JP5298300B2 - Spherical actuator and imaging device - Google Patents

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本発明は、多方向の自由度を有し、ロボットアームや撮像部等の被回動部材を回動させる球面アクチュエータ及びこの球面アクチュエータを備えて構成される撮像装置に関する。   The present invention relates to a spherical actuator that has multi-directional degrees of freedom and rotates a member to be rotated such as a robot arm or an imaging unit, and an imaging apparatus that includes the spherical actuator.

従来、この種の球面アクチュエータは、略球状のロータと、このロータの表面に接触してロータを回動自在に支持する複数のステータから構成されている。そして、この球面アクチュエータは、複数のステータが発生させる表面波振動をロータに伝達させて、この振動によりロータを多方向に駆動させている。また、ロータには、ロボットアームや撮像素子等の被回動部材が取り付けられており、ロータが多方向に回動することにより被回動部品を多方向に回動させている。(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, this type of spherical actuator is composed of a substantially spherical rotor and a plurality of stators that contact the surface of the rotor and rotatably support the rotor. The spherical actuator transmits surface wave vibration generated by a plurality of stators to the rotor, and the rotor is driven in multiple directions by the vibration. Further, the rotor is attached to a rotated member such as a robot arm or an image sensor, and the rotated component rotates in multiple directions by rotating the rotor in multiple directions. (For example, refer to Patent Document 1).

図13は、従来の球面アクチュエータを備えた撮像装置を示す斜視図である。
図13に示す、撮像装置110は、従来の球面アクチュエータ100と、撮像部106とから構成されている。球面アクチュエータ100は、略等角度間隔に配置された3つのステータ103a,103b,103cを有する支持部材101と、支持部材101に回動自在に支持された球状のロータ102とから構成されている。支持部材101は、略円柱状の固定部材105に固定されている。3つのステータ103a,103b,103cは、支持部材101に設けられた3つのアーム部104a,104b,104cにそれぞれ取り付けられている。この3つのステータ103a,103b,103cは、微小振動を発生させる駆動力発生部であり、ロータ102の表面に接触している。
FIG. 13 is a perspective view showing an imaging apparatus including a conventional spherical actuator.
An imaging apparatus 110 illustrated in FIG. 13 includes a conventional spherical actuator 100 and an imaging unit 106. The spherical actuator 100 includes a support member 101 having three stators 103a, 103b, and 103c arranged at substantially equal angular intervals, and a spherical rotor 102 that is rotatably supported by the support member 101. The support member 101 is fixed to a substantially columnar fixing member 105. The three stators 103a, 103b, and 103c are attached to the three arm portions 104a, 104b, and 104c provided on the support member 101, respectively. The three stators 103 a, 103 b, and 103 c are driving force generators that generate minute vibrations, and are in contact with the surface of the rotor 102.

このような構成を有する従来の球面アクチュエータは、3つのステータ103a,103b,103cによって発生される微小振動が、球状のロータ102に伝達される。これにより、ロータ102は、ロータ102及び支持部材101の中心を通るZ軸方向と、このZ軸方向と直交するX軸方向と、Z軸方向と直交する方向であってX軸方向とも直交するY軸方向との3軸方向回りに回動する。   In the conventional spherical actuator having such a configuration, minute vibrations generated by the three stators 103 a, 103 b, and 103 c are transmitted to the spherical rotor 102. Thereby, the rotor 102 is a Z-axis direction passing through the centers of the rotor 102 and the support member 101, an X-axis direction orthogonal to the Z-axis direction, a direction orthogonal to the Z-axis direction, and orthogonal to the X-axis direction. It rotates around the three-axis direction with the Y-axis direction.

また、図13に示す球面アクチュエータ100は、球状のロータ102の表面に撮像部106が取り付けられている。撮像部106は、撮像素子{例えば、CCD(電荷結合素子)、CMOS(相補性金属酸化膜半導体)等}と、この撮像素子に被写体からの像光を入射させるレンズ装置から構成されている。このような構成を有する球面アクチュエータ100を備えた撮像装置110は、配管T内の検査装置に用いられている。
特開平8−88987号公報
In the spherical actuator 100 shown in FIG. 13, the imaging unit 106 is attached to the surface of the spherical rotor 102. The imaging unit 106 includes an imaging device {for example, a CCD (charge coupled device), a CMOS (complementary metal oxide semiconductor), etc.} and a lens device that makes image light from a subject incident on the imaging device. The imaging device 110 provided with the spherical actuator 100 having such a configuration is used for an inspection device in the pipe T.
JP-A-8-88987

しかしながら、従来の球面アクチュエータ100は、図14に示すように、ロータ102をX軸方向及び/またはY軸方向の回りに回動させると、ロータ102に取り付けられた被回動部材である撮像部106が支持部材101のステータ103aに当接する。その結果、ロータ101のX軸方向及び/またはY軸方向の回りの回動動作が制限される。具体的には、図13及び図14に示す球面アクチュエータでは、X軸方向及びY軸方向の回りで回転できる範囲が約60度しかない。このように、従来の球面アクチュエータでは、ロータに取り付けられた撮像部やロボットアーム等の被回動部材が支持部材のステータに当接するため、ロータの可動範囲が狭くなっていた、という問題がある。   However, in the conventional spherical actuator 100, as shown in FIG. 14, when the rotor 102 is rotated around the X-axis direction and / or the Y-axis direction, the imaging unit which is a rotated member attached to the rotor 102 106 abuts on the stator 103 a of the support member 101. As a result, the rotation operation of the rotor 101 around the X axis direction and / or the Y axis direction is limited. Specifically, in the spherical actuator shown in FIGS. 13 and 14, the range in which the actuator can rotate around the X-axis direction and the Y-axis direction is only about 60 degrees. As described above, the conventional spherical actuator has a problem that the movable range of the rotor is narrowed because the rotated member such as the imaging unit or the robot arm attached to the rotor contacts the stator of the support member. .

一方、配管検査等に用いられる撮像装置の撮影部のアクチュエータとしては、管壁を確実に撮影するために、更に広い範囲(例えば、約180度)のX軸方向及びY軸方向の回りの可動範囲が求められている。したがって、このような撮像装置の撮影部のアクチュエータとして使用するには、従来の球面アクチュエータは、適していなかった。   On the other hand, as an actuator of an imaging unit of an imaging device used for piping inspection or the like, it can move around an X axis direction and a Y axis direction in a wider range (for example, about 180 degrees) in order to capture an image of a tube wall with certainty. A range is sought. Therefore, the conventional spherical actuator has not been suitable for use as an actuator of the imaging unit of such an imaging apparatus.

更に、従来の球面アクチュエータでは、撮影部やロボットアーム等の被回動部材を、略球状をなすロータの表面に取り付けている。そのため、確実に被回動部材をロータに取り付けるには、ロータの表面の一部に平面部を形成するか、あるいは、被回動部材の取り付け面にロータの表面曲率と同一のアール面を形成する必要がある。このように、被回動部材をロータに取り付けることが難しいだけでなく、被回動部材をロータに取り付けるための作業が必要となるため、組み立ての作業工数が多くなる、という問題もあった。   Further, in a conventional spherical actuator, a rotated member such as an imaging unit or a robot arm is attached to the surface of a substantially spherical rotor. Therefore, in order to securely attach the pivoted member to the rotor, a flat portion is formed on a part of the rotor surface, or a rounded surface that is the same as the surface curvature of the rotor is formed on the pivoted member mounting surface. There is a need to. Thus, not only is it difficult to attach the pivotable member to the rotor, but there is also a problem that the work for assembling increases because work for attaching the pivotable member to the rotor is required.

本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、被回動部材の可動範囲の向上を図ることができると共に被回動部材の取り付けを容易に行うことができる球面アクチュエータ及びこの球面アクチュエータを備えた撮像装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a spherical actuator capable of improving the movable range of the pivoted member and easily mounting the pivoted member, and the spherical actuator. Another object of the present invention is to provide an imaging device.

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の球面アクチュエータは、被回動部材を回動させる球面アクチュエータである。そして、球面アクチュエータは、曲面部を有する支持部材と、この支持部材を固定する固定部材と、支持部材に回動自在に支持されて支持部材の表面に沿って回動する可動部材と、を備えている。この可動部材は、所定の間隔を開けて配置されて支持部材の表面に接触する複数の駆動力発生部と、被回動部材が取り付けられる台座部と、台座部に所定の間隔を開けて設けられて駆動力発生部が取り付けられる複数のアーム部と、を有している。そして、固定部材は、棒状をなしており、その軸径が複数の駆動力発生部における隣り合う駆動力発生部間の間隔よりも小さく形成されている。
また、複数のアーム部は、台座における被回動部材が取り付けられる方向と反対側に延在し、かつ延在方向の先端部に駆動力発生部が取り付けられている。複数のアーム部には、複数の駆動力発生部を支持部材側に付勢する弾性部が設けられている。
In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, the spherical actuator of the present invention is a spherical actuator that rotates a member to be rotated. The spherical actuator includes a support member having a curved surface portion, a fixing member that fixes the support member, and a movable member that is rotatably supported by the support member and rotates along the surface of the support member. ing. The movable member is provided with a plurality of driving force generators arranged at predetermined intervals and contacting the surface of the support member, a pedestal portion to which the rotated member is attached, and a pedestal portion with a predetermined interval. And a plurality of arm portions to which the driving force generating portions are attached . The fixing member has a rod shape, and the shaft diameter thereof is smaller than the interval between the adjacent driving force generation portions in the plurality of driving force generation portions.
The plurality of arm portions extend to the opposite side of the pedestal in the direction in which the member to be rotated is attached, and a driving force generating portion is attached to the distal end portion in the extending direction. The plurality of arm portions are provided with elastic portions that urge the plurality of driving force generating portions toward the support member.

また、本発明の撮像装置は、画像を撮影する撮影部と、撮像部を回動させる球面アクチュエータと、から構成されている。この球面アクチュエータは、上記したとおりのものであり、曲面部を有する支持部材と、この支持部材を固定する固定部材と、支持部材に回動自在に支持されて支持部材の表面に沿って回動する可動部材と、を備えている。この可動部材は、所定の間隔を開けて配置されて支持部材の表面に接触する複数の駆動力発生部と、被回動部材が取り付けられる台座部と、台座部に所定の間隔を開けて設けられて駆動力発生部が取り付けられる複数のアーム部と、を有している。そして、固定部材は、棒状をなしており、その軸径が複数の駆動力発生部における隣り合う駆動力発生部間の間隔よりも小さく形成されている。
また、複数のアーム部は、台座における撮像部が取り付けられる方向と反対側に延在し、かつ延在方向の先端部に駆動力発生部が取り付けられている。複数のアーム部には、複数の駆動力発生部を支持部材側に付勢する弾性部が設けられている。
The imaging apparatus of the present invention includes an imaging unit that captures an image and a spherical actuator that rotates the imaging unit. The spherical actuator is as described above, and is supported along the surface of the support member supported by the support member having a curved surface portion, a fixing member that fixes the support member, and the support member. And a movable member. The movable member is provided with a plurality of driving force generators arranged at predetermined intervals and contacting the surface of the support member, a pedestal portion to which the rotated member is attached, and a pedestal portion with a predetermined interval. And a plurality of arm portions to which the driving force generating portions are attached . The fixing member has a rod shape, and the shaft diameter thereof is smaller than the interval between the adjacent driving force generation portions in the plurality of driving force generation portions.
The plurality of arm portions extend to the opposite side of the pedestal in the direction in which the imaging unit is attached, and a driving force generation unit is attached to the distal end portion in the extending direction. The plurality of arm portions are provided with elastic portions that urge the plurality of driving force generating portions toward the support member.

本発明の球面アクチュエータによれば、可動部材に設けた駆動力発生部が被回動部材に当接することがないため、被回動部材の可動範囲を大きくすることができると共に、台座部により被回動部材の取り付けを容易に行うことができる。また、本発明の撮像装置によれば、可動部材の可動範囲を広げることができることにより、撮影可能な範囲を大幅に向上させることができる。   According to the spherical actuator of the present invention, the driving force generator provided on the movable member does not come into contact with the pivoted member, so that the movable range of the pivoted member can be increased and the pedestal portion covers the driven member. The rotating member can be easily attached. Further, according to the imaging apparatus of the present invention, the movable range of the movable member can be expanded, so that the photographing range can be greatly improved.

以下、本発明の球面アクチュエータ及び撮像装置の実施形態例について、図1〜図12を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。   Hereinafter, exemplary embodiments of a spherical actuator and an imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common member in each figure. The present invention is not limited to the following form.

図1は、本発明が適用される球面アクチュエータを備えた撮像装置を正面側から見た斜視図、図2は、球面アクチュエータを背面側から見た斜視図である。
この図1に示す、本発明の実施の形態例(以下、「本例」という。)である撮像装置10は、本発明の第1の実施の形態例に係る球面アクチュエータ1と、被回動部材の一具体例を示す撮像部2から構成されている。撮像部2は、撮像素子{例えば、CCD(電荷結合素子)、CMOS(相補性金属酸化膜半導体)等}と、この撮像素子に被写体からの像光を入射させるレンズ装置とを有している。
FIG. 1 is a perspective view of an imaging apparatus including a spherical actuator to which the present invention is applied as seen from the front side, and FIG. 2 is a perspective view of the spherical actuator as seen from the back side.
An imaging apparatus 10 according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “present example”) shown in FIG. 1 includes a spherical actuator 1 according to the first embodiment of the present invention, and a pivoted object. It is comprised from the imaging part 2 which shows one specific example of a member. The imaging unit 2 includes an imaging device {for example, a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), etc.} and a lens device that causes image light from a subject to enter the imaging device. .

図1及び図2に示す、球面アクチュエータ1は、多方向(本例では、互いに直交するX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の3軸方向)の自由度を有するアクチュエータである。そして、この球面アクチュエータ1は、略球状の支持部材3と、この支持部材3を固定する固定部材4と、支持部材3に回動可能に支持される可動部材5から構成されている。   The spherical actuator 1 shown in FIGS. 1 and 2 is an actuator having a degree of freedom in multiple directions (in this example, three axial directions of the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction orthogonal to each other). The spherical actuator 1 includes a substantially spherical support member 3, a fixed member 4 that fixes the support member 3, and a movable member 5 that is rotatably supported by the support member 3.

支持部材3は、略球状に形成されており、曲面部を有している。この支持部材3には、円柱状をなす固定部材4が取り付けられている。この固定部材4により、支持部材3は、回動しないように固定されている。そして、固定部材4に固定された支持部材3に可動部材5が回動可能に支持されている。なお、本例では、支持部材3の形状を略球状として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、支持部材3の形状を半球、楕円球、や円盤状等の外側に膨出する曲面部を有するその他各種の形状に形成してもよい。更に、固定部材4の形状を円柱状として説明したが、固定部材4を角柱状やその他各種の棒状に形成してもよい、ことは言うまでもない。   The support member 3 is formed in a substantially spherical shape and has a curved surface portion. A fixing member 4 having a columnar shape is attached to the support member 3. The support member 3 is fixed by the fixing member 4 so as not to rotate. The movable member 5 is rotatably supported by the support member 3 fixed to the fixed member 4. In the present example, the shape of the support member 3 has been described as being substantially spherical. However, the shape of the support member 3 is not limited to this. For example, the shape of the support member 3 bulges outside such as a hemisphere, an elliptical sphere, or a disk shape. It may be formed in various other shapes having a curved surface portion. Furthermore, although the shape of the fixing member 4 has been described as a columnar shape, it goes without saying that the fixing member 4 may be formed in a prismatic shape or other various rod shapes.

図3は、本例の球面アクチュエータを示す分解斜視図である。
この図3に示すように、可動部材5は、略円環状の台座部7と、この台座部7に略等角度間隔に配置された3つのアーム部8a,8b,8cと、3つのアーム部8a,8b,8cに固定された3つの駆動力発生部9a,9b,9cを有している。台座部7は、略円環状をなしており、撮像部2を固定するための取付孔11が設けられている。台座部7の端面は、平面状をなしており、撮像部2を取り付ける取付面7aを構成している(図1参照)。また、この台座部7は、外周を略等角度間隔(本例では、120°)毎に平面状に切り欠くことにより3つの固定面12a,12b,12cが形成されている。3つの固定面12a,12b,12cには、3つのアーム部8a,8b,8cが台座部7における撮像部2の取り付け方向と反対側に延在するように固定されている。3つのアーム部8a,8b,8cにおける隣り合うアーム部間の間隔は、固定部材4の軸径よりも広く設定されている。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the spherical actuator of this example.
As shown in FIG. 3, the movable member 5 includes a substantially annular pedestal portion 7, three arm portions 8a, 8b, 8c arranged on the pedestal portion 7 at substantially equal angular intervals, and three arm portions. It has three driving force generation parts 9a, 9b, 9c fixed to 8a, 8b, 8c. The pedestal portion 7 has a substantially annular shape, and is provided with an attachment hole 11 for fixing the imaging unit 2. The end surface of the pedestal portion 7 has a planar shape and constitutes an attachment surface 7a to which the imaging unit 2 is attached (see FIG. 1). Further, the pedestal portion 7 has three fixed surfaces 12a, 12b, and 12c formed by cutting the outer periphery into a planar shape at substantially equal angular intervals (120 ° in this example). Three arm portions 8a, 8b, and 8c are fixed to the three fixing surfaces 12a, 12b, and 12c so as to extend on the side opposite to the mounting direction of the imaging unit 2 in the pedestal portion 7. The interval between adjacent arm portions in the three arm portions 8 a, 8 b, and 8 c is set wider than the shaft diameter of the fixing member 4.

3つのアーム部8a〜8cのうち、第1のアーム部8aに第1の駆動力発生部9aが取り付けられ、第2のアーム部8bに第2の駆動力発生部9bが取り付けられ、更に第3のアーム部8cに第3の駆動力発生部9cが取り付けられている。これら3つのアーム部8a〜8cは、それぞれ同一の構成を有するものであるため、ここでは、第1のアーム部8aについて説明する。   Of the three arm portions 8a to 8c, the first driving force generating portion 9a is attached to the first arm portion 8a, the second driving force generating portion 9b is attached to the second arm portion 8b, and the first A third driving force generator 9c is attached to the third arm 8c. Since these three arm portions 8a to 8c have the same configuration, only the first arm portion 8a will be described here.

第1のアーム部8aは、略長方形をなす平板状をなしており、角部が切り欠かれている。この第1のアーム部8aは、台座部7の第1の固定面12aに固定するための固定孔と、第1の駆動力発生部9aが取り付けられる開口孔14と、弾性部15を有している。図に表れない固定孔は、第1のアーム部8aの長手方向の一側に設けられている。この固定孔に固定ネジ17を螺合することにより、第1のアーム部8aが台座部7の第1の固定面12aに固定されている。なお、第2及び第3のアーム部8b,8cは、それぞれ台座部7の第2及び第3の固定面12b,12cに固定されている。   The 1st arm part 8a has comprised the flat plate shape which makes a substantially rectangular shape, and the corner | angular part is notched. The first arm portion 8a has a fixing hole for fixing to the first fixing surface 12a of the pedestal portion 7, an opening hole 14 to which the first driving force generating portion 9a is attached, and an elastic portion 15. ing. The fixing hole which does not appear in the figure is provided on one side in the longitudinal direction of the first arm portion 8a. The first arm portion 8 a is fixed to the first fixing surface 12 a of the base portion 7 by screwing the fixing screw 17 into the fixing hole. The second and third arm portions 8b and 8c are fixed to the second and third fixing surfaces 12b and 12c of the pedestal portion 7, respectively.

また、固定孔の反対側である長手方向の他側には、開口孔14が設けられている。この開口孔14には、後述する第1の駆動力発生部9aの固定部21が嵌合されている。なお、第2及び第3のアーム部8b,8cの開口孔14には、それぞれ第2及び第3の駆動力発生部9b,9cの固定部21が嵌合されている。弾性部15は、第1のアーム部8aの長手方向の略中心に設けられている。そして、弾性部15は、外縁から短手方向に沿って互い違いに、かつ長手方向に所定の間隔を開けて複数切り欠くことにより形成されている。この弾性部15によって、駆動力発生部9が支持部材3側に付勢される。   Moreover, the opening hole 14 is provided in the other side of the longitudinal direction which is the other side of a fixed hole. A fixing portion 21 of a first driving force generation portion 9a described later is fitted into the opening hole 14. Note that fixing portions 21 of the second and third driving force generating portions 9b and 9c are fitted in the opening holes 14 of the second and third arm portions 8b and 8c, respectively. The elastic part 15 is provided substantially at the center in the longitudinal direction of the first arm part 8a. The elastic portions 15 are formed by cutting out a plurality from the outer edge alternately along the short direction and at predetermined intervals in the longitudinal direction. The elastic force 15 urges the driving force generator 9 toward the support member 3.

なお、本例では、3つのアーム部8a〜8cと台座部7を別部材として説明したが、これに限定されるものではなく、3つのアーム部8a〜8cと台座部7を一つの部材として一体に形成してもよい。   In this example, the three arm portions 8a to 8c and the pedestal portion 7 are described as separate members. However, the present invention is not limited to this, and the three arm portions 8a to 8c and the pedestal portion 7 are defined as one member. You may form integrally.

次に、図4A及び図4Bを参照して駆動力発生部9について説明するが、3つの駆動力発生部9a〜9cは、それぞれ同一の構成を有しているため、ここでは、第1の駆動力発生部9aについて説明する。図4Aは、駆動力発生部を示す正面図であり、図4Bは駆動力発生部を示す断面図である。   Next, the driving force generation unit 9 will be described with reference to FIGS. 4A and 4B, but the three driving force generation units 9 a to 9 c have the same configuration. The driving force generator 9a will be described. FIG. 4A is a front view showing the driving force generation unit, and FIG. 4B is a cross-sectional view showing the driving force generation unit.

この図4A及び図4Bに示すように、第1の駆動力発生部9aは、第1のアーム部8aの開口孔14に嵌合される固定部21と、薄い皿状をなす支持体22と、環状に配置された複数の接触片23と、振動素子である圧電素子24を有している。固定部21は、第1のアーム部8aの開口孔14と略等しい直径を有する略円盤状をなしている。この固定部21の外周から支持体22が連続して設けられている。支持体22は、薄い皿状をなしており、その外周には、円環状の平坦部22aを有している。この支持体22の円環状の平坦部22aには、複数の接触片23が形成されている。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the first driving force generating portion 9a includes a fixing portion 21 fitted into the opening hole 14 of the first arm portion 8a, a thin dish-like support body 22, and the like. And a plurality of contact pieces 23 arranged in an annular shape and a piezoelectric element 24 which is a vibration element. The fixing portion 21 has a substantially disk shape having a diameter substantially equal to that of the opening hole 14 of the first arm portion 8a. A support 22 is continuously provided from the outer periphery of the fixed portion 21. The support 22 has a thin dish shape, and has an annular flat portion 22a on the outer periphery thereof. A plurality of contact pieces 23 are formed on the annular flat portion 22 a of the support 22.

複数の接触片23は、支持体22の平坦部22aから環状に一定間隔で、かつ、同一方向に突出している。この複数の接触片23には、支持部材3の曲面状の表面に対応するように、支持部材3の表面曲率と同一の曲率を有するアール面23aが設けられている。そして、支持体22の平坦部22aにおける複数の接触片23が配設された面と反対側の面には、複数の接触片23を振動させる圧電素子24が接着剤等の固定方法によって取り付けられている。   The plurality of contact pieces 23 protrude from the flat portion 22a of the support body 22 in a ring shape at regular intervals and in the same direction. The plurality of contact pieces 23 are provided with round surfaces 23 a having the same curvature as the surface curvature of the support member 3 so as to correspond to the curved surface of the support member 3. And the piezoelectric element 24 which vibrates the some contact piece 23 is attached to the surface on the opposite side to the surface in which the several contact piece 23 is arrange | positioned in the flat part 22a of the support body 22 with fixing methods, such as an adhesive agent. ing.

圧電素子24は、図示しないフレキシブル配線を介して図示しない圧電素子駆動電源と電気的に接続されている。そして、この圧電素子24に圧電素子駆動電源から超音波領域の交流電圧が印加されると、圧電素子24の電歪現象によって微小振動が発生する。圧電素子24によって発生した微小振動は、支持体22の平坦部22aを介して複数の接触片23に伝達される。これにより、複数の接触片23が振動し、接触片23の表面にたわみ振動や伸縮振動等の表面波振動が発生する。   The piezoelectric element 24 is electrically connected to a piezoelectric element driving power source (not shown) via a flexible wiring (not shown). When an AC voltage in the ultrasonic region is applied to the piezoelectric element 24 from the piezoelectric element driving power source, minute vibrations are generated by the electrostriction phenomenon of the piezoelectric element 24. The minute vibration generated by the piezoelectric element 24 is transmitted to the plurality of contact pieces 23 through the flat portion 22 a of the support 22. As a result, the plurality of contact pieces 23 vibrate, and surface wave vibrations such as flexural vibration and stretching vibration are generated on the surface of the contact pieces 23.

なお、本例では、圧電素子24を接着剤により支持体22の平坦部22aに貼り付けた例を説明したが、圧電素子24の取り付け方法は、これに限定されるものではない。例えば、支持体22の平坦部22aに圧電皮膜を直接生成したり、圧電材料を支持体の平坦部に直接塗布してもよい。これらの方法によれば、圧電素子と支持体の接着面が劣化することを防止又は抑制することができる。   In addition, although the example which affixed the piezoelectric element 24 on the flat part 22a of the support body 22 with the adhesive agent was demonstrated in this example, the attachment method of the piezoelectric element 24 is not limited to this. For example, a piezoelectric film may be directly generated on the flat portion 22a of the support 22 or a piezoelectric material may be directly applied to the flat portion of the support. According to these methods, it is possible to prevent or suppress deterioration of the bonding surface between the piezoelectric element and the support.

図5は、支持部材3に対する3つの駆動力発生部9a〜9cの位置関係を示す説明図である。
この図5に示すように、3つの駆動力発生部9a〜9cは、支持部材3を中心にZ軸方向(支持部材3の中心を通る固定部材4の軸方向)の回りに120°の角度間隔で配置されている。更に、可動部材5をZ軸方向の回りに回転させるために、3つの駆動力発生部9a〜9cは、支持部材3の中心を通るXY平面よりZ軸方向の固定部材4と反対側へ傾いた位置に配置されている。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the positional relationship of the three driving force generators 9 a to 9 c with respect to the support member 3.
As shown in FIG. 5, the three driving force generators 9 a to 9 c are arranged at an angle of 120 ° around the support member 3 in the Z-axis direction (the axial direction of the fixing member 4 passing through the center of the support member 3). Arranged at intervals. Further, in order to rotate the movable member 5 around the Z-axis direction, the three driving force generating portions 9a to 9c are inclined to the opposite side to the fixed member 4 in the Z-axis direction from the XY plane passing through the center of the support member 3. It is arranged at the position.

このような構成を有する球面アクチュエータ1は、例えば、次のようにして組み立てられる。まず、図4Bに示すように、支持体22の平坦部22aにおける複数の接触片23が形成された面と反対側の面に圧電素子24を接着剤等の固定方法により固定する。これにより、第1の駆動力発生部9aが形成される。第2及び第3の駆動力発生部9b,9cも同一の方法で形成される。なお、圧電素子4には、予めフレキシブル配線が接続されており、図示しない圧電素子駆動電源と電気的に接続されている。   The spherical actuator 1 having such a configuration is assembled as follows, for example. First, as shown in FIG. 4B, the piezoelectric element 24 is fixed to the surface of the flat portion 22a of the support 22 opposite to the surface on which the plurality of contact pieces 23 are formed by a fixing method such as an adhesive. Thereby, the 1st driving force generation part 9a is formed. The second and third driving force generators 9b and 9c are also formed by the same method. Note that a flexible wiring is connected to the piezoelectric element 4 in advance and is electrically connected to a piezoelectric element driving power source (not shown).

次に、第1の駆動力発生部9aの固定部21を第1のアーム部8aの開口孔14に嵌合させて、第1の駆動力発生部9aを第1のアーム部8aに固定する。同様に、第2及び第3の駆動力発生部9b,9cも、それぞれ第2及び第3のアーム部8b,8cに固定する。そして、第1の駆動力発生部9aが取り付けられた第1のアーム部8aを、台座部7の第1の固定面12aに固定ネジ17等の固定方法により固定する。また、第2及び第3のアーム部8b,8cも同様に、台座部7の第2及び第3の固定面に12b,12cに固定する。ここで、3つのアーム部8a〜8cは、それぞれ駆動力発生部9a〜9cを内側に向けて固定されている。   Next, the fixing portion 21 of the first driving force generating portion 9a is fitted into the opening hole 14 of the first arm portion 8a, and the first driving force generating portion 9a is fixed to the first arm portion 8a. . Similarly, the second and third driving force generators 9b and 9c are also fixed to the second and third arm portions 8b and 8c, respectively. And the 1st arm part 8a to which the 1st driving force generation | occurrence | production part 9a was attached is fixed to the 1st fixing surface 12a of the base part 7 by fixing methods, such as a fixing screw 17. Similarly, the second and third arm portions 8b and 8c are fixed to 12b and 12c on the second and third fixing surfaces of the base portion 7, respectively. Here, the three arm portions 8a to 8c are fixed with the driving force generating portions 9a to 9c facing inward, respectively.

これにより、図3に示すように、台座部7と、3つのアーム部8a〜8cと、3つの駆動力発生部9a〜9cからなる可動部材5が形成される。なお、本例では、アーム部8a〜8cの固定方法を固定ネジ17によって固定した例を説明したが、固定方法は、これに限定されるものではない。例えば、溶接によってアーム部8を台座部7に固定してもよいことは、言うまでもない。   Thereby, as shown in FIG. 3, the movable member 5 which consists of the base part 7, the three arm parts 8a-8c, and the three drive force generation | occurrence | production parts 9a-9c is formed. In addition, although the example which fixed the fixing method of the arm parts 8a-8c with the fixing screw 17 was demonstrated in this example, the fixing method is not limited to this. For example, it goes without saying that the arm portion 8 may be fixed to the pedestal portion 7 by welding, for example.

次に、予め固定部材4に固定された支持部材3に、可動部材5を回動(可動)可能に取り付ける。即ち、図3に示すように、まず可動部材5に設けた3つのアーム部8a〜8cの上方に支持部材3を臨ませる。そして、3つのアーム部8a〜8cの略中心に、支持部材3を押し込む。すると、図2に示すように、3つのアーム部8a〜8cと支持部材3が係合され、3つのアーム部8a〜8cに取り付けた3つの駆動力発生部9a〜9cの接触片23が支持部材3の表面に接触する。その結果、可動部材5が支持部材3に回動可能に取り付けられる。このとき、3つのアーム部8a〜8cに設けた弾性部15により3つの駆動力発生部9a〜9cは、支持部材3側に付勢されている。このようにして、球面アクチュエータ1の組み立てが完了する。なお、球面アクチュエータ1の組み立ては、上述したものに限定されるものではなく、その他各種の方法で組み立ててもよい、ことは言うまでもない。   Next, the movable member 5 is attached to the support member 3 fixed to the fixed member 4 in advance so as to be rotatable (movable). That is, as shown in FIG. 3, first, the support member 3 is allowed to face above the three arm portions 8 a to 8 c provided on the movable member 5. Then, the support member 3 is pushed into the approximate center of the three arm portions 8a to 8c. Then, as shown in FIG. 2, the three arm portions 8a to 8c and the support member 3 are engaged, and the contact pieces 23 of the three driving force generating portions 9a to 9c attached to the three arm portions 8a to 8c are supported. Contact the surface of the member 3. As a result, the movable member 5 is rotatably attached to the support member 3. At this time, the three driving force generating portions 9a to 9c are urged toward the support member 3 by the elastic portions 15 provided on the three arm portions 8a to 8c. In this way, the assembly of the spherical actuator 1 is completed. Needless to say, the assembling of the spherical actuator 1 is not limited to that described above, and may be assembled by various other methods.

また、台座部7の取付面7aに撮像部2を接触させて、取付孔17に図示しない固定ネジ等を螺合することにより撮像部2を固定する。これにより、球面アクチュエータを備えた撮像装置10を組み立てることができる。ここで、台座部7の取付面7aを平面状に形成しているため、撮影部2及び/又は台座部7を加工することなく容易に撮影部を取り付けることができる。なお、撮像部2の固定方法は、固定ネジによる固定方法に限定されるものではなく、接着剤によって台座部7の取付面7aに接着する等その他各種の固定方法を用いてもよい。   The imaging unit 2 is fixed by bringing the imaging unit 2 into contact with the mounting surface 7 a of the pedestal unit 7 and screwing a fixing screw (not shown) into the mounting hole 17. Thereby, the imaging device 10 provided with the spherical actuator can be assembled. Here, since the mounting surface 7a of the pedestal portion 7 is formed in a flat shape, the photographing portion can be easily attached without processing the photographing portion 2 and / or the pedestal portion 7. The fixing method of the imaging unit 2 is not limited to a fixing method using a fixing screw, and various other fixing methods such as bonding to the mounting surface 7a of the pedestal unit 7 with an adhesive may be used.

次に、本例の球面アクチュエータ1の動作について説明する。
まず、図示しない圧電素子駆動電源から駆動力発生部の圧電素子24に電圧が印加すると、圧電素子24の電歪現象により微小振動が発生する。そして、この発生した微小振動は、複数の接触片23に伝達されて、複数の接触片23が共振する。ここで、複数の接触片23の表面には、たわみ振動や伸縮振動等の表面波振動が発生する。このとき、円環状に配置された複数の接触片23の列の特定の位置に振動の腹と節が生じる。そして、圧電素子24に印加する電圧を調節することにより、複数の接触片23の列に生じた振動の腹と節の位置が、次々に移動する。その結果、複数の接触片23の列中を円周方向に進む進行波が発生する。
Next, the operation of the spherical actuator 1 of this example will be described.
First, when a voltage is applied from a piezoelectric element driving power source (not shown) to the piezoelectric element 24 of the driving force generator, minute vibrations are generated due to the electrostriction phenomenon of the piezoelectric element 24. The generated minute vibration is transmitted to the plurality of contact pieces 23, and the plurality of contact pieces 23 resonate. Here, surface wave vibrations such as flexural vibrations and stretching vibrations are generated on the surfaces of the plurality of contact pieces 23. At this time, antinodes and nodes of vibration are generated at specific positions in the row of the plurality of contact pieces 23 arranged in an annular shape. Then, by adjusting the voltage applied to the piezoelectric element 24, the positions of the antinodes and nodes of the vibration generated in the row of the plurality of contact pieces 23 move one after another. As a result, a traveling wave traveling in the circumferential direction is generated in the row of the plurality of contact pieces 23.

また、図1及び図2に示すように、複数の接触片23は、支持部材3の表面に接触している。そのため、複数の接触片23に生じた円周方向に進む進行波が摩擦力によって支持部材3に伝達される。ここで、支持部材3は、固定部材2により固定されて、回動動作ができなくなっている。そのため、図6及び図7に示すように、3つの駆動力発生部9a〜9cを有する可動部材5が、支持部材3の表面を滑るように回動する。   Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the plurality of contact pieces 23 are in contact with the surface of the support member 3. Therefore, a traveling wave traveling in the circumferential direction generated in the plurality of contact pieces 23 is transmitted to the support member 3 by a frictional force. Here, the support member 3 is fixed by the fixing member 2 and cannot rotate. Therefore, as shown in FIGS. 6 and 7, the movable member 5 having the three driving force generation portions 9 a to 9 c rotates so as to slide on the surface of the support member 3.

なお、本例では、上記したように3つの駆動力発生部9a〜9cを3つのアーム部8a〜8cに設けた弾性部15によって支持部材3側に付勢させている。そして、3つの駆動力発生部9a〜9cに設けた複数の接触片23は、支持部材の表面曲率と同一の曲率を有するアール面23aを形成している。そのため、3つの駆動力発生部9a〜9cの複数の接触片23と支持部材3を確実に接触させることができ、3つの駆動力発生部9a〜9cの複数の接触片23と支持部材3の接触力が高まる。その結果、複数の接触片23と支持部材3との摩擦力を高めることができ、可動部材5の出力を向上させることが可能である。   In this example, as described above, the three driving force generating portions 9a to 9c are urged toward the support member 3 by the elastic portions 15 provided on the three arm portions 8a to 8c. And the several contact piece 23 provided in the three drive force generation | occurrence | production parts 9a-9c forms the rounded surface 23a which has the curvature same as the surface curvature of a supporting member. Therefore, the plurality of contact pieces 23 of the three driving force generation units 9a to 9c and the support member 3 can be reliably contacted, and the plurality of contact pieces 23 of the three driving force generation units 9a to 9c and the support member 3 can be contacted. Increases contact force. As a result, the frictional force between the plurality of contact pieces 23 and the support member 3 can be increased, and the output of the movable member 5 can be improved.

図6に示すように、本例の球面アクチュエータ1では、固定部材4の軸径を、可動部材5に設けた3つの駆動力発生部9a〜9cにおける隣り合う駆動力発生部間の間隔よりも小さく形成している。そのため、固定部材4を3つの駆動力発生部9a〜9cの間に回避させて、可動部材5を回動させることができる。その結果、可動部材5の3つの駆動力発生部9a〜9cと固定部材4が当接して、可動範囲が狭くなることを防止できる。そして、本例の球面アクチュエータ1は、台座部7と固定部材4が当接する角度まで可動部材5を回動させることができる。これにより、X軸方向及びY軸方向回りの可動範囲の向上を図ることができる(本例では、X軸方向及びY軸方向回りの可動範囲は、300°である)。   As shown in FIG. 6, in the spherical actuator 1 of this example, the shaft diameter of the fixed member 4 is set to be larger than the interval between the adjacent driving force generators in the three driving force generators 9 a to 9 c provided on the movable member 5. It is small. Therefore, the movable member 5 can be rotated by avoiding the fixed member 4 between the three driving force generators 9a to 9c. As a result, it is possible to prevent the three driving force generation portions 9a to 9c of the movable member 5 from coming into contact with the fixed member 4 to narrow the movable range. And the spherical actuator 1 of this example can rotate the movable member 5 to the angle which the base part 7 and the fixing member 4 contact | abut. Thereby, the movable range around the X-axis direction and the Y-axis direction can be improved (in this example, the movable range around the X-axis direction and the Y-axis direction is 300 °).

なお、回動方向によっては、3つの駆動力発生部9a〜9cと固定部材4が当接する場合がある。その場合は、可動部材5をX軸方向及び/又はY軸方向回りに回動させる前に、3つの駆動力発生部9a〜9cの隙間に固定部材4が位置するように可動部材5をZ軸方向回りに回転させる。これにより、3つの駆動力発生部9a〜9cと固定部材4が当接することを回避することができる。従って、上述したように、可動部材5をZ軸方向に対して回転させて3つの駆動力発生部9a〜9cの隙間を移動することができるため、どのような方向に対しても、台座部7と固定部材4が当接する角度まで可動部材5と被回動部材である撮像部2を回動させることができる。   Depending on the rotation direction, the three driving force generation units 9a to 9c and the fixing member 4 may contact each other. In that case, before rotating the movable member 5 around the X-axis direction and / or the Y-axis direction, the movable member 5 is moved to Z so that the fixed member 4 is positioned in the gap between the three driving force generation units 9a to 9c. Rotate around the axial direction. Thereby, it can avoid that the three drive force generation | occurrence | production parts 9a-9c and the fixing member 4 contact | abut. Therefore, as described above, the movable member 5 can be rotated with respect to the Z-axis direction to move the gaps between the three driving force generators 9a to 9c. The movable member 5 and the imaging unit 2 that is the rotated member can be rotated to an angle at which the 7 and the fixed member 4 abut.

また、従来の球面アクチュエータ100では、図14に示すように、3つのステータ103a〜103cが固定されているため、上記に示した本例の球面アクチュエータ1のように、3つのステータ103a〜103cを回転させて3つのステータ103a〜103cの隙間を移動させることができない。そのため、3つのステータ103a〜103cが配置されている方向にロータ102を回動すると、被回動部材と3つのステータ103a〜103cが当接する。更に、従来の球面アクチュエータ100では、被回動部材が大きくなるに従って、球状のロータ102に取り付けられた被回動部材と3つのステータ103a〜103cの距離が近くなるため、回動範囲が更に狭くなる。また、被回動部材の大きさが3つのステータ103a〜103cの間隔よりも大きいと、被回動部材を3つのステータ103a〜103cの隙間がある方向に対しても回動させることができなくなり、回動範囲がより狭くなる。   Further, in the conventional spherical actuator 100, as shown in FIG. 14, since the three stators 103a to 103c are fixed, the three stators 103a to 103c are arranged like the spherical actuator 1 of the present example shown above. The gap between the three stators 103a to 103c cannot be moved by rotation. Therefore, when the rotor 102 is rotated in the direction in which the three stators 103a to 103c are arranged, the member to be rotated comes into contact with the three stators 103a to 103c. Further, in the conventional spherical actuator 100, as the pivoted member becomes larger, the distance between the pivoted member attached to the spherical rotor 102 and the three stators 103a to 103c becomes closer, so that the pivoting range is further narrowed. Become. Further, if the size of the rotated member is larger than the interval between the three stators 103a to 103c, the rotated member cannot be rotated in the direction in which there is a gap between the three stators 103a to 103c. The rotation range becomes narrower.

これに対し、本例の球面アクチュエータ1では、被回動部材である撮像部2を、3つの駆動力発生部9a〜9cを有する可動部材5の台座部7に取り付けている。更に、撮像部2は、台座部7において駆動力発生部9a〜9cが配置された方向と反対側に取り付けられている。そのため、撮像部2が固定部材4や3つの駆動力発生部9a〜9cに当接するおそれがない。その結果、本例の球面アクチュエータ1の回動範囲は、撮像部(被回動部材)2の大きさに影響を受けるおそれがなく、一定に保たれる。   On the other hand, in the spherical actuator 1 of the present example, the imaging unit 2 that is a rotated member is attached to the pedestal unit 7 of the movable member 5 having the three driving force generation units 9a to 9c. Furthermore, the imaging unit 2 is attached to the pedestal unit 7 on the side opposite to the direction in which the driving force generation units 9a to 9c are arranged. Therefore, there is no possibility that the imaging unit 2 contacts the fixed member 4 and the three driving force generation units 9a to 9c. As a result, the rotation range of the spherical actuator 1 of the present example is kept constant without being affected by the size of the imaging unit (member to be rotated) 2.

また、本例の球面アクチュエータは、複数の接触片23を円環状に配置しているため、可動部材5の回転方向を安定させることができる。更に、摩擦駆動により可動部材5を回動させているため、ブレーキ機構を設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。そして、本例の球面アクチュエータ1では、磁界が発生しないため、磁界の影響を受け難い。その結果、本例の球面アクチュエータ1は、強磁場環境下でも使用することが可能である。   Further, since the spherical actuator of this example has the plurality of contact pieces 23 arranged in an annular shape, the rotation direction of the movable member 5 can be stabilized. Furthermore, since the movable member 5 is rotated by friction drive, it is not necessary to provide a brake mechanism, and the number of parts can be reduced. And in the spherical actuator 1 of this example, since a magnetic field does not generate | occur | produce, it is hard to receive to the influence of a magnetic field. As a result, the spherical actuator 1 of this example can be used even in a strong magnetic field environment.

更に、上記したような球面アクチュエータ1を備えた撮像装置10によれば、図7に示すように、撮影部2をZ軸方向に対して90°以上傾けることができる。そして、可動部材5をZ軸方向に対して傾けた状態で、Z軸方向回りに360°回転させることもできる。その結果、図8に示すように、配管検査等にこの撮像装置10を用いた場合には、確実に配管Tの管壁を撮影することができる。   Furthermore, according to the imaging device 10 including the spherical actuator 1 as described above, the photographing unit 2 can be tilted by 90 ° or more with respect to the Z-axis direction as shown in FIG. Then, the movable member 5 can be rotated 360 ° around the Z-axis direction while being tilted with respect to the Z-axis direction. As a result, as shown in FIG. 8, when this imaging device 10 is used for pipe inspection or the like, the pipe wall of the pipe T can be reliably photographed.

次に、図9〜図12を参照して本発明の球面アクチュエータに係る第2の実施形態例を説明する。
図9は、第2の実施形態例に係る球面アクチュエータを備えた撮像装置を正面側から見た斜視図、図10は、第2の実施形態例に係る球面アクチュエータを背面側から見た斜視図、図11は、分解斜視図、図12は、可動部材を回動させた状態を示す斜視図である。なお、上記した第1の実施形態例と同一の構成を有するものは、同一の符号を付している。
図9及び図10に示すように、この第2の実施形態例に係る球面アクチュエータ30は、球状の支持部材3と、この支持部材3を固定する固定部材4と、支持部材3に可動可能に支持される可動部材35から構成されている。
Next, a second embodiment according to the spherical actuator of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 9 is a perspective view of the imaging device including the spherical actuator according to the second embodiment as viewed from the front side, and FIG. 10 is a perspective view of the spherical actuator according to the second embodiment as viewed from the back side. FIG. 11 is an exploded perspective view, and FIG. 12 is a perspective view showing a state in which the movable member is rotated. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to what has the same structure as the above-mentioned 1st Embodiment.
As shown in FIGS. 9 and 10, the spherical actuator 30 according to the second embodiment is configured to have a spherical support member 3, a fixing member 4 that fixes the support member 3, and a support member 3 that is movable. The movable member 35 is supported.

図11に示すように、この実施形態例に係る可動部材35は、略三角形状の台座部37と、この台座部37に取り付けられた3つのアーム部38a,38b,38cと、3つのアーム部38a,38b,38cに固定された3つの駆動力発生部9a,9b,9cを有している。台座部37は、略三角形状をなす枠体として形成されている。台座部37は、3つのアーム部38a〜38cを固定するための3つの固定面42a,42b,42cと、撮像部2を固定するための3つの取付部41,41,41が設けられている。3つの固定面42a〜42cは、略三角形状をなす台座部37の各頂点を切り欠くことで形成されている。3つの取付部41a〜41cは、台座部37における枠体の各辺の内側に設けられている。   As shown in FIG. 11, the movable member 35 according to this embodiment includes a substantially triangular base 37, three arms 38a, 38b, 38c attached to the base 37, and three arms. It has three driving force generation parts 9a, 9b, 9c fixed to 38a, 38b, 38c. The pedestal portion 37 is formed as a substantially triangular frame. The pedestal portion 37 is provided with three fixing surfaces 42 a, 42 b, 42 c for fixing the three arm portions 38 a to 38 c and three attachment portions 41, 41, 41 for fixing the imaging unit 2. . The three fixing surfaces 42a to 42c are formed by cutting out the vertices of the base portion 37 having a substantially triangular shape. The three attachment portions 41 a to 41 c are provided inside each side of the frame body in the pedestal portion 37.

本実施形態に係る3つのアーム部38a〜38cは、同一の構成を有するものであるため、ここでは、第1のアーム部38aについて説明する。第1のアーム部38aは、螺旋状をなしており、略中心に平面部48を有している。第1のアーム部38aの最外円の直径は、第1の駆動力発生部9aの直径と略同様の大きさに設定されている。そして、この第1のアーム部38aは、螺旋状に形成することで弾性が付与されており、略全体が弾性部45として構成されている。   Since the three arm portions 38a to 38c according to the present embodiment have the same configuration, only the first arm portion 38a will be described here. The first arm portion 38a has a spiral shape and has a flat portion 48 at substantially the center. The diameter of the outermost circle of the first arm portion 38a is set to be approximately the same as the diameter of the first driving force generating portion 9a. The first arm portion 38 a is provided with elasticity by being formed in a spiral shape, and substantially the whole is configured as the elastic portion 45.

また、第1のアーム部38aは、固定片43と、開口孔44を有している。固定片43は、第1のアーム部38aにおける螺旋の一端に形成されている。この固定片43には、ネジ孔が設けられている。固定片43のネジ孔に固定ネジ17を螺合することにより、第1のアーム部38aが台座部37の第1の固定面42aに固定される。なお、第2及び第3のアーム部38b,38cは、それぞれ台座部37の第2及び第3の固定面42b,42cに固定されている。開口孔44は、第1のアーム部38aの略中心に位置する平面部48を開口することで形成されている。この開口孔44に第1の駆動力発生部9aの固定部21が嵌合することで、第1の駆動力発生部9aが第1のアーム部38aに固定されている。なお、第2及び第3のアーム部38b,38cには、それぞれ第2及び第3の駆動力発生部9b,9cが固定されている。   Further, the first arm portion 38 a has a fixed piece 43 and an opening hole 44. The fixed piece 43 is formed at one end of a spiral in the first arm portion 38a. The fixing piece 43 is provided with a screw hole. The first arm portion 38 a is fixed to the first fixing surface 42 a of the pedestal portion 37 by screwing the fixing screw 17 into the screw hole of the fixing piece 43. The second and third arm portions 38b and 38c are fixed to the second and third fixing surfaces 42b and 42c of the pedestal portion 37, respectively. The opening hole 44 is formed by opening a flat portion 48 located substantially at the center of the first arm portion 38a. By fitting the fixing portion 21 of the first driving force generating portion 9a into the opening hole 44, the first driving force generating portion 9a is fixed to the first arm portion 38a. The second and third driving force generators 9b and 9c are fixed to the second and third arm portions 38b and 38c, respectively.

その他の構成は、上述した球面アクチュエータ1と同様であるため、それらの説明は省略する。このような球面アクチュエータ30によっても、図12に示すように、支持部材3を中心に可動部材35が多方向回りに回動することができる。そして、X軸方向及びY軸方向回りの回動動作では、可動部材35の3つの駆動力発生部9a〜9cが固定部材4に当接することを回避することができるため、上記した球面アクチュエータ1と同様の効果を得ることができる。   Since other configurations are the same as those of the spherical actuator 1 described above, description thereof is omitted. Also with such a spherical actuator 30, as shown in FIG. 12, the movable member 35 can rotate around multiple directions around the support member 3. Since the three driving force generation portions 9a to 9c of the movable member 35 can be prevented from coming into contact with the fixed member 4 in the rotation operation around the X-axis direction and the Y-axis direction, the spherical actuator 1 described above. The same effect can be obtained.

また、この実施形態例に係る球面アクチュエータ30によれば、3つのアーム部38a〜38cを螺旋状に形成して弾性を付与することにより、アーム部8の略全体として弾性部45を構成している。そして、アーム部38の大きさを駆動力発生部9と略同様の大きさにしている。その結果、アーム部38を小さくすることができ、可動部材35を小型化することができる。これにより、球面アクチュエータ30全体の小型化を図ることが可能となると共に、可動部材35の回動半径を小さくすることもできる。更に、可動部材35を小型化、即ち軽量化することができるため、可動部材35を回動させる駆動力を抑えることができる。   Further, according to the spherical actuator 30 according to this embodiment, the elastic portion 45 is configured as a substantially whole of the arm portion 8 by forming the three arm portions 38a to 38c in a spiral shape and imparting elasticity. Yes. The size of the arm portion 38 is set to be substantially the same as that of the driving force generating portion 9. As a result, the arm portion 38 can be reduced, and the movable member 35 can be reduced in size. As a result, the entire spherical actuator 30 can be reduced in size, and the turning radius of the movable member 35 can be reduced. Furthermore, since the movable member 35 can be reduced in size, that is, reduced in weight, the driving force for rotating the movable member 35 can be suppressed.

なお、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施の形態例では、被回動部材として撮像装置の撮像部を用いた例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、被回動部材としてロボットアームを台座部に取り付け、本発明の球面アクチュエータをロボットの間接部分に用いてもよい。このように、本発明の球面アクチュエータは、その他各種の回動動作を行う装置に適用できるものである。   The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention described in the claims. For example, in the above-described embodiment, the example in which the imaging unit of the imaging device is used as the rotated member has been described, but the present invention is not limited to this. For example, a robot arm may be attached to the pedestal as the pivot member, and the spherical actuator of the present invention may be used for the indirect part of the robot. Thus, the spherical actuator of the present invention can be applied to other devices that perform various rotational operations.

また、上記した実施の形態例では、可動部材の駆動方法として圧電素子を用いた超音波振動による駆動方法を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、電磁石を用いた電磁型の駆動方法やその他各種の駆動方法が適用できるものである。   In the above-described embodiment, the driving method using ultrasonic vibration using a piezoelectric element has been described as a driving method of the movable member. However, the driving method is not limited to this. For example, an electromagnetic type using an electromagnet is used. A driving method and other various driving methods can be applied.

更に、上記した実施の形態例では、駆動力発生部を3つ用いた例を説明したが、これに限定されるものではなく、駆動力発生部を4つ以上設けてもよい。なお、駆動力発生部を4つ以上設けた場合も、上記した実施の形態例と同様に、駆動力発生部における隣り合う駆動力発生部間の間隔は、支持部材を固定する固定部材よりも広く設定されている。   Furthermore, although the example using three driving force generation units has been described in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this, and four or more driving force generation units may be provided. Even when four or more driving force generators are provided, the distance between adjacent driving force generators in the driving force generator is larger than the fixing member that fixes the support member, as in the above-described embodiment. Widely set.

本発明の球面アクチュエータの第1の実施形態を備えた撮像装置を正面側から示す斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing an imaging apparatus provided with a first embodiment of a spherical actuator of the present invention from the front side. 本発明の球面アクチュエータの第1の実施形態を背面側から示す斜視図である。It is a perspective view which shows 1st Embodiment of the spherical actuator of this invention from the back side. 本発明の球面アクチュエータの第1の実施形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows 1st Embodiment of the spherical actuator of this invention. 本発明の球面アクチュエータに係る駆動力発生部を示すもので、図4Aは正面図、図4Bは断面図である。FIG. 4A is a front view and FIG. 4B is a cross-sectional view showing a driving force generator according to the spherical actuator of the present invention. 本発明の球面アクチュエータに係る支持部材に対する駆動力発生部の位置関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the positional relationship of the drive force generation part with respect to the support member which concerns on the spherical actuator of this invention. 本発明の球面アクチュエータの第1の実施形態に係る可動部材を回動させた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which rotated the movable member which concerns on 1st Embodiment of the spherical actuator of this invention. 本発明の球面アクチュエータの第1の実施形態に係る可動部材を回動させた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which rotated the movable member which concerns on 1st Embodiment of the spherical actuator of this invention. 本発明の撮像装置を配管検査装置に用いた例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example which used the imaging device of this invention for the piping inspection apparatus. 本発明の球面アクチュエータの第2の実施形態を備えた撮像装置を正面側から示す斜視図である。It is a perspective view which shows the imaging device provided with 2nd Embodiment of the spherical actuator of this invention from the front side. 本発明の球面アクチュエータの第2の実施形態を背面側から示す斜視図である。It is a perspective view which shows 2nd Embodiment of the spherical actuator of this invention from the back side. 本発明の球面アクチュエータの第2の実施形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows 2nd Embodiment of the spherical actuator of this invention. 本発明の球面アクチュエータの第2の実施形態に係る可動部材を回動させた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which rotated the movable member which concerns on 2nd Embodiment of the spherical actuator of this invention. 従来の球面アクチュエータを備えた撮像装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the imaging device provided with the conventional spherical actuator. 従来の球面アクチュエータを備えた撮像装置に係る球面ロータを回動させた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which rotated the spherical rotor which concerns on the imaging device provided with the conventional spherical actuator.

符号の説明Explanation of symbols

1,30…球面アクチュエータ、 2…撮像部(被回動部材)、 3…支持部材、 4…固定部材、 5,35…可動部材、 7,37…台座部、 7a…取付面、 8a,8b,8c,38a,38b,38c…アーム部、 9a,9b,9c…駆動力発生部、 10…撮像装置、 14,44…開口孔、 15,45…弾性部、 21…固定部、 22…支持体、 23…接触片、 24…圧電素子(振動素子)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,30 ... Spherical actuator, 2 ... Imaging part (to-be-rotated member), 3 ... Support member, 4 ... Fixed member, 5,35 ... Movable member, 7, 37 ... Base part, 7a ... Mounting surface, 8a, 8b , 8c, 38a, 38b, 38c ... arm part, 9a, 9b, 9c ... driving force generating part, 10 ... imaging device, 14, 44 ... opening hole, 15, 45 ... elastic part, 21 ... fixing part, 22 ... support Body, 23 ... contact piece, 24 ... piezoelectric element (vibration element)

Claims (7)

被回動部材を回動させる球面アクチュエータであって、
曲面部を有する支持部材と、
前記支持部材を固定する固定部材と、
前記支持部材に回動自在に支持されて前記支持部材の表面に沿って回動する可動部材と、を備え、
前記可動部材は、所定の間隔を開けて配置されて前記支持部材の表面に接触する複数の駆動力発生部と、前記被回動部材が取り付けられる台座部と、前記台座部に所定の間隔を開けて設けられて前記駆動力発生部が取り付けられる複数のアーム部と、を有し、
前記固定部材は、棒状をなしており、その軸径が前記複数の駆動力発生部における隣り合う駆動力発生部間の間隔よりも小さく形成され
前記複数のアーム部は、前記台座における前記被回動部材が取り付けられる方向と反対側に延在し、かつ延在方向の先端部に前記駆動力発生部が取り付けられ、
前記複数のアーム部には、前記複数の駆動力発生部を前記支持部材側に付勢する弾性部が設けられている
ことを特徴とする球面アクチュエータ。
A spherical actuator that rotates a member to be rotated,
A support member having a curved surface portion;
A fixing member for fixing the support member;
A movable member that is rotatably supported by the support member and rotates along the surface of the support member;
The movable member is arranged with a predetermined interval, and a plurality of driving force generators that are in contact with the surface of the support member, a pedestal unit to which the rotated member is attached, and a predetermined interval between the pedestal unit. A plurality of arm portions that are provided open and to which the driving force generating portion is attached ;
The fixing member has a rod shape, and an axial diameter thereof is formed smaller than an interval between adjacent driving force generation portions in the plurality of driving force generation portions ,
The plurality of arm portions extend to the opposite side of the pedestal in the direction in which the pivoted member is attached, and the driving force generation portion is attached to a distal end portion in the extending direction.
The spherical actuator, wherein the plurality of arm portions are provided with elastic portions that urge the plurality of driving force generating portions toward the support member .
前記複数の駆動力発生部は、前記支持部材を中心に略等角度間隔に配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の球面アクチュエータ。
The spherical actuator according to claim 1, wherein the plurality of driving force generation units are arranged at substantially equal angular intervals with the support member as a center.
前記台座部は、平面状に形成された取付面を有し、該取付面に前記被回動部材が取り付けられる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の球面アクチュエータ。
The spherical actuator according to claim 1, wherein the pedestal portion has a mounting surface formed in a planar shape, and the pivoted member is mounted on the mounting surface.
前記駆動力発生部は、環状に配置されて前記支持部材の表面に接触する複数の接触片と、前記複数の接触片を振動させる振動素子とから構成されている
ことを特徴とする請求項1〜3に記載の球面アクチュエータ。
The driving force generation unit, according to claim 1, characterized in that it is composed of a plurality of contact pieces in contact with the surface of the support member are arranged annularly, a vibrating element for vibrating the plurality of contact pieces spherical actuator according to to 3.
前記支持部材は、略球状に形成されている
ことを特徴とする請求項1〜4に記載の球面アクチュエータ。
The spherical actuator according to claim 1 , wherein the support member is formed in a substantially spherical shape.
前記弾性部は、前記アーム部を切り欠くことで形成されるThe elastic part is formed by cutting out the arm part.
ことを特徴とする請求項1〜5に記載の球面アクチュエータ。The spherical actuator according to claim 1, wherein:
画像を撮影する撮像部と、
前記撮像部を回動させる球面アクチュエータと、
から構成される撮像装置において、
前記球面アクチュエータは、
曲面部を有する支持部材と、
前記支持部材を固定する固定部材と、
前記支持部材に回動自在に支持されて前記支持部材の表面に沿って回動する可動部材と、を備え、
前記可動部材は、所定の間隔を開けて配置されて前記支持部材の表面に接触する複数の駆動力発生部と、前記撮像部が取り付けられる台座部と、前記台座部に所定の間隔を開けて設けられて前記駆動力発生部が取り付けられる複数のアーム部と、を有し、
前記固定部材は、棒状をなしており、その軸径が前記複数の駆動力発生部における隣り合う駆動力発生部間の間隔よりも小さく形成され
前記複数のアーム部は、前記台座における前記撮像部が取り付けられる方向と反対側に延在し、かつ延在方向の先端部に前記駆動力発生部が取り付けられ、
前記複数のアーム部には、前記複数の駆動力発生部を前記支持部材側に付勢する弾性部が設けられている
ことを特徴とする撮像装置。
An imaging unit for taking an image;
A spherical actuator for rotating the imaging unit;
In an imaging device comprising:
The spherical actuator is
A support member having a curved surface portion;
A fixing member for fixing the support member;
A movable member that is rotatably supported by the support member and rotates along the surface of the support member;
The movable member is arranged with a predetermined interval, and a plurality of driving force generation units that are in contact with the surface of the support member, a pedestal unit to which the imaging unit is attached, and a predetermined interval between the pedestal unit. A plurality of arm portions to which the driving force generation portion is attached , and
The fixing member has a rod shape, and an axial diameter thereof is formed smaller than an interval between adjacent driving force generation portions in the plurality of driving force generation portions ,
The plurality of arm portions extend to a side opposite to a direction in which the imaging unit is attached to the pedestal, and the driving force generation unit is attached to a distal end portion in the extending direction.
The imaging device according to claim 1, wherein the plurality of arm portions are provided with elastic portions that urge the plurality of driving force generation portions toward the support member .
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JP6351697B2 (en) * 2016-12-12 2018-07-04 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドSz Dji Technology Co.,Ltd Support mechanism and system
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0895640A (en) * 1994-09-26 1996-04-12 Omron Corp Directional angle controller and various devices using the same controller
JP4838463B2 (en) * 2001-09-25 2011-12-14 キヤノン株式会社 Vibration type actuator and vibration type drive device
JP4700514B2 (en) * 2006-02-14 2011-06-15 ダブル技研株式会社 Input device

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