JPH0274174A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、２自由度以上の可動機構を有するアクチュエ
ータに係り、特にロボット用関節に好適なアクチュエー
タに関する。

〔従来の技術〕

従来、ロボット用関節機構において、多自由度、特に３
自由度（回転運動と２方向の揺動運動）の可動機能を持
つアクチュエータとしては、土として１個もしくは２個
以上の通常のモータを原動力として構成されていた（昭
和５９年年度様学会春季大会学術講演会論文集Ｎｏ、５
３３　　Ｐ８２１〜Ｐ８２２．日経メカニカル第２４６
号、１９８７年６月１日発行、Ｐ２５〜Ｐ２６参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述したロボット用関節機構は１通常のモータ
を原動力としていることから、関節の駆動機構が複雑と
なり、また小型化、軽量化の面で一定の限界を有してい
た。

また、上述のように駆動機構が複雑となることから、そ
の制約から駆動部に対する被部動部の可動範囲が限られ
、充分な駆動範囲が得られなかった。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであ
り、その目的は、簡単な構成でかつ充分な翻動範囲が得
られるアクチュエータを提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

このような課題を達成するために、本発明は。

駆動機構と、この駆動機構に対して少なくとも２自動度
の可動を行なう被駆動機構と、を備えるアクチュエータ
において、前記駆動機構と被駆動機構との当接接触面に
配置された複数の圧電素子と、これら各圧電素子を駆動
させる電源と、を儒えるようにしたものである。

〔作用〕

このように構成すれば、叩動源として圧電素子を用いて
いることから、この圧電素子の振動を被即動機構に伝達
させるのみで、該被駆動機構を開動させることができる
ようになる。したがって、構成を極めて簡単なものとす
ることができる。また、このように構成を簡単にできる
ことによって。

該構成の制約を少なくできることから、該被駆動機構の
可動範囲を拡範にすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明によるアクチュエータの一実施例を第１図
ないし第３図を用いて説明する。第１図はロボット用関
節機構を示し、一端に半球殻状の台座ＩＡを有する即動
機構１と、前記半球殻状の台座ＩＡ内に嵌合された球体
２Δを一端に有する該被駆動機構２と、からなっている
。

このため、前記被駆動機構２は駆動機構１に対し、前後
（Ｘ方向）、左右（Ｙ方向）および回転方向（Ｒ方向）
に動きが自由となっている。

前記駆動機構１の半球殻状の台座ＩＡの内壁面には、そ
の全面に亘って、複数の圧電素子３が固定配置され５さ
らにこれら圧電素子３面に固定された弾性体５を有し、
これら各弾性体５は前記被駆動機構２の球体２Ａ面に当
接されている。

なお、前記各圧電索子３は、それぞれロボット用関節Ｉ
ａ楕外に配置された電源装ｒａ４から交番電圧υが印加
されるようになっており、これにより前記圧電素子３は
振動し、前記弾性体５を介して面記被駐動機構２の球体
２Ａに伝達されるようになっている。

次に、第２図は、前記駆動機構１の半球殻状の台座ＩＡ
を開孔口から観た場合の前記圧電素子３の駆動方向役割
区分に応じた配置状態を示したものである。同図におい
て、−点鎖線で囲まれた領域６，７および８はそれぞれ
前記被駆動機構２をＸ方向、Ｙ方向およびＲ方向へ駆動
するための圧電素子配置領域を示している。前記領域６
の圧電素子には電圧制御回路９から、前記領域７の圧電
素子には電圧制御回路１０から、また前記領域８の圧電
素子には電圧制御回路１１から、それぞれ交番電圧υＸ
、υＹ、υＲが印加されるようになっている。

このような各電圧制御回路９，１０．１１を個別に、あ
るいは同時に駆動させることによって、たとえばＸ方向
独自に、あるいは他の方向と組み合わせた方向へ、前記
被駆動機構２を駆動させることができる。

さらに、被駆動機構を動かすための進行波を発生させる
方法について述べる。第３図は、−例としてＲ方向に対
しての電圧印加方法を示したものである。Ｒ方向に駆動
するための圧電素子は２つのグループに分けられ、それ
ぞれ電圧制御回路１１ａ、ｌｌｂにより交番電圧υＲａ
、　　υＲｂが供給される。また、それぞれのグループ
内の圧電素子の配置間隔はλ／２（ただし、λは進行波
の波長を表す。）とし、各電圧素子には交番電圧υｈ。

υＲｂを印加し、これにより圧′１１！素子の伸縮によ
る振動が発生する。このとき、電圧制御回路１１ａ。

１１ｂから印加する交番電圧υＲａ、υＲｂの位相を変
えることにより、時計回り方向と反時計回り方向に進行
波を生じさせることができる。たとえば、交番電圧υＲ
５の位相を交番電圧υｈの位相よりも９０度遅くすると
、時計回り方向の進行波だけとなり、最大速度で回転さ
せることができる。また、その位相差がさらに２７０度
に遅れた場合には、反時計方向の進行波だけとなり、逆
方向で最大速度で回転させられる。なお、位相差１８０
度のときには進行波は生じない。このように、位相を変
えることにより進行波の方向及びその大きさを任意に設
定できるに の進行波を発生すると、弾性体５の表面には進行波と逆
方向に回転する微小な楕円運動も同時に生じる。したが
って、弾性体５に接触している被駆動機構２は進行波と
逆方向に移動する。つまり、第３図に示す圧電素子によ
り、被駆動機４Ｉｔ２はＲ方向に動かすことができる。

同様にして、Ｘ方向、Ｙ方向についても被駆動機構２を
動かすことが可能である。また、Ｘ方向。

Ｙ方向、Ｒ方向を同時に駆動することができるので、任
意の姿勢をとれる。

第４図は１本発明によるアクチュエータの他の実施例を
示す構成図である。同図において、被駆動機構２は第１
図に示した構造と同じであるが。

即動機構１２はＸ方向に動きを規制させ、Ｙ方向。

Ｒ方向にのみ動かすことができるようになっている。圧
電素子の駆動方法については第１図の実施例と同様に行
なえばよい。この構造にすることで、Ｙ方向の可動範囲
を約２７０度以上とすることができる。

したがって、この実施例を用いることにより。

一方向について非常に広範囲の可動態勢をとることがで
きる２自由度アクチュエータを構成できる。

以上説明したことから明らかなように、上述した実施例
によれば、駆動源として圧電素子を用いていることから
、この圧電素子の振動を被駆動機構に伝達させるのみで
、該被駆動機構を駆動させることができる。したがって
、構成を極めて簡単なものにすることができる。また、
このように構成を簡単にできることにより、該構成の制
約を少なくすることができることから、被駆動機構の可
動範囲を拡範にすることができるようになる。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば
、簡単な構成で、かつ充分な即動範囲のアクチュエータ
が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明によるアクチュエータの一実施例を示
す構成図、第２図は、前記アクチュエータの邦動源とな
る圧電素子の配置状態を示す図。 第３図は、前記圧電素子の駆動方法を示す説明図、第４
図は、本発明によるアクチュエータの他の実施例を示す
構成図である。 １・・・能動機構、　　　　２・・・被駆動機構、３・
・・圧電素子、　　　４・・・電源装置、５・・・弾性
体、６，７．８・・・圧電素子の領域。 ９．１０．１１・・・電圧制御回路。 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．駆動機構と、この駆動機構に対して少なくとも２自
   動度の可動を行なう被駆動機構と、を備えるアクチュエ
   ータにおいて、前記駆動機構と被駆動機構との当接接触
   面に配置された複数の進行波発生素子と、これら各進行
   波発生素子を駆動させる電源と、を備えることを特徴と
   するアクチュエータ。
2. ２．前記進行波発生素子を圧電素子とした請求項第１記
   載のアクチュエータ。
3. ３．前記駆動機構と被駆動機構との当接接触面が半球状
   となっている請求項第１記載のアクチュエータ。