JPH05153790A - 回転微動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 回転軸を回転させる機構において、回転軸の
固定と駆動の同期を機械的に行なえるようにし、任意の
回転軸径に対応しかつ回転範囲を無限に得られるように
する。 【構成】 微動回転を繰り返すことで連続回転を行う歩
進動作駆動法により、基台上に回転自在に載置した回転
軸１５を回転させる機構であって、回転軸１５を加圧固
定する回転軸保持部材１６と、回転軸１５を加圧固定し
かつ回転軸１５を摩擦駆動させる回転軸保持駆動部材２
０と、回転軸保持部材１６と回転軸保持駆動部材２０に
装着される２つの駆動部材を装備した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物***置の回転を高精
度に行わせる回転微動機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は例えば特開昭５８−１３９６８１
号公報に示された従来の回転微動機構の概略構成図を示
すもので、ａは平面図、ｂはａのＡ−Ａ線断面図、ｃは
ａのＢ−Ｂ線断面図である。図において、１は回転板
で、この回転板１は半円板状の第１及び第２の移動部材
２、３を弾性ヒンジ４で接続して構成されている。な
お、実際には円板の中心軸を対称とする該円板の外周部
２箇所をそれぞれ一部切り欠くと共に、該切り欠き部か
ら中心軸に向かってそれぞれ切り込みを設けることによ
って、上記移動部材２、３及び弾性ヒンジ４からなる回
転板１が形成される。そして、回転板１は基台５上に移
動自在に載置されると共にその中心である弾性ヒンジ４
の下面に設けたピン６によって回転の中心が規定されて
いる。回転板１の前記切り欠き部には、第１及び第２の
駆動部材７、８がそれぞれ設けられている。これらの駆
動部材７、８はそれぞれ印加電圧に応じて伸縮する圧電
素子からなるもので、その伸縮方向（図中に示す矢印方
向）の両端に前記第１及び第２の移動部材２、３がそれ
ぞれ固定されている。一方、前記回転板１の上方には、
前記駆動部材７、８と同様な圧電素子からなる第１及び
第２の固定部材９、１０がそれぞれ設けられている。こ
れらの固定部材９、１０の伸縮方向の一端はそれぞれ固
定軸に固定されている。そして固定部材９、１０は電圧
を印加されることにより、その他端（自由端）で前記回
転板１を基台５上に押し付けて固定するものとなってい
る。

【０００３】次に図４を用いて動作について説明する。
まず、前記第２の固定部材１０を伸長させて第２の移動
部材３を基台５上に押し付けて固定する。この状態で第
１の駆動部材７を伸長させると共に、第２の駆動部材８
を伸長させる。これにより、第１の移動部材２は図４
（ａ）に示す如く、弾性ヒンジ４のひずみにより同ヒン
ジ４を中心として矢印Ｐの方向に微小回転する。次に、
前記第１の固定部材９を伸長させて第１の移動部材２を
基台５上に固定し、その後第２の固定部材１０を伸長さ
せて第２の移動部材３の固定を解除する。この状態で第
１の固定部材７を伸長させると共に、第２の駆動部材８
を伸長させると、第２の移動部材３が図４（ｂ）に示す
如く、弾性ヒンジ４を中心として矢印Ｐの方向に微小回
転する。以上の操作を繰り返すことによって、第１及び
第２からなる回転板１は、弾性ヒンジ４のひずみにより
ピン６を中心として矢印Ｐ方向に回転せしめられること
になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の回転微動機構は
上記のように回転軸を回転させる機能と回転軸を固定す
る機能が互いに独立しているため、上記機能に付随する
圧電素子からなる駆動部材が少なくとも４つ必要であ
り、回転軸の固定と駆動の同期を取るのが容易ではな
く、また回転軸内に駆動部材を挿入しているため、回転
軸径の大きさが駆動部材の大きさに拘束され、回転軸径
及び回転範囲に制限があった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、回転軸を加圧固定する回転軸保
持部材と、回転軸を加圧固定しかつ回転軸を摩擦駆動さ
せる回転軸保持駆動部材を一体化した２つの駆動部材で
構成することによって、回転軸の固定と駆動の同期が機
械的に行え、また回転微動機構自体を回転軸周上に配置
することによって任意の回転軸径に対応可能でかつ回転
範囲が無限に得られる回転微動機構を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る回転微動
機構は、基台に支持され回転軸を加圧固定する回転軸保
持部材と、回転軸を加圧固定しかつ回転軸を摩擦駆動さ
せる回転軸保持駆動部材と、回転軸保持部材と回転軸保
持駆動部材に装着される合計２つの駆動部材で構成した
ものである。

【０００７】

【作用】この発明における回転軸を加圧固定する回転軸
保持部材と、回転軸を加圧固定しかつ回転軸を摩擦駆動
させ上記回転軸保持部材と一体化され逆位相で駆動する
回転軸保持駆動部材は、回転軸保持部材と回転軸保持駆
動部材にそれぞれ装着された合計２つの駆動部材で駆動
され、回転軸の任意の位置を摩擦駆動することにより微
動回転させ、この微動回転を繰り返し行うことで連続回
転を行う歩進動作駆動により回転軸を回転させる。

【０００８】

【実施例】実施例１．以下本発明の実施例を図を用いて
説明する。図１は回転微動機構の概略構成平面図であ
る。図において、１１は駆動部ａであり、弾性ヒンジａ
１２を介して基台１３に接続され、同駆動部ａ１１には
弾性ヒンジｂ１４を介して回転軸１５を固定するための
回転軸保持部材１６が接続されている。１７は駆動部ｂ
であり、弾性ヒンジｃ１８を介して駆動部ａ１１に接続
され、また同駆動部ｂ１７には弾性ヒンジｄ１９を介し
て回転軸１５を固定及び回転せしめるための回転軸保持
駆動部材２０が接続されている。２１は駆動部材ａであ
り、その一端は駆動部ａ１１に接続され、他端は基台１
３に接続されており、この駆動部材ａ２１が伸縮するこ
とにより弾性ヒンジａ１２を支点とし駆動部ａ１１が駆
動する。駆動部材ｂ２２の一端は駆動部ａ１１に接続さ
れ、他端は駆動部ｂ１７に接続されており、この駆動部
材ｂ２２が伸縮することにより弾性ヒンジｃ１８を支点
とし駆動部ｂ１７が駆動する。なお、これらの駆動部材
ａ２１、ｂ２２として例えばそれぞれ印加電圧に応じて
伸縮する圧電素子で構成することができる。上記回転軸
保持部材１６、回転軸保持駆動部材２０は、回転軸１５
を固定中、これが不用意に回転しないように、弾性ヒン
ジａ１２を通る回転軸外周の接線上に回転軸固定面１６
ａ、２０ａが形成されている。また回転軸保持駆動部材
２０の回転軸固定面２０ａは、回転軸１５を回転せしめ
る際に回転軸外周に対し接線移動を行えるよう、弾性ヒ
ンジｃ１８と回転軸１５の中心を結ぶ直線ロに垂直な面
にもなっている。なお、上記各固定面１６ａ、２０ａが
回転軸１５を固定する位置は、固定軸側面の任意の位置
でよい。上記回転軸１５は、回転軸保持部材１６及び回
転軸保持駆動部材２０で挾み込まれるように、また回転
自在に設置され、駆動部材ｂ２２の伸縮により、回転軸
保持駆動部材２０との摩擦により回転せしめられる。な
お上記回転軸１５の設置はピン、ベアリングのいずれで
あってもよい。また上記弾性ヒンジは板バネ、もしくは
ピン、ベアリング等の回転支持要素とバネ要素との組み
合わせのいずれであってもよい。

【０００９】次に以上のように構成された回転微動機構
の作用について説明する。図２（ａ）は駆動部材ａ２１
が伸長し、駆動部ａ１１、ｂ１７が弾性ヒンジａ１２を
支点とし駆動され、回転軸保持部材１６が回転軸１５に
接触し弾性ヒンジｂ１４の弾性力で回転軸１５を固定し
ている状態である。この状態から駆動部材ａ２１を収縮
させて行くことにより弾性ヒンジａ１２を支点とし駆動
部ａ１１、ｂ１７が移動し、図２（ｂ）に示すように回
転軸保持駆動部材２０が回転軸１５に接触し、その後図
２（ｃ）に示すように回転軸保持部材１６が回転軸１５
より離れ、弾性ヒンジｄ１９の弾性力により回転軸１５
が固定される。この時回転軸保持部材１６は弾性ヒンジ
ｂ１４の弾性により、回転軸保持駆動部材２０が回転軸
１５に接触し、弾性ヒンジｄ１９の弾性力によって回転
軸１５に固定力が掛かり始めるまで回転軸１５から離れ
ないようになっている。次に駆動部材ｂ２２を伸長させ
ることにより、駆動部ｂ１７が弾性ヒンジｄ１９を支点
とし移動し、図２（ｄ）に示すように回転軸保持駆動部
材２０が回転軸１５との摩擦力により回転軸１５を矢印
方向に回転させる。次に駆動部材ａ２１を伸長させて行
くことにより弾性ヒンジａ１２を支点とし駆動部ａ１
１、ｂ１７が移動し、図２（ｅ）に示すように回転軸保
持部材１６が回転軸１５に接触し、その後図２（ｆ）に
示すように回転軸保持駆動部材２０が回転軸１５より離
れ、弾性ヒンジｂ１４の弾性力により回転軸１５が回転
軸保持部材１６に固定される。この時回転軸保持駆動部
材２０は弾性ヒンジｄ１９の弾性により、回転軸保持部
材１６が回転軸１５に接触し、弾性ヒンジｂ１４の弾性
力によって回転軸１５に固定力が掛かり始めるまで回転
軸１５から離れないようになっている。この状態より駆
動部材ｂ２２を収縮させることにより、駆動部ｂ１７が
弾性ヒンジｃ１８を支点とし駆動し、図２（ａ）の状態
にもどる。以上の手順を繰り返し行うことによって、回
転軸１５は回転せしめられることになる。なお上記手順
を逆手順で行うことにより、上記手順で回転軸１５を回
転させる方向と逆方向に回転させることができる。上記
実施例では、回転軸１５の固定及び摩擦駆動は回転軸側
面の任意の位置であるが、回転軸上面及び下面の任意の
位置を、駆動及び固定しても同じである。

【００１０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、回転
軸を加圧固定する回転軸保持部材と、回転軸を加圧固定
しかつ回転軸を摩擦駆動させる回転軸保持駆動部材を一
体化して構成することによって、合計２つの駆動部材で
構成できるため、回転軸の固定と駆動の同期が機械的に
行えるので容易になり、また回転微動機構自体を回転軸
周上に配置することにより、任意の回転軸径に対応可能
でかつ回転範囲を無限にすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による回転微動機構を示す
概略構成図である。

【図２】ａ〜ｆは上記実施例の駆動状態を示す説明図で
ある。

【図３】ａ〜ｃは従来の回転微動機構を示す概略構成図
である。

【図４】ａ、ｂは従来の回転微動機構の駆動状態を示す
説明図である。

【符号の説明】

11 駆動部ａ 12 弾性ヒンジａ 13 基台 14 弾性ヒンジｂ 15 回転軸 16 回転軸保持部材 17 駆動部ｂ 18 弾性ヒンジｃ 19 弾性ヒンジｄ 20 回転軸保持駆動部材 21 駆動部材ａ 22 駆動部材ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微動回転を繰り返し行うことで連続回転
   を行う歩進動作駆動法を用いて基台上に回転自在に載置
   された回転軸を回転させる機構であって、基台に支持さ
   れ回転軸を加圧固定する回転軸保持部材と、回転軸を加
   圧固定しかつ回転軸の任意の位置を摩擦駆動することに
   よって微動回転させる上記回転軸保持部材と一体化した
   回転軸保持駆動部材と、上記回転軸保持部材と回転軸保
   持駆動部材を同位相で動作させる１つの駆動部材と、回
   転軸を微動回転させるために回転軸保持駆動部材を駆動
   させる１つの駆動部材により構成することを特徴とする
   回転微動機構。
2. 【請求項２】 弾性ヒンジａを介して基台に接続され、
   かつ弾性ヒンジｂを介して回転軸を固定するための回転
   軸保持部材を接続した駆動部ａと、弾性ヒンジｃを介し
   て上記駆動部ａに接続され、かつ弾性ヒンジｄを介して
   回転軸を固定及び回転せしめるための回転軸保持駆動部
   材を接続した駆動部ｂと、一端を上記駆動部ａに接続し
   他端を基台に接続した駆動部材ａと、一端を上記駆動部
   ａに接続し他端を上記駆動部ｂに接続した駆動部材ｂを
   備え、上記回転軸保持部材、回転軸保持駆動部材は上記
   弾性ヒンジａを通る回転軸外周の接線上に回転軸固定面
   が形成され、また上記回転軸保持駆動部材の回転軸固定
   面は上記弾性ヒンジｃと回転軸の中心を結ぶ直線に垂直
   な面を形成していることを特徴とする回転微動機構。