JP2018182871A - 圧電駆動装置、電子部品搬送装置、ロボット、プロジェクターおよびプリンター - Google Patents

圧電駆動装置、電子部品搬送装置、ロボット、プロジェクターおよびプリンター Download PDF

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Abstract

【課題】２つの部材を安定的な姿勢で相対的に移動させることができる圧電駆動装置を提供すること、また、この圧電駆動装置を備える電子部品搬送装置、ロボット、プロジェクターおよびプリンターを提供すること。
【解決手段】第１部材と、第２部材と、前記第１部材に対して前記第２部材を第１方向に沿って案内する案内機構と、前記第１部材に対して前記第２部材を前記第１方向に移動させる圧電アクチュエーターと、を備え、前記案内機構は、第１レールと、前記第１レールに対して前記第１方向と直交する第２方向に離間して配置されている第２レールと、を有し、前記圧電アクチュエーターは、前記第１方向および前記第２方向の双方に直交している第３方向から見たとき、前記第１レールまたはその前記第１方向に沿った延長線と、前記第２レールまたはその前記第１方向に沿った延長線との間に配置されていることを特徴とする圧電駆動装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧電駆動装置、電子部品搬送装置、ロボット、プロジェクターおよびプリンターに関するものである。
従来、圧電素子によって振動体を振動させて被駆動部材を駆動する圧電アクチュエーターを用いた圧電駆動装置として、例えば、特許文献１に記載のステージのような装置が知られている。
特許文献１に記載のステージは、支持台と、支持台上に載せた第１の移動体と、第１の移動体上に載せた第２の移動体と、第１の移動体の側面に当接させた第１圧電アクチュエーターと、第２の移動体の側面に当接させた第２の圧電アクチュエーターと、を備える。
ここで、支持台および第１の移動体は、支持台に設けられた２つの案内レールと、支持台の２つの案内レールに対応して第１の移動体に設けられた２つの案内溝とによって、所定方向に案内されて相対的に移動可能となっており、第１圧電アクチュエーターは、支持台の２つの案内レール間の領域の外側で、第１の移動体に向けて押圧された状態で支持台上に設置されている。同様に、第１の移動体および第２の移動体は、第１の移動体に設けられた２つの案内レールと、第１の移動体の２つの案内レールに対応して第２の移動体に設けられた２つの案内溝とによって、所定方向に案内されて相対的に移動可能となっており、第２圧電アクチュエーターは、第１の支持台の２つの案内レール間の領域の外側で、第２の移動体に向けて押圧された状態で第１の移動体上に設置されている。
特開平１１−２７１４８０号公報
しかし、特許文献１に記載のステージは、２つの案内レール間の領域の外側に圧電アクチュエーターが配置されているため、圧電アクチュエーターから移動体への押圧により移動体に当該案内レールを中心としたモーメントがかかり、移動体が傾いてしまうという課題がある。
本発明の目的は、２つの部材を安定的な姿勢で相対的に移動させることができる圧電駆動装置を提供すること、また、この圧電駆動装置を備える電子部品搬送装置、ロボット、プロジェクターおよびプリンターを提供することにある。
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の圧電駆動装置は、第１部材と、
第２部材と、
前記第１部材に対して前記第２部材を第１方向に案内する案内機構と、
前記第１部材に対して前記第２部材を前記第１方向に移動させる圧電アクチュエーターと、を備え、
前記案内機構は、
前記第１部材または前記第２部材のいずれか一方の部材に、前記第１方向に沿って設けられている第１レールと、
前記第１部材または前記第２部材のいずれか一方の部材に、前記第１レールに対して前記第１方向と直交する第２方向に離間して前記第１方向に沿って設けられている第２レールと、を有し、
前記圧電アクチュエーターは、前記第１方向および前記第２方向の双方に直交する第３方向から見たとき、前記第１レールまたは前記第１レールを前記第１方向に延長した延長線と、前記第２レールまたは前記第２レールを前記第１方向に延長した延長線との間に配置されていることを特徴とする。
このような圧電駆動装置によれば、圧電アクチュエーターが第３方向から見たとき第１レール（またはその延長線）と第２レール（またはその延長線）との間に配置されているため、圧電アクチュエーターが第１部材と第２部材との間で押圧されていても、その押圧力により第１部材に対して第２部材が傾くことを低減することができる。
本発明の圧電駆動装置では、前記圧電アクチュエーターは、前記第１部材または前記第１部材に固定されている部材に対して前記第３方向に押圧されている状態で前記第２部材に支持されていることが好ましい。
これにより、圧電アクチュエーターの駆動力を効率的に第１部材またはこれに固定されている部材に伝達させることができる。
本発明の圧電駆動装置では、前記圧電アクチュエーターが複数設けられており、
前記案内機構は、
前記第１部材および前記第２部材のうち前記第１レールが設けられた部材とは異なる部材に設けられ、前記第１レールに沿って移動可能な第１スライダーと、
前記第１部材および前記第２部材のうち前記第２レールが設けられた部材とは異なる部材に設けられ、前記第２レールに沿って移動可能な第２スライダーと、を有し、
前記複数の圧電アクチュエーターから前記第２部材への押圧力の中心は、前記第３方向から見たとき、前記第１スライダーと前記第２スライダーとの間の領域内に位置していることが好ましい。
これにより、圧電アクチュエーターが第１部材と第２部材との間で押圧されていても、その押圧力により第１部材に対して第２部材が傾くことをより的確に低減することができる。
本発明の圧電駆動装置では、前記第１レールおよび前記第２レールは、ともに、前記第１部材に設けられているか、または、前記第２部材に設けられていることが好ましい。
これにより、第１レールおよび第２レールに対する第１スライダーおよび第２スライダーの移動に伴って第１スライダーと第２スライダーとの間の領域の形状および大きさが変化するのを低減することができる。そのため、圧電アクチュエーターの設置の自由度を高めることができる。
本発明の圧電駆動装置では、前記第１スライダーおよび前記第２スライダーは、前記第１方向に互いにずれて配置されていることが好ましい。
これにより、第１部材と第２部材との位置関係の変動を低減することができる。また、第１スライダーおよび第２スライダーの第１方向での長さを抑えつつ、第１スライダーと第２スライダーとの間の領域を第１方向に長くすることができ、その結果、圧電アクチュエーターの設置の自由度を高めることができる。
本発明の電子部品搬送装置は、本発明の圧電駆動装置を備えることを特徴とする。
このような電子部品搬送装置によれば、圧電駆動装置が２つの部材を安定的な姿勢で相対的に移動させることができるという作用・効果を利用して、電子部品搬送装置の高精度な動作を行うことができる。
本発明のロボットは、本発明の圧電駆動装置を備えることを特徴とする。
このようなロボットによれば、圧電駆動装置が２つの部材を安定的な姿勢で相対的に移動させることができるという作用・効果を利用して、ロボットの高精度な動作を行うことができる。
本発明のプロジェクターは、本発明の圧電駆動装置を備えることを特徴とする。
このようなプロジェクターによれば、圧電駆動装置が２つの部材を安定的な姿勢で相対的に移動させることができるという作用・効果を利用して、プロジェクターの高精度な動作を行うことができる。
本発明のプリンターは、本発明の圧電駆動装置を備えることを特徴とする。
このようなプリンターによれば、圧電駆動装置が２つの部材を安定的な姿勢で相対的に移動させることができるという作用・効果を利用して、プリンターの高精度な動作を行うことができる。
本発明の実施形態に係る圧電駆動装置を示す断面図である。 図１に示す圧電駆動装置の平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。 図１に示す圧電駆動装置が備える圧電アクチュエーターの平面図である。 図３に示す圧電アクチュエーターの動作を説明するための図である。 本発明の電子部品搬送装置の実施形態を示す斜視図である。 図５に示す電子部品搬送装置が備える圧電駆動装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明のロボットの実施形態を示す斜視図である。 本発明のプロジェクターの実施形態を示す概略図である。 本発明のプリンターの実施形態を示す斜視図である。
以下、本発明の圧電駆動装置、電子部品搬送装置、ロボット、プロジェクターおよびプリンター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。
１．圧電駆動装置
図１は、本発明の実施形態に係る圧電駆動装置を示す断面図である。図２は、図１に示す圧電駆動装置の平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。図３は、図１に示す圧電駆動装置が備える圧電アクチュエーターの平面図である。図４は、図３に示す圧電アクチュエーターの動作を説明するための図である。
なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交している３軸としてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜用いて説明を行う。また、以下に説明する図において、これらの軸を示す矢印の先端側を「＋」、基端側を「−」とする。また、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軸およびＹ軸の双方に平行な平面（法線がＺ軸方向となる平面）を「ＸＹ平面」、Ｘ軸およびＺ軸の双方に平行な平面（法線がＹ軸方向となる平面）を「ＸＺ平面」という。Ｙ軸およびＺ軸の双方に平行な平面（法線がＸ軸方向となる平面）を「ＹＺ平面」という。また、＋Ｚ軸方向側を「上」、−Ｚ軸方向側を「下」ともいう。また、Ｚ軸方向から見た状態を「平面視」という。また、図２では、説明の便宜上、駆動部５および検出部６の一部および第２部材３の図示を省略している。
図１に示すように、圧電駆動装置１は、第１部材２と、第２部材３と、第２部材３を第１部材２に対してＸ軸方向（図１中紙面奥行方向）に相対的に移動させるように案内する案内機構４と、第２部材３を第１部材２に対してＸ軸方向に相対的に移動させる駆動部５と、第１部材２に対する第２部材３のＸ軸方向での相対的な移動を検出する検出部６（エンコーダー）と、駆動部５および検出部６を作動させるための回路部７と、を有する。
第１部材２および第２部材３は、それぞれ、例えば、金属材料、セラミックス材料等で構成され、ＸＹ平面に沿った略板状の全体形状を有する。また、第１部材２および第２部材３の平面視での外形は、それぞれ、矩形（四角形）であるが、これに限定されず、例えば、五角形等の他の多角形、円形、楕円形等であってもよい。
ここで、図１に示すように、第１部材２の一方（図１中の上側）の面には、凹部２３が形成されている。そして、凹部２３の底面は、後述する駆動部５の被駆動部材５１が設置される設置面２１を構成している。また、第１部材２の一方（図１中の上側）の面には、凹部２３の外側に、後述する検出部６の光学スケール６１が設置される設置面２２が設けられている。図２に示すように、凹部２３は、Ｘ軸方向に沿って延びており、これに伴い、設置面２１も、Ｘ軸方向に沿って延びている。
図１に示すように、第２部材３の一方（図１中の上側）の面には、第１部材２とは反対側に開放している凹部３１が形成されている。また、第２部材３には、凹部３１の底面に開口し、第２部材３の厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通している孔３２が形成されている。
案内機構４は、直動軸受であり、図１に示すように、前述した第１部材２と第２部材３との間に配置されている。この案内機構４は、１対のスライダーである第１スライダー４１ａおよび第２スライダー４１ｂと、第１スライダー４１ａおよび第２スライダー４１ｂに対応して設けられている１対のレールである第１レール４２ａおよび第２レール４２ｂと、第１スライダー４１ａと第１レール４２ａとの間に設けられている複数のボール４３ａと、第２スライダー４１ｂと第２レール４２ｂとの間に設けられている複数のボール４３ｂと、を有する。
第１レール４２ａおよび第２レール４２ｂは、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って延びて配置され、第２部材３に例えばネジ、ビス等を用いて固定されている。また、第１レール４２ａおよび第２レール４２ｂの一方または双方は、第２部材３に対し一体的に形成されていてもよい。本実施形態では、第１レール４２ａおよび第２レール４２ｂは、それぞれ、第２部材３のＸ軸方向での全域にわたって設けられている。なお、第１レール４２ａおよび第２レール４２ｂは、第１スライダー４１ａおよび第２スライダー４１ｂが移動するのに必要な位置および範囲にわたって設けられていればよく、第２部材３のＸ軸方向での一部に設けられていてもよい。また、図示とは異なり、第１レール４２ａおよび第２レール４２ｂの一方が第１部材２に固定され、他方が第２部材３に固定されていてもよい。
第１スライダー４１ａおよび第２スライダー４１ｂは、それぞれ、対応する第１レール４２ａまたは第２レール４２ｂに沿って移動可能であり、第１部材２に例えばネジ、ビス等を用いて固定されている。また、第１スライダー４１ａおよび第２スライダー４１ｂの一方または双方は、第１部材２に対し一体的に形成されていてもよい。本実施形態では、第１スライダー４１ａおよび第２スライダー４１ｂは、それぞれ、第１部材２のＸ軸方向での一部に設けられている。また、第１スライダー４１ａおよび第２スライダー４１ｂは、Ｘ軸方向で互いにずれた位置で第１部材２に設けられている。また、第１スライダー４１ａのＸ軸方向での長さは第１レール４２ａのＸ軸方向での長さよりも短く、同様に、第２スライダー４１ｂのＸ軸方向での長さは第２レール４２ｂのＸ軸方向での長さよりも短い。なお、第１スライダー４１ａおよび第２スライダー４１ｂは、第１レール４２ａおよび第２レール４２ｂに沿って移動するのに必要な位置および範囲にわたって設けられていればよい。また、第１スライダー４１ａおよび第２スライダー４１ｂの一方が第１部材２に固定され、他方が第２部材３に固定されていてもよい。
このような案内機構４は、第１部材２および第２部材３のＸ軸方向以外の方向での相対的な移動を規制（制限）するように構成されている。なお、案内機構４は、第１部材２および第２部材３のＸ軸方向での相対的な移動を所定範囲内に規制（制限）するように構成されていてもよい。
駆動部５は、第１部材２に設置（固定）されている被駆動部材５１と、被駆動部材５１に駆動力を伝達する複数（図示では３つ）の圧電アクチュエーター５２と、複数の圧電アクチュエーター５２を第２部材３に対して支持している複数（図示では３つ）の支持部材５３と、を有する。
被駆動部材５１は、前述した第１部材２の設置面２１上に設置され、例えば、嵌合、接着剤による接着、ビス止め等により第１部材２に固定されている。また、被駆動部材５１は、第１部材２に一体的に形成されていてもよい。この被駆動部材５１は、板状またはシート状をなし、例えばセラミックス材料等の比較的耐摩耗性の高い材料で構成されている。また、被駆動部材５１は、図４に示すように、Ｘ軸方向に沿って延びている。
複数の圧電アクチュエーター５２は、Ｘ軸方向に沿って並んで配置されている。本実施形態では、第２部材３のＹ軸方向での一方側（図２中左側）に偏在して設けられている。特に、複数の圧電アクチュエーター５２は、平面視で（Ｚ軸方向から見たとき）、これらの荷重点ＰＦの中心ＰＣ（以下、単に「圧電アクチュエーター５２の中心ＰＣ」ともいう）が前述した案内機構４の第１スライダー４１ａと第２スライダー４１ｂとの間の領域Ｒ内に位置している。これにより、後述するように圧電アクチュエーター５２が（突出部５２４が）被駆動部材５１に対して所定圧力で接触（押圧）されていても、その押圧力により第１部材２に対して第２部材３が傾くことを低減することができる。
なお、圧電アクチュエーター５２は、平面視で、第１レール４２ａまたはそのＸ軸方向（第１方向）に沿った延長線Ｌａと、第２レール４２ｂまたはそのＸ軸方向（第１方向）に沿った延長線Ｌｂとの間（より好ましくは、第１レール４２ａと第２レール４２ｂとの間）に配置されていれば、その外側に配置されている場合に比べて、第１部材２に対して第２部材３が傾くことを低減する効果を発揮し得る。ただし、圧電アクチュエーター５２の中心ＰＣが平面視で領域Ｒ内に設けられていれば、特にその効果が顕著に発揮され、複数の圧電アクチュエーター５２の配置は、図示の配置に限定されない。
ここで、領域Ｒは、図２中鎖線で示すように、平面視で、四角形（図示では平行四辺形）をなしている。この領域Ｒは、第１部材２および第２部材３のＸ軸方向での相対的な移動（位置関係の変化）に伴って第２部材３に対して移動する。圧電アクチュエーター５２の中心ＰＣは、第１部材２および第２部材３の相対的な位置関係の変化によらず、平面視で領域Ｒ内に位置する。なお、「荷重点ＰＦ」は、各圧電アクチュエーター５２から被駆動部材５１（第１部材２またはこれに固定された部材）に作用する力（荷重）の中心（幾何学的）であって、具体的には、後述する突出部５２４と被駆動部材５１との接触部の中心である。各圧電アクチュエーター５２から被駆動部材５１に作用する力（荷重）は、後述する弾性部材（図示せず）の弾性変形によってもたらされる。また、「中心ＰＣ」は、複数の荷重点ＰＦの中心であって、複数（本実施形態では３つ）の圧電アクチュエーター５２から被駆動部材５１に作用する力（荷重）の中心（全荷重の中心）である。
図３に示すように、圧電アクチュエーター５２は、振動部５２１と、支持部５２２と、これらを接続している１対の接続部５２３と、振動部５２１から突出している突出部５２４と、を有している。
振動部５２１は、ＸＺ平面に沿った板状をなしている。また、振動部５２１は、Ｚ軸方向に沿って延びている長手形状をなしている。この振動部５２１は、振動部５２１の幅方向（Ｘ軸方向）の中央部に振動部５２１の長手方向に沿って配置されている圧電素子５２１５と、圧電素子５２１５に対して振動部５２１の幅方向の一方側に振動部５２１の長手方向に沿って配置されている２つの圧電素子５２１１、５２１２と、圧電素子５２１５に対して振動部５２１の幅方向の他方側に振動部５２１の長手方向に沿って配置されている２つの圧電素子５２１３、５２１４と、を有する。
このような振動部５２１は、図示しないが、例えば、シリコン基板等の２つの基板と、これらの基板間に配置されているチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電体と、圧電体の表裏に適宜設けられている複数の電極と、を有している。ここで、支持部５２２および１対の接続部５２３は、それぞれ、例えば、前述した振動部５２１が有する２つの基板と一体で形成されている２つの基板を有する。また、支持部５２２は、例えば、前述した振動部５２１が有する圧電体と同等の厚さを有する絶縁性のスペーサーが当該２つの基板間に介挿されている。
振動部５２１の長手方向（Ｚ軸方向）での一方（図３中の下側）の端部（先端部）には、その幅方向での中央部に突出部５２４が突出して設けられている。突出部５２４は、例えば、セラミックス等の耐摩耗性に優れた材料で構成され、振動部５２１に接着剤等により接合されている。この突出部５２４は、振動部５２１の振動を被駆動部材５１へ摩擦摺動により伝達する機能を有するので、伝達部とも言える。なお、突出部５２４（伝達部）の形状は、振動部５２１の駆動力を被駆動部材５１に伝達可能であればよく、図示の形状に限定されない。
支持部材５３は、例えば、金属材料、セラミックス材料等で構成され、支持部５２２および第２部材３のそれぞれに対して、例えばネジ等を用いて固定されている。ここで、支持部材５３と支持部５２２とは、図示しない弾性部材を介して接続されており、この弾性部材の弾性変形を伴って、突出部５２４が被駆動部材５１に対して所定圧力で接触（押圧）するように、支持部５２２が支持部材５３を介して第２部材３に対して固定されている。
以上のような駆動部５が有する圧電アクチュエーター５２は、回路部７から所定周波数の駆動信号が圧電素子５２１１〜５２１５に適宜入力されることにより作動する。例えば、圧電素子５２１１、５２１４への駆動信号と圧電素子５２１２、５２１３への駆動信号との位相差を１８０°とし、圧電素子５２１１、５２１４への駆動信号と圧電素子５２１５への駆動信号との位相差を３０°とすることで、図４に示すように、各圧電素子５２１１〜５２１５の伸縮により、振動部５２１がＳ字形状に屈曲振動し、これにより、突出部５２４の先端が図中矢印αで示す方向に楕円運動する。その結果、被駆動部材５１は、突出部５２４から一方向（図中矢印βで示す方向）に駆動力を繰り返し受ける。これにより、第１部材２および第２部材３がＸ軸方向に相対的に移動する。
また、図４に示す場合とは逆方向に、第１部材２および第２部材３をＸ軸方向に相対的に移動させる場合には、圧電素子５２１１、５２１４への駆動信号との位相差が２１０°となるように圧電素子５２１５に駆動信号を印加すればよい。なお、図示の構成では、被駆動部材５１が第１部材２側に設置され、圧電アクチュエーター５２が第２部材３側に設置されているが、その逆に、被駆動部材５１が第２部材３側、圧電アクチュエーター５２が第１部材２側に設置されていてもよい。
図１および図２に示す検出部６は、光学式のリニアエンコーダーである。この検出部６は、図１に示すように、第１部材２に設置されている光学スケール６１と、光学スケール６１の移動を検出するセンサー６２と、センサー６２を第２部材３に対して支持している基板６３と、を有する。
光学スケール６１は、前述した第１部材２の設置面２２上に設置され、例えば接着剤等を用いて第１部材２に固定されている。この光学スケール６１は、例えば、スリット板、偏光板等である。また、光学スケール６１は、図２に示すように、Ｘ軸方向に沿って延びている。
センサー６２は、図示しないが、光学スケール６１に光を照射する半導体レーザー等の発光素子と、光学スケール６１からの反射光を受光するフォトダイオード等の受光素子と、を含んで構成されている。
基板６３は、例えば、配線基板であり、ネジ等を用いて第２部材３に固定されている。この基板６３は、第２部材３の凹部３１とは反対側の面上に設置され、センサー６２を支持するとともに、センサー６２および回路部７のそれぞれに電気的に接続されている。
以上のような検出部６では、第１部材２に対する第２部材３のＸ軸方向での相対的な移動状態（位置、移動速度等）に応じて、センサー６２の受光素子の出力信号の波形が変化する。したがって、この受光素子の出力信号に基づいて、第１部材２に対する第２部材３のＸ軸方向での相対的な移動状態を検出することができる。
回路部７は、前述した第２部材３の凹部３１内に設置されている。この回路部７は、前述した圧電アクチュエーター５２およびセンサー６２を作動させるための回路を有する。例えば、回路部７は、圧電アクチュエーター５２を駆動（駆動信号を発生）するための駆動回路、センサー６２の発光素子を駆動するための駆動回路、センサー６２の受光素子からの信号に基づいて第１部材２に対する第２部材３の相対的な位置を演算するための演算回路等を含んでいる。なお、回路部７が有するセンサー６２のための回路（駆動回路、演算回路）は、検出部６に組み込まれていてもよく、この場合、センサー６２と一体化されていてもよい。また、回路部７は、圧電駆動装置１の外部に設けられていてもよい。
以上のように、圧電駆動装置１は、第１部材２と、第２部材３と、第１部材２に対して第２部材３をＸ軸方向（第１方向）に沿って案内する案内機構４と、第１部材２に対して第２部材３をＸ軸方向（第１方向）に移動させる圧電アクチュエーター５２と、を備える。ここで、案内機構４は、第２部材３（第１部材２または第２部材３のいずれか一方の部材）にＸ軸方向（第１方向）に沿って設けられている第１レール４２ａと、第１レール４２ａに対してＸ軸方向（第１方向）と直交するＹ軸方向（第２方向）に離間して配置され、第２部材３（第１部材２または第２部材３のいずれか一方の部材）にＸ軸方向（第１方向）に沿って設けられている第２レール４２ｂと、を有する。
特に、圧電アクチュエーター５２は、Ｘ軸方向（第１方向）およびＹ軸方向（第２方向）の双方に直交しているＺ軸方向（第３方向）から見たとき、第１レール４２ａまたはそのＸ軸方向（第１方向）に沿った延長線Ｌａと、第２レール４２ｂまたはそのＸ軸方向（第１方向）に沿った延長線Ｌｂとの間に配置されている。これにより、圧電アクチュエーター５２が第１部材２と第２部材３との間で押圧されていても、その押圧力により第１部材２に対して第２部材３が傾くことを低減することができる。
ここで、圧電アクチュエーター５２は、被駆動部材５１（第１部材２またはこれに固定されている部材）に対してＺ軸方向（第３方向）に押圧されている状態で第２部材３に支持されている。これにより、圧電アクチュエーター５２の駆動力を効率的に第１部材２またはこれに固定されている部材（被駆動部材５１）に伝達させることができる。
本実施形態では、圧電アクチュエーター５２が複数（本実施形態では３つ）設けられている。また、案内機構４は、第１部材２（第１部材２および第２部材３のうち第１レール４２ａ側とは反対側の部材）に設けられ、第１レール４２ａに沿って移動可能な第１スライダー４１ａと、第１部材２（第１部材２および第２部材３のうち第２レール４２ｂ側とは反対側の部材）に設けられ、第２レール４２ｂに沿って移動可能な第２スライダー４１ｂと、を有する。そして、複数（本実施形態では３つ）の圧電アクチュエーター５２の第１部材２（被駆動部材５１）への押圧力の中心ＰＣは、Ｚ軸方向（第３方向）から見たとき、第１スライダー４１ａと第２スライダー４１ｂとの間の領域Ｒ内に位置している。これにより、圧電アクチュエーター５２が第１部材２と第２部材３との間で押圧されていても、その押圧力により第１部材２に対して第２部材３が傾くことをより的確に低減することができる。
また、第１レール４２ａおよび第２レール４２ｂは、ともに、第２部材３に設けられている。これにより、第１レール４２ａおよび第２レール４２ｂに対する第１スライダー４１ａおよび第２スライダー４１ｂの移動に伴って第１スライダー４１ａと第２スライダー４１ｂとの間の領域Ｒの形状および大きさが変化するのを低減することができる。そのため、圧電アクチュエーター５２の設置の自由度を高めることができる。なお、図示とは異なり、第１レール４２ａおよび第２レール４２ｂは、ともに、第１部材２に設けられていても、同様の効果を奏する。この場合、第１スライダー４１ａおよび第２スライダー４１ｂをともに第２部材３に設ければよい。
また、第１スライダー４１ａおよび第２スライダー４１ｂは、Ｘ軸方向（第１方向）に互いにずれて配置されている。これにより、第１部材２と第２部材３との位置関係の変動を低減することができる。また、第１スライダー４１ａおよび第２スライダー４１ｂのＸ軸方向での長さを抑えつつ、第１スライダー４１ａと第２スライダー４１ｂとの間の領域ＲをＸ軸方向に長くすることができ、その結果、圧電アクチュエーター５２の設置の自由度（特にＸ軸方向での自由度）を高めることができる。
２．電子部品搬送装置
次に、本発明の電子部品搬送装置の実施形態について説明する。
図５は、本発明の電子部品搬送装置の実施形態を示す斜視図である。
図５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、電子部品保持部２２３０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸まわりの微小な位置決めを行う位置決めユニットである圧電駆動装置１０と、電子部品Ｑを保持する保持部２２３３と、圧電駆動装置１０を介して保持部２２３３をＺ軸方向に移動可能な押圧機構部１１と、を有している。ここで、保持部２２３３は、圧電駆動装置１０を介して押圧機構部１１に支持されている。押圧機構部１１は、例えば、空気圧シリンダーまたは油圧シリンダーであり、Ｘステージ２２２０（支持体）に支持されており、圧電駆動装置１０をＺ軸方向に移動可能に構成されている。そして、押圧機構部１１は、圧電駆動装置１０を介して保持部２２３３（電子部品Ｑ）を上流側ステージ２１１０、下流側ステージ２１２０または検査台２１３０のいずれかの台（対象物）に向けて押圧可能となってる。
図６に示す圧電駆動装置１０は、Ｘ軸方向（図中矢印Ｘ１で示す方向）、Ｙ軸方向（図中矢印Ｙ１で示す方向）およびＺ軸まわり（図中矢印θ１で示す方向）の駆動を行う圧電駆動ユニットである。この圧電駆動装置１０は、Ｘ軸方向での駆動を行う圧電駆動装置１Ｘ（第１圧電駆動装置）と、Ｙ軸方向での駆動を行う圧電駆動装置１Ｙ（第２圧電駆動装置）と、Ｚ軸まわりの駆動を行う圧電駆動装置１θ（第３圧電駆動装置）と、を有し、これらがＺ軸方向に沿って並んで連結されている。
ここで、圧電駆動装置１Ｘ、１Ｙは、それぞれ、前述した圧電駆動装置１である。ただし、圧電駆動装置１ＹのＸＹ平面内での姿勢は、圧電駆動装置１Ｘとは９０°異なる。ここで、圧電駆動装置１Ｘの第２部材３は、前述した押圧機構部１１に例えばネジ、ボルト／ナット等を用いて固定されている。また、圧電駆動装置１Ｙの第２部材３は、圧電駆動装置１Ｘの第１部材２に対して、前述した姿勢となるように、例えばネジ、ボルト／ナット等を用いて固定されている。
圧電駆動装置１θは、第１部材８と、第２部材９と、第２部材９を第１部材８に対してＺ軸に平行な軸線ａＺまわり（図３中矢印θ１で示す方向）に相対的に回動可能に支持している軸受４θと、第２部材９を第１部材８に対して軸線ａＺまわりに相対的に回動させる駆動部５θと、第１部材８に対する第２部材９の軸線ａＺまわりの相対的な回動を検出する検出部６θ（エンコーダー）と、駆動部５θおよび検出部６θを作動させる回路部７θと、を有する。ここで、第１部材８には、前述した保持部２２３３が例えばネジ、ボルト／ナット等を用いて固定されている。また、駆動部５θは、圧電アクチュエーター５２を有し、その駆動力により、第２部材９を第１部材８に対して軸線ａＺまわりに相対的に回動させる。
以上のように、電子部品搬送装置２０００は、圧電駆動装置１（１０）を備える。これにより、圧電駆動装置１が２つの部材を安定的な姿勢で相対的に移動させることができるという作用・効果を利用して、電子部品搬送装置２０００の高精度な動作を行うことができる。
３．ロボット
次に、本発明のロボットの実施形態について説明する。
図７は、本発明のロボットの実施形態を示す斜視図である。
図７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、圧電駆動装置１０を介して保持部であるハンド接続部（図示せず）が設けられており、この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（部材）が装着される。また、圧電駆動装置１０の駆動は、制御部１０８０によって制御される。
以上のように、ロボット１０００は、圧電駆動装置１（１０）を備える。これにより、圧電駆動装置１が２つの部材を安定的な姿勢で相対的に移動させることができるという作用・効果を利用して、ロボット１０００の高精度な動作を行うことができる。なお、圧電駆動装置１（１０）は、ロボット１０００のアーム１０７０以外の任意の箇所に設けられていてもよい。
４．プロジェクター
図８は、本発明のプロジェクターの実施形態を示す概略図である。
図８に示すプロジェクター４０００は、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源４１００Ｒ、緑色光源４１００Ｇ、青色光源４１００Ｂと、レンズアレイ４２００Ｒ、４２００Ｇ、４２００Ｂと、透過型の液晶ライトバルブ（光変調部）４３００Ｒ、４３００Ｇ、４３００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム４４００と、投射レンズ（投射部）４５００と、圧電駆動装置１０と、を有している。
光源４１００Ｒ、４１００Ｇ、４１００Ｂから出射された光は、各レンズアレイ４２００Ｒ、４２００Ｇ、４２００Ｂを介して、液晶ライトバルブ４３００Ｒ、４３００Ｇ、４３００Ｂに入射する。各液晶ライトバルブ４３００Ｒ、４３００Ｇ、４３００Ｂは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。
各液晶ライトバルブ４３００Ｒ、４３００Ｇ、４３００Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム４４００に入射して合成される。クロスダイクロイックプリズム４４００によって合成された光は、投射光学系である投射レンズ４５００に入射する。投射レンズ４５００は、液晶ライトバルブ４３００Ｒ、４３００Ｇ、４３００Ｂによって形成された像を拡大して、スクリーン（表示面）４６００に投射する。これにより、スクリーン４６００上に所望の映像が映し出される。ここで、投射レンズ４５００は、圧電駆動装置１０に支持されており、圧電駆動装置１０の駆動により位置および姿勢の変更（位置決め）が可能となっている。これにより、スクリーン４６００に投射される映像の形状や大きさ等を調整することができる。
なお、上述の例では、光変調部として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。また、プロジェクターとしては、光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる走査型のプロジェクターであってもよい。
以上のように、プロジェクター４０００は、圧電駆動装置１（１０）を備える。これにより、圧電駆動装置１が２つの部材を安定的な姿勢で相対的に移動させることができるという作用・効果を利用して、プロジェクター４０００の高精度な動作を行うことができる。
５．プリンター
図９は、本発明のプリンターの実施形態を示す斜視図である。
図９に示すプリンター３０００は、インクジェット記録方式のプリンターである。このプリンター３０００は、装置本体３０１０と、装置本体３０１０の内部に設けられている印刷機構３０２０、給紙機構３０３０および制御部３０４０と、を備えている。
装置本体３０１０には、記録用紙Ｐを設置するトレイ３０１１と、記録用紙Ｐを排出する排紙口３０１２と、液晶ディスプレイ等の操作パネル３０１３とが設けられている。
印刷機構３０２０は、ヘッドユニット３０２１と、キャリッジモーター３０２２と、キャリッジモーター３０２２の駆動力によりヘッドユニット３０２１を往復動させる往復動機構３０２３と、を備えている。ヘッドユニット３０２１は、インクジェット式記録ヘッドであるヘッド３０２１ａと、ヘッド３０２１ａにインクを供給するインクカートリッジ３０２１ｂと、ヘッド３０２１ａおよびインクカートリッジ３０２１ｂを搭載したキャリッジ３０２１ｃと、圧電駆動装置１０と、を有している。ここで、圧電駆動装置１０は、キャリッジ３０２１ｃに対するヘッド３０２１ａおよびインクカートリッジ３０２１ｂの位置決めを行う。往復動機構３０２３は、キャリッジ３０２１ｃを往復移動可能に支持しているキャリッジガイド軸３０２３ａと、キャリッジモーター３０２２の駆動力によりキャリッジ３０２１ｃをキャリッジガイド軸３０２３ａ上で移動させるタイミングベルト３０２３ｂと、を有している。
給紙機構３０３０は、互いに圧接している従動ローラー３０３１および駆動ローラー３０３２と、駆動ローラー３０３２を駆動する給紙モーター３０３３と、を有している。
制御部３０４０は、例えばパーソナルコンピュータ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷機構３０２０や給紙機構３０３０等を制御する。
このようなプリンター３０００では、給紙機構３０３０が記録用紙Ｐを一枚ずつヘッドユニット３０２１の下部近傍へ間欠送りする。このとき、ヘッドユニット３０２１が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行なわれる。
以上のように、プリンター３０００は、圧電駆動装置１（１０）を備える。これにより、圧電駆動装置１が２つの部材を安定的な姿勢で相対的に移動させることができるという作用・効果を利用して、プリンター３０００の高精度な動作を行うことができる。
以上、本発明の圧電駆動装置、電子部品搬送装置、ロボット、プロジェクターおよびプリンターを、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、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
１…圧電駆動装置、１Ｘ…圧電駆動装置、１Ｙ…圧電駆動装置、１θ…圧電駆動装置、２…第１部材、３…第２部材、４…案内機構、４θ…軸受、５…駆動部、５θ…駆動部、６…検出部、６θ…検出部、７…回路部、７θ…回路部、８…第１部材、９…第２部材、１０…圧電駆動装置、１１…押圧機構部、２１…設置面、２２…設置面、２３…凹部、３１…凹部、３２…孔、４１ａ…第１スライダー、４１ｂ…第２スライダー、４２ａ…第１レール、４２ｂ…第２レール、４３ａ…ボール、４３ｂ…ボール、５１…被駆動部材、５２…圧電アクチュエーター、５３…支持部材、６１…光学スケール、６２…センサー、６３…基板、５２１…振動部、５２２…支持部、５２３…接続部、５２４…突出部、１０００…ロボット、１０１０…ベース、１０２０…アーム、１０３０…アーム、１０４０…アーム、１０５０…アーム、１０６０…アーム、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、２２３３…保持部、３０００…プリンター、３０１０…装置本体、３０１１…トレイ、３０１２…排紙口、３０１３…操作パネル、３０２０…印刷機構、３０２１…ヘッドユニット、３０２１ａ…ヘッド、３０２１ｂ…インクカートリッジ、３０２１ｃ…キャリッジ、３０２２…キャリッジモーター、３０２３…往復動機構、３０２３ａ…キャリッジガイド軸、３０２３ｂ…タイミングベルト、３０３０…給紙機構、３０３１…従動ローラー、３０３２…駆動ローラー、３０３３…給紙モーター、３０４０…制御部、４０００…プロジェクター、４１００Ｂ…青色光源、４１００Ｇ…緑色光源、４１００Ｒ…赤色光源、４２００Ｂ…レンズアレイ、４２００Ｇ…レンズアレイ、４２００Ｒ…レンズアレイ、４３００Ｂ…液晶ライトバルブ、４３００Ｇ…液晶ライトバルブ、４３００Ｒ…液晶ライトバルブ、４４００…クロスダイクロイックプリズム、４５００…投射レンズ、４６００…スクリーン、５２１１…圧電素子、５２１２…圧電素子、５２１３…圧電素子、５２１４…圧電素子、５２１５…圧電素子、Ｐ…記録用紙、ＰＣ…中心、ＰＦ…荷重点、Ｑ…電子部品、Ｒ…領域、Ｘ１…矢印、Ｙ１…矢印、ａＺ…軸線、Ｌａ…延長線、Ｌｂ…延長線、α…矢印、β…矢印、θ１…矢印

Claims (9)

  1. 第１部材と、
    第２部材と、
    前記第１部材に対して前記第２部材を第１方向に案内する案内機構と、
    前記第１部材に対して前記第２部材を前記第１方向に移動させる圧電アクチュエーターと、を備え、
    前記案内機構は、
    前記第１部材または前記第２部材のいずれか一方の部材に、前記第１方向に沿って設けられている第１レールと、
    前記第１部材または前記第２部材のいずれか一方の部材に、前記第１レールに対して前記第１方向と直交する第２方向に離間して前記第１方向に沿って設けられている第２レールと、を有し、
    前記圧電アクチュエーターは、前記第１方向および前記第２方向の双方に直交する第３方向から見たとき、前記第１レールまたは前記第１レールを前記第１方向に延長した延長線と、前記第２レールまたは前記第２レールを前記第１方向に延長した延長線との間に配置されていることを特徴とする圧電駆動装置。
  2. 前記圧電アクチュエーターは、前記第１部材または前記第１部材に固定されている部材に対して前記第３方向に押圧されている状態で前記第２部材に支持されている請求項１に記載の圧電駆動装置。
  3. 前記圧電アクチュエーターが複数設けられており、
    前記案内機構は、
    前記第１部材および前記第２部材のうち前記第１レールが設けられた部材とは異なる部材に設けられ、前記第１レールに沿って移動可能な第１スライダーと、
    前記第１部材および前記第２部材のうち前記第２レールが設けられた部材とは異なる部材に設けられ、前記第２レールに沿って移動可能な第２スライダーと、を有し、
    前記複数の圧電アクチュエーターから前記第２部材への押圧力の中心は、前記第３方向から見たとき、前記第１スライダーと前記第２スライダーとの間の領域内に位置している請求項２に記載の圧電駆動装置。
  4. 前記第１レールおよび前記第２レールは、ともに、前記第１部材に設けられているか、または、前記第２部材に設けられている請求項３に記載の圧電駆動装置。
  5. 前記第１スライダーおよび前記第２スライダーは、前記第１方向に互いにずれて配置されている請求項３または４に記載の圧電駆動装置。
  6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の圧電駆動装置を備えることを特徴とする電子部品搬送装置。
  7. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の圧電駆動装置を備えることを特徴とするロボット。
  8. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の圧電駆動装置を備えることを特徴とするプロジェクター。
  9. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の圧電駆動装置を備えることを特徴とするプリンター。
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