JPS63157682A - 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
回転軸の周面を挟持可能な挾持部を備え、その挾持部の
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、前記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周回動部材を
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からなる回転駆動体を
前記回転軸に対して複数設けるとともに、前記各回転駆
動体の第１及び第２の電気変形素子を駆動制御する駆動
手段を設けてなる回転機をその要旨とするものである。

（作用） 一方の回転駆動体の第１の電気変形素子を駆動させ、挾
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
動部材と係合し周回動部材に回動力を付与する。この時
、挾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、他方の回転駆動体の第１の電気変形素子を駆動
させ、挾持部が回転軸に挟着固定している状態で、前記
回動動作させた一方の回転駆動体の第１及び第２の電気
変形素子の駆動を停止させると、その第１の電気変形素
子は元の状態に復帰することから挾持部が回転軸の挟着
固定から解放される。

又、前記回動動作させた一方の回転駆動体の第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。

この一方の回転駆動体の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、周回動部材のみが押圧部
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。この際、第１の電気変形素子の駆動停止
により挾持部の挟持固定が解除された回転軸は他方の回
転駆動体の挾持部にて挟着固定されている。これら一連
の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、一方の回転駆動体の挾持部が回転軸を挟着固定
している状態において、他方の回転駆動体の挾持部が回
転軸の挟着固定から解放される状態でその回転駆動体の
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。　　、この際、回動動作させた他方の回転駆動体
の第１の電気変形素子の駆動停止により挾持部の挟持固
定が解除された回転軸は一方の回転駆動体の挾持部にて
挟持されている。

そして、一方の回転駆動体の挾持部による回転軸の挟着
を解放するとともに、回動動作させた他方の回転駆動体
の第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、他方の回転駆動体の回動部材は回転軸を伴っ
て押圧部材にて回動され回転軸が回動される。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
２つの回転駆動体（以下、第１の回転駆動体２と第２の
回転駆動体３という）及び収容された回転駆動体２，３
を密閉する上面カバー４とから構成されている。前記本
体ケース１は断面Ｕ字状に形成され、その両側の支持フ
レーム１ａには軸受部１ｂが設けられている。回転軸５
は前記軸受部１ｂに回転可能に軸支されている。

第２図及び第３図に示すように、第１及び第２の回転駆
動体２．３の回動部材としてのホルダ６゜７は本体ケー
ス１内にそれぞれ配設され、前記回転軸５を貫通させて
いるとともに、その右端部には係合突起６ａ、７ａをそ
れぞれ形成している。

両ホルダ６．７はその側面を透設して孔８．９を形成し
、その孔８，９の一部内面を断面円弧状に形成して挾持
部としての挾持部１０．１１を設け、その挟持面１０．
１１を前記回転軸５に対向させている。挾持部としての
チャック１２．１３は前記孔８．９内において前記挟持
面１ｏ、ｉｉに対して相対向する位置に配設され、周孔
８．９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１２．１３は前記挟持面１０．１１と対向する
側面を断面円弧状に形成して挟持面１４．１５を設け、
その挟持面１４．１５は前記チャック１２．１３の揺動
に基づいて回転軸５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各チャ
ック用圧電素子１６．１７は電圧を印加すると伸長する
素子であって、その先端部が前記チャック１２．１３に
形成した挟持面１４．１５と反対側の側面に固着され、
後端部がホルダ６゜７に取着され孔８．９内に螺入され
た位置調整ネジ１８．１９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１８．１９はチャッ
ク１２．１３に形成した挾持部１４．１５と回転軸５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
１６．１７が伸長してないとき、前記各挾持面１０．１
４及び１１．１５が回転軸５に対して解放され、かつチ
ャック用圧電素子１６゜１７が伸長しているとき、確実
に各挾持面１０゜１４及び１１．１５は回転軸５に挟着
することができる相対位置にチャック１２．１３を調整
（圧接圧力の調整）する。

従って、各チャック用圧電素子１６．１７に電圧が印加
されて同素子１６．１７が伸長すると、チャック１２．
１３が前方に移動、即ち各挾持面１４．１５が回転軸５
に圧接されることになる。

その結果、各挟持面１０．１４及び１１．１５は回転軸
５に挟着することから、各ホルダ６．７は回転軸５に対
して連結固定される。

押圧部材としての各戻しバネ２０．２１は第２図に示す
ように各ホルダ６．７の左側下面とケース本体７の間に
配設され、同ホルダ６．７を前記回転軸５を自動中心と
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２２は前記本体ケース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２３に
て固定されている。一方、ブラケット２２の先端部には
前記各ホルダ６．７と対向して回動アーム２４．２５が
設けられている。そのアーム２４．２５の先端部には前
記係合突起６ａ、７ａと係合する作動突起２６．２７が
形成されている。各回動アーム２４．２５の基端には切
り込み部２８．２９が形成され同切り込み部２８．２９
の弾性変形にて、回動アーム２４゜２５が同切り込み部
２８．２９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両回転
用圧電素子３０．３１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２４．２５の背
面、即ち基端部に固着され、後端部がブラケット２２の
基端部に取着され位置調整ネジ３２．３３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３２゜３３に電圧が印加されて同素子３２．３３が伸
長すると、回動アーム２４．２５は切り込み部２８゜２
９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２４．２５の作動突起２６．２
７は係合突起６ａ、７ａ、即ちホルダ６．７を反時計方
向に回動させることになる。

この時、回転用圧Ｎ素子３０．３１は回動中心となる切
り込み部２８．２９に近い回動アーム２４゜２５の基端
部に固着されているので、同素子３０゜３１の僅な伸長
でも切り込み部２８．２９より遠い作動突起２６．２７
の回動ｍは大きくなる。

第４図は第１の回転駆動体２のチャック用圧電素子１６
及び回転用圧電素子３０と第２の回転駆動体３のチャッ
ク用圧電素子１７及び回転用圧電素子３１を駆動制御す
る駆動装置の電気的構成を示し、駆動手段としての制御
回路３４は前記回転軸５を正逆回転させるための外部信
号が入力され、前記第１の１回転駆動体２のチャック及
び回転用圧電素子１６，３０、及びｉ２の回転駆動体３
のチャック及び回転用圧電素子１７．３１に印加する駆
動電圧のタイミングを指令する駆動υ制御信号を各駆動
回路３５〜３８に出力する。駆動回路３５〜３８はこの
駆動制御信号に応答して各圧電素子１６．１７．３０．
３１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第
５図及び第６図に基づいて説明する。

（ステップ１） 今、第６図（ａ）に示すように、第１の回転駆動体２に
おいては、そのホルダ６及び回動アーム２４が水平状態
（回転用圧電素子３０への印加信号ＳＧ２により同素子
３０が印加されていない状態）、かつホルダ６が回転軸
５に連結固定している（チャック用圧電素子１６への°
印加信号ＳＧ１により同素子１６が印加されている状態
）。又、第２の回転駆動体３においては、そのホルダ７
及び回動アーム２５が回動状Ｂ（回転用圧電素子３１へ
の印加信号ＳＧ４により同索子３１が印加されている状
態）、かつホルダアが回転軸５に連結固定した状態（チ
ャック用圧電索子１７への印加信号ＳＧ３により同素子
１７が印加されている状態）にある。

（ステップ２） この状態から第２の回転駆動体３のチャック用圧電素子
１７の印加を停止し、第６図（ｂ）に示すように回転軸
５の挟持を解放する。

（ステップ３） さらに、第１の回転駆動体２の回転用圧電素子３０を印
加し伸長させるとともに、第２の回転駆動体３の回転用
圧電素子３１の印加を停止させる。

これにより、第６図（Ｃ）に示すように、第１の回転駆
動体２の回動アーム２４は時計方向に回動し、作動突起
２６が係合突起６ａを介してホルダ６を反時計方向に回
動される。この時、回転軸５は第１の回転駆動体２のホ
ルダ６と連結固定されているので、ホルダ６と共に回動
する。

（ステップ４） そして、第２の回転駆動体３のチャック用圧電素子１７
を印加し、第６図（ｄ）に示すように回転軸５を挟持固
定する。

（ステップ５） 第１の回転駆動体２のチャック用圧電素子１６の印加を
停止し、第６図（ｅ）に示すように回転軸５の挟持を解
放する。この第１の回転駆動体２のホルダ６による回転
軸５の挟持解放状態において、第２の回転駆動体３のホ
ルダ７が回転軸５を挟持しているので、回転軸５の位置
ずれが防止される。

（ステップ６） 第１の回転駆動体２の回転用圧電素子３０の印加を停止
するとともに第２の回転駆動体３の回転用圧電素子３１
を印加する。すると、第６図（ｆ）に示すように回転軸
５への第２の回転駆動体３のホルダ７の回動が行なわれ
、挟持された回転軸５が反時計方向に回転される。又、
同時に、第１の回転駆動体２においては、そのホルダ６
が戻しバネ２０にて時計方向に回動され水平状態に復帰
する。

そして、第１の回転駆動体２のチャック用圧電素子１６
に電圧を印加し、以後、前記動作を繰り返すことにより
、回転軸５は反時計方向に回転させられる。

一方、回転軸５を時計方向に回転させる場合には、次の
動作を行なえばよい。

即ち、第１の回転駆動体２のチャック用圧電素子１６を
印加しホルダ６が回転軸５を挟持し、かつその回転用圧
電素子３０を印加し作動アーム２４が回動状態にあり、
又、第２の回転駆動体３のチャック用圧電素子１７を印
加せずにホルダ７が回転軸５の挟持から解放され、かつ
、回転用圧電素子３１を印加せずに作動アーム２５を水
平状態にする。その後、第１の回転駆動体２の回転用圧
電素子３０に対する印加を停止するととともに第２の回
転駆動体３の回転用圧電素子３１を印加させると、戻し
バネ２０により回転軸５は時計方向に回転される。又、
同時に第２の回転駆動体３の回動アーム２５は回動され
る。以後、この動作を繰り返すことにより、回転軸５は
時計方向に回転させられる。

この時計方向への回動動作においても回転軸５は常に第
１の回転駆動体２あるいは第２の回転駆動体３のホルダ
６．７のいずれかが挟持しているので一方の挟持を解放
したときも回転軸５の位置ずれが防止される。

このように、本実施例においては各圧電素子１６．１７
．３０．３１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５を回転させることから回
転軸５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１６．１７を取着
したホルダ６．７と回転用圧電素子３０．３１を取着し
だ回動アーム２４．２５を相対向させて配置しただけで
回転軸５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、第１及び第２の２つの回転駆動体２．３を設は常に
いずれかのホルダ６．７にて回転軸５が挟持されている
ので一方の挟持を解放したときも回転軸５の位置ずれを
防止することができる。

さらに、回転用圧電素子３０．３１の僅かな伸長に基づ
いて回転軸５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、圧電素子３０゜３１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２４．２５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７図に示すように回転用圧電素子３０．３１を
ホルダ６．７に直接当接させ、その圧電素子３０．３１
の伸長を直接ホルダ６．７に伝達させるように実施して
もよい。

又、第８図に示すように、前記押圧部材としての戻しバ
ネ２０．２１の代りにピエゾ素子よりなる圧電素子３９
．４０を用いて同素子３９．４０の伸縮動作を利用して
ホルダ６．７を回動させるようにしてもよい。この場合
、圧電素子３９゜４０の電圧印加のタイミングは制御回
路３４にて駆動制御されることになる。

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９図に示すように、２箇所にわたり屈曲形
成された回動アーム４０．４１を使用してもよい。

さらには、前記第１及び第２の回転駆動体２゜３の両圧
電素子１６．１７．３０．３１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５
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。

又、上記実施例では２つの回転駆動体２．３にて回転機
を構成したが、２つ以上の回転駆動体にて回転機を構成
するようにしてもよい。

即ち、前記実施例では回転軸５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１６．１７を取着したホルダ６．７と回転用
圧電素子３０．３１を取着した回動アーム２４．２５を
本体ケース１に逆さまに取り付け、その逆さまに取り付
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５を回転させていると
きには、使方の回転機の各ホルダ６．７は当該回転軸５
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、非常に命中な構造
で小形化及び高精度化を図ることができるとともに常に
回転軸が挟持されているので回転軸の位置ずれを防止す
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６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図は回転機の縦
断面図、第３図は回転機の横断面図、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図は各
圧電素子への印加信号を示すタイムチャート図、第６図
（ａ）〜（ｆ）は回転機の動作説明図、第７図、第８図
及び第９図はそれぞれ他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は第１の回転駆動体、３は第
２の回転駆動体、４は上面カバー、５は回転軸、６は回
動部材としてのホルダ、６ａは係合突起、７は回動部材
としてのホルダ、７ａは係合突起、１０，１１，１４．
１５は挾持部としての挟持面、１２．１３は同じく挾持
部を構成するチャック、１６．１７は第１の電気変形素
子としてのチャック用圧電素子、２０．２１は押圧部材
としての戻しバネ、２２はブラケット、２４．２５は回
動アーム、２６．２７は作動突起、３０゜３１は第２の
電気変形素子としての回転用圧１Ｂ素子、３４は駆動手
段としての制御回路、３９゜４０は押圧部材としての圧
電素子、４０．４１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 ｊ１１１！ｉ 第７図 第８図 第９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の周面を挾持可能な挾
   持部を備え、その挾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、
   前記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 からなる回転駆動体を前記回転軸に対し複数設けるとと
   もに、前記各回転駆動体の第１及び第２の電気変形素子
   を駆動制御する駆動手段を設けてなる回転機。 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。