JP2016077792A - Finger joint driving device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized finger joint driving device.SOLUTION: A finger joint driving device comprises: a driving device; a first driven body being rotated by the driving device and having a circular shape; and an encoder. The encoder includes: a disc rotating in accordance with rotation of the first driven body and having a slit or a reflector; and a detector capable of detecting the slit or the reflector. A diameter of the disc is less than a diameter of the first driven body.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、指関節駆動装置に関する。   The present invention relates to a finger joint drive device.

指関節の回動角度を検出するためにエンコーダーが設けられた指関節駆動装置が知られている(例えば特許文献1)。   A finger joint driving device provided with an encoder for detecting the rotation angle of the finger joint is known (for example, Patent Document 1).

特開2008−067852号公報JP 2008-066782 A

指関節駆動装置を精度良く制御するために、指関節の回動角度の検出精度を高くすることが求められている。そのためにエンコーダーの分解能をより一層高くすることが好ましい。ここで、エンコーダーの分解能を高くするための方法として、エンコーダーのスリット板を大きくすることが一般的である。しかしながら、スリット板を大きくすると、指関節駆動装置が大型化し、狭い隙間に手を入れることができないなど指関節駆動装置の装着者の行動に制限がかかるという問題がある。指関節駆動装置は小型化が要望されており、小型化に対応できるエンコーダーの構成については、十分な検討がされていなかった。   In order to control the finger joint drive device with high accuracy, it is required to increase the detection accuracy of the rotation angle of the finger joint. Therefore, it is preferable to further increase the resolution of the encoder. Here, as a method for increasing the resolution of the encoder, it is common to enlarge the slit plate of the encoder. However, when the slit plate is enlarged, there is a problem that the finger joint drive device is enlarged and the action of the wearer of the finger joint drive device is restricted such that the hand cannot be put into a narrow gap. The finger joint drive device is required to be downsized, and the configuration of an encoder that can cope with downsizing has not been sufficiently studied.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

(1)本発明の一形態によれば、指関節駆動装置が提供される。指関節駆動装置は、駆動装置と、前記駆動装置により回動され、円形状を有する第1被駆動体と、エンコーダーと、を備え、前記エンコーダーは、前記第1被駆動体の回動に応じて回動し、スリットまたは反射板を有する円板と、前記スリットまたは反射板を検知することが可能な検出器と、を有し、前記円板の直径は、前記第1被駆動体の直径よりも小さい。この形態によれば、エンコーダーの円板の直径を、第1被駆動体の直径よりも小さくするので、エンコーダーを小型化でき、指関節駆動装置も小型化できる。 (1) According to an aspect of the present invention, a finger joint driving device is provided. The finger joint driving device includes a driving device, a first driven body that is rotated by the driving device and has a circular shape, and an encoder. The encoder responds to the rotation of the first driven body. And a disc having a slit or a reflector, and a detector capable of detecting the slit or reflector, and the diameter of the disc is the diameter of the first driven body. Smaller than. According to this aspect, since the diameter of the disk of the encoder is made smaller than the diameter of the first driven body, the encoder can be reduced in size, and the finger joint drive device can also be reduced in size.

(2)上記形態の指関節駆動装置において、前記第1被駆動体と前記円板との間に配置され、前記円板の回転速度を前記第1被駆動体の回動速度よりも速くしてもよい。この形態によれば、エンコーダーの分解能を上げることが出来る。 (2) In the finger joint drive device according to the above aspect, the finger joint drive device is disposed between the first driven body and the disk, and the rotational speed of the disk is made faster than the rotational speed of the first driven body. May be. According to this embodiment, the resolution of the encoder can be increased.

(3)上記形態の指関節駆動装置において、前記駆動装置は、圧電駆動装置であってもよい。この形態によれば、駆動装置が、圧電駆動装置なので、磁石やコイルが不要であり、指関節駆動装置小型にできる。 (3) In the finger joint drive device according to the above aspect, the drive device may be a piezoelectric drive device. According to this embodiment, since the driving device is a piezoelectric driving device, no magnets or coils are required, and the finger joint driving device can be downsized.

(4)上記形態の指関節駆動装置において、前記第1被駆動体の回動を減速する減速機と、前記減速機に接続され、指の運動をアシストする第2被駆動体と、を備えてもよい。この形態によれば、第2被駆動体のトルクを大きく出来ると共に、バックラッシュを抑制できる。 (4) The finger joint drive device according to the above aspect includes: a speed reducer that decelerates the rotation of the first driven body; and a second driven body that is connected to the speed reducer and assists the movement of the finger. May be. According to this aspect, the torque of the second driven body can be increased and backlash can be suppressed.

(5)上記形態の指関節駆動装置において、前記円板の直径は、前記減速機の最も大きなギアよりも小さく、前記減速機のギアの回転軸に沿った方向のいずれか一方から前記円板を見たときに、前記円板は、前記減速機のギアに隠れる位置に配置されていてもよい。この形態によれば、エンコーダーの円板は、減速機のギアの外縁よりはみ出さないので、指関節駆動装置を小型にできる (5) In the finger joint drive device according to the above aspect, the diameter of the disc is smaller than the largest gear of the speed reducer, and the disc from any one of the directions along the rotation axis of the speed reducer gear. The disk may be arranged at a position hidden in the gear of the speed reducer. According to this aspect, the encoder disk does not protrude from the outer edge of the gear of the speed reducer, so that the finger joint drive device can be made compact.

本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、指関節駆動装置の他、指関節駆動装置におけるエンコーダー、指関節駆動装置におけるエンコーダーの配置方法等、様々な形態で実現することができる。   The present invention can be realized in various forms, for example, in various forms such as an encoder in the finger joint drive apparatus, an encoder arrangement method in the finger joint drive apparatus, in addition to the finger joint drive apparatus. Can do.

第1の実施形態に係る指関節駆動装置を示す説明図。Explanatory drawing which shows the finger joint drive device which concerns on 1st Embodiment. 圧電駆動装置の概略構成を示す平面図及び断面図。The top view and sectional drawing which show schematic structure of a piezoelectric drive device. 振動板の平面図。The top view of a diaphragm. 圧電駆動装置と駆動回路の電気的接続状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the electrical connection state of a piezoelectric drive device and a drive circuit. 圧電駆動装置の動作の例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the example of operation | movement of a piezoelectric drive device. 第1の指関節駆動装置の圧電駆動装置と減速機とを指と反対側から見た概略図。The schematic diagram which looked at the piezoelectric drive device and reduction gear of the 1st finger joint drive device from the opposite side to a finger. 第1の指関節駆動装置の圧電駆動装置と減速機とを指側から見た概略図。The schematic diagram which looked at the piezoelectric drive device and reduction gear of the 1st finger joint drive device from the finger side. 第2の実施形態において用いられる第3の指関節駆動装置の構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the 3rd finger joint drive apparatus used in 2nd Embodiment. 第2の実施形態におけるエンコーダーの構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the encoder in 2nd Embodiment.

・第1実施形態:
図1は、第1の実施形態に係る指関節駆動装置1000を示す説明図である。指関節駆動装置1000は、第1の指関節駆動装置1001と、第2の指関節駆動装置1002と、ベース部材1003と、を備える。第1の指関節駆動装置1001は、指700の中節骨部分に装着され、中節骨と基節骨との間の関節において、指700の運動のアシストを行う。第2の指関節駆動装置1002は、第1の指関節駆動装置1001に連結されており、指700の基節骨部分に装着され、基節骨と中手骨との間の関節において、指700の運動のアシストを行う。ベース部材1003は、第2の指関節駆動装置1002に連結されており、手の甲に装着される。
First embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a finger joint driving apparatus 1000 according to the first embodiment. The finger joint driving device 1000 includes a first finger joint driving device 1001, a second finger joint driving device 1002, and a base member 1003. The first finger joint driving device 1001 is attached to the middle phalanx portion of the finger 700, and assists the movement of the finger 700 at the joint between the middle phalanx and the proximal phalanx. The second finger joint drive device 1002 is connected to the first finger joint drive device 1001 and is attached to the proximal phalanx portion of the finger 700, and at the joint between the proximal phalanx and the metacarpal bone, Assist 700 exercises. The base member 1003 is connected to the second finger joint driving device 1002 and is attached to the back of the hand.

第1の指関節駆動装置1001は、圧電駆動装置10と、減速機501と、指支持部701と、バンド703と、を備える。第2の指関節駆動装置1002は、圧電駆動装置10と、減速機502と、指支持部702と、バンド704と、を備える。第1の指関節駆動装置1001と第2の指関節駆動装置1002とは、ほぼ同じ構成である。バンド703は、指700の腹側から第1の指関節駆動装置1001を固定する。バンド704は、指700の腹側から第2の指関節駆動装置1002を固定する。また、本実施形態では、2個の指関節駆動装置1001と1002とを備えているが、3個の指関節駆動装置を備えても良い。この場合、3個目の指関節駆動装置は、例えば指700の末節骨部分に装着される。また、指関節駆動装置を1個のみ備える構成であっても良い。この場合、指関節駆動装置1000としては、指700の基節骨部分に装着される第2の指関節駆動装置1002のみを備えても良い。   The first finger joint drive device 1001 includes the piezoelectric drive device 10, a speed reducer 501, a finger support unit 701, and a band 703. The second finger joint drive device 1002 includes the piezoelectric drive device 10, a speed reducer 502, a finger support unit 702, and a band 704. The first finger joint drive device 1001 and the second finger joint drive device 1002 have substantially the same configuration. The band 703 fixes the first finger joint driving device 1001 from the ventral side of the finger 700. The band 704 fixes the second finger joint driving device 1002 from the ventral side of the finger 700. In the present embodiment, the two finger joint driving devices 1001 and 1002 are provided, but three finger joint driving devices may be provided. In this case, the third finger joint drive device is attached to, for example, the distal phalanx portion of the finger 700. Moreover, the structure provided with only one finger joint drive device may be sufficient. In this case, the finger joint driving device 1000 may include only the second finger joint driving device 1002 attached to the proximal phalanx portion of the finger 700.

第2の指関節駆動装置1002と第1の指関節駆動装置1001とは、バンド703の有無以外は同じ構成であるので、以下、第1の指関節駆動装置1001を例にとり説明する。圧電駆動装置10は、圧電体に電圧を印加することにより、圧電体を伸縮させて駆動する駆動装置である。減速機501は、複数のギアを直列に接続して減速する減速装置である。圧電駆動装置10及び減速機501については、後述する。指支持部701は、指700の背及び側面から指700を支える部材である。指支持部701の一方の側面に圧電駆動装置10及び減速機501が設けられている。なお、指関節駆動装置1000を人差し指に装着する場合には、圧電駆動装置10及び減速機501が設けられる側面は、親指と反対側(中指側)の側面が好ましい。親指は、他の指と比べて移動の自由度が大きく、親指側に指関節駆動装置1000を装着した場合、人差し指の指関節駆動装置1000が、親指に装着した指関節駆動装置あるいは親指と干渉するおそれがあるからである。なお、圧電駆動装置10及び減速機501は、指支持部701の背に配置されても良い。   Since the second finger joint driving device 1002 and the first finger joint driving device 1001 have the same configuration except for the presence or absence of the band 703, the first finger joint driving device 1001 will be described below as an example. The piezoelectric driving device 10 is a driving device that drives a piezoelectric body by expanding and contracting by applying a voltage to the piezoelectric body. The reducer 501 is a reduction device that reduces the speed by connecting a plurality of gears in series. The piezoelectric drive device 10 and the speed reducer 501 will be described later. The finger support portion 701 is a member that supports the finger 700 from the back and side surfaces of the finger 700. The piezoelectric driving device 10 and the speed reducer 501 are provided on one side surface of the finger support portion 701. When the finger joint driving device 1000 is attached to the index finger, the side surface on which the piezoelectric driving device 10 and the speed reducer 501 are provided is preferably the side surface opposite to the thumb (middle finger side). The thumb has a greater degree of freedom of movement than other fingers, and when the finger joint drive device 1000 is attached to the thumb side, the finger joint drive device 1000 of the index finger interferes with the finger joint drive device or thumb attached to the thumb. It is because there is a possibility of doing. Note that the piezoelectric driving device 10 and the speed reducer 501 may be disposed on the back of the finger support portion 701.

・圧電駆動装置10の構成:
図2(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2(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と第2面212)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を挟持して圧電素子を構成する。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。また、この実施形態では、基板120と振動板200とが圧電素子(130,140,150)を挟むように、圧電振動体100が振動板200上に設置されている。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の下側にある圧電振動体100の構成を説明する。
-Configuration of the piezoelectric drive device 10:
FIG. 2A is a plan view showing a schematic configuration of the piezoelectric driving device 10 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a sectional view taken along the line BB in FIG. The piezoelectric driving device 10 includes a vibration plate 200 and two piezoelectric vibration members 100 arranged on both surfaces (first surface 211 and second surface 212) of the vibration plate 200, respectively. The piezoelectric vibrating body 100 includes a substrate 120, a first electrode 130 formed on the substrate 120, a piezoelectric body 140 formed on the first electrode 130, and a second electrode formed on the piezoelectric body 140. An electrode 150. The first electrode 130 and the second electrode 150 constitute a piezoelectric element by sandwiching the piezoelectric body 140. The two piezoelectric vibrators 100 are arranged symmetrically about the diaphragm 200. In this embodiment, the piezoelectric vibrating body 100 is installed on the vibration plate 200 so that the substrate 120 and the vibration plate 200 sandwich the piezoelectric element (130, 140, 150). Since the two piezoelectric vibrators 100 have the same configuration, the configuration of the piezoelectric vibrator 100 below the diaphragm 200 will be described below unless otherwise specified.

圧電振動体100の基板120は、第1電極130と圧電体140と第2電極150を成膜プロセスで形成するための基板として使用される。また、基板120は機械的な振動を行う振動板としての機能も有する。基板120は、例えば、Si,Al,ZrOなどで形成することができる。Si製の基板120として、例えば半導体製造用のSiウェハーを利用することが可能である。この実施形態において、基板120の平面形状は長方形である。基板120の厚みは、例えば10μm以上100μm以下の範囲とすることが好ましい。基板120の厚みを10μm以上とすれば、基板120上の成膜処理の際に基板120を比較的容易に取扱うことができる。また、基板120の厚みを100μm以下とすれば、薄膜で形成された圧電体140の伸縮に応じて、基板120を容易に振動させることができる。 The substrate 120 of the piezoelectric vibrating body 100 is used as a substrate for forming the first electrode 130, the piezoelectric body 140, and the second electrode 150 by a film forming process. The substrate 120 also has a function as a diaphragm that performs mechanical vibration. The substrate 120 can be formed of, for example, Si, Al 2 O 3 , ZrO 2 or the like. As the Si substrate 120, for example, a Si wafer for semiconductor manufacturing can be used. In this embodiment, the planar shape of the substrate 120 is a rectangle. The thickness of the substrate 120 is preferably in the range of 10 μm to 100 μm, for example. If the thickness of the substrate 120 is 10 μm or more, the substrate 120 can be handled relatively easily during the film forming process on the substrate 120. If the thickness of the substrate 120 is 100 μm or less, the substrate 120 can be easily vibrated according to the expansion and contraction of the piezoelectric body 140 formed of a thin film.

第1電極130は、基板120上に形成された1つの連続的な導電体層として形成されている。一方、第2電極150は、図2(A)に示すように、5つの導電体層150a〜150e(「第2電極150a〜150e」とも呼ぶ)に区分されている。中央にある第2電極150eは、基板120の幅方向の中央において、基板120の長手方向のほぼ全体に亘る長方形形状に形成されている。他の4つの第2電極150a,150b,150c,150dは、同一の平面形状を有しており、基板120の四隅の位置に形成されている。図2の例では、第1電極130と第2電極150は、いずれも長方形の平面形状を有している。第1電極130や第2電極150は、例えばスパッタリングによって形成される薄膜である。第1電極130や第2電極150の材料としては、例えばAl(アルミニウム)や、Ni(ニッケル)、Au(金)、Pt(白金)、Ir(イリジウム)などの導電性の高い任意の材料を利用可能である。なお、第1電極130を1つの連続的な導電体層とする代わりに、第2電極150a〜150eと実質的に同じ平面形状を有する5つの導電体層に区分してもよい。なお、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2では図示が省略されている。   The first electrode 130 is formed as one continuous conductor layer formed on the substrate 120. On the other hand, as shown in FIG. 2A, the second electrode 150 is divided into five conductor layers 150a to 150e (also referred to as “second electrodes 150a to 150e”). The second electrode 150e at the center is formed in a rectangular shape covering almost the entire length of the substrate 120 at the center in the width direction of the substrate 120. The other four second electrodes 150 a, 150 b, 150 c, and 150 d have the same planar shape and are formed at the four corner positions of the substrate 120. In the example of FIG. 2, both the first electrode 130 and the second electrode 150 have a rectangular planar shape. The first electrode 130 and the second electrode 150 are thin films formed by sputtering, for example. As a material of the first electrode 130 and the second electrode 150, for example, any material having high conductivity such as Al (aluminum), Ni (nickel), Au (gold), Pt (platinum), Ir (iridium) or the like is used. Is available. Instead of the first electrode 130 being one continuous conductor layer, the first electrode 130 may be divided into five conductor layers having substantially the same planar shape as the second electrodes 150a to 150e. In addition, wiring (or wiring layer and insulating layer) for electrical connection between the second electrodes 150a to 150e, and electrical connection between the first electrode 130 and the second electrodes 150a to 150e and the drive circuit The wiring (or wiring layer and insulating layer) for this purpose is not shown in FIG.

圧電体140は、第2電極150a〜150eと実質的に同じ平面形状を有する5つの圧電体層として形成されている。この代わりに、圧電体140を、第1電極130と実質的に同じ平面形状を有する1つの連続的な圧電体層として形成してもよい。第1電極130と圧電体140と第2電極150a〜150eとの積層構造によって、5つの圧電素子110a〜110e(図2(A))が構成される。   The piezoelectric body 140 is formed as five piezoelectric layers having substantially the same planar shape as the second electrodes 150a to 150e. Alternatively, the piezoelectric body 140 may be formed as one continuous piezoelectric layer having substantially the same planar shape as the first electrode 130. Five piezoelectric elements 110a to 110e (FIG. 2A) are configured by a laminated structure of the first electrode 130, the piezoelectric body 140, and the second electrodes 150a to 150e.

圧電体140は、例えばゾル−ゲル法やスパッタリング法によって形成される薄膜である。圧電体140の材料としては、ABO型のペロブスカイト構造を採るセラミックスなど、圧電効果を示す任意の材料を利用可能である。ABO型のペロブスカイト構造を採るセラミックスとしては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウムストロンチウム(BST)、タンタル酸ストロンチウムビスマス(SBT)、メタニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等を用いることが可能である。またセラミック以外の圧電効果を示す材料、例えばポリフッ化ビニリデン、水晶等を用いることも可能である。圧電体140の厚みは、例えば50nm(0.05μm)以上20μm以下の範囲とすることが好ましい。この範囲の厚みを有する圧電体140の薄膜は、成膜プロセスを利用して容易に形成することができる。圧電体140の厚みを0.05μm以上とすれば、圧電体140の伸縮に応じて十分に大きな力を発生することができる。また、圧電体140の厚みを20μm以下とすれば、圧電駆動装置10を十分に小型化することができる。 The piezoelectric body 140 is a thin film formed by, for example, a sol-gel method or a sputtering method. As a material of the piezoelectric body 140, any material exhibiting a piezoelectric effect such as ceramics having an ABO 3 type perovskite structure can be used. Examples of ceramics having an ABO 3 type perovskite structure include lead zirconate titanate (PZT), barium titanate, lead titanate, potassium niobate, lithium niobate, lithium tantalate, sodium tungstate, zinc oxide, titanium Barium strontium acid (BST), strontium bismuth tantalate (SBT), lead metaniobate, lead zinc niobate, lead scandium niobate, or the like can be used. It is also possible to use a material exhibiting a piezoelectric effect other than ceramic, such as polyvinylidene fluoride and quartz. The thickness of the piezoelectric body 140 is preferably in the range of, for example, 50 nm (0.05 μm) to 20 μm. A thin film of the piezoelectric body 140 having a thickness in this range can be easily formed using a film forming process. If the thickness of the piezoelectric body 140 is 0.05 μm or more, a sufficiently large force can be generated according to the expansion and contraction of the piezoelectric body 140. If the thickness of the piezoelectric body 140 is 20 μm or less, the piezoelectric driving device 10 can be sufficiently downsized.

図3は、振動板200の平面図である。振動板200は、長方形形状の振動体部210と、振動体部210の左右の長辺からそれぞれ3本ずつ延びる接続部220とを有しており、また、左右の3本の接続部220にそれぞれ接続された2つの取付部230を有している。なお、図3では、図示の便宜上、振動体部210にハッチングを付している。取付部230は、ネジ240によって他の部材に圧電駆動装置10を取り付けるために用いられる。振動板200は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、銅、銅合金、鉄−ニッケル合金などの金属材料で形成することが可能である。   FIG. 3 is a plan view of the diaphragm 200. The diaphragm 200 has a rectangular-shaped vibrating body portion 210 and three connecting portions 220 that extend from the left and right long sides of the vibrating body portion 210, respectively. Two attachment portions 230 are connected to each other. In FIG. 3, for convenience of illustration, the vibrating body portion 210 is hatched. The attachment portion 230 is used for attaching the piezoelectric driving device 10 to another member with a screw 240. The diaphragm 200 can be formed of a metal material such as stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, titanium, a titanium alloy, copper, a copper alloy, or an iron-nickel alloy, for example.

振動体部210の上面(第1面211)及び下面(第2面212)には、圧電振動体100(図2)がそれぞれ接着剤を用いて接着される。振動体部210の長さLと幅Wの比は、L:W=約7:2とすることが好ましい。この比は、振動体部210がその平面に沿って左右に屈曲する超音波振動(後述)を行うために好ましい値である。振動体部210の長さLは、例えば3.5mm以上30mm以下の範囲とすることができ、幅Wは、例えば1mm以上8mm以下の範囲とすることができる。なお、振動体部210が超音波振動を行うために、長さLは50mm以下とすることが好ましい。振動体部210の厚み(振動板200の厚み)は、例えば50μm以上700μm以下の範囲とすることができる。振動体部210の厚みを50μm以上とすれば、圧電振動体100を支持するために十分な剛性を有するものとなる。また、振動体部210の厚みを700μm以下とすれば、圧電振動体100の変形に応じて十分に大きな変形を発生することができる。   The piezoelectric vibrating body 100 (FIG. 2) is bonded to the upper surface (first surface 211) and the lower surface (second surface 212) of the vibrating body portion 210 using an adhesive. The ratio of the length L to the width W of the vibrating body part 210 is preferably L: W = about 7: 2. This ratio is a preferable value for performing ultrasonic vibration (described later) in which the vibrating body portion 210 bends left and right along the plane. The length L of the vibrating body portion 210 can be set in a range of, for example, 3.5 mm or more and 30 mm or less, and the width W can be set in a range of, for example, 1 mm or more and 8 mm or less. In addition, in order for the vibrating body part 210 to perform ultrasonic vibration, the length L is preferably set to 50 mm or less. The thickness of the vibrating body part 210 (thickness of the vibration plate 200) can be in the range of, for example, 50 μm or more and 700 μm or less. If the thickness of the vibrating body portion 210 is 50 μm or more, the vibrating body portion 210 has sufficient rigidity to support the piezoelectric vibrating body 100. Further, if the thickness of the vibrating body portion 210 is 700 μm or less, a sufficiently large deformation can be generated according to the deformation of the piezoelectric vibrating body 100.

振動板200の一方の短辺には、突起部20(「接触部」又は「作用部」とも呼ぶ)が設けられている。突起部20は、被駆動体と接触して、被駆動体に力を与えるための部材である。突起部20は、セラミックス(例えばAl)などの耐久性がある材料で形成することが好ましい。 On one short side of the diaphragm 200, a protrusion 20 (also referred to as “contact portion” or “action portion”) is provided. The protrusion 20 is a member that is in contact with the driven body and applies a force to the driven body. The protrusion 20 is preferably formed of a durable material such as ceramics (for example, Al 2 O 3 ).

図4は、圧電駆動装置10と駆動回路300の電気的接続状態を示す説明図である。5つの第2電極150a〜150eのうちで、対角にある一対の第2電極150a,150dが配線151を介して互いに電気的に接続され、他の対角の一対の第2電極150b,150cも配線152を介して互いに電気的に接続されている。これらの配線151,152は成膜処理によって形成しても良く、或いは、ワイヤ状の配線によって実現してもよい。図4の3つの第2電極150b,150e,150aと、第1電極130(図2)は、配線310,312,314,320を介して駆動回路300に電気的に接続されている。駆動回路300は、一対の第2電極150a,150dと第1電極130との間に周期的に変化する交流電圧又は脈流電圧を印加することにより、圧電駆動装置10を超音波振動させて、突起部20に接触するローター(被駆動体)を所定の回転方向に回転させることが可能である。ここで、「脈流電圧」とは、交流電圧にDCオフセットを付加した電圧を意味し、その電圧(電界)の向きは、一方の電極から他方の電極に向かう一方向である。また、他の一対の第2電極150b,150cと第1電極130との間に交流電圧又は脈流電圧を印加することにより、突起部20に接触するローターを逆方向に回転させることが可能である。このような電圧の印加は、振動板200の両面に設けられた2つの圧電振動体100に同時に行われる。なお、図4に示した配線151,152,310,312,314,320を構成する配線(又は配線層及び絶縁層)は、図2では図示が省略されている。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing an electrical connection state between the piezoelectric driving device 10 and the driving circuit 300. Among the five second electrodes 150a to 150e, a pair of diagonal second electrodes 150a and 150d are electrically connected to each other via the wiring 151, and another diagonal pair of second electrodes 150b and 150c. Are also electrically connected to each other via the wiring 152. These wirings 151 and 152 may be formed by a film forming process, or may be realized by wire-like wiring. The three second electrodes 150b, 150e, and 150a in FIG. 4 and the first electrode 130 (FIG. 2) are electrically connected to the drive circuit 300 via wirings 310, 312, 314, and 320. The drive circuit 300 ultrasonically vibrates the piezoelectric drive device 10 by applying an alternating voltage or a pulsating voltage that periodically changes between the pair of second electrodes 150a and 150d and the first electrode 130, It is possible to rotate the rotor (driven body) in contact with the protrusion 20 in a predetermined rotation direction. Here, the “pulsating voltage” means a voltage obtained by adding a DC offset to an AC voltage, and the direction of the voltage (electric field) is one direction from one electrode to the other electrode. In addition, by applying an AC voltage or a pulsating current voltage between the other pair of second electrodes 150b and 150c and the first electrode 130, it is possible to rotate the rotor in contact with the protrusion 20 in the reverse direction. is there. Such voltage application is performed simultaneously on the two piezoelectric vibrating bodies 100 provided on both surfaces of the diaphragm 200. Note that the wirings (or wiring layers and insulating layers) constituting the wirings 151, 152, 310, 312, 314, and 320 shown in FIG. 4 are not shown in FIG.

図4に示した実施形態では、5つの圧電素子110a〜110eが以下の3組の圧電素子グループに区分されている。
(1)第1圧電素子グループPG1:圧電素子110a,110d
(2)第2圧電素子グループPG2:圧電素子110b,110c
(3)第3圧電素子グループPG3:圧電素子110e
各圧電素子グループに含まれる圧電素子110は、常に同時に駆動される。また、第1圧電素子グループPG1は、2つの圧電素子110a,110dを含むので、これらの圧電素子110a,110dの第2電極150a,150d同士が配線151を介して直接接続されている。第2圧電素子グループPG2も同様である。なお、他の実施形態として、3つ以上の圧電素子110で1組の圧電素子グループを構成することも可能であり、一般には、複数の圧電素子をN組(Nは2以上の整数)の圧電素子グループに区分することが可能である。この場合にも、同じ圧電素子グループに2つ以上の圧電素子110が含まれる場合には、それらの第2電極150同士が配線を介して直接接続される。ここで、「配線を介して直接接続される」という意味は、配線の途中に受動素子(抵抗、コイル、コンデンサなど)や能動素子を含まないことを意味する。また、本実施形態では、第1電極130として、5つの圧電素子110a〜110eに共通する1つの導電層が使用されているが、第1電極130が個々の圧電素子毎に分離されている場合には、同じ圧電素子グループに属する2つ以上の圧電素子の第1電極同士も配線を介して直接接続されることが好ましい。
In the embodiment shown in FIG. 4, the five piezoelectric elements 110a to 110e are divided into the following three groups of piezoelectric elements.
(1) First piezoelectric element group PG1: Piezoelectric elements 110a and 110d
(2) Second piezoelectric element group PG2: piezoelectric elements 110b and 110c
(3) Third piezoelectric element group PG3: Piezoelectric element 110e
The piezoelectric elements 110 included in each piezoelectric element group are always driven simultaneously. Further, since the first piezoelectric element group PG1 includes two piezoelectric elements 110a and 110d, the second electrodes 150a and 150d of these piezoelectric elements 110a and 110d are directly connected to each other via the wiring 151. The same applies to the second piezoelectric element group PG2. As another embodiment, one set of piezoelectric element groups can be configured by three or more piezoelectric elements 110. Generally, a plurality of piezoelectric elements are composed of N sets (N is an integer of 2 or more). It can be divided into piezoelectric element groups. Also in this case, when two or more piezoelectric elements 110 are included in the same piezoelectric element group, the second electrodes 150 are directly connected to each other through wiring. Here, “directly connected via wiring” means that passive elements (such as resistors, coils, capacitors, etc.) and active elements are not included in the middle of the wiring. In this embodiment, one conductive layer common to the five piezoelectric elements 110a to 110e is used as the first electrode 130, but the first electrode 130 is separated for each piezoelectric element. In addition, it is preferable that the first electrodes of two or more piezoelectric elements belonging to the same piezoelectric element group are also directly connected via a wiring.

図5は、圧電駆動装置10の動作の例を示す説明図である。圧電駆動装置10の突起部20は、被駆動体としてのローター50の外周に接触している。図5(A)に示す例では、駆動回路300(図4)は、一対の第2電極150a,150dと第1電極130との間に交流電圧又は脈流電圧を印加しており、圧電素子110a,110dは図5の矢印xの方向に伸縮する。これに応じて、圧電駆動装置10の振動体部210が振動体部210の平面内で屈曲して蛇行形状(S字形状)に変形し、突起部20の先端が矢印yの向きに往復運動するか、又は、楕円運動する。その結果、ローター50は、その回転軸O1の周りに所定の方向z(図5では時計回り方向)に回転する。図3で説明した振動板200の3つの接続部220(図3)は、このような振動体部210の振動の節(ふし)の位置に設けられている。なお、駆動回路300が、他の一対の第2電極150b,150cと第1電極130との間に交流電圧又は脈流電圧を印加する場合には、ローター50は逆方向に回転する。なお、中央の第2電極150eに、一対の第2電極150a,150d(又は他の一対の第2電極150b,150c)と同じ電圧を印加すれば、圧電駆動装置10が長手方向に伸縮するので、突起部20からローター50に与える力をより大きくすることが可能である。なお、圧電駆動装置10(又は圧電振動体100)のこのような動作については、上記先行技術文献1(特開2004−320979号公報、又は、対応する米国特許第7224102号)に記載されており、その開示内容は参照により組み込まれる。   FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of the operation of the piezoelectric driving device 10. The protrusion 20 of the piezoelectric driving device 10 is in contact with the outer periphery of the rotor 50 as a driven body. In the example shown in FIG. 5A, the drive circuit 300 (FIG. 4) applies an alternating voltage or a pulsating voltage between the pair of second electrodes 150a and 150d and the first electrode 130, and the piezoelectric element 110a and 110d expand and contract in the direction of arrow x in FIG. In response to this, the vibrating body portion 210 of the piezoelectric driving device 10 is bent in the plane of the vibrating body portion 210 and deformed into a meandering shape (S-shape), and the tip of the protrusion 20 reciprocates in the direction of the arrow y. Or elliptical motion. As a result, the rotor 50 rotates around the rotation axis O1 in a predetermined direction z (clockwise direction in FIG. 5). Three connecting portions 220 (FIG. 3) of the diaphragm 200 described with reference to FIG. 3 are provided at the positions of the vibration nodes of the vibrating body portion 210. When the drive circuit 300 applies an AC voltage or a pulsating voltage between the other pair of second electrodes 150b and 150c and the first electrode 130, the rotor 50 rotates in the reverse direction. If the same voltage as the pair of second electrodes 150a and 150d (or the other pair of second electrodes 150b and 150c) is applied to the center second electrode 150e, the piezoelectric driving device 10 expands and contracts in the longitudinal direction. The force applied to the rotor 50 from the protrusion 20 can be further increased. Such an operation of the piezoelectric driving device 10 (or the piezoelectric vibrating body 100) is described in the above-mentioned prior art document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-320979 or corresponding US Pat. No. 7,224,102). The disclosure of which is incorporated by reference.

図5(B)は、図5(A)のように圧電駆動装置10がその面内方向に振動する際に、その厚み方向にも湾曲する様子を示いている。このような厚み方向の湾曲は、圧電駆動装置10の表面に撓み(ひずみ)を発生させる点で望ましくない。しかしながら、本実施形態の圧電駆動装置10では、基板120と振動板200とが圧電素子110(130,140,150)を挟むように圧電振動体100が振動板200上に設置されているので、このような望ましくない撓み(ひずみ)を基板120によって抑制することができる。図5(C)は、図5(B)とは逆に、基板120が振動板200と接するように圧電振動体100が振動板200上に設置されている例である。図5(C)の積層構造では、第2電極150の表面において望ましくない撓み(ひずみ)が過度に大きくなる可能性がある。従って、図5(B)に示すように、基板120と振動板200とが圧電素子(130,140,150)を挟むように、圧電振動体100を振動板200上に設置することが好ましい。こうすれば、圧電駆動装置10の故障や損傷の可能性を低減することが可能である。特に、基板120をシリコン製とすれば、撓み(ひずみ)に対して損傷し難いので好ましい。また、本実施形態では、振動板200と圧電素子110(130,140,150)とが接触している。そのため、振動板200に配線層を形成することにより、振動板200の配線層を経由して、圧電素子110に電圧を印加できる。但し、図5(C)のように、基板120が振動板200と接するように圧電振動体100を振動板200に設置すれば、駆動回路300と圧電素子110(130,140,150)との間の配線が、図5(B)に示す例に比べて容易となる。   FIG. 5B shows a state in which the piezoelectric driving device 10 also curves in the thickness direction when the piezoelectric driving device 10 vibrates in the in-plane direction as shown in FIG. Such a curvature in the thickness direction is undesirable in that it causes deflection (strain) on the surface of the piezoelectric driving device 10. However, in the piezoelectric driving device 10 of the present embodiment, the piezoelectric vibrating body 100 is installed on the vibration plate 200 so that the substrate 120 and the vibration plate 200 sandwich the piezoelectric element 110 (130, 140, 150). Such undesirable deflection (strain) can be suppressed by the substrate 120. FIG. 5C is an example in which the piezoelectric vibrating body 100 is installed on the vibration plate 200 so that the substrate 120 is in contact with the vibration plate 200, contrary to FIG. 5B. In the stacked structure in FIG. 5C, undesirable deflection (strain) on the surface of the second electrode 150 may become excessively large. Therefore, as shown in FIG. 5B, it is preferable to install the piezoelectric vibrating body 100 on the vibration plate 200 so that the substrate 120 and the vibration plate 200 sandwich the piezoelectric element (130, 140, 150). By doing so, it is possible to reduce the possibility of failure or damage of the piezoelectric drive device 10. In particular, it is preferable that the substrate 120 be made of silicon because it is difficult to be damaged by bending (strain). In the present embodiment, the diaphragm 200 and the piezoelectric element 110 (130, 140, 150) are in contact with each other. Therefore, by forming a wiring layer on the diaphragm 200, a voltage can be applied to the piezoelectric element 110 via the wiring layer of the diaphragm 200. However, as shown in FIG. 5C, if the piezoelectric vibrating body 100 is installed on the vibration plate 200 so that the substrate 120 is in contact with the vibration plate 200, the drive circuit 300 and the piezoelectric elements 110 (130, 140, 150) Wiring between them is easier than in the example shown in FIG.

・第1の指関節駆動装置の構成:
図6は、第1の指関節駆動装置1001の圧電駆動装置と減速機とを指と反対側から見た概略図である。図7は、第1の指関節駆動装置1001の圧電駆動装置と減速機とを指側から見た概略図である。第1の指関節駆動装置1001は、圧電駆動装置10と、減速機501の他に、第1被駆動体50(ローター50)と、第2被駆動体59と、エンコーダー601と、を備える。圧電駆動装置10の構成は、上述した通りである。第1被駆動体50は、圧電駆動装置10により回転駆動される、円形状を有する板である。
-Configuration of the first finger joint drive device:
FIG. 6 is a schematic view of the piezoelectric driving device and the speed reducer of the first finger joint driving device 1001 as viewed from the side opposite to the finger. FIG. 7 is a schematic view of the piezoelectric driving device and the speed reducer of the first finger joint driving device 1001 as viewed from the finger side. The first finger joint driving device 1001 includes a first driven body 50 (rotor 50), a second driven body 59, and an encoder 601 in addition to the piezoelectric driving device 10 and the speed reducer 501. The configuration of the piezoelectric driving device 10 is as described above. The first driven body 50 is a circular plate that is rotationally driven by the piezoelectric driving device 10.

減速機501は、複数のギア51、52、53、54、55を備える。ギア51は、第1被駆動体50と同一の回転軸O1を有するギアであり、第1被駆動体50の直径よりも小さい直径を有する小径ギアである。ギア52は、ギア51と噛み合うギアであり、ギア51の直径よりも大きい直径を有する大径ギアである。その結果、ギア52の回転速度は、ギア51の回転速度よりも小さくなる。ギア53は、ギア52と同一の回転軸O2を有するギアであり、ギア52の直径よりも小さい直径を有する小径ギアである。ギア53の回転速度とギア52の回転速度は同じである。なお、ギア53は、図6ではギア52に隠れているため破線で描かれており、図7では図示が省略されている。ギア54は、ギア53と噛み合うギアであり、ギア53の直径よりも直径が大きい大径ギアである。その結果、ギア54の回転速度は、ギア53の回転速度よりも小さくなる。ギア55は、ギア54と同一の回転軸O3を有するギアであり、ギア54の直径よりも小さい直径を有する小径ギアである。なお、ギア55の回転速度とギア54の回転速度は同じである。   The speed reducer 501 includes a plurality of gears 51, 52, 53, 54, and 55. The gear 51 is a gear having the same rotation axis O <b> 1 as the first driven body 50, and is a small diameter gear having a diameter smaller than the diameter of the first driven body 50. The gear 52 is a gear that meshes with the gear 51 and is a large-diameter gear having a diameter larger than the diameter of the gear 51. As a result, the rotation speed of the gear 52 is smaller than the rotation speed of the gear 51. The gear 53 is a gear having the same rotation axis O <b> 2 as the gear 52, and is a small diameter gear having a diameter smaller than the diameter of the gear 52. The rotation speed of the gear 53 and the rotation speed of the gear 52 are the same. The gear 53 is drawn with a broken line because it is hidden behind the gear 52 in FIG. 6, and is not shown in FIG. 7. The gear 54 is a gear that meshes with the gear 53 and is a large-diameter gear having a diameter larger than the diameter of the gear 53. As a result, the rotation speed of the gear 54 is smaller than the rotation speed of the gear 53. The gear 55 is a gear having the same rotation axis O <b> 3 as the gear 54, and is a small diameter gear having a diameter smaller than the diameter of the gear 54. The rotation speed of the gear 55 and the rotation speed of the gear 54 are the same.

第2被駆動体59の一端部には、減速機501の最終段の小径のギア55と噛み合うギア部59gが形成されている。また、第2被駆動体59の他端部は、第2の指関節駆動装置1002の指支持部702と接続されている。第1の指関節駆動装置1001を駆動することで、第1の圧電駆動装置10が第1被駆動体50を回動させると、第1被駆動体50から、ギア52、ギア54、ギア部59gの順に回転速度が小さくなっていく。その結果、第1被駆動体50の回動速度よりも低い回転速度で第2被駆動59のギア部59gを回動させる。なお、第2被駆動体59のトルクは、逆に増大する。また、指関節駆動装置1000は、減速機501を備えることで、バックラッシュを抑制できる。   At one end of the second driven body 59, a gear portion 59g that meshes with the small-diameter gear 55 at the final stage of the speed reducer 501 is formed. The other end of the second driven body 59 is connected to the finger support portion 702 of the second finger joint drive device 1002. When the first piezoelectric driving device 10 rotates the first driven body 50 by driving the first finger joint driving device 1001, the gear 52, the gear 54, and the gear unit are moved from the first driven body 50. The rotation speed decreases in the order of 59 g. As a result, the gear portion 59g of the second driven 59 is rotated at a rotation speed lower than the rotation speed of the first driven body 50. Note that the torque of the second driven body 59 increases conversely. Moreover, the finger joint drive device 1000 can suppress the backlash by including the speed reducer 501.

本実施形態では、第1被駆動体50と、ギア51、52、53、54、55は、ほぼ一直線に配置されている。これにより、大きな減速比を得ることが出来るとともに、減速機501の高さ方向の大きさを小さく出来るので、第1の指関節駆動装置1001の大きさを小さくできる。なお、本実施形態では、減速機501に5個のギアを用いたが、ギアの数や直径は、所望する減速比に応じて任意に設定可能である。   In the present embodiment, the first driven body 50 and the gears 51, 52, 53, 54, and 55 are arranged substantially in a straight line. As a result, a large reduction ratio can be obtained, and the size of the reduction gear 501 in the height direction can be reduced, so that the size of the first finger joint driving device 1001 can be reduced. In the present embodiment, five gears are used for the reducer 501, but the number and diameter of the gears can be arbitrarily set according to a desired reduction ratio.

エンコーダー601は、4つのギア60、61、62、63と、円板64と、光学センサ66A、66Bを備える。ギア60は、減速機501のギア53と噛み合うギアである。ギア61は、ギア60と噛み合い、ギア62は、ギア61と回転軸を同一とするギアであり、ギア61の直径よりも大きい直径を有する大径のギアである。ギア63は、ギア62と噛み合い、円板64は、ギア63と回転軸を同一とする円板である。円板64は、所定のピッチで形成されたスリット65を備える。光学センサ66A、66Bは、回転する円板64に光を照射し、光がスリット65を通過するか否かにより、スリット65の位置を検知するフォトインタラプターである。4つのギア60、61、62、63は、その直径を適宜設定することにより、円板64の回転速度を、第1被駆動体50の回転速度よりも大きくしても良い。円板64の回転速度を大きくすれば、単位時間当たりのパルス数が増加するので、エンコーダーの分解能を大きく出来る。なお、ギア60、61、62、63を全て備える必要は無く、第1被駆動体50に同期させて円板64を回転させることが出来れば、ギア60、61、62、63のうちのいくつかは省略可能である。   The encoder 601 includes four gears 60, 61, 62, 63, a disc 64, and optical sensors 66A, 66B. The gear 60 is a gear that meshes with the gear 53 of the reduction gear 501. The gear 61 meshes with the gear 60, and the gear 62 is a gear having the same rotational axis as the gear 61 and is a large-diameter gear having a diameter larger than the diameter of the gear 61. The gear 63 meshes with the gear 62, and the disc 64 is a disc having the same rotational axis as that of the gear 63. The disc 64 includes slits 65 formed at a predetermined pitch. The optical sensors 66 </ b> A and 66 </ b> B are photointerrupters that irradiate the rotating disk 64 with light and detect the position of the slit 65 based on whether or not the light passes through the slit 65. The four gears 60, 61, 62, 63 may have a rotational speed of the disc 64 higher than that of the first driven body 50 by appropriately setting the diameter thereof. If the rotational speed of the disk 64 is increased, the number of pulses per unit time increases, so that the resolution of the encoder can be increased. It is not necessary to provide all the gears 60, 61, 62, 63, and any number of the gears 60, 61, 62, 63 can be used as long as the disk 64 can be rotated in synchronization with the first driven body 50. Or can be omitted.

円板64の直径は、第1被駆動体50の直径や、減速機501の大径のギア52、54の直径よりも小さい。なお、「大径ギア」とは、同軸で設けられた大小2つのギアのうちより大きな直径のギアを意味する。本実施形態では、ギア52、54の直径は、ほぼ同じであるが、円板64の直径は、ギア52、54のうちの最も大きなギアの直径よりも小さいことが好ましい。また、第1の指関節駆動装置1001を指と反対側から見た場合、円板64は、大径のギア52、54に隠れて見えない。このように、円板64が、大径のギア52、54に隠れるように、円板64を配置することが好ましい。   The diameter of the disk 64 is smaller than the diameter of the first driven body 50 and the diameters of the large diameter gears 52 and 54 of the speed reducer 501. The “large diameter gear” means a gear having a larger diameter among the two large and small gears provided coaxially. In this embodiment, the diameters of the gears 52 and 54 are substantially the same, but the diameter of the disc 64 is preferably smaller than the diameter of the largest gear of the gears 52 and 54. Further, when the first finger joint driving device 1001 is viewed from the side opposite to the finger, the disc 64 is hidden behind the large-diameter gears 52 and 54 and cannot be seen. Thus, it is preferable to arrange the disc 64 so that the disc 64 is hidden by the large-diameter gears 52 and 54.

円板64は、円周に沿って形成されたスリット65を有する。円周に沿った方向のスリット65の幅と、スリットでない部分の幅は同じ長さであることが好ましい。光学センサ66A、66Bは、円板64を挟むように配置されている。光学センサ66Aと66Bが生成する信号の周期は同じである。この1周期を2πとしたときに、光学センサ66Aの生成する信号の位相と光学センサ66Bの生成する信号の位相とがπ/2だけずれるように、光学センサ66A、66Bが配置されることが好ましい。なお、本実施形態では、円板64にスリット65を設けたが、スリット65の代わりに反射板を設けても良い。この場合には、光学センサ66A、66Bとして、フォトリフレクターが使用される。   The disc 64 has a slit 65 formed along the circumference. The width of the slit 65 in the direction along the circumference and the width of the non-slit portion are preferably the same length. The optical sensors 66A and 66B are arranged so as to sandwich the disc 64. The periods of the signals generated by the optical sensors 66A and 66B are the same. The optical sensors 66A and 66B may be arranged so that the phase of the signal generated by the optical sensor 66A and the phase of the signal generated by the optical sensor 66B are shifted by π / 2 when this period is 2π. preferable. In the present embodiment, the slit 65 is provided in the disc 64, but a reflecting plate may be provided in place of the slit 65. In this case, a photo reflector is used as the optical sensors 66A and 66B.

以上、第1の実施形態によれば、エンコーダー601の円板64の直径は、第1被駆動体50の直径や、減速機501の大径のギア52、54の直径よりも小さいので、第1の指関節駆動装置1001を小さく出来る。また、第1の指関節駆動装置1001の駆動装置として圧電駆動装置10を用いるので、磁石やコイルが不要であり、第1の指関節駆動装置1001を小さく出来る。更に、円板64の回転速度を、複数のギア60、61、62、63で構成される増速機を用いて、第1被駆動体50の回転速度よりも大きくするので、エンコーダー601の分解能を大きく出来る。   As described above, according to the first embodiment, the diameter of the disc 64 of the encoder 601 is smaller than the diameter of the first driven body 50 and the diameters of the large gears 52 and 54 of the speed reducer 501. 1 finger joint drive device 1001 can be made small. Further, since the piezoelectric driving device 10 is used as the driving device of the first finger joint driving device 1001, no magnet or coil is required, and the first finger joint driving device 1001 can be made small. Furthermore, since the rotational speed of the disc 64 is made larger than the rotational speed of the first driven body 50 using a speed increasing device composed of a plurality of gears 60, 61, 62, 63, the resolution of the encoder 601 Can be increased.

・第2の実施形態:
図8は、第2の実施形態において用いられる第1の指関節駆動装置100a1の構成を示す説明図である。第2の実施形態の第1の指関節駆動装置1001aは、第1の実施形態の第1の指関節駆動装置1001あるいは第2の指関節駆動装置1002の代わりに用いることができる。
Second embodiment:
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the configuration of the first finger joint drive device 100a1 used in the second embodiment. The first finger joint drive device 1001a of the second embodiment can be used instead of the first finger joint drive device 1001 or the second finger joint drive device 1002 of the first embodiment.

第1の指関節駆動装置1001aは、第1の指関節駆動装置1001と以下の点が異なる。減速機503は、減速機501と比較して、さらに2つのギア56、57を備えている。ギア56は、ギア55と噛み合うギアであり、ギア55の直径よりも直径が大きい大径ギアである。その結果、ギア56の回転速度は、ギア55の回転速度よりも小さくなる。ギア57は、ギア56と同一の回転軸O4を有するギアであり、ギア56の直径よりも小さい直径を有する小径ギアである。ギア57の回転速度とギア56の回転速度は同じである。ギア57は、ギア部59gと噛み合っている。ギア部59gは円弧形をしており、ギア部59gの曲率は、ギア57の曲率よりも小さい。その結果、ギア部59gの回転速度は、ギア57の回転速度よりも小さくなる。また、第1の指関節駆動装置1001の減速機501では、3つの回転軸O1、O2、O3は、ほぼ一直線上に乗っているが、第2の実施形態の第1の指関節駆動装置1001aの減速機503では、回転軸O1、O2、O3、O4は、菱形あるいは四角形の頂点に配置されている。また、円板64は、最も上方に位置する大径のギア54の上端を圧電駆動装置10の方向に伸ばした仮想的な外縁Lxよりも内側に配置されている。なお、本実施形態では、指の背側を「上」あるいは「上側」、腹側を「下」あるいは「下側」と呼んでいる。その結果、指700の長さ方向の大きさを小さくでき、第1の指関節駆動装置1001aの大きさを小さくできる。   The first finger joint driving device 1001a differs from the first finger joint driving device 1001 in the following points. The speed reducer 503 further includes two gears 56 and 57 as compared with the speed reducer 501. The gear 56 is a gear that meshes with the gear 55 and is a large-diameter gear having a diameter larger than the diameter of the gear 55. As a result, the rotation speed of the gear 56 is smaller than the rotation speed of the gear 55. The gear 57 is a gear having the same rotation axis O <b> 4 as the gear 56, and is a small diameter gear having a diameter smaller than the diameter of the gear 56. The rotation speed of the gear 57 and the rotation speed of the gear 56 are the same. The gear 57 meshes with the gear portion 59g. The gear portion 59g has an arc shape, and the curvature of the gear portion 59g is smaller than the curvature of the gear 57. As a result, the rotation speed of the gear portion 59g is smaller than the rotation speed of the gear 57. In the reduction gear 501 of the first finger joint driving device 1001, the three rotation axes O1, O2, and O3 are on a substantially straight line, but the first finger joint driving device 1001a of the second embodiment. In the reduction gear 503, the rotation axes O1, O2, O3, and O4 are arranged at the vertices of a rhombus or a rectangle. Further, the disc 64 is disposed on the inner side of a virtual outer edge Lx obtained by extending the upper end of the uppermost large gear 54 in the direction of the piezoelectric driving device 10. In the present embodiment, the back side of the finger is referred to as “upper” or “upper side”, and the abdomen side is referred to as “lower” or “lower side”. As a result, the size of the finger 700 in the length direction can be reduced, and the size of the first finger joint driving device 1001a can be reduced.

図9は、第2の実施形態におけるエンコーダー603の構成を示す説明図である。エンコーダー603は、ギア67、68と、円板64と、光学センサ66A、66Bとを備える。ギア67は、第1被駆動体50と同一の回転軸O1を有するギアであり、第1被駆動体50の直径よりも小さい直径を有する小径ギアである。第1被駆動体50とギア67の回転速度は同じである。ギア68は、ギア67と噛み合うギアであり、ギア67の直径よりも小さい直径を有する極小径ギアである。したがって、ギア68の回転速度は、ギア67の回転速度よりも大きい。円板64は、ギア68と同一の回転軸O5を有する。円板64の回転速度は、ギア68の回転速度と同じである。ギア67と68は、円板64の回転速度を第1被駆動体50の回転速度よりも大きくする増速機を構成する。円板64は、円周に沿って形成されたスリット65を有する。円板64、スリット65、光学センサ66A、66Bの構成については、第1の実施形態と同様の構成であるので、これ以上の説明を省略する。   FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the encoder 603 according to the second embodiment. The encoder 603 includes gears 67 and 68, a disc 64, and optical sensors 66A and 66B. The gear 67 is a gear having the same rotation axis O <b> 1 as the first driven body 50, and is a small diameter gear having a diameter smaller than the diameter of the first driven body 50. The rotational speeds of the first driven body 50 and the gear 67 are the same. The gear 68 is a gear that meshes with the gear 67 and is a very small diameter gear having a diameter smaller than the diameter of the gear 67. Therefore, the rotation speed of the gear 68 is larger than the rotation speed of the gear 67. The disc 64 has the same rotation axis O <b> 5 as the gear 68. The rotational speed of the disc 64 is the same as the rotational speed of the gear 68. The gears 67 and 68 constitute a speed increaser that makes the rotational speed of the disc 64 larger than the rotational speed of the first driven body 50. The disc 64 has a slit 65 formed along the circumference. Since the configuration of the disc 64, the slit 65, and the optical sensors 66A and 66B is the same as that of the first embodiment, further description thereof is omitted.

以上第2の実施形態によっても、減速機503を小さくし、第1の指関節駆動装置1001aの大きさを小さくできる。また、第2の実施形態によれば、第1の指関節駆動装置1001aの指700の長さ方向の大きさを小さくできるので、指関節駆動装置1000を、親指のように、短い指にも装着できる。   As described above, also according to the second embodiment, the speed reducer 503 can be reduced, and the size of the first finger joint driving device 1001a can be reduced. In addition, according to the second embodiment, since the size of the finger 700 in the length direction of the first finger joint driving device 1001a can be reduced, the finger joint driving device 1000 can be applied to a short finger like a thumb. Can be installed.

以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。   The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.

10…圧電駆動装置
20…突起部
50…ローター(第1被駆動体)
51、52、53、54、55、56、57…ギア
59…第2被駆動体
59g…ギア部
60、61、62、63…ギア
64…円板
65…スリット
66A、66B…光学センサ
67…ギア
68…ギア(カナ)
100…圧電振動体
110、110a、110b、110e…圧電素子
120…基板
130…第1電極
140…圧電体
150…第2電極
150a、150b、150e…導電体層(第2電極)
151、152…配線
200…振動板
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…配線
501、502、503…減速機
601、603…エンコーダー
700…指
701、702…指支持部
703、704…バンド
1000…指関節駆動装置
1001、1001a…第1の指関節駆動装置
1002…第2の指関節駆動装置
1003…ベース部材
O1、O2、O3、O4…回転軸
Lx…外縁
PG1…第1圧電素子グループ
PG2…第2圧電素子グループ
PG3…第3圧電素子グループ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Piezoelectric drive device 20 ... Protrusion part 50 ... Rotor (1st to-be-driven body)
51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 ... gear 59 ... second driven member 59g ... gear portion 60, 61, 62, 63 ... gear 64 ... disc 65 ... slit 66A, 66B ... optical sensor 67 ... Gear 68 ... Gear (Kana)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Piezoelectric vibrating body 110, 110a, 110b, 110e ... Piezoelectric element 120 ... Board | substrate 130 ... 1st electrode 140 ... Piezoelectric body 150 ... 2nd electrode 150a, 150b, 150e ... Conductor layer (2nd electrode)
151, 152 ... wiring 200 ... diaphragm 210 ... vibrating body part 211 ... first surface 212 ... second surface 220 ... connection part 230 ... mounting part 240 ... screw 300 ... drive circuit 310 ... wiring 501, 502, 503 ... speed reducer Reference numerals 601 and 603 are encoders 700 are fingers 701 and 702 are finger support portions 703 and 704 are bands 1000 are finger joint drive devices 1001 and 1001a are first finger joint drive devices 1002 are second finger joint drive devices 1003 are base members O 1, O 2, O 3, O 4, rotation axis Lx, outer edge PG 1, first piezoelectric element group PG 2, second piezoelectric element group PG 3, third piezoelectric element group

Claims (5)

駆動装置と、
前記駆動装置により回動され、円形状を有する第1被駆動体と、
エンコーダーと、
を備え、
前記エンコーダーは、
前記第1被駆動体の回動に応じて回動し、スリットまたは反射板を有する円板と、
前記スリットまたは反射板を検知することが可能な検出器と、
を有し、
前記円板の直径は、前記第1被駆動体の直径よりも小さい、
指関節駆動装置。
A driving device;
A first driven body rotated by the driving device and having a circular shape;
An encoder,
With
The encoder is
A disc that rotates according to the rotation of the first driven body and has a slit or a reflector;
A detector capable of detecting the slit or reflector;
Have
A diameter of the disc is smaller than a diameter of the first driven body;
Finger joint drive device.
請求項1に記載の指関節駆動装置において、
前記第1被駆動体と前記円板との間に配置され、前記円板の回転速度を前記第1被駆動体の回動速度よりも速くする増速機を備える、指関節駆動装置。
The finger joint drive device according to claim 1,
A finger joint drive device, comprising: a speed increasing device that is disposed between the first driven body and the disk and that makes the rotational speed of the disk faster than the rotational speed of the first driven body.
請求項1または2に記載の指関節駆動装置において、
前記駆動装置は、圧電駆動装置である、指関節駆動装置。
The finger joint drive device according to claim 1 or 2,
The finger joint drive device, wherein the drive device is a piezoelectric drive device.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の指関節駆動装置において、
前記第1被駆動体の回動を減速する減速機と、
前記減速機に接続され、指の運動をアシストする第2被駆動体と、
を備える、指関節駆動装置。
In the finger joint drive device according to any one of claims 1 to 3,
A decelerator that decelerates the rotation of the first driven body;
A second driven body connected to the speed reducer and assisting finger movement;
A finger joint drive device comprising:
請求項4に記載の指関節駆動装置において、
前記円板の直径は、前記減速機のギアのうちの最も大きなギアの直径よりも小さく、
前記減速機のギアの回転軸に沿った方向のいずれか一方から前記円板を見たときに、前記円板は、前記減速機のギアに隠れる位置に配置されている、指関節駆動装置。
In the finger joint drive device according to claim 4,
The diameter of the disc is smaller than the diameter of the largest gear among the gears of the reducer,
The finger joint drive device, wherein the disk is disposed at a position hidden by the gear of the speed reducer when the disk is viewed from either one of the directions along the rotation axis of the gear of the speed reducer.
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