JP2019050676A - 圧電駆動装置、圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクター - Google Patents
圧電駆動装置、圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクター Download PDFInfo
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Abstract
【課題】振動体に対して伝達部を位置精度よく接続することのできる圧電駆動装置、さらには、このアクチュエーターを備え、信頼性の高い圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクターを提供する。【解決手段】圧電駆動装置は、圧電体を有する振動体と、前記振動体の振動を被駆動部に伝達する伝達部と、前記振動体と前記伝達部とを接合し、フィラーが混合分散された接着剤と、を有している。また、前記接着剤は、前記振動体と前記伝達部との間に位置している。【選択図】図1
Description
本発明は、圧電駆動装置、圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクターに関するものである。
従来から、圧電駆動装置として、例えば、特許文献1に記載の構成が知られている。特許文献1の圧電駆動装置は、圧電素子を備える振動体と、振動体に接続され、振動体の振動を被駆動部に伝達する伝達部と、を有している。
ここで、特許文献1の段落番号0029にも記載されているように、通常では、振動体と伝達部とは接着剤を用いた接着により接合される。振動体に対する伝達部の接着位置は、圧電駆動装置の共振周波数に影響を与えるため、伝達部を振動体の所定位置に精度よく位置決めする必要がある。しかしながら、従来のように、接着剤を用いて伝達部を振動体に接合する方法だと、接着剤の種類によっては、接着剤の硬化時に生じる収縮によって伝達部が動いてしまい、伝達部の位置が所定の位置からずれてしまうおそれがある。
本発明の目的は、振動体に対して伝達部を位置精度よく接続することのできる圧電駆動装置、さらには、このアクチュエーターを備え、信頼性の高い圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェク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、圧電体を有する振動体と、
前記振動体の振動を被駆動部に伝達する伝達部と、
前記振動体と前記伝達部とを接合し、フィラーが混合分散された接着剤と、を有することを特徴とする。
これにより、振動体に対して伝達部を位置精度よく接続することのできる圧電駆動装置が得られる。
前記振動体の振動を被駆動部に伝達する伝達部と、
前記振動体と前記伝達部とを接合し、フィラーが混合分散された接着剤と、を有することを特徴とする。
これにより、振動体に対して伝達部を位置精度よく接続することのできる圧電駆動装置が得られる。
本発明の圧電駆動装置では、前記接着剤は、前記振動体と前記伝達部との間に配置されていることが好ましい。
これにより、振動体と伝達部とをより確実に接合することができる。
これにより、振動体と伝達部とをより確実に接合することができる。
本発明の圧電駆動装置では、積層された複数の前記振動体を有し、
前記伝達部は、前記複数の振動体に亘って配置されていることが好ましい。
これにより、圧電駆動装置は、より大きな駆動力を発生させることができる。また、その駆動力を効率的に被駆動体に伝達することができる。
前記伝達部は、前記複数の振動体に亘って配置されていることが好ましい。
これにより、圧電駆動装置は、より大きな駆動力を発生させることができる。また、その駆動力を効率的に被駆動体に伝達することができる。
本発明の圧電駆動装置では、前記振動体を支持する支持部を有することが好ましい。
これにより、簡単に、振動体を支持することができる。また、例えば、支持部は、ステージ等に固定される固定部として機能するため、圧電駆動装置のステージ等への固定が容易となる。
これにより、簡単に、振動体を支持することができる。また、例えば、支持部は、ステージ等に固定される固定部として機能するため、圧電駆動装置のステージ等への固定が容易となる。
本発明の圧電モーターは、本発明の圧電駆動装置と、
前記伝達部と当接する被駆動部と、を備えることを特徴とする。
これにより、本発明の圧電駆動装置の効果を享受でき、信頼性の高い圧電モーターが得られる。
前記伝達部と当接する被駆動部と、を備えることを特徴とする。
これにより、本発明の圧電駆動装置の効果を享受でき、信頼性の高い圧電モーターが得られる。
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。
これにより、本発明の圧電駆動装置の効果を享受でき、信頼性の高いロボットが得られる。
これにより、本発明の圧電駆動装置の効果を享受でき、信頼性の高いロボットが得られる。
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。
これにより、本発明の圧電駆動装置の効果を享受でき、信頼性の高い電子部品搬送装置が得られる。
これにより、本発明の圧電駆動装置の効果を享受でき、信頼性の高い電子部品搬送装置が得られる。
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。
これにより、本発明の圧電駆動装置の効果を享受でき、信頼性の高いプリンターが得られる。
これにより、本発明の圧電駆動装置の効果を享受でき、信頼性の高いプリンターが得られる。
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。
これにより、本発明の圧電駆動装置の効果を享受でき、信頼性の高いプロジェクターが得られる。
これにより、本発明の圧電駆動装置の効果を享受でき、信頼性の高いプロジェクターが得られる。
以下、本発明の圧電駆動装置、圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェク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。
<第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態に係る圧電モーターについて説明する。
まず、本発明の第1実施形態に係る圧電モーターについて説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る圧電モーターの全体構成を示す斜視図である。図2は、図1に示す圧電駆動装置が有する振動子の分解斜視図である。図3は、図1に示す圧電駆動装置の部分拡大平面図である。図4は、圧電駆動装置に印加する電圧を示す図である。図5は、図4に示す電圧を印加した時の圧電モーターの駆動を示す平面図である。図6は、圧電駆動装置に印加する電圧を示す図である。図7は、図6に示す電圧を印加した時の圧電モーターの駆動を示す平面図である。なお、以下では、説明の便宜上、圧電駆動装置1のローター110側を「先端側」とも言い、ローター110と反対側を「基端側」とも言う。
図1に示す圧電モーター100(超音波モーター)は、回動軸Oまわりに回転可能な被駆動部(従動部)としてのローター110と、ローター110の外周面111に当接する圧電駆動装置1(圧電アクチュエーター)と、を有している。このような圧電モーター100では、圧電駆動装置1を屈曲振動させることで、ローター110を回動軸Oまわりに回転させることができる。
なお、圧電モーター100の構成としては図1の構成に限定されない。例えば、ローター110の周方向に沿って複数の圧電駆動装置1を配置し、複数の圧電駆動装置1の駆動によってローター110を回転させてもよい。このような構成によれば、より大きい駆動力(トルク)、より速い回転速度でローター110を回転可能な圧電モーター100となる。また、圧電駆動装置1は、ローター110の主面(対向する一対の平坦面)に当接していてもよい。また、被駆動部は、ローター110のような回転体に限定されず、例えば、直線移動する移動体であってもよい。
圧電駆動装置1は、振動体11と、振動体11を支持する支持部12と、振動体11と支持部12とを接続する接続部13と、振動体11に設けられ、振動体11の振動をローター110に伝達する伝達部14と、伝達部14と振動体11とを接合する接着剤15と、を有している。
振動体11は、圧電駆動装置1の厚さ方向からの平面視で、長方形状(長手形状)となっている。振動体11は、後述するようにS字状に屈曲振動する。支持部12は、振動体11を支持すると共に、圧電駆動装置1をステージ等に固定する固定部として機能する。また、支持部12は、圧電駆動装置1の厚さ方向からの平面視で、振動体11の基端側を囲むU字形状となっている。また、接続部13は、振動体11の屈曲振動の節となる部分(長手方向の中央部)と支持部12とを接続している。ただし、振動体11、支持部12および接続部13の形状や配置としては、その機能を発揮することができる限り、それぞれ、特に限定されない。
振動体11、支持部12および接続部13は、複数の振動子2の積層体で構成されている。なお、本実施形態では、5つの振動子2が積層されているが、振動子2の数としては、特に限定されず、2つ、3つまたは4つであってもよいし、6つ以上であってもよい。また、例えば、振動体11、支持部12および接続部13は、1つの振動子2で構成されていてもよい。また、支持部12や接続部13は、省略してもよい。
複数の振動子2は、それぞれ、同様の構成であるため、以下では、1つの振動子2について代表して説明する。図2に示すように、振動子2は、振動体21と、振動体21を支持する支持部22と、振動体21と支持部22とを接続する接続部23と、を有している。このような振動子2は、主に、対向配置された第1基板3および第2基板4と、第1基板3と第2基板4との間に位置している圧電素子5および間座6と、から形成されている。
第1基板3は、振動板31と、振動板31を支持する支持板32と、振動板31と支持板32とを接続する接続部33と、を有している。同様に、第2基板4は、振動板41と、振動板41を支持する支持板42と、振動板41と支持板42とを接続する接続部43と、を有している。第1基板3および第2基板4は、同じ形状および大きさであり、圧電素子5を挟んで振動板31、41が対向配置され、間座6を挟んで支持板32、42が対向配置されている。そして、振動板31、圧電素子5および振動板41の積層体で振動体21が構成され、支持板32、間座6および支持板42の積層体で支持部22が構成され、接続部33、43で接続部23が構成されている。
第1基板3および第2基板4としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板を用いることができる。これにより、例えば、エッチング等によって、高い寸法精度で第1基板3および第2基板4を形成することができる。
圧電素子5は、振動板31、41の間に位置しており、図示しない絶縁性接着剤を介して振動板31、41のそれぞれと接合されている。また、圧電素子5は、5つの圧電素子5A、5B、5C、5D、5Eを有している。圧電素子5Cは、振動体21の幅方向の中央部において、振動体21の長手方向に沿って配置されている。この圧電素子5Cに対して振動体21の幅方向の一方側には圧電素子5A、5Bが振動体21の長手方向に並んで配置され、他方側には圧電素子5D、5Eが振動体21の長手方向に並んで配置されている。
5つの圧電素子5A、5B、5C、5D、5Eは、それぞれ、圧電体51を一対の電極52、53で挟んだ構成となっている。圧電素子5A、5B、5C、5D、5Eは、それぞれ、電極52、53間に電圧を印加することで、振動体21の長手方向に沿った方向に伸縮する。なお、本実施形態では、圧電体51は、5つの圧電素子5A、5B、5C、5D、5Eで共通化されている。また、電極52も、5つの圧電素子5A、5B、5C、5D、5Eで共通化されており、例えば、GNDに接続される。一方、電極53は、5つの圧電素子5A、5B、5C、5D、5Eで個別に(別体として)形成されている。ただし、圧電素子5の構成は、これに限定されず、例えば、圧電体51および電極52の両方または一方が圧電素子5A、5B、5C、5D、5Eで個別に(別体として)形成されていてもよい。また、例えば、圧電素子5Cを省略してもよい。
圧電体51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は、例えば、バルク材料から形成してもよいし、ゾル−ゲル法やスパッタリング法を用いて形成してもよいが、バルク材料から形成することが好ましい。これにより、圧電素子5の製造が容易となる。なお、圧電体51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、ポリフッ化ビニリデン、水晶等を用いてもよい。
間座6は、支持板32、42の間に位置しており、図示しない絶縁性接着剤を介して支持板32、42のそれぞれと接合されている。間座6の厚さは、圧電素子5の厚さとほぼ等しくなっており、第1基板3および第2基板4の撓みが抑制されている。
間座6としては、特に限定されず、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタニア等の各種セラミックス、各種金属材料、シリコン、各種樹脂材料等を用いることができる。これらの中でも、各種セラミックス、各種金属材料、シリコンを用いることが好ましく、これにより、硬質な間座6が得られる。ただし、金属材料を用いる場合には、間座6に絶縁性を付与するために、例えば、その表面に絶縁処理を施す等の加工が必要となる。また、シリコンを用いることで、シリコンウエハプロセスを用いて間座6を配置することができるため、振動子2を効率的に製造することができる。
以上、振動子2について簡単に説明した。このような振動子2を図示しない接着剤を介して複数積層してなる積層体によって圧電駆動装置1の振動体11、支持部12および接続部13が構成されている。具体的には、振動体21の積層体によって振動体11が構成され、支持部22の積層体によって支持部12が構成され、接続部23の積層体によって接続部13が構成されている。
図1に示すように、振動体11の先端部であって幅方向の中央部には、ローター110の外周面111と接触し、振動体11の振動をローター110に伝達する伝達部14が設けられている。伝達部14の構成材料としては、特に限定されないが、硬質な材料であることが好ましい。このような材料としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタニア等の各種セラミックスが挙げられる。
伝達部14は、振動体11とほぼ等しい厚さを有し、振動体11の厚さ方向全域に亘って設けられている。これにより、振動体11の振動を効率的にローター110に伝達することができ、優れた動力性能を有する圧電駆動装置1となる。ただし、伝達部14の構成としては、これに限定されず、例えば、伝達部14の厚さが振動体11よりも小さく、一部の振動体21とは接合されていなくてもよい。
図3に示すように、伝達部14は、接着剤15を用いて振動体11に接合されている。具体的には、伝達部14の基端面と振動体11の先端面との間に接着剤15が位置しており、この接着剤15によって、伝達部14と振動体11とが接合されている。接着剤15は、フィラーFが混合分散された接着剤である。接着剤15として、フィラーFが混合分散された接着剤を用いることで、接着剤15の体積収縮率を十分に低くすることができる。したがって、未硬化の接着剤15が硬化する際に接着剤15の収縮が起こり難く、接着剤15の収縮による伝達部14の変位を効果的に抑制することができる。その結果、振動体11に対して伝達部14を精度よく位置合わせすることができる。振動体11に対する伝達部14の位置が所定位置からずれると、振動体11の共振周波数がずれてしまい、このずれが複数の個片での周波数バラつきを引き起こす。また、振動体11に対する伝達部14の位置が所定位置からずれると、不要な振動モードが発生し易くなり、振動体11の振動効率が悪化する。そのため、本実施形態のように、振動体11に対する伝達部14の位置合わせを精度よく行えることで、周波数バラつきを抑制しつつ、優れた振動特性を有する圧電駆動装置1が得られる。
また、フィラーFは、伝達部14と振動体11との間のギャップ材として機能し、接着剤15の膜厚Tを制御する機能を有している。伝達部14と振動体11との接合は、例えば、まず、未硬化の伝達部14を介して伝達部14と振動体11とを接着し、次に、伝達部14を振動体11へ押し付けたり動かしたりして伝達部14の位置決めをし、次に、接着剤15を硬化する、といった工程で行われる。フィラーFがギャップ材として機能するため、伝達部14を振動体11へ押し付けても、伝達部14と振動体11との間に接着剤15が留まり易くなり、接着剤15の膜厚Tを十分に確保することができると共に、膜厚Tを制御することができる。そのため、フィラーF入りの接着剤15によれば、より確実に、伝達部14と振動体11とを接合することができる。また、接着剤15が伝達部14と振動体11との間から漏れ出し難くなり、フィレット151の形成が抑えられる。フィレット151は、振動体11の共振周波数に影響を与え、さらには、不要な振動モードを発生させ易くする。そのため、フィレット151の形成が抑えられることで、周波数バラつきを抑制しつつ、優れた振動特性を有する圧電駆動装置1が得られる。
接着剤15としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂系、ウレタン樹脂系、ユリア樹脂系、メラミン樹脂系、フェノール樹脂系、エステル樹脂系等の各種熱硬化性樹脂系の接着剤、酢酸ビニル樹脂系、ポリビニルアルコール系、エチレン酢酸ビニル樹脂系、塩化ビニル樹脂系、アクリル樹脂系、ポリアミド系、セルロース系、ポリビニルピロリドン系、ポリスチレン系等の各種熱可塑性樹脂系の接着剤等を用いることができる。ただし、接着剤15としては、熱硬化性樹脂系の接着剤であることが好ましく、この中でもエポキシ樹脂系の接着剤(一液エポキシ樹脂系接着剤)であることがさらに好ましい。これにより、接着剤15の計量ミスや撹拌不足が起こり難いため、硬化不良が起こり難く、伝達部14と振動体11とをより確実に接合することができる。また、接着剤15の強度も十分に高くなり、経年劣化による伝達部14の振動体11からの離脱等も効果的に抑制することができる。
また、フィラーFとしては、特に限定されず、例えば、金属材料、金属酸化物、金属窒化物、セラミックス材料、ガラス材料等の無機物を含む無機フィラー、グラファイト、カーボンブラック、ダイヤモンド粉等の炭素系フィラー、炭素化合物、樹脂等の有機物を含む有機フィラー等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。これらの中でも、フィラーFとして、無機フィラーを用いることが好ましい。これにより、接着剤15の体積収縮率を低く抑えることができると共に、接着剤15の剛性を高めることができる。さらに、フィラーFとして、絶縁性を有するものを用いることが好ましい。これにより、接着剤15を介して2つ以上の圧電素子5の電極同士が短絡してしまうことを防止することができる。より具体的には、フィラーFとして、シリカ(SiO2)系のフィラーを用いることが好ましい。これにより、絶縁性で、かつ、体積収縮率が十分に低い接着剤15が容易に得られる。また、シリカ系のフィラーは、球状粒子とし易く、かつ、シャープな粒度分布を容易に実現できるため、例えば、伝達部14と振動体11との間のギャップ材として効果的に機能し、接着剤15の膜厚Tを高精度に制御することができる。
なお、別の観点から、フィラーFとして、金属材料で構成されたもの(例えば、アルミニウム系、チタン系、鉄系(例えばSUS)、銅系のフィラー)を用いることも好ましい。これにより、接着剤15の熱伝導率を高めることができ、例えば、ローター110との摩擦によって伝達部14に生じる熱を効率的に振動体11に伝達し放熱することができる。そのため、過度な発熱による振動体11の共振周波数の変動を効果的に抑制することができる。
なお、フィラーFの形状は、球状、繊維状(針状)、鱗片状等、いかなる形状であってもよいが、球状であるのが好ましい。ここで、球状とは、アスペクト比の平均が1/2以上2以下のものを言う。球状のフィラーFを用いることにより、伝達部14と振動体11との間のギャップ材として効果的に機能し、接着剤15の膜厚Tを高精度に制御することができる。また、フィラーFが球状である場合、その平均粒径としては、特に限定されないが、例えば、1μm以上50μm以下であることが好ましく、5μm以上15μm以下であることがより好ましく、9μm以上11μm以下であることがさらに好ましい。これにより、接着剤15中でのフィラーFの分散性が向上するため、均質な接着剤15が得られる。また、接着剤15の膜厚Tを十分に確保することでき、伝達部14と振動体11とをより確実に接合することができる。
また、接着剤15中のフィラーFの含有率としては、特に限定されないが、例えば、5w%以上40wt%以下であることが好ましく、10w%以上20w%以下であることがより好ましい。これにより、接着剤15の接合強度を十分に維持しつつ、接着剤15の体積収縮率を十分に低くすることができる。
また、接着剤15の粘度(mPa・s)としては、特に限定されないが、例えば、80000以上であることが好ましく、100000以上であることがより好ましく、120000以上であることがさらに好ましい。これにより、十分に硬質な接着剤15となり、接着剤15の変形を効果的に抑制することができ、すなわち振動体11の振動が接着剤15で吸収され難く、伝達部14を介して振動体11の振動を効率的にローター110に伝達することができる。
また、接着剤15の硬度(ショアD)としては、特に限定されないが、例えば、75以上であることが好ましく、80以上であることがより好ましく、85以上であることがさらに好ましい。これにより、十分に硬質な接着剤15となり、接着剤15の変形を効果的に抑制することができ、すなわち振動体11の振動が接着剤15で吸収され難く、伝達部14を介して振動体11の振動を効率的にローター110に伝達することができる。
また、接着剤15の弾性率(GPa)としては、特に限定されないが、例えば、3.5以下であることが好ましく、3.0以下であることがより好ましく、2.5以下であることがさらに好ましい。これにより、十分に硬質な接着剤15となり、接着剤15の変形を効果的に抑制することができ、すなわち振動体11の振動が接着剤15で吸収され難く、伝達部14を介して振動体11の振動を効率的にローター110に伝達することができる。
また、接着剤15のガラス転移温度としては、特に限定されないが、例えば、130℃以上であることが好ましく、140℃以上であることがより好ましく、150℃以上であることがさらに好ましい。これにより、例えば、後述するロボットに適用される場合等の高温環境下においても、接着剤15の硬度を高く維持することができる。そのため、温度に影響されることなく、優れた駆動特性を発揮することのできる圧電駆動装置1となる。
また、接着剤15の体積収縮率(未硬化状態に対する硬化状態の体積収縮率)としては、特に限定されないが、例えば、4%以下であることが好ましく、3.5%以下であることがより好ましく、3.0%以下であることがさらに好ましい。これにより、硬化させる際の接着剤15の収縮をより効果的に抑えることができ、振動体11に対して伝達部14をより精度よく位置合わせすることができる。
以上、接着剤15について詳細に説明した。次に、圧電モーター100の駆動方法について簡単に説明する。例えば、図4中の電圧V1を各振動子2の圧電素子5A、5Eに印加し、電圧V2を各振動子2の圧電素子5Cに印加し、電圧V3を各振動子2の圧電素子5B、5Dに印加する。これにより、図5に示すように、振動体11がS字状に屈曲振動し、これに伴って、伝達部14が図中反時計回りに楕円運動する。このような伝達部14の楕円運動によってローター110が送り出されて、ローター110が時計回りに回転する。反対に、図6中の電圧V1’を各振動子2の圧電素子5A、5Eに印加し、電圧V2’を各振動子2の圧電素子5Cに印加し、電圧V3’を各振動子2の圧電素子5B、5Dに印加する。これにより、図7に示すように、振動体11がS字状に屈曲振動し、これに伴って、伝達部14が図中時計回りに楕円運動する。このような伝達部14の楕円運動によってローター110が送り出されて、ローター110が反時計回りに回転する。ただし、伝達部14を時計回りまたは反時計回りに楕円運動させることができれば、圧電駆動装置1に印加する電圧パターンは、特に限定されない。
以上、本実施形態の圧電モーター100およびこれに含まれる圧電駆動装置1について説明した。このような圧電駆動装置1は、前述したように、圧電体51を有する振動体11と、振動体11の振動をローター110(被駆動部)に伝達する伝達部14と、振動体11と伝達部14とを接合し、フィラーFが混合分散された接着剤15と、を有している。このように、接着剤15として、フィラーFが混合分散された接着剤を用いることで、接着剤15の体積収縮率を十分に低くすることができる。したがって、未硬化の接着剤15が硬化する際に接着剤15の収縮が起こり難く、接着剤15の収縮による伝達部14の変位を効果的に抑制することができる。その結果、振動体11に対して伝達部14を精度よく位置合わせすることができ、周波数バラつきを抑制しつつ、優れた振動特性を有する圧電駆動装置1が得られる。さらには、フィラーFがギャップ材として機能するため、振動体11と伝達部14との間から接着剤15が漏れ出し難くなり、接着剤15の膜厚Tを十分に確保することができる。そのため、より確実に、伝達部14と振動体11とを接合することができる。また、フィレット151の形成を抑えることもできる。
また、前述したように、接着剤15は、振動体11と伝達部14との間に配置されている。これにより、接着剤15によって振動体11と伝達部14とをより確実に接合することができる。
また、前述したように、圧電駆動装置1は、複数の振動体が積層された振動体11を有し、伝達部14は、複数の振動体に亘って配置されている。これにより、圧電駆動装置1は、より大きな駆動力を発生させることができる。また、振動体11(振動体の積層体)の振動を効率的にローター110に伝達することができる。そのため、運動効率の良い圧電駆動装置1となる。
また、前述したように、圧電駆動装置1は、振動体11を支持する支持部12を有している。これにより、簡単に、振動体11を支持することができる。また、例えば、支持部12は、ステージ等に固定される固定部として機能するため、圧電駆動装置1のステージ等への固定が容易となる。
また、前述したように、圧電モーター100は、圧電駆動装置1と、伝達部14と当接するローター110(被駆動部)と、を備えている。そのため、前述した圧電駆動装置1の効果を享受でき、振動特性に優れ、信頼性の高い圧電モーター100となる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係るロボットについて説明する。
次に、本発明の第2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2実施形態に係るロボットを示す斜視図である。
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装置1080と、を有している。
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装置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、各関節部のうちの全部または一部には圧電駆動装置1が搭載されており、この圧電駆動装置1の駆動によって各アーム1020、1030、1040、1050、1060、1070が回動する。なお、圧電駆動装置1は、エンドエフェクター1090に搭載され、エンドエフェクター1090の駆動に用いられてもよい。
制御装置1080は、コンピューターで構成され、例えば、プロセッサ1081(CPU)、メモリ1082、I/F1083(インターフェース)等を有している。そして、プロセッサ1081が、メモリ1082に格納されている所定のプログラム(コード列)を実行することで、ロボット1000の各部(特に、圧電駆動装置1)の駆動を制御する。なお、前記プログラムは、I/F1083を介して外部のサーバーからダウンロードしてもよい。また、制御装置1080の構成の全部または一部は、ロボット1000の外部に設けられ、LAN(ローカルエリアネットワーク)等の通信網を介して接続された構成となっていてもよい。
このようなロボット1000は、圧電駆動装置1を備えている。そのため、上述した圧電駆動装置1の効果を享受することができ、高い信頼性を発揮することができる。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る電子部品搬送装置について説明する。
次に、本発明の第3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3実施形態に係る電子部品搬送装置を示す斜視図である。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を示す斜視図である。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、基台2100と、基台2100の側方に配置された支持台2200と、各部の駆動を制御する制御装置2300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圧電駆動装置1(1x)と、微調整プレート2231をY軸方向に移動させるための圧電駆動装置1(1y)と、回動部2232をZ軸まわりに回動させるための圧電駆動装置1(1θ)と、が内蔵されている。
図9に示すように、制御装置2300は、コンピューターで構成され、例えば、プロセッサ2310(CPU)、メモリ2320、I/F2330(インターフェース)等を有している。そして、プロセッサ2310が、メモリ2320に格納されている所定のプログラム(コード列)を実行することで、電子部品搬送装置2000の各部(特に、圧電駆動装置1)の駆動を制御する。なお、前記プログラムは、I/F2330を介して外部のサーバーからダウンロードしてもよい。また、制御装置2300の構成の全部または一部は、電子部品搬送装置2000の外部に設けられ、LAN(ローカルエリアネットワーク)等の通信網を介して接続された構成となっていてもよい。
このような電子部品搬送装置2000は、圧電駆動装置1を備えている。そのため、上述した圧電駆動装置1の効果を享受することができ、高い信頼性を発揮することができる。
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係るプリンターについて説明する。
次に、本発明の第4実施形態に係るプリンターについて説明する。
図11は、本発明の第4実施形態に係るプリンターの全体構成を示す概略図である。
図11に示すプリンター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および制御装置3040と、を備えている。また、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。
図11に示すプリンター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および制御装置3040と、を備えている。また、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。また、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、を有している。
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。また、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を駆動する圧電駆動装置1と、を有している。
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。
制御装置3040は、コンピューターで構成され、例えば、プロセッサ3041(CPU)、メモリ3042、I/F3043(インターフェース)等を有している。そして、プロセッサ3041が、メモリ3042に格納されている所定のプログラム(コード列)を実行することで、プリンター3000の各部(特に、圧電駆動装置1)の駆動を制御する。このような制御は、例えば、I/F3043を介して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実行される。なお、前記プログラムは、I/F3043を介して外部のサーバーからダウンロードしてもよい。また、制御装置3040の構成の全部または一部は、プリンター3000の外部に設けられ、LAN(ローカルエリアネットワーク)等の通信網を介して接続された構成となっていてもよい。
このようなプリンター3000は、圧電駆動装置1を備えている。そのため、上述した圧電駆動装置1の効果を享受することができ、高い信頼性を発揮することができる。なお、本実施系形態では、圧電駆動装置1が給紙用の駆動ローラー3032を駆動しているが、この他にも、例えば、キャリッジ3021cを駆動してもよい。
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係るプロジェクターについて説明する。
次に、本発明の第5実施形態に係るプロジェクターについて説明する。
図12は、本発明の第5実施形態に係るプロジェクターの全体構成を示す概略図である。
図12に示すプロジェクター4000は、LCD方式のプロジェクターであり、光源4010と、ミラー4021、4022、4023と、ダイクロイックミラー4031、4032と、液晶表示素子4040R、4040G、4040Bと、ダイクロイックプリズム4050と、投射レンズ系4060と、制御装置4070と、を備えている。
光源4010としては、例えば、ハロゲンランプ、水銀ランプ、発光ダイオード(LED)等が挙げられる。また、この光源4010としては、白色光が出射するものが用いられる。そして、光源4010から出射された光は、まず、ダイクロイックミラー4031によって赤色光(R)とその他の光とに分離される。赤色光は、ミラー4021で反射された後、液晶表示素子4040Rに入射し、その他の光は、ダイクロイックミラー4032によってさらに緑色光(G)と青色光(B)とに分離される。そして、緑色光は、液晶表示素子4040Gに入射し、青色光は、ミラー4022、4023で反射された後、液晶表示素子4040Bに入射する。
液晶表示素子4040R、4040G、4040Bは、それぞれ、空間光変調器として用いられる。これらの液晶表示素子4040R、4040G、4040Bは、それぞれR、G、Bの原色に対応する透過型の空間光変調器であり、例えば縦1080行、横1920列のマトリクス状に配列した画素を備えている。各画素では、入射光に対する透過光の光量が調整され、各液晶表示素子4040R、4040G、4040Bにおいて全画素の光量分布が協調制御される。このような液晶表示素子4040R、4040G、4040Bによってそれぞれ空間的に変調された光は、ダイクロイックプリズム4050で合成され、ダイクロイックプリズム4050からフルカラーの映像光LLが出射される。そして、出射された映像光LLは、投射レンズ系4060によって拡大されて、例えばスクリーン等に投射される。なお、プロジェクター4000では、投射レンズ系4060に含まれる少なくとも1つのレンズを光軸方向に移動させて焦点距離を変更するのに圧電駆動装置1が用いられている。
制御装置4070は、コンピューターで構成され、例えば、プロセッサ4071(CPU)、メモリ4072、I/F4073(インターフェース)等を有している。そして、プロセッサ4071が、メモリ4072に格納されている所定のプログラム(コード列)を実行することで、プロジェクター4000の各部(特に、圧電駆動装置1)の駆動を制御する。なお、前記プログラムは、I/F4073を介して外部のサーバーからダウンロードしてもよい。また、制御装置4070の構成の全部または一部は、プロジェクター4000の外部に設けられ、LAN(ローカルエリアネットワーク)等の通信網を介して接続された構成となっていてもよい。
このようなプロジェクター4000は、圧電駆動装置1を備えている。そのため、上述した圧電駆動装置1の効果を享受することができ、高い信頼性を発揮することができる。
以上、本発明の圧電駆動装置、圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクターを、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。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、圧電駆動装置を圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクターに適用した構成について説明したが、圧電駆動装置は、これら以外の各種電子デバイスに適用することができる。
1、1x、1y、1θ…圧電駆動装置、11…振動体、12…支持部、13…接続部、14…伝達部、15…接着剤、151…フィレット、2…振動子、21…振動体、22…支持部、23…接続部、3…第1基板、31…振動板、32…支持板、33…接続部、4…第2基板、41…振動板、42…支持板、43…接続部、5、5A、5B、5C、5D、5E…圧電素子、51…圧電体、52、53…電極、6…間座、100…圧電モーター、110…ローター、111…外周面、1000…ロボット、1010…ベース、1020、1030、1040、1050、1060、1070…アーム、1080…制御装置、1081…プロセッサ、1082…メモリ、1083…I/F、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、2300…制御装置、2310…プロセッサ、2320…メモリ、2330…I/F、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、3040…制御装置、3041…プロセッサ、3042…メモリ、3043…I/F、4000…プロジェクター、4010…光源、4021、4022、4023…ミラー、4031、4032…ダイクロイックミラー、4040B、4040G、4040R…液晶表示素子、4050…ダイクロイックプリズム、4060…投射レンズ系、4070…制御装置、4071…プロセッサ、4072…メモリ、4073…I/F、F…フィラー、LL…映像光、O…回動軸、P…記録用紙、Q…電子部品、T…膜厚、V1、V1’、V2、V2’、V3、V3’…電圧
Claims (9)
- 圧電体を有する振動体と、
前記振動体の振動を被駆動部に伝達する伝達部と、
前記振動体と前記伝達部とを接合し、フィラーが混合分散された接着剤と、を有することを特徴とする圧電駆動装置。 - 前記接着剤は、前記振動体と前記伝達部との間に配置されている請求項1に記載の圧電駆動装置。
- 積層された複数の前記振動体を有し、
前記伝達部は、前記複数の振動体に亘って配置されている請求項1または2に記載の圧電駆動装置。 - 前記振動体を支持する支持部を有する請求項1ないし3のいずれか1項に記載の圧電駆動装置。
- 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の圧電駆動装置と、
前記伝達部と当接する被駆動部と、を備えることを特徴とする圧電モーター。 - 請求項1ないし4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。
- 請求項1ないし4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。
- 請求項1ないし4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。
- 請求項1ないし4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。
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JP2017173805A JP2019050676A (ja) | 2017-09-11 | 2017-09-11 | 圧電駆動装置、圧電モーター、ロボット、電子部品搬送装置、プリンターおよびプロジェクター |
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