JP2008131669A - 摩擦駆動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】振動子を可動子に押し付けるための構造がシンプルな摩擦駆動アクチュエータを提供する。
【解決手段】摩擦駆動アクチュエータは、超音波振動子１２００をロータ１２２に押し付けるように超音波振動子１２００を牽引するゴム１２９を有している。ゴム１２９は、巻取機構５００によって巻き取られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動子が摩擦力によって可動子に所定の運動をさせる摩擦駆動アクチュエータに関するものであり、特に、振動子を可動子に押し付ける力を調整するための構造に関するものである。

従来から、振動子の微小振動によって可動子を駆動する摩擦駆動アクチュエータが用いられている。この摩擦駆動アクチュエータは、高速動作をすることが可能であるため、産業上の多くの分野で利用されている。この摩擦駆動アクチュエータの一例として、圧電素子に電圧を加えることで振動を発生させ、この振動を摩擦力によって可動子に伝達するものがある。その中でも、特に、振動が超音波の周波数を有するものは、超音波アクチュエータ（または超音波モータ）と呼ばれている。特に、リング状の超音波アクチュエータは、カメラの焦点調節機構などに多く利用されている。また、超音波アクチュエータは、高いエネルギー効率を有し、微小な位置決めをすることが可能であり、無通電時に保持トルクを有し、かつ、電磁波を放出しない。これらの理由から、超音波アクチュエータは、通常の電磁モータ、特にステッピングモータの代替物として期待されている。

超音波アクチュエータは、振動子に微小振動を発生させ、摩擦によってその微小振動を可動子（ロータ等）に伝達するため、超音波振動子から可動子へ押付力を与える機構を必要とする。また、摩擦によって超音波振動子と可動子との接触部が摩耗し、押付力が変化するため、超音波アクチュエータは、押付力を調節するための機構を必要とする。

例えば、特開２００２−２６２５８７号公報に、リンクおよびカム機構を用いて押付力を調整するための機構が開示されている。
特開２００２−２６２５８７号公報

上記超音波アクチュエータにおける超音波振動子の変位はミクロンオーダーである。そのため、押付力を調整するための機構は、ミクロンオーダーの変位を調節することができるリンク機構を必要とする。このようなリンク機構は、質量が非常に大きくなってしまうという問題を有している。

たとえば、特開２００２−２６２５８７号公報に開示されている押付力を調整するためのリンク機構は、調整用のネジ、キャンティレバー、およびカム等の部品を有している。このリンク機構は、人間の作業によって生じる変位をミクロンオーダーの変位に変換する。しかしながら、このリンク機構によれば、駆動力を発生する超音波振動子に比較して、周囲の構成要素の質量が極めて大きいため、超音波アクチュエータの軽量化を図ることが困難である。このような問題は、超音波アクチュエータ以外の摩擦駆動アクチュエータにも生じ得る問題である。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軽量な摩擦駆動アクチュエータを提供することである。

本発明の摩擦駆動アクチュエータは、可動子と、可動子に接触して可動子に所定の運動をさせる振動子と、振動子を移動可能に支持する支持用軸と、振動子に取り付けられ、所定の方向に沿って延び、振動子を牽引して可動子に対して押し付けるゴムと、振動子を可動子に押し付ける力を増加させるようにゴムを巻き取る巻取機構とを備えている。これによれば、振動子を可動子に押し付けるための構造の軽量化を図ることができる。

また、ゴムは、一方の導電性ゴム、他方の導電性ゴム、およびこれらによって挟まれた中間絶縁性ゴムを含んでいてもよい。それらは、振動子を牽引する方向に沿って延びる三層構造を構成している。この場合、摩擦駆動アクチュエータが、一方の導電性ゴムと他方の導電性ゴムとの間に電圧を印加してゴムの変形量を調整し得る可変電圧源をさらに備えていれば、振動子を可動子に押し付ける力の微妙な調整を行なうことができる。

また、ゴムは、振動子を牽引する方向に沿って延びる円柱形状を有する一方の導電性ゴムと、一方の導電性ゴムの外周面上に設けられ、振動子を牽引する方向に沿って延びる円筒形状を有する中間絶縁性ゴムと、中間絶縁性ゴムの外周面上に設けられ、振動子を牽引する方向に沿って延びる円筒形状を有する他方の導電性ゴムとを含んでいてもよい。この場合においても、摩擦駆動アクチュエータは、一方の導電性ゴムと他方の導電性ゴムとの間に電圧を印加してゴムの変形量を調整し得る可変電圧源をさらに備えていれば、振動子を可動子に押し付ける力の微妙な調整を行なうことができる。

ゴムは、振動子および巻取機構のそれぞれに引っ掛けられた環状のゴムであってもよい。これによれば、振動子を可動子に押し付けるためのゴムの摩擦駆動アクチュエータへの組み付けが容易になる。

前述の振動子は、側方に突出する導電性の押付用突起を有する振動板と、振動板を挟む一方および他方の圧電素子と、一方および他方の圧電素子のそれぞれの表面上に設けられた複数の電極とを含んでいてもよい。また、前述の巻取機構は、軸まわりに回転可能な絶縁性の押付力調整用軸と、押付用力調整用軸から側方に突出する導電性の牽引用突起とを含んでいてもよい。この場合、環状のゴムは、一方の導電性ゴムが押付用突起に接触し、かつ、他方の導電性ゴムが牽引用突起に接触するように、押付用突起と牽引用突起とに取り付けられていることが望ましい。

これによれば、一方および他方の導電性ゴムのいずれにもそれらと電源との電気的な接続を実現するための配線を取り付ける必要がない。そのため、配線の断線という不具合の発生のおそれが低減される。また、ゴムに電圧を印加するための電気回路の構造がシンプルになる。

また、中間絶縁性ゴムが圧電性高分子材料を含んでいれば、振動子を可動子に押し付ける力の増加および減少の双方を実現することができる。一方、中間絶縁性ゴムが電歪性高分子材料を含んでいれば、かなり広い範囲で可動子を振動子に押し付ける力の微妙な調整を行なうことが可能になる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態の摩擦駆動アクチュエータが説明される。

（実施の形態１）
図１〜図１１を用いて、本発明の実施の形態１の摩擦駆動アクチュエータが説明される。なお、本発明の目的は、振動子と可動子（たとえば、ロータ）との間の摩擦力を調整するための機構を改良することにある。そのため、以下においては、振動子の構造の代表的な一例として超音波振動子が示されているが、本発明の目的を達成することができるのであれば、振動子の構造自体はいかなるものであってもよく、振動子は超音波振動子以外の圧電振動子または磁気振動子であってもよい。

［全体の構成および駆動原理］
まず、図１および図２を用いて、本実施の形態の超音波アクチュエータの全体の構成が説明される。

(全体構成)
本実施の形態における摩擦駆動アクチュエータの一例としての超音波アクチュエータは、図１に示されるように、振動子の一例としての超音波振動子１２００と可動子の一例としてのロータ１２２とを有している。超音波振動子１２００の接触部１２１５は、ロータ１２２に接触している。また、ロータ１２２は、環状のベアリング１２３に固定されている。ベアリング１２３には固定軸１２４が挿入されている。ベアリング１２３は、固定軸１２４に対して摺動可能に設けられている。

超音波振動子１２００が振動し始めると、接触部１２１５が微小な楕円運動を行なう。これにより、ロータ１２２が固定軸１２４まわりに、回動する。固定軸１２４は、図示されていない基板に固定されている。

超音波振動子１２００は、その側面から突出する導電性の押付用突起１２２４を有している。押付用突起１２２４は、Ｕ字状の切欠き部１２２４ａを有している。切欠き部１２２４ａには環状のゴム１２９の一端が引っ掛けられている。したがって、超音波振動子１２００は、ゴム１２９によって牽引される。これにより、超音波振動子１２００は、支持用軸１２７まわりに回動する。支持用軸１２７は、支持用突起１２１４の貫通孔１２１４ａ内に挿入されている。なお、支持用突起１２１４は、支持用軸１２７の軸まわりに回動することが可能であるが、支持用軸１２７の軸方向に沿った移動は、支持用軸１２７に設けられた部材（図示せず）によって拘束されている。

ゴム１２９の牽引力によって、超音波振動子１２００がロータ１２２に押し付けられる。これにより、ロータ１２２と超音波振動子１２００との間に摩擦力が生じる。したがって、超音波振動子１２００の楕円振動がより確実にロータ１２２に伝達される。

なお、支持用軸１２７は、前述の図示されていない基板に固定されている。そのため、超音波振動子１２００とロータ１２２との位置関係はほぼ一定の関係に維持される。

また、ゴム１２９の他端は、押付力調整用軸１１２の周面から突出する牽引用突起１１３に引っ掛けられている。なお、押付力調整用軸１１２は、絶縁体であり、牽引用突起１１３は導体であるため、一方の導電性ゴム１２９１と他方の導電性ゴム１２９３とは絶縁されている。ただし、押付力調整用軸１１２の表面が絶縁性の物質で覆われていることによって、一方の導電性ゴム１２９１および他方の導電性ゴム１２９３のそれぞれと押付力調整用軸１１２とが絶縁され、その結果、一方の導電性ゴム１２９１と他方の導電性ゴム１２９３とが絶縁されても良い。

［超音波振動子］
(主要な構成)
図３に示されるように、超音波振動子１２００は、略矩形の振動板１２１１を有している。振動板１２１１の一方の主表面上および他方の主表面上には、それぞれ、矩形の上部圧電素子１２１２および矩形の下部圧電素子１２１３が設けられている。

上部圧電素子１２１２の外側面上には上部電極１２１６が設けられている。上部電極１２１６は、上部電極１２１６ａ，１２１６ｂ，１２１６ｃ，および１２１６ｄに分割されている。上部電極１２１６ａ，１２１６ｂ，１２１６ｃ，および１２１６ｄは、それぞれ、同一の長方形状を有している。上部電極１２１６ａと上部電極１２１６ｄとは配線によって電気的に接続されている。また、上部電極１２１６ｂと上部電極１２１６ｃとは配線によって電気的に接続されている。

下部圧電素子１２１３の外側面上には下部電極１２１７が設けられている。下部電極１２１７は、上部電極１２１７ａ，１２１７ｂ，１２１７ｃ，および１２１７ｄに分割されている。上部電極１２１７ａ，１２１７ｂ，１２１７ｃ，および１２１７ｄは、それぞれ、同一の長方形状を有している。下部電極１２１７ａと下部電極１２１７ｄとは配線によって電気的に接続されている。また、下部電極１２１７ｂと下部電極１２１７ｃとは配線によって電気的に接続されている。

上部圧電素子１２１２および下部圧電素子１２１３は、それぞれ、厚さ方向に分極しており、厚さ方向の電界に対して圧電効果によって変形する圧電素子である。

なお、本実施の形態においては、振動板１２１１の矩形部のサイズに関しては、長さ９ｍｍかつ幅２ｍｍである。また、上部圧電素子１２１２および下部圧電素子１２１３のそれぞれのサイズに関しては、長さ８ｍｍかつ幅２ｍｍである。振動板１２１１、上部圧電素子１２１２および下部圧電素子１２１３の厚さのいずれもが０．２ｍｍである。振動板１２１１はステンレスからなり、前述の圧電素子としては、具体的には、ＰＺＴ素子が用いられる。ＰＺＴ素子は、一般にチタン酸ジルコン酸鉛Ｐｂ（Ｔｉ・Ｚｒ)Ｏ₃／ハード系と称される材料からなっている。

ただし、前述の構成は、あくまで本発明者らが製造した振動子の一例示であり、本発明の構成は、前述の構成に限定されない。本発明の摩擦駆動アクチュエータは、振動子が可動子に押し付けられることによって生じる摩擦力を利用して可動子を駆動する摩擦駆動アクチュエータ全般に適用され得るものである。

(駆動原理)
超音波振動子１２００は、図４に示される縦方向１次振動モード(以下、「縦振動」と称する)と、図５に示されるたわみ(屈曲)３次振動モード(以下、「たわみ振動」と称する)との２種類の振動モードを有する。本実施の形態においては縦振動およびたわみ振動における共振周波数のいずれもが、２４０ｋＨｚであり、それらは一致している。

縦振動は、上述の上部電極１２１６ａ，１２１６ｂ，１２１６ｃ，１２１６ｄおよび下部電極１２１７ａ，１２１７ｂ，１２１７ｃ，１２１７ｄの全てに同一の電位を与えた場合に生じる。一方、たわみ振動は、上部電極１２１６ａ，１２１６ｄおよび下部電極１２１７ａ，１２１７ｄに与える電位の極性と上部電極１２１６ｂ，１２１６ｃおよび下部電極１２１７ｂ，１２１７ｃに与える電位の極性とが逆である場合に生じる。

たとえば、上部電極１２１６ａ，１２１７ｄおよび下部電極１２１７ａ，１２１７ｄに正の電位が与えられ、上部電極１２１６ｂ，１２１６ｃおよび下部電極１２１６ｂ，１２１６ｃに負の電位が与えられたときに、たわみ振動が生じる。また、上部電極１２１６ａ，１２１６ｄおよび下部電極１２１７ａ，１２１７ｄに負の電位が与えられているときには、上部電極１２１６ｂ，１２１６ｃおよび下部電極１２１６ｂ，１２１６ｃに正の電位が与えられたときにも、たわみ振動が生じる。

本実施の形態では、長方形の対角線上に位置付けられた電極同士は互いに配線によって電気的に接続されているが、隣接する電極同士は互いに絶縁されている。以後、互いに絶縁された２つの電極の一方に印加される電圧をφＡとする。また、互いに絶縁された２つの電極の他方に印加される電圧をφＢとする。

すなわち、電圧φＡおよびφＢが同相の交流電圧（たとえば、２４０ｋＨｚ）であれば、図４に示される縦振動が生じ、電圧φＡおよびφＢが逆相の交流電圧（たとえば、２４０ｋＨｚ）であれば、図５に示されるたわみ振動が生じる。

前述の縦振動に対してたわみ振動を±９０°だけ位相をずらして発生させると、それらの合成振動は、楕円運動となる。したがって、図６および図７に示すように、超音波振動子１２００の接触部１２１５は楕円軌道を描くように運動する。なお、ここでは、説明の簡便のため、電圧φＡおよびφＢのそれぞれが正弦波であるものとしたが、本発明の超音波アクチュエータに印加される電圧は、正弦波に限定されるものではなく、方形波または三角波（のこぎり波）であってよい。

［押付用ゴム］
次に、図８〜図１０を用いて、ゴム１２９の構成および駆動原理を説明する。

(構成)
図８は、ゴム１２９の断面図であって、図１におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。図８に示されるように、ゴム１２９は、一方の導電性ゴム１２９１、他方の導電性ゴム１２９３、およびこれらに挟まれた中間絶縁性ゴム１２９２からなる。なお、前述の一方の導電性ゴム１２９１と他方の導電性ゴム１２９３とは交換可能である。

導電性ゴム１２９３は、図１に示されるように、押付用突起１２２４に接触している。したがって、振動板１２１１の電位と他方の導電性ゴム１２９３の電位とは同一である。つまり、他方の導電性ゴム１２９３と押付用突起１２２４とは電気的に接続されている。また、切り欠き部１２２４ａの対向する両側面には、絶縁部材１２２４ｂが設けられているため、一方の導電性ゴム１２９１と他方の導電性ゴム１２９３とが短絡することはない。

また、図１に示されるように、ゴム１２９は、図２に示されるように、捻り部２０００において半回転分（１８０°）だけ捻られており、牽引用突起１１３に引っ掛けられている。そのため、一方の導電性ゴム１２９１と牽引用突起１１３とが電気的に接続されている。したがって、振動板１２１１の電位と導電性ゴム１２９１の電位とは同一である。

また、図１に示されるように、超音波アクチュエータが駆動されるときには、可変電圧源１１４によって、押付用突起１２２４と牽引用突起１１３との間に所定の電圧が印加される。このため、一方の導電性ゴム１２９１と他方の導電性ゴム１２９３との間に所定の電圧が印加される。

(動作原理)
次に、本実施の形態の超音波アクチュエータの動作原理を説明する。

図９に示すように、一方の導電性ゴム１２９１と他方の導電性ゴム１２９３との間に電圧が印加されると、それらの間に静電気力Ｑが生じ、中間絶縁性ゴム１２９２が厚さ方向において圧縮される。それにより、図９において矢印Ｆ３で示される方向に、すなわち主表面に平行な方向に、言い換えれば面内方向に中間絶縁性ゴム１２９２が膨張する。これにより、図１に示されるゴム１２９の牽引力Ｆ１の方向に対して平行な方向において膨張力が発生する。その結果、牽引力Ｆ１が減少する。したがって、超音波振動子１２００がロータ１２２に押し付けられる力、すなわち押付力Ｆ２が減少する。

本実施の形態においては、押付力調整用軸１１２を軸まわりに回転させることによって押付力Ｆ２が、若干強めに設定されている。また、予め、電圧が可変電圧源１１４によって一方の導電性ゴム１２９１と他方の導電性ゴム１２９３との間に電圧が印加されている。この場合、可変電圧源１１４の電圧が大きくなれば、牽引力Ｆ１が小さくなり、それによって、押付力Ｆ２の初期値が調整される。また、超音波振動子１２００の接触部１２１５とロータ１２２の接触部との摩耗によって押付力Ｆ２が低下するにつれて、一方の導電性ゴム１２９１と他方の導電性ゴム１２９３との間に印加される電圧を減少させていくことによって、押付力Ｆ２を一定に維持することができる。

なお、押付力Ｆ２の調整は、一方の導電性ゴム１２９１と他方の導電性ゴム１２９３とに印加されている電圧を小さくすることによって行なわれるため、押付力Ｆ２の調整のために増加する電力消費量は非常に小さい。

また、上述のように、ゴム１２９における一方の導電性ゴム１２９１は牽引用突起１１３に電気的に接続されており、他方の導電性ゴム１２９３は押付用突起１２２４に電気的に接続されている。そのため、一方の導電性ゴム１２９１と他方の導電性ゴム１２９３との間に電圧を印加するために、ゴム１２９に配線を接続する必要はない。

(その他)
ゴム１２９の一方の導電性ゴム１２９１および他方の導電性ゴム１２９３が露出していると、それらと他構成要素との間に電気的な不具合が発生する場合がある。この不具合の発生を回避するために、図１０に示されるように、一方の導電性ゴム１２９１および他方の導電性ゴム１２９３が絶縁被覆層１２９４で覆われてもよい。ただし、一方の導電性ゴム１２９１および他方の導電性ゴム１２９３が、それぞれ、牽引用突起１１３および押付用突起１２２４に接続される位置においては、絶縁被覆層１２９４が除去されている必要がある。

なお、中間絶縁性ゴム１２９２として、その主表面に垂直な方向に、すなわち厚さ方向に分極した圧電性高分子材料が用いられてもよい。このような材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン重合体、および多孔質ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。このような材料が用いられる場合には、一方の導電性ゴム１２９１と他方の導電性ゴム１２９３との間に電圧の極性および分極の極性に応じた引力および斥力を生じさせることが可能である。したがって、可変電圧源１１４の電圧を減少および増加させることによって、押付力Ｆ２を増加および減少させることが可能である。つまり、ゴム１２９の牽引力Ｆ１の方向に沿った伸張および収縮の双方を実現することができる。

また、中間絶縁性ゴム１２９２として、誘電エラストマー等の、電歪性高分子材料と一般に称される材料が用いられてもよい。この材料においては、マクスウェル応力に基づく電歪現象が生じる。電歪性子分子材料が用いられれば、その変位が非常に大きいため、押付力Ｆ２の増加および減少の調整の幅を増加させることができる。

[ゴムの巻取機構］
図１１は、ゴム１２９を巻き取るための巻取機構５００を示す。巻取機構５００は、押付力調整用軸１１２、押付力調整用軸１１２に対して垂直に突出する牽引用突起１１３、および押付力調整用軸１１２の下端部が挿入された基礎部３０００を含む。なお、図１１に点線で示されるように、押付力調整用軸１１２を軸まわりに回転させる駆動機構４０００が設けられていてもよい。しかしながら、本実施の形態においては、駆動機構４０００は設けられていなくてもよい。この場合には、押付力調整用軸１１２の上端面に設けられたドライバー用凹部１１２ａにドライバー（図示せず）の先端が挿入され、人力によって超音波振動子１２００をロータ１２２に押し付ける力が調整されるものとする。

したがって、押付力調整用軸１１２の下端は、基礎部３００に半固定されている。つまり、押付力調整用軸１１２と基礎部３０００との接触面同士の間には、ゴム１２９の牽引力Ｆ１に基づくトルクによって押付力調整用軸１１２が軸まわりに回転しない程度の静止摩擦力が生じている。押付力Ｆ２の調整は、押付力調整用軸１１２を回転させて、静止摩擦力以上のトルクを押付力調整用軸１１２に与えることによって行なわれる。これにより、押付力調整用軸１１２が回転し、図１に示されるように、ゴム１２９が押付力調整用軸１１２に巻き付けられる。その結果、牽引力Ｆ１が大きくなり、押付力Ｆ２も大きくなる。

（実施の形態２）
次に、図１２および図１３を用いて、本発明の実施の形態２の超音波アクチュエータを説明する。なお、本実施の形態の超音波アクチュエータは、環状のゴム１２９の構造において実施の形態１の超音波アクチュエータと異なっているため、以下の説明においては、環状のゴムのみの説明がなされ、その他の構造の説明は繰り返さない。

(押付用ゴムのその他の形態)
図１２は、異なる断面形状を有するゴム１２９の一例を示す。本実施の形態のゴム１２９は、実施の形態１のゴム１２９と同様に、全体として環状をなしている。ゴム１２９の断面の外形は円形である。ゴム１２９は、一方の導電性ゴム１３９１、他方の導電性ゴム１３９３、およびそれらに挟まれた中間絶縁性ゴム１３９２を有する。他方の導電性ゴム１３９３および中間絶縁性ゴム１３９２のそれぞれの断面形状はドーナツ型である。つまり、他方の導電性ゴム１３９３および中間絶縁性ゴム１３９２のそれぞれは、円筒形状を有している。一方の導電性ゴム１３９１の断面形状は円形である。つまり、一方の導電性ゴム１３９１は円柱形状を構成している。一方の導電性ゴム１３９１、他方の導電性ゴム１３９３、および中間絶縁性ゴム１３９２は、同心円状の断面を有するように形成されている。

なお、他方の導電性ゴム１３９３および中間絶縁性ゴム１３９２の牽引用突起１１３の近傍の部分は除去されている。したがって、一方の導電性ゴム１３９１は牽引用突起１１３に電気的に接続されている。

一方の導電性ゴム１３９１と他方の導電性ゴム１３９３との間に電圧が印加されると、中間絶縁性ゴム１３９２はその断面における直径が大きくなるように変形しようとする。しかしながら、本実施の形態のゴム１３９によれば、一方の導電性ゴム１３９１、中間絶縁性ゴムおよび他方の導電性ゴム１３９３が同心円状に形成されているため、前述の変形は他方の導電性ゴム１３９３によって拘束される。したがって、中間絶縁性ゴム１３９２は、その断面における直径方向において膨張するように変形せずに、牽引力Ｆ１に平行な方向（ゴム１２９が延びる方向）において伸びるように変形する。その結果、牽引力Ｆ１が低減される。

これによれば、一方の導電性ゴム１３９１と他方の導電性ゴム１３９３との間に印加されている電圧を低減させるだけで、ゴム１２９を縮めることができる。そのため、その電圧を低減させるだけで、押付力Ｆ２を増加させることができる。つまり、本実施の形態のゴム１２９によっても、実施の形態１の超音波アクチュエータの押付力Ｆ２の調整と同様の調整をすることが可能である。

また、図１３に示されるように、ゴム１２９と他部品との間の漏電等を防止するために、ゴム１２９が絶縁被覆層１３９４で覆われていてもよい。

なお、押付用突起１２２４とゴム１２９とを導通させる位置においては、絶縁被覆層１３９４が除去され、牽引用突起１１３とゴム１２９とを導通させる位置においては、絶縁被覆層１３９４、他方の導電性ゴム１３９３、および中間絶縁性ゴム１３９２が除去されている。また、本実施の形態のゴム１２９は、実施の形態１のゴム１２９のように半回転分だけねじれている必要はない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

実施の形態１の超音波アクチュエータの全体構成を示す概略図である。 実施の形態１のゴムの捻れの状態を説明するための図である。 実施の形態１の超音波アクチュエータの構成要素である超音波振動子を示す概略図である。 実施の形態１の超音波アクチュエータの構成要素である超音波振動子の１つの振動モードを説明するための図である。 実施の形態１の超音波アクチュエータの構成要素である超音波振動子の他の振動モードを説明するための図である。 実施の形態１の超音波アクチュエータの構成要素である超音波振動子の動作原理を説明するための図である。 実施の形態１の超音波アクチュエータの構成要素である超音波振動子の動作原理を説明するための図である。 実施の形態１のゴムの概略断面図であって、図１のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 実施の形態１のゴムの動作を説明するための図である。 実施の形態１のゴムの他の例を示す概略図である。 実施の形態１の超音波アクチュエータの構成要素である巻取機構の斜視図である。 実施の形態２のゴムの概略断面図である。 実施の形態２のゴムの他の例を示す概略図である。

符号の説明

１２００ 超音波振動子、１２１１ 振動板、１２１２，１２１３ 圧電素子、１２１６ 上部電極、１２１７ 下部電極、１２２ ロータ、１２９ ゴム、１１２ 押付力調整用軸、１１３ 牽引用突起、１１４ 可変電圧源、１２７ 支持用軸。

Claims (7)

1. 可動子と、
   前記可動子に接触して前記可動子に所定の運動をさせる振動子と、
   前記振動子を移動可能に支持する支持用軸と、
   前記振動子に取り付けられ、所定の方向に沿って延び、前記振動子を牽引して前記可動子に対して押し付けるゴムと、
   前記振動子を前記可動子に押し付ける力を増加させるように前記ゴムを巻き取る巻取機構とを備えた、摩擦駆動アクチュエータ。
2. 前記ゴムは、一方の導電性ゴム、他方の導電性ゴム、およびこれらによって挟まれた中間絶縁性ゴムを含み、それらは、前記振動子を牽引する方向に沿って延びる三層構造を構成し、
   当該摩擦駆動アクチュエータは、前記一方の導電性ゴムと前記他方の導電性ゴムとの間に電圧を印加して前記ゴムの変形量を調整し得る可変電圧源をさらに備えた、請求項１に記載の摩擦駆動アクチュエータ。
3. 前記ゴムは、
   前記振動子を牽引する方向に沿って延びる円柱形状を有する一方の導電性ゴムと、
   前記一方の導電性ゴムの外周面上に設けられ、前記振動子を牽引する方向に沿って延びる円筒形状を有する中間絶縁性ゴムと、
   前記中間絶縁性ゴムの外周面上に設けられ、前記振動子を牽引する方向に沿って延びる円筒形状を有する他方の導電性ゴムとを含み、
   当該摩擦駆動アクチュエータは、前記一方の導電性ゴムと前記他方の導電性ゴムとの間に電圧を印加して前記ゴムの変形量を調整し得る可変電圧源をさらに備えた、請求項１に記載の摩擦駆動アクチュエータ。
4. 前記ゴムは、前記振動子および前記巻取機構のそれぞれに引っ掛けられた環状のゴムである、請求項１に記載の摩擦駆動アクチュエータ。
5. 前記振動子は、
   側方に突出する導電性の押付用突起を有する振動板と、
   前記振動板を挟む一方および他方の圧電素子と、
   前記一方および他方の圧電素子のそれぞれの表面上に設けられた複数の電極とを含み、
   前記巻取機構は、
   軸まわりに回転可能な絶縁性の押付力調整用軸と、
   前記押付用力調整用軸から側方に突出する導電性の牽引用突起とを含み、
   前記環状のゴムは、前記一方の導電性ゴムが前記押付用突起に接触し、かつ、前記他方の導電性ゴムが前記牽引用突起に接触するように、前記押付用突起と前記牽引用突起とに取り付けられた、請求項１に記載の摩擦駆動アクチュエータ。
6. 前記中間絶縁性ゴムが圧電性高分子材料を含む、請求項１に記載の摩擦駆動アクチュエータ。
7. 前記中間絶縁性ゴムが電歪性高分子材料を含む、請求項１に記載の摩擦駆動アクチュエータ。

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