JP2016040985A - 圧電駆動装置及びその駆動方法、ロボット及びその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(4)上記形態の圧電駆動装置において、前記基板と前記振動板とが前記第1電極と前記圧電体と前記第2電極とを挟むように、前記圧電振動体が前記振動板に設けられていてもよい。圧電振動体は、基板側が振動板に接していてもよく、第2電極側が振動板に接していてもよい。
前記圧電振動体は、前記振動板の前記第1面及び前記第2面に設けられてもよい。この形態によれば、振動板の第1面及び第2面に圧電素子が設けられているので、圧電駆動装置の駆動力を大きく出来る。
図1(A)は、本発明の第1実施形態における圧電駆動装置10の概略構成を示す平面図であり、図1(B)はそのB−B断面図である。圧電駆動装置10は、振動板200と、振動板200の両面(第1面211(「表面」とも呼ぶ)と第2面212(「裏面」とも呼ぶ))にそれぞれ配置された2つの圧電振動体100とを備える。圧電振動体100は、基板120と、基板120の上に形成された第1電極130と、第1電極130の上に形成された圧電体140と、圧電体140の上に形成された第2電極150と、を備えている。第1電極130と第2電極150は、圧電体140を挟持している。2つの圧電振動体100は、振動板200を中心として対称に配置されている。2つの圧電振動体100は同じ構成を有しているので、以下では特に断らない限り、振動板200の上側にある圧電振動体100の構成を説明する。
・配線151は、表面側の第2リード電極172aと172dとを接続する。
・配線152は、表面側の第2リード電極172bと172cとを接続する。
・配線182aは、表面側の第2リード電極172aと、裏面側の第2リード電極172aとを接続する。
・配線182bは、表面側の第2リード電極172bと、裏面側の第2リード電極172bとを接続する。
・配線182cは、表面側の第2リード電極172cと、裏面側の第2リード電極172cとを接続する。
・配線182dは、表面側の第2リード電極172dと、裏面側の第2リード電極172dとを接続する。
・配線310は、駆動回路300と、表面側の第2リード電極172bとを接続する。
・配線312は、駆動回路300と、表面側の第2リード電極172e及び裏面側の第2リード電極172eとを接続する。
・配線314は、駆動回路300と、表面側の第2リード電極172dとを接続する。
・配線320は、駆動回路300と、表面側の第1リード電極171d及び裏面側の第1リード電極171dと、を接続する。
図9は、本発明の他の実施形態としての圧電駆動装置10aの断面図であり、第1実施形態の図1(B)に対応する図である。この圧電駆動装置10aでは、圧電振動体100が、図1(B)とは上下を逆にした状態で振動板200に配置されている。すなわち、ここでは、第2電極150が振動板200に近く、基板120が振動板200から最も遠くなるように配置されている。なお、図9においても、図1(B)と同様に、第2電極150a〜150eの間の電気的接続のための配線(又は配線層及び絶縁層)と、第1電極130及び第2電極150a〜150eと駆動回路との間の電気的接続のための配線(又は配線層及び絶縁層)とは、図示が省略されている。この圧電駆動装置10aも、第1実施形態と同様な効果を達成することができる。
上述した圧電駆動装置10は、共振を利用することで被駆動体に対して大きな力を与えることができるものであり、各種の装置に適用可能である。圧電駆動装置10は、例えば、ロボット(電子部品搬送装置(ICハンドラー)も含む)、投薬用ポンプ、時計のカレンダー送り装置、印刷装置(例えば紙送り機構。ただし、ヘッドに利用される圧電駆動装置では、振動板を共振させないので、ヘッドには適用不可である。)等の各種の機器における駆動装置として用いることが出来る。以下、代表的な実施の形態について説明する。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態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において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施形態では、基板120の上に第1電極130と圧電体140と第2電極150とが形成されていたが、基板120を省略して、振動板200の上に第1電極130と圧電体140と第2電極150とを形成するようにしてもよい。
上記実施形態では、振動板200の両面にそれぞれ1つの圧電振動体100を設けていたが、圧電振動体100の一方を省略することも可能である。但し、振動板200の両面にそれぞれ圧電振動体100を設けるようにすれば、振動板200をその平面内で屈曲した蛇行形状に変形させることがより容易である点で好ましい。
12…チューブ
20…突起部(接触部、作用部)
50…ローター(被駆動体)
51…被駆動体の中心
100…圧電振動体
110a、110b、110e…圧電素子
120…基板
125…絶縁層
130…第1電極
140…圧電体
150、150a、150b、150c、150d、150e…第2電極
151、152…配線
160…絶縁層
163、165…コンタクトホール
171、171a、171b、171c、171d、171e…第1リード電極
172、172a、172b、172c、172d、172e…第2リード電極
180…パッシベーション膜
181a、181b、182c、181d…配線
200…振動板
202…絶縁層
204…配線層
206…絶縁層
208…導電性部材
210…振動体部
211…第1面
212…第2面
220…接続部
230…取付部
240…ネジ
300…駆動回路
310、312、314、320…配線
2000…ロボットハンド
2003…把持部
2010…アーム
2012…リンク部
2020…関節部
2022…手首回動部
2050…ロボット
2200…送液ポンプ
2202…カム
2202A…突起部
2211…リザーバー
2212…チューブ
2213…フィンガー
2222…ローター
2223…減速伝達機構
2230…ケース
Claims (13)
- 振動板と、
前記振動板に設けられた圧電振動体と、
を備え、
前記圧電振動体は、基板と、前記基板に設けられた第1電極と、前記第1電極に設けられた圧電体と、前記圧電体に設けられた第2電極とを有する、圧電駆動装置。 - 請求項1に記載の圧電駆動装置において、
前記圧電振動体は、
前記第2電極に絶縁層を有し、
前記絶縁層に、前記第1電極と接続される第1リード電極と、前記第2電極と接続される第2リード電極と、を有する、圧電駆動装置。 - 請求項1または2に記載の圧電駆動装置において、
前記第2電極と前記振動板とが前記圧電体と前記第1電極と前記基板とを挟むように、前記圧電振動体が前記振動板に設けられている、圧電駆動装置。 - 請求項2に記載の圧電駆動装置において、
前記基板と前記振動板とが前記第1電極と前記圧電体と前記第2電極とを挟むように、前記圧電振動体が前記振動板に設けられている、圧電駆動装置。 - 請求項4に記載の圧電駆動装置において、
前記振動板は、複数の配線を有する配線層を有し、
前記第1リード電極は、前記複数の配線のうちの第1の配線と接続され、
前記第2リード電極は、前記複数の配線のうちの第2の配線と接続されている、圧電駆動装置。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の圧電駆動装置において、
前記基板はシリコン基板である、圧電駆動装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の圧電駆動装置において、
前記基板の厚さは、10μm以上100μm以下である、圧電駆動装置。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の圧電駆動装置において、
前記圧電体の厚さは、50nm以上20μm以下である、圧電駆動装置。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の圧電駆動装置において、
前記振動板は、第1面及び第2面を有し、
前記圧電振動体は、前記振動板の前記第1面及び前記第2面に設けられている、圧電駆動装置。 - 請求項1から9のいずれか一項に記載の圧電駆動装置において、
前記振動板は、被駆動体に接触する突起部を備える、圧電駆動装置。 - 複数のリンク部と
前記複数のリンク部を接続する関節部と、
前記複数のリンク部を前記関節部で回動させる請求項1〜10のいずれか一項に記載の圧電駆動装置と、
を備えるロボット。 - 請求項11に記載のロボットの駆動方法であって
前記圧電駆動装置の前記第1電極と前記第2電極との間に周期的に変化する電圧を印加することで前記圧電駆動装置を駆動し、前記複数のリンク部を前記関節部で回動させる、ロボットの駆動方法。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の圧電駆動装置の駆動方法であって、
前記第1電極と前記第2電極との間に、周期的に変化する電圧であって、前記圧電体に印加される電界の方向が前記電極のうちの一方の電極から他方の電極に向かう一方向である脈流である電圧を印加する圧電駆動装置の駆動方法。
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