JPS6323570A - 回転アクチユエ−タ - Google Patents
回転アクチユエ−タInfo
- Publication number
- JPS6323570A JPS6323570A JP61164624A JP16462486A JPS6323570A JP S6323570 A JPS6323570 A JP S6323570A JP 61164624 A JP61164624 A JP 61164624A JP 16462486 A JP16462486 A JP 16462486A JP S6323570 A JPS6323570 A JP S6323570A
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- JP
- Japan
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- cylindrical body
- cylinder
- piezoelectric element
- piezoelectric elements
- output shaft
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H49/00—Other gearings
- F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H49/00—Other gearings
- F16H2049/006—Wave generators producing a non-elliptical shape of flexsplines, i.e. with a qualified different shape than elliptical
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Retarders (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、精密位置決め装置の回転位置決め機構の回転
アクチュエータに係り、特に、光学機械等の回転微動ス
テージや、ロボットの直接駆動モータとして好適な回転
アクチュエータに関する。
アクチュエータに係り、特に、光学機械等の回転微動ス
テージや、ロボットの直接駆動モータとして好適な回転
アクチュエータに関する。
従来、圧電素子を応用した回転アクチュエータは、昭和
５８年度精機学会秋季大会学術講演論文集、Ｐ４２３〜
Ｐ４２６電歪素子を用いた回転微動機構が発表されてい
る。この方式の回転原理を第７図、第８図によって説明
する。二分割した回転円板１５．１６間に、圧電素子１
７．１８を固定し、回転円板１６を固定した状態で、圧
電素子１７が縮むように、圧電素子１８は伸びるように
電圧を印加すると、回転円板１５が矢印反時計方向に微
動する。次に回転円板１５を固定し、圧電素子１８が縮
み、圧電素子〕、７を伸ばすように電圧を印加すると、
回転円板１６が矢印反時計方向に微動回転する。この動
作を繰り返すことによって回転円板１５．１６は反時計
方向に回転する、この方式は極微動の回転移動には優れ
た方式であるが、高精密な位置決めを行うには、位置の
フィードバックに工夫を要する欠点があった。さらに、
回転出力を得る超音波モータが発表されている。
５８年度精機学会秋季大会学術講演論文集、Ｐ４２３〜
Ｐ４２６電歪素子を用いた回転微動機構が発表されてい
る。この方式の回転原理を第７図、第８図によって説明
する。二分割した回転円板１５．１６間に、圧電素子１
７．１８を固定し、回転円板１６を固定した状態で、圧
電素子１７が縮むように、圧電素子１８は伸びるように
電圧を印加すると、回転円板１５が矢印反時計方向に微
動する。次に回転円板１５を固定し、圧電素子１８が縮
み、圧電素子〕、７を伸ばすように電圧を印加すると、
回転円板１６が矢印反時計方向に微動回転する。この動
作を繰り返すことによって回転円板１５．１６は反時計
方向に回転する、この方式は極微動の回転移動には優れ
た方式であるが、高精密な位置決めを行うには、位置の
フィードバックに工夫を要する欠点があった。さらに、
回転出力を得る超音波モータが発表されている。
この方式の回転原理を第９図、第１０図によって説明す
る。圧電素子３４は弾性リング３３に張り付けてあり１
弾性リング３３が接触するロータ３１側の部分には、摩
擦係数の高い材質でコーテングされたスライダ３２があ
る。圧電素子３４は分極処理が施され、この圧電素子３
４の固有振動数に合せた周期の交流電圧を印加すると弾
性リング３３の表面に進行波が生じ、スライダ３２は進
行波の頂点付近で弾性リング３３に接している。
る。圧電素子３４は弾性リング３３に張り付けてあり１
弾性リング３３が接触するロータ３１側の部分には、摩
擦係数の高い材質でコーテングされたスライダ３２があ
る。圧電素子３４は分極処理が施され、この圧電素子３
４の固有振動数に合せた周期の交流電圧を印加すると弾
性リング３３の表面に進行波が生じ、スライダ３２は進
行波の頂点付近で弾性リング３３に接している。
つまり、弾性リング３３−ヒの点が波の進行方向とは逆
方向に最も速く動く所とスライダ３２が接しているため
、ロータ３１は弾性リング３３の進行波とは逆方向に回
転する。尚、回転出力は出力軸３０より取り出す、３７
は軸受、３６はクッション、３５はベースである。この
方式でも高精度な位置決めを行うには前者と同様な欠点
があった。
方向に最も速く動く所とスライダ３２が接しているため
、ロータ３１は弾性リング３３の進行波とは逆方向に回
転する。尚、回転出力は出力軸３０より取り出す、３７
は軸受、３６はクッション、３５はベースである。この
方式でも高精度な位置決めを行うには前者と同様な欠点
があった。
本発明の目的は、光学装置や高精密（ｉη転位置決め機
構の駆動源としてフィードバック回路なしでも高精度な
回転位置決めを可能とする回転アクチュエータを提供す
ることにある。
構の駆動源としてフィードバック回路なしでも高精度な
回転位置決めを可能とする回転アクチュエータを提供す
ることにある。
本発明は、圧電素子が電圧に比例して伸縮する特性を利
用し、この伸縮力を薄肉の円筒の外周に及ぼして変形さ
せ、円筒内に配置した出力軸に圧接させることにより、
円筒の内周長、又は、セレーション歯形が成形されてい
るときはその歯数と、出力軸の外周長、又は、セレーシ
ョン歯形の数の差分を、円筒に均等角に配設された圧電
素子を順次電気的に励起伸縮させることにより、励起類
とは反対方向に、円筒内周と出力軸外周の圧接による摩
擦力、又はセレーション噛み合いにより回転させること
ができるようにしたものである。
用し、この伸縮力を薄肉の円筒の外周に及ぼして変形さ
せ、円筒内に配置した出力軸に圧接させることにより、
円筒の内周長、又は、セレーション歯形が成形されてい
るときはその歯数と、出力軸の外周長、又は、セレーシ
ョン歯形の数の差分を、円筒に均等角に配設された圧電
素子を順次電気的に励起伸縮させることにより、励起類
とは反対方向に、円筒内周と出力軸外周の圧接による摩
擦力、又はセレーション噛み合いにより回転させること
ができるようにしたものである。
以下１本発明の一実施例を、第１図、第２図により説明
する。圧電素子１〜８はケーシング９の内側に均等角に
配設固定され、その内側には、薄肉の円筒体１０が配置
されている。さらに円筒体１０の内径より小径の出力軸
１１が円筒体１０内に配置されている。
する。圧電素子１〜８はケーシング９の内側に均等角に
配設固定され、その内側には、薄肉の円筒体１０が配置
されている。さらに円筒体１０の内径より小径の出力軸
１１が円筒体１０内に配置されている。
圧電素子１〜８に第２図に示したような波形の電圧を圧
電素子１には１ａを印加し、圧電素子２には２ａを印加
というように各圧電素子に電圧を印加すると、例えば、
第２図のＯｏのときは圧電素子１，５が最大電圧で最大
に伸び円筒体１０を楕円形に変形させ、出力軸１１を二
点で圧接し把持状態になる。この時、他の圧電素子２，
４，６゜８は中間の伸びであり、圧電素子３，７は電圧
がゼロで伸びゼロである。このように各圧電素子に交番
電圧を第１図の時計方向に変化するように印加し、−周
すると出力軸１１は、円筒体１０の内周長と出力軸１１
の外周長の差だけ反時計方向、すなわち、図の矢印方向
に圧接摩擦力で回転する。
電素子１には１ａを印加し、圧電素子２には２ａを印加
というように各圧電素子に電圧を印加すると、例えば、
第２図のＯｏのときは圧電素子１，５が最大電圧で最大
に伸び円筒体１０を楕円形に変形させ、出力軸１１を二
点で圧接し把持状態になる。この時、他の圧電素子２，
４，６゜８は中間の伸びであり、圧電素子３，７は電圧
がゼロで伸びゼロである。このように各圧電素子に交番
電圧を第１図の時計方向に変化するように印加し、−周
すると出力軸１１は、円筒体１０の内周長と出力軸１１
の外周長の差だけ反時計方向、すなわち、図の矢印方向
に圧接摩擦力で回転する。
なお、円筒体１０の内周面と出力軸１１の外周面にセレ
ーション歯形を成形し、円筒体１０が楕円状に木彫した
時、互いにかみ合うようにしてあれば、その歯数の差分
、反時計方向に回転することになる。この場合の出力軸
回転数は、次式で表すことができる。
ーション歯形を成形し、円筒体１０が楕円状に木彫した
時、互いにかみ合うようにしてあれば、その歯数の差分
、反時計方向に回転することになる。この場合の出力軸
回転数は、次式で表すことができる。
円等の内周長又はセレーション歯数・・・ｄ１出力軸の
外周長又ははセレーション歯数・・・ｄ２円筒体を二点
で把持することを条件に印加用波数をｆＨ！とすれば。
外周長又ははセレーション歯数・・・ｄ２円筒体を二点
で把持することを条件に印加用波数をｆＨ！とすれば。
（ｄｚ ｄｔ） ・ｆ／２ｄｚ （ｒｐＳ）となる
。
。
なお、本発明の実施例は、各圧電素子に印加する電圧は
交番電圧であったが、この印加電圧は。
交番電圧であったが、この印加電圧は。
各圧電素子の位置に見合ったパルス電圧を印加してもよ
い。この場合は信号系のデジタル化に対応できる利点が
ある。
い。この場合は信号系のデジタル化に対応できる利点が
ある。
第３図は、本発明を回転ステージの駆動源に応用した例
である。１．は圧電素子で、第１図と同じに配列されて
いる。１ｏは円筒体、９はケーシング、１２は軸受、１
３は回転軸である。
である。１．は圧電素子で、第１図と同じに配列されて
いる。１ｏは円筒体、９はケーシング、１２は軸受、１
３は回転軸である。
さらに第二の実施例を、第４図、第５図、第６図によっ
て説明する。本実施例は、円筒体２５の内周面に複数個
の圧電素子２１を固着し、さらに外周面にも複数個の圧
電素子２２を固着しである。
て説明する。本実施例は、円筒体２５の内周面に複数個
の圧電素子２１を固着し、さらに外周面にも複数個の圧
電素子２２を固着しである。
圧電素子２１．．２２に電圧が印加され円筒体２５が変
形した時、圧電素子２１．２２が固着されていない部分
の円筒体２５の内周面と外周面が接触し圧接力を受ける
内軸２４と外輪２３より構成されている。次に第二の実
施例の動作及び作用を説明する。本実施例は、円筒体２
５に固着された複数個の圧電素子２１．２２に第一の実
施例と同じように交番電圧を印加する。但し、外周面の
圧電素子２２と内周面の圧電素子２１は互いに逆方向の
電圧を印加する。円筒体２５は変形し数個所の外軸２３
との圧接部Ａ、内内軸の圧接部Ｂが生じる。この圧接部
が、時計方向に回転するように第一の実施例、第２図の
ような電圧を印加すると、円筒体２５が回転しないよう
に固定されているとした時、外輪２３の内周長πｄ８と
円筒体２５の外周長πｄ４の差分ΔＭ工、外軸は時計方
向に回転し、内輪は円筒体２５の内周長πｄ６と内軸２
４の外周長πｄ６の差分ΔＭ２．、反時計方向に回転す
る。又、内輪２４を固定した場合は、円筒体２５は変形
しながら差分ΔＭ２時計方向に自転し、外軸２３はさら
にΔＭ２にΔＭ１を加えた全時計方向に回転する。この
ように、第二の実施例は、内軸２４．外輪２３、又は、
円筒体２５がらでも、必要であれば同時に二軸の回転出
方を取り出せる。
形した時、圧電素子２１．２２が固着されていない部分
の円筒体２５の内周面と外周面が接触し圧接力を受ける
内軸２４と外輪２３より構成されている。次に第二の実
施例の動作及び作用を説明する。本実施例は、円筒体２
５に固着された複数個の圧電素子２１．２２に第一の実
施例と同じように交番電圧を印加する。但し、外周面の
圧電素子２２と内周面の圧電素子２１は互いに逆方向の
電圧を印加する。円筒体２５は変形し数個所の外軸２３
との圧接部Ａ、内内軸の圧接部Ｂが生じる。この圧接部
が、時計方向に回転するように第一の実施例、第２図の
ような電圧を印加すると、円筒体２５が回転しないよう
に固定されているとした時、外輪２３の内周長πｄ８と
円筒体２５の外周長πｄ４の差分ΔＭ工、外軸は時計方
向に回転し、内輪は円筒体２５の内周長πｄ６と内軸２
４の外周長πｄ６の差分ΔＭ２．、反時計方向に回転す
る。又、内輪２４を固定した場合は、円筒体２５は変形
しながら差分ΔＭ２時計方向に自転し、外軸２３はさら
にΔＭ２にΔＭ１を加えた全時計方向に回転する。この
ように、第二の実施例は、内軸２４．外輪２３、又は、
円筒体２５がらでも、必要であれば同時に二軸の回転出
方を取り出せる。
なお、本実施例では内外周面に圧電素子２１，２２を固
着し、内軸２４．外輸２３に円筒体２５を変形圧接した
が、圧電素子の固着は、内周面のみ、又は、外周面のみ
でもよい。さらに、圧電素子を固着した円筒体と外輪の
み、又は、圧電素子を固着した円筒体と内輪のみでも、
回転出力を取り出すことはできる。
着し、内軸２４．外輸２３に円筒体２５を変形圧接した
が、圧電素子の固着は、内周面のみ、又は、外周面のみ
でもよい。さらに、圧電素子を固着した円筒体と外輪の
み、又は、圧電素子を固着した円筒体と内輪のみでも、
回転出力を取り出すことはできる。
本発明によれば電磁誘導障害を他の電子機器に及ぼすこ
となく、軽量化をはかることができる。
となく、軽量化をはかることができる。
さらに低速大トルクを取出すことができる。又、フィー
ドバック方式によらなくても各圧電素子の印加電圧によ
りインクリメンタルにオープンループで位置制御が可能
である。
ドバック方式によらなくても各圧電素子の印加電圧によ
りインクリメンタルにオープンループで位置制御が可能
である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は各電圧素
子に印加する電圧波形図、第３図は第１図の実施例の応
用例図、第４図、第５図、第６図は第二の実施例の、そ
れぞれ、平面図、断面図。 説明図、第７図、第８図は従来例の説明図、第９第７図 第Ｚ（２１ 第３図 第４ 図 第６団 Ｚ 第７図 第８０ １．９
子に印加する電圧波形図、第３図は第１図の実施例の応
用例図、第４図、第５図、第６図は第二の実施例の、そ
れぞれ、平面図、断面図。 説明図、第７図、第８図は従来例の説明図、第９第７図 第Ｚ（２１ 第３図 第４ 図 第６団 Ｚ 第７図 第８０ １．９
Claims (3)
- １． 複数個の圧電素子と、前記圧電素子を内側に均等
角で配列し固着するケーシングと、前記ケーシングの内
側にあつて、前記圧電素子の先端に接するように配設さ
れた弾性体の円筒体と、前記円筒体の同心にあつて前記
円筒体が、前記圧電素子により変形した時、圧接力を受
ける前記円筒体の内径より小径の出力軸から成ることを
特徴とする回転アクチユエータ。 - ２． 特許請求の範囲第１項において 前記円筒体の内周面にはセレーシヨン歯形が成形され、
前記円筒体が前記圧電素子により変形した時、前記セレ
ーシヨン歯形と噛み合うように成形されたセレーシヨン
軸からなることを特徴とする回転アクチユエータ。 - ３． 特許請求の範囲第１項において、 前記円筒体の内周面と外周面に、前記圧電素子を複数個
固着させた弾性体と、前記弾性体が前記圧電素子により
変形した時、前記圧電素子が固着されていない部分の内
周面と外周面が接触し、圧接力を受ける内輪と外輪から
なることを特徴とする回転アクチユエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61164624A JPS6323570A (ja) | 1986-07-15 | 1986-07-15 | 回転アクチユエ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61164624A JPS6323570A (ja) | 1986-07-15 | 1986-07-15 | 回転アクチユエ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6323570A true JPS6323570A (ja) | 1988-01-30 |
Family
ID=15796732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61164624A Pending JPS6323570A (ja) | 1986-07-15 | 1986-07-15 | 回転アクチユエ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6323570A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63181681A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-26 | Canon Inc | 圧電素子モ−タ |
| JPH01182656A (ja) * | 1988-01-12 | 1989-07-20 | Satake Kagaku Kikai Kogyo Kk | 回転駆動装置 |
| WO1994029946A1 (en) * | 1993-06-14 | 1994-12-22 | Geodetic Technology International Holdings N.V. | Improvements relating to rotary drive mechanisms |
| WO2013038463A1 (ja) * | 2011-09-16 | 2013-03-21 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 振動発電を行う波動歯車装置 |
| JP2014106231A (ja) * | 2012-11-23 | 2014-06-09 | Eta Sa Manufacture Horlogere Suisse | ロックデバイスを有する、電気機械式腕時計の針を駆動するための機構 |
| ITUB20159424A1 (it) * | 2015-12-15 | 2017-06-15 | Phi Drive S R L | Metodo di aumento della coppia trasmessa da un motore azionato da attuatori lineari. |
| WO2017134749A1 (ja) * | 2016-02-02 | 2017-08-10 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 波動歯車装置およびアクチュエータ |
-
1986
- 1986-07-15 JP JP61164624A patent/JPS6323570A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63181681A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-26 | Canon Inc | 圧電素子モ−タ |
| JPH01182656A (ja) * | 1988-01-12 | 1989-07-20 | Satake Kagaku Kikai Kogyo Kk | 回転駆動装置 |
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| US9425712B2 (en) | 2011-09-16 | 2016-08-23 | Harmonic Drive Systems Inc. | Vibration power-generating strain wave gearing |
| JP2014106231A (ja) * | 2012-11-23 | 2014-06-09 | Eta Sa Manufacture Horlogere Suisse | ロックデバイスを有する、電気機械式腕時計の針を駆動するための機構 |
| ITUB20159424A1 (it) * | 2015-12-15 | 2017-06-15 | Phi Drive S R L | Metodo di aumento della coppia trasmessa da un motore azionato da attuatori lineari. |
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| KR20180091086A (ko) * | 2016-02-02 | 2018-08-14 | 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈 | 파동기어장치 및 액추에이터 |
| TWI704304B (zh) * | 2016-02-02 | 2020-09-11 | 日商和諧驅動系統股份有限公司 | 諧波齒輪裝置及致動器 |
| US10865866B2 (en) | 2016-02-02 | 2020-12-15 | Harmonic Drive Systems Inc. | Strain wave gearing and actuator |
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