(57)【要約】【課題】形状の選択の幅を狭めること無く十分な駆動量を確保することができるモータ装置及びロボット装置を提供すること。【解決手段】所定方向（θＺ方向）に回転駆動される回転子と、縦振動用素子と捩り振動用素子（３２）とを有する電気機械変換素子と、を備え、前記捩り振動用素子は、第１圧電層（６１）と第２圧電層（６２）とが前記回転子の回転軸方向又は該回転軸方向と平行な方向に交互に積層された積層構造である。【選択図】図３
2010259192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に回転駆動される回転子と、
縦振動用素子と捩り振動用素子とを有する電気機械変換素子と、
を備え、
前記捩り振動用素子は、第１圧電層と第２圧電層とが前記回転子の回転軸方向又は該回転軸方向と平行な方向に交互に積層された積層構造である
ことを特徴とするモータ装置。
【請求項２】
前記第１圧電層の分極方向と前記第２圧電層の分極方向とは、互いに反対方向である
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ装置。
【請求項３】
前記第１圧電層の分極方向及び前記第２圧電層の分極方向は、前記第１圧電層及び前記第２圧電層の積層方向にそれぞれ沿った方向である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ装置。
【請求項４】
前記第１圧電層及び前記第２圧電層に対して並列に電圧を印加する電極を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項５】
前記電極は、
前記第１圧電層と前記第２圧電層との間に配置される複数の導電層と、
複数の前記導電層のうち前記第１圧電層及び前記第２圧電層の積層方向について１つおきに配置される前記導電層に接続された第１端子と、
複数の前記導電層のうち前記第１端子に接続された前記導電層とは異なる前記導電層に接続された第２端子と、を有する
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ装置。
【請求項６】
前記縦振動用素子は、前記捩り振動用素子よりも前記回転子側に設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項７】
前記縦振動用素子は、複数の圧電層が前記回転軸方向又は該回転軸方向と平行な方向に互いに積層された積層構造である
ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項８】
前記複数の圧電層の分極方向は、互いに反対方向である
ことを特徴とする請求項７に記載のモータ装置。
【請求項９】
前記複数の圧電層の分極方向は、前記複数の圧電層の積層方向にそれぞれ沿った方向である
ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のモータ装置。
【請求項１０】
前記捩り振動用素子は、非共振により駆動される
ことを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１１】
前記縦振動用素子は、非共振により駆動される
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１２】
前記捩り振動用素子は、前記第１圧電層及び前記第２圧電層が前記回転軸方向に見て傾くように積層されている
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１３】
前記捩り振動用素子は、前記回転子の回転方向に沿った形状に成型されている
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１４】
前記捩り振動用素子は、前記回転子の回転方向に沿って複数設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項１３のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１５】
前記捩り振動用素子は、前記回転子の回転軸を挟んだ位置に設けられている
ことを特徴とする請求項１４に記載のモータ装置。
【請求項１６】
前記捩り振動用素子は、前記回転子の回転軸を囲む位置に設けられている
ことを特徴とする請求項１４に記載のモータ装置。
【請求項１７】
前記第１圧電層及び前記第２圧電層は、前記縦振動用素子の振動方向に垂直な方向にそれぞれ変位可能であることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１８】
前記第１圧電層は、該第１圧電層の分極方向に垂直な方向に変位可能であることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１９】
回転軸部材と、
前記回転軸部材を回転させるモータ装置と
を備え、
前記モータ装置として、請求項１から請求項１８のうちいずれか一項に記載のモータ装置が用いられている
ことを特徴とするロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ装置及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば超音波モータのようなモータ装置として、縦振動モードと捩り振動モードとを組み合わせた複合振動型の超音波モータ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のモータ装置は、振動子として用いる圧電素子の振幅が十分でなく、効率的な駆動ができないという問題点があった。これを解決するために、機械共振を用いて振動量を拡大する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１２１７７７号公報
【特許文献２】特開平１−３１８５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２に記載のモータ装置は、構造体の縦モード共振点と捩りモード共振点を同じ周波数に合わせるために調整が必要となる。このため、モータ装置の大きさや形状に制約が生じ、形状の選択の幅が狭くなってしまうという問題点があった。
【０００５】
上記のような事情に鑑み、本発明は、形状の選択の幅を狭めること無く十分な駆動量を確保することができるモータ装置及びロボット装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るモータ装置（１、ＡＣＴ）は、所定方向（θＺ方向）に回転駆動される回転子（２）と、縦振動用素子（３１）と捩り振動用素子（３２）とを有する電気機械変換素子（３）と、を備え、前記捩り振動用素子は、第１圧電層（６１）と第２圧電層（６２）とが前記回転子の回転軸方向又は該回転軸方向と平行な方向に交互に積層された積層構造であることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るロボット装置（ＲＢＴ）は、回転軸部材（１０４ａ）と、前記回転軸部材を回転させるモータ装置（ＡＣＴ）とを備え、前記モータ装置として、上記のモータ装置（１）が用いられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、十分な駆動量を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモータ装置の構成を示す概略図。
【図２】本実施形態に係るモータ装置の一部の構成を示す図。
【図３】本実施形態に係るモータ装置の一部の構成を示す図。
【図４】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図５】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図６】本発明の第２実施形態に係るロボット装置の一部の構成を示す図。
【図７】本実施形態に係るモータ装置の他の構成を示す図。
【図８】本実施形態に係るモータ装置の他の構成を示す図。
【図９】本実施形態に係るモータ装置の他の構成を示す図。
【図１０】本実施形態に係るモータ装置の他の構成を示す図。
【図１１】本実施形態に係る捩り振動用素子の圧電層の一例を示す図。
【図１２】本実施形態に係る捩り振動用素子の圧電層の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］  
以下、本発明に係るモータ装置の第１実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。本実施形態では、モータ装置の回転軸方向（及び当該回転軸方向に平行な方向）をＺ軸方向とし、当該Ｚ軸方向に直交する水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とする。また、モータ装置の回転方向、すなわち、Ｚ軸まわりの回転方向をθＺ方向とする。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るモータ装置１の構成を示す図である。図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は断面構成を示す図である。  
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、モータ装置１は、ロータ２、駆動部３、保持部４及び制御部ＣＯＮＴを有している。モータ１は、ロータ２及び駆動部３が保持部４によって保持された構成になっている。
【００１２】
ロータ２は、モータ装置１のＺ方向のほぼ中央に配置されており、平面視で円環状に形成されている。ロータ２は、本発明における回転子である。駆動部３は、ロータ２の−Ｚ側に配置されており、縦振動用素子３１、捩り振動用素子３２及び摩擦板３３を有している。
【００１３】
縦振動用素子３１及び捩り振動用素子３２は、電圧を印加することによって振動する電気機械変換素子を用いて構成されている。縦振動用素子３１は、図中Ｚ方向に振動するように形成されている。捩り振動用素子３２は、例えば接着剤などを介して縦振動用素子３１と一体的に設けられている。捩り振動用素子３２は、例えばθＺ方向又はロータ２の回転方向の接線方向に沿って振動するように形成されている。摩擦板３３は、例えば接着剤などを介して縦振動用素子３１と一体的に設けられており、ロータ２の−Ｚ側の面に当接するようになっている。
【００１４】
保持部４は、駆動部側支持部４１、ロータ側支持部４２、軸部４３及び押圧部４４を有している。駆動部側支持部４１は、駆動部３を−Ｚ側から支持する。ロータ側支持部４２は、ロータ２を＋Ｚ側から支持する。駆動部側支持部４１及びロータ側支持部４２は、駆動部３及びロータ２を挟む位置に配置されている。
【００１５】
軸部４３は、駆動部側支持部４１とロータ側支持部４２とを接続するように一体的に形成されており、ロータ２及び駆動部３のＺ方向視中央部を貫通するように形成されている。軸部４３とロータ２との間には、例えばベアリング（ラジアルベアリング）機構４１ａが設けられている。上記ロータ２は、当該ベアリング機構４１ａによって軸部４１の周りを回転可能になっている。
【００１６】
押圧部４４は、ロータ側支持部４２とロータ２との間に配置されており、バネ部材４４ａ、ベアリング（スラストベアリング）機構４４ｂ及び押圧部材４４ｃを有している。バネ部材４４ａは、ロータ側支持部４２に支持された状態でベアリング機構４４ｂ及び押圧部材４４ｃを−Ｚ側へ付勢する。
【００１７】
押圧部材４４ｃは、ベアリング機構４４ｂを介してバネ部材４４ａに接続されている。押圧部材４４ｃは、バネ部材４４ａの付勢力によってロータ２の＋Ｚ側の面を押圧する。押圧部材４４ｃとバネ部材４４ａとの間にベアリング機構４４ｂが設けられているため、押圧部材４４ｃはロータ２を押圧している状態でθＺ方向に回転可能になっている。保持部４は、押圧部材４４ｃによってロータ２を−Ｚ側へ押圧することで、摩擦板３３による回転力がロータ２に伝達されやすくなっている。
【００１８】
制御部ＣＯＮＴは、図１（ａ）に示すように、駆動部３の縦振動用素子３１及び捩り振動用素子３２にそれぞれ接続されている。制御部ＣＯＮＴは、駆動部３による駆動を制御する。制御部ＣＯＮＴは、駆動部３に所定の電圧を供給する電源部８０及び８１と、当該電源部８０及び８１の電圧を調整する電圧調整部８２とを有している。
【００１９】
電源部８０は、駆動部３のうち縦振動用素子３１に電圧を供給する。電源部８１は、駆動部３のうち捩り振動用素子３２に電圧を供給する。本実施形態では、縦振動用素子３１と捩り振動用素子３２とで独立して電源部を設けた構成となっているが、これに限られることは無く、例えば共通の電源部を設けた構成であっても構わない。
【００２０】
図２は、縦振動用素子３１の構成を示す図である。図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面に沿った形状を示す図である。  
同図に示すように、縦振動用素子３１は、平面視で円環状に形成されている。平面視中央の開口部３１ａは、上記軸部４３を配置させるためのスペースである。
【００２１】
図２（ｂ）に示すように、縦振動用素子３１は、圧電層５０及び電極５３を有している。圧電層５０は、例えば、ピエゾなどであって、圧電縦効果（ｄ３３モード）の圧電体を含む層である。電極５３は、電源部８０の正極に接続される第１端子５３ａと、電源部８０の負極に接続される第２端子５３ｂと、圧電層５０の層間に設けられる電極層５４とを有している。
【００２２】
圧電層５０及び電極層５４は、Ｚ方向に互いに交互に積層された状態になっている。縦振動用素子３１に用いられる圧電層５０は、分極方向と同方向の電界を受けることにより、当該分極方向に変位し伸縮振動するように形成されている。
【００２３】
複数の圧電層５０は、積層方向の上層側（＋Ｚ方向）へ向けて分極された第１圧電層５１と、積層方向の下層側（−Ｚ方向）へ向けて分極された第２圧電層５２とを有している。第１圧電層５１及び第２圧電層５２は、積層方向に互いに交互に配置されている。したがって、縦振動用素子３１は、１層おきに反対方向（＋Ｚ方向及び−Ｚ方向）に分極された圧電層５０（第１圧電層５１及び第２圧電層５２）が積層されていることになる。このため、第１圧電層５１と第２圧電層５２との層間には、互いの分極方向の起点となる層間位置と、互いの分極方向の終点となる層間位置とが形成される。
【００２４】
電極層５４は、各圧電層５０の層間と、複数の圧電層５０のうち最も＋Ｚ側の圧電層５０の＋Ｚ側の面と、複数の圧電層５０のうち最も−Ｚ側の圧電層５０の−Ｚ側の面と、にそれぞれ配置されている。電極層５４は、第１端子５３ａに接続される正電極層５４ａ及び第２端子５３ｂに接続される負電極層５４ｂを有している。
【００２５】
積層された電極層５４のうち第１圧電層５１及び第２圧電層５２の分極の起点となる層間位置に配置されている電極層が正電極層５４ａである。第１圧電層５１及び第２圧電層５２の分極の終点となる層間位置に配置されている電極層が負電極層５４ｂである。正電極層５４ａ及び負電極層５４ｂをこのように配置することにより、第１圧電層５１及び第２圧電層５２に対して常に分極方向に電界が発生するようになっている。
【００２６】
図３は、捩り振動用素子３２の構成を示す図である。図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面に沿った形状を示す図である。図３（ｃ）は、捩り振動用素子３２の振動の様子を示す図である。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、捩り振動用素子３２は、平面視で軸部４３を挟むように一対配置されている（３２Ａ及び３２Ｂ）。一対の捩り振動用素子３２Ａ及び３２Ｂは、それぞれロータ２の回転方向に沿って形成されている。具体的には、平面視で円環を分割した形状に成型されている。捩り振動用素子３２Ａと捩り振動用素子３２Ｂとの対向部分に形成される各凹部３２ｃは、上記軸部４３を配置させるためのスペースである。捩り振動用素子３２Ａ及び３２Ｂは、それぞれ縦振動用素子３１に対して独立して固定されている。
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、捩り振動用素子３２（３２Ａ）は、圧電層６０及び電極層６３を有している。捩り振動用素子３２Ａと捩り振動用素子３２Ｂとは、同一の層構成になっている。以下、捩り振動用素子３２として捩り振動用素子３２Ａを代表させて説明するが、捩り振動用素子３２Ｂについても同様の説明が可能である。
【００２９】
捩り振動用素子３２は、圧電層６０及び電極６３を有している。圧電層６０は、例えば、ピエゾなどであって、圧電横効果（ｄ１５モード）の圧電体を含む層である。電極６３は、電源部８１の正極に接続される第１端子６３ａと、電源部８１の負極に接続される第２端子６３ｂと、圧電層６０の層間に設けられる電極層６４とを有している。
【００３０】
捩り振動用素子３２Ａと捩り振動用素子３２Ｂとの間において第１端子６３ａ同士、第２端子６４ｂ同士は並列に接続されている。このため、電源部８１による同一の駆動動作により、捩り振動用素子３２Ａ及び捩り振動用素子３２Ｂには、同じ大きさ及びタイミングの電圧が印加されるようになっている。
【００３１】
圧電層６０及び電極層６４は、Ｚ方向に交互に積層された状態になっている。捩り振動用素子３２に用いられる圧電層６０は、分極方向と同方向の電界を受けることにより、分極方向の直交方向（例、−Ｘ方向）、本実施形態では一対の捩り振動用素子３２の例えば分割方向に傾くように形成されている（図３（ｃ）参照）。
【００３２】
複数の圧電層６０は、積層方向の上層側（＋Ｚ方向）へ向けて分極された第１圧電層６１と、積層方向の下層側（−Ｚ方向）へ向けて分極された第２圧電層６２とを有している。第１圧電層６１及び第２圧電層６２は、積層方向に交互に配置されている。したがって、捩り振動用素子３２は、１層おきに反対方向（＋Ｚ方向及び−Ｚ方向）に分極された圧電層６０（第１圧電層６１及び第２圧電層６２）が積層されていることになる。このため、第１圧電層６１と第２圧電層６２との層間には、互いの分極方向の起点となる層間位置と、互いの分極方向の終点となる層間位置とが形成される。
【００３３】
電極層６４は、各圧電層６０の層間に配置されている。電極層６４は、第１端子６３ａに接続される正電極層６４ａ及び第２端子６３ｂに接続される負電極層６４ｂを有している。積層された電極層６４のうち、第１圧電層６１及び第２圧電層６２の分極の起点となる層間位置に配置されている電極層が正電極層６４ａである。第１圧電層６１及び第２圧電層６２の分極の終点となる層間位置に配置されている電極層が負電極層６４ｂである。正電極層６４ａ及び負電極層６４ｂをこのように配置することにより、第１圧電層６１及び第２圧電層６２に対して常に分極方向に電界が発生するようになっている。
【００３４】
次に、上記のように構成される縦振動用素子３１及び捩り振動用素子３２の形成方法を説明する。最初に、縦振動用素子３１の形成方法の一例を説明する。
【００３５】
まず、圧電層５０と電極層５４とを交互に積層し、積層体を形成する。積層体を形成した後、電極層５４のうち積層方向に１つおきに配置される層を第１電極層５４ａと設定し、当該第１電極層５４ａとは異なる層を第２電極層５４ｂと設定する。その後、第１電極層５４ａ同士を第１端子５３ａに接続し、第２電極層５４ｂ同士を第２端子５３ｂに接続する。
【００３６】
この状態においては、各圧電層５０が分極されていない状態になっている。そこで、第１端子５３ａと第２端子５３ｂとの間に高電圧を印加し、圧電層５０を分極させる。第１端子５３ａと第２端子５３ｂとの間に高電圧を印加することにより、第１電極層５４ａと第２電極層５４ｂとの間に高電圧が印加されることになる。この電圧により、第１電極層５４ａ及び第２電極層５４ｂに挟まれた圧電層５０は、発生する電界方向に沿って分極されることになる。このようにして、縦振動用素子３１が形成される。
【００３７】
次に、捩り振動用素子３２の形成方法の一例を説明する。まず、例えば直方体状の圧電体ブロックを用意する。圧電体ブロックの対向し合う第１の面と第２の面とに、分極用電極をそれぞれ形成し、直流電流を印加して圧電体ブロックを所定の面内方向に分極処理する。分極処理後、分極処理した圧電体ブロックを薄膜状に切り出し、圧電層６０を得る。
【００３８】
そして、圧電層６０と電極層６４とを交互に積層し、積層体を形成する。積層体を形成する際には、圧電層６０のうち積層方向に１つおきに配置される層を第１圧電層６１として形成し、当該第１圧電層６１と互いに分極方向が反対になるように配置される層を第２圧電層６２として形成する。また、積層体を形成した後、電極層６４のうち積層方向に１つおきに配置される層を第１電極層６４ａと設定し、当該第１電極層６４ａとは異なる層を第２電極層６４ｂと設定する。その後、第１電極層６４ａ同士を第１端子６３ａに接続し、第２電極層６４ｂ同士を第２端子６３ｂに接続する。このようにして、捩り振動用素子３２が形成される。
【００３９】
次に、上記のように構成されたモータ装置１の動作を説明する。  
モータ装置１の駆動開始時において、摩擦板３３とロータ２との間は当接していない状態になっている。この状態から、制御部ＣＯＮＴは、電源部８０を介して、縦振動用素子３１の第１端子５３ａと第２端子５３ｂとの間に電圧を印加させる。この制御により、縦振動用素子３１がＺ方向に伸長する。
【００４０】
同時に、制御部ＣＯＮＴは、電源部８１を介して、捩り振動用素子３２Ａ及び３２Ｂの第１端子６３ａと第２端子６３ｂとの間に電圧を印加させる。この制御により、捩り振動用素子３２Ａは−Ｘ方向に傾くと共に、捩り振動用素子３２Ｂは＋Ｘ方向に傾く。縦振動用素子３１の伸長動作及び捩り振動用素子３２の傾き動作により、図４に示すように、摩擦板３３はθＺ方向（平面視で時計周り方向）に回転しながら＋Ｚ方向に移動し、ロータ２に押圧される。この押圧力及び回転力を受けて、ロータ２はθＺ方向に回転する。
【００４１】
本実施形態では、縦振動用素子３１及び捩り振動用素子３２のそれぞれについて、圧電層５０及び圧電層６０が積層された構成になっているため、機械共振を用いることなく、各層の振動が加算された大きな振動が得られることになる。このため、駆動に用いる周波数が共振周波数やその近傍の周波数などに限定されることが無く、柔軟な駆動動作が行われる。加えて、積層された圧電層５０及び圧電層６０に対して並列に電圧が印加されるため、低電圧で駆動可能となる。さらに、捩り振動用素子３２よりも縦振動用素子３１の方がロータ２側に配置されているため、ロータ２を押圧する力が摩擦板３３に伝達されやすくなる。
【００４２】
ロータ２を回転させた後、制御部ＣＯＮＴは、電源部８０を介して、縦振動用素子３１の第１端子５３ａと第２端子５３ｂとの間に印加された電圧を解除する。同時に、制御部ＣＯＮＴは、電源部８１を介して、捩り振動用素子３２の第１端子６３ａと第２端子６３ｂとの間に印加された電圧を解除する。
【００４３】
この制御により、縦振動用素子３１は−Ｚ方向に収縮し、捩り振動用素子３２Ａ及び捩り振動用素子３２Ｂは傾きが解消される方向に振動し、それぞれもとの形状に戻る。縦振動用素子３１及び捩り振動用素子３２を急速に元の形状に戻すことにより、図５に示すように、摩擦板３３とロータ２との間に摩擦力が働くことなく摩擦板３３が−Ｚ方向に移動する。
【００４４】
摩擦板３３の移動により、ロータ２と摩擦板３３との間に隙間が生じる。制御部ＣＯＮＴは、この状態から、上記動作を高速で繰り返すようにする。この制御により、ロータ２が連続的に回転する。
【００４５】
このように、本実施形態によれば、捩り振動用素子３２が、第１圧電層６１と第２圧電層６２とがロータ２の回転軸方向（Ｚ方向）に交互に積層された積層構造であることとしたので、機械共振を用いることなくロータ２の回転方向に大きな駆動力を得ることができる。これにより、モータ装置１の形状の選択の幅を狭めること無く、十分な駆動量を確保することができる。加えて、本実施形態によれば、積層された第１圧電層６１と第２圧電層６２とに対して並列に電圧が印加されるため、低電圧で駆動可能となる。
【００４６】
一般に機械共振を用いて駆動するモータ装置では、機械共振の効果を有効にするため、金属などの減衰の小さな材料を用いて支持部等を構成する必要がある。本実施形態では、共振を用いずに駆動することができるため、例えば樹脂など減衰の大きな材質で支持部等を形成することも可能となる。これによって、金属や磁性体などを用いることが困難となるような用途においても、モータ装置１を適用することが可能となる。
【００４７】
［第２実施形態］  
次に、本発明の第２実施形態を説明する。  
図６は、第１実施形態に記載のモータ装置１を備えるロボット装置ＲＢＴの一部（指部分の先端）の構成を示す図である。
【００４８】
同図に示すように、ロボット装置ＲＢＴは、末節部１０１、中節部１０２及び関節部１０３を有しており、末節部１０１と中節部１０２とが関節部１０３を介して接続された構成になっている。関節部１０３には軸支持部１０３ａ及び軸部１０３ｂが設けられている。軸支持部１０３ａは中節部１０２に固定されている。軸部１０３ｂは、軸支持部１０３ａによって固定された状態で支持されている。
【００４９】
末節部１０１は、接続部１０１ａ及び歯車１０１ｂを有している。接続部１０１ａには、関節部１０３の軸部１０３ｂが貫通した状態になっており、当該軸部１０３ｂを回転軸として末節部１０１が回転可能になっている。この歯車１０１ｂは、接続部１０１ａに固定されたベベルギアである。接続部１０１ａは、歯車１０１ｂと一体的に回転するようになっている。
【００５０】
中節部１０２は、筐体１０２ａ及びモータ装置ＡＣＴを有している。モータ装置ＡＣＴは、上記実施形態に記載のモータ装置１を用いることができる。モータ装置ＡＣＴは、筐体１０２ａ内に設けられている。モータ装置ＡＣＴには、回転軸部材１０４ａが取り付けられている。回転軸部材１０４ａの先端には、歯車１０４ｂが設けられている。この歯車１０４ｂは、回転軸部材１０４ａに固定されたベベルギアである。歯車１０４ｂは、上記の歯車１０１ｂとの間で噛み合った状態になっている。
【００５１】
上記のように構成されたロボット装置ＲＢＴは、モータ装置ＡＣＴの駆動によって回転軸部材１０４ａが回転し、当該回転軸部材１０４ａと一体的に歯車１０４ｂが回転する。歯車１０４ｂの回転は、当該歯車１０４ｂと噛み合った歯車１０１ｂに伝達され、歯車１０１ｂが回転する。当該歯車１０１ｂが回転することで接続部１０１ａも回転し、これにより末節部１０１が軸部１０３ｂを中心に回転する。
【００５２】
このように、本実施形態によれば、低電圧で低速高トルクの回転を出力することができるモータ装置ＡＣＴを搭載することにより、例えば減速器を介することなく直接末節部１０１を回転させることができる。さらに本実施形態では、モータ装置ＡＣＴが非共振に駆動される構成になっているため、樹脂など軽量な材料で大部分を構成することが可能になる。
【００５３】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
上記実施形態では、捩り振動用素子３２の形状として、ロータ２の回転方向に沿って成型された形状を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば図７に示すように、捩り振動用素子３２の形状が平面視矩形に形成されている構成であっても構わない。
【００５４】
また、上記実施形態及び図７においては、捩り振動用素子３２を２つ設けて、それぞれが軸部４３を挟む位置に配置されている構成としたが、これに限られることは無い。例えば図８に示すように、軸部４３を囲うように捩り振動用素子３２を例えば３つ以上（図８では３つ）設ける構成であっても構わない。この場合、各捩り振動用素子３２をロータ２の回転方向に沿って配置させるようにすることが好ましい。これにより、ロータ２を効率的に回転させることができる。
【００５５】
また、上記実施形態においては、捩り振動用素子３２Ａ及び３２Ｂを同時に駆動させる構成としたが、これに限られることは無く、例えば捩り振動用素子３２Ａの第１端子６３ａ同士、第２端子６３ｂ同士を独立して制御可能に接続しておき、それぞれの捩り振動用素子３２Ａ及び３２Ｂを別個に作動させるようにしても構わない。例えば、捩り振動用素子３２Ａと捩り振動用素子３２Ｂとの駆動のタイミングに差をつけることにより、複数相の駆動素子として制御することが可能となる。図８に示すように捩り振動用素子３２を３つあるいはそれ以上配置する場合であっても同様である。
【００５６】
また、上記実施形態では、捩り振動用素子３２の圧電層６０の積層状態として、Ｚ方向視で重なるように積層させる構成を説明したが、これに限られることは無い。例えば図９に示すように、圧電層６０の積層状態として、上層の圧電層６０をＺ方向視でロータ２の回転方向に少しずつ傾けるように積層する構成であっても構わない。
【００５７】
このような積層状態の捩り振動用素子３２を振動させる場合、それぞれの圧電層６０の振動が加算されると捩り振動用素子３２全体として、図１０に示すように、ロータ２の回転方向に沿った方向に振動することとなる。このように、より回転方向に沿った方向に捩り振動用素子３２を振動させることにより、効率的にロータ２を回転させることができる。
【００５８】
また、上記実施形態においては、縦振動用素子３１及び捩り振動用素子３２のいずれについても機械共振させずに振動させる構成としたが、これに限られることは無い。例えば縦振動用素子３１及び捩り振動用素子３２のうちいずれか一方について機械共振の共振周波数、共振周波数に近い周波数、あるいは反共振周波数を用いて駆動する構成としても構わない。
【００５９】
また、上記実施形態においては、捩り振動用素子３２の圧電層６０の構成として、図１１に示すように、分極方向に直交する方向に変位させる厚みすべり振動モード（ｄ１５モード）を用いる構成としている。図１１における圧電層６０は、分極方向が図中のＺ方向であって、電圧の印加によってＸ方向に変位させることが可能である。なお、上記実施形態においては、これに限られることは無く、例えば、図１２に示すように分極方向に沿った方向に変位させる厚みすべり振動モード（ｄ１５モード）を用いる構成としても構わない。図１２における圧電層６０は、分極方向が図中のＸ方向であり、電圧の印加によってＸ方向に変位させることが可能である。図１２の圧電層６０を用いる場合、上記実施形態においては、圧電層６０をＺ方向に積層させてもよいし、振動方向（上記第１実施形態ではＸ方向）に積層させるようにしても良い。
【００６０】
また、上記実施形態においては、縦振動用素子３１及び捩り振動用素子３２について共に第１端子５３ａ及び６３ａを正極、第２端子５３ｂ及び６３ｂを負極として電圧を印加する構成としたが、これに限られることは無く、例えばロータ２の回転後に第１端子を負極、第２端子を正極として電圧を印加するようにしても構わない。これにより、縦振動用素子３１及び捩り振動用素子３２を元の状態に戻す時間を更に短縮させることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１…モータ装置  ２…ロータ（回転子）  ３…駆動部  ３１…縦振動用素子  ３２…捩り振動用素子  ３３…摩擦板  ５０、６０…圧電層  ５１、６１…第１圧電層  ５２、６２…第２圧電層  
【図１】
2010259192.tif 000003
【図２】
2010259192.tif 000004
【図３】
2010259192.tif 000005
【図４】
2010259192.tif 000006
【図５】
2010259192.tif 000007
【図６】
2010259192.tif 000008
【図７】
2010259192.tif 000009
【図８】
2010259192.tif 000010
【図９】
2010259192.tif 000011
【図１０】
2010259192.tif 000012
【図１１】
2010259192.tif 000013
【図１２】
2010259192.tif 000014