JP2018057057A - 駆動装置、圧電モーター、電子部品搬送装置およびロボット - Google Patents

駆動装置、圧電モーター、電子部品搬送装置およびロボット Download PDF

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Abstract

【課題】複数の動力発生装置や振動体のうちの一部が故障しても駆動装置を動作させることができる駆動装置、圧電モーター、電子部品搬送装置およびロボットを提供すること。
【解決手段】電力の供給を受けて動力を発生する複数の動力発生装置を備え、前記複数の動力発生装置は、2つ以上の前記動力発生装置が電気的に並列に接続されている複数の動力発生装置組を構成し、前記複数の動力発生装置組は、電気的に直列に接続されていることを特徴とする駆動装置。電力の供給を受けて振動し、被駆動体に前記被駆動体を駆動するための駆動力を与える複数の振動体を備え、前記複数の振動体は、2つ以上の前記振動体が電気的に並列に接続されている複数の振動体組を構成し、前記複数の振動体組は、電気的に直列に接続されていることを特徴とする駆動装置。
【選択図】図1

Description

本発明は、駆動装置、圧電モーター、電子部品搬送装置およびロボットに関するものである。
複数の圧電素子(振動体)を備える駆動装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の駆動装置は、複数の圧電素子を有しており、その複数の圧電素子は、直列に接続されている。この駆動装置は、いずれかの圧電素子において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の圧電素子に電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、駆動装置の動作を継続することができるという利点を有する。
特開2008−278712号公報
しかしながら、特許文献1に記載の駆動装置では、いずれかの圧電素子において、電流経路が開放する開放異常が発生すると、すべての圧電素子に電力を供給することができなくなり、駆動装置が停止してしまう。
本発明の目的は、複数の動力発生装置や振動体のうちの一部が故障しても駆動装置を動作させることができる駆動装置、圧電モーター、電子部品搬送装置およびロボットを提供することにある。
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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
本発明の駆動装置は、電力の供給を受けて動力を発生する複数の動力発生装置を備え、
前記複数の動力発生装置は、2つ以上の前記動力発生装置が電気的に並列に接続されている複数の動力発生装置組を構成し、
前記複数の動力発生装置組は、電気的に直列に接続されていることを特徴とする。
これにより、いずれかの動力発生装置組のいずれかの動力発生装置において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の動力発生装置組に電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、駆動装置の動作を継続することができる。
また、いずれかの動力発生装置組のいずれかの動力発生装置において、電流経路が開放する開放異常が発生しても、その動力発生装置組の開放異常が発生していない動力発生装置と、他の動力発生装置組とに電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、駆動装置の動作を継続することができる。
本発明の駆動装置は、電力の供給を受けて振動し、被駆動体に前記被駆動体を駆動するための駆動力を与える複数の振動体を備え、
前記複数の振動体は、2つ以上の前記振動体が電気的に並列に接続されている複数の振動体組を構成し、
前記複数の振動体組は、電気的に直列に接続されていることを特徴とする。
これにより、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の振動体組に電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、駆動装置の動作を継続することができる。
また、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が開放する開放異常が発生しても、その振動体組の開放異常が発生していない動力発生装置と、他の振動体組とに電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、駆動装置の動作を継続することができる。
本発明の駆動装置では、前記複数の振動体を駆動する駆動回路を備えることが好ましい。
これにより、駆動回路により駆動装置を動作させることができる。
本発明の駆動装置では、前記振動体の駆動力を前記被駆動体に伝える伝達部を備えることが好ましい。
これにより、振動体の駆動力を効率良く被駆動体に与えることができる。
本発明の駆動装置では、前記振動体組を構成する前記2つ以上の振動体は互いに積層されていることが好ましい。
これにより、振動体が積層されていない場合に比べて、小型化、軽量化および高出力化を図ることができる。
本発明の駆動装置では、前記振動体は、圧電素子を備えることが好ましい。
これにより、電磁モーターを用いる場合に比べて、小型化、軽量化および高出力化を図ることができる。
本発明の圧電モーターは、被駆動体と、
前記被駆動体を駆動する本発明の駆動装置と、を備えることを特徴とする。
これにより、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の振動体組に電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、圧電モーターの動作を継続することができる。
また、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が開放する開放異常が発生しても、その振動体組の開放異常が発生していない動力発生装置と、他の振動体組とに電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、圧電モーターの動作を継続することができる。
本発明の電子部品搬送装置は、本発明の駆動装置を備えることを特徴とする。
これにより、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の振動体組に電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、電子部品搬送装置の動作を継続することができる。
また、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が開放する開放異常が発生しても、その振動体組の開放異常が発生していない動力発生装置と、他の振動体組とに電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、電子部品搬送装置の動作を継続することができる。
本発明のロボットは、本発明の駆動装置を備えることを特徴とする。
これにより、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の振動体組に電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、ロボットの動作を継続することができる。
また、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が開放する開放異常が発生しても、その振動体組の開放異常が発生していない動力発生装置と、他の振動体組とに電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、ロボットの動作を継続することができる。
本発明の第1実施形態に係る駆動装置を示す平面図および回路図である。 本発明の第2実施形態に係る駆動装置および圧電モーターを示す平面図である。 図2に示す駆動装置の圧電素子および配線を示す図である。 図2に示す駆動装置の配線を示す図である。 本発明の第3実施形態に係る駆動装置および圧電モーターを示す平面図である。 図5に示す駆動装置の圧電素子組を示す斜視図である。 本発明の第4実施形態に係る駆動装置を示すブロック図である。 本発明の第5実施形態に係るロボットの斜視図である。 本発明の第6実施形態に係る電子部品搬送装置の斜視図である。 図9に示す電子部品搬送装置が有する電子部品保持部の斜視図である。
以下、本発明の駆動装置、圧電モーター、電子部品搬送装置およびロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る駆動装置を示す平面図および回路図である。
図1に示すように、駆動装置1は、電力の供給を受けて動力(力)を発生する複数の動力発生装置の1例である6つの動力発生装置MA1、MA2、MB1、MB2、MC1およびMC2と、電源31と、スイッチ32と、被駆動体50(被駆動部)と、被駆動体50の中心に設けられた出力軸51とを備えている。動力発生装置MA1、MA2、MB1、MB2、MC1およびMC2としては、それぞれ、各種の電磁モーターを用いることができる。
動力発生装置MA1は、コイルCA1と、ローターRA1と、ローターRA1の中心に設けられた出力部OA1とを備えている。また、ローターRA1は、例えば、永久磁石を有する回転体であり、コイルCA1に電流が流れると、電磁力で回転する。
被駆動体50は、本実施形態では、円板状をなしている。また、出力部OA1および被駆動体50は、それぞれ、例えば、外周部にギヤを有しており、それらのギヤは互いに噛合している。動力発生装置MA1では、電源31から電力が供給され、コイルCA1に電流が流れると、ローターRA1が回転し、出力部OA1を介して被駆動体50が駆動、すなわち、回転する。
動力発生装置MA2も同様に、コイルCA2と、ローターRA2と、ローターRA2の中心に設けられた出力部OA2とを備えている。また、動力発生装置MB1も同様に、コイルCB1と、ローターRB1と、ローターRB1の中心に設けられた出力部OB1とを備えている。また、動力発生装置MB2も同様に、コイルCB2と、ローターRB2と、ローターRB2の中心に設けられた出力部OB2とを備えている。また、動力発生装置MC1も同様に、コイルCC1と、ローターRC1と、ローターRC1の中心に設けられた出力部OC1とを備えている。また、動力発生装置MC2も同様に、コイルCC2と、ローターRC2と、ローターRC2の中心に設けられた出力部OC2とを備えている。そして、前記動力発生装置MA2、MB1、MB2、MC1およびMC2も同様に、それぞれ、電源31から電力が供給されると、被駆動体50を駆動する。
なお、被駆動体50の構成としては図1の構成に限定されない。本実施形態では、被駆動体として回転移動する部材を用いているが、例えば、被駆動体として直線移動する部材を用いてもよい。
この駆動装置1では、複数の動力発生装置は、2つ以上の動力発生装置が電気的に並列(以下、単に「並列」と言う)に接続されている複数の動力発生装置組、本実施形態では、3つの動力発生装置組PMA、PMBおよびPMCを構成している。
具体的には、まず、コイルCA1と、コイルCA2とが並列に接続されている。これにより、動力発生装置MA1と、動力発生装置MA2とが並列に接続され、これらで動力発生装置組PMAを構成している。
また、同様に、コイルCB1と、コイルCB2とが並列に接続され、これにより、動力発生装置MB1と、動力発生装置MB2とが並列に接続され、これらで動力発生装置組PMBを構成している。
また、同様に、コイルCC1と、コイルCC2とが並列に接続され、これにより、動力発生装置MC1と、動力発生装置MC2とが並列に接続され、これらで動力発生装置組PMCを構成している。
また、複数の動力発生装置組、本実施形態では、3つの動力発生装置組PMA、PMBおよびPMCは、電気的に直列(以下、単に「直列」と言う)に接続されている。すなわち、コイルCA1およびCA2と、コイルCB1およびCB2と、コイルCC1およびCC2とは、直列に接続されている。
また、動力発生装置MA1、MA2、MB1、MB2、MC1およびMC2の配置は、特に限定されないが、本実施形態では、動力発生装置MA1、MA2、MB1、MB2、MC1およびMC2は、動力発生装置MA1、MA2、MB1、MB2、MC1およびMC2の順番で、図1中の反時計周りに、等角度間隔で配置されている。すなわち、動力発生装置組PMAの動力発生装置MA1と動力発生装置MA2とは、隣り合うように配置されている。また、同様に、動力発生装置組PMBの動力発生装置MB1と動力発生装置MB2とは、隣り合うように配置されている。また、同様に、動力発生装置組PMCの動力発生装置MC1と動力発生装置MC2とは、隣り合うように配置されている。そして、動力発生装置MA1と動力発生装置MB2とは、被駆動体50を挟んで対向するように配置されている。また、同様に、動力発生装置MA2と動力発生装置MC1とは、被駆動体50を挟んで対向するように配置されている。また、同様に、動力発生装置MB1と動力発生装置MC2とは、被駆動体50を挟んで対向するように配置されている。
電源31は、駆動装置1、すなわち、動力発生装置MA1、MA2、MB1、MB2、MC1およびMC2に電力を供給する機能を有している。この電源31は、スイッチ32を介して動力発生装置MA1、MA2、MB1、MB2、MC1およびMC2に接続されている。スイッチ32がオンすると、電源31から動力発生装置MA1、MA2、MB1、MB2、MC1およびMC2に電力が供給され、また、スイッチ32がオフすると、前記電力の供給が停止する。
なお、図示しないが、コイルCA1、CA2、CB1、CB2、CC1およびCC2に流れる電流の向きを変更することが可能なように構成してもよい。
以上説明したように、駆動装置1によれば、例えば、動力発生装置組PMAの動力発生装置MA1のコイルCA1において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の動力発生装置組PMBおよびPMCに電力を供給することができる。これにより、動力発生装置組PMBおよびPMCを作動させ、被駆動体50を停止することなく駆動することができ、駆動装置1の動作を継続することができる。他のコイルに短絡異常が発生した場合も同様に駆動装置1の動作を継続することができる。
また、例えば、動力発生装置組PMAの動力発生装置MA1のコイルCA1において、電流経路が開放する開放異常が発生しても、同じ動力発生装置組PMAに属する他の動力発生装置MA2と、他の動力発生装置組PMBおよびPMCとに電力を供給することができる。これにより、動力発生装置MA2と、動力発生装置組PMBおよびPMCとを作動させ、被駆動体50を停止することなく駆動することができ、駆動装置1の動作を継続することができる。他のコイルに開放異常が発生した場合も同様に駆動装置1の動作を継続することができる。
(変形例1)
第1実施形態では、1つの動力発生装置組を構成する2つの動力発生装置が隣り合うように配置されているが、これ以外の配置を採用してもよい。他の配置例としては、例えば、1つの動力発生装置組を構成する2つの動力発生装置が被駆動体50を挟んで対向する配置が挙げられる。
(変形例2)
第1実施形態では、2つの動力発生装置が並列に接続され、これらで1つの動力発生装置組を構成しているが、これに限らず、3つ以上の動力発生装置が並列に接続され、これらで1つの動力発生装置組を構成してもよい。
(変形例3)
第1実施形態では、2つの動力発生装置組が直列に接続されているが、これに限らず、3つ以上の動力発生装置組が直列に接続されていてもよい。
なお、前記変形例1〜3は、それぞれ、後述する各実施形態に適用することができる。
<第2実施形態>
図2は、本発明の第2実施形態に係る駆動装置および圧電モーターを示す平面図である。図3は、図2に示す駆動装置の圧電素子および配線を示す図である。図4は、図2に示す駆動装置の配線を示す図である。
以下、第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
図2および図3に示すように、第2実施形態の駆動装置1は、電力の供給を受けて振動し、被駆動体に前記被駆動体を駆動するための駆動力を与える複数の振動体の1例である6つの振動体(圧電アクチュエーター)10A1、10A2、10B1、10B2、10C1および10C2と、振動体10A1、10A2、10B1、10B2、10C1および10C2を駆動する駆動回路300とを備えている。
また、圧電モーター100は、被駆動体50と、被駆動体50の中心部に設けられた出力軸51と、被駆動体50を駆動する駆動装置1とを備えている。なお、本実施形態では、被駆動体50の外周部にギヤは設けられていない。
次に、振動体10A1、10A2、10B1、10B2、10C1および10C2について説明するが、これらの構成は同様であるので、代表的に、振動体10A1について説明する。
振動体10A1は、振動板210と、振動板210の端部に配置されており、振動体10A1の駆動力を被駆動体50に伝える伝達部20(接触部)と、振動板210に配置された5つの圧電素子110a、110b、110c、110dおよび110eとを備えている。伝達部20を設けることにより、振動体10A1の駆動力を効率良く被駆動体50に与えることができる。
振動板210は、振動板210の厚さ方向から見た平面視(以下、単に「平面視」ともいう)で略長方形状をなしている。この振動板210の一方の面に圧電素子110a、110b、110c、110dおよび110eが配置されている。また、振動板210の長手方向の先端部(被駆動体50側の端部)であって、幅方向(短手方向)の中央部には、振動板210から突出するようにして伝達部20が設けられている。
また、振動板210としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。また、図示しないが、振動板210の表面には絶縁層が設けられている。例えば、振動板210としてシリコン基板を用いる場合、絶縁層は、シリコン基板の表面を熱酸化して形成した酸化シリコンで構成することができる。
また、圧電素子110eは、振動板210の幅方向の中央部において、振動板210の長手方向に沿って配置されている。この圧電素子110eに対して振動板210の幅方向の一方側には圧電素子110a、110cが振動板210の長手方向に沿って配置され、他方側には圧電素子110b、110dが振動板210の長手方向に沿って配置されている。また、圧電素子110c、110dが先端側、すなわち、伝達部20側に位置している。
このように配置された圧電素子110a、110b、110c、110dおよび110eは、それぞれ、振動板210上に設けられた第2電極42と、第2電極42上に設けられた圧電体43と、圧電体43上に設けられた第1電極41とを備えている。なお、圧電素子110a、110b、110c、110dおよび110eの圧電体43は、それぞれ、個別に設けられていてもよく、また、一体的に設けられていてもよい。
また、第1電極41および第2電極42の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、金(Au)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、銅(Cu)等の金属材料が用いられる。また、第1電極41および第2電極42は、それぞれ、例えば、蒸着、スパッタリング等により形成することができる。
また、圧電体43は、振動板210の厚さ方向に沿った方向の電界が印加されることにより振動板210の長手方向に沿った方向に伸縮する。このような圧電体43の構成材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウムストロンチウム(BST)、タンタル酸ストロンチウムビスマス(SBT)、メタニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の圧電セラミックスを用いることができる。圧電セラミックスで構成された圧電体43は、例えば、バルク材料から形成してもよいし、ゾル−ゲル法を用いて形成してもよい。なお、圧電体43の構成材料としては、上述した圧電セラミックスの他にも、例えば、ポリフッ化ビニリデン、水晶等を用いてもよい。
また、伝達部20の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、振動板210の厚さ方向から見た平面視で、四角形をなしている。
また、伝達部20の構成材料としては、特に限定されないが、耐摩耗性に優れた材料が好ましい。このような耐摩耗性に優れた材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア等の各種セラミックス、サファイヤ、水晶等が挙げられる。
なお、伝達部20は、例えば、接着剤により振動板210に接合されていてもよく、また、振動板210と一体的に形成されていてもよい。
駆動回路300は、3つの端子対310、320および330を有している。端子対310は、振動体10A1、10A2、10B1、10B2、10C1および10C2の圧電素子110a、110dに電力を供給する端子である。また、端子対320は、振動体10A1、10A2、10B1、10B2、10C1および10C2の圧電素子110eに電力を供給する端子である。また、端子対330は、振動体10A1、10A2、10B1、10B2、10C1および10C2の圧電素子110b、110cに電力を供給する端子である。この駆動回路300により駆動装置1を動作させることができる。
振動体10A1は、この駆動回路300から電力の供給を受けて振動し、その振動による駆動力は、伝達部20により被駆動体50に伝達され、被駆動体50が駆動、すなわち、回転する。以下、振動体10A1の駆動方法の1例を説明する。ただし、振動体10A1の駆動方法は、以下の方法に限定されない。
駆動回路300により、所定の周波数の駆動信号、すなわち、交番電圧を、圧電素子110a、110dと圧電素子110b、110cとの位相差が180°となり、圧電素子110a、110dと圧電素子110eとの位相差が30°となるように圧電素子110a、110b、110c、110dおよび110eに印加する。これにより、振動板210が屈曲してS字形状に変形し、伝達部20の先端が楕円運動する。その結果、被駆動体50は、その中心軸のまわりに回転する。また、圧電素子110a、110dと圧電素子11eとの位相差が210°となるように交番電圧を印加すれば、被駆動体50を前記と逆の方向に回転させることができる。
また、振動体10A1は、所定角度傾斜しているので、別の駆動方法として、駆動回路300により、所定の周波数の交番電圧を、圧電素子110a、110b、110c、110dおよび110eの位相がすべて同相となるように圧電素子110a、110b、110c、110dおよび110eに印加してもよい。これにより、振動板210がその長手方向に伸縮し、伝達部20の先端が振動板210の長手方向に往復運動する。その結果、被駆動体50は、その中心軸のまわりに回転する。
なお、振動体10A2、10B1、10B2、10C1および10C2については、その説明を省略する。
この駆動装置1では、複数の振動体は、2つ以上の振動体が並列に接続されている複数の振動体組、本実施形態では、3つの振動体組(圧電アクチュエーター組)10Am、10Bmおよび10Cmを構成している。
具体的には、振動体組10Amについては、図3に示すように、振動体10A1の圧電素子110aと、振動体10A1の圧電素子110dと、振動体10A2の圧電素子110aと、振動体10A2の圧電素子110dとが並列に接続されている。また、振動体10A1の圧電素子110bと、振動体10A1の圧電素子110cと、振動体10A2の圧電素子110bと、振動体10A2の圧電素子110cとが並列に接続されている。また、振動体10A1の圧電素子110eと、振動体10A2の圧電素子110eとが並列に接続されている。
これにより、振動体10A1と、振動体10A2とが並列に接続され、これらで振動体組10Amを構成している。
より詳細に説明すると、まず、振動体10A1の圧電素子110aの第1電極41と、振動体10A1の圧電素子110dの第1電極41と、振動体10A2の圧電素子110aの第1電極41と、振動体10A2の圧電素子110dの第1電極41とが接続されている。また、振動体10A1の圧電素子110aの第2電極42と、振動体10A1の圧電素子110dの第2電極42と、振動体10A2の圧電素子110aの第2電極42と、振動体10A2の圧電素子110dの第2電極42とが接続されている。
また、振動体10A1の圧電素子110bの第1電極41と、振動体10A1の圧電素子110cの第1電極41と、振動体10A2の圧電素子110bの第1電極41と、振動体10A2の圧電素子110cの第1電極41とが接続されている。また、振動体10A1の圧電素子110bの第2電極42と、振動体10A1の圧電素子110cの第2電極42と、振動体10A2の圧電素子110bの第2電極42と、振動体10A2の圧電素子110cの第2電極42とが接続されている。
また、振動体10A1の圧電素子110eの第1電極41と、振動体10A2の圧電素子110eの第1電極41とが接続されている。また、振動体10A1の圧電素子110eの第2電極42と、振動体10A2の圧電素子110eの第2電極42とが接続されている。
また、振動体組10Bmについては、図4に示すように、同様に、振動体10B1の圧電素子110aと、振動体10B1の圧電素子110dと、振動体10B2の圧電素子110aと、振動体10B2の圧電素子110dとが並列に接続されている。また、振動体10B1の圧電素子110bと、振動体10B1の圧電素子110cと、振動体10B2の圧電素子110bと、振動体10B2の圧電素子110cとが並列に接続されている。また、振動体10B1の圧電素子110eと、振動体10B2の圧電素子110eとが並列に接続されている。
これにより、振動体10B1と、振動体10B2とが並列に接続され、これらで振動体組10Bmを構成している。なお、この振動体組10Bmについては、前記振動体組10Amのような詳細な説明は省略する。
また、振動体組10Cmについては、図4に示すように、同様に、振動体10C1の圧電素子110aと、振動体10C1の圧電素子110dと、振動体10C2の圧電素子110aと、振動体10C2の圧電素子110dとが並列に接続されている。また、振動体10C1の圧電素子110bと、振動体10C1の圧電素子110cと、振動体10C2の圧電素子110bと、振動体10C2の圧電素子110cとが並列に接続されている。また、振動体10C1の圧電素子110eと、振動体10C2の圧電素子110eとが並列に接続されている。
これにより、振動体10C1と、振動体10C2とが並列に接続され、これらで振動体組10Cmを構成している。なお、この振動体組10Cmについては、前記振動体組10Amのような詳細な説明は省略する。
また、複数の振動体組、本実施形態では、3つの振動体組10Am、10Bmおよび10Cmは、直列に接続されている。すなわち、振動体10A1および10A2と、振動体10B1および10B2と、振動体10C1および10C2とは、直列に接続されている。
また、振動体10A1、10A2、10B1、10B2、10C1および10C2の配置は、特に限定されないが、本実施形態では、振動体10A1、10A2、10B1、10B2、10C1および10C2は、振動体10A1、10A2、10B1、10B2、10C1および10C2の順番で、図2中の反時計周りに、等角度間隔で配置されている。すなわち、振動体組10Amの振動体10A1と振動体10A2とは、隣り合うように配置されている。また、同様に、振動体組10Bmの振動体10B1と振動体10B2とは、隣り合うように配置されている。また、同様に、振動体組10Cmの振動体10C1と振動体10C2とは、隣り合うように配置されている。そして、振動体10A1と振動体10B2とは、被駆動体50を挟んで対向するように配置されている。また、同様に、振動体10A2と振動体10C1とは、被駆動体50を挟んで対向するように配置されている。また、同様に、振動体10B1と振動体10C2とは、被駆動体50を挟んで対向するように配置されている。
以上のような第2実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果、すなわち、電流経路の一部に短絡異常や開放異常が発生しても、被駆動体50を停止することなく駆動することができ、駆動装置1の動作を継続することができるという効果を発揮することができる。
また、電磁モーターを用いる場合に比べて、小型化、軽量化および高出力化を図ることができる。
<第3実施形態>
図5は、本発明の第3実施形態に係る駆動装置および圧電モーターを示す平面図である。図6は、図5に示す駆動装置の圧電素子組を示す斜視図である。
以下、第3実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
図5に示すように、第3実施形態の駆動装置1では、6つの振動体組10A1m、10B1m、10C1m、10D1m、10E1mおよび10F1mと、前述した駆動回路300(図3、図4参照)とを備えている。後述するように、振動体組10A1m、10B1m、10C1m、10D1m、10E1mおよび10F1mは、それぞれ、複数の振動体を備えている。
次に、振動体組10A1m、10B1m、10C1m、10D1m、10E1mおよび10F1mについて説明するが、これらの構成は同様であるので、代表的に、振動体組10A1mについて説明する。
図6に示すように、振動体組10A1mは、複数、本実施形態では5つの振動体10A1を備えている。そして、振動体組10A1mを構成する2つ以上の振動体10A1、本実施形態では、5つの振動体10A1は、互いに積層されている。また、5つの振動体10A1は、並列に接続されている。
これにより、振動体10A1が積層されていない場合に比べて、小型化、軽量化および高出力化を図ることができる。
振動体10A1は、振動板210と、振動板210の端部に配置されており、振動体10A1の駆動力を被駆動体50に伝える伝達部20と、振動板210を支持する支持部220と、振動板210に配置された5つの圧電素子110a、110b、110c、110dおよび110e(図3参照)とを備えている。
また、各振動体10A1の支持部220には、配線基板410が接続されている。また、配線基板410の端部には、前述した駆動回路300が接続されている。
この駆動装置1では、振動体組10A1m、10B1m、10C1m、10D1m、10E1mおよび10F1mは、直列に接続されている。
また、振動体組10A1m、10B1m、10C1m、10D1m、10E1mおよび10F1mの配置は、特に限定されないが、本実施形態では、振動体組10A1m、10B1m、10C1m、10D1m、10E1mおよび10F1mは、振動体組10A1m、10B1m、10C1m、10D1m、10E1mおよび10F1mの順番で、図5中の反時計周りに、等角度間隔で配置されている。すなわち、振動体組10A1mと振動体組10D1mとは、被駆動体50を挟んで対向するように配置されている。また、同様に、振動体組10B1mと振動体組10E1mとは、被駆動体50を挟んで対向するように配置されている。また、同様に、振動体組10C1mと振動体組10F1mとは、被駆動体50を挟んで対向するように配置されている。
以上のような第3実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果を発揮することができる。
(変形例1)
第3実施形態では、5つの振動体が積層されているが、これに限らず、2つ、3つ、4つ、または6つ以上の振動体が積層されていてもよい。
<第4実施形態>
図7は、本発明の第4実施形態に係る駆動装置を示すブロック図である。なお、図7では、各振動体における配線は、それぞれ、本来は図4に示す配線と同様であるが、簡略化して図示している。
以下、第4実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
図7に示すように、第4実施形態の駆動装置1では、5つの振動体10が並列に接続され、これらで1つの振動体組10mを構成している。そして、5つの振動体組10mが直列に接続されている。なお、並列に接続された振動体10の数および直列に接続された振動体組10mの数は、それぞれ、これに5つ限定されず、2以上であればよい。
また、各振動体組10m(振動体10)には、それぞれ、物理量を検出する検出部(検知部)の1例および報知を行う報知部(表示部)の1例である電圧表示部61が設けられている。各電圧表示部61は、それぞれ、対応する振動体組10m(振動体10)と並列に接続され、電圧を検出する検出部(図示せず)と、その検出部により検出された電圧を表示する表示部(図示せず)とを備えている。
この駆動装置1では、いずれかの振動体10に短絡異常が発生した場合は、その短絡異常が発生した振動体10が属する振動体組10mに接続された電圧表示部61により検出される電圧は、0Vとなる。これにより、短絡異常が発生した振動体10が属する振動体組10mを把握することができる。
また、いずれかの振動体10に開放異常が発生した場合は、その開放異常が発生した振動体10が属する振動体組10mに接続された電圧表示部61により検出される電圧は、増大する。これにより、開放異常が発生した振動体10が属する振動体組10mを把握することができる。
なお、報知部としては、電圧を表示するデバイスに限らず、例えば、電圧を他の情報に変換して報知するデバイスであってもよい。具体例としては、電圧表示部61に代えて、例えば、電圧の大きさに応じて輝度が変化するネオン管、LED、有機EL等の発光部や、電圧の大きさに応じて色が変化する液晶素子等を設けてもよい。
また、検出部により検出される物理量は、電圧に限定されず、この他、例えば、電流、温度等が挙げられる。
以上のような第4実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果を発揮することができる。
また、第4実施形態では、振動体10に短絡異常や開放異常等の異常が生じた場合、その異常が生じた振動体10が属する振動体組10mを特定することができ、これにより、迅速かつ適確に対応することができる。
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係るロボットについて説明する。
図8は、本発明の第5実施形態に係るロボットの斜視図である。
図8に示すロボット1000は、精密機器やこれを構成する部品(対象物)の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うことができる。ロボット1000は、6軸ロボットであり、床や天井に固定されるベース1010と、ベース1010に回動自在に連結されたアーム1020と、アーム1020に回動自在に連結されたアーム1030と、アーム1030に回動自在に連結されたアーム1040と、アーム1040に回動自在に連結されたアーム1050と、アーム1050に回動自在に連結されたアーム1060と、アーム1060に回動自在に連結されたアーム1070と、これらアーム1020、1030、1040、1050、1060、1070の駆動を制御する制御部1080と、を有している。また、アーム1070にはハンド接続部が設けられており、ハンド接続部にはロボット1000に実行させる作業に応じたエンドエフェクター1090が装着される。また、各関節部には駆動装置1(圧電モーター100)が搭載されており、この駆動装置の駆動によって各アーム1020、1030、1040、1050、1060、1070が回動する。なお、各駆動装置1の駆動は、制御部1080によって制御される。
このようなロボット1000は、駆動装置1(圧電モーター100)を備えているため、上述した駆動装置1の効果を享受することができ、優れた信頼性を発揮することができる。
<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態に係る電子部品搬送装置について説明する。
図9は、本発明の第6実施形態に係る電子部品搬送装置の斜視図である。図10は、図9に示す電子部品搬送装置が有する電子部品保持部の斜視図である。なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する3軸をX軸、Y軸およびZ軸とする。
図9に示す電子部品搬送装置2000は、電子部品検査装置に適用されており、基台2100と、基台2100の側方に配置された支持台2200と、を有している。また、基台2100には、検査対象の電子部品Qが載置されてY軸方向に搬送される上流側ステージ2110と、検査済みの電子部品Qが載置されてY軸方向に搬送される下流側ステージ2120と、上流側ステージ2110と下流側ステージ2120との間に位置し、電子部品Qの電気的特性を検査する検査台2130と、が設けられている。なお、電子部品Qの例として、例えば、半導体、半導体ウェハー、CLDやOLED等の表示デバイス、水晶デバイス、各種センサー、インクジェットヘッド、各種MEMSデバイス等などが挙げられる。
また、支持台2200には、支持台2200に対してY軸方向に移動可能なYステージ2210が設けられており、Yステージ2210には、Yステージ2210に対してX軸方向に移動可能なXステージ2220が設けられており、Xステージ2220には、Xステージ2220に対してZ軸方向に移動可能な電子部品保持部2230が設けられている。また、図10に示すように、電子部品保持部2230は、X軸方向およびY軸方向に移動可能な微調整プレート2231と、微調整プレート2231に対してZ軸まわりに回動可能な回動部2232と、回動部2232に設けられ、電子部品Qを保持する保持部2233と、を有している。また、電子部品保持部2230には、微調整プレート2231をX軸方向に移動させるための駆動装置1(1x)(圧電モーター100)と、微調整プレート2231をY軸方向に移動させるための駆動装置1(1y)(圧電モーター100)と、回動部2232をZ軸まわりに回動させるための駆動装置1(1θ)(圧電モーター100)と、が内蔵されている。
このような電子部品搬送装置2000は、駆動装置1(圧電モーター100)を備えているため、上述した駆動装置1の効果を享受することができ、優れた信頼性を発揮することができる。
以上、本発明の駆動装置、圧電モーター、電子部品搬送装置およびロボットを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
1、1x、1y、1θ…駆動装置、100…圧電モーター、10…振動体、10m…振動体組、10A1…振動体、10A2…振動体、10B1…振動体、10B2…振動体、10C1…振動体、10C2…振動体、10Am…振動体組、10Bm…振動体組、10Cm…振動体組、10A1m…振動体組、10B1m…振動体組、10C1m…振動体組、10D1m…振動体組、10E1m…振動体組、10F1m…振動体組、20…伝達部、50…被駆動体、51…出力軸、31…電源、32…スイッチ、41…第1電極、42…第2電極、43…圧電体、61…電圧表示部、110a…圧電素子、110b…圧電素子、110c…圧電素子、110d…圧電素子、110e…圧電素子、210…振動板、220…支持部、300…駆動回路、310…端子対、320…端子対、330…端子対、410…配線基板、CA1…コイル、CA2…コイル、CB1…コイル、CB2…コイル、CC1…コイル、CC2…コイル、MA1…動力発生装置、MA2…動力発生装置、MB1…動力発生装置、MB2…動力発生装置、MC1…動力発生装置、MC2…動力発生装置、OA1…出力部、OA2…出力部、OB1…出力部、OB2…出力部、OC1…出力部、OC2…出力部、PMA…動力発生装置組、PMB…動力発生装置組、PMC…動力発生装置組、RA1…ローター、RA2…ローター、RB1…ローター、RB2…ローター、RC1…ローター、RC2…ローター、1000…ロボット、1010…ベース、1020、1030、1040、1050、1060、1070…アーム、1080…制御部、1090…エンドエフェクター、2000…電子部品搬送装置、2100…基台、2110…上流側ステージ、2120…下流側ステージ、2130…検査台、2200…支持台、2210…Yステージ、2220…Xステージ、2230…電子部品保持部、2231…微調整プレート、2232…回動部、2233…保持部、Q…電子部品

Claims (9)

  1. 電力の供給を受けて動力を発生する複数の動力発生装置を備え、
    前記複数の動力発生装置は、2つ以上の前記動力発生装置が電気的に並列に接続されている複数の動力発生装置組を構成し、
    前記複数の動力発生装置組は、電気的に直列に接続されていることを特徴とする駆動装置。
  2. 電力の供給を受けて振動し、被駆動体に前記被駆動体を駆動するための駆動力を与える複数の振動体を備え、
    前記複数の振動体は、2つ以上の前記振動体が電気的に並列に接続されている複数の振動体組を構成し、
    前記複数の振動体組は、電気的に直列に接続されていることを特徴とする駆動装置。
  3. 前記複数の振動体を駆動する駆動回路を備える請求項2に記載の駆動装置。
  4. 前記振動体の駆動力を前記被駆動体に伝える伝達部を備える請求項2または3に記載の駆動装置。
  5. 前記振動体組を構成する前記2つ以上の振動体は互いに積層されている請求項2ないし4のいずれか1項に記載の駆動装置。
  6. 前記振動体は、圧電素子を備える請求項2ないし5のいずれか1項に記載の駆動装置。
  7. 被駆動体と、
    前記被駆動体を駆動する請求項2ないし6のいずれか1項に記載の駆動装置と、を備えることを特徴とする圧電モーター。
  8. 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の駆動装置を備えることを特徴とする電子部品搬送装置。
  9. 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の駆動装置を備えることを特徴とするロボット。
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