JP3023677B1 - Spherical bearing - Google Patents

Spherical bearing

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JP3023677B1
JP3023677B1 JP10334376A JP33437698A JP3023677B1 JP 3023677 B1 JP3023677 B1 JP 3023677B1 JP 10334376 A JP10334376 A JP 10334376A JP 33437698 A JP33437698 A JP 33437698A JP 3023677 B1 JP3023677 B1 JP 3023677B1
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housing
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spherical bearing
voltage
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Inventor
永偉 時
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セイコー精機株式会社
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Abstract

【要約】 【課題】 3自由度の位置調整が高精度かつ高剛性で行
うことの可能な球面軸受を提供する。 【解決手段】 圧電アクチュエータ30は、ハウジング
17の少なくとも4箇所以上に均等に配設する。減摩材
33と球体1間に均等に予圧がかけられるように電圧供
給部39の印加電圧を図示しないボリュームで調節す
る。均等に予圧をかけるのは、適切な剛性を保つためで
ある。減摩材33の材質は、球体1に比べ磨耗がし易
く、かつ摩擦の小さくなるように選定する。
To provide a spherical bearing capable of performing position adjustment with three degrees of freedom with high accuracy and high rigidity. SOLUTION: Piezoelectric actuators 30 are evenly arranged at least at four or more positions of a housing 17. The applied voltage of the voltage supply unit 39 is adjusted by a not-shown volume so that a preload is evenly applied between the antifriction material 33 and the sphere 1. The preload is applied evenly in order to maintain appropriate rigidity. The material of the anti-friction material 33 is selected so that it is easy to wear and the friction is small as compared with the spherical body 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は球面軸受に係わり、
特に3自由度の位置調整が高精度かつ高剛性で行うこと
の可能な球面軸受に関する。
The present invention relates to a spherical bearing,
In particular, the present invention relates to a spherical bearing capable of performing position adjustment with three degrees of freedom with high accuracy and high rigidity.

【0002】[0002]

【従来の技術】図11に、転がり対偶による3自由度球
面軸受の一例を示す。図11において、球体1の下端に
は連結用軸3が固着若しくは一体成形されている。この
球体1は、ハウジング上部5A及びハウジング下部5B
により形成された球体収容部7内に収納されている。
2. Description of the Related Art FIG. 11 shows an example of a three-degree-of-freedom spherical bearing using a rolling couple. In FIG. 11, a connecting shaft 3 is fixed or integrally formed at the lower end of the sphere 1. The sphere 1 has a housing upper part 5A and a housing lower part 5B.
Are housed in the sphere housing part 7 formed by.

【0003】この球体収容部7の上方の一部には開口9
Bが、また下方の一部には開口9Aが設けられている。
ハウジング上部5A及びハウジング下部5Bは、ネジ1
1により締結されている。球体収容部7内には、球体1
と接するようにボール13が複数個配設されている。ボ
ール13はリテーナー15により支持されている。
[0003] An opening 9 is provided in a part above the spherical body accommodating portion 7.
B, and an opening 9A is provided in a part below.
The housing upper part 5A and the housing lower part 5B
1 is fastened. The sphere 1 is placed in the sphere housing 7.
And a plurality of balls 13 are arranged so as to be in contact with. The ball 13 is supported by a retainer 15.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の転が
り対偶による3自由度球面軸受では、球面軸受を構成す
る各部品の要求精度が高く、製造工程が複雑であり、自
動ラインでの生産を実現するのは難しかった。コストも
その分高かった。
In a conventional three-degree-of-freedom spherical bearing using a pair of rolling bearings, the required accuracy of each component constituting the spherical bearing is high, the manufacturing process is complicated, and production on an automatic line is realized. It was difficult to do. The cost was also high.

【0005】また、球体1、ボール13及び球体収容部
7の摩耗等によって精度と剛性が急に下がり、位置決め
精度と耐負荷能力が急激に低下し、修復不能となるおそ
れがあった。
In addition, the accuracy and rigidity of the sphere 1, the ball 13, and the sphere housing 7 are rapidly reduced due to wear and the like, so that the positioning accuracy and the load-bearing capacity are rapidly reduced, and there is a possibility that the repair cannot be performed.

【0006】更に、ボール13は軌道(ボール13の中
心同士を連ねて結んだ円)からはみ出すことがあり、こ
のとき、ボール13と球体1間又はボール13と球体収
容部7間の接触面積が変化する。また、剛性も変動す
る。
Further, the ball 13 may protrude from the trajectory (a circle connecting the centers of the balls 13 together). At this time, the contact area between the ball 13 and the sphere 1 or between the ball 13 and the sphere housing 7 is reduced. Change. Also, the stiffness varies.

【0007】更に、はみ出したボール13は軌道に戻る
とき衝撃があり、スムーズな揺動ができないおそれがあ
った。本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされた
もので、3自由度の位置調整が高精度かつ高剛性で行う
ことの可能な球面軸受を提供することを目的とする。
Further, the protruding ball 13 has an impact when returning to the trajectory, and there is a possibility that the ball 13 cannot be smoothly swung. The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a spherical bearing capable of performing position adjustment with three degrees of freedom with high accuracy and high rigidity.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】このため本発明は、球体
と、該球体に連結された連結用軸と、該連結用軸が所定
角度回動可能なように所定部分が開口され、前記球体が
内部に収容されるハウジングと、該ハウジングの複数箇
所に圧電素子の伸縮方向が前記球体及び/又は前記ハウ
ジングの中心に向かうように取り付けた圧電アクチュエ
ータと、該圧電アクチュエータの圧電素子を伸縮させる
電圧を調節する電圧調節手段と、該電圧調節手段の調節
結果に基づき前記圧電素子に電圧を供給する電圧供給手
段と、前記圧電アクチュエータの圧電素子の先端に固着
され、前記電圧調節手段により圧電素子が伸長されたと
き前記球体表面を圧接しつつ摺動する減摩材と、前記ハ
ウジングの所定箇所に他の部材と連接するため配設され
た連接手段とを備えて構成した。
According to the present invention, there is provided a sphere, a connecting shaft connected to the sphere, and a predetermined portion opened so that the connecting shaft can rotate by a predetermined angle. , A piezoelectric actuator mounted at a plurality of locations of the housing such that the direction of expansion and contraction of the piezoelectric element is directed toward the sphere and / or the center of the housing, and a voltage for expanding and contracting the piezoelectric element of the piezoelectric actuator. Voltage adjusting means for adjusting the voltage, a voltage supplying means for supplying a voltage to the piezoelectric element based on the adjustment result of the voltage adjusting means, and a piezoelectric element fixed to the tip of the piezoelectric element of the piezoelectric actuator, and the piezoelectric element is An anti-friction material that slides while being pressed against the surface of the sphere when extended, and connecting means provided at a predetermined position of the housing so as to be connected to other members. It was constructed Te.

【0009】ハウジングの複数箇所に、圧電アクチュエ
ータを圧電素子の伸縮方向が球体及び/又はハウジング
の中心に向かうように取り付ける。圧電素子の伸縮方向
を球体の中心に向かうように取り付けることで、均等な
予圧をかけやすくなる。電圧調節手段では、圧電アクチ
ュエータの圧電素子を伸縮させる電圧を調節する。
The piezoelectric actuator is mounted at a plurality of locations on the housing such that the direction of expansion and contraction of the piezoelectric element is directed toward the sphere and / or the center of the housing. Attaching the piezoelectric element so that the direction of expansion and contraction of the piezoelectric element is directed toward the center of the sphere facilitates uniform preload. The voltage adjusting means adjusts a voltage for expanding and contracting the piezoelectric element of the piezoelectric actuator.

【0010】球体の表面と圧電素子間の圧力は圧電アク
チュエータにかかる電圧の大小によって調節出来、これ
により均等な予圧をし易く、最適な剛性が得られ、ま
た、どのような状況でも最適な剛性にコントロールする
ことが出来る。圧電アクチュエータの圧電素子の先端に
は、減摩材を固着する。この減摩材は、圧電素子が伸長
されたとき、球体表面を圧接しつつ摺動する。
[0010] The pressure between the surface of the sphere and the piezoelectric element can be adjusted by the magnitude of the voltage applied to the piezoelectric actuator, thereby facilitating uniform preloading, obtaining optimal rigidity, and optimal rigidity in any situation. Can be controlled. An antifriction material is fixed to the tip of the piezoelectric element of the piezoelectric actuator. This antifriction material slides while pressing the spherical surface when the piezoelectric element is extended.

【0011】以上により、高精度、高剛性を有するスム
ーズな3自由度の揺動が可能である。また、球体と減摩
材間の接触面積がほぼ一定に保たれ、この間の摩擦抵抗
が軽減し、スムーズな揺動が得られる。
As described above, smooth swinging with three degrees of freedom having high accuracy and high rigidity is possible. Further, the contact area between the sphere and the anti-friction material is kept substantially constant, the frictional resistance between them is reduced, and a smooth swing can be obtained.

【0012】減摩材が摩耗しても、電圧調節手段の電圧
を調節すれば精度と剛性を戻すことが可能である。この
ため、使用寿命を長くとれる。更に、各部品の加工精度
と組立精度を実現し易く、自動ラインでの生産性が良
く、コストの低減を期待できる。
[0012] Even if the antifriction material is worn, it is possible to return the accuracy and rigidity by adjusting the voltage of the voltage adjusting means. Therefore, the service life can be extended. Further, it is easy to realize the processing accuracy and the assembly accuracy of each part, the productivity in the automatic line is good, and the cost reduction can be expected.

【0013】なお、ハウジングの表面に電圧供給手段と
圧電アクチュエータを結ぶ導線を印刷することで、ケー
ブル類を無くすことが可能である。また、圧電アクチュ
エータは、ハウジングの複数箇所に均等に配設すると、
剛性をバランスよく保てるため望ましい。
By printing a conductor connecting the voltage supply means and the piezoelectric actuator on the surface of the housing, cables can be eliminated. Also, when the piezoelectric actuators are evenly arranged at a plurality of locations on the housing,
It is desirable because rigidity can be maintained in a well-balanced manner.

【0014】更に、本発明は、前記圧電アクチュエータ
は、前記圧電素子の一端を支持する圧電素子支持部と、
該圧電素子支持部より前記圧電素子に沿って圧電素子と
所定距離を隔てつつ圧電素子の先端方向に向けて延長さ
れた延長部と、該延長部の内周に突設させた圧電素子歪
曲制限部とを備えて構成した。
Further, according to the present invention, the piezoelectric actuator comprises: a piezoelectric element supporting portion for supporting one end of the piezoelectric element;
An extension extending from the piezoelectric element support toward the tip of the piezoelectric element at a predetermined distance from the piezoelectric element along the piezoelectric element, and a piezoelectric element distortion limit protruding from an inner periphery of the extension. And a part.

【0015】圧電素子支持部は、圧電素子の一端を支持
している。この圧電素子支持部より、圧電素子支持部の
一部を延長する。但し、延長部は、圧電素子支持部と独
立させた部品として圧電素子支持部に対し固着するよう
にしてもよい。延長部は、圧電素子に沿って圧電素子と
所定距離を隔てつつ、圧電素子の先端方向に向けて延長
する。そして、延長部の内周に圧電素子歪曲制限部を突
設させる。
The piezoelectric element support supports one end of the piezoelectric element. A part of the piezoelectric element support is extended from the piezoelectric element support. However, the extension may be fixed to the piezoelectric element support as a component independent of the piezoelectric element support. The extension portion extends toward the distal end of the piezoelectric element while keeping a predetermined distance from the piezoelectric element along the piezoelectric element. Then, a piezoelectric element distortion limiting portion is protruded from the inner periphery of the extension portion.

【0016】連結用軸の移動に伴い、球体も回動する。
圧電素子は、球体と所定圧力で押圧されているため、こ
の球体の回動に連れて球体の周方向に移動しようとす
る。圧電素子は、伸縮方向と垂直な方向の圧力にはもろ
いため、この方向の変位を圧電素子歪曲制限部により制
限する。このことにより、圧電素子の寿命を長くするこ
とが出来る。
The sphere rotates with the movement of the connecting shaft.
Since the piezoelectric element is pressed against the sphere at a predetermined pressure, the piezoelectric element tends to move in the circumferential direction of the sphere as the sphere rotates. Since the piezoelectric element is fragile to pressure in a direction perpendicular to the direction of expansion and contraction, displacement in this direction is limited by the piezoelectric element distortion limiter. Thus, the life of the piezoelectric element can be prolonged.

【0017】更に、本発明は、前記圧電アクチュエータ
は、前記圧電素子が前記ハウジングに貫通された貫通穴
に挿通され、該圧電素子の一端を支持する圧電素子支持
部と前記ハウジング外周囲間に所定の厚みを有する調整
リングを介して前記ハウジングに固定されたことを特徴
とする。
Further, according to the present invention, in the piezoelectric actuator, the piezoelectric element is inserted into a through hole penetrating the housing, and a predetermined distance is provided between a piezoelectric element supporting portion for supporting one end of the piezoelectric element and an outer periphery of the housing. Characterized by being fixed to the housing via an adjusting ring having a thickness of.

【0018】調整リングを配設したことで、球面軸受の
組立誤差を無くすことが出来る。なお、防塵及び湿気防
止のため、ハウジングの開口と連結用軸間の隙間を覆う
蛇腹状の保護カバーを配設してもよい。
By disposing the adjusting ring, it is possible to eliminate an assembly error of the spherical bearing. In addition, a bellows-like protective cover that covers the gap between the opening of the housing and the connecting shaft may be provided to prevent dust and prevent moisture.

【0019】更に、本発明は、前記圧電素子の伸縮に伴
う反力を検出する反力検出手段を更に備え、前記電圧調
節手段は、該反力検出手段で検出された反力を基に圧電
素子を伸縮させる電圧を調節することを特徴とする。
Further, the present invention further comprises a reaction force detecting means for detecting a reaction force accompanying expansion and contraction of the piezoelectric element, and the voltage adjusting means comprises a piezoelectric element based on the reaction force detected by the reaction force detection means. The voltage for expanding and contracting the element is adjusted.

【0020】反力検出手段は、反力に伴い圧電素子に帰
還された電気量から反力の大きさを推定してもよいし、
別途配設した圧力センサにより検出してもよい。電圧調
節手段では、反力検出手段で検出した反力を基に圧電素
子を伸縮させる電圧を調節する。以上により、圧電素子
の球体への予圧が常に一定に保たれる。
The reaction force detecting means may estimate the magnitude of the reaction force from the amount of electricity returned to the piezoelectric element due to the reaction force,
It may be detected by a pressure sensor provided separately. The voltage adjusting means adjusts a voltage for expanding and contracting the piezoelectric element based on the reaction force detected by the reaction force detecting means. As described above, the preload on the sphere of the piezoelectric element is always kept constant.

【0021】なお、減摩材の球体と対する面は、凹状に
形成したり、凸状に形成することも可能である。また、
球体に接触しつつ回動可能なボールをボール保持部で保
持させてもよい。このようにすることで、減摩材の磨耗
を少なくしたり、あるいは摩擦を小さく出来る。
The surface of the antifriction material facing the sphere can be formed in a concave shape or a convex shape. Also,
The ball that is rotatable while contacting the sphere may be held by the ball holding unit. By doing so, the wear of the antifriction material can be reduced or the friction can be reduced.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1に、本発明の第1実施形態の縦
断面図を示す。また、図2に本発明の第1実施形態の部
分拡大図を示す。尚、図11と同一要素のものについて
は同一符号を付して説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partially enlarged view of the first embodiment of the present invention. The same elements as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0023】図1において、球体1は、ハウジング17
内に収納されている。連結用軸3の下端は、可動部19
と結合されている。ハウジング17の下部は、連結用軸
3が所定角回動可能なように開口部18が設けられてい
る。
In FIG. 1, the sphere 1 has a housing 17
Is housed inside. The lower end of the connecting shaft 3 is
Is combined with An opening 18 is provided at a lower portion of the housing 17 so that the connecting shaft 3 can rotate by a predetermined angle.

【0024】ハウジング17の上部には、連結用軸23
がハウジング17と一体成形されている。連結用軸23
の上端は、ベース部21と結合されている。ハウジング
17の中心Oより等角度αを経た複数箇所には内周面に
ネジ溝を形成した貫通孔25が設けられている。
On the upper part of the housing 17, a connecting shaft 23 is provided.
Are formed integrally with the housing 17. Connecting shaft 23
Is coupled to the base 21. A plurality of through holes 25 having screw grooves formed in the inner peripheral surface thereof are provided at a plurality of positions at an equal angle α from the center O of the housing 17.

【0025】図2において、ハウジング17の外面で貫
通孔25の周囲には、平坦面31が設けられている。こ
の平坦面31は、ハウジング17の外面で貫通孔25の
中心と交差する点に仮想的に引いた接面と平行となるよ
うに配設されている。
In FIG. 2, a flat surface 31 is provided around the through hole 25 on the outer surface of the housing 17. The flat surface 31 is disposed so as to be parallel to a contact surface virtually drawn at a point that intersects the center of the through hole 25 on the outer surface of the housing 17.

【0026】圧電アクチュエータ30は、ハウジング1
7の外部より貫通孔25に対し圧電素子30aが挿入さ
れ、圧電素子支持部30bは貫通孔25内に螺合固定さ
れている。但し、圧電素子支持部30bは平坦面31に
対してネジで固定するようにしてもよい。球体1の中心
Oはハウジング17の中心と一致するように配設されて
いる。
The piezoelectric actuator 30 is mounted on the housing 1
7, a piezoelectric element 30a is inserted into the through hole 25 from the outside, and the piezoelectric element supporting portion 30b is screwed and fixed in the through hole 25. However, the piezoelectric element support 30b may be fixed to the flat surface 31 with screws. The center O of the sphere 1 is disposed so as to coincide with the center of the housing 17.

【0027】そして、圧電素子30aの中心線は、球体
1の中心Oを通過するように配設されている。ハウジン
グ17、球体1及び圧電アクチュエータ30の配設等
は、直交する平面XOZ、YOZに対し、対称な構造を
持つ。圧電素子30aの先端には、減摩材33が固着さ
れている。
The center line of the piezoelectric element 30a is arranged so as to pass through the center O of the sphere 1. The arrangement of the housing 17, the sphere 1, the piezoelectric actuator 30, and the like have a symmetric structure with respect to the orthogonal planes XOZ and YOZ. An anti-friction material 33 is fixed to the tip of the piezoelectric element 30a.

【0028】また、圧電素子支持部30bには、圧電素
子30a用のコネクタ35が埋め込まれている。コネク
タ35は、ケーブル37を介して電圧供給部39と接続
されている。電圧供給部39は、電圧供給手段に相当す
る。電圧供給部39に対する電圧の調節は、図示しない
ボリュームにより行われるようになっている。このボリ
ュームは、電圧調節手段に相当する。
A connector 35 for the piezoelectric element 30a is embedded in the piezoelectric element support 30b. The connector 35 is connected to a voltage supply unit 39 via a cable 37. The voltage supply unit 39 corresponds to a voltage supply unit. The adjustment of the voltage to the voltage supply unit 39 is performed by a volume not shown. This volume corresponds to voltage adjusting means.

【0029】次に、本発明の第1実施形態の動作を説明
する。圧電アクチュエータ30は、ハウジング17の少
なくとも4箇所以上に均等に配設するのが望ましい。但
し、均等に配設しなくとも、図3に示すようなハウジン
グ17の形状が多面体の場合には、圧電素子30aの中
心線が球体1の中心Oを通過するように配設されていれ
ば、球体1の位置調整は十分に可能である。
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described. It is desirable that the piezoelectric actuators 30 are evenly arranged at least at four or more locations on the housing 17. However, even if they are not evenly arranged, if the shape of the housing 17 as shown in FIG. 3 is a polyhedron, if the center line of the piezoelectric element 30a passes through the center O of the sphere 1, The position of the sphere 1 can be adjusted sufficiently.

【0030】減摩材33と球体1間に均等に予圧がかけ
られるように電圧供給部39の印加電圧をボリュームで
調節する。均等に予圧をかけるのは、適切な剛性を保つ
ためである。減摩材33の材質は、球体1に比べ磨耗が
し易く、かつ摩擦の小さくなるように選定する。球体1
に鋳鉄を使用した場合には、減摩材33の材質は、例え
ば青銅、軟鋼や鋳鉄等とする。
The voltage applied to the voltage supply unit 39 is adjusted by the volume so that the preload is evenly applied between the antifriction material 33 and the sphere 1. The preload is applied evenly in order to maintain appropriate rigidity. The material of the anti-friction material 33 is selected so that it is easy to wear and the friction is small as compared with the spherical body 1. Sphere 1
When cast iron is used, the material of the anti-friction material 33 is, for example, bronze, mild steel, cast iron, or the like.

【0031】なお、連結用軸23はハウジング17とネ
ジ止めされてもよい。また、ハウジング17の表面に導
線を印刷し、この導線をケーブル37に代えることで、
ケーブル類を無くすことが可能である。
The connecting shaft 23 may be screwed to the housing 17. Also, by printing a conductor on the surface of the housing 17 and replacing the conductor with the cable 37,
Cables can be eliminated.

【0032】このことにより、高精度、高剛性を有する
スムーズな3自由度の揺動が可能である。減摩材33が
摩耗しても、電圧供給部39の電圧を調節すれば精度と
剛性を戻すことが可能である。
As a result, a smooth swing with three degrees of freedom having high precision and high rigidity is possible. Even if the anti-friction material 33 is worn, the accuracy and rigidity can be restored by adjusting the voltage of the voltage supply unit 39.

【0033】このため、使用寿命を長くとれる。なお、
圧電素子支持部30bをハウジング17の平坦面31に
ネジ止めとした場合には、圧電アクチュエータ30の交
換や保守が容易である。
Therefore, the service life can be extended. In addition,
When the piezoelectric element support 30b is screwed to the flat surface 31 of the housing 17, replacement and maintenance of the piezoelectric actuator 30 are easy.

【0034】次に、本発明の第2実施形態について説明
する。図4に、本発明の第2実施形態の縦断面図を示
す。尚、図1と同一要素のものについては同一符号を付
して説明は省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 shows a longitudinal sectional view of the second embodiment of the present invention. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0035】図4において、ハウジング17の開口部1
8周縁と連結用軸3間の間隙に蛇腹状の保護カバー41
が取り付けられている。これにより、開口部18を通し
て塵や湿気がハウジング17内に進入するのを防止出来
る。
In FIG. 4, the opening 1 of the housing 17 is shown.
A bellows-like protective cover 41 is provided in the gap between the peripheral edge 8 and the connecting shaft 3.
Is attached. This can prevent dust and moisture from entering the housing 17 through the opening 18.

【0036】次に、本発明の第3実施形態について説明
する。図5に、本発明の第3実施形態の部分拡大図を示
す。尚、図2と同一要素のものについては同一符号を付
して説明は省略する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 shows a partially enlarged view of the third embodiment of the present invention. The same elements as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0037】図5において、圧電素子支持部30bとハ
ウジング17の平坦面31間には、所定の厚みを有する
調整リング43が介在されている。この、調整リング4
3を配設したことで、球面軸受の組立誤差を無くすこと
が出来る。また、調整リング43の厚みを調整すること
により、減摩材33が磨耗した分を補足出来る。
In FIG. 5, an adjusting ring 43 having a predetermined thickness is interposed between the piezoelectric element supporting portion 30b and the flat surface 31 of the housing 17. This adjustment ring 4
By disposing 3, the assembly error of the spherical bearing can be eliminated. Further, by adjusting the thickness of the adjusting ring 43, the wear of the antifriction material 33 can be supplemented.

【0038】次に、本発明の第4実施形態について説明
する。図6に、本発明の第4実施形態の部分拡大図を示
す。尚、図5と同一要素のものについては同一符号を付
して説明は省略する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 shows a partially enlarged view of the fourth embodiment of the present invention. Note that the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0039】図6において、圧電素子支持部30bの一
部を圧電素子30aに沿って圧電素子30aと所定距離
を隔てつつ、圧電素子30aの先端方向に向けて円筒状
の延長部45を配設する。
In FIG. 6, while extending a part of the piezoelectric element supporting portion 30b along the piezoelectric element 30a at a predetermined distance from the piezoelectric element 30a, a cylindrical extension 45 is provided toward the tip of the piezoelectric element 30a. I do.

【0040】そして、この延長部45の内周には、突設
部47を配設する。突設部47は、圧電素子歪曲制限部
に相当する。このことにより、圧電素子30aは、伸縮
方向と垂直な方向の変位が制限され、圧電素子の寿命を
長くすることが出来る。
A projecting portion 47 is provided on the inner periphery of the extension portion 45. The protruding portion 47 corresponds to a piezoelectric element distortion limiting portion. Accordingly, the displacement of the piezoelectric element 30a in the direction perpendicular to the expansion and contraction direction is limited, and the life of the piezoelectric element 30a can be extended.

【0041】次に、本発明の第5実施形態について説明
する。本発明の第5実施形態は、減摩材の一構成例につ
いてである。図7に、減摩材の一構成図を示す。図7に
おいて、球体1と対する面49は、球体1の形状に沿っ
て凹状に形成されている。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. The fifth embodiment of the present invention relates to a configuration example of an anti-friction material. FIG. 7 shows a configuration diagram of an antifriction material. In FIG. 7, the surface 49 facing the sphere 1 is formed in a concave shape along the shape of the sphere 1.

【0042】このことにより、凹状に均等な磨耗が期待
されるため、磨耗後の剛性の調整を取りやすい。また、
球体1に対する剛性も、偏りが無く均等にかけることが
出来る。
As a result, uniform wear is expected in the concave shape, and the rigidity after the wear can be easily adjusted. Also,
The rigidity of the sphere 1 can be evenly applied without bias.

【0043】次に、本発明の第6実施形態について説明
する。本発明の第6実施形態は、減摩材の別構成例につ
いてである。図8に、減摩材の別構成図を示す。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. The sixth embodiment of the present invention relates to another configuration example of the antifriction material. FIG. 8 shows another configuration diagram of the antifriction material.

【0044】図8において、球体1と対する面51は、
凸状に形成されている。このことにより、球体1に接触
する面積が最小であり、摩擦が小さくてすむ。
In FIG. 8, the surface 51 facing the sphere 1 is
It is formed in a convex shape. As a result, the area in contact with the sphere 1 is minimized, and the friction is small.

【0045】次に、本発明の第7実施形態について説明
する。本発明の第7実施形態は、減摩材の別構成例につ
いてである。図9に、減摩材の別構成図を示す。
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. The seventh embodiment of the present invention relates to another configuration example of the antifriction material. FIG. 9 shows another configuration diagram of the antifriction material.

【0046】図9において、球体1に接触しつつ回動可
能なボール53が、ボール保持部55により保持されて
いる。このことにより、球体1に接触する面積が最小で
あり、摩擦が小さくてすむ。また、磨耗も非常に少な
い。
In FIG. 9, a ball 53 rotatable while being in contact with the sphere 1 is held by a ball holding portion 55. As a result, the area in contact with the sphere 1 is minimized, and the friction is small. Also, wear is very low.

【0047】次に、本発明の第8実施形態について説明
する。図10に、本発明の第8実施形態の部分拡大図を
示す。尚、図5と同一要素のものについては同一符号を
付して説明は省略する。
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 shows a partially enlarged view of the eighth embodiment of the present invention. Note that the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0048】図10において、圧力センサ57が圧電素
子支持部30bの内部で圧電素子30aの端部に配設さ
れている。この圧力センサ57は、圧電素子30aの伸
縮に伴う球体1からの反力の大きさを検出する。
In FIG. 10, a pressure sensor 57 is disposed at an end of the piezoelectric element 30a inside the piezoelectric element support 30b. This pressure sensor 57 detects the magnitude of the reaction force from the sphere 1 accompanying the expansion and contraction of the piezoelectric element 30a.

【0049】圧力センサ57の出力信号は、図示しない
電圧調節部に入力され、予め設定された設定圧力との間
で差が算出される。そして、この差の大きさに基づき圧
電素子30aに印加する電圧の大きさが調節される。調
節された電圧は、電圧供給部39より出力される。
The output signal of the pressure sensor 57 is input to a voltage regulator (not shown), and the difference between the output signal and a preset pressure is calculated. Then, the magnitude of the voltage applied to the piezoelectric element 30a is adjusted based on the magnitude of the difference. The adjusted voltage is output from the voltage supply unit 39.

【0050】なお、圧力センサ57を用いずに、反力に
伴い圧電素子30aに帰還された電気量から反力の大き
さを推定してもよい。この電気量の大きさは、例えば圧
電素子30aと直列に抵抗を接続し、この抵抗を流れる
電流の大きさを測定することで求める。この電流の大き
さは、図示しない電圧調節部に入力され、反力の大きさ
が推定される。
Note that, without using the pressure sensor 57, the magnitude of the reaction force may be estimated from the amount of electricity returned to the piezoelectric element 30a due to the reaction force. The magnitude of the electric quantity is determined by, for example, connecting a resistor in series with the piezoelectric element 30a and measuring the magnitude of a current flowing through the resistor. The magnitude of this current is input to a voltage regulator (not shown), and the magnitude of the reaction force is estimated.

【0051】そして、この推定された反力の大きさを予
め設定された設定圧力と比較し、その差の大きさに基づ
き圧電素子30aに印加する電圧の大きさを調節する。
調節された電圧は、電圧供給部39より出力される。以
上により、圧電素子30aの球体1への予圧が常に一定
に保たれる。
Then, the magnitude of the estimated reaction force is compared with a preset pressure, and the magnitude of the voltage applied to the piezoelectric element 30a is adjusted based on the magnitude of the difference.
The adjusted voltage is output from the voltage supply unit 39. As described above, the preload of the piezoelectric element 30a to the sphere 1 is always kept constant.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
電アクチュエータの圧電素子を伸縮させることで、減摩
材を球体表面に対し圧接可能なため、高精度、高剛性を
有するスムーズな3自由度の揺動が可能である。
As described above, according to the present invention, the lubricating material can be pressed against the spherical surface by expanding and contracting the piezoelectric element of the piezoelectric actuator. The swing of the degree of freedom is possible.

【0053】[0053]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1実施形態の縦断面図FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1実施形態の部分拡大図FIG. 2 is a partially enlarged view of the first embodiment of the present invention.

【図3】 ハウジングの別構成例FIG. 3 shows another example of a housing configuration.

【図4】 本発明の第2実施形態の縦断面図FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第3実施形態の部分拡大図FIG. 5 is a partially enlarged view of a third embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第4実施形態の部分拡大図FIG. 6 is a partially enlarged view of a fourth embodiment of the present invention.

【図7】 減摩材の一構成図FIG. 7 is a configuration diagram of an antifriction material.

【図8】 減摩材の別構成図FIG. 8 is a diagram showing another configuration of the antifriction material.

【図9】 減摩材の別構成図FIG. 9 is a diagram showing another configuration of the antifriction material.

【図10】 本発明の第8実施形態の部分拡大図FIG. 10 is a partially enlarged view of an eighth embodiment of the present invention.

【図11】 転がり対偶による3自由度球面軸受の一例
を示す図
FIG. 11 is a diagram showing an example of a three-degree-of-freedom spherical bearing formed by a rolling couple;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 球体 3、23 連結用軸 17 ハウジング 18 開口部 25 貫通孔 30 圧電アクチュエータ 30a 圧電素子 30b 圧電素子支持部 31 平坦面 33 減摩材 39 電圧供給部 41 保護カバー 43 調整リング 45 延長部 47 突設部 49 凹面 51 凸面 53 ボール 55 ボール保持部 57 圧力センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sphere 3, 23 Connecting shaft 17 Housing 18 Opening 25 Through-hole 30 Piezoelectric actuator 30a Piezoelectric element 30b Piezoelectric element support part 31 Flat surface 33 Lubricant 39 Voltage supply part 41 Protective cover 43 Adjusting ring 45 Extension part 47 Protrusion Part 49 Concave surface 51 Convex surface 53 Ball 55 Ball holding part 57 Pressure sensor

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 球体と、該球体に連結された連結用軸
と、該連結用軸が所定角度回動可能なように所定部分が
開口され、前記球体が内部に収容されるハウジングと、
該ハウジングの複数箇所に圧電素子の伸縮方向が前記球
体及び/又は前記ハウジングの中心に向かうように取り
付けた圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータの
圧電素子を伸縮させる電圧を調節する電圧調節手段と、
該電圧調節手段の調節結果に基づき前記圧電素子に電圧
を供給する電圧供給手段と、前記圧電アクチュエータの
圧電素子の先端に固着され、前記電圧調節手段により圧
電素子が伸長されたとき前記球体表面を圧接しつつ摺動
する減摩材と、前記ハウジングの所定箇所に他の部材と
連接するため配設された連接手段とを備えたことを特徴
とする球面軸受。
A sphere, a connecting shaft connected to the sphere, a housing having a predetermined portion opened so that the connecting shaft can rotate by a predetermined angle, and a housing accommodating the sphere therein;
A piezoelectric actuator attached to a plurality of portions of the housing such that the direction of expansion and contraction of the piezoelectric element is directed toward the sphere and / or the center of the housing; voltage adjusting means for adjusting a voltage for expanding and contracting the piezoelectric element of the piezoelectric actuator;
A voltage supply unit for supplying a voltage to the piezoelectric element based on an adjustment result of the voltage adjustment unit; and a voltage fixing unit fixed to a tip of the piezoelectric element of the piezoelectric actuator, and when the piezoelectric element is extended by the voltage adjustment unit, the surface of the sphere is deformed. A spherical bearing, comprising: an anti-friction material that slides while being pressed, and connecting means provided at a predetermined position of the housing so as to be connected to another member.
【請求項2】 前記ハウジングの表面に前記電圧供給手
段と前記圧電アクチュエータを結ぶ導線を印刷したこと
を特徴とする請求項1記載の球面軸受。
2. The spherical bearing according to claim 1, wherein a conductive wire connecting the voltage supply means and the piezoelectric actuator is printed on a surface of the housing.
【請求項3】 前記圧電アクチュエータは、前記圧電素
子の一端を支持する圧電素子支持部と、該圧電素子支持
部より前記圧電素子に沿って圧電素子と所定距離を隔て
つつ圧電素子の先端方向に向けて延長された延長部と、
該延長部の内周に突設させた圧電素子歪曲制限部とを備
えたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の球面
軸受。
3. The piezoelectric actuator according to claim 1, further comprising: a piezoelectric element support for supporting one end of the piezoelectric element; and a tip end direction of the piezoelectric element spaced apart from the piezoelectric element by a predetermined distance along the piezoelectric element from the piezoelectric element support. An extension that is extended toward
3. The spherical bearing according to claim 1, further comprising a piezoelectric element distortion limiting portion protruding from an inner periphery of the extension portion.
【請求項4】 前記圧電アクチュエータは、前記圧電素
子が前記ハウジングに貫通された貫通穴に挿通され、該
圧電素子の一端を支持する圧電素子支持部と前記ハウジ
ング外周囲間に所定の厚みを有する調整リングを介して
前記ハウジングに固定されたことを特徴とする請求項
1、2又は3記載の球面軸受。
4. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the piezoelectric element is inserted into a through hole penetrating the housing, and has a predetermined thickness between a piezoelectric element supporting portion supporting one end of the piezoelectric element and an outer periphery of the housing. 4. The spherical bearing according to claim 1, wherein the spherical bearing is fixed to the housing via an adjusting ring.
【請求項5】 前記ハウジングの開口と前記連結用軸間
の隙間を覆う蛇腹状の保護カバーを配設したことを特徴
とする請求項1、2、3又は4記載の球面軸受。
5. The spherical bearing according to claim 1, further comprising a bellows-like protective cover for covering a gap between the opening of the housing and the connecting shaft.
【請求項6】 前記圧電素子の伸縮に伴う反力を検出す
る反力検出手段を更に備え、前記電圧調節手段は、該反
力検出手段で検出された反力を基に圧電素子を伸縮させ
る電圧を調節することを特徴とする請求項1、2、3、
4又は5記載の球面軸受。
6. The apparatus according to claim 1, further comprising a reaction force detecting means for detecting a reaction force accompanying expansion and contraction of the piezoelectric element, wherein the voltage adjusting means expands and contracts the piezoelectric element based on the reaction force detected by the reaction force detection means. 4. The method of claim 1, wherein the voltage is adjusted.
The spherical bearing according to 4 or 5.
【請求項7】 前記減摩材の前記球体と対する面は、前
記球体の表面形状に沿って凹状に形成されたことを特徴
とする請求項1、2、3、4、5又は6記載の球面軸
受。
7. The method according to claim 1, wherein a surface of the friction reducing material facing the sphere is formed in a concave shape along the surface shape of the sphere. Spherical bearing.
【請求項8】 前記減摩材の前記球体と対する面は、凸
状に形成されたことを特徴とする請求項1、2、3、
4、5、6又は7記載の球面軸受。
8. A surface of the antifriction material facing the sphere is formed in a convex shape.
A spherical bearing according to 4, 5, 6, or 7.
【請求項9】 前記減摩材に代えて、前記球体に圧接し
つつ回動可能なボールと、該ボールを保持するボール保
持部とを備え、該ボール保持部は、前記圧電アクチュエ
ータの圧電素子の先端に固着されたことを特徴とする請
求項1、2、3、4、5、6、7又は8記載の球面軸
受。
9. A ball which is rotatable while being pressed against said sphere instead of said friction reducing material, and a ball holding portion for holding said ball, wherein said ball holding portion is a piezoelectric element of said piezoelectric actuator. 9. The spherical bearing according to claim 1, wherein the spherical bearing is fixed to a tip of the spherical bearing.
【請求項10】 前記圧電アクチュエータは、前記ハウ
ジングの複数箇所に均等に配設されたことを特徴とする
請求項1、2、3、4、5、6、7、8又は9記載の球
面軸受。
10. The spherical bearing according to claim 1, wherein the piezoelectric actuators are evenly arranged at a plurality of positions on the housing. .
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