知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024178579
(43)【公開日】2024-12-25
(54)【発明の名称】駆動装置及び駆動方法
(51)【国際特許分類】
H02N 2/12 20060101AFI20241218BHJP
H02K 7/116 20060101ALI20241218BHJP
【ＦＩ】
H02N2/12
H02K7/116
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023096819
(22)【出願日】2023-06-13
(71)【出願人】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090273
【弁理士】
【氏名又は名称】國分 孝悦
(72)【発明者】
【氏名】小田 悠貴
(72)【発明者】
【氏名】土屋 聡司
(72)【発明者】
【氏名】北島 暁
【テーマコード（参考）】
5H607
5H681
【Ｆターム（参考）】
5H607AA12
5H607BB01
5H607CC03
5H607DD03
5H607EE28
5H607EE31
5H607EE36
5H607FF33
5H681AA01
5H681BB02
5H681BB14
5H681BC01
5H681CC02
5H681DD23
5H681DD63
5H681DD73
5H681EE03
5H681EE12
5H681EE20
(57)【要約】
【課題】複数の駆動手段同士の駆動が互いに負荷となることなく、各駆動手段の駆動力を合算することができる技術を提供する。
【解決手段】出力軸６０と、出力軸６０に対して回転可能に構成された第１部材３０及び第２部材４０と、出力軸６０に固着された第３部材５０と、第１部材３０及び第２部材４０のうちの一方の部材を出力軸６０の周りで回転駆動させる振動型アクチュエータ１０と、第１部材３０及び第２部材４０のうちの他方の部材を出力軸６０の周りで回転駆動させる電磁モータ２０と、第２部材４０に回転可能に保持されるとともに、第１部材３０と第３部材５０とに接して挟持された転動体８０と、を備え、振動型アクチュエータ１０及び電磁モータ２０のうちの少なくとも１つが駆動することによって、第３部材５０及び出力軸６０が一体で回転する。
【選択図】図２
【解決手段】出力軸６０と、出力軸６０に対して回転可能に構成された第１部材３０及び第２部材４０と、出力軸６０に固着された第３部材５０と、第１部材３０及び第２部材４０のうちの一方の部材を出力軸６０の周りで回転駆動させる振動型アクチュエータ１０と、第１部材３０及び第２部材４０のうちの他方の部材を出力軸６０の周りで回転駆動させる電磁モータ２０と、第２部材４０に回転可能に保持されるとともに、第１部材３０と第３部材５０とに接して挟持された転動体８０と、を備え、振動型アクチュエータ１０及び電磁モータ２０のうちの少なくとも１つが駆動することによって、第３部材５０及び出力軸６０が一体で回転する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
出力軸と、
前記出力軸に対して回転可能に構成された第１部材および第２部材と、
前記出力軸に固着された第３部材と、
前記第１部材および前記第２部材のうちの一方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる振動型アクチュエータと、
前記第１部材および前記第２部材のうちの前記一方の部材とは異なる他方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる電磁モータと、
前記第２部材に回転可能に保持されるとともに、前記第１部材と前記第３部材とに接して挟持された転動体と、
を備え、
前記振動型アクチュエータおよび前記電磁モータのうちの少なくとも１つが駆動することによって、前記第３部材および前記出力軸が一体で回転する
ことを特徴とする駆動装置。
前記出力軸に対して回転可能に構成された第１部材および第２部材と、
前記出力軸に固着された第３部材と、
前記第１部材および前記第２部材のうちの一方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる振動型アクチュエータと、
前記第１部材および前記第２部材のうちの前記一方の部材とは異なる他方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる電磁モータと、
前記第２部材に回転可能に保持されるとともに、前記第１部材と前記第３部材とに接して挟持された転動体と、
を備え、
前記振動型アクチュエータおよび前記電磁モータのうちの少なくとも１つが駆動することによって、前記第３部材および前記出力軸が一体で回転する
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項2】
前記第３部材および前記出力軸は、前記少なくとも１つが駆動することによって前記転動体を介して、前記一体で回転する
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項3】
前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材は、それぞれ、前記出力軸に挿通されている
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項4】
前記振動型アクチュエータおよび前記電磁モータがともに駆動することによって、前記第３部材および前記出力軸が前記一体で回転する
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項5】
前記振動型アクチュエータおよび前記電磁モータのうちの一方が駆動できなくなった場合に、当該一方とは異なる他方が単体で駆動できる
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項6】
前記出力軸の軸方向を基準として前記第１部材が反時計回りに回転するときを正として前記第１部材の回転数をＮ１とし、
前記出力軸の軸方向を基準として前記第２部材が反時計回りに回転するときを正として前記第２部材の回転数をＮ２とした場合、
Ｎ２／Ｎ１＞０．５を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記出力軸の軸方向を基準として前記第２部材が反時計回りに回転するときを正として前記第２部材の回転数をＮ２とした場合、
Ｎ２／Ｎ１＞０．５を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項7】
前記Ｎ１と前記Ｎ２において、Ｎ２≧Ｎ１を満たす
ことを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
ことを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
【請求項8】
前記出力軸の軸方向を基準として前記第１部材が反時計回りに回転するときを正として前記第１部材のトルクをＴ１とし、
前記出力軸の軸方向を基準として前記第２部材が反時計回りに回転するときを正として前記第２部材のトルクをＴ２とした場合、以下の（Ａ）式を満たす
ことを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
前記出力軸の軸方向を基準として前記第２部材が反時計回りに回転するときを正として前記第２部材のトルクをＴ２とした場合、以下の（Ａ）式を満たす
【数1】
【請求項9】
前記振動型アクチュエータは、矩形状または環状である
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項10】
前記振動型アクチュエータは、複数設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項11】
前記振動型アクチュエータは、前記第１部材を前記出力軸の周りで回転駆動させ、
前記電磁モータは、前記第２部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記電磁モータは、前記第２部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項12】
前記転動体は、球の形状、円筒の形状または円柱の形状である
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項13】
前記転動体は、歯車を含み構成されており、
前記歯車と接する前記第１部材および前記第３部材の部位には、歯が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記歯車と接する前記第１部材および前記第３部材の部位には、歯が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項14】
出力軸と、
前記出力軸に対して回転可能に構成された第１部材および第２部材と、
前記出力軸に固着された第３部材と、
前記第１部材および前記第２部材のうちの一方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる振動型アクチュエータと、
前記第１部材および前記第２部材のうちの前記一方の部材とは異なる他方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる電磁モータと、
前記第２部材に回転可能に保持されるとともに、前記第１部材と前記第３部材とに接して挟持された転動体と、
を備える駆動装置の駆動方法であって、
前記振動型アクチュエータおよび前記電磁モータのうちの少なくとも１つが駆動することによって、前記第３部材および前記出力軸が一体で回転する
ことを特徴とする駆動方法。
前記出力軸に対して回転可能に構成された第１部材および第２部材と、
前記出力軸に固着された第３部材と、
前記第１部材および前記第２部材のうちの一方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる振動型アクチュエータと、
前記第１部材および前記第２部材のうちの前記一方の部材とは異なる他方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる電磁モータと、
前記第２部材に回転可能に保持されるとともに、前記第１部材と前記第３部材とに接して挟持された転動体と、
を備える駆動装置の駆動方法であって、
前記振動型アクチュエータおよび前記電磁モータのうちの少なくとも１つが駆動することによって、前記第３部材および前記出力軸が一体で回転する
ことを特徴とする駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、駆動装置及び駆動方法に関する。
【背景技術】
【0002】
駆動装置に含まれうる振動型アクチュエータは、駆動する移動体に加圧接触する振動体を備えている。この振動型アクチュエータは、振動体に励起された振動の駆動力によって生じる摩擦を利用して移動体を相対的に移動させる振動波モータとして利用されている。また、振動型アクチュエータの一種である回転型振動アクチュエータは、例えば、カメラのオートフォーカス機能やズーム機能のためにレンズを移動させることや、カメラのパン・チルト動作の駆動源として用いられている。
【0003】
振動型アクチュエータは、摩擦を利用して移動体に駆動力を伝える構造のため、トルク（発生力）を増加させるためには、振動体と移動体との加圧接触に係る加圧を大きくすることが有効である。しかしながら、上述した加圧を大きくし過ぎると、摩擦による損失が増加して、振動体や移動体の温度が駆動中に大きく上昇したり、摩擦部分の摩耗により耐久性が低下したりするおそれがあり、適正な範囲を超えて加圧を大きくすることは難しい。この対策の１つとしては、複数の駆動手段として複数の振動型アクチュエータを同時に用いて、１つの出力軸に各振動型アクチュエータの駆動力を伝達し、駆動力を合成（合算）することでトルクを増加させる手法が考えられる。例えば、特許文献１には、１つの出力軸に対して複数の振動型アクチュエータを連結させて、各振動型アクチュエータの駆動力を重畳してトルク（発生力）を増加させる技術が記載されている。具体的に、特許文献１では、各振動型アクチュエータの回転数などの出力特性を一致させるように駆動周波数や駆動電圧の制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００１－２０５１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、振動型アクチュエータの個体差等により出力特性に差が生じた場合には、各振動型アクチュエータの駆動力を合算することができず、複数の振動型アクチュエータが互いに負荷となってしまうという課題がある。
【0006】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、複数の駆動手段同士の駆動が互いに負荷となることなく、各駆動手段の駆動力を合算することができる技術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】
本発明の駆動装置は、出力軸と、前記出力軸に対して回転可能に構成された第１部材および第２部材と、前記出力軸に固着された第３部材と、前記第１部材および前記第２部材のうちの一方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる振動型アクチュエータと、前記第１部材および前記第２部材のうちの前記一方の部材とは異なる他方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる電磁モータと、前記第２部材に回転可能に保持されるとともに、前記第１部材と前記第３部材とに接して挟持された転動体と、を備え、前記振動型アクチュエータおよび前記電磁モータのうちの少なくとも１つが駆動することによって、前記第３部材および前記出力軸が一体で回転する。
また、本発明は、上述した駆動装置の駆動方法を含む。
また、本発明は、上述した駆動装置の駆動方法を含む。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、複数の駆動手段（振動型アクチュエータ及び電磁モータ）同士の駆動が互いに負荷となることなく、各駆動手段の駆動力を合算することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１の実施形態に係る駆動装置の概略構成の第１例を示す斜視図である。
【図2】第１の実施形態に係る駆動装置の概略構成の第１例を示す断面図である。
【図3】第１の実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構成の一例を示す分解斜視図である。
【図4】第１の実施形態に係る振動体の２つの屈曲振動モード（Ａモード及びＢモード）を示す図である。
【図5】第１の実施形態に係る駆動装置において、振動型アクチュエータによって回転駆動される第１部材と、電磁モータによって回転駆動される第２部材の回転特性の一例を示す図である。
【図6】第１の実施形態に係る駆動装置において、第２部材の回転数と第３部材の回転数及びトルクとの関係の一例を示す図である。
【図7】第１の実施形態に係る駆動装置において、第１部材、第２部材及び第３部材の動作パターンの一例を示す図である。
【図8】第１の実施形態に係る駆動装置の概略構成の第２例を示す斜視図である。
【図9】第１の実施形態に係る駆動装置の概略構成の第３例を示す断面図である。
【図10】第２の実施形態に係る駆動装置の概略構成の一例を示す斜視図である。
【図11】第３の実施形態を示し、第１及び第２の実施形態で説明した駆動装置を複数備える雲台装置の概略構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。
【0011】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。
まず、第１の実施形態について説明する。
【0012】
図１は、第１の実施形態に係る駆動装置１００の概略構成の第１例を示す斜視図である。この図１に示す第１の実施形態の第１例に係る駆動装置１００を「駆動装置１００－１１」として記載する。具体的に、図１（ａ）は、駆動装置１００－１１の内部構成の斜視図であり、また、図１（ｂ）は、駆動装置１００－１１の内部構成を分解した斜視図である。この図１（ａ）及び図１（ｂ）において、同じ構成には同じ符号を付している。また、図１（ａ）及び図１（ｂ）には、出力軸６０の軸方向をｚ方向とし、径方向をｒ方向とし、Ｚ方向から見て反時計回りを正のθとする回転座標系を図示している。
【0013】
駆動装置１００－１１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、振動型アクチュエータ１０、電磁モータ２０、第１部材３０、第２部材４０、第３部材５０、出力軸６０、ピニオンギヤ７０、及び、転動体８０を備える。
【0014】
図１（ａ）において、振動型アクチュエータ１０は、第１部材３０に加圧接触した状態となっている。このため、振動型アクチュエータ１０を励振させて発生した駆動力が第１部材３０に伝わることで、振動型アクチュエータ１０と相対的に第１部材３０が出力軸６０を中心として回転する。即ち、駆動装置１００－１１では、振動型アクチュエータ１０は、第１部材３０を出力軸６０の周りで回転駆動させる。この振動型アクチュエータ１０によって第１部材３０が摩擦駆動されているため、位置ずれ（ガタ）が小さく、第１部材３０を精密に位置決め駆動することが可能である。
【0015】
また、電磁モータ２０の駆動力がピニオンギヤ７０を介して第２部材４０の外周部に設けられたスパーギヤ４１に伝達し、第２部材４０が出力軸６０を中心として回転する。即ち、駆動装置１００－１１では、電磁モータ２０は、第２部材４０を出力軸６０の周りで回転駆動させる。このとき、ピニオンギヤ７０とスパーギヤ４１とは、適切なバックラッシを設けている。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）は模式図であるため、ピニオンギヤ７０の歯とスパーギヤ４１の歯とのピッチが一致していないが、実際にはピッチが一致する構成となっている。また、図１（ａ）及び図１（ｂ）では、ピニオンギヤ７０の歯数がスパーギヤ４１の歯数よりも少ない、即ちギヤ比は減速としてトルクが増加するように設定されている例を図示しているが、本実施形態においてはこれに限定されるものではない。例えば、ピニオンギヤ７０の歯数とスパーギヤ４１の歯数を同数とする形態や、ピニオンギヤ７０の歯数がスパーギヤ４１の歯数よりも多い形態も、本実施形態に適用可能である。
【0016】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す駆動装置１００－１１を出力軸６０の回転軸の方向に分解した斜視図である。具体的に、図１（ｂ）は、例えばステンレス球である転動体８０を第２部材４０に対して所定の位置に位置決めする方法を説明するための図である。図１（ｂ）では、複数の転動体８０が、第２部材４０に円周上に並んで設けられた複数の穴４２に挿入される様子を図示している。実際の駆動装置１００－１１では、複数の転動体８０は、第２部材４０の複数の穴４２に挿入された状態で、第１部材３０と第３部材５０とに接して挟持されて加圧接触するように支持されている。この構造によって転動体８０が第２部材４０の穴４２に挿入されているため、転動体８０は、第２部材４０に対して所定の位置関係を保ちつつ、第１部材３０及び第３部材５０に対して転がりながら相対的に移動することが可能となっている。
【0017】
図２は、第１の実施形態に係る駆動装置１００の概略構成の第１例を示す断面図である。具体的に、図２は、第１の実施形態の第１例に係る駆動装置１００－１１を、出力軸６０の回転軸Ｌを通る平面でカットした断面図である。この図２において、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
【0018】
駆動装置１００－１１は、図２に示すように、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す構成部（１０～８０）に加えて、外装部９０、ベアリング９１～９４を備えている。駆動装置１００－１１では、図２に示すように、第１部材３０、第２部材４０及び第３部材５０は、それぞれ、出力軸６０に挿通されている。
【0019】
第１部材３０は、ベアリング９２を介して出力軸６０に支持されている。このため、第１部材３０は、出力軸６０に対して回転軸Ｌを中心として相対的に回転可能に構成されている。また、第２部材４０は、ベアリング９３を介して出力軸６０に支持されている。このため、第２部材４０は、出力軸６０に対して回転軸Ｌを中心として相対的に回転可能に構成されている。第３部材５０は、出力軸６０に固着されて固定されている。さらに、出力軸６０は、２つのベアリング９１及び９４を介して、外装部９０に支持されている。以上の構成により、第１部材３０、第２部材４０、第３部材５０及び出力軸６０は、回転軸Ｌを中心として回転可能となっている。
【0020】
振動型アクチュエータ１０は、外装部９０に対して周方向に相対的に移動しないように支持されている。また、振動型アクチュエータ１０は、不図示の加圧手段を用いて第１部材３０に加圧接触している。この際の加圧手段としては、例えば、コイルバネや板バネなどのばね加圧手段や、磁力を用いた磁気加圧手段を用いることができる。
【0021】
転動体８０は、第２部材４０に対して自転可能に支持されており、不図示の加圧手段によって第１部材３０と第３部材５０とに加圧された状態で挟持されている。第１部材３０及び第３部材５０を転動体８０に加圧接触させるための加圧手段としては、コイルバネの他、サラバネやウェーブワッシャ等を用いることができる。なお、第１部材３０と第３部材５０を転動体８０に加圧接触させるための加圧手段は、振動型アクチュエータ１０の加圧手段を用いて兼用にしてもよい。
【0022】
転動体８０は、第１部材３０及び第３部材５０と加圧接触しているため、転動体８０と第１部材３０との間に働く摩擦力又は転動体８０と第３部材５０との間に働く摩擦力を越えない限り、転動体８０が第１部材３０又は第３部材５０に対して滑ることはない。また、転動体８０は、第１部材３０及び第３部材５０との接触面を転がりながら移動する（公転する）ことが可能である。このとき、転動体８０は、第２部材４０と滑り接触しながら自転する必要があるため、これを可能とするために、第２部材４０（より具体的には、第２部材４０の穴４２）と転動体８０との間には微小な隙間が設けられている。
【0023】
なお、図１（ｂ）及び図２に示す転動体８０としては、ステンレス球を用いる例を説明したが、本実施形態においてはこのステンレス球に限定されるものではない。例えば、転動体８０として、サーメット球やセラミック球、樹脂球などを適用する形態も、本実施形態に適用可能である。また、転動体８０の形状としては、図１（ｂ）及び図２に示す球の形状に限定されるものではなく、例えばコロと呼ばれる円柱の形状や円筒の形状の部材を用いる形態も、本実施形態に適用可能である。この場合、第２部材４０に、転動体８０の形状に応じた穴４２を設け、この穴４２に転動体８０を嵌め込むことにより同様の効果が得られる。
【0024】
さらに、本実施形態においては、転動体８０は、歯車を含み構成してもよい。具体的には、例えば、転動体８０として、円柱状または円錐状の部材に歯車を形成する。この場合、転動体８０の歯車と接する第１部材３０及び第３部材５０の部位には、転動体８０の歯車とかみ合う歯車を形成することで駆動力を伝達する構成とすることができる。ここで、転動体８０に歯車を利用する場合、この歯車は、第２部材４０とは滑り接触ではなく、第２部材４０に支持され、第２部材４０の径方向に沿った軸を中心に回転可能に構成する必要がある。また、高精度な位置決めが可能な駆動機構を実現するために、第１部材３０と第３部材５０とで転動体８０の歯車を挟持することで予圧を与え、バックラッシを小さくすることが好ましい。
【0025】
図３は、第１の実施形態に係る振動型アクチュエータ１０の概略構成の一例を示す分解斜視図である。振動型アクチュエータ１０は、図１に示すように、振動体１３、緩衝部材１４、加圧伝達部材１５、及び、振動体支持部１６を備える。
【0026】
振動体１３は、図３に示すように、２つの突起１１ａ及び１１ｂをもつ弾性体１１と、圧電体１２を備える。より具体的に、振動体１３は、弾性体１１と圧電体１２とが接着されて、緩衝部材１４と加圧伝達部材１５を介して振動体支持部１６に支持された構成となっている。また、本実施形態においては、圧電体１２は、電気－機械エネルギー変換素子である。
【0027】
振動体１３の弾性体１１は、振動の減衰が小さい材料が好ましく、例えばステンレス鋼等の金属やセラミックを用いる。弾性体１１の製造に関しては、プレス成型や切削などで２つの突起１１ａ及び１１ｂを一体で設けてもよいし、２つの突起１１ａ及び１１ｂを別体で製造して後から弾性体１１に溶接や接着等で固定してもよい。
【0028】
振動体１３の圧電体１２は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛を用いる。また、圧電体１２は、チタン酸バリウム等の鉛を含有しない圧電材料を主成分としたものでもよい。ここで、鉛を含有しないとは、鉛の含有量が１０００ｐｐｍ以下であることを指す。
【0029】
さらに、振動体１３（より具体的には、弾性体１１の突起１１ａ及び１１ｂ）は、不図示のバネにより、加圧伝達部材１５と緩衝部材１４を介して、第１部材３０と加圧接触している。ここで、緩衝部材１４は、フェルト等で構成されている。また、加圧伝達部材１５は、振動体１３の振動を阻害しないように構成されている。
【0030】
図４は、第１の実施形態に係る振動体１３の２つの屈曲振動モード（Ａモード及びＢモード）を示す図である。この図４において、図３に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
【0031】
【0032】
図４（ａ）における屈曲振動モードは、Ａモードの場合を示している。Ａモードは、矩形状の振動体１３の長辺方向（図４（ａ）のＸ方向）における二次の屈曲運動であり、短辺方向（図４（ａ）のＹ方向）と平行な３本の節線を有している。ここで、突起１１ａ及び１１ｂは、Ａモードの振動で節となる位置の近傍に配置されており、Ａモードの振動によって、図４（ａ）のＸ方向に往復運動を行う。
【0033】
図４（ｂ）における屈曲振動モードは、Ｂモードの場合を示している。Ｂモードは、矩形状の振動体１３の短辺方向（図４（ａ）のＹ方向）における一次の屈曲振動であり、長辺方向（図４（ａ）のＸ方向）と平行な２本の節線を有している。ここで、図４（ａ）に示すＡモードにおける節線と図４（ｂ）に示すＢモードにおける節線は、ＸＹ平面内において略直交するように形成されている。また、突起１１ａ及び１１ｂは、Ｂモードの振動で腹となる位置の近傍に配置されており、Ｂモードの振動によって、図４（ｂ）のＺ方向に往復運動を行う。
【0034】
図４（ａ）に示すＡモードと図４（ｂ）に示すＢモードの振動を所定の位相差で発生させることにより、突起１１ａ及び１１ｂの先端に楕円運動を発生させて、図４（ａ）のＸ方向の駆動力を与えることができる。なお、圧電体１２には、不図示のフレキシブルプリント基板が接着されており、この不図示のフレキシブルプリント基板から圧電体１２に交流電圧を印加することによって、図４に示す２つの屈曲振動モードを発生させることができる。
【0035】
次に、第１の実施形態の第１例に係る駆動装置１００－１１の動作について説明する。
まずは、振動型アクチュエータ１０及び電磁モータ２０のうちのいずれか１つを駆動させることによって、第３部材５０及び出力軸６０を一体で回転駆動する場合を説明する。
まずは、振動型アクチュエータ１０及び電磁モータ２０のうちのいずれか１つを駆動させることによって、第３部材５０及び出力軸６０を一体で回転駆動する場合を説明する。
【0036】
始めに、振動型アクチュエータ１０のみを駆動させる場合を説明する。
この場合、振動型アクチュエータ１０の推力を受けて第１部材３０のみが回転し、第２部材４０が固定されているとき、転動体８０と第１部材３０との回転軸Ｌを中心とする周方向の摩擦力によって転動体８０が自転する。さらに、自転する転動体８０と第３部材５０との回転軸Ｌを中心とする周方向の摩擦力によって第３部材５０が回転し、第３部材５０と出力軸６０とが一体的に回転する。
この場合、振動型アクチュエータ１０の推力を受けて第１部材３０のみが回転し、第２部材４０が固定されているとき、転動体８０と第１部材３０との回転軸Ｌを中心とする周方向の摩擦力によって転動体８０が自転する。さらに、自転する転動体８０と第３部材５０との回転軸Ｌを中心とする周方向の摩擦力によって第３部材５０が回転し、第３部材５０と出力軸６０とが一体的に回転する。
【0037】
次いで、電磁モータ２０のみを駆動させる場合を説明する。
この場合、電磁モータ２０の駆動力により第２部材４０のみが回転し、第１部材３０が固定されているとき、第２部材４０の回転によって第２部材４０の穴４２から転動体８０が回転軸Ｌを中心とする周方向の力を受け、転動体８０が回転軸Ｌを中心に公転する。転動体８０が公転する際に、第１部材３０と第３部材５０との接触面から回転軸Ｌを中心とする周方向の摩擦力を受けるため、転動体８０は転がって自転する。第１部材３０は、振動型アクチュエータ１０との接触による保持力によって回転しないように支持されているため、電磁モータ２０の駆動力は、第２部材４０及び転動体８０を介して、第３部材５０を回転させる力として伝達される。そして、第３部材５０と出力軸６０とが一体的に回転する。
この場合、電磁モータ２０の駆動力により第２部材４０のみが回転し、第１部材３０が固定されているとき、第２部材４０の回転によって第２部材４０の穴４２から転動体８０が回転軸Ｌを中心とする周方向の力を受け、転動体８０が回転軸Ｌを中心に公転する。転動体８０が公転する際に、第１部材３０と第３部材５０との接触面から回転軸Ｌを中心とする周方向の摩擦力を受けるため、転動体８０は転がって自転する。第１部材３０は、振動型アクチュエータ１０との接触による保持力によって回転しないように支持されているため、電磁モータ２０の駆動力は、第２部材４０及び転動体８０を介して、第３部材５０を回転させる力として伝達される。そして、第３部材５０と出力軸６０とが一体的に回転する。
【0038】
上述したように、駆動装置１００－１１では、振動型アクチュエータ１０及び電磁モータ２０のうちのいずれか１つを駆動させることによって、第３部材５０及び出力軸６０を一体で回転駆動することができる。これにより、例えば、振動型アクチュエータ１０及び電磁モータ２０のうちの一方が停止して駆動できなくなった場合でも、当該一方とは異なる他方が単体で駆動することによって、駆動装置１００－１１を駆動することが可能である。
【0039】
次に、振動型アクチュエータ１０及び電磁モータ２０をともに（同時に）駆動させることによって、振動型アクチュエータ１０及び電磁モータ２０の駆動力を合算した大きな駆動力で、第３部材５０及び出力軸６０を一体で回転駆動する場合を説明する。
【0040】
振動型アクチュエータ１０と電磁モータ２０とを同時に駆動することにより、振動型アクチュエータ１０及び電磁モータ２０の駆動力が合成（合算）されて第３部材５０に伝達される。これにより、第３部材５０と一体的に回転駆動する出力軸６０から、当該合成（合算）された駆動力が駆動装置１００－１１の出力として取り出される。このときの出力軸６０の回転数及びトルクについて、以下に説明する。
【0041】
振動型アクチュエータ１０によって駆動される第１部材３０、電磁モータ２０によって駆動される第２部材４０、及び、出力軸６０と一体的に回転する第３部材５０における回転数とトルクを以下のように定義する。
第１部材３０：回転数Ｎ１、トルクＴ１
第２部材４０：回転数Ｎ２、トルクＴ２
第３部材５０：回転数Ｎ３、トルクＴ３
なお、回転数の単位はｒｐｍであり、トルクの単位はＮｍである。回転数Ｎ１、Ｎ２及びＮ３と、トルクＴ１、Ｔ２及びＴ３は、図１の紙面の上側から見て反時計回りに回る方向、即ち図１に示す回転座標系におけるθ方向を正とする。具体的に、出力軸６０の回転軸Ｌを基準として第１部材３０が反時計回りに回転するときを正として、第１部材３０の回転数をＮ１とし、第１部材３０のトルクをＴ１とする。同様に、出力軸６０の回転軸Ｌを基準として第２部材４０が反時計回りに回転するときを正として、第２部材４０の回転数をＮ２とし、第２部材４０のトルクをＴ２とする。同様に、出力軸６０の回転軸Ｌを基準として第３部材５０が反時計回りに回転するときを正として、第３部材５０の回転数をＮ３とし、第３部材５０のトルクをＴ３とする。
第１部材３０：回転数Ｎ１、トルクＴ１
第２部材４０：回転数Ｎ２、トルクＴ２
第３部材５０：回転数Ｎ３、トルクＴ３
なお、回転数の単位はｒｐｍであり、トルクの単位はＮｍである。回転数Ｎ１、Ｎ２及びＮ３と、トルクＴ１、Ｔ２及びＴ３は、図１の紙面の上側から見て反時計回りに回る方向、即ち図１に示す回転座標系におけるθ方向を正とする。具体的に、出力軸６０の回転軸Ｌを基準として第１部材３０が反時計回りに回転するときを正として、第１部材３０の回転数をＮ１とし、第１部材３０のトルクをＴ１とする。同様に、出力軸６０の回転軸Ｌを基準として第２部材４０が反時計回りに回転するときを正として、第２部材４０の回転数をＮ２とし、第２部材４０のトルクをＴ２とする。同様に、出力軸６０の回転軸Ｌを基準として第３部材５０が反時計回りに回転するときを正として、第３部材５０の回転数をＮ３とし、第３部材５０のトルクをＴ３とする。
【0042】
まず、回転数について説明する。
ここでは、転動体８０と第１部材３０及び第３部材５０との間で、滑りは生じないものとする。このとき、転動体８０は、第１部材３０と第３部材５０によって挟持された状態で回転軸Ｌを中心に公転するため、転動体８０の公転の回転数は、第１部材３０の回転数Ｎ１と第３部材５０の回転数Ｎ３との平均となる。また、転動体８０の公転の回転数は、転動体８０を保持する第２部材４０の回転数と等しい。つまり、第２部材４０の回転数Ｎ２は、第１部材３０の回転数Ｎ１と第３部材５０の回転数Ｎ３との平均となる。その関係は、以下の（１）式で表される。
ここでは、転動体８０と第１部材３０及び第３部材５０との間で、滑りは生じないものとする。このとき、転動体８０は、第１部材３０と第３部材５０によって挟持された状態で回転軸Ｌを中心に公転するため、転動体８０の公転の回転数は、第１部材３０の回転数Ｎ１と第３部材５０の回転数Ｎ３との平均となる。また、転動体８０の公転の回転数は、転動体８０を保持する第２部材４０の回転数と等しい。つまり、第２部材４０の回転数Ｎ２は、第１部材３０の回転数Ｎ１と第３部材５０の回転数Ｎ３との平均となる。その関係は、以下の（１）式で表される。
【数1】
【0043】
（１）式より、第３部材５０の回転数Ｎ３は、以下の（２）式で表される。
Ｎ３＝２・Ｎ２－Ｎ１ ・・・（２）
Ｎ３＝２・Ｎ２－Ｎ１ ・・・（２）
【0044】
（２）式より、第３部材５０の回転数Ｎ３は、第２部材４０の回転数Ｎ２と第１部材３０の回転数Ｎ１との関係によって回転方向が変化することが分かる。
【数2】
【0045】
次いで、トルクについて説明する。
第１部材３０、第２部材４０及び第３部材５０の回転における運動エネルギー（Ｗ）は、トルクと回転数の関係で、それぞれ、以下の（３）式～（５）式で表される。
第１部材３０の運動エネルギー：Ｗ１＝２π・Ｔ１・Ｎ１／６０ ・・・（３）
第２部材４０の運動エネルギー：Ｗ２＝２π・Ｔ２・Ｎ２／６０ ・・・（４）
第３部材５０の運動エネルギー：Ｗ３＝２π・Ｔ３・Ｎ３／６０ ・・・（５）
第１部材３０、第２部材４０及び第３部材５０の回転における運動エネルギー（Ｗ）は、トルクと回転数の関係で、それぞれ、以下の（３）式～（５）式で表される。
第１部材３０の運動エネルギー：Ｗ１＝２π・Ｔ１・Ｎ１／６０ ・・・（３）
第２部材４０の運動エネルギー：Ｗ２＝２π・Ｔ２・Ｎ２／６０ ・・・（４）
第３部材５０の運動エネルギー：Ｗ３＝２π・Ｔ３・Ｎ３／６０ ・・・（５）
【0046】
なお、第３部材５０の運動エネルギーＷ３は、出力軸６０の運動エネルギーと等しい。転動体８０やベアリング９１～９４などによるエネルギー損失が極めて小さく無視できる場合、第３部材５０の運動エネルギーＷ３は、第１部材３０の運動エネルギーＷ１と第２部材４０の運動エネルギーＷ２の和となり、以下の（６）式となる。
Ｗ３＝Ｗ１＋Ｗ２ ・・・（６）
Ｗ３＝Ｗ１＋Ｗ２ ・・・（６）
【0047】
そして、上述した（３）式～（６）式より、以下の（７）式となる。
Ｔ３・Ｎ３＝Ｔ１・Ｎ１＋Ｔ２・Ｎ２ ・・・（７）
Ｔ３・Ｎ３＝Ｔ１・Ｎ１＋Ｔ２・Ｎ２ ・・・（７）
【0048】
（２）式と（７）式より、第３部材５０のトルクＴ３は、以下の（８）式となる。
【数3】
【0049】
次に、振動型アクチュエータ１０を駆動し、電磁モータ２０が停止している場合の第３部材５０の出力を、上述した式を用いて説明する。電磁モータ２０が停止しているので、第２部材４０の回転数Ｎ２＝０ｒｐｍである。この場合、（２）式より、第３部材５０の回転数Ｎ３＝－Ｎ１であり、第１部材３０の回転数Ｎ１と第３部材５０の回転数Ｎ３は絶対値が等しくなり、その向きは反対方向となる。また、この場合、（８）式より、第３部材５０のトルクＴ３＝－Ｔ１となり、第３部材５０のトルクＴ３は、第１部材３０のトルクＴ１と絶対値が等しくなり、その向きは反対方向となる。
【0050】
続いて、電磁モータ２０を駆動し、振動型アクチュエータ１０が停止している場合の第３部材５０の出力を、上述した式を用いて説明する。振動型アクチュエータ１０が停止しているので、第１部材３０の回転数Ｎ１＝０ｒｐｍである。この場合、（２）式より、第３部材５０の回転数Ｎ３＝２・Ｎ２であり、第３部材５０の回転数Ｎ３は、第２部材４０の回転数Ｎ２の絶対値の２倍となり、その向きは同じ方向である。
【数4】
【0051】
次に、振動型アクチュエータ１０と電磁モータ２０を同時に駆動し、出力軸６０から大きな出力を得る方法について説明する。
【0052】
図５は、第１の実施形態に係る駆動装置１００において、振動型アクチュエータ１０によって回転駆動される第１部材３０と、電磁モータ２０によって回転駆動される第２部材４０の回転特性の一例を示す図である。図５において、横軸は回転数を示し、縦軸はトルクを示している。第１部材３０の回転数Ｎ１及びトルクＴ１は、一定の場合で説明するため、図５では黒丸の１点（Ｎ１＝１００ｒｐｍ、Ｔ１＝０．５Ｎｍ）のみをプロットしている。そして、図５では、第２部材４０の回転数Ｎ２及びトルクＴ２が可変の場合を説明するため、２本の破線としている。なお、第２部材４０の回転数Ｎ２及びトルクＴ２が図５の破線上にくるのは最大出力を満たすときであり、第１象限にある場合には、第２部材４０の回転数Ｎ２及びトルクＴ２が破線より下の領域を取りうる。また、第３象限にある場合には、逆に、第２部材４０の回転数Ｎ２及びトルクＴ２が破線より上の領域を取りうる。第２部材４０の回転方向によって回転数Ｎ２及びトルクＴ２の正負が変化するため、第２部材４０のトルクＴ２の直線は、回転数０ｒｐｍを境に不連続となる。
【0053】
図６は、第１の実施形態に係る駆動装置１００において、第２部材４０の回転数Ｎ２と第３部材５０の回転数Ｎ３及びトルクＴ３との関係の一例を示す図である。具体的に、図６（ａ）は、第２部材４０の回転数Ｎ２が正の範囲にある場合の回転数Ｎ２に対する第３部材５０（出力軸６０）の回転数Ｎ３及びトルクＴ３の変化を示す特性図である。また、図６（ｂ）は、第２部材４０の回転数Ｎ２が負の範囲にある場合の回転数Ｎ２に対する第３部材５０（出力軸６０）の回転数Ｎ３及びトルクＴ３の変化を示す特性図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）において、実線は、第３部材５０（出力軸６０）の回転数Ｎ３を示し、破線は、第３部材５０（出力軸６０）のトルクＴ３を示している。なお、図５、図６（ａ）及び図６（ｂ）において、縦軸及び横軸に示した数値は、特性の一例として記載したものであり、必ずしもこの数値をとるものではない。
【0054】
次に、第３部材５０（出力軸６０）の回転数Ｎ３による回転を第１部材３０の回転数Ｎ１と同じ方向に回転させる駆動方法について説明する。つまり、Ｎ３／Ｎ１＞０となるので、上述した（２）式より、以下の（９）式となる。
Ｎ３／Ｎ１＝２・Ｎ２／Ｎ１－１＞０
Ｎ２／Ｎ１＞０．５ ・・・（９）
この（９）式を満たすとき、第３部材５０（出力軸６０）を第１部材３０と同じ方向に駆動させることができる。
Ｎ３／Ｎ１＝２・Ｎ２／Ｎ１－１＞０
Ｎ２／Ｎ１＞０．５ ・・・（９）
この（９）式を満たすとき、第３部材５０（出力軸６０）を第１部材３０と同じ方向に駆動させることができる。
【0055】
また、Ｎ２／Ｎ１＝０．５、つまり、Ｎ２＝Ｎ１／２のとき、第３部材５０（出力軸６０）の回転数Ｎ３は０ｒｐｍになる。また、Ｎ２／Ｎ１＜０．５のとき、第３部材５０（出力軸６０）を第１部材３０と逆の方向に回転させることができる。
【0056】
次に、第３部材５０（出力軸６０）の回転数Ｎ３を第１部材３０の回転数Ｎ１よりも増大させる駆動方法（同じ回転数を含む）について説明する。つまり、Ｎ３がＮ１以上となるので、上述した（２）式より、以下の（１０）式となる。
Ｎ３＝２・Ｎ２－Ｎ１≧Ｎ１
Ｎ２≧Ｎ１ ・・・（１０）
この（１０）式を満たすとき、第３部材５０（出力軸６０）の回転数Ｎ３を第１部材３０の回転数Ｎ１よりも増大させることがでる。
Ｎ３＝２・Ｎ２－Ｎ１≧Ｎ１
Ｎ２≧Ｎ１ ・・・（１０）
この（１０）式を満たすとき、第３部材５０（出力軸６０）の回転数Ｎ３を第１部材３０の回転数Ｎ１よりも増大させることがでる。
【0057】
次に、第３部材５０（出力軸６０）のトルクＴ３を第１部材３０のトルクＴ１よりも増大させる駆動方法（同じトルクを含む）について説明する。つまり、Ｔ３≧Ｔ１となるので、上述した（８）式より、以下の（１１）式となる。
この（１１）式を満たすとき、第３部材５０（出力軸６０）のトルクＴ３を第１部材３０のトルクＴ１よりも増大させることができる。
【数5】
【0058】
次に、第３部材５０（出力軸６０）が第１部材３０に対して減速かつ増トルクとなる駆動方法について説明する。図６（ａ）において第２部材４０の回転数Ｎ２が正の範囲（反時計回り）では、第３部材５０の回転数Ｎ３は、第２部材４０の回転数Ｎ２に比例し、回転数Ｎ２が所定の値（５０ｒｐｍ）を境にして回転方向の正負が逆転する。また、図６（ａ）において第３部材５０の回転数Ｎ３が０ｒｐｍとなる第２部材４０の回転数Ｎ２（５０ｒｐｍ）では、第３部材５０のトルクＴ３が無限大となる。しなしながら、実際には、トルクが一定値を超えると転動体８０と第１部材３０又は第３部材５０との間で滑りが生じるため、駆動装置１００－１１は、一定以上のトルクは出力できない。
【数6】
【0059】
図６（ｂ）において第２部材４０の回転数Ｎ２が負の範囲（時計回り）では、第３部材５０の回転数Ｎ３は、第２部材４０の回転数Ｎ２に比例する。第２部材４０の回転数Ｎ２が負の方向（時計回り）に大きくなると、第３部材５０の回転数Ｎ３も負の方向（時計回り）に大きくなり、それに伴って第３部材５０のトルクＴ３は小さくなる。
【0060】
これらの特性を利用し、第１部材３０の回転数Ｎ１及びトルクＴ１を一定とした場合、第３部材５０（出力軸６０）に求める出力に応じて第２部材４０の回転数Ｎ２及びトルクＴ２を選定する必要がある。
【0061】
図７は、第１の実施形態に係る駆動装置１００において、第１部材３０、第２部材４０及び第３部材５０の動作パターンの一例を示す図である。具体的に、図７は、第３部材５０（出力軸６０）の回転数Ｎ３＝１００ｒｐｍ及びトルクＴ３＝１Ｎｍを出力したい場合の、第１部材３０の回転数Ｎ１及びトルクＴ１と第２部材４０の回転数Ｎ２及びトルクＴ２の組み合わせのパターンを示したものである。
【0062】
第３部材５０（出力軸６０）から同じ出力を取り出すときには、複数の組み合わせが考えられるため、第１部材３０の回転数Ｎ１及びトルクＴ１に応じて、第２部材４０の回転数Ｎ２及びトルクＴ２を制御する必要がある。具体的に、例えば、不図示のエンコーダを用いて、第１部材３０の回転数Ｎ１、第２部材４０の回転数Ｎ２、及び、第３部材５０（出力軸６０）の回転数Ｎ３をそれぞれ測定する。また、第１部材３０の回転数Ｎ１とトルクＴ１との関係を表すＮ１－Ｔ１特性、及び、第２部材４０の回転数Ｎ２とトルクＴ２との関係を表すＮ２－Ｔ２特性を別途測定するなどして取得しておく。これは、振動型アクチュエータ１０と第１部材３０のみを組み合わせた状態や電磁モータ２０単体の特性を測定しておくことで確認することができる。なお、第２部材４０の特性は、ピニオンギヤ７０とスパーギヤ４１とのギヤ比を用いて電磁モータ２０単体の特性から換算することができる。そして、所望の第３部材５０（出力軸６０）の回転数Ｎ３になるように、第１部材３０の回転数Ｎ１及び第２部材４０の回転数Ｎ２を制御する。第３部材５０（出力軸６０）の回転数Ｎ３は、（２）式より導出可能であるが、転動体８０が第１部材３０と第３部材５０との間で滑ることも考えられるため、第３部材５０（出力軸６０）の回転数Ｎ３も測定することが望ましい。
【0063】
また、振動型アクチュエータ１０が故障等で停止して電磁モータ２０のみで駆動する場合、ピニオンギヤ７０とスパーギヤ４１との間のバックラッシにより電磁モータ２０の移動量と出力軸６０の移動量との間に差が生じてしまう。このため、出力軸６０の移動量を知るためにも、第１部材３０、第２部材４０及び第３部材５０（出力軸６０）のそれぞれにエンコーダが必要となる。
【0064】
本実施形態では、振動型アクチュエータ１０を用いて第１部材３０を駆動し、電磁モータ２０を用いて第２部材４０を駆動する構成を説明した。第１部材３０の回転は、転動体８０の転動により第３部材５０及び出力軸６０に動力として伝達されるため、転動体８０の滑りが無い限りバックラッシに相当する微小な位置ずれが発生しない。第２部材４０の回転は、穴４２と転動体８０の間に隙間（ガタ）があるため、第３部材５０及び出力軸６０に動力として伝達する際に微小なずれが発生する。したがって、振動型アクチュエータ１０を、第３部材５０との伝達の際にバックラッシが生じない第１部材３０の駆動に用いることで、振動型アクチュエータ１０のメリットが活かせる。また、第２部材４０の駆動には、単位体積当たりの出力が大きい電磁モータ２０を用いることで、駆動装置１００－１１を小型で大出力にすることが可能となる。
【0065】
図８は、第１の実施形態に係る駆動装置１００の概略構成の第２例を示す斜視図である。この図８に示す第１の実施形態の第２例に係る駆動装置１００を「駆動装置１００－１２」として記載する。図８において、図１～図３に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
【0066】
図１に示す駆動装置１００－１１は、電磁モータ２０と第２部材４０との駆動力伝達手段として、第２部材４０のスパーギヤ４１及びピニオンギヤ７０を用いるものであった。これに対して、図８に示す駆動装置１００－１２は、図１に示す第２部材４０に変えてタイミングプーリー１４１を設けた第２部材１４０を用い、図１に示すピニオンギヤ７０に変えてタイミングプーリー１７０を用いる。そして、図８に示す駆動装置１００－１２は、タイミングベルト１７１を新たに設けて、電磁モータ２０の駆動力を、タイミングプーリー１７０及びタイミングベルト１７１を介して、タイミングプーリー１４１を設けた第２部材１４０に伝達する。このような構成とすることで、図８に示す駆動装置１００－１２は、電磁モータ２０の駆動方向と第２部材１４０の駆動方向を揃えることが可能となる。これにより、電磁モータ２０の反トルクによって、駆動装置１００－１２が電磁モータ２０の駆動方向と逆に動こうとするのを防ぐことができる。図８に示す駆動装置１００－１２の構成では、ギヤによるバックラッシは考慮しなくてもよいが、タイミングベルト１７１で駆動力を伝達するため、ギヤを用いた図１に示す駆動装置１００－１１の場合よりも、駆動装置１００が大型化してしまう。また、本実施形態においては、タイミングベルト１７１に限定されるものではなく、ベルト状の素材で駆動を伝達するものであれば他の手段でもよい。例えば、歯のないプーリーベルト及びプーリーや、ラダーチェーンのようなチェーン等でもよい。
【0067】
なお、図１に示す駆動装置１００－１１及び図８に示す駆動装置１００－１２では、第１部材３０を駆動する振動型アクチュエータ１０を１つ備える例を示しているが、本実施形態においてはこれに限定されるものではない。本実施形態に係る駆動装置１００においては、第１部材３０を駆動する振動型アクチュエータ１０を複数設けるようにしてもよい。同様に、図１に示す駆動装置１００－１１及び図８に示す駆動装置１００－１２では、第２部材を駆動する電磁モータ２０を１つ備える例を示しているが、第２部材を駆動する電磁モータ２０を複数設けるようにしてもよい。
【0068】
図９は、第１の実施形態に係る駆動装置１００の概略構成の第３例を示す断面図である。この図９に示す第１の実施形態の第３例に係る駆動装置１００を「駆動装置１００－１３」として記載する。図９において、図１～図３に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
【0069】
図９に示す駆動装置１００－１３は、図２に示す駆動装置１００－１１に対して、振動型アクチュエータ１０を配置する位置及び方向が異なっている。具体的に、図９に示す駆動装置１００－１３では、第１部材３０を径方向から加圧接触するように振動型アクチュエータ１０を配置している。
【0070】
以上説明した第１の実施形態に係る駆動装置１００は、出力軸６０と、出力軸６０に対して回転可能に構成された第１部材３０及び第２部材４０と、出力軸６０に固着された第３部材５０を備える。さらに、第１の実施形態に係る駆動装置１００は、第１部材３０を出力軸６０の周りで回転駆動させる振動型アクチュエータ１０と、第２部材４０を出力軸６０の周りで回転駆動させる電磁モータ２０を備える。さらに、第１の実施形態に係る駆動装置１００は、第２部材４０に回転可能に保持されるとともに、第１部材３０と第３部材５０とに接して挟持された転動体８０を備える。そして、第１の実施形態に係る駆動装置１００は、振動型アクチュエータ１０及び電磁モータ２０のうちの少なくとも１つが駆動することによって、第３部材５０及び出力軸６０が一体で回転する。
かかる構成によれば、複数の駆動手段（振動型アクチュエータ１０及び電磁モータ２０）同士の駆動が互いに負荷となることなく、各駆動手段の駆動力を合算することができる。例えば、電磁モータ２０は、振動型アクチュエータ１０のような摩擦を利用した駆動ではないため、振動型アクチュエータ１０の負荷とはなり難い。また、振動型アクチュエータ１０のみを駆動させても第３部材５０及び出力軸６０を一体で回転させることができ、電磁モータ２０のみを駆動させても第３部材５０及び出力軸６０を一体で回転させることができるため、それぞれの駆動力を合算することができる。
かかる構成によれば、複数の駆動手段（振動型アクチュエータ１０及び電磁モータ２０）同士の駆動が互いに負荷となることなく、各駆動手段の駆動力を合算することができる。例えば、電磁モータ２０は、振動型アクチュエータ１０のような摩擦を利用した駆動ではないため、振動型アクチュエータ１０の負荷とはなり難い。また、振動型アクチュエータ１０のみを駆動させても第３部材５０及び出力軸６０を一体で回転させることができ、電磁モータ２０のみを駆動させても第３部材５０及び出力軸６０を一体で回転させることができるため、それぞれの駆動力を合算することができる。
【0071】
なお、第１の実施形態に係る駆動装置１００では、振動型アクチュエータ１０が第１部材３０を出力軸６０の周りで回転駆動させ、電磁モータ２０が第２部材４０を出力軸６０の周りで回転駆動させたが、本発明においてはこれに限定されるものではない。本発明においては、振動型アクチュエータ１０は、第１部材３０及び第２部材４０のうちの一方の部材を出力軸６０の周りで回転駆動させる形態も含む。同様に、本発明においては、電磁モータ２０は、第１部材３０及び第２部材４０のうちの前記一方の部材とは異なる他方の部材を出力軸６０の周りで回転駆動させる形態も含む。
【0072】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。なお、以下に記載する第２の実施形態の説明では、上述した第１の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第１の実施形態と異なる事項について説明を行う。
次に、第２の実施形態について説明する。なお、以下に記載する第２の実施形態の説明では、上述した第１の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第１の実施形態と異なる事項について説明を行う。
【0073】
図１０は、第２の実施形態に係る駆動装置１００の概略構成の一例を示す斜視図である。この図１０に示す第２の実施形態に係る駆動装置１００を「駆動装置１００－２」として記載する。図１０において、図１及び図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
【0074】
【0075】
図１０において、振動型アクチュエータ２１０は、不図示の加圧手段を用いて第１部材２３０に加圧接触している。振動型アクチュエータ２１０に進行波振動が励振されると、振動型アクチュエータ２１０に駆動力が発生し、その駆動力が第１部材２３０を駆動し、第１部材２３０が振動型アクチュエータ２１０と相対的に移動する。
【0076】
図１０に示す振動型アクチュエータ２１０は、複数の溝２１１ａを備える弾性体２１１と、電気－機械変換素子である圧電体２１２とを接着等で貼り付けた構成となっている。この圧電体２１２に対して、不図示のフレキシブル基板等から交流電流を印加することによって、振動型アクチュエータ２１０に進行波振動が励振されて駆動力が発生し、第１部材２３０が振動型アクチュエータ２１０に対して相対的に移動する。
【0077】
第２の実施形態に係る駆動装置１００では、第１の実施形態に係る駆動装置１００よりも、一般的に出力の大きい円環状の振動型アクチュエータ２１０を用いることができる。
【0078】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。なお、以下に記載する第３の実施形態の説明では、上述した第１及び第２の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第１及び第２の実施形態と異なる事項について説明を行う。
次に、第３の実施形態について説明する。なお、以下に記載する第３の実施形態の説明では、上述した第１及び第２の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第１及び第２の実施形態と異なる事項について説明を行う。
【0079】
第３実施形態では、第１及び第２の実施形態で説明した駆動装置１００を備える装置として、監視カメラ等の撮像装置における雲台装置（旋回装置）を適用した例について説明する。
【0080】
図１１は、第３の実施形態を示し、第１及び第２の実施形態で説明した駆動装置１００を複数備える雲台装置３００の概略構成の一例を示す図である。図１１（ａ）に示す雲台装置３００と図１１（ｂ）に示す雲台装置３００は、第３の実施形態に係る雲台装置３００を異なる方向から見たものである。例えば、図１１（ａ）は、雲台装置３００を正面から見た図であり、図１１（ｂ）は、雲台装置３００を側面から見た図である。
【0081】
【0082】
ヘッド部３１０は、図１１（ａ）に示すように、２つの駆動装置１００であるパン用の駆動装置１００－Ｐ及びチルト用の駆動装置１００－Ｔを備える。ベース部３２０は、ヘッド部３１０を支持する構成部である。Ｌアングル部３３０は、ヘッド部３１０に取り付けられており、撮像装置３４０を固定するための構成部である。
【0083】
パン用の駆動装置１００－Ｐは、上述した第１の実施形態に係る駆動装置１００－１又は第２の実施形態に係る駆動装置１００－２のいずれかを適用可能である。パン用の駆動装置１００－Ｐは、出力軸６０がベース部３２０と連結されており、ヘッド部３１０とＬアングル部３３０と撮像装置３４０とを、ベース部３２０に対してパン軸の周りに回転させるための駆動装置である。
【0084】
チルト用の駆動装置１００－Ｔは、上述した第１の実施形態に係る駆動装置１００－１又は第２の実施形態に係る駆動装置１００－２のいずれかを適用可能である。チルト用の駆動装置１００－Ｔは、出力軸６０がＬアングル部３３０と連結されており、Ｌアングル部３３０と撮像装置３４０とを、ヘッド部３１０に対してチルト軸の周りに回転させるための駆動装置である。
【0085】
Ｌアングル部３３０に取り付けられた撮像装置３４０は、動画や静止画の撮影用カメラであり、撮影を行いながら２つの駆動装置１００－Ｐ及び１００－Ｔの駆動により、パン及びチルトの動作が可能となっている。
【0086】
第３の実施形態に係る駆動装置１００では、雲台装置３００の駆動源として用いることができる。
【0087】
なお、上述した本発明の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【0088】
本発明の実施形態の開示は、以下の構成及び方法を含む。
［構成１］
出力軸と、
前記出力軸に対して回転可能に構成された第１部材および第２部材と、
前記出力軸に固着された第３部材と、
前記第１部材および前記第２部材のうちの一方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる振動型アクチュエータと、
前記第１部材および前記第２部材のうちの前記一方の部材とは異なる他方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる電磁モータと、
前記第２部材に回転可能に保持されるとともに、前記第１部材と前記第３部材とに接して挟持された転動体と、
を備え、
前記振動型アクチュエータおよび前記電磁モータのうちの少なくとも１つが駆動することによって、前記第３部材および前記出力軸が一体で回転する
ことを特徴とする駆動装置。
［構成２］
前記第３部材および前記出力軸は、前記少なくとも１つが駆動することによって前記転動体を介して、前記一体で回転する
ことを特徴とする構成１に記載の駆動装置。
［構成３］
前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材は、それぞれ、前記出力軸に挿通されている
ことを特徴とする構成１または２に記載の駆動装置。
［構成４］
前記振動型アクチュエータおよび前記電磁モータがともに駆動することによって、前記第３部材および前記出力軸が前記一体で回転する
ことを特徴とする構成１乃至３のいずれか１項に記載の駆動装置。
［構成５］
前記振動型アクチュエータおよび前記電磁モータのうちの一方が駆動できなくなった場合に、当該一方とは異なる他方が単体で駆動できる
ことを特徴とする構成１乃至４のいずれか１項に記載の駆動装置。
［構成６］
前記出力軸の軸方向を基準として前記第１部材が反時計回りに回転するときを正として前記第１部材の回転数をＮ１とし、
前記出力軸の軸方向を基準として前記第２部材が反時計回りに回転するときを正として前記第２部材の回転数をＮ２とした場合、
Ｎ２／Ｎ１＞０．５を満たす
ことを特徴とする構成１乃至５のいずれか１項に記載の駆動装置。
［構成７］
前記Ｎ１と前記Ｎ２において、Ｎ２≧Ｎ１を満たす
ことを特徴とする構成６に記載の駆動装置。
［構成８］
前記出力軸の軸方向を基準として前記第１部材が反時計回りに回転するときを正として前記第１部材のトルクをＴ１とし、
前記出力軸の軸方向を基準として前記第２部材が反時計回りに回転するときを正として前記第２部材のトルクをＴ２とした場合、以下の（Ａ）式を満たす
ことを特徴とする構成６または７に記載の駆動装置。
［構成９］
前記振動型アクチュエータは、矩形状または環状である
ことを特徴とする構成１乃至８のいずれか１項に記載の駆動装置。
［構成１０］
前記振動型アクチュエータは、複数設けられている
ことを特徴とする構成１乃至９のいずれか１項に記載の駆動装置。
［構成１１］
前記振動型アクチュエータは、前記第１部材を前記出力軸の周りで回転駆動させ、
前記電磁モータは、前記第２部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる
ことを特徴とする構成１乃至１０のいずれか１項に記載の駆動装置。
［構成１２］
前記転動体は、球の形状、円筒の形状または円柱の形状である
ことを特徴とする構成１乃至１１のいずれか１項に記載の駆動装置。
［構成１３］
前記転動体は、歯車を含み構成されており、
前記歯車と接する前記第１部材および前記第３部材の部位には、歯が形成されている
ことを特徴とする構成１乃至１１のいずれか１項に記載の駆動装置。
［方法１］
出力軸と、
前記出力軸に対して回転可能に構成された第１部材および第２部材と、
前記出力軸に固着された第３部材と、
前記第１部材および前記第２部材のうちの一方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる振動型アクチュエータと、
前記第１部材および前記第２部材のうちの前記一方の部材とは異なる他方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる電磁モータと、
前記第２部材に回転可能に保持されるとともに、前記第１部材と前記第３部材とに接して挟持された転動体と、
を備える駆動装置の駆動方法であって、
前記振動型アクチュエータおよび前記電磁モータのうちの少なくとも１つが駆動することによって、前記第３部材および前記出力軸が一体で回転する
ことを特徴とする駆動方法。
［構成１］
出力軸と、
前記出力軸に対して回転可能に構成された第１部材および第２部材と、
前記出力軸に固着された第３部材と、
前記第１部材および前記第２部材のうちの一方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる振動型アクチュエータと、
前記第１部材および前記第２部材のうちの前記一方の部材とは異なる他方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる電磁モータと、
前記第２部材に回転可能に保持されるとともに、前記第１部材と前記第３部材とに接して挟持された転動体と、
を備え、
前記振動型アクチュエータおよび前記電磁モータのうちの少なくとも１つが駆動することによって、前記第３部材および前記出力軸が一体で回転する
ことを特徴とする駆動装置。
［構成２］
前記第３部材および前記出力軸は、前記少なくとも１つが駆動することによって前記転動体を介して、前記一体で回転する
ことを特徴とする構成１に記載の駆動装置。
［構成３］
前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材は、それぞれ、前記出力軸に挿通されている
ことを特徴とする構成１または２に記載の駆動装置。
［構成４］
前記振動型アクチュエータおよび前記電磁モータがともに駆動することによって、前記第３部材および前記出力軸が前記一体で回転する
ことを特徴とする構成１乃至３のいずれか１項に記載の駆動装置。
［構成５］
前記振動型アクチュエータおよび前記電磁モータのうちの一方が駆動できなくなった場合に、当該一方とは異なる他方が単体で駆動できる
ことを特徴とする構成１乃至４のいずれか１項に記載の駆動装置。
［構成６］
前記出力軸の軸方向を基準として前記第１部材が反時計回りに回転するときを正として前記第１部材の回転数をＮ１とし、
前記出力軸の軸方向を基準として前記第２部材が反時計回りに回転するときを正として前記第２部材の回転数をＮ２とした場合、
Ｎ２／Ｎ１＞０．５を満たす
ことを特徴とする構成１乃至５のいずれか１項に記載の駆動装置。
［構成７］
前記Ｎ１と前記Ｎ２において、Ｎ２≧Ｎ１を満たす
ことを特徴とする構成６に記載の駆動装置。
［構成８］
前記出力軸の軸方向を基準として前記第１部材が反時計回りに回転するときを正として前記第１部材のトルクをＴ１とし、
前記出力軸の軸方向を基準として前記第２部材が反時計回りに回転するときを正として前記第２部材のトルクをＴ２とした場合、以下の（Ａ）式を満たす
【数7】
［構成９］
前記振動型アクチュエータは、矩形状または環状である
ことを特徴とする構成１乃至８のいずれか１項に記載の駆動装置。
［構成１０］
前記振動型アクチュエータは、複数設けられている
ことを特徴とする構成１乃至９のいずれか１項に記載の駆動装置。
［構成１１］
前記振動型アクチュエータは、前記第１部材を前記出力軸の周りで回転駆動させ、
前記電磁モータは、前記第２部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる
ことを特徴とする構成１乃至１０のいずれか１項に記載の駆動装置。
［構成１２］
前記転動体は、球の形状、円筒の形状または円柱の形状である
ことを特徴とする構成１乃至１１のいずれか１項に記載の駆動装置。
［構成１３］
前記転動体は、歯車を含み構成されており、
前記歯車と接する前記第１部材および前記第３部材の部位には、歯が形成されている
ことを特徴とする構成１乃至１１のいずれか１項に記載の駆動装置。
［方法１］
出力軸と、
前記出力軸に対して回転可能に構成された第１部材および第２部材と、
前記出力軸に固着された第３部材と、
前記第１部材および前記第２部材のうちの一方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる振動型アクチュエータと、
前記第１部材および前記第２部材のうちの前記一方の部材とは異なる他方の部材を前記出力軸の周りで回転駆動させる電磁モータと、
前記第２部材に回転可能に保持されるとともに、前記第１部材と前記第３部材とに接して挟持された転動体と、
を備える駆動装置の駆動方法であって、
前記振動型アクチュエータおよび前記電磁モータのうちの少なくとも１つが駆動することによって、前記第３部材および前記出力軸が一体で回転する
ことを特徴とする駆動方法。
【符号の説明】
【0089】
１０，２１０：振動型アクチュエータ、１１，２１１：弾性体、１１ａ，１１ｂ：突起、１２，２１２：圧電体、１３：振動体、１４：緩衝部材、１５：加圧伝達部材、１６：振動体支持部、２０：電磁モータ、３０，２３０：第１部材、４０，１４０：第２部材、４１：スパーギヤ、４２：穴、５０：第３部材、６０：出力軸、７０：ピニオンギヤ、８０：転動体、９０：外装部、９１～９４：ベアリング、１００：駆動装置、１４１：タイミングプーリー、１７０：タイミングプーリー、１７１：タイミングベルト、３００：雲台装置、３１０：ヘッド部、３２０：ベース部、３３０：Ｌアングル部、３４０：撮像装置、Ｌ：回転軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】