JPS5976184A - アクチユエ−タ - Google Patents

アクチユエ−タ

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JPS5976184A
JPS5976184A JP57184535A JP18453582A JPS5976184A JP S5976184 A JPS5976184 A JP S5976184A JP 57184535 A JP57184535 A JP 57184535A JP 18453582 A JP18453582 A JP 18453582A JP S5976184 A JPS5976184 A JP S5976184A
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cylindrical piezoelectric
piezoelectric body
cylindrical
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健次 森
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    • 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

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電気エネルギーを回転トルクに変換し得る回
転形のアクチュエータに関するものである。
〔従来技術〕
例えば多関節形ロボットの各関節をス枢動する回転形の
アクチュエータとしては、小形軽量であシ、しかも駆動
力が大きいことが要求されている。従来、この種の回転
形のアクチュエータには、誘導電動機、同期電動機、直
流電動機などの電気式回転アクチュエータや、油圧式回
転アクチュエータが１吏用されている。これらの電気式
回転アクチュエータによって低速でしかも大トルクを発
生させるためには、寓めて減速比の大きい減速機が必要
となるため、その駆動系の構成が複雑になシ、重量も増
すと共に、機械効率が低下する。また、回転停止、位置
保持のために、制動手段が必要である。さらに油圧式回
転アクチュエータを使用した場合には、油漏れなどに対
するメインテナンスの問題がある。
〔発明の目的〕
本発明は上述の事柄にもとづいてなされたもので、小形
軽量で簡単な構造をもち、しかも低速で大トルクを発生
することができる回転形のアクチュエータを提供するこ
とを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明の特徴とするところは、電気信号によって半径方
向に収縮およびＪ膨張する一対の円筒状圧電体と、前記
円筒状圧電体とその間のベースを連結し゛電気信号によ
って円周方向に変形をする円周方向駆動体と、前記円筒
状圧電体に嵌合するロータとを備え、円筒状圧電体がロ
ータを交互に固定および切離す動作と、円周方向ｇ動体
による円周方向の微小回転動作を繰シ返すことによシ、
前記ベースおよび円筒状圧電体とロータとのｉ４に相対
的回転変位を発生させるものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の回転形アクチュエータの構成原理を示
す一実施例である。図において、１および２は電気信号
によって半径方向に収縮および膨張する一対の円筒状圧
電体、３は前記円筒状圧電体の間に設けたベース、４ａ
、４ｂ、・・・・・・、５ａ。
５ｂ、・・・・・・は前記ベース３と前記一対の円筒状
圧電体１，２とを連結し、しかもそれらを円周方向に相
対的に変位せしめる膜数個の円周方向１駆動体で、本実
施例ではせん断歪型圧電体を示す。６は前記円筒状圧電
体１，２の内側に嵌合するロータである。前記ロータ６
の外径は、前記円筒状圧′成体１，２が膨張したときに
は微小すきまが存在して前記ロータ６の相対的回転を許
容し、収縮したときには前記ロータ６と前記円筒状圧＋
１体１．２とが固着されるように設定しである。図にお
ける矢印は各要素の変位方向を示すものである。
次に上述した本発明のアクチュエータの動作を説明する
。
第２図は、前記ベース３に対して前記ロータ６を相対的
に回転させるための各要素の動作を示すノーケンスチャ
ートである。
図において、ＡおよびＢは円筒状圧４体ｌおよび２の動
作状態を示し、それぞれ高い部分が膨張状態、低い部分
が収縮状態を示す。またＣおよびＤはそれぞれせん断歪
型圧一体４ａ、４ｂ、・・・・・・。
（以下４と総称する）および５ａ、５ｂ＊・・・・・・
（以下５と総称する）の動作状態を示し、それぞれの高
い部分が円筒状圧電体１．２を左へ回すように変形した
状態、低い部分が右へ回すように変形した状態を示す。
Ｅはロータ６のベース３に対する相対的回転変位を示す
。すべての横軸は時間経過を表わし、番号はステップの
区切りを示す。
いま、第２図に示すステップ■においては、円筒状圧電
体２が収縮していてロータ６を保持している状態で円筒
状圧電体１が膨張してロータ６を離す。
ステップ■においては、せん断歪型圧纜体５が円筒状圧
電体２を左へ１ステップ回転させるように変形すると同
時に、せん断歪型圧電体４が円筒状圧電体ｌを右へ１ス
テップ戻す。このとき、ロータ６はベース３に対して１
ステツプ左へ回転する。
ステップ■においては、円筒状圧電体１が収縮してロー
タ６を保持する。
ステップ■においては、円筒状圧電体２が膨張してロー
タ６を離す。
ステップ■においては、せん新型型圧電体４が円筒状圧
電体１を左へ１ステップ回転させるように変形すると同
時に、せん新型型圧成体５が円筒状圧電体２を右へ１ス
テップ戻す。このとき、ロータ６はベース３に対して１
ステツプ左へ回転する。
ステップ■においては、円筒状圧電体２が収縮してロー
タ６を保持する。
以上述べた６つのステップを１周期として実行すること
によシ、ロータ６はベース３に対して２ステツプ左回転
する。以下、この動作を繰返すことによシ、ロータ６を
左方向に回転させることができる。
なお、上述の動作は、ロータ６を第１図において左回転
させる場合であるが、右回転させる場合には、第２図の
シーケンスチャートにおいて、円筒状圧電体１，２の動
作に対するせん新型型圧電体４，５の動作を逆向きにす
ればよい。
第３図は本発明のアクチュエータの他の実施例を示すも
ので、第１図におけるせん新型型圧置体４ａ、４ｂ、・
・・・・・および５　ａ　＋　５　ｂ　＋・・・・・・
を、バイモルフ型圧電体７ａ、７１〕、・・・・・・お
よび１３ａ。
８ｂ、・・・・・・に換えたものである。バイモルフ型
圧電体７ａ、７ｂ、・・・・・・および８ａ、８Ｊ・・
・・・・は円周方向に変位するように複数個設けられ、
ベース６と一対の円筒状圧電体１および２を連結してい
る。バイモルフ型圧重体７ａ、７ｂ、・・・・・・およ
び８ａ、ｓｂ、・・・・・・はぜん新型型圧電体４に比
べて、発生する力は小さいが変位量を非ｉＫに犬きくす
ることができる。このため、本丸施的によれば比較的高
速回転するアクチュエータを潜ることができる。
第４図に本発明のアクチュエータのさらに他の実ｒ４　
ｔ’Ｊを示す。第１図と同一符号は同一部外を表わす。
９はベース３と一体となった保持部材である。本実施列
では、ベース３に設けら、ｊｌだ圧電体製Ｘｉ、２，４
．５がシリンダ状のロータ６を内側から回転させる溝造
になっている。、’ｉ−’ｘわちロータ６の内径は、円
筒状圧電体が収縮したときには微小すきまが存在してロ
ータ６の相対的回転を許容し、膨張したときＫはロータ
６と円筒状圧電体が固着されるように設定しである。本
実施例の動作は第１図の実施例の動作と同様である。一
般に圧電セラミックスは、引張応力よりも圧縮応力に対
して非常に強いため、本実施例のようにロータ６を内側
から押し付けるようにすれば、円筒状圧電体の耐久性が
増加する利点がある。
なお、上述したいずれの実施例においても、円筒状圧電
体とロータの寸法関係を非通電時に固着するように設定
しておけば、アクチュエータ自身が保持ブレーキ作用を
発揮することになるので、例えばロボット等の関節部の
制動手段としても有効である。
また、上述の実施例における圧五体要素は単−峨１柩杉
または多数電極を持つ積層形を問わない。
また、駆動する負荷が大きい場合には、当然ながらベー
スとロータはベアリングで軸支されるものとする。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明のアクチュエータによれば
、減速機が不要であり、駆動系を単純かつ軽量にするこ
とができるとともに、低速大トルりを出力することがＣ
きるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のアクチュエータの第１の実施例を示す
斜視図、第２図は第１図に示す本発明のアクチュエータ
の第１の実施例の動作を示すシーケンスチャート図、第
３図は本発明の第２の実施列を示す斜視図、第４図は本
発明の第３０英施例を一部断面にて示しだ斜視図である
。 １．２・・・円筒状圧電体、３・・・ベース、４，５・
・・せん新型型圧電体、６・・・ロータ、７，８・・・
ノくイモルフ型圧電体、９・・・保持部材。 代理人　弁理士　薄田利幸 第　１　図 第　２　　図 領■す■■■■

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、回転運動を発生するアクチュエータにおいて、イス
    信号によって半径方向に収縮および膨張する一対または
    膜数の円筒状圧電体と、前記円筒状圧電体の間に設けた
    ベースと、前記円筒状圧電体と前記ベースを連結し眠気
    信号によって円周方向に変形して前記ベースと前記円筒
    状圧電体とを円周方向に相対的に変位せしめる複数個の
    円周方向、駆動体と、前記円筒状圧電体に嵌合するロー
    タとを備えたことを特徴とするアクチュエータ。 ２、前記円周方向駆動体として、印加電圧によってすベ
    シ変形をするせん断歪型圧電体を用いたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載のアクチュエータ。 ３、前記円周方向駆動体として、印加電圧によってたわ
    み変形をするバイモルフ型圧成体を用いたことを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載のアクチュエータ。 ４、前記ロータは前記円筒状圧電体の内側に嵌合し、前
    記円筒状圧電体が膨張したときには微小すきまが存在し
    て前記ロータの相対的回転を許容し、収縮したときには
    前記ロータと前記円筒状圧′成体とが固着されるように
    前記ロータの外径を設定したことを特徴とする特許請求
    の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載のアクチュエー
    タ。 ５、前記ロータは前記円筒状圧一体の外側に嵌合し、前
    記円筒状圧電体が収縮したときには微小すきまが存在し
    て前記ロータの相対的回転を許容し、膨張したときには
    前記ロータと前記円筒状圧電体とが固着されるように前
    記ロータの外径を設定したことを特徴とする特許請求の
    範囲第１項〜第３項のいずれかに記載のアクチュエータ
    。
JP57184535A 1982-10-22 1982-10-22 アクチユエ−タ Granted JPS5976184A (ja)

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