(57)【要約】【課題】従来の構成のアクチュエータ装置は、軸押さえバネのバネ力が弱いと回転軸が浮きあがってしまう。ここで、強いバネ力に設定すると、摺動部分の摩擦抵抗が大きくなり耐久性が劣る。そして、この装置を光スイッチに用いた場合は、摩耗による回転軸の傾き変化により、ミラー面の傾きが変化し、光の損失量における変化が大きくなり、信頼性の点でも問題があった。【解決手段】回転軸を含む回転体と、回転体の回転位置を規定する回転規定板と、回転体を駆動するための駆動手段とを備えるアクチュエータ装置において、回転規定板は、回転軸を回転可能に載置する回転軸保持部と対向する位置に設けた構成とした。【選択図】      図１
2004151669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を含む回転体と、前記回転体の回転位置を規定する回転規定板と、前記回転体を駆動するための駆動手段とを備えるアクチュエータ装置において、
前記回転規定板は、前記回転軸を回転可能に載置する回転軸保持部と対向する位置に設けられていることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項２】
前記回転体は、前記回転軸とローター磁石とを含み、そのローター磁石に着磁された磁極を結ぶ閉磁路を形成して、前記回転体を所定の回転位置に自己保持できるように配置された少なくとも一つのヨークを備えることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ装置。
【請求項３】
前記回転規定板は、前記回転体を第１の回転位置に規定する第１の回転位置規定部と、前記回転体を第２の回転位置に規定する第２の回転位置規定部とを有し、前記第１の回転位置規定部と前記第２の回転位置規定部とがそれぞれ規定する回転位置において前記回転体の一部と当接する位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ装置。
【請求項４】
前記駆動手段を動作させるための駆動回路部と、前記回転体の位置を検出するためのフォトインタラプタと、前記回転軸保持部と対向する方向から前記回転軸を押圧する押さえバネの内の少なくとも一つを、前記回転規定板に配設したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のアクチュエータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータ装置に関するものであり、特に光通信システム等に使用される、例えば一対の光ファイバを光軸を合わせて配し、その隙間にミラーまたは遮蔽板を出し入れするための、駆動型機械式光スイッチに適用可能なアクチュエータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、特に光ＬＡＮなどの光伝送システムにおける光スイッチ装置などに応用するために、高速に、且つ高精度な変位を得ることができるアクチュエータ装置が望まれている。そのアクチュエータ装置を光スイッチに応用するためには、１０数ｍｓ程度の可動速度、±１μｍ程度のミラー位置決め精度を有することが必要とされ、様々な方法が提案されている。それら方式の中で、機械式光スイッチは、ファイバーやミラー（または遮蔽板）を機械駆動することにより、直接光の伝播方向を変えることができるため、他の方式の光スイッチに比べてスイッチ内部における光損失やクロストークが小さい等の利点を有し、光スイッチに適用できる最も有望な技術として実用化が進んでいる。
【０００３】
その技術分野における従来の技術である、光スイッチ部とアクチュエータ部を有する機械式光スイッチ技術として、ミラー駆動型機械式２×２光スイッチが開示されている（例えば特許文献１参照）。また、２×２光スイッチとして使用でき、光スイッチ部が共通の構成であり、アクチュエータ部のみが異なる構成である他の従来の技術である一例として機械式光スイッチに適用可能なアクチュエータ装置がある。この従来の技術に関して図１１を用いて説明する。
【０００４】
まず始めに、光スイッチを構成する光ファイバ部について説明する。この光ファイバ部３はレンズの光軸対称に一対の光ファイバ１０１，１０３を配置した第１のコリメータレンズ組立１０５と該コリメータレンズの光軸対称に一対の光ファイバ１０７、１０９を配置した第２のコリメータレンズ組立１１１を配置し、その第１及び第２のコリメータレンズ組立１０５、１１１を対向させて光軸を一致させる。その際に第１及び第２のコリメータレンズ組立１０５、１１１は光ファイバ１０１と光ファイバ１０９、光ファイバ１０３と光ファイバ１０７とが互いに交差して光学接続するように配置して支持されている。
【０００５】
次に従来の技術におけるアクチュエータ装置について説明する。アクチュエータ部５は、任意のサイズの筐体１内に配置されており、回転軸１５は筐体１の底面である回転軸保持部台４１に設けられた回転軸保持部４３と軸押さえバネ１３とで挟持されることによって、回転自在に支持されている。そして、回転軸１５のスラスト方向は軸の一端をブロック４７に付き当て、他端をスラストバネ４９により一定圧を加えることで支持されており、その回転軸１５の中央部には永久磁石よりなるローター磁石１７及び取付部４５が挿入固定され回転体７を構成している。
【０００６】
このアクチュエータ部５は、電磁軟鉄等の磁性材料である第１のヨーク２３を備え、第１のヨーク２３は複数の部品を組み合わせて磁気的な結合がされており、ローター磁石１７が第１のヨーク２３に引きつけられる力の磁気吸引力である保持力により回転体７を後段で説明する第１の回転位置に自己保持することができる。
【０００７】
また、第１のヨーク２３には第１の励磁用コイル２５が巻回されており、第１の磁気回路部９を構成する。この第１の磁気回路部９は、回転体７を第１の回転位置から後段で説明する第２の回転位置へ移行させるだけの回転力を生じさせることにより、この回転体７を第１の回転位置における第１の自己保持状態から第２の回転位置の第２の自己保持状態まで移動させることができる。
【０００８】
さらに、アクチュエータ部５における第２の磁気回路１１は、第１の磁気回路部９と同様に、第２のヨーク２７に第２の励磁コイル２９を備え、ローター磁石１７が第２のヨーク２７に引きつけられる力の磁気吸引力である保持力により回転体７を第２の回転位置に自己保持したり、回転体７を第２の回転位置における第２の自己保持状態から第１の回転位置における第１の自己保持状態へ戻すことができる形態となっている。
【０００９】
なお、第１の磁気回路部９及び第２の磁気回路部１１は筐体１にねじ等（図示せず）で固定されている。そして第１の励磁用コイル２５の端子及び第２の励磁用コイル２９の端子は端子ピン（図示せず）またはＦＰＣ（図示せず）に接続され、筐体１外部に取り出されて外部との電気的な接続を行い、アクチュエータ装置を制御する。
【００１０】
次に、従来の技術の回転体７を図１２を用いて説明する。図１２は、従来のアクチュエータ装置の回転体の構成を説明するための斜視図である。
回転体７は、回転軸１５にローター磁石（図示せず）及び取り付け部４５が接着あるいは圧入等で固定されている。そして、回転体７は、回転軸保持部台４１上に設けられた２つの回転軸保持部４３と軸押さえバネ（図示せず）とで挟持されることによって回転自在に支持されている。また、回転軸保持部台４１上に回転軸中心から距離をおいた位置に第１の回転位置規定部５７、第２の回転位置規定部５９が設けられている。
【００１１】
次に、従来の技術のアクチュエータ部５の回転規制構造について説明する。図１３（ａ）は、従来のアクチュエータ装置を光スイッチとして用いたとき第１の回転位置における第１の自己保持状態を説明するためのローター磁石近傍のアクチュエータ部断面図であり、回転軸保持部４３と軸押さえバネ１３を重ね合わせて図示したものである。なお、ローター磁石１７は図に示す方向に２極に着磁されているとする。
【００１２】
図１３（ａ）に示すように、第１のヨーク一端３１はローター磁石１７のＮ極近傍に位置し、第１のヨーク他端３３はローター磁石１７のＳ極近傍に位置している。回転軸１５は回転軸保持部台４１に設けられた回転軸保持部４３と軸押さえバネ１３とで挟持されることによって回転自在に支持されており、そして、回転中心から距離をおいて形成されている第１の回転位置規定部５７と接触できるよう取付部４５の第１の角度規定部５３が設けられている。
【００１３】
図１３（ｂ）は、第１の回転位置における磁気回路展開模式図である。
本構成における磁束の流れに関して図１３（ｂ）を用いて説明すると、ローター磁石１７のＮ極から生じた磁束は、空隙を通り最も近くにある磁性材の第１のヨーク一端３１へと流れ、第１のヨーク２３を通り第１のヨーク他端３３へ向かって流れ、第１のヨーク他端３３から空隙を通りローター磁石１７のＳ極へと流れる。これにより、図中の矢印の方向に磁束が流れる閉磁路が形成され、ローター磁石１７と第１のヨーク２３との間に磁気吸引力が生じ、第１の自己保持状態とすることができる。これにより、電流を流すことなく光ファイバーを通過する光経路３５の光を反射ミラー面２１によって反射される状態を保持することができる。
【００１４】
次に、第２の回転位置における第２の自己保持状態について説明する。図１４（ａ）は、従来技術のアクチュエータ装置を光スイッチとして用いたとき第２の回転位置における第２の自己保持状態を説明するためのローター磁石近傍のアクチュエータ部断面図であり、回転軸保持部４３と軸押さえバネ１３を重ね合わせて図示したものである。なお、ローター磁石１７は図に示す方向に２極に着磁されているとする。
【００１５】
第２のヨーク一端３７は、ローター磁石１７のＮ極近傍に位置し、第２のヨーク他端３９は、ローター磁石１７のＳ極近傍に位置している。そして、回転軸１５中心から距離を置いて形成されている第２の回転位置規定部５９と接触できるように、取付部４５の第２の角度規定部５５が設けられている。
【００１６】
図１４（ｂ）は、第２の回転位置における磁気回路展開模式図である。
本構成における磁束の流れに関して図１４（ｂ）を用いて説明すると、ローター磁石１７のＮ極から生じた磁束は、空隙を通り最も近くにある磁性材の第２のヨーク一端３７へと流れ、第２のヨーク２７を通り第２のヨーク他端３９へ向かって流れ、第２のヨーク他端３９から空隙を通りローター磁石１７のＳ極へと流れる。これにより、図中の矢印の方向に磁束が流れる閉磁路が形成され、ローター磁石１７と第２のヨーク２７との間に磁気吸引力が生じ、第２の自己保持状態とすることができる。これにより、電流を流すことなく光ファイバーを通過する光経路３５の光を透過の状態に保持することができる。
【００１７】
【特許文献１】
特開２００１−７５０２６号公報（第９−１０頁、第６図）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この構造においても以下に記す課題を有する。それは、回転体７が第１の回転位置から第２の回転位置へと移動し、第１の回転位置規定部５７と第１の角度規定部５３、あるいは第２の回転位置規定部５９と第２の角度規定部５５とが衝突した際、回転体７に作用する力が回転軸１５を浮き上がらせる方向に作用してしまう。ここで、回転体７に作用する力について図１５を用いて更に詳細に説明する。
【００１９】
図１５（ａ）は、第１の回転位置から第２の回転位置に移動した際に回転体７に作用する力について説明する図である。
この図面に示す様に、ローター磁石１７がＮ、Ｓに着磁されているとすると、第１の励磁用コイル２５に電流を流し磁束φが発生し、第１のヨーク一端３１をＮ極に励磁することで、ローター磁石１７のＮ極との間に反発力ＦＮが生じさせるとともに、第１のヨーク他端３３をＳ極に励磁することで、ローター磁石１７のＳ極との間に反発力ＦＳを生じさせることができる。このような作用を受けて、回転体７を時計回りに回転させ、第２の回転位置に移動させることができる。
【００２０】
そして、回転体７を第１の回転位置から第２の回転位置へと確実に移動させるために、第１の励磁用コイル２５には、十分な時間通電状態を継続させることが必要となる。こうした場合、回転規制は、第２の角度規定部５５と第２の回転位置規定部５９とが接触する事で行われ、このことによって回転体７には、接触部Ａを支点としたモーメントが働くことになる。
【００２１】
このとき作用するモーメントに関しては、図１５（ｂ）の作用図を用いて説明する。
接触部Ａから反発力ＦＳまでの距離をＲＳ、反発力ＦＮまでの距離をＲＮとすると、回転体７重心に作用するトルクは、
Ｔ＝ＦＳ×ＲＳ−ＦＮ×ＲＮ
となり、回転軸１５へ作用する力Ｆの方向はＦＳと同じ方向であり、軸押さえバネ１３を押し上げる方向となる。
【００２２】
次に、第２の回転位置から第１の回転位置へ移動した際に回転体に作用する力について図１６を用いて説明する。図１６（ａ）は、第２の回転位置から第１の回転位置に移動後の形態を示す図であり、図１６（ｂ）は、このとき作用するモーメントを示す作用図である。
ここでは詳細な説明は省略するが、図１５（ａ）、（ｂ）を用いて説明したのと同様に、第１の回転位置から第２の回転位置へと移動した場合と、第２の回転位置から第１の回転位置へと移動した場合のいずれの場合も軸押さえバネ１３を押し上げる力が作用する。そのため、軸押さえバネ１３のバネ力が弱いと回転軸１５が浮きあがり、回転軸保持部４３から外れてしまう場合がある。
【００２３】
この様な現象を回避するためには、回転軸１５が確実に浮き上がらないだけの強い軸押さえバネ１３のバネ力に設定する必要がある。しかしながら、軸押さえバネ１３のバネ力を強くすると、回転体保持部４３と回転軸１５との摺動部分の摩擦抵抗が大きくなり、これを動作させるためには高い電圧を印加し、多くの電流値が必要となってしまう。そのため、低電圧駆動や低消費電流値化が難しくなる。
また、回転体保持部４３と回転軸１５との摩擦抵抗が大きくなることから、当然摺動部の摩耗量も多くなり、耐久性が劣ることとなる。
【００２４】
そして、従来のアクチュエータ装置を光スイッチに用いた場合は、摩耗による回転軸１５の傾きが変化し、その位置変化によりミラー面の傾きが変化してしまう。これにより、光の損失量の初期からの変化が大きくなり、装置の信頼性の点でも問題となり得る。
【００２５】
本発明の目的は、上記課題を解決し、低電圧駆動及び低消費電流値で駆動する事が可能で、耐久性に優れ、長期駆動においても安定した再現性を得ることができるアクチュエータ装置を提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、基本的には、下記に記載されたような技術構成を採用するものである。
【００２７】
上記課題を解決するため、本発明のアクチュエータ装置は、回転体と、回転体の回転位置を規定する回転規定板と、回転体を駆動するための駆動手段とを備えるアクチュエータ装置において、回転規定板が、回転軸を回転可能に載置する回転軸保持部と対向する位置に設けられていることを特徴としている。
【００２８】
また、本発明のアクチュエータ装置における回転体は、回転軸とローター磁石とを含み、そのローター磁石に着磁された磁極を結ぶ閉磁路を形成して、回転体を所定の回転位置に自己保持できるように配置された少なくとも一つのヨークを備えることを特徴としている。
【００２９】
さらに、本発明のアクチュエータ装置における回転規定板は、回転体を第１の回転位置に規定する第１の回転位置規定部と、回転体を第２の回転位置に規定する第２の回転位置規定部とを有し、第１の回転位置規定部と第２の回転位置規定部とがそれぞれ規定する回転位置において回転体の一部と当接する位置に設けられていることを特徴としている。
【００３０】
またさらに、本発明のアクチュエータ装置は、駆動手段を動作させるための駆動回路部と、回転体の位置を検出するためのフォトインタラプタと、回転軸保持部と対向する方向から回転軸を押圧する押さえバネの内、少なくとも一つを回転規定板に配設したことを特徴としている。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を実施をするための最良な形態におけるアクチュエータ装置の構成を説明する。図１は、本発明のアクチュエータ装置を機械式光スイッチに適用した場合の装置平面図である。なお、本図面における従来技術と同一の部材については同じ符号をつけて説明する。
【００３２】
（実施例１）
本発明の機械式光スイッチに適用可能なアクチュエータ装置は、任意のサイズの筐体１内に、光ファイバー部３を配置する形態を採用している。この光ファイバー部３は従来の技術で説明した構成と同一の構成を採用しているので、ここでの説明は省略する。
【００３３】
そして、アクチュエータ部５の主要部に関しても従来の技術で説明した構成を採用しており、回転軸１５は、筐体１の底面である回転軸保持部台４１に設けられた回転軸保持部４３と軸押さえバネ１３で挟持されることによって回転自在に支持されている。また、回転体７は、回転軸１５とローター磁石１７と取付部４５により構成されている。さらに、回転軸１５は、軸の両端で、ブロック４７とスラストバネ４９により支持され、２つの回転軸保持部４３上に載置され、上方から軸押さえバネ１３により押圧するように構成している。そして、本発明の特徴となる回転規定板５１が、回転軸１５に対して回転軸保持部４３と対向する位置に設けられている。
【００３４】
また、本発明のアクチュエータ装置は、回転体７を回転させて様々な機能のスイッチングをすることができる。具体的には、回転体７自体又は回転体７とともに回転する従動体に遮蔽板１９を配することで、その回転体７を回転させてスイッチとして機能させることができる。なお、本発明のアクチュエータ装置は、遮蔽板１９の他に、ここでは図示しない反射ミラー、センサー等を配することも可能である。また、このセンサーは、回転体７又は従動体に設ける他、この回転体７や従動体とは別に設けることもできる。
【００３５】
以上の説明では、本発明のアクチュエータ装置を光スイッチに適用した構成を一例として示したが、本発明のアクチュエータ装置は、この光スイッチの分野に限定されないで、スイッチング機能の再現性、装置の耐久性、小型化、低消費電力等が要求されるスイッチング機構全てに適用できる技術である。
【００３６】
次に、本発明の特徴であるアクチュエータ部５の回転規制構造について説明する。図２（ａ）は、本発明のアクチュエータ装置を光スイッチとして用いたとき第１の回転位置におけるローター磁石１７近傍のアクチュエータ部断面図であり、回転軸保持部と軸押さえバネ１３を重ね合わせて図示したものである。図２（ｂ）は、第１の回転位置における第１の自己保持状態での磁束の流れを示す磁気回路展開模式図である。なお、ローター磁石１７は、図に示す方向に２極に着磁されているとする。
【００３７】
本実施例における第１のヨーク一端３１は、図２（ａ）に示す様に、ローター磁石１７のＮ極近傍に位置し、第１のヨーク他端３３は、ローター磁石１７のＳ極近傍に位置している。回転軸１５は、回転軸保持部４３と軸押さえバネ１３とで挟み込まれることで回転自在に支持されて保持されている。そして、取付部４５の第１の角度規定部５３は、回転規定板５１の第１の回転位置規定部５７と接触することで、第１の回転位置を得ている。
また、第１の回転位置における磁束の流れは、図２（ｂ）で示す通りであり、これは、従来の構成で説明したのと同じであるので、ここでの説明は省略する。
【００３８】
次に、図３を用いて第２の回転位置における回転規制構造について説明する。図３（ａ）は、第２の回転位置を説明するためのローター磁石１７近傍のアクチュエータ部断面図であり、図３（ｂ）は、第２の回転位置における第２の自己保持状態での磁束の流れを示す磁気回路展開模式図である。
【００３９】
本実施例における取付部４５の第２の角度規定部５５は、回転規定板５１の第２の回転位置規定部５９と接触することで、第２の回転位置を得ている。
また、第２の回転位置における磁束の流れは、図３（ｂ）に示す通りであり、これは、従来の技術で説明したのと同じであるので、ここでの説明は省略する。
【００４０】
ここで、本発明のアクチュエータ装置において、第１の回転位置から第２の回転位置へ移動した際に回転体に作用する力について図４を用いて説明する。
図４（ａ）に示す様に、先に説明した第１の回転位置において、第１のヨーク２３に巻回されている第１の励磁用コイル２５に電流を流して磁束φを発生させ、第１のヨーク一端３１をＮ極に励磁する事でローター磁石１７のＮ極との間に反発力ＦＮが生じさせる。それと同時に、第１のヨーク他端３３がＳ極に励磁するので、ローター磁石１７のＳ極との間に反発力ＦＳを生じさせることができる。これにより、反発力ＦＳ及びＦＮによって回転体７を時計回りに回転させることができる。
【００４１】
この状態で、回転規制は、第２の角度規定部５５と回転規定板５１の第２の回転位置規定部５９とが接触する事で行われ、このことによって回転体７には、図４（ｂ）に示す接触部Ａを支点としたモーメントが働くことになる。
【００４２】
このときに作用するモーメントに関して図４（ｂ）の作用図を用いて説明すると、接触部Ａから反発力ＦＳまでの距離をＲＳ、反発力ＦＮまでの距離をＲＮとすると、回転体重心に作用するトルクは、
Ｔ＝ＦＮ×ＲＮ−ＦＳ×ＲＳ
となり、回転軸１５に作用する力Ｆの方向は図示した方向となるため、回転軸１５は、回転軸保持部４３方向へ押しつけられ安定した位置を維持し、回転軸保持部４３から浮き上がることはない。
【００４３】
また、第２の回転位置から第１の回転位置に移動した場合においても同様であり、第１の回転位置に移動した後に作用する力を図５（ａ）を用いて説明すると、第２のヨーク一端３７をＮ極に励磁する事でローター磁石１７のＮ極との間に反発力ＦＮを生させ、第２のヨーク他端３９をＳ極に励磁することでローター磁石１７のＳ極との間に反発力ＦＳを生じさせることができる。これにより、回転体７を反時計回りに回転させ、第１の回転位置をとることができる。
【００４４】
この状態で、回転規制は、第１の角度規定部５３と回転規定板５１の第１の回転位置規定部５７とが接触する事で行われ、このことによって回転体７には、接触部Ｂを支点としたモーメントが働くことになる。
【００４５】
このときに作用するモーメントに関して図５（ｂ）の作用図を用いて説明すると、接触部Ｂから反発力ＦＳまでの距離をＲＳ、反発力ＦＮまでの距離をＲＮとすると、回転体７重心に作用するトルクは、
Ｔ＝ＦＳ×ＲＳ−ＦＮ×ＲＮ
となり、回転軸１５に作用する力の方向は図に示すＦの方向となるため、回転軸保持部４３方向へ押しつける力が作用することになる。
【００４６】
次に、本発明のアクチュエータ装置を構成する回転体７の駆動方法について、図６を用いて説明する。
図６（ａ）に示す駆動波形は、本発明のアクチュエータ装置に適用できる第１、第３の駆動方法を説明するための図面であり、図６（ｂ）に示す駆動波形は、第２，第４の駆動方法を説明するための図面である。これら図面における縦軸は電圧軸を示しており、横軸は時間軸を示している。
【００４７】
まず、本発明のアクチュエータ装置を駆動する際の基本となる第１の駆動方法について説明する。
図６（ａ）に示す様に、第１の駆動方法は、回転体７が駆動するのに十分なパルス幅を有する駆動波形２２２を、回転体７の磁石に対し磁気吸引力を働かせる一方の磁気回路部における励磁用コイルに電流を流すことで、回転体７の駆動を行う。この第１の駆動方法は、回転体７を回転させる方向によって電流を流す励磁用コイルを一方と他方に切換え、駆動にはどちらか一つの励磁用コイルのみに電流を流し駆動させる方法である。この第１の駆動方法が、回転体７を駆動する際の基本となる駆動方法となる。
【００４８】
次に、第１の駆動方法とは異なる他の駆動方法について説明する。
図６（ｂ）に示す第２の駆動方法として、第１の駆動方法で使用しているパルス幅より長いパルス幅を有する駆動波形２２３を用いて、一方の励磁用コイルに電流を流す方法も有効である。この様にパルス幅を長くすると、励磁用コイルに長時間電流が流れ、回転体７の磁石に対し、長時間磁気吸引力が働くようになる。これにより、確実に回転体７を駆動させることができる。
【００４９】
また、図６（ａ）に示す第３の駆動方法において、駆動時に使用している一方の励磁用コイルだけでなく、他方の励磁用コイルにも電流を流し、２つの励磁用コイルを同時励磁させて回転体７を駆動させる方法も有効である。ここで示す同時励磁駆動とは、２つ備えた両方の励磁用コイルに、回転体７の磁石に対し磁気吸引力が働くように電流を流す駆動である。この時のパルス幅は、第１の駆動方法のパルスを有する駆動波形２２２とする。この第３の駆動方法を採用することで、回転体７の磁石は、磁気吸引力と磁気反発力を同時に受けることになるので、第１の駆動方法、第２の駆動方法よりも更に容易に回転体７を駆動させることができる。
【００５０】
さらに、図６（ｂ）に示す第４の駆動方法として、第３の駆動方法において、両方の励磁用コイル２５，２９に長いパルス幅を有する駆動波形２２３を適用する方法も有効である。
【００５１】
ここで、具体的な回転体７の駆動方法について更に詳細に説明する。
通常時の回転体７の駆動には、低消費電力化が図れ、問題無く駆動する第１の駆動方法を適用することが望ましい。しかし、アクチュエータ装置の外部環境等に起因する原因、つまり急激な温度変化等により第１の駆動方法による回転体７の駆動が行えない可能性も考えられる。
【００５２】
そこで、第１の駆動方法において駆動できなかった場合、その直後に自動的に第２の駆動方法、又は第３の駆動方法、又は第４の駆動方法のいずれか、さらにはこれら駆動方法を組み合わせた駆動に切換えて回転体７を駆動する駆動方法が有効となる場合がある。以下に駆動方法を自動的に切換える機能について説明する。
【００５３】
つまり、回転体７の磁石に及ぼす力は、第１よりも第２の駆動方法、第２よりも第３の駆動方法、第３よりも第４の駆動方法の順に大きくなり、これら駆動方法を用途に応じて選択すれば、どの様な環境下においても回転体７を駆動することはできる。しかし、むやみに大きな負荷を必要とする駆動方法を採用することは、不要の電流を多く流すこととなり、結果として消費電力が大きくなってしまう。そこで、駆動方法を自動的に切換える機能を採用すれば、極力この問題を少なくすることができ、回転体７の駆動をより確実なものにできる。この様に、複数の駆動方法を切り換えて行う駆動方法は、回転体７の動作を保証する上で有効な手段であると言える。
【００５４】
また、回転体７が駆動しなかった場合においては、各駆動方法を順次実行させ、回転体７の駆動を試みることが望ましい。しかし、先に述べたように各駆動方法は、電流を流す時間、ひいては２つの励磁用コイルに通電すると消費電力が高くなるため、その様な場合は、アクチュエータ装置の用途、仕様に応じて駆動方法や、駆動方法の組み合わせ、または組み合わせの数を考慮する必要がある。
【００５５】
以上を考慮した上で、本発明のアクチュエータ装置を、低消費電力で、且つ短時間で確実に駆動させるためには、通常時においては第１の駆動方法により駆動させ、第１の駆動方法において駆動できなかった場合には、次の駆動方法として、第３の駆動方法、又は第４の駆動方法を用いる方法が望ましいことがわかる。
【００５６】
次に摺動部の固着を防止するための駆動方法について説明する。
この固着を防止するための駆動方法とは、周期的な微弱パルスによる摺動部の微小駆動させるための方法である。また、ここで示す摺動部とは、回転軸１５と回転軸保持部４３の接触している部分を指し、摺動部の固着とは、摺動部において長時間の無駆動状態により発生する回転体７が、第１の回転位置から第２の回転位置、または第２の回転位置から第１の回転位置への移動を妨げる現象を指す。
【００５７】
先に説明したように、回転体７を駆動する信号が、アクチュエータ装置に長時間入力されないと、摺動部が固着してしまう場合がある。この様な場合は、図７（ａ）のような瞬間的な微弱短パルス信号波形２１４を、いずれかまたは両方の励磁用コイルに印加する。この関係図７（ａ）における縦軸は電圧軸２１１を示し、横軸は時間軸２１２を示している。なお、ここで印加するパルス幅は、回転体７の回転保持位置が微小角だけ変化するようなパルス幅とすれば十分である。
【００５８】
また、図７（ｂ）は、縦軸に回転軸の回転角度軸（θ）２１３を示し、横軸に時間軸２１２を示した固着防止機能を説明するための関係図である。なお、図中の回転保持位置Ａ２１６は、回転体７が長時間保持している位置の回転軸１５の角度であり、回転保持位置Ｂ２１７は回転保持位置Ａ２１６の反対側の位置の回転軸１５の角度を表す。
【００５９】
この図によれば、回転保持位置Ａ２１６が、図７（ａ）に示した微弱パルス波形２１４を印加することで、回転保持位置Ａ２１６から回転保持位置Ｂ２１７に移動せず、微小角だけ回転体７が動いていることが判る。
この様に、ある一定の周期で駆動回路部に対し、図７（ａ）に示す微弱短パルス波形２１４のような瞬間的な微弱の短パルス波形を印加することで、摺動部の固着を未然に防ぐことができるのである。
【００６０】
（実施例２）
本発明のアクチュエータ装置を光スイッチとして、また他の用途において動作させるためには、制御回路を付加してそのスイッチ動作を行う必要がある。通常は、駆動回路部と制御回路部を有する制御装置をアクチュエータ装置の外部に配する構成が一般的であるが、本実施例においては、回転規定板５１を装置内に設けたので、その駆動回路をその回転規定板５１上に配することができる。その構成例について図８を用いて以下に詳細に説明する。
【００６１】
図８は、本発明のアクチュエータ装置を構成する回路規定板５１に駆動回路部２０３を配した構成例を説明するための斜視図である。
アクチュエータ装置を駆動するためには、装置を動作させるトリガ信号を出力する制御回路部２０２と、制御回路部２０２からのトリガ信号を受けて、アクチュエータ装置内の第１、第２の励磁用コイル（図示せず）へ電流を出力し、回転体７を駆動させるための駆動回路部２０３が必要となる。また、本装置は、駆動回路部２０３に接続され、装置外部の配線と接続するための端子ピン２０６を有し、その端子ピン２０６を介して信号線２１０により、制御回路部２０２に接続される形態としている。
【００６２】
本発明のアクチュエータ装置を上記構成とすることで、このアクチュエータ装置をさらに小型にし、部品点数を削減して、利便性を向上させることができる。
【００６３】
この様に、駆動回路部２０３を回転規定板５１に設置し、アクチュエータ装置内部にこの駆動回路部２０３を内蔵することで、ここでは図示しない第１，第２の励磁用コイル２０５，２０９と駆動回路部２０３の接続は、アクチュエータ装置内部で直接行うことが出来るようになる。このため、外部に制御装置を有するアクチュエータ装置では必須の構成であった、筐体１の外部に励磁用の端子ピンを配設する必要が無くなり、部品点数を削減することができる。また、このことにより組立て作業性も向上する。さらには、励磁用の端子ピンの設置していた領域が不要となるため、アクチュエータ装置の小型化を図ることができる。
【００６４】
また、本構成によれば、装置外部ではアクチュエータ装置に対し、制御回路部２０２によりトリガ信号の電圧制御のみの制御を行うだけとなるので、このアクチュエータ装置の制御を低消費電力にて行うことが可能となる。また、アクチュエータ装置を多数並べて制御する場合においても、低消費電力でのアクチュエータ装置の駆動は有効であると言える。
【００６５】
（実施例３）
次に、実施例１で説明した回転規定板５１の他の利用方法として、回転体７の位置を検出する位置検出素子を回転規定板５１に設置した構成について説明する。その本実施例におけるアクチュエータ装置に位置検出素子を配した構成例について図９を用いて詳細に説明する。
【００６６】
本実施例において位置検出素子にフォトインタラプタ２０７を用いた例を示す。フォトインタラプタとは発光素子と受光素子の２つの素子を対向する位置に備えてパッケージされたものであり、この２素子間の遮光物体の有無を２値で出力するものである。
このフォトインタラプタの設置位置は、図９に示す様に回転規定板５１上に配し、回転体７の動き（実施例１で説明した第１の回転位置、第２の回転位置）を、フォトインタラプタ２０７を構成する２素子間への回転体７の挿脱によって知ることができる。なお、フォトインタラプタ２０７から出力される２値の信号は、直接、駆動回路部２０３に接続される。また、この図で示す、符号２０４は回転体７の位置の信号を検出するための端子ピンであり、符号２０９は電力供給用の端子である。さらには位置検出素子として例えばフォトリフレクタや磁気センサー等を利用しても本実施例と同じ効果は得ることができる。
【００６７】
この様に、本実施例におけるアクチュエータ装置は、駆動回路部２０３が設置されている回転規定板５１の裏側にフォトインタラプタ２０７を設置したので、フォトインタラプタ２０７と駆動回路部２０３との直接接続が可能となる。また何らかの原因によりフォトインタラプタ２０７が故障した場合においても、回転規定板５１に設置してある方が、取り外しや交換を迅速に行うことができるという利点を有する。
【００６８】
上記構成においては、駆動回路部２０３とともにフォトインタラプタ２０７を配した構成を示したが、このフォトインタラプタ２０７のみをアクチュエータ装置内部に配し、駆動回路部２０３をアクチュエータ装置外部に配した構成としてももちろん構わない。
【００６９】
（実施例４）
本実施例におけるアクチュエータ装置は、先に説明した実施例３の構成（回転規定板５１に駆動回路部２０２とフォトインタラプタ２０７を配した構成）に加え、さらに部品点数の削減するとともに、組立ての作業効率の向上を考慮して、回転軸保持部４３に形成されたＶ字溝に配した回転軸１５を上方から押圧する軸押さえバネを一体化して回転規定板５１に設置した方法について説明する。まず本発明のアクチュエータ装置における軸受け部の部品構成について図１を用いて以下に詳細に説明する。
【００７０】
図１に示す様に、実施例１〜３におけるアクチュエータ装置は、軸押さえバネ１３を各回転軸保持部４３ごとに一部品ずつ用意し、各回転保持部４３に回転軸１５を真上から押圧するように回転軸保持部４３に近い所でネジ（図示せず）を用いて筐体１に固定する構成となっている。
【００７１】
また、軸押さえバネ１３は、各回転軸保持部４３ごとにネジを用いて設置するため、軸押さえバネ１３が非常に小さい場合においては、ネジ留めの際の軸押さえバネ１３の固定が困難となる。
【００７２】
この様な場合は、これら２つの軸押さえバネ１３を、１つの部材として一体化し、さらに一体化した軸押さえバネを実施例１〜３で説明した回転規定板５１に設置する構成を採用することが望ましい。
【００７３】
ここで、１つの部材として一体化した軸押さえバネと、一体化した軸押さえバネを回転規定板５１へ設置する構成例について、図１０を用いて説明する。
一体化した軸押さえバネ２０８は、回転規定板５１に固定する固定部２０８ａと、固定部を挟んで対称な位置に設けられたバネ部２０８ｂで構成される。この軸押さえバネ２０８におけるバネ部２０８ｂは、回転規定板５１に設置した時に、回転軸保持部４３に対し真上から回転軸１５を押圧できる位置に形成する必要がある。なお、回転規定板５１への固定は、固定部２０８ａ部でネジ（図示せず）等を用いて固定する。
【００７４】
この様に、軸押さえバネを一体化し、その軸押さえバネ２０８を回転規定板５１に設置することで、部品点数が削減できるとともに、回転規定板５１上で軸押さえバネ２０８における固定部２０８ａ部での固定が可能となるため、軸押さえバネのサイズが小さい場合においても、回転規定板５１上で、容易にネジ留めが可能となり、組立て作業性も向上する。
また、部品点数の削減と、組立て作業性も向上を挙げる方法として、一体化した軸押さえバネ２０８をインサート成型により回転規定板５１と一体としても構わない。
【００７５】
さらに、この軸押さえバネ２０８とフォトインタラプタ２０７を回転規定板５１に配し、駆動回路部２０３をアクチュエータ装置外部に配した構成として構わないし、このフォトインタラプタ２０７を図８で説明した筐体１に配し、軸押さえバネ２０８のみを配した構成としてももちろん構わない。
【００７６】
【発明の効果】
本発明のアクチュエータ装置は、回転軸を含む回転体と、回転体の回転位置を規定する回転規定板と、回転体を駆動するための駆動手段とを備えるアクチュエータ装置において、回転規定板が回転軸を回転可能に載置する回転軸保持部と対向する位置に設けた構成となっている。この構成によれば、回転時に作用する力の方向を回転軸保持部方向に作用させることができるため、動作中の軸振動や回転軸保持部からの軸の浮き上がりや、回転軸のずれが生じない構造とすることができ、安定動作を達成することができる。
【００７７】
従って、本発明の構成によれば、軸押さえバネのバネ力を従来の構成に比べ弱くすることが可能となり、そのため回転軸の摺動部分の摩擦力を小さくでき、回転を妨げる負荷抵抗を少なくできる。また、本構成によれば、低電圧駆動や低消費電流値や早い応答速度を達成することができ、摺動部の摩耗量を小さくできることにより、特性の安定性、連続動作、間欠動作等の動作が安定し、耐久性に優れ、高い信頼性を達成することができる。
【００７８】
さらに、光スイッチ用のアクチュエータとして本アクチュエータ装置を用いれば、長期使用においてもミラーの位置変化が少なく、損失の変化が極めて少ないという効果が得られ、高信頼性を達成することができる技術である。
【００７９】
またさらに、駆動回路部に数種類の機能を付加することで、回転体の駆動をより確実に行うことも可能となる。
【００８０】
またさらに、駆動回路部をアクチュエータ装置内部の回転規定板に設置した場合に、外部ではアクチュエータ装置に対してトリガ信号の電圧制御のみの制御を行うだけとなるので、外部との接続用の端子ピンを少なくすることが可能となる。また、この構成とすることで、外部からのアクチュエータ装置の制御を、低消費電力にて行うことができるようになる。なお、低消費電力でのアクチュエータ装置の駆動は、アクチュエータ装置を多数並べて制御する場合において特に有効である。
【００８１】
またさらに、回転規定板にフォトインタラプタを取り付けることや、軸押さえバネを取り付けることは、部品点数の削減や、組立て作業性の向上に繋がり、装置のさらなる小型化ができる構成となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアクチュエータ装置を光スイッチに適用した構成例を説明するための構造平面図である。
【図２】本発明のアクチュエータ装置の第１の回転位置を説明するための構造断面図及び磁気回路展開模式図である。
【図３】本発明のアクチュエータ装置の第２の回転位置を説明するための構造断面図及び磁気回路展開模式図である。
【図４】本発明のアクチュエータ装置の実施例における第１の回転位置から第２の回転位置に移動した際に作用する力を説明するための模式図である。
【図５】本発明のアクチュエータ装置の実施例における第２の回転位置から第１の回転位置に移動した際に作用する力を説明するための模式図である。
【図６】本発明のアクチュエータ装置における回転体の駆動方法を説明するための図面である。
【図７】本発明のアクチュエータ装置における回転軸の固着防止方法を説明するための図面である。
【図８】本発明のアクチュエータ装置の回転規定板に駆動回路を備えた構成を説明するための斜視図である。
【図９】本発明のアクチュエータ装置の回転規定板に駆動回路と位置検出素子を備えた構成を説明するための斜視図である。
【図１０】本発明のアクチュエータ装置の回転規定板に駆動回路と位置検出素子と一体化した軸押さえバネを備えた構成を説明するための斜視図である。
【図１１】従来のアクチュエータ装置を光スイッチに適用した構成例を説明するための構造平面図である。
【図１２】従来のアクチュエータ装置における回転体の構成を説明するための斜視図である。
【図１３】従来のアクチュエータ装置の第１の回転位置を説明するための構造断面図及び磁気回路展開模式図である。
【図１４】従来のアクチュエータ装置の第２の回転位置を説明するための構造断面図及び磁気回路展開模式図である。
【図１５】従来のアクチュエータ装置における第１の回転位置から第２の回転位置に移動した際に作用する力を説明するための模式図である。
【図１６】本発明のアクチュエータ装置のおける第２の回転位置から第１の回転位置に移動した際に作用する力を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１  筐体
３  光ファイバー部
５  アクチュエータ部
７  回転体
９  第１の磁気回路部
１１  第２の磁気回路部
１３  軸押さえバネ
１５  回転軸
１７  ローター磁石
１９  遮蔽板
２１  反射ミラー面
２３  第１のヨーク
２５  第１の励磁用コイル
２７  第２のヨーク
２９  第２の励磁用コイル
３１  第１のヨーク一端
３３  第１のヨーク他端
３５  光経路
３７  第２のヨーク一端
３９  第２のヨーク他端
４１  回転軸保持部台
４３  回転軸保持部
４５  取付部
４７  ブロック
４９  スラストバネ
５１  回転規定板
５３  第１の角度規定部
５５  第２の角度規定部
５７  第１の回転位置規定部
５９  第２の回転位置規定部
２０１  制御装置
２０２  制御回路部
２０３  駆動回路部
２０４、２０５ａ〜ｄ、２０６  端子ピン
２０７  フォトインタラプタ
２０８  軸押さえバネ
２０９  端子ピン
２１０  信号線
２１４  微弱短パルス信号波形
２１５  回転軸の回転角度変化
２１６  回転保持位置Ａ
２１７  回転保持位置Ｂ
２１８  巻回開始部
２１９  巻回終了部
２２０  巻回開始部
２２１  巻回終了部
２２２、２２３  駆動波形
【図１】
2004151669.tif 000003
【図２】
2004151669.tif 000004
【図３】
2004151669.tif 000005
【図４】
2004151669.tif 000006
【図５】
2004151669.tif 000007
【図６】
2004151669.tif 000008
【図７】
2004151669.tif 000009
【図８】
2004151669.tif 000010
【図９】
2004151669.tif 000011
【図１０】
2004151669.tif 000012
【図１１】
2004151669.tif 000013
【図１２】
2004151669.tif 000014
【図１３】
2004151669.tif 000015
【図１４】
2004151669.tif 000016
【図１５】
2004151669.tif 000017
【図１６】
2004151669.tif 000018