(57)【要約】【課題】所定の駆動トルクを取り出しつつ小型化できる回転型駆動装置およびこれを備えた装置を提供すること。【解決手段】回転型駆動装置１は、基部４と、この基部４に設けられ圧電素子２２を有する振動体２と、基部４に回転可能に設けられた回転体１００とを備え、振動体２は、当接部２３を有し、回転体１００は、回転中心から一定距離の位置で当接部２３が当接される被当接部を有し、圧電素子２２に電圧を印加して振動体２を振動させることにより、当接部２３で被当接部を繰り返し押圧して回転体１００を回転させ、回転体１００の回転軸に交差する平面における振動体２の位置は、被当接部と同じまたは被当接部より回転中心側とされている。【選択図】図１
2004166479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、この基部に設けられ圧電素子を有する振動体と、前記基部に回転可能に設けられた回転体とを備え、前記振動体は、当接部を有し、前記回転体は、回転中心から一定距離の位置で前記当接部が当接される被当接部を有し、前記圧電素子に電圧を印加して前記振動体を振動させることにより、前記当接部で前記被当接部を繰り返し押圧して前記回転体を回転させる回転型駆動装置において、前記回転体の回転軸に交差する平面における前記振動体の位置は、前記被当接部と同じまたは前記被当接部より回転中心側とされていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転型駆動装置において、前記振動体の前記当接部は、断面円弧凸状とされ、前記回転体の前記被当接部は、前記当接部が当接する方向に対して凹んだ断面円弧凹状とされていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転型駆動装置において、前記振動体は、前記回転体の前記被当接部に沿って等間隔おきに複数配置され、前記当接部は、前記被当接部に回転中心側から当接することを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の回転型駆動装置において、前記振動体は、前記回転体の前記被当接部に沿って等間隔おきに複数配置され、前記当接部は、前記被当接部に回転軸に沿った方向から当接することを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の回転型駆動装置において、前記各振動体は、１つの駆動信号で駆動されることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の回転型駆動装置において、前記振動体の前記当接部を前記回転体の前記被当接部に付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の回転型駆動装置において、前記振動体は、前記回転体に対して所定の一方向に進退可能な支持体に支持されていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項８】
請求項６に記載の回転型駆動装置において、前記付勢手段の付勢力を調整する付勢力調整手段を備えていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項９】
請求項８に記載の回転型駆動装置において、前記付勢力調整手段は、前記付勢力が手動で調整可能に設けられていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の回転型駆動装置において、前記付勢力調整手段は、前記付勢力が自動で調整可能に設けられていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０のいずれかに記載の回転型駆動装置において、前記付勢力調整手段は、前記当接部の前記被当接部に対する付勢力を無段階に調整可能に設けられていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１のいずれかに記載の回転型駆動装置において、前記付勢力調整手段は、前記振動体に対して複数設けられていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項１３】
請求項８から請求項１２のいずれかに記載の回転型駆動装置において、前記振動体は、一つの前記付勢力調整手段に対して複数設けられていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか記載の回転型駆動装置において、前記基部に設けられかつ前記回転体に当接してこの回転体を案内するガイドを備えていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の回転型駆動装置において、前記回転体は、回転中心から所定距離離れた位置で前記当接部および前記ガイドによって支持されていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれかに記載の回転型駆動装置において、前記回転体は、前記基部の外周に配置されていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれかに記載の回転型駆動装置において、前記回転体は、前記基部に対して着脱可能に設けられていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項１８】
請求項１から請求項１７のいずれかに記載の回転型駆動装置において、前記基部および前記回転体のうち少なくとも一方は、前記基部および／または前記回転体によって前記振動体を略囲う空間の内外を連通する放熱用の開口部を有していることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項１９】
請求項１から請求項１８のいずれかに記載の回転型駆動装置において、前記基部は、前記振動体が設けられた側とは反対側の面に、前記振動体と接続する導通端子を備えることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項２０】
請求項１から請求項１９のいずれかに記載の回転型駆動装置において、前記回転体は、その外周部で動力を伝達可能とされていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項２１】
請求項１から請求項２０のいずれかに記載の回転型駆動装置において、前記基部に設けられて前記振動体を駆動させる印加装置を備えていることを特徴とする回転型駆動装置。
【請求項２２】
請求項１から請求項２１のいずれかに記載の回転型駆動装置を備えていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、圧電素子を有する振動体と、この振動体が当接される回転体とを備え、圧電素子に電圧を印加して振動体を振動させることにより、回転体を回転させる回転型駆動装置およびこれを備えた装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、圧電素子を利用した回転型駆動装置が知られている（例えば特許文献１）。
回転型駆動装置は、例えば、基部と、この基部に設けられ圧電素子を有する振動体と、基部に設けられ振動体が当接される回転体とを備えている。回転体は円盤状とされ、回転軸上に出力軸を有している。振動体は、回転体の外周面に当接されている。
このような回転型駆動装置では、圧電素子に電圧を印加して振動体を振動させることにより、回転体を回転させ、出力軸から駆動力を取り出すことができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−８０１６４号公報（第２−３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、回転型駆動装置の駆動トルクＴの大きさは、回転力Ｆと、回転軸の中心から回転力Ｆが作用する点までの距離（この場合、回転体の半径）ｒとの積で表される。したがって、必要な駆動トルクをＴ１とした場合、回転力Ｆの大きさを一定、例えばＦ１とすると、回転体の半径ｒ１が求められ、その結果、回転体の大きさが決められることになる。
しかしながら、回転体の外周側に振動体が設けられるため、回転型駆動装置の大きさは、最も小さい場合でも、回転体の大きさと振動体の大きさとの和となる。したがって、所定の駆動トルクを取り出しつつ小型化しようとしても、限界があった。
【０００５】
本発明の目的は、所定の駆動トルクを取り出しつつ小型化できる回転型駆動装置およびこれを備えた装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の回転型駆動装置およびこれを備えた装置は、次の構成を採用する。
すなわち、本発明の回転型駆動装置は、基部と、この基部に設けられ圧電素子を有する振動体と、基部に回転可能に設けられた回転体とを備え、振動体は、当接部を有し、回転体は、回転中心から一定距離の位置で当接部が当接される被当接部を有し、圧電素子に電圧を印加して振動体を振動させることにより、当接部で被当接部を繰り返し押圧して回転体を回転させる回転型駆動装置において、回転体の回転軸に交差する平面における振動体の位置は、被当接部と同じまたは被当接部より回転中心側とされていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る回転型駆動装置について、従来の回転型駆動装置と同じ性能を有する振動体の性能を用いて、同じ駆動トルクＴ１を取り出すことを考える。この場合、回転力Ｆ１が同じであるので、距離ｒ１、つまり回転体の大きさも同じになる。
この発明によれば、回転体の回転軸に交差する平面における振動体の位置を、被当接部と同じまたは被当接部より回転中心側としたので、従来のように回転体の外側に振動体の設置スペースを設ける必要がなく、その分だけ回転型駆動装置全体を小型化できる。したがって、所定の駆動トルクを取り出しつつ、回転型駆動装置を小型化できる。
【０００８】
また、一般的に、圧電素子は衝撃に脆い性質を有している。そこで、例えば平板状の補強板と、この補強板の表裏面に設けられた圧電素子とを含んで振動体を構成し、当接部を補強板に設けた場合には、外部から回転体に衝撃等の過大な力が加わった場合でも、この衝撃が圧電素子に直接伝わることがない。したがって、回転型駆動装置の耐衝撃性を向上できる。
【０００９】
本発明では、振動体の当接部は、断面円弧凸状とされ、回転体の被当接部は、当接部が当接する方向に対して凹んだ断面円弧凹状とされていることが望ましい。
この発明によれば、回転体の回転軸が振れることにより、当接部と被当接部とが当接する角度が変化しても、当接部と被当接部との接触面を確保できるから、回転型駆動装置を安定して駆動させることができる。
【００１０】
本発明では、振動体は、回転体の被当接部に沿って等間隔おきに複数配置され、当接部は、被当接部に回転中心側から当接することが望ましい。
この発明によれば、回転体の被当接部を当接部で回転中心側から均等な力で釣り合いよく押圧できる。よって、回転体の回転軸が偏心するのを防いで、回転型駆動装置を安定して駆動させることができる。
また、回転体を当接部で支持できるから、回転体を回転軸で支持する必要がなく、回転体内側のスペースを有効利用できる。例えば、回転体を回転軸で支持する場合は、回転軸を避けて部品を配置する必要があった。しかし、この発明によれば、回転軸を避けて振動体を配置する必要がないので、回転体を回転軸で支持する場合に比べ、振動体の大きさを同じにしつつ回転体を小型化できるから、回転型駆動装置をさらに小型化できる。
【００１１】
本発明では、振動体は、回転体の被当接部に沿って等間隔おきに複数配置され、当接部は、被当接部に回転軸に沿った方向から当接することが望ましい。
この発明によれば、回転体の被当接部を当接部で回転軸に沿った方向から均等な力で釣り合いよく押圧できる。よって、回転体の回転軸が偏心するのを防いで、回転型駆動装置を安定して駆動させることができる。
【００１２】
本発明では、各振動体は、一つの駆動信号で駆動されることが望ましい。
この発明によれば、例えば、一つの印加装置を各振動体に接続して電圧を印可することにより、各振動体を一つの駆動信号で駆動したので、印加装置を各振動体毎に設ける必要がないから、製造コストおよび運転コストを低減できる。
【００１３】
本発明では、振動体の当接部を回転体の被当接部に付勢する付勢手段を備えていることが望ましい。
この発明によれば、当接部を確実に被当接部に当接させることができ、回転体を確実に回転させることができるから、回転型駆動装置を安定して駆動できる。
また、回転体が停止している際に、外部から回転体に回転力が加えられた場合でも、回転体の被当接部に当接した当接部がストッパとして回転体の回転に抵抗するので、不要な回転を抑えることができる。
【００１４】
本発明では、振動体は、回転体に対して所定の一方向に進退可能な支持体に支持されていることが望ましい。
この発明によれば、支持体の進退方向が一方向に規定されているので、振動体の当接部が常に一定の角度で回転体の被当接部に当接する。従って、回転型駆動装置の長期間の使用によって振動体が多少摩耗した場合でも、回転型駆動装置を安定して駆動できる。
【００１５】
本発明では、付勢手段の付勢力を調整する付勢力調整手段を備えていることが望ましい。
従来、圧電素子を備えた振動体の振動によって被駆動体を駆動する場合に、被駆動体の被駆動速度（移動速度）を調整する方法として、振動体の圧電素子にパルス電圧を連続的あるいは断続的に印加することによって調整する方法がある。この方法では、被駆動体を高速で移動させる場合には振動体にパルス電圧を連続的に印加して振動させる。また、被駆動体を低速で移動させる場合には振動体にパルス電圧を連続的に印加した後所定時間供給を停止する。このように、振動体にパルス電圧を断続的に印加することによって被駆動体を断続的に駆動し、全体として被駆動体を所望の平均移動速度で駆動する。
【００１６】
しかしながら、このように振動体にパルス電圧を断続的に印加すると、振動体が停止している状態から振動を開始する初期には振動状態が不安定となり、被駆動体に良好に動力伝達できず、駆動力の低下を招いてしまう。特に、被駆動体が回転体の場合では、被駆動体は慣性によって回転し続けようとするので、振動体が停止している時に被駆動体との接触部分に摩擦力がかかり、回転トルクを低下させてしまう。また、この時両者の接触部分で摩耗が発生し、耐久性の向上が望めない。
【００１７】
この発明によれば、付勢力調整手段によって振動体の回転体に対する付勢力が調整されることにより、振動体の回転体に対する駆動力が変更され、回転体の回転速度を変更できる。従来のように、振動体を断続的に振動させることで所望の移動速度を得る方法とは異なり、振動体の回転体に対する付勢力を調整することで駆動力を変更するので、振動体が連続的に振動して常に安定した振動状態となり、駆動力の低下が防止される。
【００１８】
本発明では、付勢力調整手段は、付勢力が手動で調整可能に設けられていることが望ましい。
この発明によれば、付勢力が手動で調整されるので、付勢力調整手段の構成が簡単になる。よって、回転型駆動装置のメンテナンスが容易になり、製造コストが安価になる。
【００１９】
本発明では、付勢力調整手段は、付勢力が自動で調整可能に設けられていることが望ましい。
この発明によれば、付勢力の調整が自動で行われるので、回転体の回転中にも振動体の回転体に対する付勢力が動的に調整可能となり、回転速度の柔軟な調整が可能となる。
【００２０】
本発明では、付勢力調整手段は、当接部の被当接部に対する付勢力を無段階に調整可能に設けられていることが望ましい。
この発明によれば、付勢力が無段階に調整可能に構成されているので、回転体の回転速度が無段階に設定可能となり、回転速度の微調整も簡単になる。
【００２１】
本発明では、付勢力調整手段は、振動体に対して複数設けられていることが望ましい。
この発明では、複数の付勢力調整手段で振動体の付勢力を調整するので、一つの付勢力調整手段にかかる負荷が軽減される。これにより、付勢力調整手段の耐久性が向上する。また、一つの付勢力調整手段の付勢力の変化割合を小さく設定することが可能となるので、付勢力の微調整が容易となる。
【００２２】
本発明では、振動体は、一つの付勢力調整手段に対して複数設けられていることが望ましい。
この発明によれば、一つの付勢力調整手段で複数の振動体の付勢力が調整可能となるので、部品点数が減少し、回転型駆動装置の製造コストが安価になる。また、複数の振動体間での回転体に対する付勢力が均一となり、回転体への動力伝達効率が良好となる。
【００２３】
本発明では、基部に設けられかつ回転体に当接してこの回転体を案内するガイドを備えていることが望ましい。
この発明によれば、回転体を案内するガイドを設けたので、回転体の回転軸が偏心するのを防いで、回転型駆動装置を安定して駆動させることができる。
また、例えば、振動体およびガイドを正三角形や二等辺三角形の各頂点に相当する位置に配置することにより、これら振動体およびガイドで回転体を均等な力で釣り合いよく押圧でき、回転型駆動装置をさらに安定して駆動させることができる。
【００２４】
本発明では、回転体は、回転中心から所定距離離れた位置で当接部およびガイドによって支持されていることが望ましい。
例えば、回転体を回転軸で支持した場合には、回転軸を避けて部品を配置する必要があった。しかし、この発明によれば、回転軸上に振動体を配置することができるので、回転体を回転軸で支持する場合に比べ、回転体内側のスペースを有効利用できる。よって、回転型駆動装置をさらに小型化できる。
【００２５】
本発明では、回転体は、基部の外周に配置されていることが望ましい。
この発明によれば、基部の大きさに対する回転体の大きさを最大にできるから、回転型駆動装置の大きさに対する駆動力を最大にできる。
【００２６】
本発明では、回転体は、基部に対して着脱可能に設けられていることが望ましい。
この発明によれば、回転体が基部に対して着脱可能に設けられているので、回転型駆動装置の長期的な使用によって、回転体の被当接部または振動体の当接部が多少摩耗しても、回転体または振動体を交換することで長期的な使用にも対応でき、回転型駆動装置の歩留まりが向上する。また、多種多様な回転体を取付可能となるので、回転型駆動装置の汎用性が向上する。
【００２７】
本発明では、基部および回転体のうち少なくとも一方は、基部および／または回転体によって振動体を略囲う空間の内外を連通する放熱用の開口部を有していることが望ましい。
振動体自体の振動や、振動体の当接部と回転体の被当接部との接触により、振動体周囲には熱が発生する。ところが、圧電素子は周囲の温度環境によって特性が変化するため、振動体周囲の熱によって振動体の特性が変化し、回転型駆動装置が安定して駆動しないおそれがある。
この発明によれば、基部および回転体のうち少なくとも一方に設けられた開口部を通じて放熱できるから、内部の温度、特に圧電素子周囲の温度が急激に上昇することがなく、回転型駆動装置を安定して駆動させることができる。
また、手や工具を開口部から入れて回転型駆動装置内部の部品を組み立てることができるので、組立性を向上できる。
【００２８】
本発明では、基部は、振動体が設けられた側とは反対側の面に、振動体と接続する導通端子を備えることが望ましい。
この発明によれば、基部に導通端子が設けられているので、回転型駆動装置を他の装置に組み込む際に、振動体との接続作業が容易になる。この時、導通端子は基部において振動体が設けられた側とは反対側に設けられているので、基部のスペースを有効に活用でき、振動体の振動を阻害することなく、確実に接続できる。
【００２９】
本発明では、回転体は、その外周部で動力を伝達可能とされていることが望ましい。
回転体の回転軸に垂直な軸回りに作用するモーメント、つまり回転体の回転軸を転倒させるような方向に働くモーメントは、外力と、基部が回転体を支持する支点から外力の作用線に下した垂線の長さとの積で表される。回転体の回転軸の延長線上に出力軸を設けた場合には、出力軸に回転体の半径方向の外力が加わると、上述した垂線の長さが長くなってモーメントが大きくなり、回転軸が偏心しやすい、という問題がある。
この発明によれば、回転体の外周部で動力を伝達したので、この外周部に回転体の半径方向の外力が加わっても、基部が回転体を支持する支点から外力の作用線に下した垂線の長さを短くできるから、回転体の回転軸に垂直な軸回りに作用するモーメントを小さくして、回転型駆動装置を安定して駆動させることができる。
【００３０】
本発明では、基部に設けられて振動体を駆動させる印加装置を備えていることが望ましい。
印加装置を回転型駆動装置と別個に設けた場合には、印加装置から回転型駆動装置に駆動信号を送るためのリード線などが必要となる。
この発明によれば、駆動信号を送るためのリード線などを回転型駆動装置から引き出す必要がなく、簡単な構成にできるから、取扱性を向上できる。
また、回転型駆動装置のみで駆動させることができるので、屋外等の電源の確保が困難な場所で使用することができ、携帯性を向上できる。
【００３１】
本発明の装置は、前述した回転型駆動装置を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、前述した回転型駆動装置を備えているので、前述のような効果を得ることができ、前述の回転型駆動装置を、液体供給装置（チューブポンプ）、カメラのフィルム巻き上げ機構、カメラレンズの駆動機構、振動モータ、ＦＤＤ（フロッピー（登録商標）ディスクドライブ）、レコードプレーヤ、ＣＤプレーヤ、電動自転車、電動スクータ、電気自動車、冷却ファン、小型電子機器、小型ポンプ、玩具、配管検査用装置（ロボット）等に利用できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第二実施形態以降では、以下に説明する第一実施形態での構成部品と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。
【００３３】
〔第１実施形態〕
図１には、第一実施形態にかかる回転型駆動装置１の平面図が示されている。この図１において、回転型駆動装置１は、圧電素子２２を備えた振動体２と、振動体２の振動で駆動される環状の回転体１００とを備えている。振動体２は、振動体２を振動可能に固定する支持体３を介して基部４に取り付けられ、また回転体１００は、基部４の外周に回転可能に設けられている。
なお、この回転型駆動装置１は、例えばカメラ本体に組み込まれ、回転体１００の外周にベルトなどを掛け回してベルトによって回転運動を伝達することでカメラのフィルム巻き上げる、フィルム巻き上げ機構などに利用される。
【００３４】
図２には、振動体２および支持体３の分解斜視図が示されている。この図２および前述の図１に示されるように、振動体２は、略矩形平板状に形成された補強板２１と、この補強板２１の表裏両面に設けられた平板状の圧電素子２２とを備えている。
補強板２１は、ステンレス鋼、その他の材料から構成され、短辺の一端には幅方向略中央に断面略円弧凸状の当接部２３が長手方向に突出するように一体的に形成されている。補強板２１は、当接部２３の先端が回転体１００の内周に当接され、内周の接線方向にほぼ直角に（回転体１００の径方向に沿うように）配置されている。つまり、回転体１００の回転軸に交差する平面における振動体２の位置は、当接部２３が当接される位置より回転中心側となっている。
また、補強板２１の長手方向略中央には、幅方向両側に腕部２４が一体的に形成されている。腕部２４は、補強板２１からほぼ直角に突出しており、これらの端部にはそれぞれ孔２４１が穿設されている。
【００３５】
圧電素子２２は、補強板２１の両面の略矩形状部分に接着されている。圧電素子２２の材料は、特に限定されず、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ（登録商標））、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。
また、圧電素子２２の両面には、ニッケルおよび金などによる電極がめっき、スパッタ、蒸着等の方法で形成されている。これらの電極のうち、補強板２１に対向する面は、圧電素子２２の全面にわたって形成されている。また、補強板２１に対向しない側の電極は、溝によって互いに電気的に絶縁されることで、長手方向に沿った中心線を軸として線対称に複数形成されている。つまり、圧電素子２２を幅方向にほぼ三等分するように二本の溝２５Ａが形成され、これらの溝２５Ａで分割された三つの電極のうち両側の電極ではさらに長手方向をほぼ二等分するように溝２５Ｂが形成されている。これらの溝２５Ａ，２５Ｂにより、圧電素子２２の表面には幅方向略中央に電極２２Ａと、この電極２２Ａの両側に対角線上両端の電極をそれぞれ対とする電極２２Ｂ，２２Ｃとが形成される。これらの電極２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、それぞれリード線（図示せず）に接続され、基部４に取り付けられた導通ピン３５に接続されている。ここで、導通ピン３５は四つ設けられ、電極２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃはそれぞれ別の導通ピン３５に接続されている。また、補強板２１にもリード線（図示せず）が接続され、前述の三つの導通ピン３５と別の導通ピン３５に接続されている。
なお、これらの電極は、補強板２１を挟んで設けられた表裏両方の圧電素子２２に同様に設けられており、例えば電極２２Ａの裏面側には電極２２Ａが形成されている。
【００３６】
ここで、圧電素子２２の寸法や、厚さ、電極の分割形態などは、圧電素子２２に繰り返し電圧が印加された時に、圧電素子２２が長手方向に伸縮する、いわゆる縦振動と、圧電素子２２の平面中心に対して点対称に、縦振動に直交する方向に屈曲する、いわゆる屈曲振動とが同時に現れるように適宜設定される。この時、縦振動の共振周波数と、屈曲振動の共振周波数とは互いに近接するように設定されていることが望ましく、縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比は、１．００より大きく、１．０３以下であることが望ましい。また、圧電素子２２の長辺と短辺との長さ比は、長辺を１とすると短辺が０．２７４以上であることが望ましい。
なお、圧電素子２２の寸法を、長辺の長さを１とした時に短辺の長さを０．２７４より小さくすると、縦振動の共振周波数が屈曲振動の共振周波数より大きくなり、当接部２３において良好な楕円軌道を得ることができない。この時、縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比は、１．００以下である。また、両振動の共振周波数の比が１．０３よりも大きいと、縦振動の共振点と屈曲振動の共振点とが離れてしまい、両振動の振幅が同時に大きくなる振動周波数を設定することができない。
【００３７】
圧電素子２２に印加される電圧の周波数は、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との間、より好ましくは反共振周波数と屈曲振動の共振周波数との間で両方の振動が良好に現れる周波数を適宜選択する。なお、圧電素子２２に印加される電圧の波形は特に限定されず、例えばサイン波、矩形波、台形波などが採用できる。
【００３８】
図３には、回転型駆動装置１の側断面図が示されており、この図３は、図１のIII−III断面図である。また図４には、回転型駆動装置１の底面図が示されている。これらの図３，図４および図１に示されるように、圧電素子２２の電極が接続された金属製などの導通ピン３５は、振動体２の両側に複数個（本実施形態では両側に二つずつ、計四つ）設けられ、基部４に設けられた貫通孔４１を貫通して、基部４において振動体２が設けられていない側に突出している。導通ピン３５の表面には、導通抵抗を小さくするために金めっきが施されている。貫通孔４１と導通ピン３５との間には絶縁部材３６が介装され、これによって基部４と導通ピン３５とが絶縁されている。
また、基部４において振動体２が設けられた側とは反対側の面には、圧延銅などによる導通パターン３８が形成された導通基板３７が設けられており、導通ピン３５は、この導通基板３７をも貫通している。導通基板３７は例えばポリイミド樹脂などの柔軟性かつ絶縁性を有する材料で構成されている。導通パターン３８は、導通ピン３５が貫通する貫通孔の周囲にそれぞれ一端が形成され、これらの一端はハンダなどによって導通ピン３５に接続、導通している。また、これらの導通パターン３８の他端は、導通基板３７上で互いに近接した位置に配置されており、それぞれの導通端子３８１を形成している。
【００３９】
このような構成により、導通端子３８１は、それぞれ電極２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、および補強板２１に接続される導通端子３８１となっている。これらの導通端子３８１は、圧電素子２２に交流電圧を印加する印加装置（図示せず）に接続されている。この時、これらの導通端子３８１に対応する位置に、端子が形成された導通パターンを有する基板などを設けて、導通基板３７に対向させて基部４に形成された取付孔４５にねじ止めすれば、圧接によって四つの導通端子３８１を同時に導通させることができ、両基板を容易に接続し、振動体２を印加装置に容易に接続することができる。
また、基部４および導通基板３７において回転体１００の回転中心に対応する位置には、回転型駆動装置１を外部装置に取り付ける際に、回転体１００の中心位置を位置決めするために、位置決め孔４０１，３７１が形成されている。
【００４０】
図５には、回転型駆動装置１の側断面図が示されており、この図は、図１のV−V断面図である。この図５および図２において、支持体３は、硬質プラスチック、その他の材料で構成され、振動体２が固定される一対の固定部３１と、これらの固定部３１の間に一体的に形成され、基部４にスライド可能に支持されるスライド部３２とを備えている。固定部３１には、腕部２４の孔２４１に対応する位置にねじ部３１１が形成されている。このねじ部３１１に孔２４１を貫通してねじ２６が螺合されることにより振動体２が固定部３１に固定されている。従って、ねじ２６の螺合を外せば、振動体２を支持体３（基部４）から取り外すことができる。
スライド部３２は、基部４に凹状に形成されたスライド溝４２（図５）に配置されており、幅方向略中央には、支持体３が回転体１００に対して近接離間する方向に平行となるように長孔３２１が複数箇所（本実施形態では二箇所）形成されている。この長孔３２１には、ねじ４２１が貫通しており、このねじ４２１は、基部４に形成されたねじ孔４２２に螺合されている。これにより、支持体３は長孔３２１の長手方向、つまり回転体１００において、当接部２３が当接される位置から回転体１００の径方向に沿った方向のみにスライド可能となっている。
また、固定部３１とスライド部３２とは段差を有して形成されている。つまり固定部３１およびスライド部３２によって中央に凹状部分が形成されている。これにより、振動体２が固定部３１に取り付けられた時に振動体２とスライド部３２との間には隙間が形成されるので、振動体２が振動してもスライド部３２やねじ４２１に干渉しないようになっている。
また、支持体３において、位置決め孔４０１に対応する位置には、長孔３３３が形成されている。
【００４１】
図３および図２に戻って、支持体３両側の固定部３１において、振動体２の当接部２３から遠い側の端部側面には、円柱状に突出したばね取付部３３１がそれぞれ形成されている。このばね取付部３３１にはばね（付勢手段）３４の一端が挿入されている。ばね３４は、その伸縮方向が振動体２の近接離間反方向に平行となるように配置され、他端には円柱状の当接ピン３３２が挿入されている。この当接ピン３３２は、基部４に設けられた係止片４３に固定されている。
このように、ばね３４の一端が支持体３に当接され、ばね３４の他端が当接ピン３３２に当接されることにより、ばね３４は支持体３を回転体１００に近接する方向に付勢している。つまり、振動体２の当接部２３は適当な付勢力で回転体１００に押し付けられている。
【００４２】
回転体１００は、図１，図３および図５に示されるように、基部４の外周に接着された内輪４４に、等間隔に配置された複数（本実施形態では八つ）のボール４４１を介して回転可能に支持されている。内輪４４と回転体１００との間には、合成樹脂などで構成された円筒状のボール保持部４４２が設けられている。このボール保持部４４２において、導通基板３７に近い側には、周方向に沿ってボール４４１と同数の略半円形の切欠が等間隔で形成されており、この切欠にボール４４１がそれぞれ嵌めこまれて配置されることで、ボール４４１が内輪４４の外周で所定間隔に保持されている。なお、回転体１００、内輪４４、およびボール４４１は、例えばステンレス鋼などの高剛性の材料で構成されている。
回転体１００の内周部分には、当接部２３が当接する方向に対して凹んだ断面円弧凹状の被当接部１０１が形成され、この被当接部１０１に振動体２の当接部２３が当接されている。この被当接部１０１の表面は、当接部２３との摩耗を低減できるように滑らかに仕上げられている。この被当接部１０１により、振動体２が振動して当接部２３が回転体１００の回転軸方向にずれた時に回転体１００との係合が外れるのを防止している。
【００４３】
ここで、回転体１００は、基部４に対して着脱可能に設けられている。回転体１００を基部４から取り外す場合には、ボール保持部４４２の切欠からボール４４１を外し、ボール保持部４４２を基部４の内輪４４および回転体１００の間から取り外す。すると、ボール４４１は内輪４４と回転体１００との間で移動自在となるので、ボール４４１を内輪４４外周の一箇所に集めて内輪４４をボール４４１とは反対側で回転体１００に近接させる。すると、近接させた側とは反対側には内輪４４と回転体１００との間にボール４４１よりも大きな隙間が形成されるので、この隙間からボール４４１を一つずつ取り出すことによって、回転体１００を内輪４４から取り外せばよい。
【００４４】
このような回転型駆動装置１は、次のように動作する。
図６には、振動体２の動作を示す模式図が示されており、図６(Ａ)には、振動体２の縦振動が、図６(Ｂ)には屈曲振動が、図６(Ｃ)には当接部２３の振動軌跡が示されている。
印加装置により振動体２の補強板２１と圧電素子２２の電極との間に交流電圧を印加して振動体２を振動させる。この時、圧電素子２２の電極のうち、電極２２Ａおよび電極２２Ｃのみを選択して電圧を印加すると、振動体２は、図６(Ａ)に示されるように、主に電極２２Ａによって長手方向に伸縮する、いわゆる縦振動を励振する。また、電極２２Ａの両側では、電極２２Ｃのみに電圧が印加されるため、当該両側において圧電素子２２が非対称に伸縮し、図６(Ｂ)に示されるように、縦振動に直交する方向に、圧電素子２２の平面中心に対して点対称に屈曲する、いわゆる屈曲振動も励振する。
【００４５】
これらの縦振動および屈曲振動が同時に現れることにより、振動体２の当接部２３は図６(Ｃ)に示されるように、略楕円軌道を描いて振動することとなる。当接部２３は、この楕円軌道の一部において回転体１００の被当接部１０１を押圧することによって回転体１００を回転させる。これを所定周波数で繰り返すことにより、回転体１００は一方向に、この場合では、図１の反時計回りに、所定の回転速度で回転する。
また、回転体１００を反対方向に回転させる場合には、圧電素子２２に印加する電圧の電極を振動体２の長手方向に沿った中心線を軸として線対称に切り替える。つまり、圧電素子２２の電極２２Ａおよび電極２２Ｂに所定周波数の電圧を印加すれば、当接部２３は反対方向の楕円軌道を描いて振動する。これにより、回転体１００は反対方向に回転する。
【００４６】
図７には振動体２の駆動周波数に対する圧電素子２２のインピーダンスが示されている。この図７に示されるように、圧電素子２２に印加する電圧の周波数に対して、インピーダンスが極小となる点が二点現れる。これらのうち周波数の低い方の一点は、縦振動の振動振幅が最大となる共振点で、この共振点における周波数が、縦振動の共振周波数ｆ１となる。周波数の高い方の一点は、屈曲振動の振動振幅が最大となる共振点で、この共振点における周波数が屈曲振動の共振周波数ｆ３となる。また、共振周波数ｆ１，ｆ３の間には反共振周波数ｆ２が現れる。
この図７からもわかるように、圧電素子２２を縦振動と屈曲振動との共振周波数ｆ１，ｆ３の間で駆動すると、縦振動および屈曲振動の両方の振幅を大きく得られ、高効率で駆動できる。
【００４７】
したがって、このような第一実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(１) 回転体１００の回転軸に交差する平面における振動体２の位置を、被当接部１０１より回転中心側としたので、従来のように回転体の外側に振動体の設置スペースを設ける必要がなく、その分だけ回転型駆動装置１全体を小型化できる。したがって、所定の駆動トルクを取り出しつつ、回転型駆動装置を小型化できる。
【００４８】
(２) 平板状の補強板２１と、この補強板２１の表裏面に設けられた圧電素子２２とを含んで振動体２を構成し、当接部２３を補強板２１に設けたので、外部から回転体１００に衝撃等の過大な力が加わった場合でも、この衝撃が圧電素子２２に直接伝わることがない。したがって、回転型駆動装置１の耐衝撃性を向上できる。
【００４９】
(３) ばね３４を設けて振動体２を回転体１００側に付勢しているので、当接部２３を確実に被当接部１０１に当接させることができ、回転体１００を確実に回転させることができるから、回転型駆動装置１を安定して駆動できる。
また、回転体１００が停止している際に、外部から回転体１００に回転力が加えられた場合でも、回転体１００の被当接部１０１に当接した当接部２３がストッパとして回転体１００の回転に抵抗するので、不要な回転を抑えることができる。
【００５０】
(４) 支持体３は、長孔３２１によって案内されることにより回転体１００の被当接部１０１に対して垂直な一方向のみに進退するので、これに伴って振動体２の進退方向もこの方向に規制されている。従って、当接部２３が常に被当接部１０１に対して同じ角度で当接されるから、例えば長期間の使用によって当接部２３が多少摩耗したような場合でも、当接部２３を被当接部１０１に安定して当接することができ、回転型駆動装置１を安定して駆動できる。
【００５１】
(５) 振動体２の当接部２３が略楕円軌道を描き、その略楕円軌道の一部において回転体１００を回転させるので、回転体１００に常に一方向のみの駆動力を与えることができる。つまり、当接部２３の楕円軌道において回転体１００の回転方向とは反対向きの軌道上では当接部２３の回転体１００への付勢力が低下するので、回転体１００の回転が阻止されるのを防止できる。また、慣性力が働く方向と反対方向に当接部２３の駆動力が伝達されにくく、回転体１００の回転トルクの低下を防止できる。また、当接部２３が回転体１００の回転方向と反対向きの軌道上では回転体１００への付勢力が低下するので、当接部２３および回転体１００の摩耗を防止でき、回転型駆動装置１の耐久性をより一層向上させることができる。
【００５２】
(６) 振動体２の当接部２３を断面円弧凸状とし、回転体１００の被当接部１０１を当接部２３が当接する方向に対して凹んだ断面円弧凹状としたので、回転体１００の回転軸が振れることにより、当接部２３と被当接部１０１とが当接する角度が変化しても、当接部２３と被当接部１０１との接触面を確保できるから、回転型駆動装置１を安定して駆動させることができる。
【００５３】
(７) 回転体１００が基部４に対して着脱可能に設けられているので、例えば長期間にわたる使用後に当接部２３または被当接部１０１が摩耗した場合などでは、どちらか一方を交換することで、摩耗していない部品をさらに使用することができるから、回転型駆動装置１の製品の歩留まりを向上させることができる。また、用途に応じて回転体１００の形状を変更、交換することができるので、回転型駆動装置１の汎用性を向上させることができる。
【００５４】
(８) 基部４において振動体２が設けられている側とは反対側に、導通パターン３８を形成した導通基板３７が設けられ、振動体２の各電極に接続した導通端子３８１が形成されている。従って、印加装置などの外部装置を回転型駆動装置１に接続する場合にも、導通端子３８１に対応する導通パターンが形成された基板を接触させるだけで、振動体２との導通を容易に図ることができる。また、これにより、基部４のスペースを有効に活用できる。
【００５５】
(９) 回転体１００が基部４の外周に設けられているので、基部４の大きさに対する回転体１００の大きさを最大にできるから、回転型駆動装置１の大きさに対する駆動力を最大にできる。
【００５６】
(10) 圧電素子２２が適切な寸法に、つまり長辺の長さを１とした時短辺の長さが０．２７４以上で、かつ縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数の比が１．００より大きく１．０３以下になるように設定されているので、縦振動および屈曲振動を同時に得ることができ、当接部２３が良好な楕円軌道を描いて回転体１００を回転駆動できる。この時、縦振動および屈曲振動の共振点が互いに近接しているので、両振動の振幅が共振点近傍の大きな振幅となり、回転体１００を高効率で駆動できる。
【００５７】
(11) 電極２２Ｂ，２２Ｃが圧電素子２２の長手方向中心線に対して線対称に形成されているので、電圧を印加する電極を電極２２Ｂから電極２２Ｃに切り替えることにより、当接部２３が反対向きの楕円軌道を描き、回転体１００を反対方向に駆動することができる。これにより、振動体２の動作範囲が広がり、回転型駆動装置１の汎用性を向上させることができる。
【００５８】
ここで、第一実施形態の具体的な実施例を挙げる。
圧電素子２２の材料をＰＺＴとし、寸法を短辺１．９８ｍｍ、長辺７ｍｍ、厚み０．１５ｍｍとする。補強板２１の材料はステンレス鋼（ＳＵＳ３０１）で、厚みが０．１ｍｍとなっている。当接部２３は、平面形状が幅０．５ｍｍ、突出長さが０．４５ｍｍの略半円形状で、質量が約０．１６ｍｇである。また、腕部２４において圧電素子２２から突出する部分は、幅０．４ｍｍで長さが０．５ｍｍである。
このような振動体２では、当接部２３を回転体１００に当接せず、回転体１００から反力を受けない状態で、縦振動の共振周波数ｆ１が約２７９ｋＨｚ、屈曲振動の共振周波数ｆ３が約２８５ｋＨｚ、反共振周波数ｆ２が約２８３ｋＨｚであった。従って、縦振動の共振周波数ｆ１に対する屈曲振動の共振周波数ｆ３の比は、約１．０１５となる。この振動体２に縦振動の共振周波数ｆ１と屈曲振動の共振周波数ｆ３との間の周波数で、またより望ましくは、反共振周波数ｆ２から屈曲振動の共振周波数ｆ３までの間の周波数で電圧を印加すると、縦振動および屈曲振動がそれぞれ共振点付近で振動することとなり、大きな振動振幅が得られ、当接部２３において良好な楕円軌道が得られることがわかる。
【００５９】
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
図８は本発明の第二実施形態に係る回転型駆動装置１を示す平面図、図９は図８における断面図である。また、以下の説明では、図９中の上側を回転型駆動装置１における「上側」、下側を「下側」と言う。
これらの図８および図９において、回転型駆動装置１は、基部４と、この基部４に軸部４６を介して回転可能に設けられた回転体１００と、基部４に設けられて回転体１００を回転させる振動機構２０とを備えている。
なお、この回転型駆動装置１は、例えば回転体１００の回転中心に形成された出力軸１１４から回転運動を得て、流体を圧送する小型ポンプに利用されるものである。
【００６０】
基部４は、円盤状とされ、その中心に形成された軸孔４６１と、この軸孔４６１の周囲で上方に突出して形成された凸部４６２と、凸部４６２の周囲に形成されて基部４の一方と他方とを連通する複数の開口部４６３とを備えている。軸孔４６１のうち基部４上面側は、基部４下面側より大きな孔径とされている。
軸部４６は、ボールベアリングとされ、円筒状の軸受４６４と、この軸受４６４の内側に配置された円筒状のジャーナル４６５と、これら軸受４６４とジャーナル４６５との間に配置された複数のボール４６６とを備えている。これにより、内側のジャーナル４６５が軸受４６４の中心軸を中心として外側の軸受４６４に対して回転自在とされている。
回転体１００は、円盤状の回転体本体１１１と、この回転体本体１１１外周に、例えば圧入により固着された円環部１１２とを有している。
【００６１】
回転体本体１１１は、ＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂で形成され、その回転中心に下方に突出して形成された被支持部１１３と、その回転中心に上方に突出して形成された出力軸１１４と、回転体本体１１１の一方の面と他方の面とを連通する開口部１１５とを備えている。つまり、回転体１００および基部４によって振動機構２０を略囲う空間が形成され、この空間の内外を連通するように開口部４６３および開口部１１５が形成されている。
円環部１１２は、鉄系、ステンレス系等の合金で形成され、その内周面に被当接部１０１を有している。この被当接部１０１は、回転中心から一定距離の位置で後述する振動機構２０の当接部２３が回転中心側から当接され、この当接部２３が当接する方向に対して凹んだ断面円弧凹状とされている。
回転体１００の被支持部１１３は、軸部４６のジャーナル４６５に上側から挿入され、ジャーナル４６５に下側から挿入されたねじ４６７が螺合されることにより、ジャーナル４６５に固定されている。また、軸部４６の軸受４６４は、軸孔４６１の基部４上面側に嵌合される。これにより、回転体１００は、軸部４６を介して基部４に回転可能に支持される。
【００６２】
振動機構２０は、当接部２３を有する三つの振動体２と、各振動体２を基部４に回転可能に支持し、かつ各振動体２の当接部２３を回転体１００の被当接部１０１に付勢する三つの腕部２４とを備えている。
振動体２は、回転体１００の回転軸に交差する方向の位置が回転体１００の被当接部１０１より回転中心側とされ、被当接部１０１に沿って等間隔おきに配置されている。また、各振動体２は回転体１００の回転方向に対して傾斜して配置され、これにより、当接部２３が被当接部１０１に対して所定角度で当接している。
【００６３】
図１０には振動体２の拡大斜視図が、また図１１には振動体の拡大平面図が示されている。これらの図１０および図１１にも示されるように、振動体２は、略矩形平板状に形成された補強板２１と、この補強板２１の表裏面に設けられた平板状の圧電素子２２と、これら圧電素子２２表面に設けられた電極２２Ｄ，２２Ｅとを備えている。
当接部２３は、振動体２の長さ方向に沿った方向の中心線をＳ（図１１中一点鎖線で示す）とすると、振動体２の被当接部１０１側端面でかつ中心線Ｓ上に設けられている。この当接部２３は、断面円弧凸状とされ、補強板２１と一体に形成されている。
電極２２Ｄ，２２Ｅは、圧電素子２２の両端側で対角線上に配置された二つの矩形状の振動検出電極２２Ｄと、この振動検出電極２２Ｄを除く圧電素子２２全面に亘って配置された略Ｚ字形状の駆動電極２２Ｅとで構成されている。これら振動検出電極２２Ｄと駆動電極２２Ｅとの間には、空隙が形成され、電気的に絶縁されている。
なお、圧電素子２２の材料、寸法などは、第一実施形態と同様に設定されている。
【００６４】
圧電素子２２および補強板２１を挟んで互いに対向する一組の振動検出電極２２Ｄは、リード線２２１を介して振動検出装置（図示省略）に接続されている。なお、三つの振動体２のうち、一つの振動体２の二組の振動検出電極２２Ｄのみが、振動検出装置に接続されている。
振動体２が振動すると、この振動は、振動検出電極２２Ｄと補強板２１とで挟まれた圧電素子２２によって検出信号に変換される。この検出信号は、振動検出電極２２Ｄを介して振動検出装置に送られ、振動体２の振動状態が検出される。
補強板２１は、リード線２２３を介して接地されている。圧電素子２２および補強板２１を挟んで互いに対向する一組の駆動電極２２Ｅは、リード線２２２を介して、印加装置（図示省略）に接続されている。なお、各振動体２の全ての駆動電極２２Ｅは、共通する一つの印加装置に接続されている。
以上のリード線２２１，２２２，２２３は、基部４の開口部４６３を通して外部に引き出されている。
印加装置で一つの駆動信号を送ると、各振動体２の駆動電極２２Ｅと補強板２１とで挟まれた部分の圧電素子２２が振動し、これにより振動体２の当接部２３も振動して、回転体１００が回転する。
【００６５】
次に、振動体２の動作について詳しく説明する。
印加装置で所定周波数の駆動信号を駆動電極２２Ｅに送ると、駆動電極２２Ｅと補強板２１に挟まれた部分の圧電素子２２は、全体として伸長、収縮して縦振動を励振する。この縦振動の方向は、中心線Ｓに沿った方向、つまり振動体２の長さ方向である。
ここで、駆動電極２２Ｅと補強板２１に挟まれた部分の圧電素子２２を、図１１に示されるように中心線Ｓ近傍部分（振動体２の幅方向中央部分）にある圧電素子２２４と、中心線Ｓから離れた部分（振動体２の幅方向両端部分）圧電素子２２５とに分けて考える。すると、圧電素子２２５の長さは、圧電素子２２４の長さより短くなっている。
よって、圧電素子２２５の縦振動（図１１中矢印Ｄ２で示す）は、圧電素子２２４の縦振動（図１１中矢印Ｄ１で示す）とは異なる動きとなり、縦振動から遅れて、圧電素子２２の幅方向に捻るモーメントが発生する。このモーメントにより、振動体２の幅方向に揺動する屈曲振動が誘発される。
したがって、振動体２は、縦振動および屈曲振動を同時に行うことになり、当接部２３は、図１１に示すように、楕円軌道に近似した軌道Ｒを描いて運動する。
【００６６】
図８および図９に戻って、腕部２４は、基部４に回転可能に設けられた回転部材２４２と、この回転部材２４２に取り付けられて振動体２を付勢する付勢部材（付勢手段）２４３とを備えている。
回転部材２４２は、略Ｌ字形状とされて凸部４６２の外周に沿って配置され、基端側にピン２４５を有している。このピン２４５が基部４の凸部４６２近傍に設けられた孔４６８に挿入されることにより、回転部材２４２は、基部４に回動可能に支持されている。
付勢部材２４３は、平板状とされ、振動体２の補強板２１と一体に形成されている。この付勢部材２４３は、略Ｕ字形状のばね部２４３Ａと、このばね部２４３Ａ先端に設けられた略Ｌ字形状の支持部２４３Ｂと備えている。
ばね部２４３Ａは、基端側で基部４に設けられたピン４６９に係合されている。支持部２４３Ｂは、回転部材２４２に固定され、その先端で振動体２の補強板２１の長さ方向中央に連結されている。
以上の腕部２４によれば、ばね部２４３Ａによって、振動体２の当接部２３を、回転部材２４２のピン２４５を中心とする時計回りに回転させながら被当接部１０１に付勢できる。
【００６７】
なお、当接部２３が被当接部１０１との接触を繰り返すことにより摩耗した場合、腕部２４は、振動体２をピン２４５を中心とする時計回りに回転させることになる。したがって、当接部２３と被当接部１０１とが成す角度が変化して、接触状態が変化するおそれがある。
しかし、回転部材２４２を略Ｌ字形状として凸部４６２の外周に沿って配置したので、基部４の中心部分に設けられた凸部４６２に接触するのを避けつつ、ピン２４５から当接部２３までの距離をできるだけ長く確保できる。したがって、振動体２の回転半径を大きくでき、当接部２３と被当接部１０１とが成す角度の変化を最低限に抑えて、当接部２３と被当接部１０１との接触状態を維持できる。
【００６８】
次に、回転型駆動装置１の組立方法を説明する。
まず、振動体２、腕部２４で振動機構２０を組み立てるとともに、基部４に軸部４６を取り付けておく。次に、回転部材２４２のピン２４５を基部４の孔４６８に挿入することにより、各振動体２を基部４上に配置する。各振動体２をピン２４５を中心として反時計方向に回転させて、当接部２３を回転体１００の被当接部１０１の軌道から退避させる。このとき、付勢部材２４３のばね部２４３Ａは図８中２点鎖線で示す状態となっている。
次に、回転体１００の被支持部１１３を軸部４６のジャーナル４６５に挿入し、ねじ４６７で固定することにより、振動機構２０の上から回転体１００を基部４に取り付ける。続いて、基部４の開口部４６３から工具を差し込んで、付勢部材２４３のばね部２４３Ａを撓ませて、基部４のピン４６９に引っ掛ける。
回転体１００を取り付けない状態で振動機構２０を取り付けると、ピン４６９に係合されたばね部２４３Ａの付勢力により、振動体２の当接部２３が被当接部１０１の軌道に入ってしまい、回転体１００を取り付けることができない、という問題がある。
しかし、以上の方法によれば、回転体１００を取り付けた後に当接部２３を被当接部１０１に回転中心側から当接させるので、このような問題が発生しない。
【００６９】
次に、以上の回転型駆動装置１の動作について説明する。
まず、印加装置で圧電素子２２に交流電圧を印加する。印加する交流電圧の周波数は、２００〜３００ｋＨｚである。
電圧を印加すると、圧電素子２２が振動体２の長さ方向に伸長・収縮して、振動体２が縦振動および屈曲振動を同時に行って、当接部２３は、軌道Ｒを描いて運動する。
すなわち、当接部２３は、被当接部１０１に近い軌道を通る際には、回転体１００の被当接部１０１を押圧力で押圧して、当接部２３と被当接部１０１間に生じる摩擦力で被当接部１０１を所定方向に送る。
一方、当接部２３は、被当接部１０１から離れた軌道を通る際には、回転体１００から離隔する、あるいは、接触していても押圧力が低下することになり、被当接部１０１を駆動させることはない。
以上の動作を繰り返すことにより、当接部２３で被当接部１０１を繰り返し押圧して、回転体１００を図８中矢印Ｅの方向に回転させる。
【００７０】
したがって、第二実施形態によれば、第一実施形態の(１)、(２)、(５)、(６)、(７)および(10)の効果と同様の効果が得られる他、次のような効果が得られる。
(12) 基部４および回転体１００に開口部４６３，１１５を設けたので、これら開口部４６３，１１５を通じて放熱できるから、内部の温度、特に圧電素子２２周囲の温度が急激に上昇することがなく、回転型駆動装置１を安定して駆動させることができる。
また、手や工具を開口部４６３，１１５から入れて回転型駆動装置１内部の部品を組み立てることができるので、組立性を向上できる。
【００７１】
(13) 振動体２を回転体１００の被当接部１０１に沿って等間隔おきに三つ配置し、当接部２３を被当接部１０１に回転中心側から当接させたので、回転体１００の被当接部１０１を当接部２３で回転中心側から均等な力で釣り合いよく押圧できる。よって、回転体１００の回転軸が偏心するのを防いで、回転型駆動装置１を安定して駆動させることができる。
【００７２】
(14) 一つの印加装置を各振動体２に接続して、三つの振動体２を一つの駆動信号で駆動したので、印加装置を各振動体毎に設ける必要がないから、製造コストおよび運転コストを低減できる。
【００７３】
(15) 付勢部材２４３を設けて振動体２を回転体１００側に付勢しているので、第一実施形態とは構成が異なるものの、第一実施形態の(３)の効果と同様に、当接部２３を確実に被当接部１０１に当接させることができ、回転体１００を確実に回転させることができるから、回転型駆動装置１を安定して駆動できる。
また、回転体１００が停止している際に、外部から回転体１００に回転力が加えられた場合でも、回転体１００の被当接部１０１に当接した当接部２３がストッパとして回転体１００の回転に抵抗するので、不要な回転を抑えることができる。
【００７４】
(16) 付勢部材２４３を振動体２の補強板２１と一体に形成したので、コストをさらに削減できる。
【００７５】
(17) 振動体２が直接基部４（軸部４６）に固定され、第一実施形態のような支持体３が不要なので、回転型駆動装置１をより簡単な構造で構成でき回転型駆動装置１を安価に製造できる。
【００７６】
〔第三実施形態〕
本発明の第三実施形態について、図１２および図１３を参照して説明する。
図１２は本発明の第三実施形態に係る回転型駆動装置１を示す平面図、図１３は図１２における断面図である。また、以下の説明では、図１３中の上側を回転型駆動装置１における「上側」、下側を「下側」と言う。
なお、この回転型駆動装置１は、回転体１００の回転によって送風する遠心ファンとして利用され、例えばコンピュータに設けられ、コンピュータの内部機器の空冷のために適用されるものである。
【００７７】
回転型駆動装置１は、第二実施形態の回転型駆動装置１と同様に、基部４、軸部４６、回転体１００、および振動機構２０を備えている。
すなわち、基部４は、箱状に形成され、開口部４６３のほか、その内部に印加装置６０を備えている。開口部４６３は、基部４の上面および下面にそれぞれ設けられている。印加装置６０は、電池および駆動回路を含んで構成され、リード線２２２，２２３を介して後述する振動体２に接続されている。印加装置６０で一つの駆動信号を送ることにより、各振動体２の圧電素子２２が振動し、これにより、振動体２が振動して、回転体１００が回転する。
【００７８】
軸部４６は、基部４の中心から上方に突出して形成された円柱状の軸部本体４７１と、この軸部本体４７１の外周に形成された支持部４７２と、軸部本体４７１の外周面で支持部４７２の上側に設けられた円筒状のブッシュ４７３とを備えている。
ブッシュ４７３を形成する材料は、含油アセタール樹脂、含油ポリオフィン樹脂、含油ポリアミド樹脂、含油ポリエステル樹脂、フッ化エチレン樹脂等が挙げられるが、これらに限らず、含油メタル等、潤滑性および軸受強度を考慮して適宜選定されてよい。
【００７９】
回転体１００は、第二実施形態の回転体１００と同様の構成であるが、回転体本体１１１の構造が異なる。すなわち、回転体本体１１１は、回転中心に被支持部１１３を有しておらず、挿通孔１１６を有している。
回転体本体１１１の挿通孔１１６にブッシュ４７３が挿通され、この状態で、ねじ４７４が軸部本体４７１の上端面に螺合されることにより、回転体１００は、後述する回転部材２４２とともに、ねじ４７４の頭部と軸部４６の支持部４７２とで挟まれて回転可能に支持される。なお、ねじ４７４を調整することにより、回転体１００のあがきを調整できるようになっている。
回転体本体１１１の出力軸１１４には、外周面に歯形が形成され、図示しない輪列と噛み合っている。
回転体１００の円環部１１２は、回転体１００の回転方向に対応して角度を付けて形成された複数の開口部１１７を有している。これにより、回転体１００は、開口部１１７を通じて外側の空気を内側に取り込む遠心ファンとされている。
【００８０】
振動機構２０は、三つの振動体２および一つの腕部２４を備えている。
振動体２は、第二実施形態の振動体２と同様の構成であるが、振動検出電極２２Ｄを有しておらず、圧電素子２２全面に亘って駆動電極２２Ｅを有している。
また、各振動体２の補強板２１の長さ方向両端には、互いに対角線上となる位置に二つの平面半円形状の突起２３Ａが一体的に形成され、このうち被当接部１０１側の突起２３Ａが当接部２３とされている。
この振動体２は、印加装置６０で駆動信号を送ると、圧電素子２２がその長手方向に伸長・収縮する。振動体２には二つの突起２３Ａがアンバランスに設けられているため、圧電素子２２の縦振動により、振動体２がその幅方向に揺動する屈曲振動が誘発される。したがって、当接部２３は、第二実施形態における当接部２３と同様に、軌道Ｒを描いて運動する。
【００８１】
腕部２４は、回転部材２４２および付勢部材２４３を備えている。
回転部材２４２は、中心に挿通孔２４２Ｃを有し、この挿通孔２４２Ｃに軸部本体４７１が挿通されて支持部４７２上に配置され、回転体１００とともに回転可能に支持される。
回転部材２４２は、円環状の回転部材本体２４２Ａと、この回転部材本体２４２Ａ下面に固着されて各振動体２を支持する支持部２４２Ｂとを備えている。支持部２４２Ｂは、各振動体２を支持する３本の腕２４２Ｄを有し、これらの腕２４２Ｄは等間隔おきに配置されて、互いに１２０度の角度を成している。
付勢部材２４３は、渦巻きばねとされ、軸部４６の支持部４７２外周面に沿って配置されている。付勢部材２４３の一端は、基部４の支持部４７２近傍に係止され、他端は、回転部材２４２の支持部２４２Ｂを貫通して回転部材本体２４２Ａに係止されている。
以上の腕部２４によれば、付勢部材２４３によって、振動体２の当接部２３を、回転体１００の回転軸を中心とする時計回りに回転させながら被当接部１０１に付勢できる。
【００８２】
したがって、本実施形態によれば、第一実施形態の(１)、(２)、(５)および(10)の効果と同様の効果、および第二実施形態の(12)〜(15)および(17)の効果と同様の効果に加え、次のような効果がある。
(18) 印加装置６０を基部４内部に設けたので、駆動信号を送るためのリード線を回転型駆動装置から引き出す必要がなく、簡単な構成にできるから、取扱性を向上できる。
また、回転型駆動装置１のみで駆動させることができるので、屋外等の電源の確保が困難な場所で使用することができ、携帯性を向上できる。
【００８３】
(19) 回転体１００が遠心ファンとされているので、回転体１００を回転させることにより、内部の給排気を強制的に行うことができるから、回転型駆動装置１内部を冷却して圧電素子２２周囲の温度の急激な上昇を抑制でき、回転型駆動装置１を安定して駆動させることができる。
特に、基部４に開口部４６３を設けたので、この開口部４６３を通して容易に給排気でき、回転型駆動装置１をさらに安定して駆動させることができる。
【００８４】
〔第四実施形態〕
本発明の第四実施形態について、図１４を参照して説明する。
図１４は本発明の第四実施形態に係る回転型駆動装置１の断面図である。また、以下の説明では、図１４中の上側を回転型駆動装置１における「上側」、下側を「下側」と言う。
回転型駆動装置１は、遊星機構とされ、固定内歯４８を有する基部４と、この基部４に軸部４６を介して回転可能に設けられた太陽歯車１００Ａと、基部４に設けられて太陽歯車１００Ａを回転させる振動機構２０と、三つの遊星歯車５１と、キャリア５２と、可動内歯車５４とを備えている。
なお、この回転型駆動装置１は、例えばＦＤＤ（フロッピー（登録商標）ディスクドライブ）に組み込まれ、回転体１００の回転中心に形成された出力軸５４３から回転運動を得てＦＤＤを回転駆動するものである。
【００８５】
基部４は、第二実施形態の基部４と同様の構成を有する円盤状の基部本体４９と、この基部本体４９の外周面を覆う円筒部４９１と、この円筒部４９１下側を塞ぐ蓋部４９２とを備えている。基部本体４９と蓋部４９２との間には、制御装置６１が収納されている。
制御装置６１は、電池６２、駆動回路６３、水晶振動子６４を含んで構成され、基部本体４９の開口部４６３を通るリード線２２１〜２２３を介して振動体２に接続されている。制御装置６１は、第三実施形態における印加装置６０と同様の印加機能のほか、振動体２の振動状態を検出するための振動検出機能を有している。
また、基部本体４９上面のうち後述する軸部４６の支持部４７２の周囲は凹んでおり、キャリア案内部４９３が形成されている。
【００８６】
固定内歯４８は、その内周面に歯４８１を有し、基部本体４９上面でかつ円筒部４９１の内周面に沿って形成されている。
軸部４６は、基部本体４９の中心に形成された軸穴４７５と、この軸穴４７５の周囲に上方に突出して形成された支持部４７２とを備えている。
太陽歯車１００Ａは、第二実施形態の回転体１００と同様の構成であり、出力軸および開口部は有していないが、その回転中心に上方に突出して形成された位置決めピン１１８と、被支持部１１３とを備えている。また、太陽歯車１００Ａの円環部１１２外周面には歯１２１が形成されている。
太陽歯車１００Ａの被支持部１１３が軸部４６の軸穴４７５に挿入されることによって、太陽歯車１００Ａは、基部４の基部本体４９に回転可能に支持されている。また、太陽歯車１００Ａは、遊星歯車５１に噛合され、その外周部で動力を伝達することにより遊星歯車５１を回転させる。
【００８７】
振動機構２０は、第三実施形態における振動機構２０と同様の構成であり、三つの振動体２および一つの腕部２４を有しているが、腕部２４の回転部材２４２は、回転部材本体２４２Ａを有しておらず、支持部２４２Ｂのみで構成されている。そのため、腕部２４の付勢部材２４３は、他端で回転部材２４２の支持部２４２Ｂに係止されている。
【００８８】
可動内歯車５４は、固定内歯４８の上側でかつ円筒部４９１の内周面に沿って配置され、円盤状の可動内歯車本体５４１と、可動内歯車本体５４１外周に設けられた円筒部５４２とを備えている。
可動内歯車本体５４１は、その上面かつ回転中心に上方に突出して形成された出力軸５４３と、その下面かつ回転中心に形成された位置決め穴５４４とを有している。位置決め穴５４４には、太陽歯車１００Ａの位置決めピン１１８が嵌合されている。
円筒部５４２の内周面には、歯５４５が形成されている。
以上の可動内歯車５４は、その外周面で円筒部４９１の内周面に摺動しながら、位置決め穴５４４で太陽歯車１００Ａに回転可能に支持されている。
なお、以上の太陽歯車１００Ａ、固定内歯４８の中心軸、可動内歯車５４の回転軸は一直線上にある。
【００８９】
遊星歯車５１は、その外周面に歯５１１が形成され、この歯５１１で太陽歯車１００Ａの歯１２１、固定内歯４８の歯４８１、および可動内歯車５４の歯５４５に噛合している。
キャリア５２は、三つの遊星歯車５１を互いに等間隔離れた状態を維持しながら、太陽歯車１００Ａの周囲を公転可能に支持するものである。すなわち、キャリア５２は、下キャリア５２１および上キャリア５２２を含んで構成されている。
下キャリア５２１は、その中心に挿通孔５２３を有し、この挿通孔５２３に軸部４６の支持部４７２が挿通され、基部本体４９のキャリア案内部４９３に配置されることにより、回転可能に支持されている。
上キャリア５２２は、その中心に挿通孔５２４を有し、この挿通孔５２４に太陽歯車１００Ａの位置決めピン１１８が挿通され、この状態で太陽歯車１００Ａ上に配置されることにより、回転可能に支持されている。
これら下キャリア５２１および上キャリア５２２は、遊星歯車５１の回転軸の上下端を挟んだ状態で図示しない連結部材で連結されることにより、遊星歯車５１を支持している。
【００９０】
以上の回転型駆動装置１の動作について説明する。
制御装置６１で圧電素子２２に交流電圧を印加すると、圧電素子２２が振動体２の長さ方向に伸長、収縮して、振動体２が縦振動および屈曲振動を同時に行って、当接部２３は、軌道Ｒ（図１１参照）を描いて運動する。
すると、太陽歯車１００Ａが回転するとともに、この太陽歯車１００Ａの歯１２１に歯５１１で噛合された遊星歯車５１も回転する。遊星歯車５１は、回転しない固定内歯４８の歯４８１にも歯５１１で噛合しているため、太陽歯車１００Ａから与えられた回転力によって、太陽歯車１００Ａの周囲を固定内歯４８の歯４８１に沿って自転しつつ公転する。このとき、遊星歯車５１は、歯５１１で可動内歯車５４の歯５４５にも噛合しているから、可動内歯車５４も回転する。
【００９１】
つまり、遊星歯車５１が太陽歯車１００Ａの周囲を１周する度に、可動内歯車５４の固定内歯４８に対する相対位置がずれることとなり、このずれが出力軸５４３の回転となる。
回転型駆動装置１の減速比は、減速比をＺＺ、太陽歯車１００Ａの歯数をＬ、固定内歯４８の歯数をＭ、可動内歯車５４の歯数をＮ、遊星歯車５１の固定内歯４８に噛合される部分の歯数をＲ、遊星歯車５１の可動内歯車５４に噛合される部分の歯数をＳとすると、以下の式で表される。
【００９２】
【数１】
2004166479.tif 000003
【００９３】
例えば、上述した式において、Ｌ＝５６、Ｍ＝６５、Ｎ＝６８、Ｓ＝Ｒ＝８のとき、減速比ＺＺ＝４８．５７となる。
【００９４】
したがって、本実施形態によれば、第一実施形態の(１)、(２)、(５)、(６)および(10)の効果と同様の効果、第二実施形態の(12)〜(15)および(17)の効果と同様の効果、および第三実施形態の(18)の効果と同様の効果が得られる他、次のような効果が得られる。
(20) 制御装置６１で圧電素子２２に交流電圧を印加すると、圧電素子２２が振動体２の長さ方向に伸長・収縮して、振動体２の当接部２３は、軌道Ｒを描いて運動し、太陽歯車１００Ａが回転する。すると、遊星歯車５１も回転し、太陽歯車１００Ａから付与された回転力によって、太陽歯車１００Ａの周囲を固定内歯４８の歯４８１に沿って自転しつつ公転する。このとき、遊星歯車５１は可動内歯車５４の歯５４５にも噛合されているから、可動内歯車５４も回転する。したがって、回転速度を大きく減速させて、高い駆動トルクを得ることができる。
また、回転体で太陽歯車１００Ａを兼用する、すなわち、回転体は遊星機構の太陽歯車１００Ａとされているので、遊星機構としての回転型駆動装置１全体を小型化できる。
【００９５】
(21) 太陽歯車１００Ａの外周部で動力を伝達したので、振動等により、この太陽歯車１００Ａの外周部に半径方向の外力が加わっても、基部本体４９が太陽歯車１００Ａを支持する支点としての軸穴４７５から外力の作用線に下した垂線までの長さを短くできるから、太陽歯車１００Ａの回転軸に垂直な軸回りに作用するモーメントを小さくして、回転型駆動装置１を安定して駆動させることができる。
【００９６】
〔第五実施形態〕
本発明の第五実施形態について、図１５および図１６を参照して説明する。
図１５は本発明の第五実施形態に係る回転型駆動装置１を示す断面図、図１６は振動機構２０の拡大側面図でである。また、以下の説明では、図１６中の上側を回転型駆動装置１における「上側」、下側を「下側」と言う。
回転型駆動装置１は、第二実施形態の回転型駆動装置１と同様に、基部４、軸部４６、回転体１００、および振動機構２０を備えている。
なお、この回転型駆動装置１は、例えばカメラ本体に組み込まれ、レンズのズーム機構の駆動装置に利用されるものである。より具体的には、例えば、レンズのズーム機構を３枚のレンズを互いに平行に配置して構成し、中央に配置されたレンズを回転型駆動装置１で平行移動させ、両側のレンズに対して近接離間させる。この際には、回転体１００の回転中心に形成された出力軸１１４に、外周にねじが形成された駆動軸を直結し、この駆動軸に中央のレンズを接続させてボールねじを構成しておけば、出力軸１１４の回転で駆動軸が回転すると、外周のねじに沿ってレンズが平行移動する。
【００９７】
すなわち、基部４は、軸孔４６１、凸部４６２、および開口部４６３のほか、その外周に立設された壁部５５と、この壁部５５に係合されて基部４を覆うカバー部５６とを備えている。
カバー部５６は、円盤状とされ、その中心に形成された挿通孔５６１と、この挿通孔５６１の周囲に下方に突出して形成された押さえ部５６２と、挿通孔５６１の周囲に形成された複数の開口部５６３とを備えている。
挿通孔５６１は、後述する回転体１００の出力軸１１４が挿通される。押さえ部５６２は、回転体１００の回転体本体１１１を押さえることにより、回転体１００の上下方向のずれを抑制する。
【００９８】
回転体１００は、第二実施形態の回転体１００と同様の構成であるが、円環部１１２の構造が異なる。
円環部１１２は、回転体本体１１１と一体に形成され、下面に被当接部１０１を有している。この被当接部１０１は、平面とされ、回転中心から一定距離の位置で、後述する振動機構２０の当接部２３が回転軸に沿った方向から当接される。
振動機構２０は、第三実施形態における三つの振動体２と、各振動体２を支持しかつ各振動体２の当接部２３を回転体１００の被当接部１０１に付勢する三つの腕部２４とを備えている。
振動体２は、回転体１００の回転軸に交差する平面における位置が被当接部１０１と同じとされ、被当接部１０１に沿って等間隔おきに配置されている。各振動体２は、回転体１００の回転軸に沿った方向で配置され、これにより、当接部２３が被当接部１０１に対して垂直に当接している。
【００９９】
腕部２４は、図１６に示すように、基部４に固定される固定部２４６と、この固定部２４６に取り付けられて振動体２を支持する支持部（付勢手段）２４７とを備えている。
支持部２４７は、弾性変形可能な材料で形成された楕円形の環状とされている。支持部２４７のうち固定部２４６に取り付けられる部分と振動体２を支持する部分とは、相対向して配置されている。なお、本実施形態では、固定部２４６は、支持部２４７と別部材としたが、これに限らず、支持部２４７と一体に形成してもよい。
【０１００】
印加装置で振動体２を振動させると、当接部２３は、縦振動および屈曲振動を行う。これらの運動に対応して腕部２４は弾性変形し、各振動体２を支持しながら、各振動体２の当接部２３を回転体１００の被当接部１０１に付勢する。これにより、当接部２３は、楕円軌道に近似した軌道Ｒ（図１１参照）を描いて運動する。これにより、当接部２３は、被当接部１０１を繰り返し押圧して、回転体１００を図１６中矢印Ｅの方向に回転させる。
【０１０１】
したがって、本実施形態によれば、第１実施形態で述べた(１)、(２)、(５)および(10)の効果と同様の効果、第二実施形態の(12)、(14)〜(17)の効果と同様の効果に加え、次のような効果がある。
(22) 振動体２を回転体１００の被当接部１０１に沿って等間隔おきに三つ配置し、当接部２３を被当接部１０１に回転軸に沿った方向から当接させたので、回転体１００の被当接部１０１を当接部２３で回転軸に沿った方向から均等な力で釣り合いよく押圧できる。よって、回転体１００の回転軸が偏心するの防いで、回転型駆動装置１を安定して駆動させることができる。
【０１０２】
〔第六実施形態〕
本発明の第六実施形態について、図１７および図１８を参照して説明する。
図１７は本発明の第六実施形態に係る回転型駆動装置１を示す平面図、図１８は図１７における断面図である。また、以下の説明では、図１８中の上側を回転型駆動装置１における「上側」、下側を「下側」と言う。
なお、この回転型駆動装置１は、例えばＣＤプレーヤに組み込まれ、回転体１００の回転中心に形成された出力軸１１４から回転運動を得て、ＣＤを回転駆動するものに利用される。
【０１０３】
回転型駆動装置１は、軸部４６を備えていないが、第二実施形態の回転型駆動装置１と同様に、基部４、回転体１００、および振動機構２０を備えている。
すなわち、基部４は、軸孔４６１、凸部４６２、および開口部４６３のほか、後述する回転体１００の被当接部１０１に当接してこの回転体１００を案内するガイドとしてのガイドローラ５７およびガイド部５８を備えている。
この基部４は、潤滑性のよいポリアセタール、ポリアミド、ポリオレフィン等に、強化材としてφ０．３μｍ、長さ３〜５μｍ程度のチタン酸カリウムを混入して、射出成形により製造される。
【０１０４】
ガイドローラ５７、ガイド部５８、および後述する振動機構２０の振動体２は、それぞれ一つずつとされ、回転体１００の被当接部１０１に沿って等間隔おきに配置されている。具体的には、振動体２、ガイドローラ５７、およびガイド部５８は、正三角形の各頂点に相当する位置に配置されている。
なお、振動体２、ガイドローラ５７、およびガイド部５８は、これに限らず、二等辺三角形の各頂点に相当する位置に配置されてもよい。この場合、振動体２は、等しい長さの辺で挟まれた頂点に相当する位置に配置される。
【０１０５】
ガイドローラ５７は、回転自在に支持された外周部を有し、この外周部で被当接部１０１に転がり接触することにより、回転体１００の被当接部１０１を案内するものである。
ガイド部５８は、基部４と一体に形成され、回転体１００の被当接部１０１に滑り接触しながら案内するものである。なお、このガイド部５８には、必要に応じて潤滑油やグリースを注油してもよい。
回転体１００は、第二実施形態の回転体１００と同様の構成であるが、被当接部１０１の構造および被支持部１１３の構造が第二実施形態の回転体１００と異なる。
被当接部１０１は、回転中心から一定距離の位置で、振動機構２０の当接部２３、ガイドローラ５７、およびガイド部５８が回転中心側から当接されている。被当接部１０１は、当接部２３が当接する方向に対して凹んだ断面円弧凹状とされておらず、平滑な面とされている。
被支持部１１３は、軸孔４６１の上側から挿入されて、軸孔４６１の下側からその先端部分が突出している。この被支持部１１３の先端部分にＣリング１１９が嵌め込まれることにより、回転体１００は、基部４に回転可能に支持される。なお、このＣリング１１９の上下方向の位置を調整することにより、回転体１００のあがきを調整できるようになっている。
【０１０６】
振動機構２０は、第二実施形態における振動体２と、腕部２４とを一つずつ備えている。
腕部２４は、基部４に回転可能に設けられて振動体２を支持する回転部材２４２と、振動体２の当接部２３を回転体１００の被当接部１０１に付勢する付勢部材（付勢手段）２４３とを備えている。
回転部材２４２は、一端側にねじ孔２４８を有し、ねじ２４９がねじ孔２４８を通して基部４の雌ねじ部５９に螺合されることにより、基部４に回転可能に支持されている。回転部材２４２は、他端側で振動体２の補強板２１の長さ方向中央を支持している。
付勢部材２４３は、略Ｌ字形状とされて凸部４６２の外周に沿って配置され、一端側で振動体２の補強板２１の長さ方向中央に支持され、他端側で基部４に設けられたピン４６９に係合されている。
なお、これら回転部材２４２および付勢部材２４３は、振動体２の補強板２１と一体に形成されている。
以上の腕部２４によれば、付勢部材２４３によって、振動体２の当接部２３を、回転部材２４２のねじ孔２４８を中心とする時計回りに回転させながら被当接部１０１に付勢できる。
【０１０７】
したがって、本実施形態によれば、第一実施形態の(１)、(２)、(５)および(10)の効果と同様の効果、および第二実施形態の(12)、(15)〜(17)の効果と同様の効果に加え、次のような効果が得られる。
(23) 振動体２を一つとし、さらにガイドローラ５７およびガイド部５８を一つずつ設けて、これら振動体２、ガイドローラ５７、およびガイド部５８を回転体１００の被当接部１０１に沿って等間隔おきに配置した。これにより、振動体２、ガイドローラ５７、およびガイド部５８で回転体１００の被当接部１０１を均等な力で釣り合いよく押圧でき、回転体１００の回転軸が偏心するのを防いで、回転型駆動装置１を安定して駆動させることができる。
【０１０８】
(24) 軸部４６を設けず、かつ振動体２を一つとしたので、回転型駆動装置１を小型化、低コスト化できる。
【０１０９】
(25) 回転型駆動装置１を、玩具用モータ、汎用モータ、薄型振動モータとして利用することができる。
【０１１０】
〔第七実施形態〕
本発明の第七実施形態について、図１９および図２０を参照して説明する。
図１９は本発明の第七実施形態に係る回転型駆動装置１を示す平面図、図２０は図１９における断面図である。また、以下の説明では、図２０中の上側を回転型駆動装置１における「上側」、下側を「下側」と言う。
なお、この回転型駆動装置１は、例えば電動自転車の駆動部として組み込まれ、回転体１００の外周に係合されたベルト１０３によって電動自転車のタイヤを回転駆動するものである。
【０１１１】
回転型駆動装置１は、軸部４６を備えていないが、第二実施形態の回転型駆動装置１と同様に、基部４、回転体１００、および振動機構２０を備えている。
すなわち、基部４は、円盤状の下基部７１と、この下基部７１の上に取り付けられる上基部７２とを含んで構成されている。
下基部７１および上基部７２は、軸孔４６１、凸部４６２を有していないが、第二実施形態の基部４と同様に、開口部４６３を有している。
【０１１２】
下基部７１は、回転体１００の被当接部１０１に当接してこの回転体１００を案内するガイドとしてのガイド部７３と、下基部７１上面から上方に突出して形成された上基部受け７４とを備えている。ガイド部７３は、回転体１００の被当接部１０１を滑り接触しながら案内するものである。
下基部７１および上基部７２の外周部内側には、挟持部７１１および７２１が設けられている。これら下基部７１の挟持部７１１および上基部７２の挟持部７２１で回転体１００を挟持することにより、回転体１００の回転軸に沿った方向のずれを押さえている。
【０１１３】
ガイド部７３および上基部受け７４の上面には、突起７５が形成されており、この突起７５が上基部７２に形成された孔７６に嵌め込まれることにより、ガイド部７３および上基部受け７４を挟んで、下基部７１と上基部７２とが連結される。
以上の基部４は、潤滑性のよいポリアセタール、ポリアミド、ポリオレフィン等に、強化材としてφ０．３μｍ、長さ３〜５μｍ程度のチタン酸カリウムを混入して、射出成形により製造される。
【０１１４】
回転体１００は、円環状とされ、基部４の外周部に配置されている。回転体１００は、その内周面に被当接部１０１が形成され、その外周面に歯１０２が形成された歯付きプーリとされている。
被当接部１０１は、回転中心から一定距離の位置で、後述する振動機構２０の当接部２３およびガイド部７３が回転中心側から当接されている。これにより、回転体１００は、回転軸から所定距離離れた位置で当接部２３およびガイド部７３によって支持されて、回転軸に交差する方向のずれが防止される。
なお、被当接部１０１は、当接部２３が当接する方向に対して凹んだ断面円弧凹状とされておらず、平滑な面とされている。
【０１１５】
回転体１００の外周には、ベルト１０３が掛け回されている。ベルト１０３は、内周面に歯１０４を有する歯付きベルトとされ、この歯１０４が回転体１００の歯１０２に係合されることにより、回転体１００の外周部から動力が伝達される。
なお、本実施形態では、回転体１００およびベルト１０３を歯付きプーリおよび歯付ベルトの組み合わせとしたが、これに限らず、ＶプーリとＶベルト、平プーリと平ベルト、およびスプロケットとチェーンの組み合わせとしてもよい。
【０１１６】
振動機構２０は、振動体２、腕部２４とを備えている。
腕部２４は、回転部材２４２と、付勢部材２４３とを備えている。
付勢部材２４３は、直線状とされて、一端側で振動体２の補強板２１の長さ方向中央に支持され、他端側で基部４のガイド部７３に取り付けられたスプリング７７の先端に当接している。
【０１１７】
したがって、本実施形態によれば、第１実施形態の(１)、(２)、(５)、(７)、(９)および(10)の効果と同様の効果、第二実施形態の(12)、および(17)の効果と同様の効果、、第四実施形態の(21)の効果と同様の効果、および第六実施形態の(23)の効果と同様の効果に加え、次のような効果が得られる。
(26) スプリング７７を設けて振動体２を回転体１００側に付勢しているので、第一実施形態とは構成が異なるものの、第一実施形態の(３)の効果と同様に、当接部２３を確実に被当接部１０１に当接させることができ、回転体１００を確実に回転させることができるから、回転型駆動装置１を安定して駆動できる。
また、回転体１００が停止している際に、外部から回転体１００に回転力が加えられた場合でも、回転体１００の被当接部１０１に当接した当接部２３がストッパとして回転体１００の回転に抵抗するので、不要な回転を抑えることができる。
【０１１８】
(27) 振動体２の当接部２３およびガイド部７３によって、回転体１００を回転軸から所定距離離れた位置で支持した。よって、回転軸上に振動体２を配置することができるので、回転体を回転軸で支持する場合に比べ、回転体１００内側のスペースを有効利用できる。よって、回転型駆動装置１をさらに小型化できる。
【０１１９】
(28) 回転型駆動装置１を、レコードプレーヤのターンテーブルの駆動装置、車のパワーウインド用モータ等の薄型モータとして利用することができる。
【０１２０】
〔第八実施形態〕
本発明の第八実施形態について、図２１を参照して説明する。
図２１は本発明の第八実施形態に係る回転型駆動装置１を示す断面図である。
回転型駆動装置１は、第七実施形態における回転型駆動装置１を電動スクータの駆動部として応用したものであり、サスペンション等を介してスクータ等のフレームに取り付けられる。この回転型駆動装置１は、基部４および回転体１００の構造のみが、第七実施形態と異なる。
【０１２１】
基部４は、第七実施形態の基部４と同様の構成であるが、下基部７１と上基部７２との連結方法が異なる。すなわち、ねじ７８が、上基部７２の孔７６を通して基部４のガイド部７３および上基部受け７４の上面に螺合されることにより、ガイド部７３および上基部受け７４を挟んで、下基部７１と上基部７２とが連結される。
また、下基部７１および上基部７２には、第七実施形態における挟持部７１１および挟持部７２１が設けられておらず、回転体１００に沿って溝７１２，７２２が形成されている。
【０１２２】
回転体１００は、円環状のホイール部１０５と、このホイール部１０５外周に取り付けられたタイヤ１０６とを備えている。
ホイール部１０５には、下基部７１の溝７１２および上基部７２の溝７２２に沿って、溝１０７，１０８が形成されている。
以上の溝７１２と溝１０７との間、および溝７２２と溝１０８との間には、複数のボール７１３が配置され、スラスト型ベアリングと同様の構造とされている。
したがって、本実施形態によれば、第七実施形態と同様の効果がある。
【０１２３】
〔第九実施形態〕
本発明の第九実施形態について、図２２を参照して説明する。
図２２は本発明の第九実施形態に係る回転型駆動装置１を示す断面図である。また、以下の説明では、図２２中の上側を回転型駆動装置１における「上側」、下側を「下側」と言う。
なお、この回転型駆動装置１は、例えば時計に組み込まれ、回転体１００の外周に歯車を形成して輪列の一部を構成し、回転運動を伝達して指針を運針させるものである。
【０１２４】
回転型駆動装置１は、第二実施形態の回転型駆動装置１と同様に、基部４、軸部４６、回転体１００、および振動機構２０を備えている。
基部４は、円盤状とされ、その中心に上方に突出して形成された雌ねじ部７９と、この雌ねじ部７９の周囲に上方に突出して形成された支持部４７２とを備えている。雌ねじ部７９は、回転型駆動装置１を他の装置に取り付けるためのものである。
軸部４６は、第二実施形態の軸部４６と同様の構成であるが、内側のジャーナル４６５が基部４外周に嵌め込まれて固定されている。
【０１２５】
回転体１００は、第二実施形態の回転体１００と同様に、回転体本体１１１と、円環部１１２とを備えている。
回転体本体１１１は、被支持部１１３、出力軸１１４を有していないが、開口部１１５のほかに、回転中心に挿通孔１１６を有している。回転体本体１１１の挿通孔１１６に軸部４６の軸受４６４が嵌め込まれて固定されることにより、回転体１００は、軸部４６を介して、基部４に回転可能に支持される。
円環部１１２は、被当接部１０１を有しているが、この被当接部１０１は、回転体本体１１１の上側に配置されている。
【０１２６】
振動機構２０は、第三実施形態における振動機構２０と同様の構成であるが、回転部材２４２の構造が異なる。
回転部材２４２は、第三実施形態の回転部材本体２４２Ａを有しておらず、支持部２４２Ｂのみで構成されている。そのため、付勢部材２４３は、他端で回転部材２４２の支持部２４２Ｂに係止されている。
【０１２７】
回転部材２４２には、その回転中心の同心円に沿って図示しないルーズ穴が形成されており、このルーズ穴を通して、ねじ２７が支持部４７２の上面に螺合されている。
以上の腕部２４によれば、付勢部材２４３によって、振動体２の当接部２３を、回転体１００の回転軸を中心とする時計回りに回転させながら被当接部１０１に付勢できる。
【０１２８】
したがって、本実施形態によれば、第一実施形態の(１)、(２)、(５)、(６)、(７)および(10)の効果と同様の効果、および第二実施形態の(12)〜(15)および(17)の効果と同様の効果に加え、次のような効果がある。
(29) 回転型駆動装置１を、ＦＤＤ（フロッピー（登録商標）ディスクドライブ）、薄型振動モータ、薄型化が必要なダイレクト駆動モータとして利用することができる。
【０１２９】
〔第十実施形態〕
本発明の第十実施形態について、図２３および図２４を参照して説明する。
図２３は本発明の第十実施形態に係る回転型駆動装置１を示す平面図、図２４は図２３における断面図である。また、以下の説明では、図２４中の上側を回転型駆動装置１における「上側」、下側を「下側」と言う。
この回転型駆動装置１は、回転体１００が回転することで送風する軸流ファンとして利用され、例えばコンピュータに設けられ、コンピュータの内部機器を空冷するために用いられる。
【０１３０】
回転型駆動装置１は、第二実施形態の回転型駆動装置１と同様に、基部４、軸部４６、回転体１００、および振動機構２０を備えている。
すなわち、基部４は、軸孔４６１、凸部４６２、および開口部４６３のほか、第六実施形態におけるガイド部５８と同様の構成である二つのガイド部５８と、回転型駆動装置１を他の装置に取り付けるための固定部１０９とを備えている。なお、ガイド部５８は、第六実施形態のガイド部５８と異なり、被当接部１０１に当接しておらず、回転体１００の円環部１１２に当接している。
二つのガイド部５８および後述する振動機構２０の振動体２は、回転体１００の被当接部１０１に沿って等間隔おきに配置されている。具体的には、振動体２およびガイド部５８は、正三角形の各頂点に相当する位置に配置されている。
【０１３１】
回転体１００は、第二実施形態の回転体１００と同様の構成であるが、回転体本体１１１の構造が異なる。
回転体本体１１１は、円盤部１２２と、この円盤部１２２外周部から基部４に向かって延びる鍔部１２３とを備えている。
回転体本体１１１の円盤部１２２は、第二実施形態の出力軸１１４を有していないが、複数の開口部１１５および被支持部１１３のほか、開口部１１５から上方に向かって延びるフィン１２４を有している。これにより、回転体１００は、軸流ファンとされている。
被支持部１１３は、軸部４６のジャーナル４６５の上側から挿入されて、ジャーナル４６５の下側からその先端部分が突出している。この被支持部１１３の先端部分にＣリング１１９が嵌め込まれることにより、回転体１００は、基部４に回転可能に支持される。
【０１３２】
以上のような回転体本体１１１では、円盤部１２２の開口部１１５、フィン１２４、および鍔部１２３は、金属の薄板を深絞りやプレス加工で一体に形成されている。なお、これに限らず、射出成形法によって、被支持部１１３をも一体に形成してもよい。このようにすれば、回転体１００を軽量化、低コスト化できる。
なお、円環部１１２は、回転体本体１１１の鍔部１２３の内周面に沿って設けられている。
振動機構２０は、第六実施形態における振動機構２０と同様の構成である。
【０１３３】
したがって、本実施形態によれば、第１実施形態の(１)、(２)、(５)および(６)の効果と同様の効果、第二実施形態の(12)および(15)〜(17)の効果と同様の効果、および第六実施形態の(23)の効果と同様の効果に加え、次のような効果が得られる。
(30) 回転体１００が軸流ファンとされているので、回転体１００を回転させることにより、内部の給排気を強制的に行うことができるから、回転型駆動装置１内部を冷却して圧電素子２２周囲の温度の急激な上昇を抑制でき、回転型駆動装置１を安定して駆動させることができる。
特に、基部４に開口部４６３が設けたので、この開口部４６３を通して容易に給排気でき、回転型駆動装置１をさらに安定して駆動させることができる。
【０１３４】
〔第十一実施形態〕
次に、本発明の第十一実施形態について、図２５、図２６および図２７を参照して説明する。図２５は、第十一実施形態に係る回転型駆動装置１の平面図、図２６には図２５のVI−VI断面図、図２７には図２５のVII−VII断面図である。
これらの図２５，図２６および図２７において回転型駆動装置１は、第一実施形態の回転型駆動装置１に、振動体２の回転体１００に対する付勢力を調整する付勢力調整手段８を設けたものである。
なお、この回転体駆動装置１は、例えば玩具の車に組み込まれ、回転体１００の外周にゴム製のリングを取り付けてタイヤとして利用される。
【０１３５】
付勢力調整手段８は、ばね３４の端部を伸縮可能に支持するガイド部８１と、ばね３４の付勢力を調整する偏心ピン８２とを備えている。
ガイド部８１は、基部４に固定されており、ばね３４の端部が固定された当接ピン３３２が内周に貫通されることで、当接ピン３３２が、ばね３２の伸縮方向に摺動可能に支持されている。
偏心ピン８２は、その回動軸８２１に対して円柱状部材のつば部８２２が偏心しており、回動軸８２１の周囲に形成されたねじが基部４のねじ部４４４に螺合されることで基部４に回動可能に支持されている。つば部８２２の側面には、ばね３４の当接ピン３３２の先端が当接されている。また、つば部８２２の天面にはドライバなどが係合可能な凹状の操作溝８２３が形成されている。
このように、ばね３４の一端が支持体３に当接され、ばね３４の他端の当接ピン３３２がつば部８２２の側面に当接されることにより、ばね３４は支持体３を回転体１００に近接する方向に付勢している。したがって、振動体２の当接部２３は適当な付勢力で回転体１００に押し付けられている。つまり、付勢力調整手段８は、振動体２の回転体１００に対する当接力を調整する当接力調整手段としての機能を果たす。
【０１３６】
基部４には、第一実施形態と同様の導通基板３７が設けられておらず、振動体２の電極２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃおよび補強板２１には、それぞれリード線などが接続され、基板４の振動体２とは反対側において図示しない印加装置に接続されている。
回転体１００内周に沿って等間隔に配置された複数のボール４４１は、回転体１００の内周に形成された溝１２５と、基部４の外周に形成された傾斜部分と、基部４に固定された環状の押さえ板４４３の傾斜部分とで挟まれることによって溝１２５に収まっている。また、基部４と押さえ板４４３との間には環状のボール保持部４４２が介装されている。このボール保持部４４２は、外周にボール４４１と同数の略半円形の切欠部分が形成され、この切欠部分にボール４４１がそれぞれ配置されることで、基部４の外周で所定間隔を保っている。
【０１３７】
このような回転型駆動装置１は、次のように動作する。
振動体２の圧電素子２２に印加装置により交流電圧を印加して振動体２を振動させる。この時、電極２２Ａおよび電極２２Ｃのみに電圧を印加することにより、振動体２は縦振動と屈曲振動を組み合わせた略楕円軌道を描いて振動する。当接部２３は、楕円軌道の一部で回転体１００の被当接部１０１に押し付けられて、回転体１００との摩擦力によって回転体１００を円周方向に間欠回転させる。これを所定の周波数で繰り返し行うことにより、回転体１００は一方向に所定の回転速度で回転する。
【０１３８】
回転体１００の回転速度を変更する場合には、付勢力調整手段８を操作する。つまり、例えば回転体１００の回転速度を遅くする場合は、偏心ピン８２の操作溝８２３にドライバなどを係合させて偏心ピン８２をばね３４が長くなる方向へ回動させる。つまり、回動軸８２１からつば部８２２の側面までの距離が短くなるように偏心ピン８２を回動させると、当接ピン３３２がこの側面に追従することでばね３４が伸びる。これによって、ばね３４の支持体３への付勢力が緩和される。この付勢力が支持体３を介して振動体２に伝達され、振動体２の当接部２３における回転体１００への付勢力が弱くなる。したがって、当接部２３が楕円軌道上で回転体１００と接触して摩擦力で回転体１００を駆動できる範囲が狭くなり、伝達される回転トルクが弱くなるので、その結果回転体１００の回転速度が遅くなる。
【０１３９】
反対に、回転体１００の回転速度を速くする場合には、偏心ピン８２を回動させてばね３４を縮める方向に調整する。すると、当接部２３の回転体１００に対する付勢力が強くなり、伝達される回転トルクが強くなるので、回転体１００の回転速度が速くなる。
また、回転体１００を反対方向に回転させる場合には、圧電素子２２に印加する電圧の電極を長手方向に沿った中心線を軸として線対称に切り替える。つまり、圧電素子２２の電極２２Ａおよび電極２２Ｂに所定周波数の電圧を印加すれば、当接部２３は反対方向の楕円軌道を描いて振動する。これにより、回転体１００を反対方向に駆動する。
【０１４０】
したがって、このような第十一実施形態によれば、第一実施形態の(１)〜(６)および(９)〜(11)の効果と同様の効果に加えて、次のような効果が得られる。
(31) 回転型駆動装置１に付勢力調整手段８が設けられているので、振動体２の回転体１００に対する付勢力を調整することで回転体１００の移動速度を簡単に調整することができる。この時、振動体２が所定周波数で回転体１００に連続的に当接されるので、振動体２の振動・停止に伴う不安定な振動状態を除去できる。したがって、振動体２は常に安定して回転体１００に接触でき、回転トルク（駆動力）の低下を防止できる。
【０１４１】
(32) 付勢力調整手段８がガイド部８１と偏心ピン８２とを備えて構成されているので、操作溝８２３をねじって偏心ピン８２を回動させるだけで、簡単に付勢力が調整できる。また、つば部８２２が円柱状に形成されているので、偏心ピン８２の回動角度によって付勢力を無段階で調整できる。よって、例えば基部４の偏心ピン８２の周囲に目盛をふるなどすれば、常に所望の付勢力を得られる。また、つば部８２２の側面の形状、つまり本実施形態では円柱状の半径を適宜決定すれば、偏心ピン８２の回動角度に対する付勢力の変化の割合を設定できる。これにより付勢力の微調整も簡単に実現できる。
さらに、偏心ピン８２を手動で回動させることにより付勢力を手動で調整できるので、付勢力調整手段８の構成を簡単にできる。よって、回転型駆動装置１のメンテナンスが簡単に行え、安価に製造できる。
【０１４２】
(33) 振動体２の当接部２３が回転体１００の内周から当接されているので、振動体２を回転体１００の内周に収納することができる。これにより、回転型駆動装置１の小型化を促進できる。
【０１４３】
(34) 一つの振動体２に対してばね３４および偏心ピン８２（つまり付勢力調整手段８）が二つずつ設けられているので、一つのばね３４および偏心ピン８２にかかる負担を軽減でき、これらの部材の耐久性を向上させることができる。また、これにより一つのばね３４に必要なばね力の範囲が小さくなるので、ばね力の変化割合が小さいものを選択することができ、付勢力を簡単に微調整できる。
【０１４４】
〔第十二実施形態〕
次に、本発明の第十二実施形態について図２８および図２９を参照して説明する。図２８は第十二実施形態に係る回転型駆動装置１の平面図、図２９は図２８の側断面図である。これらの図２８および図２９において、回転型駆動装置１は、第十一実施形態における付勢力調整手段の構成が異なるものである。
なお、この回転型駆動装置１は、例えば回転体にファンを取り付けて、コンピュータの発熱体などの必要部位を冷却する冷却ファンとして利用される。
【０１４５】
基部４には、支持体３にほぼ沿って凹部４４５が形成されている。ばね３４の他端はこの凹部４４５から突出して設けられたばね取付部４４６に固定されている。ばね３４は、予め設定されたばね力で支持体３を回転体１００に近接する方向に付勢している。
付勢力調整手段８は、支持体３に固定された磁石８３と、基部４に固定されたコイル８４とを備えている。支持体３において、振動体２の当接部２３に遠い側の端部には基部４から所定間隔を有し、かつ基部４に平行な面を有する磁石取付部３２２が一体的に形成され、この磁石取付部３２２の基部４に対向する面には磁石８３がはめ込まれている。
【０１４６】
コイル８４は導線が円筒状に巻かれることで構成され、その中心軸が磁石取付部３２２の面方向と直交するように、かつ磁石８３にほぼ対向する位置に固定されている。この時、磁石８３およびコイル８４は、振動体２が回転体１００に対して近接離間する方向に沿って配置され、かつ磁石８３がコイル８４よりも当接部２３に近い位置に配置されている。コイル８４の導線の両端部分は、基部４に穿設された孔４４７を通って反対側においてコイル８４に電流を流す電流発生装置（図示せず）に接続している。
【０１４７】
このような回転型駆動装置１において、圧電素子２２に繰り返し電圧を印加すると振動体２が振動して回転体１００を回転させる。この時、振動体２の当接部２３はばね３４の付勢力で回転体１００に押し付けられている。当接部２３の回転体１００に対する付勢力を調整する場合には、電流発生装置をＯＮにしてコイル８４に電流を流す。すると、コイル８４内に磁場が発生し、磁石８３が吸引されることにより、支持体３がばね３４のばね力に抗して回転体１００から離間する方向に移動する。よって当接部２３の回転体１００に対する付勢力が弱くなり、回転体１００の回転速度が遅くなる。
【０１４８】
このような第十二実施形態によれば、第一実施形態の(１)〜(６)および(９)〜(11)の効果と同様の効果および第十一実施形態の(31)および(33)の効果と同様の効果に加えて、次のような効果が得られる。
(35) 付勢力調整手段８が磁石８３およびコイル８４を備えて構成されているので、コイル８４に電流を流すことで簡単に付勢力を調整できる。回転体１００が回転中にも自動で付勢力を調整することで、回転体１００の回転速度を回転中に変更することができる。これにより、回転型駆動装置１の回転速度を柔軟に調整でき、回転型駆動装置１の汎用性を向上させることができる。
さらに、付勢力調整手段８が磁石８３およびコイル８４を備えて構成されているので、付勢力を調整する際に互いが摺動することがない。よって、摩耗部品を減少でき、回転型駆動装置１の耐久性を向上させることができる。
【０１４９】
〔第十三実施形態〕
次に、本発明の第十三実施形態について図３０および図３１を参照して説明する。図３０は第十三実施形態に係る回転型駆動装置１の平面図、図３１は図３０の側断面図である。第十三実施形態は、第七実施形態における回転型駆動装置１に付勢力調整手段８が設けられたものである。
なお、この回転型駆動装置１は、例えば第七実施形態と同様に、電動自転車の駆動部として利用される。
【０１５０】
これらの図３０および図３１において、振動体２は、表裏両面の圧電素子２２に第一実施形態と同様の五つの電極が形成されている。腕部２４の一方の回転部材２４２は、基部４にねじ２４９で固定されており、他方の付勢部材２４３には、スプリング７７の一端が固定されている。スプリング７７の他端には当接ピン３３２が固定され、この当接ピン３３２の先端が偏心ピン８２のつば部８２２側面に当接されている。偏心ピン８２の回動軸８２１は、一端が基部４に回転可能に支持され、他端は上基部７２に設けられた孔７６を貫通して端部が上基部７２の外部に露出している。回動軸８２１の端部には凹状の操作溝８２３が形成され、上基部７２外部から操作可能となっている。ここで、孔７６と回動軸８２１との嵌合は、偏心ピン８２がスプリング７７のばね力や回転型駆動装置１の振動などによって回動しないような十分な摩擦力が確保されるように設定されている。あるいは、孔７６および回動軸８２１にねじを形成して、螺合によって係合していてもよい。
また、基部４には第七実施形態とは異なり、開口部１１５，４６３は設けられていない。
【０１５１】
このような回転型駆動装置１においては、振動体２に繰り返し電圧を印加すると回転体１００がガイド部７３に接触して摺動しながら回転する。回転体１００の回転に伴ってベルト１０３の歯１０４が歯１０２に噛合して、ベルト１０３が移動する。回転体１００の回転速度、つまりベルト１０３の移動速度を変更する時は、上基部７２の外部から操作溝８２３にドライバなどを係合させて偏心ピン８２を回動させる。するとスプリング７７の付勢力が変化し、振動体２はねじ２４９を中心に回動することで回転体１００に近接あるいは離間する方向に移動する。これにより振動体２の回転体１００に対する付勢力が変化して、回転体１００の回転速度が変化する。
【０１５２】
このような第十三実施形態によれば、第一実施形態の(１)、(２)、(５)、(７)、(９)、(10)および(11)の効果と同様の効果、第二実施形態の(17)の効果と同様の効果、第七実施形態の(26)〜(28)の効果と同様の効果、および第十一実施形態の(31)〜(34)の効果と同様の効果が得られる。
【０１５３】
〔第十四実施形態〕
次に、本発明の第十四実施形態について図３２および図３３を参照して説明する。図３２は第十四実施形態に係る車（装置）１１の全体図、図３３は車１１の構成ブロック図である。第十四実施形態は、本発明の回転型駆動装置１を車の玩具に適用したものである。
図３２において、車１１は、車体１２に前輪１１Ａ，１１Ｂと、後輪１１Ｃ，１１Ｄとが設けられている。前輪１１Ａ，１１Ｂは、それぞれ第十二実施形態の回転型駆動装置１Ａ，１Ｂを備えて構成され、基部４Ａ，４Ｂの中心に形成された軸４０Ａ，４０Ｂによって車体１２に固定されている。回転体１００Ａ，１００Ｂの外周に形成された溝には環状のゴム１３０Ａ，１３０Ｂが嵌めこまれ、これによって、接地面との摩擦力を高めてタイヤの役割を果たす。一方、後輪１１Ｃ，１１Ｄは、円盤状部材の外周にゴム１３０Ｃ，１３０Ｄが嵌めこまれ、車体１２に回転可能に支持されている。
【０１５４】
前輪１１Ａ，１１Ｂそれぞれの振動体２の電極に接続されたリード線は、軸４０Ａ，４０Ｂの中心に形成された孔（図示せず）を貫通して、図３３に示されるように車体１２に取り付けられた共通の印加装置６０に接続されている。また、コイル８４Ａ，８４Ｂ（図２８参照）は、軸４０Ａ，４０Ｂを貫通して、車体１２の電流発生装置６５Ａ，６５Ｂにそれぞれ接続している。これらの印加装置６０および電流発生装置６５Ａ，６５Ｂには、車１１の動作を制御する制御手段６６が電気的に接続されている。
【０１５５】
このような車１１では、 制御手段６６からの走行信号によって印加装置６０が振動体２Ａ，２Ｂに同時に電圧を印加する。振動体２Ａ，２Ｂは車１１の前進方向に回転体１００Ａ，１００Ｂを同じ回転速度で駆動し、これにより車１１は前進する。制御手段６６から低速走行の信号が送信されると、電流発生装置６５Ａ，６５Ｂがこの信号を受信してＯＮになり、それぞれのコイル８４Ａ，８４Ｂに電流を流す。これにより、振動体２Ａ，２Ｂの回転体１００Ａ，１００Ｂに対する付勢力が調整され、走行速度が遅くなる。
【０１５６】
制御手段６６から右折の信号が送信されると、電流発生装置６５ＡはＯＦＦ、電流発生装置６５ＢはＯＮとなる。すなわち、前輪１１Ｂの付勢力のみが調整され、右の前輪１１Ｂの回転速度が左の前輪１１Ａの回転速度よりも遅くなる。よって、車１１は右に旋回する。逆に、左折する場合には、電流発生装置６５ＡがＯＮ、電流発生装置６５ＢがＯＦＦされることによって、左の前輪１１Ａの回転速度が遅くなり、車１１が左に旋回する。
また、制御手段６６からの後進信号によって、印加装置６０は電圧を印加する振動体２Ａ，２の電極を変更し、振動体２Ａ，２Ｂを逆方向に振動させる。これにより、回転体１００Ａ，１００Ｂは逆回転し、車１１が後進する。後進する場合にも、制御手段６６からの信号によって、低速後進、右折および左折が調整できる。
【０１５７】
このような第十四実施形態によれば、第十二実施形態の回転型駆動装置１を用いているので、第十二実施形態の効果と同様の効果が得られる。また、回転型駆動装置１が圧電素子を備えた振動体２を備えて構成されているので、回転型駆動装置１全体を薄く構成でき、車１１の車輪などの小さい部分にも取り付けることができる。また、車体１２に、印加装置６０や電流発生装置６５の動作を制御する制御手段６６を設けて振動体２に電圧を印加するタイミング、コイル８４に流す電流値などを制御しているので、車１１の走行が自動でできる。あるいは、リモートコントローラなどによって制御手段に無線で指令を送信すれば、遠隔操作をすることも可能となる。
【０１５８】
〔第十五実施形態〕
次に、本発明の第十五実施形態を図３４および図３５を参照して説明する。第十五実施形態は、本発明の回転型駆動装置１を玩具などの遊戯用ロボットに適用したもので、図３４は第十五実施形態に係るロボット（装置）１３の全体斜視図、図３５はロボット１３の構成ブロック図である。
これらの図３４および図３５において、ロボット１３は、動力源である電源１３１と、電源１３１の電力で駆動する回転型駆動装置１と、この回転型駆動装置１を駆動する駆動回路１３２Ａが実装された駆動回路基板１３２と、アンテナ１３３Ａおよび無線通信回路１３３Ｂを有する無線通信回路基板１３３と、駆動回路１３２Ａおよび無線通信回路１３３Ｂの動作を制御する制御回路１３４Ａが実装された制御回路基板１３４とを備え、これらの構成部品はフレーム１３５に固定されて外装ケース１３６に収納されている。
フレーム１３５は、プラスチックなどの絶縁材で構成されて金型射出成形などによって形成されており、その内外に配置された前述の構成部品はこのフレーム１３５によって互いに適宜絶縁されている。
ここで、ロボット１３は、回転型駆動装置１によって図３４中の左方向に前進可能に構成されており、従って、本実施形態では図３４中の左方向（ロボット１３の前進方向）に対応する面を前面、図３４中の右方向（ロボット１３の後進方向）に対応する面を後面という。また、図３４中の上側に対応する面を上面、下側に対応する面を下面という。
【０１５９】
電源１３１は、一次電池を採用でき、フレーム１３５の内部略中央に複数（二つ）配置され、フレーム１３５の開口端から出し入れ自在となっている。電源１３１の両側にはプラスの電源端子１３１Ａとマイナスの電源端子１３１Ｂとが設けられて電源１３１に接触することにより、電源１３１から電力が取り出されている。
回転型駆動装置１は、フレーム１３５の両側に二つ設けられ、第一実施形態の回転型駆動装置１と同様の構成を備えている。回転体１００の外周には、シリコーンゴムなどで構成された滑り止め部材１４０が取り付けられ、タイヤの役割を果たしている。また、これらの回転型駆動装置１は、基部４の位置決め孔４０１で回転体１００の回転中心が位置決めされ、取付孔４５でフレーム１３５にねじ止めされており、この時、固定と同時に、基部４において振動体２が設けられた側とは反対側の導通基板３７（図３）が駆動回路基板１３２の端部と圧接されることにより振動体２と駆動回路基板１３２の駆動回路１３２Ａとが導通されている。
【０１６０】
駆動回路基板１３２は、二つの回転型駆動装置１の振動体２に対してそれぞれ一つずつ設けられている。これらの駆動回路基板１３２は、ポリイミド樹脂などのフレキシブル基板で構成され、その両面には振動体２を駆動するための電子回路による駆動回路１３２Ａが形成されている。これらの駆動回路基板１３２のうち、一方の駆動回路基板１３２はフレーム１３５の側面に、他方の駆動回路基板１３２はフレーム１３５の上面に固定され、小型化を図るため、フレーム１３５の周囲に折り畳まれて配置されている。駆動回路基板１３２の端部は、それぞれ取付ねじ１３２Ｂで電源端子１３１Ａ，１３１Ｂに取り付けられることにより、電源１３１に導通、接続されて、電源１３１から電力が供給されている。
また、駆動回路基板１３２の一方には、ロボット１３の前面に対応する面に発光ダイオード１３２Ｃが二つ設けられている。さらに、駆動回路基板１３２の一方には、上面に対応する面にアンテナ１３３Ａが取り付けられる端子が複数（本実施形態では二つ）設けられ、これらの端子にアンテナ１３３Ａがハンダ付けなどによって複数（本実施形態では二本）取り付けられている。これらのアンテナ１３３Ａは、外装ケース１３６から突出して配置されており、これらアンテナ１３３Ａの本数や、寸法、設置角度、設置間隔などは、外部との信号の送受信が良好に行われるように適宜設定されている。
【０１６１】
無線通信回路基板１３３は、ガラスエポキシ基板上の両面に電子部品が実装されて無線通信回路１３３Ｂを形成している。無線通信回路１３３Ｂは、Bluetooth の規格に沿った特性を出せるように構成されており、主に無線信号の送受信、信号の変調や復調を行うように構成されている。無線通信回路１３３Ｂは、図示しない同軸ケーブルにより二本のアンテナ１３３Ａに接続されている。また、無線通信回路１３３Ｂは、フレキシブル基板などにより制御回路基板１３４に接続、導通されている。
【０１６２】
制御回路基板１３４は、ガラスエポキシ基板上の両面に電子部品が実装されて制御回路１３４Ａを構成しており、フレーム１３５においてロボット１３の後面に対応する面に配置されている。制御回路基板１３４は、駆動回路基板１３２とねじ止めなどで固定され、互いに導通、接続されている。これにより、電源１３１からの電力は、駆動回路１３２Ａ、制御回路１３４Ａ、および無線通信回路１３３Ｂに供給される。
制御回路１３４Ａは、無線通信回路１３３Ｂを制御する無線通信制御部１３４Ｂと、駆動回路１３２Ａを制御する駆動制御部１３４Ｃとを備えている。
無線通信制御部１３４Ｂは、無線通信回路１３３Ｂからの信号に対して、Bluetooth の規格に沿った制御を行うように構成されている。すなわち、信号周波数の決定、信号送受信タイミングの決定、データの変換、パケットデータの生成、パケットデータからのデータの抽出などを行う。
【０１６３】
駆動制御部１３４Ｃは、無線通信制御部１３４Ｂにより抽出された信号を基に、振動体２を駆動する駆動指令信号や、発光ダイオード１３２Ｃを点滅させる点滅指令信号を駆動回路１３２Ａに発信する。また、駆動制御部１３４Ｃは、図示しない補助記憶装置を備え、この補助記憶装置には振動体２を駆動するための発振条件（駆動条件）のデータが保存されている。
制御回路１３４Ａは、これらの無線通信制御部１３４Ｂおよび駆動制御部１３４Ｃの他に、電源１３１の電圧などを監視し、その電圧情報を無線通信回路１３３Ｂを通じて外部に無線通信可能に構成されている。
【０１６４】
外装ケース１３６は、ブラスチックなど、任意の材料で構成され、金型射出成形により小さな昆虫のような形状や、その他キャラクタなどの任意の形状に形成されている。外装ケース１３６の外面には、金属光沢のある塗装が施されており、上面に形成された耳部材１３６Ａや、前面に形成された眼部材１３６Ｂなどによって、生き物のような外観に形成されている。眼部材１３６Ｂは、半透明あるいは透明のプラスチック製で、内部の発光ダイオード１３２Ｃの光が外部から視認可能となっている。また、外装ケース１３６は、ねじなどによってフレーム１３５に固定されている。
【０１６５】
このようなロボット１３では、無線通信回路１３３Ｂがアンテナ１３３Ａを介して外部からの無線信号を受信すると、無線通信制御部１３４Ｂでは、この無線信号から必要なデータの抽出を行う。そして、そのデータに従って、駆動制御部１３４Ｃは回転型駆動装置１の振動体２を制御する。この時、補助記憶装置からの発振条件のデータを用いて駆動信号を発信し、これによって振動体２は適切な条件で振動して回転体１００を駆動する。ここで、例えば、二つの回転体１００がともに前進方向に回転する場合には、ロボット１３は前進する。また駆動制御部１３４Ｃによって振動体２に印加する電極を変更して、回転体１００を二つとも反対方向に回転させると、ロボット１３は後進する。さらに、一方の回転体１００のみを駆動して、他方を停止させるとロボット１３は、他方の回転体１００の接地面を中心に旋回する。これにより、右折や左折が可能となる。そして、一方の回転体１００を前進方向に、他方の回転体１００を後進方向に回転させれば、ロボット１３はその場旋回をする。
【０１６６】
また、駆動制御部１３４Ｃによって発光ダイオード１３２Ｃを点滅させると、外装ケース１３６の眼部材１３６Ｂから発光ダイオード１３２Ｃの光が確認できるので、ロボット１３の表情などが表現できる。このような発光ダイオード１３２Ｃの点滅や、ロボット１３の移動動作などを組み合わせることによって、ロボット１３が外部とコミュニケーションをとっているような動作を作ることができる。
さらに、無線通信回路１３３Ｂによってロボット１３と信号の送受信を行うことができるので、ロボット１３を遠隔操作できる。また、制御回路１３４Ａが電源１３１の電圧を監視し、電源１３１の残量が少なくなった場合には無線通信によって外部へ電池交換を促す信号を送ったり、電源１３１の残量を定期的に知らせたりできる。
【０１６７】
このような第十五実施形態によれば、第一実施形態の回転型駆動装置１を用いているので、第一実施形態の効果と同様の効果が得られる。また、回転型駆動装置１がロボット１３の移動手段として適用されているので、ロボット１３の小型化を促進できる。また、回転型駆動装置１を二つ用いることにより、右折、左折、その場旋回などの動きを実現でき、ロボット１３の動作性能を高めることができる。そして、無線通信回路１３３Ｂによってロボット１３の動作を遠隔から操作、監視することができる。
【０１６８】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
すなわち、回転型駆動装置の構造、材質、形状は、前記各実施形態に限定されるものではない。例えば、前記各実施形態では、付勢手段を設けたが、これに限らず、他の形状や材質としてもよいし、また、付勢手段を設けなくてもよい。
また、基部４および回転体に開口部を設けたが、開口部の位置、形状はこれらに限定されるものではなく、また、開口部を設けなくてもよい。
【０１６９】
また、振動体、ガイドローラ、およびガイド部は、回転体の被当接部に沿って等間隔おきに配置したが、これに限らず、回転体を円滑に回転させることができる構造であれば、その間隔は適宜決められてよい。また、振動体、ガイドローラ、およびガイド部の個数も適宜決められてよい。例えば、駆動力を向上させるため、振動体を複数重ねて配置してもよい。
【０１７０】
当接部を断面円弧凸状とし、被当接部を断面円弧凹状としたが、これに限らず、当接部を断面円弧凸状とし、被当接部を平滑な面としてもよい。また、当接部を断面円弧凹状とし、被当接部を断面円弧凸状としてもよい。
【０１７１】
また、前記各実施形態では、振動体の当接部を楕円軌道に近似した軌道Ｒを描いて運動させたが、これに限らず、例えば縦振動のみ、屈曲振動のみとしてもよい。
また、一つの駆動信号で各振動体を駆動させる場合に限らず、各振動体を別個に駆動させてもよい。
また、振動体の補強板、圧電素子の形状は、前記各実施形態に限定されるものではなく、例えば、当接部と補強板とを別部材にしてもよい。
また、圧電素子の電極の形状や駆動電極と振動検出電極の分極の仕方は、前記各実施形態に限定されるものではない。
また、基部および回転体の材質は、樹脂、金属等、絶縁性、強度、加工性、コスト、潤滑性等を考慮して適宜決められてよい。
【０１７２】
第十一実施形態では操作溝８２３にドライバなどを係合させて偏心ピン８２を手動で回動させていたが、これに限らず自動で調整されるように構成してもよい。この場合には、例えば図３６に示されるように、付勢力調整手段８を駆動する駆動手段８５を組み込めばよい。
図３６は、回転型駆動装置１の付勢力調整手段８の変形例を示す図であり、図３６(Ａ)は回転型駆動装置１の平面図、図３６(Ｂ)は図３６(Ａ)のＢ−Ｂ断面図である。これらの図３６(Ａ)および図３６(Ｂ)において、駆動手段８５は、二つの偏心ピン８２の回動軸８２１に基部４を挟んで反対側においてそれぞれ固定される歯車８５１と、この歯車８５１に噛合する歯車８５２と、歯車８５２の回転軸に固定されるステッピングモータなどのモータ８５３とを備えている。モータ８５３を所定角度回転させると、回転軸に固定された歯車８５２がともに回転し、この回転力が歯車８５１に伝達され、偏心ピン８２を所定角度回動させる。これにより、当接部２３の回転体１００に対する付勢力を自動で調整できる。このような駆動手段８５を備えた回転型駆動装置１では、二つの偏心ピン８２を一つのモータ８５３で同時に同角度回動させることができるので、支持体３の両側におけるばね３４の付勢力を同じにすることができ、左右の付勢力のバランスを常に良好に保てる。
このように、各実施形態において付勢力調整手段８は手動で調整できるものあるいは自動で調整できるもののどちらでもよい。
【０１７３】
振動体２は、各実施形態において環状の回転体１００に対して内側から当接されていたが、これに限らず例えば外側から回転体１００を駆動してもよい。つまり、例えば図３７に示されるような液体供給装置１４のように、振動体２は回転体であるロータ１００Ｂに外側から当接されていてもよい。
図３７は、本発明の回転型駆動装置の変形例を示す図である。この図３７において、液体供給装置１４は、内部に液体が流通するチューブ１４１と、チューブ１４１の上を転動して内部の液体を順次送液するボール１４２と、ボール１４２をチューブ１４１側に押圧しながら転動させるロータ１００Ｂとを備えている。ロータ１００Ｂの外周側面には振動体２の当接部２３が当接されている。当接部２３は、振動体２の対角線上両端に形成されている。また、振動体２は長さ方向略中央を腕部２４によって両側から支持されている。腕部２４はねじ２６によって基部４に固定されている。腕部２４には略Ｕ字形の付勢部材（付勢手段）２４３が一体的に形成されており、この付勢部材２４３の端部にはねじ８６の先端が側面から略直角に当接されている。ねじ８６は基部４に螺合され、先端が付勢部材２４３側に進退可能に支持されている。
【０１７４】
振動体２が振動してロータ１００Ｂを回転させるとロータ１００Ｂの押圧力によってボール１４２がチューブ１４１を押しつぶしながら転動する。二つのボール１４２の間に挟まれたチューブ１４１内部の液体は順次送液されてチューブ１４１の開口端から吐出される。当接部２３のロータ１００Ｂに対する当接力の調整は、ねじ８６を回転させて先端を進退させることによって付勢部材２４３の付勢力を変更する。これによって振動体２がねじ２６を中心に回動してロータ１００Ｂへの当接力が変更される。
このようにロータ１００Ｂを外側から駆動すると、ロータ１００Ｂと振動体２とを平面的に配置することができ、液体供給装置１４の薄型化が促進できる。また、ロータ１００Ｂを外側から駆動しても各実施形態と同様に駆動力を低下させることなく回転速度を変更できるので、振動体２と回転体との位置関係は任意に設定できる。
【０１７５】
一つの付勢力調整手段８に対して一つの振動体２が設けられているものに限らず例えば図３８に示されるように、一つの付勢力調整手段８で複数の振動体２の付勢力を同時に調整してもよい。
図３８は、本発明の回転型駆動装置の変形例を示す図である。この図３８において、振動体２は三つ設けられて基部４にそれぞれ固定されており、それぞれの当接部２３が回転体１００に対して所定の角度を有して当接されている。腕部２４は、振動体２を長さ方向略中央で片側から支持し、ねじ２６によって基部４に回転可能に固定されている。腕部２４には、円弧状の付勢部材（付勢手段）２４３が一体的に形成され、その一端が略三角形状の偏心ピン８７の側面に当接されている。偏心ピン８７は、その回転軸が基部４に螺合などによって回動可能に支持されて、付勢力調整手段８を構成している。
このような回転型駆動装置１においては、三つの振動体２に同時に電圧が印加されて回転体１００を駆動する。当接部２３の回転体１００に対する付勢力を調整する場合には、偏心ピン８７を回動させて、付勢部材２４３の付勢力を変更する。これにより、振動体２はねじ２６を中心に回動し、回転体１００に対する付勢力が変更される。このような構成の回転型駆動装置１では、一つの回転体１００に対し複数の振動体２が設けられているので、各振動体２の駆動力が軽減でき、振動体２の耐久性を向上させることができる。
また、この場合には、一つの付勢力調整手段８で複数の振動体２の付勢力を簡単に調整でき、また各振動体２の付勢力が均一になるので、良好な動力伝達効率で回転体１００を駆動することができる。
【０１７６】
偏心ピン８２の形状は、各実施形態においては円形であったが、これに限らず前述のような略三角形状や変形形状など、用途や付勢力調整範囲などを勘案して任意の形状を採用してよい。
また、コイル８４の断面形状は、円形に限らずコイル８４の断面形状や巻き数、断面積などは支持体３および振動体２の重量や、振動体２の回転体１００に対する付勢力調整範囲などを勘案して適宜決定されている。また、コイル８４に鉄心などを挿入してもよい。
【０１７７】
ばね３４，７７は、各実施形態では支持体３において、当接部２３が配置されている側とは反対側の端部に固定されていたが、このような構成に限らない。例えば、ばね３４，７７は支持体３において当接部２３が配置されている側の端部に取り付けられ、ばね３４，７７の引っ張り力によって当接部２３を回転体１００に押し付けるように構成されていてもよい。また、ばね３４は、支持体３の両側に二つ設けられていたが、これに限らず略中央に一つ設けられて、支持体３を回転体１００側へ付勢するものであってもよい。
【０１７８】
磁石８３およびコイル８４を用いた付勢力調整手段８においては、コイル８４が磁石８３よりも当接部２３に近い位置に配置されていてもよい。この場合には、コイル８４に電流を流して磁石８３を引きつけ、これによって当接部２３を回転体１００に押し付けて調整する。また、磁石８３は支持体３に固定され、コイル８４は基部４に固定されていたが、これに限らず支持体３にコイル８４が取り付けられ、基部４に磁石８３が取り付けられていてもよい。さらに、磁石８３およびコイル８４は、複数個設けられていてもよい。
【０１７９】
付勢力調整手段８の構成は、ばね３４および偏心ピン８２によるものであったり、また磁石８３およびコイル８４によるものであったが、これらに限らない。例えば、第十一実施形態の支持体３の位置を、ばね３４を介さずに直接調整するように構成されていてもよい。要するに、振動体２の回転体１００に対する付勢力を調整できる構造であれば任意である。
また、付勢力調整手段８は無段階に調整可能なものに限らず、例えば第十一実施形態のばね３４の当接ピン３３２を基部４に形成した係止部分に当接させ、当接ピン３３２と係止部分との間に所定厚さのブロックを介装してばね３４を伸縮させてばね力を調整してもよい。この構成によれば、ブロックの厚さや、枚数を調整することによってばね３４のばね力、つまり当接部２３の回転体１００に対する付勢力を多段階に調整できる。
あるいは反対に、第十二実施形態および第十四実施形態においては電流発生装置をＯＮ，ＯＦＦさせることによって、二段階で当接力を調整していたが、これに限らない。つまり、例えばコイル８４に流す電流値を無段階に調整することによって、当接部２３の回転体１００に対する付勢力を任意に調整してよい。
【０１８０】
回転体１００は、各実施形態では回転運動するものであったが、これに限らず例えば直線運動するものでもよい。つまり、例えば棒状部材の側面に直接振動体の当接部を当接して、振動体を振動させることによって棒状部材を長さ方向に移動させる構造であってもよい。この場合でも、各実施形態と同様に駆動力を低下させることなく速度を変更できる。要するに、被駆動体の形状は限定されない。あるいは、回転体１００の外周に歯形状の凹凸を形成し、この凹凸に係合する棒状部材を設ければ、回転体１００からの回転運動を直線運動に変換して取り出すことができる。
また、回転体の駆動方法は、各実施形態では振動体を楕円軌道に沿って振動させ、その軌道の一部において回転体と接触することで、摩擦力によって回転体を移動させていたが、これに限らない。例えば振動体と回転体とを常に接触させ、振動体に印加する電圧を調整して、振動体が伸びる時には速く、そして戻る時にはゆっくりと変形させる。振動体が伸びる時には回転体を振動体に対して滑らせ、その後振動体が戻るときに摩擦力で回転体を振動体に追従させて間欠移動させてもよい。要するに回転体の駆動方法は、振動体と回転体との振動によって駆動されるものであれば、任意である。
【０１８１】
本発明の回転型駆動装置は、第十四実施形態では玩具の車１１に、第十五実施形態ではロボット１３に適用されていたが、これに限らず例えば前述の液体供給装置１４等の様々な装置に組み込むことができる。このような場合でも、前述の各実施形態における効果と同様の効果が得られ、所定の駆動トルクを取り出しつつ、回転型駆動装置を小型化できる。また、駆動力を低下させることなく回転体の速度を変更することができる。
【０１８２】
本発明のその他の態様を以下に示す。
第１の態様は、圧電素子を備えた振動体を被駆動体に当接して、前記振動体の振動によって被駆動体を駆動する駆動機構において、前記振動体の前記被駆動体に対する付勢力を調整する付勢力調整手段を備えていることを特徴とする駆動機構である。
【０１８３】
第２の態様は、前記第１の態様に記載の駆動機構において、前記振動体は、その先端が略楕円軌道を描くとともに、この楕円軌道の一部において前記被駆動体に当接され、前記振動体および前記被駆動体の摩擦力によって前記被駆動体を駆動することを特徴とする駆動機構である。
【０１８４】
第３の態様は、前記第１の態様または前記第２の態様に記載の駆動機構において、前記付勢力調整手段は、前記付勢力が手動で調整可能に設けられていることを特徴とする駆動機構である。
【０１８５】
第４の態様は、前記第１の態様または前記第２の態様に記載の駆動機構において、前記付勢力調整手段は、前記付勢力が自動で調整可能に設けられていることを特徴とする駆動機構である。
【０１８６】
第５の態様は、前記第１の態様から前記第４の態様のいずれかに記載の駆動機構において、前記被駆動体は回転体であり、前記振動体は前記被駆動体の内周側から当接されていることを特徴とする駆動機構である。
【０１８７】
第６の態様は、前記第１の態様から前記第４の態様のいずれかに記載の駆動機構において、前記被駆体は回転体であり、前記振動体は前記被駆動体の外周側から当接されていることを特徴とする駆動機構である。
【０１８８】
第７の態様は、前記第１の態様から前記第６の態様のいずれかに記載の駆動機構において、前記付勢力調整手段は、前記振動体の前記被駆動体に対する当接力を無段階に調整可能に設けられていることを特徴とする駆動機構である。
【０１８９】
第８の態様は、前記第１の態様から前記第７の態様のいずれかに記載の駆動機構において、前記付勢力調整手段は、前記振動体を支持する支持部材と、この支持部材を被駆動体に対して近接離間可能に支持する固定体と、一端が前記支持部材に固定されて前記支持部材を付勢するばねと、前記固定体に設けられ前記ばねの付勢力を調整する偏心ピンとを備えていることを特徴とする駆動機構である。
【０１９０】
第９の態様は、前記第１の態様から前記第７の態様のいずれかに記載の駆動機構において、前記付勢力調整手段は、前記振動体を支持する支持部材と、この支持部材を前記被駆動体に対して近接離間可能に支持する固定体と、磁力によって互いに吸引反発する磁石およびコイルとを備え、前記磁石および前記コイルのいずれか一方が前記支持部材に固定されるとともに、前記磁石および前記コイルのいずれか他方は前記固定体に固定されていることを特徴とする駆動機構である。
【０１９１】
第１０の態様は、前記第１の態様から前記第９の態様のいずれかに記載の駆動機構において、前記付勢力調整手段は、前記振動体に対して複数設けられていることを特徴とする駆動機構である。
【０１９２】
第１１の態様は、前記第１の態様から前記第１０の態様のいずれかに記載の駆動機構において、前記振動体は、前記被駆動体に対して複数設けられていることを特徴とする駆動機構である。
【０１９３】
第１２の態様は、前記第１の態様から前記第１１の態様のいずれかに記載の駆動機構において、前記振動体は、前記付勢力調整手段に対して複数設けられていることを特徴とする駆動機構である。
【０１９４】
第１３の態様は、前記第１の態様から前記第１２の態様のいずれかに記載の駆動機構を備えた装置である。
【０１９５】
前記第１の態様によれば、付勢力調整手段によって振動体の被駆動体に対する付勢力が調整されることにより、振動体の被駆動体に対する駆動力が変更され、被駆動体の移動速度が変更される。振動体の被駆動体に対する付勢力を調整することで駆動力を変更するので、振動体を断続的に振動させる必要がなく、振動体の振動状態が安定し、駆動力の低下が防止される。
【０１９６】
前記第１の態様によれば、振動体が楕円軌道の一部で被駆動体と接触して、振動体の軌道の方向に被駆動体を移動させる。振動体が楕円軌道を描くので、振動体の先端が被駆動体の移動方向と反対方向に移動する際には被駆動体との接触力が小さくなり、駆動力の低下がより一層防止される。またこれにより、振動体の先端および被駆動体の摩耗が軽減され駆動機構の耐久性が向上する。特に、被駆動体が回転体の場合では、被駆動体の慣性力を妨げる方向の力が軽減されるので有用である。
【０１９７】
前記第３の態様によれば、付勢力が手動で調整されるので、付勢力調整手段の構成が簡単になる。よって、駆動機構のメンテナンスが容易になり、製造コストが安価になる。
【０１９８】
前記第４の態様によれば、付勢力の調整が自動で行われるので、被駆動体の移動中にも振動体の被駆動体に対する当接力が動的に調整可能となり、移動速度の柔軟な調整が可能となる。
【０１９９】
前記第５の態様によれば、被駆動体が回転体なので、移動時、つまり回転時には被駆動体は慣性力によって回転を維持しようとする。この時にも振動体は連続で振動するので、従来とは異なり振動体が停止状態で被駆動体に接触して、被駆動体の回転トルクを減少させることがない。また、振動体が回転体の被駆動体の内周側から当接されるので、振動体が被駆動体の回転半径内に収納され、駆動機構の小型化が促進される。
【０２００】
前記第６の態様によれば、被駆動体が回転体なので、移動時、つまり回転時には被駆動体は慣性力によって回転を維持しようとする。この時にも振動体は連続で振動するので、従来とは異なり振動体が停止状態で被駆動体に接触して、被駆動体の回転トルクを減少させることがない。また、振動体が被駆動体の外周側から当接されるので、被駆動体および振動体を平面的に配置することが可能となり、駆動機構の薄型化が促進される。
【０２０１】
前記第７の態様によれば、付勢力が無段階に調整可能に構成されているので、被駆動体の移動速度が無段階に設定可能となり、移動速度の微調整も簡単になる。
【０２０２】
前記第８の態様によれば、偏心ピンを回動させるとばねの長さが変更される。すると、ばね力が変更され、ばねの一端に固定された支持部材が被駆動体側に近接離間方向に移動することで振動体が被駆動体側に近接あるいは離間する。これにより、振動体の被駆動体に対する付勢力が調整される。偏心ピンを回動させるだけで付勢力が調整されるので、操作が簡単となる。また、偏心ピンの回動角度が振動体の被駆動体に対する付勢力に対応するので、付勢力の管理・調整が簡単となる。
【０２０３】
前記第９の態様によれば、コイルに電流を流すとコイル内に磁場が発生し、電流の向きによって磁石が吸引されるあるいは反発する。この時、磁石およびコイルのいずれか一方が支持部材に固定され、他方が固定体に固定されているので、支持部材が振動体とともに被駆動体に対して近接離間方向に移動する。これによって振動体の被駆動体に対する付勢力が調整される。コイルに電流を流すだけで付勢力が調整可能なので、付勢力調整手段が簡単な構造となる。また、付勢力が電流値によって調整されるので、付勢力の管理・調整が簡単となる。
【０２０４】
前記第１０の態様によれば、複数の付勢力調整手段で振動体の付勢力を調整するので、一つの付勢力調整手段にかかる負荷が軽減される。これにより、付勢力調整手段の耐久性が向上する。また、一つの付勢力調整手段の付勢力の変化割合を小さく設定することが可能となるので、付勢力の微調整が容易となる。
【０２０５】
前記第１１の態様によれば、被駆動体に対して振動体が複数設けられているので、一つの振動体が要する駆動力が小さくなる。よって、振動体の被駆動体に対する接触部分の摩耗が軽減され、駆動機構の耐久性が向上する。
【０２０６】
前記第１２の態様によれば、一つの付勢力調整手段で複数の振動体が調整可能となるので、部品点数が減少し、駆動機構の製造コストが安価になる。また、複数の振動体間での被駆動体に対する付勢力が均一となり、被駆動体への動力伝達効率が良好となる。
【０２０７】
前記第１３の態様によれば、前記第１の態様から前記第１２の態様のいずれかに記載の駆動機構を用いて種々の装置を構成しているので、前述のような効果が得られ、被駆動体の駆動力の低下が防止され、被駆動体の移動速度が簡単に調整される。
【０２０８】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【０２０９】
【発明の効果】
本発明の回転型駆動装置およびこれを備えた装置によれば、次のような効果が得られる。
回転体の回転軸に交差する平面における振動体の位置を、被当接部と同じまたは被当接部より回転中心側としたので、従来のように回転体の外側に振動体の設置スペースを設ける必要がなく、その分だけ回転型駆動装置全体を小型化できる。したがって、所定の駆動トルクを取り出しつつ、回転型駆動装置を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る回転型駆動装置を示す平面図。
【図２】前記実施形態に係る振動体の拡大斜視図。
【図３】図１のIII−III断面図。
【図４】前記実施形態に係る回転型駆動装置を示す底面図。
【図５】図１のV−V断面図。
【図６】前記実施形態に係る振動体の動作を示す図。
【図７】前記実施形態に係る振動体の振動特性を示す図。
【図８】本発明の第二実施形態に係る回転型駆動装置を示す平面図。
【図９】前記実施形態に係る回転型駆動装置の断面図。
【図１０】前記実施形態に係る振動体の拡大斜視図。
【図１１】前記実施形態に係る振動体の拡大平面図。
【図１２】本発明の第三実施形態に係る回転型駆動装置を示す平面図。
【図１３】前記実施形態に係る回転型駆動装置の断面図。
【図１４】本発明の第四実施形態に係る回転型駆動装置を示す断面図。
【図１５】本発明の第五実施形態に係る回転型駆動装置を示す断面図。
【図１６】前記実施形態に係る振動体の拡大側面図。
【図１７】本発明の第六実施形態に係る回転型駆動装置を示す平面図。
【図１８】前記実施形態に係る回転型駆動装置の断面図。
【図１９】本発明の第七実施形態に係る回転型駆動装置を示す平面図。
【図２０】前記実施形態に係る回転型駆動装置の断面図。
【図２１】本発明の第八実施形態に係る回転型駆動装置を示す断面図。
【図２２】本発明の第九実施形態に係る回転型駆動装置を示す断面図。
【図２３】本発明の第十実施形態に係る回転型駆動装置を示す平面図。
【図２４】前記実施形態に係る回転型駆動装置の断面図。
【図２５】本発明の第十一実施形態に係る回転型駆動装置を示す平面図。
【図２６】図２５のVI−VI断面図。
【図２７】図２５のVII−VII断面図。
【図２８】本発明の第十二実施形態に係る回転型駆動装置を示す平面図。
【図２９】前記実施形態に係る回転型駆動装置を示す側断面図。
【図３０】本発明の第十三実施形態に係る回転型駆動装置を示す平面図。
【図３１】前記実施形態に係る回転型駆動装置を示す側断面図。
【図３２】本発明の第十四実施形態に係る車を示す平面図。
【図３３】前記実施形態に係る車の構成ブロック図。
【図３４】本発明の第十五実施形態に係るロボットを示す斜視図。
【図３５】前記実施形態に係るロボットの構成ブロック図。
【図３６】本発明の回転型駆動装置の変形例を示す図。
【図３７】本発明の回転型駆動装置の適用例を示す図。
【図３８】本発明の回転型駆動装置の別の変形例を示す図。
【符号の説明】
１…回転型駆動装置１、２…振動体、３…支持体、４…基部、８…付勢力調整手段、１１…車（装置）、１３…ロボット（装置）、１４…液体供給装置（装置）、２０…振動機構、２１…補強板、２２…圧電素子、２３…当接部、２４…腕部、２４３…付勢部材（付勢手段）、３４…ばね（付勢手段）、３５…導通ピン、３７…導通基板、３８１…導通端子、５７…ガイドローラ（ガイド）、５８…ガイド部（ガイド）、６０…印加装置、７７…スプリング（付勢手段）、８２…偏心ピン、８３…磁石、８４…コイル、１００…回転体、１００Ａ…太陽歯車（回転体）、１００Ｂ…ロータ（回転体）、１０１…被当接部、１１５，１１７，４６３…開口部。
【図１】
2004166479.tif 000004
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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