(57)【要約】【課題】駆動源の駆動力を効率的に回転子に伝達すること。【解決手段】回転子を駆動するための駆動源と、当該駆動源の駆動力を伝達する駆動力伝達手段と、回転子の周面の少なくとも一部に巻き付けられ、回転子に対する係合力を増大させて回転可能状態にもたらした後、回転子を回転させる回転駆動状態にする作用部と、を備える駆動装置において、駆動力伝達手段は、作用部を介して回転子を回転可能状態にするための第一駆動力伝達系と、作用部を介して回転駆動状態にする回転力を伝達するための第二駆動力伝達系と、を別個に有する。【選択図】図１
2014027808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子を駆動するための駆動源と、
前記駆動源の駆動力を伝達する駆動力伝達手段と、
前記回転子の周面の少なくとも一部に巻き付けられ、前記回転子に対する係合力を増大させて回転可能状態にもたらした後、前記回転子を回転させる回転駆動状態にする作用部と、
を備える駆動装置において、
前記駆動力伝達手段は、
前記作用部を介して前記回転子を前記回転可能状態にするための第一駆動力伝達系と、
前記作用部を介して前記回転駆動状態にする回転力を伝達するための第二駆動力伝達系と、
を別個に有する
駆動装置。
【請求項２】
前記駆動源は、
前記第一駆動力伝達系の駆動力として第一駆動系と、
前記第二駆動力伝達系の駆動力として第二駆動系と、
を有する
請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記係合力は、摩擦係合と、噛み合い係合とを含む
請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記第一駆動力伝達系は、前記周面に対して近接及び離間する方向に前記作用部を移動させる
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記第二駆動力伝達系は、前記回転子の周方向に前記作用部を移動させる
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記作用部のうち前記回転子の周方向に離れて設けられる第一部分及び第二部分を一体的に連結する連結部を備え、
前記第一駆動力伝達系及び前記第二駆動力伝達系は、前記連結部を含む
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記第一部分及び前記第二部分は、前記回転子の周面上の基準位置を挟んで配置されている
請求項６に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記第一駆動力伝達系及び前記第二駆動力伝達系のうち少なくとも一方は、それぞれの駆動量を拡大する変位拡大機構を介して前記連結部に接続されている
請求項６又は請求項７に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記連結部は、前記回転子の径方向に移動可能であり、かつ、前記径方向の移動により前記第一部分と前記第二部分とが前記回転子の周方向について互いに反対方向に移動するように形成されている
請求項６から請求項８のうちいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記連結部は、前記回転子の周方向に移動可能であり、かつ、前記周方向の移動により前記第一部分と前記第二部分とが前記回転子の周方向について同一方向に移動するように形成されている
請求項６から請求項９のうちいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記作用部は、前記回転子の軸線方向に複数設けられ、
前記第一駆動力伝達系及び前記第二駆動力伝達系は、前記作用部ごとに設けられている
請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記第一駆動力伝達系及び前記第二駆動力伝達系の動作期間が前記作用部ごとにずれるように、複数の前記第一駆動力伝達系及び複数の前記第二駆動力伝達系に対して駆動信号を供給する
請求項１１に記載の駆動装置。
【請求項１３】
前記制御部は、複数の前記第一駆動力伝達系に対して共通の第一駆動信号をそれぞれ位相がずれるように供給する
請求項１１又は請求項１２に記載の駆動装置。
【請求項１４】
前記制御部は、複数の前記第二駆動力伝達系に対して共通の第二駆動信号をそれぞれ位相がずれるように供給する
請求項１１から請求項１３のうちいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項１５】
前記第一駆動力伝達系及び前記第二駆動力伝達系は、前記作用部のうち互いに異なる接続位置に接続されている
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項１６】
回転子と、
前記回転子の少なくとも一部に巻き付けられる作用部と、
前記作用部を独立して駆動可能な第一駆動部及び第二駆動部と、
前記回転子に対する前記作用部の係合力を増大させて前記作用部を回転可能状態にもたらす動作を前記第一駆動部に行わせると共に、前記回転可能状態の前記作用部を前記回転子の周方向に一定距離移動させて前記回転子を回転させる回転駆動状態とする動作を前記第二駆動部に行わせる制御部と
を備える駆動装置。
【請求項１７】
別個に設けられ駆動源の駆動力を伝達する第一駆動力伝達系及び第二駆動力伝達系のうち、前記第一駆動力伝達系を用いて回転子の周面の少なくとも一部に巻きつけられた作用部の前記回転子に対する係合力を増大させ、前記回転子を回転可能状態にすることと、
前記第二駆動力伝達系を用いて、前記作用部を介して前記回転子を回転駆動状態にすることと
を含む回転子の駆動方法。
【請求項１８】
前記第二駆動力伝達系は、前記第一駆動力伝達系による動作が終了する前に動作を開始する
請求項１７に記載の回転子の駆動方法。
【請求項１９】
回転子と、
前記回転子を回転させる駆動装置と
を備え、
前記駆動装置として、請求項１から請求項１６のうちいずれか一項に記載の駆動装置が用いられている
ロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、回転子の駆動方法及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば旋回系機械を駆動させるアクチュエータとして、モータ装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。このようなモータ装置として、例えば電動モータや超音波モータなど、高トルクを発生させることが可能なモータ装置が広く知られている。近年では、ヒューマノイドロボットの関節部分など、より精密な部分を駆動させるモータ装置が求められており、電動モータや超音波モータなどの既存のモータにおいても小型化、トルクの制御性等、細密で高精度な駆動を行うことができる構成が求められている。このようなモータ装置の構成として、例えば駆動源（駆動部）と回転子との間に、駆動力を伝達する伝達系が設けられた構成が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３１１２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構成においては、駆動源の駆動力を効率的に回転子に伝達するための伝達系の構成が求められている。
【０００５】
本発明に係る態様は、駆動源の駆動力を効率的に回転子に伝達することができる駆動装置、回転子の駆動方法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】
本発明の第一の態様に従えば、回転子を駆動するための駆動源と、当該駆動源の駆動力を伝達する駆動力伝達手段と、回転子の周面の少なくとも一部に巻き付けられ、回転子に対する係合力を増大させて回転可能状態にもたらした後、回転子を回転させる回転駆動状態にする作用部と、を備える駆動装置において、駆動力伝達手段は、作用部を介して回転子を回転可能状態にするための第一駆動力伝達系と、作用部を介して回転駆動状態にする回転力を伝達するための第二駆動力伝達系と、を別個に有する駆動装置が提供される。
【０００７】
本発明の第二の態様に従えば、回転子と、当該回転子の少なくとも一部に巻き付けられる作用部と、当該作用部を独立して駆動可能な第一駆動部及び第二駆動部と、回転子に対する作用部の係合力を増大させて作用部を回転可能状態にもたらす動作を第一駆動部に行わせると共に、回転可能状態の作用部を回転子の周方向に一定距離移動させて回転子を回転させる回転駆動状態とする動作を第二駆動部に行わせる制御部とを備える駆動装置が提供される。
【０００８】
本発明の第三の態様に従えば、別個に設けられ駆動源の駆動力を伝達する第一駆動力伝達系及び第二駆動力伝達系のうち、第一駆動力伝達系により、回転子の周面の少なくとも一部に巻きつけられた作用部の回転子に対する係合力を増大させて、回転子を回転可能状態にもたらすことと、回転子を回転可能状態にもたらした後、第二駆動力伝達系により、作用部を介して回転子を回転させる回転駆動状態にすることとを含む回転子の駆動方法が提供される。
【０００９】
本発明の第四の態様に従えば、回転子と、回転子を回転させる駆動装置とを備え、駆動装置として、本発明の第一の態様に従う駆動装置が用いられているロボット装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、駆動源の駆動力を効率的に回転子に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態に係るモータ装置の全体構成を示す正面図。
【図２】本実施形態に係るモータ装置の全体構成を示す側面図。
【図３】本実施形態に係るモータ装置の第一駆動力伝達系の構成を示す図。
【図４】本実施形態に係るモータ装置の第二駆動力伝達系の構成を示す図。
【図５】本実施形態に係るモータ装置の特性を示すグラフ。
【図６】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図７】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図８】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図９】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図１０】本実施形態に係るモータ装置に供給する駆動信号の変化を示すグラフ。
【図１１】本実施形態に係るモータ装置に供給する駆動信号の変化を示すグラフ。
【図１２】本実施形態に係るモータ装置に供給する駆動信号の変化を示すグラフ。
【図１３】第二実施形態に係るモータ装置の全体構成を示す正面図。
【図１４】第三実施形態に係るモータ装置の全体構成を示す正面図。
【図１５】第四実施形態に係るモータ装置の全体構成を示す正面図。
【図１６】本実施形態に係るモータ装置の作用部の構成を示す斜視図。
【図１７】本実施形態に係るモータ装置の作用部の他の構成を示す斜視図。
【図１８】第五実施形態に係るロボットハンドの構成を示す模式図。
【図１９】モータ装置に供給する駆動信号の他の態様を示すグラフ。
【図２０】モータ装置に供給する駆動信号の他の態様を示すグラフ。
【図２１】モータ装置に供給する駆動信号の他の態様を示すグラフ。
【図２２】変形例に係るモータ装置の全体構成を示す模式図。
【図２３】変形例に係るモータ装置の全体構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第一実施形態］
以下、図面に基づき、本発明の第一実施形態を説明する。  
図１は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの一例を示す概略構成図である。図１は正面図であり、図２は側面図である。  
図１及び図２に示すように、モータ装置ＭＴＲは、ベース部ＢＳと、作用部ＢＴと、駆動源ＡＣと、駆動力伝達部ＴＲと、制御部ＣＯＮＴとを有している。当該モータ装置ＭＴＲは、図１及び図２に示す回転子ＳＦを回転させる。
【００１３】
以下、各図の説明においては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。以下の説明では、回転子ＳＦの回転軸Ｃの軸線方向をＺ軸方向とし、当該Ｚ軸方向に垂直な平面上の直交方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転（傾斜）方向（周方向）をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１４】
ベース部ＢＳは、例えばステンレス等の材料を用いて板状に形成されている。ベース部ＢＳは、上記の作用部ＢＴ、駆動源ＡＣ、駆動力伝達部ＴＲを支持する。ベース部ＢＳには、図２に示すように、貫通部１０が形成されている。貫通部１０は、正面視でほぼ円形に形成された開口部であり、ベース部ＢＳの表裏を貫通して形成されている。貫通部１０には、ベアリング部１０ａを介して回転子ＳＦが挿入される。
【００１５】
なお、本実施形態では、図２に示すように、モータ装置ＭＴＲがＺ方向に複数（２つ）設けられている。以下、２つのモータ装置ＭＴＲを区別する場合には、第一モータ装置１１１及び第二モータ装置１１２と表記する。第一モータ装置１１１はベース部ＢＳが例えば−Ｚ側に配置されており、第二モータ装置１１２はベース部ＢＳが例えば＋Ｚ側に配置されているが、この構成に限られない。
【００１６】
作用部ＢＴは、第一端部２１、第二端部２２及びベルト部２３を有している。第一端部２１及び第二端部２２は、回転子ＳＦの外周上の所定の基準位置（例、基準位置Ｆ、など）を挟んで配置されている。本実施形態では、例えば回転子ＳＦの＋Ｙ側端部を基準位置Ｆとした場合を例に挙げて説明する。なお、本実施形態における所定の基準位置は、第一端部２１及び第二端部２２の配置に応じて、回転子ＳＦの周面又はその近傍に設定されることを含む。例えば、本実施形態の所定の基準位置は、回転子ＳＦの周面上又はその近傍において第一端部２１と第二端部２２との間（例、中間）に設定されることを含む。
【００１７】
ベルト部２３は、例えばステンレスなどの材料を用いて帯状に形成され、例えば弾性変形可能な程度の厚さに形成されている。ベルト部２３は、貫通部１０に挿入される回転子ＳＦの周面（例、外周面ＳＦａ、内周面）を囲うように配置される。換言すると、回転子ＳＦは、貫通部１０のうちベルト部２３によって囲まれる空間に挿入される。ベルト部２３は、例えば回転子ＳＦの周方向の全面に亘って掛けられる必要は無く、少なくとも一部に掛けられる構成であれば良い。なお、回転子ＳＦに対するベルト部２３の実質的な巻き数は、例えば、０．１〜２．０（例えば、０．２、０．４、０．５、０．６、０．８、１．０、１．２、１．４、１．６、１．８）、又は２．０以上にできる。
【００１８】
ベルト部２３には、複数の切り込み部２４が形成されている。切り込み部２４は、例えばベルト部２３の外周面２３ｆに形成されている。切り込み部２４は、例えばベルト部２３の長手方向（回転子ＳＦの外周面ＳＦａの周方向に沿った方向）の全体に亘ってほぼ等間隔に形成されている。切り込み部２４は、ベルト部２３の変形を促進する。
【００１９】
駆動源ＡＣは、例えばピエゾ素子や磁歪素子などの電気機械変換素子を備えた第一駆動素子（第一駆動系）３１及び第二駆動素子（第二駆動系）３２を有する。第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２は、電気機械変換素子に電圧が印加されることにより、Ｙ方向に所定のストローク、かつ、所定の推力で伸縮する構成である。なお、図１に示す状態は、第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２が収縮している状態を示している。
【００２０】
第一駆動素子３１は、支持部材１１を介してベース部ＢＳに支持されている。第二駆動素子３２は、支持部材１２を介してベース部ＢＳに支持されている。制御部ＣＯＮＴは駆動源ＡＣ（第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２）に接続されており、当該駆動源ＡＣに対して制御信号を供給可能になっている。
【００２１】
第一駆動素子３１は、変位拡大機構６０に接続されている。変位拡大機構６０は、梃子部６１及び支点軸６２を有する。梃子部６１は、フレクシャ部６１ａを介して第一駆動素子３１の＋Ｙ側端部に接続されており、フレクシャ部６１ｂを介して中継部６３の＋Ｙ側端部に接続されている。また、梃子部６１は、付勢部６４に接続されている。付勢部６４は、梃子部６１のうち支点軸６２を基準としてフレクシャ部６１ｂ側に接続されている。支点軸６２は、梃子部６１をθＺ方向に回転可能に支持する。支点軸６２は、ベース部ＢＳに固定されている。
【００２２】
支点軸６２とフレクシャ部６１ａとの距離はＲ１であり、支点軸６２とフレクシャ部６１ｂとの距離はＲ２である。本実施形態では、Ｒ２＞Ｒ１となっている。このため、梃子部６１が支点軸６２を中心として回転した場合、フレクシャ部６１ａの移動距離よりも、フレクシャ部６１ｂの移動距離の方が大きくなる。このように梃子の原理を利用した構成により、第一駆動素子３１の伸縮によってフレクシャ部６１ａが変位する場合、当該変位はフレクシャ部６１ｂにおいて拡大されて伝達されることになる。
【００２３】
例えば、第一駆動素子３１が伸長した場合、フレクシャ部６１ａは＋Ｙ側へ変位し、梃子部６１は支点軸６２を中心として図１の時計回りに回転する。この回転により、フレクシャ部６１ｂは−Ｙ側へ変位する。また、第一駆動素子３１が収縮した場合、逆に梃子部６１は支点軸６２を中心として図１の反時計回りに回転する。この回転により、フレクシャ部６１ａは−Ｙ側へ変位し、フレクシャ部６１ｂは＋Ｙ側へ変位する。このように第一駆動素子３１が伸長又は収縮した場合、フレクシャ部６１ｂの変位は、フレクシャ部６１ａの変位の（Ｒ２／Ｒ１）倍となる。
【００２４】
第二駆動素子３２は、変位拡大機構７０に接続されている。変位拡大機構７０は、梃子部７１及び支点軸７２を有する。梃子部７１は、フレクシャ部７１ａを介して第二駆動素子３２の−Ｙ側端部に接続されており、フレクシャ部７１ｂを介して中継部７３に接続されている。支点軸７２は、梃子部７１をθＺ方向に回転可能に支持する。支点軸７２は、ベース部ＢＳに固定されている。
【００２５】
支点軸７２とフレクシャ部７１ａとの距離はＲ３であり、支点軸７２とフレクシャ部７１ｂとの距離はＲ４である。本実施形態では、Ｒ４＞Ｒ３となっている。このため、上記の変位拡大機構６０の原理と同様に、第二駆動素子３２の伸縮によってフレクシャ部７１ａが変位する場合、当該変位はフレクシャ部７１ｂにおいて拡大されて伝達されることになる。
【００２６】
例えば、第二駆動素子３２が伸長した場合、フレクシャ部７１ａは−Ｙ側へ変位し、梃子部７１は支点軸７２を中心として図１の反時計回りに回転する。この回転により、フレクシャ部７１ｂは＋Ｘ側へ変位する。また、第二駆動素子３２が収縮した場合、逆に梃子部７１は支点軸７２を中心として図１の時計回りに回転する。この回転により、フレクシャ部７１ａは＋Ｙ側へ変位し、フレクシャ部７１ｂは−Ｘ側へ変位する。このように第二駆動素子３２が伸長又は収縮した場合、フレクシャ部７１ｂの変位は、フレクシャ部７１ａの変位の（Ｒ４／Ｒ３）倍となる。
【００２７】
また、変位拡大機構７０と同様の機構として、変位拡大機構７５が設けられている。変位拡大機構７５は、梃子部７６及び支点軸７７を有する。梃子部７６は、突起部７６ａを介して付勢部７４の−Ｘ側端部の鉤部７４ａに連結されており、フレクシャ部７６ｂを介して中継部７８に接続されている。付勢部７４としては、例えばバネなどが用いられている。付勢部７４は、第二駆動素子３２の最大推力の半分の値となるように荷重が調整されている。また、付勢部７４としてバネを用いる場合、第二駆動素子３２のストロークの範囲内において荷重の変化に有意差が無いようにバネ定数が設定されている。支点軸７７は、梃子部７６をθＺ方向に回転可能に支持する。支点軸７７は、ベース部ＢＳに固定されている。
【００２８】
支点軸７７と突起部７６ａとの距離はＲ５であり、支点軸７７とフレクシャ部７６ｂとの距離はＲ６である。本実施形態では、Ｒ５＞Ｒ６となっている。このため、梃子の原理により、フレクシャ部７６ｂが変位する場合、当該変位は突起部７６ａにおいて拡大されて伝達されることになる。
【００２９】
なお、上記のように変位拡大機構６０は、第一駆動素子３１によるＹ方向の変位を、向きを１８０°変更して伝達可能である。また、変位拡大機構７０は、第二駆動素子３２によるＹ方向の変位を、向きを９０°（あるいは２７０°）変更して伝達可能である。また、変位拡大機構７５は、フレクシャ部７６ｂのＸ方向の変位を１８０°変更して伝達可能である。このように、変位拡大機構６０、変位拡大機構７０及び変位拡大機構７５が変位の向きを変更して伝達可能な構成であるため、ベース部ＢＳの限られたスペースを有効に利用して各部位を配置することができる。
【００３０】
連結部ＣＮは、作用部ＢＴの第一端部２１と第二端部２２とを一体的に連結する。中継部６３の−Ｙ側端部は、フレクシャ部６３ａを介して連結部ＣＮの＋Ｙ側の接続部５０に接続されている。中継部７３の−Ｘ側端部は、フレクシャ部７３ａを介して連結部ＣＮの＋Ｘ側の接続部５２に接続されている。中継部７８の＋Ｘ側端部は、フレクシャ部７８ａを介して連結部ＣＮの−Ｘ側の接続部５１に接続されている。
【００３１】
連結部ＣＮの接続部５１は、中継部５３を介して作用部ＢＴの第一端部２１に接続されている。中継部５３は、フレクシャ部５３ａを介して接続部５１に接続されており、フレクシャ部５３ｂを介して第一端部２１に接続されている。フレクシャ部５３ｂは、フレクシャ部５３ａに対して、＋Ｘ側かつ−Ｙ側に配置されている。
【００３２】
連結部ＣＮの接続部５２は、中継部５４を介して作用部ＢＴの第二端部２２に接続されている。中継部５４は、フレクシャ部５４ａを介して接続部５２に接続されており、フレクシャ部５４ｂを介して第二端部２２に接続されている。フレクシャ部５４ｂは、フレクシャ部５４ａに対して、−Ｘ側かつ−Ｙ側に配置されている。
【００３３】
上記の構成において、作用部ＢＴの第一端部２１及び第二端部２２は、中継部５３及び中継部５４、連結部ＣＮ、中継部６３及び変位拡大機構６０を介して第一駆動素子３１に接続されている。このため、第一端部２１及び第二端部２２には、変位拡大機構６０、中継部６３、連結部ＣＮ及び中継部５３、中継部５４を経由して第一駆動素子３１の駆動力が伝達される。このように、モータ装置ＭＴＲは、駆動力伝達部ＴＲとして、第一端部２１及び第二端部２２に対して上記の伝達経路で駆動力を伝達する第一駆動力伝達系ＴＲ１を有している。第一駆動力伝達系ＴＲ１は、例えば駆動源ＡＣのうち第一駆動素子３１の駆動力を伝達する。
【００３４】
また、上記の構成において、作用部ＢＴの第一端部２１及び第二端部２２は、中継部５３及び中継部５４、連結部ＣＮ、中継部７３及び変位拡大機構７０を介して第二駆動素子３２に接続されている。このため、第一端部２１及び第二端部２２には、変位拡大機構７０、中継部７３、連結部ＣＮ及び中継部５３、中継部５４を経由して第二駆動素子３２の駆動力が伝達される。このように、モータ装置ＭＴＲは、駆動力伝達部ＴＲとして、第一駆動力伝達系ＴＲ１とは別個に、第一端部２１及び第二端部２２に対して上記の伝達経路で駆動力を伝達する第二駆動力伝達系ＴＲ２を有している。第二駆動力伝達系ＴＲ２は、例えば駆動源ＡＣのうち第二駆動素子３２の駆動力を伝達する。
【００３５】
なお、第一駆動力伝達系ＴＲ１及び第二駆動力伝達系ＴＲ２は、共通の要素として連結部ＣＮ、中継部５３及び中継部５４を含んでいる。このように、別個の駆動力伝達系である第一駆動力伝達系ＴＲ１及び第二駆動力伝達系ＴＲ２が、一部の共通の要素を含んでいても良い。また、第一端部２１及び第二端部２２に対して異なる伝達経路で駆動力を伝達する上記２つの駆動力伝達系（第一駆動力伝達系ＴＲ１及び第二駆動力伝達系ＴＲ２）において、伝達経路の一部が共通していても良い。
【００３６】
次に、駆動力伝達部ＴＲによる駆動力の伝達動作を説明する。  
図３は、第一駆動力伝達系ＴＲ１による駆動力の伝達の様子を示す図である。図３においては、一部の構成を省略して示している。  
図３に示すように、第一駆動素子３１を伸長させた場合、フレクシャ部６１ａが＋Ｙ方向に変位し、当該変位が変位拡大機構６０によって−Ｙ方向に拡大されて伝達される。伝達された変位は、中継部６３を介して連結部ＣＮを−Ｙ側に押圧する。
【００３７】
この押圧力により、連結部ＣＮは−Ｙ側に移動する。この場合、中継部５３はフレクシャ部５３ａを中心として図３の反時計回りに回転し、フレクシャ部５３ｂ及び第一端部２１が＋Ｘ側に押圧される。また、中継部５４はフレクシャ部５４ａを中心として図３の時計回りに回転するため、フレクシャ部５４ｂ及び第二端部２２が−Ｘ側に押圧される。
【００３８】
上記のように、第一駆動素子３１による駆動力は、第一駆動力伝達系ＴＲ１を構成する変位拡大機構６０、中継部６３、連結部ＣＮ、中継部５３及び中継部５４を経由して第一端部２１及び第二端部２２に伝達される。モータ装置ＭＴＲの各構成要素のうち上記の経路で第一駆動素子３１による駆動力が伝達される結果、図３に示すように、第一端部２１及び第二端部２２が近接し、ベルト部２３が回転子ＳＦに巻き付く。このように、第一駆動力伝達系ＴＲ１は、第一端部２１及び第二端部２２を近接させてベルト部２３が回転子ＳＦに巻き付くように、当該第一端部２１及び第二端部２２に対して駆動力を伝達する。
【００３９】
また、第一駆動素子３１を収縮させた場合、ベルト部２３が回転子ＳＦに巻き付いた状態から連結部ＣＮが＋Ｙ側に移動し、中継部５３はフレクシャ部５３ａを中心として図３の時計回りに回転するため、フレクシャ部５３ｂ及び第一端部２１が−Ｘ側に引っ張られる。また、中継部５４はフレクシャ部５４ａを中心として図３の反時計回りに回転するため、フレクシャ部５４ｂ及び第二端部２２が＋Ｘ側に引っ張られる。この結果、第一端部２１及び第二端部２２が離れ、ベルト部２３による回転子ＳＦへの巻き付きが解消される。
【００４０】
図４は、第二駆動力伝達系ＴＲ２による駆動力の伝達の様子を示す図である。図４においては、一部の構成を省略して示している。また、以下においては、第一駆動力伝達系ＴＲ１の作用によりベルト部２３が回転子ＳＦに巻き付いた状態で第二駆動素子３２を伸長させる場合を例に挙げて説明する。
【００４１】
図４に示すように、第一駆動力伝達系ＴＲ１の作用によりベルト部２３が回転子ＳＦに巻き付いた状態で第二駆動素子３２を伸長させた場合、フレクシャ部７１ａが−Ｙ方向に変位し、当該変位が変位拡大機構７０によって＋Ｘ方向に拡大されて伝達される。伝達された変位は、中継部７３を介して連結部ＣＮを＋Ｘ側に引き付ける。
【００４２】
この引き付けの力により、連結部ＣＮは＋Ｘ側に移動する。連結部ＣＮの移動により、中継部５３が第一端部２１を＋Ｘ側へ押圧すると共に、中継部５４が第二端部２２を＋Ｘ側へ引っ張る。これにより、第一端部２１及び第二端部２２が共に＋Ｘ側に移動し、回転子ＳＦの外周面ＳＦａに沿って図４の時計回りの方向に移動する。
【００４３】
また、第二駆動素子３２を収縮させた場合、フレクシャ部７１ａが＋Ｙ方向に変位し、当該変位によって梃子部７１が図４の時計回りに回転し、中継部７３を−Ｘ側に押圧する。この押圧力により、連結部ＣＮが−Ｘ側に移動する。連結部ＣＮの移動により、中継部５３が第一端部２１を−Ｘ側へ引っ張ると共に、中継部５４が第二端部２２を−Ｘ側へ押圧する。これにより、第一端部２１及び第二端部２２が共に−Ｘ側に移動し、回転子ＳＦの外周面ＳＦａに沿って図４の反時計回りの方向に移動する。
【００４４】
ここで、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲにおいて、回転子ＳＦにトルクを作用させる原理を説明する。  
回転子ＳＦを駆動させる際には、回転子ＳＦに巻き付けられた作用部ＢＴに有効張力を生じさせ、当該有効張力によって回転子ＳＦにトルクを伝達する。
【００４５】
オイラーの摩擦ベルト理論により、回転子ＳＦに巻き付けられた作用部ＢＴの第一端部２１側の張力（Ｔ１）及び第二端部２２側の張力（Ｔ２）が下記［数１］を満たすとき、作用部ＢＴと回転子ＳＦとの間で摩擦力（係合力）が生じ、作用部ＢＴが回転子ＳＦに対して滑りをほとんど生じることの無い状態（回転可能状態）で回転子ＳＦと共に移動する。この移動により、回転子ＳＦにトルクが伝達され、回転子ＳＦが回転する（回転駆動状態）。ただし、［数１］において、μは作用部ＢＴと回転子ＳＦとの間の見かけ上の摩擦係数であり、θは作用部ＢＴの有効巻き付き角である。
【００４６】
【数１】
2014027808.tif 000003
【００４７】
このとき、トルクの伝達に寄与する有効張力は、（Ｔ１−Ｔ２）によって表される。上記［数１］に基づいて有効張力（Ｔ１−Ｔ２）を求めると、［数２］のようになる。［数２］は、Ｔ１を用いて有効張力を表す式である。
【００４８】
【数２】
2014027808.tif 000004
【００４９】
上記［数２］より、回転子ＳＦに伝達されるトルクは第一駆動素子３１の張力Ｔ１によって一意に決定されることがわかる。［数２］の右辺のＴ１の係数部分は、作用部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数μ及び作用部ＢＴの有効巻き付き角θにそれぞれ依存する。
【００５０】
図５は、摩擦係数μを変化させたときの有効巻き付き角θと係数部分の値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は有効巻き付き角θを示しており、グラフの縦軸は係数部分の値を示している。
【００５１】
図５に示すように、例えば摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θが３００°以上のときに係数部分の値が０．８以上となっている。このことから、摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θを３００°以上とすることにより、第一駆動素子３１による張力Ｔ１の８０％以上の力が回転子ＳＦのトルクに寄与することがわかる。この巻き付き角の他、図５のグラフから、例えば作用部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数を大きくするほど、係数部分の値が大きくなることが推定される。
【００５２】
このように、トルクの大きさは第一駆動素子３１の張力Ｔ１によって一意に決定されることになり、例えば作用部ＢＴの移動距離などには無関係であることがわかる。したがって、例えば第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２に用いられるピエゾ素子などは、数ミリ程度の小型素子であっても、数百ニュートン以上の力を出すことができるので非常に大きな回転力を付与することができる。
【００５３】
このように、ベルト部２３と、第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２とは、協働して回転子ＳＦにトルクを伝達する。モータ装置ＭＴＲは、第一駆動素子３１と第二駆動素子３２とが協働的に（又は相互作用的に）駆動することによって、第一駆動素子３１によって作用部ＢＴに加えられる力（例、張力や押圧力）と第二駆動素子３２によって作用部ＢＴに加えられる力（例、張力や押圧力）とに基づいて回転子ＳＦに対するベルト部２３の接触状態を調整可能なため、ベルト部２３を介して回転子ＳＦにトルクを伝達する。
【００５４】
また、モータ装置ＭＴＲは、第一駆動素子３１と第二駆動素子３２とが協働的に（又は相互作用的に）駆動することによって、ベルト部２３の回転子ＳＦに対する巻き付き角θに基づく回転子ＳＦに対するベルト部２３の接触状態を調整可能なため、ベルト部２３を介して回転子ＳＦにトルクを伝達する。このように、本実施形態におけるモータ装置ＭＴＲは、駆動源ＡＣによって回転子ＳＦの径方向に力が作用部ＢＴの少なくとも一部に加えられた状態（回転可能状態）で、作用部ＢＴを介して回転子ＳＦにトルクが伝達される。
【００５５】
したがって、本実施形態では、第一駆動力伝達系ＴＲ１により、ベルト部２３を回転子ＳＦに巻き付けて回転子ＳＦと作用部ＢＴとの間を回転可能状態とすることができる。また、第二駆動力伝達系ＴＲ２により、回転可能状態にある作用部ＢＴ及び回転子ＳＦに対して第一端部２１及び第二端部２２を回転子ＳＦの外周方向に沿って移動させることで、回転子ＳＦにトルクを伝達して回転子ＳＦを回転駆動状態にすることができる。
【００５６】
以上を踏まえ、図６〜図１０を参照して、モータ装置ＭＴＲの動作を説明する。図６〜図９は、モータ装置ＭＴＲの動作の様子を示す図である。図１０は、モータ装置ＭＴＲの第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２に対する駆動信号の一例を示すグラフである。図１０のグラフにおいて、横軸は時間の経過を示しており、縦軸は駆動電圧の大きさ（単位：Ｖ）を示している。
【００５７】
モータ装置ＭＴＲにおいて、制御部ＣＯＮＴは、作用部ＢＴのベルト部２３を回転子ＳＦに巻き付けて回転子ＳＦを回転可能な状態（回転可能状態）にするエンゲージ動作（図１０の期間ａ）と、回転子ＳＦに巻き付けたベルト部２３を回転子ＳＦの周方向に沿って移動させ回転子ＳＦを回転状態（回転駆動状態）にするドライブ動作（図１０の期間ｂ〜期間ｅ）と、回転子ＳＦに対するベルト部２３の巻き付けを解消させるリリース動作（図１０の期間ｆ）と、ベルト部２３を所定の位置に復帰させる復帰動作（図１０の期間ｇ〜期間ｈ）とを繰り返し行わせる。
【００５８】
まず、エンゲージ動作を説明する。エンゲージ動作において、制御部ＣＯＮＴは、図１０の期間ａに示すように第一駆動素子３１に対して駆動電圧を所定の増加率で所定値（例、１５０Ｖ）まで高めていき、第一駆動素子３１を伸長させる。
【００５９】
第一駆動素子３１が伸長することで生じる駆動力は、第一駆動力伝達系ＴＲ１を介して第一端部２１及び第二端部２２に伝達される。第一駆動力伝達系ＴＲ１を介して伝達された駆動力により、図６に示すように、第一端部２１が＋Ｘ方向に、第二端部２２が−Ｘ方向にそれぞれ移動し、作用部ＢＴの第一端部２１側には張力Ｔ１が発生し、作用部ＢＴの第二端部２２側には張力Ｔ２が発生する。したがって、作用部ＢＴに有効張力（Ｔ１−Ｔ２）が発生し、作用部ＢＴと回転子ＳＦとの間が回転可能状態となる。
【００６０】
次に、ドライブ動作を説明する。ドライブ動作において、制御部ＣＯＮＴは、図１０の期間ｂ〜期間ｅに示すように、第一駆動素子３１に対する駆動電圧を一定（例、１５０Ｖ）にして作用部ＢＴに有効張力を発生させた状態を保持しつつ、第二駆動素子３２に対して駆動電圧を所定の増加率で所定値（例、１５０Ｖ）まで高めていき、第二駆動素子３２を伸長させる。
【００６１】
第二駆動素子３２が伸長することで生じる駆動力は、第二駆動力伝達系ＴＲ２を介して第一端部２１及び第二端部２２に伝達される。第二駆動力伝達系ＴＲ２を介して伝達された駆動力により、図７に示すように、第一端部２１及び第二端部２２が＋Ｘ方向に移動する。この結果、作用部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力が発生した状態で作用部ＢＴが移動し、当該移動と共に回転子ＳＦが＋θＺ方向に回転する回転駆動状態となる。
【００６２】
本実施形態では、作用部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数μが例えば０．３であり、作用部ＢＴが回転子ＳＦにほぼ１回転（３６０°）巻き掛けられている。したがって、図５のグラフを参照すると、第一駆動素子３１の張力Ｔ１の８５％程度の力がトルクとして回転子ＳＦに伝達されることになる。
【００６３】
また、ドライブ動作における第一端部２１及び第二端部２２の移動量は、エンゲージ動作における第一端部２１及び第二端部２２の移動量よりも大きくなる。このため、例えば所定の電圧値を印加したときの伸長量が第一駆動素子３１よりも第二駆動素子３２の方が大きくなるように形成しておいても良い。また、第一駆動素子３１と第二駆動素子３２とが同一の構成である場合、変位拡大機構７０の拡大倍率（Ｒ４／Ｒ３）を調整することにより、変位拡大機構７０による変位の拡大量が、上記の変位拡大機構６０による変位の拡大量よりも大きくなるように形成されていても良い。これにより、ドライブ動作における駆動量を確保することができる。
【００６４】
次に、リリース動作を説明する。リリース動作において、制御部ＣＯＮＴは、図１０の期間ｆに示すように、第二駆動素子３２に対する駆動電圧を一定にして第一端部２１及び第二端部２２の位置を保持しつつ、第一駆動素子３１に対して所定の減少率で所定値（例、０Ｖ）まで駆動電圧を減少させ、第一駆動素子３１を収縮させる。
【００６５】
第一駆動素子３１の収縮によって生じる駆動力は、第一駆動力伝達系ＴＲ１を介して第一端部２１及び第二端部２２に伝達される。第一駆動力伝達系ＴＲ１を介して伝達された駆動力により、図８に示すように、第一端部２１が−Ｘ方向に移動し、第二端部２２が＋Ｘ方向に移動する。この結果、第一端部２１と第二端部２２とが離れ、作用部ＢＴの巻き付けが緩んだ状態になる。つまり、作用部ＢＴに付加されていた有効張力が解除された状態になる。この状態においては、作用部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力は発生せず、回転子ＳＦは慣性によって回転し続けることになる。
【００６６】
次に、復帰動作を説明する。復帰動作において、制御部ＣＯＮＴは、図１０の期間ｇ〜期間ｈに示すように、第一駆動素子３１に対する駆動電圧を一定（例、０Ｖ）にして作用部ＢＴの巻き付けを緩ませた状態を維持しつつ、第二駆動素子３２に対する駆動電圧を所定の減少率で所定値（例、０Ｖ）まで減少させ、第二駆動素子３２を収縮させる。
【００６７】
第二駆動素子３２の収縮によって生じる駆動力は、第二駆動力伝達系ＴＲ２を介して第一端部２１及び第二端部２２に伝達される。第二駆動力伝達系ＴＲ２を介して伝達された駆動力により、図９に示すように、第一端部２１及び第二端部２２が−θＺ方向に回転する。この結果、作用部ＢＴの巻き付けが緩んだまま、すなわち、有効張力が発生しないまま、作用部ＢＴの第一端部２１及び第二端部２２が駆動の開始位置（所定位置）へ戻される。
【００６８】
第二端部２２が駆動開始位置に戻された後、制御部ＣＯＮＴは、再び上記のエンゲージ動作、ドライブ動作、リリース動作、復帰動作を順に行わせる。このように、制御部ＣＯＮＴが上記各動作を駆動源ＡＣに繰り返し行わせることにより、回転子ＳＦが＋θＺ方向に回転し続けることになる。
【００６９】
本実施形態では、回転子ＳＦに取り付けられた２つのモータ装置ＭＴＲ（以下、区別のため第一モータ装置１１１、第二モータ装置１１２と表記する）に対して上記動作をそれぞれ行わせる。この場合、第一モータ装置１１１と第二モータ装置１１２との間で、各動作をずらして行うようにすることができる。
【００７０】
図１１は、モータ装置ＭＴＲの第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２に対する駆動信号の一例を示すグラフである。図１１のグラフにおいて、横軸は時間の経過を示しており、縦軸は駆動電圧の大きさ（単位：Ｖ）を示している。例えば第一モータ装置１１１の第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２に対しては、図１０で示すように駆動信号を供給し、第二モータ装置１１２の第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２に対しては、図１１で示すように駆動信号を供給することができる。
【００７１】
この場合、図１０及び図１１に示すように、第一モータ装置１１１においてドライブ動作を行っている期間（期間ｂ〜期間ｅ）には、第二モータ装置１１２においてリリース動作、復帰動作及びエンゲージ動作を行っている。また、第一モータ装置１１１においてリリース動作、復帰動作及びエンゲージ動作を行っている期間（期間ｆ〜期間ａ）には、第二モータ装置１１２においてドライブ動作を行っている。このように、第一モータ装置１１１と第二モータ装置１１２とでドライブ動作を時間的に交互に行うことにより、回転子ＳＦに対して途切れることなく連続してドライブ動作を行わせることができる。
【００７２】
また、上記説明においては、エンゲージ動作、ドライブ動作、リリース動作、復帰動作のそれぞれにおいて、第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２に対する駆動信号の供給を動作毎に区切って行う場合を例に挙げて説明したが、実際には駆動信号を供給してから第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２の伸縮が行われるまでの間にわずかなタイムラグが発生する場合もある。そこで、第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２に対して駆動信号を供給する期間が一部重なるように当該駆動信号を供給するようにしても良い。
【００７３】
図１２は、モータ装置ＭＴＲの第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２に対する駆動信号の一例を示すグラフである。図１２のグラフにおいて、横軸は時間の経過を示しており、縦軸は駆動電圧の大きさ（単位：Ｖ）を示している。
【００７４】
図１２に示すように、ドライブ動作（期間ｂ〜期間ｈ）を行う際には、例えばエンゲージ動作において第一駆動素子３１の駆動電圧が所定値（例、１５０Ｖ）に到達する前（エンゲージ動作が完了する前）に、第二駆動素子３２の駆動電圧の印加を開始してもよい（破線３２ａで示す）。
【００７５】
また、リリース動作（期間ｆ）を行う際には、例えばドライブ動作において第二駆動素子３２の駆動電圧が所定値（例、１５０Ｖ）に到達する前（ドライブ動作が完了する前）に、第一駆動素子３１の駆動電圧の減少を開始しても良い（破線３１ａで示す）。
【００７６】
また、復帰動作（期間ｇ〜期間ｈ）を行う際には、例えばリリース動作において第一駆動素子３１の駆動電圧が所定値（例、０Ｖ）に到達する前（リリース動作が完了する前）に、第二駆動素子３２の駆動電圧の減少を開始しても良い（破線３２ｂで示す）。
【００７７】
また、エンゲージ動作（期間ａ）を行う際には、例えば復帰動作において第二駆動素子３２の駆動電圧が所定値（例、０Ｖ）に到達する前（復帰動作が完了する前）に、第一駆動素子３１の駆動電圧の印加を開始しても良い（破線３１ｂで示す）。
【００７８】
上記の動作により、各動作間においてタイムラグの発生を低減させることができ、各動作間の時間的損失を吸収することが可能となる。このため、各動作をスムーズに切り替えることができる。
【００７９】
以上のように、本実施形態によれば、回転子ＳＦを駆動するための駆動源ＡＣと、当該駆動源ＡＣの駆動力を伝達する駆動力伝達部ＴＲと、回転子ＳＦの外周面ＳＦａの少なくとも一部に巻き付けられ、回転子ＳＦに対する係合力を増大させて回転可能状態にもたらした後、回転子ＳＦを回転させる回転駆動状態にする作用部ＢＴと、を備えるモータ装置ＭＴＲにおいて、駆動力伝達部ＴＲは、作用部ＢＴを介して回転子ＳＦを回転可能状態にするための第一駆動力伝達系ＴＲ１と、作用部ＢＴを介して回転駆動状態にする回転力を伝達するための第二駆動力伝達系ＴＲ２と、を別個に有するので、駆動源ＡＣの駆動力を効率的に回転子ＳＦに伝達することができる。
【００８０】
また、本実施形態におけるモータ装置ＭＴＲは、伝達部ＢＴの第一端部２１（或いは第二端部２２）に付与される張力を調整することによって伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦力を容易に変化させることが可能なため、トルクを制御することができる。
また、本実施形態におけるモータ装置ＭＴＲは、低速時及び高速時に関わらず第一端部２１（或いは第二端部２２）に付与される張力を調整することが可能なため、低速時及び高速時においてトルクを制御することができる。
【００８１】
また、本実施形態のように伝達部ＢＴを用いた回転子ＳＦへの巻きかけによる力の伝達手段の場合、伝達部ＢＴの全体にわたる平均化の効果によって安定した一定の摩擦力を得ることが可能なので、本実施形態におけるモータ装置ＭＴＲは容易にトルク制御を行うことができる。
【００８２】
［第二実施形態］  
次に、本発明の第二実施形態を説明する。  
図１３は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲ２の構成を示す図である。  
図１３に示すように、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲ２は、第一実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの構成に比べて、中継部６３と接続部５０との間にフレクシャ部が設けられておらず、中継部６３と接続部５０とが接続部分６３ｂにおいて直接接続されている点で異なっている。なお、他の構成については、第一実施形態と同一である。以下、第一実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８３】
本実施形態のように中継部６３と接続部５０とがフレクシャ部を介さずに一体的に形成された構成により、中継部６３と接続部５０との接続部分６３ｂの耐久性が高められる。なお、この場合、中継部６３と接続部５０とが一部材で形成されていても良い。
【００８４】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態を説明する。  
図１４は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲ３の構成を示す図である。  
図１４に示すように、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲ３は、上記第二実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲ２に比べて、中継部５３及び中継部５４の構成が異なっている。他の構成については、第二実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲ２と同一である。以下、第二実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略あるいは簡略化する。
【００８５】
図１４に示すように、中継部５３と第一端部２１とを接続するフレクシャ部５３ｂは、中継部５３と接続部５０とを接続するフレクシャ部５３ａに対して、＋Ｙ側に配置されている。また、中継部５４と第二端部２２とを接続するフレクシャ部５４ｂは、中継部５４と接続部５０とを接続するフレクシャ部５４ａに対して＋Ｙ側に配置されている。
【００８６】
この構成において、連結部ＣＮを−Ｙ側に移動させる場合、中継部５３はフレクシャ部５３ａを中心として図１４の反時計回りに回転し、フレクシャ部５３ｂ及び第一端部２１が−Ｘ側に引っ張られる。また、中継部５４はフレクシャ部５４ａを中心として図１４の時計回りに回転し、フレクシャ部５４ｂ及び第二端部２２が＋Ｘ側に引っ張られる。この結果、第一端部２１及び第二端部２２が離れる方向に移動する。
【００８７】
また、連結部ＣＮを＋Ｙ側に移動させる場合、中継部５３はフレクシャ部５３ａを中心として図１４の時計回りに回転し、フレクシャ部５３ｂ及び第一端部２１が＋Ｘ側に引っ張られる。また、中継部５４はフレクシャ部５４ａを中心として図１４の反時計回りに回転し、フレクシャ部５４ｂ及び第二端部２２が−Ｘ側に引っ張られる。この結果、第一端部２１及び第二端部２２が近づく方向に移動する。
【００８８】
したがって、第一駆動素子３１を伸長させた場合にはリリース動作が行われ、第一駆動素子３１を収縮させた場合にはエンゲージ動作が行われる。
【００８９】
このように、本実施形態によれば、連結部ＣＮのＹ方向に関する移動方向（＋Ｙ方向又は−Ｙ方向）と第一端部２１及び第二端部２２の移動方向（近づく方向又は遠ざかる方向）との関係が上記第二実施形態とは逆にすることができる。これにより、駆動態様の多様化を図ることができる。
【００９０】
［第四実施形態］  
次に、第四実施形態を説明する。  
上記第一実施形態では、作用部ＢＴの第一端部２１及び第二端部２２が連結部ＣＮによって一体的に連結された構成を例に挙げて説明したが、本実施形態では、連結部ＣＮが設けられない構成について例を挙げて説明する。
【００９１】
図１５は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲ４の構成を示す図である。  
図１５に示すように、モータ装置ＭＴＲ４は、ベース部ＢＳと、作用部ＢＴと、駆動源ＡＣと、駆動力伝達部ＴＲと、制御部ＣＯＮＴとを有している。ベース部ＢＳは、作用部ＢＴ、駆動源ＡＣ、駆動力伝達部ＴＲを支持する。
【００９２】
作用部ＢＴは、回転子ＳＦに巻き付けられるベルト部２２３と、ベルト部２２３の第一端部２２１及び第二端部２２２と、ベルト部２２３の一部に設けられた突起部２２０とを有する。ベルト部２２３は、例えば図１６に示すように、第一端部２２１と第二端部２２２とが突起部２２０を挟むように巻かれている。ベルト部２２３の一部同士が重ならないように、突起部２２０と第二端部２２２との間が二又に分かれており、その間に突起部２２０と第一端部２２１が挿入された構成になっている。
【００９３】
第一端部２２１と突起部２２０との間には、隙間２２１ａが形成されている。隙間２２１ａは、第一端部２２１が突起部２２０側に移動するためのマージンとなる。同様に、第二端部２２２と突起部２２０との間には、切り欠き部２２２ａが形成されている。切り欠き部２２２ａは、第二端部２２２が突起部２２０側に移動するためのマージンとなる。
【００９４】
第一端部２２１及び第二端部２２２が突起部２２０に近づく方向に移動することにより、ベルト部２２３が回転子ＳＦに巻き付けられる。また、第一端部２２１及び第二端部２２２が突起部２２０から離れる方向に移動することにより、ベルト部２２３の巻き付けが緩められる。
【００９５】
なお、作用部ＢＴの構成としては、例えば図１７に示すように、第一端部２２１及び突起部２２０の一部（第一突起部２２０ａ）を有する第一部材３２１と、第二端部２２２及び突起部２２０の一部（第二突起部２２０ｂ）を有する第二部材３２２と、の２部材に分かれた構成であっても良い。
【００９６】
図１５に示すように、駆動源ＡＣは、エンゲージ用の駆動素子２３１を有する。駆動素子２３１は、Ｘ方向に伸縮するように支持部２１１に支持されている。駆動素子２３１のうち−Ｘ側の端部２３１ａ及び＋Ｘ側の端部２３１ｂは、変位拡大機構２６０に接続されている。
【００９７】
変位拡大機構２６０は、梃子部２６１ａ及び梃子部２６１ｂと、支点軸２６２ａ及び支点軸２６２ｂとを有する。梃子部２６１ａの＋Ｙ側端部は、端部２３１ａに接続されている。梃子部２６１ａの−Ｙ側端部は、第一端部２２１に接続されている。梃子部２６１ｂの＋Ｙ側端部は、端部２３１ｂに接続されている。梃子部２６１ｂの−Ｙ側端部は、第二端部２２２に接続されている。支点軸２６２ａは、梃子部２６１ａをＺ軸周りに回転可能に支持する。支点軸２６２ｂは、梃子部２６１ｂをＺ軸周りに回転可能に支持する。
【００９８】
また、駆動源ＡＣは、ドライブ用の駆動素子２３２ａ及び駆動素子２３２ｂを有する。駆動素子２３２ａ及び駆動素子２３２ｂは、Ｙ方向に伸縮するように支持部２１２に支持されている。駆動素子２３２ａは、フレクシャ部２３２ｃを介して変位拡大機構２７０に接続されている。駆動素子２３２ｂは、フレクシャ部２３２ｄを介して変位拡大機構２７０に接続されている。
【００９９】
変位拡大機構２７０は、梃子部２７１及びフレクシャ部２７２を有する。梃子部２７１は、Ｚ方向視でＵ字状に形成されている。梃子部２７１は、第一接続端２７１ａと、第二接続端２７１ｂと、基部２７１ｃを有する。
【０１００】
基部２７１ｃは、駆動素子２３２ａ及び駆動素子２３２ｂの＋Ｙ側に配置されている。基部２７１ｃは、フレクシャ部２３２ｃ及びフレクシャ部２３２ｄを介して、それぞれ駆動素子２３２ａ及び駆動素子２３２ｂに接続されている。第一接続端２７１ａ及び第二接続端２７１ｂは、作用部ＢＴの突起部２２０に接続されている。フレクシャ部２７２は、基部２７１ｃと支持部２１２との間を連結する。
【０１０１】
上記構成において、駆動素子２３１が伸長することにより、梃子部２６１ａが支点軸２６２ａを中心として反時計回りに回転し、梃子部２６１ａの−Ｙ側端部が第一端部２２１を＋Ｘ方向に押圧する。また、梃子部２６１ｂが支点軸２６２ｂを中心として時計回りに回転し、梃子部２６１ｂの−Ｙ側端部が第二端部２２２を−Ｘ方向に押圧する。
【０１０２】
また、駆動素子２３１が収縮することにより、梃子部２６１ａが支点軸２６２ａを中心として時計回りに回転し、梃子部２６１ａの−Ｙ側端部が第一端部２２１を−Ｘ方向に引っ張る。また、梃子部２６１ｂが支点軸２６２ｂを中心として反時計回りに回転し、梃子部２６１ｂの−Ｙ側端部が第二端部２２２を＋Ｘ方向に引っ張る。
【０１０３】
このように、第一端部２２１及び第二端部２２２は、変位拡大機構２６０（梃子部２６１ａ及び梃子部２６１ｂ）を介して駆動素子２３１に接続されている。このため、駆動素子２３１の伸縮による駆動力は、変位拡大機構２６０（梃子部２６１ａ、梃子部２６１ｂ）を経由して第一端部２２１及び第二端部２２２に伝達される。このように、モータ装置ＭＴＲ４は、第一端部２２１及び第二端部２２２に対して上記の伝達経路で駆動力を伝達する第一駆動力伝達系ＴＲ１を有している。第一駆動力伝達系ＴＲ１は、例えば駆動源ＡＣのうち駆動素子２３１の駆動力を伝達する。
【０１０４】
また、上記構成において、駆動素子２３２ａが伸長し、かつ、駆動素子２３２ｂが収縮する場合、フレクシャ部２３２ｃが基部２７１ｃを＋Ｙ方向に押圧し、フレクシャ部２３２ｄが基部２７１ｃを−Ｙ方向に引っ張る。このため、梃子部２７１は、フレクシャ部２７２を中心として時計回りに回転し、突起部２２０が−Ｘ側に押圧される。
【０１０５】
一方、駆動素子２３２ａが収縮し、かつ、駆動素子２３２ｂが伸長する場合、フレクシャ部２３２ｃが基部２７１ｃを−Ｙ方向に引っ張り、フレクシャ部２３２ｄが基部２７１ｃを＋Ｙ方向に押圧する。このため、梃子部２７１は、フレクシャ部２７２を中心として反時計回りに回転し、突起部２２０が＋Ｘ側に押圧される。
【０１０６】
このように、突起部２２０は、変位拡大機構２７０（第一接続端２７１ａ及び第二接続端２７１ｂ）を介して駆動素子２３２ａ及び駆動素子２３２ｂに接続されている。このため、駆動素子２３２ａ及び駆動素子２３２ｂの伸縮による駆動力は、変位拡大機構２７０（第一接続端２７１ａ及び第二接続端２７１ｂ）を経由して突起部２２０に伝達される。このように、モータ装置ＭＴＲ４は、突起部２２０に対して上記の伝達経路で駆動力を伝達する第二駆動力伝達系ＴＲ２を有している。第二駆動力伝達系ＴＲ２は、例えば駆動源ＡＣのうち駆動素子２３２ａ及び駆動素子２３２ｂの駆動力を伝達する。
【０１０７】
次に、上記構成のモータ装置ＭＴＲ４の動作を説明する。モータ装置ＭＴＲ４の動作を行う際には、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子２３２ａ及び駆動素子２３２ｂに対して、駆動電圧の所定値（例、１５０Ｖ）のほぼ半分の電圧値（例、７５Ｖ）である中間電圧を印加しておく。この場合、駆動素子２３２ａ及び駆動素子２３２ｂは、所定値（例、１５０Ｖ）の駆動電圧を印加した場合の伸長量のほぼ半分の伸長量だけ伸長した状態となる。
【０１０８】
この状態で、制御部ＣＯＮＴは、エンゲージ動作を行わせる。エンゲージ動作において、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子２３１に対して所定の電圧（例、１５０Ｖ）の駆動信号を供給し、駆動素子２３１を伸長させる。駆動素子２３１が伸長することで生じる駆動力は、第一駆動力伝達系ＴＲ１を介して第一端部２２１及び第二端部２２２に伝達される。第一駆動力伝達系ＴＲ１を介して伝達された駆動力により、第一端部２２１及び第二端部２２２が互いに近づく方向に移動する。
【０１０９】
この移動により、作用部ＢＴの第一端部２２１側には張力Ｔ１が発生し、作用部ＢＴの第二端部２２２側には張力Ｔ２が発生する。したがって、作用部ＢＴに有効張力（Ｔ１−Ｔ２）が発生し、作用部ＢＴと回転子ＳＦとの間が回転可能状態となる。
【０１１０】
次に、制御部ＣＯＮＴは、ドライブ動作を行わせる。ドライブ動作においては、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子２３１に対する駆動電圧を一定（例、１５０Ｖ）にして作用部ＢＴに有効張力を発生させた状態を保持しつつ、例えば駆動素子２３２ａに対しては電圧値を中間電圧（例、７５Ｖ）から所定の減少率で所定値（例、０Ｖ）まで減少させ、駆動素子２３２ｂに対しては電圧値を中間電圧（例、７５Ｖ）から所定の増加率で所定値（例、１５０Ｖ）まで増加させる。
【０１１１】
この動作により、駆動素子２３２ａは収縮して基部２７１ｃを−Ｙ方向に引っ張り、駆動素子２３２ｂは伸長して基部２７１ｃを＋Ｙ方向に押圧する。このため、梃子部２７１は、フレクシャ部２７２を中心として反時計回りに回転し、突起部２２０が＋Ｘ側に押圧される。このように、駆動素子２３２ａ及び駆動素子２３２ｂが伸縮することで生じる駆動力は、第二駆動力伝達系ＴＲ２を介して突起部２２０に伝達される。第二駆動力伝達系ＴＲ２を介して伝達された駆動力により、突起部２２０を＋Ｘ方向に移動する。この結果、作用部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力が発生した状態で作用部ＢＴが移動し、当該移動と共に回転子ＳＦが＋θＺ方向に回転する回転駆動状態となる。
【０１１２】
次に、制御部ＣＯＮＴは、リリース動作を行わせる。制御部ＣＯＮＴは、駆動素子２３２ａ及び駆動素子２３２ｂに対する駆動電圧をドライブ動作時のままにして突起部２２０の位置を保持しつつ、駆動素子２３１に対して所定の減少率で所定値（例、０Ｖ）まで駆動電圧を減少させ、駆動素子２３１を収縮させる。
【０１１３】
駆動素子２３１の収縮によって生じる駆動力は、第一駆動力伝達系ＴＲ１を介して第一端部２２１及び第二端部２２２に伝達される。第一駆動力伝達系ＴＲ１を介して伝達された駆動力により、第一端部２２１と第二端部２２２とが離れる方向に移動し、作用部ＢＴの巻き付けが緩んだ状態になる。つまり、作用部ＢＴに付加されていた有効張力が解除された状態になる。この状態においては、作用部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力は発生せず、回転子ＳＦは慣性によって回転し続けることになる。
【０１１４】
次に、制御部ＣＯＮＴは、復帰動作を行わせる。制御部ＣＯＮＴは、駆動素子２３１に対する駆動電圧を一定（例、０Ｖ）にして作用部ＢＴの巻き付けを緩ませた状態を維持しつつ、駆動素子２３２ａに対する駆動電圧を所定の増加率で中間電圧値（例、７５Ｖ）まで増加させると共に、駆動素子２３２ｂに対する駆動電圧を所定の減少率で中間電圧値（例、７５Ｖ）まで減少させる。
【０１１５】
この動作により、駆動素子２３２ａは伸長し、駆動素子２３２ｂは収縮する。駆動素子２３２ａ及び駆動素子２３２ｂの伸縮によって生じる駆動力は、第二駆動力伝達系ＴＲ２を介して突起部２２０に伝達される。第二駆動力伝達系ＴＲ２を介して伝達された駆動力により、突起部２２０が−θＺ方向に回転する。この結果、作用部ＢＴの巻き付けが緩んだまま、すなわち、有効張力が発生しないまま、作用部ＢＴの突起部２２０が駆動の開始位置（所定位置）へ戻される。
【０１１６】
その後、制御部ＣＯＮＴは、再び上記のエンゲージ動作、ドライブ動作、リリース動作、復帰動作を順に行わせる。このように、制御部ＣＯＮＴが上記各動作を駆動源ＡＣに繰り返し行わせることにより、回転子ＳＦが＋θＺ方向に回転し続けることになる。
【０１１７】
以上のように、本実施形態によれば、連結部ＣＮを設けない構成であっても、駆動源ＡＣの駆動力を効率的に回転子ＳＦに伝達することができる。
【０１１８】
［第五実施形態］  
次に、本発明の第五実施形態を説明する。  
図１８は、第一実施形態〜第四実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲ〜モータ装置ＭＴＲ４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。
【０１１９】
図１８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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
中節部１０２は、筐体１０２ａ及び駆動装置ＡＣＴを有している。駆動装置ＡＣＴは、上記実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲ〜モータ装置ＭＴＲ４を用いることができる。駆動装置ＡＣＴは、筐体１０２ａ内に設けられている。駆動装置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。
【０１２２】
上記のように構成されたロボット装置ＲＢＴは、駆動装置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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
このように、本実施形態によれば、駆動源の駆動力を効率的に回転子に伝達することができる駆動装置ＡＣＴを搭載することにより、例えば減速器を用いることなく直接末節部１０１を回転させることができる。
【０１２５】
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。  
上記実施形態においては、作用部ＢＴと回転子ＳＦとの間の係合力について、摩擦力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、作用部ＢＴ及び回転子ＳＦが互いに噛み合う構成の場合、噛み合いによる係合力を用いて作用部ＢＴと回転子ＳＦとの間を回転可能状態としても良い。
【０１２６】
また、上記実施形態においては、第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２に対する駆動信号を増減させる際に、所定の増減率で電圧を増減させる場合を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。
【０１２７】
図１９（ａ）は第一駆動素子３１に対する駆動信号の一例を示すグラフであり、図１９（ｂ）は第二駆動素子３２に対する駆動信号の一例を示すグラフである。図１９（ａ）及び図１９（ｂ）のグラフにおいて、横軸は時間の経過を示しており、縦軸は駆動電圧の大きさ（単位：Ｖ）を示している。図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２に対する駆動信号として、正弦波信号及びその一部を用いることができる。
【０１２８】
例えば図１９（ａ）に示すように、第一駆動素子３１に対して供給する信号（以下、第一信号と表記する）としては、１５０Ｖを超える電圧値Ｖｍａｘと０Ｖを下回る電圧値Ｖｍｉｎとの間で周期的に電圧値を変化させる正弦波信号のうち電圧が１５０Ｖ以上となる部分を１５０Ｖで一定とし、電圧が０Ｖ以下となる部分を０Ｖで一定とした信号が用いられている。
【０１２９】
第一信号を第一駆動素子３１に供給する場合、電圧が０Ｖから１５０Ｖに増加する期間（期間ａ〜期間ｂ）には作用部ＢＴの第一端部２１と第二端部２２とを近接させる動作（エンゲージ動作）が行われる。電圧が１５０Ｖを維持している期間（期間ｃ）には、第一端部２１と第二端部２２とが近接した状態を維持する動作が行われる。電圧が１５０Ｖから０Ｖに低下する期間（期間ｄ〜期間ｅ）には、第一端部２１と第二端部２２とを離す動作（リリース動作）が行われる。電圧が０Ｖを維持している期間（期間ｆ）には、第一端部２１と第二端部２２とが離れた状態を維持する動作が行われる。
【０１３０】
また、図１９（ｂ）に示すように、第二駆動素子３２に対して供給する信号（以下、第二信号と表記する）としては、０Ｖ〜１５０Ｖの間で周期的に電圧値を変化させる正弦波信号が用いられる。
【０１３１】
第二信号を第二駆動素子３２に供給する場合、第一信号の電圧が０Ｖから１５０Ｖに増加する期間（期間ａ〜期間ｂ）に第二信号の電圧が最小値（０Ｖ）となり、第一信号の電圧が１５０Ｖを維持する期間（期間ｃ）に第二信号の電圧が最大値（１５０Ｖ）へと上昇し、第一信号の電圧が１５０Ｖから０Ｖに減少する期間（期間ｄ〜期間ｅ）に第二信号の電圧が最大値（１５０Ｖ）となり、第一信号の電圧が０Ｖを維持する期間（期間ｆ）に第二信号の電圧が最小値（０Ｖ）へと減少するように、第二信号の周期及び位相を調整する。
【０１３２】
このように第二信号の周期及び位相を調整することにより、まず期間ａ〜期間ｂにおいてエンゲージ動作が行われる間や、期間ｄ〜期間ｅにおいてリリース動作が行われる間には、第一端部２１及び第二端部２２が回転子ＳＦの周方向へ移動すること無く静止した状態が維持される。
【０１３３】
また、期間ｃには、近接した状態の第一端部２１及び第二端部２２を回転子ＳＦの周方向（上記実施形態の例では＋θＺ方向）に移動させる動作（ドライブ動作）が行われる。また、期間ｆには、離れた状態の第一端部２１及び第二端部２２が回転子Ｓｆの周方向（上記実施形態の例では−θＺ方向）に移動させる動作（復帰動作）が行われる。  
このように、第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２に対して正弦波信号を用いた信号を供給することが可能であるため、信号波形の調整を容易に行うことができる。
【０１３４】
また、上記実施形態では、１つの回転子ＳＦに対してモータ装置ＭＴＲが２つ（第一モータ装置１１１及び第二モータ装置１１２）設けられた構成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、１つ又は３つ以上モータ装置ＭＴＲが設けられた構成であっても良い。
【０１３５】
例えば１つの回転子ＳＦに対してモータ装置ＭＴＲが３つ設けられる場合、図１９に示すように、第一駆動素子３１及び第二駆動素子３２に対して供給する信号として、正弦波信号及びその一部を用いることができる。図２０（ａ）及び図２１（ａ）は、第一駆動素子３１に対して供給する信号の波形を示すグラフである。図２０（ｂ）及び図２１（ｂ）は、第二駆動素子３２に対して供給する信号の波形を示すグラフである。
【０１３６】
３つのモータ装置ＭＴＲに正弦波信号を供給する場合、図１９〜図２１に示すように、当該３つのモータ装置ＭＴＲに対して互いに位相を１２０°ずれた信号を供給することにより、回転子ＳＦに対して途切れることなく連続してドライブ動作を行わせることができる。
【０１３７】
また、上記各実施形態の構成とは別に、例えば図２２に示すように、第一駆動力伝達系ＴＲ１及び第二駆動力伝達系ＴＲ２が、連結部を介さずにそれぞれ個別に作用部ＢＴの第一端部２１及び第二端部２２に接続された構成であっても良い。この構成において、第一駆動力伝達系ＴＲ１及び第二駆動力伝達系ＴＲ２は、それぞれ個別に駆動源ＡＣを有している。なお、この構成において、第一駆動力伝達系ＴＲ１及び第二駆動力伝達系ＴＲ２において共通の駆動源を有する構成であっても良い。
【０１３８】
また、例えば図２３に示すように、第一駆動力伝達系ＴＲ１及び第二駆動力伝達系ＴＲ２が連結部ＣＮを介して第一端部２１及び第二端部２２に接続された構成において、当該第一駆動力伝達系ＴＲ１及び第二駆動力伝達系ＴＲ２が共通の駆動源ＡＣを有する構成であっても良い。
【符号の説明】
【０１３９】
ＭＴＲ、ＭＴＲ２、ＭＴＲ３、ＭＴＲ４…モータ装置  ＢＳ…ベース部  ＢＴ…作用部  ＡＣ…駆動源  ＴＲ…駆動力伝達部  ＴＲ１…第一駆動力伝達系  ＴＲ２…第二駆動力伝達系  ＣＯＮＴ…制御部  ＳＦ…回転子  ＳＦａ…外周面  Ｃ…回転軸  Ｆ…基準位置  ＣＮ…連結部  ＲＢＴ…ロボット装置  ＡＣＴ…駆動装置  ２１、２２１…第一端部  ２２、２２２…第二端部  ２３、２２３…ベルト部  ３１…第一駆動素子  ３２…第二駆動素子  ６０、７０、２６０、２７０…変位拡大機構  ２３１、２３２ａ、２３２ｂ…駆動素子  ２６０…変位拡大機構
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2014027808.tif 000018
【図１５】
2014027808.tif 000019
【図１６】
2014027808.tif 000020
【図１７】
2014027808.tif 000021
【図１８】
2014027808.tif 000022
【図１９】
2014027808.tif 000023
【図２０】
2014027808.tif 000024
【図２１】
2014027808.tif 000025
【図２２】
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【図２３】
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