(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動基準部材に対して揺動自在に設けた第１，第２の揺動部材の各揺動軸心部を平行又は同軸心に設けると共に前記第１，第２の揺動部材を揺動方向に重ねて設け、前記第１の揺動部材を前記揺動軸心部を中心として揺動せしめるためのアクチュエータの反力を、前記第２の揺動部材でもって受ける構成となし、かつ前記第１，第２の揺動部材に作用する前記アクチュエータの作用点の位置は、前記各揺動軸心部に対して揺動方向に偏在してあることを特徴とする揺動アクチュエータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の揺動アクチュエータ装置において、前記アクチュエータは伸縮可能又は固定部に対して可動部が移動可能のアクチュエータであって、前記第１，第２の揺動部材の対向面に収納してあることを特徴とする揺動アクチュエータ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の揺動アクチュエータ装置において、前記第１，第２の揺動部材及び回動基準部材は剛体であって、前記第１，第２の揺動部材の揺動軸心部は前記回動基準部材に一体的にかつ弾性変形可能に設けてあることを特徴とする揺動アクチュエータ装置。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載の揺動アクチュエータ装置において、前記回動基準部材及び第１，第２の揺動部材を同一材料で一体に設けてあることを特徴とする揺動アクチュエータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば飛翔体における翼の姿勢を変えて気流を制御する操舵機構、或は光学系の光軸方向を変えるミラー駆動機構等に使用可能な揺動アクチュエータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば飛翔体の操舵機構や光学系のミラー駆動機構等に共に使用可能な揺動アクチュエータ装置はなかった。
【０００３】
ところで、飛翔体の操舵機構に係るアクチュエータ装置の先行例として特許第２６０５６９６号公報がある。この先行例においての操舵翼１０１の構成は、図５に示すように、弾性変形可能な板状の翼芯１０３の前側の上下両面に装着した上下の前縁部材１０５Ｕ，１０５Ｌと後側の上下両面に装着した上下の後縁部材１０７Ｕ，１０７Ｌとの間に、複数の圧電体１０９Ｕ，１０９Ｌを上下対象に配置した構成であって、上記操舵翼１０１の全表面は伸縮可能なフイルム１１１によって被覆してある。
【０００４】
上記構成において、例えば上下の圧電体１０９Ｕ，１０９Ｌの変位が互いに逆になるように制御して、前記操舵翼１０１の湾曲形状を制御しているものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のごとき従来の操舵機構においては、圧電体１０９Ｕ，１０９Ｌの変位に伴う湾曲形状の変形を利用しているので、構造の単純化，小型軽量化の点においては優れているものの、変形量が小さく充分な操舵力が得られないという問題がある。ちなみに、例えば株式会社トーキン製の積層型圧電アクチュエータ「ＮＬＡ−５×５×１８」の変位量は、長さが１８ｍｍで僅かに１５μｍ程度（１００Ｖ印加時で、変位を拘束する外部負荷なしの状態）である。
【０００６】
本発明は上述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、例えば操舵翼の操舵機構として採用する場合、操舵翼の内部に収納して操舵機構を構成でき、かつ大きな変形量が得られ、また光学系のミラー駆動機構として採用する場合にはミラーの角度を微細に調整可能とすることのできる揺動アクチュエータ装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述のごとき問題に鑑みて、請求項１に係る発明は、回動基準部材に対して揺動自在に設けた第１，第２の揺動部材の各揺動軸心部を平行又は同軸心に設けると共に前記第１，第２の揺動部材を揺動方向に重ねて設け、前記第１の揺動部材を前記揺動軸心部を中心として揺動せしめるためのアクチュエータの反力を、前記第２の揺動部材でもって受ける構成となし、かつ前記第１，第２の揺動部材に作用する前記アクチュエータの作用点の位置は、前記各揺動軸心部に対して揺動方向に偏在してある構成である。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の揺動アクチュエータ装置において、前記アクチュエータは伸縮可能又は固定部に対して可動部が移動可能のアクチュエータであって、前記第１，第２の揺動部材の対向面に収納してある構成である。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の揺動アクチュエータ装置において、前記第１，第２の揺動部材及び回動基準部材は剛体であって、前記第１，第２の揺動部材の揺動軸心部は前記回動基準部材に一体的にかつ弾性変形可能に設けてあるものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１，２又は３に記載の揺動アクチュエータ装置において、前記回動基準部材及び第１，第２の揺動部材を同一材料で一体に設けてあるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の実施の形態に係る揺動アクチュエータ装置の詳細について説明するに、揺動アクチュエータ装置は、図１（Ａ）に示すように、例えば飛翔体１における主翼３に設けたフラップ機構５として採用することができると共に、例えば光学系のミラー駆動機構等に使用可能である。
【００１２】
さて、本発明の実施の形態に係る揺動アクチュエータ装置７は、図１（Ｂ）に示すように、剛体よりなる回動基準部材９に対して揺動可能な第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂを備えている。上記第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂは回動基準部材９と同様に剛体に構成してあって、上記回動基準部材９と第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂは弾性変形可能な薄板状のヒンジ部１３Ａ，１３Ｂを介して一体に設けてある。
【００１３】
より詳細には、前記第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂは比較的厚肉の構成であって、前記回動基準部材９との間に段差部又は凹部１５Ａ，１５Ｂを形成することによって薄肉で弾性変形可能な前記ヒンジ部１３Ａ，１３Ｂを形成した構成であって、前記回動基準部材９と第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂは同一材料で一体に設けてある。したがって、部品点数が少なくなり、全体的構成の簡素化を図ることができるものである。
【００１４】
前記第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂは前記ヒンジ部１３Ａ，１３Ｂを揺動軸心部として、図１（Ｂ）において上下方向に揺動可能である。すなわち、第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂの各揺動軸心部は互いに平行であり、かつ第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂは少なくとも一部分を揺動方向に重ね合わせた態様である。
【００１５】
前記第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂを、前記ヒンジ部１３Ａ，１３Ｂを揺動軸心部として揺動するために、適宜のアクチュエータ１７が設けられている。このアクチュエータ１７は、前記第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂの対向面に形成した凹部１９Ａ，１９Ｂ内に収納されている。
【００１６】
前記アクチュエータ１７としては、例えば伸縮可能な形状記憶合金や小型の流体圧シリンダ等が使用可能であるが、弾性表面波タイプのリニアモータ（超音波モータ）を使用することが望ましい。この超音波モータとしては、日本機械学会Ｎｏ．０１−２５１第１３回「電磁力関連のダイナミックス」シンポジウム講演論文集Ｐ７４１に記載のものを採用することができる。なお、上記超音波モータは既に公知であるから、その詳細についての説明は省略する。
【００１７】
上記超音波モータを採用するに際しては、概念的に略図して示すように、超音波モータにおける固定部２１としてのステータ振動子を、例えば第２揺動部材１１Ｂにおける凹部１９Ｂ内に収納固定し、前記超音波モータにおける可動部２３としてのスライダを第１揺動部材１１Ａにおける凹部１９Ａ内に収納固定する構成とする。すなわちアクチュエータ１７における固定部を適宜一方の揺動部材における凹部内に収納固定し、可動部を他方の揺動部材における凹部内に収納固定するものである。
【００１８】
そして、前記アクチュエータ１７において可動部２３が第１揺動部材１１Ａに作用する作用点は、前記ヒンジ部１３Ａの位置から適宜に片寄った位置（図１（Ｂ）においてはヒンジ部１３Ａより下方の内側の位置）、すなわち第２揺動部材１１Ｂと対向した対向面付近に偏在してある。また、前記可動部２３が第１揺動部材１１Ａに作用した際の反力は固定部２１を介して第２揺動部材１１Ｂが受けるもので、この反作用が作用する点は、前記ヒンジ部１３Ｂの位置から内側（図１（Ｂ）においてはヒンジ部１３Ｂより上方の位置）、すなわち第１揺動部材１１Ａと対向した対向面付近に偏在してある。換言すると、第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂに対するアクチュエータ１７の作用点の位置は、揺動軸心部としての前記ヒンジ部１３Ａ，１３Ｂに対して揺動方向（図１（Ｂ）においては上下方向）に偏在してある。
【００１９】
さて、以上のごとき構成において、アクチュエータ１７における可動部２３を、図１（Ｂ）において左方向（矢印ＦＡ方向）へ移動すべく作用して第１揺動部材１１Ａを押圧すると、その反力は固定部２１を介して第２揺動部材１１Ｂに作用し、その方向は矢印ＦＢ方向となる。
【００２０】
したがって、第１揺動部材１１Ａのヒンジ部１３Ａには矢印ＭＡ方向の回転駆動力が作用し、ヒンジ部１３Ｂには矢印ＭＢ方向の回転駆動力が作用することとなり、第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂは共に矢印Ａ方向に揺動して、図１（Ｃ）に示すごとき状態となる。なお、図１（Ｃ）は揺動アクチュエータ装置７の動作変形を示す解析例（変形後の解析図）である。
【００２１】
既に理解されるように、アクチュエータ１７における駆動力を制御することにより第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂの揺動角を制御することができるものであり、またアクチュエータ１７を前述とは逆方向に作動することにより、第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂを逆方向に揺動することができるものである。
【００２２】
ここで、第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂの適宜一方の外側面に反射鏡を装着することにより、光学系の光軸方向を変えるミラー駆動機構として利用し得るものである。
【００２３】
すなわち、揺動アクチュエータ装置７は、飛翔体１における操舵機構として使用可能であると共に光学系におけるミラー駆動機構としても使用可能なものである。
【００２４】
図２は第２の実施形態例を示すもので、第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂの揺動がより容易に、かつより大きく行われ得る構成としたものである。すなわち、前記凹部１５Ａ，１５Ｂに隣接して前記回動基準部材９に空洞部２５を形成することによって、前記ヒンジ部１３Ａ，１３Ｂに弾性変形可能な薄板状の第２のヒンジ部２７Ａ，２７Ｂを隣接して形成し、かつ前記第１のヒンジ部１３Ａ，１３Ｂ及び第２のヒンジ部２７Ａ，２７Ｂとを連結した部分に、前記第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂの揺動方向に対して直交する方向を薄肉とした弾性変形可能な薄板状の第３のヒンジ部２９を形成した構成である。
【００２５】
なお、その他の構成は前述した構成と同一であるので、同一機能を奏する構成部分には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。
【００２６】
上記構成においては、前述同様に、第１のヒンジ部１３Ａ，１３Ｂに矢印ＭＡ，ＭＢ方向の回転駆動力が作用すると、第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂは矢印Ａ方向に揺動する。この際、第１のヒンジ部１３Ａ，１３Ｂが弾性変形して湾曲することとなり、その反力が第２ヒンジ部２７Ａ，２７Ｂ及び第３ヒンジ部２９に作用する。
【００２７】
したがって、図示は省略するが、第２ヒンジ部２７Ａは外方側が凸形状となるように、また第２ヒンジ部２７Ｂは外方側が凹形状となるように弾性変形して湾曲し、第３ヒンジ部２９はＳ字形状を呈するように弾性変形し湾曲する。したがって、第２ヒンジ部２７Ａ，２７Ｂ及び第３ヒンジ部２９が上述のように弾性変形することにより第１ヒンジ部１３Ａ，１３Ｂの曲げ応力が緩和され変形し易くなるものである。よって、第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂの揺動がより容易になると共に、ヒンジ部が複数存在することにより、各ヒンジ部の変形の総和が大きくなり第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂの揺動をより大きく行い得るものである。
【００２８】
なお、図２（Ｂ）は動作変形を示す解析例で、この解析により図１に示した構成の場合よりも揺動変位量が１．３倍に増大したことを確認できた。
【００２９】
図３は本発明の第３の実施形態例を示すもので、この実施の形態例においては、前記第２の実施形態例における空洞部２５に相当する部分を中心として、図３において左右対称形に構成したもので、同一機能を奏する構成部分には同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００３０】
この第３の実施形態例においては、図３において左右対称形であることにより中央のヒンジ部２７Ａ，２７Ｂが左右の第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂの回動基準となる回動基準部材を兼ねる構成である。
【００３１】
上記構成においては、左右のアクチュエータ１７における可動部２３を同方向へ作動して左右の第１揺動部材１１Ａに矢印ＦＡ方向の力を作用すると、その反力として左右の第２揺動部材１１Ｂに矢印ＦＢ方向の力が作用するので、左右のヒンジ部１３Ａ，１３Ｂにはそれぞれ矢印ＭＡ，ＭＢ方向の回転駆動力が作用し、右側の第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂは前述同様に矢印Ａ方向に揺動し、かつ左側の第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂは矢印Ｂ方向に揺動することになる。
【００３２】
上述のごとく左右の第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂが矢印Ａ，Ｂ方向に揺動するとき、ヒンジ部２７Ａ，２７Ｂ及び左右のヒンジ部２９が前述同様に弾性変形するので、左右の第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂの揺動を容易に行い得ると共により大きく揺動でき、かつ左右の第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂを合算した場合、全体としての揺動変化量がさらにより大きなものとなるものである。
【００３３】
なお、左右の第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂを揺動する際は、前述のように左右のアクチュエータ１７を同一方向へ作動しても、場合によっては左右のアクチュエータ１７を個別に逆方向へ作動して使用することも可能である。すなわち左右のアクチュエータ１７は使用態様によっては個別に同一方向又は逆方向へ作動しても良いものである。
【００３４】
前記説明においては、第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂのヒンジ部１３Ａ，１３Ｂを外側に離隔して設けて、上記ヒンジ部１３Ａ，１３Ｂの内側にアクチュエータ１７の作用点を設けた場合について説明したが、図４に示すように、第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂを近接して設け、第１，第２の揺動部材１１Ａ，１１Ｂの凹部１９Ａ，１９Ｂ内に設けたアクチュエータ１７Ａの作用点を、前記ヒンジ部１３Ａ，１３Ｂよりも外側（外側面付近）に設定しても、前述同様の効果を奏し得るものである。なお、上記アクチュエータ１７Ａの１例としては、例えば小型の流体圧シリンダが例示してある。
【００３５】
上記構成において、前記ヒンジ部１３Ａ、１３Ｂを、図４において紙面に直交する方向の同一平面に配置した構成（同一平面において分割してある）とした場合には、第１，第２の揺動部材１１Ａ、１１Ｂの揺動軸心部は同軸心となるものである。
【００３６】
【発明の効果】
以上のごとき説明より理解されるように、本発明によれば、同一方向へ揺動可能な第１，第２の揺動部材の間に内装し介在したアクチュエータが一方の揺動部材を揺動すべく作用したときの反力を他方の揺動部材でもって受ける構成として、第１，第２の揺動部材を同一方向へ揺動する構成としてあるので、全体的構成が簡単な構成であって小型化，コンパクト化を図ることが容易である。
【００３７】
したがって、本発明に係る揺動アクチュエータ装置を例えば飛翔体における操舵機構に適用する場合には、翼の内部にアクチュエータを内装した操舵機構とすることができ、飛翔体の小型化と胴体内部の有効利用化を図ることができる。また、翼を大きく揺動できることとなり、操舵力の増大，飛翔体の運動性能向上を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る揺動アクチュエータ装置の用途例及び揺動アクチュエータの構成を示す構成説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態例に係る揺動アクチュエータ装置の構成を示す構成説明図である。
【図３】第３の実施の形態例に係る揺動アクチュエータ装置の構成を示す構成説明図である。
【図４】第４の実施形態例を示す揺動アクチュエータ装置の構成説明図である。
【図５】従来例としての操舵翼の説明図である。
【符号の説明】
７  揺動アクチュエータ装置
９  回動基準部材
１１Ａ  第１の揺動部材
１１Ｂ  第２の揺動部材
１３Ａ，１３Ｂ  ヒンジ部
１７  アクチュエータ
２１  固定部
２３  可動部
２５  空洞部
２７Ａ，２７Ｂ  第２のヒンジ部
２９  第３のヒンジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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