JPH0528071B2 - - Google Patents

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JPH0528071B2
JPH0528071B2 JP60096225A JP9622585A JPH0528071B2 JP H0528071 B2 JPH0528071 B2 JP H0528071B2 JP 60096225 A JP60096225 A JP 60096225A JP 9622585 A JP9622585 A JP 9622585A JP H0528071 B2 JPH0528071 B2 JP H0528071B2
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JP
Japan
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electrostrictive
clamp
disk
control device
piezoelectric actuator
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Toshitaka Fujimoto
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • 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
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/021Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
    • H02N2/023Inchworm motors
    • 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
    • H02N2/101Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using intermittent driving, e.g. step motors

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転角制御装置に関し、特に圧電アク
チユエータにより駆動する微小回転角制御装置に
関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の回転角制御装置はステツピング
モータなどのように電磁気力を駆動力として用い
たものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の回転角制御装置は電磁気を利用
するため電気機械変換効率が悪く電力消費量が多
い欠点がある。また、精密な位置決めを必要とす
る用途では、コイルと永久磁石の大きさをあまり
小さくできないため微小回転角の制御が難しい欠
点がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本願発明によれば、圧電アクチユエータ20
と、駆動制御装置30とを有する、円板13など
の回転体用回転角制御装置であつて、 圧電アクチユエータ20は、第1クランプ素子
9と、第2のクランプ素子10と、第1の電歪効
果素子11とを有し、第1のクランプ素子9と第
2のクランプ素子10とは、並行して配置され、
そのそれぞれは、所定の間隔で対向して配置され
る2本のアーム1,2が、一端側で、並列に配置
された第2の電歪効果素子7と連結部8とによつ
てヒンジ3,4;5,6を介して接続され、両者
の連結部8が第1の電歪効果素子11によつて結
合されたものであり、回転軸14を有する円板1
3などの回転体を他端側の2本のアーム1,2間
に挟着して回転駆動するものであり、 駆動制御装置30は、第1および第2のクラン
プ素子9,10のぞれぞれの第2の電歪効果素子
7と、第1の電歪効果素子11とに異なるタイミ
ングで電気信号を印加して、第1および第2の電
歪効果素子11,7に異なるタイミングの伸びの
歪をそれぞれ生じさせることにより、円板13な
どの回転体を回転駆動するものである 円板などの回転体用回転角制御装置が得られ
る。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図aは本発明の圧電アクチユエータの例を
示す正面図である。bは同上の側面図である。
第2図は本発明の回転角制御装置の例を示す図
である。
第1図に示すとおり、圧電アクチユエータ20
は、第1のクランプ素子9と、第2のクランプ素
子10と、第1の電歪効果素子11とを有する。
第1のクランプ素子9と第2のクランプ素子10
とは、並行して配置され、そのそれぞれは、所定
の間隔で対向して配置される2本のアーム1,
2、一端側で、並列に配置された第2の電歪効果
素子7と連結部8とによつてヒンジ3,4;5,
6を介して接続されている。さらに、両者の連結
部8が第1の電歪効果素子11によつて結合され
た構成となつている。このような圧電アクチユエ
ータ20は、第2図に示すように、連結部8に接
続された固定端子12で保持されて円板13が2
本のアーム1,2間に位置するように配置され
る。円板13は軸受け15で支持された回転軸1
4を有する。駆動制御装置30は、第1および第
2のクランプ素子9,10のそれぞれの第2の電
歪効果素子7と、第1の電歪効果素子11に信号
線31,32,33を介して異なるタイミングで
電気信号を印加して、第1および第2の電歪効果
素子11,7に異なるタイミングの伸びの歪をそ
れぞれ生じさせることにより、第1のクランプ素
子9と第2のクランプ素子10とで円板13を異
なるタイミングでクランプするとともに第2のク
ランプ素子10に印加される電気信号により第1
のクランプ素子9と第2のクランプ素子10との
間隔を変化させて円板13を回転軸14の回りに
回転させるものである。
第3図aからeは動作原理を示す図である。本
発明の回転角制御装置は駆動部に圧電アクチユエ
ータを用いて回転軸を有する円板を回転させる構
成となつている。第1図aにおいて、アーム1と
2はヒンジ3と4を介して連結部8で接続されて
おり、ヒンジ5と6を介して電歪効果素子7で接
続されている。以下これをクランプ素子と呼ぶ。
いま、電歪効果素子7に電気信号を加えると伸び
の歪みを生じこの歪みがヒンジ5と6を介してア
ーム1と2へ伝達される。伝達された歪みはヒン
ジ3と5のアーム1と連結部8およびヒンジ4と
6とアーム2と連結部8によつてテコの原理によ
り増幅拡大される。
〔実施例〕
かかる動作を経てアーム1と2の先端部が互い
に近づく方向へ動きあたかもピンセツトで物を挾
むが如きクランプ動作をする。電歪効果素子7へ
加えた電気信号を取り除けばアーム1と2は元の
位置に戻る。第1図bにおいてクランプ素子9と
10は電歪効果素子11で左右対称に接続されて
おり、クランプ素子10は固定素子12と接続さ
れている。いま、電歪効果素子11に電気信号を
加えると伸びの歪みを生じクランプ素子9と10
の間隔は広がる方向へ動き、電気信号を取り除け
ば元の位置へ戻る。かくして本発明の圧電アクチ
ユエータを用いた回転角制御装置が完成する。第
2図において回転軸14を有する円板13の外周
部分の一部が前記圧電アクチユエータのクランプ
素子9と10の4本のアームを貫くよう位置せし
め、固定端子12によつて固定されている。回転
軸14は軸受け15で支えられており回転軸14
は自由に動くようになつている。
次に第3図により動作原理を説明する。第3図
はクランプ素子9と10、電歪効果素子11、円
板13の一連の動作がaからbへ、bからcへ、
cからdへdからeへ、eからaへとくり返すこ
とを示している。aはクランプ端子9が円板13
をクランプし、電歪効果素子11はノーマルな状
態であり、クランプ素子10は円板13をクラン
プしていない状態を示す。bへ移ると電歪効果素
子11へ電気信号が加えられ伸びの歪みを生じ
る。その他はaと同じである。cへ移るとクラン
プ素子10が円板13をクランプする。その他は
bと同じである。dへ移るとクランプ素子9のク
ランプ状態が解除され、同時に電歪効果素子11
に加わつていた電気信号が取り除かれノーマルな
状態へ戻る。その他はcと同じである。eへ移る
とクランプ素子9が円板13をクランプする。そ
の他はdと同じである。次にまたaへ戻り上述し
た一連の動作がくり返され、円板を左方向へ送
り、動かすことができる。クランプ素子9と10
のクランプ圧力は第1図の電歪効果素子7に加え
る電気信号電圧を適当に選ぶことによつて自由に
選択でき、動作周期は電気信号の周期を適当に選
ぶことによつて自由に選択できる。電歪効果素子
11の伸び歪みの大きさは同素子に加える電気信
号の電圧を適当に選ぶことにより自由に選択で
き、動作周期は電気信号の周期を適当に選ぶこと
によつて自由に選択できる。また、円板を動かす
方向はクランプ素子9と10で円板13をクラン
プするタイミングを変えることによつて左、右い
ずれの方向でも選択できる。なお、停電などの際
に円板を固定しておきたい場合は第1図aにおい
てアーム8と電歪効果素子7の位置を入れ替え、
クランプ素子9と10が定常状態で第2図の円板
13をクランプしているようにあらかじめ設定し
ておけばよい。
〔発明の効果〕
電歪効果素子にNEC積層圧電セラミツクアク
チユエータ素子を用い円板の直径が5cmのものを
用いれば、回転体の回転角度を1000分の数度まで
制御でき、毎分30回転の速度が得られ、電気機械
変換効率が従来の電磁気力を利用した回転角制御
装置の約5倍まで改善される。また、回転方向も
左右自在に変えることができ、回転速度も円板の
直径を適当に選ぶことによつて選択でき、回転ト
ルクも大きく、急速動作、急停止が可能で、バツ
クラツシユも少なく更に従来の圧電セラミツクア
クチユエータに比べゼロから50Vの比較的低い電
圧で駆動できるメリツトがある。また従来のステ
ツピングモータやダイレクトドライブモータより
も安価にできる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
第1図aは本発明の圧電アクチユエータの例を
示す正面図である。第1図bは同上の側面図であ
る。第2図は本発明の回転角制御装置の例を示す
図である。第3図aからeは動作原理を示す図で
ある。 1,2……アーム、3,4,5,6……ヒン
ジ、7,11……電歪素子、8……連結部、9,
10……クランプ素子、12……固定素子、13
……円板、14……回転軸、15……軸受け、2
0……圧電アクチユエータ、30……駆動制御装
置、31,32,33……信号線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 圧電アクチユエータ20と、駆動制御装置3
    0とを有する、円板13などの回転体用回転角制
    御装置であつて、 圧電アクチユエータ20は、第1のクランプ素
    子9と、第2のクランプ素子10と、第1の電歪
    効果素子11とを有し、第1のクランプ素子9と
    第2のクランプ素子10とは、並行して配置さ
    れ、そのそれぞれは、所定の間隔で対向して配置
    される2本のアーム1,2が、一端側で、並列に
    配置された第2の電歪効果素子7と連結部8とに
    よつてヒンジ3,4;5,6を介して接続され、
    両者の連結部8が第1の電歪効果素子11によつ
    て結合されたものであり、回転軸14を有する円
    板13などの回転体を他端側の2本のアーム1,
    2間に挟着して回転駆動するものであり、 駆動制御装置30は、第1および第2のクラン
    プ素子9,10のぞれぞれの第2の電歪効果素子
    7と、第1の電歪効果素子11とに異なるタイミ
    ングで電気信号を印加して、第1および第2の電
    歪効果素子11,7に異なるタイミングの伸びの
    歪をそれぞれ生じさせることにより、円板13な
    どの回転体を回転駆動するものである 円板などの回転体用回転角制御装置。
JP60096225A 1985-05-07 1985-05-07 回転角制御装置 Granted JPS61258679A (ja)

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