JP2023085718A - 圧電駆動装置、およびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】不要振動を低減し、エネルギー変換効率に優れた圧電駆動装置を提供すること。【解決手段】圧電駆動装置は、圧電素子を含む振動体の一端に設けられた突起部により、被駆動体を駆動する圧電駆動装置であって、前記圧電駆動装置を固定する固定部と、前記振動体を保持する保持部と、前記固定部に連結し、前記振動体を含む前記保持部を前記突起部の方向に付勢する付勢部と、前記保持部における前記突起部とは反対側に設けられる錘部と、前記保持部と前記錘部との間に配置される弾性部と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、圧電駆動装置、および当該圧電駆動装置を備えたロボットに関する。

例えば、特許文献１には、振動体に発生する楕円振動により被駆動体を駆動する超音波モーターが開示されている。当該文献によれば、超音波モーターは、一方の面に圧電素子が積層され、他方の面に一対の突起部を備えた板状の振動体と、当該振動体を支持する保持部と、保持部を背面から加圧する加圧手段とを備え、一対の突起部による楕円振動により被駆動体を駆動するとしている。つまり、特許文献１の超音波モーターは、板状の振動体と重なる方向の振動により、振動体の垂直方向に位置する被駆動体を駆動する。換言すれば、振動体を含む面の外側に振動する面外振動モードの圧電駆動装置とも言える。

また、振動体を含む面の方向に振動する面内振動モードの圧電駆動装置も知られている。当該圧電駆動装置は、長方形状の一方の短辺に突起部を有する振動体と、振動体の他方の短辺と２つの長辺を囲い、２つの長辺の中央付近の連結部で振動体を保持する保持部と、板バネを介して保持部を支持する固定部などから構成される。この圧電駆動装置では、振動体の突起部に生じる振動体の面方向に沿った楕円振動により、被駆動体を駆動する。

特開２０１３－１５８１５１号公報

しかしながら、これらの圧電駆動装置では、不要振動が生じてしまい、エネルギー変換効率が良くないという課題があった。特許文献１の超音波モーターでは、振動体の振動に伴い、振動体を保持する保持部も振動してしまう。同様に、面内振動モードの圧電駆動装置においても、振動体の振動に伴い、振動体を保持する保持部も振動してしまう。保持部におけるこれらの不要振動により、駆動出力が損なわれるばかりでなく、異音の発生や、突起部の摩耗が早くなるといった問題も生じていた。
つまり、不要振動を低減し、エネルギー変換効率に優れた圧電駆動装置が求められていた。

本願に係る一態様の圧電駆動装置は、圧電素子を含む振動体の一端に設けられた突起部により、被駆動体を駆動する圧電駆動装置であって、前記圧電駆動装置を固定する固定部と、前記振動体を保持する保持部と、前記固定部に連結し、前記振動体を含む前記保持部を前記突起部の方向に付勢する付勢部と、前記保持部における前記突起部とは反対側に設けられる錘部と、前記保持部と前記錘部との間に配置される弾性部と、を備える。

本願に係る一態様のロボットは、上記の圧電駆動装置と、複数のアーム部と、前記アーム部を駆動する駆動部と、を備え、前記圧電駆動装置は、前記駆動部に設けられる。

実施形態１に係る比較例の圧電モーターの平面図。 圧電モーターの斜視図。 圧電アクチュエーターの平面図。 振動体における振動態様を示す模式図。 実施形態１の圧電モーターの平面図。 圧電アクチュエーターの平面図。 弾性部および錘部の有無による摩擦係数の変化を示すグラフ図。 実施形態２に係る比較例の圧電モーターの断面図。 振動体における振動態様を示す模式図。 実施形態２の圧電モーターの断面図。 実施形態３に係る圧電駆動装置の平面図。 異なる態様の圧電駆動装置の平面図。 実施形態４に係るロボットの概要図。

実施形態１
＊＊＊圧電モーターの概要＊＊＊
図１は、比較例における圧電モーターの概要を示す平面図である。図２は、圧電モーターの斜視図である。まず、図１、図２を用いて、基本的な圧電モーター９０の概略構成について説明する。

図１は、比較例として基本的な構成の圧電モーター９０の平面図を示している。
圧電駆動装置としての圧電モーター９０は、円板状の被駆動体としてのローター１６０を、振動体２０の突起部９５によって押圧することにより、回転方向Ｒ１、または、回転方向Ｒ２に回動させる圧電駆動型のモーターである。なお、図１は基本構成の説明図であるため、１つの圧電モーター９０による駆動態様を図示しているが、実際に用いる際には、ローター１６０の外周縁に沿って、複数の圧電モーターを連ねて駆動力を高める多連構成とすることが多い。

圧電モーター９０は、圧電アクチュエーター２８、付勢部４５、固定部５０などから構成される。
圧電アクチュエーター２８は、振動源となる圧電素子を有する振動体２０や、振動体２０を保持する保持部１０などから構成される。振動体２０は、長方形状をなしており、その長辺方向をＸ軸、短辺方向をＹ軸としている。また、振動体２０の厚さ方向をＺ軸としている。なお、圧電アクチュエーター２８の詳細は後述する。

付勢部４５は、圧電アクチュエーター２８の上下に配置された、一対の平行バネ４４ａ，４４ｂから構成される。
図１に示すように、平行バネ４４ａの一端は、固定部５０と一体となっており、平行バネ４４ａの他端は、圧電アクチュエーター２８の保持部１０と接続している。
平行バネ４４ａには、Ｙ軸プラス方向に延在する板バネ４１，４２が設けられており、ローター１６０に対して突起部９５を押し付ける方向に圧電アクチュエーター２８を付勢する。板バネ４１は、振動体２０の後端側に設けられた複数本の板バネであり、板バネ４２は、振動体２０の先端側に設けられた複数本の板バネである。圧電アクチュエーター２８の背面に設けられる平行バネ４４ｂも同じ構成である。

図２に示すように、平行バネ４４ａ，４４ｂは、圧電アクチュエーター２８を上下から挟み込むように設けられており、圧電アクチュエーター２８をＸマイナス方向に付勢する構成となっている。換言すれば、付勢部４５は、振動体２０を含む保持部１０を、突起部９５の方向に付勢した状態で固定部５０に連結する。
固定部５０は、基材４８、および、平行バネ４４ａ，４４ｂなどから構成される。固定部５０は、ベースとなる基材４８の上下に、平行バネ４４ａと、平行バネ４４ｂとを重ね合わせて一体化されている。そして、２ヶ所のネジ穴３８で、被装着部（図示省略）にネジ止め固定される。また、圧電アクチュエーター２８における固定部５０とは反対側の端部は、保持部１０の上下に、平行バネ４４ａと、平行バネ４４ｂとが重ね合わせて一体化されている。

図１に戻る。
このような構成の圧電モーター９０は、複数本の板バネ４１，４２の復元力により、突起部９５がローター１６０を押圧した状態で、振動体２０の屈曲運動による回転力を印加する。
また、ローター１６０にはエンコーダー（図示省略）が設けられており、エンコーダーによって、ローター１６０の挙動、特に、回転量および角速度が検出可能となっている。

＊＊＊圧電アクチュエーターの概要＊＊＊
図３は、圧電アクチュエーターの平面図である。
図３に示すように、保持部１０は矩形をなしており、好適例として、シリコン基板を用いている。なお、好適例では、付勢部４５、固定部５０もシリコン基板を用いるが、これに限定するものではなく、同等の物性を有する材質であれば良く、例えば、金属を用いても良い。
振動体２０は、保持部１０内において長方形状に区画された部位であり、表面側には、駆動用の圧電素子１～５が配置されている。詳しくは、振動体２０は、略矩形をなした保持部１０に設けられた３つの切欠き部２４～２６により、略長方形に区画されている。そして、長方形の長辺の略中央に残された一対の支持腕２１ａ，２１ｂにより、保持部１０と接続している。また、支持腕２１ａ，２１ｂを通り、Ｙプラス方向に延在する線分を中心線２７とする。

振動体２０の一方の長辺に沿って、長方形の圧電素子１，２が配置されている。圧電素子１と圧電素子２とは、中心線２７に対して線対称の配置となっている。
同様に、振動体２０の他方の長辺に沿って、長方形の圧電素子３，４が配置されている。圧電素子３と圧電素子４とは、中心線２７に対して線対称の配置となっている。
そして、振動体２０の中央には、圧電素子１と圧電素子２とを繋げた長さの長方形の圧電素子５が設けられている。

図３では、図示を省略しているが、圧電素子１～５の上面には、圧電素子に駆動信号を供給するための電極、及び、配線が設けられている。振動体２０において対角に位置する、圧電素子１と圧電素子４には、電気的に同じ配線が接続される。同様に、圧電素子２と圧電素子３にも、電気的に同じ配線が接続される。圧電素子５には、上記配線とは異なる配線が接続される。なお、圧電素子１～５の下層側には、共通の共通配線が設けられている。共通配線は、好適例において、グランド電位に接続している。

図４は、振動体の駆動時における動作態様を示す図であり、図３に対応している。
まず、圧電素子１，４に供給される交流の駆動信号を第１駆動信号とする。圧電素子２，３には、第１駆動信号と１８０度位相を異ならせた第２駆動信号が供給される。そして、圧電素子５には、第１駆動信号、第２駆動信号のいずれとも位相を異ならせた第３駆動信号が供給される。例えば、第３駆動信号として、第１駆動信号から９０度位相を異ならせた信号が供給される。
圧電素子１～５に対して、それぞれ上記駆動信号を供給することにより、図４に示すように、振動体２０が長辺方向に伸縮振動しつつ、短辺方向に屈曲振動する。換言すれば、圧電素子１～５は、基板の面において面内振動する。そして、これらの振動が合成されると、例えば、突起部９５の先端が矢印で示すように反時計回りに楕円軌道を描く楕円運動をする。このような突起部９５の楕円運動によってローター１６０が送り出され、ローター１６０が回転方向Ｒ１で示す方向に、時計回りに回転する。

このような基本的な構成の圧電モーター９０を駆動した場合、振動体２０の振動に伴い、振動体２０を保持する保持部１０も振動してしまうという課題がある。詳しくは、図３において、振動体２０がＸ軸、およびＹ軸を含む面内において振動駆動する際に、支持腕２１ａ，２１ｂを介して、保持部１０も同じ面内において振動してしまう。当該振動は、駆動力に寄与しない不要振動であり、駆動出力が損なわれていた。また、不要振動により、異音が生じたり、突起部９５の摩耗が早まるなど付随する問題も生じていた。

＊＊＊圧電モーターの構成＊＊＊
図５は、実施形態１の圧電モーターの平面図であり、図１に対応している。図６は、圧電アクチュエーターの平面図であり、図３に対応している。
図５は、本実施形態の圧電モーター１００の平面図であり、前述の不要振動を低減するための構成を備えている。詳しくは、圧電アクチュエーター２８の後端に、弾性部３１と、錘部３２とを備えている。これにより、付勢部４５は、平面視において、突起部９５と錘部３２の間に位置するようになる。これらの点以外は、前述の圧電モーター９０と同じである。

図６に示すように、弾性部３１、錘部３２の幅は、保持部１０の幅と略同じであり、保持部１０のＸプラス側の端面に接合されている。また、弾性部３１、錘部３２の厚さは、保持部１０の厚さと略同じである。好適例では、弾性部３１は保持部１０に接着剤で接合され、錘部３２は弾性部３１に接着剤で接合されている。なお、これに限定するものではなく、保持部１０の端部に弾性部３１と、錘部３２とを接合可能な方法であれば良い。換言すれば、錘部３２は、保持部１０における突起部９５とは反対側に設けられており、弾性部３１は、保持部１０と錘部３２との間に配置される。

弾性部３１の材質は、好適例では、低反発のウレタンゴムを用いる。なお、これに限定するものではなく、弾性部材であれば良く、例えば、エラストマーや、ゴム、これらの発泡部材を用いても良い。
錘部３２の材質は、好適例では、真鍮を用いる。なお、これに限定するものではなく、比重の大きな材料であれば良く、例えば、金、タングステン、鉛、銅、鉄などの金属や、これらの合金などを用いても良い。
弾性部３１、錘部３２の材質は、これらが動吸振器として機能可能な物性を備えた材質であれば良く、例えば、錘部３２のヤング率は、弾性部３１のヤング率よりも大きいことが好ましい。

＊＊＊不要振動の低減検証結果＊＊＊
図７は、弾性部および錘部の有無による摩擦係数の変化を示すグラフ図である。横軸はおもりの質量（ｇ）を示し、縦軸は摩擦係数を取っている。

まず、図１を用いて弾性部３１、および錘部３２の有無による振動態様の検証方法について説明する。
検証方法は、圧電モーター９０，１００を検査用のローター１６０に、加圧荷重Ｐで当接した状態でローター１６０を回転摺動させて、この時のローター１６０と突起部９５との間の摩擦力を検出する。そして、検出した摩擦力から演算により摩擦係数を導出する。この際、圧電モーター９０，１００には駆動信号は印加せず、ローター１６０の回転に伴い受容振動する状態としておく。

図７に示すグラフ７９は、弾性部３１、錘部３２を備えた圧電モーター１００における摩擦係数の変化を示している。図７のおもりの質量は、弾性部３１の質量と、錘部３２の質量とを合計した質量である。加圧荷重Ｐは、４．８Ｎとした。また、比較基準となる、おもりの無い状態の圧電モーター９０の質量は、０．２７４ｇである。なお、試験に用いた圧電モーター１００は、外形が約１ｍｍ四方の小型の圧電モーターを用いた。

グラフ７８は比較グラフであり、弾性部３１、錘部３２が無い、基本構成の圧電モーター９０の摩擦係数を示している。グラフ７８は、摩擦係数０．１６で一定である。
これに対して、グラフ７９では、おもりの質量が０．０１６ｇで摩擦係数０．２６、おもりの質量が０．０３２ｇで摩擦係数０．３６となり、質量に比例して摩擦係数が大きくなっている。そして、おもりの質量が０．０８ｇで摩擦係数０．４１に達し、以降は、質量が増えても摩擦係数は横這いとなっている。つまり、おもりの質量０．０３２ｇ／圧電モーター９０の質量０．２７４ｇ＝１１．７％となり、圧電モーターの質量に対する重りの割合が、約１２％以上になると摩擦係数が約０．４で略一定になることが解る。摩擦係数０．４は、おもりがないときの摩擦係数０．１６の２．５倍である。

摩擦力は、数式（１）で求められる。
摩擦力＝摩擦係数×加圧荷重Ｐ …式（１）
数式（１）から、おもりの質量０ｇのときの摩擦力は、０．１６×４．８Ｎ＝０．７６８Ｎとなる。これに対して、おもりの質量０．０３２ｇのときの摩擦力は、０．３６×４．８Ｎ＝１．７２８Ｎとなる。
つまり、圧電モーターの質量に対する重りの割合が約１２％以上になると、約１．７Ｎ以上の摩擦力が生じていることが解る。

ここで、摩擦力と不要振動の関係について説明する。
まず、おもり質量０ｇの圧電モーター９０では、前述した通り、不要振動が生じるため、楕円運動を行う突起部９５が、当該不要振動によりローター１６０から離れる頻度が多くなる。つまり、不要振動により突起部９５が空転してしまうことに起因して、駆動力が損なわれていることを示していると考えられる。
これに対して、弾性部３１、錘部３２を備えた圧電モーター１００では、重りの割合が約１２％以上になると、摩擦力が増えていることから、突起部９５が確実にローター１６０に当接して、駆動力に変換されていると考えられる。つまり、不要振動が低減されたことにより、空転が減り、本来の駆動力を発揮することができる状態となっていると考えられる。

以上、述べた通り、本実施形態の圧電モーター１００によれば、以下の効果を得ることができる。
圧電駆動装置は、振動体２０の一端に設けられた突起部９５により、被駆動体を駆動する圧電モーター１００であって、圧電モーター１００を固定する固定部５０と、振動体２０を保持する保持部１０と、固定部５０に連結し、振動体２０を含む保持部１０を突起部９５の方向に付勢する付勢部４５と、保持部１０における突起部９５とは反対側に設けられる錘部３２と、保持部１０と錘部３２との間に配置される弾性部３１と、を備える。

これによれば、圧電アクチュエーター２８の保持部１０の後端に設けられた弾性部３１、および錘部３２が動吸振器として機能することにより、不要振動を低減することができる。さらに、不要振動に伴う異音や、突起部の摩耗も抑制される。
従って、不要振動を低減し、エネルギー変換効率に優れた圧電駆動装置としての圧電モーター１００を提供することができる。

また、錘部３２のヤング率は、弾性部３１のヤング率よりも大きいことが好ましい。
これによれば、弾性部３１、錘部３２について動吸振器として機能可能な材質を選定できる。

また、錘部３２は、金属を含むことが好ましい。
これによれば、比重の大きい材料で錘部３２を形成できるため、動吸振器の質量体としての機能を担うことができる。

また、弾性部３１は、エラストマーであることが好ましい。
これによれば、弾性体のエラストマーで弾性部３１を形成できるため、動吸振器のバネとしての機能を担うことができる。

また、振動体２０は、シリコン基板を備え、圧電素子１～５は、基板の面において面内振動することが好ましい。
これによれば、不要振動が少なく、高効率な面内振動型の圧電モーター１００を提供することができる。

また、平面視において、付勢部４５は、突起部９５と錘部３２の間に設けられる。
これによれば、板バネ４１，４２を含む付勢部４５が、振動体２０と重なる構成となるため、小型の圧電モーター１００を提供することができる。

実施形態２
＊＊＊面外振動モードの圧電モーターへの適用＊＊＊
図８Ａは、比較例における圧電モーターの断面図である。図８Ｂは、振動部における振動態様を示す模式図である。
上記実施形態では、弾性部３１、錘部３２を面内モードの圧電モーター１００に適用した事例を説明したが、同様の構成を面外振動モードの圧電モーターに適用しても良い。

図８Ａに示す、面外振動モードの基本的な圧電モーター１９０は、振動体７０に設けられた２つの突起部６２ａ，６２ｂによる楕円振動により被駆動体２６０を、例えば、Ｘプラス方向に駆動する。
圧電モーター１９０は、振動体７０、保持部７１、固定部７５などから構成される。
振動体７０は、基板６０、圧電素子６１、突起部６２ａ，６２ｂなどから構成されている。基板６０は振動板であり、一方の面には圧電素子６１が積層されており、他方の面には突起部６２ａ，６２ｂが設けられている。

保持部７１は、振動体７０を保持する部材である。保持部７１は、一対のローラー７２を介して、固定部７５に支持されている。
固定部７５は、保持部７１を支持するとともに、被駆動体２６０に対して圧電モーター１９０を付勢した状態で、Ｚマイナス側の不図示の基台に固定されている。換言すれば、固定部７５は、一対のローラー７２を介して、振動体７０と保持部７１とを付勢方向であるＺ方向に変位可能に保持する台座部である。

図８Ｂに示すように、振動体７０は、駆動時において、上図の屈曲状態と、下図の屈曲状態を繰り返す屈曲振動を行う。詳しくは、振動体７０の長手方向（Ｘ軸方向）において、振動体７０は、突起部６２ａを通る振動節１６２ａと、突起部６２ｂを通る振動節１６２ｂとの２つの振動節１６２ａ，１６２ｂを支点とした屈曲振動を行う。矢印Ｑで示す、この往復運動を送り振動ともいう。また、図示は省略するが、振動体７０短手方向（Ｙ軸方向）においては、突起部６２ａ，６２ｂをＺ軸方向の上下に動かす振動が行われている。この往復運動を突き上げ振動ともいう。
図８Ａに示すように、圧電モーター１９０によれば、振動体７０が送り振動と突き上げ振動とを組み合わせた屈曲振動を行うことにより、突起部６２ａ，６２ｂに楕円振動が発生する。この楕円振動により、被駆動体２６に対して突起部６２ａ，６２ｂが交互に摩擦力を伝えることで、被駆動体２６０が駆動される。
この際、面外振動モードの圧電モーター１９０においても、振動体７０の振動に伴い、振動体７０を保持する保持部７１も振動してしまうという課題がある。詳しくは、図８Ａにおいて、振動体７０がＺプラス／マイナス方向に振動駆動する際に、保持部７１も振動してしまう。当該振動は、駆動力に寄与しない不要振動であり、駆動出力が損なわれていた。また、不要振動により、異音が生じたり、突起部６２ａ，６２ｂの摩耗が早まるなど付随する問題も生じていた。

＊＊＊圧電モーターの構成＊＊＊
図９は、実施形態２の圧電モーターの断面図であり、図８Ａに対応している。
図９に示す、本実施形態の圧電モーター２００は、不要振動を低減するための構成を備えている。詳しくは、保持部７１の上部に、弾性部８１と、錘部８２とを備えている。これらの点以外は、前述の圧電モーター１９０と同じである。

図９に示すように、弾性部８１、錘部８２は、保持部７１の上に重ねられており、好適例では、接着剤で固定されている。換言すれば、錘部８２は、振動体７０を含む保持部７１における突起部６２ａ，６２ｂとは反対側に設けられており、弾性部８１は、保持部７１と錘部８２との間に配置される。
また、弾性部８１は、実施形態１の弾性部３１と同様の材質で構成される。錘部８２も、実施形態１の錘部３２と同様の材質で構成される。
このように、弾性部８１、錘部８２を保持部７１のＺマイナス方向に積層するのは、保持部７１のＺプラス／マイナス方向への不要振動を抑制するためである。

以上、述べた通り、本実施形態の圧電モーター２００によれば、上記実施形態での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
圧電モーター２００は、保持部７１の上に、動吸振器として機能する弾性部８１、錘部８２を備えている。よって、振動体７０の駆動に伴い発生する保持部７１における不要振動を低減することができる。さらに、不要振動に伴う異音や、突起部の摩耗も抑制される。
従って、不要振動を低減し、エネルギー変換効率に優れた圧電駆動装置としての面外振動モードの圧電モーター２００を提供することができる。

実施形態３
＊＊＊リニアアクチュエーター、多連駆動＊＊＊
図１０、図１１は、圧電駆動装置の異なる態様を示す図である。
実施形態１では、圧電モーター１００を用いて円板状のローター１６０（図１）を回転駆動する態様について説明したが、この構成に限定するものではなく、例えば、リニアアクチュエーターに適用しても良い。

図１０に示すように、本実施形態の圧電駆動装置１１０は、棒状のロッド１７０の側面に並んで配置されている３つの圧電モーター１００から構成される。詳しくは、圧電駆動装置１１０は、ロッド１７０の同じ側面に一定間隔で配置された３つの圧電モーター１００から構成される。圧電駆動装置１１０によれば、３つの圧電モーター１００による摩擦力が合計された大きな駆動力で、ロッド１７０をその延在方向に移動することができる。なお、多連の数は、３つに限定するものではなく、必要なトルクに応じて、圧電モーターの数を調整すれば良い。また、圧電モーター１００をロッド１７０の同じ側面に揃えることや、一定間隔とすることに、限定しなくても良い。

図１１に示すように、本実施形態の圧電駆動装置１２０は、ローター１６０の周囲に一定間隔で配置された１０個の圧電モーター１００から構成される。
圧電駆動装置１２０によれば、１０個の圧電モーター１００による摩擦力が合計された大きな駆動力で、ローター１６０を回転することができる。なお、多連の数は、１０個に限定するものではなく、必要なトルクに応じて、圧電モーターの数を調整すれば良い。これらの構成であっても、上記各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、圧電モーター１００を一定間隔に配置することに、限定しなくても良い。

実施形態４
＊＊＊ロボット＊＊＊
図１２は、アームを備えたロボットの概要図である。
本実施形態のロボット３００は、複数のアームを備えた水平多関節ロボット（スカラロボット）である。

ロボット３００は、基台１４０、第１アーム１４１、第２アーム１４２、作業ヘッド１５０などから構成される。
基台１４０は、ロボット３００の台座であり、例えば、床面にボルト等によって固定される。なお、基台１４０の設置箇所は、床に限定されず、例えば、壁、天井、移動可能な台車上などであっても良い。
第１アーム１４１は、関節部を介して、基台１４０に対して回動可能に接続される。
第２アーム１４２は、関節部を介して、第１アーム１４１に対して回動可能に接続される。作業ヘッド１５０は、第２アーム１４２の先端側に設けられる。

基台１４０の内部には、第１アーム１４１を基台１４０に対して軸Ｊ１まわりに回動させる駆動部１９１が設置されている。駆動部１９１は、第１アーム１４１を駆動する駆動源として駆動モーターを備えている。また、不図示の関節部には、歯車や、回転軸などの関節機構が組込まれている。
第２アーム１４２の内部には、第２アーム１４２を第１アーム１４１に対して軸Ｊ２まわりに回動させる駆動部１９２が設置されている。駆動部１９２、および付随する関節部の構成は、駆動部１９１の構成と同様である。なお、駆動部１９１，１９２，１９４，１９５の駆動制御は、一つ、または複数のプロセッサーを含むロボット制御部（図示省略）によって制御される。

作業ヘッド１５０は、第２アーム１４２の先端部に設けられており、スプラインナット１５１、ボールネジナット１５２、スプラインシャフト１５３などから構成される。
スプラインナット１５１、ボールネジナット１５２は、棒状のスプラインシャフト１５３を軸として挿通されている。
スプラインシャフト１５３は、その軸まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に昇降可能となっている。詳しくは、第２アーム１４２の内部に設けられた駆動部１９４と、駆動部１９５とにより、回転、および昇降駆動が行われる。駆動部１９４により、スプラインナット１５１が回転駆動されると、当該回転に伴いスプラインシャフト１５３が軸Ｊ３まわりに回転する。駆動部１９５により、ボールネジナット１５２が回転駆動されると、当該回転に伴いスプラインシャフト１５３が上下に移動する。
そして、このようなスプラインシャフト１５３の先端部（下端部）にエンドエフェクターとしてのハンド１８０が取り付けられている。

ここで、第１アーム１４１の駆動部１９１には、駆動源として上記実施形態の圧電モーター１００を多連使いした圧電駆動装置１２０が用いられている。同様に、駆動部１９２，１９４，１９５にも、駆動モーターとして圧電駆動装置１２０が用いられている。なお、圧電モーター２００を多連使いした圧電駆動装置を用いても良い。換言すれば、ロボット３００は、複数のアーム部としての第１アーム１４１、第２アーム１４２と、複数のアーム部を駆動する駆動部１９１，１９２とを備え、圧電駆動装置１２０は、駆動部１９１，１９２に設けられる。
これによれば、不要振動を低減し、エネルギー変換効率に優れた圧電駆動装置１２０を駆動源として用いているため、低消費電力で、高効率な作業が可能なロボット３００を提供することができる。

また、ハンド１８０が作業用の指などを備えている場合、当該指の駆動源として上記実施形態の圧電モーター１００，２００、または、圧電駆動装置１１０，１２０を用いても良い。
また、ここでは水平多関節ロボットを用いて説明したが、これに限定するものではなく、アームを有するロボットであれば良く、例えば、６軸の垂直多関節ロボットなどの垂直多関節ロボットであっても良い。これらの構成であっても、上記各実施形態における作用効果と同様の効果を得ることができる。

１～５…圧電素子、１０…保持部、２０…振動体、２１ａ，２１ｂ…支持腕、２８…圧電アクチュエーター、３１…弾性部、３２…錘部、４１，４２…板バネ、４４ａ，４４ｂ…平行バネ、４５…付勢部、４８…基材、５０…固定部、６０…基板、６１…圧電素子、６２ａ，６２ｂ…突起部、７０…振動体、７１…保持部、７２…ローラー、７５…固定部、８１…弾性部、８２…錘部、９０…比較例の圧電モーター、９５…突起部、１００，２００…圧電モーター、１１０，１２０…圧電駆動装置、１４０…基台、１４１…第１アーム、１４２…第２アーム、１５０…作業ヘッド、１５１…スプラインナット、１５２…ボールネジナット、１５３…スプラインシャフト、１６０…ローター、１７０…ロッド、１８０…ハンド、１９０…比較例の圧電モーター、１９１，１９２，１９４，１９５…駆動部、２００…圧電モーター、２６０…被駆動体、３００…ロボット。

Claims (7)

1. 圧電素子を含む振動体の一端に設けられた突起部により、被駆動体を駆動する圧電駆動装置であって、
   前記圧電駆動装置を固定する固定部と、
   前記振動体を保持する保持部と、
   前記固定部に連結し、前記振動体を含む前記保持部を前記突起部の方向に付勢する付勢部と、
   前記保持部における前記突起部とは反対側に設けられる錘部と、
   前記保持部と前記錘部との間に配置される弾性部と、を備える、
   圧電駆動装置。
2. 前記錘部のヤング率は、前記弾性部のヤング率よりも大きい、
   請求項１に記載の圧電駆動装置。
3. 前記錘部は、金属を含む、
   請求項１または２に記載の圧電駆動装置。
4. 前記弾性部は、エラストマーである、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の圧電駆動装置。
5. 前記振動体は、基板を備え、
   前記圧電素子は、前記基板の面において面内振動する、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の圧電駆動装置。
6. 前記基板の面の垂線方向からの平面視において、
   前記付勢部は、前記突起部と前記錘部の間に設けられる、
   請求項５に記載の圧電駆動装置。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の圧電駆動装置と、
   アーム部と、
   前記アーム部を駆動する駆動部と、を備え、
   前記圧電駆動装置は、前記駆動部に設けられる、
   ロボット。

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