JPH11220892A - 振動型アクチュエータおよび振動型駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】単一の振動体で多自由度の駆動力を簡単な構成
で生成することができる振動型アクチュエータを提供す
る。 【解決手段】少なくとも異なる３方向の振動変位を発生
させる振動発生手段３を形成した振動体を有し、前記３
方向の振動変位を与えて前記振動体に合成振動として発
生させ、前記振動体と前記振動体に接触する接触体２と
を任意の方向に相対移動させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動型アクチュエ
ータおよび振動型駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多軸周りの運動を生成する振動型アクチ
ュエータとして、例えば精密工学会誌（Ｖｏｌ．６１，
Ｎｏ．３，ｐｐ．１２２７−１２３０，１９９５）、あ
るいは日経メカニカル（Ｎｏ．５，ｐｐ．２６−２７，
１９９７．４．２８）に開示の球面振動型アクチュエー
タが提案されている。

【０００３】この球面振動型アクチュエータは、球形形
状に形成されたものを移動体とし、この球状の移動体
（ロータ）を直交する３軸のうちの２軸あるいは３軸の
回りに回転させるようにしたものであって、１軸回りに
ついて回転力を振動（例えば進行波）により生成する振
動体（ステータ）を前記移動体に加圧接触するように複
数配置するように構成されている。

【０００４】このような球面振動型アクチュエータとし
ては、現在は４個の振動体を用いた２自由度タイプと、
３個の振動体を用いた３自由度タイプが開発されてい
る。

【０００５】また、球面振動型アクチュエータに用いら
れている前記振動体としては、例えばカメラのオートフ
ォーカスレンズの駆動等に用いられているリング型振動
型アクチュエータの振動体と同様のもので、図１６にそ
の外観形状を示す。この振動体１９は、リング形状の弾
性体１９ａの底面部に圧電性セラミックスで形成された
圧電素子１９ｂを接着したもので、圧電素子１９ｂには
適当な位相差（半波長の奇数倍の位相差）で２相の駆動
相が形成されていて、この両駆動相に適当な位相差（例
えば９０°）を有する交番信号を印加することで、弾性
体１９ａに周方向に沿ってたわみ（曲げ）進行波が形成
される。そして、この弾性体１９ａに不図示の接触体を
不図示の加圧手段を介して接触させることで、前記接触
体と前記振動体１９は進行波の進行方向と逆方向を移動
方向として相対移動する。なお、振動体１９を固定とし
た場合、前記接触体は移動体として例えば回転する。

【０００６】球面振動型アクチュエータ、例えば２自由
度タイプの球面振動型アクチュエータは、図１７に示す
ように、対向の一対の振動体１９を球状の移動体２の周
囲に２対配置することで、振動体１９の中心を回転軸と
して２自由度の移動を実現している。

【０００７】また、他の多軸周りの運動を生成する振動
型アクチュエータとしては、Ｔｈｉｒｄ Ｉｎｔｅｒｎ
ａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｏｔ
ｉｏｎ ａｎｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏ
ｌ，Ｃｈｉｂａ，、Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，１−６、１９
９６、ｐｐ．Ｋ９−Ｋ１５に記載されている圧電マニピ
ュレータが提案されている。その構成を図１８に示す。

【０００８】この圧電マニピュレータは、円筒状の弾性
体と圧電素子で形成された振動体１９と、振動体１９の
軸方向の端部に配置された半球状の移動体２０ａ、２０
ｂから構成され、前記振動体１９の周囲には分割された
不図示の電極が形成されている。また、半球状の移動体
２０ａと２０ｂとは振動体１９内に配置されたバネ２１
で互いに引き合うことで、振動体１９の開口端に移動体
２０ａと２０ｂとがそれぞれ常に接するようにしてい
る。

【０００９】そして、振動体１９に励起する振動を調整
するように、分割された電極のそれぞれに適当な交流電
圧を加えることによって、振動体１９の開口端にそれぞ
れ接する２つの半球状の移動体２０ａ、２０ｂを１つの
移動体１９のみで駆動するようにしている。

【００１０】この駆動原理は、半球状の移動体２０ａ、
２０ｂと振動体１９との接触点に楕円運動を生成するも
のであり、各電極に印加する交流電圧を変化させること
で、複数面内の楕円運動が生成され、半球状の回転子を
任意の方向に駆動できるようにしたものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１７
に示す従来の球面振動型アクチュエータは、複数の振動
体を用いているため、以下のような難点が指摘されてい
る。

【００１２】：１つの軸周りの回転に対して、複数の
振動体を用いるために、各振動体の特性を一致させる必
要がある。

【００１３】：移動体の周囲に複数の振動体が存在す
るため、小型化が難しくスペース効率が悪い。

【００１４】：駆動に供しない他の軸回り用の振動体
が移動体に圧接されているため、回転に対する抵抗とな
り、効率や発熱の問題がある。

【００１５】また、図１８に示す従来の筒状振動体の振
動型アクチュエータについては、以下のような難点が指
摘されている。

【００１６】：振動体の周面に設けられた複数の電極
に駆動方向に合わせて交番信号を入力するため、入力す
る信号が各電極毎に異なるため、複雑な制御を要する。

【００１７】：円筒形状の振動体１９に対して半球状
の移動体２０ａ、２０ｂを振動体１９内に配置されたバ
ネ２１を互いに引き合わせて圧接しているため、可動域
が制限され、また圧接の加圧力が一定でなく、加圧力の
調整を簡単にできない。

【００１８】本出願に係る第１の発明の目的は、単一の
振動体で多自由度の駆動力を簡単な構成で生成すること
ができる振動型アクチュエータを提供しようとするもの
である。

【００１９】本出願に係る第２の発明の目的は、簡単な
構成で被駆動体を多自由度で駆動できる振動型駆動装置
を提供しようとするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
の目的を実現する振動型アクチュエータの第１の構成
は、少なくとも異なる３方向の振動変位を発生させる振
動発生手段を形成した振動体を有し、前記３方向の振動
変位を与えて前記振動体に合成振動を発生させ、前記振
動体と前記振動体に接触する接触体とを任意の方向に相
対移動させたものである。

【００２１】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第２の構成は、前記振動体に発
生させた前記合成振動は、前記振動体の駆動部に任意の
方向の円または楕円運動を形成するものである。

【００２２】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第３の構成は、前記振動発生手
段は、前記振動体に互いに略直交する３軸方向の振動変
位を独立に発生可能とするものであり、前記３軸方向の
振動変位に時間的に位相差を与えて合成振動を発生させ
たものである。

【００２３】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第４の構成は、前記振動発生手
段は、縦方向の振動と方向の異なる複数の横方向の振動
を励起する電気−機械エネルギー変換素子を有するもの
である。

【００２４】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第５の構成は、前記振動発生手
段は、曲げ振動のみによって異なる３方向の振動変位を
発生させる電気−機械エネルギー変換素子を有するもの
である。

【００２５】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第６の構成は、弾性体に少なく
とも異なる３方向の振動変位を励起する電気−機械エネ
ルギー変換素子を設けた振動体を有し、前記異なる３方
向の振動変位のうち少なくとも２方向の振動変位を選択
的に組み合わせた合成振動を発生させ、前記振動体と前
記振動体に接触する接触体とを任意の方向に相対移動さ
せた振動型アクチュエータであって、前記電気−機械エ
ネルギー変換素子は異なる方向への振動変位に対して兼
用する分極領域を有するものである。

【００２６】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第７の構成は、前記振動体に発
生させた前記合成振動は、前記振動体の駆動部に任意の
方向の円または楕円運動を形成するものである。

【００２７】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第８の構成は、前記振動発生手
段は、前記振動体に互いに略直交する３軸方向の振動変
位の少なくとも２軸方向の振動変位に時間的に位相差を
与えて合成振動を発生させたものである。

【００２８】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第９の構成は、前記電気−機械
エネルギー変換素子は、複数の分極領域を選択的に組み
合わせることにより、前記振動体の駆動部に縦方向の振
動及び方向の異なる複数の横方向の振動を発生させるよ
うにしたものである。

【００２９】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第１０の構成は、前記弾性体は
略棒状体に形成され、前記電気−機械エネルギー変換素
子は少なくとも４分割に分極領域が形成されて前記略棒
状体の軸方向位置で接合し、前記分極領域の少なくとも
２つは２方向のの振動変位の発生のために兼用するもの
であり、さらに兼用する分極領域に対しては振動の方向
を変える為に、少なくとも１つには異なる位相の交番信
号を与えることにより、前記弾性体を縦方向振動させる
場合と、横方向振動させる場合とに切り換えたものであ
る。

【００３０】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第１１の構成は、前記弾性体
は、略棒状体と略円板体とを組み合わせたものである。

【００３１】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第１２の構成は、前記少なくと
も異なる３方向の振動変位のうちの少なくとも２方向の
振動変位を選択的に組み合わせた合成振動を発生させ、
前記振動体と前記振動体に接触する接触体とを任意の方
向に相対移動させたものである。

【００３２】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第１３の構成は、前記少なくと
も３方向の振動変位の組み合わせの各成分の比率を変え
ることにより、前記振動体と前記振動体に接触する接触
体とを任意の方向に相対移動させたものである。

【００３３】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第１４の構成は、前記接触体の
前記振動体との接触部を球面状に形成したものである。

【００３４】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第１５の構成は、前記振動体の
少なくとも前記接触体と接触する駆動部を有する部分は
略棒状に形成され、この略棒状部分には振動変位を拡大
するために剛性を小さくした部分を設けたものである。

【００３５】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第１６の構成は、前記振動体の
前記略棒状部分の直径、前記軸状部分に設けた中空内径
あるいは形状を変化させることによって、振動体の固有
振動数を調整したものである。

【００３６】本出願に係る第１の発明の目的を実現する
振動型アクチュエータの第１７の構成は、前記振動体
は、径方向外方に延びる支持用の腕部を備えた支持体を
有するものである。

【００３７】本出願に係る第２の発明の目的を実現する
振動型駆動装置の第１の構成は、上記した構成のいずれ
か一つに記載の振動型アクチュエータを多自由度の運動
を行うアームの関節部に設けたものである。

【００３８】本出願に係る第２の発明の目的を実現する
振動型駆動装置の第２の構成は、前記アームの関節部に
設けた振動型アクチュエータを遠隔操作により操作者の
関節の動きに対応させて動作させる遠隔操作手段を有す
るものである。

【００３９】本出願に係る第２の発明の目的を実現する
振動型駆動装置の第３の構成は、上記した構成のいずれ
か一つに記載の振動型アクチュエータを多自由度の運動
を行うアームの関節部に設け、腹腔鏡下手術用あるいは
マイクロサージェリ用として用いるものである。

【００４０】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は本発
明の第１の実施の形態を示す。

【００４１】図１は本実施の形態の振動型アクチュエー
タの駆動原理を示し、単一の振動体としての円柱形状の
弾性体１間に、図１の（ｂ），（ｃ），（ｄ）に夫々示
す変位を与える電気−機械エネルギー変換素子としての
圧電素子３が挟持固定されている。また、圧電素子とし
ては、例えば単板の圧電素子板を複数枚重ね合わせ、必
要に応じて圧電素子板の間に電極板を挟み込むようにし
て、必要とする圧電素子板に対して個々に駆動のための
交番信号を印加できるようにしている。

【００４２】本実施の形態において、圧電素子３は、交
番信号の印加により軸方向に伸縮変位を繰り返し、図１
の（ｂ）に示すように、互いに直交するｘ，ｙ，ｚの３
軸の内、ｚ軸方向の変位である縦方向の振動としての縦
振動を励起する第１の圧電素子と、図１の（ｃ）に示す
ように、ｚ−ｘ平面内で横方向の振動としての横（曲
げ）振動を励起する第２の圧電素子と、図１の（ｄ）に
示すように、ｚ−ｙ平面内で横方向の振動としての横
（曲げ）振動を励起する第３の圧電素子を有している。
上記の第１の圧電素子は、厚さ方向に一様に分極されて
いる。また、第２、第３の圧電素子は、直径を挟んだ両
側の部分で、厚さ方向に互いに逆極性を持つように分極
されている。

【００４３】ここで、前記第２の圧電素子と前記第３の
圧電素子に対して例えば位相が９０°異なる交番信号を
印加すると、振動体に対する２つの曲げ振動の合成で、
振動体の表面上にはｚ軸回り（ｘ−ｙ平面内）の楕円運
動が形成される。この場合、ｘ軸とｙ軸についての振動
体の固有振動数は略一致するため、この固有振動数を駆
動周波数とする交番信号を前記第２の圧電素子と前記第
３の圧電素子に印加すれば上記した楕円振動が生成され
ることになる。

【００４４】次に、前記第１の圧電素子に前記振動体の
ｚ軸方向における固有振動数と略一致する周波数の交番
信号を印加すると、前記振動体は一定の周期で１次モー
ドで縦振動を繰り返すことになる。

【００４５】その際、前記振動体が振動する縦振動の振
動の１周期と一致（略一致）した１周期の振動で励振す
るように前記第２の圧電素子に交番信号を印加すると、
前記振動体の表面上の点にはｘ−ｚ平面内の楕円運動が
生成され、ｘ軸方向（ｙ軸回り）への駆動力が得られ
る。この場合、前記振動体のｚ軸方向における固有振動
数とｘ−ｚ平面における曲げ振動の１次モードの固有振
動数は異なるため、図１の（ｃ）に示すように、本実施
の形態ではｘ軸方向の曲げ振動に対する固有振動数の２
次モードで前記第２の圧電素子を駆動し、縦振動の周期
と曲げ振動の周期とを一致させるようにしている。

【００４６】同様にして、前記振動体が振動する縦振動
の振動の１周期と一致（略一致）した１周期の振動で励
振するように前記第３の圧電素子に交番信号を印加する
と、前記振動体の表面上の点にはｙ−ｚ平面内の楕円運
動が生成され、ｙ軸方向（ｘ軸回り）への駆動力が得ら
れる。この場合、前記振動体のｚ軸方向における固有振
動数とｙ−ｚ平面における曲げ振動の固有振動数は異な
るため、図１の（ｄ）に示すように、本実施の形態では
ｙ軸方向の曲げ振動に対する固有振動数の２次モードで
前記第３の圧電素子を駆動することにより、縦振動の周
期と曲げ振動の周期とを一致させるようにしている。

【００４７】すなわち、振動体１の固有振動数に近い周
波数の交番信号、例えば交流電圧を第１の圧電素子、第
２の圧電素子および第３の圧電素子に印加することによ
り、振動体に図１の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のような固
有振動の縦振動あるいは横（曲げ）振動が励振される。

【００４８】そして、前記第１の圧電素子、第２の圧電
素子及び第３の圧電素子の内のいずれか２つに選択的に
交番信号を印加することにより、振動体１の縦振動と、
互いに直交する方向の横（曲げ）振動の２つが組み合わ
さって、振動体１の表面上の点に楕円運動が生成され
る。例えば、（ｂ）と（ｃ）の組み合わせによってｘ−
ｚ面内の楕円運動が生成される。あるいは（ｂ）と
（ｄ）の組み合わせによってｙ−ｚ平面内の楕円運動
が、（ｃ）と（ｄ）の組み合わせによってｘ−ｙ平面内
の楕円運動が生成される。

【００４９】従って、振動体のある一部に移動体を圧接
すると、移動体を複数の方向に駆動することができる。

【００５０】従来の圧電型アクチュエータの駆動原理
は、振動体を構成する圧電素子の２相の駆動相に位相の
ずれた交番信号を印加することで弾性体の表面の点につ
いて１軸回りの楕円運動を形成するようにしていたが、
本実施の形態では、３相の圧電素子（第１の圧電素子、
第２の圧電素子、第３の圧電素子）を組み合わせること
により、３軸回り（直交する３平面内）の楕円運動を形
成することが可能となり、単一の振動体で直交する３平
面内についての駆動が可能となるという振動型アクチュ
エータの実現に加え、更に小型化を図ることができる。

【００５１】（第２の実施の形態）図２は本発明の第２
の実施の形態を示す。

【００５２】上記した図１に示す第１の実施の形態は、
振動型アクチュエータにおける振動体を円柱状としてい
るが、本実施の形態では、振動体を角柱状としたもの
で、角柱形状の弾性体１の側面に圧電素子３を接着剤に
より接着している。

【００５３】本実施の形態では、例えば角柱形状の弾性
体１の隣り合う２側面に横振動（曲げ振動）を形成する
第２の圧電素子と第３の圧電素子を配置することで、第
２の圧電素子と第３の圧電素子を丁度９０度の位相差を
有するように配置することができ、また縦振動を形成す
る第１の圧電素子を残った他の側面に接着剤により接着
するようにしている。

【００５４】本実施の形態の場合においても、第１の圧
電素子、第２の圧電素子及び第３の圧電素子には第１の
実施の形態と同様の交番信号が印加され、第１の圧電素
子への交番信号の印加で図２の（ｂ）に示すように振動
体は縦振動し、第２の圧電素子への交番信号の印加で図
２の（ｃ）に示すように振動体はｘ−ｚ平面内で曲げ振
動し、第３の圧電素子への交番信号の印加で図２の
（ｄ）に示すように振動体はｙ−ｚ平面内で曲げ振動す
る。

【００５５】したがって、第１の実施の形態と同様に、
これら３通りの振動の内の２つの組み合わせにより、互
いに直交する３平面内での駆動力が得られることにな
る。

【００５６】本実施の形態では、角柱状の側面に圧電素
子を貼り付けることで振動体が得られるので、振動体の
製作が容易で、しかも曲げ振動用の２つの圧電素子を隣
り合う側面に貼り付けるだけで両圧電素子の位置（位相
差）を規定することができる。

【００５７】上記した第１の実施の形態及び第２の実施
の形態においては、振動体を固定とすれば、前記振動体
の駆動面に加圧接触する接触部材（図中破線に示す）を
移動体として直交３軸方向へ駆動力を与えることがで
き、逆に前記接触体を固定とすれば、前記振動体に前記
接触体に対して直交する３軸方向へ駆動力を与えること
ができる。

【００５８】（第３の実施の形態）図３は本発明の第３
の実施の形態を示す。

【００５９】本実施の形態の振動型アクチュエータにお
ける振動体の基本的な構成は、図１に示す第１の実施の
形態と同様であって、内径部にめねじ部が形成された頭
部弾性体４と、中心部に穴が形成された中間弾性体５ａ
と後部弾性体５ｂの間にそれぞれ圧電素子を配置し、後
部弾性体５ｂ側から挿入した中心軸部材をなす締結ボル
ト６を頭部弾性体４のめねじ部に螺着することにより、
頭部弾性体４と中間弾性体５ａとの間、中間弾性体５ａ
と後部弾性体５ｂとの間にそれぞれ圧電素子３を挟持し
て一体的に連結されて形成されている。

【００６０】本実施の形態において、頭部弾性体４と中
間弾性体５ａとの間に配置される圧電素子３は、振動体
に縦振動を励起する第１の圧電素子であり、また中間弾
性体５ａと後部弾性体５ｂとの間に配置される圧電素子
３は、ｘ−ｚ平面内での曲げ振動を形成する第２の圧電
素子と、ｙ−ｚ平面内での曲げ振動を形成する第３の圧
電素子であって、前記第２の圧電素子と前記第３の圧電
素子は位置的に９０°の位相差を有して配置されてい
る。

【００６１】また、頭部弾性体４の先端部は、球体形状
の移動体２と接触する軸線に対して斜めの内周面がテー
パー面に形成されている。

【００６２】したがって、本実施の形態においても、上
記した第１の実施の形態と同様に、振動体に形成される
縦振動、２方向の曲げ振動のうち、２つの振動を組み合
わせることによって、球体形状の移動体２をｘ軸、ｙ
軸、ｚ軸周りにそれぞれ回転させることができる。

【００６３】例えば、図１の（ｃ）と（ｄ）の組み合わ
せによってｚ軸周りに、（ｂ）と（ｃ）の組み合わせに
よってｙ軸周りに、（ｂ）と（ｄ）の組み合わせによっ
てｘ軸周りに移動体２を回転させることができ、移動体
２は、互いに直交する３軸周りに回転できる。

【００６４】（第４の実施の形態）図４は本発明の第４
の実施の形態を示す。

【００６５】本実施の形態の振動型アクチュエータにお
ける振動体の基本的構成は図３に示す第３の実施の形態
と同様で、頭部４ａに形成される直交３平面内の楕円運
動で駆動される移動体２を平板状としている点が第３の
実施の形態と異なる。

【００６６】本実施の形態では、頭部弾性体４の頭部４
ａに移動体２を圧接することで、移動体２はｘ軸方向、
ｙ軸方向およびｚ軸周りに運動する。例えば、第１の圧
電素子を駆動して形成されるｚ方向の縦振動と、第２の
圧電素子を駆動して形成されるｘ−ｚ平面内の横振動と
を約９０゜位相差を有して励起すると、振動体の頭部４
ａにはｘ−ｚ面内の楕円運動が生じ、頭部４ａに接触し
た移動体２はｘ軸方向に直進運動する。

【００６７】また、ｚ方向の縦振動とｙ−ｚ平面内の横
振動を位相を約９０゜違えて励起すると、頭部４ａの端
部の点にはｙ−ｚ面内の楕円運動が生じ、頭部４ａに接
触した移動体２はｙ軸方向に直進運動する。

【００６８】さらに、ｘ−ｚ平面内の横振動とｙ−ｚ平
面内の横振動を約９０゜の位相差を有して励起すると、
頭部４ａにはｘｙ面内の楕円運動が生じ、頭部４ａに接
触した移動体２はｚ軸周りに回転する。

【００６９】（第５の実施の形態）図５は本発明の第５
の実施の形態を示す。

【００７０】本実施の形態は図３に示す第３の実施の形
態の振動型アクチュエータにおける振動体に対して球体
形状の移動体２を永久磁石７の磁力により吸引加圧する
ようにしたもので、頭部弾性体４の先端凹部４ｂ内に永
久磁石７を設けるようにしている。

【００７１】（第６の実施の形態）図６は第６の実施の
形態を示す。

【００７２】本実施の形態は図３に示す第３の実施の形
態の振動型アクチュエータにおける振動体に対して球体
形状の移動体２を電磁石の磁力により吸引加圧するよう
にしたもので、頭部弾性体４の外周部に設けた凹溝４ｃ
内にコイル８を配置し、コイル８に通電することにより
電磁石を構成し、この磁力によって移動体２を頭部弾性
体４に吸引加圧する。コイル８は振動体の周囲に配置さ
れた支持部材３０に取り付けられ、また振動体から延び
る支持板９の外端部が支持部材３０に取り付けられてい
る。

【００７３】なお、コイル８は磁気回路を構成可能であ
れば、振動体の周囲のいかなる場所に配置されていても
よい。

【００７４】（第７の実施の形態）図７は本発明の第７
の実施の形態を示す。

【００７５】本実施の形態は、図３に示す第３の実施の
形態における振動型アクチュエータの振動体に対する球
体形状の移動体２の接触性の改善を図るもので、頭部弾
性体４の先端凹部４ｂ内に、移動体２の接触部近傍に配
した弾性材料で形成された当接体１０を配置し、移動体
２と頭部弾性体４の接触領域の増加を図っている。

【００７６】このため、振動体に対する移動体２の接触
が安定し、出力トルクが増し、また、部品加工時の加工
誤差の許容範囲を広げることができる。

【００７７】なお、本実施の形態では、図５に示す第５
の実施の形態と同様に、頭部弾性体４の先端凹部４ｂ内
に永久磁石７を設け、球体形状の移動体２を永久磁石７
の磁力により吸引加圧するようにしている。

【００７８】（第８の実施の形態）図８は本発明の第８
の実施の形態を示す。

【００７９】本実施の形態は、第７の実施の形態と同様
に、図３に示す第３の実施の形態における振動型アクチ
ュエータの振動体に対する球体形状の移動体２の接触性
の改善を図るもので、振動体における頭部弾性体４の先
端凹部４ｂをばね性を有する筒状のつば部１１により形
成している。

【００８０】本実施の形態では、不図示の加圧手段によ
り移動体２がばね性を有するつば部１１によってある程
度の弾性力をもって接触するので、移動体２の球面に対
するつば部１１の接触面積が増大し、移動体２の接触性
が安定することとなり、出力トルクが増し、また部品加
工時の加工誤差の許容範囲を広げることができる。

【００８１】なお、本実施の形態では、図５に示す第５
の実施の形態と同様に、頭部弾性体４の先端凹部４ｂ内
に永久磁石７を設け、球体形状の移動体２を永久磁石７
の磁力により吸引加圧するようにしている。

【００８２】（第９の実施の形態）図９、図１０、図１
１は本発明の第９の実施の形態を示す。

【００８３】本実施の形態は、円柱形状の振動体の具体
的構成を示し、頭部弾性体４の後に第１弾性体５ｃを直
接配置し、第１弾性体５ｃと第２弾性体５ｄとの間に縦
振動を励起するための圧電素子板３ａ，３ｂと、振動検
出のための圧電素子板３ｃと、中央部９ａが電極板とし
て圧電素子板３ａに接触する機能を兼用する支持板９
と、電極板１２ｚ，１２ｓｚ，１３とが配置される。ま
た第２弾性体５ｄと第３弾性体５ｅとの間に、横振動
（曲げ振動）を励起する圧電素子板３ｅ，３ｆと３ｇ，
３ｈ、振動検出のための圧電素子板３ｄと３ｉ、電極板
１２ＳＡ，１２Ａ，１２ＳＢ，１２Ｂ，１３とシート１
４が配置される。そして、頭部弾性体４の内径部のめね
じ部に締結ボルト６の先端ねじ部が螺合することによ
り、頭部弾性体４、第１弾性体５ｃ、第２弾性体５ｄ、
第３弾性体５ｅ、圧電素子板３ａ〜３ｉ、電極板１２、
１３およびシート１４が図示の配列で一体的に挟持さ
れ、振動体を構成している。なお、電極板１３はグラン
ド電極である。

【００８４】ここで、支持板９は中央の電極板部９ａか
ら径方向に延出した腕部が、図１１に示す固定部３０に
固定されることにより振動体を支持するようにしてい
る。なお、振動体自体の固有振動に影響を与えないので
あれば、支持板９は板以外の形状でもよい。勿論電極板
を兼用するものでなくてもよい。

【００８５】さらに、圧電素子板３ｄ，３ｅ，３ｆと、
圧電素子板３ｇ，３ｈ，３ｉとは左右が逆極性を有する
ように分極されていて、曲げ方向に９０°の位相差を有
して配置されている。なお、シート１４は絶縁性を有
し、シート１４の両側に配置される第２弾性体５ｄと電
極板１２、あるいは第３弾性体５ｅと電極板１２が電気
的に独立となるようにしている。

【００８６】このように構成された振動体に対し、後述
の図１９に示す駆動回路より、例えば、圧電素子板３
ａ，３ｂが挟む電極板１２（１２Ｚ）が振動体の固有振
動数に近い周波数の交流電圧を入力すると、これらの圧
電素子板３ａ，３ｂから厚さ方向に伸びと縮みを繰り返
し、振動体に縦振動を励振する。また、圧電素子板３ｃ
は、圧電素子板３ａ，３ｂにより励振された縦振動によ
って歪み、起電力を発生する。この際、圧電素子板３ｃ
に接する電極板１２（１２ＳＺ）から取り出される交流
電圧は、振動検出用として用いられる。

【００８７】圧電素子板３ｅ，３ｆが挟む電極板１２
（１２Ａ）に振動体の固有振動数に近い周波数の交流電
圧を入力すると、これらの圧電素子板３ｅ，３ｆが直径
部分を挟んだ両側の部分が厚さ方向に伸びと縮みを交互
に繰り返し、振動体に横振動を励振する。

【００８８】また、圧電素子板３ｄは、圧電素子板３
ｅ、３ｆにより励振された振動体の横振動によって歪
み、起電力を発生する。この際、圧電素子板３ｄに接す
る電極板１２（１２ＳＡ）から取り出される交流電圧
は、振動検出用として用いられる。圧電素子板３ｄ、３
ｅと位置的に９０°の位相差を有して配置されている圧
電素子板３ｇ、３ｈを挟む電極板１２（１２Ｂ）に振動
体の固有振動数に近い周波数の交流電圧を入力すると、
これらの圧電素子板３ｇ、３ｈが直径部分を挟んだ両側
の部分が厚さ方向に伸びと縮みを繰り返し、振動体に横
振動（曲げ振動）を励振する。また、圧電素子板３ｉ
は、圧電素子板３ｇ、３ｈにより励振された振動体の横
振動（曲げ振動）によって歪み、起電力を発生する。こ
の際、圧電素子板３ｉに接する電極板１２（１２ＳＢ）
から取り出される交流電圧は、振動検出用として用いら
れる。

【００８９】また、縦振動を励振する圧電素子板３ａ〜
３ｃの位置は、縦振動１次モードの節となる位置であ
る。さらに、横振動を励振する圧電素子板３ｄ〜３ｉの
位置は、横振動２次モードの腹となる位置である。

【００９０】一方、頭部弾性体４の外周部に形成された
くびれ部（凹部）４ｃにより、固有振動の振幅が拡大
し、固有振動数を低く抑えることができる。また、振動
体の中心軸６に施されたくびれ部（凹部）６ａにより、
主に縦振動の固有振動数を低く抑えることができる。

【００９１】図１９は上記した振動体を駆動制御する駆
動回路を示すブロック図である。１０１はシステム全体
をコントロールするＣＰＵで、１０２は発振器、１０３
は移相器、１０４は選択切り替えスイッチである。１０
５は駆動波形を作る出力回路で、図２０に示す回路にょ
り構成されている。出力回路１０５Ｚ、１０５Ａ、１０
５Ｂはそれぞれ電極板１２Ｚ、１２Ａ、１２Ｂと接続さ
れ、圧電素子３ａと３ｂ、３ｅと３ｆ、３ｇと３ｈに交
流電圧（交番信号）を印加する。これらの圧電素子は、
Ｚ軸方向の縦振動、Ｚ−Ｘ平面内の横（曲げ）振動、Ｚ
−Ｙ平面内の横（曲げ）振動をそれぞれ励振する。

【００９２】選択切り替えスイッチ１０４はＣＰＵ１０
１からの指令に基づいて、Ｚ，Ａ，Ｂの３つの出力から
２つを選択し、発振器１０２および移相器１０３からの
２つの信号を出力する。これにより、３軸の回転のうち
１軸を選択することができることになる。

【００９３】１０７はパルス幅を制御するパルス幅制御
回路で、圧電素子に印加される交流電圧の振幅を制御す
ることができる。パルス幅により印加電圧をそれぞれ個
別独立に変えることで楕円軌跡の縦横比（長軸と短軸の
比）を変えることができる。発振器１０２の発信周波数
を振動体の固有振動数に近づけたり、遠ざけたりして振
動体の振幅を変え、楕円軌跡の大きさを変えることがで
きる。

【００９４】圧電素子板３ｃ，３ｄ，３ｉで発生するＺ
軸方向の縦振動、Ｚ−Ｘ平面内の横（曲げ振動）、Ｚ−
Ｙ平面内の横（曲げ）振動、それぞれの振動振幅に応じ
た電圧は電極板１２ＳＺ、１２ＳＡ、１２ＳＢを通じて
検出回路１０６からそれぞれの振幅、位相の情報がＣＰ
Ｕに入力される。

【００９５】これらの情報に基づき、パルス幅制御回路
１０７、移相器１０３、発振器１０２をＣＰ１０１でコ
ントロールすることで、楕円軌跡を任意の形状に制御す
ることができる。

【００９６】このような制御を行うことにより、以下の
ことが可能となる。

【００９７】１：振動体の送り方向速度分布が変わるの
で、移動体の速度を変えることができる。

【００９８】２：摩擦力分布が変わるので、最も摺動損
の少ない楕円軌跡をつくることができる。例えば楕円軌
跡の傾きについては、移動体の球面に対して楕円の軸が
直交するように制御すれば良い。具体的には、図３に示
した弾性体４の内周面（軸線に対して斜めに形成されて
いる）の放線方向に楕円軌跡を発生させて、効率向上を
図ることができる。

【００９９】あるいは、不図示の回転検出計と電力計の
信号をフィードバックして、最も効率の楕円軌跡の状態
で駆動することもできる。

【０１００】３：振動体と移動体との当たり方（法線方
向の変位と速度）も変わるので、最も衝撃の少ない接触
の仕方、あるいは鳴き等の異常なノイズを発生しない楕
円軌跡とすることもできる。

【０１０１】（第１０の実施の形態）図１２は本発明の
第１０の実施の形態を示す。

【０１０２】本実施の形態は、例えば図９に示す支持板
９を有する振動体を、例えば任意の方向に移動可能な支
持台１５を介して支持するようにしてものである。支持
台１５は円筒形状であり、ロボットアーム等に取り付け
られることにより、多自由度振動型アクチュエータを多
自由度運動できる関節として利用できる。

【０１０３】（第１１の実施の形態）図１３は本発明の
第１１の実施の形態を示す。

【０１０４】本実施の形態は、前述した各実施の形態及
び後述する図２１〜図２７も含めた各実施の形態の振動
型アクチュエータ４０を直列に２つ接続したものを操作
腕として左右に設け、制御システム４１を介して操作用
グローブ１６により遠隔操作するようにしたもので、人
の関節の角変位を読み取れるようになっている操作用グ
ローブ１６と制御システム４１の組み合わせでアクチュ
エータを駆動する遠隔操作システムは公知なので、ここ
ではこれらの構成の説明については省略する。本実施の
形態の操作腕は、手元側の振動型アクチュエータ４０の
移動体４２として球体形状のものを使用して、先端側の
振動型アクチュエータ４０の後端部に取り付け、この先
端側の振動型アクチュエータ４０の移動体４３として操
作指部分を有する棒状（振動体の頭部弾性体部分との接
触部は球面）のものを使用しており、移動体４２、４３
はヒトの関節と対応した位置に取り付けられ、人の運動
に対応した遠隔操作機械（ロボット）を実現できる。な
お、遠隔操作機械とは、ヒトの動きに対応して動作する
機械である。

【０１０５】このような遠隔操作機械は、腹腔鏡下手術
やマイクロサージェリーに用いることもできる。腹腔鏡
下手術とは患者の体を切開することなく、体内に挿入さ
れた内視鏡と鉗子によって行われる手術である。

【０１０６】本実施の形態をこれに使用することによ
り、人の手を入れることのできない患者の腹部の内部
で、人の手の複雑な動きを実現できるので、これまでの
腹腔鏡下手術よりも緻密な手術を行うことができる。な
お、マイクロサージェリーとは、微細な生体組織に対し
て行う、細かい操作を伴う手術であり、現在は顕微鏡下
で直接人の手によって行われている。遠隔操作機械を用
いて術者側のスケールと機械側のスケールを調節するこ
とで、人の手のスケールでは困難である細かい操作 （第１２の実施の形態）図１４は第１２の実施の形態を
示す。

【０１０７】本実施の形態は、前述した各実施の形態及
び後述する図２１〜図２７も含めた各実施の形態の振動
型アクチュエータ（多自由度振動型アクチュエータ）５
０をシャーシ１７に複数取り付け、また移動体として球
体を用いることにより、Ｘ−Ｙ平面内を任意に移動でき
るようにしたもので、並進および回転をすることができ
るようにしている。なお、図１４では、多自由度振動型
アクチュエータ５０の移動体２が不図示の床と接触する
ようにしているが、逆に高所等に配置したレールの下面
に接触させ、懸垂型の移動機構とすることもできる。

【０１０８】（第１３の実施の形態）図１５は本発明の
第１３の実施の形態を示す。

【０１０９】本実施の形態は、前述した各実施の形態及
び後述する図２１〜図２７も含めた各実施の形態の振動
型アクチュエータ（多自由度振動型アクチュエータ）６
０の球体形状の移動体２内にカメラ１８を配置し、監視
カメラやコンピュータへの入力用の撮影装置としたもの
である。

【０１１０】［第１４の実施の形態］図２１は本実施の
形態の振動型アクチュエータの構造及び駆動原理を示し
ている。単一の振動体１００としての円柱形状の弾性体
１０１，１０２の間に、図２１（ｂ）に示すように４分
割に分極された電気−機械エネルギ−変換素子としての
圧電素子１０３（同じ位相で４分割に分極された複数枚
の圧電素子板が積層されてブロック化されている）が挟
持固定されている。この圧電素子１０３には各分極領域
ごとに独立に駆動のための交番信号（電圧）を印加でき
るようになっている。なお、振動体１００の移動体１０
２との接触部（駆動部）となる内周面１００ａは軸線に
対して斜めに形成され、球状の移動体１０２が若干内部
に入り込むようにしている。

【０１１１】圧電素子１０３の各分極領域Ａ〜Ｄは同極
性に分極されており、振動体１００をＺ軸方向に変位さ
せるためには、 Ｖ_A ＝Ｖ_B ＝Ｖ_C ＝Ｖ_D ＝sin ωｔ Ｖ_A ＝Ｖ_C ＝sin ωｔ、又はＶ_B ＝Ｖ_D ＝sin ωｔ の交番信号を供給する。

【０１１２】一方、振動体１００をＸ軸方向（Ｚ−Ｘ平
面内で曲げ振動）に変位させるためには、 Ｖ_A ＝sin ωｔ，Ｖ_C ＝−sin ωｔ もしくは Ｖ_A ＝cos ωｔ，Ｖ_C ＝−cos ωｔ の交番信号を供給する。

【０１１３】更に、振動体１００をＹ軸方向（Ｚ−Ｙ平
面内で曲げ振動）に変位させるためには、 Ｖ_B ＝sin ωｔ，Ｖ_D ＝−sin ωｔ もしくは Ｖ_B ＝cos ωｔ，Ｖ_D ＝−cos ωｔ の交番信号を供給する。

【０１１４】それによって、図２１（ａ）に示したよう
に、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の変位となる。な
お、Ｚ軸方向の振動を１次モードとし、Ｘ軸方向及びＹ
軸方向の振動を２次モードとすることにより、各軸方向
の振動を共振させている。

【０１１５】なお、周溝を形成することにより剛性を小
さくした第１の部分１０１ａは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向
の振動での節の位置として、曲げ（屈曲）の変位拡大と
しての役目を果たす。

【０１１６】また、周溝を形成することにより剛性を小
さくした第２の部分１０１ｂは、Ｚ軸方向の振動での節
の位置として、縦の変位拡大としての役目を果たす。

【０１１７】図２１の実施の形態は、前述した第１〜第
１３の実施の形態のように、縦振動専用の電気−機械エ
ネルギー変換素子を必要とせず、基本的には複数の分極
領域へ選択的に交番信号を供給することによって、３軸
方向への振動体１００の変位を可能としている。

【０１１８】次に球状の移動体１０２を各軸回りに回転
させるための交番信号の供給について説明する。

【０１１９】Ｘ軸回りに移動体１０２を回転させる場合
には、Ｚ軸方向の変位とＹ軸方向の変位を、例えば９０
°の位相差をもって与える。

【０１２０】すなわち Ｖ_A ＝Ｖ_B ＝Ｖ_C ＝Ｖ_D ＝sin ωｔ（Ｚ軸方向変位） と、 Ｖ_B ＝cos ωｔ，Ｖ_D ＝−cos ωｔ（Ｙ軸方向変位） の交番信号を各対応する分極領域Ａ〜Ｄに供給する。

【０１２１】すなわち、次式のようになる。

【０１２２】 Ｖ_A ＝sin ωｔ Ｖ_B ＝sin ωｔ＋cos ωｔ＝√２sin （ωｔ＋π／４） Ｖ_C ＝sin ωｔ Ｖ_D ＝sin ωｔ−cos ωｔ＝√２sin （ωｔ−π／４） 又、Ｙ軸回りに移動体１０２を回転させる場合には、Ｚ
軸方向の変位とＸ軸方向の変位を、例えば９０°の位相
差をもって与える。

【０１２３】 Ｖ_A ＝Ｖ_B ＝Ｖ_C ＝Ｖ_D ＝sin ωｔ（Ｚ軸方向変位） Ｖ_A ＝sin ωｔ，Ｖ_C ＝−sin ωｔ（Ｘ軸方向変位） すなわち、次式のようになる。

【０１２４】 Ｖ_A ＝√２sin （ωｔ＋π／４） Ｖ_B ＝sin ωｔ Ｖ_C ＝√２sin （ωｔ−π／４） Ｖ_D ＝sin ωｔ により、（Ｚ軸方向変位＋Ｘ軸方向変位）の交番信号を
各対応する分極領域Ａ〜Ｄに供給する。

【０１２５】更に、Ｚ軸回りに移動体１０２を回転させ
る場合には、Ｘ軸方向の変位とＹ軸方向の変位を、例え
ば９０°位相差をもって与える。

【０１２６】すなわち、 Ｖ_A ＝sin ωｔ Ｖ_B ＝cos ωｔ Ｖ_C ＝−sin ωｔ Ｖ_D ＝−cos ωｔ により、（Ｘ軸方向変位＋Ｙ軸方向変位）の交番信号を
各対応する分極領域Ａ〜Ｄに供給する。

【０１２７】なお、Ｚ軸方向の変位を実現する際に、圧
電素子１０３の分極領域Ａ及びＣのみを用いた場合に
は、次のように各分極領域への交番信号の供給は変わる
ことになる。

【０１２８】すなわち、Ｘ軸回りの回転の際には Ｖ_A ＝Ｖ_C ＝sin ωｔ Ｖ_B ＝cos ωｔ Ｖ_D ＝−cos ωｔ となり、Ｙ軸回りの回転の際には Ｖ_A ＝cos ωｔ Ｖ_B ＝sin ωｔ Ｖ_C ＝−cos ωｔ Ｖ_D ＝sin ωｔ となり、Ｚ軸回りの回転の際には Ｖ_A ＝sin ωｔ Ｖ_B ＝cos ωｔ Ｖ_C ＝−sin ωｔ Ｖ_D ＝−cos ωｔ となる。

【０１２９】なお、位相差を９０°とせずに変えること
により、楕円運動の形状が変化し、移動体１０２と振動
体１００の駆動部との当接角度に合わせた高トルクでの
駆動を可能とする。

【０１３０】［第１５の実施の形態］図２２は本実施の
形態の振動型アクチュエータの構造及び変位の形態を示
している。

【０１３１】この実施の形態は単一の振動体２００とし
て、円柱形状の弾性体２０１と円板状の弾性体２０２と
を接合させたものである。弾性体２０１は実際には２分
割されて間に、２枚の電気−機械エネルギ−変換素子と
しての圧電素子２０３，２０４を挟持している。又、円
板状の弾性体２０２には表面に４つの電気−機械エネル
ギー変換素子としての圧電素子２０５ａ〜２０５ｄが設
けられている。

【０１３２】圧電素子２０３は駆動部となる弾性体２０
１を図２２（ｃ）に示すようにＸ軸方向に変位させるた
めのものであり、図１０での圧電素子３ｅ，３ｆと同じ
役目を果たす。又、圧電素子２０４は弾性体２０１をＹ
軸方向に変位させるためのものであり、図１０での圧電
素子３ｇ，３ｈと同じ役目を果たす。なお、圧電素子２
０３と２０４とは分極位相を９０°ずらしている。

【０１３３】一方、圧電素子２０５ａ〜ｄは全て同特性
に分極されており、円板状の弾性体２０２を図２２
（ｄ）に示すように屈曲させることにより、駆動部とな
る弾性体２０１をＺ軸方向に変位させるものである。

【０１３４】駆動部となる弾性体２０１には球状の移動
体２０６が第１４の実施の形態と同様に当接しており、
圧電素子２０４と圧電素子２０５ａ〜ｄに交番信号を例
えば９０°位相をずらして供給することにより、Ｘ軸回
りに移動体２０６を回転させることができる。又、圧電
素子２０３と圧電素子２０５ａ〜ｄに交番信号を例えば
９０°位相をずらして供給することにより、Ｙ軸回りに
移動体２０６を回転させることができる。

【０１３５】一方、Ｚ軸回りに移動体２０６を回転させ
る場合には、圧電素子２０３と２０４に交番信号を例え
ば９０°位相をずらして供給することになる。

【０１３６】なお、移動体２０６を重力方向に関係な
く、常に弾性体２０１に圧接させるためには、図２３に
て示したように弾性体２０１の内部に永久磁石２１０を
設け、更に移動体２０６自体を磁性材によって形成する
やり方がある。この構造によって、移動体２０６は磁石
の吸着力によって重力方向にかかわらず、常に振動体２
００と圧接することができる。

【０１３７】なお、位相差を９０°としないで任意の位
相差を設定し、楕円運動の形状を変えることも効果があ
る。

【０１３８】［第１６の実施の形態］図２４は本実施の
形態の振動型アクチュエータの構造及び変位の形態を示
している。

【０１３９】この実施の形態は単一の振動体３００とし
て、円柱形状の弾性体３０１と円板状の弾性体３０２と
を接合させたものである。弾性体３０１の内部には永久
磁石（不図示）が組込まれており、磁性体で形成された
移動体３０６を常時、磁力により吸着して圧接力を得る
ようにしている。

【０１４０】弾性体３０２には、表面に４つの電気−機
械エネルギ−変換素子としての圧電素子（分極領域）３
０３ａ〜ｄが設けられている。圧電素子３０３ａ〜ｄは
選択的に交番信号が供給されることにより、図２４
（ｂ）〜（ｄ）に示したように、駆動部としての弾性体
３０１をＸ軸方向に変位させ、Ｙ軸方向に変位させ、も
しくはＺ軸方向に変位させることができる。

【０１４１】そして、移動体３０６をＸ軸回りに回転さ
せる際には、Ｙ軸方向の変位（図２４（ｃ））とＺ軸方
向に変位（図２４（ｄ））を、例えば９０°位相差をも
うけて与えればよく、Ｙ軸回りの際にはＸ軸方向の変位
（図２４（ｂ）とＺ軸方向の変位（図２４（ｄ））を、
例えば９０°の位相差を設けて与える。更に、Ｚ軸回り
に回転させたい際には、Ｘ軸方向に変位（図２４
（ｂ））とＹ軸方向の変位（図２４（ｃ））を、例えば
９０°の位相差を設けて与える。なお、位相差を９０°
とせずに任意に設定して、楕円運動の形状を変えること
も効果がある。

【０１４２】各圧電素子３０３ａ〜ｄへの交番信号の供
給については、上述の第１４実施の形態の場合と同じで
あり、詳しい説明は省略する。

【０１４３】［第１７の実施の形態］図２５は本実施の
形態の振動型アクチュエータの構造を示すもので、単一
の振動体４００として円柱形状の複数の弾性体４０１，
４０２，４０３を形成し、弾性体４０１と４０２の間に
圧電素子４０４を挟持し、弾性体４０２と４０３の間に
圧電素子４０５を挟持している。３つの弾性部材４０１
〜４０３は締結部材としてのボルト４０７によって締結
されている。なお、４０６は球状の移動体である。

【０１４４】本実施の形態では、振動体４００と移動体
４０６との圧接を、エアによる吸引によって行うように
したことを特徴としている。すなわち、ホース４０８を
振動体４００の駆動部近傍の凹部４０１ａに挿入し、こ
のホース４０８によってエアを吸引することにより、駆
動部近傍に吸着力を発生させ、移動体４０６を重力方向
にかかわらず常に振動体４００と圧接させることができ
る。

【０１４５】なお、４１０はケースであって、弾性体４
０１と４０２の間に挟持された支持部材４１１の外端部
が固定されることにより、振動体４００を支持してい
る。

【０１４６】［第１８の実施の形態］図２６（ａ）に示
した本実施の形態は第１７実施の形態の変形例を示すも
ので、移動体４０６を振動体４００の駆動部に圧接させ
る他の構造を示している。

【０１４７】具体的にはケース４１０の上部には、ドー
ム状の上カバー４１２が軸受としてのボール４１３によ
りケース４１０に対して回転自在に設けられている。上
カバー４１２には４ヵ所で、コイルバネ４１４によって
移動体４０６を振動体４００の方向に付勢する押し付け
部材４１５が移動自在に設けられている。この押し付け
部材４１５の付勢力により、移動体４０６は振動体４０
０に重力方向にかかわらず圧接できることになる。振動
体４００自体は支持部材４１１によりケース４１０に支
持されている。

【０１４８】なお、移動体４０６には実際の駆動部とし
ての突部４０６ａが上カバー４１２より突出形成されて
おり、移動体４０６をどの方向にも回転できるように、
上カバー４０６には図２６（ｂ）に示すように十字状の
切欠き４１２ａが形成されている。

【０１４９】移動体４０６の突部４０６ａは切欠き４１
２ａ内に挿入されており、且つ上ケース４１２自体をケ
ース４１０に対して回転自在としていることから、突部
４０６ａどのような方向に回転（揺動）したとしても、
上カバー４１２を回転させてどれかの切欠き４１２ａ内
に入り込み、制限を受けることがないようにしている。

【０１５０】［第１９の実施の形態］図２７（ａ）に示
した本実施の形態は第１８実施の形態の変形例を示すも
ので、上カバー４２０はボール４１３によってケース４
１０に対して回転自在に支持されているが、皿バネ４２
２をボール４１３の軸受部に追加している。この皿バネ
４２２は実際にはボール押え部材４２３を間に入れて設
けられ、上ケース４２０自体をケース４１０に対して図
において下方向となる、移動体４０６と振動体４００と
の圧接方向に付勢する役目を果たす。

【０１５１】上ケース４２０の内側には３ヵ所に固定の
押し付け部材４２４が形成されており、押し付け部材４
２４によって移動体４０６は振動体に対して圧接される
ことになる。

【０１５２】上ケース４２０には図２７（ｂ）に示すよ
うに略Ｙ字状の切欠き４２０ａが形成されている。この
切欠き４２０ａの役目は、上述した図２６（ｂ）での切
欠き４１２ａと同じである。なお、図２７（ｃ）には外
観図を示した。

【０１５３】図２６，２７に示した上カバー４１２，４
２０を設けた実施の形態では、移動体４０６が実質上カ
バーされ、触れられることによる油やゴミ等による摩擦
係数の変化を防止することができる。

【０１５４】［第２０の実施の形態］本実施の形態は移
動体をどのような任意な角度にも回転できるようにした
ものである。図２９の破線はＸ−Ｚ平面内でＸ軸からＺ
軸方向にθ₁ 傾いた軸を示し、図２９の実線はＸ−Ｙ平
面内でＸ軸からＹ軸方向にθ₂ 傾いた軸回りの回転を示
している。

【０１５５】そして、基準となる各Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に
対して異なる軸方向にθ₁ ，θ₂ 傾いた軸回りの回転を
実現できるようにすれば、それ以外でも任意の方向の軸
回りの回転が実現できるようになる。

【０１５６】具体例として、Ｘ軸を基準として、異なる
方向にθ₁ ，θ₂ 傾むけた軸回りの回転を実現するやり
方について説明する。

【０１５７】図２８に示すように、Ｘ−Ｚ平面内でＸ軸
からθ₁ 傾いた軸回りの回転は、 ωθ₁ ＝Ａωｘ＋Ｂωｚ ただしＢ／Ａ＝tan θ₁ として定義できる（｜ωｘ｜＝
｜ωｚ｜である）。

【０１５８】図２９に示すようにＸ−Ｙ平面内でＸ軸か
らθ₂ 傾いた軸回りの回転は、 ωθ₂ ＝Ｃωｘ＋Ｄωｙ ただしＤ／Ｃ＝tan θ₂ として定義できる（｜ωｘ｜＝
｜ωｙ｜である）。

【０１５９】更に、θ₁ 及びθ₂ 傾いた軸回りの回転
は、 ω（θ₁ ＋θ₂ ）＝ωθ₁ ＋ωθ₂ ＝Ａωｘ＋Ｂωｙ＋
Ｃωｚ ただし、Ｂ／Ａ＝tan θ₂ ，Ｃ／Ａ＝tan θ₁ として定
義できる。

【０１６０】最初に位相差を９０°とした場合で説明す
る。

【０１６１】振動型アクチュエータとしては図１〜１０
のタイプを用い、図１０に示した各電極板１２Ａ，１２
Ｂ，１２Ｚへどのような交番信号を供給することによ
り、任意の角度の回転軸による駆動を可能とするかを説
明する。

【０１６２】Ｘ軸回りの回転ωｘは Ｖ_12Z ＝sin ωｔ（Ｚ方向） Ｖ_12B ＝cos ωｔ（Ｙ方向）」 で行える。

【０１６３】Ｙ軸回りの回転ωｙは Ｖ_12Z ＝sin ωｔ（Ｚ方向） Ｖ_12A ＝cos ωｔ（Ｘ方向） で行える。

【０１６４】そして、Ｚ軸回りの回転ω_Z は Ｖ_12A ＝sin ωｔ（Ｘ方向） Ｖ_12B ＝cos ωｔ（Ｙ方向） で行える。

【０１６５】次に、Ｘ−Ｚ平面内でＸ軸からθ₁ 傾いた
軸回りの回転は、 Ｖ_12A ＝Ｂsin ωｔ Ｖ_12B ＝Ａcos ωｔ＋Ｂcos ωｔ＝（Ａ＋Ｂ）cos ωｔ Ｖ_12Z ＝Ａsin ωｔ ただし、Ｂ／Ａ＝tan θ₁ となる。

【０１６６】Ｘ−Ｙ平面内でＸ軸からθ₂ 傾いた軸回り
の回転は、 Ｖ_12A ＝Ｄcos ωｔ Ｖ_12B ＝Ｃcos ωｔ Ｖ_12Z ＝Ｃsin ωｔ＋Ｄsin ωｔ＝（Ｃ＋Ｄ）sin ωｔ ただし、Ｄ／Ｃ＝tan θ₂ となる。

【０１６７】そして、θ₁ 及びθ₂ を合わせた軸回りの
回転は、 Ｖ_12A ＝Ｂcos ωｔ＋Ｃsin ωｔ＝√（Ｂ² ＋Ｃ² ）si
n （ωｔ＋α） Ｖ_12B ＝Ａcos ωｔ＋Ｃcos ωｔ＝（Ａ＋Ｃ）cos ωｔ Ｖ_12Z ＝Ａsin ωｔ＋Ｂsin ωｔ＝（Ａ＋Ｂ）sin ωｔ ただし、Ｂ／Ａ＝tan θ₂ ，Ｂ／Ｃ＝tan α, Ｃ／Ａ＝
tan θ₁ とする。

【０１６８】次に、図２１，２４に示した振動型アクチ
ュエータを用いた場合について説明する。ただし、以下
の説明は各圧電素子の領域Ａ〜Ｄに対してどのような交
番信号を供給するかについて述べる。

【０１６９】Ｖ_A 〜Ｖ_D とは図２１（ｂ）では各分極領
域Ａ〜Ｄに対応し、図２４（ａ）では各圧電素子３０３
ａ〜３０３ｄに対応する。

【０１７０】Ｘ−Ｚ平面内でＸ軸よりθ₁ 傾いた軸回り
の回転は、 Ｖ_A ＝Ａsin ωｔ＋Ｂsin ωｔ＝（Ａ＋Ｂ）sin ωｔ Ｖ_B ＝Ａcos ωｔ＋Ｂcos ωｔ＝（Ａ＋Ｂ）cos ωｔ Ｖ_C ＝Ａsin ωｔ−Ｂsin ωｔ＝（Ａ−Ｂ）sin ωｔ Ｖ_D ＝−Ａcos ωｔ−Ｂcos ωｔ＝−（Ａ＋Ｂ）cos ω
ｔ ただし、Ｂ／Ａ＝tan θ₁ となる。

【０１７１】Ｘ−Ｙ平面内でＸ軸からθ₂ 傾いた軸回り
の回転は、 Ｖ_A ＝Ｃsin ωｔ＋Ｄcos ωｔ＝√（Ｃ² ＋Ｄ² ）sin
（ωｔ＋θ₂ ） Ｖ_B ＝Ｃcos ωｔ−Ｄsin ωｔ＝√（Ｃ² ＋Ｄ² ）cos
（ωｔ＋θ₂ ） Ｖ_C ＝Ｃsin ωｔ−Ｄcos ωｔ＝−√（Ｃ² ＋Ｄ² ）si
n （−ωｔ＋θ₂ ） Ｖ_D ＝−Ｃcos ωｔ＋Ｄsin ωｔ＝−√（Ｃ² ＋Ｄ² ）
cos （ωｔ＋θ₂ ） ただし、Ｄ／Ｃ＝tan θ₂ となる。

【０１７２】そして、θ₁ 及びθ₂ を合わせた軸回りの
回転は、 Ｖ_A ＝Ａsin ωｔ＋Ｂcos ωｔ＋Ｃsin ωｔ ＝（Ａ＋Ｃ）sin ωｔ＋Ｂcos ωｔ ＝√｛（Ａ＋Ｃ）² ＋Ｂ² ｝sin （ωｔ＋α） Ｖ_B ＝Ａcos ωｔ＋Ｂsin ωｔ＋Ｃcos ωｔ ＝（Ａ＋Ｃ）cos ωｔ＋Ｂsin ωｔ ＝√｛（Ａ＋Ｃ）² ＋Ｂ² ｝cos （−ωｔ＋α） Ｖ_C ＝Ａsin ωｔ−Ｂcos ωｔ−Ｃsin ωｔ ＝（Ａ−Ｃ）sin ωｔ−Ｂcos ωｔ ＝−√｛（Ａ−Ｃ）² ＋Ｂ² ｝sin （−ωｔ＋β） Ｖ_D ＝−Ａcos ωｔ＋Ｂsin ωｔ−Ｃcos ωｔ ＝−（Ａ＋Ｃ）cos ωｔ＋Ｂsin ωｔ ＝−√｛（Ａ＋Ｃ）² ＋Ｂ² ｝cos （ωｔ＋α） ただし、Ｂ／Ａ＝tan θ² ，Ｃ／Ａ＝tan θ₁ ，tan α
＝Ｂ／Ａ＋Ｃ，tan β＝Ｂ／（Ａ−Ｃ）となる。

【０１７３】図３０は上記した図２１，２４の振動体を
駆動制御する駆動回路を示すブロック図である。

【０１７４】１０１はシステム全体をコントロールする
ＣＰＵで、１０２は発振器、１０３Ａ，１０３Ｂは位相
器、１０４は選択切り替えスイッチである。

【０１７５】１０５Ｚ，１０５Ａ，１０５Ｂは駆動波形
を作る出力回路で、出力回路１０５Ｚ，１０５Ａ，１０
５Ｂはそれぞれ分極領域３０３ａ〜ｄと接続され、交流
電圧（交番信号）を印加する。これらの圧電素子は、Ｚ
軸方向の振動、Ｘ軸方向の振動、Ｙ軸方向の振動をそれ
ぞれ励振する。

【０１７６】発振器１０２の発振周波数を振動体の固有
振動数に近づけたり、遠ざけたりして振動体の振幅を変
えることができる。

【０１７７】１０７はパルス幅を制御するパルス幅制御
回路で、圧電素子に印加される交流電圧の振幅を制御す
ることができる。パルス幅の制御により印加電圧をそれ
ぞれ個別独立に変えること、振動振幅もそれぞれ個別独
立に変えることができる。

【０１７８】位相器１０３Ａ，１０３Ｂは、発振器１０
２の出力信号の位相を変えることができる。

【０１７９】第２０の実施の形態に示した前述の式に従
った、印加電圧、位相差をもった３つの印加電圧をそれ
ぞれの圧電素子に与えることにより、任意の角度の軸ま
わりの回転を駆動できる。

【０１８０】圧電素子１０３（３０３）で発生するＺ軸
方向の振動、Ｘ軸方向の振動、Ｙ軸方向の振動、それぞ
れの振動振幅に応じた電圧は検出信号１２ＳＺ，１２Ｓ
Ａ，１２ＳＢを通じて検出回路１０６からそれぞれの振
幅、位相の情報がＣＰＵ１０１に入力される。

【０１８１】これらの情報に基づき、パルス幅制御回路
１０７、位相器１０３Ａ、位相器１０３Ｂ、発振器１０
２をＣＰＵ１０１でコントロールし、各振動が所定の振
幅、位相差であるように調整される。

【０１８２】また、回転検出計１０８の信号をフィード
バックしており、より精度の高い回転軸及び回転数の制
御が可能となる。

【０１８３】さらに、検出回路からの情報に基づき、パ
ルス幅制御回路１０７、位相器１０３Ａ、位相器１０３
Ｂ等をコントロールすることで、振動の楕円軌跡の形状
を任意に制御することができる。

【０１８４】このような制御を行うことにより、以下の
ことが可能となる。

【０１８５】１：振動体の送り方向速度分布が変わるの
で、移動体の速度を変えることができる。

【０１８６】２：摩擦力分布が変わるので、最も摺動損
の少ない楕円軌跡をつくることができる。例えば楕円軌
跡の傾きについては、移動体の球面に対して楕円の軸が
直交するように制御すれば良い。具体的には、図２１に
示した弾性体１００の内周面１００ａ（軸線に対して斜
めに形成されている）の放線方向に楕円軌跡を発生させ
て、効率向上を図ることができる。

【０１８７】あるいは、不図示の回転検出計と電力計の
信号をフィードバックして、最も効率の良い楕円軌跡の
状態で駆動することもできる。

【０１８８】３：振動体と移動体との当たり方（法線方
向の変位と速度）も変わるので、最も衝撃の少ない接触
の仕方、あるいは鳴き等の異常なノイズを発生しない楕
円軌跡とすることもできる。

【０１８９】以上説明した第１４の実施の形態〜第２０
の実施の形態の振動型アクチュエータを、図１３、図１
４、図１５に示す振動型アクチュエータに代えることが
できることは言うまでもない。

【０１９０】また、図２１の（ｂ）に示すように、圧電
素子のｘ軸，ｙ軸を分極領域の中央に設定しているが、
これに限定されるものではない。

【０１９１】さらに、移動体に対して振動体を移動させ
るようにしても良い。

【０１９２】

【発明の効果】請求項１〜請求項１７に係る発明によれ
ば、振動体と接触体とを任意の方向に相対移動させるこ
とができきる。単一振動体であるので省スペースを実現
することができる。特に、請求項１においては、振動体
と接触体との相対移動をどのような方向で、例えばＸ，
Ｙ，Ｚ軸回の回転だけではなく、斜め方向にも移動させ
ることができ、利用範囲を大きく広げることができる。

【０１９３】請求項６においては、電気−機械エネルギ
ー変換素子自体を簡易化、省スペース化、配線等の信号
供給手段の簡易化も実現できる。

【０１９４】請求項１４に係る発明によれば、振動体と
の接触面が球面状の接触体を駆動することができるの
で、接触体の一部が球面状となっていれば、接触体を多
自由度運動させることができる。

【０１９５】請求項１７に係る発明によれば、振動体へ
励起される振動に影響を与えずに、振動体を支持するこ
とができる。

【０１９６】請求項１８〜２０の発明によれば、多自由
度振動型アクチュエータ用いた小型の振動型駆動装置が
実現でき、医療用機械等の人間の手の届きにくい小さな
場所での精密な作業が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は振
動体の外観斜視図、（ｂ）は振動体の縦振動の１次モー
ド、（ｃ），（ｄ）は横振動の２次モードを示す。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示し、（ａ）は振
動体の外観斜視図、（ｂ）は振動体の縦振動の１次モー
ド、（ｃ），（ｄ）は横振動の２次モードを示す。

【図３】本発明の第３の実施の形態を示す振動型アクチ
ュエータの断面図。

【図４】本発明の第４の実施の形態を示す振動型アクチ
ュエータの断面図。

【図５】本発明の第５の実施の形態を示す振動型アクチ
ュエータの断面図。

【図６】本発明の第６の実施の形態を示す振動型アクチ
ュエータの断面図。

【図７】本発明の第７の実施の形態を示す振動型アクチ
ュエータの断面図。

【図８】本発明の第８の実施の形態を示す振動型アクチ
ュエータの断面図。

【図９】本発明の第９の実施の形態を示す振動型アクチ
ュエータの外観斜視図。

【図１０】図９の振動体の分解斜視図。

【図１１】（ａ）、（ｂ）は図９の振動体を支持した状
態を示す側面図と上面図。

【図１２】本発明の第１０の実施の形態を示す側面図。

【図１３】本発明の第１１の実施の形態を示す概略図。

【図１４】本発明の第１２の実施の形態を示す側面図。

【図１５】本発明の第１３の実施の形態を示す外観斜視
図。

【図１６】リング状振動体の斜視図。

【図１７】従来の球面振動型アクチュエータの斜視図。

【図１８】従来の振動型アクチュエータの断面図。

【図１９】第９の実施の形態の駆動回路図。

【図２０】図１９の出力回路の回路図。

【図２１】第１４の実施の形態を示し、（ａ）は振動体
の外観斜視図とそれぞれの方向における振動変位、
（ｂ）は圧電素子の平面図。

【図２２】第１５の実施の形態を示し、（ａ）は振動体
の外観斜視図、（ｂ）は圧電素子の配置方向と分極方向
を示す図、（ｃ）、（ｄ）は振動体の変位を示す図。

【図２３】図２２の振動体と接触体との吸引保持手段を
示す図。

【図２４】第１６の実施の形態を示し、（ａ）は振動体
の外観斜視図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は振動体の変位
を示す図。

【図２５】第１７の実施の形態を示す振動型アクチュエ
ータの縦断面図。

【図２６】第１８の実施の形態の振動型アクチュエータ
を示し、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ’矢視縦断面図、
（ｂ）は（ａ）の上面図。

【図２７】第１９の実施の形態の振動型アクチュエータ
を示し、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂ’矢視縦断面図、
（ｂ）は（ａ）の上面図、（ｃ）は側面図。

【図２８】第２０の実施の形態の原理を説明するための
ベクトル線図。

【図２９】第２０の実施の形態の原理を説明するための
ベクトル線図。

【図３０】第２０の実施の形態の駆動回路のブロック
図。

【符号の説明】

１、１０１、１０２、２０１、２０２、３０１、３０
２、４０１〜４０３ 弾性体 ２、１０２、２０６、３０６、４０６ 移動体 ３、１０３、２０３、２０４、４０４、４０５ 圧電素
子 ３ａ，３ｂ 縦振動用圧電素子 ３ｃ 縦振動検出用圧電素子 ３ｅ〜３ｈ 横
振動用圧電素子 ３ｄ，３ｉ 横振動検出用圧電素子 ３０３ａ〜３０３ｄ 圧電素子 ４ 頭部弾性体 ４ａ 頭部先端
凹部 ４ｂ 凹溝 ４ｃ くびれ
（凹部） ５ａ 中間弾性体 ５ｂ 後部弾性
体 ５ｃ 第１弾性体 ５ｄ 第２弾性
体 ５ｅ 第３弾性体 ６、４０７ 締結ボルト ６ａ 締結シャ
フト凹部 ７ 永久磁石 ８ コイル ９ 支持板 ９ａ 中央部 １０ 当接体 １１ つば部 １２ 電極板 １３ グランド
電極板 １４ シート １５ 支持台 １６ グローブ １７ シャーシ １８ カメラ １９ 振動体 １９ａ 弾性体 １９ｂ 圧電素
子 ２０ａ，２０ｂ 移動体 ２１ バネ ３０ 任意支持台 ４０，５０，６
０ 振動体 ４１ 制御システム ４２，４３ 移
動体 ４０８ ホース ４１０ ケース ４１１ 支持部材 ４１２ 上カバ
ー ４１３ ボール ４１４ コイル
バネ ４１５ 押し付け部材

フロントページの続き (72)発明者 小島 信行 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも異なる３方向の振動変位を発
   生させる振動発生手段を形成した振動体を有し、前記３
   方向の振動変位を与えて前記振動体に合成振動を発生さ
   せ、前記振動体と前記振動体に接触する接触体とを任意
   の方向に相対移動させたことを特徴とする振動型アクチ
   ュエータ。
2. 【請求項２】 前記振動体に発生させた前記合成振動
   は、前記振動体の駆動部に任意の方向の円または楕円運
   動を形成することを特徴とする振動型アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記振動発生手段は、前記振動体に互い
   に略直交する３軸方向の振動変位を独立に発生可能とす
   るものであり、前記３軸方向の振動変位に時間的に位相
   差を与えて合成振動を発生させたことを特徴とする請求
   項１または２記載の振動型アクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記振動発生手段は、縦方向振動と方向
   の異なる複数の横方向振動を励起する電気−機械エネル
   ギー変換素子を有することを特徴とする特徴とする請求
   項１、２または３記載の振動型アクチュエータ。
5. 【請求項５】 前記振動発生手段は、曲げ振動のみによ
   って異なる３方向の振動変位を発生させる電気−機械エ
   ネルギー変換素子を有することを特徴とする請求項１、
   ２または３記載の振動型アクチュエータ。
6. 【請求項６】 弾性体に少なくとも異なる３方向の振動
   変位を励起する電気−機械エネルギー変換素子を設けた
   振動体を有し、前記異なる３方向の振動変位のうち少な
   くとも２方向の振動変位を選択的に組み合わせた合成振
   動を発生させ、前記振動体と前記振動体に接触する接触
   体とを任意の方向に相対移動させた振動型アクチュエー
   タであって、前記電気−機械エネルギー変換素子は異な
   る方向への振動変位に対して兼用する分極領域を有する
   ことを特徴とする振動型アクチュエータ。
7. 【請求項７】 前記振動体に発生させた前記合成振動
   は、前記振動体の駆動部に任意の方向の円または楕円運
   動を形成することを特徴とする請求項６記載の振動型ア
   クチュエータ。
8. 【請求項８】 前記振動発生手段は、前記振動体に互い
   に略直交する３軸方向の振動変位の少なくとも２軸方向
   の振動変位に時間的に位相差を与えて合成振動を発生さ
   せたことを特徴とする請求項６または７記載の振動型ア
   クチュエータ。
9. 【請求項９】 前記電気−機械エネルギー変換素子は、
   複数の分極領域を選択的に組み合わせることにより、前
   記振動体の駆動部に縦方向振動及び方向の異なる複数の
   横方向振動を発生させることを特徴とする請求項６、７
   または８記載の振動型アクチュエータ。
10. 【請求項１０】 前記弾性体は略棒状体に形成され、前
    記電気−機械エネルギー変換素子は少なくとも４分割に
    分極領域が形成されて前記略棒状体の軸方向位置で接合
    し、前記分極領域の少なくとも２つは２方向の振動変位
    の発生のために兼用するものであり、さらに兼用する分
    極領域に対しては振動の方向を変える為に、少なくとも
    １つには異なる位相の交番信号を与えることにより、前
    記弾性体を縦方向振動させる場合と、横方向振動させる
    場合とに切り換えたことを特徴とする請求項６、７、８
    または９記載の振動型アクチュエータ。
11. 【請求項１１】 前記弾性体は、略棒状体と略円板体と
    を組み合わせたものであることを特徴とする請求項６、
    ７、８、９または１０記載の振動型アクチュエータ。
12. 【請求項１２】 前記少なくとも異なる３方向の振動変
    位のうちの少なくとも２方向の振動変位を選択的に組み
    合わせた合成振動を発生させ、前記振動体と前記振動体
    に接触する接触体とを任意の方向に相対移動させたこと
    を特徴とする請求項６、７、８、９、１０または１１記
    載の振動型アクチュエータ。
13. 【請求項１３】 前記少なくとも３方向の振動変位の組
    み合わせの各成分の比率を変えることにより、前記振動
    体と前記振動体に接触する接触体とを任意の方向に相対
    移動させたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５
    または１２記載の振動型アクチュエータ。
14. 【請求項１４】 前記接触体の前記振動体との接触部を
    球面状に形成したことを特徴とする請求項１ないし１３
    のいずれか一つに記載の振動型アクチュエータ。
15. 【請求項１５】 前記振動体の少なくとも前記接触体と
    接触する駆動部を有する部分は略棒状に形成され、この
    略棒状部分には振動変位を拡大するための剛性を小さく
    した部分を設けたことを特徴とする請求項１ないし１４
    のいずれか一つに記載の振動型アクチュエータ。
16. 【請求項１６】 前記振動体の前記略棒状部分の直径、
    前記軸状部分に設けた中空内径あるいは形状を変化させ
    ることによって、振動体の固有振動数を調整したことを
    特徴とする請求項１０または１５記載の振動型アクチュ
    エータ。
17. 【請求項１７】 前記振動体は、径方向外方に延びる支
    持用の腕部を備えた支持体を有することを特徴とする請
    求項１ないし１６のいずれか一つに記載の振動型アクチ
    ュエータ。
18. 【請求項１８】 請求項１ないし１７のいずれか一つに
    記載の振動型アクチュエータを多自由度の運動を行うア
    ームの間接部に設けたことを特徴とする振動型駆動装
    置。
19. 【請求項１９】 前記アームの間接部に設けた振動型ア
    クチュエータを遠隔操作により操作者の間接の動きに対
    応させて動作させる遠隔操作手段を有することを特徴と
    する請求項１８記載の振動型駆動装置。
20. 【請求項２０】 請求項１ないし１７のいずれか一つに
    記載の振動型アクチュエータを多自由度の運動を行うア
    ームの間接部に設け、腹腔鏡下手術用あるいはマイクロ
    サージェリ用として用いることを特徴とする振動型駆動
    装置。