モータ装置及び回転子の駆動方法並びにロボット装置
【課題】高トルクを発生させることができるモータ装置を提供する。
【解決手段】回転子と、回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、伝達部に接続され、印加された駆動電圧に応じて伝達部を移動させる複数の駆動部と、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態とする保持力に対応する第１駆動波形を備える第１駆動電圧と、伝達部を移動させる駆動力に対応する第２駆動波形を備える第２駆動電圧とを複数の駆動部にそれぞれ印加させて、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させる駆動動作及び回転力伝達状態を解消した状態で伝達部を所定の位置に戻す復帰動作を駆動部に行わせる制御部と、を備える。
【解決手段】回転子と、回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、伝達部に接続され、印加された駆動電圧に応じて伝達部を移動させる複数の駆動部と、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態とする保持力に対応する第１駆動波形を備える第１駆動電圧と、伝達部を移動させる駆動力に対応する第２駆動波形を備える第２駆動電圧とを複数の駆動部にそれぞれ印加させて、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させる駆動動作及び回転力伝達状態を解消した状態で伝達部を所定の位置に戻す復帰動作を駆動部に行わせる制御部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ装置及び回転子の駆動方法並びにロボット装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば旋回系機械を駆動させるアクチュエータとして、モータ装置が用いられている。このようなモータ装置として、例えば電動モータや超音波モータなど、高トルクを発生させることが可能なモータ装置が広く知られている。近年では、ヒューマノイドロボットの関節部分など、より精密な部分を駆動させるモータ装置が求められており、電動モータや超音波モータなどの既存のモータにおいても小型化、トルクの制御性等、細密で高精度な駆動を行うことができる構成が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３１１２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電動モータや超音波モータにおいては、高トルクを発生させるためには減速機を取り付ける必要があるため、小型化には限界がある。また、超音波モータにおいては、トルクの制御が困難である。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、高トルクを発生させることができる、モータ装置及び回転子の駆動方法並びにロボット装置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】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、回転子と、回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、伝達部に接続され、印加された駆動電圧に応じて伝達部を移動させる複数の駆動部と、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態とする保持力に対応する第１駆動波形を備える第１駆動電圧と、伝達部を移動させる駆動力に対応する第２駆動波形を備える第２駆動電圧とを複数の駆動部にそれぞれ印加させて、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させる駆動動作及び回転力伝達状態を解消した状態で伝達部を所定の位置に戻す復帰動作を駆動部に行わせる制御部と、を備えるモータ装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様に従えば、複数の駆動部により、回転子と当該回転子に掛けられた伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させる駆動ステップと、複数の駆動部により、回転力伝達状態を解消した状態で伝達部を所定の位置に戻す復帰ステップとを含み、駆動ステップは、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態とする保持力に対応する第１駆動波形を備える第１駆動電圧と、伝達部を移動させる駆動力に対応する第２駆動波形を備える第２駆動電圧とを複数の駆動部にそれぞれ印加することを含む回転子の駆動方法が提供される。
【０００８】
本発明の第３の態様に従えば、回転軸部材と、回転軸部材を回転させるモータ装置と、を備え、モータ装置として、本発明の第１の態様のモータ装置が用いられているロボット装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高トルクを発生させることができる小型のモータ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモータ装置の構成を示す図。
【図２】本実施形態に係るモータ装置の構成を示す図。
【図３】本実施形態に係るモータ装置の特性を示すグラフ。
【図４】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図５】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図６】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図７】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図８】本実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。
【図９】本実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。
【図１０】本実施形態に係る各駆動素子に印加する駆動電圧を示す図。
【図１１】第２実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。
【図１２】第２実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。
【図１３】第３実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。
【図１４】第３実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。
【図１５】第３実施形態に係る各駆動素子に印加する駆動電圧を示す図。
【図１６】第４実施形態に係る回転子の正面図。
【図１７】第５実施形態に係るロボットハンドの構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のモータ装置及び回転子の駆動方法並びにロボット装置の実施の形態を、図１ないし図１７を参照して説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの一例を示す概略構成図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ´断面に沿った構成を示す図である。
図１及び図２に示すように、モータ装置ＭＴＲは、ベース部ＢＳ、ＢＳ’と、伝達部ＢＴ、ＢＴ’と、ＡＣ’と、制御部ＣＯＮＴとを有している。当該モータ装置ＭＴＲは駆動部ＡＣ、ＡＣ’及び伝達部ＢＴ、ＢＴ’を用いて回転子ＳＦを回転させる。回転子ＳＦは、中心軸Ｃを回転軸として回転するようになっている。
【００１３】
以下、各図の説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。回転子ＳＦの回転軸方向をＺ軸方向とし、当該Ｚ軸方向に垂直な平面上の直交方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１４】
ベース部ＢＳは、例えばステンレス等の材料を用いて板状に形成された部分である。ベース部ＢＳには、貫通部１０及び貫通部２０が形成されている。貫通部１０は、正面視でほぼ円形に形成された開口部であり、ベース部ＢＳの表裏を貫通して形成されている。貫通部１０には、伝達部ＢＴが配置されており、回転子ＳＦが挿入されるようになっている。
【００１５】
伝達部ＢＴは、第一端部２１、第二端部２２及びベルト部２３を有している。第一端部２１及び第二端部２２は、例えば貫通部１０のＸ方向の中央部から−Ｙ方向に平行に延びるように形成されている。第一端部２１及び第二端部２２は、回転子ＳＦの外周上の基準位置Ｆを挟んで配置されている。本実施形態では、例えば図１における回転子ＳＦの−Ｙ側端部を基準位置Ｆとした場合を例に挙げて説明する。
【００１６】
ベルト部２３は、帯状に形成され、例えば貫通部１０の内周面１０ａに沿って設けられている。ベルト部２３は、貫通部１０に挿入される回転子ＳＦを囲うように配置される。
換言すると、回転子ＳＦは、貫通部１０のうちベルト部２３によって囲まれる空間に挿入される。ベルト部２３は、例えば回転子ＳＦの少なくとも一部に掛けられる。
【００１７】
図１に示すように、貫通部２０は、例えば貫通部１０の−Ｙ側端部に一部重なるように正面視でほぼ矩形に形成された開口部であり、ベース部ＢＳの表裏を貫通して形成されている。貫通部２０内には、駆動部ＡＣが配置される。駆動部ＡＣは、貫通部２０の内周面に設けられた支持部材３３及び３４によって支持されている。
【００１８】
駆動部ＡＣは、例えばピエゾ素子などの電気機械変換素子（電歪素子）を備えた駆動素子３１及び３２を有している。駆動素子３１及び駆動素子３２は、電気機械変換素子に電圧が印加されることにより、Ｘ方向に伸縮する構成である。制御部ＣＯＮＴは駆動部ＡＣに接続されており、当該駆動部ＡＣに対して制御信号を供給可能になっている。
【００１９】
駆動素子３１は、支持部材３３によって支持されている。駆動素子３１は、図中−Ｘ側の端部の位置が固定されている。このため、駆動素子３１は、Ｘ方向に伸縮することで図中＋Ｘ側の端部の位置がＸ方向に移動することになる。駆動素子３１のうち当該＋Ｘ側の端部は、支持部材３３の先端部３３ａに接続されている。支持部材３３の先端部３３ａは、例えば第一端部２１に接続されている。支持部材３３は、先端部３３ａよりも−Ｘ側に、例えば伸縮部３３ｂを有している。伸縮部３３ｂは、駆動素子３１の＋Ｘ側端部の移動に合わせて先端部３３ａが移動するように伸縮する。
【００２０】
駆動素子３２は、支持部材３４によって支持されている。駆動素子３２は、図中＋Ｘ側の端部の位置が固定されている。このため、駆動素子３２は、Ｘ方向に伸縮することで図中−Ｘ側の端部の位置がＸ方向に移動することになる。駆動素子３１のうち当該−Ｘ側の端部は、支持部材３４の先端部３４ａに接続されている。支持部材３４の先端部３４ａは、例えば第二端部２２に接続されている。支持部材３４は、先端部３４ａよりも＋Ｘ側に、例えば伸縮部３４ｂを有している。伸縮部３４ｂは、駆動素子３２の−Ｘ側端部の移動に合わせて先端部３４ａが移動するように伸縮する。
【００２１】
駆動素子３１及び駆動素子３２は、第一端部２１及び第二端部２２を挟む位置に設けられている。支持部材３３の先端部３３ａは第一端部２１に向けられており、支持部材３４の先端部３４ａは第二端部２２に向けられている。したがって、先端部３３ａ及び先端部３４ａは対向して配置されている。
【００２２】
駆動素子３１が＋Ｘ方向に伸び、かつ、駆動素子３２が−Ｘ方向に伸びると、第一端部２１と第二端部２２とが近づく。このため、ベルト部２３が回転子ＳＦに巻きつき、当該ベルト部２３に張力が加わる。駆動素子３１が−Ｘ方向に縮み、かつ、駆動素子３２が＋Ｘ方向に縮むと、第一端部２１と第二端部２２とが遠ざかる。このため、ベルト部２３が回転子ＳＦから離れて弛緩する。
【００２３】
また、本実施形態では、上記のベース部ＢＳ、伝達部ＢＴ、駆動部ＡＣ（駆動素子３１、３２）と同様の構成を有するベース部ＢＳ’、伝達部ＢＴ’、駆動部ＡＣ’（駆動素子３１’、３２’）が設けられている。これらベース部ＢＳ’、伝達部ＢＴ’、駆動部ＡＣ’（駆動素子３１’、３２’）は、図２に示すように、ベース部ＢＳ、伝達部ＢＴ、駆動部ＡＣ（駆動素子３１、３２）に対して−Ｚ側に間隔をあけて、且つ図１に示すように、中心軸Ｃを中心とする軸周りに１８０°回転させた位置に設けられている。
【００２４】
次に、回転子ＳＦの駆動動作を説明する。
本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲにおいて、回転子ＳＦを駆動させる原理を説明する。回転子ＳＦを駆動させる際には、回転子ＳＦに巻き掛けられた伝達部ＢＴ、ＢＴ’に有効張力を生じさせ、当該有効張力によって回転子ＳＦにトルクを伝達する。
なお、駆動部ＡＣ、ＡＣ’による伝達部ＢＴ、ＢＴ’の駆動動作は同様であるため、以下では、代表的に駆動部ＡＣによる伝達部ＢＴの駆動動作について説明する。
【００２５】
オイラーの摩擦ベルト理論により、回転子ＳＦに巻き掛けられた伝達部ＢＴの第一端部２１側の張力Ｔ１及び第二端部２２側の張力Ｔ２が下記［数１］を満たすとき、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間で摩擦力が生じ、伝達部ＢＴが回転子ＳＦに対して滑りを生じることの無い状態（回転力伝達状態）で回転子ＳＦと共に移動する。この移動により、回転子ＳＦにトルクが伝達される。ただし、［数１］において、μは伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の見かけ上の摩擦係数であり、θは伝達部ＢＴの有効巻き付き角である。
【００２６】
【数１】
【００２７】
このとき、トルクの伝達に寄与する有効張力は、（Ｔ１−Ｔ２）によって表される。上記［数１］に基づいて有効張力（Ｔ１−Ｔ２）を求めると、［数２］のようになる。［数２］は、Ｔ１を用いて有効張力を表す式である。
【００２８】
【数２】
【００２９】
上記［数２］より、回転子ＳＦに伝達されるトルクは駆動素子３１の張力Ｔ１によって一意に決定されることがわかる。［数２］の右辺のＴ１の係数部分は、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数μ及び伝達部ＢＴの有効巻き付き角θにそれぞれ依存する。図３は、摩擦係数μを変化させたときの有効巻き付き角θと係数部分の値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は有効巻き付き角θを示しており、グラフの縦軸は係数部分の値を示している。
【００３０】
図３に示すように、例えば摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θが３００°以上のときに係数部分の値が０．８以上となっている。このことから、摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θを３００°以上とすることにより、駆動素子３１による張力Ｔ１の８０％以上の力が回転子ＳＦのトルクに寄与することがわかる。この巻き付き角の他、図３のグラフから、例えば伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数を大きくするほど、係数部分の値が大きくなることが推定される。
【００３１】
このように、トルクの大きさは駆動素子３１の張力Ｔ１によって一意に決定されることになり、例えば伝達部ＢＴの移動距離などには無関係であることがわかる。したがって、例えば駆動素子３１及び駆動素子３２に用いられるピエゾ素子などは、数ミリ程度の小型素子であっても、数百ニュートン以上の力を出すことができるので非常に大きな回転力を付与することができる。
【００３２】
このような原理に基づいて、制御部ＣＯＮＴは、図４に示すように、まず、第一端部２１が＋Ｘ方向に、第二端部２２が−Ｘ方向にそれぞれ移動するように駆動素子３１及び駆動素子３２を変形させる。この動作により、伝達部ＢＴの第一端部２１側には張力Ｔ１が発生し、伝達部ＢＴの第二端部２２側には張力Ｔ２が発生する。したがって、伝達部ＢＴには、回転力伝達状態となる保持力である有効張力（Ｔ１−Ｔ２）が発生する。
【００３３】
制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴに有効張力を発生させた状態を保持しつつ、図５に示すように、伝達部ＢＴの第一端部２１が−Ｘ方向に移動するように、かつ、第二端部２２が−Ｘ方向に移動するように駆動素子３１及び駆動素子３２を変形させる（駆動動作）。この動作において、制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１の移動距離と第二端部２２の移動距離とを等しくさせる。この動作により、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力が発生した状態で伝達部ＢＴが移動し、当該移動と共に回転子ＳＦがθＺ方向（矢印方向）に回転する。
【００３４】
本実施形態では、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数μが例えば０．３であり、伝達部ＢＴが回転子ＳＦにほぼ１回転（３６０°）巻き掛けられている。したがって、図３のグラフを参照すると、駆動素子３１の張力Ｔ１の８５％程度の力がトルクとして回転子ＳＦに伝達されることになる。
【００３５】
制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１及び第二端部２２を所定距離だけ移動させた後、図６に示すように、第二端部２２が駆動の開始位置（所定位置）へ戻るように、かつ、第一端部２１が移動しないように、駆動素子３２だけを変形させる。この動作により、第二端部２２が＋Ｘ方向へ移動し、伝達部ＢＴの巻き掛けが緩んだ状態になる。つまり、伝達部ＢＴに付加されていた有効張力（回転子ＳＦに対する保持力）が解除された状態になる。この状態においては、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力は発生せず、回転子ＳＦは慣性によって矢印方向に回転し続けることになる。
【００３６】
制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴの巻き掛けを緩ませた後、図７に示すように、第一端部２１が駆動の開始位置（所定位置）へ戻るように駆動素子３１を変形させる。この動作により、伝達部ＢＴの巻き掛けが緩んだまま、すなわち、有効張力が発生しないまま、伝達部ＢＴの第一端部２１が駆動の開始位置（所定位置）へ戻っていく（復帰動作）。
【００３７】
第一端部２１が駆動開始位置に戻される直前になったら、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子３２を変形させて第二端部２２を＋Ｘ方向に移動させる。この動作により、第一端部２１が駆動開始位置に戻されるのとほぼ同時に、第二端部２２側に張力Ｔ２が発生し、第一端部２１側に張力Ｔ１が発生する。これにより、駆動開始時に伝達部ＢＴに有効張力を付加させた状態（図４の状態）と同様の状態となる。
【００３８】
伝達部ＢＴに有効張力が付加された後、制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴの第一端部２１が−Ｘ方向に移動するように駆動素子３１を変形させ、第二端部２２が−Ｘ方向に移動するように駆動素子３２を変形させる（駆動動作）。このとき、第一端部２１の移動距離と第二端部２２の移動距離とを等しくさせる。この動作により、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力が発生した状態で伝達部ＢＴが移動し、当該移動と共に回転子ＳＦがθＺ方向に回転する。
【００３９】
この後、制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴに付加されていた有効張力を再度解除させる。
制御部ＣＯＮＴは、有効張力を解除させた後、伝達部ＢＴの第一端部２１及び第二端部２２が開始位置に戻るように移動させる（復帰動作）。このように制御部ＣＯＮＴが上記駆動動作と復帰動作とを駆動部ＡＣに繰り返し行わせることにより、回転子ＳＦがθＺ方向に回転し続けることになる。
【００４０】
続いて、２つの伝達部ＢＴ、ＢＴ’を用いて、上記の駆動動作及び復帰動作を行う際の駆動部ＡＣに印加する駆動電圧について説明する。
本実施形態では、回転子ＳＦと伝達部ＢＴ、ＢＴ’との間を回転力伝達状態とする保持力を生じさせる第１駆動電圧と、伝達部ＢＴ、ＢＴ’を移動させる駆動力を生じさせる第２駆動電圧とを個別に設定し、設定した第１駆動電圧及び第２駆動電圧に基づく駆動電圧を駆動部ＡＣ、ＡＣ’に印加している。
【００４１】
図８は、伝達部ＢＴ、ＢＴ’により、上記の回転力伝達状態とする保持力（以下、単に保持力と称する）を交互に生じさせる際に駆動部ＡＣ、ＡＣ’に印加する駆動電圧を示す図である。図８には、伝達部ＢＴに保持力を生じさせる際に駆動部ＡＣに印加する駆動電圧の駆動波形（第１駆動波形）ＥＨ１と、伝達部ＢＴ’に上記保持力を生じさせる際に駆動部ＡＣ’に印加する駆動電圧の駆動波形（第１駆動波形）ＥＨ２とが示されている。図８においては、時刻ｔ０〜ｔ４を伝達部ＢＴを主として駆動させる駆動区間（以下、第１メイン駆動区間と称する）とし、時刻ｔ４〜ｔ８を伝達部ＢＴ’を主として駆動させる駆動区間（以下、第２メイン駆動区間と称する）とし、保持力を生じさせる間はこれらの駆動区間を繰り返す。
【００４２】
駆動波形ＥＨ１は、例えば、時刻ｔ１〜ｔ３で伝達部ＢＴ単体で保持力を生じさせる電圧Ｖｆの第１波形部ＥＨ１１と、例えば、時刻ｔ０〜ｔ１、時刻ｔ４前後のｔ３〜ｔ５で伝達部ＢＴ、ＢＴ’で協働して保持力を生じさせる第２波形部ＥＨ１２と、保持力を生じさせない電圧ゼロの第３波形部ＥＨ１３とを備えている。同様に、駆動波形ＥＨ２は、例えば、時刻ｔ５〜ｔ７で伝達部ＢＴ’単体で保持力を生じさせる電圧Ｖｆの第１波形部ＥＨ２１と、例えば、時刻ｔ３〜ｔ５、時刻ｔ８前後の時刻ｔ７〜ｔ９で伝達部ＢＴ、ＢＴ’で協働して保持力を生じさせる第２波形部ＥＨ２２と、保持力を生じさせない電圧ゼロの第３波形部ＥＨ２３とを備えている。
【００４３】
第２波形部ＥＨ１２、ＥＨ２２は、設定された時間範囲で電圧が電圧Ｖｆと電圧ゼロとの間を滑らかに変化するように設定されている。また、第２波形部ＥＨ１２、ＥＨ２２が設定された時間範囲では、第２波形部ＥＨ１２、ＥＨ２２の電圧の和が電圧Ｖｆを維持するように変化している。
従って、駆動波形ＥＨ１による駆動電圧と、駆動波形ＥＨ２による駆動電圧との和は、図８に示されるように、一定の電圧Ｖｆが連続する駆動波形ＥＨＴを備える駆動電圧となる。そのため、伝達部ＢＴ、ＢＴ’により交互に保持力を生じさせる際にも、変動が生じない一定の保持力を維持することができる。
【００４４】
また、図９は、伝達部ＢＴ、ＢＴ’により、上記伝達部ＢＴ、ＢＴ’を移動させる駆動力（以下、単に駆動力と称する）を交互に生じさせる際に駆動部ＡＣ、ＡＣ’に印加する駆動電圧を示す図である。図９には、伝達部ＢＴに駆動力を生じさせる際に駆動部ＡＣに印加する駆動電圧の駆動波形（第２駆動波形）ＥＤ１と、伝達部ＢＴ’に駆動力を生じさせる際に駆動部ＡＣ’に印加する駆動電圧の駆動波形（第２駆動波形）ＥＤ２とが示されている。図９においては、上述したように、時刻ｔ０〜ｔ４を第１メイン駆動区間とし、時刻ｔ４〜ｔ８を第２メイン駆動区間として、それぞれ電圧ゼロから回転子ＳＦに設定される駆動力（トルク）に対応する電圧Ｖｄまで変化し、駆動力を生じさせる間はこれらの駆動区間を繰り返す。
【００４５】
駆動波形ＥＤ２は、例えば、時刻ｔ４の前の時刻ｔ３から電圧の変化を開始し、第１メイン駆動区間において伝達部ＢＴの移動による回転子ＳＦの加加速度、加速度及び速度に、時刻ｔ３〜ｔ５の間で伝達部ＢＴ’の加加速度、加速度及び速度を一致させるような駆動電圧となる第１助走波形部ＥＤ２１を備えている。また、駆動波形ＥＤ２は、当該伝達部ＢＴ’及び回転子ＳＦの加加速度、加速度及び速度が一致した状態から、例えば、時刻ｔ８の前後の時刻ｔ７〜ｔ９の間で滑らかに減速するように電圧が変化する第２助走波形部ＥＤ２２を備えている。これにより、伝達部ＢＴ’が回転子ＳＦから離間する際に外乱が生じることを排除できる。そして、駆動波形ＥＤ２においては、時刻ｔ９〜ｔ１０の間に、次のメイン駆動開始位置である電圧ゼロまで滑らかに変化する。
【００４６】
一方、駆動波形ＥＤ１は、上記の駆動波形ＥＤ２の電圧変化と対応する時刻について説明すると、例えば、時刻ｔ７〜ｔ９で電圧の変化が始まり、時刻ｔ９までに伝達部ＢＴの加加速度、加速度及び速度が、伝達部ＢＴ’の移動による回転子ＳＦの加加速度、加速度及び速度と一致するように滑らかに加速する駆動電圧となる第１助走波形部ＥＤ１１を備えている。また、駆動波形ＥＤ１は、当該伝達部ＢＴ及び回転子ＳＦの加加速度、加速度及び速度が一致した状態から、例えば、時刻ｔ４の前後の時刻ｔ３〜ｔ５の間で滑らかに減速するように電圧が変化する第２助走波形部ＥＤ１２を備えている。これにより、伝達部ＢＴが回転子ＳＦから離間する際に外乱が生じることを排除できる。そして、駆動波形ＥＤ１においては、時刻ｔ５〜ｔ６の間に、次のメイン駆動開始位置である電圧ゼロまで滑らかに変化する。
【００４７】
従って、駆動波形ＥＤ１による駆動電圧、及び駆動波形ＥＤ２による駆動電圧は、回転子ＳＦに設定される駆動力（トルク）に対応する電圧Ｖｄを最大値として連続する駆動波形ＥＤＴを維持しつつ、伝達部ＢＴ、ＢＴ’により交互に駆動力を生じさせる際にも、外乱が生じない一定の駆動力を維持することができ、静音化にも寄与できる。
【００４８】
上記で設定された駆動波形ＥＨ１、ＥＤ１の駆動電圧の和が駆動部ＡＣに印加する駆動電圧の総和となり、駆動波形ＥＨ２、ＥＤ２の和が駆動部ＡＣ’に印加する駆動電圧の総和となる。駆動部ＡＣは、駆動素子３１、３２を備えており、各駆動素子３１、３２に印加される駆動電圧の総和が駆動波形ＥＨ１、ＥＤ１の駆動電圧の和となる。また、駆動部ＡＣ’は、駆動素子３１’、３２’を備えており、各駆動素子３１’、３２’に印加される駆動電圧の総和が駆動波形ＥＨ２、ＥＤ２の駆動電圧の和となる。
【００４９】
図１０に、駆動素子３１に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＢ１１、駆動素子３２に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＢ１２、駆動素子３１’に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＢ２１、駆動素子３２’に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＢ２２を示す。
駆動素子３１には、駆動波形ＥＨ１の駆動電圧を半分にした駆動波形と、駆動波形ＥＤ１とを併せた駆動波形（第３駆動波形）ＥＢ１１を備える駆動電圧（第３駆動電圧）を印加する。また、駆動素子３２には、駆動波形ＥＨ１の駆動電圧を半分にした駆動波形と、駆動波形ＥＤ１における、駆動力を付与する第１メイン駆動区間の中間点（例えば、（ｔ４−ｔ０）／２）を中心位置として、駆動波形ＥＤ１を反転させた駆動波形とを併せた駆動波形（第４駆動波形）を備える駆動電圧（第４駆動電圧）を印加する。
【００５０】
同様に、駆動素子３１’には、駆動波形ＥＨ２の駆動電圧を半分にした駆動波形と、駆動波形ＥＤ２とを併せた駆動波形（第３駆動波形）ＥＢ２１を備える駆動電圧（第３駆動電圧）を印加する。また、駆動素子３２’には、駆動波形ＥＨ２の駆動電圧を半分にした駆動波形と、駆動波形ＥＤ２における、駆動力を付与する第２メイン駆動区間の中間点（例えば、（ｔ８−ｔ４）／２）を中心位置として、駆動波形ＥＤ２を反転させた駆動波形とを併せた駆動波形（第４駆動波形）を備える駆動電圧（第４駆動電圧）を印加する。
これにより、上記電圧Ｖｆに対応する保持力で回転子ＳＦと伝達部ＢＴ、ＢＴ’との間の回転力伝達状態を保持しつつ、上記電圧Ｖｄに対応する駆動力で安定して回転子ＳＦを回転駆動することができる。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、伝達部ＢＴ、ＢＴ’が回転子ＳＦの少なくとも一部に掛けられた状態で駆動部ＡＣ、ＡＣ’に駆動動作及び復帰動作を行わせることとしたので、減速機等を取り付けなくても、また、小型の駆動部ＡＣ、ＡＣ’であっても高いトルクを回転子ＳＦに付加させることが可能となる。これにより、高トルクを発生させることができる小型のモータ装置ＭＴＲを得ることができる。また、小型の駆動部ＡＣ、ＡＣ’であっても高効率で回転子ＳＦを回転させることが可能となる。
【００５２】
また、本実施形態によれば、複数の伝達部ＢＴ、ＢＴ’を用いる場合であっても、安定した保持力で回転子ＳＦと伝達部ＢＴ、ＢＴ’との間の回転力伝達状態を保持できるとともに、外乱を生じさせることなく安定した駆動力で回転子ＳＦを回転駆動することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、モータ装置ＭＴＲの第２実施形態について、図１１及び図１２を参照して説明する。
上記第１実施形態では、保持力及び駆動力を一定値とする例を用いて説明したが、第２実施形態では保持力及び駆動力が変動する場合について説明する。
【００５４】
図１１は、保持力に対応する駆動電圧が時間の経過に伴って変動する駆動波形ＥＨＴを示す図である。また、図１２は、駆動力に対応する駆動電圧が時間の経過に伴って変動する駆動波形ＥＤＴを示す図である。
例えば、必要保持力が変動する場合には、上述した最大の保持力に対応する駆動電圧Ｖｆに対する、図１１に示す駆動波形ＥＨＴから求められる駆動電圧の時刻毎の変化率を算出し、図８に示した上記の駆動波形ＥＨ１、ＥＨ２の駆動電圧に対して当該時間毎の変化率を乗算することで、変動する保持力に対応する駆動波形ＥＨ１、ＥＨ２を求めることができる。
【００５５】
一方、必要トルク（必要駆動力）が変動する場合には、上述した最大の駆動力に対応する駆動電圧Ｖｄに対する、図１２に示す駆動波形ＥＤＴから求められる駆動電圧の時刻毎の変化率を算出し、図９に示した上記の駆動波形ＥＤ１、ＥＤ２の駆動電圧に対して当該時間毎の変化率を乗算することで、変動する駆動力に対応する駆動波形ＥＤ１、ＥＤ２を求めることができる。
そして、求められた駆動波形ＥＨ１、ＥＨ２及び駆動波形ＥＤ１、ＥＤ２から、上述した方法を用いて駆動素子３１、３２、３１’、３２’に印加する駆動電圧の駆動波形をそれぞれ求め、求めた駆動波形と時刻とに応じて駆動電圧を印加すればよい。
【００５６】
このように、本実施形態では、複数の伝達部ＢＴ、ＢＴ’を用い、且つ回転子ＳＦに求められるトルクが変動する場合でも、安定した保持力で回転子ＳＦと伝達部ＢＴ、ＢＴ’との間の回転力伝達状態を保持できるとともに、外乱を生じさせることなく安定した駆動力で回転子ＳＦを回転駆動することができる。
【００５７】
（第３実施形態）
次に、モータ装置ＭＴＲの第３実施形態について、図１３乃至図１５を参照して説明する。
上記第１実施形態では、２つの伝達部ＢＴ、ＢＴ’を用いる場合を例示したが、第３実施形態では３つの伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３及び駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３を用いる場合について説明する。
【００５８】
上記第１実施形態では、各伝達部ＢＴ、ＢＴ’のメイン駆動区間は、それぞれ１周期の１／２（伝達部ＢＴでは時刻ｔ０〜ｔ４、伝達部ＢＴ’では時刻ｔ４〜ｔ８）であったが、第２実施形態では各伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３のメイン駆動区間は、それぞれ１周期の２／３に設定されている。
【００５９】
図１３は、伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３により、保持力を順次生じさせる際に駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３に印加する駆動電圧を示す図である。
図１３に示されるように、伝達部ＢＴ１に保持力を生じさせる際に駆動部ＡＣ１に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＨ１は、例えば時刻ｔ０〜ｔ１２を１周期としたときに、時刻ｔ０〜ｔ８をメイン駆動区間として電圧Ｖｆを生じさせる。また、伝達部ＢＴ２に保持力を生じさせる際に駆動部ＡＣ２に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＨ２は、例えば時刻ｔ０〜ｔ１２を１周期としたときに、時刻ｔ４〜ｔ１２をメイン駆動区間として電圧Ｖｆを生じさせる。そして、伝達部ＢＴ３に保持力を生じさせる際に駆動部ＡＣ３に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＨ３は、例えば時刻ｔ０〜ｔ１２を１周期としたときに、時刻ｔ０〜ｔ４、及び時刻ｔ８〜ｔ１２をメイン駆動区間として電圧Ｖｆを生じさせる。
【００６０】
また、各駆動波形ＥＨ１〜ＥＨ３は、各メイン駆動区間の開始時刻及び終了時刻の前後（時刻ｔ０〜ｔ１、ｔ３〜ｔ５、ｔ７〜ｔ９、ｔ１１〜ｔ１３等）に、上記第１実施形態と同様に、メイン駆動区間の終了時刻及び開始時刻となる他の伝達部の駆動波形と協働して保持力に対応する電圧Ｖｆを生じさせる第１助走波形部または第２助走波形部を備えている。
【００６１】
そのため、駆動波形ＥＨ１〜ＥＨ３による駆動電圧の和は、図１３に示されるように、一定の電圧２Ｖｆが連続する駆動波形ＥＨＴを備える駆動電圧となる。そのため、伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３により順次保持力を生じさせる際にも、第１実施形態で示した場合と比較すると、変動が生じない一定で二倍の保持力を維持することができる。
【００６２】
図１４は、伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３により、駆動力を順次生じさせる際に駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３に印加する駆動電圧を示す図である。図１４に示されるように、伝達部ＢＴ１に駆動力を生じさせる際に駆動部ＡＣ１に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＤ１は、例えば時刻ｔ０〜ｔ１２を１周期としたときに、時刻ｔ０〜ｔ８をメイン駆動区間としている。また、伝達部ＢＴ２に駆動力を生じさせる際に駆動部ＡＣ２に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＤ２は、例えば時刻ｔ０〜ｔ１２を１周期としたときに、時刻ｔ４〜ｔ１２をメイン駆動区間としている。そして、伝達部ＢＴ３に駆動力を生じさせる際に駆動部ＡＣ３に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＤ３は、例えば時刻ｔ０〜ｔ１２を１周期としたときに、時刻ｔ８〜ｔ１２及び時刻ｔ０〜ｔ４をメイン駆動区間としている。
【００６３】
駆動波形ＥＤ１〜ＥＤ３による駆動電圧の最大値は、回転子ＳＦに設定される駆動力（トルク）に対応する一定の電圧Ｖｄが連続する駆動波形ＥＤＴを備える駆動電圧となる。また、各駆動波形ＥＤ１〜ＥＤ３は、上記第１実施形態と同様に、各メイン駆動区間の開始時刻及び終了時刻の前後に、回転子ＳＦの加加速度、加速度及び速度と一致するように滑らかに加速または減速する駆動電圧となる第１助走波形部または第２助走波形部を備えている。
【００６４】
従って、駆動波形ＥＤ１〜ＥＤ３による駆動電圧は、回転子ＳＦに設定される駆動力（トルク）に対応する電圧Ｖｄを最大値として連続する駆動波形ＥＤＴを維持しつつ、伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３により順次駆動力を生じさせる際にも、外乱が生じない一定の駆動力を維持することができ、静音化にも寄与できる。
【００６５】
図１５には、駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３における一対の駆動素子のそれぞれに印加する駆動電圧の駆動波形ＥＢ１１〜ＥＢ１２、ＥＢ２１〜ＥＢ２２、ＥＢ３１〜ＥＢ３２が示されている。本実施形態においても、各駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３における一対の駆動素子の一方には、駆動波形ＥＨ１〜ＥＨ３の駆動電圧を半分にした駆動波形と、駆動波形ＥＤ１〜ＥＤ３とを併せた駆動波形（第３駆動波形）ＥＢ１１、ＥＢ２１、ＥＢ３１を備える駆動電圧（第３駆動電圧）を印加する。また、各駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３における一対の駆動素子の他方には、駆動波形ＥＨ１〜ＥＨ３の駆動電圧を半分にした駆動波形と、各駆動波形ＥＤ１〜ＥＤ３における、駆動力を付与するメイン駆動区間の中間点を中心位置として、駆動波形ＥＤ１〜ＥＤ３を反転させた駆動波形とを併せた駆動波形（第４駆動波形）を備える駆動電圧（第４駆動電圧）を印加すればよい。
【００６６】
このように、本実施形態では３つの伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３及び駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３を用いる場合であっても、安定した保持力で回転子ＳＦと伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３との間の回転力伝達状態を保持できるとともに、外乱を生じさせることなく安定した駆動力で回転子ＳＦを回転駆動することができる。
なお、本実施形態では３つの伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３及び駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３を用いる構成を例示したが、４つ以上の伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３及び駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３を用いる構成であっても、同様の作用・効果が得られることは言うまでもない。
【００６７】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について、図１６（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
本実施形態では、上記の第１〜第３実施形態に対して回転子ＳＦの構成が異なっているため、以下、回転子ＳＦについて説明する。
【００６８】
図１６（ａ）に示すように、回転子ＳＦの外周面（表面）には、伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３がそれぞれ嵌合する幅の隙間をあけて円盤状の突出部５０が回転軸線方向に複数（ここでは４つ）設けられている。そして、接触部材ＢＴ１〜ＢＴ３は、突出部５０に案内されて回転子ＳＦの外周面に巻き掛けられている。
他の構成は、上記実施形態と同様である。
【００６９】
上記の構成の回転子ＳＦでは、接触部材ＢＴ１〜ＢＴ３が突出部５０に案内された状態となるため、回転子ＳＦが回転した場合でも、回転軸線方向の位置にずれが生じず、回転トルクを安定して回転子ＳＦに付与することが可能になる。また、本実施形態の回転子ＳＦでは、突出部５０から放熱が促進されることから冷却装置ＣＬとして機能することになり、接触部材ＢＴ１〜ＢＴ３との間の摩擦等で発熱した場合でも、効果的に冷却することができ、摩擦熱に起因する回転トルクが回転子ＳＦに作用することを回避できる。
【００７０】
また、回転子ＳＦに設ける冷却装置ＣＬとしては、上記の突出部５０の他に、図１６（ｂ）に示すように、回転子ＳＦの外周面に回転軸線回りに形成した複数（ここでは３つ）の溝部５０ａを形成する構成としてもよい。
この構成では、溝部５０ａにより回転子ＳＦの表面積が増して放熱効率が高まるとともに、回転子ＳＦと接触部材ＢＴ１との間に隙間が形成されて排熱されるため、冷却効率を大幅に高めることができる。また、この構成では、回転子ＳＦと接触部材ＢＴ１との摩擦で生じた摩擦粉を溝部５０ａを介して排出できるため、回転子ＳＦと接触部材ＢＴ１との間に存在する摩擦粉によって摩擦力が変動して、回転子ＳＦに付与されるトルクが変動することを抑制できる。
【００７１】
さらに、回転子ＳＦに設ける冷却装置ＣＬとしては、図１６（ｃ）に示すように、回転子ＳＦを円筒形状の中空構造とし、外周面と中空部とを貫通する貫通孔５０ｂを設ける構成としてもよい。
この構成では、図１６（ｂ）に示した構成と同様に、摩擦熱及び摩擦粉を貫通孔５０ｂを介して中空部に排出することができる。さらに、この構成では、摩擦粉の飛散を抑えることができ、摩擦粉による回転子ＳＦのトルク変動を抑制することが可能になる。
【００７２】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態を説明する。
図１７は、上記実施形態のいずれかに記載のモータ装置ＭＴＲを備えるロボット装置ＲＢＴの一部（指部分の先端）の構成を示す図である。
【００７３】
同図に示すように、ロボット装置ＲＢＴは、末節部１０１、中節部１０２及び関節部１０３を有しており、末節部１０１と中節部１０２とが関節部１０３を介して接続された構成になっている。関節部１０３には軸支持部１０３ａ及び軸部１０３ｂが設けられている。軸支持部１０３ａは中節部１０２に固定されている。軸部１０３ｂは、軸支持部１０３ａによって固定された状態で支持されている。
【００７４】
末節部１０１は、接続部１０１ａ及び歯車１０１ｂを有している。接続部１０１ａには、関節部１０３の軸部１０３ｂが貫通した状態になっており、当該軸部１０３ｂを回転軸として末節部１０１が回転可能になっている。この歯車１０１ｂは、接続部１０１ａに固定されたベベルギアである。接続部１０１ａは、歯車１０１ｂと一体的に回転するようになっている。
【００７５】
中節部１０２は、筐体１０２ａ及び駆動装置ＡＣＴを有している。駆動装置ＡＣＴは、上記実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲを用いることができる。駆動装置ＡＣＴは、筐体１０２ａ内に設けられている。駆動装置ＡＣＴには、回転軸部材１０４ａが取り付けられている。回転軸部材１０４ａの先端には、歯車１０４ｂが設けられている。この歯車１０４ｂは、回転軸部材１０４ａに固定されたベベルギアである。歯車１０４ｂは、上記の歯車１０１ｂとの間で噛み合った状態になっている。
【００７６】
上記のように構成されたロボット装置ＲＢＴは、駆動装置ＡＣＴの駆動によって回転軸部材１０４ａが回転し、当該回転軸部材１０４ａと一体的に歯車１０４ｂが回転する。
歯車１０４ｂの回転は、当該歯車１０４ｂと噛み合った歯車１０１ｂに伝達され、歯車１０１ｂが回転する。当該歯車１０１ｂが回転することで接続部１０１ａも回転し、これにより末節部１０１が軸部１０３ｂを中心に回転する。
【００７７】
このように、本実施形態によれば、低速高トルクの回転を出力することができる駆動装置ＡＣＴを搭載することにより、例えば減速器を用いることなく直接末節部１０１を回転させることができる。さらに本実施形態では、駆動装置ＡＣＴが非共振に駆動される構成になっているため、樹脂など軽量な材料で大部分を構成することが可能になる。
【００７８】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００７９】
例えば、上記実施形態では、ベース部ＢＳ、ＢＳ’が正面視で矩形に形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、他の形状であっても構わない。例えば、円形、楕円形としても構わないし、台形、平行四辺形、ひし形、三角形、五角形、六角形など、他の多角形としても構わない。
【００８０】
また、上記実施形態では、伝達部ＢＴ、ＢＴ’、ＢＴ１〜ＢＴ３が帯状に形成された例を説明したが、これに限られることは無く、例えば線状、鎖状に形成されていても構わない。
【００８１】
また、上記実施形態では、伝達部ＢＴを移動させる駆動部ＡＣが電歪素子を有する構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば駆動部が電歪素子に代えて磁歪素子、電磁石、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）など、他のアクチュエータを用いる構成であっても構わない。例えば磁歪素子を用いた場合、推力を高くすることができる。電磁石を用いた場合は、高推力、長ストロークの駆動が可能である。ＶＣＭを用いた場合、長ストロークの駆動が可能であり、トルク制御が容易となる。
【００８２】
また、上記実施形態のモータ装置ＭＴＲに、回転子ＳＦに対する保持力や駆動力を計測する種々のセンサを設け、このセンサの計測結果に基づいて、保持力（保持力に対応する駆動波形を備える駆動電圧）及び駆動力（駆動力に対応する駆動波形を備える駆動電圧）を変化させる構成としてもよい。
例えば、回転子ＳＦの回転に関する情報を計測するエンコーダをスリップ量計測装置として設け、駆動部ＡＣ（駆動素子３１、３２）へ入力される駆動電圧とエンコーダの計測結果とに基づいて、回転子ＳＦと伝達部ＢＴとの相対的なスリップ量を計測する構成としてもよい。この場合、制御部ＣＯＮＴは、計測されたスリップ量がゼロとなるように、保持力に対応する駆動電圧の大きさをフィードバック制御すればよい。
【００８３】
また、回転子ＳＦのトルクを計測するトルク計測装置を設け、トルク計測装置の計測結果に基づいて、制御装置ＣＯＮＴが駆動力に対応する駆動電圧の大きさをフィードバック制御する構成も好適に採用できる。
【符号の説明】
【００８４】
５０…突出部、 ＡＣ、ＡＣ’…駆動部、 ＢＴ、ＢＴ’…伝達部、 ＣＬ…冷却装置、 ＥＢ１１、ＥＢ１２、ＥＢ２１、ＥＢ２２…駆動波形（第３駆動波形）、 ＥＤ１、ＥＤ２…駆動波形（第２駆動波形）、 ＥＤ２１…第１助走波形部、 ＥＤ２２…第２助走波形部、 ＥＨ１、ＥＨ２…駆動波形（第１駆動波形）、 ＥＨ１１、ＥＨ２１…第１波形部、 ＥＨ１２、ＥＨ２２…第２波形部、 ＣＯＮＴ…制御部、 ＭＴＲ…モータ装置、 ＲＢＴ…ロボット装置、 ＳＦ…回転子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ装置及び回転子の駆動方法並びにロボット装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば旋回系機械を駆動させるアクチュエータとして、モータ装置が用いられている。このようなモータ装置として、例えば電動モータや超音波モータなど、高トルクを発生させることが可能なモータ装置が広く知られている。近年では、ヒューマノイドロボットの関節部分など、より精密な部分を駆動させるモータ装置が求められており、電動モータや超音波モータなどの既存のモータにおいても小型化、トルクの制御性等、細密で高精度な駆動を行うことができる構成が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３１１２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電動モータや超音波モータにおいては、高トルクを発生させるためには減速機を取り付ける必要があるため、小型化には限界がある。また、超音波モータにおいては、トルクの制御が困難である。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、高トルクを発生させることができる、モータ装置及び回転子の駆動方法並びにロボット装置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】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、回転子と、回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、伝達部に接続され、印加された駆動電圧に応じて伝達部を移動させる複数の駆動部と、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態とする保持力に対応する第１駆動波形を備える第１駆動電圧と、伝達部を移動させる駆動力に対応する第２駆動波形を備える第２駆動電圧とを複数の駆動部にそれぞれ印加させて、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させる駆動動作及び回転力伝達状態を解消した状態で伝達部を所定の位置に戻す復帰動作を駆動部に行わせる制御部と、を備えるモータ装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様に従えば、複数の駆動部により、回転子と当該回転子に掛けられた伝達部との間を回転力伝達状態として伝達部を一定距離移動させる駆動ステップと、複数の駆動部により、回転力伝達状態を解消した状態で伝達部を所定の位置に戻す復帰ステップとを含み、駆動ステップは、回転子と伝達部との間を回転力伝達状態とする保持力に対応する第１駆動波形を備える第１駆動電圧と、伝達部を移動させる駆動力に対応する第２駆動波形を備える第２駆動電圧とを複数の駆動部にそれぞれ印加することを含む回転子の駆動方法が提供される。
【０００８】
本発明の第３の態様に従えば、回転軸部材と、回転軸部材を回転させるモータ装置と、を備え、モータ装置として、本発明の第１の態様のモータ装置が用いられているロボット装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高トルクを発生させることができる小型のモータ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモータ装置の構成を示す図。
【図２】本実施形態に係るモータ装置の構成を示す図。
【図３】本実施形態に係るモータ装置の特性を示すグラフ。
【図４】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図５】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図６】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図７】本実施形態に係るモータ装置の動作を示す図。
【図８】本実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。
【図９】本実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。
【図１０】本実施形態に係る各駆動素子に印加する駆動電圧を示す図。
【図１１】第２実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。
【図１２】第２実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。
【図１３】第３実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。
【図１４】第３実施形態に係る駆動部に印加する駆動電圧を示す図。
【図１５】第３実施形態に係る各駆動素子に印加する駆動電圧を示す図。
【図１６】第４実施形態に係る回転子の正面図。
【図１７】第５実施形態に係るロボットハンドの構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のモータ装置及び回転子の駆動方法並びにロボット装置の実施の形態を、図１ないし図１７を参照して説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲの一例を示す概略構成図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ´断面に沿った構成を示す図である。
図１及び図２に示すように、モータ装置ＭＴＲは、ベース部ＢＳ、ＢＳ’と、伝達部ＢＴ、ＢＴ’と、ＡＣ’と、制御部ＣＯＮＴとを有している。当該モータ装置ＭＴＲは駆動部ＡＣ、ＡＣ’及び伝達部ＢＴ、ＢＴ’を用いて回転子ＳＦを回転させる。回転子ＳＦは、中心軸Ｃを回転軸として回転するようになっている。
【００１３】
以下、各図の説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。回転子ＳＦの回転軸方向をＺ軸方向とし、当該Ｚ軸方向に垂直な平面上の直交方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１４】
ベース部ＢＳは、例えばステンレス等の材料を用いて板状に形成された部分である。ベース部ＢＳには、貫通部１０及び貫通部２０が形成されている。貫通部１０は、正面視でほぼ円形に形成された開口部であり、ベース部ＢＳの表裏を貫通して形成されている。貫通部１０には、伝達部ＢＴが配置されており、回転子ＳＦが挿入されるようになっている。
【００１５】
伝達部ＢＴは、第一端部２１、第二端部２２及びベルト部２３を有している。第一端部２１及び第二端部２２は、例えば貫通部１０のＸ方向の中央部から−Ｙ方向に平行に延びるように形成されている。第一端部２１及び第二端部２２は、回転子ＳＦの外周上の基準位置Ｆを挟んで配置されている。本実施形態では、例えば図１における回転子ＳＦの−Ｙ側端部を基準位置Ｆとした場合を例に挙げて説明する。
【００１６】
ベルト部２３は、帯状に形成され、例えば貫通部１０の内周面１０ａに沿って設けられている。ベルト部２３は、貫通部１０に挿入される回転子ＳＦを囲うように配置される。
換言すると、回転子ＳＦは、貫通部１０のうちベルト部２３によって囲まれる空間に挿入される。ベルト部２３は、例えば回転子ＳＦの少なくとも一部に掛けられる。
【００１７】
図１に示すように、貫通部２０は、例えば貫通部１０の−Ｙ側端部に一部重なるように正面視でほぼ矩形に形成された開口部であり、ベース部ＢＳの表裏を貫通して形成されている。貫通部２０内には、駆動部ＡＣが配置される。駆動部ＡＣは、貫通部２０の内周面に設けられた支持部材３３及び３４によって支持されている。
【００１８】
駆動部ＡＣは、例えばピエゾ素子などの電気機械変換素子（電歪素子）を備えた駆動素子３１及び３２を有している。駆動素子３１及び駆動素子３２は、電気機械変換素子に電圧が印加されることにより、Ｘ方向に伸縮する構成である。制御部ＣＯＮＴは駆動部ＡＣに接続されており、当該駆動部ＡＣに対して制御信号を供給可能になっている。
【００１９】
駆動素子３１は、支持部材３３によって支持されている。駆動素子３１は、図中−Ｘ側の端部の位置が固定されている。このため、駆動素子３１は、Ｘ方向に伸縮することで図中＋Ｘ側の端部の位置がＸ方向に移動することになる。駆動素子３１のうち当該＋Ｘ側の端部は、支持部材３３の先端部３３ａに接続されている。支持部材３３の先端部３３ａは、例えば第一端部２１に接続されている。支持部材３３は、先端部３３ａよりも−Ｘ側に、例えば伸縮部３３ｂを有している。伸縮部３３ｂは、駆動素子３１の＋Ｘ側端部の移動に合わせて先端部３３ａが移動するように伸縮する。
【００２０】
駆動素子３２は、支持部材３４によって支持されている。駆動素子３２は、図中＋Ｘ側の端部の位置が固定されている。このため、駆動素子３２は、Ｘ方向に伸縮することで図中−Ｘ側の端部の位置がＸ方向に移動することになる。駆動素子３１のうち当該−Ｘ側の端部は、支持部材３４の先端部３４ａに接続されている。支持部材３４の先端部３４ａは、例えば第二端部２２に接続されている。支持部材３４は、先端部３４ａよりも＋Ｘ側に、例えば伸縮部３４ｂを有している。伸縮部３４ｂは、駆動素子３２の−Ｘ側端部の移動に合わせて先端部３４ａが移動するように伸縮する。
【００２１】
駆動素子３１及び駆動素子３２は、第一端部２１及び第二端部２２を挟む位置に設けられている。支持部材３３の先端部３３ａは第一端部２１に向けられており、支持部材３４の先端部３４ａは第二端部２２に向けられている。したがって、先端部３３ａ及び先端部３４ａは対向して配置されている。
【００２２】
駆動素子３１が＋Ｘ方向に伸び、かつ、駆動素子３２が−Ｘ方向に伸びると、第一端部２１と第二端部２２とが近づく。このため、ベルト部２３が回転子ＳＦに巻きつき、当該ベルト部２３に張力が加わる。駆動素子３１が−Ｘ方向に縮み、かつ、駆動素子３２が＋Ｘ方向に縮むと、第一端部２１と第二端部２２とが遠ざかる。このため、ベルト部２３が回転子ＳＦから離れて弛緩する。
【００２３】
また、本実施形態では、上記のベース部ＢＳ、伝達部ＢＴ、駆動部ＡＣ（駆動素子３１、３２）と同様の構成を有するベース部ＢＳ’、伝達部ＢＴ’、駆動部ＡＣ’（駆動素子３１’、３２’）が設けられている。これらベース部ＢＳ’、伝達部ＢＴ’、駆動部ＡＣ’（駆動素子３１’、３２’）は、図２に示すように、ベース部ＢＳ、伝達部ＢＴ、駆動部ＡＣ（駆動素子３１、３２）に対して−Ｚ側に間隔をあけて、且つ図１に示すように、中心軸Ｃを中心とする軸周りに１８０°回転させた位置に設けられている。
【００２４】
次に、回転子ＳＦの駆動動作を説明する。
本実施形態に係るモータ装置ＭＴＲにおいて、回転子ＳＦを駆動させる原理を説明する。回転子ＳＦを駆動させる際には、回転子ＳＦに巻き掛けられた伝達部ＢＴ、ＢＴ’に有効張力を生じさせ、当該有効張力によって回転子ＳＦにトルクを伝達する。
なお、駆動部ＡＣ、ＡＣ’による伝達部ＢＴ、ＢＴ’の駆動動作は同様であるため、以下では、代表的に駆動部ＡＣによる伝達部ＢＴの駆動動作について説明する。
【００２５】
オイラーの摩擦ベルト理論により、回転子ＳＦに巻き掛けられた伝達部ＢＴの第一端部２１側の張力Ｔ１及び第二端部２２側の張力Ｔ２が下記［数１］を満たすとき、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間で摩擦力が生じ、伝達部ＢＴが回転子ＳＦに対して滑りを生じることの無い状態（回転力伝達状態）で回転子ＳＦと共に移動する。この移動により、回転子ＳＦにトルクが伝達される。ただし、［数１］において、μは伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の見かけ上の摩擦係数であり、θは伝達部ＢＴの有効巻き付き角である。
【００２６】
【数１】
【００２７】
このとき、トルクの伝達に寄与する有効張力は、（Ｔ１−Ｔ２）によって表される。上記［数１］に基づいて有効張力（Ｔ１−Ｔ２）を求めると、［数２］のようになる。［数２］は、Ｔ１を用いて有効張力を表す式である。
【００２８】
【数２】
【００２９】
上記［数２］より、回転子ＳＦに伝達されるトルクは駆動素子３１の張力Ｔ１によって一意に決定されることがわかる。［数２］の右辺のＴ１の係数部分は、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数μ及び伝達部ＢＴの有効巻き付き角θにそれぞれ依存する。図３は、摩擦係数μを変化させたときの有効巻き付き角θと係数部分の値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は有効巻き付き角θを示しており、グラフの縦軸は係数部分の値を示している。
【００３０】
図３に示すように、例えば摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θが３００°以上のときに係数部分の値が０．８以上となっている。このことから、摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θを３００°以上とすることにより、駆動素子３１による張力Ｔ１の８０％以上の力が回転子ＳＦのトルクに寄与することがわかる。この巻き付き角の他、図３のグラフから、例えば伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数を大きくするほど、係数部分の値が大きくなることが推定される。
【００３１】
このように、トルクの大きさは駆動素子３１の張力Ｔ１によって一意に決定されることになり、例えば伝達部ＢＴの移動距離などには無関係であることがわかる。したがって、例えば駆動素子３１及び駆動素子３２に用いられるピエゾ素子などは、数ミリ程度の小型素子であっても、数百ニュートン以上の力を出すことができるので非常に大きな回転力を付与することができる。
【００３２】
このような原理に基づいて、制御部ＣＯＮＴは、図４に示すように、まず、第一端部２１が＋Ｘ方向に、第二端部２２が−Ｘ方向にそれぞれ移動するように駆動素子３１及び駆動素子３２を変形させる。この動作により、伝達部ＢＴの第一端部２１側には張力Ｔ１が発生し、伝達部ＢＴの第二端部２２側には張力Ｔ２が発生する。したがって、伝達部ＢＴには、回転力伝達状態となる保持力である有効張力（Ｔ１−Ｔ２）が発生する。
【００３３】
制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴに有効張力を発生させた状態を保持しつつ、図５に示すように、伝達部ＢＴの第一端部２１が−Ｘ方向に移動するように、かつ、第二端部２２が−Ｘ方向に移動するように駆動素子３１及び駆動素子３２を変形させる（駆動動作）。この動作において、制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１の移動距離と第二端部２２の移動距離とを等しくさせる。この動作により、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力が発生した状態で伝達部ＢＴが移動し、当該移動と共に回転子ＳＦがθＺ方向（矢印方向）に回転する。
【００３４】
本実施形態では、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間の摩擦係数μが例えば０．３であり、伝達部ＢＴが回転子ＳＦにほぼ１回転（３６０°）巻き掛けられている。したがって、図３のグラフを参照すると、駆動素子３１の張力Ｔ１の８５％程度の力がトルクとして回転子ＳＦに伝達されることになる。
【００３５】
制御部ＣＯＮＴは、第一端部２１及び第二端部２２を所定距離だけ移動させた後、図６に示すように、第二端部２２が駆動の開始位置（所定位置）へ戻るように、かつ、第一端部２１が移動しないように、駆動素子３２だけを変形させる。この動作により、第二端部２２が＋Ｘ方向へ移動し、伝達部ＢＴの巻き掛けが緩んだ状態になる。つまり、伝達部ＢＴに付加されていた有効張力（回転子ＳＦに対する保持力）が解除された状態になる。この状態においては、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力は発生せず、回転子ＳＦは慣性によって矢印方向に回転し続けることになる。
【００３６】
制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴの巻き掛けを緩ませた後、図７に示すように、第一端部２１が駆動の開始位置（所定位置）へ戻るように駆動素子３１を変形させる。この動作により、伝達部ＢＴの巻き掛けが緩んだまま、すなわち、有効張力が発生しないまま、伝達部ＢＴの第一端部２１が駆動の開始位置（所定位置）へ戻っていく（復帰動作）。
【００３７】
第一端部２１が駆動開始位置に戻される直前になったら、制御部ＣＯＮＴは、駆動素子３２を変形させて第二端部２２を＋Ｘ方向に移動させる。この動作により、第一端部２１が駆動開始位置に戻されるのとほぼ同時に、第二端部２２側に張力Ｔ２が発生し、第一端部２１側に張力Ｔ１が発生する。これにより、駆動開始時に伝達部ＢＴに有効張力を付加させた状態（図４の状態）と同様の状態となる。
【００３８】
伝達部ＢＴに有効張力が付加された後、制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴの第一端部２１が−Ｘ方向に移動するように駆動素子３１を変形させ、第二端部２２が−Ｘ方向に移動するように駆動素子３２を変形させる（駆動動作）。このとき、第一端部２１の移動距離と第二端部２２の移動距離とを等しくさせる。この動作により、伝達部ＢＴと回転子ＳＦとの間に摩擦力が発生した状態で伝達部ＢＴが移動し、当該移動と共に回転子ＳＦがθＺ方向に回転する。
【００３９】
この後、制御部ＣＯＮＴは、伝達部ＢＴに付加されていた有効張力を再度解除させる。
制御部ＣＯＮＴは、有効張力を解除させた後、伝達部ＢＴの第一端部２１及び第二端部２２が開始位置に戻るように移動させる（復帰動作）。このように制御部ＣＯＮＴが上記駆動動作と復帰動作とを駆動部ＡＣに繰り返し行わせることにより、回転子ＳＦがθＺ方向に回転し続けることになる。
【００４０】
続いて、２つの伝達部ＢＴ、ＢＴ’を用いて、上記の駆動動作及び復帰動作を行う際の駆動部ＡＣに印加する駆動電圧について説明する。
本実施形態では、回転子ＳＦと伝達部ＢＴ、ＢＴ’との間を回転力伝達状態とする保持力を生じさせる第１駆動電圧と、伝達部ＢＴ、ＢＴ’を移動させる駆動力を生じさせる第２駆動電圧とを個別に設定し、設定した第１駆動電圧及び第２駆動電圧に基づく駆動電圧を駆動部ＡＣ、ＡＣ’に印加している。
【００４１】
図８は、伝達部ＢＴ、ＢＴ’により、上記の回転力伝達状態とする保持力（以下、単に保持力と称する）を交互に生じさせる際に駆動部ＡＣ、ＡＣ’に印加する駆動電圧を示す図である。図８には、伝達部ＢＴに保持力を生じさせる際に駆動部ＡＣに印加する駆動電圧の駆動波形（第１駆動波形）ＥＨ１と、伝達部ＢＴ’に上記保持力を生じさせる際に駆動部ＡＣ’に印加する駆動電圧の駆動波形（第１駆動波形）ＥＨ２とが示されている。図８においては、時刻ｔ０〜ｔ４を伝達部ＢＴを主として駆動させる駆動区間（以下、第１メイン駆動区間と称する）とし、時刻ｔ４〜ｔ８を伝達部ＢＴ’を主として駆動させる駆動区間（以下、第２メイン駆動区間と称する）とし、保持力を生じさせる間はこれらの駆動区間を繰り返す。
【００４２】
駆動波形ＥＨ１は、例えば、時刻ｔ１〜ｔ３で伝達部ＢＴ単体で保持力を生じさせる電圧Ｖｆの第１波形部ＥＨ１１と、例えば、時刻ｔ０〜ｔ１、時刻ｔ４前後のｔ３〜ｔ５で伝達部ＢＴ、ＢＴ’で協働して保持力を生じさせる第２波形部ＥＨ１２と、保持力を生じさせない電圧ゼロの第３波形部ＥＨ１３とを備えている。同様に、駆動波形ＥＨ２は、例えば、時刻ｔ５〜ｔ７で伝達部ＢＴ’単体で保持力を生じさせる電圧Ｖｆの第１波形部ＥＨ２１と、例えば、時刻ｔ３〜ｔ５、時刻ｔ８前後の時刻ｔ７〜ｔ９で伝達部ＢＴ、ＢＴ’で協働して保持力を生じさせる第２波形部ＥＨ２２と、保持力を生じさせない電圧ゼロの第３波形部ＥＨ２３とを備えている。
【００４３】
第２波形部ＥＨ１２、ＥＨ２２は、設定された時間範囲で電圧が電圧Ｖｆと電圧ゼロとの間を滑らかに変化するように設定されている。また、第２波形部ＥＨ１２、ＥＨ２２が設定された時間範囲では、第２波形部ＥＨ１２、ＥＨ２２の電圧の和が電圧Ｖｆを維持するように変化している。
従って、駆動波形ＥＨ１による駆動電圧と、駆動波形ＥＨ２による駆動電圧との和は、図８に示されるように、一定の電圧Ｖｆが連続する駆動波形ＥＨＴを備える駆動電圧となる。そのため、伝達部ＢＴ、ＢＴ’により交互に保持力を生じさせる際にも、変動が生じない一定の保持力を維持することができる。
【００４４】
また、図９は、伝達部ＢＴ、ＢＴ’により、上記伝達部ＢＴ、ＢＴ’を移動させる駆動力（以下、単に駆動力と称する）を交互に生じさせる際に駆動部ＡＣ、ＡＣ’に印加する駆動電圧を示す図である。図９には、伝達部ＢＴに駆動力を生じさせる際に駆動部ＡＣに印加する駆動電圧の駆動波形（第２駆動波形）ＥＤ１と、伝達部ＢＴ’に駆動力を生じさせる際に駆動部ＡＣ’に印加する駆動電圧の駆動波形（第２駆動波形）ＥＤ２とが示されている。図９においては、上述したように、時刻ｔ０〜ｔ４を第１メイン駆動区間とし、時刻ｔ４〜ｔ８を第２メイン駆動区間として、それぞれ電圧ゼロから回転子ＳＦに設定される駆動力（トルク）に対応する電圧Ｖｄまで変化し、駆動力を生じさせる間はこれらの駆動区間を繰り返す。
【００４５】
駆動波形ＥＤ２は、例えば、時刻ｔ４の前の時刻ｔ３から電圧の変化を開始し、第１メイン駆動区間において伝達部ＢＴの移動による回転子ＳＦの加加速度、加速度及び速度に、時刻ｔ３〜ｔ５の間で伝達部ＢＴ’の加加速度、加速度及び速度を一致させるような駆動電圧となる第１助走波形部ＥＤ２１を備えている。また、駆動波形ＥＤ２は、当該伝達部ＢＴ’及び回転子ＳＦの加加速度、加速度及び速度が一致した状態から、例えば、時刻ｔ８の前後の時刻ｔ７〜ｔ９の間で滑らかに減速するように電圧が変化する第２助走波形部ＥＤ２２を備えている。これにより、伝達部ＢＴ’が回転子ＳＦから離間する際に外乱が生じることを排除できる。そして、駆動波形ＥＤ２においては、時刻ｔ９〜ｔ１０の間に、次のメイン駆動開始位置である電圧ゼロまで滑らかに変化する。
【００４６】
一方、駆動波形ＥＤ１は、上記の駆動波形ＥＤ２の電圧変化と対応する時刻について説明すると、例えば、時刻ｔ７〜ｔ９で電圧の変化が始まり、時刻ｔ９までに伝達部ＢＴの加加速度、加速度及び速度が、伝達部ＢＴ’の移動による回転子ＳＦの加加速度、加速度及び速度と一致するように滑らかに加速する駆動電圧となる第１助走波形部ＥＤ１１を備えている。また、駆動波形ＥＤ１は、当該伝達部ＢＴ及び回転子ＳＦの加加速度、加速度及び速度が一致した状態から、例えば、時刻ｔ４の前後の時刻ｔ３〜ｔ５の間で滑らかに減速するように電圧が変化する第２助走波形部ＥＤ１２を備えている。これにより、伝達部ＢＴが回転子ＳＦから離間する際に外乱が生じることを排除できる。そして、駆動波形ＥＤ１においては、時刻ｔ５〜ｔ６の間に、次のメイン駆動開始位置である電圧ゼロまで滑らかに変化する。
【００４７】
従って、駆動波形ＥＤ１による駆動電圧、及び駆動波形ＥＤ２による駆動電圧は、回転子ＳＦに設定される駆動力（トルク）に対応する電圧Ｖｄを最大値として連続する駆動波形ＥＤＴを維持しつつ、伝達部ＢＴ、ＢＴ’により交互に駆動力を生じさせる際にも、外乱が生じない一定の駆動力を維持することができ、静音化にも寄与できる。
【００４８】
上記で設定された駆動波形ＥＨ１、ＥＤ１の駆動電圧の和が駆動部ＡＣに印加する駆動電圧の総和となり、駆動波形ＥＨ２、ＥＤ２の和が駆動部ＡＣ’に印加する駆動電圧の総和となる。駆動部ＡＣは、駆動素子３１、３２を備えており、各駆動素子３１、３２に印加される駆動電圧の総和が駆動波形ＥＨ１、ＥＤ１の駆動電圧の和となる。また、駆動部ＡＣ’は、駆動素子３１’、３２’を備えており、各駆動素子３１’、３２’に印加される駆動電圧の総和が駆動波形ＥＨ２、ＥＤ２の駆動電圧の和となる。
【００４９】
図１０に、駆動素子３１に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＢ１１、駆動素子３２に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＢ１２、駆動素子３１’に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＢ２１、駆動素子３２’に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＢ２２を示す。
駆動素子３１には、駆動波形ＥＨ１の駆動電圧を半分にした駆動波形と、駆動波形ＥＤ１とを併せた駆動波形（第３駆動波形）ＥＢ１１を備える駆動電圧（第３駆動電圧）を印加する。また、駆動素子３２には、駆動波形ＥＨ１の駆動電圧を半分にした駆動波形と、駆動波形ＥＤ１における、駆動力を付与する第１メイン駆動区間の中間点（例えば、（ｔ４−ｔ０）／２）を中心位置として、駆動波形ＥＤ１を反転させた駆動波形とを併せた駆動波形（第４駆動波形）を備える駆動電圧（第４駆動電圧）を印加する。
【００５０】
同様に、駆動素子３１’には、駆動波形ＥＨ２の駆動電圧を半分にした駆動波形と、駆動波形ＥＤ２とを併せた駆動波形（第３駆動波形）ＥＢ２１を備える駆動電圧（第３駆動電圧）を印加する。また、駆動素子３２’には、駆動波形ＥＨ２の駆動電圧を半分にした駆動波形と、駆動波形ＥＤ２における、駆動力を付与する第２メイン駆動区間の中間点（例えば、（ｔ８−ｔ４）／２）を中心位置として、駆動波形ＥＤ２を反転させた駆動波形とを併せた駆動波形（第４駆動波形）を備える駆動電圧（第４駆動電圧）を印加する。
これにより、上記電圧Ｖｆに対応する保持力で回転子ＳＦと伝達部ＢＴ、ＢＴ’との間の回転力伝達状態を保持しつつ、上記電圧Ｖｄに対応する駆動力で安定して回転子ＳＦを回転駆動することができる。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、伝達部ＢＴ、ＢＴ’が回転子ＳＦの少なくとも一部に掛けられた状態で駆動部ＡＣ、ＡＣ’に駆動動作及び復帰動作を行わせることとしたので、減速機等を取り付けなくても、また、小型の駆動部ＡＣ、ＡＣ’であっても高いトルクを回転子ＳＦに付加させることが可能となる。これにより、高トルクを発生させることができる小型のモータ装置ＭＴＲを得ることができる。また、小型の駆動部ＡＣ、ＡＣ’であっても高効率で回転子ＳＦを回転させることが可能となる。
【００５２】
また、本実施形態によれば、複数の伝達部ＢＴ、ＢＴ’を用いる場合であっても、安定した保持力で回転子ＳＦと伝達部ＢＴ、ＢＴ’との間の回転力伝達状態を保持できるとともに、外乱を生じさせることなく安定した駆動力で回転子ＳＦを回転駆動することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、モータ装置ＭＴＲの第２実施形態について、図１１及び図１２を参照して説明する。
上記第１実施形態では、保持力及び駆動力を一定値とする例を用いて説明したが、第２実施形態では保持力及び駆動力が変動する場合について説明する。
【００５４】
図１１は、保持力に対応する駆動電圧が時間の経過に伴って変動する駆動波形ＥＨＴを示す図である。また、図１２は、駆動力に対応する駆動電圧が時間の経過に伴って変動する駆動波形ＥＤＴを示す図である。
例えば、必要保持力が変動する場合には、上述した最大の保持力に対応する駆動電圧Ｖｆに対する、図１１に示す駆動波形ＥＨＴから求められる駆動電圧の時刻毎の変化率を算出し、図８に示した上記の駆動波形ＥＨ１、ＥＨ２の駆動電圧に対して当該時間毎の変化率を乗算することで、変動する保持力に対応する駆動波形ＥＨ１、ＥＨ２を求めることができる。
【００５５】
一方、必要トルク（必要駆動力）が変動する場合には、上述した最大の駆動力に対応する駆動電圧Ｖｄに対する、図１２に示す駆動波形ＥＤＴから求められる駆動電圧の時刻毎の変化率を算出し、図９に示した上記の駆動波形ＥＤ１、ＥＤ２の駆動電圧に対して当該時間毎の変化率を乗算することで、変動する駆動力に対応する駆動波形ＥＤ１、ＥＤ２を求めることができる。
そして、求められた駆動波形ＥＨ１、ＥＨ２及び駆動波形ＥＤ１、ＥＤ２から、上述した方法を用いて駆動素子３１、３２、３１’、３２’に印加する駆動電圧の駆動波形をそれぞれ求め、求めた駆動波形と時刻とに応じて駆動電圧を印加すればよい。
【００５６】
このように、本実施形態では、複数の伝達部ＢＴ、ＢＴ’を用い、且つ回転子ＳＦに求められるトルクが変動する場合でも、安定した保持力で回転子ＳＦと伝達部ＢＴ、ＢＴ’との間の回転力伝達状態を保持できるとともに、外乱を生じさせることなく安定した駆動力で回転子ＳＦを回転駆動することができる。
【００５７】
（第３実施形態）
次に、モータ装置ＭＴＲの第３実施形態について、図１３乃至図１５を参照して説明する。
上記第１実施形態では、２つの伝達部ＢＴ、ＢＴ’を用いる場合を例示したが、第３実施形態では３つの伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３及び駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３を用いる場合について説明する。
【００５８】
上記第１実施形態では、各伝達部ＢＴ、ＢＴ’のメイン駆動区間は、それぞれ１周期の１／２（伝達部ＢＴでは時刻ｔ０〜ｔ４、伝達部ＢＴ’では時刻ｔ４〜ｔ８）であったが、第２実施形態では各伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３のメイン駆動区間は、それぞれ１周期の２／３に設定されている。
【００５９】
図１３は、伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３により、保持力を順次生じさせる際に駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３に印加する駆動電圧を示す図である。
図１３に示されるように、伝達部ＢＴ１に保持力を生じさせる際に駆動部ＡＣ１に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＨ１は、例えば時刻ｔ０〜ｔ１２を１周期としたときに、時刻ｔ０〜ｔ８をメイン駆動区間として電圧Ｖｆを生じさせる。また、伝達部ＢＴ２に保持力を生じさせる際に駆動部ＡＣ２に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＨ２は、例えば時刻ｔ０〜ｔ１２を１周期としたときに、時刻ｔ４〜ｔ１２をメイン駆動区間として電圧Ｖｆを生じさせる。そして、伝達部ＢＴ３に保持力を生じさせる際に駆動部ＡＣ３に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＨ３は、例えば時刻ｔ０〜ｔ１２を１周期としたときに、時刻ｔ０〜ｔ４、及び時刻ｔ８〜ｔ１２をメイン駆動区間として電圧Ｖｆを生じさせる。
【００６０】
また、各駆動波形ＥＨ１〜ＥＨ３は、各メイン駆動区間の開始時刻及び終了時刻の前後（時刻ｔ０〜ｔ１、ｔ３〜ｔ５、ｔ７〜ｔ９、ｔ１１〜ｔ１３等）に、上記第１実施形態と同様に、メイン駆動区間の終了時刻及び開始時刻となる他の伝達部の駆動波形と協働して保持力に対応する電圧Ｖｆを生じさせる第１助走波形部または第２助走波形部を備えている。
【００６１】
そのため、駆動波形ＥＨ１〜ＥＨ３による駆動電圧の和は、図１３に示されるように、一定の電圧２Ｖｆが連続する駆動波形ＥＨＴを備える駆動電圧となる。そのため、伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３により順次保持力を生じさせる際にも、第１実施形態で示した場合と比較すると、変動が生じない一定で二倍の保持力を維持することができる。
【００６２】
図１４は、伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３により、駆動力を順次生じさせる際に駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３に印加する駆動電圧を示す図である。図１４に示されるように、伝達部ＢＴ１に駆動力を生じさせる際に駆動部ＡＣ１に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＤ１は、例えば時刻ｔ０〜ｔ１２を１周期としたときに、時刻ｔ０〜ｔ８をメイン駆動区間としている。また、伝達部ＢＴ２に駆動力を生じさせる際に駆動部ＡＣ２に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＤ２は、例えば時刻ｔ０〜ｔ１２を１周期としたときに、時刻ｔ４〜ｔ１２をメイン駆動区間としている。そして、伝達部ＢＴ３に駆動力を生じさせる際に駆動部ＡＣ３に印加する駆動電圧の駆動波形ＥＤ３は、例えば時刻ｔ０〜ｔ１２を１周期としたときに、時刻ｔ８〜ｔ１２及び時刻ｔ０〜ｔ４をメイン駆動区間としている。
【００６３】
駆動波形ＥＤ１〜ＥＤ３による駆動電圧の最大値は、回転子ＳＦに設定される駆動力（トルク）に対応する一定の電圧Ｖｄが連続する駆動波形ＥＤＴを備える駆動電圧となる。また、各駆動波形ＥＤ１〜ＥＤ３は、上記第１実施形態と同様に、各メイン駆動区間の開始時刻及び終了時刻の前後に、回転子ＳＦの加加速度、加速度及び速度と一致するように滑らかに加速または減速する駆動電圧となる第１助走波形部または第２助走波形部を備えている。
【００６４】
従って、駆動波形ＥＤ１〜ＥＤ３による駆動電圧は、回転子ＳＦに設定される駆動力（トルク）に対応する電圧Ｖｄを最大値として連続する駆動波形ＥＤＴを維持しつつ、伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３により順次駆動力を生じさせる際にも、外乱が生じない一定の駆動力を維持することができ、静音化にも寄与できる。
【００６５】
図１５には、駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３における一対の駆動素子のそれぞれに印加する駆動電圧の駆動波形ＥＢ１１〜ＥＢ１２、ＥＢ２１〜ＥＢ２２、ＥＢ３１〜ＥＢ３２が示されている。本実施形態においても、各駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３における一対の駆動素子の一方には、駆動波形ＥＨ１〜ＥＨ３の駆動電圧を半分にした駆動波形と、駆動波形ＥＤ１〜ＥＤ３とを併せた駆動波形（第３駆動波形）ＥＢ１１、ＥＢ２１、ＥＢ３１を備える駆動電圧（第３駆動電圧）を印加する。また、各駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３における一対の駆動素子の他方には、駆動波形ＥＨ１〜ＥＨ３の駆動電圧を半分にした駆動波形と、各駆動波形ＥＤ１〜ＥＤ３における、駆動力を付与するメイン駆動区間の中間点を中心位置として、駆動波形ＥＤ１〜ＥＤ３を反転させた駆動波形とを併せた駆動波形（第４駆動波形）を備える駆動電圧（第４駆動電圧）を印加すればよい。
【００６６】
このように、本実施形態では３つの伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３及び駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３を用いる場合であっても、安定した保持力で回転子ＳＦと伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３との間の回転力伝達状態を保持できるとともに、外乱を生じさせることなく安定した駆動力で回転子ＳＦを回転駆動することができる。
なお、本実施形態では３つの伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３及び駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３を用いる構成を例示したが、４つ以上の伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３及び駆動部ＡＣ１〜ＡＣ３を用いる構成であっても、同様の作用・効果が得られることは言うまでもない。
【００６７】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について、図１６（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
本実施形態では、上記の第１〜第３実施形態に対して回転子ＳＦの構成が異なっているため、以下、回転子ＳＦについて説明する。
【００６８】
図１６（ａ）に示すように、回転子ＳＦの外周面（表面）には、伝達部ＢＴ１〜ＢＴ３がそれぞれ嵌合する幅の隙間をあけて円盤状の突出部５０が回転軸線方向に複数（ここでは４つ）設けられている。そして、接触部材ＢＴ１〜ＢＴ３は、突出部５０に案内されて回転子ＳＦの外周面に巻き掛けられている。
他の構成は、上記実施形態と同様である。
【００６９】
上記の構成の回転子ＳＦでは、接触部材ＢＴ１〜ＢＴ３が突出部５０に案内された状態となるため、回転子ＳＦが回転した場合でも、回転軸線方向の位置にずれが生じず、回転トルクを安定して回転子ＳＦに付与することが可能になる。また、本実施形態の回転子ＳＦでは、突出部５０から放熱が促進されることから冷却装置ＣＬとして機能することになり、接触部材ＢＴ１〜ＢＴ３との間の摩擦等で発熱した場合でも、効果的に冷却することができ、摩擦熱に起因する回転トルクが回転子ＳＦに作用することを回避できる。
【００７０】
また、回転子ＳＦに設ける冷却装置ＣＬとしては、上記の突出部５０の他に、図１６（ｂ）に示すように、回転子ＳＦの外周面に回転軸線回りに形成した複数（ここでは３つ）の溝部５０ａを形成する構成としてもよい。
この構成では、溝部５０ａにより回転子ＳＦの表面積が増して放熱効率が高まるとともに、回転子ＳＦと接触部材ＢＴ１との間に隙間が形成されて排熱されるため、冷却効率を大幅に高めることができる。また、この構成では、回転子ＳＦと接触部材ＢＴ１との摩擦で生じた摩擦粉を溝部５０ａを介して排出できるため、回転子ＳＦと接触部材ＢＴ１との間に存在する摩擦粉によって摩擦力が変動して、回転子ＳＦに付与されるトルクが変動することを抑制できる。
【００７１】
さらに、回転子ＳＦに設ける冷却装置ＣＬとしては、図１６（ｃ）に示すように、回転子ＳＦを円筒形状の中空構造とし、外周面と中空部とを貫通する貫通孔５０ｂを設ける構成としてもよい。
この構成では、図１６（ｂ）に示した構成と同様に、摩擦熱及び摩擦粉を貫通孔５０ｂを介して中空部に排出することができる。さらに、この構成では、摩擦粉の飛散を抑えることができ、摩擦粉による回転子ＳＦのトルク変動を抑制することが可能になる。
【００７２】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態を説明する。
図１７は、上記実施形態のいずれかに記載のモータ装置ＭＴＲを備えるロボット装置ＲＢＴの一部（指部分の先端）の構成を示す図である。
【００７３】
同図に示すように、ロボット装置ＲＢＴは、末節部１０１、中節部１０２及び関節部１０３を有しており、末節部１０１と中節部１０２とが関節部１０３を介して接続された構成になっている。関節部１０３には軸支持部１０３ａ及び軸部１０３ｂが設けられている。軸支持部１０３ａは中節部１０２に固定されている。軸部１０３ｂは、軸支持部１０３ａによって固定された状態で支持されている。
【００７４】
末節部１０１は、接続部１０１ａ及び歯車１０１ｂを有している。接続部１０１ａには、関節部１０３の軸部１０３ｂが貫通した状態になっており、当該軸部１０３ｂを回転軸として末節部１０１が回転可能になっている。この歯車１０１ｂは、接続部１０１ａに固定されたベベルギアである。接続部１０１ａは、歯車１０１ｂと一体的に回転するようになっている。
【００７５】
中節部１０２は、筐体１０２ａ及び駆動装置ＡＣＴを有している。駆動装置ＡＣＴは、上記実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲを用いることができる。駆動装置ＡＣＴは、筐体１０２ａ内に設けられている。駆動装置ＡＣＴには、回転軸部材１０４ａが取り付けられている。回転軸部材１０４ａの先端には、歯車１０４ｂが設けられている。この歯車１０４ｂは、回転軸部材１０４ａに固定されたベベルギアである。歯車１０４ｂは、上記の歯車１０１ｂとの間で噛み合った状態になっている。
【００７６】
上記のように構成されたロボット装置ＲＢＴは、駆動装置ＡＣＴの駆動によって回転軸部材１０４ａが回転し、当該回転軸部材１０４ａと一体的に歯車１０４ｂが回転する。
歯車１０４ｂの回転は、当該歯車１０４ｂと噛み合った歯車１０１ｂに伝達され、歯車１０１ｂが回転する。当該歯車１０１ｂが回転することで接続部１０１ａも回転し、これにより末節部１０１が軸部１０３ｂを中心に回転する。
【００７７】
このように、本実施形態によれば、低速高トルクの回転を出力することができる駆動装置ＡＣＴを搭載することにより、例えば減速器を用いることなく直接末節部１０１を回転させることができる。さらに本実施形態では、駆動装置ＡＣＴが非共振に駆動される構成になっているため、樹脂など軽量な材料で大部分を構成することが可能になる。
【００７８】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００７９】
例えば、上記実施形態では、ベース部ＢＳ、ＢＳ’が正面視で矩形に形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、他の形状であっても構わない。例えば、円形、楕円形としても構わないし、台形、平行四辺形、ひし形、三角形、五角形、六角形など、他の多角形としても構わない。
【００８０】
また、上記実施形態では、伝達部ＢＴ、ＢＴ’、ＢＴ１〜ＢＴ３が帯状に形成された例を説明したが、これに限られることは無く、例えば線状、鎖状に形成されていても構わない。
【００８１】
また、上記実施形態では、伝達部ＢＴを移動させる駆動部ＡＣが電歪素子を有する構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば駆動部が電歪素子に代えて磁歪素子、電磁石、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）など、他のアクチュエータを用いる構成であっても構わない。例えば磁歪素子を用いた場合、推力を高くすることができる。電磁石を用いた場合は、高推力、長ストロークの駆動が可能である。ＶＣＭを用いた場合、長ストロークの駆動が可能であり、トルク制御が容易となる。
【００８２】
また、上記実施形態のモータ装置ＭＴＲに、回転子ＳＦに対する保持力や駆動力を計測する種々のセンサを設け、このセンサの計測結果に基づいて、保持力（保持力に対応する駆動波形を備える駆動電圧）及び駆動力（駆動力に対応する駆動波形を備える駆動電圧）を変化させる構成としてもよい。
例えば、回転子ＳＦの回転に関する情報を計測するエンコーダをスリップ量計測装置として設け、駆動部ＡＣ（駆動素子３１、３２）へ入力される駆動電圧とエンコーダの計測結果とに基づいて、回転子ＳＦと伝達部ＢＴとの相対的なスリップ量を計測する構成としてもよい。この場合、制御部ＣＯＮＴは、計測されたスリップ量がゼロとなるように、保持力に対応する駆動電圧の大きさをフィードバック制御すればよい。
【００８３】
また、回転子ＳＦのトルクを計測するトルク計測装置を設け、トルク計測装置の計測結果に基づいて、制御装置ＣＯＮＴが駆動力に対応する駆動電圧の大きさをフィードバック制御する構成も好適に採用できる。
【符号の説明】
【００８４】
５０…突出部、 ＡＣ、ＡＣ’…駆動部、 ＢＴ、ＢＴ’…伝達部、 ＣＬ…冷却装置、 ＥＢ１１、ＥＢ１２、ＥＢ２１、ＥＢ２２…駆動波形（第３駆動波形）、 ＥＤ１、ＥＤ２…駆動波形（第２駆動波形）、 ＥＤ２１…第１助走波形部、 ＥＤ２２…第２助走波形部、 ＥＨ１、ＥＨ２…駆動波形（第１駆動波形）、 ＥＨ１１、ＥＨ２１…第１波形部、 ＥＨ１２、ＥＨ２２…第２波形部、 ＣＯＮＴ…制御部、 ＭＴＲ…モータ装置、 ＲＢＴ…ロボット装置、 ＳＦ…回転子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、
前記回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、
前記伝達部に接続され、印加された駆動電圧に応じて前記伝達部を移動させる複数の駆動部と、
前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態とする保持力に対応する第１駆動波形を備える第１駆動電圧と、前記伝達部を移動させる駆動力に対応する第２駆動波形を備える第２駆動電圧とを前記複数の駆動部にそれぞれ印加させて、前記回転子と前記伝達部との間を前記回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させる駆動動作及び前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定の位置に戻す復帰動作を前記駆動部に行わせる制御部と、
を備えることを特徴とするモータ装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータ装置において、
前記第１駆動波形は、複数の前記伝達部のうち、第１の伝達部に前記保持力を生じさせる第１波形部と、該第１の伝達部及び第２の伝達部に協働させて前記保持力を生じさせる第２波形部とを備えることを特徴とするモータ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のモータ装置において、
前記第２駆動波形は、前記駆動力の付与を複数の前記伝達部のうち、第１の伝達部から第２の伝達部に切り替える際に、前記第１の伝達部の移動による前記回転子の加加速度、加速度及び速度に、前記第２の伝達部の加加速度、加速度及び速度を一致させるような駆動電圧となる第１助走波形部を備えることを特徴とするモータ装置。
【請求項４】
請求項３記載のモータ装置において、
前記第２駆動波形は、前記駆動力の付与を複数の前記伝達部から前記第２の伝達部に切り替える際に、前記第１助走波形部に対応する駆動電圧との和が前記駆動力に対応する駆動電圧となる第２助走波形部を備えることを特徴とするモータ装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記駆動部は、前記伝達部に対で設けられ、
前記制御部は、前記駆動部の一方に、前記第１駆動波形の駆動電圧を半分にした駆動波形と前記第２駆動波形とを併せた第３駆動波形を備える第３駆動電圧を印加させ、
前記前記駆動部の他方に、前記第１駆動波形の駆動電圧を半分にした駆動波形と、前記第２駆動波形における前記駆動力を付与する区間の中間点を中心位置として、該第２駆動波形を反転させた駆動波形とを併せた第４駆動波形を備える第４駆動電圧を印加させることを特徴とするモータ装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記制御部は、所定の情報に基づいて前記保持力を変化させる前記第１駆動波形を印加させることを特徴とするモータ装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記制御部は、所定の情報に基づいて前記駆動力を変化させる前記第２駆動波形を印加させることを特徴とするモータ装置。
【請求項８】
請求項６または７記載のモータ装置において、
前記回転子と前記伝達部との間の相対的なスリップ量を計測するスリップ量計測装置を備え、
前記所定の情報は、前記計測装置の計測結果であることを特徴とするモータ装置。
【請求項９】
請求項６または７記載のモータ装置において、
前記回転子のトルクを計測するトルク計測装置を備え、
前記所定の情報は、前記トルク計測装置の計測結果であることを特徴とするモータ装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記駆動部は、電歪素子を有するモータ装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記伝達部は、線状、帯状及び鎖状のうちいずれかの形状に形成されているモータ装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記伝達部は、弾性変形可能に形成されているモータ装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記回転子は、前記伝達部を冷却する冷却装置を有するモータ装置。
【請求項１４】
請求項１３記載のモータ装置において、
前記冷却装置は、前記回転子の表面に設けられた突出部を有するモータ装置。
【請求項１５】
請求項１４記載のモータ装置において、
前記突出部は、前記伝達部を案内する位置に設けられるモータ装置。
【請求項１６】
請求項１３から１５のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記冷却装置は、前記回転子の表面に設けられた溝部を有するモータ装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記回転子は、中空に形成されているモータ装置。
【請求項１８】
請求項１７記載のモータ装置において、
前記駆動部は、複数の前記伝達部ごとに設けられ、
複数の前記駆動部は、前記回転子の回転方向にずれた位置に配置されているモータ装置。
【請求項１９】
複数の駆動部により、回転子と当該回転子に掛けられた伝達部との間を回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させる駆動ステップと、
前記複数の駆動部により、前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定の位置に戻す復帰ステップとを含み、
前記駆動ステップは、前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態とする保持力に対応する第１駆動波形を備える第１駆動電圧と、前記伝達部を移動させる駆動力に対応する第２駆動波形を備える第２駆動電圧とを前記複数の駆動部にそれぞれ印加することを含むことを特徴とする回転子の駆動方法。
【請求項２０】
回転軸部材と、
前記回転軸部材を回転させるモータ装置と、
を備え、
前記モータ装置として、請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載のモータ装置が用いられている
ロボット装置。
【請求項１】
回転子と、
前記回転子の外周の少なくとも一部に掛けられた伝達部と、
前記伝達部に接続され、印加された駆動電圧に応じて前記伝達部を移動させる複数の駆動部と、
前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態とする保持力に対応する第１駆動波形を備える第１駆動電圧と、前記伝達部を移動させる駆動力に対応する第２駆動波形を備える第２駆動電圧とを前記複数の駆動部にそれぞれ印加させて、前記回転子と前記伝達部との間を前記回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させる駆動動作及び前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定の位置に戻す復帰動作を前記駆動部に行わせる制御部と、
を備えることを特徴とするモータ装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータ装置において、
前記第１駆動波形は、複数の前記伝達部のうち、第１の伝達部に前記保持力を生じさせる第１波形部と、該第１の伝達部及び第２の伝達部に協働させて前記保持力を生じさせる第２波形部とを備えることを特徴とするモータ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のモータ装置において、
前記第２駆動波形は、前記駆動力の付与を複数の前記伝達部のうち、第１の伝達部から第２の伝達部に切り替える際に、前記第１の伝達部の移動による前記回転子の加加速度、加速度及び速度に、前記第２の伝達部の加加速度、加速度及び速度を一致させるような駆動電圧となる第１助走波形部を備えることを特徴とするモータ装置。
【請求項４】
請求項３記載のモータ装置において、
前記第２駆動波形は、前記駆動力の付与を複数の前記伝達部から前記第２の伝達部に切り替える際に、前記第１助走波形部に対応する駆動電圧との和が前記駆動力に対応する駆動電圧となる第２助走波形部を備えることを特徴とするモータ装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記駆動部は、前記伝達部に対で設けられ、
前記制御部は、前記駆動部の一方に、前記第１駆動波形の駆動電圧を半分にした駆動波形と前記第２駆動波形とを併せた第３駆動波形を備える第３駆動電圧を印加させ、
前記前記駆動部の他方に、前記第１駆動波形の駆動電圧を半分にした駆動波形と、前記第２駆動波形における前記駆動力を付与する区間の中間点を中心位置として、該第２駆動波形を反転させた駆動波形とを併せた第４駆動波形を備える第４駆動電圧を印加させることを特徴とするモータ装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記制御部は、所定の情報に基づいて前記保持力を変化させる前記第１駆動波形を印加させることを特徴とするモータ装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記制御部は、所定の情報に基づいて前記駆動力を変化させる前記第２駆動波形を印加させることを特徴とするモータ装置。
【請求項８】
請求項６または７記載のモータ装置において、
前記回転子と前記伝達部との間の相対的なスリップ量を計測するスリップ量計測装置を備え、
前記所定の情報は、前記計測装置の計測結果であることを特徴とするモータ装置。
【請求項９】
請求項６または７記載のモータ装置において、
前記回転子のトルクを計測するトルク計測装置を備え、
前記所定の情報は、前記トルク計測装置の計測結果であることを特徴とするモータ装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記駆動部は、電歪素子を有するモータ装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記伝達部は、線状、帯状及び鎖状のうちいずれかの形状に形成されているモータ装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記伝達部は、弾性変形可能に形成されているモータ装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記回転子は、前記伝達部を冷却する冷却装置を有するモータ装置。
【請求項１４】
請求項１３記載のモータ装置において、
前記冷却装置は、前記回転子の表面に設けられた突出部を有するモータ装置。
【請求項１５】
請求項１４記載のモータ装置において、
前記突出部は、前記伝達部を案内する位置に設けられるモータ装置。
【請求項１６】
請求項１３から１５のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記冷却装置は、前記回転子の表面に設けられた溝部を有するモータ装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載のモータ装置において、
前記回転子は、中空に形成されているモータ装置。
【請求項１８】
請求項１７記載のモータ装置において、
前記駆動部は、複数の前記伝達部ごとに設けられ、
複数の前記駆動部は、前記回転子の回転方向にずれた位置に配置されているモータ装置。
【請求項１９】
複数の駆動部により、回転子と当該回転子に掛けられた伝達部との間を回転力伝達状態として前記伝達部を一定距離移動させる駆動ステップと、
前記複数の駆動部により、前記回転力伝達状態を解消した状態で前記伝達部を所定の位置に戻す復帰ステップとを含み、
前記駆動ステップは、前記回転子と前記伝達部との間を回転力伝達状態とする保持力に対応する第１駆動波形を備える第１駆動電圧と、前記伝達部を移動させる駆動力に対応する第２駆動波形を備える第２駆動電圧とを前記複数の駆動部にそれぞれ印加することを含むことを特徴とする回転子の駆動方法。
【請求項２０】
回転軸部材と、
前記回転軸部材を回転させるモータ装置と、
を備え、
前記モータ装置として、請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載のモータ装置が用いられている
ロボット装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１０５１９（Ｐ２０１２−１０５１９Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４５２７０（Ｐ２０１０−１４５２７０）
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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