(57)【要約】【課題】更なる小型化が可能なベルクランク型駆動装置、及びこれを備える動力伝達型駆動装置を提供する。【解決手段】作用部材を可動させるベルクランク型駆動装置であって、第一固定手段、圧電素子、およびベルクランクがこの順で連結されてなり、前記ベルクランクは前記第１固定手段を固定端として前記圧電素子が伸縮することにより回動し、前記ベルクランクが回動することにより前記作用部材が可動し、前記回転中心から、前記ベルクランクと前記圧電素子とが連結する面の幅を垂直に２等分する直線までの距離をｓ、前記回転中心から、前記ベルクランクと前記作用部材とが連結する面の幅を垂直に２等分する直線までの距離をｔ、とするとき、ｔ／ｓ＞１となる。【選択図】図１
2019103193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作用部材を可動させるベルクランク型駆動装置であって、
第一固定手段、圧電素子、およびベルクランクがこの順で連結されてなり、
前記ベルクランクは前記第１固定手段を固定端として前記圧電素子が伸縮することにより回動し、
前記ベルクランクが回動することにより前記作用部材が可動し、
前記ベルクランクの回転中心に直交する断面において、
前記回転中心から、前記ベルクランクと前記圧電素子とが連結する面の幅を垂直に２等分する直線までの距離をｓ、
前記回転中心から、前記ベルクランクと前記作用部材とが連結する面の幅を垂直に２等分する直線までの距離をｔ、とするとき、
ｔ／ｓ＞１となる、
ベルクランク型駆動装置。
【請求項２】
前記ベルクランクがＬ字型である、請求項１に記載のベルクランク機構装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のベルクランク型駆動装置を備える動力伝達型駆動装置であって、
前記作用部材は板状弾性部材であり、
前記第１固定手段、前記圧電素子、前記ベルクランク、前記板状弾性部材および第２固定手段がこの順に連結されてなるステータ、並びに、該ステータの前記板状弾性部材との相互作用によって動作する可動部、を備え、
前記ベルクランクの回動により、前記ベルクランクの前記板状弾性部材側の端部と前記第２固定手段との距離が増減し、前記ベルクランクの前記板状弾性部材側の端部と前記第２固定手段との距離が減少するにつれて、前記板状弾性部材に生じる撓みが増大するように構成されている、
動力伝達型駆動装置。
【請求項４】
前記圧電素子の前記伸縮方向と直交する前記方向と直交する方向に凸となるように前記板状弾性部材が撓ませられる、請求項３に記載の動力伝達型駆動装置。
【請求項５】
前記ステータが、前記第１固定手段と前記ベルクランクとを連結し、前記ベルクランクを支持するベルクランク支持部を備える、請求項３または４に記載の動力伝達型駆動装置。
【請求項６】
前記ベルクランクまたは前記ベルクランク支持部が、ヒンジを有する、請求項１〜５のいずれかに記載の動力伝達型駆動装置。
【請求項７】
前記ヒンジが、切欠き部が形成された弾性ヒンジである、請求項６に記載の動力伝達型駆動装置。
【請求項８】
前記ステータが複数備えられる、請求項３〜７のいずれかに記載の動力伝達型駆動装置。
【請求項９】
一つの前記第２固定手段に、複数の前記板状弾性部材が連結され、それぞれの板状弾性部材に前記ベルクランク、前記圧電素子および前記第１固定手段が連結されている、請求項３〜８のいずれかに記載の動力伝達型駆動装置。
【請求項１０】
前記第１固定手段、前記ベルクランク支持部、前記ベルクランク、前記板状弾性部材および前記第２固定手段が、一体的に形成されている、請求項５〜９のいずれかに記載の動力伝達型駆動装置。
【請求項１１】
前記板状弾性部材の撓みの方向を規制する規制手段を前記板状弾性部材と接触するように設ける、請求項３〜１０のいずれかに記載の動力伝達型駆動装置。
【請求項１２】
前記板状弾性部材の撓みの方向を規制する規制手段として前記板状弾性部材の端部に凸部をそれぞれ設ける、請求項３〜１１のいずれかに記載の動力伝達型駆動装置。
【請求項１３】
前記板状弾性部材と前記第２固定手段とが、前記圧電素子とは異なる圧電素子を介して連結されている、請求項３〜１２のいずれかに記載の動力伝達型駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の伸縮、ベルクランク機構、および、作用部材（板状弾性部材）を利用したベルクランク型駆動装置及び動力伝達型駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子を用いた駆動装置の一つに超音波モータがある。超音波モータは、超音波領域の機械的振動により励振されたステータをロータやスライダと接触させて、機器を回転や直動動作させる摩擦駆動型のアクチュエータであり、カメラのオートフォーカスやＸＹステージのほか、セキュリティカメラや手術用機器に組み込まれる多次元モータ等、様々な分野で利用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、弾性体の両端に、バイモルフ圧電素子を連結し、バイモルフ圧電素子の動きで、弾性体を変形させ、弾性体上の作動点を移動本体に接触させて、移動本体を動かすことが可能な、圧電電気機械式駆動装置が開示されている。しかしながら、特許文献１に開示されている駆動装置にあっては、作動点の変位量が小さく、移動本体の動作量、駆動量を大きくするためには、バイモルフ圧電素子を大きくする等、駆動装置を大型化しなければならない。そのため、例えば手術用機器等の小型機器に組み込むことは困難であった。
【０００４】
或いは、特許文献２には、伸縮方向が同一平面となる様に配置した複数の圧電素子と、圧電素子を固定する基台と、圧電素子の伸縮端に固定したドーム状の弾性体とを具備した超音波振動子が開示されており、当該振動子により超音波モータ等の駆動装置を構成可能としている。しかしながら、特許文献２に開示された超音波振動子にあっては、圧電素子を複数用意する必要があり、また、ドーム状の弾性体を用いることが前提である。すなわち、圧電素子や弾性体を設置するために大きなスペースを要し、やはり駆動装置が大型化して、手術用機器等の小型機器に組み込むことは困難であった。
【０００５】
本発明者らのうち長縄および小松は、特許文献１、２に記載の技術の問題点に鑑み、特許文献３に記載の技術を開発した。即ち、特許文献３には、第１固定手段、第１圧電素子、板状弾性部材および第２固定手段がこの順に連結されてなるステータ、並びに、該ステータの板状弾性部材との相互作用によって動作する可動部、を備え、ステータは、第１固定手段を固定端として第１圧電素子が伸縮することによって第１圧電素子の板状弾性部材側の端部と第２固定手段との距離が増減し、第１圧電素子の板状弾性部材側の端部と第２固定手段との距離が減少するにつれて、板状弾性部材に生じる撓みが増大するように構成されており、第１圧電素子の伸縮方向と直交する方向に凸となるように板状弾性部材が撓ませられる、駆動装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４４５２２７５号
【特許文献２】特開平５−１９１９８８号公報
【特許文献３】特許第６１２４３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３に記載の駆動装置によれば、駆動装置を小型化し、手術用機器等の小型機器に組み込むことが容易となった。しかしながら、小型機器の更なる多機能化、小型化等に対応するため、駆動装置についても更なる小型化が求められている。そこで、本発明は、更なる小型化が可能な動力伝達型駆動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討の結果、駆動装置に圧電素子を用いたベルクランク機構を導入することで、駆動装置を小型化することが可能であることを見出した。
【０００９】
すなわち本発明の１つの態様は、作用部材（４ｂ、１４ｂ、２４ｂ、３４ｂ）を可動させるベルクランク型駆動装置（１０）であって、第一固定手段（１）、圧電素子（２）、およびベルクランク（３）がこの順で連結されてなり、ベルクランクは第１固定手段を固定端として圧電素子が伸縮することにより回動し、ベルクランクが回動することにより作用部材が可動し、ベルクランクの回転中心（Ｏ）に直交する断面において、回転中心から、ベルクランクと圧電素子とが連結する面の幅を垂直に２等分する直線（Ｌ１）までの距離をｓ、回転中心から、ベルクランクと作用部材とが連結する面の幅を垂直に２等分する直線（Ｌ２）までの距離をｔ、とするとき、ｔ／ｓ＞１となる、ベルクランク型駆動装置である。
【００１０】
本発明において、「この順に連結されてなる」とは、各部が順番に直接的に連結された形態のほか、各部以外の何らかの部材を介して各部が順番に間接的に連結された形態をも含む概念である。「圧電素子」とは伸縮型の圧電素子をいい、主に積層型圧電素子がこれに相当する。「回転中心」とは、回動するベルクランクの回転軸である。「ベルクランクと圧電素子とが連結する面」とは、ベルクランクと圧電素子とが直接連結する場合はベルクランクと圧電素子が接触する面を言い、ベルクランクと圧電素子とが他の部材を介して連結する場合は、他の部材とベルクランクとが接触する面を言う。「ベルクランクと作用部材とが連結する面」とは、ベルクランクと作用部材とが直接連結する場合はベルクランクと作用部材とが接触する面を言い、ベルクランクと作用部材とが他の部材を介して連結する場合は他の部材と作用部材とが接触する面を言う。「ベルクランクと圧電素子とが連結する面の幅」とは、ベルクランクの回転中心に直交する断面において、ベルクランクと圧電素子とが連結する面における２つの端部を結ぶ長さである。「ベルクランクと作用部材とが連結する面の幅」も同様に、ベルクランクの回転中心に直交する断面において、ベルクランクと作用部材とが連結する面における２つの端部を結ぶ長さである。「作用部材」とは後述する作用部材全体を指す意味ではなく、装置において実質的に作用する部材のみを意味する。例えば、図１では作用部４ｂ、図４では撓み部１４ｂが、ここで言う「作用部材」に該当する。
【００１１】
本発明において、ベルクランク（３）はＬ字型であることが好ましい。
【００１２】
また本発明のもう１つの態様は、上記のベルクランク型駆動装置（１０）を備える動力伝達型駆動装置（１００、２００、３００、４００、５００、６００）であって、上記作用部材が板状弾性部材（１４ｂ、２４ｂ、３４ｂ）であり、第１固定手段（１）、圧電素子（２）、ベルクランク（３）、板状弾性部材および第２固定手段（５）がこの順に連結されてなるステータ（７）、並びに、該ステータ（７）の板状弾性部材（４）との相互作用によって動作する可動部（８）、を備え、ベルクランクの回動により、ベルクランクの板状弾性部材側の端部（３ｂ）と第２固定手段との距離が増減し、ベルクランクの板状弾性部材側の端部と第２固定手段との距離が減少するにつれて、板状弾性部材に生じる撓みが増大するように構成されている、動力伝達型駆動装置である。
【００１３】
本発明において、「板状弾性部材」の「板状」とは、撓みが最も解消された状態において湾曲のない形状となることを意味する。ただし、圧電素子の伸縮量をベルクランクおよび板状弾性部材によって拡大させ得る限り、ベルクランクの板状弾性部材側の端部と第２固定手段との距離が最大の場合において、板状弾性部材が湾曲していてもよいものとする。予め板状弾性部材を湾曲させることによって、所望の方向にしゃくとり虫型に変形させやすくなるためである。
【００１４】
本発明において、圧電素子（２）の伸縮方向（Ｙ）と直交する方向（Ｘ）と直交する方向に凸となるように板状弾性部材（１４ｂ、２４ｂ、３４ｂ）が撓ませられることが好ましい。板状弾性部材の撓み量を最も増大させることができるためである。尚、本願において「圧電素子の伸縮方向と直交する方向と直交する方向」とは圧電素子の伸縮方向と直交する方向と完全に直交する方向である必要はなく、物体を駆動させる変形であれば許容する主旨である。例えば、圧電素子の伸縮方向と直交する方向と板状弾性部材の撓みの凸方向とのなす角度が７５°以上１０５°以下の場合、誤差範囲内として「圧電素子の伸縮方向と直交する方向と直交する方向」に含まれるものとする。尚、第２固定手段の配置を調整することにより、圧電素子の伸縮方向と直交する方向と板状弾性部材の撓みの凸方向とのなす角度を任意の角度に調整することも可能である。
【００１５】
本発明において、ステータ（７）が、第１固定手段（１）とベルクランク（３）とを連結し、ベルクランク（３）を支持するベルクランク支持部（６）を備えることが好ましい。
【００１６】
本発明において、ベルクランク支持部（６）またはベルクランク（３）が、ヒンジ（６ａ）を有することが好ましい。圧電素子の伸縮に伴うベルクランクの回動を容易にするためである。ヒンジ（６ａ）は、切欠き部（６ｂ）が形成された弾性ヒンジであることが好ましい。
【００１７】
本発明において、ステータ（７）が複数備えられていてもよい。すなわち、可動部の形態に応じてステータの設置数を増減させることで、より効率的に可動部を動作させることができる。また、ステータが複数備えられることで、例えば可動部を多次元に動作させることも可能となる。
【００１８】
本発明において、一つの第２固定手段（５）に、複数の板状弾性部材（１４ｂ、２４ｂ、３４ｂ）が連結され、それぞれの板状弾性部材にベルクランク（３）、圧電素子（２）および第１固定手段（１）が連結されていてもよい。言い換えれば、第２固定手段を中心とした円周方向に所定の間隔を設けつつ板状弾性部材等が複数連結された形態とすることが可能である。このような形態にあっては、例えば、第２固定手段近傍に可動部として球体を設置し、複数の板状弾性部材をそれぞれ任意の撓み量にて撓ませて球体に接触させることで、各板状弾性部材の撓みの増減によって球体を多次元に動作させることができる。
【００１９】
本発明において、第１固定手段（１）、ベルクランク支持部（６）、ベルクランク（３）、板状弾性部材（３４ｂ）および第２固定手段（５）が、一体的に形成されていてもよい。
【００２０】
本発明において、板状弾性部材（１４ｂ）の撓みの方向を規制する規制手段（１９ａ）を板状弾性部材（１４ｂ）と接触するように備えることが好ましい。また、規制手段（２９ａ）として板状弾性部材（２４ｂ）の端部に凸部をそれぞれ設けてもよい。規制手段を設けることで、板状弾性部材の撓みの制御がより精密となり、可動部を効率的に動作させることができるためである。
【００２１】
本発明において、板状弾性部材（１４ｂ、２４ｂ、３４ｂ）と第２固定手段（５）とが、圧電素子（２）とは異なる圧電素子（１２）を介して連結されていてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のベルクランク機構装置によれば、第１固定手段、圧電素子およびベルクランクが連結されてなることにより、ベルクランクを介して圧電素子の伸縮量（変位量）を拡大することができるため、装置の小型化が可能となる。また、変位拡大の方向をベルクランクの形状により任意の方向に調整することができるため、設置場所に制約がある場合でも装置の設置が可能となる。
【００２３】
また、本発明の動力伝達型駆動装置によれば、固定手段の間に圧電素子とベルクランクと板状弾性部材とを連結してステータを構成しており、圧電素子の伸縮量を、ベルクランク機構を介して拡大し、更に板状弾性部材の撓み量（変形量）へと拡大可能な構成を採っている。そのため、小型の圧電素子を用いた場合或いは配置できる圧電素子の種類に制約がある場合でも、大きな変形量を得ることができる。また、板状弾性部材を用いることでステータの設置スペースを極小化することも可能である。
例えば、管内に動力伝達型駆動装置を設置したい場合、管の内壁面に沿って管長手方向或いは管周方向にステータを設置可能であり、管径方向の設置スペースを極小化することができる。このように、本発明によれば、圧電素子の伸縮量をベルクランクおよび板状弾性部材によって拡大することによって、小型化されながらも必要な駆動力を得て、物体を動作させることが可能な動力伝達型駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ベルクランク型駆動装置１０の動作態様を説明するための概略図である。
【図２】ベルクランク型駆動装置１０による変位拡大を模式的に説明する図であり、Ｌ字型のベルクランクの回動前後の様子を示す図である。
【図３】ベルクランク３の形状の具体例を説明する図である。
【図４】第１実施形態に係る本発明の動力伝達型駆動装置１００の動作態様を説明するための概略図である。
【図５】ベルクランク３の端部３ｂのＸ方向の変位量ｘと板状弾性部材３の撓み量ｙとの関係を説明するための図である。
【図６】動力伝達型駆動装置１００を動作させる際、圧電素子２に印加する電圧の波形の一例を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る本発明の動力伝達型駆動装置１００の他の動作態様を説明するための概略図である。
【図８】第２実施形態に係る本発明の動力伝達型駆動装置２００を説明するための概略図であり、図４に対応する図である。
【図９】第３実施形態に係る本発明の動力伝達型駆動装置３００を説明するための概略図であり、図４（Ａ）に対応する図である。
【図１０】第３実施形態に係る本発明の動力伝達型駆動装置３００に設けられるステータ１７を説明するための概略図である。
【図１１】第４実施形態に係る本発明の動力伝達型駆動装置４００を説明するための概略図である。
【図１２】第４実施形態に係る本発明の動力伝達型駆動装置４００を説明するための概略図である。
【図１３】第５実施形態に係る本発明の動力伝達型駆動装置５００を説明するための概略図であり、図４（Ａ）に対応する図である。
【図１４】第６実施形態に係る本発明の動力伝達型駆動装置６００を説明するための概略図であり、図４（Ａ）に対応する図である。
【図１５】規制手段１９ａを説明するための概略図である。
【図１６】規制手段２９ａを説明するための概略図である。
【図１７】実施例に係る動力伝達型駆動装置を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の上記した作用および利得は、以下に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明がこれらの形態に限定されるものではない。
【００２６】
１．ベルクランク型駆動装置
図１を参照しつつ本発明のベルクランク型駆動装置の１つの実施形態について説明する。図１はベルクランク型駆動装置１０の動作態様を説明するための概略図であり、ベルクランク型駆動装置１０の回転中心Ｏに直交する断面（厚み方向に直交する断面）を表している。図１に示したように、ベルクランク機構装置１０は作用部材４を可動するものであり、第１固定手段１、圧電素子２、ベルクランク３がこの順で連結されている。ベルクランク型駆動装置１０は、図１に表れている断面形状を有して図１の紙面表裏方向に延在し、図１の紙面表裏方向に所定の厚みを有している。
【００２７】
１．１．第１固定手段１
ベルクランク型駆動装置１０において、第１固定手段１は、圧電素子２の一端２ａを固定するための手段である。第１固定手段１の形態は、圧電素子２の一端２ａを固定し、圧電素子２が当該第１固定手段１を固定端として伸縮可能な形態であれば、特に限定されるものではない。例えば、ベルクランク型駆動装置１０を設置する箇所（不図示）に固定された金属片やプラスチック片、セラミックス片等を第１固定手段１とすることができる。
【００２８】
１．２．圧電素子２
ベルクランク型駆動装置１０において、圧電素子２は、一端２ａが第１固定手段１に固定され、当該第１固定手段１を固定端として伸縮する素子である。圧電素子２は伸縮型の圧電素子であれば特に限定されるものではなく、例えば伸縮方向に圧電素子が複数積層されてなる積層型圧電素子を適用することができる。圧電素子２の伸長量については、ベルクランク３等の形状、大きさ等に合わせて決定することができるが０．０１μｍ〜３０μｍに設定するのが好ましい。
【００２９】
１．３．ベルクランク３
ベルクランク型駆動装置１０において、ベルクランク３は、一端３ａが圧電素子２の他端２ｂに連結され、他端３ｂが作用部材４に接触する、圧電素子２の伸縮に伴って回動する部材である。図１には、作用部材が他端３ｂに連結された形態を示した。ベルクランク３の構成材としては、一端３ａが圧電素子２からの押圧力を受けて変形することなく回動し、且つ、作用部材を可動させることが可能な剛性を有する材料であればよく、例えば、金属やプラスチック、セラミックス等から構成することができる。
【００３０】
ベルクランク３の形状は、圧電素子２の他端２ｂに連結するアーム３ｓと、作用部材４と接するアーム３ｔとを有し、後述するように、ベルクランク機構により圧電素子２の伸長量を変位拡大するために、ベルクランク３の回転中心Ｏから、ベルクランク３と圧電素子２とが連結する面の幅を垂直に２等分する直線Ｌ１までの距離をｓ、ベルクランク３の回転中心Ｏから、ベルクランク３と作用部材とが連結する面の幅を垂直に２等分する直線Ｌ２までの距離をｔ、とするとき、ｔ／ｓ＞１となるように形成する。このようなベルクランクの形状としては、例えば、Ｌ字型やＶ字型、Ｉ字型とすることができる。中でもＬ字型が好ましい。なお、アーム３ｓ及びアーム３ｔは一体であってもよく、別部材であってもよいが、一体である場合は圧電素子の動力を損失なく伝達することができるため好ましい。ただし、圧電素子の動力を損失なく伝達することができれば、別部材であってもよい。
【００３１】
ここで、「ベルクランク３と圧電素子２とが連結する面」とは、ベルクランク３と圧電素子２とが直接連結する場合はベルクランク３と圧電素子２が接触する面を言い、ベルクランク３と圧電素子２とが他の部材を介して連結する場合は、他の部材とベルクランク３とが接触する面を言う。「ベルクランク３と作用部材とが連結する面」とは、ベルクランク３と作用部材とが直接連結する場合はベルクランク３と作用部材とが接触する面を言い、ベルクランク３と作用部材とが他の部材を介して連結する場合は、他の部材と作用部材とが接触する面を言う。「ベルクランク３と圧電素子２とが連結する面の幅」とは、ベルクランク３の回転中心Ｏに直交する断面において、ベルクランク３と圧電素子２とが連結する面における２つの端部を結ぶ長さである。「ベルクランク３と作用部材とが連結する面の幅」も同様に、ベルクランク３の回転中心Ｏに直交する断面において、ベルクランク３と作用部材とが連結する面における２つの端部を結ぶ長さである。ベルクランク３と圧電素子２とが連結する面の幅はベルクランク３と作用部材とが連結する面の幅よりも大きいことが好ましい。ここで言う作用部材とは、作用部材４全体を指す意味ではなく、装置において実質的に作用する部材のみを意味する。例えば、図１では作用部４ｂが、ここで言う「作用部材」に該当する。
図１では、ベルクランク３と圧電素子２とは直接接触している。よって、直線Ｌ１はベルクランク３と圧電素子２とが接触する面の幅を垂直に２等分する直線となる。ベルクランク３と作用部４ｂとは、第１係合部４ａを介して間接的に接触している。よって、直線Ｌ２は第１係合部４ａと作用部４ｂとが接触する面の幅を垂直に２等分する直線となる。このように、作用部４ｂは装置において実質的に作用し得る部分のみを切り取って考える。切り取る面はベルクランクと他の部材（第１係合部４ａ）とが接触する面と平行な方向であることが好ましい。図１のように他の部材である第１係合部４ａがベルクランク３に貫入している場合は、第１係合部４ａが貫入しているベルクランク３の面をベルクランク３と第１係合部４ａとが接触する面とみなすことができる。ベルクランク３と圧電素子２とが他の部材を介して連結する場合も同様に考える。
【００３２】
ここで、回転中心Ｏについて、図１（Ａ）を用いて説明する。
回転中心Ｏはベルクランク３の回動の回転軸であり、ベルクランク３が自由回転し得るときはベルクランク３の重心となる。しかし、ベルクランク３は圧電素子２、又は圧電素子２及び後述するベルクランク支持部６によって支持されるため、多くの場合回転中心Ｏは重心からずれ、ベルクランク３とベルクランク支持部６と接触する外側の端点（図１（Ａ）のＩ）又はその近傍に位置する。ベルクランク支持部６が剛体である場合、回転中心Ｏは端点Ｉと一致する。一方で、ベルクランク支持部６にヒンジ６ｂ等が備えられて、ある程度の可撓性を備える場合は、回転中心Ｏは端点Ｉの近傍となる。図１（Ａ）、（Ｂ）は、回転中心Ｏが端点Ｉの近傍となる形態を例示している。
【００３３】
１．４．作用部材４
ベルクランク機構１０において、作用部材４は圧電素子２の伸縮に伴うベルクランク３の回動によって可動する部材であれば特に限定されない。図１では、作用部材４がＬ字型の断面を有してベルクランク３に係合する第１係合部４ａ、およびＩ字型の断面を有する作用部４ｂを備え、第１係合部４ａにより一端がベルクランク３に連結され、固定されている。そして、図１の作用部材４はベルクランクの回動に伴って可動する。ただし、作用部材４はこのようにベルクランク３に固定されている形態だけでなく、ベルクランク３から離れて位置し、ベルクランク３が回動することにより接触して、可動する形態等も含む。図１では、作動部材４が部材Ｚの上を滑る機構を示している。
作用部材４の構成材としては、特に限定されず、例えば、金属やプラスチック等から構成することができる。
【００３４】
１．５．ベルクランク支持部６
ベルクランク型駆動装置１０は、第１固定手段１とベルクランク３とを連結し、ベルクランク３を支持するベルクランク支持部６を備えることが好ましい。ベルクランク支持部６は、ヒンジ６ａを有することが好ましい。ベルクランク支持部６がヒンジ６ａを有することにより、圧電素子２の伸縮に伴うベルクランク３の回動を容易にすることができる。ヒンジ６ａの位置は、ベルクランク３の回動が可能であれば特に限定されないが、ベルクランク３側の端部に設けられることが好ましい。ベルクランク支持部６の構成材は、ベルクランク３を支持しつつ、ベルクランク３の回動を容易にするものであれば特に限定されない。例えば、金属やプラスチック等で構成することができる。ヒンジ６ａは、回動を容易にする観点から、切欠き部６ｂが形成された弾性ヒンジであることが好ましい。
なお、後述するように、ヒンジはベルクランク支持部６に設けられる代わりに、ベルクランク３に設けられていてもよい。
【００３５】
１．６．ベルクランク型駆動装置１０における変位拡大
図２は、ベルクランク型駆動装置１０による変位拡大を模式的に説明する図であり、Ｌ字型のベルクランク３が角度θで回転した時の回動前後の様子を示す概略断面図である。図２において、長さｓ、ｔは上記のとおりである。また、Ｓはベルクランク３がθ回動したときのアーム３ｓの変位量を表し、Ｔはベルクランク３がθ回動したときのアーム３ｔの変位量を表す。
図２に示したベルクランク型駆動装置１０によれば、変位量Ｓはｔ／ｓ倍（ｔ＞ｓ）に拡大され、変位量Ｔとなる（以下、この効果を「第１変位拡大効果」という場合がある。）。ただし、圧電素子２、ベルクランク３、及び作用部材４はある程度の厚みを有するため、その厚み分の誤差が生じる可能性がある。
【００３６】
ここで、本発明の圧電素子２の伸縮量及びベルクランクの大きさが非常に小さいことを考慮すると、回転中心Ｏが端点Ｉに一致するとみなすことができる。また、長さｓは、端点Ｉからベルクランク３と圧電素子２とが連結する面の幅の遠い方の端部を通る直線Ｌ１に平行な直線までの長さ、図２ではアーム３ｓの圧電素子２の伸縮方向に直交する方向（アーム３ｓの長手方向）の長さＡとみなすことができる。長さｔは、端点Ｉからベルクランク３と作用部材４とが連結する面の幅の遠い方の端部を通る直線Ｌ２に平行な直線までの長さ、図２ではアーム３ｔの圧電素子の伸縮方向に直交する方向にアーム３ｓ及びアーム３ｔのなす角を加えた方向（アーム３ｔの長手方向）の長さＢとみなすことができる。また、変位量Ｓは、図２ではアーム３ｓの圧電素子２の伸縮方向（アーム３ｓの短手方向）の変位量ｄ１（圧電素子２の伸縮量）とみなすことができる。変位量Ｔは、図２ではアーム３ｔの圧電素子２の伸縮方向にアーム３ｓ及びアーム３ｔのなす角を加えた方向（アーム３ｔの短手方向）の変位量ｄ２（ベルクランクの変位量）とみなすことができる。
よって、本発明の圧電素子２の伸縮量及びベルクランク３の大きさが非常に小さいことを考慮すると、上述の「変位量Ｓはｔ／ｓ倍に拡大され、変位量Ｔとなる」は、「圧電素子２の伸縮量ｄ１はＢ／Ａ倍に拡大され、ベルクランク３の変位量ｄ２となる」とみなすことができる。
ここで、「圧電素子２の伸縮量及びベルクランクの大きさが非常に小さい」とは、圧電素子の伸縮量が０．０１μｍ以上３０μｍ以下であり、ベルクランクの大きさ、例えば長さＡ、Ｂが当該圧電素子の伸縮量の１０５倍以下、好ましくは５×１０４倍以下、さらに好ましくは１０４倍以下であることを言う。
【００３７】
これを、図１に適用すると次のようになる。図１（Ｂ）に示すように、圧電素子２の伸縮に伴うベルクランク３の回動により、圧電素子２の伸縮量ｄ１が、圧電素子２の伸縮方向（図１の紙面上下方向。以下、「Ｙ方向」ということがある。）に直交する方向（図１の紙面左右方向。以下、「Ｘ方向」ということがある。）の変位量ｄ２に拡大される。そして拡大した片により作用部材４が可動する。これにより駆動に必要な変位量を得るために必要な圧電素子のサイズを小型化することができ、ベルクランク型駆動装置を含む装置を小型化することが可能となる。
【００３８】
このような変位拡大は、図１、図２のＬ字型形状のベルクランク３に限定されず、図３に示したように、ベルクランクのアーム３ｓ、アーム３ｔのなす角度を任意の角度に設定したベルクランク３にも適用できる。これにより、変位拡大の方向をベルクランクの形状により任意の方向に調整することができるため、設置場所に制約がある場合でも装置の設置が可能となる。
なお、図３では、図１、図２に示したＬ字型のベルクランク（アーム３ｓ及びアーム３ｔのなす角度９０°）を基準とし、該基準からアーム３ｔが時計回りに回動した形態を＋で表し、反時計回りに回動した形態を−で表したとき、±４５°（Ｖ字型）、±９０°（Ｉ字型）、±１３５°（Ｖ字型）、±１８０°（Ｌ字型）の形態を示した。ただし、Ｌ字型、Ｉ字型は上記の角度に限定されず、±５°の誤差範囲を含む。Ｖ字型形状も上記の角度に限定されず、Ｌ字型、Ｉ字型以外の場合全てがＶ字型に該当する。
【００３９】
以上のとおり、本発明のベルクランク型駆動装置によれば、ベルクランクを介して圧電素子の伸縮量（変位量）を拡大することができるため、装置の小型化が可能となる。また、変位拡大の方向をベルクランクの形状により任意の方向に調整することができるため、設置場所に制約がある場合でも装置の設置が可能となる。
【００４０】
２．動力伝達型駆動装置
次に、上記で説明した本発明のベルクランク型駆動装置を備える動力伝達型駆動装置について、各実施形態を例示して説明する。なお、本発明の動力伝達型駆動装置では作用部材として板状弾性部材を用いている。ベルクランクはＬ字型のものを用いている。また、以下の実施形態において、上記で説明した本発明のベルクランク型駆動装置と重複する部材については同一符号を付し、説明を省略する。さらに、以下の実施形態においては、圧電素子の伸縮量及びベルクランクの大きさが非常に小さいこととする。ただし、本発明はこれに限定されない。
【００４１】
２．１．第１実施形態
図４を参照しつつ第１実施形態の動力伝達型駆動装置１００について説明する。図４は動力伝達型駆動装置１００の動作態様を説明するための概略図であり、動力伝達型駆動装置１００の厚み方向に直交する断面（ベルクランクの回転中心に直交する断面）を表している。図４に示すように動力伝達型駆動装置１００は、第１固定手段１、圧電素子２、ベルクランク３、板状弾性部材１４および第２固定手段５がこの順に連結されてなるステータ７、並びに、ステータ７の板状弾性部材１４との相互作用によって動作する可動部８、を備えている。動力伝達型駆動装置１００は、図１に表れている断面形状を有して図１の紙面表裏方向に延在し、図１の紙面表裏方向に所定の厚みを有している。なお、図１に示した可動部８はロータ円板であるが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、可動部としてスライダのような直線移動体を用いてもよい。
【００４２】
２．１．１．板状弾性部材１４
動力伝達型駆動装置１０において、板状弾性部材１４は、圧電素子２の伸縮に伴うベルクランク３の回動に伴って、撓みが発生または解消される部材であり、ベルクランク３の端部３ｂと第２固定手段５との間の距離に依存して撓み量が変化するものである。図４に示すように、板状弾性部材１４は、Ｌ字型の断面を有してベルクランク３に係合する第１係合部１４ａ、ベルクランク３の回動により撓みを生じる撓み部１４ｂ、および、Ｉ字型の断面を有して第２固定手段５に係合する第２係合部１４ｃからなり、第１係合部１４ａにより一端がベルクランク３に、第２係合部１４ｃにより他端が第２固定部材５にそれぞれ連結され、固定されている。図４（Ｂ）に示すように、圧電素子２の伸縮に伴うベルクランク３の回動に伴い、板状弾性部材１４の撓み部１４ｂに撓みが発生する。板状弾性部材１４の構成材としては、弾性を有する材料であればよく、例えば、金属やプラスチック等から構成することができる。板状弾性部材１４の形状は、撓み部１４ｂを有し、撓みが解消された状態において、撓み部１４ｂに湾曲のない形状であればよい。例えば、板状弾性部材１４が撓み部１４ｂのみからなり、撓み部１４ｂの端部１４ｂ１、１４ｂ２が接着材等によりそれぞれベルクランク３の端部３ｂ、第２固定手段５の端部５ａに固定されている形態であってもよい。板状弾性部材１４の撓み部１４ｂの形状は、例えば、撓みが解消された状態において、ベルクランクの端部３ｂと第２固定手段５とを結ぶ直線に沿った形状とすることができる。ただし、後述するように、板状弾性部材１４の撓み部１４ｂを多少湾曲させることで、撓み部１４ｂの撓みの方向を規制してもよい。板状弾性部材１４の撓み部１４ｂの厚みや大きさは、可動部８の形状や大きさ等に合わせて決定することができる。上述したように、圧電素子２の伸長およびベルクランク３の回動によって、数ミクロン程度（０．０１μｍ〜３０μｍ）の撓み（変形）を伴うものが好ましい。なお、第１係合部１４ａのうち撓み部１４ｂの一端１４ｂ１から圧電素子２の伸縮方向に延びる片、および、第２係合部１４ｃは、後述する規制手段としても機能し、撓みの方向を可動部８側に規制する。
【００４３】
２．１．２．第２固定手段５
動力伝達型駆動装置１００において、第２固定手段５は、板状弾性部材１４の第２係合部１４ｃと係合し、第２係合部１４ｃおよび撓み部１４ｂの一端１４ｂ２を固定するための手段である。第２固定手段５の形態は、第２係合部１４ｃおよび撓み部１４ｂの一端１４ｂ２を固定し、撓み部１４ｂをベルクランク３と第２固定手段５との間に拘束可能な形態であれば、特に限定されるものではない。例えば、動力伝達型駆動装置１００を設置する箇所（不図示）に固定した金属片やプラスチック片、セラミックス片等を第２固定手段５とすることができる。
【００４４】
２．１．３．ステータ７
動力伝達型駆動装置１００において、ステータ７は、上記した第１固定手段１、圧電素子２、ベルクランク３、板状弾性部材１４および第２固定手段５がこの順に連結されてなるものである。これにより、第１固定手段１を固定端として圧電素子２が伸縮することによって、ベルクランク３が回動してベルクランク３の板状弾性部材１４側の端部３ｂと第２固定手段５との距離が増減し、ベルクランク３の板状弾性部材１４側の端部３ｂと第２固定手段５との距離が減少するにつれて、板状弾性部材１４に生じる撓みが増大するように構成することができる。
【００４５】
動力伝達型駆動装置１０においては、図４（Ｂ）に示すように、圧電素子２の伸縮に伴うベルクランク３の回動により、圧電素子２の伸縮量ｄ１が、圧電素子２の伸縮方向（図４の紙面上下方向。以下、「Ｙ方向」ということがある。）に直交する方向（図４の紙面左右方向。以下、「Ｘ方向」ということがある。）の変位量ｄ２に拡大され、さらにＸ方向の変位量ｄ２が、板状弾性部材４によりＹ方向の撓み量ｄ３に拡大される。このように、動力伝達型駆動装置１０においては、圧電素子２の伸縮量ｄ１が、ベルクランク３および板状弾性部材１４による２段階の変位拡大を経て、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３となるように撓み量ｄ３に拡大される。よって、本発明の動力伝達型駆動装置によれば、圧電素子の伸縮のみを利用する従来の動力伝達型駆動装置、あるいは、板状弾性部材のしゃくとり虫型変形のみを利用して圧電素子の伸縮量を拡大する従来の動力伝達型駆動装置よりも、ステータの変位量を増大させることが可能となる。これにより駆動に必要な変位量を得るために必要な圧電素子のサイズを小型化し、動力伝達型駆動装置を小型化することが可能となる。
【００４６】
次に、図５を参照しつつ、ベルクランク３の回動により得られるベルクランク３の端部３ｂのＸ方向の変位量と板状弾性部材１４の撓み量との関係について説明する。
動力伝達型駆動装置１０におけるベルクランク３の端部３ｂのＸ方向の変位量と、板状弾性部材１４の撓み量との関係については、図５に示すように、三角形に近似して考えることができる。圧電素子２に電圧を印加した結果、圧電素子２の伸長に伴いベルクランク３が回動し、ｘだけベルクランク３の端部３ｂと第２固定手段５との距離が減少したとする。板状弾性部材１４の長さ（撓みが解消された状態における長さ）をａとすると、しゃくとり虫型に撓んだ場合の撓み量ｙは、ｙ＝（２ａｘ−ｘ２）１／２／２となる。例えばａ＝２０ｍｍ、ｘ＝５μｍの場合、ｙ＝１５８μｍとなり、ベルクランク３の端部３ｂのＸ方向の変位量が板状弾性部材１４の撓み量へと約３２倍に拡大される。
実際には板状弾性部材１４が湾曲して変形するため、板状弾性部材１４の材質や形状によって拡大率は小さくなるものの、いずれの場合でもベルクランク３の端部３ｂのＸ方向の変位量を拡大することができる（以下、この効果を「第２変位量拡大効果」という場合がある。）。特に、ベルクランク３の端部３ｂのＸ方向の変位量ｘが小さい領域において、板状弾性部材１４の撓みによる第２変位量拡大効果が大きくなる。具体的には、ベルクランク３の端部３ｂのＸ方向の変位量が板状弾性部材１４の撓みによって、２〜１０倍程度に拡大される領域で使用することが好ましい。
【００４７】
また、動力伝達型駆動装置１００においては、撓みが解消された状態において、板状弾性部材１４がベルクランク３の端部３ｂの変位方向の延長上、且つ、略同一平面上にある。このような構成とすることで、圧電素子２の伸縮方向と直交する方向と直交する方向に凸となるように板状弾性部材１４を撓ませることができ、第２変位量拡大効果が最大となる。すなわち動力伝達型駆動装置１００の一層の小型化に繋がり好ましい。
【００４８】
２．１．４．可動部８
このように、圧電素子２の伸縮がベルクランク３を介して板状弾性部材４のしゃくとり虫型の撓みへと変換されることで、板状弾性部材１４との相互作用によって動力伝達型駆動装置１００の可動部８を動作させることができる。可動部８の形態は、動力伝達型駆動装置に一般的に使用される形態であればよく、例えば、ロータや球体等の回転体、一次元或いは二次元に動作可能とされるスライダ等の直線移動体や棒状体、平板等とすることができる。以下、図４を参照しつつ、動力伝達型駆動装置１００におけるステータ７と可動部（ロータ）８の動作について説明する。
【００４９】
図４（Ａ）に示すように、動力伝達型駆動装置１００において、可動部８が板状弾性部材１４の撓み部１４ｂの近傍となるようにステータ７と可動部８とを設置する。このような状態において圧電素子２に電圧を印加した場合、印加電圧に依存して圧電素子２が伸長することによりベルクランク３が回動し、ベルクランク３の板状弾性部材１４側の端部３ｂと第２固定手段５との距離が減少し、板状弾性部材１４の撓み部１４ｂが押し上げられてしゃくとり虫型に撓む。ベルクランク３の板状弾性部材１４側の端部３ｂと第２固定手段５との距離が減少するにつれて、板状弾性部材１４の撓み部１４ｂに生じる撓みが増大し、図４（Ｂ）に示すように、やがては撓み部１４ｂが可動部８と接触する。ここから撓み部１４ｂの撓みをさらに増大させることで、撓み部１４ｂと可動部８との間の摩擦によって、可動部８を回転させることができる。
【００５０】
ここで、動力伝達型駆動装置１００においては、圧電素子２に印加する電圧の波形を調整することによって可動部８を連続的に回転させることが可能である。例えば、印加電圧の波形を正弦波形や台形波形、或いは図６に示すようなノコギリ波形などとすることが好ましい。すなわち、圧電素子２に印加する電圧を徐々に高くしていくと、板状弾性部材１４の撓み部１４ｂがしゃくとり虫型にゆっくりと撓んで、可動部８と接触する。この後、さらに電圧を徐々に高くしていくと、図４（Ｂ）の矢印で示される方向に可動部８が回転する。そして、圧電素子２が急速に縮むように印加電圧を急激に減少させることによって、板状弾性部材１４を滑らせつつ可動部８に逆方向の摩擦力をほとんど与えずに、可動部８を図４（Ｂ）の矢印の方向に回転させたままで、例えば図４（Ａ）の状態に戻すことができる。このように、圧電素子２に、所定波形にて周期的に電圧を印加することによって、可動部８を連続的に回転させることができる。なお、駆動波形を間引くことにより、低速駆動を実現することができる。
【００５１】
圧電素子２に印加する電圧の大きさについては、圧電素子２の特性や装置構成等に応じて決定され、特に限定されるものではない。また、電圧の周波数についても特に限定されるものではないが、例えば１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚ程度とすることができるほか、電圧の周波数を約２０ｋＨｚ以上の超音波周波数とすることで、本発明の動力伝達型駆動装置をいわゆる超音波モータとして用いることも可能である。なお、駆動の際に周波数を変化させると、可動部の回転速度を変化させることができる。
【００５２】
尚、上記説明においては、動力伝達型駆動装置１００において、板状弾性部材１４と可動部８とが非接触の状態から、板状弾性部材１４の撓み部１４ｂを可動部８に接触させることによって、可動部８を動作させる場合について説明したが、動力伝達型駆動装置１０における動作はこの態様に限定されるものではない。例えば、図７に示すような態様とすることも可能である。図７は、動力伝達型駆動装置１０の他の動作態様を説明するための概略図であり、板状弾性部材１４と可動部８との接触部分周辺に着目した図である。すなわち、図７（Ａ）に示すように、動力伝達型駆動装置１００において、圧電素子２に所定の電圧を印加し、板状弾性部材１４の撓み部１４ｂを上記と同様の原理にて撓ませて、可動部８と接触させておく。このような状態において、圧電素子２に印加する電圧を徐々に変化させた場合、印加電圧に依存してベルクランク３の板状弾性部材１４側の端部３ｂと第２固定手段５との距離が徐々に増大し、板状弾性部材１４の撓みが減少する。板状弾性部材１４の撓みが減少する際、板状弾性部材１４と可動部８との間に摩擦力が生じ、図７（Ｂ）のように、可動部を回転させることができる。
【００５３】
或いは、上記説明では、可動部８に対して板状弾性部材４を非接触状態から接触状態とすることによって反時計回りに可動部８を回転させる形態（図４（Ｂ））、板状弾性部材１４を接触状態から非接触状態とすることで時計回りに可動部８を回転させる形態（図５（Ｂ））について説明したが、可動部８の回転方向はこれらに限定されるものではなく、駆動電圧の波形を調整することで、例えば、可動部８に対して板状弾性部材１４を非接触状態から接触状態とすることによって時計回りに可動部８を回転させる形態、可動部８に対して板状弾性部材１４を接触状態から非接触状態とすることによって反時計回りに可動部８を回転させる形態等、可動部８の回転方向を適宜変更可能である。
【００５４】
２．２．第２実施形態
本発明に係る動力伝達型駆動装置においては、ヒンジはベルクランク支持部６に設けられる代わりにベルクランク３に設けられていてもよい。図８は、第２実施形態に係る本発明の動力伝達型駆動装置２００の動作態様を説明するための概略図であり、図８（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図４（Ａ）、（Ｂ）に対応する図である。図８において、動力伝達型駆動装置１００と同様の構成については同一符号を付し、説明を省略する。
【００５５】
図８に示すように、動力伝達型駆動装置２００において、ベルクランク支持部６はヒンジを有さず、ヒンジ３が、切欠き部３ｄが形成されたヒンジ３ｃを有している。かかる形態によっても、圧電素子２の伸縮に伴うベルクランク３の回動を容易にすることができる。ヒンジ３ｃの位置は、ベルクランク３の回動が可能であれば特に限定されないが、ベルクランク支持部６側の端部に設けられることが好ましい。
【００５６】
２．３．第３実施形態
本発明において、動力伝達型駆動装置に備えられるステータの形態は上記ステータ７のような形態に限定されるものではない。図９に、第３実施形態に係る本発明の動力伝達型駆動装置３００に設けられるステータ１７を概略的に示す。また、図１０に、第３実施形態に係る本発明の動力伝達型駆動装置３００の動作態様を概略的に示す。図１０は、ベルクランク３の回動および／または圧電素子１２の伸縮に伴う板状弾性部材２４の変形（撓み）状態を例示する図であり、可動部８等については記載を省略している。また、図９、１０において、動力伝達型駆動装置１００と同様の構成については同一符号を付し、説明を省略する。
【００５７】
図９に示すように、ステータ１７は、第１固定手段１、圧電素子２、ベルクランク３、撓み部２４ｂのみからなる板状弾性部材２４および第２固定手段１５がこの順に連結されてなり、且つ、板状弾性部材２４と第２固定手段１５とが、圧電素子２とは異なる圧電素子１２を介して連結されていることに特徴を有する。言い換えれば、動力伝達型駆動装置３００に設けられるステータ１７においては、板状弾性部材２４の両端（２４ｂ１、２４ｂ２）がベルクランク３の端部３ｂと圧電素子１２とによって挟まれるようにして連結されている。圧電素子１２については、伸縮型の圧電素子とすることが好ましく、例えば、上記した圧電素子２と同様の形態とすることができる。
【００５８】
図１０（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、ステータ１７によれば、圧電素子２および圧電素子１２に印加する電圧をそれぞれ調整することによって、板状弾性部材２４の撓み量や撓みの位置を任意に調整することが可能であり、圧電素子が一つだけ備えられる形態と比較して、可動部８の動作を、より多くのバリエーションでもって精密に制御することが可能である。また、可動部８を動作させるために必要な板状弾性部材２４の撓み量を、圧電素子２の伸長量のみに依存して生成する必要がないため、圧電素子２を小型化することができ、第１固定手段１とベルクランク３との間に十分なスペースを確保できない場合等にも動力伝達型駆動装置を設置し易くなる。
【００５９】
２．４．第４実施形態
本発明に係る動力伝達型駆動装置においては、ステータが複数備えられていてもよい。図１１、１２に第４実施形態に係る本発明の動力伝達型駆動装置４００を概略的に示す。図１１、１２において、動力伝達型駆動装置１０と同様の構成については同一符号を付し、説明を省略する。
【００６０】
動力伝達型駆動装置４００は、一つの第２固定手段１５に、複数の板状弾性部材２４、２４、２４が連結され、それぞれの板状弾性部材２４にベルクランク３と圧電素子２と第１固定手段１とが連結されている点に特徴を有する。図示した形態においては、第２固定手段１５を中心として、ステータ７、７、７を１２０°間隔で周方向に設けている。このような構成とすることで、例えば、可動部として球体１８を用いて、当該球体を多次元的に動作させることが可能となる。すなわち、ステータ７、７、７において、それぞれ印加する電圧を変化させ、板状弾性部材２４の撓み量を調整することで、球体の回転方向を多次元に変更することができる。
【００６１】
２．５．第５実施形態
本発明に係る動力伝達型駆動装置においては、第１固定手段、ベルクランク支持部、ベルクランクおよび第２固定手段が、同一の材料により一体的に形成されていてもよい。図１３に第５実施形態に係る本発明の動力伝達型駆動装置５００を概略的に示す。図１３に示す動力伝達型駆動装置５００において、第１固定手段１、ベルクランク支持部６、ベルクランク３および第２固定手段５が一体的に形成されており、環状のステータ２７を有する以外の部分については、動力伝達型駆動装置１０と同様の構成とすることができ、ここでは同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
２．６．第６実施形態
本発明に係る動力伝達型駆動装置においては、第１固定手段、ベルクランク支持部、ベルクランク、板状弾性部材および第２固定手段が、同一の材料により一体的に形成されていてもよい。図１４に第６実施形態に係る本発明の動力伝達型駆動装置６００を概略的に示す。図１４に示す動力伝達型駆動装置６００において、第１固定手段１、ベルクランク支持部６、ベルクランク３、撓み部３４ｂのみからなる板状弾性部材３４および第２固定手段５が一体的に形成されており、環状のステータ３７を有する以外の部分については、動力伝達型駆動装置１０と同様の構成とすることができ、ここでは同一の符号を付して説明を省略する。
【００６３】
２．７．その他構成
上述したように、本発明に係る動力伝達型駆動装置は、板状弾性部材をしゃくとり虫型に撓ませることによって、第２変位量拡大効果を得て、板状弾性部材を可動部に接触させることで、可動部を動作させている。よって板状弾性部材の撓みの方向（凸の方向）を可動部側に規制する規制手段を動力伝達型駆動装置に設けることが好ましい。
【００６４】
図１５に、動力伝達型駆動装置１００において、板状弾性部材１４の撓みの方向を規制する規制手段１９ａを設けた形態を概略的に示す。規制手段１９ａはステータ７とは別体で設けられる手段であり、板状弾性部材１４の撓み部１４ｂの撓みが解消された状態において、板状弾性部材１４の撓み部１４ｂと接触するように、或いは、板状弾性部材１４の撓み部１４ｂの近傍となるように設けられている。板状弾性部材１４の撓み部１４ｂに撓みが生じる場合、規制手段１９ａの存在によって、板状弾性部材４の撓み部１４ｂは常に規制手段１９ａとは反対側に凸となるように撓むものとされる。
【００６５】
或いは、板状弾性部材２４のように、板状弾性部材が撓み部のみからなる形態においては、板状弾性部材そのものに工夫を加えることで、板状弾性部材の撓みの方向を規制してもよい。一例として、図１６に板状弾性部材２４に設けられる規制手段２９ａ、２９ａを概略的に示す。尚、図１６においては板状弾性部材２４の厚み方向断面図を概略的に示している。図１６に示すように板状弾性部材２４の端部に規制手段２９ａ、２９ａとして凸部を設けることで、板状弾性部材２４の撓みの方向は図示した矢印の方向に規制される。尚、板状弾性部材１４においては、第１係合部１４ｃのうち撓み部１４ｂの一端１４ｂ１から圧電素子２の伸縮方向（Ｙ方向）に延びる片、および、撓み部１４ｂの一端１４ｂ２から伸縮方向（Ｙ方向）に延びる第２係合部４ｃが規制手段として機能する。
【００６６】
また、本発明による第２変位量拡大効果を損なわない範囲で、板状弾性部材１４、２４を予め多少湾曲させておくことで、本発明に係る動力伝達型駆動装置を動作させる際、板状弾性部材１４、２４の撓みの方向を所望の方向に規制することもできる。
【００６７】
以上の通り、本発明に係る動力伝達型駆動装置においては、固定手段の間に圧電素子とベルクランクと板状弾性部材とを連結してステータを構成しており、圧電素子の伸縮によってベルクランクを回動させ、板状弾性部材をしゃくとり虫型に撓ませることで、圧電素子の伸縮量を板状弾性部材の撓み量（変形量）へと拡大可能な構成を採っている。そのため、圧電素子を一つだけ用い、且つ、それが小型の圧電素子である場合でも、ベルクランクの回動および板状弾性部材の撓みによって大きな変形量を得ることができる。また、弾性部材を板状とすることでステータの設置スペースを省略することも可能である。圧電素子を複数設ける、或いは、ステータを複数設けることで、可動部を多次元的に動作させることも可能である。このように、本発明に係る動力伝達型駆動装置によれば、圧電素子の伸縮量をベルクランクおよび板状弾性部材によって拡大することによって、小型化されながらも必要な駆動力を得て、物体を動作させることが可能である。
【００６８】
また、上記説明では、板状弾性部材１４の撓み部１４ｂ、および、撓み部２４ｂのみからなる板状弾性部材２４として、平面形状が長方形状の弾性部材を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。台形状、三角形状等、種々の平面形状を採用することができる。ただし、板状弾性部材を両端から均等に撓ませ、略中心において凸となるように変形させる観点からは、撓み部の平面形状が長方形状となる板状弾性部材を用いることが好ましい。
【００６９】
また、上記説明では、図９、１０を参照しつつ、一のステータに圧電素子を複数設ける場合について、板状弾性部材２４と第２固定手段１５との間に圧電素子１２を設ける形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。板状弾性部材の形状に応じて、一のステータにおいて３つ以上の圧電素子を設けてもよい。ただし、動力伝達型駆動装置を小型化する観点からは、一の板状弾性部材に対する圧電素子の数は少ない方がよく、１〜２個とすることが好ましい。
【００７０】
また、上記説明では、図１１、１２を参照しつつ、ステータを複数設ける場合について、第２固定手段１５を中心としてステータ７を１２０°間隔で３つ設ける形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。ステータの数やステータの設置形態については、可動部の形状や動力伝達型駆動装置を設置する箇所等に応じて決定することができる。
【００７１】
また、上記説明では、規制手段として規制手段１９ａ、２９ａ、或いは板状弾性部材を多少湾曲させる形態のみを例示したが、規制手段の形態はこれらに限られるものではない。板状弾性部材１４、２４の撓みを規制可能な手段のいずれもが本発明に含まれる。
【実施例】
【００７２】
以下、実施例により、本発明に係る動力伝達型駆動装置について、その効果をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の具体的形態に限定されるものではない。
【００７３】
＜動力伝達型駆動装置の構成＞
図１７に示す動力伝達型駆動装置を作製し、性能評価を行った。作製した動力伝達型駆動装置において、積層型圧電素子（ＮＥＣトーキン、ＡＥ０２０３Ｄ１６Ｆ）の長さは５ｍｍ（図１７のＥ）、ベルクランクの積層型圧電素子の伸縮方向の長さは１０ｍｍ（図１７のＤ）、ベルクランクの積層型圧電素子の伸縮方向と直交する方向の長さは３．８ｍｍ（図１７のＣ）、板状弾性部材（りん青銅）の撓み部の長さは４．８ｍｍ（図１７のＢ）とし、板状弾性部材の厚みは０．２ｍｍとした。
【００７４】
＜変位量拡大効果の確認＞
上記の通りに構成したステータについて、積層型圧電素子に１４０Ｖの電圧を印加した結果、積層型圧電素子の伸長量（図４（Ｂ）のｄ１に対応）は４．１５μｍとなり、ベルクランク端部の圧電素子の伸縮方向に直交する方向の変位量（図４（Ｂ）のｄ２に対応）は７．２５μｍとなり、板状弾性部材の撓み量（図４（Ｂ）のｄ３に対応）は９．７２μｍとなった。すなわち、約２．３倍の変位量拡大効果が得られた。尚、この拡大率は、板状弾性部材の形状寸法を変更することで、さらに向上させることができると考えられる。
【００７５】
＜動力伝達型駆動装置の動作実験＞
図１７に示すように、上記のステータと相互作用させることで直径３０ｍｍ（図１７のＡ）のロータを回転させた。積層型圧電素子に１ｋＨｚ程度の台形波電圧を印加した結果、ロータを連続的に回転させることができた。その他の周波数においてもロータを連続的に回転させることができた。
【００７６】
以上の通り、圧電素子の伸縮によって、ベルクランクを回動させ、且つ、板状弾性部材をしゃくとり虫型に変形させ、圧電素子の伸縮量を拡大することによって、小型化されながらも大きな駆動力を得ることが可能な動力伝達型駆動装置を提供することができた。
【００７７】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う動力伝達型駆動装置もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明に係る動力伝達型駆動装置は機械的振動により励振されたステータを、ロータやスライダ等の可動部と接触させ、回転や直動動作させる摩擦駆動型のアクチュエータとして利用でき、例えば、カメラのオートフォーカスやＸＹステージのほか、セキュリティカメラや手術用機器、或いは自動車のドアミラーなどに組み込まれる多次元モータ等、様々な分野で好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１０  ベルクランク型駆動装置
１  第１固定手段
２  圧電素子
３  ベルクランク
４  作用部材
４ａ  第１係合部
４ｂ  作用部
６  ベルクランク支持部
６ａ  ヒンジ
６ｂ  切欠き部
１００  動力伝達型駆動装置
１４  板状弾性部材
１４ａ  第１係合部
１４ｂ  撓み部
１４ｃ  第２係合部
５  第２固定手段
７  ステータ
８  可動部（ロータ）
１９ａ  規制手段
２００  動力伝達型駆動装置
３ｃ  ヒンジ
３ｄ  切欠き部
３００  動力伝達型駆動装置
１２  圧電素子
２４  板状弾性部材
１４ｂ  撓み部
１５  第２固定手段
１７  ステータ
２９ａ  規制手段
４００  動力伝達型駆動装置
１８  可動部（球体）
５００  動力伝達型駆動装置
２７  ステータ
６００  動力伝達型駆動装置
３４  板状弾性部材
３７  ステータ
【図１】
2019103193.tif 000003
【図２】
2019103193.tif 000004
【図３】
2019103193.tif 000005
【図４】
2019103193.tif 000006
【図５】
2019103193.tif 000007
【図６】
2019103193.tif 000008
【図７】
2019103193.tif 000009
【図８】
2019103193.tif 000010
【図９】
2019103193.tif 000011
【図１０】
2019103193.tif 000012
【図１１】
2019103193.tif 000013
【図１２】
2019103193.tif 000014
【図１３】
2019103193.tif 000015
【図１４】
2019103193.tif 000016
【図１５】
2019103193.tif 000017
【図１６】
2019103193.tif 000018
【図１７】
2019103193.tif 000019