JPH1080165A - 電気機械変換素子を使用した回転型駆動装置 - Google Patents
電気機械変換素子を使用した回転型駆動装置Info
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- JPH1080165A JPH1080165A JP8253956A JP25395696A JPH1080165A JP H1080165 A JPH1080165 A JP H1080165A JP 8253956 A JP8253956 A JP 8253956A JP 25395696 A JP25395696 A JP 25395696A JP H1080165 A JPH1080165 A JP H1080165A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/101—Electric 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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- 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
- F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
- F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
- G03B17/42—Interlocking between shutter operation and advance of film or change of plate or cut-film
- G03B17/425—Interlocking between shutter operation and advance of film or change of plate or cut-film motor drive cameras
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10T74/00—Machine element or mechanism
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 部品点数が少なく、高い分解能を持ち、信頼
性の高い電気機械変換素子を使用した回転型駆動装置を
提供する。 【解決手段】 駆動装置（アクチエ−タ）１０は、圧電
素子１５により軸方向に直線駆動される駆動軸１６と、
回転軸１７に固定された弾性材からなる２枚の円板１８
ａ、１８ｂとからなり、２枚の円板１８ａ、１８ｂの周
縁部は駆動軸１６を上下から挟み、その弾性力により駆
動軸１６に摩擦結合する。圧電素子１５により駆動軸１
６が軸方向に直線駆動されると、２枚の円板１８ａ、１
８ｂの周縁部は接線方向の力を受け、回転軸１７の回り
に回転する。
性の高い電気機械変換素子を使用した回転型駆動装置を
提供する。 【解決手段】 駆動装置（アクチエ−タ）１０は、圧電
素子１５により軸方向に直線駆動される駆動軸１６と、
回転軸１７に固定された弾性材からなる２枚の円板１８
ａ、１８ｂとからなり、２枚の円板１８ａ、１８ｂの周
縁部は駆動軸１６を上下から挟み、その弾性力により駆
動軸１６に摩擦結合する。圧電素子１５により駆動軸１
６が軸方向に直線駆動されると、２枚の円板１８ａ、１
８ｂの周縁部は接線方向の力を受け、回転軸１７の回り
に回転する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は電気機械変換素子
を使用した回転型駆動装置に関する。
を使用した回転型駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転型のアクチエ−タとしては、電磁モ
−タが広く使用されており、最近は小型で高速回転型の
ものが広く使用されている。一方、この種のアクチエ−
タを使用する各種の装置では精密な位置制御や高い分解
能、即ち回転角の精密な制御が要求されるため、従来は
電磁モ−タに減速機構を組み合わせて対応してきた。
−タが広く使用されており、最近は小型で高速回転型の
ものが広く使用されている。一方、この種のアクチエ−
タを使用する各種の装置では精密な位置制御や高い分解
能、即ち回転角の精密な制御が要求されるため、従来は
電磁モ−タに減速機構を組み合わせて対応してきた。
【０００３】しかしながら、減速機構を使用するとき
は、装置が大型になるばかりでなく、減速機構を構成す
る歯車のバツクラツシユなどにより回転角を精密に制御
することは実際上困難であつた。
は、装置が大型になるばかりでなく、減速機構を構成す
る歯車のバツクラツシユなどにより回転角を精密に制御
することは実際上困難であつた。
【０００４】この課題を解決する手段として、本出願人
は小型で高い分解能、即ち精密に位置の制御ができるア
クチエ−タとして、図１３、図１４に示すような電気機
械変換素子を使用した直進型アクチエ−タを提案し、ま
た、その汎用性を高めるため、図１５、図１６に示すよ
うな電気機械変換素子を使用した回転型アクチエ−タを
提案した（特開平６−２６１５５９号公報参照）。この
ような電気機械変換素子を使用したアクチエ−タは、電
気機械変換素子に伸縮変位を発生させ、その伸縮変位を
駆動部材に伝達し、駆動部材に摩擦結合した移動部材を
介して被駆動部材を移動させるように構成されている。
は小型で高い分解能、即ち精密に位置の制御ができるア
クチエ−タとして、図１３、図１４に示すような電気機
械変換素子を使用した直進型アクチエ−タを提案し、ま
た、その汎用性を高めるため、図１５、図１６に示すよ
うな電気機械変換素子を使用した回転型アクチエ−タを
提案した（特開平６−２６１５５９号公報参照）。この
ような電気機械変換素子を使用したアクチエ−タは、電
気機械変換素子に伸縮変位を発生させ、その伸縮変位を
駆動部材に伝達し、駆動部材に摩擦結合した移動部材を
介して被駆動部材を移動させるように構成されている。
【０００５】この構成を簡単に説明すると、図１３及び
図１４は直進型アクチエ−タの一例で、図１３は分解し
た状態を示す斜視図、図１４は組立てた状態を示す斜視
図である。直進型アクチエ−タ１００は、フレ−ム１０
１、フレ−ム１０１上の支持ブロツク１０３、１０４、
駆動軸１０６、圧電素子１０５、スライダ１０２などか
ら構成される。駆動軸１０６は支持ブロツク１０３ａと
支持ブロツク１０４により軸方向に移動自在に支持され
ている。圧電素子１０５の一端は支持ブロツク１０３に
接着固定され、他の端は駆動軸１０６の一端に接着固定
される。駆動軸１０６は圧電素子１０５の厚み方向の変
位が生じたとき軸方向（矢印ａ方向、及びこれと反対方
向）に変位可能に支持されている。
図１４は直進型アクチエ−タの一例で、図１３は分解し
た状態を示す斜視図、図１４は組立てた状態を示す斜視
図である。直進型アクチエ−タ１００は、フレ−ム１０
１、フレ−ム１０１上の支持ブロツク１０３、１０４、
駆動軸１０６、圧電素子１０５、スライダ１０２などか
ら構成される。駆動軸１０６は支持ブロツク１０３ａと
支持ブロツク１０４により軸方向に移動自在に支持され
ている。圧電素子１０５の一端は支持ブロツク１０３に
接着固定され、他の端は駆動軸１０６の一端に接着固定
される。駆動軸１０６は圧電素子１０５の厚み方向の変
位が生じたとき軸方向（矢印ａ方向、及びこれと反対方
向）に変位可能に支持されている。
【０００６】スライダ１０２には横方向に駆動軸１０６
が貫通し、駆動軸１０６が貫通している上部には開口部
１０２ａが形成され、駆動軸１０６の上半分が露出して
いる。また、この開口部１０２ａには駆動軸１０６の上
半分に当接するパツド１０８が嵌挿され、パツド１０８
には、その上部に突起１０８ａが設けられており、パツ
ド１０８の突起１０８ａが板ばね１０９により押し下げ
られ、パツド１０８には駆動軸１０６に当接する下向き
の付勢力Ｆが与えられている。
が貫通し、駆動軸１０６が貫通している上部には開口部
１０２ａが形成され、駆動軸１０６の上半分が露出して
いる。また、この開口部１０２ａには駆動軸１０６の上
半分に当接するパツド１０８が嵌挿され、パツド１０８
には、その上部に突起１０８ａが設けられており、パツ
ド１０８の突起１０８ａが板ばね１０９により押し下げ
られ、パツド１０８には駆動軸１０６に当接する下向き
の付勢力Ｆが与えられている。
【０００７】以上の構成により、パツド１０８を含むス
ライダ１０２と駆動軸１０６とは板ばね１０９の付勢力
Ｆにより圧接され、摩擦結合している。
ライダ１０２と駆動軸１０６とは板ばね１０９の付勢力
Ｆにより圧接され、摩擦結合している。
【０００８】次に、その動作を説明する。まず、圧電素
子１０５に図１７（ａ）に示すような緩やかな立上り部
分と急速な立下り部分を持つ鋸歯状波駆動パルスを印加
すると、駆動パルスの緩やかな立上り部分では、圧電素
子１０５が緩やかに厚み方向に伸び変位し、圧電素子１
０５に結合する駆動軸１０６も正方向（矢印ａ方向）に
緩やかに変位する。このとき、駆動軸１０６に摩擦結合
したスライダ１０２は摩擦結合力により駆動軸１０６と
共に正方向に移動する。
子１０５に図１７（ａ）に示すような緩やかな立上り部
分と急速な立下り部分を持つ鋸歯状波駆動パルスを印加
すると、駆動パルスの緩やかな立上り部分では、圧電素
子１０５が緩やかに厚み方向に伸び変位し、圧電素子１
０５に結合する駆動軸１０６も正方向（矢印ａ方向）に
緩やかに変位する。このとき、駆動軸１０６に摩擦結合
したスライダ１０２は摩擦結合力により駆動軸１０６と
共に正方向に移動する。
【０００９】駆動パルスの急速な立下り部分では、圧電
素子１０５が急速に厚み方向に縮み変位し、圧電素子１
０５に結合する駆動軸１０６も負方向（矢印ａと反対方
向）に急速に変位する。このとき、駆動軸１０６に摩擦
結合したスライダ１０２は慣性力により摩擦結合力に打
ち勝つて実質的にその位置に留まり移動しない。圧電素
子１０５に前記駆動パルスを連続的に印加することによ
り、スライダ１０２を連続的に正方向に移動させること
ができる。
素子１０５が急速に厚み方向に縮み変位し、圧電素子１
０５に結合する駆動軸１０６も負方向（矢印ａと反対方
向）に急速に変位する。このとき、駆動軸１０６に摩擦
結合したスライダ１０２は慣性力により摩擦結合力に打
ち勝つて実質的にその位置に留まり移動しない。圧電素
子１０５に前記駆動パルスを連続的に印加することによ
り、スライダ１０２を連続的に正方向に移動させること
ができる。
【００１０】なお、ここでいう実質的とは、正方向と反
対方向のいずれにおいてもスライダ１０２と駆動軸１０
６との間の摩擦結合面に滑りを生じつつ追動し、駆動時
間の差によつて全体として矢印ａ方向に移動するものも
含まれる。
対方向のいずれにおいてもスライダ１０２と駆動軸１０
６との間の摩擦結合面に滑りを生じつつ追動し、駆動時
間の差によつて全体として矢印ａ方向に移動するものも
含まれる。
【００１１】スライダ１０２を先と反対方向（矢印ａと
反対方向）に移動させるには、圧電素子１０５に印加す
る鋸歯状波駆動パルスの波形を変え、図１７の（ｂ）に
示すような急速な立上り部分と緩やかな立下り部分から
なる駆動パルスを印加すれば達成することができる。
反対方向）に移動させるには、圧電素子１０５に印加す
る鋸歯状波駆動パルスの波形を変え、図１７の（ｂ）に
示すような急速な立上り部分と緩やかな立下り部分から
なる駆動パルスを印加すれば達成することができる。
【００１２】また、図１５及び図１６は回転型アクチエ
−タの一例で、図１５はその斜視図、図１６は断面図で
ある。固定部材２０１上の軸２０２にはスラスト軸受２
０４、駆動部材２０５、摩擦円板２０６、ロ−タ２０
７、スラスト軸受２０８、ばね２０９が順次配置されて
いる。固定部材２０１の受け部２０１ａの面２０１ｂと
駆動部材２０５の切り欠き部２０５ａの面２０５ｂとの
間に圧電素子２１５が配置されそれぞれの面に接着固定
される。軸２０２のねじ部２１１に螺合するナツト２１
０の締め付け量を調整することで、駆動部材２０５、摩
擦円板２０６、ロ−タ２０７の間の摩擦結合力を調整す
る。
−タの一例で、図１５はその斜視図、図１６は断面図で
ある。固定部材２０１上の軸２０２にはスラスト軸受２
０４、駆動部材２０５、摩擦円板２０６、ロ−タ２０
７、スラスト軸受２０８、ばね２０９が順次配置されて
いる。固定部材２０１の受け部２０１ａの面２０１ｂと
駆動部材２０５の切り欠き部２０５ａの面２０５ｂとの
間に圧電素子２１５が配置されそれぞれの面に接着固定
される。軸２０２のねじ部２１１に螺合するナツト２１
０の締め付け量を調整することで、駆動部材２０５、摩
擦円板２０６、ロ−タ２０７の間の摩擦結合力を調整す
る。
【００１３】圧電素子２１５に鋸歯状波駆動パルスを印
加すると、先に説明した直進型アクチエ−タの場合と同
様に、圧電素子２１５の緩やかな伸び変位では固定部材
２０１に対し駆動部材２０５及び摩擦円板２０６を介し
てロ−タ２０７が回動する。また、圧電素子２１５の急
速な縮み変位では駆動部材２０５は逆方向に回転する
が、ロ−タ２０７はその位置に留まり、連続して駆動パ
ルスを印加することによりロ−タ２０７を所定方向に回
転させることができる。
加すると、先に説明した直進型アクチエ−タの場合と同
様に、圧電素子２１５の緩やかな伸び変位では固定部材
２０１に対し駆動部材２０５及び摩擦円板２０６を介し
てロ−タ２０７が回動する。また、圧電素子２１５の急
速な縮み変位では駆動部材２０５は逆方向に回転する
が、ロ−タ２０７はその位置に留まり、連続して駆動パ
ルスを印加することによりロ−タ２０７を所定方向に回
転させることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上記した電気機械変換
素子を使用したアクチエ−タは、駆動部材が相対的に大
きくなるため、より一層の軽量化が求められる。また、
電気機械変換素子の駆動周波数を人間の耳に聞こえる可
聴周波数よりも高い周波数を使用して人間の耳に不快感
を与えないことが求められるが、このような高い周波数
で電気機械変換素子を効率良く駆動するためには更なる
工夫が必要であつた。この発明は上記課題を解決し、小
型で高い分解能の安定した駆動性能を有する超音波領域
で駆動できる電気機械変換素子を使用した回転型の駆動
装置の提供を目的とする。
素子を使用したアクチエ−タは、駆動部材が相対的に大
きくなるため、より一層の軽量化が求められる。また、
電気機械変換素子の駆動周波数を人間の耳に聞こえる可
聴周波数よりも高い周波数を使用して人間の耳に不快感
を与えないことが求められるが、このような高い周波数
で電気機械変換素子を効率良く駆動するためには更なる
工夫が必要であつた。この発明は上記課題を解決し、小
型で高い分解能の安定した駆動性能を有する超音波領域
で駆動できる電気機械変換素子を使用した回転型の駆動
装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、請求項１の発明では、基台と、前記基台
にその伸縮方向の一端が固定された電気機械変換素子
と、前記電気機械変換素子の伸縮方向の他端に結合さ
れ、前記電気機械変換素子の伸縮方向に直進移動可能に
支持された駆動部材と、前記駆動部材に摩擦結合され、
前記電気機械変換素子の伸縮方向を接線として回転可能
に支持された回転部材とから構成されることを特徴とす
る。
決するもので、請求項１の発明では、基台と、前記基台
にその伸縮方向の一端が固定された電気機械変換素子
と、前記電気機械変換素子の伸縮方向の他端に結合さ
れ、前記電気機械変換素子の伸縮方向に直進移動可能に
支持された駆動部材と、前記駆動部材に摩擦結合され、
前記電気機械変換素子の伸縮方向を接線として回転可能
に支持された回転部材とから構成されることを特徴とす
る。
【００１６】また、請求項２の発明では、基台と、前記
基台にその伸縮方向の一端が固定された電気機械変換素
子と、前記電気機械変換素子の伸縮方向の他端に結合さ
れ、前記電気機械変換素子の伸縮方向に直進移動可能に
支持された駆動部材と、前記駆動部材に摩擦結合され、
前記電気機械変換素子の伸縮方向を接線として回転可能
に支持された回転部材と、前記駆動部材と回転部材との
間に摩擦力を付加する摩擦力付加手段とから構成される
ことを特徴とする。
基台にその伸縮方向の一端が固定された電気機械変換素
子と、前記電気機械変換素子の伸縮方向の他端に結合さ
れ、前記電気機械変換素子の伸縮方向に直進移動可能に
支持された駆動部材と、前記駆動部材に摩擦結合され、
前記電気機械変換素子の伸縮方向を接線として回転可能
に支持された回転部材と、前記駆動部材と回転部材との
間に摩擦力を付加する摩擦力付加手段とから構成される
ことを特徴とする。
【００１７】そして、請求項１、或いは請求項２におけ
る回転部材は少なくとも２つ以上の部材で構成し、前記
駆動部材を挟み略対称な位置で前記駆動部材に当接させ
摩擦結合するようにするとよい。
る回転部材は少なくとも２つ以上の部材で構成し、前記
駆動部材を挟み略対称な位置で前記駆動部材に当接させ
摩擦結合するようにするとよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１及び図２を参照して説明す
る。回転型アクチエ−タ１０は、基台１１、基台１１上
の支持ブロツク１２、１３、１４、圧電素子１５、駆動
軸１６、回転軸１７、及び回転軸１７に固定された回転
部材を構成する２枚の円板１８ａ、１８ｂなどから構成
される。駆動軸１６は支持ブロツク１３と１４により軸
方向に移動自在に支持され、圧電素子１５の一端は支持
ブロツク１２に接着固定され、他端は駆動軸１６の一端
に接着固定される。
る。回転型アクチエ−タ１０は、基台１１、基台１１上
の支持ブロツク１２、１３、１４、圧電素子１５、駆動
軸１６、回転軸１７、及び回転軸１７に固定された回転
部材を構成する２枚の円板１８ａ、１８ｂなどから構成
される。駆動軸１６は支持ブロツク１３と１４により軸
方向に移動自在に支持され、圧電素子１５の一端は支持
ブロツク１２に接着固定され、他端は駆動軸１６の一端
に接着固定される。
【００１９】円板１８ａ、１８ｂはばね材で構成され、
駆動軸１６の直径よりも小さい厚みのスペ−サ１９によ
り所定の間隔を保つて回転軸１７に固定され、円板１８
ａ、１８ｂの回転中心よりも外側に離れた位置で駆動軸
１６を上下から挟み、その弾性力により駆動軸１６との
間に回転駆動に必要な摩擦力を発生するように構成され
ている。
駆動軸１６の直径よりも小さい厚みのスペ−サ１９によ
り所定の間隔を保つて回転軸１７に固定され、円板１８
ａ、１８ｂの回転中心よりも外側に離れた位置で駆動軸
１６を上下から挟み、その弾性力により駆動軸１６との
間に回転駆動に必要な摩擦力を発生するように構成され
ている。
【００２０】次に、その動作を説明する。まず、圧電素
子１５に緩やかな立上り部分と急速な立下り部分を持つ
鋸歯状波駆動パルスを印加すると、駆動パルスの緩やか
な立上り部分では、圧電素子１５が緩やかに厚み方向に
伸び変位し、圧電素子１５に結合する駆動軸１６も正方
向に緩やかに直進変位する。この結果、駆動軸１６に摩
擦結合した円板１８ａ、１８ｂは、その摩擦結合部分に
接線方向の力（矢印ａ方向の力）を受け、回転軸１７の
回りに正方向（矢印ｂ方向）に回転する。
子１５に緩やかな立上り部分と急速な立下り部分を持つ
鋸歯状波駆動パルスを印加すると、駆動パルスの緩やか
な立上り部分では、圧電素子１５が緩やかに厚み方向に
伸び変位し、圧電素子１５に結合する駆動軸１６も正方
向に緩やかに直進変位する。この結果、駆動軸１６に摩
擦結合した円板１８ａ、１８ｂは、その摩擦結合部分に
接線方向の力（矢印ａ方向の力）を受け、回転軸１７の
回りに正方向（矢印ｂ方向）に回転する。
【００２１】駆動パルスの急速な立下り部分では、圧電
素子１５が急速に厚み方向に縮み変位し、圧電素子１５
に結合する駆動軸１６も負方向（矢印ａと反対方向）に
急速に変位する。このとき、駆動軸１６に摩擦結合した
円板１８ａ、１８ｂは慣性力により摩擦結合力に打ち勝
つて実質的にその位置に留まり回転しない。圧電素子１
５に前記駆動パルスを連続的に印加することにより、円
板１８ａ、１８ｂを連続的に正方向（矢印ｂ方向）に回
転させることができる。
素子１５が急速に厚み方向に縮み変位し、圧電素子１５
に結合する駆動軸１６も負方向（矢印ａと反対方向）に
急速に変位する。このとき、駆動軸１６に摩擦結合した
円板１８ａ、１８ｂは慣性力により摩擦結合力に打ち勝
つて実質的にその位置に留まり回転しない。圧電素子１
５に前記駆動パルスを連続的に印加することにより、円
板１８ａ、１８ｂを連続的に正方向（矢印ｂ方向）に回
転させることができる。
【００２２】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
図１はこの発明の電気機械変換素子を使用した回転型ア
クチエ−タの第１実施例の構成を示す斜視図、図２は図
１の面Ａ−Ａに沿つた断面図である。以下、図１及び図
２を参照して説明する。回転型アクチエ−タ１は、基台
１１、基台１１上の支持ブロツク１２、１３、１４、圧
電素子１５、駆動軸１６、回転軸１７、及び回転軸１７
に固定された回転部材を構成する２枚の円板１８ａ、１
８ｂなどから構成される。
図１はこの発明の電気機械変換素子を使用した回転型ア
クチエ−タの第１実施例の構成を示す斜視図、図２は図
１の面Ａ−Ａに沿つた断面図である。以下、図１及び図
２を参照して説明する。回転型アクチエ−タ１は、基台
１１、基台１１上の支持ブロツク１２、１３、１４、圧
電素子１５、駆動軸１６、回転軸１７、及び回転軸１７
に固定された回転部材を構成する２枚の円板１８ａ、１
８ｂなどから構成される。
【００２３】駆動軸１６は支持ブロツク１３と支持ブロ
ツク１４により軸方向に移動自在に支持されている。圧
電素子１５の一端は支持ブロツク１２に接着固定され、
他の端は駆動軸１６の一端に接着固定される。駆動軸１
６は圧電素子１５の厚み方向の変位が生じたとき軸方向
（矢印ａ方向、及びこれと反対方向）に変位可能に支持
されている。
ツク１４により軸方向に移動自在に支持されている。圧
電素子１５の一端は支持ブロツク１２に接着固定され、
他の端は駆動軸１６の一端に接着固定される。駆動軸１
６は圧電素子１５の厚み方向の変位が生じたとき軸方向
（矢印ａ方向、及びこれと反対方向）に変位可能に支持
されている。
【００２４】円板１８ａ、１８ｂはばね材で構成され、
駆動軸１６の直径よりも小さい厚さのスペ−サ１９によ
り所定の間隔を保つて回転軸１７に固定されている。ま
た、その円板１８ａ、１８ｂはその回転中心よりも外側
に離れた位置で駆動軸１６を上下から挟み、その弾性力
により駆動軸１６との間に回転駆動に必要な摩擦力を発
生するように構成されている。なお、１７ａは回転軸１
７に一体に設けた下受座、２０は円板１８ａの上から回
転軸１７に挿入された上受座で、円板１８ａ、スペ−サ
１９、円板１８ｂを回転軸１７に挿入した後、小ねじ２
０ａで下受座１７ａに固定される。回転軸１７は基台１
１に設けた軸受１１ａにより回転自在に支持される。
駆動軸１６の直径よりも小さい厚さのスペ−サ１９によ
り所定の間隔を保つて回転軸１７に固定されている。ま
た、その円板１８ａ、１８ｂはその回転中心よりも外側
に離れた位置で駆動軸１６を上下から挟み、その弾性力
により駆動軸１６との間に回転駆動に必要な摩擦力を発
生するように構成されている。なお、１７ａは回転軸１
７に一体に設けた下受座、２０は円板１８ａの上から回
転軸１７に挿入された上受座で、円板１８ａ、スペ−サ
１９、円板１８ｂを回転軸１７に挿入した後、小ねじ２
０ａで下受座１７ａに固定される。回転軸１７は基台１
１に設けた軸受１１ａにより回転自在に支持される。
【００２５】次に、その動作を説明する。まず、圧電素
子１５に、図１７の（ａ）に示すような緩やかな立上り
部分と急速な立下り部分を持つ鋸歯状波駆動パルスを印
加すると、駆動パルスの緩やかな立上り部分では圧電素
子１５が緩やかに厚み方向に伸び変位し、圧電素子１５
に結合する駆動軸１６も正方向（矢印ａ方向）に緩やか
に直進変位する。この結果、駆動軸１６に摩擦結合した
円板１８ａ、１８ｂはその摩擦結合部分に接線方向の力
（矢印ａ方向の力）を受けるので、円板１８ａ、１８ｂ
は回転軸１７の回りに正方向（図１では反時計方向ｂ）
に回転する。
子１５に、図１７の（ａ）に示すような緩やかな立上り
部分と急速な立下り部分を持つ鋸歯状波駆動パルスを印
加すると、駆動パルスの緩やかな立上り部分では圧電素
子１５が緩やかに厚み方向に伸び変位し、圧電素子１５
に結合する駆動軸１６も正方向（矢印ａ方向）に緩やか
に直進変位する。この結果、駆動軸１６に摩擦結合した
円板１８ａ、１８ｂはその摩擦結合部分に接線方向の力
（矢印ａ方向の力）を受けるので、円板１８ａ、１８ｂ
は回転軸１７の回りに正方向（図１では反時計方向ｂ）
に回転する。
【００２６】駆動パルスの急速な立下り部分では、圧電
素子１５が急速に厚み方向に縮み変位し、圧電素子１５
に結合する駆動軸１６も負方向（矢印ａと反対方向）に
急速に変位する。このとき、駆動軸１６に摩擦結合した
円板１８ａ、１８ｂは慣性力により摩擦結合力に打ち勝
つて実質的にその位置に留まり回転しない。圧電素子１
５に前記駆動パルスを連続的に印加することにより、円
板１８ａ、１８ｂを連続的に正方向（図１では反時計方
向ｂ）に回転させることができる。
素子１５が急速に厚み方向に縮み変位し、圧電素子１５
に結合する駆動軸１６も負方向（矢印ａと反対方向）に
急速に変位する。このとき、駆動軸１６に摩擦結合した
円板１８ａ、１８ｂは慣性力により摩擦結合力に打ち勝
つて実質的にその位置に留まり回転しない。圧電素子１
５に前記駆動パルスを連続的に印加することにより、円
板１８ａ、１８ｂを連続的に正方向（図１では反時計方
向ｂ）に回転させることができる。
【００２７】なお、ここでいう実質的とは、正方向と反
対方向のいずれにおいても円板１８ａ、１８ｂと駆動軸
１６との間の摩擦結合面に滑りを生じつつ追動し、駆動
時間の差によつて全体として正方向に回転するものも含
まれる。
対方向のいずれにおいても円板１８ａ、１８ｂと駆動軸
１６との間の摩擦結合面に滑りを生じつつ追動し、駆動
時間の差によつて全体として正方向に回転するものも含
まれる。
【００２８】円板１８ａ、１８ｂを先と反対方向（図１
では時計方向）に回転させるには、圧電素子１５に印加
する鋸歯状波駆動パルスの波形を変え、図１７の（ｂ）
に示すような、急速な立上り部分と緩やかな立下り部分
からなる駆動パルスを印加すれば達成することができ
る。
では時計方向）に回転させるには、圧電素子１５に印加
する鋸歯状波駆動パルスの波形を変え、図１７の（ｂ）
に示すような、急速な立上り部分と緩やかな立下り部分
からなる駆動パルスを印加すれば達成することができ
る。
【００２９】上記した構成では、スペ−サ１９の厚みを
変更したり、或いは円板１８ａ、１８ｂを構成するばね
材を適宜選択することによりばね定数を変更して駆動軸
１６と円板１８ａ、１８ｂとの間の摩擦結合力を調整
し、最適の摩擦結合力を得ることができる。
変更したり、或いは円板１８ａ、１８ｂを構成するばね
材を適宜選択することによりばね定数を変更して駆動軸
１６と円板１８ａ、１８ｂとの間の摩擦結合力を調整
し、最適の摩擦結合力を得ることができる。
【００３０】また、円板１８ａ、１８ｂは駆動軸１６の
中心線を通る平面に対して上下等距離だけ離れた対称位
置に配置されるように回転軸１７の受座１７ａの位置や
スペ−サ１９の厚さを調整することで、円板１８ａ、１
８ｂの弾性力を効率よく摩擦結合力に利用できるばかり
でなく、駆動軸１６に曲げ荷重が加わることがないから
信頼性が向上する。また、駆動軸１６と円板１８ａ、１
８ｂとは円板の回転によつても常時接触しているから、
円板の回転による摩擦結合力の変動がなく、常時安定し
た駆動力を得ることができる。
中心線を通る平面に対して上下等距離だけ離れた対称位
置に配置されるように回転軸１７の受座１７ａの位置や
スペ−サ１９の厚さを調整することで、円板１８ａ、１
８ｂの弾性力を効率よく摩擦結合力に利用できるばかり
でなく、駆動軸１６に曲げ荷重が加わることがないから
信頼性が向上する。また、駆動軸１６と円板１８ａ、１
８ｂとは円板の回転によつても常時接触しているから、
円板の回転による摩擦結合力の変動がなく、常時安定し
た駆動力を得ることができる。
【００３１】第２実施例を説明する。図３は第２実施例
の構成を示す断面図で、前記第１実施例における２枚の
円板１８ａ、１８ｂの間に配置されていたスペ−サ１９
を除いた構成である。その他の点は前記第１実施例のも
のと変わらないので、同一部材に同一記号を付して、詳
細な説明は省略する。この構成では、回転型アクチエ−
タを構成する部品の点数を減らすことができる。
の構成を示す断面図で、前記第１実施例における２枚の
円板１８ａ、１８ｂの間に配置されていたスペ−サ１９
を除いた構成である。その他の点は前記第１実施例のも
のと変わらないので、同一部材に同一記号を付して、詳
細な説明は省略する。この構成では、回転型アクチエ−
タを構成する部品の点数を減らすことができる。
【００３２】第３実施例を説明する。図４は第３実施例
の構成を示す断面図で、前記第１実施例における２枚の
円板１８ａ、１８ｂの周縁１８ｃ、１８ｄが駆動軸１６
に当たらないように外側（駆動軸１６と反対側）へ折り
曲げたものである。その他は前記第１実施例のものと変
わらないので、同一部材に同一記号を付して、詳細な説
明は省略する。この構成では、円板１８ａ、１８ｂの周
縁が駆動軸１６に当たるおそれがないから、駆動軸１６
の材料として、円板１８ａ、１８ｂの周縁が当たると削
れるような柔らかい材料でも使用することができる。
の構成を示す断面図で、前記第１実施例における２枚の
円板１８ａ、１８ｂの周縁１８ｃ、１８ｄが駆動軸１６
に当たらないように外側（駆動軸１６と反対側）へ折り
曲げたものである。その他は前記第１実施例のものと変
わらないので、同一部材に同一記号を付して、詳細な説
明は省略する。この構成では、円板１８ａ、１８ｂの周
縁が駆動軸１６に当たるおそれがないから、駆動軸１６
の材料として、円板１８ａ、１８ｂの周縁が当たると削
れるような柔らかい材料でも使用することができる。
【００３３】第４実施例を説明する。図５は第４実施例
の構成を示す断面図で、前記第１実施例における駆動軸
１６の断面を楕円にしたものであり、また、駆動軸１６
に摩擦結合する円板を１枚（駆動軸１６に下側から摩擦
結合する円板１８ｂのみ）としたものである。その他は
前記第１実施例のものと変わらないので、同一部材に同
一記号を付して、詳細な説明は省略する。この構成で
は、駆動軸１６の断面が楕円のため駆動軸１６と円板１
８ｂとの接触面積が増加し、摩擦力が安定して駆動特性
が向上する。なお、第４実施例においても、第１実施例
と同様に、駆動軸１６を挟むように２枚の円板（円板１
８ａ、１８ｂ）を設けてもよい。
の構成を示す断面図で、前記第１実施例における駆動軸
１６の断面を楕円にしたものであり、また、駆動軸１６
に摩擦結合する円板を１枚（駆動軸１６に下側から摩擦
結合する円板１８ｂのみ）としたものである。その他は
前記第１実施例のものと変わらないので、同一部材に同
一記号を付して、詳細な説明は省略する。この構成で
は、駆動軸１６の断面が楕円のため駆動軸１６と円板１
８ｂとの接触面積が増加し、摩擦力が安定して駆動特性
が向上する。なお、第４実施例においても、第１実施例
と同様に、駆動軸１６を挟むように２枚の円板（円板１
８ａ、１８ｂ）を設けてもよい。
【００３４】第５実施例を説明する。図６は第５実施例
の構成を示す断面図で、前記第１実施例において、駆動
軸１６に摩擦結合する円板を１枚（駆動軸１６に上側か
ら摩擦結合する円板１８ａのみ）としたものである。こ
の構成では、円板１８ａの弾性力により回転軸１７に上
方向に向う力が付与されるから、回転軸１７が軸受１１
ａから抜出さないように回転軸１７の端部にスラスト円
板２１を固定してある。その他は前記第１実施例のもの
と変わらないので、同一部材に同一記号を付して、詳細
な説明は省略する。この構成では、部品点数が少なく組
み立てを容易に行うことができる。
の構成を示す断面図で、前記第１実施例において、駆動
軸１６に摩擦結合する円板を１枚（駆動軸１６に上側か
ら摩擦結合する円板１８ａのみ）としたものである。こ
の構成では、円板１８ａの弾性力により回転軸１７に上
方向に向う力が付与されるから、回転軸１７が軸受１１
ａから抜出さないように回転軸１７の端部にスラスト円
板２１を固定してある。その他は前記第１実施例のもの
と変わらないので、同一部材に同一記号を付して、詳細
な説明は省略する。この構成では、部品点数が少なく組
み立てを容易に行うことができる。
【００３５】第６実施例を説明する。図７は第６実施例
の構成を示す断面図で、円板１８ａ、１８ｂは、それぞ
れその中心部に回転軸１７に嵌合するフランジ１８ｅ、
１８ｆが形成され、回転軸１７の軸方向には摺動自在
に、回転軸１７の回りには回転軸と共に回転するよう
に、フランジと回転軸との間にキ−を設ける等適宜の手
段により支持される。また、回転軸１７には、その上側
には上受座２３ａが挿入固定され、その下側には下受座
２３ｂが一体に形成されている。
の構成を示す断面図で、円板１８ａ、１８ｂは、それぞ
れその中心部に回転軸１７に嵌合するフランジ１８ｅ、
１８ｆが形成され、回転軸１７の軸方向には摺動自在
に、回転軸１７の回りには回転軸と共に回転するよう
に、フランジと回転軸との間にキ−を設ける等適宜の手
段により支持される。また、回転軸１７には、その上側
には上受座２３ａが挿入固定され、その下側には下受座
２３ｂが一体に形成されている。
【００３６】上側円板１８ａと上受座２３ａとの間には
スプリング２２ａが配置され、また、下側円板１８ｂと
下受座２３ｂとの間にはスプリング２２ｂが配置されて
おり、上側円板１８ａと下側円板１８ｂとは回転軸１７
の軸方向に沿つて摺動し、相互に接近する方向に付勢さ
れている。上側円板１８ａと下側円板１８ｂとは、その
回転中心よりも外側に離れた位置で駆動軸１６を上下か
ら挟み、スプリング２２ａ及びスプリング２２ｂの付勢
力により、駆動軸１６との間に回転駆動に必要な摩擦力
を発生するように構成されている。
スプリング２２ａが配置され、また、下側円板１８ｂと
下受座２３ｂとの間にはスプリング２２ｂが配置されて
おり、上側円板１８ａと下側円板１８ｂとは回転軸１７
の軸方向に沿つて摺動し、相互に接近する方向に付勢さ
れている。上側円板１８ａと下側円板１８ｂとは、その
回転中心よりも外側に離れた位置で駆動軸１６を上下か
ら挟み、スプリング２２ａ及びスプリング２２ｂの付勢
力により、駆動軸１６との間に回転駆動に必要な摩擦力
を発生するように構成されている。
【００３７】駆動軸１６に発生する速度の異なる往復運
動により、駆動軸１６に摩擦結合する上側円板１８ａと
下側円板１８ｂとに接線方向の駆動力が付与され、上側
円板１８ａと下側円板１８ｂとが回転運動する点は、第
１乃至第５実施例のものと変わらない。
動により、駆動軸１６に摩擦結合する上側円板１８ａと
下側円板１８ｂとに接線方向の駆動力が付与され、上側
円板１８ａと下側円板１８ｂとが回転運動する点は、第
１乃至第５実施例のものと変わらない。
【００３８】円板１８ａ、１８ｂは駆動軸１６の中心線
を通る平面に対して上下等距離だけ離れた対称位置に配
置されるように回転軸１７の上受座２３ａ、下受座２３
ｂの位置を設定することで、スプリング２２ａ、２２ｂ
の弾性力を効率よく摩擦結合力に利用できるばかりでな
く、駆動軸１６に曲げ荷重が加わることがないから信頼
性が向上する。また、駆動軸１６と円板１８ａ、１８ｂ
とは円板の回転によつても常時接触しているから、円板
の回転による摩擦結合力の変動がなく、常時安定した駆
動力を得ることができる。
を通る平面に対して上下等距離だけ離れた対称位置に配
置されるように回転軸１７の上受座２３ａ、下受座２３
ｂの位置を設定することで、スプリング２２ａ、２２ｂ
の弾性力を効率よく摩擦結合力に利用できるばかりでな
く、駆動軸１６に曲げ荷重が加わることがないから信頼
性が向上する。また、駆動軸１６と円板１８ａ、１８ｂ
とは円板の回転によつても常時接触しているから、円板
の回転による摩擦結合力の変動がなく、常時安定した駆
動力を得ることができる。
【００３９】また、駆動軸１６の断面形状を略正方形
（本実施例では四隅が面取りされている）として上側円
板１８ａ、下側円板１８ｂと平面で接触させることで摩
擦接触面が増加して摩擦結合力が安定し、駆動特性を向
上させることができる。
（本実施例では四隅が面取りされている）として上側円
板１８ａ、下側円板１８ｂと平面で接触させることで摩
擦接触面が増加して摩擦結合力が安定し、駆動特性を向
上させることができる。
【００４０】第７実施例を説明する。図８は、第７実施
例の構成を示す一部を切り欠いた斜視図、図９は図１の
面Ａ−Ａに沿つた断面図である。以下、図８及び図９を
参照して説明する。回転型アクチエ−タ１は、基台３
１、基台３１上の支持ブロツク３２、３３、３４、支持
ブロツク３２と３４の間に架け渡された支持ブロツク３
１ａ、圧電素子３５、駆動軸３６、上下に回転軸３７ａ
と３７ｂとを備えた第１円板３７、及び上下に回転軸３
８ａと３８ｂとを備えた第２円板３８、回転軸３７ａと
回転軸３８ａとの間に張架されたスプリング３９ａ、回
転軸３７ｂと回転軸３８ｂとの間に張架されたスプリン
グ３９ｂとから構成される。
例の構成を示す一部を切り欠いた斜視図、図９は図１の
面Ａ−Ａに沿つた断面図である。以下、図８及び図９を
参照して説明する。回転型アクチエ−タ１は、基台３
１、基台３１上の支持ブロツク３２、３３、３４、支持
ブロツク３２と３４の間に架け渡された支持ブロツク３
１ａ、圧電素子３５、駆動軸３６、上下に回転軸３７ａ
と３７ｂとを備えた第１円板３７、及び上下に回転軸３
８ａと３８ｂとを備えた第２円板３８、回転軸３７ａと
回転軸３８ａとの間に張架されたスプリング３９ａ、回
転軸３７ｂと回転軸３８ｂとの間に張架されたスプリン
グ３９ｂとから構成される。
【００４１】駆動軸３６は支持ブロツク３３と支持ブロ
ツク３４により軸方向に移動自在に支持されている。圧
電素子３５の一端は支持ブロツク３２に接着固定され、
他の端は駆動軸３６の一端に接着固定される。駆動軸３
６は圧電素子３５の厚み方向の変位が生じたとき軸方向
（矢印ａ方向、及びこれと反対方向）に変位可能に支持
されている。この部分の構成は第１実施例と同じであ
る。
ツク３４により軸方向に移動自在に支持されている。圧
電素子３５の一端は支持ブロツク３２に接着固定され、
他の端は駆動軸３６の一端に接着固定される。駆動軸３
６は圧電素子３５の厚み方向の変位が生じたとき軸方向
（矢印ａ方向、及びこれと反対方向）に変位可能に支持
されている。この部分の構成は第１実施例と同じであ
る。
【００４２】第１円板３７と第２円板３８の周縁は駆動
軸３６の直径と略同じ厚みを持ち、第１円板３７と第２
円板３８との間に配置された駆動軸３６に摩擦接触する
ように配置されている。第１円板３７の回転軸３７ａ及
び３７ｂ、第２円板３８の回転軸３８ａ及び３８ｂは、
それぞれ支持ブロツク３１ａに設けられた穴４１ａ及び
基台３１に設けた穴４１ｂ、支持ブロツク３１ａに設け
られた穴４２ａ及び基台３１に設けた穴４２ｂに緩く嵌
合して支持されている。
軸３６の直径と略同じ厚みを持ち、第１円板３７と第２
円板３８との間に配置された駆動軸３６に摩擦接触する
ように配置されている。第１円板３７の回転軸３７ａ及
び３７ｂ、第２円板３８の回転軸３８ａ及び３８ｂは、
それぞれ支持ブロツク３１ａに設けられた穴４１ａ及び
基台３１に設けた穴４１ｂ、支持ブロツク３１ａに設け
られた穴４２ａ及び基台３１に設けた穴４２ｂに緩く嵌
合して支持されている。
【００４３】回転軸３７ａと回転軸３８ａとの間にはス
プリング３９ａが、回転軸３７ｂと回転軸３８ｂとの間
にはスプリング３９ｂが張架され、第１円板３７の周縁
及び第２円板３８の周縁と、駆動軸３６とが適当な圧接
力で摩擦結合するように構成されている。
プリング３９ａが、回転軸３７ｂと回転軸３８ｂとの間
にはスプリング３９ｂが張架され、第１円板３７の周縁
及び第２円板３８の周縁と、駆動軸３６とが適当な圧接
力で摩擦結合するように構成されている。
【００４４】前記した第１実施例と同じく、圧電素子３
５に鋸歯状波駆動パルスを印加し、駆動軸３６に速度の
異なる往復運動発生させることで、駆動軸３６に摩擦結
合する第１円板３７及び第２円板３８には接線方向の駆
動力が付与され、第１円板３７及び第２円板３８に回転
運動を発生させることができる。
５に鋸歯状波駆動パルスを印加し、駆動軸３６に速度の
異なる往復運動発生させることで、駆動軸３６に摩擦結
合する第１円板３７及び第２円板３８には接線方向の駆
動力が付与され、第１円板３７及び第２円板３８に回転
運動を発生させることができる。
【００４５】第１円板３７、第２円板３８は駆動軸３６
の中心線に対して対称の位置に配置されているから、ス
プリング３８ａ、３９ｂの弾性力を効率よく摩擦結合力
に利用できるばかりでなく、駆動軸３６に曲げ荷重が加
わることがないから信頼性が向上する。また、円板３
７、３８から等距離の位置に２つの同一ばね定数のスプ
リング３８ａ、３９ｂを架けることにより、円板３７、
３８がこじれるおそれもない。
の中心線に対して対称の位置に配置されているから、ス
プリング３８ａ、３９ｂの弾性力を効率よく摩擦結合力
に利用できるばかりでなく、駆動軸３６に曲げ荷重が加
わることがないから信頼性が向上する。また、円板３
７、３８から等距離の位置に２つの同一ばね定数のスプ
リング３８ａ、３９ｂを架けることにより、円板３７、
３８がこじれるおそれもない。
【００４６】また、以上説明した第７実施例では、第１
円板３７と第２円板３８の直径を等しくしているが、直
径の異なる円板を使用することで異なる２つの回転速度
が得られ、分解能の異なる駆動装置を同時に得ることが
できる。
円板３７と第２円板３８の直径を等しくしているが、直
径の異なる円板を使用することで異なる２つの回転速度
が得られ、分解能の異なる駆動装置を同時に得ることが
できる。
【００４７】次に、図１０乃至図１２により、圧電素子
の駆動回路と、その動作について説明する。５１は駆動
回路５０を制御するＣＰＵで、その入力ポ−トには、図
示しない装置から駆動指令信号が入力される。また、Ｃ
ＰＵ５１の出力ポ−トにはＰＷＭ（パルス幅変調）回路
５２、昇圧回路５３が接続される。５５、５７はＦＥＴ
（電界効果型トランジスタ）で、ＣＰＵ５１で決定され
るデユ−テイ比Ｄ（ＯＮ／ＯＦＦの時間比）に基づいて
動作するＰＷＭ（パルス幅変調）回路５２から出力され
るＰＷＭ信号でＯＮ／ＯＦＦ制御される。５４、５６は
定電流回路で、所定の一定電流で圧電素子に対し充放電
を行うためのものである。駆動回路５０で駆動される圧
電素子は、先に図１乃至図９により説明した駆動装置に
おける圧電素子１５（或いは３５）である。
の駆動回路と、その動作について説明する。５１は駆動
回路５０を制御するＣＰＵで、その入力ポ−トには、図
示しない装置から駆動指令信号が入力される。また、Ｃ
ＰＵ５１の出力ポ−トにはＰＷＭ（パルス幅変調）回路
５２、昇圧回路５３が接続される。５５、５７はＦＥＴ
（電界効果型トランジスタ）で、ＣＰＵ５１で決定され
るデユ−テイ比Ｄ（ＯＮ／ＯＦＦの時間比）に基づいて
動作するＰＷＭ（パルス幅変調）回路５２から出力され
るＰＷＭ信号でＯＮ／ＯＦＦ制御される。５４、５６は
定電流回路で、所定の一定電流で圧電素子に対し充放電
を行うためのものである。駆動回路５０で駆動される圧
電素子は、先に図１乃至図９により説明した駆動装置に
おける圧電素子１５（或いは３５）である。
【００４８】次に、駆動回路５０の制御動作を図１１及
び図１２に示すタイミングチヤ−トを参照しつつ説明す
る。まず駆動装置が定常の駆動状態にあり、圧電素子１
５に対し緩やかな充電と急速な放電を行う、図１１のタ
イミングチヤ−トの（ａ）に示す波形の駆動パルスを印
加する場合の制御動作を説明する。
び図１２に示すタイミングチヤ−トを参照しつつ説明す
る。まず駆動装置が定常の駆動状態にあり、圧電素子１
５に対し緩やかな充電と急速な放電を行う、図１１のタ
イミングチヤ−トの（ａ）に示す波形の駆動パルスを印
加する場合の制御動作を説明する。
【００４９】定常の駆動状態においては、ＰＷＭ回路５
２及び昇圧回路５３は動作状態にあり、ＰＷＭ回路５２
はＣＰＵ５１で決定された定常駆動に適した所定のデユ
−テイ比Ｄに基づいてＰＷＭ信号（ＯＮ／ＯＦＦ制御信
号）を定電流回路５４及びＦＥＴ５５に出力する。この
とき、定電流回路５６及びＦＥＴ５７はＯＦＦに維持さ
れるよう制御される（図１１の（ｄ）（ｅ）参照）。
２及び昇圧回路５３は動作状態にあり、ＰＷＭ回路５２
はＣＰＵ５１で決定された定常駆動に適した所定のデユ
−テイ比Ｄに基づいてＰＷＭ信号（ＯＮ／ＯＦＦ制御信
号）を定電流回路５４及びＦＥＴ５５に出力する。この
とき、定電流回路５６及びＦＥＴ５７はＯＦＦに維持さ
れるよう制御される（図１１の（ｄ）（ｅ）参照）。
【００５０】定電流回路５４は、ＰＷＭ回路５２から出
力されるＰＷＭ信号により、図１１の（ｂ）に示すタイ
ミングでＯＮ／ＯＦＦされ、ＯＮの期間、昇圧回路５３
からの出力は定電流回路５４を経て一定電流で圧電素子
１５に充電される。また、ＦＥＴ５５はＰＷＭ回路５２
から出力されるＰＷＭ信号により、図１１の（ｃ）に示
すタイミングでＯＮ／ＯＦＦされ、ＯＮの期間だけ導通
状態となるから圧電素子１５に充電された電荷は急速に
放電される。
力されるＰＷＭ信号により、図１１の（ｂ）に示すタイ
ミングでＯＮ／ＯＦＦされ、ＯＮの期間、昇圧回路５３
からの出力は定電流回路５４を経て一定電流で圧電素子
１５に充電される。また、ＦＥＴ５５はＰＷＭ回路５２
から出力されるＰＷＭ信号により、図１１の（ｃ）に示
すタイミングでＯＮ／ＯＦＦされ、ＯＮの期間だけ導通
状態となるから圧電素子１５に充電された電荷は急速に
放電される。
【００５１】上記のとおり、圧電素子１５は緩やかに充
電され急速に放電されるから、即ち図１１のタイミング
チヤ−トの（ａ）に示す波形の駆動パルスが印加される
ことになる。圧電素子１５の緩やかな充電期間、即ち駆
動パルスの緩やかな立ち上がり部では、圧電素子１５は
緩やかに厚み方向の伸び変位を生じ、駆動軸は軸方向
（矢印ａ方向）へ変位し、円板１８ａ、１８ｂを回転さ
せることができる。
電され急速に放電されるから、即ち図１１のタイミング
チヤ−トの（ａ）に示す波形の駆動パルスが印加される
ことになる。圧電素子１５の緩やかな充電期間、即ち駆
動パルスの緩やかな立ち上がり部では、圧電素子１５は
緩やかに厚み方向の伸び変位を生じ、駆動軸は軸方向
（矢印ａ方向）へ変位し、円板１８ａ、１８ｂを回転さ
せることができる。
【００５２】圧電素子１５の急速な放電期間、即ち駆動
パルスの急速な立ち下がり部では、圧電素子１５が急速
に厚み方向の縮み変位を生じ、駆動軸も矢印ａと反対方
向へ変位する。
パルスの急速な立ち下がり部では、圧電素子１５が急速
に厚み方向の縮み変位を生じ、駆動軸も矢印ａと反対方
向へ変位する。
【００５３】次に、圧電素子１５に対し急速な充電と緩
やかな放電を行う、図１２のタイミングチヤ−トの
（ａ）に示す波形の駆動パルスを印加する場合の制御動
作を説明する。
やかな放電を行う、図１２のタイミングチヤ−トの
（ａ）に示す波形の駆動パルスを印加する場合の制御動
作を説明する。
【００５４】ＰＷＭ回路５２及び昇圧回路５３は動作状
態にあり、ＰＷＭ回路５２はＣＰＵ５１で決定された定
常駆動に適した所定のデユ−テイ比Ｄに基づいてＰＷＭ
信号（ＯＮ／ＯＦＦ制御信号）を定電流回路５６及びＦ
ＥＴ５７に出力する。このとき、定電流回路５４及びＦ
ＥＴ５５はＯＦＦに維持されるよう制御される（図１２
（ｂ）（ｃ）参照）。
態にあり、ＰＷＭ回路５２はＣＰＵ５１で決定された定
常駆動に適した所定のデユ−テイ比Ｄに基づいてＰＷＭ
信号（ＯＮ／ＯＦＦ制御信号）を定電流回路５６及びＦ
ＥＴ５７に出力する。このとき、定電流回路５４及びＦ
ＥＴ５５はＯＦＦに維持されるよう制御される（図１２
（ｂ）（ｃ）参照）。
【００５５】ＦＥＴ５７はＰＷＭ回路５２から出力され
るＰＷＭ信号により、図１２の（ｅ）に示すタイミング
でＯＮ／ＯＦＦされ、ＯＮの期間導通状態となるから、
昇圧回路５３からの出力はＦＥＴ５７を経て急速に圧電
素子１５に充電される。また、定電流回路５６はＰＷＭ
回路５２から出力されるＰＷＭ信号により、図１２の
（ｄ）に示すタイミングでＯＮ／ＯＦＦされ、ＯＮの期
間、圧電素子１５に充電された電荷は定電流回路５６を
経て一定電流で緩やかに放電される。
るＰＷＭ信号により、図１２の（ｅ）に示すタイミング
でＯＮ／ＯＦＦされ、ＯＮの期間導通状態となるから、
昇圧回路５３からの出力はＦＥＴ５７を経て急速に圧電
素子１５に充電される。また、定電流回路５６はＰＷＭ
回路５２から出力されるＰＷＭ信号により、図１２の
（ｄ）に示すタイミングでＯＮ／ＯＦＦされ、ＯＮの期
間、圧電素子１５に充電された電荷は定電流回路５６を
経て一定電流で緩やかに放電される。
【００５６】圧電素子１５は急速に充電され緩やかに放
電されるので、駆動軸は急速に矢印ａ方向に伸び、次い
で緩やかに縮む。
電されるので、駆動軸は急速に矢印ａ方向に伸び、次い
で緩やかに縮む。
【００５７】定電流回路５４、５６及びＦＥＴ５５、５
７のＯＮ／ＯＦＦのタイミングには、定電流回路及びＦ
ＥＴが共にＯＦＦとなる期間を設けてある。これは、定
電流回路及びＦＥＴが共にＯＦＦとなる期間が無い場合
には、動作素子の応答遅れなどにより定電流回路とＦＥ
Ｔの両方が同時にＯＮとなると昇圧回路の出力側が接地
されてしまい、回路破壊や消費電力の異常な増加となる
からである。
７のＯＮ／ＯＦＦのタイミングには、定電流回路及びＦ
ＥＴが共にＯＦＦとなる期間を設けてある。これは、定
電流回路及びＦＥＴが共にＯＦＦとなる期間が無い場合
には、動作素子の応答遅れなどにより定電流回路とＦＥ
Ｔの両方が同時にＯＮとなると昇圧回路の出力側が接地
されてしまい、回路破壊や消費電力の異常な増加となる
からである。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明は、電気
機械変換素子の伸縮方向に直進移動可能に支持された駆
動部材に、回転可能に支持された回転部材を摩擦結合さ
せ、電気機械変換素子の伸縮方向の変位を回転部材の回
転運動に変換するものであるから、簡単な構成で、高い
分解能を持ち、信頼性の高い回転型の駆動装置を提供す
ることができる。そして、回転部材を軽量な構造のもの
にすることができるから、電気機械変換素子を超音波領
域で駆動することができ、作動時に不快な雑音の発生す
るおそれがない。
機械変換素子の伸縮方向に直進移動可能に支持された駆
動部材に、回転可能に支持された回転部材を摩擦結合さ
せ、電気機械変換素子の伸縮方向の変位を回転部材の回
転運動に変換するものであるから、簡単な構成で、高い
分解能を持ち、信頼性の高い回転型の駆動装置を提供す
ることができる。そして、回転部材を軽量な構造のもの
にすることができるから、電気機械変換素子を超音波領
域で駆動することができ、作動時に不快な雑音の発生す
るおそれがない。
【００５９】また、回転部材を少なくとも２つ以上の部
材で構成し、駆動部材を挟み略対称な位置で前記駆動部
材に当接させ摩擦結合するようにするときは、駆動部材
に曲げ応力が加わることがなく、駆動装置の信頼性を向
上させることができる。
材で構成し、駆動部材を挟み略対称な位置で前記駆動部
材に当接させ摩擦結合するようにするときは、駆動部材
に曲げ応力が加わることがなく、駆動装置の信頼性を向
上させることができる。
【図１】この発明による回転型アクチエ−タの第１実施
例の構成を説明する斜視図。
例の構成を説明する斜視図。
【図２】図１に示す回転型アクチエ−タの断面図。
【図３】回転型アクチエ−タの第２実施例の構成を説明
する断面図。
する断面図。
【図４】回転型アクチエ−タの第３実施例の構成を説明
する断面図。
する断面図。
【図５】回転型アクチエ−タの第４実施例の構成を説明
する断面図。
する断面図。
【図６】回転型アクチエ−タの第５実施例の構成を説明
する断面図。
する断面図。
【図７】回転型アクチエ−タの第６実施例の構成を説明
する断面図。
する断面図。
【図８】回転型アクチエ−タの第７実施例の構成を説明
する斜視図。
する斜視図。
【図９】図８に示す回転型アクチエ−タの断面図。
【図１０】圧電素子の駆動回路のブロツク図。
【図１１】図１０に示す駆動回路の動作を説明するタイ
ミングチヤ−ト（その１）。
ミングチヤ−ト（その１）。
【図１２】図１０に示す駆動回路の動作を説明するタイ
ミングチヤ−ト（その２）。
ミングチヤ−ト（その２）。
【図１３】従来の直進型アクチエ−タの構成を説明する
分解した斜視図。
分解した斜視図。
【図１４】図１３に示す直進型アクチエ−タの組み立て
た状態を示す斜視図。
た状態を示す斜視図。
【図１５】従来の回転型アクチエ−タの構成を説明する
斜視図。
斜視図。
【図１６】図１５に示す回転型アクチエ−タの構成を説
明する断面図。
明する断面図。
【図１７】電気機械変換素子に印加する駆動パルスの波
形の一例を示す図。
形の一例を示す図。
１１ 基台 １２、１３、１４ 支持ブロツク １５ 圧電素子 １６ 駆動軸 １７ 回転軸 １７ａ 下受座 １８ａ、１８ｂ 円板 １９ スペ−サ ２０ 上受座 ２２ａ、２２ｂ スプリング ３１ 基台 ３２、３３、３４ 支持ブロツク ３５ 圧電素子 ３６ 駆動軸 ３７ 第１円板 ３８ 第２円板 ３７ａ、３７ｂ 回転軸 ３８ａ、３８ｂ 回転軸 ３９ａ、３９ｂ スプリング ５０ 制御回路 ５１ ＣＰＵ ５２ ＰＷＭ回路 ５３ 昇圧回路 ５４、５６ 定電流回路 ５５、５７ ＦＥＴ
Claims (3)
- 【請求項１】 基台と、 前記基台にその伸縮方向の一端が固定された電気機械変
換素子と、 前記電気機械変換素子の伸縮方向の他端に結合され、前
記電気機械変換素子の伸縮方向に直進移動可能に支持さ
れた駆動部材と、 前記駆動部材に摩擦結合され、前記電気機械変換素子の
伸縮方向を接線として回転可能に支持された回転部材と
から構成されることを特徴とする電気機械変換素子を使
用した回転型駆動装置。 - 【請求項２】 基台と、 前記基台にその伸縮方向の一端が固定された電気機械変
換素子と、 前記電気機械変換素子の伸縮方向の他端に結合され、前
記電気機械変換素子の伸縮方向に直進移動可能に支持さ
れた駆動部材と、 前記駆動部材に摩擦結合され、前記電気機械変換素子の
伸縮方向を接線として回転可能に支持された回転部材
と、 前記駆動部材と回転部材との間に摩擦力を付加する摩擦
力付加手段とから構成されることを特徴とする電気機械
変換素子を使用した回転型駆動装置。 - 【請求項３】 前記回転部材は少なくとも２つ以上の部
材で構成され、前記駆動部材を挟み略対称な位置で前記
駆動部材に当接させ摩擦結合されていることを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の電気機械変換素子を使
用した回転型駆動装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25395696A JP3456349B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | 電気機械変換素子を使用した回転型駆動装置 |
| US08/923,111 US6092431A (en) | 1996-09-05 | 1997-09-04 | Rotary type driving device employing electromechanical transducer and apparatus provided with the rotary type driving device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25395696A JP3456349B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | 電気機械変換素子を使用した回転型駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1080165A true JPH1080165A (ja) | 1998-03-24 |
| JP3456349B2 JP3456349B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=17258309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25395696A Expired - Fee Related JP3456349B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | 電気機械変換素子を使用した回転型駆動装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6092431A (ja) |
| JP (1) | JP3456349B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7656072B2 (en) | 2004-05-21 | 2010-02-02 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Actuator using piezoelectric device |
| KR100950708B1 (ko) * | 2007-10-31 | 2010-04-01 | (주)아이티시에스 | 초소형 로봇의 관절용 엑츄에이터 모듈 |
| CN102710167A (zh) * | 2012-05-22 | 2012-10-03 | 南京航空航天大学 | 弯振子激励的旋转超声电机及其电激励方式 |
| CN110611453A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-24 | 长春工业大学 | 高负载容量精密压电旋转平台及其驱动定位方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6417601B1 (en) | 1999-10-27 | 2002-07-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Piezoelectric torsional vibration driven motor |
| US6476537B1 (en) | 1999-11-03 | 2002-11-05 | New Focus, Inc. | Apparatus for controlling a piezoelectric assembly of a piezo actuator coupled with a driven member |
| JP2002286111A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Sharp Corp | 駆動機構 |
| US6911763B2 (en) * | 2003-05-30 | 2005-06-28 | New Focus, Inc., A Delaware Corporation | Closed loop mover assembly with measurement system |
| US20070176514A1 (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-02 | Taiwan Advanced Materials Technologies Corp. | Electromechanical actuator structure |
| FR2975054B1 (fr) * | 2011-05-13 | 2014-05-16 | Faurecia Sieges Automobile | Articulation motorisee pour siege de vehicule |
| CN105490581B (zh) * | 2015-11-24 | 2017-08-25 | 西安交通大学 | 含有h型结构的高精度大扭矩压电旋转作动装置及方法 |
| CN108365773B (zh) * | 2018-04-03 | 2019-09-10 | 合肥工业大学 | 一种旋转压电马达 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2596226A (en) * | 1950-09-25 | 1952-05-13 | Jr George C Eldridge | Device for producing motion |
| US3015956A (en) * | 1957-01-31 | 1962-01-09 | Lear Inc | Instrument for measuring displacement of a body |
| US3889283A (en) * | 1973-03-14 | 1975-06-10 | Zeiss Stiftung | Photographic diaphragm control means |
| JPS50156429A (ja) * | 1974-06-06 | 1975-12-17 | ||
| US4264154A (en) * | 1979-06-05 | 1981-04-28 | Polaroid Corporation | Apparatus for automatically controlling transmission of light through a lens system |
| JPS5976184A (ja) * | 1982-10-22 | 1984-05-01 | Hitachi Ltd | アクチユエ−タ |
| JPH065431B2 (ja) * | 1988-12-20 | 1994-01-19 | 日東工業株式会社 | 弾性ロール及びその製造法 |
| US5225941A (en) * | 1990-07-03 | 1993-07-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving device |
| JPH06261559A (ja) * | 1993-03-09 | 1994-09-16 | Minolta Camera Co Ltd | ロ−タリ−アクチユエ−タ |
| US5410206A (en) * | 1993-04-06 | 1995-04-25 | New Focus, Inc. | Piezoelectric actuator for optical alignment screws |
| US5589723A (en) * | 1994-03-29 | 1996-12-31 | Minolta Co., Ltd. | Driving apparatus using transducer |
| IL113291A0 (en) * | 1995-04-06 | 1995-07-31 | Nanomotion Ltd | A multi-axis rotation device |
-
1996
- 1996-09-05 JP JP25395696A patent/JP3456349B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-04 US US08/923,111 patent/US6092431A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7656072B2 (en) | 2004-05-21 | 2010-02-02 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Actuator using piezoelectric device |
| KR100950708B1 (ko) * | 2007-10-31 | 2010-04-01 | (주)아이티시에스 | 초소형 로봇의 관절용 엑츄에이터 모듈 |
| CN102710167A (zh) * | 2012-05-22 | 2012-10-03 | 南京航空航天大学 | 弯振子激励的旋转超声电机及其电激励方式 |
| CN110611453A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-24 | 长春工业大学 | 高负载容量精密压电旋转平台及其驱动定位方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JP3456349B2 (ja) | 2003-10-14 |
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