JPH0643040B2 - 関節装置 - Google Patents
関節装置Info
- Publication number
- JPH0643040B2 JPH0643040B2 JP63333739A JP33373988A JPH0643040B2 JP H0643040 B2 JPH0643040 B2 JP H0643040B2 JP 63333739 A JP63333739 A JP 63333739A JP 33373988 A JP33373988 A JP 33373988A JP H0643040 B2 JPH0643040 B2 JP H0643040B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arm
- driving force
- joint device
- attached
- joint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Manipulator (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Massaging Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、先端に慣性体を取り付けた圧電素子又は電歪
素子を摩擦面におかれた移動体内に取り付け、該圧電素
子又は電歪素子に電界を加えることにより圧電素子又は
電歪素子を運動させ、この運動エネルギーと慣性体の慣
性作用及び前記移動体に作用する反力を利用して移動体
を微小駆動（移動）させる微小駆動力発生体を利用した
関節装置に関するものである。
素子を摩擦面におかれた移動体内に取り付け、該圧電素
子又は電歪素子に電界を加えることにより圧電素子又は
電歪素子を運動させ、この運動エネルギーと慣性体の慣
性作用及び前記移動体に作用する反力を利用して移動体
を微小駆動（移動）させる微小駆動力発生体を利用した
関節装置に関するものである。
［従来の技術］ 半導体製造装置の試料台、バイオテクノロジー用マイク
ロマニピュレーターなど、マイクロ或いはナノメーター
オーダーの位置決めを高精度で行う手段の提案が要望さ
れている。
ロマニピュレーターなど、マイクロ或いはナノメーター
オーダーの位置決めを高精度で行う手段の提案が要望さ
れている。
従来、細胞融合技術（操作）に用いられるバイオテクノ
ロジー用マイクロマニピュレーターにおいては、顕微鏡
を見ながら微細刀や注射針を遠隔操作して、細胞注入、
吸引、細胞切断等を行うものであるが、これらの駆動は
油圧システム等に依存している。
ロジー用マイクロマニピュレーターにおいては、顕微鏡
を見ながら微細刀や注射針を遠隔操作して、細胞注入、
吸引、細胞切断等を行うものであるが、これらの駆動は
油圧システム等に依存している。
［従来技術の課題］ しかし、現在の最高水準のシステムにおいても分解能が
１０ミクロンオーダーにとどまり、作業効率は熟練者で
５０％以下である。
１０ミクロンオーダーにとどまり、作業効率は熟練者で
５０％以下である。
本発明は、従来よりも小さな形状で分解能をマイクロか
らナノメーターオーダーに高めた関節装置を提案するの
が目的である。
らナノメーターオーダーに高めた関節装置を提案するの
が目的である。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成する手段として、次の如き関
節装置を提案する。
節装置を提案する。
支持体の摩擦面により自由方向への傾斜が可能なように
一点で支持されたアームに対して圧電素子又は電歪素子
に電圧を印加したときに発生する衝撃力を利用した微小
駆動力発生体を取り付けると共に、この微小駆動力発生
体の駆動方向をアームの中心軸に対して偏心させ、かつ
２個以上取り付けて成る関節装置。
一点で支持されたアームに対して圧電素子又は電歪素子
に電圧を印加したときに発生する衝撃力を利用した微小
駆動力発生体を取り付けると共に、この微小駆動力発生
体の駆動方向をアームの中心軸に対して偏心させ、かつ
２個以上取り付けて成る関節装置。
なお、アームの断面形状は自由であり、目的に応じて任
意の断面形状を選択することが可能である。例えば円
形、平板状であってもよい。
意の断面形状を選択することが可能である。例えば円
形、平板状であってもよい。
［作用］ アームに取り付けた圧電素子（又は電歪素子）に急激に
電圧を印加すると、この圧電素子に歪みが生じ、圧電素
子は急激（衝撃的）に運動（伸長又は圧縮）し、この運
動には慣性体により慣性力が付与される。そして、この
運動が強制的に、急激に停止されると、アームに反力が
生じ、この反力がアームの支持部に摩擦力を上廻ること
により、アームは慣性が働いた方向、すなわち圧電素子
が運動した方向に傾斜する。
電圧を印加すると、この圧電素子に歪みが生じ、圧電素
子は急激（衝撃的）に運動（伸長又は圧縮）し、この運
動には慣性体により慣性力が付与される。そして、この
運動が強制的に、急激に停止されると、アームに反力が
生じ、この反力がアームの支持部に摩擦力を上廻ること
により、アームは慣性が働いた方向、すなわち圧電素子
が運動した方向に傾斜する。
通常の場合、アームには複数の微小駆動力発生体が取り
付けられ、これらの発生体の共動により、任意の方向に
傾斜したり、旋回するように制御される。
付けられ、これらの発生体の共動により、任意の方向に
傾斜したり、旋回するように制御される。
［実施例］ 第１図は本発明の基本的な実施例にして、１は断面四角
形のアーム、２はこのアーム１の関節部であって、第２
図（イ）に示すように球形体３と、この球形体３を承け
入れている支持体４の凹曲面５から成っている。
形のアーム、２はこのアーム１の関節部であって、第２
図（イ）に示すように球形体３と、この球形体３を承け
入れている支持体４の凹曲面５から成っている。
６は前記アーム１に取り付けられた微小駆動力発生体に
して、この微小駆動力発生体６は、圧電素子７と慣性体
８から成り、アーム１に対して水平に取り付けられてい
ると共にアーム１の中心軸に対して偏心し、かつ夫々の
面に取り付けられている（第３図参照）。
して、この微小駆動力発生体６は、圧電素子７と慣性体
８から成り、アーム１に対して水平に取り付けられてい
ると共にアーム１の中心軸に対して偏心し、かつ夫々の
面に取り付けられている（第３図参照）。
９は前記関節部２において、球形状３に対して摩擦力を
付与しているスプリング、１０はスプリング受けであっ
て、スプリング９の弾発力はネジ１１により制御自在で
あり、摩擦力の制御も自在である。また、摩擦力の制御
に電磁力、静電力を利用できることは言うまでもない。
付与しているスプリング、１０はスプリング受けであっ
て、スプリング９の弾発力はネジ１１により制御自在で
あり、摩擦力の制御も自在である。また、摩擦力の制御
に電磁力、静電力を利用できることは言うまでもない。
なお、関節部２の構造は特に限定されず、第２図（ロ）
のような円錐面５′に球形体３を係合して摩擦面を形成
するようにしてもよい。その他、３６０°自由方向に対
して摩擦を発生させる構造であれば良いことは言うまで
もない。次にアーム１の断面は第４図に示すように断面
正三角形となし、夫々の面に微小駆動力発生体６を取り
付けてもよい。
のような円錐面５′に球形体３を係合して摩擦面を形成
するようにしてもよい。その他、３６０°自由方向に対
して摩擦を発生させる構造であれば良いことは言うまで
もない。次にアーム１の断面は第４図に示すように断面
正三角形となし、夫々の面に微小駆動力発生体６を取り
付けてもよい。
第５図は関節装置を二段に継ぎ足した従来の実施例にし
て、アーム１は図のように基部と途中で折れ曲がること
ができる。
て、アーム１は図のように基部と途中で折れ曲がること
ができる。
上記関節装置についてその作用を説明する。
第３図において、微小駆動力発生体６−Ａに（＋）の運
動が与えられ、６−Ｃに（−）の同一の運動が与えられ
ると、矢印Ｙ方向の駆動力がアーム１に作用し、アーム
１はその方向に傾斜する。
動が与えられ、６−Ｃに（−）の同一の運動が与えられ
ると、矢印Ｙ方向の駆動力がアーム１に作用し、アーム
１はその方向に傾斜する。
次に、６−Ｂに（＋）の運動が与えられ、６−Ｄに
（−）の同一の運動が与えられるとＸ方向の駆動力がア
ーム１に作用し、アーム１はその方向に傾斜する。
（−）の同一の運動が与えられるとＸ方向の駆動力がア
ーム１に作用し、アーム１はその方向に傾斜する。
次に、６−Ａと６−Ｃに夫々（＋）の運動が与えられる
と、矢印θ方向の駆動力がアーム１に作用し、アーム１
は旋回する。
と、矢印θ方向の駆動力がアーム１に作用し、アーム１
は旋回する。
以上は基本的な作用であり、駆動力及び微小駆動力発生
体の取り付け位置、方向及び電圧・電歪素子への印加電
圧や印加電圧パターン制御、合成力の制御に工夫をこら
すことにより、アーム１を任意の方向及び旋回角に制御
することができる。
体の取り付け位置、方向及び電圧・電歪素子への印加電
圧や印加電圧パターン制御、合成力の制御に工夫をこら
すことにより、アーム１を任意の方向及び旋回角に制御
することができる。
なお、アーム１の移動量は、圧電（電歪）素子に印加す
る電圧パターンやパネルスレート（電圧を印加する回
数）によりマイクロ〜ナノメーターオーダーでの制御が
可能である。
る電圧パターンやパネルスレート（電圧を印加する回
数）によりマイクロ〜ナノメーターオーダーでの制御が
可能である。
［本発明の効果］ 本発明は以上のように、アームを傾斜及び旋回自在に一
点で支持し、このアームの遊端側に微小駆動力発生体を
偏心させて取り付け、アームを摩擦力を付与した支持部
（関節部）を中心にして３６０°方向において関節運動
及び旋回運動ができるようにした。
点で支持し、このアームの遊端側に微小駆動力発生体を
偏心させて取り付け、アームを摩擦力を付与した支持部
（関節部）を中心にして３６０°方向において関節運動
及び旋回運動ができるようにした。
よって、この関節装置をマイクロロボットのアーム等に
適用すると、微小な関節運動を高精度で行うことが可能
となる。
適用すると、微小な関節運動を高精度で行うことが可能
となる。
この結果、マイクロマニピュレーター等においては効率
を高めることが可能である。
を高めることが可能である。
又、顕微鏡等の試料台の姿勢制御に適用したり、プリズ
ムやミラーにより光軸の向きを変化させる場合に、これ
らプリズムやミラーをアームに取り付けることにより、
プリズムやミラーを高精度に制御できる。
ムやミラーにより光軸の向きを変化させる場合に、これ
らプリズムやミラーをアームに取り付けることにより、
プリズムやミラーを高精度に制御できる。
次に、アームに対して圧電素子（又は電歪素子）を利用
した微小駆動力発生体を取り付けただけでアームを駆動
できるので、全体形状を小型化できる。この結果、より
小型化が求められている電子関連機器、バイオテクノロ
ジー分野、光学機器等の分野において、特に有効であ
る。
した微小駆動力発生体を取り付けただけでアームを駆動
できるので、全体形状を小型化できる。この結果、より
小型化が求められている電子関連機器、バイオテクノロ
ジー分野、光学機器等の分野において、特に有効であ
る。
第１図は本発明を実施した関節装置の斜視図、第２図
（イ）、（ロ）は関節部の説明図、第３・４図はアーム
に対する微小駆動力発生体の取り付け位置の例を示す説
明図、第５図は関節装置を継ぎ足した状態の説明図であ
る。 １……アーム、２……関節部 ３……球形体、４……支持体 ５……凹曲面、６……微小駆動力発生体 ７……圧電素子、８……慣性体 ９……スプリング、１０……スプリング受け １１……ネジ
（イ）、（ロ）は関節部の説明図、第３・４図はアーム
に対する微小駆動力発生体の取り付け位置の例を示す説
明図、第５図は関節装置を継ぎ足した状態の説明図であ
る。 １……アーム、２……関節部 ３……球形体、４……支持体 ５……凹曲面、６……微小駆動力発生体 ７……圧電素子、８……慣性体 ９……スプリング、１０……スプリング受け １１……ネジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三松 淳 茨城県土浦市中向原635番地 プリマハム 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−228392（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−12113（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】支持体の摩擦面により自由方向への傾斜が
可能なように一点で支持されたアームに対して圧電素子
又は電歪素子に電圧を印加したときに発生する衝撃力を
利用した微小駆動力発生体を取り付けると共に、この微
小駆動力発生体の駆動方向をアームの中心軸に対して偏
心させ、かつ２個以上取り付けて成る関節装置。
Priority Applications (15)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63333739A JPH0643040B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 関節装置 |
| DE3933296A DE3933296C2 (de) | 1988-12-28 | 1989-10-05 | Mikromanipulator |
| KR1019890014502A KR970010616B1 (ko) | 1988-12-28 | 1989-10-10 | 미소 조작용 마이크로 매니퓰레이터 |
| NZ231672A NZ231672A (en) | 1988-12-28 | 1989-12-07 | Micromanipulating apparatus using piezoelectric inertia generating units |
| AU46030/89A AU624660B2 (en) | 1988-12-28 | 1989-12-07 | Microdrive apparatus |
| CA002005028A CA2005028C (en) | 1988-12-28 | 1989-12-08 | Microdrive apparatus |
| SE8904266A SE509017C2 (sv) | 1988-12-28 | 1989-12-19 | Mikrodrivanordning |
| FR8916903A FR2640903B1 (ja) | 1988-12-28 | 1989-12-20 | |
| GB8928754A GB2227603B (en) | 1988-12-28 | 1989-12-20 | Microdrive apparatus |
| DK664989A DK664989A (da) | 1988-12-28 | 1989-12-22 | Mikrodrivapparat |
| SU894742752A RU1823806C (ru) | 1988-12-28 | 1989-12-22 | Микроманипул тор |
| IT9590A IT8909590A0 (it) | 1988-12-28 | 1989-12-22 | Dispositivo di microcomando |
| IT00959089A IT1236229B (it) | 1988-12-28 | 1989-12-22 | Dispositivo di microcomando |
| IT1989A09590A IT8909590A1 (it) | 1988-12-28 | 1989-12-22 | Dispositivo di microcomando |
| US07/697,499 US5229679A (en) | 1988-12-28 | 1991-05-03 | Microdrive apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63333739A JPH0643040B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 関節装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02180578A JPH02180578A (ja) | 1990-07-13 |
| JPH0643040B2 true JPH0643040B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=18269413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63333739A Expired - Lifetime JPH0643040B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 関節装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0643040B2 (ja) |
| IT (1) | IT8909590A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011102381A1 (ja) * | 2010-02-16 | 2011-08-25 | パナソニック電工株式会社 | 駆動装置 |
| CN106514699A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-03-22 | 南京航空航天大学 | 一种三自由度机器手关节及其工作方式 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2600817Y2 (ja) * | 1993-07-19 | 1999-10-25 | 株式会社島津製作所 | マイクロマニピュレータ |
| US5668432A (en) * | 1995-03-24 | 1997-09-16 | Nippondenso Co., Ltd. | Articulation device |
| JP2015208803A (ja) * | 2014-04-25 | 2015-11-24 | 株式会社ソミック石川 | 関節装置 |
| JP6955914B2 (ja) * | 2017-06-26 | 2021-10-27 | 日本信号株式会社 | ロボット機構及びコミュニケーションロボット |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS621213U (ja) * | 1985-06-17 | 1987-01-07 | ||
| JPS62228392A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 複数自由度関節装置 |
-
1988
- 1988-12-28 JP JP63333739A patent/JPH0643040B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-12-22 IT IT1989A09590A patent/IT8909590A1/it unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011102381A1 (ja) * | 2010-02-16 | 2011-08-25 | パナソニック電工株式会社 | 駆動装置 |
| CN106514699A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-03-22 | 南京航空航天大学 | 一种三自由度机器手关节及其工作方式 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02180578A (ja) | 1990-07-13 |
| IT8909590A1 (it) | 1991-06-22 |
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Legal Events
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