JP2016082825A - Piezoelectrically-actuated device, robot and driving method for piezoelectrically-actuated device and robot - Google Patents

Piezoelectrically-actuated device, robot and driving method for piezoelectrically-actuated device and robot Download PDF

Info

Publication number
JP2016082825A
JP2016082825A JP2014214982A JP2014214982A JP2016082825A JP 2016082825 A JP2016082825 A JP 2016082825A JP 2014214982 A JP2014214982 A JP 2014214982A JP 2014214982 A JP2014214982 A JP 2014214982A JP 2016082825 A JP2016082825 A JP 2016082825A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
diaphragm
vibrating body
electrode
quality factor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014214982A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
上條 浩一
Koichi Kamijo
浩一 上條
豊 荒川
Yutaka Arakawa
豊 荒川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2014214982A priority Critical patent/JP2016082825A/en
Publication of JP2016082825A publication Critical patent/JP2016082825A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize actuation characteristics of a piezoelectrically-actuated device by curbing unintended oscillation thereof.SOLUTION: A piezoelectrically-actuated device (10) comprises: a first member (31); a second member (32); an oscillation plate (23) which is arranged between the first member (31) and the second member (32) and mounted with piezoelectric elements (210a to 210d and 250a to 250d); and third members (75 and 76) which are arranged between the oscillation plate (23) and the first member (31) and have a mechanical quality coefficient smaller than the same of the oscillation plate (23).SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、圧電駆動装置、及び、圧電駆動装置を備えるロボットなどの各種の装置に関する。   The present invention relates to a piezoelectric drive device and various devices such as a robot including the piezoelectric drive device.

従来から、圧電素子を有する振動体を振動させて被駆動体(例えば、ローター)を駆動する圧電アクチュエーターが知られている(例えば、特許文献1)。圧電素子は高周波の交流電圧等の駆動電圧を機械的振動に変換する素子であり、圧電アクチュエーターは、圧電素子の振動に応じた振動体(以下、「圧電振動体ユニット」とも呼ぶ)の振動によって、振動体に当接する被駆動体を駆動する駆動装置(以下、「圧電駆動装置」とも呼ぶ)である。特許文献1に記載の圧電アクチュエーターの振動体は、短手方向両外側に向かって延設された一対の腕部(固定部)を有し、その腕部に設けられた貫通孔を挿通させたネジを介して、振動体が保持部材に固定されている。   Conventionally, a piezoelectric actuator that drives a driven body (for example, a rotor) by vibrating a vibrating body having a piezoelectric element is known (for example, Patent Document 1). Piezoelectric elements are elements that convert drive voltage such as high-frequency AC voltage into mechanical vibrations. Piezoelectric actuators are driven by vibrations of vibrating bodies (hereinafter also referred to as “piezoelectric vibrating body units”) in response to vibrations of piezoelectric elements. A driving device that drives a driven body that comes into contact with the vibrating body (hereinafter also referred to as “piezoelectric driving device”). The vibration body of the piezoelectric actuator described in Patent Literature 1 has a pair of arm portions (fixed portions) extending toward both outer sides in the short direction, and has a through hole provided in the arm portion inserted therethrough. The vibrating body is fixed to the holding member via a screw.

特開2013−146152号公報JP 2013-146152 A

しかし、特許文献1に記載の振動体の固定構造では、圧電アクチュエーターの駆動特性に悪影響を与えるおそれがある。具体的には、振動体の振動が腕部に伝わり、腕部に意図しない振動(「スプリアス振動」とも呼ばれる)を誘発することがある。そして、その意図しない振動が振動体の本来の振動を妨害することにより、被駆動体との当接位置における振動体の動きが乱れることがある。これにより、振動体が被駆動体に当接する強さや、当接する範囲等の当接の態様が変化するおそれがある。その結果、振動体が、被駆動体に適切な駆動力を伝えることができなくなり、被駆動体を駆動する駆動効率や、被駆動体の位置決め精度等の圧電アクチュエーターの駆動特性が低下してしまう。このため、意図しない振動を抑制して、圧電アクチュエーターの駆動特性を安定させることが望まれていた。   However, the vibrating body fixing structure described in Patent Document 1 may adversely affect the drive characteristics of the piezoelectric actuator. Specifically, the vibration of the vibrating body is transmitted to the arm portion, and an unintended vibration (also referred to as “spurious vibration”) may be induced in the arm portion. Then, the unintended vibration disturbs the original vibration of the vibrating body, which may disturb the movement of the vibrating body at the contact position with the driven body. Thereby, there exists a possibility that the contact aspects, such as the intensity | strength which a vibrating body contact | abuts to a to-be-driven body, and the range to contact | abut, may change. As a result, the vibrating body cannot transmit an appropriate driving force to the driven body, and driving efficiency of the piezoelectric actuator such as driving efficiency for driving the driven body and positioning accuracy of the driven body is deteriorated. . For this reason, it has been desired to suppress unintended vibrations and stabilize the drive characteristics of the piezoelectric actuator.

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.

(1)本発明の一形態によれば圧電駆動装置が提供される。この圧電駆動装置は、第1部材と;第2部材と;前記第1部材と前記第2部材との間に位置し、圧電素子が設けられた振動板と;前記振動板と前記第1部材との間に位置し、前記振動板の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第3部材と;を備える。
この形態の圧電駆動装置によれば、第1部材と振動板との間に位置する第3部材によって振動板の振動を吸収することができるので、意図しない振動(スプリアス振動)の発生を抑制して、圧電駆動装置の駆動特性を安定させることが可能である。
(1) According to one aspect of the present invention, a piezoelectric driving device is provided. The piezoelectric drive device includes: a first member; a second member; a diaphragm provided between the first member and the second member and provided with a piezoelectric element; the diaphragm and the first member And a third member having a mechanical quality factor smaller than the mechanical quality factor of the diaphragm.
According to the piezoelectric drive device of this aspect, since the vibration of the diaphragm can be absorbed by the third member located between the first member and the diaphragm, the occurrence of unintended vibration (spurious vibration) is suppressed. Thus, the drive characteristics of the piezoelectric drive device can be stabilized.

(2)上記形態の圧電駆動装置において、前記振動板と前記第2部材との間に位置し、前記振動板の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第4部材を備えるようにしてもよい。
この形態の圧電駆動装置によれば、第1部材と振動板との間に位置する第3部材、及び、第2部材と振動板との間に位置する第4部材の両方によって振動板の振動を吸収することができるので、スプリアス振動の発生をさらに効果的に抑制して、圧電駆動装置の駆動特性をさらに安定させることが可能である。
(2) The piezoelectric driving device according to the above aspect may include a fourth member that is located between the diaphragm and the second member and has a mechanical quality factor smaller than the mechanical quality factor of the diaphragm. May be.
According to the piezoelectric drive device of this aspect, the vibration of the diaphragm is caused by both the third member located between the first member and the diaphragm and the fourth member located between the second member and the diaphragm. Therefore, it is possible to further effectively suppress the occurrence of spurious vibrations and further stabilize the driving characteristics of the piezoelectric driving device.

(3)上記形態の圧電駆動装置において、前記第3部材は絶縁性を有するようにしてもよい。
この形態の圧電駆動装置によれば、第1部材を接地電位に設定しつつ、振動板の電位を接地電位とは異なる電位に設定することができる。
(3) In the piezoelectric drive device according to the above aspect, the third member may have an insulating property.
According to the piezoelectric drive device of this aspect, the potential of the diaphragm can be set to a potential different from the ground potential while the first member is set to the ground potential.

(4)上記形態の圧電駆動装置において、前記第3部材及び前記第4部材は絶縁性を有するようにしてもよい。
この形態の圧電駆動装置によれば、第1部材及び第2部材を接地電位に設定しつつ、振動板の電位を接地電位とは異なる電位に設定することができる。
(4) In the piezoelectric driving device according to the above aspect, the third member and the fourth member may have insulating properties.
According to the piezoelectric driving device of this aspect, the potential of the diaphragm can be set to a potential different from the ground potential while setting the first member and the second member to the ground potential.

(5)上記形態の圧電駆動装置において、前記圧電素子は、圧電体と、前記圧電体に駆動電圧を印加する第1電極及び第2電極と、を有し、前記振動板を介して前記第1電極に接地電位とは異なる電位の電圧を印加するとともに、前記第2電極に前記接地電位とは異なる電位の電圧を印加することにより、前記圧電体に駆動電圧を印加するようにしてもよい。
この形態の圧電駆動装置によれば、第1電極に印加する電圧及び第2電極に印加する電圧を小さくしつつ、駆動電圧の大きくすることが可能である。
(5) In the piezoelectric driving device according to the above aspect, the piezoelectric element includes a piezoelectric body, and a first electrode and a second electrode that apply a driving voltage to the piezoelectric body, and the first element is interposed through the diaphragm. A driving voltage may be applied to the piezoelectric body by applying a voltage having a potential different from the ground potential to one electrode and applying a voltage having a potential different from the ground potential to the second electrode. .
According to the piezoelectric drive device of this aspect, it is possible to increase the drive voltage while reducing the voltage applied to the first electrode and the voltage applied to the second electrode.

(6)上記形態の圧電駆動装置において、基台と;前記第1部材、前記第2部材および前記基台を連結する第1の弾性体および第2の弾性体と;前記第1の弾性体が固定される前記第1部材の位置と前記基台の位置との少なくとも一方に配置され、前記第1の弾性体の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第5部材と;前記第2の弾性体が固定される前記第1部材の位置と前記基台の位置との少なくとも一方に配置され、前記第2の弾性体の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第6部材と;を備えるようにしてもよい。
この形態の圧電駆動装置によれば、第5部材及び第6部材によって第1部材に伝播してくる振動板の振動を吸収することができるので、スプリアス振動の発生を抑制して、圧電駆動装置の駆動特性を安定させることが可能である。
(6) In the piezoelectric drive device according to the above aspect, a base; the first elastic body and the second elastic body connecting the first member, the second member, and the base; and the first elastic body A fifth member having a mechanical quality factor smaller than a mechanical quality factor of the first elastic body, disposed at least one of the position of the first member and the position of the base, The second elastic body is disposed at at least one of the position of the first member and the position of the base, and has a mechanical quality factor smaller than the mechanical quality factor of the second elastic body. 6 members may be provided.
According to the piezoelectric driving device of this aspect, the vibration of the diaphragm propagating to the first member can be absorbed by the fifth member and the sixth member, so that the generation of spurious vibrations is suppressed and the piezoelectric driving device is suppressed. It is possible to stabilize the drive characteristics.

(7)上記形態の圧電駆動装置において、前記第5部材及び前記第6部材は絶縁性を有するようにしてもよい。
この形態の圧電駆動装置によれば、基台を接地電位に設定しつつ、振動板の電位を接地電位とは異なる電位に設定することができる。
(7) In the piezoelectric driving device according to the above aspect, the fifth member and the sixth member may have insulating properties.
According to this type of piezoelectric driving device, the potential of the diaphragm can be set to a potential different from the ground potential while the base is set to the ground potential.

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、圧電駆動装置の他、圧電駆動装置の駆動方法、圧電駆動装置の製造方法、圧電駆動装置を搭載するロボット、送液ポンプ、投薬ポンプ、圧電駆動装置を搭載するロボットの駆動方法、等の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 addition to a piezoelectric driving device, a driving method of the piezoelectric driving device, a manufacturing method of the piezoelectric driving device, a robot equipped with the piezoelectric driving device, a liquid feed pump, It can be realized in various forms such as a medication pump and a driving method of a robot equipped with a piezoelectric driving device.

圧電アクチュエーターの第1実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows 1st Embodiment of a piezoelectric actuator. 圧電アクチュエーターを構成する圧電振動体モジュールの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the piezoelectric vibrating body module which comprises a piezoelectric actuator. 圧電振動体モジュールを図1とは異なる他の方向から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the piezoelectric vibrating body module from the other direction different from FIG. 圧電振動体モジュールを図1及び図3とは異なる他の方向から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the piezoelectric vibrating body module from the other direction different from FIG.1 and FIG.3. 圧電振動体モジュールの概略断面図(図1のA−A線での断面図)である。It is a schematic sectional drawing (sectional drawing in the AA line of FIG. 1) of a piezoelectric vibrating body module. 圧電振動体ユニット2の動作の例を示す説明図である。6 is an explanatory diagram illustrating an example of the operation of the piezoelectric vibrating body unit 2. FIG. 第1実施形態の圧電振動体モジュールの変形例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the modification of the piezoelectric vibrating body module of 1st Embodiment. 圧電アクチュエーターを構成する圧電振動体モジュールの第2実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows 2nd Embodiment of the piezoelectric vibrating body module which comprises a piezoelectric actuator. 他の圧電振動体ユニットを示す平面図である。It is a top view which shows another piezoelectric vibrating body unit. さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図である。It is a top view which shows another piezoelectric vibrating body unit. さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図である。It is a top view which shows another piezoelectric vibrating body unit. さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図であるIt is a top view which shows another piezoelectric vibrating body unit. 圧電アクチュエーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the robot using a piezoelectric actuator. 図13に示したロボットの手首部分の説明図である。It is explanatory drawing of the wrist part of the robot shown in FIG. 圧電アクチュエーターを利用した送液ポンプの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the liquid feeding pump using a piezoelectric actuator.

A.圧電アクチュエーターの第1実施形態:
A1.圧電アクチュエーターの構成:
図1は、圧電アクチュエーターの第1実施形態を示す斜視図である。図2は、圧電アクチュエーター1を構成する圧電振動体モジュール10の分解斜視図である。図3は、圧電振動体モジュール10を図1とは異なる他の方向から見た斜視図である。図4は、圧電振動体モジュール10を図1及び図3とは異なる他の方向から見た斜視図である。図5は、圧電振動体モジュール10の概略断面図(図1のA−A線での断面図)である。
A. First embodiment of piezoelectric actuator:
A1. Piezoelectric actuator configuration:
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a piezoelectric actuator. FIG. 2 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibrating body module 10 constituting the piezoelectric actuator 1. 3 is a perspective view of the piezoelectric vibrating body module 10 as seen from another direction different from that in FIG. FIG. 4 is a perspective view of the piezoelectric vibrating body module 10 as seen from another direction different from FIGS. 1 and 3. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric vibrating body module 10 (cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1).

以下では、説明の都合上、図1及び図5中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」とする。また、以下で説明する図には、互いに直交する3つの軸として、X軸,Y軸,Z軸が示されている。X軸に平行な方向を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」という。また、X軸とY軸で規定される平面を「XY平面」と言い、Y軸とZ軸で規定される平面を「YZ平面」と言い、Z軸とX軸で規定される平面を「XZ平面」と言う。また、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向において、矢印先端側を「+(正)側」、矢印基端側を「−(負)側」とする。   In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIGS. 1 and 5 is “upper” or “upper”, and the lower side is “lower” or “lower”. In the drawings described below, an X axis, a Y axis, and a Z axis are shown as three axes orthogonal to each other. The direction parallel to the X axis is referred to as “X axis direction”, the direction parallel to the Y axis is referred to as “Y axis direction”, and the direction parallel to the Z axis is referred to as “Z axis direction”. A plane defined by the X axis and the Y axis is referred to as an “XY plane”, a plane defined by the Y axis and the Z axis is referred to as a “YZ plane”, and a plane defined by the Z axis and the X axis is represented by “ XZ plane ". Further, in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, the arrow tip side is defined as “+ (positive) side” and the arrow base end side is defined as “− (negative) side”.

図1に示すように、圧電アクチュエーター(圧電駆動装置)1は、電圧の印加により振動する圧電振動体ユニット2を有する圧電振動体モジュール10と、回転可能(変位可能)な円盤状のローター(被駆動体)5と、圧電振動体モジュール10とローター5とを支持する支持体(不図示)とを有している。圧電アクチュエーター1は、圧電振動体ユニット2が振動することにより、ローター5に動力(駆動力)を伝達して回転(駆動)させる装置である。なお、圧電振動体モジュール10を圧電アクチュエーターと呼ぶ場合もある。   As shown in FIG. 1, a piezoelectric actuator (piezoelectric drive device) 1 includes a piezoelectric vibrator module 10 having a piezoelectric vibrator unit 2 that vibrates by application of a voltage, and a rotatable (displaceable) disk-shaped rotor (covered). And a support body (not shown) that supports the piezoelectric vibrator module 10 and the rotor 5. The piezoelectric actuator 1 is a device that transmits power (driving force) to the rotor 5 to rotate (drive) when the piezoelectric vibrator unit 2 vibrates. In addition, the piezoelectric vibrating body module 10 may be called a piezoelectric actuator.

圧電振動体モジュール10は、図1〜図5に示すように、圧電振動体ユニット2と、圧電振動体ユニット2(振動板23)を振動可能に保持する保持部(保持機構)3とを備えている。また、圧電振動体モジュール10は、基台4と、保持部3と基台4とを連結し、保持部3を介して圧電振動体ユニット2の後述する突起部26をローター5に向けて付勢する付勢部である一対の板バネ(弾性体)71,72と、一対の絶縁性の介挿部材75,76とを備えている。   As shown in FIGS. 1 to 5, the piezoelectric vibrating body module 10 includes a piezoelectric vibrating body unit 2 and a holding portion (holding mechanism) 3 that holds the piezoelectric vibrating body unit 2 (vibrating plate 23) so as to vibrate. ing. In addition, the piezoelectric vibrating body module 10 connects the base 4, the holding unit 3, and the base 4, and attaches a protrusion 26 (described later) of the piezoelectric vibrating unit 2 to the rotor 5 through the holding unit 3. A pair of leaf springs (elastic bodies) 71 and 72 that are biasing portions to be biased and a pair of insulating insertion members 75 and 76 are provided.

圧電振動体ユニット2は、長方形の板状をなし、図1及び図5の上側から4つの第2電極21a〜21dと、板状の圧電体22と、第1電極291と、補強板である振動板(シム)23と、第1電極292と、板状の圧電体24と、4つの第2電極25a〜25dとが、この順に積層されて構成されている(図1〜図5参照)。振動板23は、一方の面(図5の上側の面)に圧電体22が設けられ、他方の面(図5の下側の面)に圧電体24が設けられた本体部20と、突起部(接触部)26と、2つの連結部27,28とを有している。なお、各図の圧電振動体ユニット2は、厚さ方向を誇張して示している。   The piezoelectric vibrating body unit 2 has a rectangular plate shape, and includes four second electrodes 21a to 21d, a plate-like piezoelectric body 22, a first electrode 291 and a reinforcing plate from the upper side of FIGS. A diaphragm (shim) 23, a first electrode 292, a plate-like piezoelectric body 24, and four second electrodes 25a to 25d are stacked in this order (see FIGS. 1 to 5). . The vibration plate 23 has a main body 20 provided with a piezoelectric body 22 on one surface (upper surface in FIG. 5) and a piezoelectric body 24 on the other surface (lower surface in FIG. 5), and a protrusion. A portion (contact portion) 26 and two connecting portions 27 and 28 are provided. In addition, the piezoelectric vibrating body unit 2 in each drawing exaggerates the thickness direction.

第2電極21a〜21dと圧電体22と第1電極291とが振動板23の図5中上側に設けられた圧電振動体を構成し、各第2電極21a〜21dに対応する圧電振動体の部分がそれぞれの圧電素子を構成する。同様に、第2電極25a〜25dと圧電体24と第1電極292とが振動板23の図5中下側に設けられた圧電振動体を構成し、各第2電極25a〜25dに対応する圧電振動体の部分がそれぞれの圧電素子を構成する。なお、各第2電極21a〜21dに対応するそれぞれの圧電素子を「圧電素子210a〜210d」とも呼び、各第2電極25a〜25dに対応するそれぞれの圧電素子を「圧電素子250a〜250d」とも呼ぶ。   The second electrodes 21a to 21d, the piezoelectric body 22, and the first electrode 291 constitute a piezoelectric vibrating body provided on the upper side in FIG. 5 of the diaphragm 23, and the piezoelectric vibrating bodies corresponding to the second electrodes 21a to 21d are formed. The portion constitutes each piezoelectric element. Similarly, the second electrodes 25a to 25d, the piezoelectric body 24, and the first electrode 292 constitute a piezoelectric vibrating body provided on the lower side of the diaphragm 23 in FIG. 5, and correspond to the second electrodes 25a to 25d. The portion of the piezoelectric vibrating body constitutes each piezoelectric element. The piezoelectric elements corresponding to the second electrodes 21a to 21d are also referred to as “piezoelectric elements 210a to 210d”, and the piezoelectric elements corresponding to the second electrodes 25a to 25d are also referred to as “piezoelectric elements 250a to 250d”. Call.

この圧電振動体ユニット2は、電圧の印加により圧電体22及び24が変形することにより振動して、突起部26を介してローター5に動力を伝達して、ローター5を回転させる。第1電極291,292は、それぞれ、圧電体22,24に対応する長方形状をなし、振動板23の本体部20の両面にそれぞれ設置(固着)されている。また、圧電体22,24は、それぞれ、長方形状をなし、第1電極291,292上にそれぞれ設置されている。   The piezoelectric vibrating body unit 2 vibrates when the piezoelectric bodies 22 and 24 are deformed by applying a voltage, and transmits power to the rotor 5 through the protrusions 26 to rotate the rotor 5. The first electrodes 291 and 292 each have a rectangular shape corresponding to the piezoelectric bodies 22 and 24, and are installed (fixed) on both surfaces of the main body 20 of the diaphragm 23. In addition, the piezoelectric bodies 22 and 24 each have a rectangular shape and are disposed on the first electrodes 291 and 292, respectively.

これらの圧電体22,24は、電圧を印加することにより、その長手方向に伸長または収縮し、電圧の印加を中止することにより、元の形状に戻る。圧電体22,24の構成材料としては、それぞれ、特に限定されず、チタン酸ジルコニウム酸鉛(PZT)、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。   These piezoelectric bodies 22 and 24 expand or contract in the longitudinal direction by applying a voltage, and return to their original shapes by stopping the application of the voltage. The constituent materials of the piezoelectric bodies 22 and 24 are not particularly limited, respectively. Lead zirconate titanate (PZT), crystal, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride, zinc Various materials such as lead niobate and lead scandium niobate can be used.

圧電体22の上面には、この上面を4つの長方形の領域にほぼ等しく分割し、分割された各領域に、それぞれ、長方形状をなす第2電極21a〜21dが設置されている。同様に、圧電体24の下面には、この下面を4つの長方形の領域にほぼ等しく分割し、分割された各領域に、それぞれ、長方形状をなす第2電極25a〜25dが設置されている。なお、第2電極21aと第2電極25a、第2電極21bと第2電極25b、第2電極21cと第2電極25c、及び、第2電極21dと第2電極25dは、それぞれ、圧電振動体ユニット2の厚さ方向(Z軸方向)に対向して配置されている(図1及び図5参照)。   On the upper surface of the piezoelectric body 22, the upper surface is divided into four rectangular areas approximately equally, and second electrodes 21 a to 21 d each having a rectangular shape are provided in each of the divided areas. Similarly, on the lower surface of the piezoelectric body 24, the lower surface is substantially equally divided into four rectangular regions, and second electrodes 25a to 25d each having a rectangular shape are provided in each of the divided regions. The second electrode 21a and the second electrode 25a, the second electrode 21b and the second electrode 25b, the second electrode 21c and the second electrode 25c, and the second electrode 21d and the second electrode 25d are respectively a piezoelectric vibrating body. The unit 2 is disposed so as to face the thickness direction (Z-axis direction) (see FIGS. 1 and 5).

また、4つの第2電極21a〜21dのうち、一方の対角線上の第2電極21a,21cは、電気的に接続され、他方の対角線上の第2電極21b,21dは、電気的に接続されている(図1〜図3参照)。同様に、4つの第2電極25a〜25dのうち、一方の対角線上の第2電極25a,25cは、電気的に接続され、他方の対角線上の第2電極25b,25dは、電気的に接続されている(図4参照)。そして、第2電極21a,21cに電気的に接続された配線7210、第2電極21b,21dに電気的に接続された配線7220、第2電極25a,25cに電気的に接続された配線7230,第2電極25b,25dに電気的に接続された配線7240が、それぞれ、設けられている。   Of the four second electrodes 21a to 21d, the second electrodes 21a and 21c on one diagonal line are electrically connected, and the second electrodes 21b and 21d on the other diagonal line are electrically connected. (See FIGS. 1 to 3). Similarly, among the four second electrodes 25a to 25d, the second electrodes 25a and 25c on one diagonal line are electrically connected, and the second electrodes 25b and 25d on the other diagonal line are electrically connected. (See FIG. 4). Then, a wiring 7210 electrically connected to the second electrodes 21a and 21c, a wiring 7220 electrically connected to the second electrodes 21b and 21d, a wiring 7230 electrically connected to the second electrodes 25a and 25c, Wirings 7240 electrically connected to the second electrodes 25b and 25d are provided, respectively.

振動板23は、圧電振動体ユニット2の全体を補強する機能を有しており、圧電振動体ユニット2が過振幅、外力等によって損傷するのを防止する。振動板23の構成材料としては、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金、銅または銅系合金、42アロイ等の各種金属材料であるのが好ましい。振動板23の本体部20は、圧電体22及び24よりも厚さが薄い(小さい)ものであることが好ましい。これにより、圧電振動体ユニット2を高い効率で振動させることができる。   The diaphragm 23 has a function of reinforcing the entire piezoelectric vibrator unit 2 and prevents the piezoelectric vibrator unit 2 from being damaged by over-amplitude, external force, or the like. The constituent material of the diaphragm 23 is not particularly limited, but for example, various metal materials such as stainless steel, aluminum or aluminum alloy, titanium or titanium alloy, copper or copper alloy, and 42 alloy are preferable. The main body 20 of the diaphragm 23 is preferably thinner (smaller) than the piezoelectric bodies 22 and 24. Thereby, the piezoelectric vibrating body unit 2 can be vibrated with high efficiency.

振動板23の後述する固定部283には電気的に接続された配線7250が設けられており、第1電極291,292が振動板23を介して配線7250に電気的に接続されている(図2及ぶ図5参照)。これにより、圧電体22には、第2電極21a〜21dのうちの所定の第2電極と第1電極291とによって電圧が印加され、圧電体24には、第2電極25a〜25dのうちの所定の電極と第1電極292とによって電圧が印加される。なお、第1電極291,292を省略し、振動板23を、圧電体22,24に対する共通の第1電極として利用してもよい。   An electrically connected wiring 7250 is provided on a fixing portion 283 (described later) of the diaphragm 23, and the first electrodes 291 and 292 are electrically connected to the wiring 7250 via the diaphragm 23 (see FIG. 2 and FIG. 5). Accordingly, a voltage is applied to the piezoelectric body 22 by the predetermined second electrode of the second electrodes 21a to 21d and the first electrode 291. The piezoelectric body 24 is applied with the voltage of the second electrodes 25a to 25d. A voltage is applied by the predetermined electrode and the first electrode 292. The first electrodes 291 and 292 may be omitted, and the diaphragm 23 may be used as a common first electrode for the piezoelectric bodies 22 and 24.

振動板23の本体部20は、長方形状をなしている。この本体部20の長手方向(X軸方向)の一端部(ローター5側の端部)には、突起部26が一体的に形成されている。突起部26は、圧電振動体ユニット2の幅方向(Y軸方向)中央に位置しており、本実施形態では、先端側が細い円錐台形状または角錐台形状をなしている。なお、突起部26の形状や位置は、これに限定されず、種々の形状とすることができる。この突起部26は、圧電振動体ユニット2が振動することによりローター5に当接したり、ローター5から離間したりする。   The main body 20 of the diaphragm 23 has a rectangular shape. A projecting portion 26 is integrally formed at one end portion (end portion on the rotor 5 side) in the longitudinal direction (X-axis direction) of the main body portion 20. The protrusion 26 is located in the center of the piezoelectric vibrator unit 2 in the width direction (Y-axis direction), and in the present embodiment, the tip side has a narrow truncated cone shape or a truncated pyramid shape. In addition, the shape and position of the protrusion part 26 are not limited to this, It can be set as various shapes. The protrusion 26 abuts on the rotor 5 or moves away from the rotor 5 when the piezoelectric vibrating body unit 2 vibrates.

振動板23の本体部20の幅方向(Y軸方向)の両端部、すなわち、本体部20のY軸方向に対向する一対の辺には、それぞれ、圧電振動体ユニット2を振動可能な状態で、振動板23を保持部3に連結する連結部27,28が、本体部20と一体的に形成されている(特に、図2参照)。各連結部27,28は、本体部20の図2中上側と下側とに、互いに線対称となるように配置されている。なお、本体部20と連結部27,28とは複数の部材を一体的に構成するのではなく、1部材で構成されることが好ましい。   The piezoelectric vibrator unit 2 can be vibrated at both ends in the width direction (Y-axis direction) of the main body 20 of the diaphragm 23, that is, at a pair of sides facing the Y-axis direction of the main body 20. The connecting portions 27 and 28 for connecting the diaphragm 23 to the holding portion 3 are formed integrally with the main body portion 20 (see particularly FIG. 2). The connecting portions 27 and 28 are arranged on the upper side and the lower side of the main body portion 20 in FIG. In addition, it is preferable that the main body 20 and the connecting portions 27 and 28 are configured by one member rather than integrally configuring a plurality of members.

連結部27は、後述する保持部3に固定され(取り付けられ)、長方形状をなす固定部273と、固定部273の長手方向の両端部に形成され、本体部20と固定部273とを連結し、圧電振動体ユニット2(振動板23)を振動可能に支持する連結支持部271,272と、を有している。同様に、連結部28は、連結部27の固定部273及び連結支持部271,272と線対称となるように配置された固定部283及び連結支持部281,282を有している。   The connecting portion 27 is fixed (attached) to the holding portion 3 to be described later, and is formed at a rectangular fixing portion 273 and both ends of the fixing portion 273 in the longitudinal direction, and connects the main body portion 20 and the fixing portion 273. And connection support portions 271 and 272 for supporting the piezoelectric vibrating body unit 2 (the vibration plate 23) so as to vibrate. Similarly, the connecting portion 28 includes a fixing portion 283 and connecting support portions 281 and 282 that are arranged in line symmetry with the fixing portion 273 and the connecting support portions 271 and 272 of the connecting portion 27.

連結支持部271,272,281,282は、圧電振動体ユニット2(振動板23)の本体部20の後述する屈曲振動の節の位置に配置されている。振動板23の一端側の屈曲振動の節の位置に2つの連結支持部271,272を設け、他端側屈の曲振動の節の位置に2つの連結支持部281,282を設けることにより、圧電振動体ユニット2が振動した際に、圧電振動体ユニット2のブレやバタツキを抑制する。また、圧電振動体ユニット2が振動した際に、連結支持部271,272,281,282がその屈曲振動を阻害してしまうことを抑制する。   The connection support portions 271, 272, 281, and 282 are arranged at the positions of the bending vibration nodes, which will be described later, of the main body portion 20 of the piezoelectric vibrating body unit 2 (the diaphragm 23). By providing two connection support portions 271 and 272 at the position of the bending vibration node on one end side of the diaphragm 23 and providing two connection support portions 281 and 282 at the position of the bending vibration node on the other end side, When the piezoelectric vibrating body unit 2 vibrates, blurring and fluttering of the piezoelectric vibrating body unit 2 are suppressed. Moreover, when the piezoelectric vibrating body unit 2 vibrates, it suppresses that the connection support part 271,272,281,282 inhibits the bending vibration.

固定部273の長手方向の両端部には、保持部3へのネジ止めによる固定のためのネジを挿通する孔274,275が形成され、また、固定部283の長手方向の両端部にも、同様の孔284,285が形成されている。   At both ends in the longitudinal direction of the fixing portion 273, holes 274 and 275 through which screws for fixing by screwing to the holding portion 3 are inserted are formed, and also at both ends in the longitudinal direction of the fixing portion 283, Similar holes 284, 285 are formed.

なお、突起部26は、それぞれ、本体部20と別体として設けられていてもよい。   The protrusions 26 may be provided separately from the main body 20.

介挿部材75,76(図2及び図5参照)は、それぞれ、長方形の板状をなしている。介挿部材75は、保持部3の後述する第1部材31の当接面311と、圧電振動体ユニット2の固定部273との間に配置されている。介挿部材76は、同様に、保持部3の後述する第1部材31の当接面312と、圧電振動体ユニット2の固定部283との間に配置されている。これにより、第1部材31と振動板23とが絶縁されており、第1部材31の電位を接地電位に設定しつつ、振動板23(第1電極291,292)に接地電位とは異なる電位を印加して圧電振動体ユニット2(振動板23)を振動させることができる。   The insertion members 75 and 76 (see FIGS. 2 and 5) each have a rectangular plate shape. The insertion member 75 is disposed between a contact surface 311 of the first member 31 (to be described later) of the holding unit 3 and the fixing unit 273 of the piezoelectric vibrating body unit 2. Similarly, the insertion member 76 is disposed between a contact surface 312 of the first member 31 (to be described later) of the holding portion 3 and the fixing portion 283 of the piezoelectric vibrator unit 2. Thereby, the first member 31 and the diaphragm 23 are insulated, and the potential of the diaphragm 23 (first electrodes 291 and 292) is different from the ground potential while the potential of the first member 31 is set to the ground potential. Can be applied to vibrate the piezoelectric vibrator unit 2 (the diaphragm 23).

介挿部材75の長手方向の両端部には、圧電振動体ユニット2(振動板23)の保持部3へのネジ止めによる固定のためのネジを挿通する孔751,752が形成されている。また、介挿部材76の長手方向の両端部にも、同様の孔761,762が形成されている。   At both ends in the longitudinal direction of the insertion member 75, holes 751 and 752 are formed through which screws for fixing the piezoelectric vibrator unit 2 (the diaphragm 23) to the holding portion 3 by screwing are inserted. In addition, similar holes 761 and 762 are formed at both ends of the insertion member 76 in the longitudinal direction.

介挿部材75,76の構成材料としては、それぞれ、絶縁性を有する各種樹脂材料、各種セラミック材料等を用いることができる。ただし、その機械的品質係数(「機械的Q」あるいは単に「Qm」とも言う)が、振動板23(より、具体的には、固定部273,283)の機械的品質係数よりも小さい材料に限定される。なお、この限定については後で詳述する。   As a constituent material of the insertion members 75 and 76, various resin materials having insulation properties, various ceramic materials, and the like can be used. However, a material whose mechanical quality factor (also referred to as “mechanical Q” or simply “Qm”) is smaller than the mechanical quality factor of the diaphragm 23 (more specifically, the fixed portions 273 and 283). Limited. This limitation will be described in detail later.

保持部3(図1〜図4参照)は、圧電振動体ユニット2の振動を阻害しないように構成され、圧電振動体ユニット2を振動可能に保持している。保持部3は、第1部材31と第2部材32とを有し、これら第1部材31と第2部材32とで圧電振動体ユニット2の固定部273,283を挟持している。   The holding unit 3 (see FIGS. 1 to 4) is configured so as not to inhibit the vibration of the piezoelectric vibrating body unit 2, and holds the piezoelectric vibrating body unit 2 so as to be able to vibrate. The holding part 3 includes a first member 31 and a second member 32, and the first member 31 and the second member 32 sandwich the fixing parts 273 and 283 of the piezoelectric vibrating body unit 2.

第1部材31は、圧電振動体ユニット2の図1中上側、すなわち、第2電極21a〜21dの図1中上側に配置されている。第1部材31の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、振動板23の厚さ方向(Z軸方向)から見たとき、長方形状をなしている(図3参照)。この第1部材31は、圧電振動体ユニット2側に、振動板23の固定部273に対向する当接面311と、固定部283に対向する当接面312とを有している。当接面311,312は、それぞれ、固定部273,283に応じた長方形状の平面をなしている。また、第1部材31の中央部には、圧電振動体ユニット2(圧電体22,24)に対向する位置に配置された開口313を有している。この開口313により、軽量化や、熱の放熱、第2電極21a〜21dに接続される配線の状態の確認、等が可能である。また、第1部材31の4つの角部には、圧電振動体ユニット2(振動板23)を保持部3へ固定するためのネジを挿通する孔314〜317が形成されている(図1〜図3参照)。また、第1部材31の図2中下側の両端部には、後述する板バネ71,72を第1部材31へ固定するためのネジを螺号する雌ネジ318,319が形成されている。   The first member 31 is disposed on the upper side of the piezoelectric vibrating body unit 2 in FIG. 1, that is, on the upper side of the second electrodes 21a to 21d in FIG. Although the shape of the 1st member 31 is not specifically limited, In this embodiment, when it sees from the thickness direction (Z-axis direction) of the diaphragm 23, it has comprised the rectangular shape (refer FIG. 3). The first member 31 has a contact surface 311 facing the fixed portion 273 of the diaphragm 23 and a contact surface 312 facing the fixed portion 283 on the piezoelectric vibrator unit 2 side. The contact surfaces 311 and 312 are rectangular planes corresponding to the fixing portions 273 and 283, respectively. The first member 31 has an opening 313 disposed at a position facing the piezoelectric vibrator unit 2 (piezoelectric bodies 22, 24) in the central portion. With this opening 313, it is possible to reduce the weight, to dissipate heat, and to check the state of the wiring connected to the second electrodes 21a to 21d. Further, holes 314 to 317 through which screws for fixing the piezoelectric vibrating body unit 2 (the diaphragm 23) to the holding unit 3 are formed in the four corners of the first member 31 (FIGS. 1 to 3). (See FIG. 3). Further, female screws 318 and 319 for screwing screws for fixing leaf springs 71 and 72 to be described later to the first member 31 are formed at both lower ends of the first member 31 in FIG.

第2部材32は、圧電振動体ユニット2の図1中下側、すなわち、第2電極25a〜25dの図1中下側に配置されている。第2部材32の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、振動板23の厚さ方向(Z軸方向)から見たとき、長方形状をなしている(図4参照)。この第2部材32は、圧電振動体ユニット2側に、振動板23の固定部273に対向する当接面321と、固定部283に対向する当接面322とを有している。当接面321,322は、それぞれ、固定部273,283に応じた長方形状の平面をなしている。また、第2部材32の中央部には、圧電振動体ユニット2(圧電体22,24)に対向する位置に配置された開口323を有している。この開口323により、軽量化や、熱の放熱、第2電極25a〜25dに接続される配線の状態の確認、等が可能である。また、第2部材32の4つの角部には、圧電振動体ユニット2を保持部3へ固定のためのネジを螺合する雌ネジ324〜327が形成されている(図2参照)。   The second member 32 is disposed on the lower side of the piezoelectric vibrating body unit 2 in FIG. 1, that is, on the lower side of the second electrodes 25a to 25d in FIG. Although the shape of the 2nd member 32 is not specifically limited, In this embodiment, when it sees from the thickness direction (Z-axis direction) of the diaphragm 23, it has comprised the rectangular shape (refer FIG. 4). The second member 32 has a contact surface 321 that faces the fixed portion 273 of the diaphragm 23 and a contact surface 322 that faces the fixed portion 283 on the piezoelectric vibrator unit 2 side. The contact surfaces 321 and 322 are rectangular planes corresponding to the fixing portions 273 and 283, respectively. The second member 32 has an opening 323 disposed at a position facing the piezoelectric vibrator unit 2 (piezoelectric bodies 22, 24) at the center. With this opening 323, weight reduction, heat dissipation, confirmation of the state of the wiring connected to the second electrodes 25a to 25d, and the like are possible. Further, female screws 324 to 327 for screwing screws for fixing the piezoelectric vibrator unit 2 to the holding unit 3 are formed at the four corners of the second member 32 (see FIG. 2).

また、第2部材32の開口323の図2中上側には、孔328が形成されている。配線7210〜7240は、孔328を挿通し、保持部3の外部に引き出されている。これにより、圧電振動体モジュール10の小型化を図ることができる。なお、孔328は、第2部材32に代えて、第1部材31に形成されていてもよく、また、第1部材31と第2部材32の両方に形成されていてもよい。   A hole 328 is formed on the upper side of the opening 323 of the second member 32 in FIG. The wirings 7210 to 7240 are inserted through the holes 328 and led out of the holding unit 3. Thereby, size reduction of the piezoelectric vibrating body module 10 can be achieved. Note that the hole 328 may be formed in the first member 31 instead of the second member 32, or may be formed in both the first member 31 and the second member 32.

圧電振動体ユニット2は、第1部材31の当接面311,312と、第2部材32の当接面321,322とで、介挿部材75,76を介して、圧電振動体ユニット2の固定部273,283を挟んだ状態で、4つのネジ115〜117がそれぞれ対応する雌ネジ324〜327に螺合されることにより、保持部3にネジ止め(固定)されている。なお、4つのネジ115〜117には、振動板23と第1部材31との絶縁性及び第1部材31と第2部材32との絶縁性を確保するため、絶縁性を有する各種樹脂部材、各種セラミック部材等で構成されたネジや、絶縁コーティングされたネジが用いられる。   The piezoelectric vibrating body unit 2 includes the abutting surfaces 311 and 312 of the first member 31 and the abutting surfaces 321 and 322 of the second member 32 via the insertion members 75 and 76. In a state where the fixing portions 273 and 283 are sandwiched, the four screws 115 to 117 are screwed to the corresponding female screws 324 to 327, respectively, so that they are screwed (fixed) to the holding portion 3. In addition, in order to ensure the insulation between the diaphragm 23 and the first member 31 and the insulation between the first member 31 and the second member 32, the four screws 115 to 117 have various resin members having insulation properties, Screws composed of various ceramic members or the like, or screws coated with insulation are used.

以上のように、固定部273,283が第1部材31と第2部材32とで挟まれているので、固定部273,283を第1部材31及び第2部材32にネジ止め(固定)する際、連結支持部271,272,281,282がネジで曲げられたり、捩じられたりして、連結支持部271,272,281,282に歪みが生じることを抑制することができる。これにより、振動が安定し、十分な振動特性が得られる。また、連結支持部271,272,281,282を太くする必要がないので、振動効率を高くすることができる。   As described above, since the fixing portions 273 and 283 are sandwiched between the first member 31 and the second member 32, the fixing portions 273 and 283 are screwed (fixed) to the first member 31 and the second member 32. At this time, it is possible to prevent the connection support portions 271, 272, 281, 282 from being distorted by being bent or twisted by the screws. Thereby, vibration is stabilized and sufficient vibration characteristics can be obtained. Moreover, since it is not necessary to thicken the connection support parts 271,272,281,282, the vibration efficiency can be increased.

また、固定部273,283がそれぞれ2つの連結支持部271,272,281,282により本体部20に連結されていると、本体部20の振動が固定部273,283に伝播して、スプリアス振動が発生する虞がある。しかしながら、固定部273,283は保持部3の第1部材31と第2部材32とで挟まれて固定されているので、基本的は、そのスプリアス振動を抑制することができ、振動を安定させることが可能である。   Further, when the fixing portions 273 and 283 are connected to the main body portion 20 by two connection support portions 271, 272, 281, and 282, respectively, the vibration of the main body portion 20 propagates to the fixing portions 273 and 283, and spurious vibrations occur. May occur. However, since the fixing portions 273 and 283 are sandwiched and fixed between the first member 31 and the second member 32 of the holding portion 3, basically, the spurious vibration can be suppressed and the vibration is stabilized. It is possible.

第1部材31及び第2部材32の寸法は、それぞれ、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものである。但し、図5に示すように、振動板23の厚さ方向(Z軸方向)において、第1部材31の厚さをL1、第2部材32の厚さをL2、固定部273,283の厚さをL3としたとき、L1及びL2は、それぞれ、L3よりも大きいことが好ましい。これにより、第1部材31及び第2部材32により固定部273,283をより確実に挟むことができ、振動をより安定させることができる。   The dimension of the 1st member 31 and the 2nd member 32 is not specifically limited, respectively, It sets suitably according to various conditions. However, as shown in FIG. 5, in the thickness direction (Z-axis direction) of the diaphragm 23, the thickness of the first member 31 is L1, the thickness of the second member 32 is L2, and the thicknesses of the fixing portions 273 and 283 are the same. When L3 is L3, L1 and L2 are preferably larger than L3, respectively. Accordingly, the fixing portions 273 and 283 can be more reliably sandwiched between the first member 31 and the second member 32, and vibration can be further stabilized.

また、振動板23の厚さが0.1mmのとき、L1は、0.15mm以上3mm以下であることが好ましく、0.5mm以上2mm以下であることがより好ましい。また、L2は、0.15mm以上3mm以下であることが好ましく、0.5mm以上2mm以下であることがより好ましい。L1、L2が、前記下限値よりも小さいと、他の条件にもよるが、前記振動を安定させる効果が低減する虞がある。また、L1、L2が前記上限値よりも大きいと、圧電振動体モジュール10(圧電アクチュエーター1)が大型化する。   Moreover, when the thickness of the diaphragm 23 is 0.1 mm, L1 is preferably 0.15 mm or more and 3 mm or less, and more preferably 0.5 mm or more and 2 mm or less. L2 is preferably 0.15 mm or more and 3 mm or less, and more preferably 0.5 mm or more and 2 mm or less. If L1 and L2 are smaller than the lower limit, the effect of stabilizing the vibration may be reduced, although it depends on other conditions. Moreover, when L1 and L2 are larger than the upper limit value, the piezoelectric vibrating body module 10 (piezoelectric actuator 1) is increased in size.

また、振動板23の厚さが0.1mmのとき、L3は、0.02mm以上2mm以下であることが好ましく、0.1mm以上0.5mm以下であることがより好ましい。L3が、前記下限値よりも小さいと、振動板23に印加する電圧や材料抵抗等他の条件にもよるが、絶縁効果を確保できず、安定した電圧を与えられない恐れがあるので、振動板23の振動を安定させる効果が低減する恐れがある。また、L3が前記上限値よりも大きいと、圧電振動体モジュール10が大型化する。   Moreover, when the thickness of the diaphragm 23 is 0.1 mm, L3 is preferably 0.02 mm or more and 2 mm or less, and more preferably 0.1 mm or more and 0.5 mm or less. If L3 is smaller than the lower limit value, depending on other conditions such as the voltage applied to the diaphragm 23 and material resistance, the insulation effect cannot be secured and a stable voltage may not be applied. The effect of stabilizing the vibration of the plate 23 may be reduced. Moreover, if L3 is larger than the upper limit value, the piezoelectric vibrating body module 10 is increased in size.

第1部材31及び第2部材32の構成材料としては、それぞれ、特に限定されず、例えば、各種金属材料、各種樹脂材料、各種セラミック材料等を用いることができる。   The constituent materials of the first member 31 and the second member 32 are not particularly limited, and various metal materials, various resin materials, various ceramic materials, and the like can be used, for example.

基台4(図1〜図3参照)は、圧電振動体ユニット2を保持した保持部3を、一対の板バネ71,72を介して支持し、図示しない支持体に固定されている。基台4の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、X軸方向に長い長手形状をなしている。また、基台4の長手方向(X軸方向)の両端部には、一対の板バネ71,72を固定するためのネジを螺号する雌ネジ41,42が形成されている(図2参照)。   The base 4 (see FIGS. 1 to 3) supports the holding unit 3 holding the piezoelectric vibrating body unit 2 via a pair of leaf springs 71 and 72, and is fixed to a support body (not shown). Although the shape of the base 4 is not specifically limited, In this embodiment, the long shape is comprised in the X-axis direction. Further, female screws 41 and 42 for screwing screws for fixing the pair of leaf springs 71 and 72 are formed at both ends in the longitudinal direction (X-axis direction) of the base 4 (see FIG. 2). .

また、一対の板バネ71,72(図1〜図3参照)は、それぞれ、長手形状をなしている。各板バネ71,72は、互いにX軸方向に離間して平行に配置されており、保持部3の全体を挟んだ状態で、その保持部3(第1部材31)と基台4とを連結している。各板バネ71,72の構成材料としては、特に限定されず、ステンレス鋼等の種々のバネ用の鋼材を用いることができる。   Further, each of the pair of leaf springs 71 and 72 (see FIGS. 1 to 3) has a longitudinal shape. The leaf springs 71 and 72 are arranged in parallel with being spaced apart from each other in the X-axis direction, and the holding part 3 (first member 31) and the base 4 are connected to each other with the whole holding part 3 interposed therebetween. It is connected. The constituent material of each leaf spring 71, 72 is not particularly limited, and various spring steel materials such as stainless steel can be used.

図2に示すように、板バネ71の長手方向(Y軸方向)の両端部には、ネジを挿通する孔711,712が形成され、孔711と孔712との間には、孔711,712よりも長い孔713が形成されている。板バネ72の長手方向(Y軸方向)の両端部にも、同様に、ネジを挿通する孔721,722が形成され、孔721と孔722との間には、孔721,722よりも長い孔723が形成されている。X軸方向から見たとき、孔713,723は、それぞれ、圧電振動体ユニット2のうちの連結部27,28を除く部位よりも大きい。   As shown in FIG. 2, holes 711 and 712 through which screws are inserted are formed at both ends in the longitudinal direction (Y-axis direction) of the leaf spring 71, and the holes 711 and 712 are formed between the holes 711 and 712. A hole 713 longer than 712 is formed. Similarly, holes 721 and 722 through which screws are inserted are formed at both ends in the longitudinal direction (Y-axis direction) of the leaf spring 72, and the holes 721 and 722 are longer than the holes 721 and 722. A hole 723 is formed. When viewed from the X-axis direction, the holes 713 and 723 are larger than portions of the piezoelectric vibrating body unit 2 excluding the connecting portions 27 and 28, respectively.

2つのネジ111,112が、それぞれ、対応する板バネ71の孔711,712を介して対応する雌ネジ318,41に螺合されて、板バネ71の一方(図2中上側)の端部が基台4の一方((図2中左側)の端部に固定され、板バネ71の他方(図2中下側)の端部が保持部3(第1部材31)の一方(図2中左側)の端部に固定されている。同様に、2つのネジ113,114が、それぞれ、対応する板バネ72の孔721,722を介して対応する雌ネジ319,42に螺合されて、板バネ72の一方(図2中上側)の端部が基台4の他方((図2中右側)の端部に固定され、板バネ72の他方(図2中下側)の端部が保持部3の他方(図2中右側)の端部に固定されている。   The two screws 111 and 112 are respectively screwed into the corresponding female screws 318 and 41 via the holes 711 and 712 of the corresponding plate spring 71, respectively, and one end (upper side in FIG. 2) of the plate spring 71 Is fixed to one end (left side in FIG. 2) of the base 4, and the other end (lower side in FIG. 2) of the leaf spring 71 is one end of the holding portion 3 (first member 31) (FIG. 2). Similarly, two screws 113 and 114 are respectively screwed into corresponding female screws 319 and 42 through holes 721 and 722 of the corresponding leaf spring 72, respectively. One end (upper side in FIG. 2) of the leaf spring 72 is fixed to the other end (right side in FIG. 2) of the base 4 and the other end (lower side in FIG. 2) of the leaf spring 72 is fixed. Is fixed to the other end (right side in FIG. 2) of the holding portion 3.

板バネ71,72は、それぞれ、弾性変形し、圧電振動体ユニット2を保持している保持部3をローター5に向けて付勢している。すなわち、板バネ71,72は、それぞれ、保持部3を介して圧電振動体ユニット2の突起部26をローター5に向けて付勢している。これにより、圧電振動体ユニット2によるローター5への動力伝達を効率良く行うことができる。   Each of the leaf springs 71 and 72 is elastically deformed to urge the holding portion 3 holding the piezoelectric vibrating body unit 2 toward the rotor 5. That is, the leaf springs 71 and 72 urge the protruding portion 26 of the piezoelectric vibrating body unit 2 toward the rotor 5 via the holding portion 3. Thereby, the power transmission to the rotor 5 by the piezoelectric vibrating body unit 2 can be performed efficiently.

また、板バネ71の孔713から圧電振動体ユニット2の突起部26が突出している。これにより、圧電振動体モジュール10(圧電アクチュエーター1)の小型化を図ることができる。また、圧電振動体モジュール10が駆動して突起部26が後述する楕円運動を行ったとき、孔713により、突起部26が板バネ71と干渉してしまうことを防止することができる。   Further, the protruding portion 26 of the piezoelectric vibrating body unit 2 protrudes from the hole 713 of the leaf spring 71. Thereby, size reduction of the piezoelectric vibrating body module 10 (piezoelectric actuator 1) can be achieved. Further, when the piezoelectric vibrating body module 10 is driven and the protrusion 26 performs an elliptical motion described later, the protrusion 26 can be prevented from interfering with the leaf spring 71 by the hole 713.

このような構成の圧電振体ユニット10のX軸方向前方には、図1に示すように、ローター5が配置されている。ローター5は、図示しない支持体に立設された棒状の軸部51を回転中心として、正方向(時計回り)及びその逆方向である負方向(反時計回り)に回転可能に保持されている。このローター5は、その外周面52に圧電振動体ユニット2の振動に応じて突起部26が繰り返し当接することによって、軸部51を中心に回転する。   As shown in FIG. 1, the rotor 5 is disposed in front of the piezoelectric vibrator unit 10 having such a configuration in the X-axis direction. The rotor 5 is rotatably held in a forward direction (clockwise) and a negative direction (counterclockwise) that is the opposite direction, with a rod-shaped shaft portion 51 erected on a support (not shown) as a rotation center. . The rotor 5 rotates around the shaft 51 when the protrusion 26 repeatedly contacts the outer peripheral surface 52 according to the vibration of the piezoelectric vibrating body unit 2.

以上説明した構成を有する圧電アクチュエーター1は、以下で説明するように、圧電振動体モジュール10が被駆動体であるローター5を駆動する。   In the piezoelectric actuator 1 having the above-described configuration, the piezoelectric vibrating body module 10 drives the rotor 5 that is a driven body, as described below.

A2.圧電アクチュエーターの動作:
図5に示すように、圧電振動体ユニット2において、振動板23の本体部20の上側の、一対の第2電極21a,21c(図5中不図示)と、他の一対の第2電極21b(図5中不図示),21dと、第1電極291とは、それぞれ、対応する配線7210,7220,7250を介して駆動回路90に電気的に接続されている。また、同様に、本体部20の下側の、一対の第2電極25a,25d(図5中不図示)と、他の一対の第2電極25b(図5中不図示),25cと、第1電極292とは、それぞれ、対応する配線7230,7240,7250を介して駆動回路90に電気的に接続されている。
A2. Operation of the piezoelectric actuator:
As shown in FIG. 5, in the piezoelectric vibrating body unit 2, a pair of second electrodes 21a and 21c (not shown in FIG. 5) on the upper side of the main body 20 of the diaphragm 23 and another pair of second electrodes 21b. (Not shown in FIG. 5), 21d, and the first electrode 291 are electrically connected to the drive circuit 90 via corresponding wirings 7210, 7220, 7250, respectively. Similarly, a pair of second electrodes 25a, 25d (not shown in FIG. 5), another pair of second electrodes 25b (not shown in FIG. 5), 25c, The one electrode 292 is electrically connected to the drive circuit 90 via the corresponding wirings 7230, 7240, and 7250, respectively.

駆動回路90は、例えば、図5中上側の一対の第2電極21a,21cと第1電極291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、圧電振動体ユニット2(振動板23)を超音波振動させて、突起部26に接触するローター(被駆動体)5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駆動電圧を意味し、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、図5中上側の他の一対の第2電極21b,21dと第1電極291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26に接触するローター5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、図5中下側の一対の第2電極25a,25cと第1電極292に対して、及び、図5中下側の一対の第2電極25b,25dと第1電極292に対して、同時に行われる。   For example, the drive circuit 90 applies an alternating voltage or a pulsating voltage that periodically changes between the pair of second electrodes 21a and 21c on the upper side in FIG. 2 (diaphragm 23) can be ultrasonically vibrated to rotate the rotor (driven body) 5 in contact with the protrusion 26 in a predetermined rotation direction. Here, the “pulsating voltage” means a driving 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. Further, by applying an AC voltage or a pulsating voltage between the other pair of second electrodes 21b and 21d on the upper side in FIG. 5 and the first electrode 291, the rotor 5 in contact with the protrusion 26 is moved in the reverse direction. It is possible to rotate. Such a voltage is applied to the pair of second electrodes 25a, 25c and the first electrode 292 on the lower side in FIG. 5 and to the pair of second electrodes 25b, 25d on the lower side in FIG. Simultaneously with respect to the electrode 292.

図6は、圧電振動体ユニット2の動作の例を示す説明図である。圧電振動体ユニット2の突起部26は、被駆動体としてのローター5の外周面52に接触している。図6に示す例は、駆動回路90(図5参照)は、図5中上側の一対の第2電極21a,21cと第1電極291との間及び図5中下側の一対の第2電極25a,25cと第1電極292との間に、交流電圧又は脈流電圧を印加した状態を示しており、これら第2電極に対応する圧電体22,24の領域が図6の矢印pの方向に伸縮する。これに応じて、振動板23の本体部20が屈曲して蛇行形状(S字形状)に変形し、突起部26の先端が矢印DL1(図面上で時計回り)で示した楕円軌道を描くように振動(楕円運動)するか、又は、図6中XY平面内で一定方向の直線起動を描くように振動(往復運動)する。その結果、ローター5は、図6矢印SRで示すように反時計回りに回転する。なお、上述した連結部27,28の連結支持部271,272,281,282(図2参照)は、このような振動板23の本体部20の屈曲振動の節の位置に設けられている。また、駆動回路90が、図5中上側の他の一対の第2電極21b,21cと第1電極291との間及び図5中下側の他の一対の第2電極25b,25cと第1電極292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5は逆方向に回転する。なお、圧電振動体ユニット2のこのような動作については、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. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of the operation of the piezoelectric vibrator unit 2. The protrusion 26 of the piezoelectric vibrating body unit 2 is in contact with the outer peripheral surface 52 of the rotor 5 as a driven body. In the example shown in FIG. 6, the drive circuit 90 (see FIG. 5) includes a pair of second electrodes 21a, 21c on the upper side in FIG. 5 and the first electrode 291 and a pair of second electrodes on the lower side in FIG. 6 shows a state in which an AC voltage or a pulsating voltage is applied between the first electrodes 292, and the regions of the piezoelectric bodies 22 and 24 corresponding to these second electrodes are in the direction of the arrow p in FIG. Extends and contracts. In response to this, the main body 20 of the diaphragm 23 is bent and deformed into a meandering shape (S-shape), and the tip of the protrusion 26 draws an elliptical orbit indicated by an arrow DL1 (clockwise in the drawing). Or oscillate (reciprocate) so as to draw a linear start in a certain direction within the XY plane in FIG. As a result, the rotor 5 rotates counterclockwise as indicated by the arrow SR in FIG. The above-described connection support portions 271, 272, 281, 282 (see FIG. 2) of the connection portions 27, 28 are provided at the positions of the bending vibration nodes of the main body portion 20 of the diaphragm 23. Further, the drive circuit 90 is connected to the first pair of second electrodes 21b and 21c on the upper side in FIG. 5 and the first electrode 291 and the second pair of second electrodes 25b and 25c on the lower side in FIG. When an AC voltage or a pulsating voltage is applied between the electrodes 292, the rotor 5 rotates in the reverse direction. Such an operation of the piezoelectric vibrator unit 2 is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-320979 or the corresponding US Pat. No. 7,224,102, and the disclosure content thereof is incorporated by reference.

A3.介挿部材の効果:
上記したように、介挿部材75,76の機械的品質係数は、それぞれ、振動板23(固定部273,283)の機械的品質係数よりも小さい、ことが条件とされている。「機械的品質係数」は、その部材の振動による弾性損失を表す係数の逆数で示される係数である。従って、機械的品質係数が小さい部材ほど、振動を抑制する効果が大きい部材と言える。
A3. Effect of insertion member:
As described above, the mechanical quality factors of the insertion members 75 and 76 are required to be smaller than the mechanical quality factor of the diaphragm 23 (fixed portions 273 and 283), respectively. The “mechanical quality factor” is a coefficient represented by the reciprocal of the coefficient representing the elastic loss due to vibration of the member. Therefore, a member having a smaller mechanical quality factor can be said to be a member having a greater effect of suppressing vibration.

ここで、上記した圧電振動体モジュール10(図2及び図5参照)では、振動板23の固定部273,283が保持部3の第1部材31と第2部材32とで挟まれて固定されている。このため、上記したように、基本的には、本体部20の振動が固定部273,283に伝播して発生する虞のあるスプリアス振動を抑制して、振動を安定させることが可能である。   Here, in the piezoelectric vibrating body module 10 (see FIGS. 2 and 5), the fixing portions 273 and 283 of the diaphragm 23 are sandwiched and fixed between the first member 31 and the second member 32 of the holding portion 3. ing. For this reason, as described above, basically, it is possible to stabilize the vibration by suppressing the spurious vibration that may be generated by the vibration of the main body portion 20 propagating to the fixing portions 273 and 283.

しかしながら、固定部273,283を第1部材31と第2部材32とで挟み込んで固定したとしても、例えば、振動の大きさ、第1部材31、第2部材32及び振動板23の構成材料や厚さ、等の種々の条件の組み合わせによっては、スプリアス振動を抑制して、振動板23(圧電振動体ユニット2)の振動を安定させる効果が低減する虞がある。   However, even if the fixing portions 273 and 283 are sandwiched and fixed between the first member 31 and the second member 32, for example, the magnitude of vibration, the constituent materials of the first member 31, the second member 32, and the diaphragm 23, Depending on the combination of various conditions such as thickness, the effect of suppressing spurious vibrations and stabilizing the vibration of the diaphragm 23 (piezoelectric vibrator unit 2) may be reduced.

これに対して、振動板23(固定部273,283)の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する介挿部材75,76を、第1部材31の当接面311,312と固定部273,283との間に配置した場合、介挿部材75,76は本体部20からの振動を吸収することができるので、その振動が第1部材31へ伝播することを抑制することができる。これにより、本体部20の振動が固定部273,283を介して保持部3の第1部材31や板バネ71,72に伝播してスプリアス振動が発生することを抑制でき、圧電振動体ユニット2(振動板23)の振動を安定させる効果を高めることが可能である。この結果、圧電振動体モジュール10(圧電アクチュエーター1)を安定に駆動する効果を高めることができる。   On the other hand, the insertion members 75 and 76 having a mechanical quality factor smaller than the mechanical quality factor of the diaphragm 23 (fixed portions 273 and 283) are fixed to the contact surfaces 311 and 312 of the first member 31. When arranged between the portions 273 and 283, the insertion members 75 and 76 can absorb the vibration from the main body portion 20, so that the vibration can be prevented from propagating to the first member 31. . Thereby, it is possible to suppress the vibration of the main body 20 from propagating to the first member 31 and the leaf springs 71 and 72 of the holding portion 3 through the fixing portions 273 and 283, thereby generating spurious vibration. It is possible to enhance the effect of stabilizing the vibration of the (diaphragm 23). As a result, the effect of stably driving the piezoelectric vibrator module 10 (piezoelectric actuator 1) can be enhanced.

なお、スプリアス振動を抑制する効果を高めるためには、介挿部材75,76の機械的品質係数は、振動板23の機会的品質係数と比べて、より小さい方が好ましく、例えば、1/10以下であることがより好ましい。例えば、振動板23の好ましい構成材料として例示したステンレス鋼や42アロイ等の各種金属材料の機械的品質係数は1000以上である。従って、介挿部材75,76としては、機械的品質係数が1000よりも小さい絶縁性材料を選択して用いることが好ましく、100以下の絶縁性材料を選択して用いることがより好ましい。例えば、介挿部材75,76の構成材料として例示した各種樹脂材料、各種セラミック材料等のうち、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン、二トリルゴム等の機械的品質係数は、通常、100以下であるので、これらの材料を用いれば、上記要求を満たすことが可能である。   In order to enhance the effect of suppressing spurious vibrations, the mechanical quality factor of the insertion members 75 and 76 is preferably smaller than the opportunity quality factor of the diaphragm 23. For example, 1/10 The following is more preferable. For example, the mechanical quality factor of various metal materials such as stainless steel and 42 alloy exemplified as preferred constituent materials of the diaphragm 23 is 1000 or more. Therefore, as the insertion members 75 and 76, it is preferable to select and use an insulating material having a mechanical quality factor smaller than 1000, and it is more preferable to select and use an insulating material of 100 or less. For example, among various resin materials and various ceramic materials exemplified as the constituent materials of the interposing members 75 and 76, the mechanical quality factor of acrylic resin, polyimide resin, silicon, nitrile rubber, etc. is usually 100 or less. If these materials are used, the above requirements can be satisfied.

A4.第1実施形態の変形例:
図7は、第1実施形態の圧電振動体モジュール10の変形例を示す概略断面図である。図7は、図5に示した圧電振動体モジュール10と同様のA−A線での断面図である。この圧電振動体モジュール10Bは、上記実施形態の圧電振動体モジュール10における介挿部材75,76の配置に加えて、保持部3の第2部材32の当接面321,322と、圧電振動体ユニット2の固定部273,283との間に絶縁性の介挿部材77,78を配置している。介挿部材77,78は介挿部材75,76と同じ構成材料により形成することができる。
A4. Modification of the first embodiment:
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the piezoelectric vibrating body module 10 of the first embodiment. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA similar to that of the piezoelectric vibrating body module 10 shown in FIG. In addition to the arrangement of the insertion members 75 and 76 in the piezoelectric vibrating body module 10 of the above embodiment, the piezoelectric vibrating body module 10B includes the contact surfaces 321 and 322 of the second member 32 of the holding unit 3, and the piezoelectric vibrating body. Insulating insertion members 77 and 78 are disposed between the fixing portions 273 and 283 of the unit 2. The insertion members 77 and 78 can be formed of the same constituent material as the insertion members 75 and 76.

介挿部材75,76によるスプリアス振動の抑制に加えて、本体部20の振動が固定部273,283を介して第2部材32へ伝播することを介挿部材77,78によって吸収することができるので、本体部20の振動が固定部273,283を介して保持部3の第2部材32に伝播して、スプリアス振動が発生することを抑制することもできる。これにより、スプリアス振動の抑制効果をより高めることができるので、圧電振動体ユニット2(振動板23)の振動を安定させる効果をより高めることが可能であり、圧電振動体モジュール10(圧電アクチュエーター1)を安定に駆動する効果をより高めることができる。なお、この場合、第1部材31と同様に、振動板23(第1電極291,292)に接地電位とは異なる電位を印加しつつ、第1部材31及び第2部材32の両方の電位を接地電位に設定することができる。   In addition to suppression of spurious vibrations by the insertion members 75 and 76, the propagation of the vibration of the main body 20 to the second member 32 through the fixing portions 273 and 283 can be absorbed by the insertion members 77 and 78. Therefore, it is also possible to suppress the occurrence of spurious vibrations due to the vibration of the main body 20 propagating to the second member 32 of the holding unit 3 via the fixing parts 273 and 283. Thereby, since the suppression effect of spurious vibration can be further increased, the effect of stabilizing the vibration of the piezoelectric vibration unit 2 (diaphragm 23) can be further increased, and the piezoelectric vibration module 10 (piezoelectric actuator 1). ) Can be enhanced more stably. In this case, similarly to the first member 31, the potentials of both the first member 31 and the second member 32 are applied to the diaphragm 23 (first electrodes 291 and 292) while applying a potential different from the ground potential. Can be set to ground potential.

なお、以上説明からわかるように、介挿部材75,76が本発明の第3部材に相当し、介挿部材77,78が本発明の第4部材に相当する。   As can be seen from the above description, the insertion members 75 and 76 correspond to the third member of the present invention, and the insertion members 77 and 78 correspond to the fourth member of the present invention.

また、図示は省略するが、介挿部材75,76に代えて、保持部3の第2部材32の当接面321,322と、圧電振動体ユニット2の固定部273,283との間に介挿部材77,78を配置する構成としてもよい。この場合にも、本体部20の振動が固定部273,283を介して保持部3の第2部材32に伝播して、スプリアス振動の発生を抑制することもできる。これにより、スプリアス振動の抑制効果を高めることができるので、圧電振動体ユニット2(振動板23)の振動を安定させる効果を高めることが可能であり、圧電振動体モジュール10(圧電アクチュエーター1)を安定に駆動する効果を高めることができる。なお、この場合、振動板23に接地電位とは異なる電位を印加しつつ、第2部材32の電位を接地電位に設定することができる。   Although not shown, instead of the interposition members 75 and 76, between the contact surfaces 321 and 322 of the second member 32 of the holding unit 3 and the fixing units 273 and 283 of the piezoelectric vibrator unit 2. It is good also as a structure which arrange | positions the insertion members 77 and 78. FIG. Also in this case, the vibration of the main body portion 20 can be propagated to the second member 32 of the holding portion 3 through the fixing portions 273 and 283, and the occurrence of spurious vibration can be suppressed. Thereby, since the effect of suppressing spurious vibrations can be enhanced, the effect of stabilizing the vibration of the piezoelectric vibrator unit 2 (the diaphragm 23) can be enhanced, and the piezoelectric vibrator module 10 (piezoelectric actuator 1) can be mounted. The effect of driving stably can be enhanced. In this case, the potential of the second member 32 can be set to the ground potential while applying a potential different from the ground potential to the diaphragm 23.

なお、上記実施形態及び変形例では、振動板23に接地電位とは異なる電位を印加するものとして説明した。これは、圧電体を挟む第2電極及び第1電極のそれぞれに印加する電圧を低くしつつ、圧電体に印加する電位差(電圧)を大きくするための構成である。しかしながら、これに限定されるものではなく、振動板23に印加する電位、すなわち、第1電極に印加する電位も接地電位として、第2電極に印加する電位を圧電体に印加する電位差(電圧)とする構成としてもよい。この構成の場合、介挿部材75,76及び介挿部材77,78の構成材料は、絶縁性の材料に限定される必要はなく、導電性を有する材料であってもよい。   In the embodiment and the modification described above, the vibration plate 23 is described as being applied with a potential different from the ground potential. This is a configuration for increasing the potential difference (voltage) applied to the piezoelectric body while lowering the voltage applied to each of the second electrode and the first electrode sandwiching the piezoelectric body. However, the present invention is not limited to this. The potential applied to the diaphragm 23, that is, the potential applied to the first electrode is also the ground potential, and the potential difference (voltage) applied to the piezoelectric body is the potential applied to the second electrode. It is good also as a structure. In the case of this configuration, the constituent materials of the insertion members 75 and 76 and the insertion members 77 and 78 are not necessarily limited to insulating materials, and may be conductive materials.

なお、以上説明した実施形態及び変形例では、被駆動体としてのローターを、圧電アクチュエーターの構成要素として説明したが、これに限定されるものではなく、被駆動体を圧電アクチュエーターの構成要素に含まないものとしてもよい。そこで、以下の説明において、圧電振動体モジュール10を「圧電アクチュエーター10」と呼ぶ場合もある。   In the embodiment and the modification described above, the rotor as the driven body has been described as a constituent element of the piezoelectric actuator. However, the present invention is not limited to this, and the driven body is included in the constituent elements of the piezoelectric actuator. It may not be. Therefore, in the following description, the piezoelectric vibrating body module 10 may be referred to as “piezoelectric actuator 10”.

B.圧電アクチュエーターの第2実施形態:
B1.圧電振動体モジュールの構成:
図8は、圧電アクチュエーターを構成する圧電振動体モジュールの第2実施形態を示す平面図である。この圧電振動体モジュール10Cは、圧電振動体ユニット2と、保持部(保持機構)3と、基台4と、一対の板バネ71,72と、一対の介挿部材75,76とを備えている点で、第1実施形態の圧電振動体モジュール10(図1〜4参照)と基本的には同様の構成であるが、以下の点で相違した構成を有している。
B. Second embodiment of the piezoelectric actuator:
B1. Piezoelectric vibrator module configuration:
FIG. 8 is a plan view showing a second embodiment of the piezoelectric vibrating body module constituting the piezoelectric actuator. The piezoelectric vibrating body module 10 </ b> C includes a piezoelectric vibrating body unit 2, a holding portion (holding mechanism) 3, a base 4, a pair of leaf springs 71 and 72, and a pair of insertion members 75 and 76. In this respect, the piezoelectric vibrator module 10 of the first embodiment (see FIGS. 1 to 4) is basically the same in configuration, but has a different configuration in the following points.

図8中下側の板バネ71の端部(図2の孔711を含む領域)を一対の介挿部材81,82で挟んで第1部材31にネジ111で固定するとともに、図8中上側の板バネ71の端部(図2の孔712を含む領域)を一対の介挿部材83,84で挟んで基台4にネジ112で固定している。また、図8中下側の板バネ72の端部(図2の孔721を含む領域)を一対の介挿部材85,86で挟んで第1部材31にネジ113で固定するとともに、図8中上側の板バネ72の端部(図2の孔722を含む領域)を挟んで基台4にネジ114で固定している。介挿部材81〜84は、板バネ71の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数の構成材料、例えば、第1実施形態における介挿部材75〜78と同様に、各種樹脂材料、各種セラミック材料等を用いることができる。また、介挿部材85〜88も、同様に、板バネ72の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数の構成材料を用いることができる。介挿部材81〜88は、全て同じ機械的品質係数の構成材料であっても、それぞれ、異なっていてもよい。   8 is fixed to the first member 31 with a screw 111 while sandwiching an end portion (region including the hole 711 in FIG. 2) of the lower plate spring 71 in FIG. The end of the plate spring 71 (the region including the hole 712 in FIG. 2) is sandwiched between a pair of insertion members 83 and 84 and fixed to the base 4 with screws 112. 8 is fixed to the first member 31 with the screw 113 with the end portion of the lower leaf spring 72 (the region including the hole 721 in FIG. 2) sandwiched between the pair of insertion members 85 and 86. The middle spring plate 72 is fixed to the base 4 with screws 114 with an end portion (a region including the hole 722 in FIG. 2) interposed therebetween. The interposing members 81 to 84 are constituent materials having a mechanical quality factor smaller than the mechanical quality factor of the leaf spring 71, for example, various resin materials and various ceramics in the same manner as the interposing members 75 to 78 in the first embodiment. Materials and the like can be used. Similarly, the interposing members 85 to 88 can be made of a constituent material having a mechanical quality factor smaller than the mechanical quality factor of the leaf spring 72. The insertion members 81 to 88 may all be constituent materials having the same mechanical quality factor, or may be different from each other.

B2.介挿部材の効果:
介挿部材81〜84により、第1部材31から板バネ71への振動の伝播を抑制することができ、板バネ71に発生するスプリアス振動を抑制することができる。また、介挿部材85〜88により、第1部材31から板バネ72への振動の伝播を抑制することができ、板バネ72に発生するスプリアス振動を抑制することができる。これにより、圧電振動体ユニット2(振動板23)の振動を安定させる効果をさらに高めることが可能であり、圧電振動体モジュール10(圧電アクチュエーター1)を安定に駆動する効果をさらに高めることができる。
B2. Effect of insertion member:
The insertion members 81 to 84 can suppress propagation of vibration from the first member 31 to the leaf spring 71, and can suppress spurious vibration generated in the leaf spring 71. Moreover, the propagation of vibration from the first member 31 to the leaf spring 72 can be suppressed by the insertion members 85 to 88, and spurious vibration generated in the leaf spring 72 can be suppressed. Thereby, it is possible to further enhance the effect of stabilizing the vibration of the piezoelectric vibrator unit 2 (the diaphragm 23), and further enhance the effect of stably driving the piezoelectric vibrator module 10 (piezoelectric actuator 1). .

なお、スプリアス振動を抑制する効果を高めるためには、第1実施形態の介挿部材75〜78と同様に、介挿部材81〜88の機械的品質係数は、板バネ71,72の機会的品質係数と比べて、より小さい方が好ましく、例えば、1/10以下であることがより好ましい。板バネ71,72の構成材料として例示したステンレス鋼(例えば、SUS301等)の機械的品質係数は1000以上である。従って、介挿部材81〜88としては、機械的品質係数が1000よりも小さい絶縁性材料を選択して用いることが好ましく、100以下の絶縁性材料を選択して用いることがより好ましい。例えば、介挿部材81〜88の構成材料として例示した各種樹脂材料、各種セラミック材料等のうち、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン、二トリルゴム等の機械的品質係数は、通常、100以下であるので、これらの材料を用いれば、上記要求を満たすことが可能である。   In order to enhance the effect of suppressing spurious vibrations, the mechanical quality factor of the insertion members 81 to 88 is the opportunity of the leaf springs 71 and 72 as in the case of the insertion members 75 to 78 of the first embodiment. The smaller one is preferable as compared with the quality factor, for example, it is more preferable that it is 1/10 or less. The mechanical quality factor of stainless steel (for example, SUS301 etc.) exemplified as a constituent material of the leaf springs 71 and 72 is 1000 or more. Therefore, as the insertion members 81 to 88, it is preferable to select and use an insulating material having a mechanical quality factor smaller than 1000, and it is more preferable to select and use an insulating material of 100 or less. For example, among various resin materials and various ceramic materials exemplified as the constituent materials of the insertion members 81 to 88, the mechanical quality factor of acrylic resin, polyimide resin, silicon, nitrile rubber, etc. is usually 100 or less. If these materials are used, the above requirements can be satisfied.

以上説明からわかるように、板バネ71が第1の弾性体に相当し、板バネ72が第2の弾性体に相当し、介挿部材81〜84が本発明の第5部材に相当し、介挿部材85〜88が本発明の第6部材に相当する。   As can be seen from the above description, the leaf spring 71 corresponds to the first elastic body, the leaf spring 72 corresponds to the second elastic body, the insertion members 81 to 84 correspond to the fifth member of the present invention, The insertion members 85 to 88 correspond to the sixth member of the present invention.

B3.第2実施形態の変形例:
以上説明した本実施形態では、例えば、一対の介挿部材81,82で板バネ71を挟む構成としているが、これに限定されるものではなく、少なくとも、第1部材31と板バネ71,72との間、及び、基台4と板バネ71,72との間に介挿部材81,83,85,87が配置されている構成であってもよい。この場合においても、板バネ71、72への振動の伝播を抑制することができ、板バネ71,72に発生するスプリアス振動を抑制することができる。これにより、圧電振動体ユニット2(振動板23)の振動を安定させる効果をさらに高めることが可能であり、圧電振動体モジュール10(圧電アクチュエーター1)を安定に駆動する効果をさらに高めることができる。
B3. Modification of the second embodiment:
In the present embodiment described above, for example, the leaf spring 71 is sandwiched between the pair of insertion members 81 and 82, but the present invention is not limited to this, and at least the first member 31 and the leaf springs 71 and 72. The insertion member 81,83,85,87 may be arrange | positioned between the base 4 and between the base 4 and the leaf | plate springs 71 and 72. Even in this case, propagation of vibrations to the leaf springs 71 and 72 can be suppressed, and spurious vibrations generated in the leaf springs 71 and 72 can be suppressed. Thereby, it is possible to further enhance the effect of stabilizing the vibration of the piezoelectric vibrator unit 2 (the diaphragm 23), and further enhance the effect of stably driving the piezoelectric vibrator module 10 (piezoelectric actuator 1). .

また、上記実施形態及び変形例では、各板バネ71,72の第1部材31側及び基台4側の両側に介挿部材を配置した構成を説明したが、これに限定されるものではなく、各板バネ71,72に対して、第1部材31側あるいは基台4側のいずれかに介挿部材を配置する構成としてもよい。この場合において、板バネ71と板バネ72のうち、一方の板バネに対して第1部材31側に介挿部材を配置し、他方の板バネに対して基台4側に介挿部材を配置してもよく、両方の板バネに対して第1部材31側あるいは基台4側に介挿部材を配置してもよい。この場合においても、板バネ71、72への振動の伝播を抑制することができ、板バネ71,72に発生するスプリアス振動を抑制することができる。これにより、圧電振動体ユニット2(振動板23)の振動を安定させる効果をさらに高めることが可能であり、圧電振動体モジュール10(圧電アクチュエーター1)を安定に駆動する効果をさらに高めることができる。   Moreover, although the said embodiment and modification demonstrated the structure which has arrange | positioned the insertion member in the both sides of the 1st member 31 side and the base 4 side of each leaf | plate spring 71,72, it is not limited to this. The insertion members may be arranged on either the first member 31 side or the base 4 side with respect to the plate springs 71 and 72. In this case, between the leaf spring 71 and the leaf spring 72, the insertion member is disposed on the first member 31 side with respect to one leaf spring, and the insertion member is disposed on the base 4 side with respect to the other leaf spring. You may arrange | position and may insert an insertion member in the 1st member 31 side or the base 4 side with respect to both leaf | plate springs. Even in this case, propagation of vibrations to the leaf springs 71 and 72 can be suppressed, and spurious vibrations generated in the leaf springs 71 and 72 can be suppressed. Thereby, it is possible to further enhance the effect of stabilizing the vibration of the piezoelectric vibrator unit 2 (the diaphragm 23), and further enhance the effect of stably driving the piezoelectric vibrator module 10 (piezoelectric actuator 1). .

なお、本実施形態の圧電振動体モジュール10Cは、第1実施形態の圧電振体ユニット10と同様に、振動体23と保持部3の第1部材31との間に介挿部材75,76を有する構成を例に説明したが、介挿部材75,76を有さない構成の場合に、介挿部材81〜88を適用するようにしてもよい。この場合においても、板バネ71、72への振動の伝播を抑制することができ、板バネ71,72に発生するスプリアス振動を抑制することができる。これにより、圧電振動体ユニット2(振動板23)の振動を安定させる効果をさらに高めることが可能であり、圧電振動体モジュール10(圧電アクチュエーター1)を安定に駆動する効果をさらに高めることができる。   Note that, in the piezoelectric vibrating body module 10C of the present embodiment, the insertion members 75 and 76 are provided between the vibrating body 23 and the first member 31 of the holding unit 3 in the same manner as the piezoelectric vibrating body unit 10 of the first embodiment. Although the configuration having the above-described configuration has been described as an example, the insertion members 81 to 88 may be applied when the configuration does not include the insertion members 75 and 76. Even in this case, propagation of vibrations to the leaf springs 71 and 72 can be suppressed, and spurious vibrations generated in the leaf springs 71 and 72 can be suppressed. Thereby, it is possible to further enhance the effect of stabilizing the vibration of the piezoelectric vibrator unit 2 (the diaphragm 23), and further enhance the effect of stably driving the piezoelectric vibrator module 10 (piezoelectric actuator 1). .

但し、この構成の場合、介挿部材81〜88の構成部材は絶縁性を有する材料を用いることが好ましく、4つのネジ111〜114には、基台4と第1部材31及び第2部材32との絶縁性を確保するために、各種樹脂部材、各種セラミック部材等の絶縁性材料で構成されたネジや、絶縁コーティングされたネジを用いることが好ましい。これにより、第1部材31、第2部材32及び振動板23が基台4に対して絶縁することができるので、振動板23(第1電極291,292)に接地電位とは異なる電位を印加することができる。これにより、圧電素子を挟む第2電極及び第1電極のそれぞれに印加する電圧を低くしつつ、圧電素子に印加する電位差(電圧)を大きくすることができる。   However, in this configuration, it is preferable to use an insulating material for the constituent members of the insertion members 81 to 88, and the base 4, the first member 31, and the second member 32 are used for the four screws 111 to 114. In order to ensure insulation, it is preferable to use screws made of insulating materials such as various resin members and various ceramic members, and screws coated with insulation. As a result, the first member 31, the second member 32, and the diaphragm 23 can be insulated from the base 4, so that a potential different from the ground potential is applied to the diaphragm 23 (first electrodes 291 and 292). can do. Thereby, the potential difference (voltage) applied to the piezoelectric element can be increased while lowering the voltage applied to each of the second electrode and the first electrode sandwiching the piezoelectric element.

C.圧電振動体ユニットの他の実施形態:
上記実施形態の圧電振動体モジュール10,10B,10Cは、圧電振動体ユニット2(図2〜5,7参照)を用いた構成を例に説明したが、これに限定されるものではなく、種々の構造の圧電振動体ユニットを用いることができる。なお、以下では、上記した実施形態で用いられた圧電振動体ユニット2との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
C. Other embodiments of the piezoelectric vibrator unit:
The piezoelectric vibrator modules 10, 10 </ b> B, and 10 </ b> C of the above embodiment have been described by taking the configuration using the piezoelectric vibrator unit 2 (see FIGS. 2 to 5 and 7) as an example. The piezoelectric vibrator unit having the structure can be used. In the following, differences from the piezoelectric vibrator unit 2 used in the above-described embodiment will be mainly described, and description of similar matters will be omitted.

図9は、他の圧電振動体ユニットを示す平面図である。この圧電振動体ユニット2aは、圧電振動体ユニット2(図2参照)の振動板23において、連結部27の2つの連結支持部271,272の中間の屈曲振動の節の位置に連結支持部276を有するとともに、連結部28の連結支持部281,282の中間の屈曲振動の節の位置に連結支持部286を有している。圧電振動体ユニット2aは圧電振動体ユニット2に比べて安定な屈曲振動が可能である。   FIG. 9 is a plan view showing another piezoelectric vibrator unit. The piezoelectric vibrating body unit 2a is connected to the connecting support portion 276 at the position of the bending vibration node between the two connecting support portions 271 and 272 of the connecting portion 27 in the diaphragm 23 of the piezoelectric vibrating body unit 2 (see FIG. 2). And a connection support portion 286 at the position of the bending vibration node between the connection support portions 281 and 282 of the connection portion 28. The piezoelectric vibrator unit 2a can bend more stably than the piezoelectric vibrator unit 2.

なお、連結支持部の数は、圧電振動体ユニット2の2つや、圧電振動体ユニット2aの3つに限定されず、例えば、1つ、2つ、3つ、または、5つ以上でもよい。ただし、上記したように、連結支持部は、圧電振動体ユニット(振動板)の屈曲振動の節の位置に配置されていることが好ましい。また、圧電振動体ユニット2,2aの連結部は、本体部20の両側に設けられているが、これに限らず、例えば、本体部20の一端側のみに設けられていてもよい。   Note that the number of connection support portions is not limited to two of the piezoelectric vibrator units 2 and three of the piezoelectric vibrator units 2a, and may be one, two, three, five, or more, for example. However, as described above, the connection support portion is preferably disposed at the position of the bending vibration node of the piezoelectric vibrating body unit (diaphragm). Moreover, although the connection part of the piezoelectric vibrating body units 2 and 2a is provided on both sides of the main body part 20, for example, the connection part may be provided only on one end side of the main body part 20.

図10は、さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図である。この圧電振動体ユニット2bは、圧電振動体ユニット2の振動板23において、連結部27に代えて、互いに離間するように配置された一対の連結部27a,27bが設けられ、連結部28に代えて、互いに離間するように配置された一対の連結部28a,28bが設けられている。連結部27aは、固定部273aと、本体部20と固定部273aとを連結する連結支持部271とを有している。また、連結部27bは、固定部273bと、本体部20と固定部273bとを連結する連結支持部272とを有している。また、連結部28aは、固定部283aと、本体部20と固定部283aとを連結する連結支持部281とを有している。また、連結部28bは、固定部283bと、本体部20と固定部283bとを連結する連結支持部282とを有している。   FIG. 10 is a plan view showing still another piezoelectric vibrating body unit. The piezoelectric vibrating body unit 2 b is provided with a pair of connecting portions 27 a and 27 b arranged so as to be separated from each other in place of the connecting portion 27 in the diaphragm 23 of the piezoelectric vibrating body unit 2. Thus, a pair of connecting portions 28a and 28b are provided so as to be separated from each other. The connecting portion 27a includes a fixing portion 273a and a connecting support portion 271 that connects the main body portion 20 and the fixing portion 273a. Moreover, the connection part 27b has the fixing | fixed part 273b and the connection support part 272 which connects the main-body part 20 and the fixing | fixed part 273b. Moreover, the connection part 28a has the fixing | fixed part 283a and the connection support part 281 which connects the main-body part 20 and the fixing | fixed part 283a. Moreover, the connection part 28b has the fixing | fixed part 283b and the connection support part 282 which connects the main-body part 20 and the fixing | fixed part 283b.

図11は、さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図である。この圧電振動体ユニット2cは、圧電振動体ユニット2の振動板23において、連結部27,28に代えて、本体部20の幅方向の一方の端部のみに、連結部27cが設けられている。連結部27cは、固定部273cと、本体部20と固定部273cとを連結する連結支持部276とを有しており、連結支持部276は、本体部20の長手方向の中央部の屈曲振動の節の位置に配置されている。また、固定部273cには、ネジが挿入される孔277が形成されている。   FIG. 11 is a plan view showing still another piezoelectric vibrating body unit. In the piezoelectric vibrating body unit 2 c, a connecting portion 27 c is provided only at one end in the width direction of the main body portion 20 in place of the connecting portions 27 and 28 in the diaphragm 23 of the piezoelectric vibrating body unit 2. . The connecting portion 27 c includes a fixing portion 273 c and a connecting support portion 276 that connects the main body portion 20 and the fixing portion 273 c, and the connecting support portion 276 is a bending vibration at a central portion in the longitudinal direction of the main body portion 20. It is arranged at the position of the node. The fixing portion 273c is formed with a hole 277 into which a screw is inserted.

図12(A)は、さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図である。図12(A)〜(C)では、図示の便宜上、振動板23の連結部27,28の図示が省略されている。図12(A)の圧電振動体ユニット2dでは、本体部20の長手方向に沿って配置された一対の第2電極21a,21b(25a,25b)と、他の一対の第2電極21c,21d(25c,25d)との間の幅方向の中央に、長手方向に沿って延びた一つの第2電極21e(25e)が形成されている。なお、かっこ内の第2電極25a〜25eは、第2電極21a〜21eに対向して本体部20の反対側の面に設けられている電極を示している。中央の第2電極21eに、一対の第2電極21a,21d(又は他の一対の第2電極21b,21c)と同じ電圧を印加すれば、圧電振動体ユニット2dが長手方向に伸縮するので、突起部26から被駆動体に与える力をより大きくすることが可能である。反対側の第2電極25a〜25eも同様である。   FIG. 12A is a plan view showing still another piezoelectric vibrating body unit. 12A to 12C, for convenience of illustration, illustration of the connecting portions 27 and 28 of the diaphragm 23 is omitted. In the piezoelectric vibrating body unit 2d of FIG. 12A, a pair of second electrodes 21a and 21b (25a and 25b) arranged along the longitudinal direction of the main body 20 and another pair of second electrodes 21c and 21d. One second electrode 21e (25e) extending along the longitudinal direction is formed at the center in the width direction between (25c, 25d). In addition, the 2nd electrodes 25a-25e in parenthesis have shown the electrode provided in the surface on the opposite side of the main-body part 20 facing the 2nd electrodes 21a-21e. If the same voltage as the pair of second electrodes 21a and 21d (or another pair of second electrodes 21b and 21c) is applied to the center second electrode 21e, the piezoelectric vibrating body unit 2d expands and contracts in the longitudinal direction. It is possible to further increase the force applied from the protrusion 26 to the driven body. The same applies to the second electrodes 25a to 25e on the opposite side.

図12(B)は、さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図である。この圧電振動体ユニット2eでは、図12(A)の圧電振動体ユニット2dから一対の第2電極21b,21c(25b,25c)が省略されている。この圧電振動体ユニット2eを用いた圧電振動体モジュールも、図6に示すような矢印SRの方向にローター5を回転させることが可能である。なお、図12(B)の3つの第2電極21a,21e,21d(25a,25e,25d)には同じ電圧が印加されるので、これらの3つの第2電極21a,21e,21d(25a,25e,25d)を、連続する1つの電極層として形成してもよい。   FIG. 12B is a plan view showing still another piezoelectric vibrating body unit. In the piezoelectric vibrating body unit 2e, the pair of second electrodes 21b and 21c (25b and 25c) are omitted from the piezoelectric vibrating body unit 2d of FIG. The piezoelectric vibrator module using the piezoelectric vibrator unit 2e can also rotate the rotor 5 in the direction of the arrow SR as shown in FIG. In addition, since the same voltage is applied to the three second electrodes 21a, 21e, 21d (25a, 25e, 25d) in FIG. 12B, these three second electrodes 21a, 21e, 21d (25a, 25e, 25d) may be formed as one continuous electrode layer.

図12(C)は、さらに別の圧電振動体ユニットを示す平面図である。この圧電振動体ユニット2fでは、図12(A)の4つの第2電極21a〜21d(25a〜25d)が省略されており、1つの第2電極21e(25e)が大きな面積で形成されている。この圧電振動体ユニット2fは、長手方向に伸縮するだけであるが、突起部260から被駆動体(図示省略)に対して大きな力を与えることが可能である。   FIG. 12C is a plan view showing still another piezoelectric vibrating body unit. In the piezoelectric vibrating body unit 2f, the four second electrodes 21a to 21d (25a to 25d) in FIG. 12A are omitted, and one second electrode 21e (25e) is formed with a large area. . The piezoelectric vibrating body unit 2f only expands and contracts in the longitudinal direction, but can apply a large force to the driven body (not shown) from the protrusion 260.

図2及び図12(A)〜(C)から理解できるように、圧電振動体の第2電極としては、少なくとも1つの電極層を設けることができる。但し、図2及び図12(A),(B)に示すように、長方形の圧電振動体の対角の位置に第2電極を設けるようにすれば、圧電振動体及び振動板を、その平面内で屈曲する蛇行形状に変形させることが可能である点で好ましい。   As can be understood from FIGS. 2 and 12A to 12C, at least one electrode layer can be provided as the second electrode of the piezoelectric vibrating body. However, as shown in FIG. 2 and FIGS. 12A and 12B, if the second electrode is provided at a diagonal position of the rectangular piezoelectric vibrator, the piezoelectric vibrator and the diaphragm are flat. It is preferable in that it can be deformed into a meandering shape that bends inside.

D.圧電駆動装置を用いた装置の実施形態:
上述した圧電アクチュエーター(圧電駆動装置)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。圧電アクチュエーターは、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。
D. Embodiments of a device using a piezoelectric drive:
The piezoelectric actuator (piezoelectric drive device) described above can apply a large force to the driven body by utilizing resonance, and can be applied to various devices. Piezoelectric actuators include, for example, robots (including electronic component transfer devices (IC handlers)), medication pumps, timepiece calendar feeding devices, printing devices (for example, paper feeding mechanisms. However, in piezoelectric driving devices used for heads, Since the diaphragm does not resonate, it cannot be applied to the head. Hereinafter, representative embodiments will be described.

図13は、上述の圧電アクチュエーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。ロボット2050は、複数本のリンク部2012(「リンク部材」とも呼ぶ)と、それらリンク部2012の間を回動又は屈曲可能な状態で接続する複数の関節部2020とを備えたアーム2010(「腕部」とも呼ぶ)を有している。それぞれの関節部2020には、上述した圧電アクチュエーター(圧電振動体モジュール)10が内蔵されており、圧電アクチュエーター10を用いて関節部2020を任意の角度だけ回動又は屈曲させることが可能である。アーム2010の先端には、ロボットハンド2000が接続されている。ロボットハンド2000は、一対の把持部2003を備えている。ロボットハンド2000にも圧電アクチュエーター10が内蔵されており、圧電アクチュエーター10を用いて把持部2003を開閉して物を把持することが可能である。また、ロボットハンド2000とアーム2010との間にも圧電アクチュエーター10が設けられており、圧電アクチュエーター10を用いてロボットハンド2000をアーム2010に対して回転させることも可能である。   FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of a robot using the above-described piezoelectric actuator. The robot 2050 includes a plurality of link portions 2012 (also referred to as “link members”) and an arm 2010 (“a” that includes a plurality of joint portions 2020 that connect the link portions 2012 in a rotatable or bendable state. It is also called “arm”. Each joint portion 2020 incorporates the piezoelectric actuator (piezoelectric vibrator module) 10 described above, and the joint portion 2020 can be rotated or bent by an arbitrary angle using the piezoelectric actuator 10. A robot hand 2000 is connected to the tip of the arm 2010. The robot hand 2000 includes a pair of grip portions 2003. The robot hand 2000 also includes the piezoelectric actuator 10, and can use the piezoelectric actuator 10 to open and close the gripping unit 2003 to grip an object. Also, the piezoelectric actuator 10 is provided between the robot hand 2000 and the arm 2010, and the robot hand 2000 can be rotated with respect to the arm 2010 using the piezoelectric actuator 10.

図14は、図13に示したロボット2050の手首部分の説明図である。手首の関節部2020は、手首回動部2022を挟持しており、手首回動部2022に手首のリンク部2012が、手首回動部2022の中心軸O周りに回動可能に取り付けられている。手首回動部2022は、圧電アクチュエーター10を備えており、圧電アクチュエーター10は、手首のリンク部2012及びロボットハンド2000を中心軸O周りに回動させる。リンク部2012が被駆動体としてのローター5(図1)に対応する。ロボットハンド2000には、一対の把持部2003が立設されている。把持部2003の基端部はロボットハンド2000内で移動可能となっており、この把持部2003の根元の部分に圧電アクチュエーター10が搭載されている。このため、圧電アクチュエーター10を動作させることで、把持部2003を移動させて対象物を把持することができる。   FIG. 14 is an explanatory diagram of the wrist portion of the robot 2050 shown in FIG. The wrist joint portion 2020 sandwiches the wrist rotating portion 2022, and the wrist link portion 2012 is attached to the wrist rotating portion 2022 so as to be rotatable around the central axis O of the wrist rotating portion 2022. . The wrist rotation unit 2022 includes the piezoelectric actuator 10, and the piezoelectric actuator 10 rotates the wrist link unit 2012 and the robot hand 2000 around the central axis O. The link part 2012 corresponds to the rotor 5 (FIG. 1) as a driven body. The robot hand 2000 is provided with a pair of grips 2003. The proximal end portion of the grip portion 2003 is movable in the robot hand 2000, and the piezoelectric actuator 10 is mounted on the base portion of the grip portion 2003. For this reason, by operating the piezoelectric actuator 10, it is possible to move the gripping part 2003 and grip the object.

なお、ロボットとしては、単腕のロボットに限らず、腕の数が2以上の多腕ロボットにも圧電アクチュエーター10を適用可能である。ここで、手首の関節部2020やロボットハンド2000の内部には、圧電アクチュエーター10の他に、力覚センサーやジャイロセンサー等の各種装置に電力を供給する電力線や、信号を伝達する信号線等が含まれ、非常に多くの配線が必要になる。従って、関節部2020やロボットハンド2000の内部に配線を配置することは非常に困難だった。しかしながら、上述した実施形態の圧電アクチュエーター10は、通常の電動モーターよりも駆動電流を小さくできるので、関節部2020(特に、アーム2010の先端の関節部)やロボットハンド2000のような小さな空間でも配線を配置することが可能になる。   Note that the robot is not limited to a single-arm robot, and the piezoelectric actuator 10 can be applied to a multi-arm robot having two or more arms. Here, in the wrist joint 2020 and the robot hand 2000, in addition to the piezoelectric actuator 10, there are a power line for supplying power to various devices such as a force sensor and a gyro sensor, a signal line for transmitting a signal, and the like. Included and requires a great deal of wiring. Therefore, it is very difficult to arrange the wiring inside the joint portion 2020 and the robot hand 2000. However, since the piezoelectric actuator 10 of the above-described embodiment can reduce the drive current as compared with a normal electric motor, wiring can be performed even in a small space such as the joint portion 2020 (particularly, the joint portion at the tip of the arm 2010) or the robot hand 2000. Can be arranged.

図15は、圧電アクチュエーターを利用した送液ポンプの一例を示す説明図である。送液ポンプ2200は、ケース2230内に、リザーバー2211と、チューブ2212と、圧電アクチュエーター10と、被駆動体としてのローター2222と、減速伝達機構2223と、カム2202と、複数のフィンガー2213、2214、2215、2216、2217、2218、2219と、が設けられている。リザーバー2211は、輸送対象である液体を収容するための収容部である。チューブ2212は、リザーバー2211から送り出される液体を輸送するための管である。圧電アクチュエーター10の突起部26は、ローター2222の側面に押し付けた状態で設けられており、圧電アクチュエーター10がローター2222を回転駆動する。ローター2222の回転力は減速伝達機構2223を介してカム2202に伝達される。フィンガー2213から2219はチューブ2212を閉塞させるための部材である。カム2202が回転すると、カム2202の突起部2202Aによってフィンガー2213から2219が順番に放射方向外側に押される。フィンガー2213から2219は、輸送方向上流側(リザーバー2211側)から順にチューブ2212を閉塞する。これにより、チューブ2212内の液体が順に下流側に輸送される。こうすれば、極く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2200を実現することができる。なお、各部材の配置は図示されたものには限られない。また、フィンガーなどの部材を備えず、ローター2222に設けられたボールなどがチューブ2212を閉塞する構成であってもよい。上記のような送液ポンプ2200は、インシュリンなどの薬液を人体に投与する投薬装置などに活用できる。   FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of a liquid feed pump using a piezoelectric actuator. In the case 2230, the liquid feed pump 2200 includes a reservoir 2211, a tube 2212, the piezoelectric actuator 10, a rotor 2222 as a driven body, a speed reduction transmission mechanism 2223, a cam 2202, a plurality of fingers 2213, 2214, 2215, 2216, 2217, 2218, and 2219 are provided. The reservoir 2211 is a storage unit for storing a liquid to be transported. The tube 2212 is a tube for transporting the liquid sent out from the reservoir 2211. The protrusion 26 of the piezoelectric actuator 10 is provided in a state of being pressed against the side surface of the rotor 2222, and the piezoelectric actuator 10 rotationally drives the rotor 2222. The rotational force of the rotor 2222 is transmitted to the cam 2202 via the deceleration transmission mechanism 2223. Fingers 2213 to 2219 are members for closing the tube 2212. When the cam 2202 rotates, the fingers 2213 to 2219 are sequentially pushed outward in the radial direction by the protrusion 2202A of the cam 2202. The fingers 2213 to 2219 close the tube 2212 in order from the upstream side in the transport direction (reservoir 2211 side). Thereby, the liquid in the tube 2212 is transported to the downstream side in order. In this way, it is possible to realize a small liquid feed pump 2200 that can deliver an extremely small amount with high accuracy and that is small. In addition, arrangement | positioning of each member is not restricted to what was illustrated. Further, a member such as a finger may not be provided, and a ball or the like provided on the rotor 2222 may close the tube 2212. The liquid feed pump 2200 as described above can be used for a medication device that administers a drug solution such as insulin to the human body.

E.変形例:
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態や変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
E. Variations:
The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are intended to solve part or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

上記実施形態では、被駆動体として、回転可能に設置されたローターや、ロボットハンドの把持部のように所定方向に移動可能に設置された被駆動体を例として説明したが、被駆動体は、これに限定されず、種々の被駆動体に適用可能である。また、回転可能な被駆動体としては、その形状は、円形に限定されず、例えば、20角形等の多角形等が挙げられる。また、移動可能な被駆動体としては、その形状は、例えば、直線状または湾曲した棒状等が挙げられる。また、被駆動体は、剛体であってもよく、また、可撓性を有していてもよい。   In the above embodiment, the driven body has been described as an example of a driven body that is installed so as to be able to move in a predetermined direction, such as a rotor installed rotatably or a gripping part of a robot hand. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to various driven bodies. Further, the shape of the rotatable driven body is not limited to a circle, and examples thereof include a polygon such as a decagon. Moreover, as a movable to-be-driven body, the shape is linear or curved rod shape etc., for example. Further, the driven body may be a rigid body or may have flexibility.

また、本発明の圧電アクチュエーター(圧電駆動装置)の用途は、上記したロボットの関節の駆動や、ロボットハンドの把持部の駆動、送液ポンプの駆動だけでなく、各種の装置の所定の部位の駆動に用いることができる。   The application of the piezoelectric actuator (piezoelectric drive device) of the present invention is not limited to the above-described robot joint drive, robot hand gripping unit drive, and liquid feed pump drive. It can be used for driving.

1…圧電アクチュエーター
10…圧電振動体モジュール
2…圧電振動体ユニット
20…本体部
21a〜21d…第2電極
210a〜210d…圧電素子
22,24…圧電体
23…振動板
25a〜25d…第2電極
250a〜250d…圧電素子
26…突起部
27,27a,27b,27c,28,28a,28b…連結部
271,272,276,281,282…連結支持部
273,273a,273b,273c,283,283a,283b…固定部
274,275,277,284,285…孔
291,292…第1電極
3…保持部
31…第1部材
311,312…当接面
313…開口
314〜317…孔
318,319…雌ネジ
32…第2部材
321,322…当接面
323…開口
324〜318…孔
4…基台
41,42…雌ネジ
5…ローター
51…軸部
52…外周面
71,72…板バネ
711〜713…孔
721〜723…孔
7210〜7250…配線
75,76…介挿部材
751,752,761,762…孔
111〜118…ネジ
81〜88…介挿部材
90…駆動回路
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
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric actuator 10 ... Piezoelectric vibrator module 2 ... Piezoelectric vibrator unit 20 ... Main-body part 21a-21d ... 2nd electrode 210a-210d ... Piezoelectric element 22, 24 ... Piezoelectric body 23 ... Diaphragm 25a-25d ... 2nd electrode 250a to 250d ... piezoelectric element 26 ... projection part 27,27a, 27b, 27c, 28,28a, 28b ... connection part 271,272,276,281,282 ... connection support part 273, 273a, 273b, 273c, 283, 283a , 283b... Fixed part 274, 275, 277, 284, 285... Hole 291, 292... First electrode 3 .. holding part 31 .. first member 311, 312 ... abutment surface 313 ... opening 314 to 317. ... Female screw 32 ... Second member 321, 322 ... Contact surface 323 ... Opening 324 to 318 ... Hole 4 ... Base DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,42 ... Female screw 5 ... Rotor 51 ... Shaft part 52 ... Outer peripheral surface 71, 72 ... Leaf spring 711-713 ... Hole 721-723 ... Hole 7210-7250 ... Wiring 75, 76 ... Insertion member 751, 752, 761 , 762 ... Holes 111 to 118 ... Screws 81 to 88 ... Insertion members 90 ... Drive circuit 2000 ... Robot hand 2003 ... Gripping part 2010 ... Arm 2012 ... Link part 2020 ... Joint part 2050 ... Robot 2200 ... Liquid feed pump 2202 ... Cam 2202A ... Projection 2211 ... Reservoir 2212 ... Tube 2213 ... Finger 2222 ... Rotor 2223 ... Deceleration transmission mechanism 2230 ... Case

Claims (10)

第1部材と、
第2部材と、
前記第1部材と前記第2部材との間に位置し、圧電素子が設けられた振動板と、
前記振動板と前記第1部材との間に位置し、前記振動板の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第3部材と、
を備える、圧電駆動装置。
A first member;
A second member;
A diaphragm provided between the first member and the second member and provided with a piezoelectric element;
A third member located between the diaphragm and the first member and having a mechanical quality factor smaller than the mechanical quality factor of the diaphragm;
A piezoelectric drive device comprising:
請求項1に記載の圧電駆動装置において、
前記振動板と前記第2部材との間に位置し、前記振動板の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第4部材
を備える、圧電駆動装置。
The piezoelectric drive device according to claim 1,
A piezoelectric driving device comprising: a fourth member positioned between the diaphragm and the second member and having a mechanical quality factor smaller than a mechanical quality factor of the diaphragm.
請求項1に記載の圧電駆動装置において、
前記第3部材は絶縁性を有する、圧電駆動装置。
The piezoelectric drive device according to claim 1,
The piezoelectric driving device, wherein the third member has an insulating property.
請求項2に記載の圧電駆動装置において、
前記第3部材及び前記第4部材は絶縁性を有する、圧電駆動装置。
The piezoelectric drive device according to claim 2,
The piezoelectric drive device, wherein the third member and the fourth member have insulating properties.
請求項3または請求項4に記載の圧電駆動装置において、
前記圧電素子は、圧電体と、前記圧電体に駆動電圧を印加する第1電極及び第2電極と、を有し、
前記振動板を介して前記第1電極に接地電位とは異なる電位の電圧を印加し、前記第2電極に前記接地電位とは異なる電位の電圧を印加することにより、前記圧電体に駆動電圧を印加する、圧電駆動装置。
In the piezoelectric drive device according to claim 3 or 4,
The piezoelectric element includes a piezoelectric body, and a first electrode and a second electrode that apply a driving voltage to the piezoelectric body,
A voltage having a potential different from the ground potential is applied to the first electrode through the diaphragm, and a voltage having a potential different from the ground potential is applied to the second electrode, whereby a driving voltage is applied to the piezoelectric body. Applied piezoelectric drive device.
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の圧電駆動装置において、
基台と、
前記第1部材、前記第2部材および前記基台を連結する第1の弾性体および第2の弾性体と、
前記第1の弾性体が固定される前記第1部材の位置と前記基台の位置との少なくとも一方に配置され、前記第1の弾性体の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第5部材と、
前記第2の弾性体が固定される前記第1部材の位置と前記基台の位置との少なくとも一方に配置され、前記第2の弾性体の機械的品質係数よりも小さい機械的品質係数を有する第6部材と、
を備える、圧電駆動装置。
In the piezoelectric drive device according to any one of claims 1 to 5,
The base,
A first elastic body and a second elastic body connecting the first member, the second member and the base;
The first elastic body is disposed at at least one of the position of the first member and the position of the base, and has a mechanical quality factor smaller than the mechanical quality factor of the first elastic body. A fifth member;
The second elastic body is disposed at least one of the position of the first member and the position of the base, and has a mechanical quality factor smaller than the mechanical quality factor of the second elastic body. A sixth member;
A piezoelectric drive device comprising:
請求項6に記載の圧電駆動装置において、
前記第5部材及び前記第6部材は絶縁性を有する、圧電駆動装置。
The piezoelectric drive device according to claim 6.
The piezoelectric drive device, wherein the fifth member and the sixth member have insulating properties.
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から請求項7まで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。
A plurality of link parts;
A joint part connecting the plurality of link parts;
The piezoelectric drive device according to any one of claims 1 to 7, wherein the plurality of link portions are rotated by the joint portions.
A robot comprising:
請求項8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圧電素子に交流又は脈流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。
The robot driving method according to claim 8, wherein the piezoelectric driving device is driven by applying an alternating current or a pulsating voltage to the piezoelectric element of the piezoelectric driving device, and the plurality of link portions are connected by the joint portions. A robot drive method to rotate.
請求項1から請求項7まで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、
前記圧電素子に、交流又は脈流電圧を印加する圧電駆動装置の駆動方法。
A method for driving a piezoelectric driving device according to any one of claims 1 to 7,
A driving method of a piezoelectric driving device in which an alternating current or a pulsating voltage is applied to the piezoelectric element.
JP2014214982A 2014-10-22 2014-10-22 Piezoelectrically-actuated device, robot and driving method for piezoelectrically-actuated device and robot Pending JP2016082825A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014214982A JP2016082825A (en) 2014-10-22 2014-10-22 Piezoelectrically-actuated device, robot and driving method for piezoelectrically-actuated device and robot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014214982A JP2016082825A (en) 2014-10-22 2014-10-22 Piezoelectrically-actuated device, robot and driving method for piezoelectrically-actuated device and robot

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016082825A true JP2016082825A (en) 2016-05-16

Family

ID=55959386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014214982A Pending JP2016082825A (en) 2014-10-22 2014-10-22 Piezoelectrically-actuated device, robot and driving method for piezoelectrically-actuated device and robot

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016082825A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6405785B2 (en) Piezoelectric drive device, robot, and drive method thereof
JP6543951B2 (en) Piezoelectric drive device, robot, and method of driving them
JP6511900B2 (en) Piezoelectric drive device and drive method therefor, robot and drive method therefor
JP6641944B2 (en) Piezoelectric drive device for motor and method of manufacturing the same, motor, robot, and pump
JP6439466B2 (en) Piezoelectric driving device, robot, and robot driving method
JP2017017916A (en) Piezoelectric driving device, robot, and driving method of piezoelectric driving device
US10658950B2 (en) Piezoelectric actuator, piezoelectric motor, robot, and electronic component conveyance apparatus
US10181806B2 (en) Piezoelectric element drive circuit and robot
JP6387686B2 (en) Piezoelectric actuator
US10601345B2 (en) Piezoelectric driving device, motor, robot, and pump
JP2017069998A (en) Piezoelectric drive device, manufacturing method for the same, motor, robot and pump
US9712087B2 (en) Piezoelectric element drive circuit and robot
JP2016082834A (en) Piezoelectrically-actuated device, actuation method for the same, robot and actuation method for the same
JP6459291B2 (en) Piezoelectric driving device and driving method thereof, robot and driving method thereof
JP2017184297A (en) Piezoelectric actuator, piezoelectric motor, robot, hand and pump
US10256749B2 (en) Piezoelectric actuator, motor, robot, and method of driving piezoelectric actuator
JP2016040990A (en) Piezoelectric drive device, robot, and drive method therefor
JP2016082825A (en) Piezoelectrically-actuated device, robot and driving method for piezoelectrically-actuated device and robot
JP6361365B2 (en) Piezoelectric driving device and driving method thereof, robot and driving method thereof
JP6662007B2 (en) Piezo drives, motors, robots, and pumps
JP2018074011A (en) Piezoelectric driving device, piezoelectric motor, robot, electronic component conveying device, printer, and method of manufacturing piezoelectric driving device
JP2017135935A (en) Piezoelectric actuator, piezoelectric motor, robot, hand and feed pump
JP2017103956A (en) Piezoelectric driving device, motor, robot, and pump
JP2017005925A (en) Piezoelectric driving device for motor, motor, robot and pump
JP2017070030A (en) Piezoelectric drive device, motor, robot and pump