(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト（２）のための圧電回転駆動装置（１）であって、少なくとも１つの圧電アクチュエータ（１１）と、スティックスリップ駆動を行うために力でロックされたやり方でシャフト（２）に連結させることができる少なくとも１つの連結部分（１３）を有する調整可能かつ／または変形可能なフレーム（１２）とを備え、前記フレーム（１２）は、前記連結部分（１３）が前記シャフト（２）の円周の少なくとも一部にわたって前記シャフト（２）の軸（Ａ）を中心として回転するように、前記アクチュエータ（１１）の圧電変形を機械的に変換し、
ばね（４）が、前記連結部分（１３）と前記シャフト（２）および／または前記アクチュエータ（１１）および／または前記フレーム（１２）の前記他の部分（１４）とに互いに対して予め張力を与えることを特徴とする、圧電回転駆動装置（１）。
【請求項２】
前記ばね（４）は、同じばね（４）であることを特徴とする、請求項１に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項３】
前記連結部分（１３）は、少なくとも１つのヒンジ（１５；１３４，１３５）によって前記フレーム（１２）の少なくとも１つの他の部分（１４；１３１，１３２）に柔軟に接続され、したがって前記フレーム（１２）の前記連結部分（１３）および前記他の部分（１４）は、前記ヒンジ（１５；１３４，１３５）によって互いに対して旋回可能であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項４】
前記ヒンジ（１５；１３４，１３５）は、たわみヒンジ（１５；１３４，１３５）であることを特徴とする、請求項３に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項５】
前記連結部分（１３）を旋回させると、前記ヒンジ（１５；１３４，１３５）は実質的に前記シャフト（２）の周方向において前記フレーム（１２）の前記他の部分（１４；１３１，１３２）に対して変位されることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項６】
前記フレーム（１２）が少なくとも部分的に弾性的に変形可能であることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項７】
前記フレーム（１２）が曲げることによって少なくとも部分的に弾性的に変形可能であることを特徴とする、請求項６に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項８】
前記フレーム（１２）が少なくとも部分的に弾性材料からなることを特徴とする、請求項６または請求項７に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項９】
前記フレーム（１２）の前記連結部分（１３）および前記他の部分（１４）は一体的に接続されることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項１０】
前記フレーム（１２）の前記連結部分（１３）および前記他の部分（１４）は一片で形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項１１】
前記圧電アクチュエータ（１１）は長手方向アクチュエータとしてまたは剪断アクチュエータとして設計されることを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項１２】
前記圧電アクチュエータ（１１）は、前記シャフト（２）の円周に対して実質的に正接方向に変形されるように配向されることを特徴とする、請求項１１に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項１３】
前記フレーム（１２）は、静止構造部（３）上に支持されることを特徴とする、請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項１４】
前記フレーム（１２）は、前記静止構造部（３）上にモーメント支持されることを特徴とする、請求項１３に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項１５】
前記連結部分（１３）および前記シャフト（２）はねじ係合していることを特徴とする、請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項１６】
前記連結部分（１３）は、以下の要件：
ａ．前記連結部分（１３）は実質的に剛性であるように形成され、前記シャフト（２）の円周の少なくとも一部にわたって実質的に変形することなく前記シャフト（２）の前記軸（Ａ）を中心として回転することが可能となること、
ｂ．前記連結部分（１３）は、少なくとも部分的に、前記シャフト（２）を取り囲むこと、
ｃ．前記連結部分（１３）は、前記シャフト（２）の円周の半分以上にわたって前記シャフト（２）の円周に対して配置することができること、
ｄ．前記連結部分（１３）は、実質的にＵ字型またはＯ字型に形成されること、
ｅ．前記連結部分（１３）はスティックスリップ駆動を行うために中間片（５）を用いて力でロックされたやり方で前記シャフト（２）に連結させることができること、
ｆ．前記連結部分（１３）は、少なくとも１つのフレーム部分（１３１，１３２）に接続されること、
ｇ．前記連結部分（１３）は、２つの平行なフレーム部分（１３１，１３２）に接続されることを特徴とする、請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項１７】
前記連結部分（１３）は、前記シャフト（２）の円周の半分以上にわたって、前記シャフト（２）を取り囲むことを特徴とする、請求項１６に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項１８】
前記連結部分（１３）は、前記シャフト（２）の全円周にわたって、前記シャフト（２）を取り囲むことを特徴とする、請求項１６または請求項１７に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項１９】
前記中間片（５）は少なくとも３つの締付けあご（５１）を含むことを特徴とする、請求項１６〜請求項１８のいずれか１項に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項２０】
前記少なくとも３つの締付けあご（５１）は、前記シャフト（２）を締付けるために前記シャフト（２）の円周の周りに規則的に配置されることを特徴とする、請求項１９に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項２１】
前記締付けあご（５１）は、前記シャフト（２）の軸に対して径方向および／または周方向において柔軟でありかつ変形可能であることを特徴とする、請求項１９または請求項２０に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項２２】
前記連結部分（１３）は、前記少なくとも１つのフレーム部分（１３１，１３２）にヒンジで取付けられることを特徴とする、請求項１６〜請求項２１のいずれか１項に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項２３】
前記フレーム部分（１３１，１３２）は、前記シャフト（２）の円周に対して実質的に正接方向に延在し、前記アクチュエータ（１１）の圧電変形によって、前記シャフト（２）の円周に対して実質的に正接方向に変形され、かつ／または変位されることを特徴とする、請求項１６〜請求項２２のいずれか１項に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項２４】
前記連結部分（１３）は、前記２つの平行なフレーム部分（１３１，１３２）にヒンジで取付けられることを特徴とする、請求項１６〜請求項２３のいずれか１項に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【請求項２５】
前記フレーム部分（１３１，１３２）は、前記シャフト（２）の円周に対して実質的に正接方向に延在し、前記アクチュエータ（１１）の圧電変形によって、対向する方向に実質的に互いに平行に変形され、かつ／または変位されることを特徴とする、請求項１６〜請求項２４のいずれか１項に記載の圧電回転駆動装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータ（それぞれピエゾアクチュエータまたはアクチュエータ）と、シャフトを駆動するために力でロックされてシャフトに連結させることができる連結部分とを備える、シャフトのための圧電回転駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許番号第５，４１０，２０６号は、圧電アクチュエータと、シャフトを駆動するために力でロックされてシャフトに連結させることができ、かつシャフトを回転させるためにシャフトの円周に対して実質的に正接方向の対向する方向にアクチュエータを駆動することによって移動させることができる２つの締付けあごを有するフレームとを備える、シャフトのための圧電回転駆動装置を開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この回転駆動装置は、締付けあごとシャフトとの接触面が小さいことによって、小さな接触力しか伝達することができず、これは欠点であると考えられる。
【０００４】
本発明は、フレームとシャフトとの間でより大きな接触力を伝達することができる、シャフトのための圧電回転駆動装置を提供するという目的に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の根拠をなす目的を解決するために、発明は、請求項１に係るシャフトのための圧電回転駆動装置を提供する。圧電回転駆動装置は、少なくとも１つの圧電アクチュエータと、スティックスリップ駆動を行うために力でロックされたやり方でシャフトに連結させることができる少なくとも１つの連結部分を有する調整可能かつ／または変形可能なフレームとを備え、フレームは、連結部分がシャフトの円周の少なくとも一部にわたってシャフトの軸を中心として回転するように、アクチュエータの圧電変形を機械的に変換する。発明の範囲内において、連結部分は、力でロックされたやり方で直接的に（第１の実施形態；図１、図２ａ／ｂ参照）、または間接的に、特にスティックスリップ駆動を行うために中間片（第２の実施形態；図３、図４ａ／ｂ参照）によって、シャフトに連結され得る。
【０００６】
いわゆるスティックスリップ駆動では、スティック段階中は連結部分によってシャフトの前進がもたらされる一方、スリップ段階中は、連結部分とシャフトとの間の相対的移動に起因して、シャフトは前進されない。前進を実現するために、ピエゾアクチュエータが電気的に駆動されて比較的低速で伸張するかまたは収縮し、したがって連結部分と駆動されるシャフトとの間の摩擦によって、連結部分のそれぞれの移動によってシャフトが運ばれる。この段階をスティック段階と称する。続くスリップ段階では、再び、圧電アクチュエータが電気的に駆動されて高速で収縮するかまたは伸張し、したがってシャフトの慣性に起因して、連結部分の対応する高速動作によってシャフトが運ばれず、連結部分はシャフトに沿って摺動する。この設計では、駆動装置は両方向に作用する。つまりピエゾアクチュエータが初めは低速で伸張し、その後急速に収縮するか、またはその逆である。電気的な駆動に起因するピエゾアクチュエータの伸張および収縮を、以下ではアクチュエータの圧電変形と称する。好ましくは、連結部分は、スティック段階ではシャフトおよびその軸それぞれと同じ角速度でシャフトとともに回転するため、連結部分とシャフトとの間に相対的移動は生じない。発明の範囲内に規定されるシャフトは、回転動作およびトルクを伝達するための、かつ回転部材、特にアクスルまたはシャフトを支持するための、いずれかのロッド状機械要素である。シャフトは、中空軸としても設計され得る。また、「シャフト」という用語は、回転動作を並進動作に変換するように機能するロッド状機械要素を示す。
【０００７】
発明に係る圧電回転駆動装置によれば、フレームは実質的に動力機関におけるクランク機構の機能に匹敵する機能を負う。なぜなら、発振並進動作を回転動作に変換するからである。発明に係る解決策によれば、特に、アクチュエータの発振並進圧電変形を連結部分の回転動作に変換することが実現される。これによって、連結部分は、スティック段階においてシャフトとともにその軸を中心として共同で回転することができ、したがってスティック段階におけるフレームとシャフトとの相対的移動が妨げられるか、または少なくとも大幅に減少される。同時に、連結部分を広い面積にわたってシャフトの円周に接触させることができ、従来の圧電回転駆動装置と比較して、より大きな接触力を伝達することができる。
【０００８】
有利な実施形態が従属請求項に規定される。
連結部分が、ヒンジ、好ましくはたわみヒンジによってフレームの少なくとも他の部分に柔軟に接続され、したがって連結部分およびフレームの他の部分はヒンジによって互いに対して旋回可能である場合、有利であり得る。ヒンジにより、アクチュエータの圧電変形を、ほとんどエネルギ損失のないシャフトの軸を中心とする回転動作に特に容易に変換することが可能となる。
【０００９】
連結部分が旋回されたときに、ヒンジが実質的にシャフトの周方向にフレームの他の部分に対して変位される場合、有利となり得る。したがって、シャフトの軸を中心とする連結部分の回転動作を最適に制御することが可能であり、特に効果的な駆動装置に繋がる。
【００１０】
ばね、好ましくは同じばねが、連結部分とシャフトおよび／またはアクチュエータおよび／またはフレームの他の部分とに互いに対して予め張力をかける場合、実用的であり得る。フレームのこの他の部分は、好ましくは、静止構造部に関してモーメント支持される支持部分である。したがって支持部分は、回転動作、それぞれ旋回動作を等しく行なうことができ、連結部分の旋回動作を押込み式に支持する。ばねは、連結部分とシャフトとの間の加圧力を増大させる。これによって、連結部分とシャフトとの間の接着力も増大させることができ、したがってシャフトに対して摺動することなく、スティック段階において連結部分をより高速で移動させることができる。１つの共通のばねの使用により、構成要素の数の削減が可能となる。
【００１１】
フレームが少なくとも部分的に弾性的に変形可能、好ましくは曲げることによって部分的に弾性的に変形可能であり、好ましくは少なくとも部分的に弾性材料からなる場合、有利であり得る。少なくとも部分的に弾性的に変形可能なフレームを用いることにより、別個のヒンジ部品の設置を必須でなくすることができ、フレームの製造が容易となる。
【００１２】
連結部分とフレームの他の部分とが一体的に接続される場合、好都合となり得る。フレームは好ましくは一体形成される。したがって、フレームの製造をさらに容易とすることができる。
【００１３】
圧電アクチュエータが長手方向アクチュエータとして、または剪断アクチュエータとして設計される場合、有利であり得る。圧電アクチュエータは、好ましくはシャフトの円周に対して実質的に正接方向に変形されるように配向される。これらの種類のアクチュエータは、説明される用途に特に有利であることが分かっている。アクチュエータのこの有利な配向により、圧電変形を、シャフトの軸を中心とする連結部分の回転動作に特に容易に変換することができる。
【００１４】
フレームが静止構造部上に支持される、好ましくはモーメント支持される場合、有用であり得る。静止したそれぞれの固定構造部上にフレームがモーメント支持されることにより、フレームの変形を、シャフトの軸を中心とする連結部分の回転動作により効果的に変換することが可能となる。
【００１５】
連結部分とシャフトとがねじ係合する場合、さらに有用であり得る。この設計では、ねじによる係合は、直接的につまり連結部分とシャフトとの直接接触により、または間接的に、つまりたとえばナットのような中間部品による連結部分とシャフトとの間接的な接触により、実現され得る。したがって、シャフトの特に効果的な駆動を可能にする最適化された接触形状が一方で得られ、他方ではシャフトの回転動作をその並進変位に変換する可能性がもたらされる。
【００１６】
発明の有利なさらなる展開によれば、連結部分（１３）は、以下の要件：
‐連結部分（１３）は実質的に剛性であるように形成され、シャフト（２）の円周の少なくとも一部にわたって実質的に変形することなくシャフト（２）の軸（Ａ）を中心として回転することが可能となること。
【００１７】
‐連結部分（１３）は、少なくとも部分的に、好ましくは円周の半分以上にわたって、好ましくは全円周にわたって、シャフト（２）を取り囲むこと。
【００１８】
‐連結部分（１３）は、シャフト（２）の円周の半分以上にわたってシャフト（２）の円周に対して配置することができること。
【００１９】
‐連結部分（１３）は、実質的にＵ字型またはＯ字型に形成されること。
‐連結部分（１３）はスティックスリップ駆動を行うために中間片（５）を用いて力でロックされたやり方でシャフト（２）に連結させることができること、ここで、中間片（５）は好ましくは少なくとも３つの締付けあご（５１）を含み、締付けあご（５１）は、シャフト（２）を締付けるためにシャフト（２）の円周の周りに好ましくは規則的に配置され、締付けあご（５１）は、特に好ましくは、シャフト（２）の軸に対して径方向および／または周方向において柔軟でありかつ変形可能であること。
【００２０】
‐連結部分（１３）は、少なくとも１つのフレーム部分（１３１，１３２）に接続される、好ましくはヒンジで取付けられること、ここで、フレーム部分（１３１，１３２）は、好ましくはシャフト（２）の円周に対して実質的に正接方向に延在し、アクチュエータ（１１）の圧電変形によって、シャフト（２）の円周に対して実質的に正接方向に変形され、かつ／または変位されること。
【００２１】
‐連結部分（１３）は、２つの平行なフレーム部分（１３１，１３２）に接続される、好ましくはヒンジで取付けられること、ここで、フレーム部分（１３１，１３２）は、好ましくはシャフト（２）の円周に対して実質的に正接方向に延在し、アクチュエータ（１１）の圧電変形によって、対向する方向に実質的に互いに平行に変形され、かつ／または変位されること、のうち少なくとも１つを満たす。
【００２２】
上記の特徴は、発明に係る圧電回転駆動装置の特に好ましい実施形態の実現を可能にする。
【００２３】
発明の追加的な有利なさらなる展開は、請求項、明細書、および図面に開示される特徴の組合せによって得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】発明の第１の例示的な実施形態に係る圧電回転駆動装置の斜視図である。
【図２】圧電回転駆動装置が図（ａ）では中立位置にあり、図（ｂ）では変位された位置にある、発明の第１の例示的な実施形態に係る圧電回転駆動装置の概略的な機械的モデルの異なる図である。
【図３】発明の第２の例示的な実施形態に係る圧電回転駆動装置の斜視図である。
【図４】圧電回転駆動装置が図（ａ）では中立位置にあり、図（ｂ）では変位された位置にある、発明の第２の例示的な実施形態に係る圧電回転駆動装置の概略的な機械的モデルの異なる図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
好ましい実施形態の詳細な説明
添付の図面を参照して、好ましい実施形態について以下で説明する。
【００２６】
第１の実施形態
発明の第１の実施形態によれば、圧電回転駆動装置１は、雄ねじが設けられた少なくとも１本のシャフト２について、圧電アクチュエータ（それぞれピエゾアクチュエータまたはアクチュエータ）１１と、連結部分１３を有する調整可能かつ／または変形可能なフレーム１２とを含む。連結部分１３はシャフトの雄ねじに対して相補的な雌ねじを有し、スティックスリップ駆動を行うために力でロックされたやり方でシャフト２に連結させることができる。フレーム１２は、連結部分１３がシャフト２の円周の少なくとも一部にわたってシャフト２の軸Ａを中心として回転するように、アクチュエータ１１の圧電変形を機械的に変換する。連結部分１３は、たわみヒンジ１５によって、フレーム１２の少なくとも１つの他の部分１４に柔軟に接続され、フレーム１２の連結部分１３および他の部分１４は、ヒンジ１５によって互いに対して旋回可能である。フレーム１２のこの他の部分１４は、静止構造部であるフレームホルダ３上にモーメント支持される支持部分として形成され、したがってフレーム１２の他の部分１４は、フレームホルダ３に関して移動可能に搭載される。
【００２７】
スティックスリップ駆動は、圧電アクチュエータ１１を電気的に駆動すること、およびそれに起因するアクチュエータ１１の圧電変形により、上記のように達成される。
【００２８】
本件では、フレーム１２は、プラスチックおよび／または金属などの弾性的に変形可能な材料で一体的に形成される。雌ねじが設けられた連結部分１３は実質的にＵ字型であり、雄ねじが設けられたシャフト２をその円周の半分以上にわたって包囲する。部分１３，１４は、アクチュエータ１１の圧電変形によって得られるたわみヒンジ１５の領域において、フレーム１２の弾性屈曲変形によって互いに対して旋回させることができる。たわみヒンジ１５は、より大きな曲げ剛性を有する２つの隣接部分１３，１４に対して曲げ剛性を減少させた領域によって、たとえば部分１３，部分１４間の狭窄部によって得られる。シャフト２の軸Ａと実質的に平行に延在しかつ２つの部分１３，１４、ヒンジ１５それぞれの間に配置される共通の旋回軸Ｓを中心として２つの部分１３，１４を旋回させると、旋回軸Ｓがシャフト２の周方向に実質的に変位され、したがって圧電アクチュエータ１１の作動によって連結部分１３がシャフト２の軸Ａを中心とする回転動作を行なう。
【００２９】
ばねクリップ４によって生成されるクランプ力が連結部分１３に作用して、一方ではシャフト２に対する連結部分１３の接触圧力を増大させ、他方では、ばねクリップ４によってフレーム１２の２つの部分１３，１４を圧電アクチュエータ１１に押付け、したがって部分１３，１４は常にアクチュエータ１１の圧電変形に従う。この場合、たとえばボンディングによってアクチュエータ１１がフレーム１２に付加的に永久に接続される場合、有利であり得る。
【００３０】
第１の実施形態に係る圧電回転駆動装置の動作のモードについて、図２に示す概略的な機械的モデルによって以下に説明する。圧電回転駆動装置は、図（ａ）および図（ｂ）において２つの異なる位置に例示される。
【００３１】
図２に係る概略的な機械的モデルでは、単純化のために、支持部分１４は第１の点Ｐ１において静止フレームホルダ３上にモーメント支持され、圧電アクチュエータ１１は第２の点Ｐ２では支持部分１４に、第３の点Ｐ３では連結部分１３に連結されると想定される。圧電アクチュエータ１１は、この場合、ばね要素（図２には図示せず）によって２つの部分１３，１４の間に締付けられる。アクチュエータ１１は、アクチュエータ１１の作動方向（それぞれ圧電変形の方向）がシャフト２の円周に対して実質的に正接方向に延びるように配向されることが好ましい。アクチュエータ１１の他の配向および取付も実施可能である。２つの部分１３，１４は、たわみヒンジ１５によって柔軟に接続され、旋回軸Ｓによって互いに対して旋回可能である。点Ｐ１およびシャフト２の軸Ａは静止していると想定される。アクチュエータ１１の圧電変形は、点Ｐ２と点Ｐ３との距離の変動を可能にする。たわみヒンジ１５による両方の部分１３，１４のヒンジによる連結は、点Ｐ２と点Ｐ３との距離の変化を、旋回軸Ｓを中心とする旋回動作に伝達する。フレーム１２はたわみヒンジ１５の領域において曲げ変形を受け、連結部分１３がシャフト２の軸Ａを中心として回転する。２つの部分１３，１４が旋回すると、ヒンジ１５は実質的にシャフト２の周方向に変位される。たとえば図２ａに示される中立位置からの圧電アクチュエータ１１の伸張によって、点Ｐ２とＰ３との距離が増大し、連結部分１３がシャフト２の軸Ａを中心として左回りに回転する。そこから生じる変位された位置が図２ｂに示される。その後の反対方向への圧電アクチュエータ１１の収縮によって、図２ａに係る中立位置が再度取られる。上記のスティックスリップ効果を用いることにより、圧電アクチュエータの当初の低速または高速の伸張とその後にそれぞれ高速、低速の収縮が実現されるかに依存して、シャフト２が任意に右回りまたは左回りに駆動されることが可能である。
【００３２】
第２の実施形態
発明の第２の実施形態は、本質的に第１の実施形態に基づく。以下の説明では同じ参照符号が同じ特徴に用いられ、実質的に第１の実施形態との相違について説明する。
【００３３】
図３に斜視的に示される発明の第２の実施形態によれば、フレーム１２の連結部分１３はシャフト（図示せず）の全円周にわたって閉じられており、上記スティックスリップ効果を行うために別個の中間要素５によって力でロックされたやり方でシャフトに（間接的に）連結させることができる。この中間要素５は、（たとえばボンディングによって）フレーム１２に永久に接続され、前方端部分において、シャフトと（ねじ山によって）係合される締付けあごとして３つの同心リング部分５１を含む。リング部分５１は、接触圧力を増大させるために、環状のばね要素４によってシャフト２に押付けられることが好ましい。この設計では、連結部分１３は、シャフトを包囲する環状部１３０に加えて、環状部１３０に対して実質的に正接方向に、シャフトに対してそれぞれ実質的に正接方向に延在し、ウェブ１３３によって接続される２つの実質的に平行なフレーム部分１３１，１３２を含む。フレーム部分１３１，１３２は、ヒンジ１３４，１３５、好ましくはたわみヒンジによって環状部１３０に柔軟に連結される。ウェブ１３３は、ひいてはたわみヒンジ１５によって支持部分１４に柔軟に接続される。支持部分１４は、例示されない静止構造要素、たとえばフレームホルダ上に支持されている。たとえば取付ピンを収容するための取付穴１４１が設けられる。発明の第２の実施形態では、剪断アクチュエータ１１が用いられ、フレーム部分１３１，１３２間に配置され、それを相応して駆動することによってフレーム部分１３１，１３２の平行な変位をもたらす。フレーム１２の変形は中間要素５に伝達され、正面部分においてシャフト２の軸を中心とする回転動作を行なう。この回転動作は、たわみヒンジとして作用するウェブ５２によって可能となる。
【００３４】
第２の実施形態に係る圧電回転駆動装置の動作のモードを、図４に示される概略的な機械的モデルによって以下に説明する。圧電回転駆動装置は、図（ａ）および図（ｂ）において異なる位置に例示される。
【００３５】
図４に係る概略的な機械的モデルでは、単純化のために、支持部分１４は第１の点Ｐ１では例示されない静止構造要素に連結され、対応する圧電変形によってフレーム部分１３１，１３２の平行な変位をもたらすために、圧電剪断アクチュエータ１１がフレーム部分１３１，１３２の間に配置される。支持部分１４および連結部分１３のウェブ１３３は、たわみヒンジ１５によって柔軟に接続され、旋回軸Ｓによって互いに対して旋回可能である。シャフト２の点Ｐ１および軸Ａは静止していると想定される。アクチュエータ１１の圧電剪断変形によって、フレーム部分１３１，１３２は互いに平行に変位される。部分１４へのウェブ１３３の柔軟な連結と、環状部１３０へのフレーム部分１３１，１３２の柔軟な連結とにより、連結部分１３の環状部１３０がシャフト２の軸Ａを中心として回転するように、フレーム１２の変形が回転動作に機械的に変換される。上記のように、連結部分１３の環状部１３０の回転動作が中間片５によってシャフト２に伝達される。たとえば図２ａに示される中立位置からの圧電アクチュエータ１１の剪断変形によって、フレーム部分１３１が上方に、フレーム部分１３２が下方に変位し、したがって連結部分１３の環状部１３０がシャフト２の軸Ａを中心に右回りに回転する。そこから生じる変位された位置が図２ｂに示される。その後の圧電アクチュエータ１１の戻り剪断変形によって、駆動装置は図２ａに係る中立位置に戻る。剪断変形が低速または高速で、対応する戻り剪断変形が逆にそれぞれ高速または低速で生じるかに依存して、上記スティックスリップ効果を用いてシャフト２を任意に右回りまたは左回りに駆動することができる。
【００３６】
要約すると、実施形態の相違は以下のとおりである。
第１の実施形態に係る回転駆動装置１は、構造が本質的により小型かつより簡単であり、長手方向アクチュエータを用いる。シャフト２の軸Ａを中心とする連結部分１３の回転は、たわみヒンジ１５として作用するフレーム１２の一部分を中心とする旋回動作によって可能となる。連結部分１３は、この設計では、ばね要素４によってシャフト２に押付けられ、連結部分１３およびシャフト２はねじ係合している。
【００３７】
第２の実施形態に係る回転駆動装置１は、明らかに構造がより複雑である。ここでは剪断アクチュエータが用いられる。この剪断アクチュエータは、最初にそれぞれのフレーム部分１３１，１３２の平行な変位を引き起こす。たとえばボンディングによってフレーム１２に永久に接続されるのは中間要素５（たとえばナット）であり、中間要素５は、締付けあごとして機能し（ねじ山によって）シャフト２と係合する３つの同心リング部分５１を前方端部分において含む。フレーム１２の変形は中間要素５に伝達され、これが正面部分において回転動作を行なう。この回転動作は、たわみヒンジとして作用するウェブ５２によって可能となる。
【図１】
0005640176.tif 000002
【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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