JP3065427B2 - ボールジョイントの角度変更装置 - Google Patents
ボールジョイントの角度変更装置Info
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- JP3065427B2 JP3065427B2 JP4125545A JP12554592A JP3065427B2 JP 3065427 B2 JP3065427 B2 JP 3065427B2 JP 4125545 A JP4125545 A JP 4125545A JP 12554592 A JP12554592 A JP 12554592A JP 3065427 B2 JP3065427 B2 JP 3065427B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はボールジョイントの角度
変更装置に関する。さらに詳しくは、振動子によりボー
ルジョイントの角度が変更されてなるボールジョイント
の角度変更装置に関する。
変更装置に関する。さらに詳しくは、振動子によりボー
ルジョイントの角度が変更されてなるボールジョイント
の角度変更装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりボールジョイントの角度変更装
置として、電磁モータや油圧モータなどが用いられてい
る。
置として、電磁モータや油圧モータなどが用いられてい
る。
【０００３】この電磁モータや油圧モータなどはその小
型化に限界があるため、かかる従来の角度変更装置によ
り角度変更がなされるボールジョイントの小型化にもそ
れに伴う限界が生じる。
型化に限界があるため、かかる従来の角度変更装置によ
り角度変更がなされるボールジョイントの小型化にもそ
れに伴う限界が生じる。
【０００４】しかるに、最近の原子力発電プラントに見
られるように、細管部の損傷が発電プラントの停止につ
ながるような大事故を引き起こすこともまれではない。
そのため、細管部の屈曲部や分岐部も通過できる管内検
査装置の開発が切望されている。
られるように、細管部の損傷が発電プラントの停止につ
ながるような大事故を引き起こすこともまれではない。
そのため、細管部の屈曲部や分岐部も通過できる管内検
査装置の開発が切望されている。
【０００５】しかしながら、従来のボールジョイントで
は、その小型化に限界があるため、このような要求に応
ずることはできない。
は、その小型化に限界があるため、このような要求に応
ずることはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたものであって、細管部の屈曲
部や分岐部も通過できる管内検査装置に用いられるボー
ルジョイントに適用できるボールジョイントの角度変更
装置を提供することを目的とする。
術の問題点に鑑みなされたものであって、細管部の屈曲
部や分岐部も通過できる管内検査装置に用いられるボー
ルジョイントに適用できるボールジョイントの角度変更
装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はボールジョイン
トの角度変更装置であって、前記ボールジョイントの球
体収納部材内に、基端部が前記球体収納部材内に取付け
られた３個の振動素子の先端部を結合させて構成されて
なる振動子が、少なくとも３組、所定の配列により配設
され、前記振動子の各振動素子の先端部を結合させて形
成された結合部が、前記ボールジョイントの球体収納部
材内に配設された球体を所定方向に付勢する球体付勢手
段により、前記球体に当接され、前記振動子の各結合部
が、前記球体に当接され状態で所望により所定方向に回
転され、該回転により前記球体が回転されることを特徴
とするボールジョイントの角度変更装置に関する。な
お、本発明においては、前記振動子の各振動素子が、正
三角錐の稜線の位置に配設されてなるのが好ましい。
トの角度変更装置であって、前記ボールジョイントの球
体収納部材内に、基端部が前記球体収納部材内に取付け
られた３個の振動素子の先端部を結合させて構成されて
なる振動子が、少なくとも３組、所定の配列により配設
され、前記振動子の各振動素子の先端部を結合させて形
成された結合部が、前記ボールジョイントの球体収納部
材内に配設された球体を所定方向に付勢する球体付勢手
段により、前記球体に当接され、前記振動子の各結合部
が、前記球体に当接され状態で所望により所定方向に回
転され、該回転により前記球体が回転されることを特徴
とするボールジョイントの角度変更装置に関する。な
お、本発明においては、前記振動子の各振動素子が、正
三角錐の稜線の位置に配設されてなるのが好ましい。
【０００８】
【作用】本発明のボールジョイントの角度変更装置にお
いては、ボールジョイントの球体収納部材内に、基端部
が取付けられている３個の振動素子の先端部を結合させ
て構成されてなる振動子が、少なくとも３組、所定の配
列により、各振動素子の先端部を結合させて形成された
結合部がボールジョイントの球体に当接され状態で配設
され、この状態でこれらの振動子の各結合部が所望によ
り所定方向に回転されるので、ボールジョイントの球体
が所望の方向に回転される。それにより、ボールジョイ
ントの角度が所定方向に変更される。このように本発明
では電磁モータや油圧モータを用いないので、ボールジ
ョイントの角度変更装置を飛躍的に小型化できる。
いては、ボールジョイントの球体収納部材内に、基端部
が取付けられている３個の振動素子の先端部を結合させ
て構成されてなる振動子が、少なくとも３組、所定の配
列により、各振動素子の先端部を結合させて形成された
結合部がボールジョイントの球体に当接され状態で配設
され、この状態でこれらの振動子の各結合部が所望によ
り所定方向に回転されるので、ボールジョイントの球体
が所望の方向に回転される。それにより、ボールジョイ
ントの角度が所定方向に変更される。このように本発明
では電磁モータや油圧モータを用いないので、ボールジ
ョイントの角度変更装置を飛躍的に小型化できる。
【０００９】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明を実施
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。
【００１０】図１は本発明の一実施例の概略図、図２は
本発明における角度変更原理の説明図、図３〜５は本発
明における振動子の駆動パターンの説明図、図６は振動
素子の駆動装置のブロック図である。図において、１は
球体、２は球体収納部材、３は振動子、４は振動素子、
５はバネ部材を示す。
本発明における角度変更原理の説明図、図３〜５は本発
明における振動子の駆動パターンの説明図、図６は振動
素子の駆動装置のブロック図である。図において、１は
球体、２は球体収納部材、３は振動子、４は振動素子、
５はバネ部材を示す。
【００１１】本発明のボールジョイントの角度変更装置
は、ボールジョイントの球体１を収納している球体収納
部材２内に所定配列により配設された３個の振動子３の
各先端部が、球体１に当接され、そしてこの当接状態を
維持するため、この球体１は、同じく球体収納部材２内
に所定配列により配設された複数個のバネ部材５によ
り、振動子３方向に付勢された構成とされている。
は、ボールジョイントの球体１を収納している球体収納
部材２内に所定配列により配設された３個の振動子３の
各先端部が、球体１に当接され、そしてこの当接状態を
維持するため、この球体１は、同じく球体収納部材２内
に所定配列により配設された複数個のバネ部材５によ
り、振動子３方向に付勢された構成とされている。
【００１２】球体１のサイズはボールジョイントの使用
目的に応じて適宜選定される。またその材質も同様にボ
ールジョイントの使用目的に応じて適宜選定されるが、
振動子３より発生する回転力が有効に伝達される点、振
動子３とボールジョィントとの接触部の摩耗や変形を防
ぐ点などを考慮して、セラミックスや硬質メッキを施し
た金属を用いるのが好ましい。
目的に応じて適宜選定される。またその材質も同様にボ
ールジョイントの使用目的に応じて適宜選定されるが、
振動子３より発生する回転力が有効に伝達される点、振
動子３とボールジョィントとの接触部の摩耗や変形を防
ぐ点などを考慮して、セラミックスや硬質メッキを施し
た金属を用いるのが好ましい。
【００１３】 球体収納部材２の内部には、先端部が球
体１に当接された３個の振動子３が球体１を任意の方向
に回転できる位置に配設されている。この３個の振動子
３は、その先端部が同一円周上に配置されさえしなけれ
ば、その配置関係には特に限定はないが、駆動方向によ
る能力を均一にするために、間隔が均等となる関係位置
にて配設されるのが好ましい。本発明においては、振動
子３の個数は３個に限定されるものではなく、制御系の
制約がない場合においては４個以上とされてもよい。
体１に当接された３個の振動子３が球体１を任意の方向
に回転できる位置に配設されている。この３個の振動子
３は、その先端部が同一円周上に配置されさえしなけれ
ば、その配置関係には特に限定はないが、駆動方向によ
る能力を均一にするために、間隔が均等となる関係位置
にて配設されるのが好ましい。本発明においては、振動
子３の個数は３個に限定されるものではなく、制御系の
制約がない場合においては４個以上とされてもよい。
【００１４】 この振動子３は先端部が結合されて一体
化されている３個の振動素子４から構成されている。こ
の振動素子４は、例えば、積層された圧電セラミックス
からなる。また、その形状およびサイズは、ボールジョ
イントの使用目的に応じて適宜選定されるが、振動子３
として一体化された場合にその結合部４１において有効
な回転力が発生される点（図２参照）、各方向に均等に
運動を生じさせられる点などを考慮して、正三角錐の頂
点を中心とする３本の稜の位置に振動素子４が配置され
るが好ましい。振動素子４の先端部は、振動素子４Ａ，
４Ｂ，４Ｃから発生した振動が、球体１への有効な駆動
力となるよう先端部で一体に結合されており、ボールジ
ョィントとの接触部である結合部４１の先端は、摩耗や
破損を防ぐため平面あるいは球面形状として接触面積を
大きくし、また、駆動力を効果的に伝達するため、例え
ば、表面に金属をコーティングされた形態で結合されて
いる（図２参照）。
化されている３個の振動素子４から構成されている。こ
の振動素子４は、例えば、積層された圧電セラミックス
からなる。また、その形状およびサイズは、ボールジョ
イントの使用目的に応じて適宜選定されるが、振動子３
として一体化された場合にその結合部４１において有効
な回転力が発生される点（図２参照）、各方向に均等に
運動を生じさせられる点などを考慮して、正三角錐の頂
点を中心とする３本の稜の位置に振動素子４が配置され
るが好ましい。振動素子４の先端部は、振動素子４Ａ，
４Ｂ，４Ｃから発生した振動が、球体１への有効な駆動
力となるよう先端部で一体に結合されており、ボールジ
ョィントとの接触部である結合部４１の先端は、摩耗や
破損を防ぐため平面あるいは球面形状として接触面積を
大きくし、また、駆動力を効果的に伝達するため、例え
ば、表面に金属をコーティングされた形態で結合されて
いる（図２参照）。
【００１５】また、この振動素子４には、図６に示す駆
動装置の振動素子ドライバＣ３から、信号ケーブルを介
して駆動信号が供給される。
動装置の振動素子ドライバＣ３から、信号ケーブルを介
して駆動信号が供給される。
【００１６】球体収納部材２の内部には、図示のごとく
バネ部材５が配設されている。このバネ部材５の付勢力
により、球体１と振動子３との接触が維持されている。
バネ部材５のバネ定数やその数量は、ボールジョイント
の使用目的に応じて適宜選定される。４個以上の振動子
３が用いられた場合、これらの振動子３の配置が適宜調
整されることにより、バネ部材５が省略されてもよい。
バネ部材５が配設されている。このバネ部材５の付勢力
により、球体１と振動子３との接触が維持されている。
バネ部材５のバネ定数やその数量は、ボールジョイント
の使用目的に応じて適宜選定される。４個以上の振動子
３が用いられた場合、これらの振動子３の配置が適宜調
整されることにより、バネ部材５が省略されてもよい。
【００１７】球体収納部材２には、明瞭には図示されて
いないが、振動子３およびバネ部材５が配設される位置
に取付け座が形成され、さらに振動素子４の信号ケーブ
ルが貫通する位置には貫通孔が形成されている。球体収
納部材２のその余の構成は、従来のボールジョイントの
球体収納部と同様であるので、その構成の詳細な説明は
省略する。
いないが、振動子３およびバネ部材５が配設される位置
に取付け座が形成され、さらに振動素子４の信号ケーブ
ルが貫通する位置には貫通孔が形成されている。球体収
納部材２のその余の構成は、従来のボールジョイントの
球体収納部と同様であるので、その構成の詳細な説明は
省略する。
【００１８】次に、振動子３の基本的動作を、図３〜５
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
【００１９】 図３は、第１振動素子４Ａ、第２振動素
子４Ｂおよび第３振動素子４Ｃが順次伸縮した場合の振
動子３の動作の説明図である。図３（ｂ）に示すよう
に、第１振動素子４Ａ、第２振動素子４Ｂおよび第３振
動素子４Ｃが順次伸縮した場合は、図３（ａ）に示すよ
うに振動子３（具体的には結合部４１）は、振動素子４
の取付基部に平行な面内において回転運動を行う。
子４Ｂおよび第３振動素子４Ｃが順次伸縮した場合の振
動子３の動作の説明図である。図３（ｂ）に示すよう
に、第１振動素子４Ａ、第２振動素子４Ｂおよび第３振
動素子４Ｃが順次伸縮した場合は、図３（ａ）に示すよ
うに振動子３（具体的には結合部４１）は、振動素子４
の取付基部に平行な面内において回転運動を行う。
【００２０】 図４は、第１振動素子４Ａと第３振動素
子４Ｃとが同一位相で伸縮し、第２振動素子４Ｂがそれ
に遅れて伸縮した場合の振動子３の動作の説明図であ
る。図４（ｂ）に示すように、第１振動素子４Ａと第３
振動素子４Ｃとが同一位相で伸縮し、第２振動素子４Ｂ
がそれに遅れて伸縮した場合は、図４（ａ）に示すよう
に振動子３（具体的には結合部４１）は、振動素子４の
取付基部に垂直で、振動素子４Ｂを含む平面内において
回転運動を行う。
子４Ｃとが同一位相で伸縮し、第２振動素子４Ｂがそれ
に遅れて伸縮した場合の振動子３の動作の説明図であ
る。図４（ｂ）に示すように、第１振動素子４Ａと第３
振動素子４Ｃとが同一位相で伸縮し、第２振動素子４Ｂ
がそれに遅れて伸縮した場合は、図４（ａ）に示すよう
に振動子３（具体的には結合部４１）は、振動素子４の
取付基部に垂直で、振動素子４Ｂを含む平面内において
回転運動を行う。
【００２１】 図５は、振動素子４Ｃ，４Ｂ，４Ａの順
で位相が４５度ずつ遅れて伸縮した場合の振動子３の動
作の説明図である。図５（ｂ）に示すように、振動素子
４Ｃ，４Ｂ，４Ａの順で位相が４５度ずつ遅れて伸縮し
た場合は、図５（ａ）に示すように振動子３（具体的に
は結合部４１）は、図３（ａ）と図４（ａ）の双方の振
動面と垂直な面内において、回転運動を行う。
で位相が４５度ずつ遅れて伸縮した場合の振動子３の動
作の説明図である。図５（ｂ）に示すように、振動素子
４Ｃ，４Ｂ，４Ａの順で位相が４５度ずつ遅れて伸縮し
た場合は、図５（ａ）に示すように振動子３（具体的に
は結合部４１）は、図３（ａ）と図４（ａ）の双方の振
動面と垂直な面内において、回転運動を行う。
【００２２】この３つの動作を３個の振動子３の位置に
応じて適宜組合せることにより、球体１は所望の方向に
回転され、それに伴いボールジョイントの角度も所望の
角度に変更される。
応じて適宜組合せることにより、球体１は所望の方向に
回転され、それに伴いボールジョイントの角度も所望の
角度に変更される。
【００２３】本発明の振動素子４の駆動装置は、図６に
示すように、振動素子４と、この振動素子４を駆動する
振動素子ドライバＣ３と、この振動素子ドライバＣ３に
動作指令を入力する振動素子動作指令展開ユニットＣ２
と、この振動素子動作指令展開ユニットＣ２に動作指令
を入力する各駆動ユニット動作指令展開ユニットＣ１
と、これらを接続する信号ケーブルとからなっている。
示すように、振動素子４と、この振動素子４を駆動する
振動素子ドライバＣ３と、この振動素子ドライバＣ３に
動作指令を入力する振動素子動作指令展開ユニットＣ２
と、この振動素子動作指令展開ユニットＣ２に動作指令
を入力する各駆動ユニット動作指令展開ユニットＣ１
と、これらを接続する信号ケーブルとからなっている。
【００２４】各駆動ユニット動作指令展開ユニットＣ１
は、球体１が回転すべき方向に対応して、各駆動ユニッ
トが振動すべき面の方向を導く機能を有する。
は、球体１が回転すべき方向に対応して、各駆動ユニッ
トが振動すべき面の方向を導く機能を有する。
【００２５】振動素子動作指令展開ユニットＣ２は、各
駆動ユニットが振動すべき面の方向に対応して、それぞ
れの駆動ユニットを構成する振動素子４がとるべき伸縮
運動の位相関係を導く機能を有する。
駆動ユニットが振動すべき面の方向に対応して、それぞ
れの駆動ユニットを構成する振動素子４がとるべき伸縮
運動の位相関係を導く機能を有する。
【００２６】振動素子ドライバＣ３は、振動素子動作指
令展開ユニットＣ２で導かれた各振動素子４を伸縮させ
る位相関係に応じて、振動波形（図３，４，５では三角
波で示されているが、正弦波、方形波など駆動効率の高
い波形が必要に応じて選定される）を発生させ、それに
よって各振動素子４を伸縮させる機能を有する。
令展開ユニットＣ２で導かれた各振動素子４を伸縮させ
る位相関係に応じて、振動波形（図３，４，５では三角
波で示されているが、正弦波、方形波など駆動効率の高
い波形が必要に応じて選定される）を発生させ、それに
よって各振動素子４を伸縮させる機能を有する。
【００２７】各駆動ユニット動作指令展開ユニットＣ１
および振動素子動作指令展開ユニットＣ２の機能を実現
するには、例えば、マイクロコンピュータを用いて、球
体１の回転方向と、振動子３の振動面と、振動素子４の
伸縮の位相の相互の関係を表わす関数あるいは表を記憶
させておき、球体１の回転指令に応じた値を出力させる
ことにより実現できる。
および振動素子動作指令展開ユニットＣ２の機能を実現
するには、例えば、マイクロコンピュータを用いて、球
体１の回転方向と、振動子３の振動面と、振動素子４の
伸縮の位相の相互の関係を表わす関数あるいは表を記憶
させておき、球体１の回転指令に応じた値を出力させる
ことにより実現できる。
【００２８】また、振動素子ドライバＣ３の機能は、例
えば、市販されている位相調整機能付き発振器を用いて
実現できる。
えば、市販されている位相調整機能付き発振器を用いて
実現できる。
【００２９】各駆動ユニット動作指令展開ユニットＣ１
は、入力された角度変更指令に基づいて、振動素子動作
指令展開ユニットＣ２に動作指令を出力する。振動素子
動作指令展開ユニットＣ２は、振動素子ドライバＣ３に
振動素子の伸縮指令を出力する。振動素子ドライバＣ３
は、この伸縮指令により振動素子４を駆動する。
は、入力された角度変更指令に基づいて、振動素子動作
指令展開ユニットＣ２に動作指令を出力する。振動素子
動作指令展開ユニットＣ２は、振動素子ドライバＣ３に
振動素子の伸縮指令を出力する。振動素子ドライバＣ３
は、この伸縮指令により振動素子４を駆動する。
【００３０】これにより前述のように球体１が回転さ
れ、ボールジョイントの角度変更がなされる。
れ、ボールジョイントの角度変更がなされる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明のボールジョ
イントの角度変更装置によれば、電磁モータや油圧モー
タを用いることなくボールジョイントの角度変更がなさ
れる。また、電磁モータや油圧モータを用いないので、
角度変更装置を飛躍的に小型化できる。したがって、細
管内部の検査装置に好適に用いることができる。
イントの角度変更装置によれば、電磁モータや油圧モー
タを用いることなくボールジョイントの角度変更がなさ
れる。また、電磁モータや油圧モータを用いないので、
角度変更装置を飛躍的に小型化できる。したがって、細
管内部の検査装置に好適に用いることができる。
【図１】本発明の一実施例の概略図である。
【図２】本発明における角度変更原理の説明図である。
【図３】本発明における振動子の駆動パターンの説明図
である。
である。
【図４】本発明における振動子の駆動パターンの説明図
である。
である。
【図５】本発明における振動子の駆動パターンの説明図
である。
である。
【図６】振動素子の駆動装置のブロック図である。
１ 球体 ２ 球体収納部材 ３ 振動子 ４ 振動素子 ５ バネ部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−159981（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 11/06 - 11/08
Claims (2)
- 【請求項１】 ボールジョイントの角度変更装置であっ
て、 前記ボールジョイントの球体収納部材内に、基端部が前
記球体収納部材内に取付けられた３個の振動素子の先端
部を結合させて構成されてなる振動子が、少なくとも３
組、所定の配列により配設され、 前記振動子の各振動素子の先端部を結合させて形成され
た結合部が、前記ボールジョイントの球体収納部材内に
配設された球体を所定方向に付勢する球体付勢手段によ
り、前記球体に当接され、 前記振動子の各結合部が、前記球体に当接され状態で所
望により所定方向に回転され、該回転により前記球体が
回転されることを特徴とするボールジョイントの角度変
更装置。 - 【請求項２】 前記振動子の各振動素子が、正三角錐の
稜線の位置に配設されてなることを特徴とする請求項１
記載のボールジョイントの角度変更装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4125545A JP3065427B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | ボールジョイントの角度変更装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4125545A JP3065427B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | ボールジョイントの角度変更装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05296227A JPH05296227A (ja) | 1993-11-09 |
| JP3065427B2 true JP3065427B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=14912855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4125545A Expired - Fee Related JP3065427B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | ボールジョイントの角度変更装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3065427B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008245425A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Toshiba Corp | 圧電モータ及び圧電モータシステム |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07234447A (ja) | 1993-12-28 | 1995-09-05 | Canon Inc | 撮影ユニットおよびカメラ |
| JP2008141898A (ja) * | 2006-12-05 | 2008-06-19 | Duplo Seiko Corp | アクチュエータおよび搬送装置 |
| JP4398990B2 (ja) * | 2007-03-28 | 2010-01-13 | 株式会社東芝 | 駆動機構 |
| JP5295812B2 (ja) * | 2009-02-17 | 2013-09-18 | 株式会社ミツトヨ | 姿勢制御装置 |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP4125545A patent/JP3065427B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| US7804224B2 (en) | 2007-03-27 | 2010-09-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Piezoelectric motor and piezoelectric motor system |
| CN102361410A (zh) * | 2007-03-27 | 2012-02-22 | 株式会社东芝 | 压电电动机和压电电动机系统 |
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| Publication number | Publication date |
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| JPH05296227A (ja) | 1993-11-09 |
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