JP2012070547A

JP2012070547A - 回転駆動装置

Info

Publication number: JP2012070547A
Application number: JP2010213596A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Sugiura; 岳彦杉浦
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2012-04-05

Abstract

【課題】小形軽量で大きなトルクが得られるとともに耐久性に優れた回転駆動装置を提供する。
【解決手段】表面の一部に一対の第１対向面１８を有しかつ回転軸線回りに回転可能な第１部材４と、一対の第１対向面に夫々離間して対向する一対の第２対向面２８を有する第２部材６と、一対の第１対向面及び一対の第２対向面の中の一方の一対の対向面に夫々立設され、第１部材の回転方向に対し同方向に傾斜して一対の第１対向面及び一対の第２対向面の中の他方の一対の対向面の圧接しかつ弾性を有する複数の圧接弾性部材８と、第１部材を回転軸線回りに回転可能に支承し、第２部材の回転を規制して支持する基台１０と、第２部材と基台との間に配置され、一対の第２対向面を互いに接近及び離間するように加振して互いに対向する第１対向面と第２対向面との離間距離を繰り返し微小変動させる加振手段１２を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明はトルクを出力する回転駆動装置に関し、より詳細には、圧電体などの加振手段が発生する振動を利用してロータを回転させる回転駆動装置に関する。

電力を機械的動力に変換して出力する駆動装置として電磁力を利用するモータが一般的に用いられるが、電子機器や精密機械などに内蔵する駆動装置には特に小形化や位置制御の高精度化が必要とされる。このような小形化、高精度化への要求に応えて、電磁力によらず、超音波振動などを利用した別の駆動方式の駆動装置が実用化されている。

例えば、特許文献１に開示される超音波モータは、圧電体によって励振されて表面に進行波を発生する固定子と、固定子に当接されて相対的に可動する回転子とを有し、固定子及び回転子の少なくとも一方を弾性変形する薄板円板で支持している。そして、圧電体に高周波電圧を印加すると固定子には屈曲振動によって進行波が発生し、加圧接触している回転子が回転するようになっている。

また、特許文献２の超音波リードスクリューモータを含む機構には、ねじ付きシャフト及びねじ付きナットを含み、ねじ付きナットを超音波振動に供し、それによってねじ付きシャフト回転させながら軸方向に移動させる光学アセンブリが開示されている。また、超音波振動を発生させる手段として圧電管が開示されている。この発明の目的は、従来技術よりも実質的に高い効率を有し、かつ高い精度、大きな力及び速度を提供することとされている。

特開昭６２−７７０６８号公報特表２００８−５１０４４５号公報

ところで、上記の２つの特許文献に開示された技術は、駆動力・推進力に制約が生じる点、及び、摩擦面の摩耗による耐久性の低下の点で問題点があった。特許文献１では、固定子と回転子とが対向する面で加圧接触しているが、加圧方向における圧電体の変形力は小さく、したがって小さな駆動力しか得られない。また、加圧接触している面が荒れると、性能が低下してしまう。特許文献２では、ねじ付きシャフト及びねじ付きナットが螺合面で擦れ合い摩擦力によりシャフトが回転するので、摩擦力以上の推進力は得られない。

本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、小形軽量で大きなトルクが得られるとともに耐久性に優れた回転駆動装置を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する請求項１に係る発明の構造上の特徴は、表面の一部に一対の第１対向面を有しかつ回転軸線回りに回転可能な第１部材と、前記一対の第１対向面に夫々離間して対向する一対の第２対向面を有する第２部材と、前記一対の第１対向面及び前記一対の第２対向面の中の一方の一対の対向面に夫々立設され、前記第１部材を回転される方向に傾斜して前記一対の第１対向面及び前記一対の第２対向面の中の他方の一対の対向面に圧接しかつ弾性を有する複数の圧接弾性部材と、前記第１部材を前記回転軸線回りに回転可能に支承し、前記第２部材の回転を規制して支持する基台と、前記第２部材と前記基台との間に配置され、前記一対の第２対向面を互いに接近及び離間するように加振して互いに対向する前記第１対向面と前記第２対向面との離間距離を繰り返し微小変動させる加振手段と、を備えたことである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記第１部材は、前記回転軸線と同軸の円筒外周面を有し、前記第１部材の前記一対の第１対向面は、前記加振手段による加振方向に直角な面によって、前記円筒外周面が２分割された一方側の円筒外周面及び他方側の円筒外周面であり、前記第２部材は、板状部材を円筒状に屈曲して形成され、前記回転軸線と同軸の円筒外周面を有するものであり、前記第２部材の前記一対の第２対向面は、前記加振手段による加振方向に直角な面によって、前記円筒内周面が２分割された一方側の円筒内周面及び他方側の円筒内周面であり、前記基台は、前記第２部材の前記板状部材を両端部で支持するものであり、前記加振手段は、前記板状部材の前記両端部に連結されるとともに前記回転軸線に対して直角な方向に加振することである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記第１部材の前記一対の第１対向面は、前記回転軸線に直交配置される円形平面又は環状平面であり、前記第２部材の前記一対の第２対向面は、前記回転軸線に直交配置される円形平面又は環状平面であり、前記加振手段は、前記基台と前記一対の第２対向面の間に配置されて前記一対の第２対向面を互いに接近及び離間するようにして前記第1部材の前記回転軸線方向に加振することである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記加振手段は圧電体であることである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記圧接弾性部材は、前記回転軸線方向又は半径方向に幅を有する板ばねであることである。

請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至５のいずれか１項において、前記圧接弾性部材は、弾性を有する細線からなる線状ばねであることである。

請求項７に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至６のいずれか１項において、前記圧接弾性部材が前記他方面に圧接する傾斜角度は、前記他方面上の圧接位置における接線に対して４５°であることである。

請求項１に係る発明によると、基台に回転可能に支承され一対の第1対向面を有する第１部材が、第1の対向面に夫々対向する第２対向面を有する一対の第２部材の間に設けられ、第１対向面と第２対向面との間には、第１部材が回転される方向に傾斜する圧接弾性部材が配置されている。そのため、加振手段により一対の第２対向面を互いに接近及び離間するように加振すると、第２部材と第１部材の相対位置関係が繰り返して微小変動し、複数の圧接弾性部材も繰り返して微小弾性変形し、他方の対向面を傾斜角度の方向に押圧する駆動力が発生する。

このように、第２部材の間に配された第１部材を互いに接近離間する第２部材より圧接弾性部材を介して第２対向面の両側から圧接するので、第１部材には加振手段による押圧力が均等に負荷される。そのため、第１部材に偏った力が加わることなく高い回転精度で第１部材を回転させることができる。また、両側から押圧することで、片側から加振する場合と比較して２倍のトルクを生じることができる。

本発明は、駆動側と従動側とが面同士で摩擦接触する従来の駆動方式とは異なり、複数の圧接弾性部材の微小変位の繰り返しによりトルクを得る駆動方式を用いている。したがって、圧接弾性部材の数量や弾性強度を増加させることにより、小形軽量であっても大きなトルクを得ることができる。また、装置構成が簡単であること、常時摩擦接触する面がなく荒れなどの影響を受けにくいこと、などから耐久性に優れている。さらに、加振手段の加振周波数の制御により出力回転速度を自在に調整できて制御性が良好である。また、圧接弾性部材の数量や弾性強度を増減することによりトルクの大きさを調整でき、トルクの設計が簡易である。

請求項２に係る発明によると、回転軸線と同軸の円筒外周面を有する第１部材が、板状部材を円筒状に形成し円筒外周面に対向する一対の円筒内周面を有する第２部材の間に配置されている。そして、第１部材の円筒外周面と第２部材の円筒内周面の間には第１部材を回転させる方向に傾斜した圧接弾性部材が配されている。そのため、第２部材の両端部に連結した加振手段で板状部材の両端部を回転軸線に対して直角な方向に互いに接近及び離間するように加振すると、第２部材の円筒内周面と第１部材の円筒外周面の相対位置関係が繰り返して微小変動し、複数の圧接弾性部材も繰り返して微小変位し、第１部材の円筒外周面を回転する方向に押圧する駆動力が発生する。この駆動力は、複数の圧接弾性部材で同じ回転方向に揃っているので、第１部材は回転駆動されてトルクを出力する。

本発明は、円筒外周面を有する第１部材を、板状部材により円筒状に形成され円筒内周面を有する第２部材が囲むように配され、圧接弾性部材が円筒外周面と円筒内周面との間に配されるという簡素な構造で、板状部材の両端部を接近及び離間させるように加振するだけで確実に回転駆動するトルクを発生させることができる。そのため、回転駆動装置の小形軽量化をよりいっそう図ることができる。

請求項３に係る発明によると、回転軸線に直交配置される円形平面又は環状平面を有する第１部材が、回転軸線に直交配置され一対の円形平面又は環状平面を有する第２部材の間に配され、第１部材の円形平面又は環状平面と第２部材の円形平面又は環状平面との間には第１部材を回転させる方向に傾斜する圧接弾性部材が配置されている。そのため、前記第２部材を前記回転軸線方向に加振すると、第２部材の円形平面又は環状平面と第１部材の円形平面又は環状平面との相対位置関係が繰り返して微小変動し、複数の圧接弾性部材も繰り返して微小変位し、第１部材の円形平面又は環状平面を回転する方向に押圧する駆動力が発生する。この駆動力は、複数の圧接弾性部材で同じ回転方向に揃っているので、第１部材は回転駆動されてトルクを出力する。

本発明は、一対の第１対向面である円形平面又は環状平面を有する第１部材が、一対の第２対向面である円形平面又は環状平面を有する第２部材で挟まれるように配され、圧接弾性部材が第１対向面と第２対向面との間に配されるという簡素な構造で、第２部材を第１部材の回転軸方向に接近及び離間させるように加振するだけで確実に回転駆動するトルクを発生させることができる。そのため、回転駆動装置の小形軽量化をよりいっそう図ることができる。

請求項４に係る発明では、加振手段を圧電体としている。圧電体では、比較的周波数の低い領域から高い超音波領域までの振動を発生でき、回転速度の制御範囲が広い。

請求項５に係る発明では、圧接弾性部材を板ばねとしている。また、請求項６に係る発明では、圧接弾性部材を線状ばねとしている。板ばねや線状ばねを用いることで数量や弾性強度の設計変更が容易となってトルクの大きさを自在に調整でき、また、一般的な汎用の部材であるためコストも低廉になる。

請求項７に係る発明では、圧接弾性部材が円筒内周面及び円筒外周面の中の他方面に圧接する傾斜角度を４５°としている。４５°とすることにより、圧接弾性部材が加振の力・変位を回転方向に変換する効率が良く、回転トルク・回転数を最適に出力できる。

本発明の第１実施形態の回転駆動装置を模式的に説明する正面図である。第１実施形態のロータ及び板ばねが一体となった図である。第１実施形態のロータ及び板ばねの断面図である。第２実施形態の回転駆動装置を模式的に説明する正面図である。第３実施形態の回転駆動装置を模式的に説明する正面図である。第４実施形態の回転駆動装置を模式的に説明する側面図である。第４実施形態のロータの円形平面における板ばね部材の配置を示す図である。圧接弾性部材の別例としての線状ばねをロータに使用した図である。

本発明の第１実施形態の回転駆動装置について、図を参考にして説明する。図１は、本発明の第１実施形態の回転駆動装置２を模式的に説明する正面図である。図示されるように、回転駆動装置２は、ロータ４、ステータ６、ゴム板ばね８、基台１０、及び加振手段としての積層圧電体１２などにより構成されている。

本実施形態のロータ４は、ゴム製で図２及び図３に示すように、後述するゴム板ばねと一体に形成されている。ロータ４は、例えばゴム製で第１部材に相当する内周側の部材であり、表面に対となる一方側の半円筒外周面１４と他方側の半円筒外周面１６とにより第１対向面としての円筒外周面１８を備えるとともに、複数のゴム板ばね８が円筒外周面１８に一体に突設されている。円筒外周面１８は回転軸線ＴＬと同軸に設けられている。ロータ４の中心部には軸孔２０が形成され、軸孔２０には出力軸２２が相対移動不能に嵌合している。ロータ４と一体に回転する出力軸２２には、図略の負荷を結合できる。ロータ４は後述するステータ６の円筒内周面に配置される。

ゴム板ばね８は、図３に示すように、回転軸線ＴＬ方向（図１の紙面表裏方向）に幅を有し、ロータ４の円筒外周面１８から半径方向外向きに垂直に（図２において３６枚）立設されている。ゴム板ばね８の半径方向の長さは、後述するステータ６の円筒内周面２８の半径の長さからロータの円筒外周面の半径の長さを引き算した差分の長さよりも長く設けられている。これによって、ステータ２に組み込まれた場合に、ゴム板ばね８の先端部が、ステータ６の円筒内周面２８に周方向に同方向に傾斜して圧接する。詳しくは円筒内周面２８の圧接位置における接線に対して４５°傾斜して圧接するようになっている。これらのゴム板ばね８は圧接弾性部材に相当する。

ステータ６は、第２部材に相当する外周側の部材であり、かつ回転駆動装置２の外枠になっている。ステータ６は板状部材を円筒状に屈曲して形成され、対となる一方側の半円筒内周面２４と他方側の半円筒外内周面２６とにより第２対向面としての円筒内周面２８が設けられている。板状部材の円筒状に屈曲して接近した両端部には夫々ブラケット３０が組み付けられている。これらのブラケット３０は対向して設けられ、ブラケット３０の間には加振手段としての積層圧電体１２が回転軸線ＴＬに対して直角な方向に加振可能に設けられている。

積層圧電体１２は、ＰＺＴ等の圧電材料により矩形薄板状に形成された圧電板が複数枚積層された構造となっている。積層圧電体１２は電圧を印加することによって積層方向に伸長するようになっている。ステータ６の板状部材の両端部を水平方向に加振するようになっている。また、積層圧電体１２は下部中央において基台１０により加振可能に支持されている。

基台１０は板状の剛体で構成され、積層圧電体を前述のように支持するとともに、ステータ６を振動可能にかつ回転を規制して支持する。基台１０には図略の軸受が設けられており、軸受はロータ４の出力軸を回転自在に支承することで、ロータ４を回転軸線ＴＬ回りに回転可能に支承している。

次に、第１実施形態の回転駆動装置１の動作及び作用について説明する。図１の第１実施形態において、加振手段としての積層圧電体１２に電圧を印加することにより積層圧電体１２は変形し、ステータ２の両端部が広狭となるよう水平方向に加振する。すると、ステータ２の円筒内周面２８が形成する円の内径が大小に繰り返し微小変形し、内径が小さくなったときにゴム板ばね８の先端を傾斜する方向に向かって押圧する。押圧されたゴム板ばね８は屈曲されて微小弾性変形し、ゴム板ばね８の先端は微小弾性変形の弾発力により瞬間的に円筒内周面２８から跳ね上がり、微小変位して再度円筒内周面２８を圧接する。この跳ね上がりと圧接の際に、円筒内周面２８を傾斜方向に押圧する駆動力が発生する。この駆動力は、すべてのゴム板ばね８で同じ回転方向に揃っているので、その反力によりロータ４は図１の反時計回りに回転駆動される。これにより、ロータ４と一体の出力軸２２が回転して負荷にトルクを出力する。またゴム板ばね８が円筒内周面２８に圧接する傾斜角度は４５°であるので、大きな駆動力が得られ、効率的にトルクを出力できる。

積層圧電体１２に印加する電圧を大きくすれば積層圧電体１２の変形量も大きくなり、ステータ６の変形量も大きくなってロータ４の回転速度やトルクが大きくなる。また電圧の周波数を大きくすれば積層圧電体１２の変形回数が増加し、ステータ６やゴム板ばね８の振動回数も増加して、ロータ４の回転速度が大きくなる。

上記のように構成された回転駆動装置２によると、ロータ４は一対の第１対向面としての円筒外周面１８を有し、基台１０に回転可能に支承され、ステータ６は円筒外周面１８に対向する一対の円筒内周面を有し回転を規制して基台１０に支持されるとともに基台１０との間に積層圧電体１２が配置される。また、複数のゴム板ばね８は、対向するロータ４の一対の円筒外周面１８に立設されてステータ６の円筒内周面２８に対し周方向に同方向に傾斜して圧接し、かつ弾性を有している。このため、積層圧電体１２が一対のステータ６を互いに接近及び離間するように回転軸線ＴＬに直角な方向から加振すると、ステータ６とロータ４の相対位置関係が繰り返して微小変動し、複数のゴム板ばね８も繰り返して微小変位し、ステータ６の円筒内周面２８を傾斜角度の方向に押圧する駆動力が発生する。この駆動力は、複数のゴム板ばね８で同じ回転方向に揃っているので、ロータ４は回転駆動されてトルクを出力する。

このように、ステータ６の間に配されたロータ４を互いに接近及び離間する一対のステータ６の円筒外周面１８によりゴム板ばね８を介して両側から圧接するので、ロータ４には積層圧電体１２による押圧力が均等に負荷される。そのため、ロータ４に偏った力が加わることなく高い回転精度でロータ４を回転させることができる。また、両側から押圧するので、片側から加振する場合と比較して２倍のトルクを生じることができる。

本発明は、駆動側と従動側とが面同士で摩擦接触する従来の駆動方式とは異なり、複数のゴム板ばね８の微小変位の繰り返しによりトルクを得る駆動方式を用いている。したがって、ゴム板ばね８の数量や弾性強度を増加させることにより、小形軽量であっても大きなトルクを得ることができる。また、装置構成が簡単であること、常時摩擦接触する面がなく荒れなどの影響を受けにくいこと、などから耐久性に優れている。さらに、積層圧電体１２の加振周波数の制御により出力回転速度を自在に調整できて制御性が良好である。また、ゴム板ばね８の数量や弾性強度を増減することによりトルクの大きさを調整でき、トルクの設計が簡易である。

次に、本発明の第２実施形態の回転駆動装置について、図を参考にして以下に説明する。
本実施形態の回転駆動装置４２は、図４に示すように、加振手段が積層圧電体でなくバイモルフ４４である点において第１の実施形態と相違する。

バイモルフ４４は、例えば長さ方向に伸縮する圧電セラミックスの板を２枚接合し、一方が伸張すると他方が収縮するよう構成された短冊状の板部材としたもので、電圧を印加することにより収縮する側へ湾曲する。ステータ６の板状部材の両端部にはバイモルフ４４の板部材の先端部が夫々湾曲する方向が対向するように設けられ、バイモルフ４４板部材の基端部は基台１０に相対移動を規制して固定されている。その他の構成は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態の回転駆動装置４２は、バイモルフ４４により大きな幅の加振を容易に行うことができ、低電圧下での制御が可能になるので、設備コストの低減や装置の小型軽量化を図ることができる。その他の作用効果は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

次に、本発明の第３実施形態の回転駆動装置について、図を参考にして以下に説明する。
本実施形態の回転駆動装置５２は、図５に示すように、ステータとして一対の平面（第２対向面）５３を有する短冊状板材５４が対向して立設されている。短冊状板材５４の先端は自由端となっており、短冊状板材５４の基端は積層圧電体１２を挟持する状態で積層圧電体１２に相対移動不能かつ加振自在に組み付けられている。対向する短冊状板材５４の間には円筒外周面（一方側の半円筒外周面と他方側の半円筒外周面とを合わせたもの）５８を有するロータ５６が回転軸線ＴＬを短冊状板材５４と平行する方向に配置されている。この円筒外周面５８が第１対向面に相当する。
短冊状板材５４の対向する平面５３には夫々複数枚（図５において４枚）の板ばね部材６０が同方向に傾斜して突設されている。対向する板ばね部材６０間では、それぞれ上下逆向きに傾斜させて設けられ、板ばね部材６０の先端はロータ５６の円筒外周面５８に周方向に同方向に傾斜して圧接するようになっている。詳しくは円筒外周面５８の圧接位置における接線に対して４５°傾斜して圧接するようになっている。その他の構成は第１の実施形態と同様なので説明を省略する。

本実施形態の回転駆動装置は、短冊状板材（ステータ）５４に突設された板ばね部材６０の先端でロータ５６の円筒外周面５８を傾斜角度の方向に押圧する。このため、積層圧電体１２が一対の短冊状板材５４を互いに接近及び離間するように加振すると、ステータ５４とロータ５６の相対位置関係が繰り返して微小変動し、複数の板ばね部材６０も繰り返して微小変位し、ロータ５４の円筒外周面５８を傾斜角度の方向に押圧する駆動力が発生する。この駆動力は、複数の板ばね部材６０で同じ回転方向に揃っているので、ロータ５６は回転駆動されてトルクを出力する。
その他の作用効果は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

次に、本発明の第４実施形態の回転駆動装置について、図を参考にして以下に説明する。
本実施形態の回転駆動装置６２は、図６及び図７に示すように、加振方向と回転軸線方向が一致している。

ロータ６４は円筒形外周面６６とその両端に形成された円形平面６８を有し、この両端の一対の円形平面６８が第１対向面に相当する。ロータ６４には円形平面６８の中心を夫々貫通する回転軸６９が設けられている。回転軸６９は円形平面６８と相対移動不能に規制されている。ステータ７０は板状部材７２が対向して設けられ、板状部材７２はロータ６４の回転軸線ＴＬに直交配置されている。板状部材７２には図略の軸受が対向して設けられ、軸受にはロータ６４の回転軸６９が回転自在かつ回転軸線方向の相対移動可能に支承されている。板状部材７２はロータ６４の第１対向面に対向する円形平面（第２対向面）７４を夫々備えている。板状部材７２の先端は自由端となっており、基端は図略のブラケットを介して積層圧電体１２に相対移動不能かつ加振可能に組み付けられている。

積層圧電体１２は中央下部において基台７６に相対移動不能かつ加振自在に組み付けられている。また、この基台７６によりステータ７０は回転を規制されかつ加振可能に支持されている。

ロータ６４の両端の円形平面６８には、図６及び図７に示すように、複数（１２枚）の板ばね部材７８がロータ６４の両端の円形平面６８に回転方向に対し回転軸線方向に同方向に傾斜させて設けられている。板ばね部材７８の先端はステータ７０の円形平面７４に４５°で圧接している。この板ばね部材７８は、例えば高弾性の金属製であり、ロータ６４の円形平面６８に同方向に傾斜した取付溝（図略）を複数設け、各取付溝に板ばね部材７８を差し込んで接着剤等で固定することでロータ６４に組み付ける。なお、本実施形態では円形平面としたが、環状平面でも良い。

次に、第４実施形態の回転駆動装置１の動作及び作用について説明する。図６の第４の実施形態において、加振手段としての積層圧電体１２に電圧を印加することにより積層圧電体１２は変形し、ステータ７０の基端部が広狭となるよう水平方向に加振する。すると、ステータ７０の対向する円形平面７４の間が接近及び離間するように繰り返し変形し、間が接近したときにステータ７０の円形平面７４はロータ６４の板ばね部材７８の先端を傾斜する方向に向かって押圧する。押圧された板ばね部材７８は屈曲されて微小弾性変形し、板ばね部材７８の先端は微小弾性変形の弾発力により瞬間的に円形平面７４から跳ね上がり、微小変位して再度円形平面７４を圧接する。この跳ね上がりと圧接の際に、円形平面７４を傾斜方向に押圧する駆動力が発生する。この駆動力は、すべての板ばね部材７８で同じ回転方向に揃っているので、その反力によりロータ６４は回転駆動される。これにより、ロータ６４と一体の回転軸６９が回転して負荷にトルクを出力する。他の作用効果は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

上記のように構成された回転駆動装置６２によると、ロータ６４は回転軸線ＴＬに直交配置される一対の円形平面６８を有し、ステータ７０は回転軸線ＴＬに直交配置され円形平面６８に対向する一対の円形平面７４を有し、ロータ６４の前記一対の円形平面６８に立設された複数の板ばね部材７８は、前記ロータ６４の回転方向に対し回転軸線方向に同方向に傾斜してステータ７０の一対の円形平面７４に圧接する。そして、基台７６によりロータ６４は回転軸線回りに回転可能にかつ回転軸線方向に振動可能に支承され、基台７６によりステータ７０は回転を規制して支持され、積層圧電体１２は基台７６とステータ７０の間に配置されている。そのため、前記ステータ７０を回転軸線方向に加振すると、ステータ７０の円形平面７４とロータ６４の円形平面６８との相対位置関係が繰り返して微小変動し、複数の板ばね部材７８も繰り返して微小変位し、ステータ７０の円形平面７４を傾斜角度の方向に押圧する駆動力が発生する。この駆動力は、複数の板ばね部材７８で同じ回転方向に揃っているので、ロータ６４は回転駆動されてトルクを出力する。

本発明は、一対の円形平面を有するロータ６４が、一対の円形平面を有するステータ７０で挟まれるように配され、板ばね部材７８がロータ６４の円形平面６８とステータ７０の円形平面７４との間に配されるという簡素な構造とでき、対向する板状部材７２をロータ６４の回転軸方向に接近及び離間させるように加振するだけで確実に回転駆動するトルクを発生させることができる。そのため、回転駆動装置の小形軽量化をよりいっそう図ることができる。

なお、上記実施形態では圧接弾性部材を、板ばね部材、ゴム板ばね等の板状のものとしたが、これに限定されず、例えば図８に示すように、弾性を有する細線からなる金属製や樹脂製の線状ばね８０でもよい。線状ばね８０を用いることで数量や弾性強度の設計変更が容易となってトルクの大きさを自在に調整でき、また、一般的な汎用の部材であるためコストも低廉である。

また、外周側の第１部材と内周側の第２部材とは、ロータ及びステータの役割を交換することができる。つまり、実施形態とは逆に、外周側の第１部材をロータとして回転可能に支承し、内周側の第２部材をステータとして振動可能に回転を規制して支持し、内周側の第２部材を加振して外周側の第１部材からトルクを出力するように構成できる。

さらに、加振手段６の駆動源として積層圧電体やバイモルフ（圧電セラミックス）の他に、電流を流すことで歪みが生じる磁歪体や、電圧を印加すると内部電子が移動して歪みが発生する高分子樹脂などを用いることができる。本発明は、その他様々な応用が可能である。

２…回転駆動装置、４…第１部材（ロータ）、６…第２部材（ステータ）、８…圧接弾性部材（ゴム板ばね）、１０…基台、１２…加振手段（積層圧電体）、１４…半円外周面、１６…半円筒外周面、１８…第１対向面（円筒外周面）、２４…半円筒内周面、２６…半円筒内周面、２８…第２対向面（円筒内周面）、４２…回転駆動装置、４４…加振手段（バイモルフ）、５２…回転駆動装置、５３…第２対向面（平面）、５４…第２部材（ステータ・短冊状板材）、５６…第１部材（ロータ）、５８…第１対向面（円筒外周面）、６０…圧接弾性部材（板ばね部材）、６２…回転駆動装置、６４…第１部材（ロータ）、６６…円筒外周面、６８…第１対向面（円形平面）、７０…第２部材（ステータ）、７２…第２部材（板状部材）、７４…第２対向面（円形平面）、７６…基台、７８…圧接弾性部材（板ばね部材）、８０…圧接弾性部材（線状ばね）、ＴＬ…回転軸線。

Claims

表面の一部に一対の第１対向面を有しかつ回転軸線回りに回転可能な第１部材と、
前記一対の第１対向面に夫々離間して対向する一対の第２対向面を有する第２部材と、
前記一対の第１対向面及び前記一対の第２対向面の中の一方の一対の対向面に夫々立設され、前記第１部材を回転される方向に傾斜して前記一対の第１対向面及び前記一対の第２対向面の中の他方の一対の対向面に圧接しかつ弾性を有する複数の圧接弾性部材と、
前記第１部材を前記回転軸線回りに回転可能に支承し、前記第２部材の回転を規制して支持する基台と、
前記第２部材と前記基台との間に配置され、前記一対の第２対向面を互いに接近及び離間するように加振して互いに対向する前記第１対向面と前記第２対向面との離間距離を繰り返し微小変動させる加振手段と、を備えたことを特徴とする回転駆動装置。
請求項１において、前記第１部材は、前記回転軸線と同軸の円筒外周面を有し、
前記第１部材の前記一対の第１対向面は、前記加振手段による加振方向に直角な面によって、前記円筒外周面が２分割された一方側の円筒外周面及び他方側の円筒外周面であり、
前記第２部材は、板状部材を円筒状に屈曲して形成され、前記回転軸線と同軸の円筒外周面を有するものであり、
前記第２部材の前記一対の第２対向面は、前記加振手段による加振方向に直角な面によって、前記円筒内周面が２分割された一方側の円筒内周面及び他方側の円筒内周面であり、
前記基台は、前記第２部材の前記板状部材を両端部で支持するものであり、
前記加振手段は、前記板状部材の前記両端部に連結されるとともに前記回転軸線に対して直角な方向に加振することを特徴とする回転駆動装置。
請求項１において、前記第１部材の前記一対の第１対向面は、前記回転軸線に直交配置される円形平面又は環状平面であり、
前記第２部材の前記一対の第２対向面は、前記回転軸線に直交配置される円形平面又は環状平面であり、
前記加振手段は、前記基台と前記一対の第２対向面の間に配置されて前記一対の第２対向面を互いに接近及び離間するようにして前記第1部材の前記回転軸線方向に加振することを特徴とする回転駆動装置。
請求項１乃至３のいずれか１項において、前記加振手段は圧電体であることを特徴とする回転駆動装置。
請求項１乃至４のいずれか１項において、前記圧接弾性部材は、前記回転軸線方向又は半径方向に幅を有する板ばねであることを特徴とする回転駆動装置。
請求項１乃至５のいずれか１項において、前記圧接弾性部材は、弾性を有する細線からなる線状ばねであることを特徴とする回転駆動装置。
請求項１乃至６のいずれか１項において、前記圧接弾性部材が前記他方面に圧接する傾斜角度は、前記他方面上の圧接位置における接線に対して４５°であることを特徴とする回転駆動装置。