JPH02174570A - 回転駆動装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は回転駆動装置に係わり、特に計器類などに使用
される回転駆動装置に関する。

（従来の技術） 従来の計器類、例えば車輌用計器として可動磁石式計器
または渦電流式計器等が知られている。

可動磁石式計器は実開昭５９−８５９６５号公報等に開
示されているように、交叉して巻線したコイルの合成磁
界で円板状の磁石を角度回動させ、この磁石の回動中心
に固定した指針軸を連動し、この指針軸に固定した指針
の回動角度によって測定値を文字板上で指示するように
構成されている。また、渦電流式計器は実開昭６１−７
４８２９号公報等に開示されているように、磁石の回転
により発住する渦電流作用により誘導板を渦巻ばねの弾
性力に対してバランスを保つ位置へと角度回動させ、誘
導板の回動中心に固定した指針軸を連動し、この指針軸
に固定した指針の回動角度によって測定値を文字板上で
指示するように構成されている。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来技術においては、駆動源と非接触状態の磁石あ
るいは誘導板を合成磁界あるいは渦電流により発生した
トルクで角度回動させるようにしているため、指針軸の
保持力が小さく車輌の振動等の外乱要因によって指針が
振れやすく、指針の指示表示が不安定であるという問題
があった。

そこで本発明は耐振性が良好な回転駆動装置を提供する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は超音波モータの回転軸の軸線上に角度センサを
設けてなる回転駆動装置である。

（作用） 上記構成によって、超音波モータが角度センサの出力に
基づいてフィードハック制御される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して説明する
。

第１図および第２図は本発明の第１実施例を車輌用スピ
ードメータ、タコメータ等の計器に適用したものを示し
、同図において１は基板に目盛数字等の表示指標（図示
しない）を設けた表示板であり、この表示板１の下部に
はスペーサ２を介して取付板３が設けられ、前記表示板
１及び取付板３ば、それぞれネジ４及びネジ５によって
スペーサ２に固定されている。６は特開昭５９−９６８
８１号公報等で知られている進行波の原理を利用し、特
開昭５９−１２２３８５号公報、同５９−１０６８８６
号公報等に開示される撓み振動を用いた進行波型の超音
波モータであり、前記取付板３の上部に配設される。７
は前記超音波モータ６の回転軸であり、この回転軸７は
前記表示板１の孔８に押通され、上端部には指針９がネ
ジ１０により締付り固定されている。

すなわち、回転軸７は、指針９を同体的に回動させるべ
く指針軸として兼用されている。１１は前記回転軸７の
軸線上に位置して前記取付板３の下部に配設された角度
センサであるポテンショメータである。

前記超音波モータ６は、前記回転軸７と、例えば鉄、銅
合金等振動可能な材料から成る弾性体１２と、セラミッ
ク基板の上下面Ｑこ電極を設けると共に隣り合う区分が
交互に厚み方向に分極処理された圧電セラミック等から
成る圧電体１３とを、例えばエポキシ系接着剤等にて一
体的に接合して成るステーク１４と、このステータ１４
の上部に配設される例えばアルミニウム合金等から成る
ロータ１５と、前記回転軸７の下部側を挿入係止すると
ともに前記ロータ１５の上部に弾発的に当接する調圧ノ
＼ネ１６とを主要構成部品として構成されており、前記
回転軸７の軸線上に位置して前記取付板３に設けられた
孔１７にポテンショメータ１１のスリーブ１日を下方か
ら上方へと挿出し、このスリーブ１８外周面の雄ネジ部
１９と弾性体１２中央部の雌ネジ部１９Ａとを螺着結合
することにより、ポテンショメータ１１及びステータ１
４を取付板３に固定している。さらに詳述するならば、
前記弾性体１２の上面には、複数の切込溝２０を放射状
に形成することによって、上面への振動伝達を良好に行
うようになっている。

前記スリーブ１８の上部に突出したポテンショメーク１
１の回転軸２１の雌ネジ部２２に超音波モークロの回転
軸７の下部の雄ネジ部２２Ａを螺着結合することにより
、回転軸７の同軸上にポテンショメータ１１が設けられ
、前記回転軸２１にはロータ１５の中心孔２３が嵌挿さ
れ、そのロータ１５は前記弾性体１２上に接触している
。ロータ１５の下面には耐摩耗性を有するプラスデック
等から形成された円環平板状のスライダ２４が貼着され
、上面にはゴム等から形成された滑止シート２５が貼着
されているとともに、滑止シート２５と前記回転軸７の
段部２６との間には調圧バネ１６が介装されており、こ
の調圧バネ１６の押付力によってロータ１５がステータ
１４にスライダ２４を介して加圧接触されている。

次に、以上の構成から成る回転駆動装置の作用について
説明する。まず、前記リング状の圧電体１３は円周方向
に２ｎ分割されたｎ−１個ずつを左右に分けて隣同志逆
極性になるように分極されており、極性をもたない互い
に離間配置された残る二個の一方は２（ｎ−１）個のそ
れぞれの大きさの１７２倍とし、他方は３７２倍の大き
さにし、（ｎｌ）個ずつの二組の間に１個ずつ挟む形に
配置し、二分した二組の（ｎ−１）個はそれぞれの電極
を並列接続し、互いに９０°位相の異なる交流電圧ｄｅ
を駆動回路２７により印加するようになっている。

制御回路２８には、例えば車輌速度あるいはエンジンの
回転数等の測定事象に応じた測定信号ａと前記ポテンシ
ョメータ１１からの角度信号すとが入力されるものであ
って、両信号ａ、ｂを比較した制御信号によって駆動回
路２７を制御する。

そして、制御回路２８に入力する測定信号ａに対応する
回転軸７の回転角度がポテンションメータ１１から入力
する角度信号すより大きい場合、制御回路２８からの制
御信号Ｃに基づいて駆動回路２７にて二分した電極の一
方が他方より９０°位相の速い交流高周波電圧ｄが圧電
体１３に印加され、これにより弾性体１２に反時計方向
の進行波が作り出され、弾性体１２に加圧接触している
ロータ１５は相互の摩擦力によって時計回転方向に回転
し、回転軸７および指針９は調圧ハネ１６を介してロー
タ１５と同体的に時開回転方向に回転し、ポテンショメ
ーク１１の回転軸２１は雄１雌ネジ部２２　、２２八を
介して回転軸７と同軸として回転する。回転軸７の時開
回転方向の回転によってポテンショメーク１１からの角
度信号すが測定信号ａに対応する回転角度と一致すると
制御回路２日からの制御信号Ｃによって交流電圧ｄは断
電され、回転軸７は調圧ハネ１６によるステーク１４と
の加圧接触状態で保持される。一方、測定信号ａに対応
する回転軸７の回転角度が角度信号すより小さい場合に
は、制御信号Ｃに基づいて駆動回路２７から部分した電
極の一方が他方より９０部位相の遅い交流高周波電圧ｅ
が圧電体１３に印加され、これにより時開回転方向の進
行波が発生し、弾性体１２に加圧接触しているロータ１
５は反時計回転方向に回転し、回転軸７および指針９は
調圧バネ１６を介してロータ１５と同体的に反時計回転
方向に回転し、ポテンショメータ１１の回転軸２１は回
転軸７と同軸として回転する。このようにして回転軸７
は超音波モータ６によって駆動され、ポテンショメータ
１１によりフィードバンク制御される。

このように上記実施例においては、回転軸７が調圧ハネ
１６を介してロータ１５およびポテンショメータ１１の
回転軸２１と同体的に回転し、かつロータ１５は常にス
テータ１４に加圧接触状態で回転又は停止するように構
成しているため、回転軸７には常に十分な保持力が加え
られ、車輌の振動等の外乱要因によって指針９が振れる
ことがなく安定した指針９の指示表示が可能であるとと
もに、伝達トルクの損失を小さくでき、小型の超音波モ
ータ〔ｊの回転軸７の軸線上にポテンショメータ１１を
直結してフィードハック制御しているため、コンパクト
で応答の遅れがなく高精度の計器になる。

第３図は本発明の第２実施例であり、これは特開昭５９
−９６８８１号公報等で提案されている伸縮振動を利用
した進行波型超音波モータ６Ａを用いた場合を示し、上
記実施例と同一部分に同一符号を付替ロータ１５Ａの外
周面２９Ａは前記内周面２９に合致バネ１６の押付力に
よってロータ１５Δのテーパ面２９Ａが弾性体１２Ａの
テーパ面２９に加圧接触している。

また指針９を回転軸７に固定するネジＩＯＡは回転軸７
を貫通してポテンショメーク１１の回転軸２１に螺着し
ており、ネジ部２２を用いることなく回転軸７と回転軸
２１とを結合している。また、ポテンショメーク１１の
スリーブ１８の外周面には雄ネジ１９部が無く、スリー
ブ１８の外周面には弾性体１２Ａの中心孔３０が圧入固
定されている。

八は駆動回路２７からの交流電圧ｄ、　　ｅの印加によ
って、弾性体１２Ａに反時計回転方向の進行波が発生し
、テーパ面２９．２９Ａを介して弾性体１２Ａに加圧接
触しているロータ１５Δは時計回転方向に回転し、これ
らの回転あるいは停止はポテンショメータ１１からの角
度信号すに基づい゛ζフィードハック制御される。面し
て、本実施例においても、回転軸７が調圧バネ１６を介
してロータ１５Ａおよびポテンショメーク１１の回転軸
２１と同体的に回転し、かつロータ１５Δば常にステー
ク１４Ａに加圧接触状態で回転又は停止するように構成
しているため、回転軸７には常に十分な保持力が加えら
れ、車輌の振動等の外乱要因によって指針９が振れるこ
となく安定した指針９の指示表示が可能であるとともに
、小型の超音波モータ６Ａの指針軸７の軸線上にポテン
ショメータ１１を直結してフィートバック制御している
ため、コンバクＩ・で高精度の計器が得られる。

また、前記第２実施例では弾性体１２Ａの内周面２９及
びロータ１５Ａの外周面２９Ａをいずれもテーバ弧面と
しても略同様の作用、効果を得ることができる。

第５図は本発明の第４実施例であり、これは特開昭６０
−１４８３８７号公報等で提案されている定在波を利用
したねじり結合子型超音波モータ６Ｂを用いた場合を示
し、上記実施例と同一部分に同一・符号を付し同一箇所
の説明を省略して説明すると、超音波モータ６Ｂのステ
ータ１４Ｂは二枚の圧電体１３Ａ、１３Ｂを二枚のアル
ミニウム円板３Ｌ　３１Ａにより挟着し、」二部のアル
ミニウム円板３■上にねじり結合子３２を載置し、これ
ら圧電体］３Ａ、１３Ｂ、アルミニウム円板３Ｌ　３１
Ａおよびねじり結合子３２を角度センサであるロークリ
エンコーダＩＩＡのスリーブ１８Ａのネジ部１９Ｂによ
り螺着し一体化している。このスリーブ１８八は下方よ
りアルミニウム円板３Ｌ　３１Ａ、圧電体１３Ａ、１３
Ｂの中心に挿通しかつねじり結合子３２の中心に螺着し
ている。ねじり結合子３２は下面に溝３３を形成して一
対の三日月脚部３４を形成し一ヒ面に前記溝３３と対角
位をなず梁３５が突設されている。また、ねじり結合子
３２の上部にはロークリエンコーダＩＩＡの回転軸２１
八が突出し、この回転軸２１Ａにロータ１５１３の中心
孔２３が嵌押されている。回転軸２】ΔにはＩｎ１転＋
ｌＱｌ＋　７　ＡがｋｉｔＩｌｌ　ネ’；　部２２．２
２　Ａにより同軸として結合され、ロータ１５Ａは段部
２６を介して設けられた調圧ハネ１６の押付力によって
ねじり結合子３２に加圧接触されている。そして、例え
ばキエ輌の建イｊ距離を表示づる積算ｎ１の文字車を回
転駆動りる場合、圧電体１３Δ、１３Ｂに交流型１■が
印加されるとステータ１４Ｂの高さで共鳴増幅された縦
振動と、ねじり結合子３２の撓み振動を介して梁゛３５
の１而に発生したねじり振動とが結合して楕円Ｊ胚勤が
イＬじ、［１−タ’１５３１；炎＠転し、これらの回転
あるいは停止はロークリエンコーダ１１△からの角度ｆ
ｉｊ号に星つい（〕ｒ−ｌ・バック制御される。而して
、本実施例にｉ１３いてし、回転軸７Δが調圧バネ１Ｇ
を介してロータ１５［３おにびロータリエンコーダ１１
△の回転軸２１△とｎ体的ニＦ”Ｊ　％ｒ　Ｌｌ、’＋
１−、）　［：ｌ−夕１５８１Ｊ、”／Ｉニ／＜データ
１４１３に加圧接触状態で回転、＋ｉ＋ｉ巾づるように
構成しているため、回転軸７△は富“に十分な保持力が
加えられ、安定した回転駆動が可能であるどどしに、小
ｊｖ４の超音波を一タロＢの回転軸７△の軸線上にロー
タリエン」−タ１１Δを直結して）、ｒ−ドパツク制御
しているため、］１ンバクトで高精度の４器が稗られる
。

なお本発明は上記実施例に限定されるものではなく本発
明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である
。例えば超音波モータおよび角度センサは各種タイプを
選定すればよく、また計器等の各種の回転駆動装置に適
用可能である。

〔発明の効果〕

本発明は超音波モータの回転軸の軸線上に角度センサを
設４Ｊるごとにより耐振１１．ｌの良好な回転駆動装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は全体縦断面図、第２図は分解斜視図、第３関は本発
明の第２実施例を示す全体縦断面図、である。 ６．６Δ、６Ｂ−・超音波モータ ７　、　７　Ａ−（超音波モータの）回転軸１１−ポテ
ンショメータ　（角度センサ）１１Ａ−ロータリエンコ
ーダ（角度センサ″）特許出願人　　日木精機株式会社 代理人　弁理士　　牛　木　　護 同　　弁理士　　薄　１）長四部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波モータの回転軸の軸線上に角度センサを設
   けたことを特徴とする回転駆動装置。