JP4685334B2 - 駆動装置およびチューブポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動モータを用いた駆動装置およびチューブポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特許文献１には、アクチュエータとして超音波モータを用いた駆動装置が開示されている。この駆動装置では、ロータの摺動面に超音波モータの振動体を弾性的に押圧して当接する。これにより、圧電素子への交流電圧の印加により励振する振動体の振動が、ロータの摺動面に伝達され、ロータには、回転駆動力が付与される。
【０００３】
しかしながら、前記従来の駆動装置では、振動体のロータへの押圧力を大きく設定すると、振動体とロータとの間の接触部位における摩擦力が大きくなり、このため、ロータに対する駆動トルク（駆動力）が増大する反面、ロータの摺動面における振動体の振動の振幅が小さくなる。これにより、振動体による１回の振動で送れるロータの回転量（回転角度）が小さくなり、回転数（回転速度）が減少してしまう。その結果、負荷トルク（負荷）が小さくても、ロータを高速回転で駆動することができない。
【０００４】
また、前記従来の駆動装置では、超音波モータとしては、縦振動を主体とする振動体が使用されている。このため、ロータの摺動面に対する振動体の接触角度（図１６中のθ）を小さく設定すると、振動体の振動変位の半径方向成分が大きくなり、これにより、振動体とロータとの間の接触部位における摩擦力が増大し、ロータに対する駆動トルクが高められる反面、振動体の振動変位の円周方向成分が減少するため、ロータの回転速度は低下する。その結果、負荷が小さくても、ロータを高速回転で駆動することができない。
【０００５】
このように、従来の駆動装置では、振動体のロータへの押圧力やロータの摺動面に対する振動体の接触角度を所定値に設定することにより、駆動トルクと駆動速度との所定の関係特性が得られるが、前記押圧力や接触角度は、一度設定されると、変更することはできなかった。すなわち、駆動トルクと駆動速度との関係特性は、一度設定されると、変更することはできなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３３３４８０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、振動モータによる変位体の駆動トルク（駆動力）と駆動速度との関係特性を容易かつ確実に変更し得る駆動装置およびチューブポンプを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の駆動装置は、摺動面を有し、所望の方向に変位自在な変位体と、
前記摺動面に押圧状態で当接し、電気／機械変換素子を備えた振動体を有し、前記電気／機械変換素子に交流電圧を印加することにより前記振動体を励振して前記変位体に対し、その変位方向に駆動力を付与する振動モータと、
前記摺動面に対して前記振動体を所定の押圧力で押圧する加圧手段とを有し、
前記変位体の前記摺動面は、該変位体の変位方向および／または該変位体の変位方向に対して略垂直な方向に沿って変位しており、
前記変位体を変位させ、これにより前記振動体の位置および／または姿勢を変更することによって、前記押圧力を調整する調整手段を有することを特徴とする。
これにより、駆動トルク（駆動力）と駆動速度との関係特性を任意に変更することができ、例えば、高トルク型、高速型等、種々のタイプに容易に変更することができる。
【０００９】
すなわち、前記押圧力を増大させることにより、振動体と変位体との間の接触部位における摩擦力が大きくなり、駆動トルク（駆動力）が高くなる（高トルク型となる）。逆に、前記押圧力を減少させることにより、振動体の振動の振幅が大きくなり、これにより振動体による１回の振動で送れる量が大きくなり、駆動速度（回転速度や移動速度）が高くなる（高速型となる）。
【００１０】
本発明の駆動装置では、前記加圧手段は、前記摺動面に対して前記振動体を弾性力で押圧する弾性体を有するのが好ましい。
これにより、簡易な構成で、前記押圧力を容易かつ確実に調整することができる。
本発明の駆動装置では、前記調整手段は、前記振動モータにより前記変位体を変位させて前記振動体の位置を変更することによって、前記押圧力を調整するのが好ましい。
これにより、簡易な構成で、前記押圧力を容易かつ確実に調整することができる。
【００１１】
本発明の駆動装置では、前記変位体は、回転自在に設けられた回転体で構成され、該回転体の回転軸方向に沿って、該回転体の半径方向に変位した摺動面を有し、
前記調整手段は、前記振動体に対し、前記回転体をその回転軸方向に相対的に移動させることにより前記振動体の位置を変更する調整機構を有し、前記調整機構により前記振動体の位置を変更することによって前記押圧力を調整するのが好ましい。
これにより、前記振動体の位置を容易かつ確実に変更することができ、前記押圧力を容易かつ確実に調整することができる。
また、振動体に対する回転体の相対位置を変更した後は、回転体の回転量によらず、一定の押圧力が得られる。
【００１２】
本発明の駆動装置は、摺動面を有し、所望の方向に変位自在な変位体と、
前記摺動面に押圧状態で当接し、電気／機械変換素子を備えた振動体を有し、前記電気／機械変換素子に交流電圧を印加することにより前記振動体を励振して前記変位体に対し、その変位方向に駆動力を付与する振動モータと、
前記摺動面に対して前記振動体を所定の押圧力で押圧する加圧手段と、
前記摺動面に対する前記振動体の接触角度を調整する調整手段とを有することを特徴とする。
これにより、駆動トルク（駆動力）と駆動速度との関係特性を任意に変更することができ、例えば、高トルク型、高速型等、種々のタイプに容易に変更することができる。
【００１３】
すなわち、前記接触角度を減少させることにより、振動体の振動変位のうちの、変位体の変位方向に対して垂直な方向の成分が大きくなり、これにより、振動体と変位体との間の接触部位における摩擦力が大きくなり、駆動トルク（駆動力）が高くなる（高トルク型となる）。逆に、前記接触角度を増大させることにより、振動体の振動変位のうちの、変位体の変位方向の成分が大きくなり、これにより振動体による１回の振動で送れる量が大きくなり、駆動速度（回転速度や移動速度）が高くなる（高速型となる）。
【００１４】
本発明の駆動装置では、前記変位体の前記摺動面は、該変位体の変位方向および／または該変位体の変位方向に対して略垂直な方向に沿って変位しており、
前記調整手段は、前記変位体を変位させ、これにより前記振動体の位置および／または姿勢を変更することによって、前記接触角度を調整するのが好ましい。
これにより、簡易な構成で、前記接触角度を容易かつ確実に調整することができる。
【００１５】
本発明の駆動装置では、前記調整手段は、前記振動モータにより前記変位体を変位させて前記振動体の姿勢を変更することによって、前記接触角度を調整するのが好ましい。
これにより、簡易な構成で、前記接触角度を容易かつ確実に調整することができる。
【００１６】
本発明の駆動装置では、前記変位体は、回転自在に設けられた回転体で構成されており、
支点を中心にして前記振動体を回動自在に支持する支持アームを有し、前記支持アームの支点は、前記回転体の回転中心と前記振動体の前記摺動面における接触点とを通る直線に対し、前記回転体の回転方向側に位置するのが好ましい。
【００１７】
これにより、前記接触角度が減少すると、前記押圧力が増大し、逆に、前記接触角度が増大すると、前記押圧力が減少するように設定することができる。これによって、押圧力および接触角度を同時に、駆動トルクを高くする方向または駆動速度を高くする方向に調整することができる。なお、前記押圧力を増大させ、かつ前記接触角度を減少させることにより、駆動トルクがさらに高くなり、逆に、前記押圧力を減少させ、かつ前記接触角度を増大させることにより、駆動速度がさらに高くなる。
【００１８】
本発明の駆動装置では、前記調整手段は、前記振動体の姿勢を変更する調整機構を有し、該調整機構により前記振動体の姿勢を変更して前記接触角度を調整するのが好ましい。
これにより、前記振動体の姿勢を容易かつ確実に変更することができ、前記接触角度を容易かつ確実に調整することができる。
また、振動体の姿勢を変更した後は、変位体の変位量（回転量や移動量）によらず、一定の接触角度が得られる。
【００１９】
本発明の駆動装置では、前記変位体は、回転自在に設けられた回転体で構成されているのが好ましい。
これにより、振動体の姿勢を変更した後は、回転体の回転量によらず、一定の接触角度が得られる。
本発明の駆動装置では、前記変位体は、回転自在に設けられた回転体で構成され、該回転体の半径方向に変位した摺動面を有するのが好ましい。
これにより、前記振動体の位置や姿勢を容易かつ確実に変更することができ、前記押圧力や接触角度を容易かつ確実に調整することができる。
【００２０】
本発明の駆動装置では、前記回転体の外周面が前記摺動面であり、前記振動体は、前記回転体の外側から前記外周面に押圧状態で当接しているのが好ましい。
これにより、前記振動体の位置や姿勢を容易かつ確実に変更することができ、前記押圧力や接触角度を容易かつ確実に調整することができる。
また、振動体（振動モータ）の組み付けを、回転体の外側から容易に行うことができる。
【００２１】
本発明の駆動装置では、前記回転体は、環状をなしており、前記回転体の内周面が前記摺動面であり、前記振動体は、前記回転体の内側から前記内周面に押圧状態で当接しているのが好ましい。
これにより、前記振動体の位置や姿勢を容易かつ確実に変更することができ、前記押圧力や接触角度を容易かつ確実に調整することができる。
また、振動体（振動モータ）を回転体の内周側（内側）に組み付けることができ、装置全体の小型化が図れる。
【００２２】
本発明の駆動装置では、前記変位体は、所定の方向に移動自在に設けられた移動体で構成され、該移動体の移動方向に対して略垂直な方向に変位した摺動面を有するのが好ましい。
これにより、前記振動体の位置や姿勢を容易かつ確実に変更することができ、前記押圧力や接触角度を容易かつ確実に調整することができる。
本発明の駆動装置では、前記移動体は、長尺状をなし、その長手方向に移動自在に設けられているのが好ましい。
これにより、前記振動体の位置や姿勢を容易かつ確実に変更することができ、前記押圧力や接触角度を容易かつ確実に調整することができる。
【００２３】
本発明の駆動装置では、前記変位体の所定方向の変位を可能にし、かつ前記振動体の前記摺動面に当接する部位と係合して、前記変位体の前記と逆方向への変位を阻止する逆方向変位阻止手段を有するのが好ましい。
これにより、駆動装置に対し、駆動方向と逆方向へ過剰な負荷がかかったとしても、駆動方向と逆方向への駆動を確実に阻止（防止）することができる。
本発明の駆動装置では、前記電気／機械変換素子は、圧電素子であるのが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の駆動装置およびチューブポンプを添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の駆動装置の第１実施形態を示す平面図、図２は、図１中のＩ−Ｉ線での断面図、図３は、図１に示す駆動装置のロータを示す平面図、図４は、ロータの半径方向の長さと押圧力との関係を示すグラフである。図５は、ロータの半径方向の各長さにおける駆動トルクと回転数（回転速度）との関係特性を示すグラフである。
【００２５】
図１および図２に示すように、駆動装置１は、ベース２と、このベース２に植設した回転軸３と、この回転軸３に回転自在（変位自在）に軸支した回転体としてのロータ（変位体）４と、このロータ４に駆動力を付与する振動モータ５と、この振動モータ５に押圧力を付与する加圧手段としてのバネ部材（弾性体）６と、振動モータ５によるロータ４の摺動面４１に対する押圧力を調整する調整手段とを有している。
【００２６】
ロータ４は、回転軸３をロータ回転中心Ｐとする時計周りの回転方向Ａに回転（変位）する。そして、ロータ４の外周面は、後述する振動モータ５を構成する振動体５０の凸部５１が当接される摺動面４１を形成する。
このロータ４の摺動面４１は、図３に示すように、ロータ回転中心Ｐからの半径方向の長さ（半径）Ｒが最も短い最短部位Ｒａと中間部位Ｒｂと最も長い最長部位Ｒｃとを備えたカム面を有する。換言すると、ロータ４の摺動面４１は、ロータ４の回転方向（変位方向）に沿って、半径方向（変位方向に対して垂直な方向）に変位している。すなわち、ロータ４のロータ回転中心Ｐからの半径方向の長さ（半径）Ｒは、ロータ４の回転方向（変位方向）に沿って変位している。なお、前記中間部位Ｒｂは、前記最短部位Ｒａと前記最長部位Ｒｃとの間の任意の部位である。
振動モータ５の振動体５０は、ベース２に対し、ガイド孔２ａを介して図１および図２中、上下方向に移動自在に（位置を変更し得るように）配置され、振動体５０の凸部５１がロータ４の摺動面４１に外側から対向するように組み付けられている。
【００２７】
バネ部材６は、一端部がベース２側に取り付けられており、その他端部が振動モータ５の振動体５０に取り付けられている。また、バネ部材６は、収縮した状態で設置される。これにより、バネ部材６は、振動体５０を弾性的に支持し、その弾性力（復元力）によって、振動体５０の凸部５１がロータ４の摺動面４１に対して常に押圧状態を維持して付勢（押圧）するように当接される。換言すると、バネ部材６は、ロータ４の摺動面４１の半径方向の変位に応じて、振動体５０の凸部５１が摺動面４１に当接したまま接離方向（図１中上下方向）に移動し得るように、振動体５０を支持する。
なお、ロータ４には、回転量（変位量）検出手段としてのロータリエンコーダ７が設置されている。このロータリエンコーダ７の機能は、図８に示す後述する振動モータ５の駆動制御回路とともに説明する。
【００２８】
上記したように、ロータ４の摺動面４１は、ロータ回転中心Ｐからの半径方向の長さ（半径）Ｒが最も短い最短部位Ｒａと中間部位Ｒｂと最も長い最長部位Ｒｃとを備えたカム面を有する。図３に示すように、振動体５０の凸部５１の摺動面４１への当接部位におけるロータ４の半径Ｒと、摺動面４１に対する振動体５０の凸部５１の、バネ部材６の弾性復元力による押圧力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃとの間には、図４に示すような関係を有する。
【００２９】
すなわち、図４に示すように、ロータ４の摺動面４１における半径Ｒが最も短い最短部位Ｒａ、中間部位Ｒｂ、最も長い最長部位Ｒｃにおいては（Ｒａ＜Ｒｂ＜Ｒｃ）、前記バネ部材６による押圧力は、それぞれ、Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ（Ｆａ＜Ｆｂ＜Ｆｃ）となる。すなわち、押圧力は、振動体５０の凸部５１の摺動面４１への当接部位におけるロータ４の半径Ｒの長さに比例して増大する（Ｆａ＜Ｆｂ＜Ｆｃ）。
【００３０】
ここで、摺動面４１に対する振動体５０の凸部５１の押圧力が大きいほど、振動体５０とロータ４との間の接触部位における摩擦力が大きく、駆動トルク（駆動力）が高くなる（高トルク型となる）。逆に、前記押圧力が小さいほど、振動体５０の振動の振幅が大きく、振動体５０による１回の振動で送れるロータ４の回転量（回転角度）が大きくなり、ロータ４の回転速度（駆動速度）が高くなる（高速型となる）。
このため、前記ロータ４の摺動面４１における半径Ｒが最も短い最短部位Ｒａ、中間部位Ｒｂ、最も長い最長部位Ｒｃにおいては（Ｒａ＜Ｒｂ＜Ｒｃ）、それぞれ、図５に示す駆動トルク（駆動力）と回転数（回転速度）との関係特性が得られる。
【００３１】
なお、図５中において、駆動トルクＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ（Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ）と、ロータ４の回転数（回転速度）Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃ（Ｎａ＞Ｎｂ＞Ｎｃ）との組み合わせ、すなわち、（Ｔａ、Ｎａ）、（Ｔｂ、Ｎｂ）、（Ｔｃ、Ｎｃ）は、それぞれ、ロータ４の摺動面４１における半径Ｒが最も短い最短部位Ｒａ、中間部位Ｒｂ、最も長い最長部位Ｒｃにおける、同一出力のときの値である。
【００３２】
このように、ロータ４を所定の回転位置まで回転させることにより、所定の押圧力が得られ、駆動トルクとロータ４の回転速度との所定の関係特性が得られる（駆動トルクとロータ４の回転速度との所定の組み合わせが得られる）。これにより、ロータ４を回転駆動して押圧力を調整することによって、駆動トルクとロータ４の回転速度との任意の関係特性が得られる（駆動トルクとロータ４の回転速度との任意の組み合わせが得られる）。
【００３３】
この場合、例えば、駆動トルクを高くするには、振動体５０の凸部５１の摺動面４１への当接部位が最長部位Ｒｃまたはその近傍となるようにロータ４を回転駆動し、また、ロータ４の回転速度を高くするには、振動体５０の凸部５１の摺動面４１への当接部位が最短部位Ｒａまたはその近傍となるようにロータ４を回転駆動する。
【００３４】
すなわち、例えば、高い駆動トルクを必要とするとき、振動体５０の凸部５１の摺動面４１への当接部位が最長部位Ｒｃまたはその近傍となるようにロータ４が回転し、また、高い回転速度を必要とするときや駆動トルクが低くてもよいとき、振動体５０の凸部５１の摺動面４１への当接部位が最短部位Ｒａまたはその近傍となるようにロータ４が回転するように構成する。
【００３５】
次に、上記した振動モータの構成およびその駆動制御を図６〜図１０に示す実施形態に基づいて説明する。
図６は、振動モータを構成する振動体を示す斜視図、図７は、図６中のＩＩ−ＩＩ線での断面図、図８は、ロータを正転方向に駆動する振動体の励振状態を示す説明図、図９は、ロータを逆転方向に駆動する振動体の励振状態を示す説明図、図１０は、振動体を駆動制御する回路構成を示すブロック図である。なお、図６および図７において、振動モータ５を構成する振動体５０は、その厚さ方向を誇張して示している。
【００３６】
図６および図７に示すように、振動モータ５を構成する振動体５０は、ほぼ長方形の板状をなしている。振動体５０は、４つの第１の電極５２ａ、５２ｂ、５２ｃおよび５２ｄと、電気／機械変換素子（第１の電気／機械変換素子）としての第１の圧電素子５３と、補強板５４と、電気／機械変換素子（第２の電気／機械変換素子）としての第２の圧電素子５５と、４つの第２の電極５６ａ、５６ｂ、５６ｃおよび５６ｄとを順に積層して構成されている。この場合、第１の電極５２ａ〜５２ｄ、第２の電極５６ａ〜５６ｄは、第１の電極５２ａ〜５２ｄと、第２の電極５６ａ〜５６ｄとが、それぞれ、対応するように配置されている。
【００３７】
第１および第２の圧電素子５３、５５は、それぞれ、長方形状をなしているとともに、これらとほぼ同一の長方形状をなす補強板５４の両面にそれぞれ設置（固着）されている。そして、これら第１および第２の圧電素子５３、５５に交流電圧が印加されると、第１および第２の圧電素子５３、５５は、その長手方向（長辺の方向）に伸長・収縮する。すなわち、第１および第２の圧電素子５３、５５のほぼ全体に交流電圧が印加されると、振動体５０は、励振され、長手方向（長辺の方向）に微小な振幅で振動（縦振動）し、凸部５１が縦振動（往復運動）する。
これら第１および第２の圧電素子５３、５５の構成材料としては、特に限定されないが、例えば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が好適に用いられる。
【００３８】
前記振動体５０をより詳細に説明すると、振動体５０においては、第１の圧電素子５３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、第１の電極５２ａ〜５２ｄがそれぞれ設置されている。同様にして、第２の圧電素子５５もまた４つの領域に分割（区分）し、分割された各領域に、第２の電極５６ａ〜５６ｄが第１の圧電素子５３の第１の電極５２ａ〜５２ｄに対して図６および図７中上下対称的にそれぞれ設置されている。
【００３９】
第１の圧電素子５３の表面側に積層される一方の対角線上の第１の電極５２ａ、５２ｃと、第２の圧電素子５５の裏面側に積層される一方の対角線上の第２の電極５６ａ、５６ｃとは、すべて電気的に接続されている。これにより、第１のグループ電極５７が形成される。同様にして、第１の圧電素子５３の表面側に積層される他方の対角線上の第１の電極５２ｂ、５２ｄと、第２の圧電素子５５の裏面側に積層される他方の対角線上の第２の電極５６ｂ、５６ｄ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。これにより、第２のグループ電極５８が形成される。そして、第１および第２のグループ電極５７、５８は、後述する駆動制御回路に接続されている。
【００４０】
また、第１および第２の圧電素子５３、５５間に介在された補強板５４は、振動体５０全体を補強する機能を有し、振動体５０が過振幅、外力等によって損傷するのを防止する。補強板５４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弾性を有する各種金属材料であるのが好ましい。
【００４１】
また、補強板５４は、第１および第２の圧電素子５３、５５に対する共通の電極としての機能も有している。なお、補強板５４は、アース（接地）されている。
この補強板５４には、凸部５１が一体的に形成されている。
補強板５４の厚さは、第１および第２の圧電素子５３、５５の厚さよりも薄くするのが好ましい。これにより、振動体５０、すなわち凸部５１を高い効率で振動させることができる。
【００４２】
次に、振動モータ５の振動体５０によるロータ４への回転駆動力の伝達作用を図８および図９を参照して説明する。なお、図８および図９においては、振動体５０の変形状態を誇張して示す。
図８に示すように、ロータ４を正規の回転方向である正転方向（時計回りの方向）Ａ１に回転させる場合、すなわち、ロータ４に対し正規の回転方向である正転方向（時計回りの方向）Ａ１に回転駆動力を伝達する場合には、第１のグループ電極５７への通電が行われる。本実施形態では、ロータ４の正規の回転方向が正転方向Ａ１の一方向のみとするが、これに限定されないことは言うまでもない。
【００４３】
第１のグループ電極５７の通電により、振動体５０の対角線上に位置する第１の電極５２ａ、５２ｃおよび第２の電極５６ａ、５６ｃが通電される。そして、これらの電極５２ａ、５２ｃ、５６ａおよび５６ｃと、補強板５４との間に、交流電圧が印加されると、振動体５０の各電極５２ａ、５２ｃ、５６ａおよび５６ｃに対応する部分が、それぞれ矢印ａ方向に繰り返し伸縮する。これにより、振動体５０の凸部５１は、矢印ｂで示す斜めの方向への変位、つまり、振動（往復運動）、または、矢印ｃで示すほぼ楕円に沿うような変位、つまり、楕円振動（楕円運動）する。このとき、ロータ４の摺動面４１は、振動体５０の各電極５２ａ、５２ｃ、５６ａおよび５６ｃに対応する部分が伸長するときに、振動体５０の凸部５１からの摩擦力、つまり、押圧力を受ける。
【００４４】
すなわち、ロータ４は、振動体５０の凸部５１の振動変位Ｓの径方向成分Ｓ１（ロータ４の径方向の変位）によって、振動体５０の凸部５１とロータ４の摺動面４１との間に大きな摩擦力が与えられ、振動変位Ｓの周方向成分Ｓ２（ロータ４の円周方向の変位）によって、ロータ４には、正転方向Ａ１への駆動トルク（回転駆動力）が付与される。
このように、振動体５０が振動すると、ロータ４の摺動面４１には、駆動トルク（回転駆動力）が繰り返し作用し、これにより、ロータ４は、正転方向Ａ１に回転する。
このとき、振動体５０の他の対角線上に位置する第２のグループ電極５８、すなわち、第１の電極５２ｂ、５２ｄおよび第２の電極５６ｂ、５６ｄには、通電が行われていない。このため、第２のグループ電極５８は、振動体５０の振動を検出する振動検出手段として利用することも可能である。
一方、仮に、ロータ４を逆転方向（反時計回りの方向）Ａ２に回転させる場合、すなわち、ロータ４に対し逆転方向（反時計回りの方向）Ａ２に回転駆動力を伝達する場合には、図９に示すように、第２のグループ電極５８への通電が行われる。
【００４５】
第２のグループ電極５８の通電により、振動体５０の対角線上に位置する第１の電極５２ｂ、５２ｄおよび第２の電極５６ｂ、５６ｄが通電される。そして、これらの電極５２ｂ、５２ｄ、５６ｂおよび５６ｄと、補強板５４との間に、交流電圧が印加されると、振動体５０の各電極５２ｂ、５２ｄ、５６ｂおよび５６ｄに対応する部分が、それぞれ矢印ａ方向に繰り返し伸縮する。これにより、振動体５０の凸部５１は、矢印ｂで示す斜めの方向への変位、つまり、振動（往復運動）、または、矢印ｃで示すほぼ楕円に沿うような変位、つまり、楕円振動（楕円運動）する。このとき、ロータ４の摺動面４１は、振動体５０の各電極５２ｂ、５２ｄ、５６ｂおよび５６ｄに対応する部分が伸長するときに、振動体５０の凸部５１からの摩擦力、つまり、押圧力を受ける。
【００４６】
すなわち、ロータ４は、振動体５０の凸部５１の振動変位Ｓの径方向成分Ｓ１（ロータ４の径方向の変位）によって、振動体５０の凸部５１とロータ４の摺動面４１との間に大きな摩擦力が与えられ、振動変位Ｓの周方向成分Ｓ２（ロータ４の円周方向の変位）によって、ロータ４には、逆転方向Ａ２への駆動トルク（回転駆動力）が付与される。
【００４７】
このように、振動体５０が振動すると、ロータ４の摺動面４１には、駆動トルク（回転駆動力）が繰り返し作用し、これにより、ロータ４は、逆転方向Ａ２に回転する。
このとき、振動体５０の他の対角線上に位置する第１のグループ電極５７、すなわち、第１の電極５２ａ、５２ｃおよび第２の電極５６ａ、５６ｃには、通電が行われていない。このため、第１のグループ電極５７は、振動体５０の振動を検出する振動検出手段として利用することも可能である。
【００４８】
ここで、上記振動体５０の形状・大きさや凸部５１の位置などを適宜選択し、屈曲振動（図８および図９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と、振動体５０の縦振動と屈曲振動とが同時に発生する。これにより、振動体５０の凸部５１は、図８および図９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と、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。
ところで、第１および第２の圧電素子５３、５５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５０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５０の振幅が大きくなり、高い効率でロータ４を回転駆動することができる。
【００４９】
また、振動体５０は、通常のモータのように磁力で駆動する場合とは異なり、上述したような摩擦力（押圧力）によってロータ４を駆動することから、駆動力（駆動トルク）が高い。このため、変速機構（減速機構）を介さなくても十分な力でロータ４を駆動することができる。これにより、別途減速機構を設ける必要がないため、減速機構でのエネルギーロスがない。しかも、振動体５０の面内振動をロータ４の回転に直接変換していることから、この変換に伴なうエネルギーロスが少なく、ロータ４を高い効率で回転駆動することができる。
さらに、ロータ４が振動体５０で直接駆動（回転）され、特に、別途減速機構を設ける必要がないため、装置全体の軽量化、小型化（薄型化）に特に有利である。これにより、構造を極めて簡素化することができ、容易に製造することができるとともに、製造コストの低減化を図ることができる。
【００５０】
ここで、前記振動体５０の「電気／機械変換素子」とは、電気エネルギーが供給されることにより、変形する部材（部分）を有する素子を言う。
なお、本実施形態では、電気／機械変換素子として、圧電素子を用いているが、本発明では、これに限定されない。他の電気／機械変換素子としては、例えば、形状記憶素子、磁歪素子、人工筋肉等が挙げられる。
【００５１】
次に、上記した振動モータ５の駆動制御回路を説明する。
図１０に示すように、駆動制御回路は、振動体５０が接続されるスイッチング回路８と駆動回路９とで構成されている。スイッチング回路８は、互いに連動する第１の切換スイッチ部８０Ａと第２の切換スイッチ部８０Ｂとを有する。
第１の切換スイッチ部８０Ａは、振動体５０の第１のグループ電極５７が接続される端子８１および一対の切換端子８２、８３を有する。同様に、第２の切換スイッチ部８０Ｂは、振動体５０の第２のグループ電極５８が接続される端子８４および一対の切換端子８５、８６を有する。
【００５２】
一方、上記駆動回路９は、発振回路９１、増幅回路９２および回転量（変位量）制御回路９３を備えている。発振回路９１の入力側は、第１の切換スイッチ部８０Ａの切換端子８３および第２の切換スイッチ部８０Ｂの切換端子８６にそれぞれ接続される。また、増幅回路９２の出力側は、第１の切換スイッチ部８０Ａの切換端子８２および第２の切換スイッチ部８０Ｂの切換端子８５にそれぞれ接続される。
【００５３】
スイッチング回路８には、ロータ４の回転方向、つまり、正転方向Ａ１または逆転方向Ａ２の回転が指示される。このスイッチング回路８は、ロータ４の回転方向の指示情報に基づき、振動体５０の第１のグループ電極５７または第２のグループ電極５８を選択的に切換えて通電する。これにより、第１および第２の圧電素子５３、５５には、交流電圧が発振回路９１および増幅回路９２を介して印加される。
【００５４】
発振回路９１および増幅回路９２は、後述する回転量（変位量）制御回路９３によりそれぞれ制御される。
回転量制御回路９３には、ロータ４の外周部に設置される回転量（変位量）検出手段としてのロータリエンコーダ７が接続される。ロータリエンコーダ７は、複数のスリットが一定間隔で形成されたスリット回転板７１と、発光部および受光部を有するセンサ７２とで構成される。スリット回転板７１は、ロータ４と一体的に回転する。
【００５５】
この場合、センサ７２としては、例えばフォトリフレクタやフォトインタラプタ等が好適に用いられる。フォトリフレクタは、スリット回転板７１の外周部に向けて光を照射する発光素子と、スリット回転板７１にて反射した光（反射光）を受光する受光素子（光電変換素子）とで構成される。一方、フォトインタラプタは、スリット回転板７１の外周部へ向けて光を照射する発光素子と、スリット回転板７１を透過した光（透過光）を受光する受光素子（光電変換素子）とで構成される。
なお、この駆動制御回路により、押圧力を調整する調整手段の主機能が達成される。
【００５６】
回転量制御回路９３には、ロータ４の回転量や回転速度が指示される。そして、ロータ４が回転すると、ロータリエンコーダ７のスリット回転板７１がロータ４と一体的に回転する。このスリット回転板７１の回転量や回転速度は、ロータ４の回転量や回転速度に対応する。ロータ４の回転に伴って、センサ７２からは、スリット回転板７１の回転量に応じたパルス信号が出力される。このパルス信号は、回転量制御回路９３に入力される。
【００５７】
このとき、回転量制御回路９３は、センサ７２からのパルス信号を計数し、この計数値に基づいて、ロータ４の回転量を求める。また、ロータ４の回転速度は、センサ７２からのパルスの周期または所定時間内のパルス数に基づいて求めることができる。
なお、回転量（変位量）検出手段としては、上記したロータリエンコーダ７のような光学的な検出手段に限らず、磁気的な検出手段であってもよい。
【００５８】
上記した駆動制御回路は、電源スイッチがオンの状態において、ロータ４の回転方向、および回転量（ロータ４の回転回数や回転角度）や回転数（回転速度）の指示があると、その指示に基づいて、スイッチング回路８および駆動回路９の回転量制御回路９３等が作動する。
ロータ４を正転方向Ａ１に回転させる旨の指示の場合には、スイッチング回路８の端子８１と切換端子８２とが接続し、端子８４と切換端子８６とが接続するように、第１のグループ電極５７側に切り替わる。これにより、駆動回路９の増幅回路９２の出力側と、振動体５０の第１の電極５２ａ、５２ｃおよび第２の電極５６ａ、５６ｃとが導通する。一方、第２のグループ電極５８側は、駆動回路９の発振回路９１の入力側に導通する。これにより、駆動回路９の発振回路９１の入力側と、振動体５０の第１の電極５２ｂ、５２ｄおよび第２の電極５６ｂ、５６ｄとが導通する。
【００５９】
発振回路９１から出力される交流電圧は、増幅回路９２で増幅されて、振動体５０の各電極５２ａ、５２ｃ、５６ａおよび５６ｃと、補強板５４との間に印加される。これにより、上述したように、振動体６の各電極５２ａ、５２ｃ、５６ａおよび５６ｃに対応する部分が、それぞれ繰り返し伸縮する。このような交流電圧の印加により、振動体５０の凸部５１は、図８の矢印ｂで示すような斜めの方向への振動（往復運動）、または、矢印ｃで示すような楕円振動（楕円運動）をする。そして、ロータ４の摺動面４１は、振動体５０の各電極５２ａ、５２ｃ、５６ａおよび５６ｃに対応する部分が伸長するときに、振動体５０の凸部５１からの摩擦力（押圧力）を受ける。この繰り返しの摩擦力（押圧力）によって、ロータ４が正転方向Ａ１に回転駆動される。
【００６０】
このとき、第２のグループ電極５８側は、通電されていないため、駆動していない。このため、振動体５０の各電極５２ｂ、５２ｄ、５６ｂおよび５６ｄは、それぞれ検出電極となり、振動体５０の各電極５２ｂ、５２ｄ、５６ｂおよび５６ｄと、補強板５４との間に誘起される電圧（誘起電圧）の検出に用いられる。そして、この誘起電圧（検出電圧）は、発振回路９１へ入力され、発振回路９１は、その検出電圧に基づいて、振動体５０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、ロータ４を効率良く回転させることができる。
【００６１】
また、回転量制御回路９３は、指示されたロータ４の回転量（目標値）に基づいて、各電極への通電を制御する。
すなわち、回転量制御回路９３は、ロータ４の回転量が、指示されたロータ４の回転量（目標値）になるまで発振回路９１および増幅回路９２を作動させ、振動体５０を駆動し、ロータ４を回転させる。
【００６２】
一方、ロータ４を逆転方向Ａ２に回転させる旨の指示の場合には、図１０に示すように、スイッチング回路８の端子８１と切換端子８３とが接続し、端子８４と切換端子８５とが接続するように、第２のグループ電極５８側に切り替わる。これにより、駆動回路９の増幅回路９２の出力側と、振動体５０の第１の電極５２ｂ、５２ｄおよび第２の電極５６ｂ、５６ｄとが導通する。また、第１のグループ電極５７側は、駆動回路９の発振回路９１の入力側に導通する。これにより、駆動回路９の発振回路９１の入力側と、振動体５０の第１の電極５２ａ、５２ｃおよび第２の電極５６ａ、５６ｃとが導通する。以降の動作は、上述したロータ４を正転方向Ａ１に回転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。
【００６３】
なお、振動体５０の凸部５１を縦振動（長手方向に振動）させて、ロータ４を正転方向Ａ１または逆転方向Ａ２に回転させるように構成されていてもよい。
このような振動モータ５は、駆動装置１の小型化（薄型化）を図ることができる利点の他に、通常のモータを用いないことから、従前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。
以上述べたように、駆動装置１によれば、振動体５０によるロータ４の摺動面４１に対する押圧力を調整する調整手段を有しているので、駆動トルクとロータ４の回転速度との関係特性を容易に調整することができる。
【００６４】
（第２実施形態）
次に、本発明の駆動装置の第２実施形態について説明する。
図１１は、本発明の駆動装置の第２実施形態を示す平面図である。
以下、第２実施形態について、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。
【００６５】
図１１に示すように、この第２実施形態では、ロータ４に凹陥部１０が形成されている。すなわち、ロータ４は、環状をなしている。
この凹陥部１０における内周面は、振動モータ５を構成する振動体５０の凸部５１が当接される摺動面４１を形成する。この摺動面４１は、ロータ回転中心Ｐからの半径方向の長さ（内径）がロータ４の回転方向（変位方向）に沿って変位するカム面を有する。すなわち、ロータ４の摺動面４１は、ロータ４の回転方向（変位方向）に沿って、半径方向（変位方向に対して垂直な方向）に変位している。
【００６６】
振動モータ５の振動体５０は、凹陥部１０内に位置し、振動体５０の凸部５１がロータ４の摺動面４１に内側から対向するように組み付けられている。
ロータ４の摺動面４１におけるロータ回転中心からの半径方向の長さ（内径）が短い部位では、振動体５０は、図１１中上側（バネ部材６が収縮する方向）に移動し、押圧力が高くなる。
【００６７】
また、ロータ４の摺動面４１におけるロータ回転中心Ｐからの半径方向の長さ（内径）が長い部位では、振動体５０は、図１１中下側（バネ部材６が伸張する方向）に移動し、押圧力が低くなる。
このようにして、摺動面４１に対する振動体５０の凸部５１の押圧力を調整することができる。
【００６８】
この第２実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
そして、この第２実施形態では、振動体５０をロータ４の内周側（内側）、すなわち、凹陥部１０内に設置することができ、装置全体の小型化が図れる。
なお、本実施形態では、後述する各実施形態の任意の１または２以上の構成（特徴）を付加、または置換することができる。
【００６９】
（第３実施形態）
次に、本発明の駆動装置の第３実施形態について説明する。
図１２は、本発明の駆動装置の第３実施形態を示す平面図、図１３は、図１２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。
以下、第３実施形態について、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。
【００７０】
図１２および図１３に示すように、この第３実施形態では、ロータ４は、円錐台形状をなしている。すなわち、ロータ４の半径は、図１３中右側に向かって漸増している。
このロータ４は、回転軸３の方向（変位体の変位方向に対して略垂直な方向）に沿ってロータ４の半径方向に変位した外周面、すなわち、回転軸３の軸方向に傾斜する外周面（傾斜面）を有しており、この外周面を摺動面４１とする。
また、ロータ４は、回転軸３に固着されており、この回転軸３と一体的に回転軸３の方向に移動自在になっている。
【００７１】
振動モータ５の振動体５０は、その凸部５１がロータ４の摺動面４１に外側から対向するように組み付けられている。
また、ロータ４を回転軸３の方向に移動させることによりロータ４の位置を変更する調整機構１１が設けられている。この調整機構１１は、スプリング（付勢手段）１３と調整ネジ１４とで構成されている。
【００７２】
プリング１３は、ロータ４の図１３中左側に設置され、ロータ４を図１３中右側に付勢する。一方、調整ネジ１４は、その端部が回転軸３の端部に当接するように、ロータ４の図１３中右側に設置されている。
調整ネジ１４を所定方向に回転操作すると、調整ネジ１４が図１３中左側に移動し、これにより、回転軸３とともにロータ４が図１３中左側に移動する。これにより、振動体５０は、図１３中上側に移動し、押圧力が高くなる。
【００７３】
また、調整ネジ１４を前記と逆方向に回転操作すると、調整ネジ１４が図１３中右側に移動し、これにより、スプリングの付勢力によってロータ４が回転軸３とともに図１３中右側に移動する。これにより、振動体５０は、図１３中下側に移動し、押圧力が低くなる。
このようにして、摺動面４１に対する振動体５０の凸部５１の押圧力を調整することができる。
【００７４】
この第３実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
そして、この第３実施形態では、ロータ４の位置を変更した後は、ロータ４の回転量によらず、一定の押圧力が得られる。
なお、本実施形態では、前述または後述する各実施形態の任意の１または２以上の構成（特徴）を付加、または置換することができる。
【００７５】
（第４実施形態）
次に、本発明の駆動装置の第４実施形態について説明する。
図１４は、本発明の駆動装置の第４実施形態を示す平面図である。
以下、第４実施形態について、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。
【００７６】
図１４に示すように、この第４実施形態では、変位体は、長尺状をなし、その長手方向、すなわち、直線方向の正逆方向に移動（変位）する移動体１５で構成される。
この移動体１５は、その移動方向に対して略垂直な方向（厚さ方向）に変位した摺動面１６を図１４中上側に有している。すなわち、移動体１５の厚さ方向の長さｔは、その移動方向に沿って変化している（摺動面１６は、滑らかな凹凸面を有している）。
【００７７】
振動モータ５の振動体５０は、その凸部５１が移動体１５の摺動面１６に図１４中上側から対向するように組み付けられている。
この振動モータ５の駆動は、移動体１５が直線方向の正逆方向に移動するように切換え制御される。
移動体１５の摺動面４１における厚さ方向の長さｔが長い肉厚部位ｔａでは、振動体５０は、図１４中上側に移動し、押圧力が高くなる。
【００７８】
また、移動体１５の摺動面４１における厚さ方向の長さｔが短い薄肉部位ｔｂでは、振動体５０は、図１４中下側に移動し、押圧力が低くなる。
このようにして、摺動面４１に対する振動体５０の凸部５１の押圧力を調整することができる。
この第４実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
なお、本実施形態では、前述または後述する各実施形態の任意の１または２以上の構成（特徴）を付加、または置換することができる。
【００７９】
（第５実施形態）
次に、本発明の駆動装置の第５実施形態について説明する。
図１５は、本発明の駆動装置の第５実施形態を示す平面図である。
以下、第５実施形態について、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。
【００８０】
図１５に示すように、この第５実施形態では、ロータ４の外周面を摺動面４１とする。このロータ４の摺動面４１は、ロータ回転中心Ｐからの半径方向の長さ（半径）Ｒが正転方向Ａ１に向かって漸増するカム面を有する。すなわち、ロータ４のロータ回転中心Ｐからの半径方向の長さ（半径）Ｒは、ロータ４の回転方向（変位方向）に向かって漸増している。
また、ロータ４の摺動面４１におけるロータ回転中心Ｐからの半径方向の長さ（半径）Ｒが大きい大径部位Ｒｓと、前記半径方向の長さ（半径）Ｒが小さい小径部位Ｒｅ（Ｒｓ＞Ｒｅ）との境界部位には、段差部（逆方向変位阻止手段）４２が形成されている。
【００８１】
振動モータ５の振動体５０は、振動体５０の凸部５１がロータ４の摺動面４１に外側から対向するように組み付けられている。
この第５実施形態では、ロータ４の正規の回転方向が逆転方向Ａ２の一方向のみとされている。
ロータ４を正規の回転方向である逆転方向Ａ２へ回転駆動するときは、振動体５０の凸部５１は、段差部４２を経て、大径部位Ｒｓ側から小径部位Ｒｅ側へ移動することができ、このため、ロータ４は、逆転方向Ａ２へ連続的に回転することができる。
【００８２】
しかし、ロータ４が正転方向Ａ１（正規の回転方向と逆方向）へ回転しようとすると、振動体５０の凸部５１は、段差部４２に係合し（係止され）、小径部位Ｒｅ側から大径部位Ｒｓ側へ移動することができず、これにより、ロータ４の正転方向Ａ１への回転が阻止（防止）される。
このため、ロータ４に対し、正規の回転方向と逆方向である正転方向Ａ１に過剰な負荷がかかったとしても、ロータ４の正転方向Ａ１への回転が阻止され、これにより、駆動装置１の駆動方向と逆方向への駆動を確実に阻止（防止）することができる。
この第５実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
なお、本実施形態では、前述または後述する各実施形態の任意の１または２以上の構成（特徴）を付加、または置換することができる。
【００８３】
（第６実施形態）
次に、本発明の駆動装置の第６実施形態について説明する。
図１６は、本発明の駆動装置の第６実施形態を示す平面図、図１７は、ロータの半径方向の長さに対する振動体の接触角度の変化を示す説明図、図１８は、振動体の各接触角度における駆動トルクと回転数（回転速度）との関係特性を示すグラフである。
【００８４】
以下、第６実施形態について、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。
この第６実施形態における上記第１実施形態との主な相違点は、図１６に示すように、振動モータ５を構成する振動体５０の支持構造にあり、また、第６実施形態は、調整手段により、ロータ４の摺動面４１に対する振動体５０の接触角度θと、摺動面４１に対する振動体５０の凸部５１の押圧力とを同時に調整し得るように構成されている。
ここで、前記接触角度とは、振動体５０の中心軸（長手方向の中心線）をＯとし、ロータ４のロータ回転中心Ｐと、振動体５０の凸部５１とロータ４の摺動面４１との接触点（凸部５１の摺動面４１における接触点）Ｇとを通る直線をＸとしたとき、前記中心軸Ｏと前記直線Ｘとのなす角（角度）θを言う。
【００８５】
図１６に示すように、第６実施形態では、振動モータ５を構成する振動体５０が、固定軸１７に回動（回転）自在に軸支されたＬ字型の支持アーム１８の一端部１８１に取り付けられている。そして、この支持アーム１８の他端部１８２は、振動モータ５に押圧力を付与する加圧手段としての棒状（または板状）の弾性体で形成され、その末端は、固定ピン１９に係止されている。また、支持アーム１８は、その他端部１８２が若干弾性変形した状態で設置される。
【００８６】
これにより、支持アーム１８は、振動体５０を弾性的に支持し、その弾性力（復元力）によって、振動体５０の凸部５１がロータ４の摺動面４１に対して常に押圧状態を維持して付勢（押圧）するように当接される。換言すると、支持アーム１８は、ロータ４の摺動面４１の半径方向の変位に応じて、振動体５０の凸部５１が摺動面４１に当接したまま振動体５０が支持アーム１８の軸支点Ｑを中心に回動して姿勢を変更し得るように、その振動体５０を支持する。
また、振動モータ５の振動体５０は、振動体５０の凸部５１がロータ４の摺動面４１に外側から対向するように組み付けられている。
【００８７】
図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ロータ４の摺動面４１における半径Ｒが最も短い最短部位Ｒａ、中間部位Ｒｂ、最も長い最長部位Ｒｃにおいては（Ｒａ＜Ｒｂ＜Ｒｃ）、ロータ４の摺動面４１に対する振動体５０の接触角度θは、それぞれ、θａ、θｂ、θｃ（θａ＞θｂ＞θｃ）となる。すなわち、接触角度θは、振動体５０の凸部５１の摺動面４１への当接部位におけるロータ４の半径Ｒが短いほど、大きい。
【００８８】
ここで、ロータ４の摺動面４１に対する振動体５０の接触角度θが小さいほど、振動体５０の振動変位の径方向成分Ｓ１が大きく、これにより、振動体５０とロータ４との間の接触部位における摩擦力が大きくなり、駆動トルク（駆動力）が高くなる（高トルク型となる）。逆に、前記接触角度θが大きいほど、振動体５０の振動変位の周方向成分Ｓ２が大きく、これにより、振動体５０による１回の振動で送れるロータ４の回転量（回転角度）が大きくなり、ロータ４の回転速度（駆動速度）が高くなる（高速型となる）。
このため、前記ロータ４の摺動面４１における半径Ｒが最も短い最短部位Ｒａ、中間部位Ｒｂ、最も長い最長部位Ｒｃにおいては（Ｒａ＜Ｒｂ＜Ｒｃ）、それぞれ、図１８に示す駆動トルク（駆動力）と回転数（回転速度）との関係特性が得られる。
【００８９】
なお、図１８中において、駆動トルクＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ（Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ）と、ロータ４の回転数（回転速度）Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃ（Ｎａ＞Ｎｂ＞Ｎｃ）との組み合わせ、すなわち、（Ｔａ、Ｎａ）、（Ｔｂ、Ｎｂ）、（Ｎｃ、Ｎｃ）は、それぞれ、ロータ４の摺動面４１における半径Ｒが最も短い最短部位Ｒａ、中間部位Ｒｂ、最も長い最長部位Ｒｃにおける、同一出力のときの値である。
【００９０】
このように、ロータ４を所定の回転位置まで回転させることにより、所定の接触角度θが得られ、駆動トルクとロータ４の回転速度との所定の関係特性が得られる（駆動トルクとロータ４の回転速度との所定の組み合わせが得られる）。これにより、ロータ４を回転駆動して接触角度θを調整することによって、駆動トルクとロータ４の回転速度との任意の関係特性が得られる（駆動トルクとロータ４の回転速度との任意の組み合わせが得られる）。
【００９１】
この場合、例えば、駆動トルクを高くするには、振動体５０の凸部５１の摺動面４１への当接部位が最長部位Ｒｃまたはその近傍となるようにロータ４を回転駆動し、また、ロータ４の回転速度を高くするには、振動体５０の凸部５１の摺動面４１への当接部位が最短部位Ｒａまたはその近傍となるようにロータ４を回転駆動する。
【００９２】
すなわち、例えば、高い駆動トルクを必要とするとき、振動体５０の凸部５１の摺動面４１への当接部位が最長部位Ｒｃまたはその近傍となるようにロータ４が回転し、また、高い回転速度を必要とするときや駆動トルクが低くてもよいとき、振動体５０の凸部５１の摺動面４１への当接部位が最短部位Ｒａまたはその近傍となるようにロータ４が回転するように構成する。
【００９３】
また、この第６実施形態では、前記支持アーム１８の軸支点Ｑは、前記直線Ｘに対し、ロータ４の回転方向側（正転方向Ａ１側）、すなわち、図１６中右側に位置している。
これにより、接触角度θが減少すると、押圧力が増大し、逆に、接触角度θが増大すると、押圧力が減少し、これによって、押圧力および接触角度θを同時に調整することができる。すなわち、押圧力および接触角度θをともに、駆動トルクが高くなる方向、またはロータ４の回転速度を高くなる方向へ調整することができる。
【００９４】
この第６実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
そして、この第６実施形態では、押圧力および接触角度θを同時に調整することができるので、駆動トルクやロータ４の回転速度の調整可能な範囲が広くなる。
なお、本実施形態では、前述または後述する各実施形態の任意の１または２以上の構成（特徴）を付加、または置換することができる。
例えば、前述した第２実施形態のように、ロータ４が環状をなし、その内周面を摺動面４１とし、振動体５０の凸部５１が、ロータ４の内側から摺動面４１に押圧状態で当接するように構成してもよい。
【００９５】
また、例えば、前述した第３実施形態のように、ロータ４が、回転軸３の方向（変位体の変位方向に対して略垂直な方向）に沿ってロータ４の半径方向に変位した外周面、すなわち、回転軸３の軸方向に傾斜する外周面（傾斜面）を有しており、この外周面を摺動面４１とし、調整機構１１を設けてもよい。これにより、調整機構１１によってロータ４を回転軸３の方向に移動させて、ロータ４の摺動面４１に対する振動体５０の接触角度θを調整することができる。この場合は、後述する第７実施形態のように、振動体５０の姿勢を変更した後は、ロータ４の回転量によらず、一定の接触角度θが得られる。
【００９６】
また、例えば、前述した第４実施形態のように、変位体は、長尺状をなし、その長手方向、すなわち、直線方向の正逆方向に移動（変位）する移動体１５で構成されていてもよい。
また、例えば、前述した第５実施形態のように、段差部（逆方向変位阻止手段）４２を設けてもよい。
【００９７】
また、本実施形態では、振動体５０が支持される支持アーム１８としてＬ字型形状のアームを用いたが、これに限らず、例えば、前記支持アーム１８の他端部１８２を省略し、一端部１８１を弾性体で形成し、その一端部１８１の末端を固定してもよい。これにより、固定ピン１９が不要になり、構造が簡略化する。この場合も、振動体５０は、支持アーム１８の一端部１８１の末端（軸支点Ｑ）を中心に弾性的に回動して姿勢を変更することができる。
また、本実施形態では、調整手段により、押圧力および接触角度θを調整するように構成されているが、本発明では、調整手段により、接触角度θのみを調整するように構成されていてもよい。
【００９８】
（第７実施形態）
次に、本発明の駆動装置の第７実施形態について説明する。
図１９は、本発明の駆動装置の第７実施形態を示す平面図、図２０は、図１９の中のＩＶ−ＩＶ線での断面図である。
以下、第７実施形態について、前述した第６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。
【００９９】
図１９および図２０に示すように、この第７実施形態では、ロータ４は、平面視でほぼ円形をなしている。すなわち、ロータ４の半径は一定である。
そして、第７実施形態は、振動体５０の姿勢を変更する調整機構（角度調整機構）を有し、この調整機構により振動体５０の姿勢を変更して接触角度θを調整するよう構成されている。
【０１００】
この角度調整機構は、揺動レバー２０および固定ネジ２３を有している。
揺動レバー２０には、振動体５０を一端側で支持し、棒状（または板状）の弾性体で形成された支持アーム（加圧手段）１８の他端側がピン２１で固定されている。
この揺動レバー２０は、固定軸２２を支点として回動（回転）自在に一端が軸支されている。この固定軸２２は、振動体５０の凸部５１とロータ４の摺動面４１との接触点（凸部５１の摺動面４１における接触点）Ｇに相当する位置に配置されている。このため、揺動レバー２０は、接触点Ｇを回転中心として固定軸２２の軸周りに回転し、支持アーム１８で支持された振動体５０も同様に、接触点Ｇを回転中心として固定軸２２の軸周りに回転する。これにより、振動体５０の姿勢が変更され、接触角度θが変更される。
【０１０１】
また、揺動レバー２０の頭部２０２には、その頭部２０２の回転軌道上に沿ってガイド溝２０１が形成されている。この揺動レバー２０のガイド溝２０１には、固定ネジ２３が挿入（係合）され、この固定ネジ２３は、ベース２上に螺合している。
この固定ネジ２３を緩めると、揺動レバー２０を回転させることができ、揺動レバー２０を回転操作して、振動体５０の姿勢を変更することにより、接触角度θを変更することができる。また、固定ネジ２３を締結すると、揺動レバー２０が固定され、これにより、振動体５０の姿勢、すなわち、接触角度θが固定される。
【０１０２】
このようにして、ロータ４の摺動面４１に対する振動体５０の接触角度θを調整することができる。
この第７実施形態によれば、前述した第６実施形態と同様の効果が得られる。
そして、この第７実施形態では、振動体５０の姿勢を変更した後は、ロータ４の回転量によらず、一定の接触角度θが得られる。
なお、本実施形態では、前述した各実施形態の任意の１または２以上の構成（特徴）を付加、または置換することができる。
【０１０３】
（第８実施形態）
次に、本発明の駆動装置の第８実施形態について説明する。
図２１は、本発明の駆動装置をチューブ用開閉装置に適用した場合の第８実施形態（開弁状態）を示す断面図、図２２は、本発明の駆動装置をチューブ用開閉装置に適用した場合の第８実施形態（閉弁状態）を示す断面図である。
以下、第８実施形態について、前述した各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。
【０１０４】
この第８実施形態では、本発明の駆動装置をチューブ用開閉装置に用する。このチューブ用開閉装置（開閉弁機構）３０の駆動系は、図２１に示すように、ベース２上に回転自在に軸支されるロータ４と、このロータ４を回転駆動する振動モータ５とで構成されている。この場合、振動モータ５の駆動制御および振動体５０の支持構造等は、前述した各実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
【０１０５】
ロータ４には、カム溝３１が円周方向に沿って形成されている。このカム溝３１には、クランクピン３２が係合されている。このクランクピン３２には、棒状の圧閉部材（弁体）３３が連結されている。この圧閉部材３３は、その先端部３３１がチューブＷの上方に対向するように配置されている。振動モータ５の駆動によりロータ４が回転し、このロータ４の回転運動は、カム溝３１を介してクランクピン３２に伝達されて、圧閉部材３３が昇降するように直線運動に変換される。この圧閉部材３３の昇降動作により、チューブＷが圧潰変形（圧閉）または元の形状に復元し、これにより、チューブＷ内の流路の開閉（開弁／閉弁）が行われる。
【０１０６】
すなわち、まず、ロータ４が図２１に示す位置に位置しているときは、圧閉部材３３が最高位置に位置し、チューブＷ内の流路は、完全に開放されている。
そして、ロータ４が図２１に示す位置から時計回りの方向に回転すると、圧閉部材３３が下降し、その圧閉部材３３によりチューブＷが圧潰変形してゆき、ロータ４が図２２に示す位置まで回転すると、チューブＷ内の流路が閉鎖される。
【０１０７】
ロータ４が図２２に示す位置から時計回りの方向にさらに回転すると、圧閉部材３３が上昇し、チューブＷが元の形状に復元してゆき、ロータ４が図２１に示す位置まで回転すると、チューブＷ内の流路が完全に開放される。
ここで、図２２に示すように、圧閉部材３３が最下位置まで下降し、チューブＷ内の流路が閉鎖されたとき、振動モータ５を構成する振動体５０によるロータ４の摺動面４１に対する押圧力が最大となるか、または、振動体５０の接触角度θが最小となるように構成する。
【０１０８】
そして、図２１に示すように、圧閉部材３３が最高位置まで上昇し、チューブＷ内の流路が完全に開放されたとき、振動モータ５を構成する振動体５０によるロータ４の摺動面４１に対する押圧力が最小となるか、または、振動体５０の接触角度θが最大となるように構成する。
これにより、圧閉部材３３が下降してチューブＷ内の流路が閉鎖されるとき、およびその前後において、前記押圧力が大きく、または、前記接触角度θが小さくなり、前述したように、高い駆動トルクが得られ、チューブＷ内の流路を確実に閉鎖することができる。
【０１０９】
また、圧閉部材３３が上昇してチューブＷ内の流路が完全に開放されるとき、およびその前後において、前記押圧力が小さく、または、前記接触角度θが大きくなり、前述したように、ロータ４の回転速度が高くなり、圧閉部材３３が高速で移動する。
このように、本実施形態によれば、チューブＷ内の流路の開閉を迅速かつ確実に行うことができる。
【０１１０】
また、本実施形態では、図２１に示すように、チューブＷ内の流路の開放（開弁）時に、カム溝３１におけるロータ回転中心Ｐからの半径方向の長さｒが長い部位ｒ１にクランクピン３２が位置し、図２２に示すように、チューブＷ内の流路の閉鎖（閉弁）時に、カム溝３１におけるロータ回転中心Ｐからの半径方向の長さｒが短い部位ｒ２にクランクピン３２が位置するように、諸条件が設定される。
これにより、チューブＷ内の流路の閉鎖時に、圧閉部材３３に対し、振動モータ５からより大な力を与えることができ、チューブＷ内の流路をより確実に閉鎖することができる。
【０１１１】
（第９実施形態）
次に、本発明の駆動装置をチューブポンプに適用した場合の第９実施形態について説明する。
第９実施形態では、本発明の駆動装置をチューブポンプ（ローラポンプ）に適用する。
以下、第９実施形態について、前述した各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。
【０１１２】
この第９実施形態のチューブポンプ（ローラポンプ）の駆動系は、ベース上に回転自在に軸支されるロータと、このロータを回転駆動する振動モータとで構成されている。チューブポンプは、前記ロータの回転により公転（回転）する２つのローラ（圧閉部）を有し、この２つのローラの公転によって、チューブを圧閉しつつ、しごくことにより、流体の移送（送液や送気）を行う。
そして、２つのローラが共にチューブを圧閉するときは、負荷が大きいので、前述した押圧力が大きく、または、前述した接触角度が小さくなり、１つのローラのみがチューブを圧閉するときは、負荷が小さいので、前述した押圧力が小さく、または、前述した接触角度が大きくなるように構成する。
【０１１３】
これにより、負荷が大きいとき（２つのローラが共にチューブを圧閉するとき）でもチューブを確実に圧閉することができるとともに、負荷が少ないときは、チューブポンプを高速で駆動すること（ロータを高速で回転させてローラを高速で公転させること）ができる。すなわち、流体の移送を確実に行うことができるとともに、移送可能な量を多くすることができる。
【０１１４】
以上、本発明の駆動装置およびチューブポンプを、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。
なお、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、前記実施形態では、振動モータの個数は、１個であったが、本発明では、振動モータの個数は、２個以上であってもよい。
また、本発明の駆動装置の用途は、前述したチューブ用開閉装置やチューブポンプには限定されず、あらゆる装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の駆動装置の第１実施形態を示す平面図。
【図２】 図１中のＩ−Ｉ線での断面図。
【図３】 ロータを示す平面図。
【図４】 ロータの半径方向の長さと押圧力との関係を示すグラフ。
【図５】 駆動トルクと回転数（回転速度）との関係特性を示すグラフ。
【図６】 振動モータを構成する振動体を示す斜視図。
【図７】 図６中のＩＩ−ＩＩ線での断面図。
【図８】 ロータを正転方向に駆動する振動体の励振状態を示す説明図。
【図９】 ロータを逆転方向に駆動する振動体の励振状態を示す説明図。
【図１０】 振動体を駆動制御する回路構成を示すブロック図。
【図１１】 本発明の駆動装置の第２実施形態を示す平面図。
【図１２】 本発明の駆動装置の第３実施形態を示す平面図。
【図１３】 図１２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図。
【図１４】 本発明の駆動装置の第４実施形態を示す平面図。
【図１５】 本発明の駆動装置の第５実施形態を示す平面図。
【図１６】 本発明の駆動装置の第６実施形態を示す平面図。
【図１７】 振動体の接触角度の変化を示す説明図。
【図１８】 駆動トルクと回転数（回転速度）との関係特性を示すグラフ。
【図１９】 本発明の駆動装置の第７実施形態を示す平面図。
【図２０】 図１９中のＩＶ−ＩＶ線での断面図。
【図２１】 本発明の駆動装置の第８実施形態（開弁状態）を示す断面図。
【図２２】 本発明の駆動装置の第８実施形態（閉弁状態）を示す断面図。
【符号の説明】
１…駆動装置、２…ベース、２ａ…ガイド孔、３…回転軸、４…ロータ（回転体）、４１…摺動面、４２…段差部、５…振動モータ、５０…振動体、５１…凸部、５２ａ〜５２ｄ…第１の電極、５３…第１の圧電素子、５４…補強板、５５…第２の圧電素子、５６ａ〜５６ｄ…第２の電極、５７…第１のグループ電極、５８…第２のグループ電極、６…バネ部材、７…ロータリエンコーダ、７１…スリット回転板、７２…センサ、８…スイッチング回路、８０Ａ…第１の切換スイッチ部、８０Ｂ…第２の切換スイッチ部、８１…端子、８２、８３…切換端子、８４…端子、８５、８６…切換端子、９…駆動回路、９１…発振回路、９２…増幅回路、９３…回転量制御回路、１０…凹陥部、１１…調整機構、１３…スプリング、１４…調整ネジ、１５…移動体、１６…摺動面、１７…固定軸、１８…支持アーム、１８１…一端部、１８２…他端部、１９…固定ピン、２０…揺動レバー、２０１…ガイド溝、２０２…頭部、２１…ピン、２２…固定軸、２３…固定ネジ、３０…チューブ用開閉装置、３１…カム溝、３２…クランクピン、３３…圧閉部材、３３１…先端部、Ｗ…チューブ

Claims (6)

1. 回転方向に沿って回転中心からの半径が変化し非円形の摺動面を有するロータと、
   圧電素子を有し、前記圧電素子への電圧の印加により励振する振動体と、
   前記振動体を前記ロータの前記摺動面に押圧し、前記ロータの半径の変化に伴い押圧力が変化する加圧手段とを備え、
   前記加圧手段は、前記ロータの回転に応じて前記ロータと前記振動体との接触角度を変更することを特徴とする駆動装置。
2. 回転方向に沿って回転中心からの半径が変化し非円形の摺動面を有するロータと、
   圧電素子を有し、前記圧電素子への電圧の印加により励振する振動体と、
   前記振動体を前記ロータの前記摺動面に押圧し、前記ロータの半径の変化に伴い押圧力が変化する加圧手段とを備え、
   前記ロータは、回転方向に沿って半径が漸増し、半径が小さい小径部位と半径が大きい大径部位との境界に段差部を有することを特徴とする駆動装置。
3. 環状形状をなし、内周面に回転中心からの半径が変化し非円形の摺動面を有するロータと、
   圧電素子を有し、前記圧電素子への電圧の印加により励振する振動体と、
   前記振動体を前記ロータの前記摺動面に押圧し、前記ロータの半径の変化に伴い押圧力が変化する加圧手段とを備えることを特徴とする駆動装置。
4. 前記加圧手段は、前記ロータの回転に応じて前記ロータと前記振動体との接触角度を変更する請求項２または３に記載の駆動装置。
5. 長尺状をなし、移動方向に沿って厚さが変化した摺動面を有する移動体と、
   圧電素子を有し、前記圧電素子への電圧の印加により励振する振動体と、
   前記振動体を前記移動体の前記摺動面に押圧し、前記移動体の厚さの変化に伴い押圧力が変化する加圧手段とを備えることを特徴とする駆動装置。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載の駆動装置を備えることを特徴とするチューブポンプ。

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