JP2022165014A - 圧電駆動装置およびロボット - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化が可能な圧電駆動装置とロボットとを提供する。【解決手段】圧電駆動装置1は、圧電素子2a~2fを有する振動部21、および振動部21に配置されており、被駆動体(例えば、スライダー100)に駆動力を伝達する伝達部24を有する2つの振動体2と、ピンまたはネジが挿通される貫通孔(第1貫通孔51、第2貫通孔52)を有する固定部5と、を備え、2つの振動体2は、スライダー100の駆動方向に沿って並設され、固定部5は、2つの振動体2の間に配置され、2つの振動体2を固定している。【選択図】図1
Description
本発明は、圧電駆動装置、圧電駆動装置を備えるロボットに関する。
特許文献1の超音波モーター付駆動装置では、超音波モーターが移動テーブルに複数のボルトで固定され、超音波モーター内にはケ―スに保持された圧電素子とコイルばね等が設置されている構成が開示されている。
しかし、特許文献1では、超音波モーター内に圧電素子とコイルばね等を保持するケ―スを備えることにより、超音波モーターを小型化することが難しいという課題がある。
圧電駆動装置は、圧電素子を有する振動部、および前記振動部に配置されており、被駆動体に駆動力を伝達する伝達部を有する2つの振動体と、ピンまたはネジが挿通される貫通孔を有する固定部と、を備え、2つの前記振動体は、前記被駆動体の駆動方向に沿って並設され、前記固定部は、2つの前記振動体の間に配置され、2つの前記振動体を固定している。
ロボットは、上記に記載の圧電駆動装置を有する。
1.第1実施形態
図1は、第1実施形態に係る圧電駆動装置1および圧電モーター10を示す平面図である。図2は、圧電駆動装置1を伝達部24側から見た状態を示す側面図である。なお、図2では、振動部21の構成を説明するために、一方の伝達部24を図示省略している。図3は、図1中のA-A線断面図である。図4は、圧電駆動装置1が有する振動体2を示す平面図である。図5は、振動体2に印加する駆動信号を示す図である。
なお、以降の各図では、説明の便宜上、必要に応じて各部の寸法を適宜誇張して図示しており、各部の寸法は実際の寸法とは必ずしも一致しない。
図1は、第1実施形態に係る圧電駆動装置1および圧電モーター10を示す平面図である。図2は、圧電駆動装置1を伝達部24側から見た状態を示す側面図である。なお、図2では、振動部21の構成を説明するために、一方の伝達部24を図示省略している。図3は、図1中のA-A線断面図である。図4は、圧電駆動装置1が有する振動体2を示す平面図である。図5は、振動体2に印加する駆動信号を示す図である。
なお、以降の各図では、説明の便宜上、必要に応じて各部の寸法を適宜誇張して図示しており、各部の寸法は実際の寸法とは必ずしも一致しない。
以下では、説明の便宜上、図1中の紙面手前側を「上」、「上側」とも言い、図1中の紙面奥側を「下」、「下側」とも言う。また、振動体2のスライダー100側を「先端側」とも言い、スライダー100とは反対側を「基端側」とも言う。また、互いに直交する3軸をX軸、Y軸およびZ軸とし、X軸に沿う方向をX軸方向、Y軸に沿う方向をY軸方向、Z軸に沿う方向をZ軸方向とも言う。
X軸方向は、本実施形態では、被駆動体としてのスライダー100が移動する方向(移動方向)、または、被駆動体としてのスライダー100が駆動する方向(駆動方向)である。+X軸方向は、図1中の紙面右方向となる。-X軸方向は、+X軸方向とは反対方向であり、図1中の紙面左方向となる。Y軸方向は、本実施形態では、先端側、基端側の方向である。+Y軸方向は、先端側となる。-Y軸方向は、+Y軸方向とは反対方向であり、基端側の方向となる。Z軸方向は、本実施形態では、上下方向、厚さ方向である。+Z軸方向は、図1中の紙面手前側(上方向)となる。-Z軸方向は、+Z軸方向とは反対方向であり、図1中の紙面奥側(下方向)となる。
図1に示すように、圧電モーター10は、X軸方向に直線移動が可能な被駆動体としてのスライダー100と、スライダー100の側面101に当接する圧電駆動装置1と、圧電駆動装置1の駆動を制御する制御装置(図示省略)と、を有する。圧電モーター10は、制御装置の制御により圧電駆動装置1を駆動し、圧電駆動装置1で生じる駆動力がスライダー100に伝達され、スライダー100がX軸方向に直線移動する。
圧電モーター10の構成としては、特に限定されない。例えば、スライダー100の伸びる方向に沿って、図1で示す圧電駆動装置1を複数配置し、複数の圧電駆動装置1の駆動によってスライダー100を移動させてもよい。また、圧電駆動装置1は、スライダー100の側面101ではなく、スライダー100の天面102に当接していてもよい。
また、被駆動体は、スライダー100のような直線移動を行うものに限定されず、例えば、回転軸周りに回転可能なローター等であってもよい。被駆動体が、ローターの場合、ローターの平坦面となる天面で、ローターの湾曲する側面側に位置して、圧電駆動装置1を当接させることにより、ローターを回転軸周りに回転させることが可能である。
図1に示すように、圧電駆動装置1は、後述する駆動方向となるX軸方向に沿って並設される2つの振動体2と、この2つの振動体2を、厚さ方向となるZ軸方向で、間に挟み込んで配置される一対の付勢部6と、を有する。なお、振動体2は、いわゆる圧電アクチュエーターとも呼称される。
圧電駆動装置1は、図1~図3に示すように、2つの振動体2と、一対の付勢部6と、を被固定部としてのステージ300に固定する固定部5を有する。そして、固定部5は、2つの振動体2の間に配置されて、被固定部に固定するためにピンまたはネジが挿通される貫通孔(第1貫通孔51、第2貫通孔52)を有し、2つの振動体2を固定している。
詳細は後述するが、図2、図3に示すように、X軸方向に並ぶ2つの振動体2は、Z軸方向に複数積層されている。そして、複数の振動体2を重ね合わせて構成された積層体200を間に挟み込むようにして、付勢部6が配設されている。
言い換えると、積層体200は、スライダー100の駆動方向(X軸方向)に対して垂直方向(Z軸方向)に複数の振動体2を重ね合わせて構成される。そのため、積層体200と付勢部6とは、スライダー100の駆動方向に対して垂直方向で重なっている。なお、振動体2を重ね合せて積層体200の構成とすることで、圧電駆動装置1を1層の振動体2で構成することに比べて、駆動力を高めている。
図1、図4に示すように、2つの振動体2は、振動部21と、振動部21を支持する支持部22と、振動部21と支持部22とを接続する接続部23と、振動部21の先端に固定され、振動部21の振動をスライダー100に伝達する伝達部24と、をそれぞれ有する。また、2つの振動体2は、Y軸方向に延びる補助固定部3を1つ有している。
補助固定部3は、X軸方向で、2つの振動体2の間に配置されている。2つの振動体2は、補助固定部3のX軸方向の中心線J1を通るY-Z平面に対して対称な外形形状に構成されている。中心線J1は、振動体2の対称軸とも言える。
2つの振動体2は、互いに構成が同様であるため、以下では、説明の便宜上、+X軸方向に位置する振動体2について代表して説明し、-X軸方向に位置する振動体2については、+X軸方向に位置する振動体2と異なる部分だけを説明する。
図4に示すように、振動部21は、Z軸方向を厚さ方向とし、X軸およびY軸を含むX-Y平面に広がる板状に形成される。また、振動部21は、+Z軸方向からの平面視で、X軸方向を短手、Y軸方向を長手とする長方形に形成されている。振動部21は、Y軸方向に伸縮しながらX軸方向に屈曲することによりS字状に屈曲振動を行う。なお、振動部21の形状は、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。
図4に示すように、振動部21は、振動部21を屈曲振動させる駆動用の圧電素子2a~2fと、振動部21の振動を検出する検出用の圧電素子2gと、を有する。振動部21のX軸方向の中央部には、圧電素子2c,2dがY軸方向に並んで配置されている。また、圧電素子2c,2dの-X軸方向には、圧電素子2a,2bがY軸方向に並んで配置され、+X軸方向には圧電素子2e,2fがY軸方向に並んで配置されている。これら圧電素子2a~2fは、それぞれ、通電によってY軸方向に伸縮する。ただし、駆動用の圧電素子の数や配置は、振動部21を屈曲振動させることができれば、特に限定されない。
圧電素子2gは、圧電素子2c,2dの間に配置されている。圧電素子2gは、振動部21の屈曲振動に応じた外力を受け、受けた外力に応じた検出信号を出力する。そのため、圧電駆動装置1は、圧電素子2gから出力される検出信号に基づいて、振動部21の振動状態を検知することができる。なお、検出用の圧電素子の数や配置は、振動部21の振動を検出することができれば、特に限定されない。また、検出用の圧電素子は省略してもよい。
図2に示すように、振動部21は、圧電素子2a~2gを備える圧電素子層27と、圧電素子層27を挟み込む一対の基板28とで構成される。各基板28は、例えば、シリコン基板である。また、圧電素子2a~2fは、圧電体を一対の電極で挟み込んで構成される。なお、圧電体および電極は、図示省略する。
圧電体の構成材料としては、特に限定されず、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。また、圧電体としては、前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。
また、圧電体の形成方法としては、特に限定されず、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。本実施形態では、圧電体をゾル-ゲル法を用いて形成している。これにより、例えば、バルク材料から形成する場合と比べて薄い圧電体が得られ、振動体2の薄型化を図ることができる。
図1、図2に示すように、伝達部24は、振動体2が複数重ねられて積層体200となった場合に、重ねられた振動部21の+Y軸方向の先端側の端部(先端部)に配置される。伝達部24は、先端部241を有して形成されている。先端部241は、振動部21から+Y軸方向へ湾曲して凸形状に突出すると共に、Z軸方向に延びて形成される。
先端部241は、圧電駆動装置1が後述するロボット500(図10)などの被固定部としてのステージ300(図3,図4)に固定された場合、スライダー100の側面101に接触すると共に、付勢部6によって側面101に押し付けられる。そのため、振動部21の振動は、伝達部24を介してスライダー100に伝達される。伝達部24の構成材料としては、特に限定されないが、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24がこれらの材料で構成されることにより、耐久性に優れた伝達部24となる。
図1、図4に示すように、支持部22は、振動部21を支持する機能を有する。支持部22は、+Z軸方向からの平面視で、振動部21のX軸方向の両側および基端側を囲むU字形状に形成されている。ただし、支持部22の構成は、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。
また、図4に示すように、接続部23は、振動部21の屈曲振動の節となる部分である。詳細には、接続部23は、振動部21のY軸方向の中央部と、支持部22とを接続している。接続部23は、振動部21の+X軸方向と-X軸方向とに位置し、振動部21と支持部22とを接続する。
ただし、接続部23の構成は、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。例えば、本実施形態の接続部23は、それぞれ、一本の梁で構成されているが、複数の梁で構成されていてもよい。
図1~図4に示すように、補助固定部3は、固定部5を補助して、2つの振動体2(本実施形態では、2つの積層体200)と、一対の付勢部6と、を被固定部としてのステージ300に固定する部分である。補助固定部3は、一対の付勢部6の固定部5に相対して設けられ、振動体2(積層体200)の厚さと同等に形成され、一対の固定部5の間に配置されて、固定部5によるステージ300への固定を補助する機能を有する。
補助固定部3は、図1~図4に示すように、後述する固定部5の有する第1貫通孔51に相対して、同様の内径で、第1補助貫通孔31を有している。また、補助固定部3は、固定部5の有する第2貫通孔52に相対して、同様の内径で、第2補助貫通孔32を有している。また、補助固定部3は、固定部5の有する第1基準孔53に相対して、同様の内径で第1補助基準孔33を有している。また、補助固定部3は、固定部5の有する第2基準孔54に相対して、同様の形状で第2補助基準孔34を有している。
図4に示すように、補助固定部3は、X軸方向において、2つの振動体2の間に配置されている。補助固定部3は、中心線J1の+X軸方向で基端側に第1補助貫通孔31を有し、先端側に第2補助貫通孔32を有している。また、補助固定部3は、中心線J1の-X軸方向で基端側に第1補助基準孔33を有し、先端側に第2補助基準孔34を有している。
図2、図3に示すように、振動体2の支持部22、接続部23、および補助固定部3は、層間部29と、層間部29を挟み込む一対の基板28とで構成される。層間部29は、一対の基板28の間に位置し、基板28との間に配置された絶縁性の接着剤(図示省略)を介して基板28と接合されている。また、層間部29は、+Z軸方向からの平面視で、基板28と実質的に同じ形状および大きさを有している。また、層間部29は絶縁性を有している。
層間部29の構成材料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、硬質な層間部29が得られる。ただし、金属材料を用いる場合には、層間部29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、シリコンウエハー・プロセスを用いて層間部29を配置することができるため、振動体2を効率的に製造することができる。なお、圧電素子層27と層間部29とは、略同一の厚さに形成されている。
制御装置は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサーと、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェイスと、を有する。また、メモリーにはプロセッサーにより実行可能なプログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶されたプログラムを読み込んで実行する。このような制御装置は、ホストコンピューター(図示省略)からの指令を受け、この指令に基づいて振動体2を駆動する。
例えば、図5に示す駆動信号V1を圧電素子2a,2fに印加し、駆動信号V2を圧電素子2c,2dに印加し、駆動信号V3を圧電素子2b,2eに印加すると、振動部21がY軸方向に伸縮振動(図示省略)しつつ、X軸方向に逆S字状に屈曲振動(図示省略)する。このY軸方向への伸縮振動と、X軸方向への屈曲振動とが合成されて、伝達部24の先端部241が、反時計回りに楕円軌道(図示省略)を描く楕円運動を行う。これにより、スライダー100が送り出され、スライダー100が-X軸方向に移動する。また、振動部21の屈曲振動に含まれるY軸方向の伸縮振動に応じた検出信号Vpuが圧電素子2gから出力される。
また、駆動信号V1、V3の波形を切り換えると、振動部21がY軸方向に伸縮振動(図示省略)しつつ、X軸方向にS字状に屈曲振動(図示省略)する。このY軸方向への伸縮振動と、X軸方向への屈曲振動とが合成されて、伝達部24の先端部241が、時計回りに楕円軌道(図示省略)を描く楕円運動を行う。これにより、スライダー100が送り出され、スライダー100が+X軸方向に移動する。また、振動部21の屈曲振動に含まれるY軸方向の伸縮振動に応じた検出信号Vpuが圧電素子2gから出力される。
なお、-X軸方向の振動体2は、前述したように、中心線J1を通るY-Z平面に対称に構成されている。ただし、+X軸方向の振動体2と異なる構成は、図4に示すように、振動部21に構成される圧電素子2a~2gが、+X軸方向の振動体2における圧電素子2a~2gの向きと同様に構成されていることである。言い換えると、駆動信号V1~V3を印加する圧電素子2a~2fの配置は、2つの振動体2において同様である。
具体的には、-X軸方向の振動部21において、振動部21のX軸方向の中央部には、圧電素子2c,2dがY軸方向に並んで配置されている。また、圧電素子2c,2dの-X軸方向には、圧電素子2a,2bがY軸方向に並んで配置され、+X軸方向には圧電素子2e,2fがY軸方向に並んで配置されている。このように圧電素子2a~2gが配置されることにより、2つの振動体2の振動部21における屈曲振動の向きを揃えている。
本実施形態の振動体2は、図1、図4に示すように、+Z軸方向からの平面視で、X軸方向に2つ形成される。そして、振動体2は、図2、図3に示すように、この2つの振動体2を1層として、厚さ方向となるZ軸方向に、同じ向きで、複数層となるように積層されることで、積層体200を構成している。補助固定部3は、前述したように、支持部22、接続部23と同様に構成されることにより、振動体2の一部、および積層体200の一部として構成されている。
なお、振動体2は、補助固定部3も含み、1層毎に、圧電素子層27および層間部29の上側と下側とを基板28で挟み込んだ構成となる。また、Z軸方向に重なり合う振動体2は、例えば、絶縁性の接着剤(図示省略)で接合されている。そして、複数の振動体2が重なり合って構成された積層体200を間に挟み込むようにして、一対の付勢部6が絶縁性の接着剤(図示省略)で接合されている。
本実施形態では、Z軸方向に重なり合う振動体2において、一方の振動体2の基板28と他方の振動体2の基板28とが重なり合うように配置されている。しかし、重なり合う振動体2において、例えば、一方の振動体2の基板28と他方の振動体2の基板28とを1つの基板で構成してもよい。すなわち、一方の振動体2の基板28が他方の振動体2の基板28を兼ねていてもよい。
図1を用いて説明したように、一対の付勢部6は、振動体2が積層された積層体200を、Z軸方向の両側から挟み込んでいる。つまり、図1~図3に示すように、積層体200の+Z軸方向に一方の付勢部6が配置され、-Z軸方向に他方の付勢部6が配置されている。付勢部6のこのような配置により、積層体200を厚さ方向の両側からバランスよく付勢することができる。そのため、積層体200の姿勢のばらつき、特にZ軸方向への傾斜が抑えられ、積層体200で発生する駆動力をより効率的にスライダー100に伝えることができる。従って、高い駆動効率を有する圧電駆動装置1となる。ただし、この配置に限定されず、いずれか一方の付勢部6を省略してもよい。
Z軸方向の一対の付勢部6は、互いに構成が同様であるため、以下では、説明の便宜上、+Z軸方向に位置する付勢部6について代表して説明し、-Z軸方向に位置する付勢部6については、その説明を省略する。
付勢部6は、板状をなし、積層体200をスライダー100に向けて付勢することで、伝達部24を被駆動体としてのスライダー100の側面101に押し当てる機能を有する。なお、以降では、積層体200を、振動体2に置きかえて説明する。
付勢部6は、絶縁性の接着剤(図示省略)等の接合部材を介して振動体2の上面に接合される。付勢部6は、振動体2を保持する保持部61と、振動体2をスライダー100に向けて付勢する一対のばね部63,64と、を有する。
図1~図3を用いて説明したように、圧電駆動装置1は、2つの振動体2と、一対の付勢部6と、を被固定部としてのステージ300に固定する固定部5を有している。本実施形態の固定部5は、付勢部6と一体に形成されている。詳細には、固定部5は、付勢部6の有する一対のばね部63,64により、付勢部6の保持部61と接続されている。言い換えると、付勢部6は、保持部61と固定部5とを接続する一対のばね部63,64を有している。
付勢部6および固定部5は、X軸方向の中心線J1を通るY-Z平面に対して対称に構成されている。付勢部6は、固定部5を中心(中心線J1を中心)にして、X軸方向に、2つの保持部61、二対のばね部63,64を有して形成されている。これにより、付勢部6は、X軸方向に形成される2つの振動体2に対応して、振動体2の上面を覆う。そして、固定部5は、前述したように、積層方向となる+Z軸方向からの平面視で、2つの振動体2の間に配置されている。
固定部5は、図1~図3に示すように、板状で、矩形状をなす固定部本体50を有している。固定部本体50は、中心線J1の+X軸方向で基端側に第1貫通孔51を有し、先端側に第2貫通孔52を有している。第1貫通孔51、第2貫通孔52は、ステージ300へ固定部5を固定する際、固定用のネジ90が挿通される。本実施形態の第1貫通孔51、第2貫通孔52は、同一の穴径に形成されている。
また、固定部本体50は、中心線J1の-X軸方向で基端側に第1基準孔53を有し、先端側に第2基準孔54を有している。第1基準孔53、第2基準孔54は、ステージ300へ固定部5(圧電駆動装置1)を固定する際に、圧電駆動装置1の位置調整を行う際に使用される。第2基準孔54は、第1基準孔53を基準として圧電駆動装置1の角度調整を行う際に使用される。
第1基準孔53、第2基準孔54には、図1、図3に示すように、ステージ300に設置される基準ピン313,314がそれぞれ挿通される。本実施形態の第1基準孔53は円形に形成され、第2基準孔54は長孔形状の孔として形成される。
付勢部6(保持部61およびばね部63,64)と固定部5(固定部本体50)とは、一体に形成されている。保持部61、ばね部63,64、および固定部本体50は、例えば、シリコン基板から一体形成することができる。これにより、十分な機械的強度および弾性を有する付勢部6、固定部5が得られる。
付勢部6、固定部5の製造には、シリコンウエハー・プロセスを用いることができ、付勢部6、固定部5を高い加工精度で製造することもできる。また、付勢部6、固定部5をシリコン基板から形成することにより、振動体2との熱膨張係数の差を小さくすることができるため、熱応力の発生を低減することができ、振動体2の撓み、歪み等を抑制することができる。付勢部6、固定部5の構成材料は、特に限定されず、例えば、各種樹脂材料、各種金属材料、各種ガラス材料、各種セラミック材料等を用いることもできる。
固定部5(固定部本体50)は、X軸方向の2つの保持部61に挟まれて、Z軸方向で振動体2と一体で形成される補助固定部3の外面に配置される。固定部5(固定部本体50)は、図3に示すように、圧電駆動装置1をロボット等のステージ300に固定するための部分である。詳細には、固定部5は、補助固定部3をZ軸方向で挟んで、ネジ90により、ステージ300に固定される。
保持部61は、図1~図3に示すように、振動体2の支持部22の外面に接合される。保持部61の振動部21と重なる部分には、図2に示すように、内側に開口する凹部611が形成されている。この凹部611により、保持部61と振動部21との間に隙間が形成される。これにより、保持部61と振動部21との接触が抑制される。そのため、振動部21の振動が阻害されず、圧電駆動装置1をより安定して駆動することができる。
ばね部63,64は、+Z軸方向からの平面視で、保持部61と固定部5(固定部本体50)との間に配置されている。また、ばね部63,64は、振動体2の付勢方向であるY軸方向に並んで配置されている。このように、ばね部63,64をY軸方向に並んで配置することにより、より安定して、且つ、より強い付勢力で、振動体2をスライダー100に向けて付勢することができる。
ばね部63,64は、それぞれ、Y軸方向に等ピッチで並んだ複数のばね65を有する。そして、+X軸方向に有するばね部63,64のばね65は、-X軸方向の端である一方の端が固定部5(固定部本体50)と接続し、+X軸方向の端である他方の端が保持部61に接続されている。また、-X軸方向に有するばね部63,64のばね65は、+X軸方向の端である一方の端が固定部5(固定部本体50)と接続し、-X軸方向の端である他方の端が保持部61に接続されている。
そして、複数のばね65を、+Y軸方向に弾性変形させた状態で圧電駆動装置1をステージ300に固定することにより、振動体2は、+Y軸方向に付勢され、伝達部24がスライダー100の側面101に押し付けられる。
本実施形態の、圧電駆動装置1は、圧電駆動装置1を収容するケース等を有していない。従って、従来の圧電駆動装置に比べて小型化を実現できる。これにより、圧電駆動装置1を製造する際、既定のウエハーの中での部品の取り個数を増やすことができる。また、本実施形態では、2つの振動体2をX-Y平面上に並べて形成する2連化を実施している。なお、2連化のみでなく3連化等、多連化を行うことでもよい。これにより、更に取り個数を増やすことができる。
図1~図3に示すように、圧電駆動装置1は、+Z軸方向に向かって、付勢部6(固定部5を含む)、振動体2(補助固定部3を含む)、付勢部6(固定部5を含む)の順に積層されている。従って、固定部5と補助固定部3とは、積層方向となるZ軸方向に重なって構成されている。
固定部5と補助固定部3とにおいて、固定部5の第1貫通孔51と、補助固定部3の第1補助貫通孔31とは、同一内径の貫通孔として略同位置でZ軸方向に連なって形成されている。同様に、固定部5の第2貫通孔52と、補助固定部3の第2補助貫通孔32とは、同一内径の貫通孔として略同位置でZ軸方向に連なって形成されている。
また、固定部5の第1基準孔53と、補助固定部3の第1補助基準孔33とは、同一内径の貫通孔として略同位置でZ軸方向に連なって形成されている。固定部5の第2基準孔54と、補助固定部3の第2補助基準孔34とは、略同一形状の貫通孔として略同位置でZ軸方向に連なって形成されている。
図2、図3に示すように、本実施形態の被固定部としてのロボットのステージ300は、付勢部6と一体に構成される固定部5の固定部本体50に相対して、+Z軸方向に突出してY軸方向に延びる接続固定部310を有している。接続固定部310は、その上面に、圧電駆動装置1を固定する部位である。詳細には、接続固定部310は、その上面に、圧電駆動装置1を構成する2つの固定部5、および2つの固定部5に挟まれた補助固定部3を固定する。
接続固定部310には、固定部5の第1貫通孔51、第2貫通孔52に相対して、ネジ90を螺合させて固定するネジ穴311がそれぞれ形成されている。また、接続固定部310には、固定部5の第1基準孔53に相対して基準ピン313が上面から+Z軸方向に突出して設置されている。同様に、接続固定部310には、固定部5の第2基準孔54に相対して基準ピン314が上面から+Z軸方向に突出して設置されている。2つの基準ピン313,314は、同じ外径で円柱形状に形成されている。
圧電駆動装置1をステージ300に固定する手順について説明する。
最初に、圧電駆動装置1の固定部5の第1基準孔53に基準ピン313が挿通するように、また、第2基準孔54に基準ピン314が挿通するように、圧電駆動装置1の下側の固定部5を、ステージ300の接続固定部310の上面に載置する。
最初に、圧電駆動装置1の固定部5の第1基準孔53に基準ピン313が挿通するように、また、第2基準孔54に基準ピン314が挿通するように、圧電駆動装置1の下側の固定部5を、ステージ300の接続固定部310の上面に載置する。
その後、基準ピン313を基準として、第1基準孔53と基準ピン313との隙間、第2基準孔54と基準ピン314との隙間を利用して、圧電駆動装置1のY軸方向への移動、および圧電駆動装置1のX軸方向への回転(角度調整)を行い、圧電駆動装置1のスライダー100に対する位置調整を行う。位置調整を行うことにより、圧電駆動装置1の振動部21に接続する伝達部24は、スライダー100の側面101に対して、適正な方向(例えば、垂直な方向)で、適正な押圧力で押圧することができる。
なお、位置調整が終了した後、固定部5の第1貫通孔51、第2貫通孔52に対して、上側からそれぞれネジ90を挿入して、接続固定部310のネジ穴311にそれぞれ螺合することにより、図1、図3に示すように、圧電駆動装置1をステージ300に固定する。
本実施形態では、振動体2が多層の積層構造として4層となる積層構造としているが、これには限られず、1層の構造であってもよい。また、振動体2の積層数は適宜設定することでよい。なお、振動体2が積層されることにより、1層の場合に比べて、高い駆動力を得ることができる。また、本実施形態では、固定部5の貫通孔は2つ(第1貫通孔51、第2貫通孔52)有しているが、これには限られず、貫通孔は1つ有していることでもよい。
また、本実施形態の補助固定部3は、振動体2と一体に形成されている。しかし、補助固定部3は、積層される振動体2の厚さと同等の厚さを有して、上下の固定部5間の隙間を埋めるように構成されることでよい。従って、補助固定部3は、層間部29と基板28の積層構造には限定されず、シリコン基板を複数枚積層して構成してもよいし、各種の硬質樹脂材料や各種金属材料等で一体に構成されていてもよい。
本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態の圧電駆動装置1は、2つの振動体2と固定部5とを備えている。そして、2つの振動体2は、圧電素子2a~2fを有する振動部21と、振動部21に配置されて被駆動体としてのスライダー100に駆動力を伝達する伝達部24とをそれぞれ有する。また、2つの振動体2は、スライダー100の駆動方向(X軸方向)に沿って並設されている。そして、固定部5は、2つの振動体2の間に配置され、2つの振動体2を固定している。
この構成により、個々の振動体2を別々の固定部5で固定することに比べて、圧電駆動装置1を小型化することができる。また、被駆動体としてのスライダー100に対する圧電駆動装置1の位置調整において、2つの振動体2の位置調整を一度に行うことができることで、位置調整が容易となる。
この構成により、個々の振動体2を別々の固定部5で固定することに比べて、圧電駆動装置1を小型化することができる。また、被駆動体としてのスライダー100に対する圧電駆動装置1の位置調整において、2つの振動体2の位置調整を一度に行うことができることで、位置調整が容易となる。
本実施形態の圧電駆動装置1は、2つの振動体2をスライダー100に付勢する板状の付勢部6を有している。そして、付勢部6と2つの振動体2とは、駆動方向(X軸方向)に対して垂直な方向で重なっている。
この構成により、付勢部6や振動体2をシリコンウエハー・プロセスなどで形成することができることにより、圧電駆動装置1の小型化を図ることができる。また、圧電駆動装置1の製造が容易となる。
この構成により、付勢部6や振動体2をシリコンウエハー・プロセスなどで形成することができることにより、圧電駆動装置1の小型化を図ることができる。また、圧電駆動装置1の製造が容易となる。
本実施形態の圧電駆動装置1において、付勢部6と固定部5とは、一体に形成されている。
この構成により、固定部5は付勢部6と併せてシリコンウエハー・プロセスなどで形成することができることにより、圧電駆動装置1の小型化を図ることができる。圧電駆動装置1の製造が容易となる。
この構成により、固定部5は付勢部6と併せてシリコンウエハー・プロセスなどで形成することができることにより、圧電駆動装置1の小型化を図ることができる。圧電駆動装置1の製造が容易となる。
2.第2実施形態
図6は、第2実施形態に係る圧電駆動装置1Aを示す平面図である。図7は、図6中のB-B線断面図である。
図6は、第2実施形態に係る圧電駆動装置1Aを示す平面図である。図7は、図6中のB-B線断面図である。
本実施形態の圧電モーター10Aは、第1実施形態の圧電モーター10と比べて、圧電駆動装置1Aの構成が異なっている。圧電駆動装置1Aは、第1実施形態の圧電駆動装置1と比べて、固定部5A、補助固定部3Aの構成が異なる。大きく異なるのは、圧電駆動装置1Aは、スペーサー7を有していることである。
その他の構成は、第1実施形態と同様である。なお、以降の説明は、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の構成に関してはその説明を省略する。また、図6、図7では、第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付記している。
図6、図7に示すように、本実施形態の固定部5Aは、第1実施形態の固定部本体50の外形形状と同様に形成される固定部本体50Aを有している。そして、固定部本体50Aには、中心線J1上に、概矩形状の貫通孔となる第1貫通孔51Aと、長孔形状の貫通孔となる第2貫通孔52Aとを有している。第1貫通孔51Aは、ネジ90の頭部91の外径より大きい径で形成されている。また、第2貫通孔52Aの形状は、長孔形状であり、直線部分の幅はネジ90の頭部91の外径よりも小さく形成されている。なお、第1貫通孔51Aは円形でもよい。
そのため、第1貫通孔51Aにネジ90を挿通しても、固定部5Aを後述するステージ300Aに固定することはできない。また、第2貫通孔52Aにネジ90を挿通しても、固定部5Aを後述するステージ300Aに固定することはできない。
本実施形態の補助固定部3Aは、第1実施形態の補助固定部3の外形形状と同様に形成される。補助固定部3Aは、固定部5Aの有する第1貫通孔51Aに相対して、同様の形状で、第1補助貫通孔31Aを有している。また、補助固定部3Aは、固定部5Aの有する第2貫通孔52Aに相対して、同様の形状で、第2補助貫通孔32Aを有している。
固定部5Aの第1貫通孔51Aと、補助固定部3Aの第1補助貫通孔31Aとは、略同位置でZ軸方向に連なって形成されている。同様に、固定部5Aの第2貫通孔52Aと、補助固定部3Aの第2補助貫通孔32Aとは、略同位置でZ軸方向に連なって形成されている。
本実施形態のスペーサー7は、板状で、固定部5Aの固定部本体50Aの外形より若干小さい矩形状のスペーサー本体70を有して形成されている。本実施形態のスペーサー7は、Z軸方向において、上側の固定部5Aと、この固定部5Aを固定するネジ90の頭部91との間に配置されている。
スペーサー本体70は、固定部5Aの第1貫通孔51Aの概中心位置に相対して、ネジ90の頭部91の外径よりも小さい内径の第1貫通孔71を有している。また、スペーサー本体70は、固定部5Aの第2貫通孔52Aの概中心位置に相対して、ネジ90の頭部91の外径よりも小さい内径の第2貫通孔72を有している。スペーサー7は、シリコン、各種樹脂材料、各種金属材料等を用いることがでる。
本実施形態は、ネジ90の頭部91の外径(頭部91の平面サイズ)が、固定部5Aの第1貫通孔51Aや第2貫通孔52Aの平面サイズより小さくなる場合であって、併せて位置調整も行う場合の実施形態である。また、逆に言うと、固定部5Aの第1貫通孔51Aや第2貫通孔52Aの平面サイズが、ネジ90の頭部91の平面サイズより大きくなる場合であって、併せて位置調整も行う場合の実施形態である。詳細には、圧電駆動装置1Aをステージ300Aに固定する際の固定用のネジ90が、例えば、時計の組立て用のネジのように、小さい場合を想定している。併せて、その場合の位置調整との兼ね合いも考慮している。
本実施形態では、図7に示すように、圧電駆動装置1Aを固定するステージ300Aは、第1実施形態での接続固定部310と同様の接続固定部310Aを有している。接続固定部310Aは、その上面に、スペーサー7を介して、圧電駆動装置1Aを構成する2つの固定部5A、および2つの固定部5Aに挟まれた補助固定部3Aを固定する。接続固定部310Aには、固定部5Aの第1貫通孔51A、第2貫通孔52Aの概中心位置に相対して、ネジ90を螺合させて固定するネジ穴311Aがそれぞれ形成されている。
圧電駆動装置1Aをステージ300Aに固定する手順について説明する。
最初に、圧電駆動装置1Aの固定部5Aの第1貫通孔51A、第2貫通孔52Aが、接続固定部310Aのネジ穴311Aを含めて位置するように、圧電駆動装置1Aの固定部5Aをステージ300Aの接続固定部310Aの上面に載置する。その後、上側の固定部5Aの上面にスペーサー7を載置する。
最初に、圧電駆動装置1Aの固定部5Aの第1貫通孔51A、第2貫通孔52Aが、接続固定部310Aのネジ穴311Aを含めて位置するように、圧電駆動装置1Aの固定部5Aをステージ300Aの接続固定部310Aの上面に載置する。その後、上側の固定部5Aの上面にスペーサー7を載置する。
次に、スペーサー7の上方から、ネジ90を第1貫通孔71、第2貫通孔72にそれぞれ挿通し、接続固定部310Aのネジ穴311Aに、ネジ90が倒れない程度に螺合させる。この状態で、圧電駆動装置1Aをスライダー100に対して位置調整を行う。位置調整が終了した場合、それぞれのネジ90をネジ穴311Aに最後まで螺合させることにより、図7に示すように、スペーサー7を介した状態で、圧電駆動装置1Aをステージ300Aに固定する。
本実施形態の圧電モーター10Aは、圧電駆動装置1Aと、被駆動体としてのスライダー100とを有している。そして、圧電駆動装置1Aは、スライダー100を駆動している。しかし、圧電モーター10Aは、被駆動体として回転軸に対して回転するローターを有することでもよい。その場合でも、圧電駆動装置1Aは、ローターに対しても駆動力を伝達させることができる。
本実施形態によれば、第1実施形態での効果に加えて以下の効果を奏することができる。
本実施形態の圧電駆動装置1Aは、固定部5Aと、固定部5Aを固定するネジ90の頭部91との間にスペーサー7を有している。そして、固定部5Aの第1貫通孔51Aの形状は、ネジ90の頭部91の外径よりも大きく形成されている。そして、スペーサー7は、ネジ90の頭部91の外径よりも小さい内径の第1貫通孔71を有している。
この構成により、スペーサー7をネジ90の頭部91で押圧することにより、固定部5Aをスペーサー7の面の押圧力で固定することができる。そのため、圧電駆動装置1Aをステージ300Aに固定する際の固定部5Aの押圧力を調整しやすくなる。また、併せて、ネジ90を中心として角度調整を行うことができる。
この構成により、スペーサー7をネジ90の頭部91で押圧することにより、固定部5Aをスペーサー7の面の押圧力で固定することができる。そのため、圧電駆動装置1Aをステージ300Aに固定する際の固定部5Aの押圧力を調整しやすくなる。また、併せて、ネジ90を中心として角度調整を行うことができる。
3.第3実施形態
図8は、第3実施形態に係る圧電駆動装置1Bを示す平面図である。
図8は、第3実施形態に係る圧電駆動装置1Bを示す平面図である。
本実施形態の圧電モーター10Bは、第1実施形態の圧電モーター10と比べて、被駆動体として、回転軸Oを中心に回転するローター120を備えている点が異なる。また、圧電モーター10Bは、ローター120を備えることにより、ローター120に駆動力を付与するための圧電駆動装置1Bの配置が異なっている。
その他の構成は、第1実施形態と同様である。なお、以降の説明は、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の構成に関してはその説明を省略する。また、図8では、第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付記している。なお、本実施形態では、基準孔、基準ピン等は省略している。
図8に示すように、本実施形態の圧電モーター10Bは、被駆動体として、前述したように、回転軸Oを中心に回転するローター120を有している。そして、本実施形態の圧電駆動装置1Bは、2つの振動体2の振動部21から伝達部24へ向かう直線を仮想線とした場合、仮想線が、回転軸O側に傾斜する構成となっている。
なお、本実施形態では、+X軸方向の振動体2の仮想線を仮想線L1とし、-X軸方向の振動体2の仮想線を仮想線L2とする。本実施形態では、仮想線L1,L2は、それぞれの伝達部24がローター120の側面121に当接して駆動力を伝達する方向に一致している。また、仮想線L1,L2は、ローター120の側面121と交わる点における接線に対して垂直に交差する線となる。言い換えると、仮想線L1,L2は、ローター120の回転軸Oに交差する方向に傾斜している。
本実施形態では、2つの振動体2は、仮想線L1,L2に合せて、回転軸Oに向かって構成されている。詳細には、振動体2を構成する振動部21、支持部22、接続部23、および伝達部24は、仮想線L1,L2に合せて回転軸Oに向かって構成されている。また、本実施形態では、2つの付勢部6Bも、仮想線L1,L2に合せて回転軸Oに向かって構成されている。詳細には、付勢部6Bを構成する保持部61、および、ばね部63,64は、仮想線L1,L2に合せて回転軸Oに向かって構成されている。
図8に示すように、2つの振動体2の間に構成される固定部5Bは、2つの振動体2が、仮想線L1,L2に合せて傾斜して構成されているため、+Z軸方向からの平面視で、概ね台形形状に構成される。併せて、補助固定部3Bも、固定部5Bに相対して、+Z軸方向からの平面視で、概ね台形形状に構成される。
本実施形態の固定部5Bは、板状の概ね台形形状の固定部本体50Bを有している。固定部本体50Bは、中心線J1上の基端側に、第1貫通孔51Bを有し、先端側に第2貫通孔52Bを有している。補助固定部3Bは、固定部5Bの第1貫通孔51Bに相対して、同様の内径で、第1補助貫通孔31Bを有している。また、補助固定部3Bは、固定部5Bの第2貫通孔52Bに相対して、同様の内径で、第2補助貫通孔32Bを有している。
なお、固定部5B、補助固定部3Bの構成や形成方法は、第1実施形態と同様となる。また、圧電駆動装置1Bを固定するステージの図示を省略しているが、接続固定部(図示省略)には、第1貫通孔51B、第2貫通孔52Bに相対してネジ穴(図示省略)が形成されている。そして、接続固定部は、上側の第1貫通孔51B、第2貫通孔52Bから挿通されたネジ90の螺合により、固定部5Bを含む圧電駆動装置1Bを固定する。
本実施形態のローター120の回転動作について説明する。
本実施形態の圧電駆動装置1Bは、第1実施形態の圧電駆動装置1と同様に構成されているため、圧電素子2a~2fの配置も同様となっている。そのため、図5に示すように、駆動信号V1を圧電素子2a,2fに印加し、駆動信号V2を圧電素子2c,2dに印加し、駆動信号V3を圧電素子2b,2eに印加すると、振動部21がY軸方向に伸縮振動(図示省略)しつつ、X軸方向に逆S字状に屈曲振動(図示省略)する。このY軸方向への伸縮振動と、X軸方向への屈曲振動とが合成されて、伝達部24の先端部241が、反時計回りに楕円軌道(図示省略)を描く楕円運動を行う。これにより、ローター120は、回転軸Oを中心に時計回り方向に回転する。
本実施形態の圧電駆動装置1Bは、第1実施形態の圧電駆動装置1と同様に構成されているため、圧電素子2a~2fの配置も同様となっている。そのため、図5に示すように、駆動信号V1を圧電素子2a,2fに印加し、駆動信号V2を圧電素子2c,2dに印加し、駆動信号V3を圧電素子2b,2eに印加すると、振動部21がY軸方向に伸縮振動(図示省略)しつつ、X軸方向に逆S字状に屈曲振動(図示省略)する。このY軸方向への伸縮振動と、X軸方向への屈曲振動とが合成されて、伝達部24の先端部241が、反時計回りに楕円軌道(図示省略)を描く楕円運動を行う。これにより、ローター120は、回転軸Oを中心に時計回り方向に回転する。
また、駆動信号V1、V3の波形を切り換えると、振動部21がY軸方向に伸縮振動(図示省略)しつつ、X軸方向にS字状に屈曲振動(図示省略)する。このY軸方向への伸縮振動と、X軸方向への屈曲振動とが合成されて、伝達部24の先端部241が、時計回りに楕円軌道(図示省略)を描く楕円運動を行う。これにより、ローター120は、回転軸Oを中心に反時計回り方向に回転する。
本実施形態によれば、第1実施形態での効果に加えて以下の効果を奏することができる。
本実施形態の圧電駆動装置1Bにおいて、被駆動体は、回転軸Oを中心に回転するローター120である。そして、2つの振動体2の振動部21から伝達部24へ向かう仮想線L1,L2は、回転軸O側に傾斜している。
この構成により、本実施形態では、仮想線L1,L2は、ローター120の側面121と交わる点における接線に対して垂直に交差する線となっている。従って、回転軸Oを中心に回転するローター120に対して、圧電駆動装置1Bの駆動力を回転軸Oに向けて伝達することができるため、駆動力を効率的にローター120に伝達することができる。また、回転軸Oを中心に回転するローター120に対する圧電駆動装置1Bの角度調整が不要となる。また、伝達部24の先端部241の摩耗の片減りも抑制することができる。
この構成により、本実施形態では、仮想線L1,L2は、ローター120の側面121と交わる点における接線に対して垂直に交差する線となっている。従って、回転軸Oを中心に回転するローター120に対して、圧電駆動装置1Bの駆動力を回転軸Oに向けて伝達することができるため、駆動力を効率的にローター120に伝達することができる。また、回転軸Oを中心に回転するローター120に対する圧電駆動装置1Bの角度調整が不要となる。また、伝達部24の先端部241の摩耗の片減りも抑制することができる。
4.第4実施形態
図9は、第4実施形態に係る圧電駆動装置1Cを示す平面図である。
図9は、第4実施形態に係る圧電駆動装置1Cを示す平面図である。
本実施形態の圧電駆動装置1Cは、第1実施形態の圧電駆動装置1と比べて、2つの固定部5Cを有している。そして、2つの固定部5Cは、ネジ95を支点として回転可能に構成されている。なお、本実施形態の圧電駆動装置1Cは、第3実施形態の圧電駆動装置1Bを変形した実施形態となる。
図9に示すように、圧電駆動装置1Cは、+X軸方向の固定部5Cにおいて、+X軸方向に、第1実施形態の振動体2と同様に構成される振動体2Cと、第1実施形態の付勢部6と同様に構成される付勢部6Cとが固定部5Cに連結された形態となっている。また、圧電駆動装置1Cは、-X軸方向の固定部5Cにおいて、-X軸方向に、第1実施形態の振動体2と同様に構成される振動体2Cと、第1実施形態の付勢部6と同様に構成される付勢部6Cとが固定部5Cに連結された形態となっている。
ここで、第3実施形態と同様に、2つの振動体2Cの振動部21から伝達部24へ向かう直線を仮想線とした場合、仮想線が、回転軸O(図8)側に傾斜する構成となっている。なお、+X軸方向の振動体2Cの仮想線を仮想線L3とし、-X軸方向の振動体2Cの仮想線を仮想線L4とする。
2つの固定部5Cには、基端側に、それぞれ第1貫通孔51Cを有している。また、2つの固定部5Cには、先端側に、共通の貫通孔となる第2貫通孔52Cを有している。
圧電駆動装置1Cをステージ(図示省略)に固定する際、固定部5Cをステージの接続固定部(図示省略)に載置する。最初に、圧電駆動装置1Cの角度調整を行う。その場合、共通の第2貫通孔52Cにネジ95を挿通して接続固定部に螺合する。その後、2つの固定部5Cの中央側の側面55を治具(図示省略)等により押圧して、仮想線L3,L4の角度θを可変することで、被駆動体としてのローター(図示省略)の回転軸(図示省略)に、仮想線L3,L4が向くように2つの振動体2Cの向きを調整する。2つの振動体2Cの向きを調整した後、それぞれの第1貫通孔51Cにネジ96を挿通して接続固定部に螺合することで、2つの固定部5Cを含む圧電駆動装置1Cを固定する。
本実施形態の圧電駆動装置1Cによれば、固定部5Cが別体となっており、被駆動体(ローター)の大きさ(半径)が変わっても、その回転軸に向けて2つの振動体2Cの向き(角度θ)を調整して固定することができる。従って、圧電駆動装置1Cの駆動力を回転軸Oに向けて伝達することができるため、駆動力を効率的にローターに伝達することができる。
5.第5実施形態
図10は、第5実施形態に係るアーム550を備えたロボット500の概要図である。図11は、ロボット500のハンド580の拡大図である。
図10は、第5実施形態に係るアーム550を備えたロボット500の概要図である。図11は、ロボット500のハンド580の拡大図である。
本実施形態では、第1実施形態での圧電駆動装置1をロボット500に適用した例を説明する。なお、前述した圧電駆動装置1A,1Bをロボット500に適用することでもよい。
図10に示すロボット500は、6軸の垂直多関節ロボットであり、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500は、基台510と、基台510に接続されたアーム550と、アーム550の先端部に設けられた力検出器(図示省略)およびハンド580と、を有する。また、ロボット500は、アーム550を駆動する動力を発生させる複数の駆動源を有している。
基台510は、ロボット500を任意の設置箇所に取り付けるベース部分である。基台510の設置箇所は、特に限定されず、例えば、床、壁、天井、移動可能な台車上等が挙げられる。
アーム550は、第1アーム551、第2アーム552、第3アーム553、第4アーム554、第5アーム555、第6アーム556等から構成されており、これらが基台510側から先端側に向って、この順に連結されている。
第1アーム551は、基台510に接続されている。第6アーム556の先端には、例えば、各種部品等を把持するハンド580が着脱可能に取り付けられている。ハンド580は、エンドエフェクターであり、2本の指581を備えている。ハンド580は、2本の指581により、例えば各種部品等を把持することができる。
第5アーム555には、第6アーム556を駆動する駆動源として第1実施形態の圧電駆動装置1が複数用いられている。また、第1アーム551と第2アーム552との接合部には関節部が設けられている。関節部には、モーター(図示省略)や、減速機(図示省略)が組込まれている。他のアーム間にも、同様に関節部が設けられている。そして、各駆動源は、制御装置(図示省略)により制御される。
図11に示すように、複数の圧電駆動装置1は、第5アーム555の内周に沿って並び、伝達部24を第6アーム556に向けて配置されている。つまり、複数の圧電駆動装置1は、第5アーム555と第6アーム556との間の関節部に設けられている。
詳細には、複数の圧電駆動装置1は、第6アーム556の平坦面となる天面で、湾曲する側面側に位置して伝達部24を当接させて駆動力を与える。これにより、第5アーム555に対して第6アーム556を、回動軸Jを中心に回動させることができる。
また、圧電駆動装置1は、ハンド580にも用いられている。具体的には、ハンド580を構成する指581毎に設けられている。それぞれの圧電駆動装置1は、対応する指581を直線移動させることにより、回動軸Jに接近させる方向および離間させる方向の駆動力を与える。これにより、2本の指581同士を、接近または離間する方向に移動させることができる。
なお、本実施形態のロボット500は、6軸の垂直多関節ロボットを例示しているが、本発明のロボットはこれに限定されず、例えば、ロボットの関節数は任意である。また、垂直多関節ロボット以外に、水平多関節ロボットにも適用可能である。
本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
本実施形態のロボット500は、前述した圧電駆動装置1を有している。
このような構成によれば、ロボット500が、小型化が可能な圧電駆動装置1を有することにより、ロボット500の小型化を図ることができる。
このような構成によれば、ロボット500が、小型化が可能な圧電駆動装置1を有することにより、ロボット500の小型化を図ることができる。
6.変形例1
第2実施形態でのスペーサー7を用いた圧電駆動装置1Aを、第3実施形態で示したローター120を被駆動体とする構成に用いてもよい。その場合にも、第2実施形態での効果を同様に奏することができる。これは、第2実施形態~第4実施形態においても同様となる。
第2実施形態でのスペーサー7を用いた圧電駆動装置1Aを、第3実施形態で示したローター120を被駆動体とする構成に用いてもよい。その場合にも、第2実施形態での効果を同様に奏することができる。これは、第2実施形態~第4実施形態においても同様となる。
7.変形例2
第1実施形態での固定部5は、付勢部6のばね部63,64に接続して一体に形成されている。しかし、これには限定されず、固定部5と付勢部6とは別体に形成されることでもよい。これは、第2実施形態~第4実施形態においても同様となる。
第1実施形態での固定部5は、付勢部6のばね部63,64に接続して一体に形成されている。しかし、これには限定されず、固定部5と付勢部6とは別体に形成されることでもよい。これは、第2実施形態~第4実施形態においても同様となる。
1…圧電駆動装置、2…振動体、2a~2f…圧電素子、5…固定部、6…付勢部、7…スペーサー、21振動部、24…伝達部、51…第1貫通孔、52…第2貫通孔、71…第1貫通孔、72…第2貫通孔、90…ネジ、91…頭部、100…被駆動体としてのスライダー、120…被駆動体としてのローター、300…被固定部としてのステージ、500…ロボット、L1,L2…仮想線、O…回転軸。
Claims (6)
- 圧電素子を有する振動部、および前記振動部に配置されており、被駆動体に駆動力を伝達する伝達部を有する2つの振動体と、
ピンまたはネジが挿通される貫通孔を有する固定部と、を備え、
2つの前記振動体は、前記被駆動体の駆動方向に沿って並設され、
前記固定部は、2つの前記振動体の間に配置され、2つの前記振動体を固定していることを特徴とする圧電駆動装置。 - 請求項1に記載の圧電駆動装置であって、
2つの前記振動体を前記被駆動体に付勢する板状の付勢部を有し、
前記付勢部と2つの前記振動体とは、前記駆動方向に対して垂直な方向で重なっていることを特徴とする圧電駆動装置。 - 請求項2に記載の圧電駆動装置であって、
前記付勢部と前記固定部とは、一体に形成されていることを特徴とする圧電駆動装置。 - 請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の圧電駆動装置であって、
前記被駆動体は、回転軸を中心に回転し、
2つの前記振動体の前記振動部から前記伝達部へ向かう仮想線は、前記回転軸側に傾斜していることを特徴とする圧電駆動装置。 - 請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の圧電駆動装置であって、
前記固定部と、前記固定部を固定するネジの頭部との間にスペーサーを有し、
前記貫通孔の内径は、前記ネジの頭部の外径よりも大きく、
前記スペーサーは、前記ネジの頭部の前記外径よりも小さい内径の貫通孔を有することを特徴とする圧電駆動装置。 - 請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の圧電駆動装置を有することを特徴とするロボット。
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