JP5857843B2 - 圧電モーター、ロボットハンドおよびロボット - Google Patents

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Description

本発明は、圧電モーター、ロボットハンドおよびロボットに関する。
従来、平板の圧電素子の面内振動を用いて被駆動体を回転または直線運動させる圧電モーター（圧電アクチュエーター）が知られている。このような圧電モーターの１例として、例えば、特許文献１に、圧電素子の振動の節に相当する側面位置を一定方向に弾性部材で付勢して保持する構造が開示されている。
特開平８−２３７９７１号公報
しかしながら、特許文献１に記載の圧電モーターでは、圧電素子の振動方向、特に屈曲振動を制限するように圧電素子を保持する弾性部材を配置することにより、圧電素子の振動が弾性部材を経時的に劣化させ、被駆動体の駆動エネルギーが損失してしまうという課題がある。
本発明は、上記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。
［適用例１］本適用例に係る圧電モーターは、屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが励振されて振動する第１主面と第２主面とを有する圧電素子と、前記圧電素子の前記第１主面の４隅方向に分離配置される支持部に面接触する第１主面支持部材と、前記第１主面支持部材の前記第１主面と向かい合う面に面接触する押え部材と、前記圧電素子を挟んで前記第１主面支持部材に対して面対称となる位置に配置され、前記圧電素子の前記第２主面に面接触する第２主面支持部材と、前記第２主面支持部材の前記圧電素子との接触面に対して反対側の面に面接触する機枠部材と、前記機枠部材と前記第２主面支持部材と前記圧電素子と前記第１主面支持部材と前記押え部材とが順に積み重ねられ、前記圧電素子と第１主面支持部材との接触面、前記圧電素子と第２主面支持部材との接触面は接合材で接合され、前記第１主面支持部材側、及び前記第２主面支持部材側の接触面に凹凸が形成されていることを特徴とする。
本適用例によれば、第１主面支持部材と第２主面支持部材の接合面に凹凸が形成され、且つ接合材で圧電素子と接合されていることから、経時的に接合面がずれることが少なく、圧電素子の確実な保持と、被駆動体の駆動エネルギー損失を防ぐことができる。
［適用例２］上記適用例に記載の圧電モーターにおいて、前記第１主面支持部材側、及び前記第２主面支持部材側の接触面に凹凸が形成されており、さらに、前記圧電素子側の接触面にも凹凸が形成されていること、が好ましい。
本適用例によれば、圧電素子と第１主面支持部材と、及び第２主面支持部材との接触面の摩擦力を更に高め、圧電素子をより一層確実に保持可能でき、そのことによって被駆動体の駆動エネルギー損失を防ぐことができる。
［適用例３］本適用例に係るロボットハンドは、複数本の指部を用いて対象物を把持するロボットハンドであって、前記複数本の指部が移動可能に立設された基台と、前記基台に設けられて前記指部の基端を駆動することによって、前記複数本の指部の間隔を変更する駆動部と、を有し、前記駆動部は、屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが励振されて振動する圧電素子と、前記圧電素子の第１主面の４隅方向に分離配置される支持部に面接触する第１主面支持部材と、前記第１主面支持部材の前記第１主面と向かい合う面に面接触する押え部材と、前記圧電素子を挟んで前記第１主面支持部材に対して面対称となる位置に配置され、前記圧電素子に面接触する第２主面支持部材と、前記第２主面支持部材の前記圧電素子との接触面に対して反対側の面に面接触する機枠部材と、を備え、前記機枠部材と前記第２主面支持部材と前記圧電素子と前記第１主面支持部材と前記押え部材とが順に積み重ねられ、前記圧電素子と第１主面支持部材との接触面、前記圧電素子と第２主面支持部材との接触面は接合材で接合され、前記第１主面支持部材、及び前記第２主面支持部材の前記接触面に凹凸が形成されていることを特徴とする。
本適用例によれば、駆動部には第１主面支持部材と第２主面支持部材の接合面に凹凸が形成され、且つ接合材で圧電素子と接合されていることから、経時的に接合面がずれることが少なく、被駆動体の駆動エネルギー損失を防ぐことができる。
このことから、長期間に渡って使用しても駆動エネルギーが低下しないロボットハンドを提供できる。
［適用例４］本適用例に係るロボットは、回動可能な関節部が設けられた腕部と、前記腕部に設けられたハンド部と、を備えたロボットであって、前記関節部に設けられて前記関節部を屈曲あるいは回転駆動させる駆動部を有しており、前記駆動部は、屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが励振されて振動する圧電素子と、前記圧電素子の第１主面の４隅方向に分離配置される支持部に面接触する第１主面支持部材と、前記第１主面支持部材の前記第１主面と向かい合う面に面接触する押え部材と、前記圧電素子を挟んで前記第１主面支持部材に対して面対称となる位置に配置され、前記圧電素子に面接触する第２主面支持部材と、前記第２主面支持部材の前記圧電素子との接触面に対して反対側の面に面接触する機枠部材と、を備え、前記機枠部材と前記第２主面支持部材と前記圧電素子と前記第１主面支持部材と前記押え部材とが順に積み重ねられ、前記圧電素子と第１主面支持部材との接触面、前記圧電素子と第２主面支持部材との接触面は接合材で接合され、前記第１主面支持部材、及び前記第２主面支持部材の前記接触面に凹凸が形成されていることを特徴とする。
本適用例によれば、駆動部には第１主面支持部材と第２主面支持部材の接合面に凹凸が形成され、且つ接合材で圧電素子と接合されていることから、経時的に接合面がずれることが少なく、被駆動体の駆動エネルギー損失を防ぐことができる。
このことから、長期間に渡って使用しても駆動エネルギーが低下しないロボットを提供できる。
圧電モーターを示す平面図。 図１のＤ−Ｄ切断面を示す断面図。 圧電素子の構成及び駆動方法を示す模式図であり、（ａ）は静止時の平面図、（ｂ）及び（ｃ）は圧電素子の振動と、被駆動体の駆動方法を示し、（ｄ）は、（ｂ）と（ｃ）の振動を合成して表す模式図。 圧電素子の支持部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４と支持部材との関係を表す平面図。 圧電素子の押圧保持構造を模式的に表す断面図。 第１実施形態の圧電モーターの一部を示す模式図であり、（ａ）は押圧する前の状態を示し、（ｂ）は押圧した状態の一部を示す断面図、（ｃ）は凹凸の形状例を表す断面図と平面図。 第２実施形態の圧電モーターの一部を示す模式図であり、（ａ）は押圧する前の状態を示し、（ｂ）は凹凸形状の１例を示し、（ｃ）は押圧した状態を示す断面図。 本実施例の圧電モーターを組み込んだロボットハンドを例示した説明図。 ロボットハンドを備えた単腕のロボットを例示した説明図。 ロボットハンドを備えた複腕のロボットを例示した説明図。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
（圧電モーター）
図１は、圧電モーター１０を示す平面図、図２は、図１のＤ−Ｄ切断面を示す断面図である。図１、図２において、圧電モーター１０は、矩形の平面を有し面内振動によって被駆動体を駆動する圧電素子２０と、圧電素子２０の第１主面２０ａの４隅方向に分離配置される支持部の各々に当接する第１支持部材３０及び第２支持部材３１を有する。なお、第１支持部材３０及び第２支持部材３１を第１主面支持部材とする。
また、圧電モーター１０は、第１支持部材３０を押圧する第１押え板４０と、第２支持部材３１を押圧する第２押え板４１とからなる押え部材と、圧電素子２０の第１主面２０ａと向かい合う第２主面２０ｂと当接し、圧電素子２０を挟んで、第１支持部材３０に対して面対称となる位置に配設される第３支持部材３２と、第２支持部材３１の面対称となる位置に配設される第４支持部材３３と、を有している。これら第３支持部材３２と第４支持部材３３を第２主面支持部材とする。これら第２主面支持部材を圧電素子２０に押圧する機枠部材としてのケース７０を、さらに有している。
そして、ケース７０のケース底面７１に、第２主面支持部材（第３支持部材３２及び第４支持部材３３）と、圧電素子２０と、第１主面支持部材（第１支持部材３０及び第２支持部材３１）と、押え部材（第１押え板４０及び第２押え板４１）とを順に積み重ねて支持部の位置で押圧する弾性部材としての第１押えバネ６０及び第２押えバネ６１と、が備えられている。
第１押えバネ６０は、第１押え板４０と第１固定板５０との間に挟持されており、固定ネジ８０をケース７０に締め付けることによって、第１支持部材３０と第３支持部材３２を圧電素子２０に押圧する。
第２押えバネ６１は、第２押え板４１と第２固定板５１との間に挟持されており、固定ネジ８０をケース７０に締め付けることによって、第２支持部材３１と第４支持部材３３を圧電素子２０に押圧する。なお、図２では、第１押えバネ６０及び第２押えバネ６１が押圧していない初期状態を表している。
この際、図２に示すように、第１固定板５０及び第２固定板５１と、ケース７０との間には厚さ方向にギャップが存在する。これは、圧電素子２０と第１主面支持部材と第２主面支持部材と第１押え板４０及び第２押え板４１とを積み重ねた場合に、これら構成要素の厚さのばらつきを第１押えバネ６０と第２押えバネ６１で吸収するためである。なお、本実施の形態では、第１押えバネ６０と第２押えバネ６１の押圧力はおよそ数ｋｇである。
圧電素子２０の短辺側の端部には、突起部２８が設けられている。突起部２８は、被駆動体と接触し、その摩擦力によって被駆動体を駆動させることから被駆動体との摩擦係数は高く、且つ耐摩耗性の優れた材料が用いられる。例えば、ジルコニア、セラミックス等の硬質材料が用いられる。突起部２８は、圧電素子２０の屈曲振動によって楕円運動し、被駆動体を駆動する。
続いて、本実施形態の圧電モーター１０に用いられる圧電素子２０、及び駆動方法について説明する。
図３は、圧電素子２０の構成及び駆動方法を示す模式図であり、（ａ）は静止時の平面図、（ｂ）及び（ｃ）は圧電素子２０の振動と、被駆動体の駆動方法を示し、（ｄ）は、（ｂ）と（ｃ）の振動を合成して表す模式図である。
図３（ａ）において、圧電素子２０には、圧電体２１の第１主面２０ａ側に第１励振電極２２、第２励振電極２３、第３励振電極２４、第４励振電極２５が形成されている。また、第１主面２０ａとは表裏の関係にある第２主面２０ｂ側に共通電極２６（図２、参照）が、圧電体２１の第２主面２０ｂ側のほぼ全面に形成されている。
圧電体２１の材料としては、圧電性を有する材料であれば特に限定されないが、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が好適に用いられる。また、第１励振電極２２、第２励振電極２３、第３励振電極２４、第４励振電極２５及び共通電極２６の材質としては、導電性金属であれば限定されないが、Ａｇペーストをスクリーン印刷等で形成する方法や、Ａｌ，Ａｕ，Ｗ，Ｃｕ，Ａｇなどをスパッタリング法や蒸着法などの方法で形成することができる。
なお、第１励振電極２２と第３励振電極２４とは電気的に接続されており、第２励振電極２３と第４励振電極２５とは、電気的に接続されている。このような電極構成によれば、第１励振電極２２と第３励振電極２４とに電荷を印加すると圧電体２１は伸長し（実線の矢印で示す）、電荷を除去すると復帰する縦振動が励起される。一方、第２励振電極２３と第４励振電極２５に電荷を印加すると圧電体２１は伸長し（破線の矢印で示す）、電荷を除去すると復帰する縦振動が励起される。
このように、第１励振電極２２と第３励振電極２４、または第２励振電極２３と第４励振電極２５に電荷を印加することにより、圧電素子２０は面内の屈曲振動が励振される。このように励起される屈曲振動について図３（ｂ），（ｃ），（ｄ）を参照して説明する。
図３（ｂ）は、第１励振電極２２及び第３励振電極２４と共通電極２６との間に電荷を印加し、第２励振電極２３と第４励振電極２５には電荷を印加しない場合を表しており、第１励振電極２２及び第３励振電極２４が形成されている範囲で縦振動が励起される（図３（ａ）、参照）。しかし、第２励振電極２３と第４励振電極２５には電荷が印加されていないため縦振動は励起されず、その結果、圧電素子２０は、図３（ｂ）のように面内において二次の屈曲振動を励起し、突起部２８が図示する楕円軌道ＱLの矢印方向に楕円運動する。突起部２８は被駆動体９０に押圧されているため、突起部２８のＱL方向の楕円軌道によって、当接されている被駆動体９０をＨL方向に移動させる。
なお、図３（ｂ）に示すように、屈曲振動の中心軸をＬで表し、振動の節をＰ１，Ｐ２，Ｐ３で表し、振動モードをＬａで表している。
突起部２８と被駆動体９０との接触部においては、突起部２８の楕円軌道ＱLによって被駆動体９０に対して接触部の摩擦力によって駆動力が生じる。この駆動力によって被駆動体９０がＨL方向に駆動される。
図３（ｃ）は、第２励振電極２３及び第４励振電極２５と共通電極２６との間に電荷を印加し、第１励振電極２２及び第３励振電極２４には電荷を印加しない場合を表しており、第２励振電極２３と第４励振電極２５とが形成されている範囲で縦振動が励起される（図３（ａ）、参照）。しかし、第１励振電極２２及び第３励振電極２４には電荷が印加されていないため縦振動は励起されず、その結果、圧電素子２０は、図３（ｃ）のように面内において二次の屈曲振動を励起し、突起部２８が図示する楕円軌道ＱRの矢印方向に楕円運動する。突起部２８は被駆動体９０に押圧されているため、突起部２８のＱR方向の楕円運動によって、被駆動体９０をＨR方向に駆動させる。
なお、図３（ｃ）に示すように、屈曲振動の中心軸をＬで表し、振動の節をＰ１，Ｐ２，Ｐ３で表し、振動モードをＬｂで表している。
突起部２８と被駆動体９０との接触部においては、突起部２８の楕円軌道ＱRによって被駆動体９０に対するして摩擦力によって駆動力が生じる。この駆動力によって被駆動体９０がＨR方向に駆動される。
このように、第１励振電極２２及び第３励振電極２４と、第２励振電極２３及び第４励振電極２５への電荷の印加を切り換えることにより、圧電素子２０の屈曲振動の方向を変え、被駆動体９０の駆動方向を容易に切り換えることができる。
上述の圧電素子２０の屈曲振動および縦振動の２つの振動モードにおける振動の節について図３（ｄ）を用いて説明する。
図３（ｄ）は、圧電素子２０の振動モードを示す概念図である。図３（ｄ）に示すように、圧電素子２０は、図３（ｂ）、図３（ｃ）を用いて説明した振動状態の屈曲振動モードを表している。振動モードＬａ，Ｌｂを合成して表すと、振動の中心軸Ｌ上に振動の節Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が存在する。
この振動の節Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を通り圧電素子２０の縦振動に直交する方向に延長した線Ｐｒ１，Ｐｒ２，Ｐｒ３（以降、節線Ｐｒ１，Ｐｒ２，Ｐｒ３と表す）上にかかる範囲は、圧電素子２０の変位が他の位置より小さい領域である。従って、節線Ｐｒ１，Ｐｒ２，Ｐｒ３上にかかる範囲に圧電素子２０を押圧支持する支持部を配置することが好ましく、圧電素子２０の外形部に最も近い振動の節Ｐ２，Ｐ３を含む領域に支持部を配置することがなお好ましい。
続いて、圧電素子２０の押圧支持構造について図４、図５を参照して説明する。
図４は、圧電素子２０の支持部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４と支持部材との関係を表す平面図である。ここで、第１支持部材３０は、節線Ｐｒ２上に第１励振電極２２と第２励振電極２３とに跨るように配置されている。第１支持部材３０と第１励振電極２２とが交差する領域が支持部Ｓ１、第１支持部材３０と第２励振電極２３とが交差する領域が支持部Ｓ２である。第３支持部材３２は、圧電素子２０を挟んで第１支持部材３０とほぼ面対称となるように配置されている（図５参照）。
一方、第２支持部材３１は、節線Ｐｒ３上に第３励振電極２４と第４励振電極２５とに跨るように配置されている。第２支持部材３１と第３励振電極２４とが交差する領域が支持部Ｓ３、第２支持部材３１と第４励振電極２５とが交差する領域が支持部Ｓ４である。第４支持部材３３は、圧電素子２０を挟んで第２支持部材３１とほぼ面対称となるように配置されている（図５参照）。
以上説明したように、支持部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４各々は、圧電素子２０の４隅方向に配置されている。
なお、本実施の形態の圧電素子２０は、長さが３０ｍｍ、幅が７．５ｍｍ、厚さが３．０ｍｍの扁平な直方体であって、他のステップモーターやサーボモーターに比べて圧電モーター１０の小型・軽量化を可能にする。
図５は、圧電素子２０の押圧保持構造を模式的に表す断面図であり、図４のＣ−Ｃ切断面を表している。図５に示すように、圧電素子２０は、ケース底面７１上に第３支持部材３２及び第４支持部材３３を配設し、さらに、第３支持部材３２及び第４支持部材３３の上部に圧電素子２０を重ね、圧電素子２０の上部に第１支持部材３０及び第２支持部材３１を重ね、さらに第１押え板４０及び第２押え板４１を積み重ねて、支持部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の位置（図４参照）で第１押えバネ６０と第２押えバネ６１（図示は省略）によって押圧力Ｆで押圧支持されている。
さらに具体的には図４、図５に示すように、第１支持部材３０は、第１励振電極２２の表面２２ａと第２励振電極２３の表面２３ａに面接触し、第２支持部材３１は、第３励振電極２４の表面２４ａと第４励振電極２５の表面２５ａに面接触する。また、第３支持部材３２及び第４支持部材３３は、共通電極２６の表面２６ａに面接触する。なお、圧電素子２０の押圧支持は、上記各要素の接触面には接合材が介在し、且つ凹凸を形成して摩擦力を大きくしておくことが望まれる。上記各要素の接触面の構成について図６、図７に実施形態を示し説明する。
（第１実施形態）
図６は、圧電モーターの第１実施形態を示す模式図であり、（ａ）は各要素を接合する前の状態を示し、（ｂ）は各要素を接合した状態の一部を示す断面図である。本実施形態は、第１支持部材３０と第２支持部材３１と第３支持部材３２と第４支持部材３３の圧電素子２０との接触面に凹凸Ｔを形成した構成を示している。また、（ｃ）は凹凸Ｔの形状を例示している。なお、第１支持部材３０、第２支持部材３１、第３支持部材３２、第４支持部材３３は、ほぼ共通仕様であるため、第１支持部材３０と、第１支持部材３０に対向する第３支持部材３２を例示して説明する。
図６（ａ）に示すように、第１支持部材３０の圧電素子２０に接触する側の表面３０ａ、及び第３支持部材３２の圧電素子２０側の表面３２ａには凹凸Ｔが形成されている。本実施形態では、第１支持部材３０、第２支持部材３１、第３支持部材３２、及び第４支持部材３３の材質をポリイミドまたはＡＢＳ樹脂等とし、各々の長さが５．０ｍｍ、幅が６．５ｍｍ、厚さが１．０ｍｍの直方体とした。また、第１励振電極２２、第２励振電極２３、第３励振電極２４、第４励振電極２５、及び共通電極２６をＡｇペーストとした。
次に、励振電極２２，２３と第１支持部材３０との間、及び共通電極２６と第３支持部材３２との間に接合材Ｓを塗布すると、接合材Ｓは第１支持部材３０、第３支持部材３２の凹凸Ｔの全面に回り込み、図６（ｂ）に示すように接合される。なお、図６（ｂ）では接合材Ｓは省略している。接合材Ｓの材料としては、例えばアクリル接着剤などが用いられる。このアクリル接着剤は、温度変化による強度劣化が少ないのが特徴である。
このように、接合材Ｓの接合力と第１支持部材３０と第３支持部材３２の凹凸Ｔがあることによって接触面の摩擦力を大きくすることができる。なお、凹凸Ｔも様々な形態を適用することができるので、代表的な実施形態を例示して説明する。
図６（ｃ）は、凹凸Ｔを直線的に形成した例であって、上段に断面図、下段に平面図を表す。凹凸Ｔは、圧電素子２０の縦振動方向に対してほぼ直交する方向に直線状に形成されている。この凹凸Ｔは、ヤスリやサンドペーパーや、硬質の転写型等を用いて形成される。凹凸Ｔのピッチや深さは、相手となる各電極の表面硬度によって決められる。
以上述べたように、第１実施形態に係る圧電モーター１０によれば、以下の効果を得ることができる。
前述した圧電モーター１０は、第１支持部Ｓ１、第２支持部Ｓ２，第３支持部Ｓ３、第４支持部Ｓ４の各々の接合面に凹凸Ｔが形成されている。このことによって、経時的に接合面がずれることが少なく、圧電素子２０の確実な保持と、被駆動体９０の駆動エネルギー損失を防ぐことができる。
なお、凹凸は、各電極にも形成してもよく、第２実施形態として図７を参照して説明する。
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態の一部を示す模式図であり、（ａ）は接合する前の状態を示し、（ｂ）は凹凸形状の１例を示し、（ｃ）は接合した状態を示す断面図である。本実施形態は、各支持部材と、圧電素子２０に形成された第１励振電極２２、第２励振電極２３、第３励振電極２４、及び第４励振電極２５と、共通電極２６に凹凸を形成した構成である。第１支持部材３０及び第１励振電極２２と、第３支持部材３２と共通電極２６を例示して説明する。なお、第１実施形態（図６、参照）と共通部分には同じ符号を付している。
図７（ａ）に示すように、第１支持部材３０及び第３支持部材３２には凹凸Ｔ、第１励振電極２２及び共通電極２６には凹凸Ｔ２が形成されている。
凹凸Ｔ２は、図７（ｂ）に示すように、第１支持部材３０と第１励振電極２２との交差する領域、つまり支持部Ｓ１の領域に、第１励振電極２２をパターニングすることで形成される。共通電極２６も同様である。凹凸Ｔ２は、スクリーン印刷で容易に所望の形状に形成することが可能であって、凸部または凹部に相当する部分の幅及びピッチは、電極材料と支持部材の表面硬度によって決められる。
そして、励振電極２２，２３と第１支持部材３０との間、及び共通電極２６と第３支持部材３２との間に接合材Ｓを塗布すると、接合材Ｓは第１支持部材３０、第３支持部材３２の凹凸Ｔ、及び各電極の凹凸Ｔ２の全面に回り込み、図７（ｃ）に示すように、接合される。なお、図７（ｃ）では接合材Ｓは省略している。
このように、接合材Ｓの接合力と第１支持部材３０と第３支持部材３２の凹凸Ｔ、及び各電極の凹凸Ｔ２があることによって接触面の摩擦力を大きくすることができる。なお、励振電極側の凹凸Ｔ２と共通電極側の凹凸Ｔ２の形状は必ずしも同じでなくてもよい。
以上述べたように、第２実施形態に係る圧電モーター１０によれば、以下の効果を得ることができる。
前述した圧電モーター１０は、第１支持部Ｓ１、第２支持部Ｓ２，第３支持部Ｓ３、第４支持部Ｓ４の各々の接合面に凹凸Ｔが形成され、且つ第１励振電極２２、第２励振電極２３、第３励振電極２４、及び第４励振電極２５と、共通電極２６に凹凸Ｔ２が形成されている。このことによって、摩擦力を更に高め、経時的に接合面がずれることが少なく、圧電素子２０の確実な保持と、被駆動体９０の駆動エネルギー損失を防ぐことができる。
（第３実施形態）
上述した本実施例の圧電モーター１０は、ロボットハンドを駆動する駆動部として好適に組み込むことができる。
図８は、上記実施形態の圧電モーター１０を組み込んだロボットハンド２００を例示した説明図である。図示したロボットハンド２００（ハンド部）は、基台２０２から複数本の指部２０３が立設されており、手首２０４を介してアーム２１０に接続されている。ここで、指部２０３の根元の部分は基台２０２内で移動可能となっており、この指部２０３の根元の部分に突起部２８を押しつけた状態で圧電モーター１０が搭載されている。このため、圧電モーター１０を動作させることで、指部２０３を移動させて対象物を把持することができる。この圧電モーター１０は、複数の指部２０３の間隔を変更する「駆動部」となっている。また、手首２０４の部分にも、手首２０４の端面に突起部２８を押しつけた状態で圧電モーター１０が搭載されている。このため、圧電モーター１０を駆動させることで、基台２０２全体を回転させることが可能である。
（第４実施形態）
図９は、ロボットハンド２００（ハンド部）を備えた単腕のロボット２５０を例示した説明図である。図示されるようにロボット２５０は、複数本のリンク部２１２（リンク部材）と、それらリンク部２１２の間を屈曲可能な状態で接続する関節部２２０とを備えたアーム２１０（腕部）を有している。また、ロボットハンド２００はアーム２１０の先端に接続されている。そして、関節部２２０には、関節部２２０を屈曲させるための駆動部として圧電モーター１０が内蔵されている。このため、圧電モーター１０を動作させることにより、それぞれの関節部２２０を任意の角度だけ屈曲させることが可能である。
（第５実施形態）
図１０は、ロボットハンド２００を備えた複腕のロボット２６０を例示した説明図である。図示されるようにロボット２５０は、複数本のリンク部２１２と、それらリンク部２１２の間を屈曲可能な状態で接続する関節部２２０とを備えたアーム２１０を複数本（図示した例では２本）有している。アーム２１０の先端には、ロボットハンド２００や、工具２０１（ハンド部）が接続されている。また、頭部２６２には複数台のカメラ２６３が搭載され、本体部２６４の内部には全体の動作を制御する制御部２６６が搭載されている。更に、本体部２６４の底面に設けられたキャスター２６８によって搬送可能である。このロボット２６０にも、関節部２２０には、関節部２２０を屈曲させるための駆動部として圧電モーター１０が内蔵されている。このため、圧電モーター１０を駆動させることにより、それぞれの関節部２２０を任意の角度だけ屈曲させることが可能である。
１０…圧電モーター、２０…圧電素子、２０ａ…第１主面、２０ｂ…第２主面、２２…第１励振電極、２３…第２励振電極、２４…第３励振電極、２５…第４励振電極、２６…共通電極、３０…第１支持部材、３０ａ…表面、３１…第２支持部材、３２…第３支持部材、３２ａ…表面、３３…第４支持部材、７０…ケース、２００…ロボットハンド、２５０…ロボット、２６０…ロボット。

Claims (4)

  1. 屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが励振されて振動する第１主面と第２主面とを有する圧電素子と、
    前記圧電素子の前記第１主面の４隅方向に分離配置される支持部に面接触する第１主面支持部材と、
    前記第１主面支持部材の前記第１主面と向かい合う面に面接触する押え部材と、
    前記圧電素子を挟んで前記第１主面支持部材に対して面対称となる位置に配置され、前記圧電素子の前記第２主面に面接触する第２主面支持部材と、
    前記第２主面支持部材の前記圧電素子との接触面に対して反対側の面に面接触する機枠部材と、を備え、
    前記機枠部材と前記第２主面支持部材と前記圧電素子と前記第１主面支持部材と前記押え部材とが順に積み重ねられ、前記圧電素子と第１主面支持部材との接触面、前記圧電素子と第２主面支持部材との接触面は接合材で接合され、前記第１主面支持部材、及び前記第２主面支持部材の前記接触面に凹凸が形成されていることを特徴とする圧電モーター。
  2. 前記第１主面支持部材、及び前記第２主面支持部材の接触面に凹凸が形成されており、さらに、前記圧電素子の前記接触面にも凹凸が形成されていること、を特徴とする請求項１記載の圧電モーター。
  3. 複数本の指部を用いて対象物を把持するロボットハンドであって、
    前記複数本の指部が移動可能に立設された基台と、
    前記基台に設けられて前記指部の基端を駆動することによって、前記複数本の指部の間隔を変更する駆動部と、を有し、
    前記駆動部は、
    屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが励振されて振動する圧電素子と、
    前記圧電素子の第１主面の４隅方向に分離配置される支持部に面接触する第１主面支持部材と、
    前記第１主面支持部材の前記第１主面と向かい合う面に面接触する押え部材と、
    前記圧電素子を挟んで前記第１主面支持部材に対して面対称となる位置に配置され、前記圧電素子に面接触する第２主面支持部材と、
    前記第２主面支持部材の前記圧電素子との接触面に対して反対側の面に面接触する機枠部材と、を備え、
    前記機枠部材と前記第２主面支持部材と前記圧電素子と前記第１主面支持部材と前記押え部材とが順に積み重ねられ、前記圧電素子と第１主面支持部材との接触面、前記圧電素子と第２主面支持部材との接触面は接合材で接合され、前記第１主面支持部材、及び前記第２主面支持部材の前記接触面に凹凸が形成されていることを特徴とするロボットハンド。
  4. 回動可能な関節部が設けられた腕部と、
    前記腕部に設けられたハンド部と、
    を備えたロボットであって、
    前記関節部に設けられて前記関節部を屈曲あるいは回転駆動させる駆動部を有しており、
    前記駆動部は、
    屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが励振されて振動する圧電素子と、
    前記圧電素子の第１主面の４隅方向に分離配置される支持部に面接触する第１主面支持部材と、
    前記第１主面支持部材の前記第１主面と向かい合う面に面接触する押え部材と、
    前記圧電素子を挟んで前記第１主面支持部材に対して面対称となる位置に配置され、前記圧電素子に面接触する第２主面支持部材と、
    前記第２主面支持部材の前記圧電素子との接触面に対して反対側の面に面接触する機枠部材と、を備え、
    前記機枠部材と前記第２主面支持部材と前記圧電素子と前記第１主面支持部材と前記押え部材とが順に積み重ねられ、前記圧電素子と第１主面支持部材との接触面、前記圧電素子と第２主面支持部材との接触面は接合材で接合され、前記第１主面支持部材、及び前記第２主面支持部材の前記接触面に凹凸が形成されていることを特徴とするロボット。
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