JPS63157683A - 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、その回転軸に設けられた係合部材と、先端部
側が前記係合部材と係合し回転軸を一方向に回動させる
ように回動可能に支持された回動アームと、前記回動ア
ームの基端部側に設けられ電気変形して同回動アームを
回動させる電気変形素子と、前記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） 回動アームの基端部側に設けられた電気変形素子を駆動
させると、同変形素子は伸長し回動アームの先端部側は
変形素子の伸長昂より増幅された量回動される。この回
動アームの回動にて同アームの先端部側に係合する係合
突起が回動され回転軸が回動される。

（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
。係合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を負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。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。

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ャ
ック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：ｌ［）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。

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Ｍ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。

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］・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の回動量は大きくなる。

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、駆動手段としての制御回路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、回動アーム１４
にてその僅かな伸長が同アーム先端においては増幅され
大きな回動量となる。よって、第５図（ｂ）に示すよう
に作動突起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ととなる。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が完全に伸長し回転軸４を
一定ｍ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１０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、回動アーム
１４による回転用圧電素子１７の伸長の増幅動作にてホ
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、即ちバ、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を取着した回動アーム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、ホルダ５の係合突起５ａと回転用圧電素子１７との
間に回動アーム１４を介在させたことに　・より回転用
圧電素子１７の僅かな伸長に基づいて回動アーム１４の
先端部は同素子７の伸長聞より増幅されたｍ回動され回
転軸４は回動するため、回転用圧電素子１７の僅かな伸
長により確実に回転軸４を回転させることができる。

さらに、その回転軸４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図に示すように実施してもよい。

即ち、回転軸４に一方向にのみその回転を許容するラチ
ェット等のワンウェイクラッチ２４を装着するとともに
長い回動アーム２５をワンウェイクラッチ２４に備えら
れた係合部材としての係合突起２８に係合させる。この
場合、長い回動アーム２５を用いたことにより圧電素子
１７の僅かな伸長に対し変位増幅率を大きくすることが
できる。

よって、ワンウェイクラッチ２４のバックラッシュに吸
収されることなく確実に回転軸４を所定ｍ回転させるこ
とができる。

又、回動アームの形状は直線的に延設されたものの他、
第７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２７を使用してもよく、要は増幅効果のあるア
ームであればその形状は問わない。

さらに、回動アーム１４はそれ自身に復元力（上記実施
例では弾性力）を有している必要はなく、回動アーム１
４と回転用圧電素子１７とを固着することにより同圧電
素子１７の収縮により回動アーム１７を元の状態に復元
させるようにしてもよい。

さらには、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。

又、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とともに、電
気変形素子による僅かな変位量を回動アームにて増幅す
ることにより確実に回転軸を回動させることができる優
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図及び第７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は駆動機構部、３は上面カバ
ー、４は回転軸、５は係合部材としてのホルダ、５ａは
係合突起、１４は回動アーム、１７は電気変形素子とし
ての回転用圧電素子、２１は駆動手段としての制御回路
、２５は回動アーム、２８は係合部材としての係合突起
、２７は回動アームである。 特許出願人　　株式会社　芦田自動織機製作所代　理　
人　　弁理士　　恩１）博宣 第２図 第３図 第６図 第７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、 その回転軸に設けられた係合部材と、 先端部側が前記係合部材と係合し回転軸を一方向に回動
   させるように回動可能に支持された回動アームと、 前記回動アームの基端部側に設けられ電気変形して同回
   動アームを回動させる電気変形素子と、前記電気変形素
   子を駆動制御する駆動手段とからなる回転機。 ２、回転軸の係合部材は回転軸に一方向のみの回転を許
   容するワンウェイクラッチに備えられた係合突起のであ
   る特許請求の範囲第１項に記載の回転機。