CN112448609A - 压电驱动装置及机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压电驱动装置及机器人，兼顾转子的轻量化和对振动的抑制。压电驱动装置具备：转子，具有输出旋转力的输出部以及配置在输出部的外周的传递部，并且以旋转轴为中心进行旋转；以及振动部，具有压电元件并通过压电元件的变形使转子旋转。传递部具有在从输出部朝向传递部的径向上位置不同的第一部分和第二部分，第一部分与输出部连接，第二部分的杨氏模量大于第一部分的杨氏模量，第二部分的每单位体积的质量大于第一部分的每单位体积的质量，在从旋转轴的轴向俯视观察时，振动部在与第二部分重叠的位置处与传递部接触。
Description
技术领域
本公开涉及压电驱动装置及机器人。
背景技术
在专利文献1中记载有如下的装置，该装置具备：利用压电元件的变形而进行椭圆运动的振动体；以及通过与振动体的接触而被驱动的被驱动体。在该装置中，被驱动体主要由不锈钢形成。
专利文献1：日本特开2016-063712号公报
发明内容
在上述的装置中，从减少功耗等观点来看，期望使被驱动体轻量化。但是，在使被驱动体轻量化的情况下，存在被驱动体变得易于振动而无法将驱动力从振动体对被驱动体高效地传递的可能性。
根据本公开的一方式，提供一种压电驱动装置。该压电驱动装置具备：转子，具有输出旋转力的输出部以及配置在所述输出部的外周的传递部，并且以旋转轴为中心进行旋转；以及振动部，具有压电元件并通过所述压电元件的变形使所述转子旋转。所述传递部具有在从所述输出部朝向所述传递部的径向上位置不同的第一部分和第二部分，所述第一部分与所述输出部连接，所述第二部分的杨氏模量大于所述第一部分的杨氏模量，所述第二部分的每单位体积的质量大于所述第一部分的每单位体积的质量，在从所述旋转轴的轴向俯视观察时，所述振动部在与所述第二部分重叠的位置处与所述传递部接触。
附图说明
图1是示出第一实施方式的压电电机的简易结构的第一说明图。
图2是示出第一实施方式的压电电机的简易结构的第二说明图。
图3是示出第一实施方式的压电致动器的结构的立体图。
图4是示出第一实施方式的压电致动器的结构的俯视图。
图5是示出第一平行弹簧部和第二平行弹簧部变形的样子的说明图。
图6是第一实施方式的压电致动器的VI-VI线剖视图。
图7是示出第一实施方式的振动部的结构的说明图。
图8是示出第一实施方式的振动部的动作的说明图。
图9是示出第二实施方式的压电电机的简易结构的第一说明图。
图10是示出第三实施方式的机器人的简易结构的说明图。
图11是示出第四实施方式的打印机的简易结构的说明图。
附图标记说明
10…压电电机；20…壳体；21…底面部；22…侧面部；23…盖部；24…突起部；25…台阶部；26…开口部；27…贯通孔；29…下部壳体；30…压电致动器；31…振动部；32…压电元件；33…前端部；34…支承部；35…腕部；36…固定部件；38…安装孔；39…主体部；40…转子；41…输出部；45…传递部；46…第一部分；47…第二部分；48…高硬度部；49…被接触面；50…轴承；56…第一支承部件；57…第二支承部件；60…第一平行弹簧部；61…第一非弹簧部；62…第二非弹簧部；63…第一板弹簧部；65…第一厚壁部；66…第一薄壁部；70…第二平行弹簧部；71…第三非弹簧部；72…第四非弹簧部；73…第二板弹簧部；75…第二厚壁部；76…第二薄壁部；81…第一振动板；82…第二振动板；83…第三振动板；84…第四振动板；85…第一层间部件；86…第二层间部件；100…机器人；101…基座；102…第一臂；103…第二臂；104…第三臂；105…第四臂；106…第五臂；107…第六臂；108…机器人控制部；109…末端执行器；200…打印机；210…装置主体；211…托盘；212…排纸口；213…操作面板；220…印刷机构；221…头单元；222…滑架电机；223…往复移动机构；224…头；225…墨盒；226…滑架；227…滑架引导轴；228…同步带；230…供纸机构；231…从动辊；232…驱动辊；240…控制部。
具体实施方式
A.第一实施方式：
图1是示出第一实施方式中的压电电机10的简易结构的第一说明图。图2是示出第一实施方式中的压电电机10的简易结构的第二说明图。本实施方式中的压电电机10具备：壳体20，将压电电机10的外形进行划分；压电致动器30，收容在壳体20的内部；转子40，被压电致动器30驱动；以及轴承50，将转子40支承为能够旋转。压电致动器30具备压电元件32，并且利用压电元件32的二维的变形而使转子40旋转。转子40的旋转经由输出部41被传递到压电电机10的外部。压电电机10也可以具备如下的编码器：检测转子40的相对于壳体20的旋转方向、旋转角、旋转速度。编码器可以是光学式，也可以是磁式。此外，有时将压电电机10称为压电驱动装置、超声波电机。有时将转子40称为被驱动部。
壳体20由下部壳体29和盖部23构成。下部壳体29具备：底面部21；以及侧面部22，从底面部21的外周边缘朝向盖部23立设。在底面部21的中央设置有供输出部41贯通的开口部26。在底面部21的开口部26的外周设置有与轴承50的外圈连接的突起部24。在底面部21的外周边缘的内侧设置有连接压电致动器30的台阶部25。对于轴承50、压电致动器30的连接将后述。在轴承50、转子40以及压电致动器30与下部壳体29连接后，盖部23通过螺钉与下部壳体29的侧面部22的上端部分连接。在盖部23设置有供布线等穿过的贯通孔27。
压电致动器30经由固定部件36固定于壳体20的台阶部25。压电致动器30具备上述的压电元件32以及与转子40的被接触面49相对的前端部33。通过向压电元件32供给交流电流，使得压电元件32变形，由此前端部33以描绘椭圆轨道的方式振动。前端部33通过该振动与转子40的被接触面49重复接触，从而向转子40赋予驱动力。在本实施方式中，压电致动器30通过螺钉被固定于固定部件36。固定部件36至少通过螺钉和粘合剂中的任意一方而被固定于台阶部25。此外，对于压电致动器30的具体结构以及动作将后述。
在图2中，表示了从盖部23朝向底面部21观察时的压电致动器30与转子40的位置关系。在本实施方式中的压电电机10上设置有四个压电致动器30。四个压电致动器30等间隔地配置。此外，设置于压电电机10的压电致动器30的数量不限于四个，也可以是从一个到三个，还可以是五个以上。压电致动器30也可以不是等间隔地配置。
转子40具有上述的输出部41以及配置于输出部41的外周并与输出部41连接的传递部45。在本实施方式中，转子40以旋转轴RX为中心旋转。转子40具有中空的输出部41。此外，转子40也可以具有实心的输出部41。将沿着转子40的输出部41的旋转轴RX从下部壳体29朝向盖部23的方向称为轴向AD，将与输出部41的旋转轴RX正交且从旋转轴RX朝向外侧的方向称为径向RD。另外，将转子40的旋转方向称为周向CD。在各图中，适当图示了这些方向AD、RD、CD。
传递部45从压电致动器30的前端部33接受驱动力，并且将该驱动力传递到输出部41。传递部45具有从输出部41朝向径向RD的外侧依次接连的第一部分46和第二部分47。在本实施方式中，第一部分46具有如下的形状：由将旋转轴RX作为中心的圆环状的部分和将旋转轴RX作为中心的圆筒状的部分组合而成的形状。第一部分46的圆环状的部分与输出部41的外周侧面连接。第一部分46的圆环状的部分从输出部41的外周侧面中的盖部23侧的端部朝向径向RD的外侧延伸。第一部分46的圆筒状的部分从第一部分46的圆环状的部分朝向壳体20的底面部21延伸。第一部分46的圆筒状的部分的外径与第一部分46的圆环状的部分的外径是相同的。第一部分46具有在轴向AD上与轴承50重叠的区域R1以及在径向RD上与轴承50重叠的区域R2。第二部分47与第一部分46的圆筒状的部分的外周侧面连接。第二部分47从第一部分46的外周侧面中的底面部21侧的端部朝向径向RD的外侧延伸。第二部分47具有将旋转轴RX作为中心的圆环形状。第二部分47在轴向AD上未与第一部分46重叠。因此，在本实施方式中，第二部分47与输出部41之间的距离比第一部分46与输出部41之间的距离长。此外，在轴向AD上重叠是指在沿着轴向AD观察时重叠。在径向RD上重叠是指在沿着径向RD观察时重叠。例如，在沿着轴向AD观察第一部分46和轴承50时，第一部分46的区域R1是指与轴承50重叠的第一部分46的区域。
在本实施方式中，输出部41与第一部分46形成为一体。在图1以及图2中，输出部41与第一部分46的边界线由双点划线表示。此外，输出部41和第一部分46也可以独立地形成。这种情况下，独立形成的输出部41和第一部分46通过螺钉、焊接、粘合等相互固定。图1以及图2所示的输出部41与第一部分46的边界线是为了便于说明而标注的线，也可以鉴于各部分的功能而适当设定。
第一部分46和第二部分47独立地形成。在本实施方式中，第一部分46和第二部分47通过螺钉相互固定。此外，也可以是，在第一部分46设置有外螺纹部，在第二部分47设置有内螺纹部，并且通过外螺纹部与内螺纹部嵌合来将第一部分46与第二部分47相互固定。第一部分46和第二部分47也可以通过焊接、粘合等连接。
第一部分46和第二部分47由不同的材料形成。第二部分47的杨氏模量大于第一部分46的杨氏模量。第二部分47的每单位体积的质量大于第一部分46的每单位体积的质量。在本实施方式中，第一部分46的材料为铝合金，第二部分47的材料为不锈钢。此外，也可以是第一部分46的材料为铝合金且第二部分47的材料为钛合金。也可以是第一部分46的材料为树脂材料且第二部分47的材料为不锈钢。也可以是第一部分46的材料为树脂材料且第二部分47的材料为钛合金。针对树脂材料，例如可以使用：聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚(m-PPE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等工程塑料、非晶聚芳酯(PAR)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚四氟乙烯(PTFE)等超级工程塑料。此外，在本实施方式中，输出部41的材料与第一部分46的材料是相同的。
在本实施方式中，传递部45具有高硬度部48。高硬度部48在轴向AD上配置在压电致动器30的前端部33与第二部分47之间。高硬度部48具有将旋转轴RX作为中心的圆环形状。高硬度部48的外径与第二部分47的外径是相同的。高硬度部48的内径大于第一部分46的外径。在轴向AD上，高硬度部48的整个区域与第二部分47重叠。即，高硬度部48不具有沿着径向RD从第二部分47突出的部分。第二部分47的一部分配置在径向RD上的第一部分46与高硬度部48之间，并且与第一部分46和高硬度部48相接。高硬度部48通过绝缘性的粘合剂粘合于与轴向AD交叉的第二部分47的面以及与径向RD交叉的第二部分47的面。在高硬度部48上设置有供压电致动器30的前端部33接触的被接触面49。在轴向AD上，被接触面49与第二部分47重叠。高硬度部48的硬度大于第二部分47的硬度。高硬度部48的硬度和第二部分47的硬度是指通过维氏硬度试验(JIS Z 2244)所测量的硬度。在维氏硬度试验中，使用从组装状态下的压电电机10所采取的试验片来测量高硬度部48的硬度和第二部分47的硬度。在本实施方式中，高硬度部48由陶瓷材料形成。更具体而言，高硬度部48由矾土(氧化铝)形成。此外，作为形成高硬度部48的陶瓷材料，除了矾土之外例如可以使用氧化锆、钛酸钡。高硬度部48也可以由金属材料形成。作为形成高硬度部48的金属材料，例如可以使用超硬合金、高速钢以及合金工具钢等。高硬度部48也可以通过螺钉、扩散接合等固定于第二部分47。也可以是，在第二部分47形成有槽，并且向该槽嵌入高硬度部48。
轴承50设置在转子40的输出部41与壳体20的突起部24之间。轴承50将转子40支承为相对于壳体20能够旋转。在本实施方式中，使用具有将旋转轴RX作为中心的圆环形状的滚柱轴承来作为轴承50。轴承50也可以不是滚柱轴承，例如是滚珠轴承。由于转子40被轴承50支承，从而转子40能够以旋转轴RX为中心顺畅地旋转。
轴承50的外圈被第一支承部件56和壳体20的底面部21挟持。第一支承部件56具有将旋转轴RX作为中心的圆环形状。垂直于周向CD的第一支承部件56的剖面具有L字形状。在本实施方式中，分别在第一支承部件56的外周侧面和壳体20的突起部24的内周侧面设置有螺纹部，并且通过螺纹部彼此嵌合，从而将第一支承部件56固定于突起部24。
轴承50的内圈被第二支承部件57和转子40的输出部41挟持。第二支承部件57具有将旋转轴RX作为中心的圆环形状。垂直于周向CD的第二支承部件57的剖面具有使第一支承部件56的剖面旋转180度后的L字形状。在本实施方式中，分别在转子40的输出部41的外周侧面和第二支承部件57的内周侧面设置有螺纹部，并且通过螺纹部彼此嵌合，从而将第二支承部件57固定于转子40。
如图1所示，在使用轴承50、第一支承部件56以及第二支承部件57将转子40以能够旋转的方式连接于下部壳体29后，如图2所示，预先连接有压电致动器30的固定部件36与下部壳体29连接。
图3是示出压电致动器30的结构的立体图。在图3中表示有沿向彼此正交的X、Y、Z方向的箭头。X方向是与图1以及图2所示的轴向AD平行的方向，Z方向是与图1以及图2所示的径向RD平行的方向。在各图中，适当图示了这些方向X、Y、Z。压电致动器30具备：主体部39，具有压电元件32；前端部33，与主体部39连接；第一平行弹簧部60，朝向转子40对主体部39施力；以及第二平行弹簧部70，与第一平行弹簧部60一起朝向转子40对主体部39施力。
主体部39被配置在第一平行弹簧部60与第二平行弹簧部70之间。主体部39由压电元件32、第一振动板81、第二振动板82以及第一层间部件85构成。压电元件32被设置在第一振动板81与第二振动板82之间。第一层间部件85被设置为填塞在第一振动板81与第二振动板82之间的间隙。
压电元件32由在两面设置有电极的压电体构成。在本实施方式中，压电体由锆钛酸铅形成。压电体也可以不是由锆钛酸铅形成，例如由钛酸钡、水晶形成。电极通过未图示的布线经由开关元件与电源连接。
第一振动板81和第二振动板82具有相同的形状。第一振动板81和第二振动板82由硅形成。压电元件32与第一振动板81之间以及压电元件32与第二振动板82之间通过绝缘性的粘合剂粘合。第一层间部件85由硅形成。第一层间部件85与第一振动板81之间以及第一层间部件85与第二振动板82之间通过绝缘性的粘合剂粘合。
前端部33通过绝缘性的粘合剂粘合于主体部39。优选前端部33由耐磨损性优异的材料形成。在本实施方式中，前端部33由矾土形成。
第一平行弹簧部60具有：第一非弹簧部61；第二非弹簧部62；以及多个第一板弹簧部63，连接第一非弹簧部61与第二非弹簧部62之间。在本实施方式中，第一非弹簧部61与第二非弹簧部62之间由六个第一板弹簧部63连接。在第一平行弹簧部60中，第一非弹簧部61和第二非弹簧部62是不易沿着X方向变形的部分。在第一平行弹簧部60中，第一板弹簧部63是易于沿着X方向变形的部分。各第一板弹簧部63分别朝向Y方向相互平行地延伸。在Z方向上，各第一板弹簧部63分别与主体部39相对配置。
第二平行弹簧部70具有：第三非弹簧部71；第四非弹簧部72；以及多个第二板弹簧部73，连接第三非弹簧部71与第四非弹簧部72之间。在第二平行弹簧部70中，第三非弹簧部71和第四非弹簧部72是不易沿着X方向变形的部分。在第二平行弹簧部70中，第二板弹簧部73是易于沿着X方向变形的部分。各第二板弹簧部73分别朝向Y方向相互平行地延伸。在Z方向上，各第二板弹簧部73分别与主体部39相对配置。在本实施方式中，第二平行弹簧部70具有夹着主体部39与第一平行弹簧部60对称的形状。
第一平行弹簧部60和第二平行弹簧部70分别由硅形成。第一平行弹簧部60中的第一非弹簧部61、第二非弹簧部62以及第一板弹簧部63可通过对板状的硅使用干式蚀刻来形成。第二平行弹簧部70中的第三非弹簧部71、第四非弹簧部72以及第二板弹簧部73可通过对板状的硅使用干式蚀刻来形成。
在第一平行弹簧部60的第二非弹簧部62与第二平行弹簧部70的第四非弹簧部72之间，从第二非弹簧部62朝向第四非弹簧部72依次设置有第三振动板83、第二层间部件86以及第四振动板84。第三振动板83和第四振动板84具有相同的形状。第三振动板83和第四振动板84由硅形成。第三振动板83的沿向Z方向的厚度与第一振动板81的沿向Z方向的厚度是相同的。第四振动板84的沿向Z方向的厚度与第二振动板82的沿向Z方向的厚度是相同的。第二层间部件86由硅形成。第二层间部件86的沿向Z方向的厚度与第一层间部件85的沿向Z方向的厚度是相同的。
在第二非弹簧部62和第四非弹簧部72设置有两个安装孔38，该安装孔38插入有用于将压电致动器30固定于固定部件36的螺钉。安装孔38贯通第一平行弹簧部60、第三振动板83、第二层间部件86、第四振动板84以及第二平行弹簧部70而设置。
图4是示出压电致动器30的结构的俯视图。主体部39具有振动部31、支承部34以及腕部35。振动部31是具有压电元件32的部分。在从第一平行弹簧部60朝向第二平行弹簧部70观察时，振动部31的形状是具有沿向X方向的长边方向的长方形。在振动部31的一短边的中央处连接有前端部33。腕部35是与振动部31的另一短边和振动部31的两长边相对的部分。支承部34是连接振动部31的两长边的中央与腕部35之间的部分。
第一平行弹簧部60的第一非弹簧部61具有第一厚壁部65和第一薄壁部66。第一薄壁部66的沿向Z方向的厚度小于第一厚壁部65的沿向Z方向的厚度。第一厚壁部65被设置在第一非弹簧部61中的与腕部35相对的区域。在图4中，对设置有第一厚壁部65的区域施加有阴影线。第一薄壁部66被设置在第一非弹簧部61中的与振动部31和支承部34相对的区域。第一厚壁部65通过绝缘性的粘合剂粘合于腕部35。第一薄壁部66在与振动部31和支承部34之间具有预定的间隔。
第二平行弹簧部70的第三非弹簧部71具有第二厚壁部75和第二薄壁部76。第二薄壁部76的沿向Z方向的厚度小于第二厚壁部75的沿向Z方向的厚度。第二厚壁部75被设置在第三非弹簧部71中的与腕部35相对的区域。在图4中，对设置有第二厚壁部75的区域施加有阴影线。第二薄壁部76被设置在第三非弹簧部71中的与振动部31和支承部34相对的区域。第二厚壁部75通过绝缘性的粘合剂粘合于腕部35。第二薄壁部76在与振动部31和支承部34之间具有预定的间隔。
图5是示出第一平行弹簧部60和第二平行弹簧部70变形的样子的说明图。第一平行弹簧部60针对沿向X方向的负载作为平行弹簧机构而发挥功能。与第一平行弹簧部60同样地，第二平行弹簧部70针对沿向X方向的负载作为平行弹簧机构而发挥功能。例如，如图5所示，在前端部33朝向-X方向接受负载Fx的情况下，第一非弹簧部61和第三非弹簧部71经由主体部39被压向-X方向。由于第一非弹簧部61和第三非弹簧部71被压向-X方向，从而各第一板弹簧部63分别一边保持相互平行的状态一边朝向-X方向弯曲，且第二板弹簧部73分别一边保持相互平行的状态一边朝向-X方向弯曲。第一非弹簧部61不相对于第二非弹簧部62旋转而根据第一板弹簧部63向-X方向的弯曲量朝向-X方向平移移动，并且根据随着第一板弹簧部63的弯曲第一板弹簧部63和第一非弹簧部61的连接部向+Y方向的移动量朝向+Y方向平移移动。第三非弹簧部71不相对于第四非弹簧部72旋转而根据第二板弹簧部73向-X方向的弯曲量朝向-X方向平移移动，并且根据随着第二板弹簧部73的弯曲第二板弹簧部73和第三非弹簧部71的连接部向+Y方向的移动量朝向+Y方向平移移动。此外，在图5中，移动前的第一平行弹簧部60和第二平行弹簧部70的位置由双点划线表示。第一非弹簧部61、第二非弹簧部62、第三非弹簧部71以及第四非弹簧部72几乎不变形。第二非弹簧部62和第四非弹簧部72被固定于固定部件36，因此不会相对于固定部件36移动。
图6是图4中的压电致动器30的VI-VI线剖视图。在本实施方式中，第一板弹簧部63的剖面形状和第二板弹簧部73的剖面形状具有长方形的剖面形状。
图7是示出振动部31的结构的说明图。在本实施方式中，振动部31具有第一压电元件32A、第二压电元件32B、第三压电元件32C、第四压电元件32D以及第五压电元件32E。各压电元件32A～32E沿着振动部31的长边方向配置。在图7中，第一压电元件32A配置在振动部31的中央。第二压电元件32B和第三压电元件32C配置在第一压电元件32A的左侧。第二压电元件32B配置在支承部34的下方。第三压电元件32C配置在支承部34的上方。第四压电元件32D和第五压电元件32E配置在第一压电元件32A的右侧。第四压电元件32D配置在支承部34的下方。第五压电元件32E配置在支承部34的上方。
图8是示出振动部31的动作的说明图。通过使供给到第二压电元件32B和第五压电元件32E的交流电流的相位与供给到第三压电元件32C和第四压电元件32D的交流电流的相位相差180度，且使供给到第一压电元件32A的交流电流的相位与供给到第二压电元件32B和第五压电元件32E的交流电流的相位不同，从而能够使振动部31二维地变形，并且能够使前端部33进行椭圆运动。这时，振动部31将与支承部34的连接部分作为节点而变形。通过前端部33重复进行椭圆运动，使得前端部33与转子40的被接触面49重复接触。在前端部33与被接触面49接触时，前端部33向转子40传递沿向周向CD的驱动力。因此，在前端部33重复进行椭圆运动期间，转子40以旋转轴RX为中心进行旋转。在本实施方式中，在前端部33与被接触面49接触时，前端部33被朝向被接触面49施力，所以前端部33能够将沿向周向CD的驱动力高效地传递到转子40。此外，通过使供给到上述的各压电元件32A～32E的交流电流翻转180度，从而能够使转子40反向旋转。
以上，根据所说明的本实施方式的压电电机10，由于通过将每单位体积的质量较小的第一部分46设置于转子40，从而能够使转子40轻量化，且通过将杨氏模量以及每单位体积的质量较大的第二部分47设置于转子40，从而能够确保转子40的刚性，所以能够抑制转子40的振动。因此，能够兼顾转子40的轻量化和将驱动力从压电致动器30向转子40高效地传递。特别是，在本实施方式中，由于输出部41和第一部分46以相同的材料形成为一体，所以能够有效地使转子40轻量化。
另外，在本实施方式中，每单位体积的质量较大的第二部分47在径向RD上被设置在远离输出部41的位置。因此，能够有效地抑制转子40的振动。
另外，在本实施方式中，压电致动器30的前端部33与设置于转子40的高硬度部48的被接触面49接触。因此，能够抑制与前端部33的接触引起的转子40的磨损。
另外，在本实施方式中，由于在轴向AD上的前端部33与第二部分47之间配置有高硬度部48，所以在径向RD上能够使压电电机10小型化。
另外，在本实施方式中，高硬度部48没有与第一部分46直接连接，而是经由第二部分47与第一部分46连接。因此，能够抑制从高硬度部48向第一部分46直接传递来自电致动器30的驱动力。因此，由于能够抑制第一部分46振动，所以能够从压电致动器30向转子40的输出部41更高效地传递驱动力。
另外，在本实施方式中，由于被接触面49在轴向AD上被设置在转子40的两端之间，所以能够将压电致动器30和转子40配置为在径向RD上重叠。因此，在轴向AD上能够使压电电机10小型化。
B.第二实施方式：
图9是示出第二实施方式中的压电电机10b的结构的剖视图。在第二实施方式的压电电机10b中，转子40b的传递部45b的结构和压电致动器30的配置与第一实施方式不同。除非特别说明，否则其他的结构与图1至图8所示的第一实施方式是相同的。
在本实施方式中，传递部45b的第一部分46b从输出部41朝向径向RD的外侧延伸。第一部分46b具有以旋转轴RX作为中心的圆环形状。传递部45b的第二部分47b从第一部分46b朝向壳体20的底面部21延伸。第二部分47b具有以旋转轴RX作为中心的圆筒形状。第二部分47b的外径与第一部分46b的外径是相同的。在第二部分47b的外周侧面设置有高硬度部48b。高硬度部48b具有以旋转轴RX作为中心的圆筒形状。在高硬度部48b的外周侧面设置有压电致动器30的前端部33所接触的被接触面49b。在径向RD上，高硬度部48b与第二部分47b重叠，并且粘合于第二部分47b。此外，在径向RD上，高硬度部48b也可以与第一部分46b和第二部分47b重叠，并且粘合于第一部分46b和第二部分47b。
在本实施方式中，压电致动器30以如下的方式被配置在壳体20b内：从振动部31朝向前端部33的方向沿向径向RD，且从第一平行弹簧部60朝向第二平行弹簧部70的方向沿向轴向AD。在图9中，虽然省略了固定部件36的图示，但压电致动器30经由固定部件36固定于下部壳体29b的台阶部25b。此外，在本实施方式中，沿向轴向AD的台阶部25b的高度低于第一实施方式的台阶部25的高度。沿向轴向AD的侧面部22b的高度低于第一实施方式的侧面部22的高度。
以上，根据所说明的本实施方式的压电电机10b，与第一实施方式的压电电机10相比，能够在轴向AD上进一步使压电电机10b小型化。
C.第三实施方式：
图10是示出第三实施方式中的机器人100的简易结构的立体图。本实施方式中的机器人100能够进行精密设备、构成精密设备的零件的供材、除材、输送以及组装等作业。机器人100为六轴机器人，并且具备：基座101，固定于地板、顶棚；第一臂102，以能够旋转的方式连结于基座101；第二臂103，以能够旋转的方式连结于第一臂102；第三臂104，以能够旋转的方式连结于第二臂103；第四臂105，以能够旋转的方式连结于第三臂104；第五臂106，以能够旋转的方式连结于第四臂105；第六臂107，以能够旋转的方式连结于第五臂106；以及机器人控制部108，控制各臂102、103、104、105、106、107的驱动。在第六臂107设置有手连接部，并且在手连接部安装有与使机器人100执行的作业相应的末端执行器109。在各关节部中的全部或一部分搭载有第一实施方式所说明的压电电机10，并且通过该压电电机10的驱动，使得各臂102、103、104、105、106、107旋转。各压电电机10的驱动被机器人控制部108控制。
机器人控制部108由具备一个以上的处理器、主存储装置以及输入输出接口的计算机构成，其中，输入输出接口进行与外部的信号的输入输出。在本实施方式中，机器人控制部108通过由处理器执行读入主存储装置上的程序、命令来控制机器人100的动作。此外，机器人控制部108也可以不是由计算机构成，而是由多个电路的组合构成。
以上，根据所说明的本实施方式的机器人100，由于在关节部使用了第一实施方式所说明的压电电机10，因此通过轻量的压电电机10，能够高效地供给使各臂102、103、104、105、106、107驱动的驱动力。此外，机器人100也可以具备第二实施方式所说明的压电电机10b。
D.第四实施方式：
图11是示出打印机200的说明图。本实施方式中的打印机200具备：装置主体210；印刷机构220，设置在装置主体210的内部；供纸机构230；以及控制部240。
在装置主体210中设置有：托盘211，设置记录纸张P；排纸口212，排出记录纸张P；以及液晶显示器等操作面板213。
印刷机构220具备：头单元221；滑架电机222；以及往复移动机构223，通过滑架电机222的驱动力使头单元221往复移动。
头单元221具有：作为喷墨式记录头的头224；墨盒225，向头224供给墨；以及滑架226，搭载了头224以及墨盒225。
往复移动机构223具有：滑架引导轴227，将滑架226支承为能够往复移动；以及同步带228，通过滑架电机222的驱动力使滑架226在滑架引导轴227上移动。
供纸机构230具有：相互压接的从动辊231以及驱动辊232；以及第一实施方式所说明的压电电机10。压电电机10被用作使驱动辊232驱动的供纸电机。此外，上述的滑架电机222也可以使用压电电机10。
控制部240基于例如从个人计算机等主计算机输入的印刷数据来控制印刷机构220、供纸机构230等。
在打印机200中，供纸机构230将记录纸张P逐张地向头单元221的下部附近间歇传送。这时，头单元221在与记录纸张P的传送方向大致正交的方向上往复移动，从而进行对记录纸张P的印刷。
以上，根据所说明的本实施方式的打印机200，由于使用第一实施方式中所说明的压电电机10作为使驱动辊232驱动的供纸电机，因此通过轻量的压电电机10，能够高效地供给使驱动辊232驱动的驱动力。此外，打印机200也可以具备第二实施方式所说明的压电电机10b。
E.其他实施方式：
(E1)在上述的各实施方式中的压电电机10、10b中，传递部45、45b的第二部分47、47b与输出部41之间的距离比第一部分46、46b与输出部41之间的距离长。与此相对，第二部分47、47b与输出部41之间的距离也可以在第一部分46、46b与输出部41之间的距离以下。例如，传递部45、45b也可以是如下的方式：从输出部41朝向径向RD的外侧依次接连有杨氏模量和每单位体积的质量较大的第二部分以及杨氏模量和每单位体积的质量较小的第一部分。这种情况下，由于能够使在径向RD上远离输出部41的转子40、40b的一部分轻量化，所以能够使转子40、40b的惯性力矩变小。因此，能够提高转子40、40b的旋转的开始和停止的响应性。
(E2)在上述的各实施方式中的压电电机10、10b中，传递部45、45b具有高硬度部48、48b，并且压电致动器30的前端部33与设置于高硬度部48、48b的被接触面49、49b接触。与此相对，传递部45、45b也可以不具有高硬度部48、48b。这种情况下，被接触面49、49b被设置于第二部分47、47b。
(E3)在上述的第一实施方式中的压电电机10中，高硬度部48没有与第一部分46直接连接，而是经由第二部分47与第一部分46连接。与此相对，高硬度部48也可以与第一部分和第二部分双方直接连接。例如，也可以以高硬度部48的内径与第一部分46的外径相同的方式设置高硬度部48。这种情况下，高硬度部48与第一部分46和第二部分47双方相接，并且高硬度部48和第二部分47通过螺钉、粘合、扩散接合等相互固定。此外，高硬度部48和第一部分46也可以不相互固定地相接，还可以通过螺钉、粘合、扩散接合等相互固定而相接。
(E4)在上述的各实施方式中的压电电机10、10b中，第一部分46、46b具有在轴向AD上与轴承50重叠的区域R1以及在径向RD上与轴承50重叠的区域R2。与此相对，第一部分46、46b也可以不具有在轴向AD上与轴承50重叠的区域R1以及在径向RD上与轴承50重叠的区域R2中的至少任意一方。
(E5)在上述的各实施方式中的压电电机10、10b中，第二部分47、47b与第一部分46、46b连接。与此相对，也可以是，在第一部分46、46b与第二部分47、47b之间配置有杨氏模量、每单位体积的质量与第一部分46、46b、第二部分47、47b不同的第三部分，并且第二部分47、47b经由第三部分与第一部分46、46b连接。例如，也可以是，第一部分46、46b、第三部分以及第二部分47、47b从输出部41朝向径向RD的外侧依次接连。也可以是，第三部分的杨氏模量大于第一部分46、46b的杨氏模量且小于第二部分47、47b的杨氏模量。也可以是，第三部分的每单位体积的质量大于第一部分46、46b的每单位体积的质量且小于第二部分47、47b的每单位体积的质量。这种情况下，能够更精细地调节转子40、40b的重量和刚性。
(E6)在上述的第一实施方式中的压电电机10中，高硬度部48配置在压电致动器30的前端部33与转子40的第二部分47之间。与此相对，高硬度部48也可以不配置在压电致动器30的前端部33与转子40的第二部分47之间。例如，也可以是，高硬度部48具有沿着第一部分46的外周侧面的圆筒形状且在高硬度部48的外周侧面设置有被接触面49，并且压电致动器30被配置在与图9所示的第二实施方式相同的朝向。
F.其他方式：
本公开不限于上述的实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内以各种方式实现。例如，本公开也可以通过以下的方式实现。为了解决本公开的课题的一部分或全部、或者达成本公开的效果的一部分或全部，可以对与以下所记载的各方式中的技术特征对应的上述实施方式中的技术特征进行适当地替换、组合。另外，如果该技术特征在本说明书中没有被说明为是必须的技术特征，则也可以适当地删除。
(1)根据本公开的第一方式，提供一种压电驱动装置。该压电驱动装置具备：转子，具有输出旋转力的输出部以及配置在所述输出部的外周的传递部，并且以旋转轴为中心进行旋转；以及振动部，具有压电元件并通过所述压电元件的变形使所述转子旋转。所述传递部具有在从所述输出部朝向所述传递部的径向上位置不同的第一部分和第二部分，所述第一部分与所述输出部连接，所述第二部分的杨氏模量大于所述第一部分的杨氏模量，所述第二部分的每单位体积的质量大于所述第一部分的每单位体积的质量，在从所述旋转轴的轴向俯视观察时，所述振动部在与所述第二部分重叠的位置处与所述传递部接触。
根据该方式的压电驱动装置，通过设置有第一部分能够使转子轻量化，并且通过设置有第二部分能够确保转子的刚性，从而能够抑制转子的振动。因此，能够兼顾转子的轻量化和从振动部向转子的输出部高效地传递驱动力。
(2)也可以是，在上述方式的压电驱动装置中，所述第二部分与所述输出部之间的沿所述径向的距离比所述第一部分与所述输出部之间的沿所述径向的距离长。
根据该方式的压电驱动装置，通过将第二部分设置在远离输出部的位置，能够有效地抑制转子的振动。
(3)也可以是，在上述方式的压电驱动装置中，所述转子被轴承支承，所述第一部分具有：在从所述轴向俯视观察时与所述轴承重叠的区域；以及在从所述径向俯视观察时与所述轴承重叠的区域。
根据该方式的压电驱动装置，能够在轴向上使压电驱动装置小型化。
(4)也可以是，在上述方式的压电驱动装置中，所述传递部固定于所述第二部分，并且具有硬度比所述第二部分大的高硬度部，所述振动部与所述高硬度部接触。
根据该方式的压电驱动装置，能够抑制与振动部的接触引起的转子的磨损。
(5)也可以是，在上述方式的压电驱动装置中，所述高硬度部被配置在所述轴向上所述振动部与所述第二部分之间。
根据该方式的压电驱动装置，能够在径向上使压电驱动装置小型化。
(6)也可以是，在上述方式的压电驱动装置中，所述第二部分的一部分被配置在所述第一部分与所述高硬度部之间，并且与所述第一部分和所述高硬度部相接。
根据该方式的压电驱动装置，由于能够抑制来自振动部的驱动力从高硬度部向第一部分直接传送，所以能够抑制第一部分振动。因此，能够从振动部向转子的输出部更高效地传递驱动力。
(7)也可以是，在上述方式的压电驱动装置中，所述高硬度部的材料为陶瓷材料。
根据该方式的压电驱动装置，能够更可靠地抑制与振动部的接触引起的转子的磨损。
(8)也可以是，在上述方式的压电驱动装置中，所述第一部分的材料为铝合金或树脂材料，所述第二部分的材料为不锈钢或钛合金。
根据该方式的压电驱动装置，能够更可靠地兼顾转子的轻量化和从振动部向转子的输出部高效地传递驱动力。
(9)根据本公开的第二方式，提供一种压电驱动装置。该压电驱动装置具备：转子，具有输出旋转力的输出部以及配置在所述输出部的外周的传递部，并且以旋转轴为中心进行旋转；以及振动部，具有压电元件并通过所述压电元件的变形使所述转子旋转，所述传递部具有在所述旋转轴的轴向上位置不同的第一部分和第二部分，所述第一部分与所述输出部连接，所述第二部分的杨氏模量大于所述第一部分的杨氏模量，所述第二部分的每单位体积的质量大于所述第一部分的每单位体积的质量，在从所述输出部朝向所述传递部的径向俯视观察时，所述振动部在与所述第二部分重叠的位置处与所述传递部接触。
根据该方式的压电驱动装置，能够兼顾转子的轻量化和从振动部向转子的输出部高效地传递驱动力。
(10)也可以是，在上述方式的压电驱动装置中，所述传递部固定于所述第二部分，并且具有硬度比所述第二部分大的高硬度部，所述振动部与所述高硬度部接触。
根据该方式的压电驱动装置，能够抑制与振动部的接触引起的转子的磨损。
(11)也可以是，在上述方式的压电驱动装置中，所述高硬度部的材料为陶瓷材料。
根据该方式的压电驱动装置，能够更可靠地抑制与振动部的接触引起的转子的磨损。
(12)也可以是，在上述方式的压电驱动装置中，所述第一部分的材料为铝合金或树脂材料，所述第二部分的材料为不锈钢或钛合金。
根据该方式的压电驱动装置，能够更可靠地兼顾转子的轻量化和从振动部向转子的输出部高效地传递驱动力。
本公开可以通过除了压电驱动装置之外的各种方式实现。例如，可以通过机器人、打印机等方式实现。
Claims (13)
1.一种压电驱动装置，其特征在于，具备：
转子，具有输出旋转力的输出部以及配置在所述输出部的外周的传递部，并且以旋转轴为中心进行旋转；以及
振动部，具有压电元件并通过所述压电元件的变形使所述转子旋转，
所述传递部具有在从所述输出部朝向所述传递部的径向上位置不同的第一部分和第二部分，
所述第一部分与所述输出部连接，
所述第二部分的杨氏模量大于所述第一部分的杨氏模量，
所述第二部分的每单位体积的质量大于所述第一部分的每单位体积的质量，
在从所述旋转轴的轴向俯视观察时，所述振动部在与所述第二部分重叠的位置处与所述传递部接触。
2.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述第二部分与所述输出部之间的沿所述径向的距离比所述第一部分与所述输出部之间的沿所述径向的距离长。
3.根据权利要求2所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述转子被轴承支承，
所述第一部分具有：
在从所述轴向俯视观察时与所述轴承重叠的区域；以及
在从所述径向俯视观察时与所述轴承重叠的区域。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述传递部固定于所述第二部分，并且具有硬度比所述第二部分大的高硬度部，
所述振动部与所述高硬度部接触。
5.根据权利要求4所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述高硬度部被配置在所述轴向上所述振动部与所述第二部分之间。
6.根据权利要求4所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述第二部分的一部分被配置在所述第一部分与所述高硬度部之间，并且与所述第一部分和所述高硬度部相接。
7.根据权利要求4所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述高硬度部的材料为陶瓷材料。
8.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述第一部分的材料为铝合金或树脂材料，
所述第二部分的材料为不锈钢或钛合金。
9.一种压电驱动装置，其特征在于，具备：
转子，具有输出旋转力的输出部以及配置在所述输出部的外周的传递部，并且以旋转轴为中心进行旋转；以及
振动部，具有压电元件并通过所述压电元件的变形使所述转子旋转，
所述传递部具有在所述旋转轴的轴向上位置不同的第一部分和第二部分，
所述第一部分与所述输出部连接，
所述第二部分的杨氏模量大于所述第一部分的杨氏模量，
所述第二部分的每单位体积的质量大于所述第一部分的每单位体积的质量，
在从所述输出部朝向所述传递部的径向俯视观察时，所述振动部在与所述第二部分重叠的位置处与所述传递部接触。
10.根据权利要求9所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述传递部固定于所述第二部分，并且具有硬度比所述第二部分大的高硬度部，
所述振动部与所述高硬度部接触。
11.根据权利要求10所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述高硬度部的材料为陶瓷材料。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的压电驱动装置，其特征在于，
所述第一部分的材料为铝合金或树脂材料，
所述第二部分的材料为不锈钢或钛合金。
13.一种机器人，其特征在于，具备：
第一臂；
第二臂，相对于所述第一臂旋转；以及
权利要求1至12中任一项所述的压电驱动装置，驱动所述第二臂。
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