JPS61240865A - 低速回転装置 - Google Patents

低速回転装置

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JPS61240865A
JPS61240865A JP60078435A JP7843585A JPS61240865A JP S61240865 A JPS61240865 A JP S61240865A JP 60078435 A JP60078435 A JP 60078435A JP 7843585 A JP7843585 A JP 7843585A JP S61240865 A JPS61240865 A JP S61240865A
Authority
JP
Japan
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bimorphs
bimorph
elastic ring
outer periphery
low speed
Prior art date
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Pending
Application number
JP60078435A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Doke
道家 博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP60078435A priority Critical patent/JPS61240865A/ja
Publication of JPS61240865A publication Critical patent/JPS61240865A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/105Cycloid or wobble motors; Harmonic traction 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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野J 本発明は、出力用回転軸を例えば毎分1回転以下の超低
速で回転させる場合に適する低速回転装置に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 従来、この種の低速回転装置としては次のようなものが
供されている。
まず、最も一般的な装置として、モータの回転速度をギ
ヤ等の減速装置によって毎分1回転以下の低速回転出力
を得るようにしたものがあるが、このものは多数段のギ
ヤ列を組合せなければならず非常に大きな駆動装置とな
る欠点があった。  。
また、上記欠点を解決するものとして、ハーモニックド
ライブと呼ばれる小型且つ高減速比の減速機によって通
常のモータから低速回転出力を得るようにしたものがあ
る。このハーモニックドライブは、環状の内径D1を有
する外周ケースに、この内径よりも少し小さい外形D2
を有する円筒状の弾性リングを同心円状に設けて出力軸
に接続し、さらにこの弾性リングの内側に、ボールベア
リングを取付けた偏心軸を設けて入力軸に接続し、入力
軸にはモータを接続して構成される。ここで偏心軸はボ
ールベアリングが最大変位点で常に弾性リングを外周ケ
ースに押圧しながら回転するように偏心されている。
このような構成により、モータにより駆動される入力軸
の回転は、外周ケースの内周Di πと、弾性リングの
外周D2πとの周長差(Dl −D2 )πにより、(
0102)/DI倍に減速して出力軸に伝えられる。
しかしながら、上記構成では、駆動用モータが必要であ
るため大形化は避けられず、しかも、偏心軸の加工には
高度の精度が要求されるためその製作が困難となりコス
トが高(なるという欠点があった。
また、特殊な低速回転装置としてはワーレンモータがあ
り、これによって直接毎分1回転程度の低速回転を得る
ことができるが、このワーレンモータの出力回転は小ト
ルク且つ一定回転であるため、時計或いはタイマの駆動
用に使用できる程度である。
[発明の目的] 本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、その目的
は、小型化できると共に、製作加工が容易でコストを安
くし得る低速回転装置を提供するにある。
[発明の概要コ 本発明は、複数個のバイモルフの各一端部を固定軸部に
片持ち状に支持して放射状に設けることによりそのバイ
モルフの各自由端が円形配置となるように構成すると共
に、これらバイモルフの各自由端の外接円直径より微少
寸法だけ大なる内径を有する弾性リングをバイモルフ群
の外周に回転可能に配置し、この弾性リングの外周にこ
れと微少間隙を存して環状枠体を同心状に配置したとこ
ろに特徴を有し、前記複数個のバイモルフに選択的に通
電することによって弾性リングに連結された出力用回転
軸を低速回転させるように構成したものである。
[発明の実施例] 以下本発明の一実施例につき第1図乃至第4図を参照し
て説明する。
第1図において、11は内径寸法Aを有する環状枠体た
る環状ケースであり、これの中央部には貫通孔12を有
した固定軸部13が一体的に突設されている。この場合
、固定軸部13はその横断面形状がラチェットと同様の
形状に形成されている。14、〜14日は複数個例えば
8個のバイモルフで、各一端部が固定軸部13の外周の
各段状部にボルト15により片持状に支持されて放射状
に設けられ、以て各自由端が円形配置となるように構成
される。16はバイモルフ141〜14日の各自由端が
形成する外接円直径より微少寸法だけ大なる内径を有す
る有底円筒状の弾性リングで、これは前記環状ケース1
1と微少間隙を存した状態でバイモルフ141〜148
の外周に回転可能に配置される。一方、17は前記固定
軸部13の貫通孔12に挿入された出力用回転軸で、こ
れは、貫通孔12に設けられたボールベアリング18及
び環状ケース11の下面を閉塞する略円板状のブラケッ
ト19の中央部に設けられたボールベアリング20によ
って支持されている。また、この出力用回転軸17には
鍔部17aが設けられており、この鍔部17aと固定板
21とで前記弾性リング16の底板部を挟み込むと共に
、この状態で鍔部17a及び固定板21をボルト22に
より連結することにより、弾性リング16が出力用回転
軸17に固定される。尚、前記バイモルフ141〜14
日は、ピエゾセラミック板に電極を蒸着して成る矩形状
の圧電素子14a、14aをバネ板14bの両面に貼り
付けて成るもので、この場合、各バネ板14bは矩形状
のものを略し字状に折曲形成して成り、その自由端に断
面が略T字状の押付部材を有するように形成されている
。また、弾性リング16の底板16aにはひだ状の折返
し部16bが環状に形成されている。
次に上記構成の作用について説明する。第4図には一般
的なバイモルフ23の動作が示されている。即ち、バネ
板24の両面に貼り付けられた2枚のピエゾセラミック
板25.26の夫々の両面に蒸着された電極25a、2
5b、26a、26bk:電圧を印加するとバイモルフ
23は第4図中二点鎖線Xで示すように湾曲する。また
、印加電圧の極性を反転させると二点鎖線Yで示すよう
に反対方向に湾曲する。従って、バイモルフ141にこ
れが外方(環状ケース11の内側壁に押圧する方向)へ
湾曲するようにプラスの電圧が印加され、且つ、バイモ
ルフ145にこれが内方(環状ケース11の内側壁から
離れる方向)へ湾曲するようにマイナスの電圧が印加さ
れ、これら以外のバイモルフには何ら電圧が印加されて
いない状態を示したものが第1図及び第2図である。こ
こで、第2図に示すP点は弾性リング16がバイモルフ
141の自由端によって押圧変形されて環状ケース11
の内側壁に押圧された点である。また、Q点はバイモル
フ14sが内方へ湾曲するために弾性リング16が内方
へ変形され、環状ケース11と弾性リング16との間に
最大ギャップGを生ずる点である。続いて、バイモルフ
141及び145への通電を止め、バイモルフ142及
び146に夫々プラス及びマイナスの電圧を印加するこ
とにより、前記P点及びQ点を第2図中布回り方向へ1
/8だけ移動させる。以下順次バイモルフ143〜14
日への通電を切替えて行くことにより、P点及びQ点を
右回り方向へ1/8ずつ移動させ初期位置まで一巡させ
る。バイモルフ141〜148への通電切替のためには
、例えば多点限時継電器を用いる。第3図は8点式限時
継電器を用いたプログラムタイマを示したものであり、
ここで、接点N01〜8はバイモルフ141〜14日に
対応し、1サイクルの時間分割は継電器1サイクルの時
間を8分割して示すもので、1サイクルの時間は秒また
は分単位で必要に応じて設定する。なお、各接点Noの
縦線を中心にして右側の斜線部分はプラスの電圧印加、
左側の斜線部分はマイナスの電圧印加を夫々示す。これ
によって、従来構造で説明したハーモニックドライブ方
式による弾性リングと外周ケースとの間の作用と同様な
作用が弾性リング16と環状ケース11との間に生じる
。従って、バイモルフ141〜14日への通電を一巡さ
せたとき、環状ケース11の内周長Aπと弾性リング1
6の外周長(A−G )πとの差即ちGπだけ弾性リン
グ16は第2図中布回り方向へ移動し、その結果、出力
用回転軸17が第2図中左方向へ(Gπ/Aπ)X36
00だけ回転する。
このような本実施例によれば次のような効果を得ること
ができる。即ち、出力用回転軸17の駆動源としてバイ
モルフ141〜14aのみを設けた構造でありながら、
所謂ハーモニックドライブ方式と同様の作用によって低
速回転出力を得ることができ、従って従来のような多段
ギヤ式減速装置或いは駆動用モータが不用になり小型化
できると共に、従来の偏心軸のような高度な加工精度が
要求されるものが不用になり製造を簡単に行なうことが
できコストダウンを図り得る。また、8点式限時継電器
によってバイモルフ141〜148への通電を制御する
ようにしたので、該継電器のサイクルタイムを変更する
ことにより出力用回転軸17の回転数を容易に変えるこ
とができる。更に、バイモルフ141〜148によって
弾性リング16が押圧変形されて環状ケース11に押付
けられるようにしたので、従来のような高速回転機構が
無くなり、摩耗、振動を生ずる部分が極めて少くなりほ
とんど無騒音化し得る。その上、バイモルフ141〜1
48が高抵抗のピエゾセラミック板25.26から成る
ので、通電電流は例えば10mA程度になり消費電力を
従来の駆動モータを使用するものに比べて1/10程度
にでき低消費電力化し得る。
なお、上記実施例においては、バイモルフ141〜14
8への通電制御に多点限時継電器を用いたが、代わりに
半導体式多点リレーを用いて、バイモルフ14!に10
0%プラス電圧、バイモルフ141の両隣りに位置する
バイモルフ142及び148に50%プラス電圧、バイ
モルフ145に100%マイナス電圧、バイモルフ14
5の両隣りに位置するバイモルフ144及びバイモルフ
146に50%マイナス電圧を夫々印加し、この電圧印
加状態を順次1/8ずつ移動させることにより弾性リン
グ16の変形を円滑にするようにしても良い。また、出
力用回転軸17の回転トルクは、バイモルフ141〜1
48が弾性リング16を環状ケース11に押付ける圧力
Pと、弾性リング16と環状ケース11との間の摩擦力
μとの積μPで決定されるので、弾性リング16の外周
及び環状ケース11の内周に一体に噛み合う鋸刃状ロー
レットを施すことにより、摩擦力μを著増させて回転ト
ルクを非常に大きくしても良い。
その他、本発明は上記し且つ図面に示す実施例にのみ限
定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜
変形して実施し得ることは勿論である。
[発明の効果] 本発明は以上の説明から明らかなように、出力用回転軸
をバイモルフのみを駆動源として低速回転させるように
したので、小型化できると共に、製作加工が容易でコス
トを安くし得るという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は本発明の一実施例を示すもので、第
1図は縦断面図、第2図は横断面図、第3図はバイモル
フへの通電制御例を示すプログラムタイマ説明図、第4
図はバイモルフの動作説明図である。 図面中、11は環状ケース(環状枠体)、13は固定軸
部、141〜148はバイモルフ、16は弾性リング、
17は出力用回転軸を示す。 代理人  弁理士 則 近  憲 佑 (ほか1名) 為 1 図 第 2 口 第 3 図 第 4 口 ■

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、各−端部を固定軸部に片持ち状に支持して放射状に
    設けることにより各自由端が円形配置となるように構成
    された複数個のバイモルフと、これらバイモルフの各自
    由端の外接円直径より微少寸法だけ大なる内径を有しそ
    のバイモルフ群の外周に回転可能に配置された弾性リン
    グと、この弾性リングの外周にこれと微少間隙を存して
    同心状に配置された環状枠体と、前記弾性リングに連結
    された出力用回転軸とを具備し、前記バイモルフが通電
    により湾曲されたときにそのバイモルフの自由端により
    前記弾性リングが押圧変形されて前記環状枠体に押し付
    けられるようにしたことを特徴とする低速回転装置。
JP60078435A 1985-04-15 1985-04-15 低速回転装置 Pending JPS61240865A (ja)

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JP60078435A JPS61240865A (ja) 1985-04-15 1985-04-15 低速回転装置

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JP60078435A JPS61240865A (ja) 1985-04-15 1985-04-15 低速回転装置

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Publication Number Publication Date
JPS61240865A true JPS61240865A (ja) 1986-10-27

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ID=13661963

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JP60078435A Pending JPS61240865A (ja) 1985-04-15 1985-04-15 低速回転装置

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JP (1) JPS61240865A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003036786A3 (de) * 2001-10-22 2003-10-30 Creaholic Sa Piezoelektrischer antrieb
US7105987B2 (en) 2002-03-15 2006-09-12 Miniswys S.A. Piezoelectric motor and method for actuating same
US7187103B2 (en) 2001-06-06 2007-03-06 Miniswys Sa Piezoelectric drive

Cited By (4)

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