CN110870194A - 位移放大机构、研磨装置、促动器、分配器及气阀 - Google Patents

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Abstract

位移放大机构具备：成为底座的基部；设于基部的一侧的面的第一安装部及第二安装部；各自的一端安装于第一安装部及第二安装部的第一压电元件及第二压电元件；连接于第一压电元件及第二压电元件的另一端，通过压电元件的伸缩而产生位移的作用部；及配置在第一压电元件与第二压电元件之间的中央并将作用部与基部连结，由具有比第一压电元件及第二压电元件高的杨氏模量的材质构成的连结部。

Description

位移放大机构、研磨装置、促动器、分配器及气阀
技术领域
本发明涉及位移放大机构、研磨装置、促动器、分配器及气阀。
背景技术
一直以来，存在压电元件(piezo元件)作为以比较低的电压产生所需的位移的元件。压电元件是具有将具备压电效应的物质与薄的电极交替层叠的结构，并具有将力转换成电压或者将电压转换成力的功能的元件。
压电元件通过电压的控制能够微妙地伸缩变化，因此被使用于喷墨打印机的油墨射出机构、促动器等的控制机构等各种领域。
压电元件虽然当被施加电压时进行伸缩，但是产生的位移小，因此使用将该伸缩的压电元件的位移放大而使其对于对象物发挥作用的位移放大机构。
专利文献1公开了将压电元件产生的位移放大而能够使作用部自如活动的位移放大机构、及使用了该位移放大机构的研磨装置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-033033号公报
发明内容
发明概要
发明要解决的课题
在专利文献1记载的位移放大机构中，在压电元件伸缩时，在与该伸缩方向垂直的方向上出现放大的位移，但是在将基部固定了的状态下，如果向作用部施加该垂直方向的力或者妨碍该放大的位移的各种负载存在，则向压电元件(伸缩构件)施加拉伸力。压电元件通常相对于拉伸力容易破坏，因此由于这样的垂直方向的力或妨碍放大的位移那样的负载而有时会造成破坏。
引用文献1记载那样的位移放大机构不仅作为研磨装置，而且作为促动器也能期待向各种用途的适用，但是由于压电元件的对拉伸力弱这样的性质而适用受到限制。
因此，本发明目的在于提供在施加电压而产生所需的位移的位移放大机构中，能够高效地解除对于压电元件的拉伸力的位移放大机构及研磨装置。
另外，本发明目的在于提供能够将压电元件的位移放大而输出并高效地解除对于压电元件的拉伸力的促动器、以及使用了该促动器的分配器、及气阀。
用于解决课题的方案
本发明的位移放大机构具备：成为底座的基部；在所述基部的一侧的面上设置的第一安装部及第二安装部；分别将一端安装于所述第一安装部及所述第二安装部的第一压电元件及第二压电元件；连接于所述第一压电元件及所述第二压电元件的另一端的、通过压电元件的伸缩而产生位移的作用部；及配置在所述第一压电元件与所述第二压电元件之间的中央，将所述作用部与所述基部连结，由具有比所述第一压电元件及所述第二压电元件高的杨氏模量的材质构成的连结部。
在本发明的位移放大机构中，可以是，所述作用部以距所述基部的距离比所述第一安装部及所述第二安装部之间的距离长的方式配置。
在本发明的位移放大机构中，可以是，所述第一压电元件及所述第二压电元件以相对于所述基部的设置面的垂直方向而具有规定的角度的方式配置。
在本发明的位移放大机构中，可以是，规定的角度以所述第一压电元件及所述第二压电元件的伸缩方向的轴线的延长线相交于向位移放大机构施加负载的线上的方式设置。
在本发明的位移放大机构中，可以是，所述连结部的材质为金属，且与所述基部或所述作用部的至少任一个一体加工。
在本发明的位移放大机构中，可以是，所述安装部以与所述基部相接的宽度比与所述压电元件相接的宽度窄的方式形成。
本发明的研磨装置具备：成为底座的基部；在所述基部的一侧的面上设置的第一安装部及第二安装部；分别将一端安装于所述第一安装部及所述第二安装部的第一压电元件及第二压电元件；连接于所述第一压电元件及所述第二压电元件的另一端的、通过压电元件的伸缩而产生位移的作用部；配置在所述第一压电元件与所述第二压电元件之间的中央，将所述作用部与所述基部连结，由具有比所述第一压电元件及所述第二压电元件高的杨氏模量的材质构成的连结部；及设置在所述作用部的、与所述第一压电元件及所述第二压电元件相接的面的相反侧的面上的研磨部。
本发明的促动器具备：成为底座的基部；在所述基部的一侧的面上安装的第一安装部及第二安装部；分别将一端连接于所述第一安装部及所述第二安装部的前端部的第一压电元件及第二压电元件；连接于所述第一压电元件及所述第二压电元件的另一端的、通过压电元件的伸缩而产生位移的作用部；配置在所述第一压电元件与所述第二压电元件之间的中央，将所述作用部与所述基部连结，由具有比所述第一压电元件及所述第二压电元件高的杨氏模量的材质构成的连结部；及向所述第一压电元件及所述第二压电元件供给电压或电流，使所述第一压电元件及所述第二压电元件伸缩驱动的驱动部，通过所述驱动部，向所述第一压电元件及所述第二压电元件供给电压或电流而所述第一压电元件及所述第二压电元件进行伸缩位移，由此从所述作用部输出放大后的位移。
在本发明的促动器中，可以是，所述驱动部向所述第一压电元件及所述第二压电元件供给电压或电流，以使所述第一压电元件及所述第二压电元件相互向相反方向以规定的量位移。
本发明的促动器可以在对片状的电子部件进行处理的电子部件处理装置中，对电子部件的处理使用的作用件进行驱动。而且，可以是，所述电子部件处理装置是用于进行电子部件的特性的测定的测定装置，所述作用件是与所述电子部件接触而用于测定特性的测定探头。可以是，所述电子部件处理装置是用于进行电子部件的特性的测定的测定装置，所述作用件是用于吸附所述电子部件的吸嘴，所述吸嘴吸附的电子部件与用于测定特性的测定探头接触。
本发明的分配器具备：被导入液体并将导入后的液体喷出的液体喷出构件；进行来自所述液体喷出构件的液体的喷出及隔断的阀；及对所述阀进行驱动的具有上述结构的促动器，通过从所述促动器输出的位移而所述阀位移，进行来自所述液体喷出构件的液体的喷出及隔断。
本发明的气阀具备：具有被导入压力空气的空气压力室和从该空气压力室通向外部的空气排出口的阀主体；在所述空气压力室内部以对所述空气排出口进行封闭及开放的方式动作的阀芯；及设置于所述空气压力室，对所述阀芯进行驱动的上述结构的促动器，通过从所述促动器输出的位移而所述阀芯位移，进行来自所述空气排出口的空气的喷出及隔断。
发明效果
本发明的位移放大机构及研磨装置具备连结部，该连结部具有对于向压电元件施加的拉伸力赋予加压力的高刚性，由此能够高效地解除该拉伸力。
附图说明
图1是表示位移放大机构100的第一实施方式的结构的一例的立体图。
图2是表示位移放大机构100的第一实施方式的结构的一例的主视图。
图3是表示位移放大机构100的第一实施方式的结构的一例的主视图。
图4是表示位移放大机构100的第二实施方式的结构的一例的主视图。
图5是表示位移放大机构100的第二实施方式的结构的一例的主视图。
图6是示意性地表示位移放大机构100的一实施方式的结构的一例的说明图。
图7是表示研磨装置900的实施方式的结构的一例的主视图。
图8是表示使用了第二实施方式的变形例的位移放大机构的促动器的一例的主视图。
图9是表示在电子部件的处理使用的作为作用件的测定探头的驱动中使用了图8的促动器的一例的主视图。
图10是表示通过测定探头测定电子部件的电气特性的状态的图。
图11是表示在电子部件的处理使用的作为作用件的吸嘴的驱动中使用了图8的促动器的另一例的主视图。
图12是表示用于进行使用了装配有吸嘴的促动器的电子部件的测定的测定装置的例子的图。
图13是表示将使用了装配有吸嘴的促动器的电子部件向载带装入的插入装置的例子的图。
图14是表示一实施方式的分配器的局部剖视主视图。
图15是表示图14的分配器的喷液构件的剖视图。
图16是表示图14的分配器的喷液构件的剖视图。
图17是表示一实施方式的气阀的剖视图。
图18是表示一实施方式的气阀的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
<位移放大机构>
[第一实施方式]
首先，说明第一实施方式的位移放大机构。
(第一实施方式的位移放大机构的结构)
图1是用于说明本发明的第一实施方式的位移放大机构100的结构的一例的立体图。
位移放大机构100是将根据施加电压而伸缩的压电元件的位移放大而使其对于对象物发挥作用的压电元件的机构。如图1所示，位移放大机构100具备：成为位移放大机构100的底座的基部200；在基部200的一侧的面(上表面)安装的第一安装部300a及第二安装部300b；各自的一端连接于第一安装部300a及第二安装部300b的前端部(上端部)的第一压电元件400a及第二压电元件400b；连接于第一压电元件400a及第二压电元件400b的另一端，通过第一压电元件400a及第二压电元件400b的伸缩而产生位移的作用部500；配置在第一压电元件400a及第二压电元件400b之间的大致中央，将作用部500与基部200连结，由具有比压电元件400a、400b高的杨氏模量的材质构成的连结部600。需要说明的是，第一安装部300a和第二安装部300b可以与基部200为一体，而且，也可以仅仅是在基部200的一侧的面上设置作为端口。
第一安装部300a及第二安装部300b如果不需要特别区分则总称为安装部300。而且，第一压电元件400a及第二压电元件400b也存在如果不需要特别区分则总称为压电元件400的情况。
基部200是成为位移放大机构100的底座的构件。基部200只要能够将压电元件400安装并固定于安装部300即可，可以为任意的形状或材质。具体而言，如图1所示，基部200可以设为矩形形状。而且，作为材质，可考虑使用金属等。
另外，基部200可以与安装部300、作用部500及连结部600中的至少任一个进行一体加工。通过设为这样的结构，加工容易，而且，不需要设置接合部分，因此能够应对部件从该接合部分脱落而损坏等这样的脆弱性。
安装部300是安装在基部200的上部的构件。安装部300为了使压电元件400连结于基部200而使用。安装部300可以如图1所示形成为矩形形状而使压电元件400固定地连结，也可以如图2所示形成为安装部300的与所述基部相接的宽度比安装部300的与所述压电元件相接的宽度窄(例如，L字型、T字型等。在图2中示出形成为T字型的例子)而设置铰链机构，以具有自由度的状态连结。前者在压电效应产生的力容易可靠地向作用部500传递的点上优选，另一方面，后者在容易产生作用部500的图2所示的Y方向的行程的点上优选。而且，安装部300可以与基部200、基部200及连结部600、或者基部200及连结部600及作用部500一体成形。
压电元件400是根据施加电压而伸缩的构件。如图1所示，压电元件400配置在安装部300的上部。压电元件400可以例如图1所示形成为矩形形状。作为构成压电元件400的主要的材料，可以使用具有压电效应的物质即压电体，例如PZT(锆钛酸铅)。压电元件400可以是将薄的电极与薄的压电体交替层叠的层叠结构。通过设为这样的层叠结构，即便是低的电压也能够实现大的位移。需要说明的是，压电元件400在本例中示出了形成为矩形形状的例子，但是没有特别限定为矩形形状，只要是通过压电效应能够高效地使位移作用于作用部500的形状即可，可以为任意形状。
具体而言，压电元件400可以如图1所示形成为细长的矩形形状，而且，也可以是以长度方向成为与形成为矩形形状的基部200的上部垂直的方向的同方向的方式直立地配置。通过设为这样的结构，能够更高效地将位移放大。
在此，使用图6，说明本发明的一实施方式的位移放大机构100的结构。图6是表示位移放大机构100的一实施方式的结构的一例的说明图。
在本发明的一实施方式的位移放大机构100中，从第一安装部300a及第二安装部300b至作用部500的长度设为r，第一安装部300a及第二安装部300b之间的间隔设为d。在第一压电元件400a相对于第二压电元件400b相对地伸长了Δr时，位移放大机构100倾斜角度θ，在作用部500产生了Δx的位移。
此时，如图6所示，Δx及Δr由下面的(1)及(2)的式子表示。
[数学式1]
Figure BDA0002356997210000071
[数学式2]
Figure BDA0002356997210000072
由上述(1)及(2)的式子，能够得到下面的(3)的式子。
[数学式3]
Figure BDA0002356997210000073
作为有效地实现这样压电元件400a相对于压电元件400b相对性地伸长Δr的情况的手段，例如可以使第一压电元件400a产生伸长位移，使第二压电元件400b产生收缩位移。压电元件通常多使用作为“伸长”位移，直接产生“收缩”位移的情况一般不存在，但是通过对于第一压电元件400a及第二压电元件400b始终施加最大施加电压的约1/2的中间电压，对于压电元件400a施加比中间电压高的电压，对于压电元件400b施加比中间电压低的电压而能够实质上使这样的相对位移产生。
在此，为了构成位移放大机构100，需要使作用部500的位移量大于压电元件400的位移量，具体而言，必须为Δx>Δr。即，根据上述(3)的式子，需要为r/d>1。而且，r/d的值越大，则作为位移放大机构100的放大率越增大，因此通过将压电元件400形成为细长的矩形形状，延长r的长度或缩窄安装部300彼此的间隔地配置，能够提供出更高效地将位移放大的位移放大机构100。
作用部500是配置在压电元件400的上部的、通过压电元件的伸缩而产生位移的构件。作用部500是用于对于对象物发挥作用的构件，只要根据对象物来选择形状及材质使用即可。
另外，作为一例，作用部500可以配置成距形成为矩形形状的基部200的上部的距离比2个安装部300a、300b之间的距离长。通过这样构成，能够增大上述的r/d的值，能够提供出高效地将位移放大的位移放大机构100。
连结部600是配置在2个压电元件400a、400b之间的大致中央，将作用部500与基部200连结，由具有比压电元件400高的杨氏模量的材质构成的构件。通过具备将作用部500与基部200连结的连结部600而利用连结部600向压电元件400施加加压力，在图2所示那样的沿Y方向放大的位移出现时，能够解除向压电元件400施加的拉伸力。
在此，解除该拉伸力的原理如下所述。在图1所示的基本结构中，在向作用部500施加的力或者妨碍该放大的位移那样的负载存在的情况下，对于压电元件400a或压电元件400b的任一者施加拉伸力的情况基本上无法避免。然而，如果将预先施加的比拉伸力强的压缩力向压电元件400a及压电元件400b施加，则结果是向压电元件400a及压电元件400b施加的力止于压缩力的范围。在本申请中，将该压缩力称为加压力。当然，在施加了加压力的情况下，在压电元件中，作为压缩力的值而升高该加压力的量，但是虽然通常构成压电元件的材料对拉伸力比较弱，不过对于压缩力存在充分的富余度，因此通过施加加压力不会促进压电元件的破坏。
另外，连结部600通过设为这样的结构而有助于加压力的施加，但是对于位移放大动作的影响减少。特别是在对一者的压电元件400赋予伸长位移，对另一者的压电元件赋予收缩位移的情况下，连结部600的长度变化相抵。因此，仅仅是与连结部600的弯曲变形关联的力成为对于位移放大动作的负载，对于位移放大动作的影响更少。通过这样的结构，能够高效地解除向压电元件400施加的拉伸力，能够高效地防止对于压电元件400的该Y方向的力引起的破坏或连接部位的剥离等。
另外，图2的连结部600可以与基部200或作用部500的至少任一个一体加工。连结部600可以经由基部200或作用部而与安装部300一体加工。通过设为这样的结构，不需要设置接合部分，因此能够应对部件从该接合部分脱落而破坏等这样的脆弱性。
另外，作为另一例，连结部600可以在与基部200或作用部500的至少任一个的接合中，通过钎焊或焊接来接合。
另外，关于连结部600，为了对于压电元件400赋予所需的加压力而需要耐受与该加压力相当的拉伸力的材质。这意味着不能是脆性材料，需要设为由具有比压电元件高的杨氏模量的材质构成的构件。如上所述，在使第一压电元件400a产生伸长位移，使第二压电元件400b产生收缩位移的情况下，连结部600综合来说不伸缩，因此未取得能量，能够向第一及第二压电元件400a、400b高效地赋予加压力。需要说明的是，连结部600的材质具体而言可以为金属。
(第一实施方式的位移放大机构的动作)
关于本发明的第一实施方式的位移放大机构100的动作的一例，使用图2进行说明。图2是表示本发明的第一实施方式的位移放大机构100的第一实施方式的结构的一例的主视图。
如图2所示，位移放大机构100向经由安装部300连接于基部200的压电元件400a供给电压或电流而使其伸缩时，对应于该伸缩而整体性地倾斜，从而使作用部500产生Y方向的位移。而且，位移放大机构100如果使压电元件400a、400b这两者以相同相位伸缩，则也能够使作用部500产生Z方向的位移。
(第一位移放大机构的加压力的施加方法)
关于本发明的第一实施方式的位移放大机构100的向压电元件400的加压力的施加方法的一例，使用图3进行说明。图3是用于说明本发明的第一实施方式的向位移放大机构100施加加压力的状态的主视图。
在位移放大机构100中，用于插入并安装压电元件400的间隔之间(安装部300的上部与作用部500的下部之间)的距离可以设置得比压电元件400的伸缩方向的尺寸窄。从另一观点来说，连结部600的连结方向的尺寸可以设置得比压电元件400的伸缩方向的尺寸与安装部300的安装方向的尺寸之和短。在该情况下，在安装压电元件400的情况下，在组装完成时刻，安装成为收缩了一定程度的状态。通过这样设定各个尺寸，在将各部组装后的状态下能够简易地向压电元件400施加加压力。
即，位移放大机构100如图3所示，在安装压电元件400时，向上下的安装部300与作用部500之间施加拉伸力而将连结部600拉伸，由此，用于插入并安装压电元件400的间隔之间的距离比压电元件400的伸缩方向的尺寸宽而在插入了压电元件400之后解除该拉伸力。这样，能够简易地向压电元件400施加加压力。
[第二实施方式]
接下来，说明第二实施方式的位移放大机构。
(第二实施方式的位移放大机构的结构)
图4是表示本发明的第二实施方式的位移放大机构100的结构的一例的主视图。
如图4所示，在本发明的第二实施方式的位移放大机构100中，与第一实施方式的结构的差异点是第一压电元件400a及第二压电元件400b相对于基部200的上部(上表面)的垂直方向而具有规定的角度的方式(相互具有角度的方式)配置的点。即使在这样相互具有角度地构成的情况下，也不会对位移放大的动作造成本质性的影响。不同的是产生的力的值。使第一压电元件400a及第二压电元件400b产生不同的位移，使作用部500产生放大的位移。在该情况下，在设想为向消除作用部500产生的位移的方向施加力时，将作用部500的位置成为原来的位置那样的力的值作为产生力F。如果将作用部500的产生位移设为ξ，将从作用部观察的刚性设为K，则产生位移、产生力与刚性的关系由下面的(4)的式子表示。
[数学式4]
E＝ξxK…(4)
在压电元件400相互具有角度地构成的情况下，K的值增大。例如，在图5的结构中，压电元件400的截面尺寸为5mm×5mm，长度为10mm，压电元件400的产生位移为10μm时，压电元件400的相对角度(压电元件400相对于基部200的上部的垂直方向的规定的角度)为0°的情况与10°的情况的产生力的差异如表1所示，作用部500的产生位移、产生力都是压电元件相对角为10°的情况更优异。
[表1]
压电元件相对角(°) 产生位移(μm) 产生力(N)
0 110.9 81.0
10 113.1 87.8
通过设为这样的结构而为什么能改善产生力可考虑是因为，通过将压电元件400相互倾斜配置，在施加了外力的情况下，外力作为压电元件的轴上的力而向压电元件施加，因此能够极力减少向压电元件的弯曲变形。
需要说明的是，关于本发明的第二实施方式的位移放大机构100的动作及加压力的施加方法，与第一实施方式同样。
(第二实施方式的变形例)
使用图5，说明本发明的第二实施方式的位移放大机构100的结构的变形例。图5是表示本发明的第二实施方式的变形例的位移放大机构100的结构的一例的主视图。
如图5所示，本发明的第二实施方式的变形例的位移放大机构100中，作用部500具有连接有压电元件400的第一作用部500a和与第一作用部500a连接的第二作用部500b。第二作用部是将放大后的位移输出，向对象物传递力的构件，具有随着向前端行进而宽度变窄的形状。第二作用部500b只要具有使其对于对象物发挥作用的程度的刚性即可，可以为任意的材质，例如，以轻量化为目的而可以使用铝。第一作用部500a与第二作用部500b可以一体设置。
在第二作用部500b的上部，在向箭头的方向(基部的设置面的垂直方向(Y方向))施加负载的情况下，以伸缩方向的轴线的延长线相交于该负载的向量的延长线上的方式设置规定的角度地配置。在以设置这样的角度的方式配置压电元件400的情况下，向压电元件400施加的力中，压电元件400的压缩力和拉伸力成为主体，弯曲力极小。关于拉伸方向的力，与第一实施方式同样，如果将以克服该拉伸力那样的压缩力作为加压力而预先向压电元件400赋予，则在综合上拉伸力不会向压电元件400施加，因此能够更高效地解除拉伸力。
<研磨装置>
接下来，说明使用了第一实施方式的位移放大机构的研磨装置。
[研磨装置的结构]
图7是表示使用了本发明的第一实施方式的位移放大机构的研磨装置900的结构的一例的主视图。研磨装置900具备位移放大机构100和设置在作用部500的与压电元件400相接的面的相反侧的面上的研磨部800。
研磨装置900安装于位移放大机构100的作用部500，作为抛光工具的研磨部800使其前端与被研磨物901抵接或以介有游离磨粒902的状态与被研磨物901相接。在此例示的研磨方法是在研磨位置具备混入于液体中的游离磨粒902且通过使压电元件400伸缩而研磨部800在被研磨物901的面上滑动，对被研磨物901进行研磨的方法，但是也可考虑将在研磨部800直接固定有金刚石磨粒等的结构进行研磨的研磨方法。
研磨装置900虽然与图7所示的例子不同，设为在作用部500安装被研磨物901并将研磨部800固定这样的结构，但是研磨部800与被研磨物901的相对的活动未改变，因此能够进行同样的研磨。
在研磨装置900中，通过设为这样的结构，能够高效地解除向压电元件400施加的拉伸力，能够提供出能够高效地防止对于压电元件400的该Y方向的力引起的破坏或连接部位的剥离等的研磨装置。
另外，在研磨装置900中，以往的位移放大机构按照各压电元件设置，因此如果在研磨装置等具备位移放大机构，则存在相互的位移放大机构碰撞或研磨装置整体变大这样的问题。然而，如实施例所示，本发明的位移放大机构使用全部的压电元件而整体构成一个位移放大机构，因此能够使研磨装置的结构简单且紧凑。
<促动器>
接下来，说明使用了本发明的位移放大机构作为促动器的例子。
图8是表示使用了第二实施方式的变形例的位移放大机构的促动器的一例的主视图。促动器1000的基本结构与第二实施方式的变形例的位移放大机构100相同。
促动器1000具备：成为底座的基部200；在基部的一侧的面上设置的第一安装部300a及第二安装部300b；各自的一端连接于第一安装部300a及第二安装部300b的第一压电元件400a及第二压电元件400b；连接于第一压电元件400a及第二压电元件400b的另一端的、通过压电元件的伸缩而产生位移的作用部500；配置在第一压电元件400a与第二压电元件400b之间的中央，将作用部500与基部200连结，由具有比第一压电元件400a及第二压电元件400b高的杨氏模量的材质构成的连结部600；向第一压电元件400a及第二压电元件400b供给电压或电流，使第一压电元件400a及第二压电元件400b伸缩驱动的驱动部700。第一压电元件400a及第二压电元件400b与图5的位移放大机构同样地倾斜配置。并且，通过驱动部700向第一压电元件400a及第二压电元件400b供给电压或电流而第一压电元件400a及第二压电元件400b进行伸缩位移，由此从作用部500输出放大后的位移。
作用部500具有连接有压电元件400的第一作用部500a和与第一作用部500a连接的第二作用部500b。第二作用部500b是将放大后的位移输出而向对象物传递力的构件，具有随着向前端行进而宽度变窄的形状。第二作用部500b只要具有使其对于对象物发挥作用的程度的刚性即可，可以为任意的材质，例如，以轻量化为目的而可以使用铝。第一作用部500a与第二作用部500b可以一体设置。通过在第二作用部500b安装对象物1100，能够使对象物1100产生放大后的Y方向的位移。具体而言，在仅向第一压电元件400a施加了电压的情况下，能够使对象物1100向右侧位移，在仅向第二压电元件400b施加了电压的情况下，能够使对象物1100向左侧位移。
在这样的促动器1000中，通过连结部600能够向第一压电元件400a及第二压电元件400b施加加压力，因此能够有效地解除向第一压电元件400a及第二压电元件400b施加的拉伸力。
另外，连结部600通过设为这样的结构而有助于加压力的施加，但是对位移放大动作的影响少。特别是在通过驱动部700使第一压电元件400a产生伸长位移并使第二压电元件400b产生收缩位移地进行驱动的情况下(或其相反的情况下)，连结部600的长度变化相抵。因此，仅仅是与连结部600的弯曲变形关联的力成为对于位移放大动作的负载，对于位移放大动作的影响更少。需要说明的是，伸缩位移的收缩动作包括压电元件在伸长之后返回本来的长度的情况。
然而，在使具有压电元件的促动器动作时，在周围的温度变化存在的情况下、或以高频度驱动压电元件而来自压电元件自身的自发热引起温度上升的情况下，由于热膨胀而压电元件的长度变化，因此在具有以往的压电元件的促动器中，由于压电元件的长度的变化而作用部的初始位置变化。相对于此，如上所述，在使第一压电元件400a及第二压电元件400b中的一者产生伸长位移并使另一者产生收缩位移的情况下，能够消除这样的初始位置的变化。
另外，在向压电元件施加了阶跃状的电压或恒定的电压等之后，随着时间经过，会产生伸长量不稳定地变化的称为蠕变的现象。蠕变速度是时间对数性地减少。蠕变现象在闭环控制的情况下能够补正，但是在开环控制中无法补正。然而，通过使第一压电元件400a及第二压电元件400b相互向相反方向以规定的量位移而蠕变引起的长度变化相抵，能够减轻蠕变现象引起的位置偏离。因此，不需要进行控制复杂的闭环控制。
另外，这样的促动器1000由于主体部仅为基部200、第一及第二安装部300a、300b、第一及第二压电元件400a、400b、作用部500、以及连结部600的简单的结构，因此适合于高速驱动。
需要说明的是，促动器并不局限于图8的例子，也可以具有与第一实施方式的位移放大机构或第二实施方式的位移放大机构相同的基本结构。
[在电子部件的处理使用的作用件的驱动中使用了促动器的例子]
图9是表示在电子部件的处理使用的作用件的驱动中使用了图8的促动器的例子的主视图。在促动器1000的作用部500(第二作用部500b)的前端部安装有作用件即测定探头1101作为对象物。
驱动部700向第一压电元件400a及第二压电元件400b反复以高速供给电压或电流，以使第一压电元件400a及第二压电元件400b相互向相反方向以规定的量位移。由此，能够将放大后的位移向测定探头1101传递，从而使测定探头1101以高速上下活动。
图10是表示通过上述测定探头1101测定电子部件的电气特性的状态的图。
如图10所示，测定装置的转台1090设置成能够旋转，沿周向具有收纳电子部件1080的多个收纳槽1091。并且，一边使转台1090旋转，一边通过驱动装置1使作为作用件的测定探头1101以高速反复位移(上下活动)，由此顺次测定多个收纳槽1091收纳的电子部件1080的电气特性等。即，在使转台1090旋转而收纳槽1091收纳的电子部件1080到达测定探头1101的正上方的测定位置时，使测定探头1101向上方位移而使测定探头1101的前端与在电子部件1080的下表面设置的电极1081接触，测定电子部件1080的电气特性，在测定后，使测定探头1101向下方位移而退避。然后，在下一电子部件1080到达了测定位置的时刻再次进行同样的动作，将上述动作以高速反复进行。
这样，通过在电子部件的测定中使用促动器1000，能够使作用件即测定探头以实用性的行程高速地驱动。而且，能够减少压电元件的拉伸引起的破损、热膨胀及蠕变的影响。
以上示出了使用测定装置的测定探头1101作为作用件的例子，但是作用件并不局限于测定探头。
图11是表示将作为作用件而使用了吸嘴1102的促动器用于电子部件处理装置的状态的图，示出被驱动的作用件为吸附电子部件的吸嘴的情况。在本例中，除了在促动器1000的作用部500安装的作用件被取代为吸嘴1102以外，与图9的例子相同。
吸嘴1102以沿上下方向延伸的方式装配于作用部500(第二作用部500b)。在吸嘴1102的上端部设有吸附机构(未图示)。并且，通过利用设置于吸附机构的真空泵等吸引机构进行吸引而在吸嘴1102的下端的吸附端1103吸附电子部件。
在本例中，也是促动器1000能够在用于进行电子部件的测定的测定装置中使用。此时的测定装置的例子如图12所示。该测定装置具有上述促动器1000、上述吸嘴1102、上述吸附机构(未图示)、转台1110、底座1120、测定用具1130。
转台1110设置成能够旋转，沿周向具有收纳电子部件1080的多个收纳槽1111。收纳槽1111以贯通转台1110的方式设置。电子部件1080以电极1081成为下表面侧的方式收纳于收纳槽1111。底座1120将转台1110支承为能够旋转，其表面成为电子部件1080的搬运面。而且，在底座1120形成有贯通孔1121，在贯通孔1121的上方位置设置作为作用件的吸嘴1102，在贯通孔1121的下方位置设置测定用具1130。测定用具1130安装于架台1140，在测定用具1130的上表面，在与电子部件1080的电极1081对应的位置设有测定端子1131。
然后，一边使转台1110旋转，一边向第一压电元件400a及第二压电元件400b供给规定的电压或电流而经由作用部500使作为作用件的吸嘴100以高速反复位移(上下活动)，由此顺次吸附多个收纳槽1111收纳的电子部件1080而测定其电气特性等。即，使转台1110旋转，将收纳槽1111收纳的电子部件1080沿着底座1120的搬运面搬运，在到达与贯通孔1121对应的位置时，使吸嘴1102吸附电子部件1080，在该状态下使吸嘴1102向下方位移而使电子部件1080的电极1081与测定用具1130的电极1131接触，测定电子部件1080的电气特性。在测定后，使吸嘴1102向上方位移而使吸嘴1102吸附的电子部件1080返回搬运面，解除吸附。并且，在下一电子部件1080到达与贯通孔1121对应的位置的时刻再次进行同样的动作，将上述动作以高速反复进行。
此时，仅是作用件从测定探头1101取代为吸嘴1102，因此能够得到与使用了测定探头1101的情况同样的效果。
另外，装配有吸嘴1102的促动器1000也可以使用于将电子部件向载带装入的插入装置。此时的插入装置的例子如图13所示。该插入装置具有上述促动器1000、上述吸嘴1102、上述吸附机构(未图示)、转台1150、底座1160、磁铁1180。
转台1150设置成能够旋转，沿周向具有收纳电子部件1080的多个收纳槽1151。收纳槽1151以贯通转台1150的方式设置。底座1160将转台1150支承为能够旋转，其表面成为电子部件1080的搬运面。而且，载带1170能够移动地配置在底座1160的下方。在载带1170等间隔地设置收纳电子部件1080的多个腔室1171。在底座1160形成贯通孔1161，在贯通孔1161的上方位置设置作为作用件的吸嘴1102，在载带1170下方的与贯通孔1161对应的位置设置磁铁1180。
然后，一边使转台1150旋转并使载带1170移动，一边向第一压电元件400a及第二压电元件400b供给电压或电流而使作为作用件的吸嘴1102以高速反复位移(上下活动)，由此，将多个收纳槽1151收纳的电子部件1080顺次插入载带1170的腔室1171内。即，使转台1150旋转，将收纳槽1151收纳的电子部件1080沿着底座1160的搬运面搬运，在到达与贯通孔1161对应的位置时，使吸嘴1102吸附电子部件1080，并使腔室1171位于与贯通孔1161对应的位置，在该状态下使吸嘴1102向下方位移，解除吸嘴1102的吸附而将电子部件1080插入腔室1171内。在插入后，使吸嘴1102向上方位移而经由贯通孔1161及收纳槽1151返回至图13的位置。并且，在下一电子部件1080到达与贯通孔1161对应的位置的时刻再次进行同样的动作，将上述动作以高速反复进行。需要说明的是，磁铁1180是用于吸引腔室1171内的电子部件1080而使电子部件1080的姿势稳定的结构。
如以上所述将吸嘴1102使用于插入装置的情况下，也能够得到与使用了测定探头1101的情况同样的效果。
<分配器>
接下来，说明使用了上述实施方式的促动器的分配器。
图14是表示一实施方式的分配器的局部剖视主视图，图15、图16是表示喷液构件的剖视图。
如图14所示，分配器2000具有：被导入液体，并将导入后的液体喷出的液体喷出构件2100；进行来自液体喷出构件2100的液体的喷出及隔断的阀2200；驱动阀2200的促动器2300。
如图15所示，液体喷出构件2100具有：主体部2101；形成于主体部2101内的供阀2200插通的液室2102；向液室2102导入液体的液体导入部2103；与液室2102的底部连通的液体喷出口2104；设置于液室2102的底部，供阀2200的前端落座的阀座2105。
阀2200呈前端为球面的杆状，沿作为铅垂方向的图中Y方向延伸，液室2102呈与阀2200的形状对应的圆柱状。阀2200通常如图15所示，其前端落座于阀座2105，将液体喷出口2104闭塞。在该状态下，不喷出液体。
阀2200由促动器2300沿Y方向升降驱动。从图15的状态开始，使促动器2300驱动而使阀2200上升，由此如图16所示将液体喷出口2104打开，从液体喷出口2104喷出液体。
与图8的促动器1000同样，促动器2300具备：成为底座的基部200；在基部的一侧的面上设置的第一安装部300a及第二安装部300b；各自的一端连接于第一安装部300a及第二安装部300b的第一压电元件400a及第二压电元件400b；连接于第一压电元件400a及第二压电元件400b的另一端的、通过压电元件的伸缩而产生位移的作用部500；配置在第一压电元件400a与第二压电元件400b之间的中央，将作用部500与基部200连结，由具有比第一压电元件400a及第二压电元件400b高的杨氏模量的材质构成的连结部600；向第一压电元件400a及第二压电元件400b供给电压或电流，使第一压电元件400a及第二压电元件400b伸缩驱动的驱动部700。第一压电元件400a及第二压电元件400b与图8的促动器同样地倾斜配置。并且，通过驱动部700向第一压电元件400a及第二压电元件400b供给电压或电流而第一压电元件400a及第二压电元件400b进行伸缩位移，由此从作用部500输出放大后的位移。需要说明的是，在本例中，第一安装部300a及第二安装部300b设置于基部200的面上。
作用部500具有连接有压电元件400的第一作用部500a和与第一作用部500a连接的第二作用部500b。在第二作用部500b的前端设置安装阀2200的阀安装部1200。第二作用部500b为了轻量化而由高张力铝材构成，也可以如图所示将中央部加工成为薄壁部501。
此时，通过驱动部700向第一压电元件400a施加电压而使其伸长从而将作用部500向上方驱动，伴随于此能够使阀2200上升。而且，通过向第二压电元件400b施加电压而使其伸长从而能够使阀2200下降。而且，可以使第一压电元件400a及第二压电元件400b中的一者产生伸长位移，使另一者产生收缩位移而使阀2200上下活动。
需要说明的是，促动器2300的基部200由支承构件2400支承。而且，支承构件2400也支承液体喷出构件2100。
在这样构成的分配器2000中，通过仅向第二压电元件400b施加电压，如图15所示，使阀2200向下方移动而将液体喷出口2104闭塞，能够成为不喷出液体的状态。而且，通过仅向第一压电元件400a施加电压，如图16所示，使阀2200向上方移动而将液体喷出口2104打开，能够成为液体从液体喷出口2104喷出的状态。
另外，可以设为如下的常闭：在未向第一压电元件400a及第二压电元件400b施加电压的状态下，如图15所示，利用阀2200将液体喷出口2104闭塞，通过使第一压电元件400a产生伸长位移并使第二压电元件400b产生收缩位移，如图16所示，阀2200上升而将液体喷出口2104打开，从液体喷出口2104喷出液体。
另外，也可以为如下的常开：在未施加电压时，阀2200成为液体喷出口2104打开的状态，通过电压的施加而使第一压电元件400a产生收缩位移并使第二压电元件400b产生伸长位移时，阀2200下降，将液体喷出口2104闭塞。
在使第一压电元件400a及第二压电元件400b中的一者产生伸长位移并使另一者产生收缩位移的情况下，如上所述，连结部600的长度变化相抵。因此，仅仅是与连结部600的弯曲变形关联的力成为对于位移放大动作的负载，对位移放大动作的影响更少。而且，在周围的温度变化存在的情况或以高频度驱动压电元件而来自压电元件自身的自发热引起温度上升的情况下，即使由于热膨胀而压电元件的长度变化，其变动也被消除，能够防止漏液。而且，如上所述压电元件的蠕变的影响也能够消除，因此即使不进行需要复杂的控制的闭环控制，也能够大致完全地抑制漏液。
<气阀>
接下来，说明使用了上述实施方式的促动器的气阀。
图17是表示一实施方式的气阀的剖视图，图18是其立体图。
如上述的图所示，气阀3000具有阀主体3100、阀芯3200、促动器3300，阀主体3100具有划成被导入压力空气的空气压力室3101的壳体3102、及从空气压力室3101通向外部的空气排出口(管嘴)3103，阀芯3200以对空气排出口3103进行封闭及开放的方式动作，促动器3300对阀芯3200进行驱动。
在空气压力室3101形成有空气供给口3104，从未图示的空气压供给源经由空气供给口3104被导入压力空气。空气排出口3103以从压力空气室3101向阀主体3100的外侧放气的方式设置于阀主体3100的壁部的一部位。在阀主体3100的设置空气排出口3103的部分，在压力空气室3101侧设置阀座3105。需要说明的是，3106是壳体3102的盖。
阀芯3200例如可以由橡胶片形成。阀芯3200与阀座3105相接/分离，在阀芯3200与阀座3105抵接时，两者之间被密闭。需要说明的是，也可以不设置阀座而使壳体3102具有阀座的功能。
与图8的促动器1000同样，促动器3300具备：成为底座的基部200；在基部的一侧的面上设置的第一安装部300a及第二安装部300b；各自的一端连接于第一安装部300a及第二安装部300b的第一压电元件400a及第二压电元件400b；连接于第一压电元件400a及第二压电元件400b的另一端的、通过压电元件的伸缩而产生位移的作用部500；配置在第一压电元件400a与第二压电元件400b之间的中央，将作用部500与基部200连结，由具有比第一压电元件400a及第二压电元件400b高的杨氏模量的材质构成的连结部600；向第一压电元件400a及第二压电元件400b供给电压或电流，使第一压电元件400a及第二压电元件400b伸缩驱动的驱动部700。并且，通过驱动部700向第一压电元件400a及第二压电元件400b供给电压或电流而第一压电元件400a及第二压电元件400b进行伸缩位移，由此从作用部500输出放大后的位移。需要说明的是，在本例中，第一安装部300a及第二安装部300b设置在基部200的面上。而且，作用部500未分为第一作用部500a和第二作用部500b而一体形成。
在图17、18的例子中，空气供给口3104设置在与压电元件400a、400b对应的位置。由此，通过从空气供给口3104供给的空气的流动，能够期待对压电元件400a、400b进行冷却的效果。而且，在将空气供给口3104以与空气排出口3103成为一直线的方式配置的情况下，能够实现从空气供给口3104至空气排出口3103的压力损失的最小化。
壳体3102及盖3106能够适用铸铝或PPS等树脂材料。壳体3102与盖3106的接合在铸铝的情况下，可以适当夹设密封材料而通过气密地螺纹紧固进行。在树脂材料的情况下，可以适用超声波熔敷或激光熔敷等。
在这样构成的气阀3000中，通过仅向下侧的第一压电元件400a施加电压，而阀芯3200向上方移动，阀芯3200成为与阀座3105相接的状态，不会产生来自空气排出口3103的空气的放出。通过仅向上侧的第二压电元件400b施加电压，而阀芯3200向下方移动，在阀芯3200与阀座3105之间产生间隔。由此，从空气供给口3104供给的压缩空气在促动器3300的两侧的空间中通过，在形成的间隔中通过而从空气排出口3103喷出。
另外，可以设为如下的常闭：在未向第一压电元件400a及第二压电元件400b施加电压的状态下，利用阀芯3200将空气排出口3103闭塞，通过使第一压电元件400a产生收缩位移并使第二压电元件400b产生伸长位移，阀芯3200向下方移动而将空气排出口3103打开，压缩空气从空气排出口3103喷出。
另外，也可以设为如下的常开：在未施加电压时，空气排出口3103成为打开的状态，通过电压的施加而使第一压电元件400a产生伸长位移并使第二压电元件400b产生收缩位移时，阀芯3200向上方移动，将空气排出口3103闭塞。
通过使第一压电元件400a及第二压电元件400b中的一者产生伸长位移并使另一者产生收缩位移，能够得到与分配器同样的效果，能够防止漏气等。
<其他的适用>
以上，说明了本发明的实施方式，但是应考虑的是上述实施方式在全部的点上为例示而不受限制。上述的实施方式可以不脱离本发明的范围及其主旨而以各种方式进行省略、置换、变更。
例如，在上述实施方式中，示出了使用2个压电元件作为位移放大机构、研磨装置及促动器的例子，但是也可以使用3个以上的压电元件。由此能够提高作用部的位移方向的自由度。
另外，本发明的一实施方式的位移放大机构100可以复合性地使用。此时，也可以是将多个位移放大机构串联连接那样的使用方法，即，将位移放大机构100的基部200与另一位移放大机构100的作用部500连接，由此，也能够进一步增大位移。特别是在空间的制约严格的部位，这样的使用方法有效。而且，也可以考虑将2台位移放大机构100以其连接角度成为90°的方式结合等的连接方法的变化。
此外，虽然在上述实施方式中说明了使用压电元件作为伸缩元件的情况，但只要是伸缩的元件即可，没有特别限定，也可以使用磁致伸缩元件或形状记忆合金等具有伸缩功能的其他的元件。
附图标记说明
100 位移放大机构
200 基部
300 安装部
400 压电元件
500 作用部
600 连结部
700 驱动部
800 研磨部
900 研磨装置
901 被研磨物
902 游离磨粒
1000 促动器
2000 分配器
3000 气阀

Claims (18)

1.一种位移放大机构，其中，具备：
成为底座的基部；
第一安装部及第二安装部，该第一安装部及第二安装部设于所述基部的一侧的面；
第一压电元件及第二压电元件，该第一压电元件及第二压电元件的各自的一端安装于所述第一安装部及所述第二安装部；
作用部，其连接于所述第一压电元件及所述第二压电元件的另一端，通过压电元件的伸缩而产生位移；及
连结部，其配置在所述第一压电元件与所述第二压电元件之间的中央，将所述作用部与所述基部连结。
2.根据权利要求1所述的位移放大机构，其中，
所述作用部配置为，距所述基部的上部的距离比所述第一安装部及所述第二安装部之间的距离长。
3.根据权利要求1或2所述的位移放大机构，其中，
所述第一压电元件及所述第二压电元件配置为，相对于所述基部的设置面的垂直方向而具有规定的角度。
4.根据权利要求3所述的位移放大机构，其中，
所述规定的角度设置为，两个所述压电元件的伸缩方向的轴线的延长线相交于向所述位移放大机构施加负载的线上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的位移放大机构，其中，
所述连结部的材质为金属，且与所述基部或所述作用部的至少任一个一体加工。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的位移放大机构，其中，
所述安装部形成为，与所述基部相接的宽度比与所述压电元件相接的宽度窄。
7.一种研磨装置，其中，具备：
成为底座的基部；
第一安装部及第二安装部，该第一安装部及第二安装部设于所述基部的一侧的面；
第一压电元件及第二压电元件，该第一压电元件及第二压电元件的各自的一端连接于所述第一安装部及所述第二安装部；
作用部，其连接于所述第一压电元件及所述第二压电元件的另一端，通过压电元件的伸缩而产生位移；
连结部，其配置在所述第一压电元件与所述第二压电元件之间的中央，将所述作用部与所述基部连结；及
研磨部，其设于所述作用部的、与所述第一压电元件及所述第二压电元件相接的面的相反侧的面。
8.一种促动器，其中，具备：
成为底座的基部；
第一安装部及第二安装部，该第一安装部及第二安装部设于所述基部的一侧的面；
第一压电元件及第二压电元件，该第一压电元件及第二压电元件的各自的一端连接于所述第一安装部及所述第二安装部的前端部；
作用部，其连接于所述第一压电元件及所述第二压电元件的另一端，通过压电元件的伸缩而产生位移；
连结部，其配置在所述第一压电元件与所述第二压电元件之间的中央，将所述作用部与所述基部连结；及
驱动部，其向所述第一压电元件及所述第二压电元件供给电压或电流，使所述第一压电元件及所述第二压电元件伸缩驱动，
通过所述驱动部，向所述第一压电元件及所述第二压电元件供给电压或电流而所述第一压电元件及所述第二压电元件进行伸缩位移，由此从所述作用部输出放大后的位移。
9.根据权利要求8所述的促动器，其中，
所述驱动部向所述第一压电元件及所述第二压电元件供给电压或电流，以使所述第一压电元件及所述第二压电元件相互向相反方向以规定的量位移。
10.根据权利要求9所述的促动器，其中，
所述作用部配置为，距所述基部的距离比所述第一安装部及所述第二安装部之间的距离长。
11.根据权利要求9或10所述的促动器，其中，
所述第一压电元件及所述第二压电元件配置为，相对于所述基部的设置面的垂直方向而具有规定的角度。
12.根据权利要求11所述的促动器，其中，
所述规定的角度设置为，所述第一压电元件及所述第二压电元件的伸缩方向的轴线的延长线相交于向所述位移放大机构施加负载的线上。
13.根据权利要求9～12中任一项所述的促动器，其中，
所述促动器在对片状的电子部件进行处理的电子部件处理装置中，对电子部件的处理使用的作用件进行驱动。
14.根据权利要求13所述的促动器，其中，
所述电子部件处理装置是用于进行电子部件的特性的测定的测定装置，所述作用件是与所述电子部件接触而用于测定特性的测定探头。
15.根据权利要求13所述的促动器，其中，
所述电子部件处理装置是用于进行电子部件的特性的测定的测定装置，所述作用件是用于吸附所述电子部件的吸嘴，所述吸嘴吸附的电子部件与用于测定特性的测定探头接触。
16.根据权利要求13所述的促动器，其中，
所述电子部件处理装置是对电子部件进行带化时将电子部件向载带插入的插入装置，所述作用件是用于吸附所述电子部件的吸嘴，所述吸嘴吸附的电子部件向所述带插入。
17.一种分配器，其中，具备：
被导入液体并将导入后的液体喷出的液体喷出构件；
进行来自所述液体喷出构件的液体的喷出及隔断的阀；及
对所述阀芯进行驱动的权利要求8～12中任一项所述的促动器，
通过从所述促动器输出的位移而所述阀位移，进行来自所述液体喷出构件的液体的喷出及隔断。
18.一种气阀，其中，具备：
具有被导入压力空气的空气压力室和从该空气压力室通向外部的空气排出口的阀主体；
在所述空气压力室内部以对所述空气排出口进行封闭及开放的方式动作的阀芯；及
设置于所述空气压力室，对所述阀芯进行驱动的权利要求8～12中任一项所述的促动器，
通过从所述促动器输出的位移而所述阀芯位移，进行来自所述空气排出口的空气的喷出及隔断。
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