JPS63157681A - 回転機 - Google Patents

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】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は回転機に関するものである。

（従来技術及び問題点） 従来、電気エネルギーから機械エネルギーに変換してな
る回転機としては直流モータ、誘導モータ、パルスモー
タ等、各種のモータがあり、これら各種モータは使用目
的に応じて選択され使用されていた。さらに、機器の小
形化、高精度化が要求され、この要求に応じたパルスモ
ータ、超音波モータ等の各種の回転機が提案されている
。

本発明の目的は上記した小形化及び高精度化を図ること
ができる従来のモータとは全くその構成を異にする回転
機を提供することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成すべく、回転可能に支持された
回転軸と、前記回転軸の周面を挾持可能な挟持部を備え
、同挟持部の一部が回転軸の周面を圧接する方向に移動
可能に設けられた回動部材と、前記回転軸の周面を圧接
する方向に移動可能な挟持部を移動させ、挟持部と協働
して回動部材を回転軸に対して連結固定させる第１の電
気変形素子と、電気変形して前記回動部材と係合し同回
動部材を一方向に回動させる第２の電気変形素子と、前
記回動部材を前記第２の電気変形素子による回転方向と
反対の方向に回動力を付与する押圧部材と前記第１及び
第２の電気変形素子を駆動制御する駆動手段とからなる
回転機をその要旨とするものである。

（作用） 第１の電気変形素子を駆動させ、挟持部が回転軸に挟着
固定している状態で、第２の電気変形素子を駆動させる
と、同第２の変形素子は伸長し、回動部材と係合し同回
動部材に回動力を付与する。

この時、挟持部が回転軸を挟着固定しているので、同回
転軸も共に回動する。

そして、第２の電気変形素子が回転軸を一定ｍ回動させ
た後、第１及び第２の電気変形素子の駆動を停止すると
、第１の電気変形素子は元の状態に復帰することから挟
持部が回転軸の挟着固定から解放される。又、第２の電
気変形素子も元の状態に復帰することから回動部材は同
第２の電気変形素子との係合が解除される。

回動部材が回転軸及び第２の電気変形素子から解放され
ると、同回動部材のみが抑圧部材にて前記回転軸の回転
方向とは反対方向に回動されることになる。以後、前記
動作を繰り返すことにより、回転軸は一方向に回転させ
られる。

一方、回転軸を前記とは反対方向に回転させる場合には
、まず、挟持部が回転軸の挟着固定から解放される状態
で第２の電気変形素子を駆動させ、回動部材のみを回動
させる。回動部材を回動させた後、第１の電気変形素子
を駆動し、第２の電気変形素子を駆動停止させる。この
結果、回動部材は回転軸を伴って押圧部材にて回動され
る。以後、この動作を繰り返すことにより、回転軸は反
対方向に回転させられる。

（実施例） 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。

第１図は回転機の分解斜視図を示し、この回転機は大き
く分けて本体ケース１と同本体ケース１内に収容される
駆動機構部２及び収容された駆動機構部２を密閉する上
面カバー３とから構成されている。前記本体ケース１は
断面口字状に形成され、その両側の上方に屈曲形成され
た一対の支持フレーム１ａの一側には軸受部１ｂが切り
欠き形成されている。

回転軸４は前記軸受部１ｂに回転可能に軸支されている
。回動部材としてのホルダ５は本体ケース１内に配設さ
れ、前記回転軸４を貫通させているとともに、第２図に
示すようにその右端部には係合突起５ａを形成している
。ホルダ５はその側面を透設して孔６を形成し、その孔
６の一部内面を断面円弧状に形成して挟持部としての挟
持面７を設け、その挟持面７を前記回転軸４に対向させ
ている。挟持部としてのチャック８は前記孔６内におい
て前記挟持面７に対して相対向する位置に配設され、周
孔６の下部内面に対して揺動可能に連結されている。チ
ャック８は前記挟持面７と対向する側面を断面円弧状に
形成して挟持面９を設け、その挟持面９は前記チャック
８の揺動に基づいて回転軸４の周面に圧接されるように
なっている。

第１の電気変形素子としてのピエゾ素子よりなるチャッ
ク用圧電素子１０は電圧を印加すると伸長する素子であ
って、その先端部が前記チＰツク８に形成した挟持面９
と反対側の側面に固着され、後端部がホルダ５に取着さ
れ孔６内に螺入された位置調整ネジ１１にて係止され後
方への移動が規制されている。前記位置調整ネジ１１は
チャック８に形成した挟持面９と回転軸４の位置関係を
調整するものであって、チャック用圧電素子１０が伸長
してないとき、前記挟持面７．９が回転軸４に対して解
放され、かつチャック用圧電素子１０が伸長していると
き、確実に挟持面７，９は回転軸４に挟着することがで
きる相対位置にチャック８を調整（圧接圧力の調整）す
る。

従って、チャック用圧電素子１０に電圧が印加されて同
素子１０が伸長すると、チャック８が前方に移動、即ち
挟持面９が回転軸４に圧接されることになる。その結果
、挟持面７．９は回転軸４に挟着することから、ホルダ
５は回転軸４に対して連結固定される。

押圧部材としての戻しバネ１２は第２図に示すようにホ
ルダ５の左側下面とケース本体１の間に配設され、同ホ
ルダ５を前記回転軸４を回動中心として第２図において
時計方向に回動させる弾性力を付与するようになってい
る。

逆り字状のブラケット１３は前記ホルダ５と対向して前
記本体ケース１内に配設され、その基端部が同本体ケー
ス１に対してネジにて固定されている。一方、ブラケッ
ト１３の先端部には回動アーム１４が形成され、その先
端部には前記係合突起５ａと係合する作動突起１６が形
成されている。

回動アーム１４の基端には切り込み部１５が形成され同
切り込み部１５の弾性変形にて、回動アーム１４が同切
り込み部１５を中心に回動可能になっている。

第２の電気変形素子としてのピエゾ素子よりなる回転用
圧電素子１７は電圧を印加すると伸長する素子であって
、その先端部が前記回動アーム１４の背面、即ち基端部
に固着され、後端部がブラケット１３の基端部に取着さ
れ位置調整ネジ１８にて係止され後方への移動が規制さ
れている。

そして、回転用圧電素子１７に電圧が印加されて同素子
１７が伸長すると、回動アーム１４は切り込み部１５の
弾性力に抗して第２図において時計方向に回動される。

従って、回動アーム１４の作動突起１６は係合突起５ａ
、即ちホルダ５を反時計方向に回動させることになる。

この時、回転用圧電素子１７は回動中心となる切り込み
部１５に近い回動アーム１４の基端部に固着されている
ので、同素子１７の僅な伸長でも切り込み部１５より遠
い作動突起１６の回動但は大きくなる。

第４図は前記各圧電素子１０．１７を駆動制御する駆動
装置の電気的構成を示し、制御回路２，１は前記回転軸
４を正逆回転させるための外部信号が入力され、前記チ
ャック用圧電素子１０及び回転用圧電素子１７に印加す
る駆動電圧のタイミングを指令する駆動制御信号を各駆
動回路２２゜２３に出力する。駆動回路２２．２３はこ
の駆動制御信号に応答して圧電素子１０．１７に駆動電
圧を印加するようになっている。

次に上記のように構成された回転機の作用について説明
する。

ホルダ５及び回動アーム１４が第５図（ａ）に示す水平
状態において、チャック用圧電素子１０が伸長し、ホル
ダ５が回転軸４に連結固定している状態で、回転用圧電
素子１７に電圧を印加し伸長させると、第５図（ｂ）に
示すように回動アーム１４は時計方向に回動し、作動突
起１６が係合突起５ａを介してホルダ５を反時計方向に
回動させる。この時、回転軸４はホルダ５と連結固定さ
れているので、ホルダ５と共に回動する。

そして、回転用圧電素子１７が完全に伸良し回転軸４を
一定量回動させた後、チャック用圧電素子１０に印加す
る電圧を切ると、第５図（Ｃ）に示すようにチャック用
圧電素子１０は収縮することからチャック８は元の状態
に復帰する。

この復帰に基づいて挟持面７，９は回転軸４の挟着から
解放されホルダ５は回転軸４に対して連結固定状態から
解除される。続いて、回転用圧電素子１７に印加する電
圧を切ると、同素子１７は収縮して回動アーム１４も元
の状態に復帰することから、ホルダ５の係合突起５ａと
作動突起１６との係合が解除される。

この解除に基づいてホルダ５は回転軸４を回動させるこ
となく戻しバネ１２にて時計方向に回動され、第５図（
ｄ）に示すように水平状態に復帰する。

そして、チャック用圧電素子１０１．：電圧を印加し、
以後、前記動作を繰り返すことにより、回転軸４は反時
計方向に回転させられる。

一方、回転軸４を時計方向に回転させる場合には、まず
、ホルダ５が回転軸４の連結固定から解放された状態で
回転用圧電素子１７に駆動電圧を印加して、ホルダ５の
みを回動させる。ホルダ５を回動させた後、チャック用
圧電素子１０に電圧を印加してホルダ５を回転軸４に連
結固定させる。

続いて、回転用圧電素子１７に印加した電圧を切ると、
回動アーム１４は元の状態に復帰する。この時、ホルダ
５は戻しバネ１２にて回転軸４とともに時計方向に回動
させられる。以後、この動作を繰り返すことにより、回
転軸４は時計方向に回転させられる。

このように、本実施例においては各圧電素子１０．１７
に予め定めたタイミングの印加電圧、即ちパルス電圧に
基づいて回転軸４を回転させることから回転軸４をステ
ップ駆動させることができる。しかも、本実施例の回転
機はチャック用圧電素子１０を取着したホルダ５と回転
用圧電素子１７を取着しだ回動アーム１４を相対向させ
て配置しただけで回転軸４を回転させる構成なので、そ
の構成は従来の回転機に比べて非常に簡単でかつ全体と
して非常に小形化することができる。

又、回転用圧電素子１７の僅かな伸長に基づいて回転軸
４は回動するため、その回転角は非常に小さく高分解能
の回転機として利用することが可能となる。しかも、圧
′Ｒ素子１７の伸長する力は大きいので、回転機の大き
さの割りには高トルクを得ることができる。さらに、回
動アーム１４の長さを変えることによって回転角及びト
ルクを適宜変更することもできる。

尚、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば第６図に示すように回転用圧電素子１７をホルダ
５に直接当接させ、その圧電素子１７の伸長を直接ホル
ダ５に伝達させるように実施してもよい。

又、第７図に示すように、前記押圧部材としての戻しバ
ネ１２の代りにピエゾ素子よりなる圧電素子２４を用い
て同素子２４の伸縮動作を利用してホルダ５を回動させ
るようにしてもよい。この場合、圧電素子２４の電圧印
加のタイミングは制御回路２１にて駆動制御されること
になる。

又、前記両圧電素子１０．１７の電圧印加のタイミング
は前記実施例に限定されるものではなく、要は回転軸４
を一方向に回転するタイミングであれば適宜変更して実
施してもよい。

さらに、回動アームはその形状が直線的に延設されたも
のの他、第８図に示すように２２１所にわたり屈曲形成
された゛回動アーム２５を使用してもよい。

さらには、前記実施例では回転軸４の正逆回転を１つの
回転機で行ったが、これをもう１つの回転機、即ちチャ
ック用圧電素子１０を取着したホルダ５と回転用圧電素
子１７を取着しだ回動アーム１４を本体ケース１に逆さ
まに取り付け、その逆ざまに取り付けた回転機を逆転専
用の回転機として実施してもよい。この場合、一方の回
転機が回転軸４を回転させているときには、他方の回転
機のホルダ５は当該回転軸４とは離脱状態にする必要が
ある。

発明の効果 以上詳述したように、この発明の回転機によれば、従来
の回転機とはまったく構成が異なり、非常に簡単な構造
で小形化及び高精度化を図ることができる優れた効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図はこの発明を具体化した一実施例を示
し、第１図は回転機の分解斜視図、第２図は回転機の要
部側面図、第３図は回転機の平面図、第４図はこの回転
機の電気的構成を示す電気ブロック回路図、第５図（ａ
）〜（ｄ）は回転機の動作説明図、第６図、第７図及び
第８図はそれぞれ伯の実施例を示す回転機の要部側面図
である。 図中、１は本体ケース、２は駆動機構部、３は上面カバ
ー、４は回転軸、５は回動部材としてのホルダ、５ａは
係合突起、７，９は挾持部としての挟持面、８は同じく
挟持部を構成するチャック、１０は第１の電気変形素子
としてのチャック用圧電素子、１２は押圧部材としての
戻しバネ、１３はブラケット、１４は回動アーム、１６
は作動突起、１７は第２の電気変形素子としての回転用
圧電素子、２１は駆動手段としての制御回路、２４は押
圧部材としての圧電素子、２５は回動アームである。 特許出願人　　株式会社　豊田自動織機製作所式　理　
人　　弁理士　　恩１）博宣 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転可能に支持された回転軸と、 前記回転軸の周面を挾持可能な挾持部を備え、同挟持部
   の一部が回転軸の周面を圧接する方向に移動可能に設け
   られた回動部材と、 前記回転軸の周面を圧接する方向に移動可能な挾持部を
   移動させ、挾持部と協働して回動部材を回転軸に対して
   連結固定させる第１の電気変形素子と、 電気変形して前記回動部材と係合し同回動部材を一方向
   に回動させる第２の電気変形素子と、前記回動部材を前
   記第２の電気変形素子による回転方向と反対の方向に回
   動力を付与する押圧部材と、 前記第１及び第２の電気変形素子を駆動制御する駆動手
   段と からなる回転機。 ２、前記回動部材は係合突起を形成し、先端部が弾性変
   形にて前記回動部材の係合突起と係合し同回動部材を一
   方向に回動させる回動アームを設け、その回動アームの
   背面に第２の電気変形素子を当接させたものである特許
   請求の範囲第１項記載の回転機。 ３、押圧部材はバネである特許請求の範囲第１項記載の
   回転機。 ４、押圧部材は電気変形素子である特許請求の範囲第１
   項記載の回転機。