(57)【要約】【課題】振動アクチュエータにおいて、力センサとして用いる場合の検出精度を確保しつつ、モータとして用いる場合の出力性能を確保する。【解決手段】振動アクチュエータ１は、ロータ３０と、ロータ３０を回転させるための超音波振動を発生させるための圧電素子１７を含んで構成される振動体１０と、振動体１０の周囲に設けられたカバー６０と、カバー６０の内周面から突出し振動体１０を加圧支持する２つのフランジ６１とを備える。フランジ６１は、振動アクチュエータ１が力センサとして用いられる場合（ロータ３０の非回転時）にはたわみによる弾性力によって振動体１０を挟み込むことによって固定的に支持し、振動アクチュエータ１が超音波モータとして用いられる場合（ロータ３０の回転時）には振動体１０と共振することによって振動体１０を振動可能に支持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
前記ロータに接触し、前記ロータとの接触面に前記ロータを回転させるための超音波振動を発生させる圧電素子を含んで構成される振動体と、
前記振動体の周囲に設けられ、前記ロータの出力軸を回転可能に支持する部材に固定されるカバーと、
前記カバーと前記振動体との間に設けられ前記振動体を加圧支持する支持部材とを備え、
前記支持部材は、前記ロータの非回転時には前記振動体を前記カバーに対して固定的に支持し、前記ロータの回転時には前記振動体を振動可能に支持するように構成される、振動アクチュエータ。
【請求項２】
前記支持部材は、前記ロータの非回転時には弾性力によって前記振動体を前記カバーに対して固定的に支持し、前記ロータの回転時には前記振動体と共に共振することで前記振動体を振動可能に支持する、請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項３】
前記支持部材は、前記カバーに固定される基端と前記振動体の外周面に沿って延びる腕部と前記振動体に接触する先端とを備えるはり状部材であり、
前記はり状部材は、前記ロータの非回転時にはたわみによる弾性力によって前記振動体を前記カバーに対して固定的に支持し、前記ロータの回転時には前記振動体と共に共振する、請求項２に記載の振動アクチュエータ。
【請求項４】
前記支持部材は、前記ロータの非回転時において前記振動体の共振時における振動の腹に相当する部分を支持する、請求項２または３に記載の振動アクチュエータ。
【請求項５】
前記支持部材は、基端が前記カバーの内側に回動可能に支持されるとともに先端が前記振動体に対して移動可能に構成された、長手方向に弾性的に伸縮可能な棒状部材であり、
前記棒状部材は、前記ロータの非回転時には前記先端が前記振動体の所定部分に加圧接触することによって前記振動体を前記カバーに対して固定的に支持し、前記ロータの回転時には前記振動体に接触する前記先端が前記所定部分から前記振動体の表面に沿って移動することによって前記振動体を振動可能に支持する、請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項６】
前記支持部材は、前記ロータの非回転時において前記棒状部材の前記先端が前記振動体の前記所定部分に接触するように前記棒状部材を保持する棒状部材用弾性体をさらに含み、
前記棒状部材用弾性体は、前記ロータの回転時に前記棒状部材の前記先端が前記振動体の表面に沿って移動することを許容しつつ、前記ロータの非回転時に前記棒状部材の前記先端が前記所定部分に戻るように前記棒状部材を支持する、請求項５に記載の振動アクチュエータ。
【請求項７】
前記所定部分は、前記振動体の共振時における振動の腹に相当する部分である、請求項５または６に記載の振動アクチュエータ。
【請求項８】
前記支持部材は、前記振動体の外周面と接触可能に形成された板状部材と、前記板状部材を前記振動体に押しつける板状部材用弾性体とを含み、
前記板状部材は、前記ロータの非回転時には前記板状部材用弾性体の弾性力によって前記振動体に加圧接触することによって前記振動体を前記カバーに対して固定的に支持し、前記ロータの回転時には近距離場音波浮揚作用によって前記振動体から浮揚力を受けることによって前記振動体を振動可能に支持する、請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項９】
前記支持部材は、基端が前記カバ−の内側に支持された複数の支持体で構成され、
前記支持部材は、前記ロータの非回転時には前記複数の支持体で前記振動体を挟み込むことによって前記振動体を加圧支持する、請求項１〜８のいずれかに記載の振動アクチュエータ。
【請求項１０】
前記振動体は、
前記ロータに接触するステータと、
前記ステータに一体に設けられるとともに、前記ステータとの間に前記圧電素子を挟むように配置される基部と、
前記ロータを前記ステータに加圧接触させる予圧部とをさらに含み、
前記支持部材は、前記振動体の前記基部を支持する、請求項１〜９のいずれかに記載の振動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を備えた振動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
振動アクチュエータは、ステータに加圧接触するロータを備えており、ステータに備えられた圧電素子に交流電圧を印加することによってステータを振動させ、そのステータの振動をロータに伝達することによってロータを回転させて、駆動力を得ている。そして、この振動アクチュエータに用いられる圧電素子を、振動アクチュエータにかかる力を検出する力センサとして利用する技術が、たとえば特開２００８−１００３１７号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、振動アクチュエータで駆動される指部を備えたロボットハンドが開示されている。このロボットハンドは、振動アクチュエータを指部を動かすモータとして用いる場合には、圧電素子の逆圧電効果（外部から電圧が印加されると変形する現象）を利用してモータを駆動して、物体などの把持を行なう。一方、振動アクチュエータの圧電素子を力センサとして用いる場合は、圧電素子への電圧の印加を行なわずに、圧電素子の圧電効果（外力によって変形されると電圧を生じる現象）を利用してロータに作用する力を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１００３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように、振動アクチュエータを力センサとして用いる場合、その検出精度を高めるためには、ステータをロータに作用する力によって動かないように固定しておくことが望ましい。ところが、ステータを定常的に固定すると、モータ駆動時のステータの振動が妨げられるためモータとしての出力性能（トルク、回転速度、効率など）が低下してしまうという背反が生じる。このように、力センサとしての検出精度の確保とモータとしての出力性能の確保とは、互いにトレードオフ関係にある。このようなトレードオフ関係にある双方を両立するためには、さらなる改善が必要である。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、振動アクチュエータにおいて、力センサとして用いる場合の検出精度を確保しつつ、モータとして用いる場合の出力性能を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る振動アクチュエータは、ロータと、ロータに接触し、ロータとの接触面にロータを回転させるための超音波振動を発生させる圧電素子を含んで構成される振動体と、振動体の周囲に設けられ、ロータの出力軸を回転可能に支持する部材に固定されるカバーと、カバーと振動体との間に設けられ振動体を加圧支持する支持部材とを備える。支持部材は、ロータの非回転時には振動体をカバーに対して固定的に支持し、ロータの回転時には振動体を振動可能に支持するように構成される。
【０００８】
好ましくは、支持部材は、ロータの非回転時には弾性力によって振動体をカバーに対して固定的に支持し、ロータの回転時には振動体と共に共振することで振動体を振動可能に支持する。
【０００９】
好ましくは、支持部材は、カバーに固定される基端と振動体の外周面に沿って延びる腕部と振動体に接触する先端とを備えるはり状部材である。はり状部材は、ロータの非回転時にはたわみによるの弾性力によって振動体をカバーに対して固定的に支持し、ロータの回転時には振動体と共に共振する。
【００１０】
好ましくは、支持部材は、ロータの非回転時において振動体の共振時における振動の腹に相当する部分を支持する。
【００１１】
好ましくは、支持部材は、基端がカバーの内側に回動可能に支持されるとともに先端が振動体に対して移動可能に構成された、長手方向に弾性的に伸縮可能な棒状部材である。棒状部材は、ロータの非回転時には先端が振動体の所定部分に加圧接触することによって振動体をカバーに対して固定的に支持し、ロータの回転時には振動体に接触する先端が所定部分から振動体の表面に沿って移動することによって振動体を振動可能に支持する。
【００１２】
好ましくは、支持部材は、ロータの非回転時において棒状部材の先端が振動体の所定部分に接触するように棒状部材を保持する棒状部材用弾性体をさらに含み、
棒状部材用弾性体は、ロータの回転時に棒状部材の先端が振動体の表面に沿って移動することを許容しつつ、ロータの非回転時に棒状部材の先端が所定部分に戻るように棒状部材を支持する。
【００１３】
好ましくは、所定部分は、振動体の共振時における振動の腹に相当する部分である。
好ましくは、支持部材は、振動体の外周面と接触可能に形成された板状部材と、板状部材を振動体に押しつける板状部材用弾性体とを含む。板状部材は、ロータの非回転時には板状部材用弾性体の弾性力によって振動体に加圧接触することによって振動体をカバーに対して固定的に支持し、ロータの回転時には近距離場音波浮揚作用によって振動体から浮揚力を受けることによって振動体を振動可能に支持する。
【００１４】
好ましくは、支持部材は、基端がカバ−の内側に支持された複数の支持体で構成される。支持部材は、ロータの非回転時には複数の支持体で振動体を挟み込むことによって振動体を加圧支持する。
【００１５】
好ましくは、振動体は、ロータに接触するステータと、ステータに一体に設けられるとともに、ステータとの間に圧電素子を挟むように配置される基部と、ロータをステータに加圧接触させる予圧部とをさらに含む。支持部材は、振動体の基部を支持する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、振動アクチュエータにおいて、力センサとして用いる場合の検出精度を確保しつつ、モータとして用いる場合の出力性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】振動アクチュエータの斜視図である。
【図２】振動アクチュエータの側面透視図である。
【図３】振動アクチュエータの側面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面を示す図である。
【図５】フランジの周波数特性を示す図である。
【図６】プランジャを説明するための図である。
【図７】プランジャの状態変化を示す図である。
【図８】支持部材を説明するための図である。
【図９】板状部材の状態変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１９】
図１は、本実施の形態による振動アクチュエータ１の斜視図である。図２は、図１のＸ方向の振動アクチュエータ１の側面透視図である。図３は、図１のＹ方向の振動アクチュエータ１の側面図である。なお、図１〜図３においては、連結ロッド４５（図２参照）の軸心方向をＺ軸と規定し、Ｚ軸に直交する軸をＸ軸と規定し、Ｚ軸およびＸ軸に直交する軸をＹ軸と規定している。
【００２０】
図１〜３を参照して、本実施の形態による振動アクチュエータ１について説明する。この振動アクチュエータ１は、いわゆる超音波モータとして機能するように構成される。
【００２１】
振動アクチュエータ１は、回転軸３４を備えたロータ３０と、ロータ３０を回転させるための振動を発生する振動体１０と、回転軸３４を回転可能に支持する軸受部材３７と、軸受部材３７に固定されたカバー６０とを含んで構成される。カバー６０は、振動体１０の周囲に設けられた、振動体１０を覆う筒状の筐体である。なお、本実施の形態ではカバー６０を筒状の筐体としているが、これに限定されるものではなく、所定間隔で並べられた複数の支柱でカバー６０を構成するようにしてもよい。
【００２２】
振動体１０は、ロータ３０の外周面３１に接触するステータ１３と、ステータ１３よりもロータ３０から離れた位置に配置される基部１１と、ステータ１３と基部１１とに挟まれた圧電素子１７とを備える。
【００２３】
基部１１の中心には、ねじ孔１２が形成されている。ステータ１３は、ねじ孔１２に螺入可能な軸部１４と、軸部１４の基端側に形成された円柱状のステータ本体部１５とを備えている。軸部１４の先端寄りには、ねじ孔１２に対応する雄ねじ１６が形成されている。なお、ステータ１３は、軸部１４およびステータ本体部１５の中心を貫通する貫通孔２２を有している。
【００２４】
基部１１とステータ本体部１５との間には、圧電素子１７が設けられている。圧電素子１７は略円柱状の形態を呈しており中心に通孔１８を有する。圧電素子１７の通孔１８にステータ１３の軸部１４が挿入され、基部１１との間に挟まれることにより、圧電素子１７は振動体１０に保持される。
【００２５】
圧電素子１７は、駆動回路（図示せず）に電気的に接続される。圧電素子１７は、駆動回路から交流電圧が印加されることにより、ステータ１３のロータ３０との接触面２１にロータ３０を回転させるための超音波振動（楕円運動）を発生する。
【００２６】
ステータ本体部１５のロータ３０側の端部には、ロータ３０の外周面３１と接触する２つの接触部２０が形成されている。各接触部２０は、ロータ３０の外周面３１と接触面２１で接触する。２つの接触部２０の間には、径方向に横断する溝部１９が形成されている。溝部１９は、回転軸３４を支持する軸受部材３７の一部が収容される空間部を形成する。
【００２７】
ロータ３０は、外周面３１と一対のロータ端面３２とを備える。ロータ３０の中心には回転軸３４が固定される。回転軸３４の軸心はロータ３０の回転軸心Ｐとなる。回転軸３４の両端部は、振動アクチュエータ１の出力端であり、回転軸３４の回転力を出力として用いる。
【００２８】
軸受部材３７は、ロータ端面３２の両側に設けられた一対の軸受部３８と、一対の軸受部３８を接続する接続部３９とを備えている。軸受部３８には通孔４０が形成されており、回転軸３４が通孔４０に挿通され、回転軸３４は軸受（ベアリング）３６を介して軸受部３８に回転可能に支持されている。
【００２９】
図２に示すように、軸受部材３７の接続部３９は、連結ロッド４５の一方の端部と連結されている。連結ロッド４５はステータ１３の貫通孔２２に挿通されており、連結ロッド４５の他方の端部はステータ１３の軸部１４から突出している。従って、連結ロッド４５はステータ１３および圧電素子１７の内部を貫通している。連結ロッド４５の突出端４７には、ホルダ４８を介して円板状のばね受体４９が取り付けられている。ばね受体４９と基部１１との間には、皿ばね５０が介在されている。なお、本実施の形態においては、突出端４７、ホルダ４８、ばね受体４９、および皿ばね５０は、基部１１に設けられた薄板円筒状の筒部１１Ａの内部に収容される。
【００３０】
皿ばね５０は、振動体１０の基部１１をロータ３０に向けて押しつける。これにより、ロータ３０が振動体１０のステータ１３に対して加圧接触される。すなわち、本実施の形態では、連結ロッド４５、ばね受体４９および皿ばね５０が、ロータ３０をステータ１３に加圧接触させる予圧部を構成する要素である。
【００３１】
本実施の形態において、振動アクチュエータ１は、超音波モータあるいは力センサとして選択的に用いられる。
【００３２】
振動アクチュエータ１を超音波モータとして用いる場合には、圧電素子１７の逆圧電効果（電圧を印加すると変形する現象）を利用して回転軸３４を回転させる。具体的には、駆動回路から圧電素子１７に対して交流電圧（より詳しくは位相を９０度シフトした交流電圧）を印加することにより、圧電素子１７は超音波振動（より詳しくはＹ軸方向のたわみ振動とＺ軸方向の縦振動とを組み合わせた複合振動）を発生する。この超音波振動がステータ１３に伝達され、ステータ１３における一対の接触面２１には、Ｙ軸−Ｚ軸平面におけるＸ軸周りの楕円運動（または円運動）が発生する。ロータ３０が接触面２１を通じて楕円運動（または円運動）を受けることにより、ロータ３０は回転軸３４を中心にして回転される。ロータ３０の回転により、回転軸３４の回転力が得られる。なお、ロータ３０の回転方向、回転速度およびトルクの制御は、印加する交流電圧や周波数等を制御することにより変更可能である。
【００３３】
一方、振動アクチュエータ１を力センサとして用いる場合には、圧電素子１７の圧電効果（外力によって変形すると電圧を生じる現象）を利用して回転軸３４に作用する力を検出する。たとえば、回転軸３４に取り付けられたリンク（指先）で対象物を押している場合、対象物からの反力がリンク（指先）を経由して回転軸３４に作用する。この反力がロータ３０から接触面２１を通じてステータ１３に伝達される。その結果、圧電素子１７は、対象物からの反力（回転軸３４に作用する力）に相当する外力をステータ１３から受けることになる。この外力によって圧電素子１７が変形すると、圧電素子１７はその変形量に応じた電圧を発生する。圧電素子１７の電圧を測定することで回転軸３４に作用する力が検出される。
【００３４】
振動アクチュエータ１を力センサとして用いる場合、その検出精度を高めるためには、ロータ３０に作用する力に応じて圧電素子１７が変形されるように、振動体１０をロータ３０に作用する力によって動かないように固定しておくことが望ましい。ところが、振動体１０を定常的に固定すると、ステータ１３の振動が妨げられるため振動アクチュエータ１の超音波モータとしての出力性能（トルク、回転速度、効率など）が低下してしまうという背反が生じる。このように、力センサとしての検出精度の確保と、超音波モータとしての出力性能の確保とは、互いにトレードオフ関係にある。
【００３５】
このようなトレードオフ関係にある、力センサとしての検出精度の確保と超音波モータとしての出力性能の確保とを両立するために、本実施の形態による振動アクチュエータ１は、振動体１０を加圧支持する支持部材を備える。本実施の形態においては、支持部材として、図１、３に示すように、カバー６０の内周面から突出し振動体１０を加圧支持する２つのフランジ（はり状部材）６１が設けられる。なお、本実施の形態では２つのフランジ６１を設けたが、フランジ６１の数は３つ以上であってもよい。
【００３６】
図４は、フランジ６１を含む図３のＩＶ−ＩＶ断面を示す図である。２つのフランジ６１は、振動アクチュエータ１を力センサとして用いる場合（すなわちロータ３０の非回転時）には振動体１０の基部１１を固定的に支持し、振動アクチュエータ１を超音波モータとして用いる場合（すなわちロータ３０の回転時）には振動体１０の基部１１を可動的に支持する弾性部材で構成される。
【００３７】
具体的には、各フランジ６１は、カバー６０の内周面に固定される基端部６１Ａと、振動体１０の外周面に沿って延びる腕部と、振動体１０の外周面に接触する先端部６１Ｂとを備える。ここで、振動体１０の外周面に沿って延びる腕部は、本実施形態のように振動体１０の外周面に沿って曲線状に延びる構成だけでなく、振動体１０の外周面に沿って直線状に延びる構成や、曲線部分と直線部分との両方を含む構成であってもよい。２つのフランジ６１の先端部６１Ｂは、フランジ６１全体のたわみによるの弾性力によって基部１１を挟み込むことで基部１１を加圧支持する。本実施の形態においては、フランジ６１の先端部６１Ｂは、振動アクチュエータ１が力センサとして用いられる場合（ロータ３０の非回転時）において、振動体１０が振動した時における基部１１の振動の腹に相当する部分を支持する。また、フランジ６１の基端部６１Ａは、振動体１０が振動した時におけるカバー６０の振動の節に相当する部分に固定される。なお、振動体１０の振動はロータ３０および軸受部材３７を通じてカバー６０にもわずかに伝達される。
【００３８】
このようなフランジ６１を設けたことにより、振動アクチュエータ１を力センサとして用いる場合には、振動体１０がカバー６０（さらにはカバー６０が固定される軸受部材３７）に対して固定的に支持される。これにより、力センサとしての検出精度を確保することができる。
【００３９】
特に、本実施の形態によるフランジ６１は、圧電素子１７を挟み込むステータ１３および基部１１のうち、ステータ１３（圧電素子１７よりもロータ３０に近い方）ではなく、基部１１（圧電素子１７よりもロータ３０から離れている方）を支持している。そのため、ロータ３０に作用する力がステータ１３から圧電素子１７に作用した場合に、圧電素子１７を基部１１でしっかりと受け止めることができる。そのため、ステータ１３からの外力に応じて圧電素子１７が変形し易くなるため、検出精度をより高めることができる。
【００４０】
さらに、フランジ６１は、振動アクチュエータ１を超音波モータとして用いる場合には、振動体１０をカバー６０に対して可動的に（振動可能に）支持する。具体的には、フランジ６１は、振動アクチュエータ１を超音波モータとして用いる場合に振動体１０の基部１１と共に共振することで基部１１の振動を吸収する。
【００４１】
図５は、フランジ６１の周波数特性を示す図である。なお、図５では、横軸に周波数、縦軸にＱ値（共振の鋭さを表す値）が表わされる。
【００４２】
図５に示すように、フランジ６１は、振動アクチュエータ１を超音波モータとして用いた時の振動体１０の振動周波数ｆ１でＱ値が最大値Ｑｍａｘとなり、振動周波数ｆ１から離れた領域ではＱ値がほぼ零となる特性を有する。このような周波数特性を有するように、フランジ６１の形状（長さ、太さなど）が予め決められている。
【００４３】
そのため、振動アクチュエータ１を超音波モータとして用いる場合には、フランジ６１は基部１１と共に共振し、基部１１の振動を吸収する。すなわち、振動体１０の振動がフランジ６１（さらには、フランジ６１が固定されるカバー６０、カバー６０が固定される軸受部材３７）によって妨げられることはない。その結果、超音波モータとしての出力性能（トルク、速度、効率など）も確保される。
【００４４】
特に、本実施の形態においては、上述したように、フランジ６１の先端部６１Ｂは、基部１１の振動の腹に相当する部分を支持する。これにより、フランジ６１がより共振し易くなるため、基部１１の振動をより積極的に吸収することができる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態によるフランジ６１は、振動アクチュエータ１が力センサとして用いられる場合（ロータ３０の非回転時）には振動体１０をたわみによる弾性力によって固定的に支持し、振動アクチュエータ１が超音波モータとして用いられる場合（ロータ３０の回転時）には振動体１０と共振することによって振動体１０を振動可能に支持する。そのため、振動アクチュエータ１が力センサとして用いられる場合の検出精度を確保しつつ、振動アクチュエータ１が超音波モータとして用いられる場合の出力性能を確保することができる。
【００４６】
また、振動アクチュエータ１を用いることで力センサと超音波モータとを一体化できるため、たとえば振動アクチュエータ１をロボットハンドに用いる場合には、ロボットハンドの小型化、軽量化、安価を実現することができる。
【００４７】
＜支持部材の変形例１＞
上述の実施の形態では、振動体１０を加圧支持する支持部材としてフランジ（はり状部材）６１を採用したが、支持部材はこれに限定されない。
【００４８】
たとえば、支持部材として、図６に示すようなプランジャ７０を採用するようにしてもよい。プランジャ７０としては公知のボールプランジャなどを用いることができる。なお、図６には、３つのプランジャ７０が示されているが、プランジャ７０の数は２つであっても、４つ以上であってもよい。
【００４９】
各プランジャ７０は、カバー６０の内周面に回動可能に支持された、長手方向に弾性的に伸縮可能な棒状部材である。具体的には、各プランジャ７０は、中空棒状の本体部７１と、本体部７１内部に備えられる弾性体（図示せず）によって本体部７１の長手方向に可動可能に支持された先端部７２と、本体部７１をカバー６０の内周面に回動可能に支持する基端部７３とを備える。
【００５０】
各プランジャ７０の本体部７１の先端付近は、複数のコイルばね７４によってカバー６０の内周面に支持される。なお、コイルばね７４を他の弾性体（たとえば皿ばね）に変更してもよい。
【００５１】
図７は、振動体１０の振動時（ロータ３０の回転時）と振動体１０の非振動時（ロータ３０の非回転時）とのプランジャ７０の状態を示す図である。なお、図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示す図である。
【００５２】
振動体１０の非振動時は、複数のコイルばね７４の弾性力によって、先端部７２が基部１１の所定部分（以下「原点」という）に加圧接触する状態に、プランジャ７０が保持される。これにより、振動体１０の基部１１が３つのプランジャ７０によって固定的に支持される。なお、本実施の形態においては、原点が振動体１０が振動した時における基部１１の振動の腹の位置となるように各プランジャ７０の配置が予め調整されている。
【００５３】
一方、振動体１０の振動時には、先端部７２が振動体１０の表面に対して移動可能に構成されているため、基部１１の振動がプランジャ７０に伝達されることにより、各プランジャ７０は、複数のコイルばね７４の弾性力に抗して、先端部７２が振動体１０の表面に沿って原点から基部１１の振動の節に向かう方向に移動する。これにより、プランジャ７０が原点（振動の腹）を支持し続ける場合に比べて、振動体１０の振動が許容された状態で振動体１０を支持することができる。
【００５４】
また、振動体１０の振動が停止された時（ロータ３０の回転停止時）には、複数のコイルばね７４の弾性力によりプランジャ７０の先端部７２は再び原点に戻る。
【００５５】
このように、本変形例によるプランジャ７０は、振動アクチュエータ１が力センサとして用いられる場合（ロータ３０の非回転時）には先端部７２が振動体１０に加圧接触することによって振動体１０を固定的に支持し、振動アクチュエータ１が超音波モータとして用いられる場合（ロータ３０の回転時）には先端部７２が振動体１０の振動の節に向けて振動体１０の表面を移動することによって振動体１０を振動可能に支持する。そのため、上述のフランジ６１を用いる場合と同様、振動アクチュエータ１が力センサとして用いられる場合の検出精度を確保しつつ、振動アクチュエータ１が超音波モータとして用いられる場合の出力性能を確保することができる。
【００５６】
＜支持部材の変形例２＞
また、支持部材として、上述の実施の形態によるフランジ６１に代えて、図８、図９に示すような支持部材８０を採用するようにしてもよい。なお、図８、図９には、２つの支持部材８０が示されているが、支持部材８０の数は３つ以上であってもよい。
【００５７】
各支持部材８０は、板状部材８１と、複数の皿ばね８２とで構成される。なお、皿ばね８２を他の弾性体（たとえばコイルばね）に変更してもよい。
【００５８】
板状部材８１は、基部１１の筒部１１Ａの外周面と面接触可能に形成される。板状部材８１における筒部１１Ａとの接触面は、後述の浮揚力を確保するために、所定の面積を有する。皿ばね８２は、板状部材８１とカバー６０の内周面との間に設けられ、板状部材８１を筒部１１Ａに向けて押しつける。
【００５９】
図９は、振動体１０の振動時（ロータ３０の回転時）と振動体１０の非振動時（ロータ３０の非回転時）との板状部材８１の状態を示す図である。なお、図９は、図８のＩＸ−ＩＸ断面を示す図である。
【００６０】
振動体１０の非振動時は、皿ばね８２の弾性力によって、板状部材８１が筒部１１Ａを加圧支持する状態に保持される。
【００６１】
一方、振動体１０の振動時には、近距離場音波浮揚作用によって、板状部材８１が筒部１１Ａから浮揚力を受ける。すなわち、筒部１１Ａが超音波振動することによって筒部１１Ａと板状部材８１との境界面に放射圧と呼ばれる力が生じ、この放射圧による浮揚力が板状部材８１に作用する。なお、近距離場音波浮揚作用そのものについては周知であるためここでの詳細な説明は繰り返さない。
【００６２】
近距離場音波浮揚作用による浮揚力と皿ばね８２の弾性力とが釣り合う位置で、板状部材８１が保持される。これにより、図９の一点鎖線に示すように板状部材８１が筒部１１Ａから浮揚して接触しなくなることによって、板状部材８１と筒部１１Ａとの摩擦が零になるため、振動体１０が振動可能となる。なお、この際、筒部１１は、板状部材８１に接触しなくなるが、浮揚力の反力を板状部材８１から受ける。この反力によって、筒部１１は、板状部材８１（さらには板状部材８１が支持されるカバー６０）に支持されることになる。
【００６３】
このように、本変形例による板状部材８１は、振動アクチュエータ１が力センサとして用いられる場合（ロータ３０の非回転時）には皿ばね８０の弾性力によって基部１１の筒部１１Ａに加圧接触することによって振動体１０を固定的に支持し、振動アクチュエータ１が超音波モータとして用いられる場合（ロータ３０の回転時）には近距離場音波浮揚作用によって基部１１の筒部１１Ａから浮揚して接触しなくなることによって振動体１０を振動可能に支持する。そのため、上述のフランジ６１を用いる場合と同様、振動アクチュエータ１が力センサとして用いられる場合の検出精度を確保しつつ、振動アクチュエータ１が超音波モータとして用いられる場合の出力性能を確保することができる。
【００６４】
なお、必ずしも板状部材８１が筒部１１Ａから完全に浮揚していなくてもよい。すなわち、完全に浮揚していなくても、浮揚力によって板状部材８１が筒部１１Ａを加圧する力が低減されるため、板状部材８１と筒部１１Ａとの摩擦が低減される。これにより、振動体１０を振動し易くすることができる。
【００６５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６６】
１  振動アクチュエータ、１０  振動体、１１  基部、１１Ａ  筒部、１２  ねじ孔、１３  ステータ、１４  軸部、１５  ステータ本体部、１６  雄ねじ、１７  圧電素子、１８，４０  通孔、１９  溝部、２０  接触部、２１  接触面、２２  貫通孔、３０  ロータ、３１  外周面、３２  ロータ端面、３４  回転軸、３７  軸受部材、３８  軸受部、３９  接続部、４５  連結ロッド、４７  突出端、４８  ホルダ、４９  ばね受体、５０，８０，８２  皿ばね、６０  カバー、６１  フランジ、６１Ａ  基端部、６１Ｂ  先端部、７０  プランジャ、７１  本体部、７２  先端部、７３  基端部、７４  コイルばね、８０  支持部材、８１  板状部材。
【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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