JP2014060845A - 圧電モーター、ロボットハンド、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、送液ポンプ、印刷装置、電子時計、投影装置、搬送装置 - Google Patents

圧電モーター、ロボットハンド、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、送液ポンプ、印刷装置、電子時計、投影装置、搬送装置 Download PDF

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Yoshiteru Nishimura
義輝 西村
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Abstract

【課題】圧電モーターの大型化を抑えつつ駆動精度を確保可能な振動体ケースを備えた圧電モーターを提供する。
【解決手段】振動体に対して屈曲方向の両側に設けられた第1側部および第2側部や、第1側部および第2側部を連結する連結部などによって振動体ケースを構成する。こうすれば、振動体の屈曲方向に対する剛性が高くなり、振動体ケースの歪みを抑制できる。また、この構造は、同じ剛性を確保するのであれば振動体ケースを小さくできるので、高い剛性を確保し且つ振動体ケースを小型化することができる。このため、圧電モーターの大型化を抑えつつ駆動精度が十分に確保された圧電モーターを実現することが可能となる。
【選択図】図4

Description

本発明は、圧電モーター、ロボットハンド、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検
査装置、送液ポンプ、印刷装置、電子時計、投影装置、搬送装置に関する。
圧電材料を含んで形成された振動体に伸縮振動と屈曲振動とを同時に発生させて、振動
体の端面に設けた凸部で対象物を摩擦駆動する方式の圧電モーターが知られている(特許
文献1)。圧電モーターは、振動体を小さな振幅で且つ高い周波数で振動させて対象物を
駆動するので、高い分解能で対象物を位置決めすることができ、しかも対象物を迅速に駆
動することができるという利点を有している。
この方式の圧電モーターは、凹部との間の摩擦力で対象物を駆動するので、対象物に凸
部を押し付けた状態で使用する必要がある。また、大きな駆動力を得るには、凸部を対象
物に強い力で押し付ける必要があり、そのためには振動体をしっかり保持しておくことが
望ましい。その一方で、駆動原理に鑑みれば振動体の振動は妨げないように保持する必要
がある。
そこで、振動体を振動体ケースに収容し且つ振動体ケースを外側ケースに収容して、圧
電モーターを、二重のケースを有する構造とし、振動体ケースと外側ケースとの間に設け
たバネによって、振動体(および振動体の凸部)を振動体ケースごと対象物に押し付ける
方法が提案されている(特許文献2)。この方法では、振動体ケースを外側ケースに対し
て摺動可能とすることで、振動体ケースが対象物の方向にしか動かないように外側ケース
で振動体ケース(および振動体)をしっかりと保持すると共に、振動体の振動を妨げない
ように振動体ケースで振動体を保持することができる。
特開2008−187768号公報 特開2009−33788号公報
しかし、振動体が内蔵された振動体ケースを外側ケースに収容するタイプの圧電モータ
ーにおいては、振動体ケースをどのような構造とすればよいかについては知られていない
。すなわち、振動体ケースの剛性が不足すると、振動体の振動や対象物の駆動時の反力で
振動体ケースが歪んで対象物の駆動精度が低下したり、あるいは外側ケースとの間の摺動
に支障をきたして、振動体の凸部を対象物に押し付けられなくなったりする。その一方で
、単に振動体ケースの剛性を高めたのでは振動体ケースが大きくなり、大きくなった振動
体ケースを外側ケースに収容しなければならないので圧電モーターが益々大きくなってし
まう。このように、振動体ケースの構造は圧電モーターのサイズと駆動精度とに大きな影
響を与えており、これらの観点からの振動体ケースの構造については未だ考慮されていな
いという問題があった。
この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、
圧電モーターの大型化を抑えつつ駆動精度を担保することが可能な振動体ケースを備えた
圧電モーターの提供を目的とする。
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の圧電モーターは次の構成を
採用した。すなわち、
圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する振
動体と、
前記振動体が収容される振動体ケースと、
を備え、
前記振動体ケースは、
前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
を有することを要旨とする。
このような本発明の圧電モーターにおいては、振動体を収容する振動体ケースが、振動
体に対して屈曲方向の両側に設けられた第1側部および第2側部と、第1側部および第2
側部を連結する連結部とを備えている。このように屈曲方向の両側に設けられた第1側部
および第2側部とが連結部で連結された構造は、屈曲方向への断面二次モーメントが大き
くなることが知られている。このため振動体ケースは、振動体の屈曲方向に対する剛性を
高くすることができるので、振動体ケースが歪むことを抑制することができる。また、詳
細には後述するが、第1側部および第2側部を連結部で連結した構造は、材料力学の教え
る処によれば、剛性への寄与の少ない部分がほとんど発生しないので、同じ剛性を確保す
るのであれば振動体ケースを小さくすることができる。しかも、第1側部の平面と、第2
側部の平面と、連結部の平面とで囲われた部分に振動体を収容することができる。このよ
うに、本発明の圧電モーターが備える振動体ケースの構造は、高い剛性を確保しながら、
振動体ケースを小型化可能な構造となっている。このため、圧電モーターの大型化を抑え
つつ駆動精度が十分に確保された圧電モーターを実現することが可能となる。
また、上述した本発明の圧電モーターにおいては、第1側部の伸縮方向の長さ、第2側
部の伸縮方向の長さ、および連結部の伸縮方向の長さを、振動体の伸縮方向の長さよりも
長く形成しておいてもよい。
こうすれば、振動体の全体を振動体ケースに収容することができるので、振動体に何か
が干渉して振動体が損傷する事態を回避することが可能となる。
また、上述した本発明の圧電モーターにおいては、第1側部、第2側部、および連結部
は板状部分を有しており、そして、連結部が有する板状部分の板厚は、第1側部が有する
板状部分の板厚および第2側部が有する板状部分の板厚よりも、薄く形成しても良い。
材料力学の教えるところに依れば、連結部の板厚は、第1側部や第2側部の板厚よりも
薄くしても剛性はほとんど低下することはない。従って、こうすることで、剛性をほとん
ど低下させずに、振動体ケースを小型化することが可能となる。
また、上述した本発明の圧電モーターにおいては、振動体に面した連結部の平面には、
振動体を支持する凸部を、屈曲方向の振動の節に対応する位置に形成してもよい。ここで
「振動の節に対応する位置」とは、振動体の厚さ方向(振動体の屈曲方向および伸縮方向
に直交する方向)から見たときに、屈曲方向の振動の節と重なる位置を指す。
こうすれば、連結部の凸部が振動体に接触するので、振動体が振動した時に生じる熱を
、凸部を介して振動体ケースに放熱することができる。このため、振動体が高熱になって
特性が変化したり、圧電モーターの性能が低下したり、寿命が短くなることを回避するこ
とができる。また、凸部は振動の節の部分に設けられているので、振動体の振動を妨げる
ことを抑制できる。更に、凸部と振動体との接触部分で大きな摩擦が生じることも抑制で
きるので、摩耗や摩擦熱などが生じて、振動体からの放熱を阻害する虞も抑制できる。
また、上述した本発明の圧電モーターにおいては、次のようにしても良い。先ず、振動
体に面した連結部の平面には、屈曲方向の振動の節に対応する位置に凹部を形成する。そ
して、凹部に緩衝部を設けて、この緩衝部で振動体を支持することとしてもよい。
こうすれば、振動体を支持する緩衝部が凹部に形成されているので、振動体が振動した
時の力で緩衝部の位置がずれることを抑制できる。
また、上述した本発明の圧電モーターにおいては、次のようにしても良い。連結部の振
動体に面する側には、屈曲方向の振動の節に対応する位置に緩衝部を設けて、緩衝部で振
動体を支持する。そして、連結部の平面の少なくとも緩衝部が設けられる部分は凹凸形状
に形成することとしてもよい。
こうすれば、振動体を支持する緩衝部が凹凸形状に噛み込むので、振動体が振動した時
の力で緩衝部が位置ずれすることを抑制できる。
また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
複数の指部を含み、対象物を把持するロボットハンドであって、
前記指部が移動可能に立設された基体と、
前記基体に対して前記指部を移動させる圧電モーターと、
を備え、
前記圧電モーターは、
圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
振動体と、
前記振動体が収容される振動体ケースと、
を備え、
前記振動体ケースは、
前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
を有することを特徴とするロボットハンドとして把握することもできる。
このような本発明のロボットハンドにおいては、振動体の屈曲方向への振動体ケースの
剛性を高くすることができるので、振動体ケースが歪むことを抑制することができる。ま
た、同じ剛性を確保するのであれば振動体ケースを小さくすることができる。このため、
圧電モーターの大型化を抑えつつ駆動精度を確保することができるので、高性能のロボッ
トハンドを実現することが可能となる。
また、上述した本発明のロボットハンドにおいては、第1側部の伸縮方向の長さ、第2
側部の伸縮方向の長さ、および連結部の伸縮方向の長さを、振動体の伸縮方向の長さより
も長く形成しておいてもよい。
こうすれば、振動体の全体を振動体ケースに収容することができるので、振動体に何か
が干渉して振動体が損傷する事態を回避することが可能となる。
また、上述した本発明のロボットハンドにおいては、第1側部、第2側部、および連結
部は板状部分を有しており、そして、連結部が有する板状部分の板厚を、第1側部が有す
る板状部分の板厚および第2側部が有する板状部分の板厚よりも、薄く形成してもよい。
材料力学の教えるところに依れば、連結部の板厚は、第1側部や第2側部の板厚よりも
薄くしても、振動体ケースの剛性はほとんど低下することはない。従って、こうすること
で、振動体ケースの剛性をほとんど低下させずに、振動体ケースを小型化することが可能
となる。
また、上述した本発明のロボットハンドにおいては、振動体に面した連結部の平面には
、振動体を支持する凸部を、屈曲方向の振動の節に対応する位置に設けることとしてもよ
い。
こうすれば、連結部の凸部が振動体に接触するので、振動体が振動した時に生じる熱を
、凸部を介して振動体ケースに放熱することができる。また、凸部は振動の節の部分に設
けられているので、振動体の振動を妨げることが抑制できる。更に、凸部と振動体との接
触部分で大きな摩擦が生じることも抑制できるので、摩耗や摩擦熱などが生じて、振動体
からの放熱を阻害する虞も抑制できる。
また、上述した本発明のロボットハンドにおいては、次のようにしても良い。先ず、連
結部の振動体に面する側には、屈曲方向の振動の節に対応する位置に凹部を設ける。そし
て、凹部に緩衝部を設けて、この緩衝部で振動体を支持することとしてもよい。
こうすれば、振動体を支持する緩衝部が凹部に形成されているので、振動体が振動した
時の力で緩衝部の位置がずれることを抑制できる。
また、上述した本発明のロボットハンドにおいては、次のようにしても良い。連結部の
振動体に面する側には、屈曲方向の振動の節に対応する位置に緩衝部を設けて、緩衝部で
振動体を支持する。そして、連結部の緩衝部が設けられる部分は、凹凸形状に形成するこ
ととしてもよい。
こうすれば、振動体を支持する緩衝部が凹凸形状に噛み込むので、振動体が振動した時
の力で緩衝部が位置ずれすることを抑制できる。
また、本発明は、以下のようなロボットの態様で把握することもできる。すなわち、
回動可能な関節部が設けられた腕部と、
前記腕部に設けられたハンド部と、
前記腕部が設けられた本体部と、
を備えたロボットであって、
前記関節部に設けられて前記関節部を屈曲あるいは回転駆動させる圧電モーターを有し
ており、
前記圧電モーターは、
圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
振動体と、
前記振動体が収容される振動体ケースと、
を備え、
前記振動体ケースは、
前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
を有することを特徴とするロボットとして把握することもできる。
このような本発明によれば、小型で駆動精度の高い圧電モーターを搭載しているので、
小型で位置決め精度の高い高性能のロボットを実現することができる。
また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
電子部品を把持する把持部と、
前記電子部品を把持した前記把持部を駆動する圧電モーターと、
を備える電子部品搬送装置であって、
前記圧電モーターは、
圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
振動体と、
前記振動体が収容される振動体ケースと、
を備え、
前記振動体ケースは、
前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
を有することを特徴とする電子部品搬送装置として把握することもできる。
このような本発明によれば、小型で且つ駆動精度の高い圧電モーターを搭載しているの
で、小型で位置決め精度や搬送精度の高い電子部品搬送装置を実現できる。
また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
電子部品を把持する把持部と、
前記電子部品を把持した前記把持部を駆動する圧電モーターと、
前記電子部品を検査する検査部と、
を備える電子部品検査装置であって、
前記圧電モーターは、
圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
振動体と、
前記振動体が収容される振動体ケースと、
を備え、
前記振動体ケースは、
前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
を有することを特徴とする電子部品検査装置として把握することもできる。
このような本発明によれば、小型で且つ駆動精度の高い圧電モーターを搭載しているの
で、小型で位置決め精度や搬送精度の高い電子部品検査装置を実現できる。
また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
液体が流動可能な液体チューブと、
前記液体チューブの一部に当接して前記液体チューブを閉塞する閉塞部と、
前記閉塞部を保持した状態で移動することによって、前記液体チューブの閉塞位置を移
動させる移動部と、
前記移動部を駆動する圧電モーターと、
を備える送液ポンプであって、
前記圧電モーターは、
圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
振動体と、
前記振動体が収容される振動体ケースと、
を備え、
前記振動体ケースは、
前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
を有することを特徴とする送液ポンプとして把握することもできる。
このような本発明によれば、小型で且つ駆動精度の高い圧電モーターを搭載しているの
で、小型で送液精度の高い送液ポンプを実現できる。
また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
媒体上に画像を印刷する印刷ヘッドと、
前記印刷ヘッドを移動させる圧電モーターと、
を備える印刷装置であって、
前記圧電モーターは、
圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
振動体と、
前記振動体が収容される振動体ケースと、
を備え、
前記振動体ケースは、
前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
を有することを特徴とする印刷装置として把握することもできる。
このような本発明によれば、小型で且つ駆動精度の高い圧電モーターを搭載しているの
で、小型で高画質の印刷装置を実現できる。
また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
同軸状に歯車が設けられ、回動可能な回転円板と、
複数の歯車を含んで構成された歯車列と、
前記歯車列に接続され、時刻を指し示す指針と、
前記回転円板を駆動する圧電モーターと、
を備える電子時計であって、
前記圧電モーターは、
圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
振動体と、
前記振動体が収容される振動体ケースと、
を備え、
前記振動体ケースは、
前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
を有することを特徴とする電子時計として把握することもできる。
このような本発明によれば、小型で且つ駆動精度の高い圧電モーターを搭載しているの
で、小型で計時精度の高い電子時計を実現できる。
また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
光学レンズを含み、光源からの光を投影する投影部と、
前記光学レンズによる前記光の投影状態を調整する調整部と、
前記調整部を駆動する圧電モーターと
を備える投影装置であって、
前記圧電モーターは、
圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
振動体と、
前記振動体が収容される振動体ケースと、
を備え、
前記振動体ケースは、
前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
を有することを特徴とする投影装置として把握することもできる。
このような本発明によれば、小型で且つ駆動精度の高い圧電モーターを搭載しているの
で、小型で、且つ、光学レンズによる光の投影状態を精度良く調整可能な投影装置を実現
できる。
また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
対象物を搬送する搬送装置であって、
圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する振
動体と、
前記振動体が収容される振動体ケースと、
を備え、
前記振動体ケースは、
前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
を有することを特徴とする搬送装置として把握することもできる。
このような本発明によれば、小型で且つ駆動精度の高い圧電モーターを搭載しているの
で、小型で搬送精度の高い搬送装置を実現できる。
本実施例の圧電モーターの大まかな構成を示した説明図である。 本実施例の本体部の構造を示す分解組立図である。 圧電モーターの動作原理を示す説明図である。 本実施例の振動体ケースの構造を示す説明図である。 本実施例の振動体ケースの剛性が高い理由を示す説明図である。 第1変形例の振動体ケースを示す概略図である。 第2変形例の振動体ケースを示す概略図である。 第3変形例の振動体ケースを示す概略図である。 本実施例あるいは変形例の圧電モーターを組み込んだロボットハンドを例示した説明図である。 ロボットハンドを備えた単腕のロボットを例示した説明図である。 ロボットハンドを備えた複腕のロボットを例示した説明図である。 本実施例あるいは変形例の圧電モーターを組み込んで構成された電子部品検査装置を例示した斜視図である。 把持装置に内蔵された微調整機構についての説明図である。 本実施例あるいは変形例の圧電モーターを組み込んだ送液ポンプを例示した説明図である。 本実施例あるいは変形例の圧電モーターを組み込んだ印刷装置を例示した斜視図である。 本実施例あるいは変形例の圧電モーターを組み込んだ電子時計を例示した説明図である。 本実施例あるいは変形例の圧電モーターを組み込んだ投影装置を例示した斜視図である。
A.装置構成 :
図1は、本実施例の圧電モーター10の大まかな構成を示した説明図である。図1(a
)には、本実施例の圧電モーター10の全体図が示されており、図1(b)には分解組立
図が示されている。図1(a)に示されるように、本実施例の圧電モーター10は、大ま
かには、本体部100と外側ケース200とから構成されている。本体部100は外側ケ
ース200内に取り付けられており、その状態で一方向に移動可能となっている。尚、本
明細書中では、本体部100の移動方向をX方向と称する。また、図中に示すように、X
方向と直交する方向を、それぞれY方向、Z方向と称するものとする。
本体部100および外側ケース200は、それぞれ複数の部品が組み合わされて構成さ
れている。たとえば外側ケース200は、略矩形状をした基板230の上面の両側に、第
1側壁ブロック210および第2側壁ブロック220が止めネジ240で締結されること
によって構成されている(図1(b)を参照のこと)。圧電モーター10を組み立てる際
には、本体部100の上方から、第1側壁ブロック210および第2側壁ブロック220
を、止めネジ240を用いて基板230に取り付ける。
また、第1側壁ブロック210には、前方ハウジング212、中央ハウジング214、
後方ハウジング216の3つの凹部が形成されている。そして、第1側壁ブロック210
を基板230に取り付ける際には、前方ハウジング212に前方側圧バネ212sを収納
し、後方ハウジング216に後方側圧バネ216sを収納した状態で取り付ける。その結
果、本体部100は、前方側圧バネ212sおよび後方側圧バネ216sによって第2側
壁ブロック220に押しつけられた状態となる。また、本体部100の側面の、第2側壁
ブロック220に面する側には、前側コロ102rおよび後側コロ106rが取り付けら
れている。更に、本体部100の側面には加圧バネ222sが設けられている。この加圧
バネ222sは、前側コロ102rの後ろ側の箇所で本体部100をX方向に押圧してい
る。
また、前側コロ102rおよび後側コロ106rが設けられた側と反対側の本体部10
0の側面には、Z方向(図面上では上方)に向けて押さえコロ104rが設けられている
。第1側壁ブロック210を取り付けた状態では、この押さえコロ104rは第1側壁ブ
ロック210の中央ハウジング214に収納される。また、本体部100の押さえコロ1
04rが設けられた部分の裏面側と、基板230との間には、押さえバネ232sが設け
られている。このため、押さえコロ104rは中央ハウジング214の内面に対してZ方
向(図面上では上方)に押しつけられた状態となっている。
図2は、本実施例の本体部100の構造を示す分解組立図である。本体部100は、大
まかには、振動体ケース120内に振動部110が収納された構造となっている。振動部
110は、圧電材料によって直方体形状に形成された振動体112と、振動体112の長
手方向(X方向)の端面に取り付けられたセラミック製の駆動凸部114と、振動体11
2の一方の側面を4分割して設けられた4枚の表電極116などから構成されている。尚
、図2では示されていないが、4枚の表電極116が設けられた側と反対側の側面には、
側面のほぼ全面を覆う裏電極が設けられており、この裏電極はグランドに接地されている
振動部110は、表電極116および裏電極が設けられた両側面(図2では、Z方向の
両側面)から、動的粘弾性を有する材料(ポリイミド樹脂や、ゴム、エラストマーなど)
で形成された緩衝部130で挟まれた状態で、振動体ケース120に収納される。更に、
表電極116側の緩衝部130の上から、金属材料で形成された板状の押さえ板140、
弾性部142、および押さえ蓋144が載せられて、押さえ蓋144が止めネジ146で
振動体ケース120に締結される。このため振動部110は、弾性部142の弾性力によ
って押さえ付けられながらも、樹脂製の緩衝部130が剪断変形することによって振動体
ケース120内で振動体112が振動し得る状態で収納される。尚、本実施例では、弾性
部142として皿バネが用いられている。また、緩衝部130が振動体112を両側から
挟持する方向(Z方向)は、後述するように、振動体112が屈曲振動する方向(屈曲方
向)と交差する方向となっている。
B.圧電モーターの動作原理 :
図3は、圧電モーター10の動作原理を示す説明図である。圧電モーター10は、振動
部110の表電極116に一定周期で電圧を印加したときに、振動部110の駆動凸部1
14が楕円運動することによって動作する。振動部110の駆動凸部114が楕円運動す
るのは次の理由による。
先ず、周知のように圧電材料は、正電圧を印加すると伸張する性質を有している。従っ
て、図3(a)に示すように、4つの表電極116の全てに正電圧を印加した後、印加電
圧を解除することを繰り返すと、圧電材料で形成された振動体112は長手方向(X方向
)に伸縮する動作を繰り返す。このように、振動体112が長手方向(X方向)に伸縮を
繰り返す動作を「伸縮振動」と呼ぶ。また、正電圧を印加する周波数を変化させていくと
、ある特定の周波数となったときに伸縮量が急に大きくなって、一種の共振現象が発生す
る。伸縮振動で共振が発生する周波数(共振周波数)は、振動体112の物性と、振動体
112の寸法(幅W、長さL、厚さT)とによって決定される。
また、図3(b)あるいは図3(c)に示すように、互いに対角線の位置にある2つの
表電極116を組(表電極116aおよび表電極116dの組、あるいは表電極116b
および表電極116cの組)として、一定周期で正電圧を印加する。すると振動体112
は、長手方向(X方向)の先端部(駆動凸部114が取り付けられた部分)が、図面上で
右方向あるいは左方向に首を振るような動作を繰り返す。たとえば図3(b)に示したよ
うに、表電極116aおよび表電極116dの組に一定周期で正電圧を印加すると、振動
体112は、先端部を図面上で右方向に振るような動作を繰り返す。また、図3(c)に
示したように、表電極116bおよび表電極116cの組に一定周期で正電圧を印加する
と、先端部を図面上で左方向に振るような動作を繰り返す。このような振動体112の動
作を「屈曲振動」と呼ぶ。このような屈曲振動についても、振動体112の物性と、振動
体112の寸法(幅W、長さL、厚さT)とによって決まる共振周波数が存在する。従っ
て、互いに対角線の位置にある2つの表電極116に対して、その共振周波数で正電圧を
印加すると、振動体112は右方向あるいは左方向(Y方向)に大きく首を振って振動す
る。尚、以下の説明では、伸縮振動する方向(X方向)を「伸縮方向」とよび、屈曲振動
する方向(Y方向)を「屈曲方向」と呼ぶことがある。また、伸縮方向および屈曲方向の
両方向に直交する方向(Z方向)を、振動体112の「厚さ方向」と呼ぶことがある。
ここで、図3(a)に示した伸縮振動の共振周波数も、図3(b)あるいは図3(c)
に示した屈曲振動の共振周波数も、振動体112の物性や、振動体112の寸法(幅W、
長さL、厚さT)によって決定される。従って、振動体112の寸法(幅W、長さL、厚
さT)を適切に選んでやれば共振周波数を一致させることができる。そして、そのような
振動体112に対して、図3(b)あるいは図3(c)に示すような屈曲振動の形態の電
圧を共振周波数で印加すると、図3(b)あるいは図3(c)に示す屈曲振動が生じると
同時に、共振によって図3(a)の伸縮振動も誘起される。その結果、図3(b)に示す
態様で電圧を印加した場合には、振動体112の先端部分(駆動凸部114が取り付けら
れた部分)が、図面上で時計回りに楕円運動を開始する。また、図3(c)に示す態様で
電圧を印加した場合には、振動体112の先端部分が図面上で反時計回りに楕円運動を開
始する。
圧電モーター10は、上述した楕円運動を利用して対象物を駆動する。すなわち、振動
体112の駆動凸部114を対象物に押しつけた状態で楕円運動を発生させる。すると駆
動凸部114は、振動体112が伸張する際には対象物に押しつけられた状態で左から右
に向かって(あるいは右から左に向かって)移動した後、振動体112が収縮する際には
対象物から離れた状態で元の位置まで復帰する動作を繰り返す。この結果、対象物は、駆
動凸部114から受ける摩擦力によって一方向に駆動されることになる。また、対象物が
受ける駆動力は、駆動凸部114との間で生じる摩擦力に等しいから、駆動力の大きさは
、駆動凸部114と対象物との間の摩擦係数と、駆動凸部114が対象物に押しつけられ
る力とによって決定される。
以上に説明した圧電モーター10の動作原理から明らかなように、圧電モーター10は
、駆動凸部114を対象物に押しつけた状態で、振動体112を伸縮方向(X方向)およ
び屈曲方向(Y方向)に振動させて使用する。このため振動体112は、伸縮方向および
屈曲方向の振動を許容した状態で、振動体ケース120内に収納しておく必要がある。ま
た、振動体112を振動させて対象物を移動させる際には、対象物からの反力が駆動凸部
114にかかる。この反力によって振動体112が振動体ケース120内で動くと、対象
物に対して十分な駆動力を伝達することができなくなり、駆動凸部114の移動量が減少
するので対象物の駆動量も小さくなる。更に、本体部100の逃げ量は常に安定している
とは限らないから、対象物の駆動量が不安定となってしまう。
また、上述したように振動体112を振動体ケース120に収容する構造では、対象物
を駆動することによる反力は、駆動凸部114および振動体112を介して振動体ケース
120に伝わる。そして振動体ケース120は、伸縮方向(X方向)に移動可能な態様で
外側ケース200に組み付けられているから、対象物からの反力で振動体ケース120が
歪むと外側ケース200内での伸縮方向の移動が妨げられ、その結果、振動体112の駆
動凸部114を対象物に押し付けられなくなる。また、振動体ケース120が歪むと、外
側ケース200内での振動体ケース120の位置がずれるから、駆動凸部114の位置も
ずれることとなって対象物の駆動精度も低下させる。更に、振動体112は緩衝部130
を介して振動体ケース120によって保持されているから、振動体112が屈曲振動(お
よび伸縮振動)することによる反力も振動体ケース120を歪ませる方向に作用する。こ
のことから、振動体ケース120は、少なくとも振動体112の屈曲方向については十分
な剛性を有している必要がある。その一方で、単に振動体ケース120の剛性を高めたの
では振動体ケース120が大きくなり、その振動体ケース120を外側ケース200に収
容しなければならないので圧電モーターが大きくなってしまう。そこで、本実施の圧電モ
ーター10の振動体ケース120では、次のような構成が採用されている。
C.振動体ケースの構造 :
図4は、振動体112の屈曲方向への剛性という観点から見て、振動体ケース120の
構造について示した説明図である。屈曲方向への剛性という観点からすると、図4(a)
に示すように本実施例の振動体ケース120は、振動体112(図2参照)に対して屈曲
方向(Y方向)に設けられた第1側部120aと、振動体112を挟んで第1側部120
aの反対側に設けられた第2側部120bとを、振動体112に対してZ方向に設けられ
た連結部120cによって結合した構造と考えることができる。
尚、第1側部120aや、第2側部120bは、単純な平板形状ではなく、前側コロ1
02rや後側コロ106r、あるいは押さえコロ104r(図1参照)を取り付けるため
の構造などが設けられている(前側コロ102r、後側コロ106r、押さえコロ104
rについては図1を参照のこと)。しかしこれらの構造は、屈曲方向への剛性という観点
からすると、何ら剛性に寄与するものではない。従って、本実施例の振動体ケース120
の構造は、図4(b)に示すように単純化することができる。そして、図4(b)に示し
た構造は、屈曲方向への剛性が高い構造となっている。
図5は、本実施例の振動体ケース120の剛性が高い理由を示す説明図である。たとえ
ば図5(a)に示すように、2つの板状の部材A,Bを平行に並べた構造を考える。この
構造は、図中に白抜きの矢印で示した方向の荷重に対しては、それぞれの部材A,Bが分
担して荷重を受けるものの、個々の部材は簡単に曲がってしまうので、弱い(矢印方向へ
の剛性が低い)構造ということができる。そこで今度は、個々の部材を、矢印方向の荷重
に対して曲がり難い方向に向けて並べることを考える。
図5(b)には、2つの板状の部材C,Dを、白抜きの矢印で示した荷重に対して曲が
り難い方向に並べた構造が示されている。この構造は、個々の部材が曲がり難くなってい
るので、図5(a)の構造よりも矢印方向への剛性が高い構造ということができる。もっ
とも、材料力学の教えるところに依れば、図5(b)の構造では、部材C,D中に剛性に
ほとんど寄与しない部分(図中に破線で囲った部分)が生じるので、無駄の多い構造と言
うことができる。
これに対して、図5(a)に示した2つの板状の部材A,Bを、別の板状の部材Eを介
して結合した図5(c)の構造を考える。この構造では、2つの部材A,Bが結合されて
いるので、個々の部材A,Bが別個に曲がることはない。たとえば、図中に白抜きの矢印
で示した荷重によって部材Aが曲がろうとすると、部材Bには引っ張りあるいは圧縮の力
が発生する。このため、よほど荷重が大きくならない限り、部材Aが曲がることはない。
部材Bについても同様に、部材Bが曲がろうとすると部材Aには引っ張りあるいは圧縮の
力が発生する。このため、よほど荷重が大きくならない限り、部材Bが曲がることはない
。結局、図5(c)に示した構造は、図中の矢印で示した荷重に対して曲がり難い(剛性
が高い)構造ということができる。しかも、部材Eは、2つの部材A,Bを結合するだけ
で、この部材が積極的に荷重を受けるわけではないので、部材Eの板厚は部材A,Bに比
べて薄くすることができる。従って、図5(b)中に破線で囲った部分のように、剛性に
寄与しない部分をほとんど発生させることなく、図5(b)の構造よりも高い剛性を実現
することができる。
そして、図5(c)の構造は、図4(b)を用いて前述した本実施例の振動体ケース1
20の構造と等価である。理解の便宜のため、図4(b)を図5(d)として再掲した。
図5(c)と図5(d)とを比較すれば明らかなように、振動体ケース120の第1側部
120aは図5(c)の部材Aに対応し、振動体ケース120の第2側部120bは図5
(c)の部材Bに対応し、振動体ケース120の連結部120cは図5(c)の部材Eに
対応する。更に、図5(c)中に矢印で示した荷重方向は、振動体ケース120のY方向
(屈曲方向)に対応する。このため、図5(d)に示した振動体ケース120は、Y方向
(屈曲方向)に対して高い剛性を有した構造ということができる。
しかも、図5(d)の振動体ケース120は、図中のYZ平面で断面をとった時にほと
んど全ての部分が剛性に寄与している。このため、同じ剛性を実現するのであれば、図5
(d)に示した構造は、振動体ケース120の大きさを小さくすることができる。しかも
、振動体112は、第1側部120aと、第2側部120bと、連結部120cとによっ
て囲まれた部分に収容することができる。結局、本実施例の振動体ケース120の構造は
、振動体112の屈曲方向への剛性が高く、しかも振動体ケース120を小型化すること
ができる。
尚、上述したように本実施例の振動体ケース120は、屈曲方向の剛性を確保し且つ振
動体ケース120を小型化する観点から、振動体112の屈曲方向の両側に第1側部12
0aおよび第2側部120bを設け、更に、第1側部120aおよび第2側部120bを
連結部120cで結合した構造となっている。このため、従来の圧電モーターで採用され
てきたように、振動体112を、樹脂製部材などで屈曲方向の両側から保持することは困
難となる。そこで、図2に示したように本実施例の振動体ケース120では、振動体11
2の両側を、厚さ方向(Z方向)から緩衝部130で挟んで保持するという斬新な方法が
採用されている。換言すれば、本実施例の振動体ケース120の構造は、振動体112を
厚さ方向(Z方向)から挟んで保持するという斬新な方法の開発を必要とする点で、特異
な構造であるということができる。
D.変形例 :
上述した本実施例の圧電モーター10には、種々の変形例が存在する。以下では、これ
らの変形例について簡単に説明する。尚、以下の変形例では、上述した本実施例の圧電モ
ーター10と異なる部分に焦点を当てて説明し、本実施例の圧電モーター10と同様な構
成については、同じ番号を付すこととして説明を省略する。
D−1.第1変形例 :
上述した実施例では、緩衝部130を介して振動体112を保持しているが、これに限
定されるものではない。例えば図6(a)に概念的に示すように、振動体ケース122の
連結部122cから凸部122dを突設させて、この凸部122dによって振動体112
を支えるようにしてもよい。
図6(b)には、第1変形例の振動体ケース122のYZ平面における断面図が示され
ている。尚、図中には、振動体ケース122に組み込まれた時の振動体112や、緩衝部
130、押さえ蓋144なども破線によって表示されている。図示されるように第1変形
例では、振動体ケース122から突設された凸部122dが振動体112に接触している
周知のように、振動体112に交流電圧を加えて振動させると振動体112が発熱する
。その結果、振動体112の温度があまりに高くなりすぎると、圧電モーター10として
の機能が低下する。この点で、第1変形例の振動体ケース122では、振動体ケース12
2が凸部122dによって振動体112と接触しているので、振動体112で発生した熱
を、凸部122dを介して振動体ケース122に逃がすことができる。図6(b)に示し
た矢印は、振動体112からの熱の流れを概念的に表したものである。
更に、凸部122dは、振動体112が屈曲振動した時の節に対応する位置に設けられ
ている。このため、振動体112が振動しても、凸部122dと振動体112との接触部
分では大きな摩擦が生じることを抑制できる。その結果、振動体112と凸部122dと
の間に隙間ができて振動体112から凸部122dへの熱伝達が妨げられることがなく、
加えて、接触部分での摩擦による発熱も抑制することができる。このため、振動体112
の温度上昇による性能低下をより一層抑制することができる。
尚、図6(b)では、振動体ケース122の連結部122cから突設する凸部122d
の根元の部分は、連結部122cの表面に対してほぼ直角に交差するように形成されてい
るものとして説明した。しかし、図6(c)に示すように、凸部122dの根元が連結部
122cの表面に交差する部分を、R形状に形成しても良い。こうすれば、図中に矢印で
示したように、振動体112から振動体ケース122への放熱をより一層促進することが
できる。また、凸部122eの根元部分で応力集中が生じることを抑制できるので、凸部
122eの根元部分に亀裂が入る事態を回避することもできる。
D−2.第2変形例 :
前述した実施例では、図4(a)に示したように、振動体ケース120の連結部120
cは、振動体112に面する側が平面に形成されているものとして説明した。そして、こ
の平面の上に、緩衝部130、振動体112、緩衝部130をこの順序で重ねて、振動体
112を保持するものとして説明した(図2参照)。しかし、振動体ケース120の連結
部120cに凹部を設けて、この凹部内に設けた緩衝部130の上に、振動体112およ
び緩衝部130をこの順序で重ねて振動体112を保持しても良い。
図7(a)には、このような第2変形例の振動体ケース124が概念的に示されている
。図示されるように、振動体ケース124の連結部124cには、振動体112の屈曲振
動の節に対応する2箇所に、凹部124dが形成されている。また、図7(b)には、第
2変形例の振動体ケース124のYZ平面における断面図が示されている。尚、図中には
、振動体ケース122に組み込まれた時の振動体112や、緩衝部130、押さえ蓋14
4なども破線によって表示されている。
図7(b)に示されるように第2変形例では、振動体ケース124に設けられた凹部1
24dに緩衝部130が嵌め込まれ、その上に振動体112、緩衝部130がこの順序で
重ねられて振動体112が保持されている。このようにすれば、振動体112が振動した
時に、凹部124dに嵌め込まれた緩衝部130が、振動体112から受ける力で位置ず
れすることを抑制できる。
D−3.第3変形例 :
また、振動体ケース124の連結部124cに設けた凹部124dに緩衝部130を嵌
め込むのではなく、緩衝部130の滑り止め用の凹凸部を設けてもよい。図8には、この
ような第3変形例の振動体ケース126の断面形状が示されている。図示するように、第
3変形例の振動体ケース126では、連結部126cの表面に、緩衝部130の滑り止め
用の凹凸部126dが形成されている。尚、この凹凸部126dは、緩衝部130が置か
れる位置に形成すれば十分であるが、連結部126cの振動体112に面する側の表面全
体に形成しても構わない。また、この凹凸部126dは、ショットブラスト加工で面を荒
らすことによって形成してもよいし、フライス盤のツールマーク(切削加工痕)を意図的
に残すことによって形成してもよい。また、凹凸部126dの断面形状は、矩形の凹凸形
状や、三角形状、あるいはノコギリ歯形状としてもよい。
このような第3変形例の振動体ケース126では、振動体112を挟持すると凹凸部1
26dが緩衝部130に食い込むので、振動体112が振動した時に緩衝部130が位置
ずれすることを抑制できる。
E.適用例 :
上述した本実施例の圧電モーター10は、以下のような装置に好適に組み込むことがで
きる。
図9は、本実施例の圧電モーター10を組み込んだロボットハンド600を例示した説
明図である。図示したロボットハンド600は、基台602から複数本の指部603が立
設されており、手首604を介してアーム610に接続されている。ここで、指部603
の根元の部分は基台602内で移動可能となっており、この指部603の根元の部分に駆
動凸部114を押しつけた状態で圧電モーター10が搭載されている。このため、圧電モ
ーター10を動作させることで、指部603を移動させて対象物を把持することができる
。また、手首604の部分にも、手首604の端面に駆動凸部114を押しつけた状態で
圧電モーター10が搭載されている。このため、圧電モーター10を動作させることで、
基台602全体を回転させることが可能である。
図10は、ロボットハンド600(ハンド部)を備えた単腕のロボット650を例示し
た説明図である。図示されるようにロボット650は、複数本のリンク部612(リンク
部材)と、それらリンク部612の間を屈曲可能な状態で接続する関節部620とを備え
たアーム610(腕部)を有している。また、ロボットハンド600はアーム610の先
端に接続されている。そして、関節部620には圧電モーター10が内蔵されている。こ
のため、圧電モーター10を動作させることにより、それぞれの関節部620を任意の角
度だけ屈曲させることが可能である。
図11は、ロボットハンド600を備えた複腕のロボット660を例示した説明図であ
る。図示されるようにロボット650は、複数本のリンク部612と、それらリンク部6
12の間を屈曲可能な状態で接続する関節部620とを備えたアーム610を複数本(図
示した例では2本)有している。アーム610の先端には、ロボットハンド600や、工
具601(ハンド部)が接続されている。また、頭部662には複数台のカメラ663が
搭載され、本体部664の内部には全体の動作を制御する制御部666が搭載されている
。更に、本体部664の底面に設けられたキャスター668によって搬送可能である。こ
のロボット660にも、関節部620に圧電モーター10が内蔵されている。このため、
圧電モーター10を動作させることにより、それぞれの関節部620を任意の角度だけ屈
曲させることが可能である。
図12は、本実施例の圧電モーター10を組み込んで構成された電子部品検査装置70
0を例示した斜視図である。図示した電子部品検査装置700は、大まかには基台710
と、基台710の側面に立設された支持台730とを備えている。基台710の上面には
、検査対象の電子部品1が載置されて搬送される上流側ステージ712uと、検査済みの
電子部品1が載置されて搬送される下流側ステージ712dとが設けられている。また、
上流側ステージ712uと下流側ステージ712dとの間には、電子部品1の姿勢を確認
するための撮像装置714と、電気的な特性を検査するために電子部品1がセットされる
検査台716(検査部)とが設けられている。尚、電子部品1の代表的なものとしては、
「半導体」や、「半導体ウェハー」、「CLDやOLEDなどの表示デバイス」、「水晶
デバイス」、「各種センサー」、「インクジェットヘッド」、「各種MEMSデバイス」
などが挙げられる。
また、支持台730には、基台710の上流側ステージ712uおよび下流側ステージ
712dと平行な方向(Y方向)に移動可能にYステージ732が設けられており、Yス
テージ732からは、基台710に向かう方向(X方向)に腕部734が延設されている
。また、腕部734の側面には、X方向に移動可能にXステージ736が設けられている
。そして、Xステージ736には、撮像カメラ738と、上下方向(Z方向)に移動可能
なZステージを内蔵した把持装置750が設けられている。また、把持装置750の先端
には、電子部品1を把持する把持部752が設けられている。更に、基台710の前面側
には、電子部品検査装置700の全体の動作を制御する制御装置718も設けられている
。尚、本実施例では、支持台730に設けられたYステージ732や、腕部734や、X
ステージ736や、把持装置750が、本発明の「電子部品搬送装置」に対応する。
以上のような構成を有する電子部品検査装置700は、次のようにして電子部品1の検
査を行う。先ず、検査対象の電子部品1は、上流側ステージ712uに載せられて、検査
台716の近くまで移動する。次に、Yステージ732およびXステージ736を動かし
て、上流側ステージ712uに載置された電子部品1の真上の位置まで把持装置750を
移動させる。このとき、撮像カメラ738を用いて電子部品1の位置を確認することがで
きる。そして、把持装置750内に内蔵されたZステージを用いて把持装置750を降下
させて、把持部752で電子部品1を把持すると、そのまま把持装置750を撮像装置7
14の上に移動させて、撮像装置714を用いて電子部品1の姿勢を確認する。続いて、
把持装置750に内蔵されている微調整機構を用いて電子部品1の姿勢を調整する。そし
て、把持装置750を検査台716の上まで移動させた後、把持装置750に内蔵された
Zステージを動かして電子部品1を検査台716の上にセットする。把持装置750内の
微調整機構を用いて電子部品1の姿勢が調整されているので、検査台716の正しい位置
に電子部品1をセットすることができる。そして、検査台716を用いて電子部品1の電
気的な特性の検査が終了したら、再び、今度は検査台716から電子部品1を取り上げた
後、Yステージ732およびXステージ736を動かして、下流側ステージ712dの上
まで把持装置750を移動させ、下流側ステージ712dに電子部品1を置く。その後、
下流側ステージ712dを動かして、検査が終了した電子部品1を所定位置まで搬送する
図13は、把持装置750に内蔵された微調整機構についての説明図である。図示され
るように把持装置750内には、把持部752に接続された回転軸754や、回転軸75
4が回転可能に取り付けられた微調整プレート756などが設けられている。また、微調
整プレート756は、図示しないガイド機構によってガイドされながら、X方向およびY
方向に移動可能である。
ここで、図13に斜線を付して示されるように、回転軸754の端面に向けて回転方向
用の圧電モーター10θが搭載されており、圧電モーター10θの駆動凸部(図示は省略
)が回転軸754の端面に押しつけられている。このため、圧電モーター10θを動作さ
せることによって、回転軸754(および把持部752)をθ方向に任意の角度だけ精度
良く回転させることが可能である。また、微調整プレート756に向けてX方向用の圧電
モーター10xと、Y方向用の圧電モーター10yとが設けられており、それぞれの駆動
凸部(図示は省略)が微調整プレート756の表面に押しつけられている。このため、圧
電モーター10xを動作させることによって、微調整プレート756(および把持部75
2)をX方向に任意の距離だけ精度良く移動させることができ、同様に、圧電モーター1
0yを動作させることによって、微調整プレート756(および把持部752)をY方向
に任意の距離だけ精度良く移動させることが可能である。従って、図12の電子部品検査
装置700は、圧電モーター10θ、圧電モーター10x、圧電モーター10yを動作さ
せることにより、把持部752で把持した電子部品1の姿勢を微調整することが可能であ
る。
図14は、本実施例の圧電モーター10を組み込んで構成された送液ポンプ800を例
示した説明図である。図14(a)には送液ポンプ800を上面視した平面図が示されて
おり、図14(b)には送液ポンプ800を側面視した断面図が示されている。図示され
るように送液ポンプ800は、矩形形状のケース802内に円板形状のローター804(
移動部)が回転可能に設けられており、ケース802とローター804との間には、薬液
などの液体が内部を流通するチューブ806(液体チューブ)が挟持されている。また、
チューブ806の一部は、ローター804に設けられたボール808(閉塞部)によって
押しつぶされて閉塞した状態となっている。このためローター804が回転すると、ボー
ル808がチューブ806を押しつぶす位置が移動するので、チューブ806の液体が送
液される。そして、本実施例の圧電モーター10の駆動凸部114をローター804の側
面に押し付けた状態で設ければ、ローター804を駆動することができる。こうすれば、
極僅かな量を精度良く送液可能で、しかも小型な送液ポンプ800を実現することができ
る。
図15は、本実施例の圧電モーター10を組み込んだ印刷装置850を例示した斜視図
である。図示した印刷装置850は、印刷媒体2の表面にインクを噴射して画像を印刷す
るいわゆるインクジェットプリンターである。印刷装置850は、略箱形の外観形状をし
ており、前面のほぼ中央には排紙トレイ851や、排出口852や、複数の操作ボタン8
55が設けられている。また、背面側には、ロール状に巻いた印刷媒体2(ロール紙85
4)をセットする用紙ホルダー853が設けられている。用紙ホルダー853にロール紙
854をセットして操作ボタン855を操作すると、用紙ホルダー853にセットされた
ロール紙854が吸い込まれて、印刷装置850の内部で印刷媒体2の表面に画像が印刷
される。また、ロール紙854は、印刷装置850の内部に搭載された後述の切断機構8
80で切断された後、排出口852から排出される。
印刷装置850の内部には、印刷媒体2上で主走査方向に往復動する印刷ヘッド870
と、印刷ヘッド870の主走査方向への動きをガイドするガイドレール860が設けられ
ている。また、図示した印刷ヘッド870は、印刷媒体2上にインクを噴射する印字部8
72や、印刷ヘッド870を主走査方向に走査するための走査部874などから構成され
ている。印字部872の底面側(印刷媒体2に向いた側)には、複数の噴射ノズルが設け
られており、噴射ノズルから印刷媒体2に向かってインクを噴射することができる。また
、走査部874には、圧電モーター10m,10sが搭載されている。圧電モーター10
mの凸部(図示は省略)はガイドレール860に押しつけられている。このため、圧電モ
ーター10mを動作させることで、印刷ヘッド870を主走査方向に移動させることがで
きる。また、圧電モーター10sの駆動凸部114は、印字部872に対して押しつけら
れている。このため、圧電モーター10sを動作させることで、印字部872の底面側を
印刷媒体2に近付けたり、印刷媒体2から遠ざけたりすることが可能である。また、印刷
装置850には、ロール紙854を切断するための切断機構880も搭載されている。切
断機構880は、用紙カッター886を先端に搭載したカッターホルダー884と、カッ
ターホルダー884を貫通して主走査方向に延設されたガイド軸882とを備えている。
カッターホルダー884内には圧電モーター10cが搭載されており、圧電モーター10
cの図示しない凸部はガイド軸882に押し付けられている。このため、圧電モーター1
0cを動作させるとカッターホルダー884がガイド軸882に沿って主走査方向に移動
し、用紙カッター886がロール紙854を切断する。また、印刷媒体2を紙送りするた
めに圧電モーター10を用いることも可能である。
図16は、本実施例の圧電モーター10を組み込んだ電子時計900の内部構造を例示
した説明図である。図16では、電子時計900の時刻表示側とは反対側(裏蓋側)から
見た平面図が示されている。図16に例示した電子時計900の内部には、円板形状の回
転円板902と、回転円板902の回転を、時刻を表示する指針(図示省略)に伝達する
歯車列904と、回転円板902を駆動するための圧電モーター10と、電力供給部90
6と、水晶チップ908と、IC910とを備えている。また、電力供給部906や、水
晶チップ908、IC910は、図示しない回路基板に搭載されている。歯車列904は
、複数の歯車や図示しないラチェットを含んで構成されている。尚、図示が煩雑となるこ
とを避けるために、図16では、歯車の歯先を結んだ線を細い一点鎖線で表し、歯車の歯
元を結んだ線を太い実線で表している。従って、太い実線および細い一点鎖線による二重
の円形は歯車を表していることになる。また、歯先を示す細い一点鎖線については全周を
表示せず、他の歯車と噛み合う部分の周辺のみを表示している。
回転円板902には、同軸に小さな歯車902gが設けられており、この歯車902g
が歯車列904と噛み合わされている。このため回転円板902の回転は、所定の比率で
減速されながら歯車列904を伝わる。そして、この歯車の回転が時刻を表す指針に伝達
されて時刻を表示する。そして、本実施例の圧電モーター10の駆動凸部114を回転円
板902の側面に押し付けた状態で設ければ、回転円板902を回転させることができる
図17は、本実施例の圧電モーター10を組み込んだ投影装置950を例示した説明図
である。図示されるように投影装置950は、光学レンズを含んだ投影部952を備えて
おり、内蔵する光源(図示は省略)からの光を投影することによって画像を表示する。そ
して、投影部952に含まれる光学レンズの焦点を合わせるための調整機構954(調整
部)を、本実施例の圧電モーター10を用いて駆動するようにしても良い。圧電モーター
10は位置決めの分解能が高いので、微妙な焦点合わせを行うことができる。また、光源
からの光を投影しない間は、レンズカバー956で投影部952の光学レンズを覆うこと
で、光学レンズに傷が付くことを防ぐことができる。このレンズカバー956を開閉する
ための避けるために、本実施例の圧電モーター10を用いることもできる。
以上、本発明の圧電モーターや、圧電モーターを搭載した各種装置について説明したが
、本発明は上記の実施例や、変形例、適用例に限られるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
1…電子部品、 2…印刷媒体、 10…圧電モーター、 100…本体部、
102r…前側コロ、 104r…押さえコロ、 106r…後側コロ、
110…振動部、 112…振動体、 114…駆動凸部、
116…表電極、 120…振動体ケース、 120a…第1側部、
120b…第2側部、 120c…連結部、 122…振動体ケース、
122c…連結部、 122d…凸部、 122e…凸部、
124…振動体ケース、 124c…連結部、 124d…凹部、
126…振動体ケース、 126c…連結部、 126d…凹凸部、
130…緩衝部、 140…押さえ板、 142…弾性部、
144…押さえ蓋、 146…止めネジ、 200…外側ケース、
210…第1側壁ブロック、 212…前方ハウジング、
212s…前方側圧バネ、 214…中央ハウジング、
216…後方ハウジング、 216s…後方側圧バネ、
220…第2側壁ブロック、 222s…加圧バネ、 230…基板、
232s…押さえバネ、 240…止めネジ、 600…ロボットハンド、
601…工具、 602…基台、 603…指部、 604…手首、
610…アーム、 612…リンク部、 620…関節部、
650…ロボット、 660…ロボット、 662…頭部、
663…カメラ、 664…本体部、 666…制御部、
668…キャスター、 700…電子部品検査装置、 710…基台、
712d…下流側ステージ、 712u…上流側ステージ、
714…撮像装置、 716…検査台、 718…制御装置、
730…支持台、 734…腕部、 738…撮像カメラ、
750…把持装置、 752…把持部、 754…回転軸、
756…微調整プレート、 800…送液ポンプ、 802…ケース、
804…ローター、 806…チューブ、 808…ボール、
850…印刷装置、 851…排紙トレイ、 852…排出口、
853…用紙ホルダー、 854…ロール紙、 855…操作ボタン、
860…ガイドレール、 870…印刷ヘッド、 872…印字部、
874…走査部、 880…切断機構、 882…ガイド軸、
884…カッターホルダー、 886…用紙カッター、 900…電子時計、
902…回転円板、 902g…歯車、 904…歯車列、
906…電力供給部、 908…水晶チップ、 910…IC、
950…投影装置、 952…投影部、 954…調整機構、
956…レンズカバー

Claims (20)

  1. 圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する振
    動体と、
    前記振動体が収容される振動体ケースと、
    を備え、
    前記振動体ケースは、
    前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
    前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
    前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
    前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
    を有することを特徴とする圧電モーター。
  2. 請求項1に記載の圧電モーターであって、
    前記第1側部の前記伸縮方向の長さ、前記第2側部の前記伸縮方向の長さ、および前記
    連結部の前記伸縮方向の長さが、前記振動体の前記伸縮方向の長さよりも長く形成されて
    いることを特徴とする圧電モーター。
  3. 請求項1または請求項2に記載の圧電モーターであって、
    前記第1側部、前記第2側部、および前記連結部は板状部分を有しており、
    前記連結部が有する板状部分の板厚は、前記第1側部が有する板状部分の板厚および前
    記第2側部が有する板状部分の板厚よりも、薄いことを特徴とする圧電モーター。
  4. 請求項1ないし請求項3の何れか一項に記載の圧電モーターであって、
    前記連結部の前記振動体に面する側には、前記屈曲方向の振動の節に対応する位置に、
    前記振動体を支持する凸部が設けられていることを特徴とする圧電モーター。
  5. 請求項4に記載の圧電モーターであって、
    前記連結部の前記振動体に面する側には、前記屈曲方向の振動の節に対応する位置に凹
    部が設けられており、
    前記振動体は、前記凹部に設けられた緩衝部によって支持されていることを特徴とする
    圧電モーター。
  6. 請求項4または請求項5に記載の圧電モーターであって、
    前記連結部の前記振動体に面する側には、前記屈曲方向の振動の節に対応する位置に、
    前記振動体を支持する緩衝部が設けられており、少なくとも前記緩衝部が設けられる部分
    は凹凸形状に形成されていることを特徴とする圧電モーター。
  7. 複数の指部を含み、対象物を把持するロボットハンドであって、
    前記指部が移動可能に立設された基体と、
    前記基体に対して前記指部を移動させる圧電モーターと、
    を備え、
    前記圧電モーターは、
    圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
    振動体と、
    前記振動体が収容される振動体ケースと、
    を備え、
    前記振動体ケースは、
    前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
    前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
    前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
    前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
    を有することを特徴とするロボットハンド。
  8. 請求項7に記載のロボットハンドであって、
    前記第1側部の前記伸縮方向の長さ、前記第2側部の前記伸縮方向の長さ、および前記
    連結部の前記伸縮方向の長さが、前記振動体の前記伸縮方向の長さよりも長く形成されて
    いることを特徴とするロボットハンド。
  9. 請求項7または請求項8に記載のロボットハンドであって、
    前記第1側部、前記第2側部、および前記連結部は板状部分を有しており、
    前記連結部が有する板状部分の板厚は、前記第1側部が有する板状部分の板厚および前
    記第2側部が有する板状部分の板厚よりも、薄いことを特徴とするロボットハンド。
  10. 請求項7ないし請求項9の何れか一項に記載のロボットハンドであって、
    前記連結部の前記振動体に面する側には、前記屈曲方向の振動の節に対応する位置に、
    前記振動体を支持する凸部が設けられていることを特徴とするロボットハンド。
  11. 請求項10に記載のロボットハンドであって、
    前記連結部の前記振動体に面する側には、前記屈曲方向の振動の節に対応する位置に凹
    部が設けられており、
    前記振動体は、前記凹部に設けられた緩衝部によって支持されていることを特徴とする
    ロボットハンド。
  12. 請求項10または請求項11に記載のロボットハンドであって、
    前記連結部の前記振動体に面する側には、前記屈曲方向の振動の節に対応する位置に、
    前記振動体を支持する緩衝部が設けられており、少なくとも前記緩衝部が設けられる部分
    は凹凸形状に形成されていることを特徴とするロボットハンド。
  13. 回動可能な関節部が設けられた腕部と、
    前記腕部に設けられたハンド部と、
    前記腕部が設けられた本体部と、
    を備えたロボットであって、
    前記関節部に設けられて前記関節部を屈曲あるいは回転駆動させる圧電モーターを有し
    ており、
    前記圧電モーターは、
    圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
    振動体と、
    前記振動体が収容される振動体ケースと、
    を備え、
    前記振動体ケースは、
    前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
    前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
    前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
    前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
    を有することを特徴とするロボット。
  14. 電子部品を把持する把持部と、
    前記電子部品を把持した前記把持部を駆動する圧電モーターと、
    を備える電子部品搬送装置であって、
    前記圧電モーターは、
    圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
    振動体と、
    前記振動体が収容される振動体ケースと、
    を備え、
    前記振動体ケースは、
    前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
    前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
    前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
    前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
    を有することを特徴とする電子部品搬送装置。
  15. 電子部品を把持する把持部と、
    前記電子部品を把持した前記把持部を駆動する圧電モーターと、
    前記電子部品を検査する検査部と、
    を備える電子部品検査装置であって、
    前記圧電モーターは、
    圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
    振動体と、
    前記振動体が収容される振動体ケースと、
    を備え、
    前記振動体ケースは、
    前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
    前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
    前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
    前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
    を有することを特徴とする電子部品検査装置。
  16. 液体が流動可能な液体チューブと、
    前記液体チューブの一部に当接して前記液体チューブを閉塞する閉塞部と、
    前記閉塞部を保持した状態で移動することによって、前記液体チューブの閉塞位置を移
    動させる移動部と、
    前記移動部を駆動する圧電モーターと、
    を備える送液ポンプであって、
    前記圧電モーターは、
    圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
    振動体と、
    前記振動体が収容される振動体ケースと、
    を備え、
    前記振動体ケースは、
    前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
    前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
    前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
    前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
    を有することを特徴とする送液ポンプ。
  17. 媒体上に画像を印刷する印刷ヘッドと、
    前記印刷ヘッドを移動させる圧電モーターと、
    を備える印刷装置であって、
    前記圧電モーターは、
    圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
    振動体と、
    前記振動体が収容される振動体ケースと、
    を備え、
    前記振動体ケースは、
    前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
    前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
    前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
    前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
    を有することを特徴とする印刷装置。
  18. 同軸状に歯車が設けられ、回動可能な回転円板と、
    複数の歯車を含んで構成された歯車列と、
    前記歯車列に接続され、時刻を指し示す指針と、
    前記回転円板を駆動する圧電モーターと、
    を備える電子時計であって、
    前記圧電モーターは、
    圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
    振動体と、
    前記振動体が収容される振動体ケースと、
    を備え、
    前記振動体ケースは、
    前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
    前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
    前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
    前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
    を有することを特徴とする電子時計。
  19. 光学レンズを含み、光源からの光を投影する投影部と、
    前記光学レンズによる前記光の投影状態を調整する調整部と、
    前記調整部を駆動する圧電モーターと
    を備える投影装置であって、
    前記圧電モーターは、
    圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する
    振動体と、
    前記振動体が収容される振動体ケースと、
    を備え、
    前記振動体ケースは、
    前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
    前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
    前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
    前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
    を有することを特徴とする投影装置。
  20. 対象物を搬送する搬送装置であって、
    圧電材料を含み、電圧が印加されることによって伸縮方向および屈曲方向に振動する振
    動体と、
    前記振動体が収容される振動体ケースと、
    を備え、
    前記振動体ケースは、
    前記振動体に対して前記屈曲方向に設けられた第1側部と、
    前記振動体を挟んで前記第1側部の反対側に設けられた第2側部と、
    前記振動体に対して前記屈曲方向および前記伸縮方向に直交する方向に設けられて、
    前記第1側部と前記第2側部とを連結する連結部と、
    を有することを特徴とする搬送装置。
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