CN105375814A - 压电驱动装置、机器人以及它们的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供压电驱动装置、机器人以及它们的驱动方法。在突起部与被驱动体接触的位置，突起部的磨损集中，从而导致突起部过度消耗。压电驱动装置具备：振动板；第一压电振动体，其被配置于振动板的第一面；第二压电振动体，其被配置于振动板的第二面；以及突起部，其被设置于振动板且与被驱动体接触。第一压电振动体与第二压电振动体具有相对于振动板相互非对称的非对称性。

Description

压电驱动装置、机器人以及它们的驱动方法
技术领域
本发明涉及压电驱动装置以及具备压电驱动装置的机器人等各种装置。
背景技术
一直以来，公知有使用压电元件的压电促动器(压电驱动装置)(例如专利文献1)。该压电驱动装置的基本结构构成为分别在加强板的两个面上两行两列地配置有四个压电元件，共计八个压电元件被设置于加强板的两侧。各个压电元件是分别利用两片电极夹着压电体的单元，加强板也作为压电元件的一方的电极来利用。在加强板的一端设置有用于与作为被驱动体的转子接触从而使转子旋转的突起部。若对四个压电元件中的被配置于对角的两个压电元件施加交流电压，则该两个压电元件进行伸缩运动，据此加强板的突起部进行往复运动或椭圆运动。而且，根据该加强板的突起部的往复运动或椭圆运动，作为被驱动体的转子向规定的旋转方向旋转。另外，通过将施加交流电压的两个压电元件切换为其他两个压电元件，能够使转子向相反方向旋转。
专利文献1：日本特开2004-320979号公报
但是，本申请的发明人发现在现有的压电驱动装置中存在有在突起部与被驱动体接触的接触点磨损集中从而突起部过度消耗的问题。这种问题在为了使压电驱动装置小型化而利用薄膜的压电元件(压电体)的情况下特别显著。
发明内容
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够以如下方式或者应用例来实现。
(1)根据本发明的一个方式提供如下压电驱动装置，该压电驱动装置具备：振动板，其具有第一面以及第二面；第一压电振动体，其具有第一压电元件并被配置于上述振动板的第一面；第二压电振动体，其具有第二压电元件并被配置于上述振动板的第二面；以及突起部，其被设置于上述振动板且与被驱动体接触。上述第一压电振动体与上述第二压电振动体具有相对于上述振动板相互非对称的非对称性。
根据该压电驱动装置，第一压电振动体与第二压电振动体具有相对于振动板相互非对称的非对称性，因此突起部与被驱动体接触的接触点的位置变化，其结果是，能够缓和突起部的磨损的集中。
(2)在上述压电驱动装置中也可以为，在上述第一压电振动体、上述振动板以及上述第二压电振动体中将第一方向设为长边方向并且将与上述第一方向正交的第二方向设为短边方向时，上述第一压电振动体与上述第二压电振动体的上述非对称性包括在从由上述第一压电振动体、上述振动板以及上述第二压电振动体构成的层叠构造的层叠方向亦即第三方向观察上述层叠构造时，上述第一压电振动体与上述第二压电振动体被配置于在上述第一方向与上述第二方向中的至少一个方向相互偏移的位置的情况。
根据该结构，第一压电振动体与第二压电振动体相互偏移，由此能够缓和突起部的磨损的集中。
(3)在上述压电驱动装置中也可以为，上述第一压电振动体与上述第二压电振动体的上述非对称性包括上述第一压电振动体与上述第二压电振动体被配置于在上述第一方向相互偏移5μm～30μm的位置的情况。
根据该结构，第一压电振动体与第二压电振动体被配置于在长边方向亦即第一方向偏移的位置，因此能够通过该偏移使第三方向(层叠方向)的变形量变大，从而能够缓和突起部的磨损的集中。另外，能够通过使偏移量收纳于5μm～30μm的范围，充分缓和磨损的集中，并且能够抑制由偏移引起的过度变形。
(4)在上述压电驱动装置中也可以为，上述第一压电振动体与上述第二压电振动体的上述非对称性包括上述第一压电振动体与上述第二压电振动体被配置于在上述第二方向相互偏移5μm～30μm的位置的情况。
根据该结构，由于第一压电振动体与第二压电振动体被配置于在短边方向亦即第二方向偏移的位置，所以包括第一方向与第二方向的面上的压电驱动装置的振动的节的位置未因该偏移而受到影响，因此能够缓和由偏移引起的振动降低的影响。另外，通过将偏移量收纳于5μm～30μm的范围，能够充分缓和磨损的集中，并且能够抑制由偏移引起的过度变形。
(5)在上述压电驱动装置中也可以为，在上述第一压电振动体、上述振动板以及上述第二压电振动体中将第一方向设为长边方向并且将与上述第一方向正交的第二方向设为短边方向时，上述第一压电振动体与上述第二压电振动体的上述非对称性包括在从由上述第一压电振动体、上述振动板以及上述第二压电振动体构成的层叠构造的层叠方向亦即第三方向观察上述层叠构造时，上述第一压电元件与上述第二压电元件被配置于在上述第一方向与上述第二方向中的至少一个方向相互偏移的位置的情况。
根据该结构，通过第一压电元件与第二压电元件相互偏移，能够缓和突起部的磨损的集中。
(6)在上述压电驱动装置中也可以为，在上述第一压电振动体、上述振动板以及上述第二压电振动体中将第一方向设为长边方向并且将与上述第一方向正交的第二方向设为短边方向时，上述第一压电振动体与上述第二压电振动体的上述非对称性包括在从由上述第一压电振动体、上述振动板以及上述第二压电振动体构成的层叠构造的层叠方向亦即第三方向观察上述层叠构造时，上述第一压电元件与上述第二压电元件在上述第一方向与上述第二方向中的至少一个方向长度相互不同的情况。
根据该结构，通过第一压电元件与第二压电元件的长度相互不同，能够缓和突起部的磨损的集中。
(7)在上述压电驱动装置中也可以为，上述第一压电振动体具有第一基板、和被形成于上述第一基板之上的上述第一压电元件，上述第二压电振动体具有第二基板、和被形成于上述第二基板之上的上述第二压电元件，在上述第一压电振动体、上述振动板以及上述第二压电振动体中将第一方向设为长边方向并且将与上述第一方向正交的第二方向设为短边方向时，上述第一压电振动体与上述第二压电振动体的上述非对称性包括在从由上述第一压电振动体、上述振动板以及上述第二压电振动体构成的层叠构造的层叠方向亦即第三方向观察上述层叠构造时，上述第一基板与上述第二基板被配置于在上述第一方向与上述第二方向中的至少一个方向相互偏移的位置的情况。
根据该结构，通过第一基板与第二基板相互偏移，能够缓和突起部的磨损的集中。
(8)在上述压电驱动装置中也可以为，上述第一压电振动体具有第一基板、和被形成于上述第一基板之上的上述第一压电元件，上述第二压电振动体具有第二基板、和被形成于上述第二基板之上的上述第二压电元件，在上述第一压电振动体、上述振动板以及上述第二压电振动体中将第一方向设为长边方向并且将与上述第一方向正交的第二方向设为短边方向时，上述第一压电振动体与上述第二压电振动体的上述非对称性包括在从由上述第一压电振动体、上述振动板以及上述第二压电振动体构成的层叠构造的层叠方向亦即第三方向观察上述层叠构造时，上述第一基板与上述第二基板在上述第一方向与上述第二方向中的至少一个方向长度相互不同的情况。
根据该结构，通过第一基板与第二基板的长度相互不同，能够缓和突起部的磨损的集中。
(9)在上述压电驱动装置中也可以为，上述压电体的厚度为0.5μm以上20μm以下。
根据该结构，在压电体的厚度为0.5μm以上20μm以下的范围的薄膜的情况下，突起部的磨损的集中显著，因此其缓和效果更显著。
(10)在上述压电驱动装置中也可以为，上述压电体的厚度为0.5μm以上3μm以下。
根据该结构，与压电体的厚度超过3μm的情况相比，突起部的磨损的集中的缓和效果更显著。
本发明能够通过各种方式实现，例如除压电驱动装置之外，还能够通过压电驱动装置的驱动方法、压电驱动装置的制造方法、搭载压电驱动装置的机器人等各种装置及其驱动方法等各种方式实现。
附图说明
图1是表示第一实施方式的压电驱动装置的简要结构的俯视图以及剖视图。
图2是表示压电振动体的非对称性的一个例子的说明图。
图3是振动板的俯视图。
图4是表示压电驱动装置与驱动电路的电连接状态的说明图。
图5是表示压电驱动装置的动作的例子的说明图。
图6是表示由偏移引起的非对称性的例子的说明图。
图7是表示由尺寸差引起的非对称性的例子的说明图。
图8是其他实施方式的压电驱动装置的剖视图。
图9是其他实施方式的压电驱动装置的俯视图。
图10是表示利用了压电驱动装置的机器人的一个例子的说明图。
图11是机器人的手腕部分的说明图。
图12是表示利用了压电驱动装置的送液泵的一个例子的说明图。
具体实施方式
·第一实施方式：
图1(A)是表示本发明的第一实施方式的压电驱动装置10的简要结构的俯视图，图1(B)是其B-B剖视图。压电驱动装置10具备：振动板200；以及两个压电振动体100a、100b，它们分别被配置于振动板200的两面(第一面211与第二面212)。压电振动体100a、100b分别具备基板120、形成于基板120之上的第一电极130、形成于第一电极130之上的压电体140以及形成于压电体140之上的第二电极150。第一电极130与第二电极150夹持着压电体140。两个压电振动体100a、100b具有相对于振动板200非对称的非对称性。该非对称性在后面将进一步进行叙述。其中，在图1(B)中，为了方便图示，将两个压电振动体100a、100b作为具有相同构造以及配置的部件描述。除非特别声明，两个压电振动体100a、100b具有相同的结构，以下，对位于振动板200的上侧的第一压电振动体100a的结构进行说明。此外，在不需要区分两个压电振动体100a、100b的情况下，统称为“压电振动体100”。另外，在图1以及后述的几个图中，将振动板200、压电振动体100的长边方向(第一方向)作为X方向，将短边方向(第二方向)作为Y方向，将它们的层叠构造的层叠方向(第三方向)作为Z方向来图示。这三个方向X、Y、Z是相互正交的方向。
压电振动体100的基板120被作为用于在成膜工序中形成第一电极130、压电体140以及第二电极150的基板来使用。另外，基板120也具有作为进行机械振动的振动板的功能。基板120例如能够由Si、Al2O3、ZrO2等形成。作为Si制的基板120，例如能够利用半导体制造用的Si晶片。在该实施方式中，基板120的平面形状是长方形。基板120的厚度例如优选为10μm以上100μm以下的范围。若基板120的厚度为10μm以上，则在基板120上的成膜处理时能够比较容易地操作基板120。另外，若基板120的厚度为100μm以下，则能够根据由薄膜形成的压电体140的伸缩容易使基板120振动。
第一电极130被形成为形成于基板120上的一个连续的导电体层。另一方面，如图1(A)所示，第二电极150被划分为五个导电体层150a～150e(也称为“第二电极150a～150e”)。位于中央的第二电极150e在基板120的宽度方向的中央形成为遍及基板120的长边方向的大致整体的长方形形状。其他四个第二电极150a、150b、150c、150d具有相同的平面形状，并形成于基板120的四个角的位置。在图1的例子中，第一电极130与第二电极150均具有长方形的平面形状。第一电极130、第二电极150例如是通过溅射(sputtering)形成的薄膜。作为第一电极130、第二电极150的材料，例如能够利用Al(铝)、Ni(镍)、Au(金)、Pt(白金)、Ir(铱)等导电性高的任意材料。此外，也可以取代使第一电极130为一个连续的导电体层，而将第一电极130划分为与第二电极150a～150e实际上具有相同的平面形状的五个导电体层。此外，用于第二电极150a～150e之间的电连接的布线(或者布线层以及绝缘层)、和用于第一电极130以及第二电极150a～150e与驱动电路之间的电连接的布线(或者布线层以及绝缘层)在图1中被省略图示。
压电体140形成为与第二电极150a～150e实际上具有相同的平面形状的五个压电体层。也可以取而代之将压电体140形成为具有与第一电极130实际上相同的平面形状的一个连续的压电体层。通过第一电极130、压电体140以及第二电极150a～150e的层叠构造构成五个压电元件110a～110e(图1(A))。
压电体140例如是通过溶胶-凝胶法、溅射法形成的薄膜。作为压电体140的材料，能够利用采用ABO3型的钙钛矿构造的陶瓷等表现出压电效果的任意材料。作为采用ABO3型的钙钛矿构造的陶瓷，例如能够使用锆钛酸铅(PZT)、钛酸钡、钛酸铅、铌酸钾、铌酸锂、钽酸锂、钨酸钠、氧化锌、钛酸钡锶(BST)、钽酸锶铋(SBT)、偏铌酸铅、铌锌酸铅、铌钪酸铅等。另外，也能够使用除陶瓷以外的表现出压电效果的材料，例如能够使用聚偏二氟乙烯、水晶等。压电体140的厚度例如优选为50nm(0.05μm)以上20μm以下的范围。具有该范围的厚度的压电体140的薄膜能够利用成膜工序容易地形成。若压电体140的厚度为0.05μm以上，则能够根据压电体140的伸缩产生足够大的力。另外，若压电体140的厚度为20μm以下，则能够使压电驱动装置10充分小型化。
图2是表示两个压电振动体100a、100b的非对象性的一个例子的说明图。在该例中，两个压电振动体100a、100b沿X方向以偏移量ΔL相互偏移，在该点相当于两者的非对称性。作为偏移量ΔL，例如优选为5μm以上30μm以下，更加优选为10μm以上30μm以下。通过以这样的偏移量ΔL沿X方向(长边方向)偏移，从而在振动板200的上下产生力的不平衡，产生振动板200的厚度方向的振动，被设置于振动板200的端部的突起部20与被驱动体接触的接触点的位置发生变化，因此能够减少突起部20的磨损的集中。此外，两个压电振动体100a、100b的构造、尺寸在两者中相同。在本说明书中，“两者的尺寸相同”这样的语句是指两者之差不足5μm。
图3是振动板200的俯视图。振动板200具有长方形形状的振动体部210以及从振动体部210的左右长边各延伸出三个的连接部220，另外，还具有分别与左右三个连接部220连接的两个安装部230。此外，在图3中，为了方便图示，在振动体部210画上剖面线。安装部230用于通过螺钉240将压电驱动装置10安装于其他部件。振动板200例如能够由不锈钢、铝、铝合金、钛、钛合金、铜、铜合金、铁-镍合金等金属材料形成。
在振动体部210的上表面(第一面)以及下表面(第二面)分别使用粘合剂粘合有压电振动体100a、100b(图1)。振动体部210的长度L与宽度W之比优选为L:W≈7:2。该比是为了振动体部210沿其平面进行向左右弯曲的超声波振动(后述)而优选的值。振动体部210的长度L例如能够为3.5mm以上30mm以下的范围，宽度W例如能够为1mm以上8mm以下的范围。此外，为了振动体部210进行超声波振动，优选长度L为50mm以下。振动体部210的厚度(振动板200的厚度)例如能够为50μm以上700μm以下的范围。若振动体部210的厚度为50μm以上，则成为为了支承压电振动体100而具有足够刚性的结构。另外，若振动体部210的厚度为700μm以下，则能够根据压电振动体100的变形产生足够大的变形。
在振动板200的一方的短边设置有突起部20(也称为“接触部”或“作用部”)。突起部20是用于与被驱动体接触而对被驱动体施力的部件。突起部20优选由陶瓷(例如Al2O3)等具有耐久性的材料形成。
图4是表示压电驱动装置10与驱动电路300的电连接状态的说明图。在五个第二电极150a～150e中，位于对角的一对第二电极150a、150d经由布线151相互电连接，另一对角的一对第二电极150b、150c经由布线152也相互电连接。上述布线151、152可以通过成膜处理形成，或者，也可以通过线状的布线实现。位于图4的右侧的三个第二电极150b、150e、150d、以及第一电极130(图1)经由布线310、312、314、320与驱动电路300电连接。驱动电路300对一对第二电极150a、150d与第一电极130之间施加周期性变化的交流电压或者脉冲电压，由此使压电驱动装置10超声波振动，从而能够使与突起部20接触的转子(被驱动体)向规定的旋转方向旋转。此处，“脉冲电压”是指对交流电压附加有DC偏置电压的电压，该电压(电场)的朝向是从一方的电极朝向另一方的电极的单向。另外，对其余的一对第二电极150b、150c与第一电极130之间施加交流电压或者脉冲电压，由此能够使与突起部20接触的转子向相反方向旋转。同时对被设置于振动板200的两面的两个压电振动体100进行这样的电压的施加。此外，构成图4所示的布线151、152、310、312、314、320的布线(或者布线层以及绝缘层)在图1中省略图示。
图5(A)是表示压电驱动装置10的动作的例子的说明图。压电驱动装置10的突起部20与作为被驱动体的转子50的外周接触。在图5(A)所示的例子中，驱动电路300(图4)对一对第二电极150a、150d与第一电极130之间施加交流电压或者脉冲电压，压电元件110a、110d沿图5的箭头x的方向伸缩。据此，压电驱动装置10的振动体部210在振动体部210的XY平面内弯曲而变形成蛇行形状(S字形状)，从而突起部20的前端沿箭头y的朝向进行往复运动或者进行椭圆运动。其结果是，转子50绕其中心51向规定的方向z(图5(A)中为顺时针方向)旋转。图3中说明过的振动板200的三个连接部220(图3)被设置于这样的振动体部210的振动的节(关节)的位置。此外，在驱动电路300对其余一对第二电极150b、150c与第一电极130之间施加交流电压或者脉冲电压的情况下，转子50向相反方向旋转。此外，若对中央的第二电极150e施加与一对第二电极150a、150d(或者另外一对第二电极150b、150c)相同的电压，则压电驱动装置10沿长边方向伸缩，因此能够进一步增大从突起部20施加于转子50的力。此外，对于压电驱动装置10(或者压电振动体100)的这样的动作，在上述现有技术文献1(日本特开2004-320979号公报或者对应的美国专利第7224102号)中有所记载，其公开内容通过参照而被结合于本说明书。
图5(B)表示在两个压电振动体100a、100b之间没有图2所示那样的偏移的情况下的压电驱动装置10与转子50的关系。在该例子中，压电驱动装置10相对于XY平面稍微倾斜，突起部20也以稍微倾斜的状态与转子50接触。其中，压电驱动装置10的倾斜稍微夸张地描述。在两个压电振动体100a、100b之间没有偏移的情况下，与转子50接触的突起部20的接触点几乎没有变化，因此在突起部20容易产生磨损的集中。另外，在突起部20未相对于转子50倾斜的情况下也同样能够在突起部20产生磨损的集中。
图5(C)表示在两个压电振动体100a、100b之间存在图2所示那样的偏移的情况下的压电驱动装置10与转子50的关系。在该例子中，两个压电振动体100a、100b沿X方向(长边方向)以偏移量ΔL相互偏移，因此在振动板200的上下产生力的不平衡，振动板200沿厚度方向弯曲。在图5(C)的例子中，振动板200向上弯曲成凸，但实际上，振动板200以向上凸的状态与向下凸的状态交互出现的方式振动。其结果是，被设置于振动板200的端部的突起部20与被驱动体接触的接触点的位置发生变化，因此能够减少突起部20的磨损的集中。因此，突起部20以及压电驱动装置10的耐久性、可靠性也提高。
图6(A)～图6(C)是表示由偏移引起的非对称性的例子的说明图。图6(A)是两个压电振动体100a、100b沿X方向(长边方向)以偏移量ΔL相互偏移的例子，与图2以及图5(C)所示的相同。图6(B)是两个压电振动体100a、100b沿Y方向(短边方向)以偏移量ΔW相互偏移的例子。在该情况下，振动板200的弯曲方向相对于图5(C)具有90度不同，但与沿X方向偏移的情况相同地，突起部20的接触点的位置发生变化，因此能够减少突起部20的磨损的集中。另外，在沿Y方向偏移的情况下，图5(A)所示的XY平面内的振动的节没有变化，因此通过在振动板200的左右各延伸出三个的连接部220(图1(A))能够牢固地支承振动的节。因此，在几乎不产生由两个压电振动体100a、100b相互偏移引起的振动损失且高效率这点上，更优选沿X方向偏移的情况(图6(A))。另一方面，在沿X方向偏移的情况下，与沿Y方向偏移的情况相比，振动板200的弯曲变大，因此在能够进一步减少突起部20的磨损的集中这点上优选。图6(C)是沿X方向与Y方向双方偏移的例子。此外，在图6(A)～图6(C)的任一例子中，X方向的偏移量ΔL与Y方向的偏移量ΔW均分别优选为收纳于5μm～30μm的范围，更优选为收纳于10μm～30μm的范围。通过使偏移量ΔL、ΔW收纳于该范围内，能够充分缓和突起部20的磨损的集中，并且能够抑制由偏移引起的过度变形。
图7(A)～图7(C)是表示由尺寸差引起的非对称性的例子的说明图。图7(A)是两个压电振动体100a、100b具有X方向(长边方向)的尺寸差(ΔL1+ΔL2)的例子。在该例子中，第二压电振动体100b的两端相比第一压电振动体100a的两端以差ΔL1、ΔL2而存在于内侧，两者的尺寸差成为(ΔL1+ΔL2)。图7(A)的情况也与图6(A)的情况相同，突起部20的接触点的位置变化，因此能够减少突起部20的磨损的集中。图7(B)是两个压电振动体100a、100b具有Y方向(短边方向)的尺寸差(ΔW1+ΔW2)的例子。在该情况下，也与图6(B)的情况相同，突起部20的接触点的位置变化，因此能够减少突起部20的磨损的集中。图7(C)是在X方向与Y方向双方具有尺寸差(ΔL1+ΔL2)、(ΔW1+ΔW2)的例子。此外，X方向的尺寸差(ΔL1+ΔL2)与Y方向的尺寸差(ΔW1+ΔW2)的值优选为图6所示的偏移量ΔL、ΔW的值的1/2。即，尺寸差(ΔL1+ΔL2)、(ΔW1+ΔW2)均优选为收纳于10μm～60μm的范围，更优选为收纳于20μm～60μm的范围。这样，与由图6所示的偏移引起的非对称性的情况相同，能够充分缓和突起部20的磨损的集中，并且能够抑制由尺寸差引起的过度变形。另外，X方向的两端部的尺寸差ΔL1、ΔL2之比是任意的，但均优选为0以上的值。Y方向两端部的尺寸差ΔW1、ΔW2也同样。
作为两个压电振动体100a、100b之间的非对称性，能够包括图6以及图7所示的例子地例示出以下那样的例子。
＜例1＞第一压电振动体100a与第二压电振动体100b被配置于沿X方向(长边方向)与Y方向(短边方向)中的至少一个方向相互偏移的位置(图6(A)～图6(C))。
＜例2＞第一压电振动体100a与第二压电振动体100b在X方向(长边方向)与Y方向(短边方向)中的至少一个方向上相互长度不同(图7(A)～图7(C))。
＜例3＞第一压电振动体100a的压电元件110与第二压电振动体100b的压电元件110被配置于沿X方向(长边方向)与Y方向(短边方向)中的至少一个方向相互偏移的位置(省略图示)。
＜例4＞第一压电振动体100a的压电元件110与第二压电振动体100b的压电元件110在X方向(长边方向)与Y方向(短边方向)中的至少一个方向上相互长度不同(省略图示)。
＜例5＞第一压电振动体100a的基板120与第二压电振动体100b的基板120被配置于沿X方向(长边方向)与Y方向(短边方向)中的至少一个方向相互偏移的位置(省略图示)。
＜例6＞第一压电振动体100a的基板120与第二压电振动体100b的基板120在X方向(长边方向)与Y方向(短边方向)中的至少一个方向上相互长度不同(省略图示)。
若两个压电振动体100a、100b具有上述例子1～6那样的非对称性，则因与图5～图7中说明了的理由相同的理由，能够充分缓和突起部20的磨损的集中。此外，在例1、例3、例5中，优选将X方向的偏移量与Y方向的偏移量分别收纳于5μm～30μm的范围，更优选收纳于10μm～30μm的范围。另外，在例2、例4、例6中，优选将X方向的尺寸差与Y方向的尺寸差均收纳于10μm～60μm的范围，更优选收纳于20μm～60μm的范围。这些偏移量、尺寸差的值均是在室温(20℃)下测定的值。
如以上那样，根据本实施方式，第一压电振动体100a与第二压电振动体100b具有相对于振动板200相互非对称的非对称性，因此突起部20与被驱动体(转子50)接触的接触点的位置变化。其结果是，能够缓和突起部20的磨损的集中。
·压电驱动装置的其他实施方式：
图8是作为本发明的其他实施方式的压电驱动装置10a的剖视图，且是与第一实施方式的图1(B)对应的图。在该压电驱动装置10a中，压电振动体100以相对于图1(B)上下颠倒的状态被配置于振动板200。即，此处，被配置为第二电极150接近振动板200，基板120最远离振动板200。此外，在图8中，也与图1(B)相同，用于第二电极150a～150e之间的电连接的布线(或者布线层以及绝缘层)、与用于第一电极130以及第二电极150a～150e与驱动电路之间的电连接的布线(或者布线层以及绝缘层)省略图示。该压电驱动装置10a也能够实现与第一实施方式相同的效果。
图9(A)是作为本发明的又一其他实施方式的压电驱动装置10b的俯视图，且是与第一实施方式的图1(A)对应的图。在图9(A)～图9(C)中，为了方便图示，振动板200的连接部220、安装部230被省略图示。在图9(A)的压电驱动装置10b中，省略一对第二电极150b、150c。该压电驱动装置10b也能够使转子50向图5所示的一个方向z旋转。此外，对图9(A)的三个第二电极150a、150e、150d施加相同的电压，因此也可以将上述三个第二电极150a、150e、150d形成为连续的一个电极层。
图9(B)是作为本发明的又一其他实施方式的压电驱动装置10c的俯视图。在该压电驱动装置10c中，省略了图1(A)的中央的第二电极150e，其他四个第二电极150a、150b、150c、150d形成为比图1(A)大的面积。该压电驱动装置10c也能够实现与第一实施方式几乎相同的效果。
图9(C)是作为本发明的又一其他实施方式的压电驱动装置10d的俯视图。在该压电驱动装置10d中，省略了图1(A)的四个第二电极150a、150b、150c、150d，一个第二电极150e以较大的面积形成。虽然该压电驱动装置10d仅在长边方向上伸缩，但是能够从突起部20对被驱动体(省略图示)施加较大的力。
从图1以及图9(A)～图9(C)可知，作为压电振动体100的第二电极150，至少能够设置一个电极层。但是若如图1以及图9(A)、图9(B)所示的实施方式那样，在长方形的压电振动体100的对角的位置设置第二电极150，则能够使压电振动体100以及振动板200变形成在其平面内弯曲的蛇行形状，因此优选。
·使用压电驱动装置的装置的实施方式：
上述压电驱动装置10能够利用共振对被驱动体施加较大的力，并且能够应用于各种装置。压电驱动装置10例如能够用作机器人(也包括电子部件输送装置(IChandler))、投药用泵、表的日历输送装置、印刷装置(例如送纸机构。但是，在打印头所利用的压电驱动装置中，由于不使振动板共振，所以不适用于打印头。)等各种机器的驱动装置。以下，对具有代表性的实施方式进行说明。
图10是表示利用了上述压电驱动装置10的机器人2050的一个例子的说明图。机器人2050具有臂2010(也称为“臂部”)，该臂2010具备多根连杆部2012(也称为“连杆部件”)和将上述连杆部2012之间以能够转动或弯曲的状态连接的多个关节部2020。在各个关节部2020内置有上述压电驱动装置10，使用压电驱动装置10能够使关节部2020转动或弯曲任意角度。在臂2010的前端连接有机器手2000。机器手2000具备一对把持部2003。在机器手2000也内置有压电驱动装置10，使用压电驱动装置10能够开闭把持部2003把持物品。另外，在机器手2000与臂2010之间也设置有压电驱动装置10，使用压电驱动装置10也能够使机器手2000相对于臂2010旋转。
图11是图10所示的机器人2050的手腕部分的说明图。手腕的关节部2020夹持着手腕转动部2022，在手腕转动部2022以能够绕手腕转动部2022的中心轴O转动的方式安装有手腕的连杆部2012。手腕转动部2022具备压电驱动装置10，压电驱动装置10使手腕的连杆部2012以及机器手2000绕中心轴O转动。在机器手2000立设有多个把持部2003。把持部2003的基端部能够在机器手2000内移动，在该把持部2003的根部搭载有压电驱动装置10。因此，能够通过使压电驱动装置10动作，使把持部2003移动来把持对象物。
此外，作为机器人，并不限定于单臂机器人，也能够将压电驱动装置10应用于臂的数量为两个以上的多臂机器人。此处，在手腕的关节部2020、机器手2000的内部，除包括压电驱动装置10之外，还包括向力传感器、陀螺仪传感器等各种装置供电的电力线、传递信号的信号线等，需要非常多的布线。因此，在关节部2020、机器手2000的内部配置布线是非常困难的。然而，上述实施方式的压电驱动装置10的驱动电流比通常的电动马达、现有的压电驱动装置小，因此在关节部2020(尤其是臂2010的前端的关节部)、机器手2000那样小的空间也能够配置布线。
图12是表示利用了上述压电驱动装置10的送液泵2200的一个例子的说明图。送液泵2200在壳体2230内设置有储液部2211、管部2212、压电驱动装置10、转子2222、减速传递机构2223、凸轮2202以及多个指部2213、2214、2215、2216、2217、2218、2219。储液部2211是用于收纳作为输送对象的液体的收纳部。管部2212是用于输送从储液部2211送出的液体的管。压电驱动装置10的突起部20以按压于转子2222的侧面的状态被设置，从而压电驱动装置10驱动转子2222旋转。转子2222的旋转力经由减速传递机构2223被传递至凸轮2202。指部2213～2219是用于关闭管部2212的部件。若凸轮2202旋转，则通过凸轮2202的突起部2202A依次向放射方向外侧推压指部2213～2219。指部2213～2219从输送方向上游侧(储液部2211侧)开始依次关闭管部2212。由此，将管部2212内的液体依次向下游侧输送。这样一来，能够以较高的精度输送极少量的液体，并且能够实现小型的送液泵2200。此外，各部件的配置并不限定于图示的配置。另外，也可以不具备指部等部件，而是构成为被设置于转子2222的球状体等关闭管部2212。上述送液泵2200能够活用于向人体投放胰岛素等药液的投药装置等。此处，使用上述实施方式的压电驱动装置10，由此驱动电流比现有的压电驱动装置小，因此能够抑制投药装置的耗电。因此，在电池驱动投药装置的情况下，特别有效。
·变形例：
此外，本发明并不限定于上述实施例、实施方式，在不脱离其主旨的范围内，能够在各种方式中实施，例如也能够进行如下变形。
·变形例1：
在上述实施方式中，在基板120之上形成有第一电极130、压电体140以及第二电极150，但也可以省略基板120，在振动板200之上形成第一电极130、压电体140以及第二电极150。
以上，根据几个实施例对本发明的实施方式进行了说明，但上述发明的实施方式是为了容易理解本发明，并不限定本发明。当然，能够将本发明不脱离其主旨及技术方案地进行变更、改进，并且本发明包括其等价物。
附图标记说明：
10...压电驱动装置；20...突起部；50...转子；51...中心；100、100a、100b...压电振动体；110...压电元件；120...基板；130...第一电极；140...压电体；150...第二电极；151、152...布线；200...振动板；210...振动体部；211...第一面；212...第二面；220...连接部；230...安装部；240...螺钉；300...驱动电路；310、312、314、320...布线；2000...机器手；2003...把持部；2010...臂；2012...连杆部；2020...关节部；2022...手腕转动部；2050...机器人；2200...送液泵；2202...凸轮；2202A...突起部；2211...储液部；2212...管部；2213...指部；2222...转子；2223...减速传递机构；2230...箱体。

Claims (14)

1.一种压电驱动装置，其特征在于，具备：
振动板，其具有第一面以及第二面；
第一压电振动体，其具有第一压电元件并被配置于所述振动板的第一面；
第二压电振动体，其具有第二压电元件并被配置于所述振动板的第二面；以及
突起部，其被设置于所述振动板且与被驱动体接触，
所述第一压电振动体与所述第二压电振动体具有相对于所述振动板相互非对称的非对称性。
2.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，
在所述第一压电振动体、所述振动板以及所述第二压电振动体中将第一方向设为长边方向并且将与所述第一方向正交的第二方向设为短边方向时，
所述第一压电振动体与所述第二压电振动体的所述非对称性包括在从由所述第一压电振动体、所述振动板以及所述第二压电振动体构成的层叠构造的层叠方向亦即第三方向观察所述层叠构造时，所述第一压电振动体与所述第二压电振动体被配置于在所述第一方向与所述第二方向中的至少一个方向相互偏移的位置的情况。
3.根据权利要求2所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述第一压电振动体与所述第二压电振动体的所述非对称性包括所述第一压电振动体与所述第二压电振动体被配置于在所述第一方向相互偏移5μm～30μm的位置的情况。
4.根据权利要求2或3所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述第一压电振动体与所述第二压电振动体的所述非对称性包括所述第一压电振动体与所述第二压电振动体被配置于在所述第二方向相互偏移5μm～30μm的位置的情况。
5.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，
在所述第一压电振动体、所述振动板以及所述第二压电振动体中将第一方向设为长边方向并且将与所述第一方向正交的第二方向设为短边方向时，
所述第一压电振动体与所述第二压电振动体的所述非对称性包括在从由所述第一压电振动体、所述振动板以及所述第二压电振动体构成的层叠构造的层叠方向亦即第三方向观察所述层叠构造时，所述第一压电元件与所述第二压电元件被配置于在所述第一方向与所述第二方向中的至少一个方向相互偏移的位置的情况。
6.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，
在所述第一压电振动体、所述振动板以及所述第二压电振动体中将第一方向设为长边方向并且将与所述第一方向正交的第二方向设为短边方向时，
所述第一压电振动体与所述第二压电振动体的所述非对称性包括在从由所述第一压电振动体、所述振动板以及所述第二压电振动体构成的层叠构造的层叠方向亦即第三方向观察所述层叠构造时，所述第一压电元件与所述第二压电元件在所述第一方向与所述第二方向中的至少一个方向长度相互不同的情况。
7.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述第一压电振动体具有第一基板、和被形成于所述第一基板之上的所述第一压电元件，
所述第二压电振动体具有第二基板、和被形成于所述第二基板之上的所述第二压电元件，
在所述第一压电振动体、所述振动板以及所述第二压电振动体中将第一方向设为长边方向并且将与所述第一方向正交的第二方向设为短边方向时，
所述第一压电振动体与所述第二压电振动体的所述非对称性包括在从由所述第一压电振动体、所述振动板以及所述第二压电振动体构成的层叠构造的层叠方向亦即第三方向观察所述层叠构造时，所述第一基板与所述第二基板被配置于在所述第一方向与所述第二方向中的至少一个方向相互偏移的位置的情况。
8.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述第一压电振动体具有第一基板、和被形成于所述第一基板之上的所述第一压电元件，
所述第二压电振动体具有第二基板、和被形成于所述第二基板之上的所述第二压电元件，
在所述第一压电振动体、所述振动板以及所述第二压电振动体中将第一方向设为长边方向并且将与所述第一方向正交的第二方向设为短边方向时，
所述第一压电振动体与所述第二压电振动体的所述非对称性包括在从由所述第一压电振动体、所述振动板以及所述第二压电振动体构成的层叠构造的层叠方向亦即第三方向观察所述层叠构造时，所述第一基板与所述第二基板在所述第一方向与所述第二方向中的至少一个方向长度相互不同的情况。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述压电体的厚度为0.5μm以上20μm以下。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述压电体的厚度为0.5μm以上3μm以下。
11.一种机器人，其特征在于，具备：
多个连杆部；
关节部，其连接所述多个连杆部；以及
压电驱动装置，其为使所述多个连杆部在所述关节部弯曲的权利要求1～10中任一项所述的压电驱动装置。
12.一种机器人的驱动方法，其特征在于，
是驱动权利要求11所述的机器人的驱动方法，
所述压电驱动装置的驱动电路将交流电压或者对交流电压施加有偏置电压的电压作为驱动电压施加于所述压电驱动装置的所述第一压电元件以及所述第二压电元件，由此使所述多个连杆部在所述关节部弯曲。
13.一种电子部件搬运装置，其特征在于，具备：
把持装置，其把持电子部件；
至少一个工作台，其用于使所述把持装置移动；以及
压电驱动装置，其为使所述工作台移动的权利要求1～10中任一项所述的压电驱动装置。
14.一种压电驱动装置的驱动方法，其特征在于，
是权利要求1～10中任一项所述的压电驱动装置的驱动方法，
将交流电压或者对交流电压施加有偏置电压的电压作为驱动电压施加于所述压电驱动装置的所述第一压电元件以及所述第二压电元件。
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