(57)【要約】【課題】、簡易な構成で、直動駆動と回転駆動とを選択的に行うことができる圧電モータを提供すること。【解決手段】略直方体形状の圧電素子である振動子13の振動を利用してシャフト11を駆動する圧電モータを次のように構成する。シャフト11に対向する矩形面の長辺方向が伸縮方向であり、且つ、前記矩形面の短辺方向に並列配置された少なくとも２つの圧電活性領域を備える振動子13と、前記振動子13の長手方向における一方端部を保持し、該一方端部と前記シャフト11との相対位置を固定する保持部15と、前記振動子13の長手方向における他方端部に設けられ、前記シャフト11と接触する摩擦接触部材19と、前記摩擦接触部材19が前記シャフト11に加圧接触するように前記振動子13を押圧する押圧部材17と、を圧電モータに具備させる。【選択図】図１
2012070572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略直方体形状の圧電素子である振動子の振動を利用して被駆動体を駆動する圧電モータであって、
前記被駆動体に対向する矩形面の長辺方向が伸縮方向であり、且つ、前記矩形面の短辺方向に並列配置された少なくとも２つの圧電活性領域を備える振動子と、
前記振動子の長手方向における一方端部を保持し、該一方端部と前記被駆動体との相対位置を固定する保持部と、
前記振動子の長手方向における他方端部に設けられ、前記被駆動体と接触する摩擦接触部材と、
前記摩擦接触部材が前記被駆動体に加圧接触するように前記振動子を押圧する押圧部材と、
を具備することを特徴とする圧電モータ。
【請求項２】
前記被駆動体は、円柱形状の部材であり、
前記摩擦接触部材は、前記被駆動体の外周面に対して接触し、
当該圧電モータは、前記被駆動体を回転方向及び回転軸方向に移動可能に案内するガイド部材を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電モータ。
【請求項３】
前記被駆動体は、円筒形状の部材であり、
前記摩擦接触部材は、前記被駆動体の内周面に対して接触し、
当該圧電モータは、前記被駆動体を回転方向及び回転軸方向に移動可能に案内するガイド部材を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電モータ。
【請求項４】
前記被駆動体は板状の部材である
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電モータ。
【請求項５】
前記圧電活性領域の個数は２個であり、
一方の前記圧電活性領域には分極方向に対して順方向に電圧信号を印加し、他方の前記圧電活性領域には分極方向に対して逆方向に電圧信号を印加する駆動部を含み、
前記電圧信号は、立ち下がりが立ち上がりよりも急峻なノコギリ波形の電圧信号である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち何れか一つに記載の圧電モータ。
【請求項６】
前記圧電活性領域の個数は２個であり、
一方の前記圧電活性領域には分極方向に対して順方向に電圧信号を印加し、他方の前記圧電活性領域には分極方向に対して逆方向に電圧信号を印加する駆動部を含み、
前記電圧信号は、立ち上がりが立ち下がりよりも急峻なノコギリ波形の電圧信号である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち何れか一つに記載の圧電モータ。
【請求項７】
前記圧電活性領域の個数は２個であり、
前記２つの圧電活性領域に、それぞれ分極方向に対して同一方向に電圧信号を印加する駆動部を含み、
前記電圧信号は、立ち下がりが立ち上がりよりも急峻なノコギリ波形の電圧信号である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち何れか一つに記載の圧電モータ。
【請求項８】
前記圧電活性領域の個数は２個であり、
前記２つの圧電活性領域に、それぞれ分極方向に対して同一方向に電圧信号を印加する駆動部を含み、
前記電圧信号は、立ち上がりが立ち下がりよりも急峻なノコギリ波形の電圧信号である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち何れか一つに記載の圧電モータ。
【請求項９】
前記摩擦接触部材と前記被駆動体との接触は線接触である
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば圧電素子等の振動子の振動を利用する圧電モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、圧電モータの一種である超音波モータが開示されている。この特許文献１に開示された超音波モータは、ヘリカル（螺旋）状のコイルをステータとし、ロータを螺旋の方向に回転させる超音波モータである。この超音波モータの基本構成及び動作原理は下記の通りである。
【０００３】
横波で振動している弦に対して円筒を配設すると、弦の振動の腹の部分で円筒は回転する。弦が両端を節として縄跳びの縄のように回転運動をすると、前記円筒はより回転する。しかしながら、一本の弦のみを用いる場合、円筒の回転方向は不安定である。そこで、引用文献１に開示された超音波モータでは、細線または薄板をコイル状にしたものを弦として用いることで、起動時の超音波の伝搬方向すなわち螺旋の方向にロータを回転させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００７／１２６０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、引用文献１に開示されている超音波モータの駆動は、上述の動作原理から明らかなように回転駆動に限定される。従って、直動運動と回転運動とを組み合わせたような駆動が要求される場合には、別途直動機構が必要になり、システム全体が大型化・複雑化してしまう。
【０００６】
本発明は、前記の事情に鑑みて為されたものであり、簡易な構成で、直動駆動と回転駆動とを選択的に行うことができる圧電モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明の一態様による圧電モータは、
略直方体形状の圧電素子である振動子の振動を利用して被駆動体を駆動する圧電モータであって、
前記被駆動体に対向する矩形面の長辺方向が伸縮方向であり、且つ、前記矩形面の短辺方向に並列配置された少なくとも２つの圧電活性領域を備える振動子と、
前記振動子の長手方向における一方端部を保持し、該一方端部と前記被駆動体との相対位置を固定する保持部と、
前記振動子の長手方向における他方端部に設けられ、前記被駆動体と接触する摩擦接触部材と、
前記摩擦接触部材が前記被駆動体に加圧接触するように前記振動子を押圧する押圧部材と、
を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡易な構成で、直動駆動と回転駆動とを選択的に行うことができる圧電モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図。
【図２】振動子の一構成例を示す図。
【図３】振動子の一構成例を示す図。
【図４】振動子の一構成例を示す図。
【図５】振動子の一構成例を示す図。
【図６】振動子の一構成例を示す図。
【図７】シャフトを回転駆動する場合の振動子の動作を示す図。
【図８】シャフトを回転駆動する場合に振動子の圧電活性領域に印加する駆動信号の一例を示す図。
【図９】シャフトを直動駆動する場合の振動子の動作を示す図。
【図１０】シャフトを直動駆動する場合に振動子の圧電活性領域に印加する駆動信号の一例を示す図。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る超音波モータについて、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図である。
図１に示すように本第１実施形態に係る圧電モータは、シャフト１１と、振動子１３と、保持部材１５と、押圧部材１７と、摩擦接触部材１９と、ケース２１と、駆動部１００と、を具備する。
【００１１】
前記シャフト１１は、摩擦接触部材１９を介して振動子１３により駆動され、直動運動及び回転運動する円柱状の被駆動体である。このシャフト１１は、耐磨耗性に優れる材料から成る被駆動体であり、例えばアルミナやジルコニア等のセラミクス系材料、または、焼入れやメッキ等で表面処理を行った金属材料等から成る。また、このシャフト１１は、図１において矢印Ｓで示す方向（直動方向）及び矢印Ｒで示す方向（回転方向）に移動可能なように、ガイド機構１１ｇによってケース２１内で保持されている。
【００１２】
このガイド機構１１ｇは、少なくともシャフト１１との接触部位が摺動性を有する材料（例えば樹脂材料）で構成され、鋼球とリテーナとを備えるガイド機構である。
なお、ガイド機構１１ｇは、ケース２１内でシャフト１１を摺動可能に支持できる構成であれば、どのような構成であってもよい。
【００１３】
前記振動子１３は、シャフト１１の断面の接線（図１において矢印Ａで示す方向から観た場合の摩擦接触部材１９とシャフト１１との接点における接線；以降、単にシャフト断面の接線と称する）方向に２分割された圧電活性領域を有する圧電素子である。また、振動子１３は、シャフト１１の直動方向に長手方向を有する。
【００１４】
換言すれば、略直方体形状の振動子１３は、シャフト１１に対向する矩形面の長辺方向が伸縮方向であり、且つ、シャフト１１に対向する矩形面の短辺方向に並列配置された２つの圧電活性領域を備えている。
なお、振動子１３は、上述したようにシャフト断面の接線方向に少なくとも２分割された圧電活性領域を有する構造の振動子であればよく、具体的には、例えば次のような構成の振動子であればよい。
【００１５】
図２乃至図６は、それぞれ振動子１３の一構成例を示す図である。図２乃至図５において矢印Ｌで示しているのは、シャフト断面の接線方向である。また、図２乃至図５において矢印Ｐで示しているのは、振動子１３の各圧電活性領域の分極方向である。
図２に示す振動子１３は、２つの同形状の単板圧電素子１３Ａ，１３Ｂがシャフト断面の接線方向Ｌと同方向に並列配置され且つ接着等により一体化され、シャフト断面の接線方向Ｌに対して垂直な方向（振動子１３の長手方向）に分極されて成る圧電素子である。本例の振動子１３は、所謂“縦効果”を利用する圧電素子である。図１に示す振動子１３は、図２に示す態様の振動子である。
【００１６】
図３に示す振動子１３は、２つの同形状の積層圧電素子（圧電シートの積層方向は、シャフト断面の接線方向Ｌに垂直な方向（振動子１３の長手方向））１３Ａ´，１３Ｂ´がシャフト断面の接線方向Ｌと同方向に並列配置され且つ接着等により一体化され（圧電シートを一体焼成して構成しても勿論よい）、シャフト断面の接線方向Ｌに対して垂直な方向（振動子１３の長手方向）に分極されて成る圧電素子である。本例の振動子１３は、所謂“縦効果”を利用する圧電素子である。本例のように、振動子１３を積層構造とすることで、低電圧駆動が可能となる。
【００１７】
図４に示す振動子１３は、２つの同形状の単板圧電素子１３Ａ，１３Ｂがシャフト断面の接線方向Ｌと同方向に並列配置され且つ接着等により一体化され、シャフト断面の接線方向Ｌと同方向に分極されて成る圧電素子である。本例の振動子１３は、所謂“横効果”を利用する圧電素子である。
【００１８】
図５に示す振動子１３は、２つの同形状の積層圧電素子（圧電シートの積層方向はシャフト断面の接線方向Ｌと同方向）１３Ａ´´，１３Ｂ´´がシャフト断面の接線方向Ｌと同方向に並列配置され且つ接着等により一体化され（圧電シートを一体焼成して構成しても勿論よい）、シャフト断面の接線方向Ｌと同方向に分極されて成る圧電素子である。本例の振動子１３は、所謂“横効果”を利用する圧電素子である。本例のように、振動子１３を積層構造とすることで、低電圧駆動が可能となる。
【００１９】
なお、図６に示すように、振動子１３を、圧電素子１３Ａと圧電素子１３Ｂとの間に弾性体１３Ｅを挟み込む構成としてもよい。この弾性体１３Ｅとしては、例えば金属板等を挙げることができる。このように構成した場合、弾性体１３Ｅを振動子１３の保持に利用することができる為、保持構造をより簡略化できる。
【００２０】
前記保持部材１５は、振動子１３の長手方向における一方端部を接着等により保持して当該一方端部とシャフト１１との相対位置を固定する。
前記押圧部材１７は、振動子１３に設けられた摩擦接触部材１９をシャフト１１に対して加圧接触させる為に、振動子１３をシャフト１１に向かって押圧する部材であり、例として板バネ、コイルバネ、シリコンゴム等の弾性部材が挙げられる。
【００２１】
前記摩擦接触部材１９は、振動子１３の長手方向における他方端部（保持部材１５によって保持されていない方の端部）のうちシャフト１１に対向する面に設けられ、押圧部材１７による振動子１３の押圧でシャフト１１に対して加圧接触する駆動子である。なお、摩擦接触部材１９の材料としては、例えば耐摩耗性のある樹脂材料やアルミナ等のセラミクス材料等を挙げることができる。
【００２２】
前記ケース２１は、当該圧電モータ１を構成する上述の各部材を収容するケースである。
前記駆動部１００は、振動子１３に対して駆動信号を印加する為の駆動信号出力部である。
以下、本第１実施形態に係る圧電モータの動作について説明する。
《回転動作》
図７は、シャフト１１を回転駆動する場合の振動子１３の動作例を示す図である。図８は、シャフト１１を回転駆動する場合に振動子１３の圧電活性領域に印加する駆動信号の一例を示す図である。図８において、最上位に示すグラフの横軸は時間を示し且つ縦軸は圧電素子１３Ａに印加する駆動信号の電圧値を示しており、中位に示すグラフの横軸は時間を示し且つ縦軸は圧電素子１３Ｂに印加する駆動信号の電圧値を示しており、下位に示すグラフの横軸は時間を示し且つ縦軸はシャフト１１の移動量を示している。
【００２３】
振動子１３における各圧電活性領域の分極方向両端部位に設けられた外部電極（不図示）に対して次のように電圧信号を印加することで、振動子１３を撓み振動させることができる。
すなわち、シャフト１１を回転動作させる為には、振動子１３における各圧電活性領域に設けられた外部電極（不図示）を利用して、一方の圧電活性領域(図７に示す例では圧電素子１３Ａ)については分極方向に対して順方向に（分極方向と同一方向に）電圧信号を印加し（図８に示す駆動信号（１））、且つ、他方の圧電活性領域(図７に示す例では圧電素子１３Ｂ)については分極方向に対して逆方向に電圧信号を印加する（図８に示す駆動信号（２））。
【００２４】
このとき、分極方向に対して順方向に（分極方向と同一方向に）電圧信号を印加した圧電活性領域（圧電素子１３Ａ）は図７において矢印Ｇで示す方向に伸張変形し、分極方向に対して逆方向に（分極方向と反対方向に）電圧信号を印加した圧電活性領域（圧電素子１３Ｂ）は図７において矢印Ｓで示す方向に収縮変形する。
【００２５】
このような振動子１３における変形の非対称性によって、振動子１３は図７に示すように収縮変形した圧電活性領域側へ（図７において矢印Ｔで示す方向へ）曲がった形状に変形する（撓む）。そして、電圧印加を中止すると、振動子１３は元の形状（図７において破線で示す形状）に戻る。本第１実施形態に係る圧電モータでは、各駆動信号の立ち下がりを図８に示すように急峻に設定したノコギリ波形の駆動信号（電圧信号）を、各圧電活性領域（圧電素子１３Ａ，１３Ｂ）に印加する。
【００２６】
すなわち、振動子１３を変形させる為の立ち上がりにおいては、徐々に印加電圧を増加させていくような駆動信号とし、立ち下がりにおいては駆動信号を高速に零とする。このような駆動信号を、外部電極を介して各圧電活性領域に印加することで、立ち上がりにおいては摩擦接触部材１９とシャフト１１との間の摩擦力によってシャフト回転方向Ｒと同一方向への力がシャフト１１に加わって駆動される。一方、立ち下がりにおいては、摩擦接触部材１９とシャフト１１との間に滑りが生じ、シャフト１１は慣性力によりその場に留まる。そして、このような信号入力を繰り返し行うことで、シャフト１１は一回転方向へ回転する。
【００２７】
なお、上述の例における回転方向とは逆方向にシャフト１１を回転させる場合には、圧電素子１３Ａに印加する駆動信号と、圧電素子１３Ｂに印加する駆動信号とを逆にすればよい。つまり、圧電素子１３Ａを収縮変形させ、且つ、圧電素子Ｂを伸張変形させればよい。
《直動動作》
図９は、シャフト１１を直動駆動する場合の振動子１３の動作を示す図である。図１０は、シャフト１１を直動駆動する場合に振動子１３の圧電活性領域に印加する駆動信号の一例を示す図である。図１０において、最上位に示すグラフの横軸は時間を示し且つ縦軸は圧電素子１３Ａに印加する駆動信号の電圧値を示しており、中位に示すグラフの横軸は時間を示し且つ縦軸は圧電素子１３Ｂに印加する駆動信号の電圧値を示しており、下位に示すグラフの横軸は時間を示し且つ縦軸はシャフト１１の移動量を示している。
【００２８】
振動子１３において圧電活性領域の分極方向両端部位に設けられた外部電極（不図示）に対して次のように電圧信号を印加することで、振動子１３を伸縮振動させることができる。
すなわち、シャフト１１を直動動作させる為には、振動子１３における圧電活性領域に設けられた外部電極（不図示）を利用して、全ての圧電活性領域(図９に示す例では圧電素子１３Ａ，１３Ｂ)について分極方向に対して順方向に（分極方向と同一方向に）同一の電圧信号を印加する（図１０に示す駆動信号（１）、駆動信号（２））。
【００２９】
このとき、分極方向に対して順方向に（分極方向と同一方向に）電圧信号を印加した圧電活性領域（圧電素子１３Ａ，１３Ｂ）は分極方向に（図９において矢印Ｇで示す方向に）伸張変形する。
このように振動子１３は、図９に示すように伸張変形し、その後電圧印加を中止すると振動子１３は元の形状（図９において破線で示す形状）に戻る。本第１実施形態に係る圧電モータでは、各駆動信号の立ち上がり速度と立ち下がり速度とを図１０に示すように設定したノコギリ波形を、各圧電活性領域（圧電素子１３Ａ，１３Ｂ）に印加する。
【００３０】
すなわち、振動子１３を変形させる為の立ち上がりにおいては、徐々に印加電圧を増加させていくような駆動信号とし、立ち下がりにおいては駆動信号を高速に零とする。このような駆動信号を、外部電極を介して各圧電活性領域に印加することで、立ち上がりにおいては摩擦接触部材１９とシャフト１１との間の摩擦力によってシャフト直進方向Ｓと同一方向への力がシャフト１１に加わって駆動される。一方、立ち下がりにおいては、摩擦接触部材１９とシャフト１１との間に滑りが生じ、シャフト１１は慣性力によりその場に留まる。そして、このような信号入力を繰り返し行うことで、摩擦接触部材１９によってシャフト１１には軸方向（長手方向）への力が働き、長さ方向に直進する。
【００３１】
なお、シャフト１１を後進させる場合には、全ての圧電活性領域(図９に示す例では圧電素子１３Ａ，１３Ｂ)について分極方向に対して逆方向に同一の電圧信号を印加すればよい。つまり、全ての圧電活性領域（圧電素子１３Ａ，１３Ｂ）を同様に収縮変形させればよい。
《螺旋動作》
上述した直動動作の為の駆動信号を次のように変更することで、シャフト１１を螺旋動作させることが可能となる。
【００３２】
すなわち、直動動作の為の電圧印加方法と同様、全圧電活性領域について分極方向に対して順方向に（分極方向と同一方向に）同一の電圧信号を印加するのであるが、その際に２つの圧電活性領域へ印加する駆動信号の電圧値に差を設ける。これにより、振動子１３には伸びの変形と反りの変形とが同時に起こり、振動子１３は斜め方向に向かって伸張するように変形する。このとき、摩擦接触部材１９とシャフト１１との間の摩擦力により、シャフト１１には振動子１３の変形方向と同方向への力が働く。
【００３３】
従って、直動動作と同様にノコギリ波形の駆動信号で繰り返し上述の動作を行うことで、シャフト１１は螺子が進むような螺旋の動きで駆動される。
以上説明したように、本第１実施形態によれば、簡易な構成で直動方向と回転方向とに選択的に駆動可能な圧電モータを提供することができる。
【００３４】
具体的には、本第１実施形態に係る圧電モータでは、複数の圧電活性領域を備え長手方向における一方端部が固定された圧電素子である振動子１３を、被駆動体であるシャフト１１の軸方向に沿って配置し且つ摩擦接触部材を介して加圧接触させ、立ち上がりと立ち下がりの速度に差を設けたノコギリ波形の電圧信号を印加する（例えば立ち下がりにおいては駆動信号の出力をＯＦＦにする）。これにより、入力の増減が緩やかな立ち上がり領域においては、シャフト１１が摩擦接触部材１９との間の摩擦力により駆動される。一方、入力の増減が急峻な立ち下り領域においては、慣性力によりシャフト１１はその場に留まる（摩擦駆動されない）。詳細には、振動子１３を伸縮させることで、シャフト１１を直動駆動させることができる。また、振動子１３を撓ませる（反らせる）ことで、シャフト１１を回転駆動させることができる。
【００３５】
なお、立ち上がりの速度と立ち下がりの速度とに差を設けたノコギリ波形の電圧信号としては、立ち上がりを急峻にし且つ立ち下がりを緩やかに変化させる電圧信号でもよい。このような電圧信号により駆動する場合、立ち下がり領域においてはシャフト１１が摩擦接触部材１９との間の摩擦力により駆動され、立ち上がり領域においては慣性力によりシャフト１１はその場に留まる（摩擦駆動されない）。
上述した構成により、本第１実施形態に係る圧電モータによれば、1つの圧電モータによる1つの作用点で、被駆動体であるシャフト１１に回転運動、直進運動、及び螺旋運動させることができるので、小さなスペースで多自由度に駆動可能なモータが実現する。
【００３６】
また、本第１実施形態に係る圧電モータは、“バイモルフ構造の圧電素子”という汎用性・信頼性の高い部品を用いて構成されている為、上述の格別な効果を奏するだけでなく、当該圧電モータの製造容易性や信頼性も高い。
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る圧電モータについて説明する。説明の重複を避ける為、第１実施形態に係る圧電モータとの相違点を説明する。主な相違点の一つは、本第２実施形態に係る圧電モータは、駆動源である圧電素子を複数具備する点である。
【００３７】
図１１は、本第２実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図である。なお、同図においては、図面の煩雑化を避ける為に、振動子に対して駆動信号を印加する駆動部の図示を省略している。
同図に示すように、本第２実施形態に係る圧電モータは駆動源として、長手方向における一方端部を保持部材１５−１に保持された振動子１３−１及び振動子１３−２と、長手方向における一方端部を保持部材１５−２に保持された振動子１３−３及び振動子１３−４と、を具備する。
【００３８】
前記振動子１３−１と前記１３−２とは保持部材１５−１に対して対称に配置されている。同様に、前記振動子１３−３と前記１３−４とは保持部材１５−２に対して対称に配置されている。また、保持部材１５−１と保持部材１５−２とはシャフト１１に対して対称に配置されている。
【００３９】
前記振動子１３−１，１３−２，１３−３，１３−４の長手方向における端部（保持部材１５−１，１５−２によって保持されていない端部）のうちシャフト１１に対向する面には、摩擦接触部材１９−１，１９−２，１９−３，１９−４が設けられている。
【００４０】
また、摩擦接触部材１９−１，１９−２，１９−３，１９−４をシャフト１１に対して加圧接触させる為に、振動子１３−１，１３−２，１３−３，１３−４をシャフト１１に向かって押圧する押圧部材１７−１，１７−２，１７−３，１７−４が設けられている。
【００４１】
なお、駆動原理については、上述した第１実施形態に係る圧電モータと同様である。
以上説明したように、本第２実施形態によれば、第１実施形態に係る圧電モータと同様の効果を奏する上に、次の効果を奏する圧電モータを提供することができる。すなわち、本第２実施形態に係る圧電モータによれば、第１実施形態に係る圧電モータよりも推力・トルクが大きく、且つ、無通電時の保持力も向上した圧電モータを提供することができる。
【００４２】
なお、圧電モータに具備させる振動子の個数は４個に限られず、当該圧電モータに求められる推力・トルクやシャフト１１の径・長さ等に応じて適宜決定すればよい。
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態に係る圧電モータについて説明する。説明の重複を避ける為、第１実施形態に係る圧電モータとの相違点を説明する。主な相違点の一つは、本第３実施形態に係る圧電モータでは、被駆動体が円筒形状の中空シャフトである点である。
【００４３】
図１２は、本第３実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図である。同図においては、図面の煩雑化を避ける為に、振動子に対して駆動信号を印加する駆動部の図示を省略している。
同図に示すように、本第３実施形態に係る圧電モータは、振動子１３−１，１３−２と、保持部材１５−１，１５−２と、押圧部材１７と、摩擦接触部材１９−１，１９−２と、ケース２１と、パイプ状部材３１と、位置決め部材４１と、を具備する。
【００４４】
前記パイプ状部材３１は、ケース２１内に挿入されている円筒形状の被駆動体であり、その内周面において接触している摩擦接触部材１９−１，１９−２を介して振動子１３−１，１３−２によって駆動される。また、駆動時においては、被駆動体であるパイプ状部材３１のガイド機構の機能を担うのは、ケース２１の内周面である。
【００４５】
前記振動子１３−１は、長手方向における一方端部が保持部材１５−１によって保持されて当該一方端部とケース２１との相対位置が固定されている。また、振動子１３−１の長手方向における他方端部のうちパイプ状部材３１の内周面（内壁面）に対向する面には、摩擦接触部材１９−１が設けられている。
【００４６】
同様に、前記振動子１３−２は、長手方向における一方端部が保持部材１５−２によって保持されて当該一方端部とケース２１との相対位置が固定されている。また、振動子１３−２の長手方向における他方端部のうちパイプ状部材３１の内周面（内壁面）に対向する面には、摩擦接触部材１９−２が設けられている。
【００４７】
前記押圧部材１７は、振動子１３−１，１３−２をパイプ状部材３１の内周面に向かって押圧し、摩擦接触部材１９−１，１９−２をパイプ状部材３１の内周面に対して加圧接触させる。
前記位置決め部材４１は、前記保持部材１５−１，１５−２をパイプ状部材３１の内周面に対して押圧して位置決めすることで、振動子１３−１，１３−２を位置決めする部材である。
【００４８】
上述のように構成することで、パイプ状部材の中空部位を利用し、内部に配線や薬液輸送用細径カテーテル等を通すことができる。
なお、駆動原理については、上述した第１実施形態に係る圧電モータと同様である。
以上説明したように、本第３実施形態によれば、第１実施形態に係る圧電モータと同様の効果を奏する上に、次の効果を奏する圧電モータを提供することができる。すなわち、本第３実施形態に係る圧電モータによれば、当該圧電モータ外部への突出部位がないので、より細径なモータが実現する。また、本第３実施形態に係る圧電モータは、例えば超音波内視鏡、超音波顕微鏡、及び血栓除去等への適用が特に見込まれる。
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態に係る圧電モータについて説明する。説明の重複を避ける為、第１実施形態に係る圧電モータとの相違点を説明する。主な相違点の一つは、被駆動体の形状及び駆動方向である。具体的には、本第４実施形態に係る圧電モータでは、被駆動体が板状の部材であり、単一の圧電モータによって互いに直交する二軸方向への駆動が可能である。
【００４９】
図１３は、本第４実施形態に係る圧電モータの一構成例を示す図である。なお、同図においては、図面の煩雑化を避ける為に、振動子に対して駆動信号を印加する駆動部の図示を省略している。
図１３に示すように、本第４実施形態に係る圧電モータは、振動子１３と、保持部材１５と、押圧部材１７と、摩擦接触部材１９と、ＸＹステージ５０と、ベース５１と、ストッパ５３と、ガイド機構５５と、を具備する。
【００５０】
前記振動子１３は、その長手方向における一方端部が保持部材１５によって保持されている。また、振動子１３の長手方向における他方端部のうちＸＹステージ５０に対向する面には、摩擦接触部材１９が設けられている。さらに、振動子１３は、保持部材１５に設けられた押圧部材１７によって、ＸＹステージ５０に向かって押圧されている。これにより、摩擦接触部材１９が、被駆動体であるＸＹステージ５０に対して加圧接触する。
【００５１】
前記ベース５１は、ＸＹステージ５０が載置される板状部材である。このベース５１の四隅には、ＸＹステージ５０の脱落を防止する為のストッパ５３が設けられている。また、ベース５１上には、前記保持部材１５が固定されている。
前記ガイド機構５５は、ＸＹステージ５０を二方向（図１３において矢印Ｘで示す方向と矢印Ｙで示す方向と）に移動可能とするように組み合わされたリニアガイドから成るガイド機構である。
【００５２】
上述の構成を採り、第１実施形態に係る圧電モータにおける“回動動作”と同様の駆動信号を振動子１３に与えると、被駆動体であるＸＹステージ５０は、Ｘ方向に直進駆動される。他方、第１実施形態に係る圧電モータにおける“直動動作”と同様の駆動信号を振動子１３に与えると、被駆動体であるＸＹステージ５０は、Ｙ方向に直進駆動される。
【００５３】
以上説明したように、本第４実施形態によれば、単一の圧電モータで、互いに直交する二軸方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）への駆動が可能で、且つ、駆動部材の占める体積が小さいＸＹステージが実現する。従来技術では、互いに直交する二軸への駆動を行う為には、Ｘ軸方向への駆動モータとＹ軸方向への駆動モータとを必要としており、駆動部材が占める体積が或る程度大きな体積となってしまうが、本第４実施形態に係る圧電モータによれば、駆動部材が占める体積が小さいＸＹステージが実現する。
【００５４】
以上、第１実施形態乃至第４実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。
例えば、第１実施形態乃至第３実施形態に係る圧電モータにおいて、摩擦接触部材１９とシャフト１１とが線接触するような形状に摩擦接触部材１９を構成してもよい。このように構成することで、シャフト１１を回転動作させる場合に、振動子１３が“撓み状態から真っ直ぐな状態”に戻る際の摩擦接触部材１９とシャフト１１との間の摩擦をより小さくすることができる。
【００５５】
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示した複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示す全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００５６】
１…圧電モータ、  １１…シャフト、  １１ｇ…ガイド機構、  １３…振動子、  １３Ａ，１３Ｂ…単板圧電素子、  １３Ａ´，１３Ｂ´…積層圧電素子、  １３Ｅ…弾性体、  １５…保持部材、  １７…押圧部材、  １９…摩擦接触部材、  ２１…ケース、  ３１…パイプ状部材、  ４１…位置決め部材、  ５０…ＸＹステージ、  ５１…ベース、  ５３…ストッパ、  ５５…ガイド機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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