JP2003259670A - 可撓体アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構造で、小型化、特に薄型化に有利であ
り、可撓性を有する長尺の被移動体を円滑かつ確実に移
動させることができる可撓体アクチュエータを提供す
る。 【解決手段】可撓体アクチュエータ１は、可撓性を有す
る長尺の被移動体２を直接駆動（移動）するアクチュエ
ータであり、帯状の被移動体２と、その被移動体２が移
動可能に設置されたアクチュエータ本体３とで構成され
たアクチュエータユニット１０を有している。アクチュ
エータ本体３は、一対のベース４１、４２と、被移動体
２を移動させる振動体６と、被移動体２を移動可能に支
持するロータ５１と、２つのガイドローラ１１１、１１
２と、振動体６の各電極への通電パターンを選択しつ
つ、その電極へ通電する通電回路とを有している。被移
動体２の一部は、ロータ５１の溝５１１内に位置し、ロ
ータ５１と振動体６の凸部６６とで挟み付けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可撓体アクチュエ
ータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】可撓性を有する長尺の被移動体、例えば
ワイヤーをその長手方向へ移動させる可撓体アクチュエ
ータは、例えば、ロボットハンド等において指の関節な
どを駆動するために用いられる。

【０００３】この可撓体アクチュエータは、ワイヤー
と、ワイヤーを巻き付けるリールと、モータ（回転型の
アクチュエータ）と、モータの回転駆動力を減速してリ
ールへ伝達する減速器とを備え、モータを駆動してリー
ルを回転させることにより、ワイヤーをその長手方向へ
移動させるようになっている。

【０００４】しかしながら、前記従来の可撓体アクチュ
エータでは、リールや減速器を必要とするとともに、モ
ータが大きいために、小型・軽量化、特に薄型化し難い
という問題がある。したがって、例えば関節や五指など
を動かすために複数の可撓体アクチュエータを搭載する
ためには大きなスペースが必要であり、重量も増加する
ことからいっそう小型化を困難にしていた。

【０００５】さらに、前記モータは、ロータやスライダ
ーに特殊な磁気特性を有することが必要であり、長いス
トロークの並進機構を小さくし難く、小型・軽量化に不
利である。

【０００６】また、回転運動を直線運動に変換するの
で、この変換に伴うエネルギーロスが大きい。

【０００７】また、モータの電磁ノイズが他の機器に影
響を及ぼすおそれがあるという問題もある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡単
な構造で、小型化、特に薄型化に有利であり、可撓性を
有する長尺の被移動体を円滑かつ確実に移動させること
ができる可撓体アクチュエータを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（１９）の本発明により達成される。

【００１０】（１） 可撓性を有する長尺の被移動体
と、前記被移動体を移動可能に支持するロータと、前記
被移動体に当接して設けられ、圧電素子を有する振動体
とを備え、前記被移動体の一部は、前記ロータと前記振
動体とで挟み付けられており、前記振動体は、前記圧電
素子に交流電圧を印加することにより振動し、この振動
により、前記被移動体に力を繰り返し加えて前記被移動
体を前記被移動体の長手方向へ移動させるよう構成され
ていることを特徴とする可撓体アクチュエータ。

【００１１】（２） 前記被移動体は、線状または帯状
をなしている上記（１）に記載の可撓体アクチュエー
タ。

【００１２】（３） 前記ロータの外周面に溝が形成さ
れており、前記被移動体の少なくとも一部は、前記溝内
に位置している上記（１）または（２）に記載の可撓体
アクチュエータ。

【００１３】（４） 前記溝の底に前記被移動体の一部
が接触するよう構成されている上記（３）に記載の可撓
体アクチュエータ。

【００１４】（５） 前記被移動体が前記溝内で、該溝
の長手方向と直交する方向に移動し得るよう構成されて
いる上記（３）または（４）に記載の可撓体アクチュエ
ータ。

【００１５】（６） 前記被移動体は、線状をなしてい
る上記（１）に記載の可撓体アクチュエータ。

【００１６】（７） 前記ロータの外周面に溝が形成さ
れており、前記被移動体の少なくとも一部は、前記溝内
に位置している上記（１）または（６）に記載の可撓体
アクチュエータ。

【００１７】（８） 前記ロータの外周面に溝が形成さ
れており、前記被移動体の少なくとも一部および前記振
動体の一部は、それぞれ、前記溝内に位置している上記
（１）または（６）に記載の可撓体アクチュエータ。

【００１８】（９） 前記被移動体の横断面での形状
は、略円形であり、前記溝の横断面での底部の形状は、
略円弧状であり、前記溝の底部の半径は、前記被移動体
の半径より大きい上記（７）または（８）に記載の可撓
体アクチュエータ。

【００１９】（１０） 前記被移動体の横断面での形状
は、略円形であり、前記振動体の前記被移動体へ当接す
る部分における前記被移動体の径方向の厚さは、前記被
移動体の半径より大きい上記（６）ないし（９）のいず
れかに記載の可撓体アクチュエータ。

【００２０】（１１） 前記被移動体は、前記ロータ対
して３６０°未満巻き付けられ、前記ロータの前記被移
動体が巻き付けられている部分のうちの所定部位と前記
振動体とで挟み付けられている上記（１）ないし（１
０）のいずれかに記載の可撓体アクチュエータ。

【００２１】（１２） 前記振動体を複数有し、該複数
の振動体により共通の被移動体を移動させるよう構成さ
れている上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の
可撓体アクチュエータ。

【００２２】（１３） 前記複数の振動体は、同一のロ
ータに対して設けられている上記（１２）に記載の可撓
体アクチュエータ。

【００２３】（１４） 前記複数の振動体は、前記ロー
タの外周に沿って配置されている上記（１３）に記載の
可撓体アクチュエータ。

【００２４】（１５） 前記被移動体を挟み付ける前記
ロータと前記振動体とを有する駆動部を複数備え、該複
数の駆動部により共通の被移動体を移動させるよう構成
されている上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載
の可撓体アクチュエータ。

【００２５】（１６） 前記駆動部は、前記被移動体の
長手方向に沿って配置されている上記（１５）に記載の
可撓体アクチュエータ。

【００２６】（１７） 前記振動体は、少なくとも、板
状の圧電素子と、金属材料で構成された補強板とを積層
してなる上記（１）ないし（１６）のいずれかに記載の
可撓体アクチュエータ。

【００２７】（１８） 前記振動体の前記被移動体へ当
接する部分は、前記補強板と一体的に形成されている上
記（１７）に記載の可撓体アクチュエータ。

【００２８】（１９） 前記振動体から突出して設けら
れた腕部を有し、前記振動体は、前記腕部により支持さ
れている上記（１）ないし（１８）のいずれかに記載の
可撓体アクチュエータ。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の可撓体アクチュエ
ータを、添付図面に示す好適な実施の形態に基づいて詳
細に説明する。

【００３０】図１は、本発明の可撓体アクチュエータの
第１実施形態を示す平面図であって、一方のベースを取
り外した状態を示す図、図２は、図１に示す可撓体アク
チュエータのＡ−Ａ線での断面図、図３は、図１に示す
可撓体アクチュエータにおける振動体の斜視図、図４お
よび図５は、それぞれ、図１に示す可撓体アクチュエー
タにおける振動体が振動する様子を示す平面図、図６
は、図１に示す可撓体アクチュエータの回路構成を示す
ブロック図である。なお、以下の説明では、図１中の上
側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を
「左」と言う。

【００３１】これらの図に示す可撓体アクチュエータ１
は、被移動体２を直接駆動（移動）するアクチュエータ
であり、可撓性を有する長尺の被移動体２と、被移動体
２がその長手方向へ移動可能に取り付けられたアクチュ
エータ本体３とで構成された板状のアクチュエータユニ
ット１０を備えている。

【００３２】ここで、前記被移動体の長手方向とは、被
移動体が直線状の場合の軸方向に限らず、例えば、被移
動体が湾曲または屈曲している場合の被移動体のパター
ンに沿った方向を含む概念である。

【００３３】図１、図２および図６に示すように、アク
チュエータ本体３は、互いに平行になるように対向配置
された一対の板状のベース（基板）４１、４２と、被移
動体２を移動させる振動体６と、被移動体２を移動可能
に支持するロータ５１と、２つのガイドローラ（押圧ロ
ーラ）１１１および１１２と、被移動体２の移動量を検
出する移動量検出手段７と、振動体６の後述する各電極
への通電パターンを選択しつつ、その電極へ通電する通
電回路２０とを有している。振動体６、ロータ５１、ガ
イドローラ１１１および１１２は、ベース４１とベース
４２との間に設けられ、被移動体２の一部は、ロータ５
１と振動体６とで挟み付けられている。また、ベース４
１は、図２中の右側端に配置され、ベース４２は、図２
中の左側端に配置されている。

【００３４】被移動体２は、可撓性を有する長尺のもの
であれば特に限定されないが、線状または帯状をなすも
の（線状体または帯状体）が好ましい。本実施形態で
は、被移動体２は、帯状をなしている。

【００３５】ロータ５１は、円柱状をなしており、ベー
ス４１および４２に、ベース４１および４２と平行な姿
勢（側面とベース４１および４２とが平行となるような
姿勢）で正逆両方向に回転可能に軸５１２で支持されて
いる。

【００３６】ロータ５１の周面（外周面）には、溝（離
脱阻止手段）５１１が外周に沿って形成されており、こ
の溝５１１内に、被移動体２の一部が配設されている
（位置している）。これにより、被移動体２は、溝５１
１に沿って（溝５１１で案内されつつ）、移動する。

【００３７】なお、前記ロータ５１の形状は、円柱状に
限らず、この他、例えば、円筒状等が挙げられる。

【００３８】振動体６は、板状をなしており、ベース４
１に、ベース４１と平行な姿勢で、かつ、ロータ５１の
上側に位置するように設置されている。

【００３９】この振動体６は、振動体６の短辺６０１が
左右方向、すなわち、振動体６の長辺６０２が上下方向
となる姿勢で、かつ、その凸部６６の先端部が被移動体
２に上側から当接（圧接）するように設置されている。

【００４０】すなわち、被移動体２の一部は、ロータ５
１と振動体６との間に位置し、ロータ５１と振動体６の
凸部６６とで挟み付けられている。なお、振動体６につ
いては後に詳述する。

【００４１】２つのガイドローラ１１１および１１２
は、ベース４１および４２に、ベース４１および４２と
平行な姿勢で正逆両方向に回転可能に設置されている。

【００４２】ガイドローラ１１１は、ロータ５１の左側
に、ロータ５１から所定距離離間して配置され、ガイド
ローラ１１２は、ロータ５１の右側に、ロータ５１から
所定距離離間して配置されている。

【００４３】被移動体２は、これらガイドローラ１１１
および１１２により、上側から下側に向って押し付けら
れ、これにより、被移動体２は、ロータ５１に対して所
定量（僅かに）巻き付けられている。

【００４４】被移動体２は、ロータ５１の前記被移動体
２が巻き付けられている部分のうちの所定部位と振動体
６の凸部６６とで挟み付けられている。

【００４５】ロータ５１に対して前記被移動体２が巻き
付けられる量は、ロータ５１の中心角で、３６０°未満
が好ましく、さらには振動体６の凸部６６の幅相当以上
の長さが巻き付いていることが好ましい。

【００４６】これにより、ロータ５１と振動体６とで被
移動体２をより確実に挟み付けることができ、被移動体
２の離脱をより確実に防止することができる。

【００４７】前記振動体６、ロータ５１、ガイドローラ
１１１および１１２は、それぞれ、図１中下側から見た
とき、それらがすべて、略同一直線上に位置するように
配置されている（略同一平面上に位置するように配置さ
れている）。これにより、可撓体アクチュエータ１全体
の薄型化に特に有利である。

【００４８】前記振動体６が振動すると、被移動体２
は、振動体６から摩擦力（押圧力）を繰り返し受けて長
手方向に移動する。この振動体６は、通常のモータ等と
比べ、小型（薄型）である。

【００４９】本発明では、この振動体６を用いて被移動
体２を移動させることにより、可撓体アクチュエータ１
全体の小型化、特に薄型化（図２中、左右方向の小型
化）を図ることができる。

【００５０】この可撓体アクチュエータ１では、振動体
６の電極を複数に分割し、それらに対して選択的に電圧
を印加して、圧電素子を部分的に駆動することにより、
面内の縦・屈曲の振動を任意に選択し得るようになって
いる。すなわち、振動体６の各電極への通電パターン
（通電状態）の選択により振動体６の振動パターン（振
動状態）を変更して、振動体６の凸部６６の振動（振動
変位）の方向を変え、これにより、被移動体２を右側と
左側（正方向と逆方向）のいずれの方向にも移動させる
ことができる（被移動体２の移動方向の切り替えができ
る）ように構成されている。以下、具体例に基づいて説
明する。

【００５１】図３および図４に示すように、振動体６
は、ほぼ、長方形の板状をなしている。振動体６は、図
３中の上側から４つの電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよ
び６１ｄと、板状の圧電素子６２と、補強板６３と、板
状の圧電素子６４と、板状の４つの電極６５ａ、６５
ｂ、６５ｃおよび６５ｄ（図３中、電極６５ａ、６５
ｂ、６５ｃおよび６５ｄは、図示せず、各符号のみを括
弧内に示す）とをこの順に積層して構成されている。な
お、図３および図４では、厚さ方向を誇張して示してい
る。

【００５２】圧電素子６２、６４は、それぞれ、長方形
状をなし、交流電圧を印加することにより、その長手方
向（長辺の方向）に伸長・収縮する。圧電素子６２、６
４の構成材料としては、特に限定されず、チタン酸ジル
コニウム酸鉛（ＰＺＴ）、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。

【００５３】これらの圧電素子６２、６４は、補強板６
３の両面にそれぞれ固着されている。

【００５４】この振動体６においては、前記圧電素子６
２を４つの長方形の領域にほぼ等しく分割（区分）し、
分割された各領域に、それぞれ、長方形状をなす電極６
１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび６１ｄが設置され、同様
に、前記圧電素子６４を４つの領域に分割（区分）し、
分割された各領域に、それぞれ、長方形状をなす電極６
５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５ｄが設置されている。
なお、電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび６１ｄの裏側
に、それぞれ、電極６５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５
ｄが配置されている。

【００５５】一方の対角線上の電極６１ａおよび６１ｃ
と、これらの裏側に位置する電極６５ａおよび６５ｃと
は、すべて電気的に接続され、同様に、他方の対角線上
の電極６１ｂおよび６１ｄと、これらの裏側に位置する
電極６５ｂおよび６５ｄとは、すべて電気的に接続（以
下、単に「接続」と言う）されている。

【００５６】前記補強板６３は、振動体６全体を補強す
る機能を有しており、振動体６が過振幅、外力等によっ
て損傷するのを防止する。補強板６３の構成材料として
は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合
金、銅または銅系合金等の各種金属材料であるのが好ま
しい。

【００５７】この補強板６３は、圧電素子６２、６４よ
りも厚さが薄い（小さい）ものであることが好ましい。
これにより、振動体６を高い効率で振動させることがで
きる。

【００５８】補強板６３は、圧電素子６２、６４に対す
る共通の電極としての機能をも有している。すなわち、
圧電素子６２には、電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび
６１ｄのうちの所定の電極と補強板６３とによって交流
電圧が印加され、圧電素子６４には、電極６５ａ、６５
ｂ、６５ｃおよび６５ｄのうちの所定の電極と補強板６
３とによって交流電圧が印加される。

【００５９】圧電素子６２、６４は、そのほぼ全体に交
流電圧が印加されると長手方向に繰り返し伸縮し、これ
に伴なって、補強板６３も長手方向に繰り返し伸縮す
る。すなわち、圧電素子６２、６４のほぼ全体に交流電
圧を印加すると、振動体６は、長手方向（長辺の方向）
に微小な振幅で振動（縦振動）し、凸部６６が縦振動
（往復運動）する。

【００６０】補強板６３の図３中の右端部には、凸部６
６が一体的に形成されている。この凸部６６は、図１
中、下側の短辺６０１側であって、補強板６３の幅方向
（図１中左右方向）中央に設けられている。

【００６１】また、補強板６３の図３中の上端部には、
弾性（可撓性）を有する腕部６８が一体的に形成されて
いる。

【００６２】この腕部６８は、図１中、右側の長辺６０
２側であって、補強板６３の長手方向（図１中上下方
向）ほぼ中央に、長手方向とほぼ垂直な方向に突出する
ように設けられている。腕部６８の先端部には、固定部
６８０が一体的に形成されており、この固定部６８０に
は、ボルト１３が挿入される孔６８１が形成されてい
る。

【００６３】この振動体６は、固定部６８０において、
ベース４１に固定されている。すなわち、振動体６は、
ベース４１に設けられたネジ孔４１０に固定部６８０の
孔６８１が重ね合わされ、ボルト１３が孔６８１を挿通
してネジ孔４１０に螺合・締結され、腕部６８によって
支持されている。これにより、振動体６は自由に振動す
ることができ、比較的大きい振幅で振動する。

【００６４】また、振動体６は、腕部６８の弾性力（復
元力）により、下方向に付勢され、この付勢力により、
振動体６の凸部６６は、被移動体２の上側の面（接触
部）へ圧接される（押し付けられる）。これにより、前
述したように、被移動体２の一部は、ロータ５１と振動
体６の凸部６６とで挟み付けられる。

【００６５】凸部６６が被移動体２に当接した状態で、
振動体６の対角線上に位置する電極６１ａ、６１ｃ、６
５ａおよび６５ｃに通電し、これらの電極６１ａ、６１
ｃ、６５ａおよび６５ｃと、補強板６３との間に、交流
電圧が印加されると、図４に示すように、振動体６の電
極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃに対応する部分
がそれぞれ矢印ａ方向に繰り返し伸縮し、これにより、
振動体６の凸部６６は、矢印ｂで示す斜めの方向に変
位、すなわち振動（往復運動）、または、矢印ｃで示す
ように、ほぼ楕円に沿って変位、すなわち楕円振動（楕
円運動）する。被移動体２は、振動体６の電極６１ａ、
６１ｃ、６５ａおよび６５ｃに対応する部分が伸長する
ときに凸部６６から摩擦力（押圧力）を受け、この繰り
返しの摩擦力（押圧力）によって、溝５１１で案内され
つつ、図４中左側（逆方向）に移動する。

【００６６】この際、振動体６の対角線上に位置する通
電されていない電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５
ｄは、振動体６の振動を検出する振動検出手段として利
用される。

【００６７】前記と逆に、振動体６の対角線上に位置す
る電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄに通電し、
これらの電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄと、
補強板６３との間に、交流電圧が印加されると、図５に
示すように、振動体６の電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂお
よび６５ｄに対応する部分がそれぞれ矢印ａ方向に繰り
返し伸縮し、これにより、振動体６の凸部６６は、矢印
ｂで示す斜めの方向に変位、すなわち振動（往復運
動）、または、矢印ｃで示すように、ほぼ楕円に沿って
変位、すなわち楕円振動（楕円運動）する。被移動体２
は、振動体６の電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５
ｄに対応する部分が伸長するときに凸部６６から摩擦力
（押圧力）を受け、この繰り返しの摩擦力（押圧力）に
よって、溝５１１で案内されつつ、図５中右側（正方
向）に移動する。

【００６８】この際、振動体６の対角線上に位置する通
電されていない電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５
ｃは、振動体６の振動を検出する振動検出手段として利
用される。

【００６９】なお、図４および図５では、それぞれ、振
動体６の変形を誇張して示すとともに、腕部６８は図示
されていない。

【００７０】ここで、前記振動体６の形状・大きさ、凸
部６６の位置などを適宜選択し、屈曲振動（図４および
図５中、横方向の振動）の共振周波数を縦振動の周波数
と同程度にすることにより、振動体６の縦振動と屈曲振
動とが同時におこり、凸部６６は、図４および図５中の
矢印ｃで示すように、ほぼ楕円に沿って変位（楕円振
動）させることができる。また、従来知られているよう
に縦振動と屈曲振動を別々に位相をずらして駆動するこ
とにより、楕円振動の長径と短径の比（長径／短径）を
変えることができる。

【００７１】前記被移動体２が移動すると、ロータ５１
は、その被移動体２に対して滑ることなく回転する。

【００７２】また、前記被移動体２の一部は、ロータ５
１の溝５１１内に位置し、しかも、ロータ５１と振動体
６の凸部６６とで挟み付けられているので、その被移動
体２のロータ５１からの離脱およびずれが阻止される。

【００７３】また、被移動体２を振動体６で直接駆動
（移動）するので、軽量化、小型化（薄型化）に特に有
利である。また、構造を極めて簡素化することができ、
製造コストを低減することができる。

【００７４】また、本実施形態では、振動体６の面内振
動を被移動体２の運動（移動）に直接変換するので、こ
の変換に伴なうエネルギーロスが少なく、被移動体２を
高い効率で駆動することができる。

【００７５】また、振動体６は、通常のモータのように
磁力で駆動する場合と異なり、前記のような摩擦力（押
圧力）によって被移動体２を駆動することから、駆動力
が高い。このため、変速機構（減速機構）を介さなくて
も被移動体２を十分な力で駆動することができる。

【００７６】圧電素子６２、６４に印加する交流電圧の
周波数は、特に限定されないが、振動体６の振動（縦振
動）の共振周波数とほぼ同程度であるのが好ましい。こ
れにより、振動体６の振幅が大きくなり、高い効率で被
移動体２を駆動することができる。

【００７７】次に、通電回路２０について説明する。図
６に示すように、通電回路２０は、発振回路８１、増幅
回路８２および移動量制御回路８３を備えた駆動回路８
と、スイッチ９とを有している。

【００７８】スイッチ９は、通電する電極と、振動検出
手段として利用する電極とを切り替える切替手段であ
り、スイッチ９の切り替えにより、被移動体２の移動方
向を切り替える。

【００７９】このスイッチ９は、連動する２つのスイッ
チ部９１および９２を有しており、振動体６の電極６１
ｄは、スイッチ部９１の端子９７に接続され、電極６１
ａは、スイッチ部９２の端子９８に接続されている。

【００８０】そして、スイッチ部９１の端子９３および
スイッチ部９２の端子９６は、それぞれ、駆動回路８の
増幅回路８２の出力側に接続されており、増幅回路８２
から各端子９３および９６に、それぞれ交流電圧が印加
されるようになっている。

【００８１】また、振動体６の補強板６３は、アース
（接地）されている。また、スイッチ部９１の端子９４
およびスイッチ部９２の端子９５は、それぞれ、駆動回
路８の発振回路８１の入力側に接続されている。

【００８２】次に、移動量検出手段７について説明す
る。移動量検出手段７は、例えば、外周部に複数のスリ
ットが一定間隔で形成されたスリット板７１と、発光部
および受光部を有するセンサー７２とで構成される。

【００８３】センサー７２としては、例えば、スリット
板７１の外周部（スリットが形成されている部分）へ向
けて光を照射する発光素子と、この発光素子から発せら
れ、スリット板７１で反射した光（反射光）を受光（光
電変換）する受光素子とを有するフォトリフレクタや、
スリット板７１の外周部へ向けて光を照射する発光素子
と、この発光素子から発せられ、スリット板７１のスリ
ットを通過（透過）した光（透過光）を受光（光電変
換）する受光素子とを有するフォトインタラプタ等を用
いることができる。

【００８４】スリット板７１は、例えば、ロータ５１の
側面に固定され、そのロータ５１と一体となって回転す
る。

【００８５】一方、前述したように、被移動体２が移動
すると、ロータ５１は、被移動体２に対して滑ることな
く回転するので、被移動体２の移動量は、ロータ５１の
回転量、すなわち、スリット板７１の回転量に対応し、
被移動体２の移動速度は、ロータ５１の回転数（回転速
度）、すなわち、スリット板７１の回転数（回転速度）
に対応する。

【００８６】被移動体２が移動し、スリット板７１が回
転すると、これに伴って、センサー７２からは、パルス
（パルス信号）が出力される。このパルスは、駆動回路
８の移動量制御回路８３に供給（入力）され、移動量制
御回路８３は、そのパルスを計数し、計数値（パルス
数）に基づいて、被移動体２の移動量を求める。なお、
前記パルスの周期または所定時間内のパルス数に基づい
て、被移動体２の移動速度を求めることもできる。前記
被移動体２の移動量や移動速度の情報は、所定の制御や
処理に利用される。

【００８７】なお、移動量検出手段７は、光学的に検出
するものに限らず、例えば、磁気的に検出するものであ
ってもよい。

【００８８】次に、図６に基づいて、可撓体アクチュエ
ータ１の作用を説明する。電源スイッチがオンの状態に
おいて、被移動体２の移動方向および移動量の指示があ
ると、それに基づいて、スイッチ９および駆動回路８の
移動量制御回路８３が作動する。

【００８９】被移動体２を図６中上側（正方向）に移動
させる旨の指示の場合には、図６に示すように、スイッ
チ９の端子９３と端子９７が接続し、端子９５と端子９
８が接続するようにスイッチ９が切り替わる。これによ
り、駆動回路８の増幅回路８２の出力側と、振動体６の
電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄとが導通し、
振動体６の電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃ
と、駆動回路８の発振回路８１の入力側とが導通する。

【００９０】駆動回路８の発振回路８１および増幅回路
８２は、それぞれ、移動量制御回路８３により制御され
る。

【００９１】発振回路８１から出力される交流電圧は、
増幅回路８２で増幅され、電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂ
および６５ｄと、補強板６３との間に印加される。これ
により、前述したように、振動体６の電極６１ｂ、６１
ｄ、６５ｂおよび６５ｄに対応する部分がそれぞれ繰り
返し伸縮し、振動体６の凸部６６が、図５の矢印ｂで示
す斜めの方向に振動（往復運動）、または、矢印ｃで示
すように、楕円振動（楕円運動）し、被移動体２は、振
動体６の電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄに対
応する部分が伸長するときに凸部６６から摩擦力（押圧
力）を受け、この繰り返しの摩擦力（押圧力）によっ
て、図６中上側（正方向）に移動する。

【００９２】この際、通電されていない（駆動していな
い）各電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃは、そ
れぞれ、検出電極となり、電極６１ａ、６１ｃ、６５ａ
および６５ｃと、補強板６３との間に誘起される電圧
（誘起電圧）の検出に用いられる。

【００９３】前記検出された誘起電圧（検出電圧）は、
発振回路８１へ入力され、発振回路８１は、その検出電
圧に基づいて、振動体６の振幅が最大、すなわち、検出
電圧が最大になるような周波数（共振周波数）の交流電
圧を出力する。これにより、被移動体２を効率良く移動
させることができる。

【００９４】また、移動量制御回路８３は、移動量検出
手段７の検出値と、指示された被移動体２の移動量（目
標値）とに基づいて、各電極への通電を制御する。

【００９５】すなわち、移動量検出手段７のセンサー７
２から移動量制御回路８３へは、パルス（パルス信号）
が入力される。移動量制御回路８３は、そのパルスを計
数し、計数値（パルス数）に基づいて、被移動体２の移
動量（実際の値）を求め、その値と、指示された被移動
体２の移動量（目標値）とを比較し、被移動体２の実際
の移動量が指示された移動量になるまで発振回路８１お
よび増幅回路８２を作動させ、振動体６を駆動し、被移
動体２を移動させる。

【００９６】前記と逆に、被移動体２を図６中下側（逆
方向）に移動させる旨の指示の場合には、スイッチ９の
端子９４と端子９７が接続し、端子９６と端子９８が接
続するようにスイッチ９が切り替わる。これにより、駆
動回路８の増幅回路８２の出力側と、振動体６の電極６
１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃとが導通し、振動体
６の電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄと、駆動
回路８の発振回路８１の入力側とが導通する。以降の動
作は、前記被移動体２を図６中上側に移動させる旨の指
示の場合と同様であるので、その説明は省略する。

【００９７】この第１実施形態の可撓体アクチュエータ
１によれば、可撓体アクチュエータ１の小型化（薄型
化）を図ることができる利点の他に、被移動体２を移動
させるのに通常のモータを用いないことから、通常のモ
ータのような電磁ノイズが全くないか、あっても僅かで
あるので、周辺の機器に影響を及ぼすことがないという
利点もある。

【００９８】そして、被移動体２の一部は、ロータ５１
の溝５１１内に位置し、ロータ５１と振動体６の凸部６
６とで挟み付けられているので、被移動体２の離脱およ
びずれを防止（阻止）することができ、被移動体２を円
滑かつ確実に移動させることができる。

【００９９】また、被移動体２を駆動していないとき
（停止状態）、すなわち、いずれの電極にも通電してい
ないときには、凸部６６が被移動体２に圧接し、凸部６
６と被移動体２との摩擦力により、被移動体２を停止状
態に維持することができる。すなわち、被移動体２が移
動するのを阻止し、被移動体２を所定の位置に保持する
ことができる。

【０１００】また、被移動体２の移動量や移動速度を検
出することができ、その情報を利用して種種の制御を行
うことができる。

【０１０１】また、被移動体２を正・逆両方向（左・右
両方向）に移動させることができるので、汎用性が広
い。

【０１０２】また、単一の振動体６で被移動体２を両方
向に移動させることができるので、移動方向毎に専用の
振動体を設ける場合に比べ、部品点数を少なくすること
ができ、製造が容易であり、また、可撓体アクチュエー
タ１全体の小型・軽量化に有利である。

【０１０３】また、前記ガイドローラ１１１および１１
２のような案内手段により、被移動体２の配置パターン
（移動方向）を自在に設定することができる。

【０１０４】なお、本発明では、振動体６には、被移動
体２へ当接する部分、すなわち、凸部６６が、２箇所以
上に設けられていて、その複数の凸部６６とロータ５１
とで被移動体２を挟み付け、各凸部６６で被移動体２へ
摩擦力（押圧力）を与えてその被移動体２を移動させる
ように構成されていてもよい。

【０１０５】次に、本発明の可撓体アクチュエータの第
２実施形態について説明する。図７は、本発明の可撓体
アクチュエータの第２実施形態における振動体の斜視
図、図８は、本発明の可撓体アクチュエータの第２実施
形態における回路構成を示すブロック図である。

【０１０６】以下、第２実施形態の可撓体アクチュエー
タ１について、前述した第１実施形態との相違点を中心
に説明し、同様の事項については、その説明を省略す
る。

【０１０７】第２実施形態の可撓体アクチュエータ１
は、被移動体２を停止状態に維持する第１のモードと、
被移動体２の移動を可能（被移動体２をフリー状態）に
する第２のモードと、被移動体２を正方向に移動させる
第３のモードと、被移動体２を逆方向に移動させる第４
のモードとを有しており、各電極への通電パターンの選
択により振動体６の振動パターンを変更して、第１のモ
ードと、第２のモードと、第３のモードと、第４のモー
ドとのいずれかを選択し得るよう構成されている。以
下、具体的に説明する。

【０１０８】図７に示すように、振動体６は、圧電素子
６２の図７中上側に、板状の５つの電極６１ａ、６１
ｂ、６１ｃ、６１ｄおよび６１ｅが設置され、圧電素子
６４の図７中下側に、板状の５つの電極６５ａ、６５
ｂ、６５ｃ、６５ｄおよび６５ｅ（図７中、電極６５
ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄおよび６５ｅは、図示せ
ず、各符号のみを括弧内に示す）が設置されている。

【０１０９】すなわち、圧電素子６２を４つの長方形の
領域にほぼ等しく分割（区分）し、分割された各領域
に、それぞれ、長方形状をなす電極６１ａ、６１ｂ、６
１ｃおよび６１ｄが設置され、同様に、圧電素子６４を
４つの領域に分割（区分）し、分割された各領域に、そ
れぞれ、長方形状をなす電極６５ａ、６５ｂ、６５ｃお
よび６５ｄが設置されている。

【０１１０】そして、圧電素子６２の中央部に長方形状
をなす電極６１ｅが設置され、同様に、圧電素子６４の
中央部に長方形状をなす電極６５ｅが設置されている。
各電極６１ｅおよび６５ｅは、それぞれ、その長手方向
（長辺の方向）と振動体６の長手方向（長辺の方向）と
が略一致するように配置されている。これら電極６１ｅ
および６５ｅは、それぞれ、検出電極であり、電極６１
ｅおよび６５ｅと、補強板６３との間に誘起される電圧
（誘起電圧）、すなわち、振動体６の振動の長手方向の
成分（縦振動成分）により誘起される電圧（誘起電圧）
の検出に用いられる。また、前記電極６１ｅおよび６５
ｅは、それぞれ、第２のモードで用いられる。

【０１１１】なお、電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１
ｄおよび６１ｅの裏側に、それぞれ、電極６５ａ、６５
ｂ、６５ｃ、６５ｄおよび６５ｅが配置されている。

【０１１２】一方の対角線上の電極６１ａおよび６１ｃ
と、これらの裏側に位置する電極６５ａおよび６５ｃと
は、すべて電気的に接続され、同様に、他方の対角線上
の電極６１ｂおよび６１ｄと、これらの裏側に位置する
電極６５ｂおよび６５ｄとは、すべて電気的に接続され
ている。また、同様に、中央部の電極６１ｅと、この裏
側に位置する電極６５ｅとは、電気的に接続（以下、単
に「接続」と言う）されている。

【０１１３】図８に示すように、第２実施形態の可撓体
アクチュエータ１の通電回路２０は、発振回路８１、増
幅回路８２および移動量制御回路８３を備えた駆動回路
８と、スイッチ９と、スイッチ１６とを有している。

【０１１４】スイッチ９は、通電する電極と、振動検出
手段として利用する電極とを切り替える切替手段であ
り、スイッチ９の切り替えにより、被移動体２の移動方
向を切り替える。

【０１１５】このスイッチ９は、連動する２つのスイッ
チ部９１および９２を有しており、振動体６の電極６１
ｄは、スイッチ部９１の端子９７に接続され、電極６１
ａは、スイッチ部９２の端子９８に接続されている。

【０１１６】そして、スイッチ部９１の端子９３および
スイッチ部９２の端子９６は、それぞれ、駆動回路８の
増幅回路８２の出力側に接続されており、増幅回路８２
から各端子９３および９６に、それぞれ交流電圧が印加
されるようになっている。

【０１１７】また、振動体６の補強板６３は、アース
（接地）されている。また、スイッチ部９１の端子９４
およびスイッチ部９２の端子９５は、それぞれ、駆動回
路８の発振回路８１の入力側に接続されている。

【０１１８】スイッチ１６は、連動する２つのスイッチ
部１６１および１６２を有している。

【０１１９】スイッチ部１６１の端子１６３は、スイッ
チ９の端子９４および９５に接続されており、端子１６
４は、振動体６の電極６１ｅに接続されている。

【０１２０】そして、スイッチ部１６１の端子１６３
は、駆動回路８の発振回路８１の入力側に接続されてい
る。

【０１２１】また、スイッチ部１６２の端子１６６は、
スイッチ９の端子９８および振動体６の電極６１ａに接
続されており、端子１６８は、スイッチ９の端子９７お
よび振動体６の電極６１ｄに接続されている。

【０１２２】なお、駆動回路８および移動量検出手段７
については、前述した第１実施形態と同様であるので、
説明を省略する。

【０１２３】次に、各モードについて説明する。第１の
モードでは、振動体６に対し、励振しない。すなわち、
振動体６のいずれの電極へも通電しない。この場合は、
振動体６の凸部６６が被移動体２に圧接し、凸部６６と
被移動体２との摩擦力により、被移動体２を停止状態に
維持することができる。すなわち、被移動体２が移動す
るのを阻止し、被移動体２を所定の位置に保持すること
ができる。

【０１２４】また、第２のモードでは、被移動体２の移
動方向に対して略垂直な方向の振動を励振する。すなわ
ち、振動体６の両対角線上の電極６１ａ、６１ｂ、６１
ｃ、６１ｄ、６５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５ｄに通
電し、これらの電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、
６５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５ｄと、補強板６３と
の間に、交流電圧を印加する。これにより、振動体６
は、長手方向（長辺の方向）に繰り返し伸縮、すなわ
ち、長手方向に微小な振幅で振動（縦振動）する。換言
すれば、振動体６の凸部６６は、長手方向（長辺の方
向）に振動（往復運動）する。

【０１２５】被移動体２は、振動体６が収縮するとき
に、凸部６６から離間してその凸部６６との間の摩擦力
が無くなるか、または、前記摩擦力が減少し、フリー状
態となり、図８中上側および下側のいずれの方向にも自
由に移動することができる。一方、振動体６が伸張する
ときは、被移動体２は、凸部６６から押圧力を受ける
が、その方向は、被移動体２の長手方向に対して略垂直
な方向であるので、被移動体２は、凸部６６とロータ５
１とで挟み付けられるだけであり、図８中上側および下
側のいずれの方向にも移動しない。

【０１２６】従って、振動体６の振動により、被移動体
２は、フリー状態となり、図８中上側および下側のいず
れの方向にも自由に移動することができる。

【０１２７】また、第３のモードでは、少なくとも被移
動体２の移動方向正方向の振動変位成分を有する振動を
励振する。すなわち、振動体６の対角線上に位置する電
極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄに通電し、これ
らの電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄと、補強
板６３との間に、交流電圧を印加する。これにより、第
１実施形態で述べたように、被移動体２は、図８中上側
（正方向）に移動する。この際、振動体６の対角線上に
位置する通電されていない電極６１ａ、６１ｃ、６５ａ
および６５ｃは、振動体６の振動を検出する振動検出手
段として利用される。

【０１２８】また、第４のモードでは、少なくとも被移
動体２の移動方向逆方向の振動変位成分を有する振動を
励振する。すなわち、振動体６の対角線上に位置する電
極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃに通電し、これ
らの電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃと、補強
板６３との間に、交流電圧を印加する。これにより、第
１実施形態で述べたように、被移動体２は、図８中下側
（逆方向）に移動する。この際、振動体６の対角線上に
位置する通電されていない電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂ
および６５ｄは、振動体６の振動を検出する振動検出手
段として利用される。

【０１２９】次に、図８に基づいて、可撓体アクチュエ
ータ１の作用を説明する。電源スイッチがオンの状態に
おいて、被移動体２の停止／フリーの指示や、被移動体
２の移動方向および移動量の指示があると、それに基づ
いて、スイッチ９、１６および駆動回路８の移動量制御
回路８３が作動する。すなわち、前記第１のモード、第
２のモード、第３のモードおよび第４のモードのいずれ
かに設定される。

【０１３０】被移動体２を図８中上側（正方向）に移動
させる旨の指示（第３のモード）の場合には、図８に示
すように、スイッチ１６の端子１６３と端子１６７とが
接続し、端子１６５と端子１６８とが接続するようにス
イッチ１６が切り替わるとともに、スイッチ９の端子９
３と端子９７が接続し、端子９５と端子９８が接続する
ようにスイッチ９が切り替わる。これにより、駆動回路
８の増幅回路８２の出力側と、振動体６の電極６１ｂ、
６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄとが導通し、振動体６の電
極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃと、駆動回路８
の発振回路８１の入力側とが導通する。

【０１３１】駆動回路８の発振回路８１および増幅回路
８２は、それぞれ、移動量制御回路８３により制御され
る。

【０１３２】発振回路８１から出力される交流電圧は、
増幅回路８２で増幅され、電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂ
および６５ｄと、補強板６３との間に印加される。これ
により、前述したように、振動体６の電極６１ｂ、６１
ｄ、６５ｂおよび６５ｄに対応する部分がそれぞれ繰り
返し伸縮し、振動体６の凸部６６が、図５の矢印ｂで示
す斜めの方向に振動（往復運動）、または、矢印ｃで示
すように、楕円振動（楕円運動）し、被移動体２は、振
動体６の電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄに対
応する部分が伸長するときに凸部６６から摩擦力（押圧
力）を受け、この繰り返しの摩擦力（押圧力）によっ
て、図８中上側（正方向）に移動する。

【０１３３】この際、通電されていない（駆動していな
い）各電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃは、そ
れぞれ、検出電極となり、電極６１ａ、６１ｃ、６５ａ
および６５ｃと、補強板６３との間に誘起される電圧
（誘起電圧）の検出に用いられる。

【０１３４】前記検出された誘起電圧（検出電圧）は、
発振回路８１へ入力され、発振回路８１は、その検出電
圧に基づいて、振動体６の振幅が最大、すなわち、検出
電圧が最大になるような周波数（共振周波数）の交流電
圧を出力する。これにより、被移動体２を効率良く移動
させることができる。

【０１３５】また、移動量制御回路８３は、移動量検出
手段７の検出値と、指示された被移動体２の移動量（目
標値）とに基づいて、各電極への通電を制御する。

【０１３６】すなわち、移動量検出手段７のセンサー７
２から移動量制御回路８３へは、パルス（パルス信号）
が入力される。移動量制御回路８３は、そのパルスを計
数し、計数値（パルス数）に基づいて、被移動体２の移
動量（実際の値）を求め、その値と、指示された被移動
体２の移動量（目標値）とを比較し、被移動体２の実際
の移動量が指示された移動量になるまで発振回路８１お
よび増幅回路８２を作動させ、振動体６を駆動し、被移
動体２を移動させる。

【０１３７】前記と逆に、被移動体２を図８中下側（逆
方向）に移動させる旨の指示（第４のモード）の場合に
は、スイッチ１６の端子１６３と端子１６７とが接続
し、端子１６５と端子１６８とが接続するようにスイッ
チ１６が切り替わるとともに、スイッチ９の端子９４と
端子９７が接続し、端子９６と端子９８が接続するよう
にスイッチ９が切り替わる。これにより、駆動回路８の
増幅回路８２の出力側と、振動体６の電極６１ａ、６１
ｃ、６５ａおよび６５ｃとが導通し、振動体６の電極６
１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄと、駆動回路８の発
振回路８１の入力側とが導通する。以降の動作は、前記
被移動体２を図８中上側に移動させる旨の指示の場合と
同様であるので、その説明は省略する。

【０１３８】また、被移動体２を停止状態に維持する指
示（第１のモード）の場合には、図８に示すように、ス
イッチ１６の端子１６３と端子１６７とが接続し、端子
１６５と端子１６８とが接続するようにスイッチ１６が
切り替わる。

【０１３９】そして、移動量制御回路８３は、発振回路
８１および増幅回路８２を作動させない。すなわち、振
動体６のいずれの電極へも交流電圧を印加しない。

【０１４０】被移動体２には、振動体６の凸部６６が圧
接（当接）し、凸部６６と被移動体２との摩擦力によ
り、被移動体２が停止状態に維持される。すなわち、被
移動体２が移動するのが阻止され、被移動体２は、所定
の位置に保持される。

【０１４１】なお、第１のモードの場合には、振動体６
のいずれの電極へも交流電圧を印加しなければ、スイッ
チ９および１６は、それぞれ、どのように切り替わって
いてもよい。

【０１４２】また、被移動体２をフリー状態にする指示
（第２のモード）の場合には、スイッチ１６の端子１６
４と端子１６７とが接続し、端子１６６と端子１６８と
が接続するようにスイッチ１６が切り替わる。これによ
り、駆動回路８の増幅回路８２の出力側と、振動体６の
電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６５ａ、６５
ｂ、６５ｃおよび６５ｄとが導通し、振動体６の電極６
１ｅおよび６５ｅと、駆動回路８の発振回路８１の入力
側とが導通する。

【０１４３】発振回路８１から出力される交流電圧は、
増幅回路８２で増幅され、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６
１ｄ、６５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５ｄと、補強板
６３との間に印加される。これにより、前述したよう
に、振動体６の凸部６６が、長手方向に振動（往復運
動）し、被移動体２は、フリー状態となり、図８中上側
および下側のいずれの方向にも自由に移動することがで
きる。

【０１４４】この際、各電極６１ｅおよび６５ｅから
は、それぞれ、電極６１ｅおよび６５ｅと、補強板６３
との間に誘起される電圧（誘起電圧）が検出される。そ
の検出された誘起電圧（検出電圧）は、発振回路８１へ
入力され、発振回路８１は、その検出電圧に基づいて、
振動体６の縦振動の振幅が最大、すなわち、検出電圧が
最大になるような周波数の交流電圧を出力する。これに
より、被移動体２をより円滑に移動させることができ
る。

【０１４５】なお、第２のモードの場合には、スイッチ
９は、どのように切り替わっていてもよい。

【０１４６】この第２実施形態の可撓体アクチュエータ
１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得ら
れる。

【０１４７】そして、この可撓体アクチュエータ１で
は、被移動体２の停止状態を維持する状態、すなわち高
摩擦状態と、被移動体２の移動を可能（被移動体２をフ
リー状態）にする状態、すなわち低摩擦状態と、被移動
体２を正方向へ移動させる状態と、被移動体２を逆方向
へ移動させる状態との４状態のうちから、任意の状態を
選択することができるので、汎用性が広い。

【０１４８】なお、本発明では、振動体６には、被移動
体２へ当接する部分、すなわち、凸部６６が、２箇所以
上に設けられていて、その複数の凸部６６とロータ５１
とで被移動体２を挟み付け、各凸部６６で被移動体２へ
摩擦力（押圧力）を与えてその被移動体２を移動させる
ように構成されていてもよい。

【０１４９】ここで、前述の振動体６においては、駆動
するための電極を４分割して駆動する場合について説明
したが、それは、縦振動と屈曲振動を選択的に励振する
ための一例を示したのであり、本発明では、前述の振動
体６の構造や駆動の方法に限定されるものではない。

【０１５０】前記第２実施形態の可撓体アクチュエータ
１を例えばロボットハンドの関節の駆動に使用する場合
には、第２のモードで関節の位置を動かし、同時に移動
量検出手段７で移動量を検出して教示を行うことができ
る。また、第３のモード、第４のモードでは関節を正逆
に動かし、第１のモードでは関節を所望の位置で固定す
ることができる。

【０１５１】次に、本発明の可撓体アクチュエータの第
３実施形態について説明する。図９は、本発明の可撓体
アクチュエータの第３実施形態を示す平面図であって、
一方のベースを取り外した状態を示す図である。なお、
以下の説明では、図９中の上側を「上」、下側を
「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。

【０１５２】以下、第３実施形態の可撓体アクチュエー
タ１について、前述した第１実施形態との相違点を中心
に説明し、同様の事項については、その説明を省略す
る。

【０１５３】同図に示すように、第３実施形態の可撓体
アクチュエータ１では、アクチュエータ本体３は、２つ
の振動体６を有し、各振動体６により共通の被移動体２
を移動させるよう構成されている。

【０１５４】すなわち、２つの振動体６が、同一のロー
タ５１に対して設けられており、そのロータ５１の外周
に沿って配置されている。

【０１５５】この第３実施形態の可撓体アクチュエータ
１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得ら
れる。

【０１５６】そして、この可撓体アクチュエータ１で
は、１つの振動体６で被移動体２を移動させる場合に比
べ、被移動体２を強い力で移動させることができる。

【０１５７】なお、本発明では、振動体６を３つ以上設
けてもよい。また、前述した第２実施形態のように、被
移動体２を停止状態に維持する第１のモードと、被移動
体２の移動を可能（被移動体２をフリー状態）にする第
２のモードと、被移動体２を正方向に移動させる第３の
モードと、被移動体２を逆方向に移動させる第４のモー
ドとを設けてもよい。

【０１５８】次に、本発明の可撓体アクチュエータの第
４実施形態について説明する。図１０は、本発明の可撓
体アクチュエータの第４実施形態を示す平面図であっ
て、一方のベースを取り外した状態を示す図である。な
お、以下の説明では、図１０中の上側を「上」、下側を
「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。

【０１５９】以下、第４実施形態の可撓体アクチュエー
タ１について、前述した第１実施形態との相違点を中心
に説明し、同様の事項については、その説明を省略す
る。

【０１６０】同図に示すように、第４実施形態の可撓体
アクチュエータ１では、アクチュエータ本体３は、被移
動体２を挟み付けるロータ５１と振動体６とで構成され
る駆動部５を２つ備え、各駆動部５により共通の被移動
体２を移動させるよう構成されている。

【０１６１】２つの駆動部５は、被移動体２の長手方向
に沿って配置されている。そして、一方の駆動部５は、
他方の駆動部５と上下逆に設置されている。すなわち、
右側の駆動部５は、振動体６が下側、ロータ５１が上側
になるように設置されている。

【０１６２】このため、一方の駆動部５と他方の駆動部
５との間にガイドローラを設けることなく、被移動体２
をロータ５１に巻き付けることができ、これにより、部
品点数を削減することができる。

【０１６３】この第４実施形態の可撓体アクチュエータ
１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得ら
れる。

【０１６４】そして、この可撓体アクチュエータ１で
は、１つの駆動部５で被移動体２を移動させる場合に比
べ、被移動体２を強い力で移動させることができる。

【０１６５】なお、本発明では、駆動部５を３つ以上設
けてもよい。また、前述した第３実施形態のように、駆
動部５が、複数の振動体６を有していてもよい。

【０１６６】また、前述した第２実施形態のように、被
移動体２を停止状態に維持する第１のモードと、被移動
体２の移動を可能（被移動体２をフリー状態）にする第
２のモードと、被移動体２を正方向に移動させる第３の
モードと、被移動体２を逆方向に移動させる第４のモー
ドとを設けてもよい。

【０１６７】次に、本発明の可撓体アクチュエータの第
５実施形態について説明する。図１１は、本発明の可撓
体アクチュエータの第５実施形態を示す断面図（第１実
施形態の図２に相当する図）である。

【０１６８】以下、第５実施形態の可撓体アクチュエー
タ１について、前述した第１実施形態との相違点を中心
に説明し、同様の事項については、その説明を省略す
る。

【０１６９】これらの図に示すように、第４実施形態の
可撓体アクチュエータ１は、複数の板状のアクチュエー
タユニット１０を有している。

【０１７０】この場合、一対の板状のベース４１、４２
は、各アクチュエータユニット１０で共用されている。

【０１７１】各アクチュエータユニット１０は、各被移
動体２の移動方向（配列方向）が略一致し、かつ、振動
体６（アクチュエータユニット１０）の厚さ方向に重な
るように配置されている。また、各被移動体２は、図１
１中横方向に１列に並んでいる。

【０１７２】このように各アクチュエータユニット１０
を重ねることにより、各被移動体２を集中（集積）させ
ることができる。

【０１７３】各振動体６は、固定部６８０の孔６８１に
おいて、共通の軸１４１で支持され、その軸１４１に固
定されている。

【０１７４】各振動体６の間、ベース４１と振動体６と
の間、およびベース４２と振動体６との間であって、固
定部６８０に対応する位置には、それぞれ、スペーサ１
４４が設置されている。

【０１７５】前記軸１４１の図１１中左側の端部は、ベ
ース４２に形成されている孔４２１に、例えば、圧入さ
れて、ベース４２に固定されている。

【０１７６】一方、軸１４１の図１１中右側の端部に
は、ナット１４３と螺合するネジ１４２が形成されてい
る。軸１４１の図１１中右側の端部は、ベース４１に形
成されている孔４１１を挿通し、そのネジ１４２にナッ
ト１４３が螺合され、スペーサ１４４とナット１４３と
でベース４１を挟持することで、ベース４１に固定され
ている。

【０１７７】また、各ロータ５１は、共通の軸１５１
で、正逆両方向に回転可能に支持されている。

【０１７８】前記軸１５１の図１１中左側の端部は、ベ
ース４２に形成されている孔４２２に、例えば、圧入さ
れて、ベース４２に固定されている。

【０１７９】一方、軸１５１の図１１中右側の端部に
は、２つのナット１５３および１５４と螺合するネジ１
５２が形成されている。軸１５１の図１１中右側の端部
は、ベース４１に形成されている孔４１２を挿通し、そ
のネジ１５２にベース４１を隔てナット１５３とナット
１５４とが螺合され、これらナット１５３とナット１５
４とでベース４１を挟持することで、ベース４１に固定
されている。

【０１８０】なお、各アクチュエータユニット１０の構
造や作用は、前述した第１実施形態とほぼ同様であるの
で、その説明は省略する。

【０１８１】この第５実施形態の可撓体アクチュエータ
１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得ら
れる。

【０１８２】そして、この可撓体アクチュエータ１で
は、各アクチュエータユニット１０が振動体６の厚さ方
向に重なっているので、可撓体アクチュエータ１をより
小型化することができる。

【０１８３】また、この可撓体アクチュエータ１では、
各アクチュエータユニット１０が板状（平面状）をなし
ているので、それらを容易に重ねる（積層する）ことが
でき、組み立てを容易に行うことができる。

【０１８４】なお、本発明では、前述した第３実施形態
のように、駆動部５が、複数の振動体６を有していても
よい。

【０１８５】また、前述した第４実施形態のように、ア
クチュエータユニット１０が、複数の駆動部５を有して
いてもよい。

【０１８６】また、前述した第２実施形態のように、被
移動体２を停止状態に維持する第１のモードと、被移動
体２の移動を可能（被移動体２をフリー状態）にする第
２のモードと、被移動体２を正方向に移動させる第３の
モードと、被移動体２を逆方向に移動させる第４のモー
ドとを設けてもよい。

【０１８７】次に、本発明の可撓体アクチュエータの第
６実施形態について説明する。図１２は、本発明の可撓
体アクチュエータの第３実施形態を示す平面図、図１３
は、図１２に示す可撓体アクチュエータのＢ−Ｂ線での
断面図である。なお、以下の説明では、図１２中の上側
を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」
と言う。

【０１８８】以下、第６実施形態の可撓体アクチュエー
タ１について、前述した第１実施形態との相違点を中心
に説明し、同様の事項については、その説明を省略す
る。

【０１８９】これらの図に示すように、第６実施形態の
可撓体アクチュエータ１では、被移動体２は、線状をな
している。また、被移動体２の横断面での形状は、略円
形である。

【０１９０】なお、被移動体２の横断面での形状は、特
に限定されず、円形の他、例えば、半円、楕円、半楕
円、正方形、長方形等の多角形などであってもよい。

【０１９１】また、この可撓体アクチュエータ１のアク
チュエータ本体３は、１つの板状のベース（基板）４１
を有し、このベース４１に、振動体６と、ロータ５１
と、２つのガイドローラ（押圧ローラ）１１１および１
１２とが、それぞれ設置されている。

【０１９２】ロータ５１の溝５１１は、溝５１１の底に
被移動体２の一部が接触するようになっている。すなわ
ち、被移動体２が溝５１１内で、溝５１１の長手方向と
直交する方向（図１３中横方向）に若干移動し得るよう
構成されている。

【０１９３】本実施形態では、溝５１１の横断面での底
部５１３の形状は、略円弧状であり、この場合は、例え
ば、溝５１１の底部５１３の半径を、被移動体２の半径
より大きくすることにより、溝５１１の底に被移動体２
の一部が接触し、被移動体２が溝５１１内で図１３中横
方向に若干移動し得るようになる。

【０１９４】これにより、被移動体２が溝５１１に挟ま
ってしまうのをより確実に防止することができ、被移動
体２を円滑かつ確実に移動させることができる。

【０１９５】さらに、被移動体２を溝５１１の底の部分
に位置決めでき、安定して駆動させることができる。

【０１９６】なお、溝５１１の形状は、図示の形状に限
定されず、この他、例えば、台形等であってもよい。

【０１９７】また、振動体６の凸部６６における被移動
体２の径方向（図１３中横方向）の厚さｄは、被移動体
２の半径より大きいのが好ましい。

【０１９８】これにより、駆動中に、振動体６の凸部６
６が被移動体２から外れてしまうのをより確実に防止す
ることができる。

【０１９９】また、振動体６の凸部６６の一部（先端
部）は、溝５１１内に位置している。これにより、被移
動体２の離脱をより確実に防止することができる。

【０２００】また、ガイドローラ１１１および１１２の
周面（外周面）には、それぞれ、溝（離脱阻止手段）１
１３および１１４が外周に沿って形成されており、これ
ら溝１１３および１１４内に、被移動体２の一部が配設
されている（位置している）。

【０２０１】これにより、ガイドローラ１１１および１
１２からの被移動体２の離脱を防止することができる。

【０２０２】この第６実施形態の可撓体アクチュエータ
１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得ら
れる。

【０２０３】なお、本発明では、前述した第３実施形態
のように、駆動部５が、複数の振動体６を有していても
よい。

【０２０４】また、前述した第４実施形態のように、ア
クチュエータユニット１０が、複数の駆動部５を有して
いてもよい。

【０２０５】また、前述した第５実施形態のように、複
数のアクチュエータユニット１０を有していてもよい。

【０２０６】また、前述した第２実施形態のように、被
移動体２を停止状態に維持する第１のモードと、被移動
体２の移動を可能（被移動体２をフリー状態）にする第
２のモードと、被移動体２を正方向に移動させる第３の
モードと、被移動体２を逆方向に移動させる第４のモー
ドとを設けてもよい。

【０２０７】以上、本発明の可撓体アクチュエータを、
図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を
有する任意の構成のものに置換することができる。

【０２０８】また、本発明では、前記各実施形態の任意
の２以上の構成（特徴）を適宜組み合わせてもよい。

【０２０９】また、本発明では、振動体の形状、構造
は、図示の構成に限らず、例えば、圧電素子が１枚のも
のや、補強板を有さないものや、被移動体と当接する部
分に向かって幅が漸減するような形状のもの等であって
もよい。

【０２１０】なお、本発明の可撓体アクチュエータの用
途は、特に限定されず、例えば、複数のアクチュエータ
ユニットを備えているものの場合、ロボットの指の牽引
（駆動）等が挙げられる。

【０２１１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、可
撓性を有する長尺の被移動体の一部を、ロータと振動体
とで挟み付け、その振動体により被移動体を移動させる
ので、被移動体の離脱を防止（阻止）することができ、
被移動体を円滑かつ確実に移動させることができる。

【０２１２】また、振動体を用いて被移動体を移動、特
に、振動体を用いて被移動体を直接駆動することによ
り、可撓体アクチュエータ全体の小型化、特に薄型化を
図ることができる。

【０２１３】また、構造を簡素化することができ、製造
コストを低減することができる。また、通常のモータを
用いないことから、電磁ノイズが全くないか、あっても
僅かであるので、周辺機器に影響を及ぼすことを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の可撓体アクチュエータの第１実施形
態を示す平面図であって、一方のベースを取り外した状
態を示す図である。

【図２】 図１に示す可撓体アクチュエータのＡ−Ａ線
での断面図である。

【図３】 図１に示す可撓体アクチュエータにおける振
動体の斜視図である。

【図４】 図１に示す可撓体アクチュエータにおける振
動体が振動する様子を示す平面図である。

【図５】 図１に示す可撓体アクチュエータにおける振
動体が振動する様子を示す平面図である。

【図６】 図１に示す可撓体アクチュエータの回路構成
を示すブロック図である。

【図７】 本発明の可撓体アクチュエータの第２実施形
態における振動体の斜視図である。

【図８】 本発明の可撓体アクチュエータの第２実施形
態における回路構成を示すブロック図である。

【図９】 本発明の可撓体アクチュエータの第３実施形
態を示す平面図であって、一方のベースを取り外した状
態を示す図である。

【図１０】 本発明の可撓体アクチュエータの第４実施
形態を示す平面図であって、一方のベースを取り外した
状態を示す図である。

【図１１】 本発明の可撓体アクチュエータの第５実施
形態を示す断面図（第１実施形態の図２に相当する図）
である。

【図１２】 本発明の可撓体アクチュエータの第６実施
形態を示す平面図である。

【図１３】 図１２に示す可撓体アクチュエータのＢ−
Ｂ線での断面図である。

【符号の説明】

１・・・可撓体アクチュエータ、１０・・・アクチュエ
ータユニット、２・・・被移動体、３・・・アクチュエ
ータ本体、４１・・・ベース、４１０・・・ネジ孔、４
１１、４１２・・・孔、４２・・・ベース、４２１、４
２２・・・孔、５・・・駆動部、５１・・・ロータ、５
１１・・・溝、５１２・・・軸、５１３・・・底部、６
・・・振動体、６０１・・・短辺、６０２・・・長辺、
６１ａ〜６１ｅ・・・電極、６５ａ〜６５ｅ・・・電
極、６２、６４・・・圧電素子、６３・・・補強板、６
６・・・凸部、６８・・・腕部、６８０・・・固定部、
６８１・・・孔、７・・・移動量検出手段、７１・・・
スリット板、７２・・・センサー、８・・・駆動回路、
８１・・・発振回路、８２・・・増幅回路、８３・・・
移動量制御回路、９・・・スイッチ、９１、９２・・・
スイッチ部、９３〜９８・・・端子、１１１、１１２・
・・ガイドローラ、１１３、１１４・・・溝、１３・・
・ボルト、１４１・・・軸、１４２・・・ネジ、１４３
・・・ナット、１４４・・・スペーサ、１５１・・・
軸、１５２・・・ネジ、１５３、１５４・・・ナット、
１６・・・スイッチ、１６１、１６２・・・スイッチ
部、１６３〜１６８・・・端子、２０・・・通電回路

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C007 CY00 CY36 HS29 5H680 AA06 AA19 BB03 BB13 BB20 BC09 BC10 CC02 CC07 DD02 DD15 DD23 DD27 DD34 DD37 DD65 DD82 DD83 DD95 EE22 EE24 FF24 FF30 FF33 FF38 GG02

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性を有する長尺の被移動体と、前記
   被移動体を移動可能に支持するロータと、前記被移動体
   に当接して設けられ、圧電素子を有する振動体とを備
   え、 前記被移動体の一部は、前記ロータと前記振動体とで挟
   み付けられており、 前記振動体は、前記圧電素子に交流電圧を印加すること
   により振動し、この振動により、前記被移動体に力を繰
   り返し加えて前記被移動体を前記被移動体の長手方向へ
   移動させるよう構成されていることを特徴とする可撓体
   アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記被移動体は、線状または帯状をなし
   ている請求項１に記載の可撓体アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記ロータの外周面に溝が形成されてお
   り、前記被移動体の少なくとも一部は、前記溝内に位置
   している請求項１または２に記載の可撓体アクチュエー
   タ。
4. 【請求項４】 前記溝の底に前記被移動体の一部が接触
   するよう構成されている請求項３に記載の可撓体アクチ
   ュエータ。
5. 【請求項５】 前記被移動体が前記溝内で、該溝の長手
   方向と直交する方向に移動し得るよう構成されている請
   求項３または４に記載の可撓体アクチュエータ。
6. 【請求項６】 前記被移動体は、線状をなしている請求
   項１に記載の可撓体アクチュエータ。
7. 【請求項７】 前記ロータの外周面に溝が形成されてお
   り、前記被移動体の少なくとも一部は、前記溝内に位置
   している請求項１または６に記載の可撓体アクチュエー
   タ。
8. 【請求項８】 前記ロータの外周面に溝が形成されてお
   り、前記被移動体の少なくとも一部および前記振動体の
   一部は、それぞれ、前記溝内に位置している請求項１ま
   たは６に記載の可撓体アクチュエータ。
9. 【請求項９】 前記被移動体の横断面での形状は、略円
   形であり、前記溝の横断面での底部の形状は、略円弧状
   であり、前記溝の底部の半径は、前記被移動体の半径よ
   り大きい請求項７または８に記載の可撓体アクチュエー
   タ。
10. 【請求項１０】 前記被移動体の横断面での形状は、略
    円形であり、前記振動体の前記被移動体へ当接する部分
    における前記被移動体の径方向の厚さは、前記被移動体
    の半径より大きい請求項６ないし９のいずれかに記載の
    可撓体アクチュエータ。
11. 【請求項１１】 前記被移動体は、前記ロータ対して３
    ６０°未満巻き付けられ、前記ロータの前記被移動体が
    巻き付けられている部分のうちの所定部位と前記振動体
    とで挟み付けられている請求項１ないし１０のいずれか
    に記載の可撓体アクチュエータ。
12. 【請求項１２】 前記振動体を複数有し、該複数の振動
    体により共通の被移動体を移動させるよう構成されてい
    る請求項１ないし１１のいずれかに記載の可撓体アクチ
    ュエータ。
13. 【請求項１３】 前記複数の振動体は、同一のロータに
    対して設けられている請求項１２に記載の可撓体アクチ
    ュエータ。
14. 【請求項１４】 前記複数の振動体は、前記ロータの外
    周に沿って配置されている請求項１３に記載の可撓体ア
    クチュエータ。
15. 【請求項１５】 前記被移動体を挟み付ける前記ロータ
    と前記振動体とを有する駆動部を複数備え、該複数の駆
    動部により共通の被移動体を移動させるよう構成されて
    いる請求項１ないし１１のいずれかに記載の可撓体アク
    チュエータ。
16. 【請求項１６】 前記駆動部は、前記被移動体の長手方
    向に沿って配置されている請求項１５に記載の可撓体ア
    クチュエータ。
17. 【請求項１７】 前記振動体は、少なくとも、板状の圧
    電素子と、金属材料で構成された補強板とを積層してな
    る請求項１ないし１６のいずれかに記載の可撓体アクチ
    ュエータ。
18. 【請求項１８】 前記振動体の前記被移動体へ当接する
    部分は、前記補強板と一体的に形成されている請求項１
    ７に記載の可撓体アクチュエータ。
19. 【請求項１９】 前記振動体から突出して設けられた腕
    部を有し、前記振動体は、前記腕部により支持されてい
    る請求項１ないし１８のいずれかに記載の可撓体アクチ
    ュエータ。