以下、この発明の実施の形態を添付図面に� ��づいて説明する。
実施の形態1
 図1に、この発明の実施の形態1に係る振動� �クチュエータを示す。この振動アクチュエ� �タは、超音波振動を利用して回転体を回転� �る超音波アクチュエータであり、例えば、� �走可能なロボットにおけるハンドの一本の� �を構成するものである。基部支持部材1とス� ��ータ2との間に振動手段3が配置されると共� �、ステータ2には、振動手段3に接する面とは 反対側に溝4が形成されており、この溝4の表� ��に指の関節として用いられる円柱状の2つの ローラ5が接触支持されている。これら2つの� ��ーラ5は、同一の大きさを有して互いに平行 に配置されると共に、それぞれ共通の1つの� �転軸の回りに回転自在に配置されている。� �ローラ5の中心に連結ピン6が挿通されて、こ の連結ピン6により2つのローラ5の間が連結さ れており、この連結ピン6が双方のローラ5に� ��通の1つの回転軸を構成している。これらの ローラ5は、双方のローラ5の外周部に固定さ� ��てローラ5と一体に回転される先端部材7を� �している。また、振動手段3には、この振動� ��段3を駆動するための駆動回路8が接続され� �いる。

 図2に示されるように、ステータ2は、そ� �中心に貫通孔9が形成されて全体でほぼ円筒� ��状を有している。また、ローラ5が接触配置 されるステータ2の表面に形成される溝4は、� ��テータ2の中心を通り且つV字型の断面形状� �有している。

 図3に示されるように、基部支持部材1は、� �部に凹部が形成された円筒状の本体部10と、 本体部10よりも小さい径を有し且つ本体部10� �凹部に連通する貫通孔が形成された円筒状� �挿入部11とを有している。挿入部11が円筒状� ��振動手段3内に通されてその先端でステータ 2の貫通孔9の内壁面に連結されることにより� ��基部支持部材1の本体部10とステータ2との間 に振動手段3が挟持され、これらステータ2、� ��動手段3及び基部支持部材1が全体としてほ� �円柱状の外形を有している。
 ここで、説明の便宜上、基部支持部材1から ステータ2へと向かう円柱状の外形の中心軸� �Z軸と規定し、Z軸に対して垂直方向にX軸が� �Z軸及びX軸に対して垂直にY軸がそれぞれ延� �ているものとする。

 振動手段3は、それぞれXY平面上に位置し且� ��互いに重ね合わされた平板状の第1の圧電素 子部31及び第2の圧電素子部32を有している。
 ステータ2、振動手段3、基部支持部材1の挿� ��部11及び本体部10の内部には、それらの中心 軸方向、すなわちZ軸方向にロッド12が挿通さ れている。ロッド12の一端部は2つのローラ5� �間に位置しており、このロッド12の一端部に ほぼ矩形の板状部13が形成されている。板状� ��13に形成された貫通孔に連結ピン6が貫通さ� ��ることにより、ロッド12の一端部が連結ピ� �6に連結されている。ここで、連結ピン6はX� �方向に延在すると共に、板状部13は、連結ピ ン6の延在方向すなわちX軸方向において2つの ローラ5の中央部に位置しており、2つのロー� ��5は板状部13に関して互いに対称に配置され� ��いる。なお、連結ピン6と各ローラ5との間� �及び連結ピン6とロッド12の板状部13との間の うち、少なくとも一方が回転自在に連結され ることによりローラ5がロッド12に対して回転 可能であるように構成されている。

 先端部材7は、2つのローラ5の間に突出形成� ��れる一対の突起部14及び15を有しており、こ れらの突起部14及び15は、ローラ5の周方向に� ��って互いに間隔をあけて配置されている。� ��状部13において、ステータ2に対向する面と� ��反対側に位置する面と、一方の側部に位置� ��る面はそれぞれ、突起部14及び15が当接する ことによりローラ5の回転を所定の角度範囲� �規制するための当接面16及び17を構成してい� ��。
 これら当接面16及び17と突起部14及び15はそ� �ぞれ、この発明の第1規制部と第2規制部を構 成している。
 なお、板状部13の当接面16及び17は、ローラ5 の回転に伴った突起部14及び15の移動を妨げ� �いように円弧形状に面取りされた面取り部� �介して互いに接続されている。

 ロッド12の他端部は、基部支持部材1の本� ��部10の凹部内に位置すると共にこの凹部内� �スライド自在に収容されたバネ受け部材18に 固定されている。本体部10の凹部の底面20と� �ネ受け部材18との間には、この発明の牽引装 置としてのバネ19が配置されており、バネ19� �バネ受け部材18を本体部10の凹部の底面20と� �反対方向に向かって付勢している。このバ� �19の付勢力により、バネ受け部材18及びロッ� ��12を介して連結ピン6がステータ2に向かって 牽引され、これによりローラ5がステータ2に� ��し加圧接触されている。

 図4に示されるように、第1の圧電素子部31 及び第2の圧電素子部32は、絶縁シート33~35を� ��してステータ2及び基部支持部材1から、ま� �互いに絶縁された状態で配置されている。� �1の圧電素子部31は、それぞれ円板形状を有� �る電極板31a、圧電素子板31b、電極板31c、圧� �素子板31d及び電極板31eが順次重ね合わされ� �構造を有している。同様に、第2の圧電素子� ��32は、それぞれ円板形状を有する電極板32a� �圧電素子板32b、電極板32c、圧電素子板32d及� �電極板32eが順次重ね合わされた構造を有し� �いる。

 第1の圧電素子部31の両面部分に配置されて� ��る電極板31a及び電極板31eと、第2の圧電素子 部32の両面部分に配置されている電極板32a及� ��電極板32eがそれぞれ電気的に接地されてい� ��。また、第1の圧電素子部31の一対の圧電素� ��板31b及び31dの間に配置されている電極板31c� ��、第2の圧電素子部32の一対の圧電素子板32b� ��び32dの間に配置されている電極板32cとから� ��れぞれ端子が引き出されて駆動回路8に接続 されている。
 なお、駆動回路8は、振動手段3の電圧を測� �することによりこの振動手段3にかかる応力� ��監視すると共にこの応力の変化に基づいて� ��ーラ5が所定の角度範囲の両端部にそれぞれ 到達したことを検知する検知手段を有してい る。

 図5に示されるように、第1の圧電素子部31の 一対の圧電素子板31b及び31dは、Y軸方向に2分� ��された部分が互いに逆極性を有してそれぞ� ��Z軸方向(厚み方向)に膨張と収縮の反対の変� ��挙動を行うように分極されており、圧電素� ��板31bと圧電素子板31dは互いに裏返しに配置� ��れている。
 第2の圧電素子部32の一対の圧電素子板32b及� ��32dは、2分割されることなく全体がZ軸方向(� ��み方向)に膨張あるいは収縮の変形挙動を行 うように分極されており、圧電素子板32bと圧 電素子板32dは互いに裏返しに配置されている 。

 次に、この実施の形態1に係る振動アクチ ュエータの動作について説明する。駆動回路 8により第1の圧電素子部31の電極板31cと第2の� ��電素子部32の電極板32cとに位相を90度シフト させた交流電圧をそれぞれ印加して、振動手 段3によりY軸方向のたわみ振動とZ軸方向の縦 振動とを組み合わせた複合振動を発生させる と、各ローラ5とステータ2との接触部分にYZ� �内における楕円運動が発生し、これにより� �2つのローラ5がそれぞれ連結ピン6を中心に� �てX軸回りに回転駆動されることとなる。こ� ��ら2つのローラ5は同時に且つ同一方向に回� �され、それに伴って先端部材7がステータ2に 対して傾動される。

 ここで、図6に示されるように、先端部材 7の一方の突起部14がこれに対応する板状部13� ��当接面16に当接することにより、ローラ5が� ��6において時計回り方向にそれ以上回転する ことが規制される。また、図7に示されるよ� �に、先端部材7の他方の突起部15がこれに対� �する板状部13の当接面17に当接することによ� ��、ローラ5が図7において反時計回り方向に� �れ以上回転することが規制される。このよ� �にローラ5の回転を所定の角度範囲に規制す� ��ことができる。このとき、ローラ5の回転は 90°程度の角度範囲に規制される。

 また、振動手段3は基部支持部材1とステー� �2との間に挟持されると共にローラ5はステー タ2に対し加圧接触されているため、先端部� �7の一対の突起部14及び15がそれぞれ対応する ロッド12の板状部13の当接面16及び17に当接す� ��ことにより、連結ピン6、ローラ5及びステ� �タ2を介して、振動手段3にかかる応力が変化 することとなる。ここで、駆動回路8は、振� �手段3の電圧を測定することにより振動手段3 にかかる応力を監視しているため、先端部材 7の突起部14及び15がそれぞれ対応する当接面1 6及び17に当接した際に生じる振動手段3の応� �の変化を検出することにより、ローラ5が所� ��の角度範囲のそれぞれの端部に到達したこ� ��を検知することができる。
 したがって、ローラ5が可動限界に到達した ことを検知するためのリミットセンサ等を新 たに設ける必要がない。

 この振動アクチュエータでは、円柱状の2つ のローラ5の間を連結ピン6で連結すると共に� ��この連結ピン6にロッド12の一端部を連結し� ��牽引することにより、ローラ5をステータ2� �対し加圧しているため、単純な構成である� �共に容易に作製することができる振動アク� �ュエータを実現することが可能である。
 ロッド12は、2つのローラ5の中央部で連結ピ ン6を牽引するため、それぞれのローラ5をス� ��ータ2に対して均一な力で加圧することがで きる。また、本体部10の凹部の底面20とバネ� �け部材18との間に、付勢力の大きさが異なる バネを配置することで、2つのローラ5をそれ� ��れステータ2に対して加圧する力の大きさを 容易に調整することができる。
 また、ロッド12は、ステータ2、振動手段3及 び基部支持部材1の内部に通されると共に、� �ネ受け部材18及びバネ19は、基部支持部材1の 凹部内に収容されているため、この振動アク チュエータ全体の小型化が達成される。

 また、ステータ2に形成された断面V字型の� �4の表面に2つのローラ5がそれぞれ接触配置� �れるため、ステータ2によりこれら2つのロー ラ5を安定して支持することが可能である。
 また、振動手段3でステータ2を振動させる� �とにより、2つのローラ5は共通の1つの回転� �だけの回りに回転されるため、安定した動� �を行うことができると共にローラ5の回転を� ��度良く制御することができる。したがって� ��この振動アクチュエータを複数用いること� ��より、人間の手に近似した動作を行うロボ� ��トハンドを実現することができる。

実施の形態2
 次に図8を参照して、この発明の実施の形態 2に係る振動アクチュエータを説明する。こ� �実施の形態2は、実施の形態1の振動アクチュ エータにおいて、2つのローラ5の両側に、さ� ��に2つのローラ5を板状部13に関して互いに対 称に設けたものである。すなわち、互いに同 一の大きさ及び形状を有する4つのローラ5が� ��結ピン6を介して連結されると共に、連結ピ ン6にロッド12の板状部13が連結されて牽引さ� ��ることにより、各ローラ5がステータ2に対� �加圧接触されている。ロッド12の板状部13は� ��連結ピン6の延在方向において4つのローラ5� ��中央部に位置している。なお、ここでは、� ��間部に位置する2つのローラ5の外周部に固� �されている先端部材7の図示を省略している� ��

 円柱状の4つのローラ5の間を連結ピン6で連� ��し、ステータ2、振動手段3及び基部支持部� �1の内部に通されたロッド12によりこの連結� �ン6を牽引することでローラ5をステータ2に� �して加圧するため、上述の実施の形態1と同� ��に、小型でありながらも単純な構成で容易� ��作製することができる振動アクチュエータ� ��実現することが可能である。
 加えて、この実施の形態2では、ステータ2� �4つのローラ5がそれぞれ加圧接触されると共 にステータ2の振動によりこれら4つのローラ5 を回転駆動して先端部材7を傾動させるため� �高トルクが実現されると共に各ローラ5及び� ��テータ2の接触部分の摩耗が低減される。

 また、4つのローラ5は、ロッド12の板状部 13に関して互いに対称に配置されているだけ� ��なく、互いに同一の大きさ及び形状を有す� ��ため、安定した回転動作を行うことができ� ��。

 なお、4つのローラ5の両側に、さらに偶� �個のローラ5を板状部13に関して互いに対称� �設けることもできる。

実施の形態3
 次に図9を参照して、この発明の実施の形態 3に係る振動アクチュエータを説明する。こ� �実施の形態3は、上述の実施の形態2において 、中間部に位置する2つのローラ5の両側に、� ��一の大きさを有する2つのローラ5を設ける� �わりに、それぞれローラ5よりも小さい径を� ��する2つのローラ41を板状部13に関して互い� �対称に設けるものである。ステータ2の振動� ��段3に接する面とは反対側の面には、連結ピ ン6の延在方向に沿って4つのローラ5及び41に� ��応した段差状の断面形状を有する接触部42� �形成されている。連結ピン6がロッド12で牽� �されることにより各ローラ5及び41がステー� �2に対し加圧接触されている。

 このように構成しても、上述の実施の形態2 と同様の効果が得られる。
 加えて、この実施の形態3では、2つのロー� �5の両側にそれぞれローラ5よりも小さい径を 有する2つのローラ41が配置されるため、振動 アクチュエータをさらに小型化することがで きる。

 なお、逆に、小さい径を有する2つのローラ 41を中間部に配置し、それらの両側にそれぞ� ��ローラ5を配置してもよい。
 また、4つのローラ5及び41の両側に、さらに 偶数個のローラを板状部13に関して互いに対� ��に設けることもできる。このとき、新たに� ��加されるローラは、ローラ5及び41と同一の� ��を有するものでもよいし、ローラ5及び41と� ��大きさの異なる径を有するものでもよい。� ��ずれの場合も、ステータ2の振動手段3に接� �る面とは反対側の面には、連結ピン6の延在� ��向に沿ってこれらのローラに対応した断面� ��状を有する接触部が形成されて、各ローラ� ��ステータ2に対し加圧接触されることが好ま しい。

 また、上述の実施の形態1~3では、偶数個� ��ローラを設ける場合について説明したが、� ��れに限定されるものではなく、3以上の奇数 個のローラを設けてもよい。例えば、図10に� ��されるように、3つのローラ5を連結ピン6に� ��り互いに連結して用いることができる。こ� ��場合、ステータ2にその軸方向に沿って2つ� �貫通孔9を形成すると共に、2つに分岐された ロッド12の一端部をそれぞれ貫通孔9に挿通し て板状部13で連結ピン6に連結することにより 、ロッド12で連結ピン6を牽引して3つのロー� �5をそれぞれステータ2に対し加圧することが できる。

実施の形態4
 上述の実施の形態1において、円柱状の2つ� �ローラ5の代わりに、図11に示されるように� �円錐台形状を有する2つのローラ51を用いる� �ともできる。2つのローラ51の大径部52が互い に対向するように配置されている。ステータ 2の振動手段3に接する面とは反対側の面には� ��連結ピン6の延在方向に沿って2つのローラ51 に対応した断面形状を有する接触部53が形成� ��れ、各ローラ51がステータ2に対して加圧接� ��されている。なお、2つのローラ51の外周部� ��図示しない先端部材が固定されている。
 このように構成しても、実施の形態1と同様 の効果が得られる。

 なお、図12に示されるように、2つのローラ5 1の大径部52が互いに反対方向を向くように配 置してもよい。
 また、図11及び12においてステータ2に当接� �れる各ローラ51の外周面は、その中心軸に向 かって湾曲形状に切り欠かれる、または、そ の中心軸とは反対方向に向かって湾曲形状に 膨出するように形成されてもよい。
 また、上述の実施の形態2及び3における各� �ーラとして、この円錐台形状のローラ51を用 いることもできる。

実施の形態5
 上述の実施の形態1において、円柱状の2つ� �ローラ5の代わりに、図13に示されるような� �球形状を有する2つのローラ61を用いること� �できる。2つのローラ61の平面部62が互いに対 向するように配置されている。ステータ2の� �動手段3に接する面とは反対側の面には、連� ��ピン6の延在方向に沿って2つのローラ61に対 応した断面形状を有する接触部63が形成され� ��各ローラ61がステータ2に対して加圧接触さ� ��ている。なお、2つのローラ61の外周部に図� ��しない先端部材が固定されている。
 このように構成しても、実施の形態1と同様 の効果が得られる。

 なお、図14に示されるように、2つのローラ6 1の平面部62が互いに反対方向を向くように配 置してもよい。
 また、上述の実施の形態2及び3におけるロ� �ラとして、この半球形状のローラ61を用いる こともできる。

実施の形態6
 上述の実施の形態1~5では、ロッド12の一端� �に矩形の板状部13が設けられていたが、その 板状部13の一対の当接面16及び17の部分を切り 欠くことにより、例えば図15に示されるよう� ��、斜めの当接面71及び72を形成することもで きる。この場合、先端部材に設けられた一対 の突起部がそれぞれ対応する当接面71及び72� �当接することにより、ローラの回転が90°よ� ��も大きい所定の角度範囲に規制される。
 すなわち、突起部の突出高さ及び当接面の� ��度を選択することにより、ローラの回転を� ��制する角度範囲を変更することができる。

 なお、突起部は、先端部材に設けられる代� ��りに、板状部13に隣接するローラに設けら� �てもよい。また、板状部13に突起部を設け、 先端部材またはローラに当接面を設けてもよ い。
 また、突起部と当接面の組み合わせに限ら� ��、互いに係合することでローラの回転を規� ��することができる各種の第1規制部及び第2� �制部を設けることができる。例えば、突起� �と突起部、あるいは当接面と当接面の組み� �わせを第1規制部及び第2規制部として用いる こともできる。

実施の形態7
 次に図16を参照して、この発明の実施の形� �7に係る振動アクチュエータを説明する。こ� ��実施の形態7は、実施の形態1の振動アクチ� �エータにおいて、ロッド12の代わりに、ワイ ヤ81を連結ピン6に連結して牽引するものであ る。ワイヤ81は、ステータ2、振動手段3及び� �部支持部材1の内部にそれらの中心軸方向、� ��なわちZ軸方向に挿通されている。このワイ ヤ81の一端部は、連結ピン6の延在方向、すな わちX軸方向において2つのローラ5の中央部に 位置して連結ピン6に連結されている。

 ワイヤ81の他端部は、基部支持部材1の本� ��部10の凹部内のバネ受け部材18に固定されて おり、バネ19の付勢力により、バネ受け部材1 8及びワイヤ81を介して連結ピン6がステータ2� ��向かって牽引され、これによりローラ5がス テータ2に対し加圧接触されている。なお、2� ��のローラ5の外周部には、ほぼ平坦な底面を 有する先端部材82が固定されている。

 円柱状の2つのローラ5の間を連結ピン6で連� ��し、ステータ2、振動手段3及び基部支持部� �1の内部に通されたワイヤ81により連結ピン6� ��牽引することでローラ5をステータ2に対し� �圧するため、上述の実施の形態1と同様に、� ��型でありながらも単純な構成で容易に作製� ��ることができる振動アクチュエータを実現� ��ることができる。
 ワイヤ81は、2つのローラ5の中央部で連結ピ ン6を牽引するため、それぞれのローラ5をス� ��ータ2に対して均一な力で加圧することがで きる。
 また、本体部10の凹部の底面20とバネ受け部 材18との間に付勢力の大きさが異なるバネを� ��置する、あるいは、連結ピン6からバネ受け 部材18までのワイヤ81の長さを調節すること� �より、ステータ2に対する2つのローラ5の加� �力の大きさを容易に調整することができる� �

 なお、実施の形態2~5においても、ロッド1 2の代わりに、ワイヤ81を連結ピン6に連結し� �牽引することにより、ローラをステータ2に� ��し加圧することができる。

 なお、上述の実施の形態1~7におけるロッド1 2及びワイヤ81はそれぞれバネ19の付勢力によ� ��牽引されていたが、バネ19の代わりに、空� �または油圧を用いた牽引装置をロッド12及び ワイヤ81の他端部に接続してロッド12及びワ� �ヤ81を牽引することもできる。
 この空圧または油圧を用いた牽引装置では� ��ロッド12及びワイヤ81を牽引する力の大きさ を容易に制御することができ、したがって、 ステータ2に対する2つのローラ5の加圧力の大 きさを容易に調整することができる。
 例えば、振動手段3が駆動されていないとき は、振動手段3の駆動時よりも、ロッド12及び ワイヤ81に対する牽引力が大きくなるように� ��引装置を制御すれば、静止時におけるロー� ��5とステータ2との間の保持トルクを増大さ� �ることができる。

実施の形態8
 次に図17を参照して、この発明の実施の形� �8に係る振動アクチュエータを説明する。こ� ��実施の形態8は、実施の形態1の振動アクチ� �エータにおいて、ロッド12の代わりに、弾性 を有する糸状のゴム、樹脂、スプリング等か らなるワイヤ91により連結ピン6を牽引するも のである。ワイヤ91は、ステータ2、振動手段 3及び基部支持部材1の内部に挿通されており� ��ワイヤ91の一端部は2つのローラ5の中央部に 位置して連結ピン6に連結されている。

 また、基部支持部材1の本体部10の凹部内� ��固定部材92が固定されており、この固定部� �92にワイヤ91の他端部が固定されている。ワ� ��ヤ91は、所定の張力を生じる長さに伸張さ� �た状態で取り付けられており、このワイヤ91 の張力により連結ピン6がステータ2に向かっ� ��牽引されてローラ5がステータ2に対し加圧� �触されている。なお、2つのローラ5の外周部 に、ほぼ平坦な底面を有する先端部材93が固� ��されている。

 このように構成しても、実施の形態1と同様 に、小型でありながらも単純な構成で容易に 作製することができると共にそれぞれのロー ラ5をステータ2に対して均一な力で加圧する� ��とができる振動アクチュエータを実現する� ��とができる。
 また、ワイヤ91の伸張の度合いを調節して� �イヤ91の張力の大きさを変更することにより 、ステータ2に対する2つのローラ5の加圧力の 大きさを容易に調整することができる。

 なお、上述の実施の形態2~5においても、� ��ッド12の代わりに、ワイヤ91を連結ピン6に� �結して牽引することにより、ローラをステ� �タ2に対し加圧することができる。

 なお、上述の実施の形態1~8において、先端� ��材を省略することにより、ローラを1回転以 上回転させることが可能である。
 また、ロッド12及びワイヤ81,91の他端部は、 基部支持部材1の本体部10の凹部内に位置して いたが、ステータ2の貫通孔9内に位置してい� ��もよい。

 なお、上記各実施の形態において、駆動回� ��8は、振動手段3の電圧を測定する代わりに� �振動手段3の電流、振動周波数または位相等� ��測定することにより、振動手段3にかかる応 力を監視することができる。この場合に、ロ ーラの回転が所定の角度範囲に規制されるよ うに構成されていれば、駆動回路8は振動手� �3の応力の変化に基づいてローラが所定の角� ��範囲の端部に到達したことを検知すること� ��できる。
 また、振動手段にかかる応力を監視し且つ� ��の応力の変化に基づいてローラが所定の角� ��範囲の端部に到達したことを検知する検知� ��段は、駆動回路8に内蔵されずに、駆動回路 8とは別に設けられてもよい。

 なお、駆動回路8から各圧電素子部に印加 する交流電圧の位相は90度シフトさせていた� ��、90度に限らず変化させても良い。また、� �加する交流電圧の電圧値を変化させてもよ� �。交流電圧を様々に制御することでステー� �2に発生する楕円振動を制御することができ� ��。

 なお、互いに直交しない複数の振動を組み� ��わせた複合振動を発生させて複数のローラ� ��共通の1つの回転軸の回りに回転させること もできる。
 また、それぞれ別の圧電素子部で発生させ� ��2つの振動を合成させて複合振動を発生させ る代わりに、一つの圧電素子部を複数に分極 し、各分極電極に印加する電圧を個別にコン トロールしても良い。すなわち位相、振幅な どの異なる交流電圧を合成した電圧を各分極 電極に印加して単一の圧電素子部で複合振動 を発生させても良い。
 また、上記各実施の形態では、ステータ2と ローラとの接触部分に楕円運動を発生させて いたが、各軸方向の振幅を制御することで円 運動を発生させても良い。

 また、この振動アクチュエータは、ハン� ��の指だけでなく、例えば自走可能なロボッ� ��の脚のように、関節を有する各種の部分に� ��用することができる。すなわち、この振動� ��クチュエータのローラを関節として用いる� ��とができる。