JPH0613402Y2 - 微小変位拡大機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、微小変位を検出してこれを拡大する微小変位
拡大機構に関するものである。

従来の技術 従来のこの種の機構は第５図に示すように微小変位素子
ａ，ａの動きがパンタグラフ状のリンクｂにて拡大され
るようにしたものや、第６図に示すように、微小変位素
子α′の動きをテコｃにて拡大するようにしたものが知
られている。

考案が解決しようとする問題点 上記第５図に示すリンクｂによるものは、リンクｂのヒ
ンジ部にガタができやすく、かつこのガタが大きいた
め、微小変位を拡大することは困難であつた。また第５
図，第６図に示す両従来例のものは、変位拡大率とリン
クｂ及びテコｃの形状が１対１に対応しているので、異
なる拡大率を得るためには形状そのものを設計し直す必
要があるという問題があつた。

問題点を解決するための手段及び作用 本考案は上記のことにかんがみなされたもので、ガタが
生じることなく微小変位の拡大を実現することができ、
またボールという単一要素の組合せ個数の増減及びボー
ル相互の接触角θを変えることにより変位拡大率を任意
に選択することができるようにした微小変位拡大機構を
提供しようとするもので、その構成は、球状部を有する
従動体を、ケース内に収納された複数個のボールにて接
触支持し、またこの複数個のボールによる支持平面に対
して直角方向に移動自在に支持した拡大移動子を上記従
動体に連結し、さらに上記支持側のボールのうちの少な
くとも１個に、このボールを上記拡大移動子の移動方向
と直角方向に移動させる微小変位素子を対接した構成と
なつており、微小変位素子によりボールを移動すること
により、このボールの移動量が拡大されて拡大移動子側
に伝えられる。ボールと従動体の球状部との接触角を変
えることにより上記拡大移動子の移動拡大率が変化され
る。

実施例 本考案の実施例を第１図から第４図に基づいて説明す
る。

図中１はケース、２はこのケース１に出没自在に設けた
拡大移動子であり、この拡大移動子２のケース１内に位
置する基端部２ａは軸直角方向の平面状になつている。
また拡大移動子２はばね３にてケース１内へ没入する方
向に付勢されている。拡大移動子２の基端面は半円球状
部の従動体４の端面に摺動自在に当接されている。そし
てこの従動体４はケース１内に収納した複数個のボール
５にて軸方向に支持されている。すなわち、従動体４の
先端側外周面の周囲に複数個のボール５が接触されてい
る。６は上記複数個のボール５のうちの１個のボール５
を拡大移動子２の移動方向（Ｙ方向）と直角方向（Ｘ方
向）に微小移動する微小変位素子である。

上記構成において、微小変位素子６を作動すると、ボー
ル５はＸ方向へｘだけ移動され、このボール５の移動に
より従動体４がＹ方向にｙだけ移動され、このときの量
移動量ｘ，ｙはｘ＜ｙとなり、拡大移動子２は微小変位
素子６の作動量ｘに対して拡大移動される。このとき、
従動体４はＹ方向に移動しながらｘ方向にも移動され、
従動体４と拡大移動体２の基端部とは軸直角方向に相対
的に変位される。

上記拡大作動の原理を第３図を参照して説明する。

駆動側のボール５と従動側のボール４′とが平面上で、
∠ＯＯ_xＯ_y＝θの関係で接触しており、また駆動側のボ
ール５がＸ方向に、また従動側のボール４′はＹ方向に
しか移動しないものとする。

今駆動側のボール５が従動側のボール４′を点接触をし
たままＸ方向にｘだけ変位したとする。このとき駆動側
のボール５の変位前後での従動側のボール４′との接触
点をそれぞれＰc，Ｐc′、駆動側のボール５の中心位置
をＯ_x，Ｏ_x′、従動側のボール４′の中心位置をＯ_y，
Ｏ_y′、変位をｙとし、また駆動側のボール５の半径を
Ｒ_x、従動側のボール４′の半径をＲ_yとすると、幾可学
的関係から、 (2)〜(4)を(1)に代入すると、 −2x(Rx+Ry)cosθ＋2y(Rx+Ry)sinθ＋x²+y²＝０ となり、x²,y²を他項に比べて十分小さいものとする
と、 ｙ≒cotθ・ｘ…………(5) となり、cotθ＞１となるようにθを選ぶことによりｘ
に対してｙを拡大することができる。

第１図は１段拡大であるが、第２図は２段拡大の場合で
あり、この実施例では微小変位素子６の変位に対する拡
大移動素子２の変位は第１図に示す１段拡大に対して２
乗倍の変位量となる。

第４図は本考案に係る微小変位拡大機構の適用例を示す
もので、微小変位素子６を駆動源とするポペツト式流量
制御弁７を示す。この制御弁７は微小変位素子６と、こ
れの変位を拡大する本考案に係る微小変位拡大機構８
と、変位拡大率を調整する変位拡大調整部９と、拡大さ
れた変位を開口面積に変換するポペツト部１０とからな
つている。

上記制御弁７の特性、すなわち、流量Ｑは Ｑ＝α(P)・ｙ………(6) またポペツト部１０の移動量ｙ、及び拡大機構８での接
触角θは ｙ＝cotθ・ｘ………(7) θ＝β（ι）………(8) となる。ただしＰは入力圧力、ιは微小変位素子６の位
置調節量、ｘは微小変位素子６の移動量、α，βはそれ
ぞれＰ，ιの関数である。

上記構成において、変位拡大率cotθが、微小変位素子
６の取付け位置の調節量ιの関数で、これをねじ１１に
て調節することにより拡大率を任意に選択することがで
き、従つてポペツト部１０のリフト量も任意に選択する
ことができる。

考案の効果 本考案によれば、ガタが生じることなく微小変位の拡大
を実現することができる。またボールという単一要素の
組合せ個数の増減及びボール相互の接触角θを変えるこ
とにより、任意の変位拡大率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図から第４図は本考案の実施例を示すもので、第１
図は１段拡大の場合の断面図、第２図は２段拡大の場合
の断面図、第３図は変位拡大の原理の説明図、第４図は
本考案の適用例を示す断面図、第５図、第６図は異なる
従来例を示す説明図である。 １はケース、２は拡大移動子、４は従動体、５はボー
ル、６は微小変位素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】球状部を有する従動体４を、ケース１内に
   収納された複数個のボール５にて接触支持し、またこの
   複数個のボール５による支持平面に対して直角方向に移
   動自在に支持した拡大移動子２を上記従動体に連結し、
   さらに上記支持側のボール５のうちの少なくとも１個
   に、このボール５を上記拡大移動子２の移動方向と直角
   方向に移動させる微小変位素子６を対接したことを特徴
   とする微小変位拡大機構。