JP2677625B2 - 位置調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、圧電素子による電気機械−変換力を利用
して、精密な位置設定が可能な位置調整装置に関する。

（従来の技術） 従来、観測機器等の設置位置あるいは設置高さ等を調
整し、観測の包囲や角度等を精密に制御するのに、モー
タの回転力を駆動源とし回転ねじ（捩子）あるいは歯車
機構の組合わせで構成されたものがある。

モータを利用した位置調整装置は、電気信号によりモ
ータを回転制御し、その出力を機械量に変換するので、
遠隔制御等を行うには好都合であるが、設定精度を上げ
るのに機械的に大掛りな減速機構を必要とし、重量も大
きくなるという欠点がある。

このような従来の位置調整装置は、モータを駆動する
ための電気量とそれによる機械的位置との関係を直接得
るのは困難であるので、設定位置を精密に制御するのに
位置センサーからの複雑なフィードバック系を必要とし
たり、調整制御には相当な熟練と調整時間とを必要とし
た。

従って、従来の位置調整装置は、制御側と被制御側と
が遠く離れた例えば人工衛生搭載機器の遠隔調整制御を
行うのにも不適当であった。

（発明が解決しようとする課題） 従来の位置調整装置は、モータ等の回転力を利用する
ので、構成は複雑大形化し遠隔による微小な位置調整を
行うのに容易でなかった。

この発明は、圧電素子を用いて、電気量が機械量に一
対一に対応することに着目し、簡単な構成で容易に精密
な位置制御を可能とした位置調整装置を提供するもので
ある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明の位置調整装置は、互いに交差する方向に弾
性力を有するとともに第１のアームによって設定された
位置を第２のアームによって保持可能に構成された少な
くとも第1,第２のアームと、これら各アームに対し夫々
前記弾性力に抗して荷重を与える圧電素子と、この圧電
素子に接続された制御電源とを具備することを特徴とす
る。

（作 用） この発明の位置調整装置は、互いに交差する方向に弾
力性をもつアームを備え、各アームに対し圧電素子によ
って前記弾力性に抗した荷重を与えることによってアー
ムによる位置を調整するものである。圧電素子の機械量
は圧電素子に供給される電気量に対応するから、制御電
源からの供給電気量を制御することによって、アームの
機械的位置が正確に制御される。

供給電気量は精密に調整制御できることから、圧電素
子を介して機械量に変換されて得られた調整位置は正確
に制御されるともに、第１のアームによって設定された
位置を、第２のアームの弾性力により保持するという、
簡単な構成によって安定した位置設定が可能である。

（実施例） 以下、この発明による位置調整装置の一実施例を図面
を参照し詳細に説明する。第１図はこの発明の一実施例
を示す構成斜視図である。

即ち、設定された機械的位置を保持する略ロ字状のア
ーム機構本体１は、例えば弾性率の大きいFRP（ガラス
繊維強化プラスチック）や金属で構成され、接点部1aを
境に互いに直角に交わる第1,第２のアーム1b,1cを有す
る。これら各アームは夫々アーム機構本体１に形成され
た凹部1dにより弾性ヒンジ構造を形成し、夫々矢印Y,X
方向に弾性力を持つように構成される。

今、第２のアーム1cは第１のアーム1bの先端部を押圧
する固定ロック機構を構成し、第２のアーム1cの押圧力
で第１のアーム1bが矢印Ｙ方向へ曲るのを防止する。

また、前記各アーム1b,1cと夫々平行する位置に係止
部1e,1fが設けられ、この係止部に一端が固定されて圧
電素子2,3が各アーム1b,1cとの間に配設して構成され
る。但し、圧電素子２と第１のアーム1bとの間は固定せ
ず、非動作時にアームの弾性力が圧電素子２に作用しな
い程度に僅かな間隙を持つ程度とする。このようにし
て、圧電素子2,3の機械量の変化する方向が各アームの
弾性力の方向Y,Xと一致するように取付けられている。

なお、各圧電素子2,3の他の端部が夫々各第1,第２のア
ーム1b,1cに当たる一は、本体１の凹部1dに近い位置と
し、アーム先端部の変位が拡大するように構成される。
また各圧電素子2,3には制御電源４が接続される。

この発明装置は以上のように構成され、夫々制御電源
４からの制御電圧の供給を受けた各圧電素子2,3は，そ
の供給電圧による蓄積電荷量に対応して伸長する機械量
に変換出力し、各アーム1b,1cに対し夫々各Y,X方向への
位置変位力を与えるものである。

即ち、まず圧電素子３への電圧供給により第２のアー
ム1cは接点1aを離れ、次に圧電素子２への電圧供給によ
り第１のアーム1bの先端部は電圧供給量に対応した変位
を受ける。第１のアーム1bにより位置設定が終了する
と、次に圧電素子３への電圧供給を停止し、その電荷が
放電されることにより、第２のアーム1cはその弾性力に
よって第１のアーム1bをロックする。従って、この場合
圧電素子３に供給される電気信号はON−OFF制御信号で
あれば良く、第１のアーム1bへの信号のように必ずしも
精密にコントロールされた電圧信号である必要はない。

また、各圧電素子2,3は第２図に側面図を示すよう
に、例えば板状のチタン酸バリウム等からなる圧電体Ａ
と櫛形に形成された電極Ｂとを交互に積層し、焼結によ
り形成した縦効果形積層圧電素子で構成される。

同様に、第１のアーム1bによる位置調整後は、圧電素
子２に対しても電力供給の必要はなくなり、消費電力を
少なく押えることができる。

なお、前記接点部1aで接する各アーム1b,1cの面は、
固定時においてずれ等が生じないように、接触面を粗く
し摩擦力を更に持たせても良い。

このように、この発明装置は、制御電源からの供給電
圧の電圧レベル調整のみで任意の位置設定を正確に行な
うことができ、また簡単な構成で実現できるので遠隔操
作による位置設定に特に大きな効果を発揮する。

第３図はこの発明装置の他の実施例を示す構成斜視図
である。

なお、第１図と同一構成には同一符号を付し、詳細な
説明は省略する。

即ち、この実施例は第１図に示した実施例のように、
アームロック時にＹ軸方向に変位する第１のアーム1b自
体を直接ロックするのではなく、アーム上に載置された
円筒状の保持具５を第２のアーム1cで保持固定するよう
構成したものである。従って、なんら弾性力の働かない
保持具５を固定するものであるから、ロックは極めて安
定したものとなる。

この実施例でも、一旦第１のアーム1bによって位置設
定された後は、各圧電素子2,3への電力供給を停止させ
ることができ、設定後の位置保持のための電力供給も必
要としない等節電効果が得られる。

また、上記各実施例において、圧電素子としてバイモ
ルフ圧電素子を使用し、印加電圧に応じて生じる曲げる
力を利用することもできる。

第４図はこの発明による位置調整装置を、例えば衛星
観測機器の観測位置制御に適用した場合を示したもの
で、基台６と観測装置７との間に、この発明装置８を基
台６上で三角形の各頂点に位置するように３個配置し、
夫々の位置制御により矢印Ｃ方向に調整することによ
り、観測方向を矢印Ｄに示すように東西南北の任意の方
向あるいは角度に精密に調整可能である。もし、調整方
向が一方向であれば１個設けるだけでも良い。

［発明の効果］ 以上のように、この発明による位置調整装置は、互い
に交差する方向へのアームの組合わせという、簡単な構
成で圧電素子への電圧制御という遠隔による細かな調整
信号供給が可能なものであるので、特に宇宙機器はじめ
遠距離からの遠隔位置調整用として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による位置調整装置の一実施例を示す
構成斜視図、第２図は第１図に示す装置に使用される圧
電素子の構成を示す側面図、第３図は同じくこの発明装
置の他の実施例を示す構成斜視図、第４図はこの発明に
よる位置調整装置を観測装置に適用した構成図である。 1b……第１のアーム 1c……第２のアーム 2,3……圧電素子 ４……制御電源

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに交差する方向に弾性力を有するとと
   もに第１のアームによって設定された位置を第２のアー
   ムによって保持可能に構成された少なくとも第1,第２の
   アームと、これら各アームに対し夫々前記弾性力に抗し
   て荷重を与える圧電素子と、この圧電素子に接続された
   制御電源とを具備する位置調整装置。