(57)【要約】【課題】構成がより単純で、作動の確かな微速で間欠的な回転運動を与えることができるステッピングエアモータを提供すること、特に極めて軽量で、しかも電磁気的にも影響を及ぼさない材料たとえば発泡スチロール等でも構成できるエアモータを提供する。【解決手段】円周等配の複数個（Ｎ）の凹凸を有する歯車状ロータと、該ロータを囲む固定子と、該固定子の内周面に取付けられ、前記歯車状をなしたロータの歯数（Ｎ）より少い数（Ｎ−ｘ）のゴム又は樹脂製の伸縮チューブとで構成し、前記伸縮チューブに一定の間隔で発生する空圧パルスを順次供給して伸縮チューブの膨張時に前記ロータの歯面に押圧力を作用させることにより前記ロータを回転させるようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周等配の複数個（Ｎ）の凹凸を有する歯車状ロータと、該ロータを囲む固定子と、該固定子の内周面に取付けられ、前記歯車状をなしたロータの歯数（Ｎ）より少い数（Ｎ−ｘ）のゴム又は樹脂製の伸縮チューブとで構成し、前記伸縮チューブに一定の間隔で発生する空圧パルスを順次供給して伸縮チューブの膨張時に前記ロータの歯面に押圧力を作用させることにより前記ロータを回転させることを特徴とするステッピングエアモータ。
【請求項２】
伸縮チューブはその長さがロータの幅と略等しく、空圧パルスの供給時には筒状（円筒又は角筒状）に膨張し、収縮時には偏平となる請求項１記載のステッピングエアモータ。
【請求項３】
前記伸縮チューブは前記固定子の内周面上に等間隔で配設される請求項１記載のステッピングエアモータ。
【請求項４】
前記ロータと固定子が金属である請求項１記載のステッピングエアモータ。
【請求項５】
前記ロータと固定子が発泡樹脂たとえば発泡スチロールである請求項１記載のステッピングエアモータ。
【請求項６】
伸縮チューブを早く収縮させるべく真空ポンプで減圧するようにした請求項１記載のステッピングエアモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定の間隔を置いて間欠的な低速回転運動を与えるステッピングモータに関するものである。特に、動力源として空圧パルスを用いるステッピングエアモータ（以下、単にエアモータという）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
次のような空気モータは知られている。即ち、公転ギアと呼ぶ外側の内歯車と、出力軸と名付けた通常の歯車からなり、公転ギアの外側には、時計盤のように円周方向に細長い六つの空気穴を配列したゴム製中空円筒が付いており、各空気穴はチューブでコンプレッサにつながっている。そして、各穴に空気を吹きこむ・抜くの動作を繰り返すと、それぞれの空気穴が膨張・収縮しながら公転ギアを押して偏心回転させる。この偏心回転に応じて公転ギアと接触する出力軸が回る仕組みである。
【０００３】
上記従来技術に見られるステッピングエアモータは、外側の内歯車と出力軸と名付けた歯車からなる公転ギアと、この公転ギアの外側の円周方向に細長い六つの空気穴を配列したゴム製中空円筒とからなっていて、構造的に複雑であり、しかも偏心回転である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
構成がより単純で、作動の確かな微速で間欠的な回転運動を与えることができるステッピングエアモータを提供すること、特に極めて軽量で、しかも電磁気的にも影響を及ぼさない材料たとえば発泡スチロール等でも構成できるエアモータを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
１）円周等配の複数個（Ｎ）の凹凸を有する歯車状ロータと、該ロータを囲む固定子と、該固定子の内周面に取付けられ、前記歯車状をなしたロータの歯数（Ｎ）より少い数（Ｎ−ｘ）のゴム又は樹脂製の伸縮チューブとで構成し、前記伸縮チューブに一定の間隔で発生する空圧パルスを順次供給して伸縮チューブの膨張時に前記ロータの歯面に押圧力を作用させることにより前記ロータを回転させるようにした。
２）伸縮チューブはその長さがロータの幅と略等しく、空圧パルスの供給時には筒状（円筒又は角筒状）に膨張し、収縮時には偏平となる。
３）前記伸縮チューブは前記固定子の内周面上に等間隔で配設した。
４）前記ロータと固定子を金属とした。
５）又前記ロータと固定子を発泡樹脂たとえば発泡スチロールとした。
６）伸縮チューブを早く収縮させるべく真空ポンプで減圧するようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１はエアモータの縦断面図、図２はエアモータの内部構成を示す斜視図、そして図３はエアモータの回転駆動シーケンスの説明図である。
図１でエアモータＭは、中心のロータ（回転子）１と伸縮チューブ２と、固定子３とからなっている。ロータ１は歯車状をなし、中心に出力軸４を有し、固定子３の内周上に等配された伸縮チューブ２の膨張、収縮によってロータ１の歯面を押圧し、一定方向に回転力をを付与する。
【０００７】
ロータ１は図の例では６枚の歯１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆを有している。これら６枚の歯に対し、５個（ロータ歯数より１つ少い）の伸縮チューブ２が、伸縮チューブを支持する固定子３の内壁面のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの位置に等配されている。なお伸縮チューブ２は図２に示すようにその端部をチューブ支持板５に支持され、ロータ１に対し半径方向に一定の距離を置いて配設されている。
【０００８】
伸縮チューブ２は一対の支持板５，５間に跨る長さ、即ちロータ１の幅に略等しい長さを有し、一端に高圧エア源に通じる給排気管６が連結されている。
【０００９】
外部から給排気管６で送られてくるパルス発生器で発生した空圧パルスを、伸縮チューブ２のＡ，Ｂ，Ｃ…の順に順次送ると、エアーモータＭ内の伸縮チューブ２は順次膨張する。このとき、ロータ１の歯面を滑りながら溝（歯と歯の中間の凹部）に入り込むことで軸４も間欠的に回転する。この５つの空圧パルスを送る順序を逆転させれば、ロータ１を逆回転させることもできる。
【００１０】
この原理を応用し、ロータ１の歯数即ち凹凸の数Ｎや伸縮チューブ２の数（図１の場合はＮ−１）を変えるならば、任意のステップ回転するステッピングモータが製作可能である。
【００１１】
以上のごとく、伸縮チューブ２が直接的にロータ１の歯面に当って、これに回転方向の力を与えて駆動するので、モータ内部にはクランクや他の変速ギア等を必要としない。極めて構成の簡潔なエアモータが得られる。
【００１２】
図３を参照してエアモータＭの回転の駆動シーケンスについて説明する。
１）図３・ａ：Ａの位置にある伸縮チューブ２に給排気管６から空圧パルスを送る。Ａ位置のチューブが空圧パルスで瞬時に偏平状態から筒状（円筒状又は角筒状）に膨張し、膨張したチューブが歯と歯の間の凹部に向って膨張し、押圧するので、ロータ１は回転力を与えられ、その位置に一旦停止される。なお、伸縮チューブを迅速に収縮させる為、真空ポンプで減圧してもよい。
２）図３・ｂ：次に７２°ずれたＢ位置にあるチューブに空圧パルスを供給する。Ａ位置のチューブが収縮し、このとき、Ａ位置のチューブによる停止は解かれ、Ｂ位置のチューブによってロータ１の片側歯面７（図１・ａ）に右回転方向の押圧力が作用し、膨張しきると、ロータ１の歯１ｂと１ｃ（図１参照）の中間位置に嵌りその位置にロータ１を停止させる。この間にロータ１は右方向に回転する。
３）図３・ｃ：Ａ位置のチューブの収縮とＢ位置のチューブの膨張でロータ１が右に少し回転し、ロータ軸４は１２°回転して停まる。
４）図３・ｄ：同様にして、Ｂ位置のチューブへの空圧パルス供給を止め、Ｃ位置のチューブへの空圧パルスの供給が始まる。
５）図３・ｅ：ロータ軸４は合計２４°回転し、Ｃ位置のチューブの膨張で停止される。
６）図３・ｆ：Ｃ位置のチューブの空圧パルス供給が停り、Ｄ位置のチューブへの供給が始まる。
７）図３・ｇ：Ｃ位置のチューブが収縮し、Ｄ位置のチューブが膨張しロータ軸は計３６°回転する。
８）図３・ｈ：Ｄ位置のチューブへの空圧パルス供給が終り、Ｅ位置のチューブへの供給が始まる。
９）図３・ｉ：ロータ軸は４８°回転し、Ｅ位置のチューブでロータ１は停止される。
１０）図３・ｊ：Ｅ位置のチューブが収縮し、Ａ位置のチューブへの空圧パルス供給でＡ位置のチューブが膨張する。
１１）図３・ｋ：ロータ軸４は最初の（ａ）の状態から６０°回転し、停止される。
１２）図３・ｌ：最初の状態（ａ）から（ｌ）でロータ軸４は６０°回転するが、これを６回繰り返すことで、３６０°即ち１回転が終了する。かくして、図示しない空圧パルス発生器を連続運転することにより、ロータ１のステッピング回転（間欠回転）が可能となる。逆回転については空圧パルスの供給方向を逆にすればよい。
【００１３】
以上説明したエアモータＭは、そのロータ１と固定子３は一般には金属又は合成樹脂を素材とすれば、精度良く加工することができる。
【００１４】
しかし、例えば最近小型携帯電話機の如き電磁波に関る製品については、その影響を検査測定する必要性が叫ばれている。微弱な電波の測定においては、検査装置に大きな注意を注ぐ必要性が生じた。
【００１５】
そこで本出願人は、本発明と同時に、小型携帯電話機等の試験に際し使用するポジショナーについて提案し、このポジショナーに本願発明の原理に基いたエアモータを採用した。
【００１６】
このようなポジショナーは運用周波数が極超短波帯以上の小型無線装置等供試機の放射電力などの指向性を測定する為のポジショナーであるので、該ポジショナーはその内部に供試機を収納して、想定される３次元的姿勢変化に対応すべく、供試機を２軸以上たとえば３軸方向の回転、即ち供試機収納筒の自転と、供試機収納筒の仰角方向を走査する回転と、供試機収納筒の方位角方向を走査する回転の３軸方向の回転制御を可能とした。
【００１７】
このポジショナーに使用されるモータとして本発明のエアモータを採用した。そして、ポジショナーを発泡スチロール材を素材として構成したが、エアモータのロータ、固定子をも発泡スチロール材で構成し、その加工を熱線加工により加工した。
【００１８】
本発明は以上説明した如く、微速で間欠回転するステッピングモータを、ロータとこれに回転力を与える伸縮チューブで構成し、伸縮チューブに空圧パルスを送ることで、所期の目的を達成させるものである為、ロータと固定子は原則として精度加工可能な金属加工品である。しかし、電波関係の測定機等の駆動に応用する場合には、その材料を発泡樹脂たとえば発泡スチロールとすることにより、駆動の精度と共に対電波性能において極めて好適なものが得られた。
【００１９】
以上の例においては、ロータ１の歯数が６に対して、伸縮チューブ２の数がこれより１つ少ない数５とし、伸縮チューブを円周上に等配したものについて説明した。しかしこの数は、必ずしも６に限定するものでなく、又伸縮チューブの数も必ずしも５に限定するものではない。
【００２０】
因みに図４はロータの歯数が１２、伸縮チューブの数がたったの３で、チューブとチューブとの間の角度＝４０°にした例である。図で明らかなように、Ａ位置のチューブの次にＢ位置のチューブ、さらにＣ位置のチューブへと順にパルスを送ると、ロータは１０°づつ、間欠回転する。
【００２１】
図５はさらに別の実施形態で、ロータの歯数＝１２、伸縮チューブの数＝３、伸縮チューブ間の角度＝７０°の例である。この例でも各伸縮チューブへのパルスの送り込み毎にロータは１０°づつ間欠回転する。
【００２２】
このようにロータの歯数、伸縮チューブの数、そしてこれらの配列即ち伸縮チューブ間の角度を適宜変更することは可能である。そして又ロータや固定子の重量、あるいはロータの回転速度等に応じて伸縮チューブの数、隣接するチューブとチューブ間の角度等についてもこれを増減することができ、必要に応じて数値を変更し希望する機能を有するエアモータを提供することが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
モータを歯車状に形成されたロータと、該ロータを囲みロータの歯数より少い数のゴム又は樹脂製の伸縮チューブを備えた固定子とで構成し、前記伸縮チューブに一定の間隔で発生する空圧パルスを順次供給して回転させるようにした。
【００２４】
この構成であるから一定の空圧パルスを送り、ロータの歯数、伸縮チューブの数を適宜選択することにより、任意の回転速度が得られ、従来にない新しいモータとして、その効用は大である。
特に徐やかな間欠回転を要する機器の回転駆動においてその効用は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】エアモータの断面図。
【図２】エアモータの内部構造を示す斜視図。
【図３】エアモータの回転シーケンス説明図。
【図４】エアモータの他の実施形態。
【図５】エアモータのさらに他の実施形態。
【符号の説明】
１  ロータ                      ２  伸縮チューブ
３  固定子                      ４  出力軸
５  チューブ支持板              ６  給排気管
【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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