(57)【要約】【課題】回転力の伝達機能を十分に確保しつつ、回転ロッドに発生する軸方向に沿った圧力を一定に制御する。【解決手段】同一軸線上に配設されると共に互いに相対回転不能でかつ軸線Ａに沿っての接近および離反が自在に連結された状態で軸線Ａを中心として一体的に回動自在な回転ロッド１３ａ，１３ｂにおける各一端間に配設された磁歪素子部２と、両回転ロッド１３ａ，１３ｂを互いに接近させるように付勢してその各一端を磁歪素子部２の各端部に密着させる付勢手段３と、磁歪素子部２の長さを調節するための磁界Ｃを発生させて印加する磁界印加手段４と、両回転ロッド１３ａ，１３ｂに生じる軸線Ａ方向の圧力を検出する圧力検出手段６と、磁界Ｃの強度を制御して磁歪素子部２の長さを調節することにより、検出される圧力を一定に制御する制御部７とを備えている。【選択図】        図１
2004343962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各一端が互いに対向する状態で同一軸線上にそれぞれ配設されると共に互いに相対回転不能でかつ当該軸線に沿っての接近および離反が自在に連結され各他端の当該軸線に沿った移動が規制された状態で当該軸線を中心として一体的に回動自在な第１回転ロッドおよび第２回転ロッドにおける当該各一端間に配設された柱状の磁歪素子部と、
前記第１回転ロッドおよび前記第２回転ロッドを互いに接近させるように常時付勢して当該両回転ロッドの前記各一端を前記磁歪素子部の各端部に密着させる付勢手段と、
前記磁歪素子部における前記軸線方向の長さを調節するための磁界を発生させて印加する磁界印加手段と、
前記第１回転ロッドおよび第２回転ロッドに生じる前記軸線方向の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記磁界印加手段によって印加される前記磁界の強度を制御して前記磁歪素子部の前記長さを調節することにより、前記圧力検出手段によって検出される前記圧力を一定に制御する制御部とを備えている圧力制御装置。
【請求項２】
前記磁界印加手段は、励磁コイルで構成されると共に、前記圧力検出手段によって検出される前記圧力が所定値の状態において所定の直流電流が供給されて所定の磁界を印加し、かつ前記制御部によって前記直流電流の供給量を制御されることで前記磁界の強度が制御される請求項１記載の圧力制御装置。
【請求項３】
前記磁歪素子部は、前記磁界印加手段によって印加される前記磁界の強度に応じて前記長さが調節される磁歪素子と、前記第１回転ロッドおよび前記第２回転ロッドの内の少なくとも一方と前記磁歪素子との間に配設されて当該磁歪素子に前記軸線方向に沿ったバイアス磁界を印加する永久磁石とを備えて構成されている請求項１記載の圧力制御装置。
【請求項４】
駆動源と、当該駆動源の回転力をワークに伝達する回転ロッドと、請求項１から３のいずれかに記載の圧力制御装置とを備え、
当該回転ロッドは前記第１回転ロッドおよび前記第２回転ロッドを含んで構成され、
前記第１および第２回転ロッドにおける前記各一端間に前記磁歪素子部が配設されている回転駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一軸線上に配設された回転ロッドに生じる軸線方向の圧力を制御可能な圧力制御装置、およびこの圧力制御装置を備えた回転駆動機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、油圧回路や空圧回路用の開閉弁を駆動する小ストローク往復動アクチュエータ等への磁歪素子の利用が盛んに行われている。この場合、磁歪素子は、磁歪ロッドとして加工され、電磁コイルからの磁界を受けてその長さ寸法を調節されて、伸長方向に設けられた駆動対象体である開閉弁の弁体を駆動することによって開閉弁を開閉する。しかしながら、磁歪ロッドはその特性から温度変化に伴ってその長さ寸法が変化するために、弁体の駆動量が温度変化によって変化するという問題点がある。この問題点を解決するために、特開平７−２３６２９２号公報に開示された超磁歪式駆動装置では、同公報中の図１，２に示すように、超磁歪ロッド（５）近傍の温度を検出する温度検出手段（８）と、この温度検出手段（８）による検出温度に基づいて電磁コイル（４）に発生する磁界を制御する磁界制御手段（９）とを設けて、温度が変化したときであっても、超磁歪ロッド（５）の長さが一定になるように制御することにより、駆動対象体に対する駆動量を一定に制御している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２３６２９２号公報（第４−５頁、第１−２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、モータや原動機等の駆動源の回転力をワーク（駆動対象体）に伝達するためのロッド（以下、「回転ロッド」ともいう）においても、温度の変化に応じてその長さが変化する。また、このような回転ロッドは、例えば、車のプロペラシャフトのように、一端がトランスミッションに連結されると共に他端がデファレンシャルギアに連結されるというように、その両端の移動が駆動源およびワークによって規制された状態で使用されることが比較的多い。このような使用状態において、回転ロッドが伸長したときには、回転ロッドに発生する軸方向に沿った圧力（圧縮力）が駆動源やワークに悪影響を与えたり、この圧力によって回転ロッド自身が撓んでその撓んだ状態で回転することによって自らが破損に至ったりするという問題が発生する。
【０００５】
そこで、前述した特開平７−２３６２９２号公報に開示された技術を上記の回転ロッドに対して適用することが考えられる。すなわち、回転ロッドを磁歪材料で形成してその全長を一定に制御することにより、上記の問題の発生を回避することも考えられる。
【０００６】
しかしながら、磁歪材料は、その軸方向に加わる圧力（圧縮力や伸長力）に対しては十分な耐久性を備えているものの、捻れ力に対しては脆いという特性を有している。このため、駆動源の回転力をワークに伝達する際に捻れ力が加わる回転ロッドに対して特開平７−２３６２９２号公報に開示された技術を適用することは困難である。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、両端の移動が規制された状態で使用される回転ロッドにおける回転力の伝達機能を十分に確保しつつ、温度変化に伴って回転ロッドに発生する軸方向に沿った圧力を一定に制御し得る圧力制御装置を提供することを主目的とする。また、この圧力制御装置を備えて、駆動源の回転力をワークに確実に伝達でき、しかも、温度変化に伴って回転ロッドに発生する軸方向に沿った圧力を一定に制御して駆動源、ワークおよび回転ロッドの損傷を確実に回避し得る回転駆動機構を提供することを他の主目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係る圧力制御装置は、各一端が互いに対向する状態で同一軸線上にそれぞれ配設されると共に互いに相対回転不能でかつ当該軸線に沿っての接近および離反が自在に連結され各他端の当該軸線に沿った移動が規制された状態で当該軸線を中心として一体的に回動自在な第１回転ロッドおよび第２回転ロッドにおける当該各一端間に配設された柱状の磁歪素子部と、前記第１回転ロッドおよび前記第２回転ロッドを互いに接近させるように常時付勢して当該両回転ロッドの前記各一端を前記磁歪素子部の各端部に密着させる付勢手段と、前記磁歪素子部における前記軸線方向の長さを調節するための磁界を発生させて印加する磁界印加手段と、前記第１回転ロッドおよび第２回転ロッドに生じる前記軸線方向の圧力を検出する圧力検出手段と、前記磁界印加手段によって印加される前記磁界の強度を制御して前記磁歪素子部の前記長さを調節することにより、前記圧力検出手段によって検出される前記圧力を一定に制御する制御部とを備えている。
【０００９】
この場合、励磁コイルで前記磁界印加手段を構成し、前記圧力検出手段によって検出される前記圧力が所定値の状態において所定の直流電流が供給されて所定の磁界を印加し、かつ前記制御部によって前記直流電流の供給量を制御されることで前記磁界の強度が制御されるように当該磁界印加手段を構成するのが好ましい。
【００１０】
また、前記磁界印加手段によって印加される前記磁界の強度に応じて前記長さが調節される磁歪素子と、前記第１回転ロッドおよび前記第２回転ロッドの内の少なくとも一方と前記磁歪素子との間に配設されて当該磁歪素子に前記軸線方向に沿ったバイアス磁界を印加する永久磁石とを備えて前記磁歪素子部を構成のが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る回転駆動機構は、駆動源と、当該駆動源の回転力をワークに伝達する回転ロッドと、請求項１から３のいずれかに記載の圧力制御装置とを備え、当該回転ロッドは前記第１回転ロッドおよび前記第２回転ロッドを含んで構成され、前記第１および第２回転ロッドにおける前記各一端間に前記磁歪素子部が配設されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る圧力制御装置および回転駆動機構の好適な実施の形態について説明する。
【００１３】
最初に、本発明に係る圧力制御装置１および回転駆動機構１１の基本構成について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すように、圧力制御装置１は、磁歪素子部２、付勢手段３，３、磁界印加手段４、駆動部５、圧力検出手段６および制御部７を備え、後述する回転駆動機構の回転ロッドにおいて温度変化による伸長に起因して生じる軸線Ａ方向に沿った圧力を所定値（一定）に制御する機能を備えている。一方、回転駆動機構１１は、駆動源１２と、軸線Ａを中心として回転可能な回転ロッド１３と、圧力制御装置１とを備え、回転ロッド１３に生ずる軸線Ａ方向に沿った圧力を圧力制御装置１によって一定に制御された状態で、駆動源１２の回転力を回転ロッド１３を介してワーク（駆動対象体）５１に伝達する。
【００１５】
次いで、圧力制御装置１および回転駆動機構１１の各構成要素について、図面を参照して説明する。
【００１６】
最初に、回転駆動機構１１の各構成要素について説明する。駆動源１２は、例えば、電動モータや原動機で構成されている。この場合、駆動源１２の出力軸１２ａは、ボールベアリング（図示せず）によって回転自在に支持されている。
【００１７】
回転ロッド１３は、図１に示すように、軸線Ａ上に各々の一端側が対向するようにそれぞれ配設された２本の第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂを備えて構成されている。また、両回転ロッド１３ａ，１３ｂの互いに対向する各一端側は、図１，２に示すように、連結体１４，１５にそれぞれ形成されている。この場合、この連結体１４，１５は、互いに対向する各一端側の相対的な回転が不能で、かつ軸線Ａに沿っての接近および離反する方向での移動が自在に連結（一例として凹凸嵌合）されている。したがって、両回転ロッド１３ａ，１３ｂも、対向する各一端側において、互いに相対的な回転が不能（相対回転不能）で、かつ軸線Ａに沿っての接近および離反する方向での移動が自在に連結されて、軸線Ａを中心として一体的に回動自在に構成されている。
【００１８】
また、連結体１４は、一例として、図２に示すように、円板体１４ａと、円板体１４ａにおける第２回転ロッド１３ｂ側の端面に軸線Ａを中心とした同一円周上に互いに離間して立設された複数（一例として２つ）の円弧状壁１４ｂ，１４ｂとを一体的に形成して構成されている。同様にして、連結体１５は、円板体１５ａと、円板体１５ａにおける第１回転ロッド１３ａ側の端面に軸線Ａを中心とした同一円周上に互いに離間して立設された複数（一例として２つ）の円弧状壁１５ｂ，１５ｂとを一体的に形成して構成されている。この場合、円弧状壁１４ｂ，１４ｂおよび円弧状壁１５ｂ，１５ｂは、軸線Ａを中心とした同一半径の円周上にそれぞれ立設されると共に互いの形状が同一に形成されて、円弧状壁１４ｂ，１４ｂ間に円弧状壁１５ｂ，１５ｂが進入して互いの側面同士が密着することにより、互いに嵌合可能に構成されている。この構成により、連結体１４，１５は、一方が他方に対するスライドガイドとなり、互いに相対的な回転が不能で、かつ軸線Ａに沿って移動自在に凹凸嵌合する。また、図１，３に示すように、両連結体１４，１５が互いに凹凸嵌合した状態では、円弧状壁１４ｂ，１４ｂおよび円弧状壁１５ｂ，１５ｂによって円筒体が形成されて、円弧状壁１４ｂ，１４ｂおよび円弧状壁１５ｂ，１５ｂの各内面と、各円板体１４ａ，１５ａの各端面（各対向面）とで挟まれた円筒状の空間Ｂが各連結体１４，１５間に形成される。そして、磁歪素子部２は、この空間Ｂ内に配設されている。また、各回転ロッド１３ａ，１３ｂは、少なくとも各連結体１４，１５部分が非磁性材料で形成されて、磁界印加手段４によって印加された磁界Ｃが磁歪素子部２に対して良好に伝達されるように構成されている。
【００１９】
また、第１回転ロッド１３ａの他端側（図１中の左端側）は、駆動源１２の出力軸１２ａにカップリング１６によって接続されている。一方、第２回転ロッド１３ｂの他端側は、ワーク５１内の回転駆動体５１ａに接続されている。この場合、駆動源１２の出力軸１２ａと同様にして、ワーク５１内の回転駆動体５１ａは、ボールベアリング（図示せず）によって回動自在に支持されている。一般的に、ボールベアリングは、外輪の内側に配設された内輪が、外輪と内輪との間に配設された複数のボールを介して回転自在に支持されて構成されている。この場合、複数のボールは、外輪の内面および内輪の外面において周方向に沿って形成された凹溝内に収納されており、この状態で転がることにより、外輪に対して内輪を回転自在に支持する。このため、ボールベアリングは、この構成により、支持対象の軸線方向（スラスト方向）に沿った移動を、凹溝内におけるボールのがたつきの範囲内に規制した状態で支持対象を回転自在に支持する。したがって、駆動源１２の出力軸１２ａおよびワーク５１内の回転駆動体５１ａは、ボールベアリングによってその軸線方向に沿った移動が上記のがたつきの範囲内に規制されるため、これらの部材に接続されている第１回転ロッド１３ａの他端側および第２回転ロッド１３ｂの他端側もまた、軸線Ａ方向（スラスト方向）に沿った移動が上記のがたつきの範囲内に規制された状態に維持される。
【００２０】
次に、圧力制御装置１の各構成要素について説明する。
【００２１】
磁歪素子部２は、図２に示すように、柱状体（一例として円柱体）に形成されると共に軸線方向に沿って結晶が配向された磁歪素子で構成されている。また、磁歪素子部２は、その長さが円弧状壁１４ｂ，１４ｂおよび円弧状壁１５ｂ，１５ｂよりも長く形成されると共に、その外径が円弧状壁１４ｂ，１４ｂおよび円弧状壁１５ｂ，１５ｂの内径よりも若干小径に形成され、空間Ｂ内において、軸線Ａとほぼ同軸で、かつ円弧状壁１５ｂ，１５ｂの各内壁との間に若干の隙間が生じている状態で収納されている。この構成により、連結体１４，１５の内部において磁歪素子部２が伸縮可能で、伸縮した際においても、磁歪素子部２の各端部が常に連結体１４，１５の各円板体１４ａ，１５ａの端面（第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂの一端）と接触した状態が維持される。
【００２２】
また、一般的に、磁歪素子は、図４に示すように、磁界Ｃが弱い領域Ｗ内では、印加される磁界Ｃの強度に対するその磁歪率（伸長量）が磁界Ｃの強度変化に対して直線的には（大きく）変化しない。また、磁界Ｃがある程度大きい領域Ｘ内では、印加される磁界Ｃの強度変化に対してその磁歪率（伸長量）がほぼ直線的に大きく変化し、磁界Ｃがより強い領域Ｙ内では、その磁歪率の変化度合いが再び小さくなるという特性を備えている。このため、この回転駆動機構１１では、磁歪素子部２に印加する磁界Ｃの強度を領域Ｘにおける中心の強度Ｘ１を中心として変化させることにより、磁歪素子部２の長さを効率よく調節し得る構成を採用している。具体的には、この回転駆動機構１１では、励磁コイルで磁界印加手段４を構成し、磁界印加手段４は、圧力検出手段６によって検出される圧力が所定値（例えばゼロ）の状態において所定の駆動電流（直流電流）Ｉｄが供給されて強度Ｘ１の磁界Ｃ（所定の磁界）を発生させて印加し、かつ制御部７によって駆動電流Ｉｄの供給量を制御されることで磁界Ｃの強度が制御される。つまり、強度Ｘ１の磁界Ｃ（バイアス磁界）が磁歪素子部２に印加された状態において、第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂの温度が基準温度（例えば常温）のときに圧力検出手段６によって検出される圧力が所定値（この例ではゼロ）となるように、磁歪素子部２の長さ（初期長）が設定されている。また、磁歪材料としては、正または負の磁歪特性を有する材料、具体的にはＮｉ−Ｆｅ系磁歪材料やＲＦｅ系磁歪材料等を用いることができる。さらに、いわゆる超磁歪素子と呼ばれる磁歪率のより大きなＴｄ系磁歪材料を用いることもできる。
【００２３】
付勢手段３は、第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂを互いに接近させるように常時付勢して各回転ロッド１３ａ，１３ｂの各一端を磁歪素子部２の各端部に密着させることによって磁歪素子部２に対して予圧を付与する。具体的には、付勢手段３は、一例としてバネ（コイルバネや板バネ。本実施の形態ではコイルバネ）によって構成されて、図１に示すように、その一端側が連結体１４に接続されると共にその他端側が連結体１５に固定されることにより、その収縮力（縮み力）で各回転ロッド１３ａ，１３ｂを互いに接近させるように常時付勢する。
【００２４】
磁界印加手段４は、円筒状のボビン（図示せず）の外周面に線材（一例として、被覆銅線）を巻回して形成された空心コイルで励磁コイルとして構成されている。また、磁界印加手段４は、図３に示すように、その内部に各連結体１４，１５が位置するようにして（各連結体１４，１５を内包するようにして）、各連結体１４，１５に非接触の状態で外嵌されている。また、磁界印加手段４は、駆動部５から供給される駆動電流（一例として直流電流）Ｉｄで駆動され、図１に示すように、軸線Ａ方向に沿った磁歪素子部２の長さを調節するための磁界Ｃ（直流磁界）を発生させて磁歪素子部２に印加する。
【００２５】
駆動部５は、一例として、アンプおよび電圧／電流変換器を含んで構成され、図１に示すように、入力した制御信号Ｓｓの電圧値に応じた電流値となるように、駆動電流（直流電流）Ｉｄを生成して磁界印加手段４に供給する。
【００２６】
圧力検出手段６は、第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂの内の一方の回転ロッド（本実施の形態では第１回転ロッド１３ａ）の他端を基点として他方のロッド（本実施の形態では第２回転ロッド１３ｂ）の他端に生じる軸線Ａ方向に対する圧力を検出すると共に、検出した圧力の大きさに応じて電圧値が変化し、かつ圧力の方向に応じて極性が変化する検出信号Ｓｄを生成して出力する。一例として、圧力検出手段６は、第２回転ロッド１３ｂの他端（または回転駆動体５１ａ）に連結されて、第１回転ロッド１３ａの他端を基点として上記したボールベアリングのがたつきの範囲内で伸縮する第２回転ロッド１３ｂの他端に生じる圧力を検出する。この場合、圧力検出手段６のうちの第２回転ロッド１３ｂに連結された構成要素が第２回転ロッド１３ｂと共に回転するため、圧力検出手段６としては、非接触型の圧力センサを使用するのが好ましい。このような圧力センサとして、磁歪素子を用いた圧力センサを採用することができる。磁歪素子を用いた圧力センサは、励磁コイルから非接触で磁歪素子に対して磁界Ｃを印加しつつ、圧力により生じた磁歪素子の周囲の磁束の変化を検出コイルを用いて非接触で検出する。また、磁歪素子を用いた圧力センサ以外にも、べローズやダイヤフラムなどを用いた機械式圧力センサを利用して構成した非接触型圧力センサを採用することができるし、圧電素子または半導体ピエゾ抵抗などを用いた圧力センサ、半導体容量式センサ、および薄膜式圧力センサなどの電子式圧力センサを利用して構成した非接触型圧力センサを採用することもできる。
【００２７】
制御部７は、Ａ／Ｄ変換器７ａ、Ｄ／Ａ変換器７ｂ、ＣＰＵ７ｃおよびメモリ７ｄを備えて構成されている。この場合、ＣＰＵ７ｃが、圧力検出手段６によって生成された検出信号ＳｄをＡ／Ｄ変換器７ａを介して入力して、その電圧値に基づいて回転ロッド１３に生じている圧力を検出する。また、ＣＰＵ７ｃは、回転ロッド１３に生じている圧力に応じた電圧値の制御信号ＳｓをＤ／Ａ変換器７ｂに生成させて駆動部５に出力させると共に、この制御信号Ｓｓの電圧値を変化させて磁界印加手段４によって印加される磁界Ｃの強度を制御して磁歪素子部２の長さを調節することにより、圧力検出手段６によって検出される圧力（回転ロッド１３に生じている圧力、具体的には第２回転ロッド１３ｂの他端に生ずる圧力）を一定に制御する。なお、メモリ７ｄには、ＣＰＵ７ｃの動作を規定するプログラム、および検出した圧力と比較するための目標圧力値が記憶されている。本実施の形態では、目標圧力値は所定値（この例ではゼロ）に設定されている。したがって、ＣＰＵ７ｃは、圧力検出手段６によって検出される圧力が所定値（この例ではゼロ）となるように制御信号Ｓｓの電圧値を制御する。
【００２８】
次いで、圧力制御装置１による圧力制御動作について、図５を参照して説明する。
【００２９】
制御部７内のＣＰＵ７ｃは、駆動源１２が回転ロッド１３（第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂ）を介してワーク５１内の回転駆動体５１ａを回転駆動している状態において、圧力検出手段６によって生成された検出信号Ｓｄの電圧値に基づいて検出した回転ロッド１３に生じている圧力が目標圧力値（この例ではゼロ）に一致しているか否かを繰り返し判別する（ステップ６１）。
【００３０】
ＣＰＵ７ｃは、ステップ６１において圧力が目標圧力値（この例ではゼロ）に一致していると判別したときは、ステップ６１の動作を繰り返す。一方、圧力が目標圧力値に一致していないと判別したときは、圧力が目標圧力値よりも大か小か（この例では圧力の極性が正の状態か負の状態か）を判別する（ステップ６２）。ここで、「圧力が目標圧力値よりも大」の状態（この例では圧力の極性が正の状態）とは、図１において、右方向の圧力が回転ロッド１３から圧力検出手段６に加わっている状態をいう。周囲温度が常温よりも上昇したときには、第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂが温度の上昇量に応じて伸長する結果、この「圧力が目標圧力値よりも大」の状態となる。一方、「圧力が目標圧力値よりも小」の状態（この例では圧力の極性が負の状態）とは、逆に、同図中において、回転ロッド１３から左方向の圧力が圧力検出手段６に加わっている状態をいう。周囲温度が常温よりも低下したときには、第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂが温度の低下量に応じて収縮する結果、この「圧力が目標圧力値よりも小」の状態となる。
【００３１】
ＣＰＵ７ｃは、ステップ６２において圧力が目標圧力値よりも大であると判別したときは、検出した圧力に応じて駆動部５に対する制御信号Ｓｓの電圧値を変化させる（一例として、磁歪素子が正の磁歪特性を有するときには、電圧値を低下させる）ことによって磁界印加手段４による磁界Ｃの強度を現在の強度よりも弱めて磁歪素子部２の長さを短くする（ステップ６３）。これにより、第１回転ロッド１３ａ、磁歪素子部２および第２回転ロッド１３ｂの全長を制御前よりも短縮することができる結果、圧力検出手段６によって検出される検出信号Ｓｄの正極性電圧値を低下させることができる。つまり、回転ロッド１３（第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂ）に生じる軸線Ａ方向に沿って図１において右方向に向かう圧力を減少させることができる。
【００３２】
一方、ＣＰＵ７ｃは、ステップ６２において圧力が目標圧力値よりも小であると判別したときは、検出した圧力に応じて駆動部５に対する制御信号Ｓｓの電圧値を変化させる（一例として、磁歪素子が正の磁歪特性を有するときには、電圧値を上昇させる）ことによって磁界印加手段４による磁界Ｃの強度を現在の強度よりも強めて磁歪素子部２の長さを長くする（ステップ６４）。これにより、第１回転ロッド１３ａ、磁歪素子部２および第２回転ロッド１３ｂの全長を制御前よりも伸長させることができる結果、圧力検出手段６によって検出される検出信号Ｓｄの負極性電圧値を低下させることができる。つまり、回転ロッド１３（第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂ）に生じる軸線Ａ方向に沿って図１において左方向に向かう圧力を減少させることができる。
【００３３】
ＣＰＵ７ｃは、上記したステップ６１〜６４の処理（磁歪素子部２の長さに対するフィードバック制御）を繰り返し実行することにより、磁歪素子部２の長さを調節して圧力検出手段６によって生成される検出信号Ｓｄの電圧値が所定値（例えばゼロ）になるように、すなわち回転ロッド１３に生じる軸線Ａ方向に沿った圧力が目標圧力値（この例ではゼロ）となるように、第１回転ロッド１３ａ、磁歪素子部２および第２回転ロッド１３ｂの全長を制御する。
【００３４】
このように、この圧力制御装置１および回転駆動機構１１によれば、軸線Ａを中心として一体的に回動自在な第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂにおける互いに対向する各一端間にその各端部がそれぞれ密着する状態で磁歪素子部２を配設し、制御部７が、磁界印加手段４によって印加される磁界Ｃの強度を制御して、圧力検出手段６によって検出される圧力が目標圧力値（この例ではゼロ）になるように磁歪素子部２の長さを調節することにより、第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂを介して駆動源１２の回転力をワーク５１に確実に伝達しつつ、温度変化に伴って第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂにおいて軸線Ａ方向に沿って発生する圧力を一定に制御することができる。このため、第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂが温度変化に応じて伸縮することに起因して駆動源１２やワーク５１に悪影響を与えたり、第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂが撓んだ状態で回転して破損したりするといった不具合の発生を確実に回避することができる。また、第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂが相対回転不能に連結されて一体的に回動するため、第１回転ロッド１３ａの回転力は直接的に第２回転ロッド１３ｂに伝達される。つまり、磁歪素子部２は、駆動源１２からワーク５１への回転力の伝達には関与しない。このため、磁歪素子部２自体に捻れ力が加わることに起因する破損を回避することができる。したがって、回転ロッド１３における回転力の伝達機能を長期に亘って良好に維持することができる。
【００３５】
また、励磁コイルで磁界印加手段４を構成し、圧力検出手段６によって検出される圧力が目標圧力値（この例ではゼロ）の状態において強度Ｘ１の磁界Ｃ（バイアス磁界）を印加し、かつ制御部７によって駆動電流Ｉｄの供給量を制御されることで磁界Ｃの強度が制御されるように磁界印加手段４を構成したことにより、磁歪素子部２の長さを効率よく調節することができる。
【００３６】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されない。例えば、本発明の実施の形態では、磁歪素子部２を磁歪素子のみで構成すると共に、バイアス磁界の強度を制御して効率よく磁歪素子部２の長さを調節する例について説明したが、この構成に代えて、図６に示すように、磁歪素子２２ａと永久磁石２２ｂとを含んで構成される磁歪素子部２２を使用して、バイアス磁界をこの永久磁石２２ｂによって発生させる構成を採用することもできる。この場合、磁界印加手段４によって印加される磁界Ｃは、永久磁石２２ｂによって発生されるバイアス磁界に重畳されて磁歪素子２２ａに印加される。同図では、一例として、磁歪素子２２ａの一方の端部に永久磁石２２ｂを配設することにより、第１回転ロッド１３ａまたは第２回転ロッド１３ｂの一方の一端と磁歪素子２２ａとの間に永久磁石２２ｂを配設する例を示しているが、磁歪素子２２ａの両端部に永久磁石２２ｂをそれぞれ配設して、第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂの各一端との間に永久磁石２２ｂをそれぞれ配設する構成を採用することもできる。この構成では、各永久磁石２２ｂの極性を揃えて配設してバイアス磁界の向きを一致させ、駆動部５が入力した制御信号Ｓｓの極性に応じた極性で、かつ制御信号Ｓｓの電圧値に応じた電流値の駆動電流Ｉｄを磁界印加手段４に供給する。この構成によれば、永久磁石２２ｂを含んだ磁歪素子部２２を使用することにより、駆動電流Ｉｄにバイアス磁界発生用のバイアス電流を含める必要が無くなるため、駆動部５および磁界印加手段４において発生する電力ロスを大幅に低減することができる結果、装置全体の消費電力を大幅に削減することができる。
【００３７】
また、上記した実施の形態では、第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂに生じる圧力を一例としてゼロに維持する例について説明したが、圧力制御装置１および回転駆動機構１１では、圧力値がゼロ以外の任意でかつ一定の所定値に維持されるように制御することもできる。また、連結体１４，１５は、互いに相対回転不能で、かつ軸線Ａに沿っての接近または離反が自在に連結できる構成である限り、上記した構成に限定されることなく、種々の構成を採用し得ることは勿論である。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る圧力制御装置および回転駆動機構によれば、第１回転ロッドおよび第２回転ロッドにおける各一端間に磁歪素子部を配設し、制御部が、磁界印加手段によって印加される磁界の強度を制御して磁歪素子部の長さを調節して圧力検出手段によって検出される圧力を一定に制御することにより、両端の移動が規制された状態で使用される第１回転ロッドおよび第２回転ロッドを介して回転力をワークに確実に伝達しつつ、温度変化に伴って第１回転ロッドおよび第２回転ロッドにおいて軸線方向に沿って発生する圧力を一定に制御することができる。このため、第１回転ロッドおよび第２回転ロッドが温度変化に応じて伸縮することに起因して駆動源やワークに悪影響を与えたり、第１回転ロッドおよび第２回転ロッドが撓んだ状態で回転して破損したりするといった不具合の発生を確実に回避することができる。また、磁歪素子部は、駆動源からワークへの回転力の伝達には関与しないため、それ自体に捻れ力が加わることに起因する破損を回避することができる結果、両回転ロッドにおける回転力の伝達機能を長期に亘って良好に維持することができる。
【００３９】
また、本発明に係る圧力制御装置および回転駆動機構によれば、励磁コイルで磁界印加手段を構成し、圧力検出手段によって検出される圧力が所定値の状態において所定の磁界を印加し、かつ制御部によって直流電流の供給量を制御されることで磁界の強度が制御されるように磁界印加手段を構成したことにより磁歪素子部の長さを効率よく調節することができる。
【００４０】
また、本発明に係る圧力制御装置および回転駆動機構によれば、磁界印加手段によって印加される磁界の強度に応じて長さが調節される磁歪素子と、第１回転ロッドおよび第２回転ロッドの内の少なくとも一方と磁歪素子との間に配設されて磁歪素子に軸線方向に沿ったバイアス磁界を印加する永久磁石とを備えて磁歪素子部を構成したことにより、駆動電流にバイアス磁界発生用のバイアス電流を含める必要が無くなるため、駆動部および磁界印加手段において発生する電力ロスを大幅に低減することができる結果、装置全体の消費電力を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧力制御装置１、および回転ロッドに対して圧力制御装置１を適用した回転駆動機構１１の構成を示す構成図である。
【図２】磁歪素子部２および連結体１４，１５の分解斜視図である。
【図３】図１におけるＺ−Ｚ線断面図である。
【図４】磁歪素子部２における磁界Ｃの強度と磁歪率との関係を示す特性図である。
【図５】圧力制御装置１による第１回転ロッド１３ａおよび第２回転ロッド１３ｂに発生する軸線Ａ方向の圧力に対する制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】磁歪素子部２２の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１  圧力制御装置
２，２２  磁歪素子部
３  付勢手段
４  磁界印加手段
５  駆動部
６  圧力検出手段
７  制御部
１１  回転駆動機構
１２  駆動源
１３  回転ロッド
１３ａ  第１回転ロッド
１３ｂ  第２回転ロッド
２２ａ  磁歪素子
２２ｂ  永久磁石
Ａ  軸線
Ｃ  磁界
【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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【図６】
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