(57)【要約】【課題】安定した推進力を得ることが可能なモータ装置及びロボット装置を提供すること。【解決手段】回転可能に設けられた軸部と、当該軸部が所定方向に回転するように軸部に回転力を付与する駆動部と、軸部が所定方向に回転することにより軸部の回転力が伝達される回転伝達状態となるように設けられた伝達部と、軸部と伝達部との間が回転伝達状態になると共に軸部の回転力が伝達部に伝達されるように軸部を所定方向に回転させる動作を駆動部に行わせる制御部とを備える。【選択図】図１
2014107930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に設けられた軸部と、
前記軸部が所定方向に回転するように前記軸部に回転力を付与する駆動部と、
前記軸部が前記所定方向に回転することにより前記軸部の回転力が伝達される回転伝達状態となるように設けられた伝達部と、
前記軸部と前記伝達部との間が前記回転伝達状態になると共に前記軸部の前記回転力が前記伝達部に伝達されるように前記軸部を前記所定方向に回転させる動作を前記駆動部に行わせる制御部と
を備えるモータ装置。
【請求項２】
前記回転伝達状態は、前記伝達部が前記軸部を締め付けることにより前記伝達部と前記軸部との間に摩擦力が生じる状態を含む
請求項１に記載のモータ装置。
【請求項３】
前記伝達部は、弾性変形可能に設けられている
請求項１又は請求項２に記載のモータ装置。
【請求項４】
前記伝達部は、前記軸部の軸線方向を中心とした螺旋形状となっている
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】
前記伝達部は、前記所定方向とは反対の第二方向に前記軸部が回転することにより前記回転伝達状態が解消された非伝達状態になるように設けられている
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項６】
前記駆動部は、前記軸部が前記所定方向及び前記第二方向にそれぞれ回転するように前記軸部に前記回転力を付与可能であり、
前記制御部は、前記軸部を前記所定方向に回転させる動作と、前記軸部と前記伝達部との間が前記非伝達状態になるように前記軸部を前記第二方向に回転させる動作とを前記駆動部に交互に行わせる
請求項５に記載のモータ装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記軸部が前記所定方向及び前記第二方向に振動するように前記駆動部の動作を制御可能である
請求項５又は請求項６に記載のモータ装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記軸部が共振するように前記駆動部の動作を制御可能である
請求項７に記載のモータ装置。
【請求項９】
前記軸部は、軸線方向に並んで配置された第一軸部及び第二軸部を有し、
前記駆動部は、前記第一軸部及び前記第二軸部が前記所定方向及び前記第二方向にそれぞれ回転するように前記第一軸部及び前記第二軸部に対して前記回転力を付与するように設けられ、
前記伝達部は、前記第一軸部が前記所定方向に回転することにより前記回転伝達状態となると共に前記第一軸部が前記第二方向に回転することにより前記非伝達状態になるように設けられた第一伝達部と、前記第二軸部が前記所定方向に回転することにより前記回転伝達状態となると共に前記第二軸部が前記第二方向に回転することにより前記非伝達状態になるように設けられた第二伝達部と、を有し、
前記制御部は、前記第一軸部と前記第二軸部とが、前記所定方向及び前記第二方向について互いに反対方向に回転するように前記駆動部を制御可能である
請求項６から請求項８のうちいずれか一項に記載のモータ装置。
【請求項１０】
前記第一伝達部及び前記第二伝達部は、前記第一軸部及び前記第二軸部の径方向に伸縮可能な伸縮部をそれぞれ有し、
前記制御部は、前記第一伝達部及び前記第二伝達部のうち前記回転伝達状態となる一方に設けられる前記伸縮部を収縮させると共に、前記非伝達状態となる他方に設けられる前記伸縮部を伸長させる
請求項９に記載のモータ装置。
【請求項１１】
前記伝達部は、前記第一伝達部と前記第二伝達部とを一体化する連結部を有する
請求項９又は請求項１０に記載のモータ装置。
【請求項１２】
前記駆動部は、前記第一軸部と前記第二軸部とによって前記軸線方向に挟持された駆動素子を有する
請求項９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】
前記軸部及び前記伝達部のうち少なくとも一方を固定する固定部を更に備える
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】
前記軸部、前記駆動部、前記伝達部及び前記制御部のうち少なくとも一部を覆うカバー部
を更に備え、
前記固定部は、前記カバー部に設けられている
請求項１３に記載のモータ装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のうちいずれか一項に記載のモータ装置を備える
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】
従来、ロボット装置やステージ装置などを駆動するモータ装置として、例えば超音波モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。超音波モータは、圧電素子などの振動子の伸縮により固定子と可動子との平面同士を強く押しつけ、当該押圧力（与圧力）によって発生する摩擦力で高推進力を実現している。このような超音波モータでは、十分な与圧力を得るため、固定子側を共振させる技術が知られている。固定子側を共振させることにより、非共振の場合に比べて大きな与圧力を確保することが可能となる。
【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】
しかしながら、固定子側を共振させる場合、固定子側を共振周波数で振動させることが必要となる。共振周波数は与圧力や固定子側の固定条件などに応じて変化するため、固定子側を安定して共振させることは困難である。このため、安定した推進力を得ることが困難となる。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明は、安定した推進力を得ることが可能な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】
本発明の第一の態様に従えば、回転可能に設けられた軸部と、当該軸部が所定方向に回転するように軸部に回転力を付与する駆動部と、軸部が所定方向に回転することにより軸部の回転力が伝達される回転伝達状態となるように設けられた伝達部と、軸部と伝達部との間が回転伝達状態になると共に軸部の回転力が伝達部に伝達されるように軸部を所定方向に回転させる動作を駆動部に行わせる制御部とを備えるモータ装置が提供される。
【０００７】
本発明の第二の態様に従えば、本発明の第一の態様に従うモータ装置を備えるロボット装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の態様によれば、安定した推進力を得ることが可能なモータ装置及びロボット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一実施形態に係るモータ装置の構成を示す斜視図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面に沿った構成を示す図。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ断面に沿った構成を示す図。
【図４】図３におけるＣ−Ｃ断面に沿った構成を示す図。
【図５】駆動部の構成を示す斜視図。
【図６】伝達部の構成を示す斜視図。
【図７】回転振動発生部の動作の状態を示す図。
【図８】回転振動発生部の動作の状態を示す図。
【図９】径方向変形部の動作の様子を示す図。
【図１０】径方向変形部の動作の様子を示す図。
【図１１】伝達部の伝達特性を示すグラフ。
【図１２】回転振動発生部及び径方向変形部の動作態様の組み合わせを示す表。
【図１３】回転振動発生部及び径方向変形部の動作の様子を示す斜視図。
【図１４】回転振動発生部及び径方向変形部の動作の様子を示す斜視図。
【図１５】回転振動発生部及び径方向変形部の動作の様子を示す斜視図。
【図１６】回転振動発生部及び径方向変形部の動作の様子を示す斜視図。
【図１７】径方向変形部の動作の様子を示す斜視図。
【図１８】第二実施形態に係るロボット装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。  
［第一実施形態］  
図１は、本実施形態に係るモータ装置１００の構成を示す斜視図である。  
図１に示すように、モータ装置１００は、回転子１０、駆動部２０、伝達部３０、フレーム部４０及び制御部ＣＯＮＴを備えている。図１では、一例として制御部ＣＯＮＴがフレーム部４０の外部に配置された構成を示しているが、これに限られることは無く、例えば制御部ＣＯＮＴがフレーム部４０の内部に配置された構成であってもよい。
【００１１】
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１００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。また、＋Ｚ方向視で時計回りの方向を＋θＺ方向と表記し、＋Ｚ方向視で反時計回りの方向を−θＺ方向と表記する。
【００１２】
図２は、図１におけるＡ−Ａ断面に沿った構成を示す図である。  
図２に示すように、回転子１０は、第一回転軸１１及び第二回転軸１２を有する。  
第一回転軸１１は、例えば金属などの剛性材料を用いて円柱状に形成されている。第一回転軸１１は、Ｚ方向に平行な中心軸ＡＸ１を中心として回転するように配置されている。第一回転軸１１は、端部側部分１１ａと、中心側部分１１ｂと、拡径部１１ｃとを有している。端部側部分１１ａ及び中心側部分１１ｂは、例えば同一の径を有している。
【００１３】
拡径部１１ｃは、端部側部分１１ａ及び中心側部分１１ｂよりも大きい径を有している。拡径部１１ｃは、端部側部分１１ａと中心側部分１１ｂとの間に設けられている。拡径部１１ｃの外周面は、中心軸ＡＸ１を中心とする円筒面となっている。このため、拡径部１１ｃは、図２に示すように、断面視において、端部側部分１１ａ及び中心側部分１１ｂに対して径方向に段状に突出する形状を有している。
【００１４】
第二回転軸１２は、第一回転軸１１に対して＋Ｚ側に配置されている。第二回転軸１２は、第一回転軸１１と同様、例えば金属などの剛性材料を用いて円柱状に形成されている。なお、第一回転軸１１及び第二回転軸１２は、円筒状に形成されていてもよい。この場合、第一回転軸１１及び第二回転軸１２の中空部に配線などを配置させることができる。第二回転軸１２は、Ｚ方向に平行な中心軸ＡＸ２を中心として回転するように配置されている。本実施形態において中心軸ＡＸ２は、第一回転軸１１の中心軸ＡＸ１と一致している。
【００１５】
第二回転軸１２は、第一回転軸１１と同一の形状を有しており、端部側部分１２ａと、中心側部分１２ｂと、拡径部１２ｃとを有している。端部側部分１２ａ及び中心側部分１２ｂは、例えば同一の径を有している。中心側部分１２ｂの−Ｚ側の端面１２ｄは、第一回転軸１１の中心側部分１１ｂにおける＋Ｚ側の端面１１ｄに対向するように配置されている。
【００１６】
拡径部１２ｃは、端部側部分１２ａ及び中心側部分１２ｂよりも大きい径を有している。拡径部１２ｃは、端部側部分１２ａと中心側部分１２ｂとの間に設けられている。拡径部１２ｃの外周面は、中心軸ＡＸ２を中心とする円筒面となっている。このため、拡径部１２ｃは、図２に示すように、断面視において、端部側部分１２ａ及び中心側部分１２ｂに対して径方向に段状に突出する形状を有している。
【００１７】
駆動部２０は、回転振動発生部２１と、径方向変形部２２とを有する。  
回転振動発生部２１は、第一回転軸１１及び第二回転軸１２に対してθＺ方向についての振動を発生させる。回転振動発生部２１は、第一回転軸１１と第二回転軸１２とを連結する。回転振動発生部２１は、第一回転軸１１に固定された第一固定部材２５と、第二回転軸１２に固定された第二固定部材２６と、第一固定部材２５及び第二固定部材２６をθＺ方向に振動させる振動部２７とを有している。
【００１８】
第一固定部材２５は、第一回転軸１１の中心側部分１１ｂに固定されている。第二固定部材２６は、第二回転軸１２の中心側部分１２ｂに固定されている。振動部２７は、Ｚ方向について第一固定部材２５と第二固定部材２６とで挟持され、第一固定部材２５と第二固定部材２６とを連結している。
【００１９】
図３は、図２におけるＢ−Ｂ断面に沿った構成を示す図であり、Ｚ方向視における第一固定部材２５の構成を示す断面図である。なお、図３では、第一固定部材２５の断面を示しているが、断面形状については第二固定部材２６も同様の構成となっている。図４は、図３におけるＣ−Ｃ断面に沿った構成を示す図であり、回転振動発生部２１の＋Ｘ方向視における構成を示す断面図である。
【００２０】
図３及び図４に示すように、第一固定部材２５は、第一回転軸１１に固定された伝達部５１と、当該伝達部５１に設けられたフレクシャ部５２と、当該フレクシャ部５２を介して伝達部５１に接続された可動部５３とを備えている。
【００２１】
伝達部５１は、Ｚ方向視において例えば略三角形の板状に形成されている。伝達部５１のＺ方向視における中央部には、円形の開口部５１ｃが形成されている。開口部５１ｃには、第一回転軸１１の中心側部分１１ｂが挿入されている。開口部５１ｃの内周面は、中心側部分１１ｂの外周面に固定されている。
【００２２】
フレクシャ部５２は、Ｚ方向視において略三角形に形成された伝達部５１の頂点に対応する部分にそれぞれ設けられている。フレクシャ部５２は、θＺ方向に弾性変形可能となるように、幅方向（Ｚ軸に直交する方向）の寸法が伝達部５１の他の部分よりも小さく形成されている。また、フレクシャ部５２は、Ｚ方向への変形が規制されるように、当該Ｚ方向については伝達部５１と略同一の寸法に形成されている。
【００２３】
可動部５３は、３つのフレクシャ部５２のそれぞれに接続されている。可動部５３には、平坦に形成され−Ｚ方向に向けられた固定面５３ａが設けられている。可動部５３の固定面５３ａは、振動部２７に固定されている。可動部５３は、振動部２７の駆動力によってθＺ方向に移動可能に設けられている。
【００２４】
第二固定部材２６は、第二回転軸１２に固定された伝達部６１と、当該伝達部６１に設けられたフレクシャ部６２と、当該フレクシャ部６２を介して伝達部６１に接続された可動部６３とを備えている。
【００２５】
伝達部６１は、Ｚ方向視において例えば略三角形の板状に形成されている。伝達部６１のＺ方向視における中央部には、円形の開口部６１ｃが形成されている。開口部６１ｃには、第二回転軸１２の中心側部分１２ｂが挿入されている。開口部６１ｃの内周面は、中心側部分１２ｂの外周面に固定されている。
【００２６】
フレクシャ部６２は、Ｚ方向視において略三角形に形成された伝達部６１の頂点に対応する部分にそれぞれ設けられており、Ｚ方向において第一固定部材２５のフレクシャ部５２に重なる位置に配置されている。フレクシャ部６２は、θＺ方向に弾性変形可能となるように、幅方向（Ｚ軸に直交する方向）の寸法が伝達部６１の他の部分よりも小さく形成されている。また、フレクシャ部６２は、Ｚ方向への変形が規制されるように、当該Ｚ方向については伝達部６１と略同一の寸法に形成されている。
【００２７】
可動部６３は、３つのフレクシャ部６２のそれぞれに接続されている。可動部６３には、平坦に形成され可動部５３の固定面５３ａに対向するように配置された固定面６３ａが設けられている。固定面６３ａは、振動部２７に固定されている。可動部６３の固定面６３ａは、第一固定部材２５の可動部５３に形成された固定面５３ａとの間で振動部２７をＺ方向に挟持するように配置されている。可動部６３は、振動部２７の駆動力によってθＺ方向に移動可能に設けられている。
【００２８】
振動部２７は、第一駆動素子７１及び第二駆動素子７２を有している。第一駆動素子７１及び第二駆動素子７２は、それぞれ３つの可動部５３と３つの可動部６３との間にＺ方向に挟持されている。第一駆動素子７１及び第二駆動素子７２としては、例えば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が用いられている。このような電気機械変換素子としては、例えばピエゾ素子などが挙げられる。
【００２９】
第一駆動素子７１及び第二駆動素子７２は、それぞれθＺ方向に間隔を空けて配置されている。例えば、第一駆動素子７１は可動部５３及び可動部６３のθＺ方向の一端に配置されており、第二駆動素子７２は可動部５３及び可動部６３のθＺ方向の他端に配置されている。
【００３０】
第一駆動素子７１の面７１ａ及び第二駆動素子７２の面７２ａは、可動部５３の固定面５３ａに固定されている。第一駆動素子７１の面７１ｂ及び第二駆動素子７２の面７２ｂは、可動部６３の固定面６３ａに固定されている。
【００３１】
第一駆動素子７１及び第二駆動素子７２としては、いわゆるｄ１５モードの圧電素子が用いられる。このため、第一駆動素子７１及び第二駆動素子７２に所定の電圧を印加すると、当該第一駆動素子７１及び第二駆動素子７２は、可動部５３側の面７１ａ、７２ａと、可動部６３側の面７１ｂ、７２ｂとが互いにＹ方向について反対方向に平行移動するように変形する。
【００３２】
図２に示すように、径方向変形部２２は、第一回転軸１１の拡径部１１ｃに設けられた第一変形部５４と、第二回転軸１２の拡径部１２ｃに設けられた第二変形部５５とを有している。
【００３３】
第一変形部５４は、変形素子５６及び変形部材５７を有している。変形素子５６は、拡径部１１ｃの周面上に配置されており、円筒状に形成されている。変形素子５６として、例えば電歪素子（例、ピエゾ素子など）や磁歪素子などの電気機械変換素子が用いられている。変形素子５６は、第一回転軸１１の径方向に伸びるように変形可能である。変形素子５６は、Ｚ方向に分割された端部側部分５６ａ及び中心側部分５６ｂを有している。端部側部分５６ａ及び中心側部分５６ｂは、互いに独立して変形可能である。
【００３４】
変形部材５７は、変形素子５６を囲うように円筒状に形成されている。変形部材５７は、弾性変形可能な材料を用いて形成されている。変形部材５７の内周面５７ａは、変形素子５６の外周面に固定されている。変形素子５６が第一回転軸１１の径方向に変形することにより、当該変形が変形部材５７に伝達され、変形部材５７が第一回転軸１１の径方向に弾性変形するようになっている。
【００３５】
第二変形部５５は、第一変形部５４と同様に、変形素子５８及び変形部材５９を有している。変形素子５８は、第二回転軸１２の拡径部１２ｃの周面上に配置されており、円筒状に形成されている。変形素子５８として、第一変形部５４の変形素子５６と同様に、例えば電気機械変換素子が用いられている。変形素子５８は、第二回転軸１２の径方向に伸びるように変形可能である。変形素子５８は、Ｚ方向に分割された端部側部分５８ａ及び中心側部分５８ｂを有している。端部側部分５８ａ及び中心側部分５８ｂは、互いに独立して変形可能である。
【００３６】
変形部材５９は、変形素子５８を囲うように円筒状に形成されている。変形部材５９は、変形部材５７と同様に、弾性変形可能な材料を用いて形成されている。変形部材５９の内周面５９ａは、変形素子５８の外周面に固定されている。変形素子５８が第二回転軸１２の径方向に変形することにより、当該変形が変形部材５９に伝達され、変形部材５９が第二回転軸１２の径方向に弾性変形するようになっている。
【００３７】
図５は、駆動部２０の構成を示す斜視図である。図５においては、モータ装置１００の構成を判別しやすくするため、伝達部３０及びフレーム部４０の構成を省略している。  
図５に示すように、変形部材５７の内周面５７ａには、溝部５７ｅが形成されている。溝部５７ｅは、変形部材５７の＋Ｚ側端部から−Ｚ側端部にかけてＺ方向に直線状に形成されている。当該溝部５７ｅは、内周面５７ａの一周に亘って所定の間隔を空けて複数形成されている。このように溝部５７ｅが設けられていることにより、変形部材５７が第一回転軸１１の径方向に変形しやすくなっている。
【００３８】
また、変形部材５７と同様に、変形部材５９の内周面５９ａには、溝部５９ｅが形成されている。溝部５９ｅは、内周面５９ａの一周に亘って配置されている。溝部５９ｅが設けられていることにより、変形部材５９が第二回転軸１２の径方向に変形しやすくなっている。
【００３９】
図２に示すように、伝達部３０は、第一回転軸１１側に配置された第一伝達部３１と、第二回転軸１２側に配置された第二伝達部３２とを有している。第一伝達部３１は、第一回転軸１１との間で回転力を伝達可能である。第二伝達部３２は、第二回転軸１２との間で回転力を伝達可能である。
【００４０】
図６は、伝達部３０の構成を示す斜視図である。  
図２及び図６に示すように、第一伝達部３１は、変形部材５７の外周面５７ｂを囲むように配置された２つの螺旋部３１ａ、３１ｂと、当該２つの螺旋部３１ａ、３１ｂを連結する連結部３１ｃとを有している。図２において、螺旋部３１ａ、３１ｂと変形部材５７の外周面５７ｂとの間がそれぞれ接触した状態で示されているが、実際には、両者が接触しない状態又は接触しているが回転力を伝達しない状態（非伝達状態）となるように設定されている。
【００４１】
２つの螺旋部３１ａ、３１ｂは、Ｚ軸を中心として外周面５７ｂの周りに螺旋状に形成されている。連結部３１ｃは、フレーム部４０に固定されている。また、螺旋部３１ａ、３１ｂのうち連結部３１ｃとは反対側の端部３１ｄ、３１ｅは固定されていない状態となっている。
【００４２】
螺旋部３１ａ、３１ｂは、Ｚ方向に並んで配置されている。螺旋部３１ａは第一回転軸１１の端部側（−Ｚ側）に配置されており、螺旋部３１ｂは第一回転軸１１の中心側（＋Ｚ側）に配置されている。連結部３１ｃは、Ｚ方向において螺旋部３１ａと螺旋部３１ｂとの間を連結する。連結部３１ｃにより、螺旋部３１ａ、３１ｂは一体的に設けられている。
【００４３】
螺旋部３１ａは、連結部３１ｃから端部３１ｄへ向けて、＋Ｚ方向視で反時計回りの方向（−θＺ方向）に巻かれている。また、螺旋部３１ｂは、連結部３１ｃから端部３１ｅへ向けて、＋Ｚ方向視で時計回りの方向（＋θＺ方向）に巻かれている。このように螺旋部３１ａ、３１ｂは、連結部３１ｃから端部３１ｄ、３１ｅへ向けての巻きつき方向が互いに反対方向となるように形成されている。螺旋部３１ａ、３１ｂは、例えば金属材料を用いて形成された円筒状の部材を精密加工することで製造可能である。螺旋部３１ａ、３１ｂの径は、変形した状態の変形部材５７の外周面５７ｂに接触可能となる寸法に形成されている。
【００４４】
変形部材５７の外周面５７ｂが螺旋部３１ａ、３１ｂの内周面に接触した状態で、当該螺旋部３１ａ、３１ｂの連結部３１ｃから端部３１ｄ、３１ｅへ向けての巻きつき方向に外周面５７ｂが回転する場合、螺旋部３１ａ、３１ｂは当該外周面５７ｂに巻き掛かり、外周面５７ｂを締め付けることで張力が発生するようになっている。また、変形部材５７の外周面５７ｂが螺旋部３１ａ、３１ｂの内周面に接触した状態で、当該螺旋部３１ａ、３１ｂの連結部３１ｃから端部３１ｄ、３１ｅへ向けての巻きつき方向とは反対の方向に外周面５７ｂ回転する場合、螺旋部３１ａ、３１ｂの締め付けが緩められて張力が減少する、又は、螺旋部３１ａ、３１ｂが当該外周面５７ｂには巻き掛からず張力が発生しないようになっている。
【００４５】
したがって、外周面５７ｂが螺旋部３１ａ、３１ｂの内周面に接触した状態で＋θＺ方向（＋Ｚ方向視で時計回りの方向）に回転する場合、螺旋部３１ａは外周面５７ｂには巻き掛からず（又は張力が減少し）、螺旋部３１ｂが外周面５７ｂに巻き掛かる。同様に、外周面５７ｂが螺旋部３１ａ、３１ｂの内周面に接触した状態で−θ方向（＋Ｚ方向視で反時計回りの方向）に回転する場合、螺旋部３１ａが外周面５７ｂに巻き掛かり、螺旋部３１ｂは外周面５７ｂには巻き掛からない（又は張力が減少する）。
【００４６】
第二伝達部３２は、第一伝達部３１と同様の構成となっており、変形部材５９の外周面５９ｂを囲むように配置された２つの螺旋部３２ａ、３２ｂと、当該２つの螺旋部３２ａ、３２ｂを連結する連結部３２ｃとを有している。図２において、螺旋部３２ａ、３２ｂと変形部材５９の外周面５９ｂとの間がそれぞれ接触した状態で示されているが、実際には、両者が接触しない状態又は接触しているが回転力を伝達しない状態（非伝達状態）となるように設定されている。
【００４７】
２つの螺旋部３２ａ、３２ｂは、Ｚ軸を中心として外周面５９ｂの周りに螺旋状に形成されている。連結部３２ｃは、フレーム部４０に固定されている。また、螺旋部３２ａ、３２ｂのうち連結部３２ｃとは反対側の端部３２ｄ、３２ｅは固定されていない状態となっている。
【００４８】
螺旋部３２ａ、３２ｂは、Ｚ方向に並んで配置されている。螺旋部３２ａは第二回転軸１２の端部側（＋Ｚ側）に配置されており、螺旋部３２ｂは第二回転軸１２の中心側（−Ｚ側）に配置されている。連結部３２ｃは、Ｚ方向において螺旋部３２ａと螺旋部３２ｂとの間を連結する。連結部３２ｃにより、螺旋部３２ａ、３２ｂは一体的に設けられている。
【００４９】
螺旋部３２ａは、連結部３２ｃから端部３２ｄへ向けて、＋Ｚ方向視で時計回りの方向（＋θＺ方向）に巻かれている。また、螺旋部３２ｂは、連結部３２ｃから端部３２ｅへ向けて、＋Ｚ方向視で反時計回りの方向（−θＺ方向）に巻かれている。このように螺旋部３２ａ、３２ｂは、端部３２ｄ、３２ｅから連結部３２ｃへ向けての巻きつき方向が互いに反対方向となるように形成されている。螺旋部３２ａ、３２ｂは、例えば金属材料を用いて形成された円筒状の部材を精密加工することで製造可能である。螺旋部３２ａ、３２ｂの径は、変形した状態の変形部材５９の外周面５９ｂに接触可能となる寸法に形成されている。
【００５０】
変形部材５９の外周面５９ｂが螺旋部３２ａ、３２ｂの内周面に接触した状態で、当該螺旋部３２ａ、３２ｂの端部３２ｄ、３２ｅから連結部３２ｃへ向けての巻きつき方向に外周面５９ｂが回転する場合、螺旋部３２ａ、３２ｂは当該外周面５９ｂに巻き掛かり、外周面５９ｂを締め付けることで張力が発生するようになっている。また、変形部材５９の外周面５９ｂが螺旋部３２ａ、３２ｂの内周面に接触した状態で、当該螺旋部３２ａ、３２ｂの端部３２ｄ、３２ｅから連結部３２ｃへ向けての巻きつき方向とは反対の方向に外周面５９ｂ回転する場合、螺旋部３２ａ、３２ｂの締め付けが緩められて張力が減少する、又は、螺旋部３２ａ、３２ｂが当該外周面５９ｂには巻き掛からず張力が発生しないようになっている。
【００５１】
したがって、外周面５９ｂが螺旋部３２ａ、３２ｂの内周面に接触した状態で＋θＺ方向（＋Ｚ方向視で時計回りの方向）に回転する場合、螺旋部３２ａが外周面５９ｂに巻き掛かり、螺旋部３２ｂは外周面５９ｂには巻き掛からない（又は張力が減少する）。同様に、外周面５９ｂが螺旋部３２ａ、３２ｂの内周面に接触した状態で−θＺ方向（＋Ｚ方向視で反時計回りの方向）に回転する場合、螺旋部３２ａは外周面５９ｂには巻き掛からず（又は張力が減少し）、螺旋部３２ｂが外周面５９ｂに巻き掛かる。
【００５２】
なお、螺旋部３１ａ、３１ｂと外周面５７ｂとの間や、螺旋部３２ａ、３２ｂと外周面５９ｂとの間には、例えばグリス等の潤滑剤が設けられていてもよい。この構成により、外周面５７ｂ、５９ｂが螺旋部３１ａ、３１ｂ、螺旋部３２ａ、３２ｂの巻きつき方向と反対方向に回転する場合、潤滑剤の働きにより、螺旋部３１ａ、３１ｂ、螺旋部３２ａ、３２ｂに対してスムーズに回転可能となる。
【００５３】
図２に示すように、フレーム部４０は、円筒状に形成された壁部４１と、第一回転軸１１を支持する支持部４２と、第二回転軸１２を支持する支持部４３とを有している。フレーム部４０は、位置及び姿勢が変化しないように不図示の固定部に固定されている。壁部４１は、回転子１０、駆動部２０及び伝達部３０をＺ軸回りに囲むように配置されている。壁部４１の内周面４１ａには、内側に環状に突出した突出部４１ｂ、４１ｃが設けられている。
【００５４】
突出部４１ｂは、Ｚ方向において第一伝達部３１の連結部３１ｃが配置される位置に設けられている。突出部４１ｃは、Ｚ方向において第二伝達部３２の連結部３２ｃが配置される位置に設けられている。突出部４１ｂ、４１ｃには、それぞれ伝達部３０の連結部３１ｃ、３２ｃが固定されている。このように、伝達部３０とフレーム部４０とは一体的に設けられている。
【００５５】
支持部４２は、円板部４２ａ及び円筒部４２ｂを有している。円板部４２ａは、Ｚ方向視において環状に形成されている。円筒部４２ｂは、円板部４２ａの内側の周縁部に接続されており、Ｚ軸回りに側面を有するように形成されている。円筒部４２ｂの内周面には、ベアリング部４４が設けられている。ベアリング部４４は、第一回転軸１１の端部側部分１１ａをθＺ方向に回転可能となるように支持している。
【００５６】
支持部４３は、円板部４３ａ及び円筒部４３ｂを有している。円板部４３ａは、Ｚ方向視において環状に形成されている。円筒部４３ｂは、円板部４３ａの内側の周縁部に接続されており、Ｚ軸回りに側面を有するように形成されている。円筒部４３ｂの内周面には、ベアリング部４５が設けられている。ベアリング部４５は、第二回転軸１２の端部側部分１２ａをθＺ方向に回転可能となるように支持している。
【００５７】
次に、上記のように構成されたモータ装置１００の動作を説明する。  
まず、回転振動発生部２１の動作を説明する。図７及び図８は、回転振動発生部２１の動作の状態を示す図である。  
図７に示すように、第一駆動素子７１及び第二駆動素子７２に所定の電圧を印加することにより、当該第一駆動素子７１及び第二駆動素子７２は、可動部５３側の面７１ａ、７２ａが＋Ｙ側へ移動し、可動部６３側の面７１ｂ、７２ｂが−Ｙ方向に移動するように変形する。
【００５８】
この変形により、可動部５３に対して面７１ａ及び７２ａによって＋Ｙ方向の力が作用し、可動部５３が＋Ｙ方向に移動する。可動部５３の当該移動により、フレクシャ部５２が＋Ｙ方向に引っ張られ、この方向に撓むように弾性変形する。フレクシャ部５２の弾性変形により、可動部５３は伝達部５１のＺ方向視における中心部を中心として−θＺ方向（＋Ｚ方向視における反時計回りの方向）に移動する。
【００５９】
一方、可動部６３に対しては、面７１ｂ及び７２ｂによって−Ｙ方向の力が作用し、可動部６３が−Ｙ方向に移動する。可動部６３の当該移動により、フレクシャ部６２が−Ｙ方向に引っ張られ、この方向に撓むように弾性変形する。フレクシャ部６２の弾性変形により、可動部６３は伝達部６１のＺ方向視における中心部を中心として＋θＺ方向（＋Ｚ方向視における時計回りの方向）に移動する。
【００６０】
このように、第一駆動素子７１及び第二駆動素子７２が可動部５３と可動部６３とをＹ方向に剪断するように移動させることで、図８に示すように、フレクシャ部５２及びフレクシャ部６２においてθＸ方向（＋Ｘ方向視における反時計回りの方向）の捩れが生じる。
【００６１】
この捩れにより、フレクシャ部５２が伝達部５１に対して−θＺ方向の力を作用させると共に、フレクシャ部６２が伝達部６１に対して＋θＺ方向の力を作用させる。伝達部５１に対して−θＺ方向に作用する力により、第一回転軸１１が−θＺ方向に回転する。一方、伝達部６１に対して＋θＺ方向に作用する力により、第二回転軸１２が＋θＺ方向に回転する。このように、第一回転軸１１が−θＺ方向に回転すると共に、第二回転軸１２が＋θＺ方向に回転する（第一回転モード）。
【００６２】
なお、第一駆動素子７１及び第二駆動素子７２としては、いわゆるｄ１５モードの圧電素子が用いられているため、第一駆動素子７１及び第二駆動素子７２に対して上記の所定の電圧とは反対方向の電圧を印加する場合には、第一駆動素子７１及び第二駆動素子７２の変形する方向は上記とは逆になる。このため、第一回転軸１１が＋θＺ方向に回転し、第二回転軸１２が−θＺ方向に回転することになる（第二回転モード）。
【００６３】
このように、回転振動発生部２１は、フレクシャ部５２、６２、可動部５３、６３及び振動部２７（第一駆動素子７１及び第二駆動素子７２）により、伝達部５１、６１とは独立して共振を発生させる共振発生部２８が構成されている。当該共振発生部２８は、共振を発生させることにより伝達部５１、６１を大きいストロークで回転させる。なお、共振発生部２８が伝達部５１、６１の回転方向に沿って複数等ピッチで配置されているため、伝達部５１、６１に対して高出力の回転力が安定して作用することになる。
【００６４】
上記動作では、共振発生部２８が共振するように、所定の周波数（共振周波数）で第一駆動素子７１及び第二駆動素子７２を駆動する。この場合、共振によって伝達部５１及び伝達部６１のθＺ方向への回転量が増幅する。このように伝達部５１、６１とは独立して共振発生部２８を共振させる場合、モータ装置１００の全体を共振させる場合に比べて、共振発生部２８を共振させるだけで済むため、共振周波数の設定及び実際の共振発生動作を容易に行うことができる。
【００６５】
なお、上記駆動動作における共振周波数は、フレクシャ部５２、６２の剛性及び可動部５３、６３の慣性モーメントによって概ね決定される。このため、フレクシャ部５２、６２及び可動部５３、６３については、振動部２７の駆動動作によって共振するように予め形状や重量などを設計しておくようにする。
【００６６】
次に、径方向変形部２２の動作を説明する。図９及び図１０は、径方向変形部２２の動作の様子を示す図である。  
第一変形部５４について、変形素子５６の中心側部分５６ｂには電圧を印加させずに、変形素子５６の端部側部分５６ａに所定の電圧を印加させる場合、図９に示すように、変形素子５６は、中心側部分５６ｂが変形することなく、端部側部分５６ａのみが全体的に径方向に膨張する。この変形素子５６の変形により、変形部材５７の端部側部分５７ｃが径方向に押し広げられ、端部側部分５７ｃの外周面５７ｂの径が中心側（＋Ｚ側）端部の外周面５７ｂの径よりも大きくなる。当該変形部材５７の変形により、端部側部分５７ｃは螺旋部３１ａの内周に接触し、中心側部分５７ｄは螺旋部３１ｂの内周には接触しない（第一変形モード）。
【００６７】
この状態で、第一回転軸１１が＋θＺ方向（＋Ｚ方向視で時計回りの方向）に回転する場合（第一回転モード）、端部側部分５７ｃの回転方向（＋θＺ方向）と、螺旋部３１ａの連結部３１ｃから端部３１ｄへ向けての巻きつけ方向（−θＺ方向）とが反対方向であるため、螺旋部３１ａは端部側部分５７ｃには巻き掛からない。
【００６８】
また、上記の状態で、第一回転軸１１が−θＺ方向に回転する場合（第二回転モード）、端部側部分５７ｃの回転方向（−θＺ方向）と螺旋部３１ａの連結部３１ｃから端部３１ｄへ向けての巻きつけ方向（−θＺ方向）とが同一方向であるため、螺旋部３１ａは端部側部分５７ｃに巻き掛かる。
【００６９】
一方、変形素子５６の端部側部分５６ａには電圧を印加させずに、変形素子５６の中心側部分５６ｂに所定の電圧を印加させる場合、図１０に示すように、変形素子５６は、端部側部分５６ａが変形することなく、中心側部分５６ｂのみが全体的に径方向に膨張する。この変形素子５６の変形により、変形部材５７の中心側部分５７ｄが径方向に押し広げられ、中心側部分５７ｄの外周面５７ｂの径が端部側部分５７ｃの外周面５７ｂの径よりも大きくなる。当該変形部材５７の変形により、中心側部分５７ｄは螺旋部３１ｂの内周に接触し、端部側部分５７ｃは螺旋部３１ａの内周には接触しない（第二変形モード）。
【００７０】
この状態で、第一回転軸１１が＋θＺ方向（＋Ｚ方向視で時計回りの方向）に回転する場合（第一回転モード）、中心側部分５７ｄの回転方向（＋θＺ方向）と、螺旋部３１ｂの連結部３１ｃから端部３１ｅへ向けての巻きつけ方向（＋θＺ方向）とが同一方向であるため、螺旋部３１ｂは中心側部分５７ｄに巻き掛かる。
【００７１】
また、上記の状態で、第一回転軸１１が−θＺ方向に回転する場合（第二回転モード）、中心側部分５７ｄの回転方向（−θＺ方向）と、螺旋部３１ｂの連結部３１ｃから端部３１ｅへ向けての巻きつけ方向（＋θＺ方向）とが反対方向であるため、螺旋部３１ａは中心側部分５７ｄには巻き掛からない。
【００７２】
第二変形部５５についても同様に、変形素子５８の中心側部分５８ｂには電圧を印加させずに、変形素子５８の端部側部分５８ａに所定の電圧を印加させる場合、図１０に示すように、変形素子５８は、中心側部分５８ｂが変形することなく、端部側部分５８ａのみが全体的に径方向に膨張する。この変形素子５８の変形により、変形部材５９の端部側部分５９ｃが径方向に押し広げられ、端部側部分５９ｃの外周面５９ｂの径が中心側（−Ｚ側）端部の外周面５９ｂの径よりも大きくなる。当該変形部材５９の変形により、端部側部分５９ｃは螺旋部３２ａの内周に接触し、中心側部分５９ｄは螺旋部３２ｂの内周には接触しない（第三変形モード）。
【００７３】
この状態で、第二回転軸１２が−θＺ方向（＋Ｚ方向視で反時計回りの方向）に回転する場合（第一回転モード）、端部側部分５９ｃの回転方向（−θＺ方向）と、螺旋部３２ａの連結部３２ｃから端部３２ｄへ向けての巻きつけ方向（＋θＺ方向）とが反対方向であるため、螺旋部３２ａは端部側部分５９ｃには巻き掛からない。
【００７４】
また、上記の状態で、第二回転軸１２が＋θＺ方向に回転する場合（第二回転モード）、端部側部分５９ｃの回転方向（＋θＺ方向）と螺旋部３２ａの連結部３２ｃから端部３２ｄへ向けての巻きつけ方向（＋θＺ方向）とが同一方向であるため、螺旋部３２ａは端部側部分５９ｃに巻き掛かる。
【００７５】
一方、変形素子５８の端部側部分５８ａには電圧を印加させずに、変形素子５８の中心側部分５８ｂに所定の電圧を印加させる場合、図９に示すように、変形素子５８は、端部側部分５８ａが変形することなく、中心側部分５８ｂのみが全体的に径方向に膨張する。この変形素子５８の変形により、変形部材５９の中心側部分５９ｄが径方向に押し広げられ、中心側部分５９ｄの外周面５９ｂの径が端部側部分５９ｃの外周面５９ｂの径よりも大きくなる。当該変形部材５９の変形により、中心側部分５９ｄは螺旋部３２ｂの内周に接触し、端部側部分５９ｃは螺旋部３２ａの内周には接触しない（第四変形モード）。
【００７６】
この状態で、第二回転軸１２が−θＺ方向（＋Ｚ方向視で反時計回りの方向）に回転する場合（第一回転モード）、中心側部分５９ｄの回転方向（−θＺ方向）と、螺旋部３２ｂの連結部３２ｃから端部３２ｅへ向けての巻きつけ方向（−θＺ方向）とが同一方向であるため、螺旋部３２ｂは中心側部分５９ｄに巻き掛かる。
【００７７】
また、上記の状態で、第二回転軸１２が＋θＺ方向に回転する場合（第二回転モード）、中心側部分５９ｄの回転方向（＋θＺ方向）と螺旋部３２ｂの連結部３２ｃから端部３２ｅへ向けての巻きつけ方向（−θＺ方向）とが反対方向であるため、螺旋部３２ｂは中心側部分５９ｄに巻き掛からない。
【００７８】
螺旋部３１ａ、３１ｂの連結部３１ｃから端部３１ｄ、３１ｅへ向けての巻きつけ方向と同一方向に変形部材５７（第一回転軸１１）が回転する場合、端部３１ｄ、３１ｅが当該変形部材５７の回転方向に△θＺ１変位する。この場合、螺旋部３１ａ、３１ｂの剛性Ｋ１に△θＺ１を掛けた値が変形部材５７に付与される有効張力となる。すなわち、有効張力は、Ｋ１・△θＺ１で示される。有効張力が発生する場合、螺旋部３１ａ、３１ｂは変形部材５７に巻きついて張力を付与することとなる。
【００７９】
同様に、螺旋部３２ａ、３２ｂの連結部３２ｃから端部３２ｄ、３２ｅへ向けての巻きつけ方向と同一方向に変形部材５９（第二回転軸１２）が回転する場合、端部３２ｄ、３２ｅが当該変形部材５９の回転方向に△θＺ２変位する。この場合、螺旋部３２ａ、３２ｂの剛性Ｋ２に△θＺ２を掛けた値が変形部材５７に付与される有効張力となる。すなわち、有効張力は、Ｋ２・△θＺ２で示される。有効張力が発生する場合、螺旋部３２ａ、３２ｂは変形部材５９に巻きついて張力を付与することとなる。
【００８０】
次に、本実施形態に係るモータ装置１００において、変形部材５７（第一回転軸１１及び第二回転軸１２）にトルクを作用させる原理について説明する。第一回転軸１１及び第二回転軸１２を駆動させる際には、変形部材５７と螺旋部３１ａ、３１ｂとの間、及び、変形部材５９と螺旋部３２ａ、３２ｂとの間に有効張力を生じさせ、当該有効張力によって変形部材５７、５９を介して第一回転軸１１及び第二回転軸１２にそれぞれトルクを伝達する。以下、第一回転軸１１側の構成を例に挙げて説明するが、第二回転軸１２側についても同様の説明が可能である。
【００８１】
螺旋部３１ａ、３１ｂが変形部材５７に接触する場合、螺旋部３１ａ、３１ｂの端部３１ｄ、３１ｅは変形部材５７によって支持される。したがって、オイラーの摩擦ベルト理論により、変形部材５７に接触した状態の螺旋部３１ａ、３１ｂの連結部３１ｃ側の張力（Ｔ１）と、連結部３１ｃとは反対側の端部３１ｄ、３１ｅにおける張力（Ｔ２）とが下記［数１］を満たすとき、螺旋部３１ａ、３１ｂと変形部材５７との間で摩擦力が生じ、螺旋部３１ａ、３１ｂが変形部材５７に対して滑りを生じることの無い状態（回転伝達状態）で変形部材５７と共に移動する。この移動により、変形部材５７ひいては第一回転軸１１にトルクが伝達される。ただし、［数１］において、μは螺旋部３１ａ、３１ｂと変形部材５７との間の見かけ上の摩擦係数であり、θは螺旋部３１ａ、３１ｂの有効巻きつき角である。
【００８２】
【数１】
2014107930.tif 000003
【００８３】
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。
【００８４】
【数２】
2014107930.tif 000004
【００８５】
上記［数２］より、変形部材５７に伝達されるトルクは連結部３１ｃ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、螺旋部３１ａ、３１ｂと変形部材５７との間の摩擦係数μ及び螺旋部３１ａ、３１ｂの有効巻きつき角θにそれぞれ依存する。
【００８６】
図１１は、摩擦係数μを変化させたときの有効巻きつき角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つき角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。
【００８７】
図１１に示すように、例えば摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻きつき角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、有効巻きつき角θを３００°以上とすることにより、駆動部２０による張力Ｔ１の８０％以上の力が変形部材５７のトルクに寄与することがわかる。この巻きつき角の他、図１１のグラフから、例えば螺旋部３１ａ、３１ｂと変形部材５７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。一例として、摩擦係数が０．５の場合、螺旋部３１ａ、３１ｂを変形部材５７に３６０度巻きつけると張力の９５．７％がトルクに寄与する。これにより、該張力が変形部材５７に大きな摩擦力を発生させることで螺旋部３１ａ、３１ｂが強く巻きつく効果、及び強く巻きついた引張り力を用いて変形部材５７を回転させるトルクを生み出す効果がある。
【００８８】
このように、トルクの大きさは伝達部５１側の張力Ｔ１によって一意に決定されることになり、例えば螺旋部３１ａ、３１ｂ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、例えば駆動部２０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、大きな回転力を付与することができる。
【００８９】
図１２は、回転振動発生部２１及び径方向変形部２２の動作態様の組み合わせを示す表である。図１３〜図１６は、回転振動発生部２１及び径方向変形部２２の動作の様子を示す斜視図である。
【００９０】
回転振動発生部２１に第一回転モードを行わせる場合、第一回転軸１１は＋θＺ方向に回転し、第二回転軸１２は−θＺ方向に回転する。このとき、径方向変形部２２に第二変形モードを行わせて変形部材５７の中心側部分５７ｄを螺旋部３１ｂに接触させることにより、螺旋部３１ｂと中心側部分５７ｄとの間が回転伝達状態となる。この結果、図１３に示すように、第一回転軸１１が＋θＺ方向に回転することで、当該第一回転軸１１の回転力が第一伝達部３１に対して＋θＺ方向に伝達される。一方、第二回転軸１２と第二伝達部３２との間は回転伝達状態とはなっていない（非伝達状態である）ため、第二回転軸１２の回転力は第二伝達部３２には伝達されない。
【００９１】
また、径方向変形部２２に第三変形モードを行わせて変形部材５９の端部側部分５９ｃを螺旋部３２ａに接触させることにより、螺旋部３２ａと端部側部分５９ｃとの間が回転伝達状態となる。この結果、図１４に示すように、第二回転軸１２が−θＺ方向に回転することで、第二回転軸１２の回転力が第二伝達部３２に対して−θＺ方向に伝達される。一方、第一回転軸１１と第一伝達部３１との間は非伝達状態であるため、第一回転軸１１の回転力は第一伝達部３１には伝達されない。
【００９２】
また、回転振動発生部２１に第二回転モードを行わせる場合、第一回転軸１１は−θＺ方向に回転し、第二回転軸１２は＋θＺ方向に回転する。このとき、径方向変形部２２に第一変形モードを行わせて変形部材５７の端部側部分５７ｃを螺旋部３１ａに接触させることにより、螺旋部３１ａと端部側部分５７ｃとの間が回転伝達状態となる。この結果、図１５に示すように、第一回転軸１１が−θＺ方向に回転することで、当該第一回転軸１１の回転力が第一伝達部３１に対して−θＺ方向に伝達される。一方、第二回転軸１２と第二伝達部３２との間は非伝達状態であるため、第二回転軸１２の回転力は第二伝達部３２には伝達されない。
【００９３】
また、径方向変形部２２に第四変形モードを行わせて変形部材５９の中心側部分５９ｄを螺旋部３２ｂに接触させることにより、螺旋部３２ｂと中心側部分５９ｄとの間が回転伝達状態となる。この結果、図１６に示すように、第二回転軸１２が＋θＺ方向に回転することで、第二回転軸１２の回転力が第二伝達部３２に対して＋θＺ方向に伝達される。一方、第一回転軸１１と第一伝達部３１との間は非伝達状態であるため、第一回転軸１１の回転力は第一伝達部３１には伝達されない。
【００９４】
したがって、回転子１０から伝達部３０に対して＋θＺ方向の力を伝達させる場合、制御部ＣＯＮＴは、回転振動発生部２１に対して第一回転モードと第二回転モードとを繰り返し行わせると共に、第一回転モードが行われる期間ごとに径方向変形部２２に対して第二変形モードを行わせ、第二回転モードが行われる期間ごとに径方向変形部２２に第四変形モードを行わせる。この動作により、回転子１０から伝達部３０に対して＋θＺ方向の回転力が繰り返し伝達される。
【００９５】
本実施形態では、フレーム部４０が固定され、回転子１０（第一回転軸１１及び第二回転軸１２）がベアリング部４４を介して回転可能に設けられている。このため、伝達部３０及びフレーム部４０に伝達された＋θＺ方向の回転力は、反作用として第一回転軸１１及び第二回転軸１２を−θＺ方向に回転させる。この結果、回転子１０は−θＺ方向に回転する。
【００９６】
また、回転子１０から伝達部３０に対して−θＺ方向の力を伝達させる場合、制御部ＣＯＮＴは、回転振動発生部２１に対して第一回転モードと第二回転モードとを繰り返し行わせると共に、第一回転モードが行われる期間ごとに径方向変形部２２に対して第三変形モードを行わせ、第二回転モードが行われる期間ごとに径方向変形部２２に第一変形モードを行わせる。この動作により、回転子１０から伝達部３０に対して−θＺ方向の回転力が繰り返し伝達される。伝達部３０及びフレーム部４０に伝達された−θＺ方向の回転力は、反作用として第一回転軸１１及び第二回転軸１２を＋θＺ方向に回転させる。この結果、回転子１０は＋θＺ方向に回転する。
【００９７】
なお、上記動作において、図１７（ａ）〜図１７（ｃ）に示すように、径方向変形部２２の変形部材５７（変形部材５９）を共振させることで、径方向変形部２２の変形量をより大きくすることが可能となる。これにより、大トルクを安定して発生させ、かつ伝達することができる。
【００９８】
図１７（ａ）は、共振によって変形部材５７（変形部材５９）の端部側部分５７ｃ（中心側部分５９ｄ）が拡張し、中心側部分５７ｄ（端部側部分５９ｃ）が収縮した状態を示している。図１７（ｂ）は、変形部材５７（変形部材５９）が共振していない状態を示している。図１７（ｃ）は、共振によって変形部材５７（変形部材５９）の中心側部分５７ｄ（端部側部分５９ｃ）が拡張し、端部側部分５７ｃ（中心側部分５９ｄ）が収縮した状態を示している。図１７（ａ）〜図１７（ｃ）では、図示を判別しやすくするため、変形部材５７（変形部材５９）以外の構成を省略して示している。径方向変形部２２を共振させる場合には、径方向変形部２２が図１７（ｂ）に示す状態から、図１７（ａ）に示す状態又は図１７（ｃ）に示す状態となるように、変形部材５６を変形させる。
【００９９】
以上のように、本実施形態に係るモータ装置１００は、回転可能に設けられた回転子１０と、当該回転子１０が所定方向に回転するように回転子１０に回転力を付与する駆動部２０と、回転子１０が所定方向に回転することにより回転子１０の回転力が伝達される回転伝達状態となるように設けられた伝達部３０と、回転子１０と伝達部３０との間が回転伝達状態になると共に回転子１０の回転力が伝達部３０に伝達されるように回転子１０を所定方向に回転させる動作を駆動部２０に行わせる制御部ＣＯＮＴとを備えるため、回転子１０の回転力を伝達部３０に安定して伝達することができる。これにより、安定した推進力を得ることが可能となる。
【０１００】
また、本実施形態において、駆動部２０の一部である可動部５３及び可動部６３に共振を発生させることにより、回転振動発生部２１において大きな振動が得られることになる。このため、回転振動発生部２１及び径方向変形部２２を含む駆動部２０全体に共振を発生させて回転方向のストロークを得る場合に比べて、周波数の調整や各部の設計の面で負担を低減させることができる。また、本実施形態によれば、駆動部２０の一部である可動部５３及び可動部６３に共振を発生させる構成で済むため、共振発生に要する条件が比較的厳しく無くて済む。これにより、安定した推進力を得ることが可能なモータ装置１００を提供することができる。
【０１０１】
［第二実施形態］  
次に、本発明の第二実施形態を説明する。  
図１８は、第１実施形態に記載のモータ装置１００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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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１００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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
以上のように、本実施形態によれば、安定した推進力を得ることが可能なモータ装置ＡＣＴを搭載することにより、直接末節部１０１の回転の制御を高精度に行うことができる。
【０１０７】
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。  
例えば、上記実施形態では、回転子１０の回転方向に沿って、共振発生部２８が３つ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く、２つ以下及び４つ以上設けられた構成であってもよい。
【０１０８】
また、上記実施形態の構成に加えて、例えば可動部５３、６３に予めネジ孔などを形成しておき、必要に応じて錘などの重量調整物を装着可能な構成としてもよい。この構成により、径方向変形部２２の共振周波数に対応させることができるため、Ｚ方向についても安定した共振が実現可能となる。
【０１０９】
また、上記実施形態では、フレーム部４０を固定させ、回転子１０を回転させる構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば回転子１０を固定させ、フレーム部４０を回転させる構成としてもよい。
【０１１０】
また、上記実施形態では、回転子１０として第一回転軸１１及び第二回転軸１２が設けられ、これら２つの回転軸を第一伝達部３１及び第二伝達部３２を用いて駆動する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つの回転軸を１つの伝達部で駆動する場合であっても、本発明の適用は可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
ＲＢＴ…ロボット装置  ＣＯＮＴ…制御部  ＡＣＴ…モータ装置  １０…回転子  １１…第一回転軸  １２…第二回転軸  ２０…駆動部  ２１…回転振動発生部  ２２…径方向変形部  ３０…伝達部  ３１…第一伝達部  ３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ…螺旋部  ３１ｃ、３２ｃ…連結部  ４０…フレーム部  ５４…第一変形部  ５５…第二変形部  ５６、５８…変形素子  ５７、５９…変形部材  １００…モータ装置
【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】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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