JPH04275076A - 電歪素子駆動モータ - Google Patents
電歪素子駆動モータInfo
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- JPH04275076A JPH04275076A JP3055534A JP5553491A JPH04275076A JP H04275076 A JPH04275076 A JP H04275076A JP 3055534 A JP3055534 A JP 3055534A JP 5553491 A JP5553491 A JP 5553491A JP H04275076 A JPH04275076 A JP H04275076A
- Authority
- JP
- Japan
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- piezoelectric actuator
- rotation angle
- rotor
- drive shaft
- drive motor
- Prior art date
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- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 16
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 10
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/101—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using intermittent driving, e.g. step motors
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電歪素子を用いて回転
駆動する電歪素子駆動モータに関するものである。
駆動する電歪素子駆動モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電歪素子の作動にて回転体を回転させる
ようにした駆動モータとしては特開昭６０−１５９４６
１号公報に示されたものが知られている。この従来の駆
動モータは、電歪素子にて作動するブレーキ部材と同じ
く電歪素子にて作動する把持部材にて、回転体の縁部を
交互に把持し、把持部材が作動しているときに、この把
持部材を同じく電歪素子の作動にて回転方向に移動する
ことにより、回転体をステップ状に回転するようにして
いる。
ようにした駆動モータとしては特開昭６０−１５９４６
１号公報に示されたものが知られている。この従来の駆
動モータは、電歪素子にて作動するブレーキ部材と同じ
く電歪素子にて作動する把持部材にて、回転体の縁部を
交互に把持し、把持部材が作動しているときに、この把
持部材を同じく電歪素子の作動にて回転方向に移動する
ことにより、回転体をステップ状に回転するようにして
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の電歪素子駆
動モータにあっては、少なくとも３個の電歪素子を用い
なければならず、しかも各電歪素子を交互に、かつ同期
して作動しなければならず、その作動制御がやっかいで
あり、まして高速度回転角検出を行なうことができなか
った。また各電歪素子により回転体は間欠的に駆動され
ることになり、スムーズな回転動作を行なうことができ
ないと共に、高トルク及び高速制御性に欠けていた。さ
らに上記従来のものにあっては外部トルク外乱に対して
大幅に出力低下し、また高加減速使用下では発熱が大き
いという欠点があった。
動モータにあっては、少なくとも３個の電歪素子を用い
なければならず、しかも各電歪素子を交互に、かつ同期
して作動しなければならず、その作動制御がやっかいで
あり、まして高速度回転角検出を行なうことができなか
った。また各電歪素子により回転体は間欠的に駆動され
ることになり、スムーズな回転動作を行なうことができ
ないと共に、高トルク及び高速制御性に欠けていた。さ
らに上記従来のものにあっては外部トルク外乱に対して
大幅に出力低下し、また高加減速使用下では発熱が大き
いという欠点があった。
【０００４】本発明は上記のことかんがなされたもので
、１個の圧電アクチュエータにて回転駆動できること、
及び回転反力を得るためのブレーキ部材が不要であるこ
とにより、構成が簡単になると共に、その制御が楽にな
り、高速応答で、かつ高分解能の駆動モータを得ること
ができ、また保持トルクが大きいと共に、この保持トル
クに対する電流がゼロであることにより、低発熱、かつ
省エネルギの駆動モータを得ることができるようにした
電歪素子駆動モータを提供することを目的とするもので
ある。
、１個の圧電アクチュエータにて回転駆動できること、
及び回転反力を得るためのブレーキ部材が不要であるこ
とにより、構成が簡単になると共に、その制御が楽にな
り、高速応答で、かつ高分解能の駆動モータを得ること
ができ、また保持トルクが大きいと共に、この保持トル
クに対する電流がゼロであることにより、低発熱、かつ
省エネルギの駆動モータを得ることができるようにした
電歪素子駆動モータを提供することを目的とするもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の本発明に係る電歪素子駆動モータは、中間部
を駆動軸に固着したベルクランクレバーの一端に圧電ア
クチュエータの先端を当接すると共に、他端に、この圧
電アクチュエータの作動と対向する方向にばね付勢する
反力手段を当接し、上記駆動軸に一方クラッチを介して
ロータを連結した構成となっている。また第２の発明に
係る電歪素子駆動モータは、上記電歪素子駆動モータに
おいて、駆動軸の回転角度を検出する第１の回転角検出
手段と、ロータの回転角度を検出する第２の回転角検出
手段と、ロータに制動をかける制動手段とを設けると共
に、指令部と、この指令部からのセット信号と第１，第
２の回転角検出手段からの信号に応じて圧電アクチュエ
ータへの駆動信号と制動手段への制動信号を出力する制
御部とからなる制御回路とを備えている。
に、第１の本発明に係る電歪素子駆動モータは、中間部
を駆動軸に固着したベルクランクレバーの一端に圧電ア
クチュエータの先端を当接すると共に、他端に、この圧
電アクチュエータの作動と対向する方向にばね付勢する
反力手段を当接し、上記駆動軸に一方クラッチを介して
ロータを連結した構成となっている。また第２の発明に
係る電歪素子駆動モータは、上記電歪素子駆動モータに
おいて、駆動軸の回転角度を検出する第１の回転角検出
手段と、ロータの回転角度を検出する第２の回転角検出
手段と、ロータに制動をかける制動手段とを設けると共
に、指令部と、この指令部からのセット信号と第１，第
２の回転角検出手段からの信号に応じて圧電アクチュエ
ータへの駆動信号と制動手段への制動信号を出力する制
御部とからなる制御回路とを備えている。
【０００６】
【作 用】圧電アクチュエータに間欠的に駆動信
号を入力することにより、圧電アクチュエータが伸縮動
し、これにより駆動軸が往復回転し、この往復回転は一
方向クラッチを介してロータに伝達され、ロータは一方
向へ連続回転する。そして上記ロータの回転は制御回路
にて制御され、かつ高精度に位置決め停止される。
号を入力することにより、圧電アクチュエータが伸縮動
し、これにより駆動軸が往復回転し、この往復回転は一
方向クラッチを介してロータに伝達され、ロータは一方
向へ連続回転する。そして上記ロータの回転は制御回路
にて制御され、かつ高精度に位置決め停止される。
【０００７】
【実 施 例】本発明は実施例を図面に基づいて説
明する。図中１は駆動軸であり、この駆動軸１にベルク
ランクレバー２の中間部が固着してある。そしてこのレ
バー２の両方のアーム２ａ，２ｂのそれぞれの先端部に
カムフォロア３ａ，３ｂが回転自在に支持してあり、一
方のアーム２ａのカムフォロア３ａに圧電アクチュエー
タ４の先端が接触しており、他方のアーム２ｂのカムフ
ォロア３ｂに反力プランジャ５の先端が当接してある。 この反力プラジャ５は上記圧電アクチュエータ４の作動
力に対向する方向に反力ばね６にて付勢されている。な
お上記カムフォロア３ａ，３ｂはベアリングでもよい。 上記反力プランジャ５はガイドリニアベアリング７を介
して支持筒８に支持されており、この支持筒８内に非接
触型の変位センサ９が、上記反力プランジャ５の他端に
設けた検出用プレート１０に対して離間対向して設けて
ある。上記圧電アクチュエータ４と反力プランジャ５は
駆動軸１の両側で、かつ平行に配置しており、駆動軸１
の軸心に対する圧電アクチュエータ４の作用線までの距
離をｅ、反力プランジャ５の作用線までの距離をｄとす
る。
明する。図中１は駆動軸であり、この駆動軸１にベルク
ランクレバー２の中間部が固着してある。そしてこのレ
バー２の両方のアーム２ａ，２ｂのそれぞれの先端部に
カムフォロア３ａ，３ｂが回転自在に支持してあり、一
方のアーム２ａのカムフォロア３ａに圧電アクチュエー
タ４の先端が接触しており、他方のアーム２ｂのカムフ
ォロア３ｂに反力プランジャ５の先端が当接してある。 この反力プラジャ５は上記圧電アクチュエータ４の作動
力に対向する方向に反力ばね６にて付勢されている。な
お上記カムフォロア３ａ，３ｂはベアリングでもよい。 上記反力プランジャ５はガイドリニアベアリング７を介
して支持筒８に支持されており、この支持筒８内に非接
触型の変位センサ９が、上記反力プランジャ５の他端に
設けた検出用プレート１０に対して離間対向して設けて
ある。上記圧電アクチュエータ４と反力プランジャ５は
駆動軸１の両側で、かつ平行に配置しており、駆動軸１
の軸心に対する圧電アクチュエータ４の作用線までの距
離をｅ、反力プランジャ５の作用線までの距離をｄとす
る。
【０００８】上記駆動軸１はベアリング１１ａ，１１ｂ
を介して枠体１２に支承してあり、この駆動軸１の一端
部に一方向クラッチ１３を介して出力軸１４が同軸状に
連結してある。この出力軸１４はベアリングを介して枠
体１２に支承してあり、またこの出力軸１４には周面に
多数の凸起１５ａを有するロータ１５が構成してある。 枠体１２には上記出力軸１４を制動する制動装置１６が
設けてある。また上記ロータ１５の外周に対向する位置
にロータ５（出力軸１４）の回転角度を検出する回転角
度センサ１７が設けてある。
を介して枠体１２に支承してあり、この駆動軸１の一端
部に一方向クラッチ１３を介して出力軸１４が同軸状に
連結してある。この出力軸１４はベアリングを介して枠
体１２に支承してあり、またこの出力軸１４には周面に
多数の凸起１５ａを有するロータ１５が構成してある。 枠体１２には上記出力軸１４を制動する制動装置１６が
設けてある。また上記ロータ１５の外周に対向する位置
にロータ５（出力軸１４）の回転角度を検出する回転角
度センサ１７が設けてある。
【０００９】上記制動装置１６は電歪素子にて作動する
構成となっており、また回転角度センサ１７は非接触型
となっている。図１において、１８は指令入力Ｖ０ を
セットする指令部、１９は制御部である。この制御部１
９は指令部１８からの指令入力Ｖ０ と、変位センサ９
からの駆動軸１の回転角信号Ｖｆ２、回転角度センサ１
７からのロータ１５の回転角信号Ｖｆ１が入力するよう
になっており、これらの入力信号に基づいて、指令入力
Ｖ０ とロータ１５の回転角信号Ｖｆ１との偏差△Ｖを
パワーアンプ２０を介して圧電アクチュエータ４に出力
し、また制動指令ＶＬ をパワーアンプ２１を介して出
力するようになっている。
構成となっており、また回転角度センサ１７は非接触型
となっている。図１において、１８は指令入力Ｖ０ を
セットする指令部、１９は制御部である。この制御部１
９は指令部１８からの指令入力Ｖ０ と、変位センサ９
からの駆動軸１の回転角信号Ｖｆ２、回転角度センサ１
７からのロータ１５の回転角信号Ｖｆ１が入力するよう
になっており、これらの入力信号に基づいて、指令入力
Ｖ０ とロータ１５の回転角信号Ｖｆ１との偏差△Ｖを
パワーアンプ２０を介して圧電アクチュエータ４に出力
し、また制動指令ＶＬ をパワーアンプ２１を介して出
力するようになっている。
【００１０】上記構成において、圧電アクチュエータ４
に駆動信号（電圧）を間欠的に入力すると、駆動軸１は
ベルクランクレバー２を介して往復回動する。このとき
、上記圧電アクチュエータ４に対する戻り力は反力ばね
６の付勢力にて得られる。そしてこのときの駆動軸１の
回転角度は変位センサ９にて検出される。上記駆動軸の
往復回動は一方向クラッチ１３を介して出力軸１４に伝
達され、出力軸１４は連続回転される。このとき、出力
軸１４の回転角度は回転角度センサ１７にて検出される
。
に駆動信号（電圧）を間欠的に入力すると、駆動軸１は
ベルクランクレバー２を介して往復回動する。このとき
、上記圧電アクチュエータ４に対する戻り力は反力ばね
６の付勢力にて得られる。そしてこのときの駆動軸１の
回転角度は変位センサ９にて検出される。上記駆動軸の
往復回動は一方向クラッチ１３を介して出力軸１４に伝
達され、出力軸１４は連続回転される。このとき、出力
軸１４の回転角度は回転角度センサ１７にて検出される
。
【００１１】上記圧電アクチュエータ４の作動による駆
動軸１の回転角度の検出は上記したように変位センサ９
にてなされるが、この変位センサ９の変位検出の分解能
は以下のようになる。すなわち、仮に、ｅ＝４ｍｍ、ｄ
＝１６ｍｍに設定すると、圧電アクチュエータ４が１μ
ｍｍ変位すると、駆動軸１の回転角△θと反力プランジ
ャ５のストロークＳは、△θ＝０．０１４ｄｅｇ、Ｓ＝
４μｍとなる。変位センサ９の分解能を０．２μｍのも
のを採用すると角度分解能△θＳは、△θＳ＝０．０１
４×０．２／４となり、△θＳ＝０．０００７ｄｅｇと
なる。
動軸１の回転角度の検出は上記したように変位センサ９
にてなされるが、この変位センサ９の変位検出の分解能
は以下のようになる。すなわち、仮に、ｅ＝４ｍｍ、ｄ
＝１６ｍｍに設定すると、圧電アクチュエータ４が１μ
ｍｍ変位すると、駆動軸１の回転角△θと反力プランジ
ャ５のストロークＳは、△θ＝０．０１４ｄｅｇ、Ｓ＝
４μｍとなる。変位センサ９の分解能を０．２μｍのも
のを採用すると角度分解能△θＳは、△θＳ＝０．０１
４×０．２／４となり、△θＳ＝０．０００７ｄｅｇと
なる。
【００１２】上記作用を図３に示すフローチャートに基
づいて説明する。指令部１８にて指令入力Ｖ０ をセッ
トする（ステップ１）。制御部１９にて上記指令入力Ｖ
０ とロータ１５の回転角信号Ｖｆ１の偏差△Ｖ＝Ｖ０
−Ｖｆ１を算出（ステップ２）すると共に、この偏差
△Ｖと回転角信号Ｖｆ１の制動制限出力ＶＬｉｍｉｔ
であるときには圧電アクチュエータ側のパワーアンプ２
０へ０−△Ｖの駆動指令（パルス指令）を入力する（ス
テップ４）。これにより、圧電アクチュエータ４は△ｘ
だけ伸縮を行ない、駆動軸１は△ｘ／ｅ・ｎの回転角度
（ｒａｄ）だけ回転が発生する（ステップ５）。そして
このときのロータ１５の回転角度信号Ｖｆ１を角度制御
部１９へ取り込み（ステップ６）、制御部１９ではステ
ップ２の算出を繰り返す。上記ステップ３において、△
Ｖ＜ＶＬｉｍｉｔ である場合には制動装置１６は制動
信号ＶＬ が出力されてロータ１５をロックする（ステ
ップ７）。そしてこのときの回転角度センサ１７の出力
信号Ｖｆ１を制御部１８にてホールドする（ステップ８
）。ついで制動装置１６への指令信号ＶＬ をゼロにす
る（ステップ９）。そして偏差センサ９の出力信号Ｖｆ
２をゼロにセットする（ステップ１０）。ついで圧電ア
クチュエータ４とベルクランクシャフト２にて駆動軸１
を微動回転を連続的に行なう（ステップ１１）。そして
このときの変位センサ９からの出力信号Ｖｆ２と最終精
度出力Ｖｆｉｎｅとを比較し（ステップ１２）、Ｖｆ
≦Ｖｆｉｎｅの場合に制動装置１６にてロータ１５をロ
ックし（ステップ１３）、このロータ１５の回転方向の
位置決めが完了される。
づいて説明する。指令部１８にて指令入力Ｖ０ をセッ
トする（ステップ１）。制御部１９にて上記指令入力Ｖ
０ とロータ１５の回転角信号Ｖｆ１の偏差△Ｖ＝Ｖ０
−Ｖｆ１を算出（ステップ２）すると共に、この偏差
△Ｖと回転角信号Ｖｆ１の制動制限出力ＶＬｉｍｉｔ
であるときには圧電アクチュエータ側のパワーアンプ２
０へ０−△Ｖの駆動指令（パルス指令）を入力する（ス
テップ４）。これにより、圧電アクチュエータ４は△ｘ
だけ伸縮を行ない、駆動軸１は△ｘ／ｅ・ｎの回転角度
（ｒａｄ）だけ回転が発生する（ステップ５）。そして
このときのロータ１５の回転角度信号Ｖｆ１を角度制御
部１９へ取り込み（ステップ６）、制御部１９ではステ
ップ２の算出を繰り返す。上記ステップ３において、△
Ｖ＜ＶＬｉｍｉｔ である場合には制動装置１６は制動
信号ＶＬ が出力されてロータ１５をロックする（ステ
ップ７）。そしてこのときの回転角度センサ１７の出力
信号Ｖｆ１を制御部１８にてホールドする（ステップ８
）。ついで制動装置１６への指令信号ＶＬ をゼロにす
る（ステップ９）。そして偏差センサ９の出力信号Ｖｆ
２をゼロにセットする（ステップ１０）。ついで圧電ア
クチュエータ４とベルクランクシャフト２にて駆動軸１
を微動回転を連続的に行なう（ステップ１１）。そして
このときの変位センサ９からの出力信号Ｖｆ２と最終精
度出力Ｖｆｉｎｅとを比較し（ステップ１２）、Ｖｆ
≦Ｖｆｉｎｅの場合に制動装置１６にてロータ１５をロ
ックし（ステップ１３）、このロータ１５の回転方向の
位置決めが完了される。
【００１３】上記のように圧電アクチュエータ４により
出力軸１４から連続回転の動力が取り出せると共に、こ
の出力軸１４の回転方向の位置決めがなされる。そして
この位置決めは高速応答でかつ高分解能になされる。
出力軸１４から連続回転の動力が取り出せると共に、こ
の出力軸１４の回転方向の位置決めがなされる。そして
この位置決めは高速応答でかつ高分解能になされる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、１個の圧電アクチュエ
ータにて回転駆動できること、及び回転反力を得るため
のブレーキ部材が不要であることにより、構成が簡単に
なると共に、その制御が楽になり、高速応答で、かつ高
分解能の駆動モータを得ることができ、また保持トルク
が大きいと共に、この保持トルクに対する電流がゼロで
あることにより、低発熱、かつ省エネルギの駆動モータ
を得ることができる。
ータにて回転駆動できること、及び回転反力を得るため
のブレーキ部材が不要であることにより、構成が簡単に
なると共に、その制御が楽になり、高速応答で、かつ高
分解能の駆動モータを得ることができ、また保持トルク
が大きいと共に、この保持トルクに対する電流がゼロで
あることにより、低発熱、かつ省エネルギの駆動モータ
を得ることができる。
【図１】本発明の実施例の要部破断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａに沿う断面図である。
【図３】本発明の作用を示すフローチャートである。
１ 駆動軸、２ ベルクランクレバー、４ 圧電
アクチュエータ、５ 反力プランジャ、６ 反力ば
ね、９ 変位センサ、１３ 一方向クラッチ、１４
出力軸、１５ ロータ、１６ 制動装置、１７
回転角度センサ、１８ 指令部、１９ 制御部
。
アクチュエータ、５ 反力プランジャ、６ 反力ば
ね、９ 変位センサ、１３ 一方向クラッチ、１４
出力軸、１５ ロータ、１６ 制動装置、１７
回転角度センサ、１８ 指令部、１９ 制御部
。
Claims (2)
- 【請求項１】 中間部を駆動軸１に固着したベルクラ
ンクレバー２の一端に圧電アクチュエータ４の先端を当
接すると共に、他端に、この圧電アクチュエータの作動
と対向する方向にばね付勢する反力手段を当接し、上記
駆動軸１に一方クラッチ１３を介してロータ１５を連結
したことを特徴とする電歪素子駆動モータ。 - 【請求項２】 請求項（１）記載の電歪素子駆動モー
タにおいて、駆動軸の回転角度を検出する第１の回転角
検出手段と、ロータの回転角度を検出する第２の回転角
検出手段と、ロータ１５に制動をかける制動手段とを設
けると共に、指令部１８と、この指令部１８からのセッ
ト信号と第１，第２の回転角検出手段からの信号に応じ
て圧電アクチュエータ４への駆動信号と制動手段への制
動信号を出力する制御部１９とからなる制御回路とを備
えていることを特徴とする電歪素子駆動モータ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3055534A JPH04275076A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 電歪素子駆動モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3055534A JPH04275076A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 電歪素子駆動モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04275076A true JPH04275076A (ja) | 1992-09-30 |
Family
ID=13001395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3055534A Pending JPH04275076A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 電歪素子駆動モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04275076A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003270020A (ja) * | 2002-03-19 | 2003-09-25 | Toho Gas Co Ltd | ガスメーター |
| JP2019103193A (ja) * | 2017-11-29 | 2019-06-24 | 国立大学法人秋田大学 | ベルクランク型駆動装置及び動力伝達型駆動装置 |
-
1991
- 1991-02-28 JP JP3055534A patent/JPH04275076A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003270020A (ja) * | 2002-03-19 | 2003-09-25 | Toho Gas Co Ltd | ガスメーター |
| JP2019103193A (ja) * | 2017-11-29 | 2019-06-24 | 国立大学法人秋田大学 | ベルクランク型駆動装置及び動力伝達型駆動装置 |
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