 have a laminated structure, the first core 41 to the third core 43 having a complicated shape can be constructed at low cost.
<第1コア41>
第1コア41は、棒状部411(411a、411b)、接続辺部412及び側辺部413を含む。第1コア41は、対向する磁極410a、410bを先端部に夫々有し、互いに平行に配置される複数の棒状部411(411a、411b)を夫々有する。棒状部411(411a、411b)の基端部に、それらの延在方向と垂直に延在する接続辺部412が接続されている。接続辺部412の両端部には、それぞれ垂直に両側辺部413a、413bが突設されている。接続辺部412には、棒状部411a、411bの間に、且つ、棒状部411a、411bと平行となるように延在する補極部414が設けられている。
<First core 41>
The first core 41 includes a rod-shaped portion 411 (411a, 411b), a connecting side portion 412, and a side portion 413. The first core 41 has opposing magnetic poles 410a and 410b at its tips, respectively, and a plurality of rod-shaped parts 411 (411a, 411b) arranged parallel to each other. A connecting side portion 412 extending perpendicularly to the extending direction thereof is connected to the base end portion of the rod-like portion 411 (411a, 411b). Both sides 413a and 413b are vertically protruded from both ends of the connection side 412, respectively. The connecting side portion 412 is provided with a commutative pole portion 414 extending between the rod-like portions 411a and 411b and parallel to the rod-like portions 411a and 411b.
棒状部411(411a、411b)、接続辺部412、側辺部413(413a、413b)及び補極部414は、一体構造であり、第1コア41は、櫛歯形状である。
The rod-like portions 411 (411a, 411b), the connecting side portions 412, the side portions 413 (413a, 413b), and the commutating pole portion 414 are integrally structured, and the first core 41 has a comb-teeth shape.
棒状部411a、411bは、それぞれ先端部の側面部に磁極が配設され、棒状部411a、411bの外周の基端部側にボビン46、47が外挿されている。これにより、コイル44、45は棒状部411a、411bを巻回するように配置されている。
A magnetic pole is disposed on the side surface of the tip of each of the rod-shaped parts 411a, 411b, and bobbins 46, 47 are inserted on the proximal end side of the outer periphery of the rod-shaped parts 411a, 411b. Thereby, the coils 44 and 45 are arranged so as to wind around the rod-shaped parts 411a and 411b.
コイル44、45への通電により励磁したときに、棒状部411a、411bの先端部の磁極は、通電方向に応じた極性を生じる。磁極は、それぞれマグネット32と対向して配置され、磁極は、それぞれマグネット32の外周面に沿って湾曲する形状を有している。これら湾曲する形状は、例えば、棒状部411a、411bの延在方向と直交する方向で対向するように配置される。
When the coils 44 and 45 are excited by energizing, the magnetic poles at the tips of the rod-shaped portions 411a and 411b have polarities depending on the direction of energization. The magnetic poles are each arranged to face the magnet 32, and each magnetic pole has a shape that curves along the outer peripheral surface of the magnet 32. These curved shapes are arranged, for example, so as to face each other in a direction perpendicular to the extending direction of the rod-like portions 411a and 411b.
棒状部411a、411bは、例えば、ボビン46、47を、先端側から外挿可能な外形寸法を有する。これにより、棒状部411a、411bの延在方向の先端側、つまり、磁極410a、410bの先端から、ボビン46、47を外挿して、棒状部411a、411bの基端部側の位置で、それらを囲むように位置させることができる。外挿されたボビン46、47はそれぞれ、側辺部413と補極部414との間に配置される。
The rod-shaped portions 411a and 411b have external dimensions that allow the bobbins 46 and 47 to be inserted from the tip side, for example. As a result, the bobbins 46 and 47 are extrapolated from the ends of the rod-like parts 411a and 411b in the extending direction, that is, from the ends of the magnetic poles 410a and 410b, and the bobbins 46 and 47 are inserted at the base end side of the rod-like parts 411a and 411b. can be positioned to surround the The extrapolated bobbins 46 and 47 are arranged between the side portion 413 and the interpolation portion 414, respectively.
接続辺部412は、矩形状のコア体400の一辺部を構成し、棒状部411a、411bの基端部で接続し、棒状部411a、411bの並行方向と直交する方向に延在して配設されている。
The connecting side portion 412 constitutes one side of the rectangular core body 400, connects the rod-like portions 411a and 411b at their base ends, and extends in a direction perpendicular to the parallel direction of the rod-like portions 411a and 411b. It is set up.
接続辺部412は、主に、棒状部411a、411bの基端部と、両側辺部413a、413bとを接続する。両側辺部413a、413bは、第2コア42の両端部に密着していることが好ましいが、ここでは両側辺部413a、413bのそれぞれと第2コア42の両端部のそれぞれのとの間に隙間が開くように配置されている。
接続辺部412及び両側辺部413a、413bは、第2コア42とともに、第3コア43に軸方向で密着した状態で積層するように設けられている。
The connecting side portion 412 mainly connects the base end portions of the rod-shaped portions 411a, 411b and both side portions 413a, 413b. Although both sides 413a and 413b are preferably in close contact with both ends of the second core 42, here, there is a gap between each of both sides 413a and 413b and each of both ends of the second core 42. They are arranged so that there is a gap.
The connecting side portion 412 and both side portions 413a and 413b are provided so as to be laminated together with the second core 42 and in close contact with the third core 43 in the axial direction.
補極部414は、回転角度位置保持部48に対向配置され、マグネット32が回転角度位置保持部48を吸引する場合に、マグネット32の別極と引き合い、回転角度位置保持部48との吸引状態を補強する。
The commutative pole part 414 is arranged to face the rotational angle position holding part 48 , and when the magnet 32 attracts the rotational angle position holding part 48 , it attracts another pole of the magnet 32 and maintains the attraction state with the rotational angle position holding part 48 . Reinforce.
具体的には、補極部414は、磁性体により構成され、例えば、磁極410a、410b及び回転角度位置保持部48とともにマグネット32を四方で囲むように配置される。
補極部414は、マグネット32(より具体的には極32b)との間で磁気吸引力を発生し、マグネット32において、回転角度位置保持部48に吸引する極32aとは異なる極32bを、対向する位置に移動させる。補極部414は、この作用により、回転角度位置保持部48における磁気吸引力により可動体10に作用する軸径方向荷重を相殺する。なお、「軸径方向荷重を相殺する」は、「軸径方向荷重を相殺するようにする」ことも含む。
Specifically, the commutating pole part 414 is made of a magnetic material, and is arranged, for example, to surround the magnet 32 on all sides together with the magnetic poles 410a, 410b and the rotation angle position holding part 48.
The commutative pole part 414 generates a magnetic attraction force with the magnet 32 (more specifically, the pole 32b), and in the magnet 32, the pole 32b, which is different from the pole 32a that is attracted to the rotation angle position holding part 48, Move it to the opposite position. Through this action, the commutating pole portion 414 offsets the axial and radial load acting on the movable body 10 due to the magnetic attraction force in the rotation angle position holding portion 48 . Note that "to offset the load in the radial direction of the shaft" also includes "to offset the load in the radial direction of the shaft".
なお、補極部414においてマグネット32の外周面と対向する補極面は、マグネット32の外周面の形状に対応した湾曲面であり、マグネット32の外周面との間に全面的に均一なギャップを有する。なお、補極部414は、回転角度位置保持部48とともに、コア組立体40内で、マグネット32を囲むように配置されているので、最少のスペースでレイアウトされた状態となり、より小型化された回転往復駆動アクチュエーター1を実現できる。
In addition, the commutative pole surface that faces the outer circumferential surface of the magnet 32 in the commutative pole part 414 is a curved surface corresponding to the shape of the outer circumferential surface of the magnet 32, and there is a uniform gap over the entire surface between it and the outer circumferential surface of the magnet 32. has. In addition, since the commutating pole part 414 is arranged in the core assembly 40 so as to surround the magnet 32 together with the rotational angle position holding part 48, it is laid out in the minimum space, and the size is further reduced. A rotary reciprocating actuator 1 can be realized.
<第2コア42>
第2コア42は、第1コア41とともに、棒状部411a、411bの先端部の磁極を四方から囲むように配置される磁路を構成する。第2コア42は、角柱状に形成され、コイル44、45へ通電した際に、磁極410a、410bに磁束が通過する磁路を形成する。
<Second core 42>
The second core 42, together with the first core 41, constitutes a magnetic path arranged so as to surround the magnetic poles at the tips of the rod-shaped parts 411a and 411b from all sides. The second core 42 is formed into a prismatic shape, and forms a magnetic path through which magnetic flux passes through the magnetic poles 410a and 410b when the coils 44 and 45 are energized.
第2コア42は、両側辺部413a、413bと同じ厚み(軸方向の長さ)を有する。
第2コア42は、第1コア41の接続辺部の両端部に設けられた取付孔(止着孔)402と同様の取付孔(止着孔)402に挿入される止着部材86を介して第3コア43に密着した状態で、ボトムカバー50及びトップカバー60に固定されている(図13参照)。取付孔402は、ボトムカバー50の貫通孔54と同径であり、回転軸13と平行に延在するように形成されている。
The second core 42 has the same thickness (length in the axial direction) as both sides 413a and 413b.
The second core 42 is inserted through a fastening member 86 that is inserted into a mounting hole (fastening hole) 402 similar to the mounting hole (fastening hole) 402 provided at both ends of the connection side of the first core 41. The third core 43 is fixed to the bottom cover 50 and the top cover 60 in close contact with the third core 43 (see FIG. 13). The attachment hole 402 has the same diameter as the through hole 54 of the bottom cover 50 and is formed to extend parallel to the rotating shaft 13 .
第2コア42には、延在方向の中央部で且つマグネット32と対向する部位に回転角度位置保持部48が取り付けられている。第2コア42の両端部に接合するように、他のコアが配置され、第2コア42は、マグネット32及び磁極410a、410bを、他のコアと囲む位置に配置される。
A rotation angle position holding section 48 is attached to the second core 42 at a central portion in the extending direction and at a portion facing the magnet 32 . Another core is arranged so as to be joined to both ends of the second core 42, and the second core 42 is arranged at a position surrounding the magnet 32 and the magnetic poles 410a and 410b with the other core.
<第3コア43>
第3コア43は、第1コア41の接続辺部412、側辺部413と、第2コア42とともに、複数の磁極を囲み、且つ複数の磁極を連絡する磁路を形成する。
第3コア43は、矩形枠板状をなし、第1コア41及び第2コア42の双方で構成される矩形枠状部分に面接触して取り付けられる。
<Third core 43>
The third core 43, together with the connecting side portion 412 and side portion 413 of the first core 41, and the second core 42, forms a magnetic path that surrounds the plurality of magnetic poles and connects the plurality of magnetic poles.
The third core 43 has a rectangular frame plate shape and is attached in surface contact with the rectangular frame portion formed by both the first core 41 and the second core 42 .
具体的には、第3コア43は、回転軸13の延在方向で第1コア41の接続辺部412及び両側辺部413a、413bと対面して互いに面接触する。加えて第3コア43は、回転軸13を中心に第1コア41の棒状部411a、411bの複数の磁極を、位置決めした状態で、第1コア41に組み付けられる。また、第3コア43は、回転軸13の延在方向で第2コア42と対面して面接触する。
Specifically, the third core 43 faces the connecting side portion 412 and both side portions 413a and 413b of the first core 41 in the extending direction of the rotating shaft 13, and makes surface contact with each other. In addition, the third core 43 is assembled to the first core 41 with the plurality of magnetic poles of the rod-shaped portions 411a, 411b of the first core 41 positioned around the rotating shaft 13. Further, the third core 43 faces and makes surface contact with the second core 42 in the extending direction of the rotating shaft 13.
これにより、第3コア43は、棒状部411a、411bの磁極及びコイル44、45を包囲するよう回転軸13の周囲に配置され、回転軸13周りでシームレスの磁路を構成する。第1~第3コア41~43は、コイル44、45を包囲する包囲部を有し、一方の磁極から第1コア41+第3コア43、第3コア43、第3コア43+第2コア42、第3コア43+第1コア41の他方の磁極の順に通る磁束の流れを形成できる。また、第1~第3コア41~43で、磁極と、磁極の間のマグネット32とを環状で包囲しているので、外部からコイル44、45への接触を防ぐことができる。
Thereby, the third core 43 is arranged around the rotating shaft 13 so as to surround the magnetic poles of the rod-shaped parts 411a and 411b and the coils 44 and 45, and forms a seamless magnetic path around the rotating shaft 13. The first to third cores 41 to 43 have surrounding parts that surround the coils 44 and 45, and from one magnetic pole, the first core 41 + the third core 43, the third core 43, the third core 43 + the second core 42 , a flow of magnetic flux can be formed that passes through the third core 43 + the other magnetic pole of the first core 41 in this order. Furthermore, since the first to third cores 41 to 43 surround the magnetic poles and the magnet 32 between the magnetic poles in an annular manner, it is possible to prevent contact with the coils 44 and 45 from the outside.
駆動ユニット4を組み立てた状態では、磁極で囲まれた空間に回転軸13が挿通される。また、この空間に、回転軸13に取り付けられたマグネット32が位置し、このマグネット32に対して、正確な位置で磁極がエアギャップGを介して対向する。
When the drive unit 4 is assembled, the rotating shaft 13 is inserted into the space surrounded by the magnetic poles. Further, a magnet 32 attached to the rotating shaft 13 is located in this space, and a magnetic pole faces the magnet 32 at a precise position via an air gap G.
マグネット32は、S極32a及びN極32bが周方向に交互に配置されているリング型マグネットである。マグネット32は、回転往復駆動アクチュエーター1を組み立てた状態において、コア体400の磁極410a、410bで囲まれた空間に位置するように、回転軸13の周面に取り付けられる。マグネット32は回転軸13の外周を囲むように固定されている。コイル44、45に通電が行われると、棒状部411a、411bを含む第1コア41、第2コア42及び第3コア43が励磁されて磁極410a、410bに通電方向に応じた極性が生じる。これにより、磁極410a、410bとマグネット32との間で磁気力(吸引力及び反発力)が発生する。
The magnet 32 is a ring-shaped magnet in which south poles 32a and north poles 32b are alternately arranged in the circumferential direction. The magnet 32 is attached to the circumferential surface of the rotating shaft 13 so as to be located in a space surrounded by the magnetic poles 410a and 410b of the core body 400 when the rotary reciprocating drive actuator 1 is assembled. The magnet 32 is fixed so as to surround the outer periphery of the rotating shaft 13. When the coils 44 and 45 are energized, the first core 41, second core 42, and third core 43 including the rod-like portions 411a and 411b are excited, and the magnetic poles 410a and 410b have polarities according to the direction of energization. As a result, magnetic force (attractive force and repulsive force) is generated between the magnetic poles 410a, 410b and the magnet 32.
本実施の形態では、マグネット32は、回転軸13の軸方向に沿う平面を境界として異なる極性に着磁されている。すなわち、マグネット32は、S極32aとN極32bに等分割されるように着磁された2極マグネットである。マグネット32の磁極の数(本実施の形態では2つ)は、コア体400の磁極410a、410bの数と等しい。なお、マグネット32は、可動時の振幅に応じて2極以上に着磁されていてもよい。この場合、コア体400の磁極部は、マグネット32の磁極に対応して設けられる。
In this embodiment, the magnets 32 are magnetized to different polarities with a plane along the axial direction of the rotating shaft 13 as a boundary. That is, the magnet 32 is a two-pole magnet magnetized so as to be equally divided into an S pole 32a and an N pole 32b. The number of magnetic poles of the magnet 32 (two in this embodiment) is equal to the number of magnetic poles 410a and 410b of the core body 400. Note that the magnet 32 may be magnetized to have two or more poles depending on the amplitude during movement. In this case, the magnetic pole portion of the core body 400 is provided corresponding to the magnetic pole of the magnet 32.
<マグネット32>
マグネット32は、S極32aとN極32bとの境界部分32c、32d(以下、「磁極切替部」と称する)で極性が切り替わる。磁極切替部32c、32dは、マグネット32の一方の端面に、軸心を通るように延在する溝状に形成されている。磁極切替部32c、32dは、マグネット32が中立位置で保持されているとき、磁極410a、410bのそれぞれと正対する。なお、磁極切替部32c、32dは、回転往復駆動アクチュエーター1を組み立てる際の各部の構成要素の位置決めの基準として機能する。
<Magnet 32>
The polarity of the magnet 32 is switched at boundary parts 32c and 32d (hereinafter referred to as "magnetic pole switching section") between the S pole 32a and the N pole 32b. The magnetic pole switching parts 32c and 32d are formed in one end surface of the magnet 32 in the shape of a groove extending through the axis. The magnetic pole switching parts 32c and 32d directly face each of the magnetic poles 410a and 410b when the magnet 32 is held at the neutral position. In addition, the magnetic pole switching parts 32c and 32d function as a reference for positioning the components of each part when assembling the rotary reciprocating drive actuator 1.
特に回転軸13にマグネット32が固定されているので、磁極切替部32c、32dの溝に、治具を軸方向で当てて、マグネット32の回転を制限し、ミラー部12と、センサー部品との位置関係を調整して決定できる。また、回転往復駆動アクチュエーター1の中心となる回転軸13を基準に規定できるので他の部品の寸法も設定しやすく精度高く製造できる。
In particular, since the magnet 32 is fixed to the rotating shaft 13, the rotation of the magnet 32 is restricted by applying a jig to the grooves of the magnetic pole switching parts 32c and 32d in the axial direction, and the mirror part 12 and the sensor component are You can decide by adjusting the positional relationship. In addition, since it can be defined based on the rotation axis 13 that is the center of the rotary reciprocating drive actuator 1, the dimensions of other parts can be easily set and manufactured with high precision.
磁極切替部32c、32dが溝状に形成されていれば、この溝を基準として、回転往復駆動アクチュエーター1の組立時或いはメンテナンス時等において、回転軸13に固定される各部品の位置関係を調整できる。特に、マグネット32の磁極切替部32c、32dの位置に合わせて、回転軸13に対してミラー部12の位置、角度センサー部70のエンコーダーの取付位置等を好適に精度良く規定できる。例えば、溝に軸方向で治具を当てて、溝に突起を嵌合して回転軸13の軸周りの回転を規制して不動にし、回転軸13に取り付けられる他の構成要素の基準位置となる。特にミラーのマグネット32の極に対する角度調整には精度が必要であり、これを可能とする。
If the magnetic pole switching parts 32c and 32d are formed in the shape of a groove, the positional relationship of each component fixed to the rotating shaft 13 can be adjusted using this groove as a reference during assembly or maintenance of the rotary reciprocating drive actuator 1. can. In particular, in accordance with the positions of the magnetic pole switching parts 32c and 32d of the magnet 32, the position of the mirror part 12 with respect to the rotating shaft 13, the mounting position of the encoder of the angle sensor part 70, etc. can be suitably and precisely defined. For example, by applying a jig to the groove in the axial direction and fitting a protrusion into the groove, the rotation of the rotating shaft 13 around the axis is restricted and immobilized, and the reference position of other components attached to the rotating shaft 13 is set. Become. In particular, precision is required to adjust the angle of the mirror relative to the pole of the magnet 32, and this is possible.
中立位置において、マグネット32の磁極切替部32c、32dが、磁極410a、410bと正対することにより、駆動ユニット4は最大トルクを発生して可動体10を安定して駆動することができる。
In the neutral position, the magnetic pole switching parts 32c and 32d of the magnet 32 directly face the magnetic poles 410a and 410b, so that the drive unit 4 can generate maximum torque and stably drive the movable body 10.
また、マグネット32を2極マグネットで構成することにより、コア体400との協働により、可動対象物を高振幅で駆動しやすくなるとともに、駆動性能の向上を図ることができる。すなわち、可動対象であるミラー部12をワイドアングルで駆動できる。なお、実施の形態では、マグネット32が一対の磁極切替部32c、32dを有する場合について説明したが、二対以上の磁極切替部を有していてもよい。
Furthermore, by configuring the magnet 32 as a bipolar magnet, it becomes easier to drive the movable object with high amplitude through cooperation with the core body 400, and the drive performance can be improved. In other words, the movable mirror portion 12 can be driven at a wide angle. In the embodiment, a case has been described in which the magnet 32 has a pair of magnetic pole switching parts 32c and 32d, but it may have two or more pairs of magnetic pole switching parts.
<コイル体(コイルとボビン)>
コイル44、45は、筒状のボビン46、47に巻回される。コイル44、45及びボビン46、47からなるコイル体が、第1コア41の棒状部411a、411bに外挿されることにより、コイル44、45は、棒状部411a、411bを巻回するように配置される。こうして、コイル44、45は、棒状部411a、411bの先端部の磁極に隣り合うように配置されている。
<Coil body (coil and bobbin)>
The coils 44 and 45 are wound around cylindrical bobbins 46 and 47. A coil body consisting of the coils 44, 45 and bobbins 46, 47 is inserted onto the rod-shaped parts 411a, 411b of the first core 41, so that the coils 44, 45 are arranged so as to wind around the rod-shaped parts 411a, 411b. be done. In this way, the coils 44 and 45 are arranged adjacent to the magnetic poles at the tips of the rod-shaped parts 411a and 411b.
コイル44、45の巻線方向は、通電が行われた際に、第1コア41の複数の磁極の一方から他方に向かって好適に磁束が生じるように設定される。
The winding directions of the coils 44 and 45 are set so that, when energized, magnetic flux is suitably generated from one of the plurality of magnetic poles of the first core 41 toward the other.
図8は、コイル体の斜視図であり、図9は、コイル体の分解図であり、図10は、コイル体におけるコイルの結線状態を示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view of the coil body, FIG. 9 is an exploded view of the coil body, and FIG. 10 is a perspective view showing how the coils are connected in the coil body.
コイル44が巻回されたボビン46であるコイル体と、コイル45が巻回されたボビン47の構成は同様であるので、コイル44が巻回されたボビン46を有するコイル体の説明を行い、コイル45及びボビン47を有するコイル体の説明は省略する。
Since the structure of the coil body which is the bobbin 46 around which the coil 44 is wound and the bobbin 47 around which the coil 45 is wound is the same, the coil body having the bobbin 46 around which the coil 44 is wound will be explained. A description of the coil body including the coil 45 and bobbin 47 will be omitted.
コイル体49は、コイル44が巻回されるボビン部492と、端子496を支持し、ボビン部492と一体に設けられる端子支持部494とを有する。
The coil body 49 includes a bobbin portion 492 around which the coil 44 is wound, and a terminal support portion 494 that supports the terminal 496 and is provided integrally with the bobbin portion 492.
ボビン部492は、棒状部411(411a、411b)が挿通する貫通孔を有し、ボビン部492の一方側の開口縁部のフランジに端子支持部494が突設されている。
The bobbin portion 492 has a through hole through which the rod-shaped portion 411 (411a, 411b) is inserted, and a terminal support portion 494 is provided protruding from a flange at the opening edge on one side of the bobbin portion 492.
端子支持部494は各筒状を有し、内部に端子496が挿入されており、当該端子496を保持している。
The terminal support portion 494 has a cylindrical shape, into which a terminal 496 is inserted and holds the terminal 496.
端子496は、L字状であり、一辺部4962でコイル44の端部を絡げて接続し、他辺部4964の基端部が端子支持部494に挿通されて支持され、他辺部4964の先端部側が端子支持部494から外部に突出する。
The terminal 496 has an L-shape, and connects the end of the coil 44 by wrapping it around one side 4962 , and the base end of the other side 4964 is inserted into and supported by the terminal support 494 . The distal end side of the terminal protrudes from the terminal support portion 494 to the outside.
他辺部4964の先端部側で、コイル44に電源を供給する外部機器或いは、隣り合うコイルの端部に接続する。本実施の形態では、端子496は、一辺部4962の延在方向をコイル44の軸方向と平行にし、他辺部4964の延在方向を、コイル44の軸方向と直交する方向としている。
The tip side of the other side 4964 is connected to an external device that supplies power to the coil 44 or to the ends of adjacent coils. In this embodiment, the terminal 496 has one side 4962 extending parallel to the axial direction of the coil 44 and the other side 4964 extending perpendicular to the axial direction of the coil 44 .
コイル体49では、ボビン部492の開口部の開口方向に、端子496の一辺部4962が延在するように配置され、他辺部4964がボビン部492のフランジの張出方向に延在して配置されている。
The coil body 49 is arranged such that one side 4962 of the terminal 496 extends in the opening direction of the opening of the bobbin part 492, and the other side 4964 extends in the direction in which the flange of the bobbin part 492 extends. It is located.
一辺部4962では半田などからなる結線部Hでコイル44の両端のコイル線がそれぞれ結線されている。
In one side portion 4962, the coil wires at both ends of the coil 44 are connected to each other by a connection portion H made of solder or the like.
このように、端子496は、L字状であり、一方の辺部である一辺部4962にコイル巻線を結線(フィレットである結線部H)し、他辺部4964でセンサー基板72と接合される。
In this way, the terminal 496 is L-shaped, and the coil winding is connected to one side 4962 (connection H which is a fillet), and the other side 4964 is joined to the sensor board 72. Ru.
端子496は、L字状であるので、センサー基板結線側と、コイル結線側で分離してそれぞれ結線でき、特に、半田によりコイル巻線を結線する結線部(フィレット)Hを形成するときの作業を、半田や巻線の干渉がなく簡単に行うことができる。
Since the terminal 496 is L-shaped, it can be connected separately on the sensor board connection side and the coil connection side, which is particularly useful when forming the connection part (fillet) H for connecting the coil windings with solder. This can be easily done without interference from solder or windings.
すなわち、センサー基板72の結線作業と、同一の端子496の巻線を固定する作業とが生じる場合でも、巻線を導通する際の半田が付着する等の基板との結線工程の阻害要因となることがない。センサー基板72と端子496との結線は、駆動ユニット4に対して、軸方向でセンサー基板72を配置することで、位置決めしつつ、コンタミ対応を行うことができ、光センサー76を軸方向垂直に容易に配置できる。
That is, even if the work of connecting the sensor board 72 and the work of fixing the windings of the same terminal 496 occur, the process of connecting the wires to the board may be hindered, such as adhesion of solder when making the windings conductive. Never. The connection between the sensor board 72 and the terminal 496 can be made by arranging the sensor board 72 in the axial direction with respect to the drive unit 4, so that it can be positioned and prevent contamination. Easy to place.
<回転角度位置保持部(マグネット位置保持部)48>
図2~図4に示す回転角度位置保持部48は、回転往復駆動アクチュエーター1を組み立てた状態において、マグネット32とエアギャップGを介して対向するようにコア組立体40に組み込まれる。回転角度位置保持部48は、例えば、第2コア42に、磁極がマグネット32に対向する姿勢で取り付けられている。
<Rotation angle position holding section (magnet position holding section) 48>
The rotation angle position holding section 48 shown in FIGS. 2 to 4 is incorporated into the core assembly 40 so as to face the magnet 32 with an air gap G in between when the rotary reciprocating drive actuator 1 is assembled. The rotational angle position holding section 48 is attached to the second core 42, for example, with a magnetic pole facing the magnet 32.
回転角度位置保持部48は、例えば、磁極をマグネット32に向けたマグネットを用いて、マグネット32との間に磁気吸引力を生じさせ、マグネット32を吸引する。すなわち、回転角度位置保持部48は、棒状部411a、411bとともに、マグネット32との間に磁気バネを形成する。この磁気バネにより、コイル44、45への通電が行われていない常態時(非通電時)には、マグネット32の回転角度位置、すなわち、回転軸13の回転角度位置が中立位置に保持される。
The rotation angle position holding unit 48 uses, for example, a magnet with its magnetic pole facing the magnet 32 to generate a magnetic attraction force between the magnet 32 and attract the magnet 32. That is, the rotational angle position holding portion 48 forms a magnetic spring between the rod-shaped portions 411a and 411b and the magnet 32. This magnetic spring maintains the rotational angular position of the magnet 32, that is, the rotational angular position of the rotating shaft 13, at a neutral position in a normal state (de-energized state) when the coils 44 and 45 are not energized. .
このとき、回転角度位置保持部48と引き合うマグネット32の磁極32a(図3ではS極)とは反対側の磁極32b(図3で示すN極)が、近接する磁性体である第1コア41の補極部414を吸引する。これにより、より効果的にマグネット32、つまり、可動対象物であるミラー部12が、中立位置に保持される。
At this time, the magnetic pole 32b (N pole shown in FIG. 3) opposite to the magnetic pole 32a (S pole in FIG. 3) of the magnet 32 that attracts the rotational angle position holding part 48 is connected to the first core 41 which is the adjacent magnetic body. The commutative pole part 414 is attracted. Thereby, the magnet 32, that is, the mirror portion 12, which is a movable object, is more effectively held at the neutral position.
中立位置とは、マグネット32の往復回転動作の基準位置、すなわち、往復回転(揺動)の中心位置であり、往復回転する際に、軸周りに左右に回転する際に同一回転角度となる位置である。マグネット32が中立位置に保持されているとき、マグネット32の磁極切替部32c、32dは、棒状部411a、411bの磁極と正対する。
The neutral position is the reference position of the reciprocating rotation movement of the magnet 32, that is, the center position of reciprocating rotation (oscillation), and the position where the same rotation angle is achieved when rotating left and right around the axis during reciprocating rotation. It is. When the magnet 32 is held in the neutral position, the magnetic pole switching parts 32c and 32d of the magnet 32 directly face the magnetic poles of the rod-shaped parts 411a and 411b.
また、マグネット32が中立位置にある状態を基準にして、ミラー部12の取付け姿勢が調整される。なお、回転角度位置保持部48は、マグネット32との間に磁気吸引力を発生する磁性体で構成されてもよい。
Furthermore, the mounting attitude of the mirror section 12 is adjusted based on the state in which the magnet 32 is in the neutral position. Note that the rotation angle position holding section 48 may be made of a magnetic material that generates a magnetic attraction force between it and the magnet 32.
<ボトムカバー50及びトップカバー60>
図1、図2、図4~図6及び図11~図14に示すボトムカバー50及びトップカバー60は、非磁性を有し通電性の高い電気伝導材からなることが好ましく、電磁シールドとして機能する。
<Bottom cover 50 and top cover 60>
The bottom cover 50 and top cover 60 shown in FIGS. 1, 2, 4 to 6, and 11 to 14 are preferably made of an electrically conductive material that is non-magnetic and has high electrical conductivity, and functions as an electromagnetic shield. do.
ボトムカバー50及びトップカバー60は、コア組立体40の軸方向(厚み方向)の両側に、それぞれ配置されている。
The bottom cover 50 and the top cover 60 are arranged on both sides of the core assembly 40 in the axial direction (thickness direction), respectively.
ボトムカバー50及びトップカバー60は、コア組立体40へのノイズの入射及びコア体400から外部へのノイズの出射を抑制することができる。
The bottom cover 50 and the top cover 60 can suppress noise from entering the core assembly 40 and noise from exiting from the core body 400 to the outside.
ボトムカバー50及びトップカバー60は例えばアルミ合金等の非磁性であり通電性を有し熱伝導率の高い材料等により形成される。アルミ合金は設計の自由度が高く、容易に所望の剛性を付与することができる。したがって、ボトムカバー50及びトップカバー60をアルミ合金にすれば、トップカバー60を、回転軸13を支持する支持体として機能させる場合に好適である。
The bottom cover 50 and the top cover 60 are made of a non-magnetic, electrically conductive, and high thermal conductive material such as an aluminum alloy. Aluminum alloys have a high degree of freedom in design and can easily be provided with desired rigidity. Therefore, if the bottom cover 50 and the top cover 60 are made of aluminum alloy, it is suitable for the top cover 60 to function as a support for supporting the rotating shaft 13.
図11にボトムカバーの正面側斜視図を示す。ボトムカバー50は、壁部211の外面に重なるように取り付けられる。ボトムカバー50は壁部211の外形に対応して矩形板状に形成されている。ボトムカバー50は矩形板状のカバー本体52を有し、カバー本体52の中央部には、回転軸13が挿通される開口部53が形成されている。開口部53は、軸受22と対向する位置に配置され、開口部53の内径はマグネット32の外径より大きい。ボトムカバー50は、開口部53内にマグネット32を装着した回転軸13を挿通させて、マグネット32を、コア組立体40内に挿入して配置できる。
FIG. 11 shows a front perspective view of the bottom cover. The bottom cover 50 is attached to overlap the outer surface of the wall portion 211. The bottom cover 50 is formed into a rectangular plate shape corresponding to the outer shape of the wall portion 211. The bottom cover 50 has a rectangular plate-shaped cover body 52, and an opening 53 through which the rotating shaft 13 is inserted is formed in the center of the cover body 52. The opening 53 is arranged at a position facing the bearing 22 , and the inner diameter of the opening 53 is larger than the outer diameter of the magnet 32 . In the bottom cover 50, the rotating shaft 13 with the magnet 32 attached thereto can be inserted into the opening 53, and the magnet 32 can be inserted and placed in the core assembly 40.
開口部53内には、回転軸13が挿通されるとともに回転軸13に外挿された予圧用ばね35が配設されている(図2参照)。
The rotating shaft 13 is inserted into the opening 53, and a preload spring 35 is disposed externally on the rotating shaft 13 (see FIG. 2).
ボトムカバー50のカバー本体52には、貫通孔54、ベース部21に固定するための貫通孔55、位置決め孔56、位置調整孔57及びコア保持用突起58が設けられている。貫通孔54には、ボトムカバー50をコア組立体40、トップカバー60とともに駆動ユニット4として一体化する止着部材86が挿通される。貫通孔55は、壁部211に取り付けられる取り付け部522に形成されている。なお、取り付け部522は、カバー本体52において軸方向と直交する方向で離間する左右の辺部を構成しており、カバー本体52の4つの角部を含む。これら角部にそれぞれ貫通孔55が形成されている。
The cover body 52 of the bottom cover 50 is provided with a through hole 54, a through hole 55 for fixing to the base portion 21, a positioning hole 56, a position adjustment hole 57, and a core holding protrusion 58. A fastening member 86 that integrates the bottom cover 50 with the core assembly 40 and the top cover 60 as a drive unit 4 is inserted into the through hole 54 . The through hole 55 is formed in a mounting portion 522 that is attached to the wall portion 211 . The attachment portions 522 constitute left and right sides of the cover body 52 that are spaced apart in a direction perpendicular to the axial direction, and include four corners of the cover body 52. Through holes 55 are formed at each of these corners.
開口部53、貫通孔54、55、位置決め孔56及び位置調整孔57は、回転軸13の軸方向と平行に形成されている。止着部材81、86を貫通孔54、55に挿通して、ベース部21への組み付け或いは駆動ユニット4の組み立て、ひいては、回転往復駆動アクチュエーター1の組立を、軸方向の一方向で行うことができる。
The opening 53, the through holes 54 and 55, the positioning hole 56, and the position adjustment hole 57 are formed parallel to the axial direction of the rotating shaft 13. By inserting the fastening members 81 and 86 into the through holes 54 and 55, assembly to the base portion 21 or the drive unit 4, and ultimately the rotary reciprocating drive actuator 1 can be performed in one direction in the axial direction. can.
貫通孔54は、図7及び図11に示すように、カバー本体52の裏面に凹状のざぐり部541が形成され、ざぐり部541は、ねじ等の止着部材86の頭部を収容する。
As shown in FIGS. 7 and 11, the through hole 54 has a recessed counterbore 541 formed on the back surface of the cover body 52, and the counterbore 541 accommodates the head of a fastening member 86 such as a screw.
コア保持用突起58は、カバー本体52において開口部53を挟む位置から軸方向に突設され、コア組立体40と組み合わせる際に、コア組立体40と嵌合して位置決めする。(図3及び図4参照)
The core holding protrusion 58 is provided to protrude in the axial direction from a position sandwiching the opening 53 in the cover body 52, and is fitted into and positioned with the core assembly 40 when combined with the core assembly 40. (See Figures 3 and 4)
コア保持用突起58は、棒状部411a、411bと、両側辺部413a、413bとの間に挿入され、双方間を流れる磁束の漏れを防止する。
The core holding protrusion 58 is inserted between the rod-shaped parts 411a, 411b and both side parts 413a, 413b, and prevents leakage of magnetic flux flowing between them.
また、ボトムカバー50の裏面には、図6に示すように、位置決め突起59が突設されている。位置決め突起59は、ボトムカバー50がベース部21に、互いの中心同士が一致した状態で当接した際に、壁部211に形成された凹部218(図2及び図4参照)に係合する。
Further, as shown in FIG. 6, a positioning protrusion 59 is provided on the back surface of the bottom cover 50 in a protruding manner. The positioning protrusion 59 engages with a recess 218 (see FIGS. 2 and 4) formed in the wall 211 when the bottom cover 50 abuts the base 21 with their centers aligned. .
位置決め突起59は、例えば、環状突起である。一方、壁部211の凹部218は、図2及び図4に示すように、ベース部21において挿通孔211aを囲むように形成された環状の溝である。位置決め突起59は、環状の溝の凹部218に係合し、壁部212と駆動ユニット4との双方が位置決めされる。
The positioning protrusion 59 is, for example, an annular protrusion. On the other hand, the recess 218 of the wall portion 211 is an annular groove formed in the base portion 21 so as to surround the insertion hole 211a, as shown in FIGS. 2 and 4. The positioning protrusion 59 engages with the recess 218 of the annular groove, and both the wall portion 212 and the drive unit 4 are positioned.
トップカバー60は、ボトムカバー50とともにコア組立体40を軸方向両側から挟み、止着部材86で一体的に固定されて、駆動ユニット4を構成する。本実施の形態のトップカバー60は、図2及び図4に示すように、可動体10、つまり回転軸13の回転角度を検出する光センサー76を収容するセンサー用収容部65として機能する。
The top cover 60 and the bottom cover 50 sandwich the core assembly 40 from both sides in the axial direction, and are integrally fixed by a fastening member 86 to form the drive unit 4. As shown in FIGS. 2 and 4, the top cover 60 of this embodiment functions as a sensor accommodating portion 65 that accommodates an optical sensor 76 that detects the rotation angle of the movable body 10, that is, the rotating shaft 13.
トップカバー60は、コア組立体40の先端側の面を覆うトップカバー本体62と、トップカバー本体62の外周縁部から軸方向の他端部132側に突出する周壁部64とを有する。
The top cover 60 includes a top cover body 62 that covers the front end side surface of the core assembly 40, and a peripheral wall portion 64 that protrudes from the outer peripheral edge of the top cover body 62 toward the other end 132 in the axial direction.
トップカバー本体62は、軸方向からみて正方形をなし、コア組立体40側に向けて開口する凹状部621を有する板状体である。トップカバー本体62は、トップカバー本体62は正方形の板状体であり、周壁部64は、トップカバー本体62の外周部から立ち上がる矩形枠状に形成されている。
The top cover main body 62 is a plate-shaped body that has a square shape when viewed from the axial direction and has a concave portion 621 that opens toward the core assembly 40 side. The top cover main body 62 is a square plate-shaped body, and the peripheral wall portion 64 is formed in the shape of a rectangular frame rising from the outer peripheral portion of the top cover main body 62.
トップカバー60のトップカバー本体62には、貫通孔66が設けられている。貫通孔66は、ボトムカバー50の開口部53、ベース部21の軸受22、23と同一軸を有するようにトップカバー本体62に配設されている。貫通孔66には裏面側(一端部131側)から、回転軸13が挿通されたブッシュ39が内嵌されている。これにより、ブッシュ39は、移動方向が規制された状態でトップカバー本体62に取り付けられている。なお、ブッシュ39と回転軸13とは互いに摺動するように配置されてもよいし、隙間を空けて配置されてもよい。
A through hole 66 is provided in the top cover main body 62 of the top cover 60. The through hole 66 is arranged in the top cover main body 62 so as to have the same axis as the opening 53 of the bottom cover 50 and the bearings 22 and 23 of the base portion 21 . A bush 39 into which the rotating shaft 13 is inserted is fitted into the through hole 66 from the back side (one end 131 side). Thereby, the bush 39 is attached to the top cover main body 62 in a state where the direction of movement is restricted. Note that the bush 39 and the rotating shaft 13 may be arranged so as to slide relative to each other, or may be arranged with a gap between them.
ブッシュ39は、回転軸13の他端部132側を支持する。ブッシュ39は、回転軸13が衝撃を受けた際等、その衝撃で軸ブレしないように他端部132側のトップカバー60で支持する。ブッシュ39は、その他端部が貫通孔66に内嵌し、一端部が凹状部621内に位置するように、トップカバー60に取り付けられている。
The bush 39 supports the other end 132 side of the rotating shaft 13. The bush 39 is supported by the top cover 60 on the other end 132 side to prevent the shaft from wobbling due to the impact, such as when the rotating shaft 13 receives an impact. The bush 39 is attached to the top cover 60 such that the other end fits into the through hole 66 and one end is located within the recess 621.
トップカバー本体62には、貫通孔66の他に、ボビン46、47と係合するボビン係合孔67が軸方向に貫通して設けられている。
In addition to the through-hole 66, the top cover main body 62 is provided with a bobbin-engaging hole 67 that penetrates in the axial direction and engages with the bobbins 46 and 47.
ボビン係合孔67には、ボビン46、47を有するコイル体49の端子支持部494内嵌される。これにより、端子支持部494がトップカバー本体62に挿入され、端子支持部494から他辺部4964が突出して配置される。
The terminal support portion 494 of the coil body 49 having the bobbins 46 and 47 is fitted into the bobbin engagement hole 67 . As a result, the terminal support part 494 is inserted into the top cover main body 62, and the other side part 4964 is arranged so as to protrude from the terminal support part 494.
ボビン係合孔67と端子支持部494との係合は、コア組立体40とトップカバー60とを組み付ける際の位置決めとしても機能する。
The engagement between the bobbin engagement hole 67 and the terminal support portion 494 also functions as positioning when the core assembly 40 and the top cover 60 are assembled.
トップカバー60、コア組立体40(コア体400)及びボトムカバー50は、止着孔402、貫通孔54等の軸方向に連続する同径の孔を介して止着部材86により固定されている。
The top cover 60, core assembly 40 (core body 400), and bottom cover 50 are fixed by a fixing member 86 through holes of the same diameter that are continuous in the axial direction, such as the fixing hole 402 and the through hole 54. .
<角度センサー部70>
図12は、回転往復駆動アクチュエーター1における角度センサー部の外観斜視図であり、図13は、角度センサー部の表面側分解斜視図であり、図14は、角度センサー部の裏面側分解斜視図である。
<Angle sensor section 70>
FIG. 12 is an external perspective view of the angle sensor section in the rotary reciprocating drive actuator 1, FIG. 13 is an exploded perspective view of the front side of the angle sensor section, and FIG. 14 is an exploded perspective view of the back side of the angle sensor section. be.
角度センサー部70は、ベース部21の一端部側の壁部212の外面21aに設けられている。
The angle sensor section 70 is provided on the outer surface 21a of the wall section 212 on the one end side of the base section 21.
角度センサー部70は、マグネット32及び回転軸13を含む可動体10(ミラー部12も同様)の回転角度を検知する。回転往復駆動アクチュエーター1は、角度センサー部70の検知結果に基づいて、制御部を介して、駆動時の可動体、具体的には、可動対象物であるミラー部12の回転角度位置及び回転速度を制御することができる。
The angle sensor section 70 detects the rotation angle of the movable body 10 (the same applies to the mirror section 12) including the magnet 32 and the rotation shaft 13. The rotary reciprocating drive actuator 1 controls the rotational angular position and rotational speed of the movable body during driving, specifically, the mirror unit 12 which is a movable object, through the control unit based on the detection result of the angle sensor unit 70. can be controlled.
角度センサー部70は、磁気式や光学式のいずれの方式のセンサーでもよい。本実施の形態では、角度センサー部70は、センサー部品と、センサー基板72と、基板保持部73と、を有する。
The angle sensor section 70 may be a magnetic sensor or an optical sensor. In this embodiment, the angle sensor section 70 includes a sensor component, a sensor substrate 72, and a substrate holding section 73.
角度センサー部70が備えるセンサー部品は、例えば、エンコーダーディスク74と、光源及び受光素子等を有する光センサー(センサー)76であり、光センサー76は、例えば、センサー基板72に実装される。
The sensor components included in the angle sensor section 70 are, for example, an encoder disk 74 and an optical sensor (sensor) 76 having a light source, a light receiving element, etc., and the optical sensor 76 is mounted on the sensor substrate 72, for example.
基板保持部73は、取り付けられるセンサー基板72を保持するとともに、センサー基板72と壁部212とにより、センサー部品を配置する配置空間(センサ配置部701)を形成する。
The board holding section 73 holds the sensor board 72 to be attached, and forms an arrangement space (sensor arrangement section 701) in which sensor components are arranged, by the sensor board 72 and the wall section 212.
基板保持部73は、例えば、中央に開口部732を有する板状体であり、壁部212の外面21aに固定されて、内部に回転軸13が挿通する凹状のセンサー配置部701を構成する。基板保持部73には、内部空間を覆うようにセンサー基板72が取り付けられている。これにより基板保持部73は、コンタミを防止した状態でセンサー部品を収容可能である。
The substrate holding part 73 is, for example, a plate-shaped body having an opening 732 in the center, and is fixed to the outer surface 21a of the wall part 212, and constitutes a concave sensor arrangement part 701 into which the rotating shaft 13 is inserted. A sensor board 72 is attached to the board holding part 73 so as to cover the internal space. Thereby, the board holding section 73 can accommodate the sensor components while preventing contamination.
基板保持部73は、枠状に形成されているが、これに限らず、回転軸13が挿通されるともに、センサー部品を配置可能な空間を形成するものであれば、凹状に形成されてもよい。基板保持部73は、止着孔702を挿通する止着部材85を壁部212の止着孔215に挿入して嵌合(例えば、螺合)することにより、壁部212に固定されている。
Although the substrate holding portion 73 is formed in a frame shape, the substrate holding portion 73 is not limited to this, and may be formed in a concave shape as long as it forms a space through which the rotating shaft 13 can be inserted and in which sensor components can be placed. good. The board holding part 73 is fixed to the wall part 212 by inserting the fastening member 85 that passes through the fastening hole 702 into the fastening hole 215 of the wall part 212 and fitting (for example, screwing). .
エンコーダーディスク74は、中央部の取付部(エンコーダハブ)742を介して、回転軸13の一端部131側に固定されているとともに、基板保持部73の開口部732内(センサー配置部701内)に配置されている。
The encoder disk 74 is fixed to the one end 131 side of the rotating shaft 13 via a mounting portion (encoder hub) 742 in the center, and is also fixed to the one end 131 side of the rotating shaft 13 and inside the opening 732 of the board holding portion 73 (inside the sensor placement portion 701). It is located in
エンコーダーディスク74は、回転軸13の回転数を検出するためのものであり、マグネット32及びミラー部12と一体に回転する。エンコーダーディスク74の軸周りの回転位置は、回転軸13の回転位置と同一となる。
The encoder disk 74 is for detecting the rotation speed of the rotating shaft 13 and rotates together with the magnet 32 and the mirror section 12. The rotational position of the encoder disk 74 around the axis is the same as the rotational position of the rotating shaft 13.
光センサー76は、エンコーダーディスク74に対向して配置される。光センサー76は、エンコーダーディスク74に光を出射しその反射光に基づいてエンコーダーディスクの回転位置(角度)を検出する。これにより、マグネット32及びミラー部12の回転位置を高分解能での正確な回転位置を検出できる。
Optical sensor 76 is placed opposite encoder disk 74 . The optical sensor 76 emits light to the encoder disk 74 and detects the rotational position (angle) of the encoder disk based on the reflected light. Thereby, the rotational positions of the magnet 32 and the mirror section 12 can be detected accurately with high resolution.
光センサー76は、センサー基板72の裏面に実装されている。センサー基板72が基板保持部73に取り付けられることにより、光センサー76は、センサー配置部701内で、エンコーダーディスク74と軸方向で対向するように配置されている。光センサー76は、光センサー配置部701内で、エンコーダーディスク74に対して、その回転数、回転位置を検出可能に配置されている。
The optical sensor 76 is mounted on the back surface of the sensor board 72. By attaching the sensor substrate 72 to the substrate holding part 73, the optical sensor 76 is arranged in the sensor arrangement part 701 so as to face the encoder disk 74 in the axial direction. The optical sensor 76 is arranged in the optical sensor arrangement section 701 so as to be able to detect the rotational speed and rotational position of the encoder disk 74.
センサー基板72は、一端部131側から基板保持部73の開口部732を塞ぐように配置され、閉塞されたセンサー配置部701を構成する。
The sensor substrate 72 is arranged so as to close the opening 732 of the substrate holding section 73 from the one end 131 side, and constitutes a closed sensor arrangement section 701.
センサー基板72は、中央部に開口部724を有し、この開口部724には、エンコーダーディスク74を取り付ける取付軸部(エンコーダハブ)742及び回転軸13が挿入されており、これらをセンサ基板72は支持可能である。止着孔723を介して止着部材84が基板保持部73の止着孔703に止着されることで、センサー基板72は、基板保持部73に固定される。これにより、センサー基板72は、壁部212に固定される基板保持部73に固定されているので、基板保持部73を介して壁部212に固定されている。
The sensor board 72 has an opening 724 in the center, into which a mounting shaft (encoder hub) 742 to which the encoder disk 74 is attached and the rotating shaft 13 are inserted. is supportable. The sensor board 72 is fixed to the substrate holding part 73 by the fastening member 84 being fixed to the fastening hole 703 of the substrate holding part 73 via the fastening hole 723 . As a result, the sensor substrate 72 is fixed to the substrate holding part 73 fixed to the wall part 212, so that the sensor board 72 is fixed to the wall part 212 via the board holding part 73.
なお、壁部212、基板保持部73、センサー基板72には、壁部212に角度センサー部70を好適な位置に位置決め固定するために用いられる位置決め孔205、705、725と位置調整孔207、707、727が設けられている。
Note that the wall portion 212, the substrate holding portion 73, and the sensor substrate 72 have positioning holes 205, 705, and 725, and position adjustment holes 207, which are used to position and fix the angle sensor portion 70 to the wall portion 212 at a suitable position. 707 and 727 are provided.
位置決め孔205、705、725同士は、回転軸13と平行な同一軸上に同径(略同径含む)で配設されている。位置調整孔207、707、727同士は、回転軸13と平行な同軸上に同形状で配設され、棒状の調整部材(図示省略)が挿通された際に隙間ができる形状である。
The positioning holes 205, 705, and 725 are arranged on the same axis parallel to the rotating shaft 13 and have the same diameter (including approximately the same diameter). The position adjustment holes 207, 707, and 727 are arranged in the same shape on the same axis parallel to the rotating shaft 13, and have a shape that creates a gap when a rod-shaped adjustment member (not shown) is inserted therethrough.
これらの構成により、壁部212、基板保持部73、センサー基板72を止着部材84で止着する前に、位置調整孔207、707、727に調整部材(図示省略)を挿入する。この状態で、壁部212、基板保持部73、センサー基板72を移動させて好適な位置に調整しつつ、位置決め孔205、705、725の夫々を挿通するように、棒状の位置決め材を挿通することができる。これにより、壁部212に対して、基板保持部73、センサー基板72は、回転軸13を中心に好適な位置に位置決めされる。この状態で、基板保持部73、センサー基板72は壁部212に好適な位置で固定できる。
With these configurations, adjustment members (not shown) are inserted into the position adjustment holes 207 , 707 , and 727 before the wall portion 212 , substrate holding portion 73 , and sensor substrate 72 are fastened with the fastening member 84 . In this state, while moving the wall portion 212, substrate holding portion 73, and sensor substrate 72 and adjusting them to suitable positions, a rod-shaped positioning material is inserted through each of the positioning holes 205, 705, and 725. be able to. Thereby, the substrate holding section 73 and the sensor substrate 72 are positioned at suitable positions with respect to the wall section 212 with the rotation axis 13 as the center. In this state, the substrate holding section 73 and the sensor substrate 72 can be fixed to the wall section 212 at suitable positions.
センサー基板72は、実装する光センサー76が開口部732内でエンコーダーディスク74に対向するように、止着孔703を挿通する止着部材84を介して基板保持部73に固定されている。
The sensor substrate 72 is fixed to the substrate holder 73 via a fastening member 84 inserted through the fastening hole 703 so that the optical sensor 76 to be mounted faces the encoder disk 74 within the opening 732.
センサー基板72は、基板保持部73に取り付けるだけで、光センサー76やエンコーダーディスク74を含む角度センサー部70のセンシング部分にゴミなど外部からの不要物の侵入を防止できる。
By simply attaching the sensor substrate 72 to the substrate holding section 73, it is possible to prevent unnecessary objects such as dust from entering the sensing portion of the angle sensor section 70, including the optical sensor 76 and the encoder disk 74.
次に、回転往復駆動アクチュエーター1の動作について、図3及び図15を用いて説明する。図15は、回転往復駆動アクチュエーター1の磁気回路の動作の説明に供する図である。
Next, the operation of the rotary reciprocating drive actuator 1 will be explained using FIGS. 3 and 15. FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of the magnetic circuit of the rotary reciprocating drive actuator 1.
コア組立体40のコア体400の2つの棒状部411a、411bの磁極410a、410bは、エアギャップGを空けてマグネット32を挟むように配置されている。コイル44、45への非通電時は、図3に示すように、マグネット32は、回転角度位置保持部48との間の磁気吸引力により、中立位置に保持される。
The magnetic poles 410a and 410b of the two rod-shaped parts 411a and 411b of the core body 400 of the core assembly 40 are arranged so as to sandwich the magnet 32 with an air gap G between them. When the coils 44 and 45 are not energized, as shown in FIG. 3, the magnet 32 is held at the neutral position by the magnetic attraction between it and the rotation angle position holding section 48.
この中立位置では、マグネット32のS極32a及びN極32bの一方(図20でS極32a)が回転角度位置保持部48に吸引される(図20の磁気バネトルクFM参照)。このとき、磁極切替部32c、32dは、コア体400の磁極410a、410bの中心位置と対向する。また、補極部414がマグネット32のS極32a及びN極32bの他方(図20でN極32b)と引き合う。これにより、マグネット32は、より効果的に中立位置に移動する。
At this neutral position, one of the south pole 32a and the north pole 32b (the south pole 32a in FIG. 20) of the magnet 32 is attracted to the rotation angle position holding part 48 (see magnetic spring torque FM in FIG. 20). At this time, the magnetic pole switching parts 32c and 32d face the center positions of the magnetic poles 410a and 410b of the core body 400. Furthermore, the commutative pole portion 414 attracts the other of the S pole 32a and the N pole 32b of the magnet 32 (the N pole 32b in FIG. 20). Thereby, the magnet 32 is more effectively moved to the neutral position.
コイル44、45に対して通電が行われると、コア体400が励磁され、磁極410a、410bに通電方向に応じた極性が生じる。例えば、図20に示すようにコイル44、45への通電が行われると、コア体400の内部に磁束が生じ、磁極410aはN極、磁極410bはS極となる。
When the coils 44 and 45 are energized, the core body 400 is excited, and the magnetic poles 410a and 410b have polarities depending on the direction of energization. For example, as shown in FIG. 20, when the coils 44 and 45 are energized, magnetic flux is generated inside the core body 400, and the magnetic pole 410a becomes the north pole and the magnetic pole 410b becomes the south pole.
これにより、N極に磁化された磁極410aは、マグネット32のS極32aと引き合い、S極に磁化された磁極410bは、マグネット32のN極32bと引き合う。そして、マグネット32には回転軸13の軸回りにF方向のトルクが発生し、マグネット32はF方向に回転する。これに伴い、回転軸13もF方向に回転し、回転軸13に固定されているミラー部12もF方向に回転する。
As a result, the magnetic pole 410a magnetized to the north pole attracts the south pole 32a of the magnet 32, and the magnetic pole 410b magnetized to the south pole attracts the north pole 32b of the magnet 32. Then, a torque in the F direction is generated in the magnet 32 around the rotating shaft 13, and the magnet 32 rotates in the F direction. Along with this, the rotating shaft 13 also rotates in the F direction, and the mirror portion 12 fixed to the rotating shaft 13 also rotates in the F direction.
次に、コイル44、45に対して逆向きに通電が行われると、コア体400の内部に生じる磁束の流れは図15で示す方向とは逆方向になり、磁極410aは、S極、磁極410bはN極となる。S極に磁化された磁極410aは、マグネット32のN極32bと引き合い、N極に磁化された磁極410bは、マグネット32のS極32aと引き合う。そして、マグネット32には回転軸13の軸回りにF方向とは逆向きのトルク-Fが発生し、マグネット32は-F方向に回転する。これに伴い、回転軸13も回転し、回転軸13に固定されるミラー部12も図15に示すよう方向とは逆方向に回転する。
回転往復駆動アクチュエーター1は、以上の動作を繰り返すことで、ミラー部12を回転往復駆動する。
Next, when the coils 44 and 45 are energized in the opposite direction, the flow of magnetic flux generated inside the core body 400 is in the opposite direction to that shown in FIG. 410b becomes the north pole. The magnetic pole 410a magnetized to the south pole attracts the north pole 32b of the magnet 32, and the magnetic pole 410b magnetized to the north pole attracts the south pole 32a of the magnet 32. Then, a torque -F in the opposite direction to the F direction is generated around the rotating shaft 13 in the magnet 32, and the magnet 32 rotates in the -F direction. Along with this, the rotating shaft 13 also rotates, and the mirror portion 12 fixed to the rotating shaft 13 also rotates in the opposite direction as shown in FIG. 15.
The rotary reciprocating drive actuator 1 rotates and reciprocates the mirror portion 12 by repeating the above operation.
実際上、回転往復駆動アクチュエーター1は、電源供給部(例えば図21の駆動信号供給部103に相当)からコイル44、45に入力される交流波によって駆動される。つまり、コイル44、45の通電方向は周期的に切り替わる。通電方向の切り替わり時には、回転角度位置保持部48とマグネット32との間の磁気吸引力、つまり磁気バネの復元力(図20で示す磁気バネトルクFMとその逆方向のトルクである「-FM」)により、マグネット32は中立位置に戻るように付勢される。これにより、可動体10には、軸回りにF方向のトルクと、F方向とは逆の方向(-F方向)のトルクが交互に作用する。これにより、可動体10は、回転往復駆動される。
In reality, the rotary reciprocating drive actuator 1 is driven by alternating current waves input to the coils 44 and 45 from a power supply section (e.g., corresponding to the drive signal supply section 103 in FIG. 21). In other words, the current direction of the coils 44 and 45 is periodically switched. When the energization direction is switched, the magnetic attraction force between the rotational angle position holding part 48 and the magnet 32, that is, the restoring force of the magnetic spring (magnetic spring torque FM shown in FIG. 20 and "-FM" which is the torque in the opposite direction) As a result, the magnet 32 is urged to return to the neutral position. As a result, torque in the F direction and torque in the opposite direction to the F direction (-F direction) are alternately applied to the movable body 10 around the axis. As a result, the movable body 10 is driven to rotate and reciprocate.
以下に、回転往復駆動アクチュエーター1の駆動原理について簡単に説明する。本実施の形態の回転往復駆動アクチュエーター1では、可動体(可動体10)の慣性モーメントをJ[kg・m2]、磁気バネ(磁極410a、410b、回転角度位置保持部48及びマグネット32)のねじり方向のバネ定数をKsp[N・m/rad]とした場合、可動体は、固定体(固定体20)に対して、式(1)によって算出される共振周波数Fr[Hz]で振動(往復回転)する。
The driving principle of the rotary reciprocating drive actuator 1 will be briefly explained below. In the rotary reciprocating drive actuator 1 of this embodiment, the moment of inertia of the movable body (movable body 10) is J [kg·m 2 ], and the moment of inertia of the movable body (movable body 10) is J [kg·m 2 ], and the moment of inertia of the movable body (movable body 10) is When the spring constant in the torsional direction is K sp [N m/rad], the movable body has a resonance frequency F r [Hz] calculated by equation (1) with respect to the fixed body (fixed body 20). Vibrates (reciprocating rotation).
可動体は、バネマス系の振動モデルにおけるマス部を構成するので、コイル44、45に可動体の共振周波数Frに等しい周波数の交流波が入力されると、可動体は共振状態となる。すなわち、電源供給部からコイル44、45に対して、可動体の共振周波数Frと略等しい周波数の交流波を入力することにより、可動体を効率良く振動させることができる。
Since the movable body constitutes a mass portion in the spring-mass vibration model, when an AC wave having a frequency equal to the resonant frequency Fr of the movable body is input to the coils 44 and 45, the movable body enters a resonant state. That is, by inputting an alternating current wave having a frequency substantially equal to the resonant frequency Fr of the movable body from the power supply section to the coils 44 and 45, the movable body can be efficiently vibrated.
回転往復駆動アクチュエーター1の駆動原理を示す運動方程式及び回路方程式を以下に示す。回転往復駆動アクチュエーター1は、式(2)で示す運動方程式及び式(3)で示す回路方程式に基づいて駆動する。
An equation of motion and a circuit equation showing the driving principle of the rotary reciprocating drive actuator 1 are shown below. The rotary reciprocating drive actuator 1 is driven based on the equation of motion shown in equation (2) and the circuit equation shown in equation (3).
すなわち、回転往復駆動アクチュエーター1における可動体の慣性モーメントJ[kg・m2]、回転角度θ(t)[rad]、トルク定数Kt[N・m/A]、電流i(t)[A]、バネ定数Ksp[N・m/rad]、減衰係数D[N・m/(rad/s)]、負荷トルクTLoss[N・m]等は、式(2)を満たす範囲内で適宜変更できる。また、電圧e(t)[V]、抵抗R[Ω]、インダクタンスL[H]、逆起電力定数Ke[V/(rad/s)]は、式(3)を満たす範囲内で適宜変更できる。
That is, the moment of inertia J [kg・m 2 ] of the movable body in the rotary reciprocating drive actuator 1, the rotation angle θ(t) [rad], the torque constant K t [N・m/A], and the current i(t) [A ], spring constant K sp [N・m/rad], damping coefficient D [N・m/(rad/s)], load torque T Loss [N・m], etc. are within the range that satisfies equation (2). Can be changed as appropriate. In addition, the voltage e(t) [V], the resistance R [Ω], the inductance L [H], and the back electromotive force constant K e [V/(rad/s)] are set as appropriate within the range that satisfies equation (3). Can be changed.
このように、回転往復駆動アクチュエーター1は、可動体の慣性モーメントJと磁気バネのバネ定数Kspにより決まる共振周波数Frに対応する交流波によりコイルへの通電を行った場合に、効率良い大きな振動出力を得ることができる。
In this way, the rotary reciprocating drive actuator 1 has an efficient large current when the coil is energized by an alternating current wave corresponding to the resonance frequency Fr determined by the moment of inertia J of the movable body and the spring constant Ksp of the magnetic spring. Vibration output can be obtained.
<変形例1>
図16は、回転往復駆動アクチュエーターの変形例1の外観斜視図であり、図17は、回転往復駆動アクチュエーターの変形例1の軸心を通る縦断面図である。また、図18は、回転往復駆動アクチュエーターの変形例1の分解斜視図であり、図19は、回転往復駆動アクチュエーターの変形例1の一端部側の壁部の斜視図である。また、図20は、同一端部側の壁部に配置されるセンサー部の表面側分解斜視図である。
<Modification 1>
FIG. 16 is an external perspective view of Modification 1 of the rotary reciprocating drive actuator, and FIG. 17 is a longitudinal sectional view passing through the axis of Modification 1 of the rotary reciprocating drive actuator. Further, FIG. 18 is an exploded perspective view of Modification 1 of the rotary reciprocating drive actuator, and FIG. 19 is a perspective view of a wall portion on one end side of Modification 1 of the rotary reciprocating drive actuator. Moreover, FIG. 20 is an exploded perspective view of the front surface side of the sensor section disposed on the wall portion on the same end side.
変形例1の回転往復駆動アクチュエーター1Aは、略同様に構成された回転往復駆動アクチュエーター1と比較して、ベース部21Aの一端部側の壁部212A側に取り付けられる角度センサー部70Aにおける基板保持部を、壁部212Aに設けた構成のみが異なり、その他の構成は同様である。よって、同機能を有する同名称には同符号を付して説明は省略し、異なる点のみ説明する。
The rotary reciprocating drive actuator 1A of Modification Example 1 has a substrate holding part in the angle sensor part 70A attached to the wall part 212A side on the one end side of the base part 21A, compared to the rotary reciprocating drive actuator 1 configured in substantially the same way. The only difference is that the structure is provided on the wall portion 212A, and the other structures are the same. Therefore, the same names having the same functions will be given the same reference numerals, and the explanation will be omitted, and only the different points will be explained.
図16~図20に示す回転往復駆動アクチュエーター1Aでは、可動体10Aをベース部21Aに取り付けて本体ユニット2Aを構成する。なお、本体ユニット2Aは、可動体10を、ベース部21Aに装着して構成される。また、ベース部21Aと駆動ユニット4は、可動体10を往復回転駆動自在支持する固定体20Aを構成する。回転往復駆動アクチュエーター1Aは、本体ユニット2Aの一方の端部である壁部212Aに角度センサー部70Aを有し、本体ユニット2Aの他方の端部側に配置された壁部211Aに、駆動ユニット4を有している。また、角度センサー部70Aは、エンコーダーディスク74、光センサー76、センサー基板72を有する。
In the rotary reciprocating drive actuator 1A shown in FIGS. 16 to 20, a movable body 10A is attached to a base portion 21A to constitute a main body unit 2A. Note that the main unit 2A is configured by mounting the movable body 10 on the base portion 21A. Furthermore, the base portion 21A and the drive unit 4 constitute a fixed body 20A that supports the movable body 10 in a reciprocating manner. The rotary reciprocating drive actuator 1A has an angle sensor section 70A on a wall section 212A that is one end of the main body unit 2A, and a drive unit 4 on a wall section 211A disposed on the other end side of the main body unit 2A. have. Further, the angle sensor section 70A includes an encoder disk 74, an optical sensor 76, and a sensor substrate 72.
回転往復駆動アクチュエーター1Aは、回転往復駆動アクチュエーター1と比較して、基板保持部を有しておらず、基板保持部の機能を壁部212Aに一体に設けたものである。壁部212Aは、壁部211Aとともに、底部213と同様に構成される平板状の底部213Aの両端部の夫々から垂直に立設し、互いに離間して対向する。ベース部21Aの壁部212Aに、他端部131の方向に開口する凹状のセンサー配置部230が設けられている。
The rotary reciprocating drive actuator 1A does not have a substrate holding part, as compared to the rotary reciprocating drive actuator 1, and the function of the substrate holding part is provided integrally with the wall part 212A. The wall portions 212A, together with the wall portions 211A, stand perpendicularly from both ends of a flat bottom portion 213A configured similarly to the bottom portion 213, and face each other at a distance. A concave sensor placement portion 230 that opens toward the other end portion 131 is provided on the wall portion 212A of the base portion 21A.
具体的には、ベース部21と同様に構成されたベース部21Aの他端部側の壁部212Aが、基板保持部73と同様の機能を有する枠状周壁部240を有する。壁部212Aの外面21aでは、枠状周壁部240に囲まれる中央部に凹状のセンサー配置部230が設けられている。センサー配置部230には、壁部212Aを挿通する回転軸13の一端部131が突出されている。
Specifically, the wall portion 212A on the other end side of the base portion 21A, which is configured similarly to the base portion 21, has a frame-shaped peripheral wall portion 240 having the same function as the substrate holding portion 73. On the outer surface 21a of the wall portion 212A, a concave sensor placement portion 230 is provided at the center surrounded by the frame-shaped peripheral wall portion 240. One end portion 131 of the rotating shaft 13, which is inserted through the wall portion 212A, protrudes from the sensor placement portion 230.
このセンサー配置部230は、実施の形態のものと同様に、内部で回転軸13に、取付軸部742を介してエンコーダーディスクが74が固定されている。また、センサー配置部230内で、センサー基板72に実装された光センサー76がエンコーダーディスク74を向くように、センサー基板72は、壁部212Aに取り付けられている。
Similar to the embodiment, this sensor arrangement section 230 has an encoder disk 74 fixed to the rotating shaft 13 via a mounting shaft section 742 inside. Further, within the sensor arrangement section 230, the sensor board 72 is attached to the wall section 212A so that the optical sensor 76 mounted on the sensor board 72 faces the encoder disk 74.
センサー基板72は、止着部材84により、止着孔723、215を介して、壁部212Aの外面21aに、センサー配置部230を覆うように取り付けられている。回転往復駆動アクチュエーター1Aの構成によれば、実施の形態と同様の効果を有するとともに、基板保持部として別体の部材を用いる必要がないので、部品点数を少なくして製作時間も短くできる。なお、センサー基板72を壁部212Aに取り付ける際に、壁部212、センサー基板72に設けられた位置決め孔205、725と位置調整孔207、727とにより、センサー基板72を壁部212Aに、回転軸13を中心とした好適な位置で位置決めできる。
The sensor board 72 is attached to the outer surface 21a of the wall portion 212A via the attachment holes 723 and 215 by the attachment member 84 so as to cover the sensor arrangement portion 230. According to the configuration of the rotary reciprocating drive actuator 1A, it has the same effect as the embodiment, and since there is no need to use a separate member as the substrate holding part, the number of parts can be reduced and the manufacturing time can be shortened. When attaching the sensor board 72 to the wall 212A, the positioning holes 205, 725 and the position adjustment holes 207, 727 provided in the wall 212, the sensor board 72 allow the sensor board 72 to be rotated to the wall 212A. It can be positioned at a suitable position centering on the axis 13.
<スキャナーシステム100>
図21は、回転往復駆動アクチュエーター1を用いたスキャナーシステム100の要部構成を示すブロック図である。
<Scanner system 100>
FIG. 21 is a block diagram showing the configuration of main parts of a scanner system 100 using the rotary reciprocating drive actuator 1.
スキャナーシステム100は、回転往復駆動アクチュエーター1、1Aのいずれかであり、これら回転往復駆動アクチュエーター1、1Aに加えて、レーザー発光部101、レーザー制御部102、駆動信号供給部103及び位置制御信号計算部104を有する。
The scanner system 100 is either a rotary reciprocating drive actuator 1 or 1A, and in addition to these rotary reciprocating drive actuators 1 or 1A, a laser emitting unit 101, a laser control unit 102, a drive signal supply unit 103, and a position control signal calculation unit. 104.
レーザー発光部101は、例えば、光源となるLD(レーザーダイオード)と、この光源から出力されるレーザー光を収束するためのレンズ系などを有する。レーザー制御部102は、レーザー発光部101を制御する。レーザー発光部101から照射されたレーザー光は、回転往復駆動アクチュエーター1のミラー121に入射される。
The laser emitting unit 101 includes, for example, an LD (laser diode) serving as a light source, and a lens system for converging laser light output from the light source. The laser control section 102 controls the laser emission section 101. Laser light emitted from the laser emitting unit 101 is incident on the mirror 121 of the rotary reciprocating drive actuator 1 .
位置制御信号計算部104は、角度センサー部70により取得された回転軸13(ミラー121)の角度位置と、目標角度位置とを参照して、回転軸13(ミラー121)を目標角度位置となるように制御する駆動信号を生成して出力する。例えば、位置制御信号計算部104は、取得した回転軸13(ミラー121)の角度位置と、図示しない波形メモリに格納されているのこぎり波形データ等を用いて変換された目標角度位置を示す信号とに基づいて位置制御信号を生成する。位置制御信号計算部104は、生成した位置制御信号を駆動信号供給部103に出力する。
The position control signal calculation unit 104 refers to the angular position of the rotation axis 13 (mirror 121) acquired by the angle sensor unit 70 and the target angular position, and sets the rotation axis 13 (mirror 121) to the target angular position. It generates and outputs a drive signal to control. For example, the position control signal calculation unit 104 generates a signal indicating the acquired angular position of the rotating shaft 13 (mirror 121) and a target angular position converted using sawtooth waveform data stored in a waveform memory (not shown). A position control signal is generated based on the position control signal. The position control signal calculation unit 104 outputs the generated position control signal to the drive signal supply unit 103.
駆動信号供給部103は、位置制御信号に基づいて、回転往復駆動アクチュエーター1のコイル44、45に、回転軸13(ミラー121)の角度位置が所望の角度位置となるような駆動信号を供給する。これにより、スキャナーシステム100は、回転往復駆動アクチュエーター1から所定の走査領域に走査光を出射することができる。
The drive signal supply unit 103 supplies the coils 44 and 45 of the rotary reciprocating drive actuator 1 with a drive signal such that the angular position of the rotating shaft 13 (mirror 121) becomes a desired angular position based on the position control signal. . Thereby, the scanner system 100 can emit scanning light from the rotary reciprocating drive actuator 1 to a predetermined scanning area.
<まとめ>
以上説明したように、本実施の形態に係る回転往復駆動アクチュエーター1は、ミラー部(可動対象物)が接続される回転軸(軸部)13と、回転軸13に固定されたマグネット32とを有する可動体10を有する。なお、マグネット32は、外周面においてS極32a及びN極32bが周方向に交互に配置されているリング型マグネットである。加えて、回転往復駆動アクチュエーター1は、コア組立体40を有する固定体20を有する。
<Summary>
As explained above, the rotary reciprocating drive actuator 1 according to the present embodiment includes the rotating shaft (shaft portion) 13 to which the mirror portion (movable object) is connected, and the magnet 32 fixed to the rotating shaft 13. A movable body 10 is provided. Note that the magnet 32 is a ring-shaped magnet in which S poles 32a and N poles 32b are alternately arranged in the circumferential direction on the outer peripheral surface. In addition, the rotary reciprocating drive actuator 1 has a fixed body 20 with a core assembly 40.
回転軸13はベース部21の一対の壁部211、212により回動自在に支持されている。コア組立体40は、一対の壁部211、212のうちの他方の壁部211に取り付けられ、一対の壁部211、212のうちの一方の壁部212には、回転軸13の回転角度を検知する角度センサー部70が配置される。角度センサー部70では、センサー(光センサー)76が実装され、センサーを前記一方の壁部側に向けて一端部131側から一方の壁部212にセンサー基板72が取り付けられている。
The rotating shaft 13 is rotatably supported by a pair of wall portions 211 and 212 of the base portion 21. The core assembly 40 is attached to the other wall 211 of the pair of walls 211 and 212, and one wall 212 of the pair of walls 211 and 212 has a rotation angle of the rotation shaft 13. An angle sensor section 70 for sensing is arranged. In the angle sensor section 70, a sensor (optical sensor) 76 is mounted, and a sensor board 72 is attached to one wall 212 from the one end 131 side with the sensor facing the one wall.
このように、角度センサー部品(エンコーダーディスク等)は、コア組立体40から離間した位置で軸受23近傍に配置されているので、駆動時においてコア組立体からの電磁ノイズや発熱の影響や機械的な影響の懸念がなく、回転軸13の軸ブレの影響なく、角度検出を好適に行うことができる。よって、可動対象物に接続される軸の回転を正確に検出でき、可動対象物をより好適に高振幅で駆動できる。
In this way, since the angle sensor parts (encoder disk, etc.) are placed near the bearing 23 at a position apart from the core assembly 40, they are free from the effects of electromagnetic noise and heat generation from the core assembly and mechanical damage during driving. Therefore, angle detection can be suitably performed without any concern about the influence of vibration, and without the influence of shaft wobbling of the rotating shaft 13. Therefore, the rotation of the shaft connected to the movable object can be detected accurately, and the movable object can be driven more suitably with high amplitude.
センサー基板72は、センサー配置部701、230よりも外側で、センサー部品の検出部(エンコーダーディスク)を覆う。これにより、センサー基板72によりセンサー配置部701、230内へのコンタミを防止できる。このように、センサー配置部701、230内への異物の混入を防止して、正確な回転角度検出の行い好適に可動対象物を駆動させることができる。
The sensor substrate 72 covers the detection section (encoder disk) of the sensor component outside the sensor arrangement sections 701 and 230. Thereby, the sensor substrate 72 can prevent contamination into the sensor placement parts 701 and 230. In this way, it is possible to prevent foreign matter from entering the sensor arrangement parts 701 and 230, accurately detect the rotation angle, and drive the movable object in a suitable manner.
また、角度センサー部70は、回転軸13の一端部131に被検出部であるエンコーダーディスク74を配置し、回転軸13の軸方向でセンサー基板76に実施された光センサー76を対向することにより構成されている。この構成により、角度センサー部70が配設される構成の寸法が最小となるレイアウトになり、回転往復駆動アクチュエーター1自体の小型化を図ることができるとともに光センサー76を安定して保持できる。
Furthermore, the angle sensor section 70 is constructed by arranging an encoder disk 74, which is a detected section, at one end 131 of the rotation shaft 13, and facing the optical sensor 76 implemented on the sensor substrate 76 in the axial direction of the rotation shaft 13. It is configured. This configuration provides a layout in which the dimensions of the configuration in which the angle sensor section 70 is disposed is minimized, making it possible to downsize the rotary reciprocating drive actuator 1 itself and stably holding the optical sensor 76.
また、角度センサー部70をメンテナンスする際に、止着部材84を外すだけで、不具合時に高額部品であるセンサー部品を外部に露出させて、容易に回収或いは交換を行うことができる。
Further, when maintaining the angle sensor section 70, simply removing the fastening member 84 exposes the sensor component, which is an expensive component, to the outside in the event of a malfunction, making it possible to easily recover or replace it.
また、センサー部が光学センサーである場合、別途遮光部材を用いることなく、センサー配置部(センサーを収容する収容部でもよい)701、230への光の干渉を防止できる。
Further, when the sensor section is an optical sensor, it is possible to prevent light from interfering with the sensor arrangement section (which may be a housing section for accommodating the sensor) 701 and 230 without using a separate light shielding member.
駆動ユニット4を本体ユニット2に固定する際に、回転軸13を基準とした場合、その基準から寸法を規定できる位置で固定することが望ましい。また、軸を垂直に立てて回転往復駆動アクチュエーターを製品の筐体に固定する際に、軸と平行な方向から、位置決め・固定して、回転往復駆動アクチュエーターの組み立て、回転往復駆動アクチュエーターの筐体への取り付けを行うことができる。これにより、軸方法と異なる方向で組み立てたりする場合によりも、追い寸法が少なく高精度の位置決め・固定を行うことができる。
When fixing the drive unit 4 to the main body unit 2, if the rotating shaft 13 is used as a reference, it is desirable to fix the drive unit 4 at a position where the dimensions can be defined based on the reference. In addition, when fixing a rotary reciprocating drive actuator to the product's casing with the shaft vertically erected, it is also possible to position and fix the rotary reciprocating drive actuator from a direction parallel to the axis, assembling the rotary reciprocating drive actuator, and fixing the rotary reciprocating drive actuator's casing. It can be attached to. As a result, even when assembling in a direction different from the axial direction, highly accurate positioning and fixing can be performed with less additional dimension.
また、ブッシュ39と、回転軸13の外周との間には、マグネット32とコア組立体40とのエアギャップよりも狭い隙間(クリアランス)が設けられていてもよい。この場合、ブッシュ39と回転軸13との摺動が無くなり耐衝撃を確保できる。またブッシュ39と回転軸13とが摺動する構成であれば、確実に衝撃を受けて、センサー部へ衝撃を防止でき可動体の不要振動を減衰して、低騒音化を図ることができる。
Further, a gap (clearance) narrower than the air gap between the magnet 32 and the core assembly 40 may be provided between the bush 39 and the outer periphery of the rotating shaft 13. In this case, there is no sliding movement between the bush 39 and the rotating shaft 13, and impact resistance can be ensured. Further, if the bush 39 and the rotary shaft 13 are configured to slide, it is possible to reliably receive an impact, prevent the impact from being applied to the sensor section, dampen unnecessary vibrations of the movable body, and reduce noise.
また、可動対象物は、走査光を反射するミラー部12(特にミラー121)である。これにより、回転往復駆動アクチュエーター1を、光走査を行うスキャナーの用途に使用することができる。
Further, the movable object is the mirror section 12 (particularly the mirror 121) that reflects the scanning light. Thereby, the rotary reciprocating drive actuator 1 can be used for a scanner that performs optical scanning.
また、本実施の形態の回転往復駆動アクチュエーター1、1Aのリング状のマグネット32は、磁極切替部32c、32dを、図22に示すように、一方側の端面322に形成されたU字状の溝で構成しているが、U字状の溝で構成しなくてもよい。磁極切替部は、マグネット32において磁極が替わる位置を示すものであればどのように構成されてもよい。マグネット32の変形例を、図22~図26を参照して説明する。
Further, the ring-shaped magnet 32 of the rotary reciprocating drive actuator 1, 1A of this embodiment has the magnetic pole switching portions 32c, 32d formed in a U-shape formed on the end surface 322 on one side, as shown in FIG. Although it is configured with a groove, it does not need to be configured with a U-shaped groove. The magnetic pole switching section may be configured in any manner as long as it indicates the position where the magnetic pole changes in the magnet 32. Modifications of the magnet 32 will be described with reference to FIGS. 22 to 26.
図22~図26は、回転往復駆動アクチュエーター1、1Aにおけるマグネットの変形例1~4を示す。なお、図23~図25の各図A、図Bは、それぞれ変形例としてのマグネットの正面図、右側面図を示し、図26は、変形例4を有する回転往復駆動アクチュエーターのコア組立体を示す図であり、マグネット32を有する回転往復駆動アクチュエーターの図2のA-A線部分の端面図に対応する。
22 to 26 show modifications 1 to 4 of the magnets in the rotary reciprocating drive actuators 1 and 1A. 23 to 25 respectively show a front view and a right side view of a magnet as a modified example, and FIG. 26 shows a core assembly of a rotary reciprocating drive actuator having a modified example 4. 2, which corresponds to an end view of the rotary reciprocating drive actuator having the magnet 32 taken along line AA in FIG. 2.
図23~図25に示すマグネット320、320A、320Bは、夫々リング形状であり、夫々中央に回転軸13が挿通される開口部321を有する。
The magnets 320, 320A, and 320B shown in FIGS. 23 to 25 each have a ring shape, and each has an opening 321 in the center through which the rotating shaft 13 is inserted.
図23に示すマグネット320は、一方の端面322の直径部分上に、突状の磁極切替部32e、32fを一体に有する。磁極切替部32e、32fは、端面322上で開口部321を挟み、同一直線上に形成された突状体(突条)であり、その先端面は丸みを帯びてもよいし、平らな先端面であってもよい。
The magnet 320 shown in FIG. 23 integrally has protruding magnetic pole switching portions 32e and 32f on the diameter portion of one end surface 322. The magnetic pole switching parts 32e and 32f are protrusions (projections) formed on the same straight line on the end face 322 with the opening 321 in between, and their tip surfaces may be rounded or flat. It may be a surface.
磁極切替部32e、32fによりマグネット320は、その形状でマグネット320における磁極の切り替わり位置を判定させることができる。
The magnetic pole switching parts 32e and 32f allow the magnet 320 to determine the switching position of the magnetic pole in the magnet 320 based on its shape.
また、図24に示すマグネット320Aは、マグネット320と比較して、リング状の本体の端面322に、断面U字状に変えて断面V字状の磁極切替部32g、32hを有する。
Furthermore, compared to the magnet 320, the magnet 320A shown in FIG. 24 has magnetic pole switching portions 32g and 32h having a V-shaped cross section instead of a U-shaped cross section on the end surface 322 of the ring-shaped main body.
磁極切替部32g、32hによりマグネット320Aは、その形状でマグネット320Aにおける磁極の切り替わり位置を判定させることができる。
The magnetic pole switching parts 32g and 32h allow the magnet 320A to determine the switching position of the magnetic pole in the magnet 320A based on its shape.
ここで、マグネット32に加え、マグネット320、320Aの磁極方向の組立精度は、可動対象物であるミラー部12の角度基準や角度センサー76の角度基準に合わせバランス良く配置することが望ましい。各角度基準にずれが発生すると、回転軸13の回転角度により特性の変化が起こり、性能ばらつきの要因となるという問題がある。
Here, in addition to the magnet 32, the magnets 320 and 320A are desirably arranged with a well-balanced assembly accuracy in accordance with the angle reference of the mirror section 12 and the angle reference of the angle sensor 76, which are movable objects. If a deviation occurs in each angular reference, there is a problem in that the characteristics change depending on the rotation angle of the rotating shaft 13, which causes performance variations.
これに対し、本実施の形態では、マグネット32、320、320Aにおいて磁極切替部32c~32hはU字型、突状型、V字型等に形成されており、マグネット32、320、320Aは、着磁方向に凹凸する形状を有する。
On the other hand, in the present embodiment, the magnetic pole switching parts 32c to 32h of the magnets 32, 320, 320A are formed in a U-shape, a projecting shape, a V-shape, etc., and the magnets 32, 320, 320A are It has an uneven shape in the magnetization direction.
よって、U字型、突状型、V字型等に対応するピンを有する位置決め治具を用いて、これら磁極切替部32c、32d、32e、32f、32g、32hを基準として他部品等を組み付けたり回転往復駆動アクチュエーターを組み立てたりすることができる。
Therefore, using a positioning jig having pins corresponding to U-shape, protrusion-shape, V-shape, etc., other parts etc. are assembled using these magnetic pole switching parts 32c, 32d, 32e, 32f, 32g, 32h as a reference. or assemble a rotary reciprocating drive actuator.
すなわち、凹凸部(磁極切替部32c、32d、32e、32f、32g、32h)を基準として、回転往復駆動アクチュエーター1の組立時或いはメンテナンス時等において、回転軸13に固定される各部品の位置関係を調整できる。回転往復駆動アクチュエーター1では、ミラー部12の角度精度、角度センサー部70の角度基準及びマグネット32の磁極の基準を容易に揃えることが出来、高精度な組立を容易に実現することができる。
That is, the positional relationship of each component fixed to the rotating shaft 13 during assembly or maintenance of the rotary reciprocating drive actuator 1 is determined based on the uneven portions (magnetic pole switching portions 32c, 32d, 32e, 32f, 32g, 32h). can be adjusted. In the rotary reciprocating drive actuator 1, the angular accuracy of the mirror section 12, the angular reference of the angle sensor section 70, and the magnetic pole reference of the magnet 32 can be easily aligned, and highly accurate assembly can be easily realized.
また、マグネット32では、凹凸が着磁方向に設けられる構成にすれば、外周面で対向する磁極410a、410b、回転角度位置保持部(磁気ばね)48への影響は小さく、トルクへの影響が少なく、また、回転角度位置保持部48の磁気吸引力の特性がばらつくことがない。
In addition, if the magnet 32 is configured such that the unevenness is provided in the magnetization direction, the influence on the magnetic poles 410a and 410b facing each other on the outer peripheral surface and the rotational angle position holding part (magnetic spring) 48 will be small, and the influence on the torque will be reduced. Moreover, the characteristics of the magnetic attraction force of the rotation angle position holding section 48 do not vary.
例えば、図25に示すマグネット320Bは、外周面326の一部を切り欠いた形状のフラット面328を有する。フラット面328は、マグネット320Bにおいて異なる磁極の一方の外周面の一部として設けられる。
For example, a magnet 320B shown in FIG. 25 has a flat surface 328 with a portion of the outer peripheral surface 326 cut out. The flat surface 328 is provided as a part of the outer peripheral surface of one of the different magnetic poles in the magnet 320B.
マグネット320Bを有するコア組立体40Bが、回転往復駆動アクチュエーター1に設けられた場合、図26に示す回転角度位置保持部48に対向する磁極32aと反対側の磁極32bにフラット面328を有するように配置される。このフラット面328は、補極部414の湾曲面と対向する。具体的には、マグネット320Bが基準位置にある場合、フラット面328は、その周方向(水平方向)の長さの中心と、補極部414の周方向(水平方向)の中心とが、開口部321(或いは回転軸13)の中心を通り、フラット面328と直交する線上に位置するように配置される。
When the core assembly 40B having the magnet 320B is provided in the rotary reciprocating drive actuator 1, the magnetic pole 32a facing the rotation angle position holding part 48 and the magnetic pole 32b on the opposite side as shown in FIG. 26 have a flat surface 328. Placed. This flat surface 328 faces the curved surface of the commutating pole section 414. Specifically, when the magnet 320B is at the reference position, the center of the length of the flat surface 328 in the circumferential direction (horizontal direction) and the center of the circumferential direction (horizontal direction) of the commutative pole part 414 are aligned with the opening. It is arranged so as to be located on a line passing through the center of the portion 321 (or the rotating shaft 13) and perpendicular to the flat surface 328.
マグネット320Bにおいて、例えばフラット面328を回転角度位置保持部48やコア(磁極410a、410b)側に対向配置すると、マグネット320Bにおいて一部分しかないフラット部分であるので、発生する磁束の流れはアンバランスであり、磁気回路特性への影響や、性能が劣化することが考えられる。
In the magnet 320B, for example, if the flat surface 328 is arranged opposite to the rotational angle position holding part 48 or the core (magnetic poles 410a, 410b) side, the flow of magnetic flux generated will be unbalanced because there is only a flat part in the magnet 320B. This may affect the magnetic circuit characteristics and degrade performance.
これに対して本実施の形態では、マグネット320Bのフラット面328は、非通電状態時、例えば、基準位置にあるとき、回転角度位置保持部48と回転軸13を挟み反対側に配置されるように構成されている。これによりフラット面328は、回転角度位置保持部48に影響を避けて、つまり、トルク発生のアンバランスを避けて補極部414との間で磁気吸引力を発生させることができる。なお、フラット面328を用いてマグネット320Bを基準として他部品等を組み付けたり回転往復駆動アクチュエーターを組み立てたりすることもできる。
On the other hand, in the present embodiment, the flat surface 328 of the magnet 320B is arranged on the opposite side of the rotational angle position holding part 48 with the rotation shaft 13 in between when the magnet 320B is in a non-energized state, for example, at the reference position. It is composed of Thereby, the flat surface 328 can generate a magnetic attraction force with the commutating pole part 414 while avoiding any influence on the rotational angle position holding part 48, that is, avoiding unbalanced torque generation. Note that it is also possible to use the flat surface 328 to assemble other parts or the like or to assemble a rotary reciprocating drive actuator using the magnet 320B as a reference.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
As above, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified without departing from the gist thereof.
例えば、実施の形態では、可動対象物がミラー部12である場合について述べたが、可動対象物はこれに限らない。可動対象物は、例えば、カメラなどの撮像装置であってもよい。
For example, in the embodiment, the movable object is the mirror section 12, but the movable object is not limited to this. The movable object may be, for example, an imaging device such as a camera.
また例えば、実施の形態では、回転往復駆動アクチュエーター1を共振駆動する場合について説明したが、本発明は、非共振駆動する場合にも適用できる。
Further, for example, in the embodiment, a case where the rotary reciprocating drive actuator 1 is driven resonantly has been described, but the present invention can also be applied to a case where the rotary reciprocating drive actuator 1 is driven non-resonantly.
また、駆動ユニット4の構成は、実施の形態で説明したものに限定されない。例えば、コアは、コイルへの通電により励磁され極性を生じる磁極部を有し、回転軸を固定体に取り付けたときに、磁極部とマグネットの外周面とがエアギャップを介して対向するようになっていればよい。また、コイルは、通電したときに、コアの磁極部の一方から他方に向かって好適に磁束を生じさせる構成を有していればよい。
Further, the configuration of the drive unit 4 is not limited to that described in the embodiment. For example, the core has a magnetic pole part that is excited and polarized when the coil is energized, and when the rotating shaft is attached to a fixed body, the magnetic pole part and the outer peripheral surface of the magnet face each other through an air gap. It is fine as long as it is. Further, the coil may have a configuration that appropriately generates magnetic flux from one of the magnetic pole portions of the core toward the other when energized.
さらに、固定体20に設けられる回転角度位置保持部48を、第2コア42に取り付けた構成としたが、これに限らず、固定体20の他の構成要素に設ける構成としてもよい。また、例えば、回転角度位置保持部48は、第2コア42に取り付けた位置と同じ位置に配置されるように、カバー本体52の表面或いはトップカバー本体62の裏面から突出するように設けてもよい。また、これらの場合、回転角度位置保持部48は、駆動ユニット4内に収容されるようにしてもよい。
Further, although the rotation angle position holding section 48 provided on the fixed body 20 is attached to the second core 42, the present invention is not limited to this, and may be provided on other components of the fixed body 20. Further, for example, the rotation angle position holding section 48 may be provided so as to protrude from the surface of the cover body 52 or the back surface of the top cover body 62 so as to be disposed at the same position as the position where it is attached to the second core 42. good. Further, in these cases, the rotation angle position holding section 48 may be housed within the drive unit 4.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.