JPH078150B2 - Rotating actuator - Google Patents
Rotating actuatorInfo
- Publication number
- JPH078150B2 JPH078150B2 JP62158057A JP15805787A JPH078150B2 JP H078150 B2 JPH078150 B2 JP H078150B2 JP 62158057 A JP62158057 A JP 62158057A JP 15805787 A JP15805787 A JP 15805787A JP H078150 B2 JPH078150 B2 JP H078150B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotating body
- voltage
- inner rotor
- eccentric cam
- rotor
- 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 - Fee Related
Links
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- 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〕 本発明は例えば圧電阻止等の電気−機械変換素子を用い
て回転体の360度以上或いは以下の回転駆動制御を行う
回転アクチエータに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of use] The present invention relates to a rotary actuator for controlling rotary driving of a rotating body at 360 ° or more or below by using an electro-mechanical conversion element such as piezoelectric blocking.
従来、回転アクチエータとしては磁石とコイルとを組合
わせて使用する電磁モータが一般的であるが、最近は進
行性振動波により駆動する振動波モータが知られてい
る、この振動波モータは例えば特開昭52−29192号公報
にも開示されているように、電歪素子に周波電圧を印加
したときに生ずる振動運動を回転運動又は一次元運動に
変換するものである。振動波モータは従来の電磁モータ
に比べて巻線を必要としないため、構造が簡単で小型に
なり、低速回転時にも高トルクが得られると共に慣性モ
ーメントが少ないという利点があるため、最近注目され
ている。Conventionally, an electromagnetic motor that uses a combination of a magnet and a coil is generally used as a rotary actuator, but recently, a vibration wave motor that is driven by a progressive vibration wave is known. As disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 52-192192, the vibrational motion generated when a frequency voltage is applied to the electrostrictive element is converted into a rotary motion or a one-dimensional motion. Vibration wave motors do not require windings as compared with conventional electromagnetic motors, so they have the advantages of simple structure and small size, high torque even at low speed rotation, and a small moment of inertia. ing.
ところが、従来知られている振動波モータは振動運動を
回転運動等に変換するにあたり、振動体に生じた定在振
動波で、振動体と接触するロータ等の移動体を一方体に
摩擦駆動するもので、振動の往運動時には振動体と移動
体が摩擦接触し、復運動時には離れるようになってい
る。そのため振動体と移動体は微小範囲で接触する構
造、即ち点もしくは線接触に近い構造でなければなら
ず、いきおい摩擦駆動効率の悪いものとなってしまう。
また振動運動は慣性運動のため制御しにくく、思い通り
の動作が得にくい欠点があった。However, in converting a vibration motion into a rotational motion or the like, a conventionally known vibration wave motor frictionally drives a moving body such as a rotor, which comes into contact with the vibration body, to one body by a standing vibration wave generated in the vibration body. In the forward movement of the vibration, the vibrating body and the moving body are in frictional contact with each other and are separated from each other in the backward movement. Therefore, the vibrating body and the moving body must have a structure in which they make contact with each other in a minute range, that is, a structure close to a point or line contact, and thus the friction drive efficiency becomes worse.
In addition, the oscillatory movement is an inertial movement, which makes it difficult to control and it is difficult to obtain the desired movement.
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、円形状の内ロ
ータとその外側に位置する円形状の外ロータから回転体
を構成し、該回転体の内ロータに回転軸を偏心させて設
けるとともに、前記回転体の周囲に複数の電気−機械変
換素子を位置をずらせ且つ前記複数の電気−機械変換素
子の力が前記内ロータの中心に作用するように配置し、
前記複数の電気−機械変換素子を順に動作させることに
より前記回転体の外ロータを順次加圧して可動し、該外
ロータの可動による前記加圧力が前記内ロータの中心に
作用して偏心した前記内ロータに回転力を与え、前記回
転体の回転軸を回転制御させる制御手段を備えるととも
に、前記内ロータの偏心による前記回転体の接近量から
該回転体の回転角度を検出するセンサを設け、該センサ
の検出する回転角度に応じて前記制御手段は前記電気−
機械変換素子の変位量を制御することにより、簡単な構
成で新規な回転アクチエータを提供しようとするもので
ある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and a rotating body is configured from a circular inner rotor and a circular outer rotor positioned outside thereof, and the inner rotor of the rotating body is provided with an eccentric rotating shaft. Arranging a plurality of electro-mechanical conversion elements around the rotating body so that the forces of the plurality of electro-mechanical conversion elements act on the center of the inner rotor,
By sequentially operating the plurality of electro-mechanical conversion elements, the outer rotor of the rotating body is sequentially pressurized to move, and the pressing force by the movement of the outer rotor acts on the center of the inner rotor to cause eccentricity. A control unit that applies a rotational force to the inner rotor to control the rotation axis of the rotating body is provided, and a sensor that detects the rotation angle of the rotating body from the approaching amount of the rotating body due to the eccentricity of the inner rotor is provided. According to the rotation angle detected by the sensor, the control means controls the electric
It is intended to provide a novel rotary actuator with a simple structure by controlling the displacement amount of the mechanical conversion element.
以下本発明の一実施例を図面を参照して説明するのが最
初に第１の実施例について説明する。第１図及び第２図
は回転アクチエータ全体を示すもので、１は中空円筒状
の筐体で、２は筐体１に固定された軸受3a,3bによって
回転可能に支持された回転軸、４は回転軸２を押通した
回転体としての偏芯カムで、この偏芯カム４は第３図に
示す如く内筒５と外筒６とからなり、内筒５には回転軸
２が偏芯して固定されている。外筒６はボールベアリン
グ７を介在させて内輪61と外輪62から成り、内輪61は内
筒５に固定されている。この内輪61と外輪62はボールベ
アリングを介して動作し、その動作については後述す
る。8a,8b,8c,8dは各先端部が偏芯カム４に当節した圧
電素子で、これらの圧電素子8a,8b,8c,8dはその各端部
が90度位置を異ならしめて筐体１に金具９とビス10で固
定されている。これらの圧電素子8a,8b,8c,8dは板バネ
のようなたわみ変形をするバイモルフ型の圧電素子であ
る。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the first embodiment will be described. FIGS. 1 and 2 show the entire rotary actuator, where 1 is a hollow cylindrical casing, 2 is a rotating shaft rotatably supported by bearings 3a, 3b fixed to the casing 1, 4 Is an eccentric cam as a rotating body which has passed through the rotary shaft 2. The eccentric cam 4 is composed of an inner cylinder 5 and an outer cylinder 6 as shown in FIG. It is fixed to the core. The outer cylinder 6 consists inner ring 61 and outer ring 6 2 is interposed a ball bearing 7, the inner ring 61 is fixed to the inner cylinder 5. The inner ring 6 1 and the outer ring 6 2 operate via ball bearings, the operation of which will be described later. Reference numerals 8a, 8b, 8c, 8d denote piezoelectric elements whose tips are attached to the eccentric cam 4, and the piezoelectric elements 8a, 8b, 8c, 8d have their ends displaced by 90 degrees and the housing 1 It is fixed with metal fittings 9 and screws 10. These piezoelectric elements 8a, 8b, 8c, 8d are bimorph type piezoelectric elements that are flexibly deformed like leaf springs.
21a,21bは偏芯カム４の表面の近接によりインダクタン
スが変化することを利用して直交する２ヶ所で偏芯カム
の表面の接近量を測定し、偏芯カム４の回転角度を検出
するための近接センサーである。In order to detect the rotation angle of the eccentric cam 21, 21a and 21b measure the approach amount of the surface of the eccentric cam 4 at two orthogonal points by utilizing the fact that the inductance changes due to the proximity of the surface of the eccentric cam 4. Is a proximity sensor.
ここで第４図は第１図，第２図に示すモータのブロツク
回路で、8a,8b,8c,8dおよび21a,21bは第１図，第２図に
示す圧電素子及び近接センサーである。FIG. 4 is a block circuit of the motor shown in FIGS. 1 and 2, and 8a, 8b, 8c, 8d and 21a, 21b are the piezoelectric elements and proximity sensors shown in FIGS.
29はCPUで30はクロツクパルス発振器。31はROM,RAMを有
したメモリーで、32は４チヤンネルのＤ−Ａ変換回路で
ある。33はバスラインでCPU29,メモリー31,D−Ａ変換回
路32,A−Ｄ変換回路31及びI/O回路32を結合している。3
41,342,343,344はＤ−Ａ変換された電圧を平滑する平滑
回路である。351,352,353,354は増巾器で、平滑された
電圧を増巾して圧電素子8a,8b,8c,8dに加える。36はキ
ーボード或いは他の制御回路との接続のためのコネクタ
である。37は定電圧の高周波発振回路で、38は抵抗器で
ある。39は検波器、40は増巾器、41はＡ−Ｄ変換回路で
あり、定電圧の高周波電圧が抵抗38を介してセンサー21
aと21bにそれぞれ別個にかけられているのでセンサー21
a,21bのインダクタンスが変化すると、センサー21a,21b
間の電圧が変化する。この電圧変分を検波器39によって
取り出し増巾器40で増巾し、Ａ−Ｄ変換回路41によって
デジタル化してCPU29に入力できる様になっている。29 is a CPU and 30 is a clock pulse oscillator. Reference numeral 31 is a memory having ROM and RAM, and 32 is a 4-channel D-A conversion circuit. A bus line 33 connects the CPU 29, the memory 31, the DA conversion circuit 32, the AD conversion circuit 31, and the I / O circuit 32. 3
Reference numerals 4 1 , 34 2 , 34 3 , 34 4 are smoothing circuits for smoothing the D-A converted voltage. Reference numerals 35 1 , 35 2 , 35 3 , and 35 4 are amplifiers for amplifying the smoothed voltage and applying it to the piezoelectric elements 8a, 8b, 8c, and 8d. 36 is a connector for connection with a keyboard or other control circuit. 37 is a constant-voltage high-frequency oscillator circuit, and 38 is a resistor. Reference numeral 39 is a detector, 40 is an amplifier, 41 is an AD converter circuit, and a high frequency voltage of constant voltage is applied to the sensor 21 via the resistor 38.
Since it is applied to a and 21b separately, sensor 21
When the inductance of a, 21b changes, the sensors 21a, 21b
The voltage across changes. This voltage variation is taken out by the detector 39, amplified by the amplifier 40, digitized by the A / D conversion circuit 41, and inputted to the CPU 29.
42はI/O回路でキー入力や他の制御回路からの入力信号
をCPU29に入力するための回路である。An I / O circuit 42 is a circuit for inputting a key input or an input signal from another control circuit to the CPU 29.
次に上記構成の動作を第５図、並びに第６図，第７図，
第８図のフローチヤートを用いて説明するが、最初に回
転アクチエータの動作原理を第５図により説明する。Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG. 5, and FIGS.
The operation will be described with reference to the flow chart of FIG. 8. First, the operating principle of the rotary actuator will be described with reference to FIG.
第５図において、Ｏは回転軸２の中心でありｐは偏芯カ
ム４の内筒５の中心である。ｌは偏芯カム４の回転方向
を示し、☆印は回転を示すための説明上の目印で偏芯カ
ム４の偏芯方向を示し、○印はカム４の外筒６の外輪の
動きを示すための目印であり、☆印並びに○印は実際に
はない。In FIG. 5, O is the center of the rotary shaft 2 and p is the center of the inner cylinder 5 of the eccentric cam 4. l indicates the direction of rotation of the eccentric cam 4, ∘ indicates the eccentric direction of the eccentric cam 4 by an explanatory mark for indicating rotation, and ○ indicates the movement of the outer ring of the outer cylinder 6 of the cam 4. It is a mark for indicating, and there is no star or star.
いま、第５図の（ａ）の状態において、交流電源回路12
から各圧電素子8a,8b,8c,8dに交流電圧が印加される
と、その電圧が印加された瞬間圧電素子8aと8cには極極
性の電圧が印加され、圧電素子8b,8dには90度位相がず
れているため零電圧が印加されるため、圧電素子8aが伸
びて圧電素子8cがたわみ、圧電素子8b,8dは変化しな
い。したがって、第５図の（ａ）の状態では圧電素子8a
が偏芯カム４に力を加えることになる。すなわち、偏芯
カム４及び回転軸２はベアリング７を介して圧電素子8a
の力を受け、偏芯カム４の中心ｐにベクトルl1の力とし
て作用する。このベクトルl1の力が加わると同時に回転
軸２の中心Ｏを中心として偏芯カム４の外筒６の内輪61
と内筒５と回転軸２は回転を始める。この偏芯カム４の
内筒５が回転して☆印の位置がＹ軸からずれると、圧電
素子8b,8dにも電圧がかけられ始め圧電素子8b,8dは変形
し、圧電素子8bの力は偏芯カム４に加え始められる。一
方、圧電素子8aにより偏芯カム４に加えられる力は徐々
に弱くなる。そして偏芯カム４の内筒５が45度回転した
瞬間の圧電素子8aと8bとにより偏芯カム４に加えられる
力はほぼ等しく、そ合成ベクトルは第５図の（ｂ）に示
す如くl2となって偏芯カム４の中心Ｏに作用し、回転軸
２をさらに回転させる。Now, in the state of FIG.
When an AC voltage is applied to each of the piezoelectric elements 8a, 8b, 8c, 8d from the above, a polar voltage is applied to the piezoelectric elements 8a and 8c at the moment when the voltage is applied, and 90 is applied to the piezoelectric elements 8b, 8d. Since a zero voltage is applied because the phases are out of phase, the piezoelectric element 8a extends and the piezoelectric element 8c bends, and the piezoelectric elements 8b and 8d do not change. Therefore, in the state of FIG. 5 (a), the piezoelectric element 8a
Applies a force to the eccentric cam 4. That is, the eccentric cam 4 and the rotary shaft 2 are connected to the piezoelectric element 8a via the bearing 7.
Is applied to the center p of the eccentric cam 4 as a force of the vector l 1 . At the same time as the force of this vector l 1 is applied, the inner ring 6 1 of the outer cylinder 6 of the eccentric cam 4 is centered on the center O of the rotary shaft 2.
Then, the inner cylinder 5 and the rotary shaft 2 start to rotate. When the inner cylinder 5 of the eccentric cam 4 rotates and the position of the star mark shifts from the Y axis, a voltage is also applied to the piezoelectric elements 8b and 8d, and the piezoelectric elements 8b and 8d are deformed, so that the force of the piezoelectric element 8b is increased. Is started to be added to the eccentric cam 4. On the other hand, the force applied to the eccentric cam 4 by the piezoelectric element 8a gradually weakens. The forces applied to the eccentric cam 4 by the piezoelectric elements 8a and 8b at the moment when the inner cylinder 5 of the eccentric cam 4 rotates 45 degrees are almost equal, and the combined vector is l as shown in FIG. 5 (b). 2 acts on the center O of the eccentric cam 4 to further rotate the rotary shaft 2.
この時、回転軸２と偏芯カム４の内筒５及び外筒６の内
輪61は45度回転したにもかかわず、ボールベアリング７
により内輪61と外輪62は連動せず、ボールベアリング７
のころがり抵抗より外輪62の外周と圧電素子との摩擦抵
抗の方が大きいので外輪62は回転せずに圧電素子の変形
量だけ移動しただけである。そして、偏芯カム４の内筒
５の偏芯方向☆印が第５図の（ｃ）の如くＸ軸上になっ
た時、偏芯カム４に作用する力は圧電素子8bの力だけ
で、あとの圧電素子8a,8c,8dは行きすぎ防止のブレーキ
となる位置に変形されている。この時、圧電素子8bの力
はベクトルl3として偏芯カム４の内筒５に作用する。圧
電素子8bの力によって偏芯カム４の内筒５はさらに回転
し内筒５の偏芯方向☆印はＸ軸上を離れると圧電素子8c
の力が加わり第５図の（ｄ）の如くなる。この時の圧電
素子8b,8cの力は合成ベクトルl4として偏芯カム４の内
筒５に作用し、この内筒５をさらに回転させる。At this time, the rotation shaft 2 and the inner ring 61 of the inner cylinder 5 and the outer cylinder 6 of the eccentric cam 4 is not involved in rotated 45 degrees, the ball bearing 7
Therefore, the inner ring 6 1 and the outer ring 6 2 do not work together, and the ball bearing 7
Because of larger frictional resistance between the outer peripheral and the piezoelectric element of the outer ring 6 2 from rolling outer ring 6 2 it is only moved by the amount of deformation of the piezoelectric element without rotating. When the eccentric direction star of the inner cylinder 5 of the eccentric cam 4 is on the X axis as shown in FIG. 5 (c), the force acting on the eccentric cam 4 is only the force of the piezoelectric element 8b. The subsequent piezoelectric elements 8a, 8c, 8d are deformed to positions that serve as a brake for preventing overshooting. At this time, the force of the piezoelectric element 8b acts on the inner cylinder 5 of the eccentric cam 4 as a vector l 3 . The inner cylinder 5 of the eccentric cam 4 is further rotated by the force of the piezoelectric element 8b, and the eccentric direction ☆ of the inner cylinder 5 indicates that the piezoelectric element 8c is released when it is separated on the X axis.
The force is applied, and the result is as shown in FIG. At this time, the force of the piezoelectric elements 8b and 8c acts on the inner cylinder 5 of the eccentric cam 4 as a combined vector l 4 , and further rotates the inner cylinder 5.
このように偏芯カム４の内筒５の偏芯位置☆印によって
回転させる方向の合成ベクトルを圧電素子8a,8b,8c,8d
の変形による力を組合せて作り、偏芯カム４の内筒５に
作用させて第５図の（Ｅ）そして（Ｆ）のように回転さ
せていくものである。In this way, the combined vector in the direction of rotation by the eccentric position ☆ mark of the inner cylinder 5 of the eccentric cam 4 is applied to the piezoelectric elements 8a, 8b, 8c, 8d.
The forces generated by the deformations are combined to act on the inner cylinder 5 of the eccentric cam 4 to rotate them as shown in FIGS. 5 (E) and (F).
なお偏芯カム４の外筒61の動作は前述したように抵抗の
差によって自転はせず、第５図の（Ｆ）の○印の破線円
で示したように公転するものである。Note operation of the outer cylinder 61 of the eccentric cam 4 is not the rotation by the difference in resistance as mentioned above, it is to revolve as indicated by the broken line circle ○ mark in FIG. 5 (F).
以上の回転動作において回転スピードを変える場合は各
圧電素子8a,8b,8c,8dにかける電圧の変化の速さを変え
ることにより圧電素子8a,8b,8c,8dの変形スピードを変
えて回転スピードをコントロールする。また、回転方向
を逆にする場合は、第５図中のベクトルが逆方向になる
様に対向方向の圧電素子を変形させて力がかかる様に電
圧をかけて行くことで逆回転が可能である。また、停止
させる時は圧電素子にかける電圧の変化を止めることで
停止ができる。When changing the rotation speed in the above rotation operation, the deformation speed of the piezoelectric elements 8a, 8b, 8c, 8d is changed by changing the changing speed of the voltage applied to each piezoelectric element 8a, 8b, 8c, 8d. Control. When the direction of rotation is to be reversed, the piezoelectric element in the opposite direction is deformed so that the vector in FIG. is there. Also, when stopping, it can be stopped by stopping the change in the voltage applied to the piezoelectric element.
又、ロツクする場合は全部の圧電素子8a,8b,8c,8dに一
番高い電圧をかける様にすればロツク状態となる。In case of locking, if the highest voltage is applied to all the piezoelectric elements 8a, 8b, 8c, 8d, the state becomes locked.
さらにフリーにする時は全圧電素子8a,8b,8c,8dを偏芯
カム４から離れる様に変形させることによって回転軸２
は外部の力によってほとんど抵抗の無いままにフリーに
回転させることができる様になる。When further freeing, by rotating all the piezoelectric elements 8a, 8b, 8c, 8d away from the eccentric cam 4, the rotary shaft 2
Can be freely rotated by external force with almost no resistance.
次に第４図の動作を第６図、第７図、第８図のフローチ
ヤートをもちいて説明する。Next, the operation of FIG. 4 will be described with reference to the flow charts of FIGS. 6, 7, and 8.
まず、不図示の電源スイツチをオンさせることにより、
ステツプS1に行きCPU29を初め全回路のリセツトが行わ
れる。そしてメモリー31のROMに入れてあるプログラム
によって以下の動作が実行される。First, by turning on the power switch (not shown),
At step S1, the CPU 29 and all circuits are reset. Then, the following operations are executed by the program stored in the ROM of the memory 31.
まず回転スピードをコントロールしているWAIT時間Ｗに
標準スピードの値を設定し、回転方向を決める値のＵに
標準方向の値（＋１又は−１）を設定する。First, the standard speed value is set to the WAIT time W that controls the rotation speed, and the standard direction value (+1 or -1) is set to the value U that determines the rotation direction.
次にステツプS2に行き（CPU29は）I/O回路42から入力を
行い、ステツプS3に行く。Next, it goes to step S2 (CPU 29) inputs from the I / O circuit 42, and goes to step S3.
ここでもし入力が無い（零入力）なら再びステツプS2に
行き、このループを繰り返すことによって入力待ちを行
う。If there is no input here (zero input), the process goes to step S2 again and waits for input by repeating this loop.
もし入力が有ればサブプログラム１のステツプS4へ行
く。If there is an input, go to step S4 of subprogram 1.
第７図のサブプログラム１であるステツプS4において、
ステツプS13は入力が「スピードアツプ」の指令ならば
ステツプS14へ行き、そうでなければステツプS15へ行く
分枝である。In step S4, which is subprogram 1 in FIG. 7,
Step S13 is a branch to go to step S14 if the input is "speed up" command, and to step S15 otherwise.
ステツプS14ではWAIT時間Ｗから１を引算する。つまり
ステツプ13の待ち時間を短くしてプログラムの進行スピ
ードを早くして電圧の変化を早くする、しいては回転ス
ピードを早めるという算段である。In step S14, 1 is subtracted from the WAIT time W. In other words, the waiting time of step 13 is shortened to accelerate the progress speed of the program to accelerate the change of voltage, and thus the rotation speed.
その後はサブプログラム１から出て又は点へ行く。Then exit subprogram 1 or go to the point.
ステツプS15は入力が「スピードダウン」の指令ならば
ステツプS16へ行きそうでなければステツプS17へ行く分
枝である。Step S15 is the branch to go to step S16 if the input is a "speed down" command, otherwise to step S17.
ステツプS16では待ち時間Ｗに１を加算して、待ち時間
を長くし回転スピードを遅くする準備をしてサブプログ
ラム１から出て又は点へ行く。In step S16, 1 is added to the waiting time W, the waiting time is lengthened and the rotation speed is slowed down.
ステツプS17では入力が「逆転」の指令ならばステツプS
18へ行き、そうでなければステツプS19へ行く分枝であ
る。In step S17, if the input is a "reverse rotation" command, step S
A branch that goes to 18, otherwise to step S19.
ステツプS18では回転方向を決める値Ｕの符号を逆にす
る、つまり−１を掛けその後はサブプログラム１から出
て又は点へ行く。In step S18, the sign of the value U which determines the direction of rotation is reversed, that is, it is multiplied by -1 and thereafter the program exits from subprogram 1 or goes to a point.
ステツプS19は入力が「フリー」の指令であれば、ステ
ツプS20へ行き、そうでなければステツプS21へ行く分枝
である。Step S19 is a branch to go to step S20 if the input is a "free" command, and to step S21 otherwise.
ステツプS20では全部の圧電素子8a,8b,8c,8dを偏芯カム
４から離れる様に変形させるための電圧データをメモリ
ー31から読み出すためにアドレスをＦに指定してステツ
プS23へ行く。In step S20, the address is designated as F in order to read from the memory 31 the voltage data for deforming all the piezoelectric elements 8a, 8b, 8c, 8d so as to be separated from the eccentric cam 4, and the process goes to step S23.
ステツプS21は入力が「ロック」の指令であれば、ステ
ツプS22へ行き、そうでない場合はサブプログラム１を
出て又は点へ行く分枝点である。Step S21 is a branch point which, if the input is a "lock" command, goes to step S22, otherwise exits subprogram 1 or goes to a point.
ステツプS22では全部の圧電素子8a,8b,8c,8dが偏芯カム
４に最大圧力を加える様に変形させるための電圧データ
をメモリー31から読み出すためにアドレスをＲに指定し
てステツプS23へ進む。In step S22, all the piezoelectric elements 8a, 8b, 8c, 8d are read out from the memory 31 so as to read the voltage data for deforming the eccentric cam 4 so as to apply maximum pressure. .
ステツプS23では前のステツプで指定したアドレスから
電圧データを読み出し、これをＤ−Ａ変換回路の４チヤ
ンネルに出力して各圧電素子へ電圧を供給してサブプロ
グラム１から出て又は点へ行く。In step S23, the voltage data is read from the address designated in the previous step and is output to the four channels of the DA conversion circuit to supply the voltage to each piezoelectric element to go out from the subprogram 1 or to a point.
第６図の点より、ステツプS5はステツプS2で入力した
指令が「スタート」ならば点へ行きそうでなければ再
度ステツプS2へ行って再入力を行う。From the point of FIG. 6, step S5 goes to the point if the command input at step S2 is "start", and if not, it goes to step S2 again to input again.
第８図のサブプログラム２であるステツプS6において、
ステツプS24は、−Ｘ軸とＹ軸上におけるカム面と回転
軸の中心との距離（ｘとｙ）に対応した電圧をセンサー
21a,21bからＡ−Ｄ変換回路41等を通してCPU29に入力し
次のステツプへ行く。In step S6, which is subprogram 2 in FIG. 8,
Step S24 is a sensor that detects the voltage corresponding to the distance (x and y) between the cam surface and the center of the rotation axis on the -X and Y axes.
Input from 21a and 21b to the CPU 29 through the A / D conversion circuit 41, etc., and go to the next step.
ステツプS25では入力した値を偏芯カムの回転角に換算
する。In step S25, the input value is converted into the rotation angle of the eccentric cam.
−Ｘ軸とＹ軸上におけるカム面と回転軸の中心との距離
をx,y、カムの半径をｒ、偏芯量をＤ、−Ｘ軸と偏芯方
向とを角度をθ２、Ｙ軸と偏芯方向との角度をθ１（但
し時計方向の角度を＋）とすると として表わせるのでステツプS24で入力したｘとｙの値
を式（１）と（２）に代入する計算を行う。The distance between the cam surface and the center of the rotation axis on the X-axis and the Y-axis is x, y, the radius of the cam is r, the eccentricity is D, and the angle between the -X-axis and the eccentric direction is θ 2 , Y. If the angle between the axis and the eccentric direction is θ 1 (however, the clockwise angle is +) Since it can be expressed as, the calculation of substituting the values of x and y input in step S24 into equations (1) and (2) is performed.
その結果がもしθ２０ならばθ＝θ１＋90とし、もし
θ２＜０ならばθ＝270゜−θ１としてあらためて−Ｘ
軸と偏芯方向との角度θを決める。If the result is θ 2 0, then θ = θ 1 +90, and if θ 2 <0, θ = 270 ° -θ 1
Determine the angle θ between the axis and the eccentric direction.
次にその角度θの値を１周（360゜）をＮ−ｎ等分した
ｎからＮまでの数値に対応づけを行いその値をＶとす
る。Next, the value of the angle θ is associated with a numerical value from n to N obtained by equally dividing one rotation (360 °) into N−n, and the value is taken as V.
尚ここでＮとｎは各角度において圧電素子8aがかけるべ
き電圧に対応した値がメモリー31のROMに記憶されてい
るが、その初めのデータが記憶されているアドレスＶが
ｎで、最後のデータが記憶されているアドレスＶがＮで
ある。Here, N and n have values corresponding to the voltage to be applied by the piezoelectric element 8a at each angle, which are stored in the ROM of the memory 31, but the address V at which the first data is stored is n, and The address V where the data is stored is N.
アドレスＶ＝ｎに記憶されているデータはθが０゜の時
に圧電素子8aにかけるべき電圧に対応した値であり、 のアドレスにはθが90゜の時のデータが、 のアドレスには180゜の時データが、 のアドレスには270゜の時のデータが、そしてＶ＝Ｎの
アドレスには360゜の一つ前のデータが記憶されてい
る。The data stored at the address V = n is a value corresponding to the voltage to be applied to the piezoelectric element 8a when θ is 0 °, At the address of, the data when θ is 90 °, The data at the time of 180 ° is The data at the time of 270 ° is stored in the address of, and the previous data of 360 ° is stored in the address of V = N.
以上の様に一回転全部にわたってＮ−ｎ個の電圧データ
がメモリー31のROMに記憶されている。As described above, N-n pieces of voltage data are stored in the ROM of the memory 31 over the entire rotation.
尚、前記の記憶されているデータは、圧電素子の電圧−
変形特性が直線性でなくしかもシステリシスを持ってい
るのでこれを考慮し補正されたものがROMに入ってい
る。The stored data is the voltage of the piezoelectric element-
Since the deformation characteristics are not linear and have systemicity, the ROM that has been corrected in consideration of this is stored in the ROM.
又、非直線性の角速度を得たい時は、その時々（その角
度ごと）に設定するスピードに応じて電圧変化を対応さ
せる様な値、つまりスピードを早くするには電圧変化を
大きく、遅くするには電圧変化を少なくする様な値をメ
モリー31に入れておく。Also, when you want to obtain a non-linear angular velocity, a value that corresponds to the voltage change according to the speed set at each time (for each angle), that is, to increase the speed, make the voltage change large and slow. The memory 31 stores a value that reduces the voltage change.
ステツプS26では前記Ｖに１を加算してそれをＶとす
る。At step S26, 1 is added to the V to set it as V.
尚センターを使用しない場合はサブプログラム２のステ
ツプS6はこのステツプS26から始まる。又、スタート時
だけステツプS24とステツプS25を行い、次からサブプロ
グラム２のステツプS6はこのS26から繰り返す場合もあ
る。If the center is not used, step S6 of subprogram 2 starts from step S26. In addition, step S24 and step S25 may be performed only at the start, and step S6 of the subprogram 2 may be repeated from step S26.
ステツプS27は回転方向を示す値のＵが正（符号）なら
ばステツプS29に行き、Ｕが負（符号）ならばステツプS
28に行く分枝である。Step S27 goes to step S29 if the value U indicating the direction of rotation is positive (sign), and if U is negative (sign), step S27.
The branch that goes to 28.
ステツプS28ではＶに を加算した結果を新たにＶとする。Step S28 to V The result of adding is newly set to V.
この意味はアドレスＶを （つまり角度にして180゜）進展させることでつまり逆
方向に回転する様にデータを取り出すことになる。This means the address V By advancing (that is, making an angle of 180 °), the data will be extracted so that it will rotate in the opposite direction.
ステツプS29ではＶがＮより大きければステツプS30に行
き、ＶがＮより小さければステツプS31へ行く分枝であ
る。In step S29, a branch is made to go to step S30 if V is larger than N, and to step S31 if V is smaller than N.
ステツプS30ではＶから（Ｎ−ｎ）を引き算しその結果
を新たにＶとして次のステツプS31に行く。これはＮ＋
１は（360゜）はｎ（０゜）に等しいからである。At step S30, (N-n) is subtracted from V and the result is newly set to V, and the process goes to the next step S31. This is N +
1 is because (360 °) is equal to n (0 °).
ステツプS31ではＷ時間プログラムの進行を休止し、圧
電素子にかける電圧の変化スピードを調整することによ
って、回転スピードの調整を行う。In step S31, the progress of the W time program is stopped and the rotational speed is adjusted by adjusting the changing speed of the voltage applied to the piezoelectric element.
ステツプS32ではアドレスＶのデータを読みこれをＤ−
Ａ変換しａチヤンネルに出力して圧電素子8aに電圧をか
ける。In step S32, the data of address V is read and this is D-
A-convert and output to a channel and apply voltage to the piezoelectric element 8a.
ステツプS33では のデータを読むが、もしこの値がｎより小さければこれ
にＮ−ｎを加算してその値のアドレスから電圧データを
読み、Ｄ−Ａ変換してｂチヤンネルに出力して圧電素子
8bに電圧をかける。In Step S33 If the value is smaller than n, N-n is added to this value and the voltage data is read from the address of that value, D-A converted and output to the b-channel and output to the piezoelectric element.
Apply voltage to 8b.
つまり圧電素子8aより90゜遅れた位相の電圧をｂチヤン
ネル（圧電素子8b）に出力する。That is, a voltage having a phase delayed by 90 ° from the piezoelectric element 8a is output to the b channel (piezoelectric element 8b).
ステツプS34では のデータを読むが、もしこの値がｎより小さければＮ−
ｎを加算してその値のアドレスから電圧データを読みＤ
−Ａ変換してｃチヤンネルに出力して圧電素子8cに電圧
をかける。In step S34 Read the data, but if this value is smaller than n, N-
Add n and read the voltage data from the address of that value D
-A-convert and output to c-channel and apply voltage to piezoelectric element 8c.
つまりａチヤンネルにより180゜遅れた電圧をＣチヤン
ネルに出力する。That is, a voltage delayed by 180 ° due to the a channel is output to the C channel.
ステツプS35では のデータを読み出すが、もしこの値がｎより小さければ
これにＮ−ｎを加算してその値のアドレスから電圧デー
タを読み、Ｄ−Ａ変換してｄチヤンネルに出力して圧電
素子8dに電圧をかける。In Step S35 If the value is smaller than n, N-n is added to this and the voltage data is read from the address of that value, D-A converted and output to the d channel to output the voltage to the piezoelectric element 8d. multiply.
つまりａチヤンネルより270゜遅れた電圧をｄチヤンネ
ルに出力する。That is, a voltage delayed by 270 ° from the a channel is output to the d channel.
以上でサブプログラム２のステツプ６は終り第12図の
点へ行く。This completes step 6 of subprogram 2 and goes to the point in FIG.
ステツプS7では入力の読取りを行い次へ進む。At step S7, the input is read and the process proceeds to the next.
ステツプS8は入力が無ければ点へき行きステツプS6の
サブプログラム２へ行き駆動を繰り返すが、もの入力が
あればステツプS9のサブプログラム１へ行く。If there is no input, step S8 goes to a point and goes to subprogram 2 of step S6 to repeat driving, but if there is an input, it goes to subprogram 1 of step S9.
ステツプS9のサブプログラム１を終えてステツプS10で
はもしステツプS7での入力が「ストツプ」でなければ
点へ行き、ステツプS6のサブプログラム２へ行き駆動を
続ける。もし入力が「ストツプ」であればステツプS11
に行き入力を行う。After finishing the subprogram 1 of step S9, if the input at step S7 is not "stop" at step S10, go to the point and go to subprogram 2 of step S6 to continue driving. If the input is "stop", step S11
Go to and enter.
次にステツプS12で入力内容が「スタート」でなけれ
ば、再度ステツプS11へ行き「スタート」が入力される
まで順環する。したがってサブプログラム２を動かさな
いので電圧変化は無くカムは止ったままとなる。Next, if the input content is not "start" in step S12, the process goes to step S11 again and the sequence is repeated until "start" is input. Therefore, since the subprogram 2 is not moved, there is no voltage change and the cam remains stopped.
もしステツプS11で「スタート」の入力があるとステツ
プS12から点へ行きステツプ６のサブプログラム２へ
行って駆動を初める。If there is a "start" input at step S11, the process goes from step S12 to a point and goes to subprogram 2 of step 6 to start driving.
以上でフローによる動作手順の説明は終りだが、圧電素
子を２個しか使用しない場合には当然ステツプS34とS35
は不要たなるがその他はほぼ同様に使用できる。This is the end of the description of the operation procedure according to the flow, but of course, when only two piezoelectric elements are used, steps S34 and S35 are used.
Is unnecessary, but the others can be used in almost the same way.
以上詳記したように本発明によれば、円形状の内ロータ
とその外側に位置する円形状の外ロータから回転体を構
成し、該回転体の内ロータに回転軸を偏心させて設ける
とともに、前記回転体の周囲に複数の電気−機械変換素
子を位置をずらせ且つ前記複数の電気−機械変換素子の
力が前記内ロータの中心に作用するように配置し、前記
複数の電気−機械変換素子を順に動作させることにより
前記回転体の外ロータを順次加圧して可動し、該外ロー
タの可動による前記加圧力が前記内ロータの中心に作用
して偏心した前記内ロータに回転力を与え、前記回転体
の回転軸を回転制御させる制御手段を備えるとともに、
前記内ロータの偏心による前記回転体の接近量から該回
転体の回転角度を検出するセンサを設け、該センサの検
出する回転角度に応じて前記制御手段は前記電気−機械
変換素子の変位量を制御することにより、前記回転体を
高精度に回転させることができる効果があり、しかもそ
の回転運動は非慣性運動も得られ、したがって非直線的
角速度運動も可能になる。As described in detail above, according to the present invention, a rotor is composed of a circular inner rotor and a circular outer rotor positioned outside the rotor, and the inner rotor of the rotor is eccentrically provided with a rotating shaft. , Arranging a plurality of electro-mechanical conversion elements around the rotating body so that the forces of the plurality of electro-mechanical conversion elements act on the center of the inner rotor, and the plurality of electro-mechanical conversion elements are arranged. By sequentially operating the elements, the outer rotor of the rotating body is sequentially pressurized to move, and the pressing force by the movement of the outer rotor acts on the center of the inner rotor to give a rotational force to the eccentric inner rotor. And a control means for controlling rotation of the rotation shaft of the rotating body,
A sensor for detecting the rotation angle of the rotating body from the approaching amount of the rotating body due to the eccentricity of the inner rotor is provided, and the control means determines the displacement amount of the electro-mechanical conversion element according to the rotation angle detected by the sensor. By controlling, there is an effect that the rotating body can be rotated with high precision, and the rotational movement thereof can also obtain non-inertial movement, and therefore non-linear angular velocity movement is also possible.
さらに減速機等の機構を省略でき、なおかつ機構内部に
駆動源を内蔵できるので全体として単純にして小型軽
量、ローコストにすることができる効果がある。Furthermore, since a mechanism such as a speed reducer can be omitted, and a drive source can be incorporated inside the mechanism, there is an effect that the size, weight, and cost can be simplified as a whole.
さらに音や振動の悪影響を及ぼすことなく、低消費電力
で運行できる等の効果がある。Further, there is an effect that the vehicle can be operated with low power consumption without adversely affecting the sound and vibration.
第１図は本発明の第１の実施例に係る回転アクチエータ
の構成図、第２図は第１図のＡ−Ａ′線の断面図、第３
図は第１図の偏芯カムの詳細図、第４図は第１図の電気
的ブロツク回路図、第５図は第１図の動作説明図、第６
図は第４図の動作手順のフローチヤート、第７図は第６
図に示すSUB1の詳細なフローチヤート、第８図は第６図
に示すSUB2の詳細なフローチヤートである。 １……筐体 ２……回転軸 ４……回転体としての偏芯カム 8a,8b,8c,8d……圧電素子 21a,21b……近接センサー1 is a block diagram of a rotary actuator according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA 'in FIG. 1, and FIG.
FIG. 4 is a detailed view of the eccentric cam shown in FIG. 1, FIG. 4 is an electric block circuit diagram of FIG. 1, and FIG. 5 is an operation explanatory diagram of FIG.
FIG. 7 is a flow chart of the operation procedure of FIG. 4, and FIG.
The detailed flow chart of SUB1 shown in the figure, and FIG. 8 is the detailed flow chart of SUB2 shown in FIG. 1 ... Case 2 ... Rotating shaft 4 ... Eccentric cam as a rotating body 8a, 8b, 8c, 8d ... Piezoelectric element 21a, 21b ... Proximity sensor
Claims (1)
形状の外ロータから回転体を構成し、該回転体の内ロー
タに回転軸を偏心させて設けるとともに、前記回転体の
周囲に複数の電気−機械変換素子を位置をずらせ且つ前
記複数の電気−機械変換素子の力が前記内ロータの中心
に作用するように配置し、前記複数の電気−機械変換素
子を順に動作させることにより前記回転体の外ロータを
順次加圧して可動し、該外ロータの可動による前記加圧
力が前記内ロータの中心に作用して偏心した前記内ロー
タに回転力を与え、前記回転体の回転軸を回転制御させ
る制御手段を備えるとともに、前記内ロータの偏心によ
る前記回転体の接近量から該回転体の回転角度を検出す
るセンサを設け、該センサの検出する回転角度に応じて
前記制御手段は前記電気−機械変換素子の変位量を制御
することを特徴とする回転アクチエータ。1. A rotating body is composed of a circular inner rotor and a circular outer rotor positioned outside the inner rotor, and a rotating shaft is eccentrically provided on the inner rotor of the rotating body and around the rotating body. By arranging a plurality of electro-mechanical conversion elements so that the forces of the plurality of electro-mechanical conversion elements act on the center of the inner rotor, and by sequentially operating the plurality of electro-mechanical conversion elements. The outer rotor of the rotating body is sequentially pressurized to move, and the pressing force due to the movement of the outer rotor acts on the center of the inner rotor to give a rotating force to the eccentric inner rotor, thereby rotating the rotating shaft of the rotating body. And a sensor for detecting the rotation angle of the rotating body from the approaching amount of the rotating body due to the eccentricity of the inner rotor, and the control means according to the rotation angle detected by the sensor. Previous Electrical - rotary actuator, characterized in that controlling the displacement of the transducer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62158057A JPH078150B2 (en) | 1987-06-24 | 1987-06-24 | Rotating actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62158057A JPH078150B2 (en) | 1987-06-24 | 1987-06-24 | Rotating actuator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS645369A JPS645369A (en) | 1989-01-10 |
| JPH078150B2 true JPH078150B2 (en) | 1995-01-30 |
Family
ID=15663353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62158057A Expired - Fee Related JPH078150B2 (en) | 1987-06-24 | 1987-06-24 | Rotating actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH078150B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4685334B2 (en) * | 2003-02-06 | 2011-05-18 | セイコーエプソン株式会社 | Drive unit and tube pump |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6289484A (en) * | 1985-10-12 | 1987-04-23 | Mitsunobu Nakatani | Piezoelectric motor |
-
1987
- 1987-06-24 JP JP62158057A patent/JPH078150B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS645369A (en) | 1989-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4782262A (en) | Rotary actuator | |
| JP2658930B2 (en) | Piezoelectric rotary drive | |
| EP0302493A2 (en) | Torque control apparatus for rotating motor machine | |
| JPS6359777A (en) | Oscillation driving motor | |
| JPH01152992A (en) | Squirrel-cage induction motor | |
| Stepanenko et al. | Development and study of novel non-contact ultrasonic motor based on principle of structural asymmetry | |
| JPS58500146A (en) | Chart drive device with micro-stepping controlled by microprocessor | |
| JPH078150B2 (en) | Rotating actuator | |
| WO1997026702A1 (en) | Motor | |
| Lu et al. | A kinematic analysis of cylindrical ultrasonic micromotors | |
| JP4389059B2 (en) | Rotational viscometer using direct drive motor | |
| JP2003021780A (en) | Camera apparatus | |
| JPH08140377A (en) | Ultrasonic actuator | |
| JP2669540B2 (en) | Rotary compressor controller | |
| JP4700514B2 (en) | Input device | |
| JP2611813B2 (en) | Rotation control mechanism | |
| JP4482986B2 (en) | Vibration motor and driving method thereof | |
| JP5534668B2 (en) | Driving apparatus and driving method | |
| JP2003139215A (en) | Rotation-straight motion converting mechanism and linear actuator | |
| Matsuzawa et al. | Driving method of multiple ultrasonic motors using common line signal input | |
| JPH03117380A (en) | Rotating machine | |
| JP2570672B2 (en) | Micro rotating device | |
| JP2642224B2 (en) | Stepping motor phase matching control method | |
| KR100552730B1 (en) | Left·right separated type steer by wire system | |
| JP2874796B2 (en) | Control device for vibration actuator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |