JPH05285879A - ２自由度アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型でぎ装が容易な２自由度アクチュエータ
を提供する。 【構成】 回転用アクチュエータのロータ３上に揺動用
アクチュエータのステータ４を固定し、前記ロータ３上
で揺動用アクチュエータを回転可能となすとともに、上
記ロータ３に固定されたジョイント・ピン７と、このジ
ョイント・ピン７のまわりの任意の方向に揺動可能に取
り付けられかつ円周方向に案内溝９を設けた揺動体６
と、上記揺動用アクチュエータのロータを兼用した斜板
５と、この斜板５上に設けられて上記案内溝に嵌合する
ピン８とを備え斜板５の回転運動が揺動体６の揺動運動
に変換されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転、揺動の２自由度
を有するアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図９に従来技術によるアクチュエータの
例を示す。この例ではアクチュエータは超音波モータが
用いられている。このうち１０１は圧電体１０１ａと弾
性体１０２ｂから構成されるステータで、同ステータ１
０１はステータ側ボディ１００に固定されている。ロー
タ１０３はボルト１０４と皿ばね１０５により適当な予
圧でもって上記ステータ１０１に摺動面Ａ−Ａで接して
おり、このステータ１０１表面に生じる進行波によりロ
ータ１０３が回転軸ａ−ａまわりに回転するようになっ
ている。その結果、上記ロータ１０３に固定されたロー
タ側ボディ１０６が回転軸ａ−ａまわりに回転する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来技術
によるアクチュエータでは、回転軸まわりの回転動作で
ある回転と、この回転軸に直交する揺動軸まわりの回転
動作である揺動の２自由度を実現しようとすると、図１
０に示すように回転用アクチュエータ１０７とは別に、
揺動用アクチュエータ１０８を外付けで付加する必要が
あり、回転・揺動の２自由度を有するアクチュエータで
は、その小型化を図ったり、ぎ装をする上で制約が多い
といった問題点があった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、小型でぎ装が容
易な２自由度アクチュエータを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の、本発明の構成は、回転軸まわりの回転運動を発生す
る回転型アクチュエータを用いて回転軸まわりの回転動
作である回転と、この回転軸に直交する揺動軸まわりの
回転動作である揺動の２自由度を有するアクチュエータ
において、ステータの中心軸まわりに回転するロータを
有する回転型アクチュエータ２個に対し、回転用アクチ
ュエータのロータ上に揺動用アクチュエータのステータ
を固定し、回転用アクチュエータのロータ上で揺動用ア
クチュエータを回転可能となすとともに、上記回転用ア
クチュエータのロータに固定されたジョイント・ピン
と、このジョイント・ピンのまわりの任意の方向に揺動
可能なように取り付けられかつ円周方向に案内溝を設け
た揺動体と、上記揺動用アクチュエータのロータに取り
付けられた斜板と、この斜板上において上記揺動体に設
けられた案内溝に対応する位置に設けたピンとを備えた
ことを特徴とする。

【０００６】また、前記発明において、揺動用アクチュ
エータのロータに平板を取り付けかつ回転用アクチュエ
ータのロータと揺動体との締結をヒンジ結合とし、揺動
体をこのヒンジまわりに回転可能とすると好適である。

【０００７】また、前記発明において、斜板上のピンの
数を複数とし、かつ、これらのピンを揺動用アクチュエ
ータのロータの回転軸を中心とした互いに異なる半径上
に取り付け、同時にそれぞれのピンの取り付け半径に対
応する揺動体上の位置に案内溝を設けると好適である。

【０００８】

【作用】請求項１の発明によれば、回転用アクチュエー
タのロータ上に揺動用アクチュエータのステータを固定
し、回転用アクチュエータのロータ上で揺動用アクチュ
エータを回転可能としているため、揺動用アクチュエー
タから先の部分は回転用アクチュエータのステータ中心
軸に対し回転１自由度を実現している。そして、揺動用
アクチュエータにより斜板が回転すると、この動きは斜
板上のピンを介して揺動体に設けられた案内溝に伝えら
れる。この案内溝の形状を予め斜板の動きに応じて揺動
するように設けておけば、揺動体においては、斜板の回
転運動がジョイント・ピンまわりの揺動運動に変換され
る。これにより、ジョイント・ピンまわりの揺動１自由
度が実現され、上述の回転１自由度と併せて回転・揺動
の２自由度を実現する。

【０００９】請求項２の発明によれば、揺動体に設けた
案内溝の形状を予め平板の動きに応じてこのヒンジまわ
りに揺動するように設けておくことで、揺動体において
は、平板の回転運動がこのヒンジまわりの揺動運動に変
換されて回転・揺動の２自由度を実現する。

【００１０】請求項３の発明によれば、斜板上にピンが
複数あることから揺動体は複数の点で支持され、外力に
対し安定して支持される。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図１に示す。この例では、
回転用、揺動用ともアクチュエータを超音波モータとし
ている。同図において、１は回転用アクチュエータのス
テータ２に固定されたボディである。回転用アクチュエ
ータのステータ２の上には同アクチュエータのロータを
兼ねた揺動用アクチュエータのステータ４が取り付けら
れている。同ステータ４の上には揺動用アクチュエータ
のロータを兼ねた斜板５が取り付けられている。揺動体
６は揺動用アクチュエータのステータ４に固定されたジ
ョイント・ピン７のまわりに揺動可能なように取り付け
られており、かつ同揺動体６には図３及び図４で後述す
るように案内溝９が切ってある。

【００１２】図２は、図１の説明で述べた内容をより具
体的に説明するため、図１に示した例と同形式のアクチ
ュエータの断面を表したものである。すなわち、２は超
音波振動を発生する圧電体２ａとこの振動を拡大するた
めに同素子２ａに接着された弾性体２ｂから成る回転用
アクチュエータのステータである。同ステータ２に対す
るロータ３は、ボルト３ａにより皿ばね３ｂを介して適
当な予圧をもってステータ２に押し付けられている。し
たがって、同図において、回転用アクチュエータを駆動
するとステータ２とロータ３の摺動面Ａ−Ａから上の部
分は、回転軸ａ−ａを中心にしてステータ２に対し回転
運動を行う。

【００１３】揺動用アクチュエータのステータ４は回転
用アクチュエータのロータ３に固定されている。一方、
斜板５は、揺動用アクチュエータのロータを兼ねてお
り、揺動用アクチュエータを回転させると同斜板５は回
転軸ａ−ａまわりに回転する。また斜板５上にはピン８
が取り付けられており、揺動体６に切られた案内溝９に
沿って、揺動体６を図２の下側から押す形で、常に斜板
５と揺動体６がピン８を介して接触している。さらに、
同揺動体６は揺動用アクチュエータのステータ４に固定
されたジョイント・ピン７のまわりに揺動可能なように
取り付けられている。

【００１４】図３は、図２に示した揺動体６に切られた
案内溝９の周囲を示したものである。案内溝９は、斜板
５上に固定されたピン８の取り付け半径に対応する位置
に円周方向に切られている（図４参照）。図５は、図４
に示した案内溝９のＰＱＲＳの円周方向の断面図であ
る。同図に示すように、案内溝９は、斜板５が１回転す
ると揺動体６がジョイント・ピン７のまわりを揺動する
ように加工されている。すなわち、揺動体６に切った案
内溝９の深さが図５に示したように加工されているた
め、図６および図７に示すように、斜板５が１８０度回
転軸ａ−ａのまわりに回転すると（図６の状態から図７
の状態になると）、ピン８が揺動体６を上に押し上げる
形になり、その結果、揺動体６はジョイント・ピン７を
通る回転軸ｂ−ｂまわりに揺動する。

【００１５】また図３及び図４において、揺動用アクチ
ュエータのロータの回転軸ａ−ａを中心とした、斜板５
上の互いに異なる半径上にピン８を複数配し、かつ、そ
れぞれのピン８の取り付け半径に対応する揺動体６上の
位置に案内溝９を円周方向に設けている。それぞれの案
内溝９は、ピン８の回転に合わせて揺動体６が回転軸ｂ
−ｂまわりに揺動するように案内溝９の深さが切ってあ
る。この場合、斜板５を支持する点、すなわち、ピン８
が複数あるため、ピンが１個の場合と比べて、ジョイン
ト・ピン７まわりにモーメント荷重が作用する場合も斜
板５がジョイント・ピン７まわりでガタつくことなく、
外力に対して安定して支持できる。

【００１６】図８は、本発明の別の実施例を示すもの
で、揺動用アクチュエータのロータを兼ねた平板１１上
に回転軸ａ−ａを中心とした互いに異なる取り付け半径
で、かつ、互いに１８０度ずらせた位置にピン８を１個
ずつ合計２個配している。同時に、それぞれのピン８の
取り付け半径に対応する揺動体６上の位置に案内溝９を
円周方向に２本設けており、それぞれの案内溝は、ピン
８の回転に合わせて揺動体６が回転軸ｂ−ｂまわりに揺
動するように溝深さが切ってある。

【００１７】図８に示した例では、図１から図７までに
実施例として示したジョイント・ピン７に代えて、揺動
体６を揺動用アクチュエータのステータ４に拘束する手
段として、図８の紙面に垂直な回転軸ｂ−ｂを有するヒ
ンジ１０を用いている。同図において、揺動用アクチュ
エータのロータと一体化された平板１１に取り付けられ
たピン８の位置が、揺動用アクチュエータの回転によ
り、実線で表した位置から、１８０度回転軸ａ−ａまわ
りに回転した点線で表した位置まで移動すると、ピン８
によりこじ開けられる形で、揺動体６は点線で表した位
置まで移動、すなわち、ヒンジ１０まわりに揺動する。
なお、ピン８は上述のように平板１１上に２個あり、こ
れら２個のピン８とヒンジ１０により揺動体６は３点支
持されるためガタつくことなく安定して揺動動作を行
う。

【００１８】なお、本発明は上記各実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各種変更が可能
であることは言う迄もない。

【００１９】

【発明の効果】請求項１及び２の発明によれば、従来実
現が困難であった、限られたスペースの中での回転・揺
動の２自由度を有するアクチュエータが実現可能とな
り、小型化を図ったり、ぎ装をする上での制約が大幅に
緩和される。

【００２０】また、請求項３の発明によれば、請求項１
の発明において、外力に対してより安定した動作が期待
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す外観図である。

【図２】同じく詳細断面図である。

【図３】同じく案内溝の説明図である。

【図４】同じく揺動体の底面図である。

【図５】同じく案内溝の円周方向の断面図である。

【図６】同じく揺動体の動作説明図である。

【図７】同じく揺動体の動作説明図である。

【図８】本発明の第２実施例を示す一部切欠き正面図で
ある。

【図９】従来例の一部切欠き正面図である。

【図１０】別の従来例の斜視図である。

【符号の説明】

１ ボディ ２ 回転用アクチュエータのステータ ３ 回転用アクチュエータのロータ ４ 揺動用アクチュエータのステータ ５ 斜板 ６ 揺動体 ７ ジョイント・ピン ８ ピン ９ 案内溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸まわりの回転運動を発生する回転
   型アクチュエータを用いて回転軸まわりの回転動作であ
   る回転と、この回転軸に直交する揺動軸まわりの回転動
   作である揺動の２自由度を有するアクチュエータにおい
   て、ステータの中心軸まわりに回転するロータを有する
   回転型アクチュエータ２個に対し、回転用アクチュエー
   タのロータ上に揺動用アクチュエータのステータを固定
   し、回転用アクチュエータのロータ上で揺動用アクチュ
   エータを回転可能となすとともに、上記回転用アクチュ
   エータのロータに固定されたジョイント・ピンと、この
   ジョイント・ピンのまわりの任意の方向に揺動可能なよ
   うに取り付けられかつ円周方向に案内溝を設けた揺動体
   と、上記揺動用アクチュエータのロータに取り付けられ
   た斜板と、この斜板上において上記揺動体に設けられた
   案内溝に対応する位置に設けたピンとを備えたことを特
   徴とする２自由度アクチュエータ。
2. 【請求項２】 揺動用アクチュエータのロータに平板を
   取り付けかつ回転用アクチュエータのロータと揺動体と
   の締結をヒンジ結合とし、揺動体をこのヒンジまわりに
   回転可能としたことを特徴とする請求項１記載の２自由
   度アクチュエータ。
3. 【請求項３】 斜板上のピンの数を複数とし、かつ、こ
   れらのピンを揺動用アクチュエータのロータの回転軸を
   中心とした互いに異なる半径上に取り付け、同時にそれ
   ぞれのピンの取り付け半径に対応する揺動体上の位置に
   案内溝を設けたことを特徴とする請求項１記載の２自由
   度アクチュエータ。