JP6268999B2 - 圧電モーター、ロボットハンド、ロボット、指アシスト装置、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、送液ポンプ、印刷装置、電子時計、投影装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧電モーター、ロボットハンド、ロボット、指アシスト装置、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、送液ポンプ、印刷装置、電子時計、投影装置に関する。

圧電材料を含む振動体を振動させて、対象物を駆動する圧電モーターが知られている。この圧電モーターは、電磁力を利用した電磁モーターに比べて小型でありながら、大きな駆動力を得ることができ、さらに、対象物を高分解能で位置決めすることができるという特徴を有している。

この圧電モーターは、次のような原理で動作する。先ず、振動体に電圧を印加して、振動体に所定の振動を発生させる。すると、振動体の端部が特定の軌道で運動するので、この端部を対象物に適切に当接させることによって、対象物を摩擦駆動することができる。このような動作原理から、対象物から反力を受けることで振動体が動いてしまうと、対象物に対して十分に駆動力を伝えることができなくなる。このため、反力を受けても動かないように振動体を支持しておく必要がある。そこで、特許文献１には、屈曲振動する振動体の屈曲方向の側面から延設され、振動体と固定部とを連結する複数の連結部を備え、振動体に対して同じ方向に延設された複数の連結部が支持部によって接続された支持構造が提案されている。

特開平８−２３７９７１号公報

しかし、特許文献１のような振動体の支持構造では、次のような理由から、圧電モーターの駆動特性に悪影響を与えることがあるという問題があった。先ず、振動体の振動が連結部を介して支持部に伝わって、支持部に意図しない共振が発生することがある。そして、その共振が振動体の本来の振動を邪魔することで、端部における運動の軌道が乱れる。これにより、振動体の端部が対象物に当接する強さや、端部が運動する軌道上で対象物に当接する範囲（ストローク）といった当接の態様が変化する。その結果、対象物に所定の駆動力を伝えることができなくなり、対象物を駆動する効率や対象物の位置決め精度といった圧電モーターの駆動特性が低下してしまう。

この発明は、従来の技術が有する上述した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、圧電モーターの駆動特性に悪影響を与えることなく振動体を支持することが可能な技術の提供を目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の圧電モーターは次の構成を採用した。すなわち、
屈曲振動可能な振動体と、
前記振動体が接合された接合部と、
前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
を備え、
前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっている
ことを特徴とする圧電モーター。

尚、本発明における「剛性」とは、「外力が加えられたときに、その外力による変形に抵抗する性質」をいうものとする。そして、「支持部の剛性が高い」とは、支持部を押圧したときの撓み量が小さいことや、支持部を曲げたときの曲がり量が小さいことや、支持部を捻じったときの捻れ量が小さいことなどを例示することができる。

このような構成であれば、振動体で発生する振動（接合部で許容される振動）が支持部に伝わっても、接合部よりも剛性が高い支持部では、その振動が抑えられる（許容されない）。こうして支持部に意図しない共振が発生することを抑制すれば、振動体の本来の振動が邪魔されず、振動体の端部は特定の軌道で運動するので、対象物に対して所定の駆動力を伝えることができる。その結果、圧電モーターの駆動特性を維持しながら、振動体を支持することが可能となる。

また、上述した本発明の圧電モーターでは、支持部の剛性を高める補強部材を設けてもよい。

こうすれば、支持部では、接合部よりも剛性が高くなり振動が抑えられるので、支持部に意図しない共振が発生することを抑制することができる。

また、上述した補強部材を備える圧電モーターでは、補強部材に制振材料を含んでいてもよい。

こうすれば、制振材料が吸収した振動エネルギーを熱や音などとして発散させて、支持部に伝わった振動を減衰させるので、支持部に意図しない共振が発生することをより確実に抑制することができる。

また、前述した本発明の圧電モーターでは、支持部に、振動体が屈曲する方向に交差する線分に沿って曲げた曲げ部を設けてもよい。

こうすれば、支持部の曲げ部が設けられた部分では、接合部よりも剛性が高くなり振動が抑えられるので、支持部に意図しない共振が発生することを抑制することができる。

また、前述した本発明の圧電モーターでは、支持部を、接合部よりも厚く形成してもよい。

こうすれば、支持部では、接合部よりも剛性が高くなり振動が抑えられるので、支持部に意図しない共振が発生することを抑制することができる。

また、前述した本発明の圧電モーターでは、支持部を、接合部よりも剛性の高い材料で形成してもよい。

こうすれば、支持部では、接合部よりも剛性が高くなり振動が抑えられるので、支持部に意図しない共振が発生することを抑制することができる。

また、こうした本発明の圧電モーターでは、接合部、支持部、および連結部を、一枚の板材から一体に形成してもよい。

こうすれば、これらを別体とした場合に比べて、互いを接合する工程（接合ビスによる締結、接着剤による接着、ポイント溶接など）を省けるので、圧電モーターの製造が容易となる。加えて、接合ビスなどの部材が不要となるので、圧電モーターの製造コストの低減を図ることができる。

また、接合部、支持部、および連結部を一体に形成する上述した圧電モーターでは、圧電モーターが駆動する対象物に向けて振動体を付勢する板バネを、一枚の板材を折り曲げて接合部、支持部、および連結部と一体に形成してもよい。

こうして板バネも接合部、支持部、および連結部と一体に形成しておけば、板バネを接合する工程を省いて圧電モーターの製造を容易にしたり、接合ビスなどの部材を不要として製造コストの低減を図ったりすることができる。

また、接合部、支持部、連結部、および板バネを一体に形成する上述した圧電モーターでは、圧電モーターを所定の位置に固定する固定部を、一枚の板材を折り曲げて接合部、支持部、連結部、および板バネと一体に形成してもよい。

こうして固定部も接合部、支持部、連結部、および板バネと一体に形成しておけば、固定部を接合する工程を省いて圧電モーターの製造を容易にしたり、接合ビスなどの部材を不要として製造コストの低減を図ったりすることができる。

また、こうした本発明の圧電モーターでは、振動体に、圧電モーターが駆動する対象物に当接する側の端部よりも屈曲振動の振幅が小さい節部として、対象物に近い側の前節部、対象物から遠い側の後節部、および前節部と後節部との間の中節部を備えることとして、連結部を、前節部、中節部、および後節部の中から選択した２つ以上の節部に設けることとしてもよい。

このように振動体の節部に連結部を設ければ、節部とは異なる部分（対象物に当接する側の端部と屈曲振動の振幅が同等の腹部）に連結部を設ける場合に比べて、連結部を介して支持部に伝わる振動を少なくして、支持部で意図しない共振が発生することを抑制することができる。また、振動体の外部（連結部や支持部）に振動が伝わる（逃げる）のを抑制できるので、駆動エネルギーの損失を少なくして、対象物を効率良く駆動することができる。

また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
指部で対象物を把持可能なロボットハンドであって、
前記指部が移動可能に立設された基体と、
前記基体に対する前記指部の移動、あるいは前記指部の関節の回動に連動する可動部と、
屈曲振動可能な振動体と、
前記可動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記可動部を駆動する当接部と、
前記振動体が接合された接合部と、
前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
を備え、
前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっている
ことを特徴とするロボットハンドとして把握することもできる。

このような本発明のロボットハンドでは、振動体の振動に悪影響を与えることなく、当接部が可動部から受ける反力で振動体が動かないように振動体の支持を強固にすることができるので、振動体の振動を可動部に適切に伝えて、指部で対象物を把持する精度を高めることが可能となる。

また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
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、
前記腕部が設けられた本体部と
を備えたロボットであって、
前記関節部の回動に連動する可動部と、
屈曲振動可能な振動体と、
前記可動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記可動部を駆動する当接部と、
前記振動体が接合された接合部と、
前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
を備え、
前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっている
ことを特徴とするロボットとして把握することもできる。

このような本発明のロボットでは、振動体の振動に悪影響を与えることなく、当接部が可動部から受ける反力で振動体が動かないように振動体の支持を強固にすることができるので、振動体の振動を可動部に適切に伝えて、ロボットの動作精度を高めることが可能となる。尚、ハンド部は、例えば対象物を把持する動作や、ネジ締めなどを行うネジ締め動作、塗装動作、溶接動作などを行うハンド部とすることができる。

また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
指に装着されて前記指が屈曲あるいは伸展する動きをアシストする指アシスト装置であって、
前記指に装着される第１部材と、
前記指に装着され、前記第１部材に対して、前記指が屈曲する方向に回動可能に連結された第２部材と、
前記第２部材の回動に連動する可動部と、
屈曲振動可能な振動体と、
前記可動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記可動部を駆動する当接部と、
前記振動体が接合された接合部と、
前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
を備え、
前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっている
ことを特徴とする指アシスト装置して把握することもできる。

このような本発明の指アシスト装置では、振動体の振動に悪影響を与えることなく、当接部が可動部から受ける反力で振動体が動かないように振動体の支持を強固にすることができるので、振動体の振動を可動部に適切に伝えて、指が屈曲あるいは伸展する動きをアシストする精度を高めることが可能となる。

また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
電子部品を把持する把持部を備える電子部品搬送装置であって、
前記電子部品を把持した前記把持部の移動に連動する可動部と、
屈曲振動可能な振動体と、
前記可動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記可動部を駆動する当接部と、
前記振動体が接合された接合部と、
前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
を備え、
前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっている
ことを特徴とする電子部品搬送装置として把握することもできる。

このような本発明の電子部品搬送装置では、振動体の振動に悪影響を与えることなく、当接部が可動部から受ける反力で振動体が動かないように振動体の支持を強固にすることができるので、振動体の振動を可動部に適切に伝えて、電子部品を搬送する精度を高めることが可能となる。

また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
電子部品を把持する把持部と、
前記電子部品を検査する検査部と
を備える電子部品検査装置であって、
前記電子部品を把持した前記把持部の移動に連動する可動部と、
屈曲振動可能な振動体と、
前記可動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記可動部を駆動する当接部と、
前記振動体が接合された接合部と、
前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
を備え、
前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっている
ことを特徴とする電子部品検査装置として把握することもできる。

このような本発明の電子部品検査装置では、振動体の振動に悪影響を与えることなく、当接部が可動部から受ける反力で振動体が動かないように振動体の支持を強固にすることができるので、振動体の振動を可動部に適切に伝えて、電子部品を検査する精度を高めることが可能となる。

また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
液体が流動可能なチューブと、
前記チューブに当接して前記チューブを閉塞する閉塞部と、
前記閉塞部を移動させる移動部と
を備える送液ポンプであって、
屈曲振動可能な振動体と、
前記移動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記移動部を駆動する当接部と、
前記振動体が接合された接合部と、
前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
を備え、
前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっている
ことを特徴とする送液ポンプとして把握することもできる。

このような本発明の送液ポンプでは、振動体の振動に悪影響を与えることなく、当接部が移動部から受ける反力で振動体が動かないように振動体の支持を強固にすることができるので、振動体の振動を移動部に適切に伝えて、チューブ内の液体を送液する精度を高めることが可能となる。

また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
媒体に画像を印刷する印刷ヘッドと、
前記印刷ヘッドを移動させる移動部と
を備える印刷装置であって、
屈曲振動可能な振動体と、
前記移動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記移動部を駆動する当接部と、
前記振動体が接合された接合部と、
前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
を備え、
前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっている
ことを特徴とする印刷装置として把握することもできる。

このような本発明の印刷装置では、振動体の振動に悪影響を与えることなく、当接部が移動部から受ける反力で振動体が動かないように振動体の支持を強固にすることができるので、振動体の振動を移動部に適切に伝えて、画像を印刷する精度を高めることが可能となる。

また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
同軸に歯車が設けられ、回動可能な回転円板と、
複数の歯車を含んで構成された歯車列と、
前記歯車列に接続され、時刻を指し示す指針と
を備える電子時計であって、
屈曲振動可能な振動体と、
前記回転円板に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記回転円板を駆動する当接部と、
前記振動体が接合された接合部と、
前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
を備え、
前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっている
ことを特徴とする電子時計として把握することもできる。

このような本発明の電子時計では、振動体の振動に悪影響を与えることなく、当接部が回転円板から受ける反力で振動体が動かないように振動体の支持を強固にすることができるので、振動体の振動を回転円板に適切に伝えて、電子時計の動作精度を高めることが可能となる。

また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
光を発生させる光源と、
光学レンズを含み、前記光を投影する投影部と、
前記光学レンズを移動させる移動部と
を備える投影装置であって、
屈曲振動可能な振動体と、
前記移動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記移動部を駆動する当接部と、
前記振動体が接合された接合部と、
前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
を備え、
前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっている
ことを特徴とする投影装置として把握することもできる。

このような本発明の投影装置では、振動体の振動に悪影響を与えることなく、当接部が移動部から受ける反力で振動体が動かないように振動体の支持を強固にすることができるので、振動体の振動を移動部に適切に伝えて、光学レンズによる光の投影状態を調整する精度を高めることが可能となる。

本実施例の圧電モーターの構造を示した斜視図である。 振動体の構造を示した説明図である。 圧電モーターの動作原理を示す説明図である。 振動体の節部を示した説明図である。 圧電モーターを用いて対象物を駆動する様子を示した説明図である。 前方連結部と後方連結部とが支持部によって接続されることで圧電モーターの駆動特性が変化する理由を示した説明図である。 第１変形例の圧電モーターの構造を示した説明図である。 第２変形例の圧電モーターの構造を示した説明図である。 第３変形例の圧電モーターの構造を示した斜視図である。 振動体の前節部および中節部に連結部を設ける第４変形例の圧電モーターを示した説明図である。 ３カ所の節部の全てに連結部を設ける第５変形例の圧電モーターを示した説明図である。 連結部を振動体のＹ方向の両側で非対称とした第６変形例の圧電モーターを示した説明図である。 実施例あるいは変形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である。 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である。 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である。 実施例あるいは変形例の圧電モーターを組み込んで構成された指アシスト装置を例示した説明図である。 実施例あるいは変形例の圧電モーターを組み込んで構成された電子部品検査装置を例示した斜視図である。 把持装置に内蔵された微調整機構についての説明図である。 実施例あるいは変形例の圧電モーターを組み込んで構成された送液ポンプを例示した説明図である。 実施例あるいは変形例の圧電モーターを組み込んだ印刷装置を例示した斜視図である。 実施例あるいは変形例の圧電モーターを組み込んだ電子時計の内部構造を例示した説明図である。 実施例あるいは変形例の圧電モーターを組み込んだ投影装置を例示した説明図である。

図１は、本実施例の圧電モーター１００の構造を示した斜視図である。図示されているように、本実施例の圧電モーター１００は、大まかには、圧電材料を含む振動体１１０と、振動体１１０を支持するための支持部１２８と、振動体１１０を所定の方向へ付勢するための２つの板バネ（前方板バネ１５０、後方板バネ１６０）などから構成されている。

振動体１１０は直方体形状をしており、長手方向の端面には、圧電モーター１００によって駆動される対象物に当接する凸部１２２が設けられている。この振動体１１０の詳細な構造については別図を用いて後述する。尚、以下では、振動体１１０の長手方向をＸ方向と称する。また、図中に示すように、Ｘ方向と直交する振動体１１０の短手方向をＹ方向と称し、Ｘ方向およびＹ方向と直交する振動体１１０の厚さ方向をＺ方向と称するものとする。

支持部１２８は、振動体１１０の短手方向（Ｙ方向）の両側に並設されており、振動体１１０と複数の連結部（一対の前方連結部１２４および一対の後方連結部１２５）によって連結されている。前方連結部１２４および後方連結部１２５は、振動体１１０の長手方向（Ｘ方向）に離間して設けられ、前方連結部１２４は、振動体１１０の凸部１２２が設けられた側を連結しており、後方連結部１２５は、振動体１１０の凸部１２２が設けられた側とは反対側を連結している。本実施例の支持部１２８は、図示されるように、前方連結部１２４および後方連結部１２５と一体に形成された矩形の平板である。そして、この支持部１２８を補強する（剛性を高める）ための直方体形状の補強部材１４０が支持部１２８の下面に密接させて設けられている。

２つの板バネ（前方板バネ１５０および後方板バネ１６０）は、振動体１１０の長手方向（Ｘ方向）に離間して配置されている。振動体１１０の凸部が設けられた側にある前方板バネ１５０は、圧電モーター１００を設置する箇所（Ｘ−Ｙ平面）に固定ビス１５４で固定される固定部１５２からＺ方向（図中の上方）に折り曲げて、振動体１１０を間に挟むように一対で設けられている。この前方板バネ１５０はＸ方向に面しており、Ｘ方向に撓むことが可能である。また、前方板バネ１５０の先端側（固定部１５２とは反対側）はＸ方向（図中の奥側）に折り曲げられて、台座部１５６が形成されている。この台座部１５６には、支持部１２８の前方連結部１２４側の端部が接合ビス１５８によって接合されている。尚、支持部１２８と台座部１５６との接合方法は、接着や溶接などであってもよい。

また、振動体１１０の凸部１２２が設けられた側とは反対側にある後方板バネ１６０は、Ｙ−Ｚ平面に関して前方板バネ１５０と面対称に設けられている。すなわち、後方板バネ１６０は、固定ビス１６４で固定される固定部１６２からＺ方向（図面の上方）に折り曲げて、振動体１１０を間に挟むように一対で設けられており、Ｘ方向に撓むことが可能である。また、後方板バネ１６０の先端側（固定部１６２とは反対側）はＸ方向（図中の手前側）に折り曲げられて、台座部１６６が形成されており、支持部１２８の後方連結部１２５側の端部が接合ビス１６８によって台座部１６６に接合されている。

図２は、振動体１１０の構造を示した説明図である。図２（ａ）には、Ｘ−Ｚ平面で切断した振動体１１０の断面図が示されている。図示されているように、振動体１１０は、圧電材料を含んで板状に形成された２枚の圧電素子（表圧電素子１３０，裏圧電素子１３１）の間に、金属平板で形成されたシム板１２０を挟んで接合した積層構造となっている。尚、本実施例では、シム板１２０と圧電素子（表圧電素子１３０，裏圧電素子１３１）とを導電性の接着剤を用いて接着しているが、接合方法は、これに限られず、リベット止めなどで直接的に接合してもよい。また、圧電素子（表圧電素子１３０，裏圧電素子１３１）のシム板１２０と接する面とは反対側の面には、圧電素子に電圧を印加するための電極（表電極１３２，裏電極１３３）が設けられている。

金属製のシム板１２０は、圧電素子（表圧電素子１３０，裏圧電素子１３１）を補強するだけでなく、表圧電素子１３０および裏圧電素子１３１に電圧を印加するための共通電極としての役割を有しており、グランドに接地されている。また、前述したように振動体１１０の長手方向（Ｘ方向）の端部には、対象物に当接する凸部１２２が設けられており、この凸部１２２は、一枚の板材から打ち抜きによってシム板１２０と一体に形成されている。尚、本実施例のシム板１２０は、本発明の「接合部」に相当している。

図２（ｂ）には、振動体１１０をＺ方向（表圧電素子１３０側）から見た平面図が示されている。前述したように表圧電素子１３０のシム板１２０と接する面とは反対側の面（上面）には、表圧電素子１３０に電圧を印加するための表電極１３２が設けられており、図２（ｂ）に示されているように、表圧電素子１３０の上面を格子状に４分割するように４つの矩形形状の表電極１３２が設けられている。また、図示は省略するが、裏圧電素子１３１のシム板１２０と接する面とは反対側の面（下面）にも同様に、その下面を格子状に４分割するように４つの矩形形状の裏電極１３３が設けられている。

また、前述したように振動体１１０のＹ方向の両側には、支持部１２８が並設されており、振動体１１０と支持部１２８とは、一対の前方連結部１２４および一対の後方連結部１２５によって連結されている。本実施例の圧電モーター１００では、前方連結部１２４および後方連結部１２５と、支持部１２８と、シム板１２０とが一枚の金属平板から打ち抜きによって一体に形成されている。このため、これらを別体とした場合に比べて、互いを接合する工程（接合ビスによる締結、接着剤による接着、ポイント溶接など）を省けるので、圧電モーター１００の製造が容易になる。加えて、接合ビスなどの部材が不要となるので、圧電モーター１００の製造コストの低減を図ることができる。

図３は、圧電モーター１００の動作原理を示す説明図である。圧電モーター１００は、振動体１１０の表電極１３２および裏電極１３３に一定周期で電圧を印加したときに、振動体１１０の凸部１２２が楕円運動することによって動作する。振動体１１０の凸部１２２が楕円運動するのは次の理由による。尚、表圧電素子１３０に設けられた表電極１３２と、裏圧電素子１３１に設けられた裏電極１３３とはＸ−Ｙ平面に関して面対称であって基本的には同じであるため、ここでは、表電極１３２を例に説明する。

先ず、周知のように圧電材料を含む圧電素子（表圧電素子１３０，裏圧電素子１３１）は、正電圧を印加すると伸張する性質を有している。従って、図３（ａ）に示すように、４つの表電極１３２の全てに正電圧を印加した後、印加電圧を解除することを特定の周波数で繰り返すと、振動体１１０（表圧電素子１３０）は、長手方向（Ｘ方向）に伸縮する一種の共振現象を発生させることができる。尚、振動体１１０が長手方向（Ｘ方向）に伸縮を繰り返す動作を「伸縮振動」と呼び、振動体１１０が伸縮する方向（図中の±Ｘ方向）を「伸縮方向」と呼ぶ。

また、図３（ｂ）あるいは図３（ｃ）に示すように、互いに対角線の位置にある２つの表電極１３２を組（表電極１３２ａおよび表電極１３２ｄの組、あるいは表電極１３２ｂおよび表電極１３２ｃの組）として、特定の周波数の正電圧を印加すると、振動体１１０（表圧電素子１３０）は、長手方向（Ｘ方向）の先端部（凸部１２２が設けられた部分）が、図面上で左右方向（Ｙ方向）に首を振るような一種の共振現象を発生させることができる。例えば、図３（ｂ）に示したように、表電極１３２ａおよび表電極１３２ｄの組に特定の周波数の正電圧を印加すると、振動体１１０は、長手方向の先端部が右方向に移動する動作を繰り返す。また、図３（ｃ）に示したように、表電極１３２ｂおよび表電極１３２ｃの組に特定の周波数の正電圧を印加すると、振動体１１０は、長手方向の先端部が左方向に移動する動作を繰り返す。このような振動体１１０の動作を「屈曲振動」と呼び、以下では、振動体１１０が屈曲振動する方向（図中の±Ｙ方向）を「屈曲方向」と呼ぶ。

そして、表圧電素子１３０の物性や、表圧電素子１３０の寸法（幅Ｗ、長さＬ、厚さＴ）を適切に選んでやれば、「屈曲振動」で共振させると同時に「伸縮振動」の共振も誘起することができる。その結果、図３（ｂ）に示す態様で表電極１３２ａおよび表電極１３２ｄの組に電圧を印加した場合には、振動体１１０の先端部（凸部１２２が設けられた部分）が図面上で時計回りに楕円を描くような動作（楕円運動）を行う。また、図３（ｃ）に示す態様で表電極１３２ｂおよび表電極１３２ｃの組に電圧を印加した場合には、振動体１１０の先端部が図面上で反時計回りの楕円運動を行う。尚、裏圧電素子１３１についても、表圧電素子１３０と全く同様のことが成り立つ。

圧電モーター１００は、このような振動体１１０の楕円運動を利用して対象物を駆動する。すなわち、振動体１１０の凸部１２２を対象物に押しつけた状態で楕円運動を発生させる。すると、凸部１２２は、振動体１１０が伸張する際には対象物に押しつけられた状態で左から右に向かって（あるいは右から左に向かって）移動し、振動体１１０が収縮する際には対象物から離れた状態で元の位置まで復帰する動作を繰り返す。この結果、対象物は、凸部１２２から受ける摩擦力によって一方向に駆動される。

ここで、前述のように電圧の印加によって屈曲振動を発生させる振動体１１０は、全体が一様に振動するわけではなく、凸部１２２が設けられた先端部に比べて屈曲振動の振幅が小さい部分（節部）を有する。図４は、振動体１１０の節部１１６を示した説明図である。図４では、振動体１１０に電圧を印加していない状態を破線で示し、振動体１１０の表電極１３２ａおよび表電極１３２ｄの組に電圧を印加して先端部が右方向に移動した状態を実線で示している。図示されているように、振動体１１０には、Ｘ方向の端部と同様の振幅で振動する２カ所の腹部１１４（１１４ａ，１１４ｂ）と、それに比べて屈曲振動の振幅が小さい３カ所の節部１１６（前節部１１６ａ，中節部１１６ｂ，後節部１１６ｃ）とが存在する。

これら３カ所の節部１１６のうち、凸部１２２に近い側にある前節部１１６ａのＹ方向の両側には、前述した一対の前方連結部１２４が設けられており、凸部１２２から遠い側にある後節部１１６ｃのＹ方向の両側には、前述した一対の後方連結部１２５が設けられている（図２（ｂ）参照）。このように、連結部１２４，１２５を節部１１６の両側に設けることによって、節部１１６と異なる部分（腹部１１４など）に設ける場合に比べて、振動体１１０の屈曲振動を妨げずに連結部１２４，１２５による連結が可能であると共に、振動体１１０で発生する振動が連結部１２４，１２５を介して板バネ１５０，１６０に伝わる（振動が外部に逃げる）ことを抑制することができる。その結果、駆動エネルギーの損失を少なくして、対象物を効率よく駆動することができる。

図５は、圧電モーター１００を用いて対象物を駆動する様子を示した説明図である。図５には、対象物としてローターＷを回転させる例が示されている。圧電モーター１００は、振動体１１０の凸部１２２をローターＷの外周面に押し付けた状態で設置される。前述したように圧電モーター１００は、２つの板バネ（前方板バネ１５０、後方板バネ１６０）を備えており、これらの板バネ１５０,１６０を振動体１１０の凸部１２２が設けられた側とは反対側に向かって撓ませると、その復元力によって振動体１１０を凸部１２２が設けられた側に向かって付勢（押圧）することができる。そして、振動体１１０の振動によって凸部１２２が楕円運動すると、凸部１２２とローターＷとの間に生じる摩擦力によってローターＷを回転させることができる。

このようにローターＷに駆動力を与える凸部１２２は、ローターＷから、その駆動力と同じ大きさで反対方向の反力を受ける。この反力で振動体１１０が動いてしまうと、ローターＷに対して十分に駆動力を伝えることができなくなる。そこで、本実施例の圧電モーター１００では、反力で振動体１１０が動かないように、前方連結部１２４および後方連結部１２５を設けて振動体１１０を支持部１２８と連結している。

先ず、振動体１１０の前節部１１６ａに前方連結部１２４を設けることにより、反力を受ける凸部１２２に近い側を支持部１２８と連結して反力に抗することができる。ただし、前節部１１６ａを支持部１２８と連結するだけでは、前節部１１６ａを支点として、振動体１１０の凸部１２２とは反対側（後方側）が振れ回るような動きをしながら、凸部１２２がローターＷから逃げてしまい、駆動ストローク（楕円軌道上で凸部１２２がローターＷに駆動力を伝える範囲）を得にくい。そこで、振動体１１０の後節部１１６ｃに後方連結部１２５を設けて、凸部１２２から遠い側も支持部１２８と連結しておけば、振動体１１０の後方側が振れ回る動きを抑制することができるので、反力に抗して大きな駆動ストロークを確保することができる。

さらに、本実施例の圧電モーター１００では、前方連結部１２４と後方連結部１２５とが支持部１２８によって接続されている。これにより、支持部１２８がない場合に比べて、凸部１２２が受けた反力を前方板バネ１５０だけでなく支持部１２８を介して後方板バネ１６０にも伝えて反力に抗することができるので、反力で振動体１１０が動いてしまわないように振動体１１０の支持をより強固にすることが可能となる。ただし、前方連結部１２４と後方連結部１２５とが支持部１２８によって接続されると、圧電モーター１００の駆動特性が変化してしまうことがある。

図６は、前方連結部１２４と後方連結部１２５とが支持部１２８によって接続されることで圧電モーター１００の駆動特性が変化する理由を示した説明図である。前述したように、前方連結部１２４および後方連結部１２５は、振動体１１０の振動が少ない節部１１６に設けられているものの、節部１１６での僅かな振動が前方連結部１２４および後方連結部１２５を介して支持部１２８に伝わると、支持部１２８に意図しない共振が発生することがある。そして、この共振が連結部１２４,１２５を介して振動体１１０に戻ることで振動体１１０の本来の振動が邪魔され、凸部１２２の楕円運動の軌道が乱れると、凸部１２２とローターＷとの当接の態様が変化する。たとえば、楕円運動の径が小さくなると、凸部１２２がローターＷに当接する強さが弱くなったり、楕円軌道上で凸部１２２がローターＷに当接する範囲（ストローク）が狭くなったりする。このため、ローターＷに対して十分に駆動力を伝えることができず、その結果、ローターＷを回転させる効率や、ローターＷを所定の回転角度で位置決めする精度といった圧電モーター１００の駆動特性が低下してしまう。

そこで、本実施例の圧電モーター１００では、図１を用いて前述したように、補強部材１４０を支持部１２８に密接させて設けている。これにより、支持部１２８は、圧電素子１３０,１３１が接合されるシム板１２０に比べて剛性が高くなり、振動体１１０の節部１１６で生じる振動（シム板１２０で許容される振動）が支持部１２８に伝わっても、剛性の高い支持部１２８では、その振動が抑えられる（許容されない）。こうして支持部１２８に意図しない共振が発生することを抑制すれば、振動体１１０の本来の振動が邪魔されず、凸部１２２は特定の軌道で楕円運動するので、ローターＷに対して所定の駆動力を伝えることができる。その結果、圧電モーター１００の駆動特性を維持することができる。

尚、本実施例における「剛性」とは、「外力が加えられたときに、その外力による変形に抵抗する性質」をいうものとする。そして、「支持部１２８がシム板１２０よりも剛性が高い」ことを評価する方法として、次のようなものを例示することができる。例えば、支持部１２８およびシム板１２０のＸ方向の中央部分にＺ方向から同じ力を加えて押圧した場合に撓み量を比較して、シム板１２０よりも支持部１２８の撓み量が小さければよい。あるいは、支持部１２８およびシム板１２０のＸ方向の一端を固定して他端にＺ方向から同じ力を加えて曲げた場合に曲がり量を比較して、シム板１２０よりも支持部１２８の曲がり量が小さければよい。あるいは、支持部１２８およびシム板１２０のＸ方向の一端を固定してＸ方向を軸に他端を同じ力で捻じった場合に捻れ量を比較して、シム板１２０よりも支持部１２８の捻れ量が小さければよい。尚、これらの比較評価を、シム板１２０に圧電素子１３０，１３１を接合する前に行うことによって、より正確に評価することができる。

また、本実施例の圧電モーター１００では、前述したように、前方連結部１２４および後方連結部１２５は、振動体１１０の振動が少ない節部１１６に設けられている。このため、節部１１６とは異なる部分（腹部１１４など）に設ける場合に比べて、連結部１２４,１２５を介して支持部１２８に伝わる振動を少なくして、支持部１２８で意図しない共振が発生することを抑制することができる。

また、補強部材１４０に用いる材料としては、剛性が高いだけでなく、振動係数が小さい材料（いわゆる制振材料）を含んでいてもよい。補強部材１４０に制振材料を用いることで、制振材料が吸収した振動エネルギーを熱や音などとして発散させて、支持部１２８に伝わった振動を減衰させるので、支持部１２８に意図しない共振が発生することをより確実に抑制することができる。

以下では、上述した本実施例の圧電モーター１００の変形例について説明する。尚、変形例の説明にあたっては、上述の実施例と同様の構成部分については、先に説明した実施例と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図７は、第１変形例の圧電モーター１００の構造を示した説明図である。前述した実施例では、シム板１２０と、連結部１２４,１２５と、支持部１２８とが一体に形成されており、これとは別体に前方板バネ１５０および後方板バネ１６０が設けられていた。これに対して、第１変形例の圧電モーター１００では、一枚の金属平板からの打ち抜きと折り曲げによって、シム板１２０と、連結部１２４,１２５と、支持部１２８と、板バネ１５０,１６０と、固定部１５２,１６２とが一体に形成されている。

図７（ａ）には、一枚の金属平板から打ち抜いて折り曲げる前の展開図が示されている。図示されるように、支持部１２８の前方連結部１２４側の端部には、前方板バネ１５０が接続されており、支持部１２８の後方連結部１２５側の端部には、後方板バネ１６０が接続されている。そして、板バネ１５０,１６０の支持部１２８と接続されている側とは反対側には、固定部１５２,１６２が接続されている。

図７（ｂ）には、図７（ａ）中の破線に沿って谷折りに折り曲げ、一点鎖線に沿って山折りに折り曲げた後の状態が斜視図で示されている。こうして折り曲げた後、シム板１２０に表圧電素子１３０および裏圧電素子１３１を接合して、支持部１２８に補強部材１４０を密接させて取り付けることで第１変形例の圧電モーター１００が作製される。尚、図７（ｂ）では、表圧電素子１３０および裏圧電素子１３１の図示を省略している。

このように、シム板１２０、連結部１２４,１２５、支持部１２８、板バネ１５０,１６０、固定部１５２,１６２を、一枚の金属平板からの打ち抜きと折り曲げによって一体に形成することで、これらを別体とした場合に比べて、互いを接合する工程が省けるので、圧電モーター１００の製造が容易になる。加えて、接合ビスなどの部材が不要となるので、圧電モーター１００の製造コストの低減を図ることができる。

図８は、第２変形例の圧電モーター１００の構造を示した説明図である。図８（ａ）には、第２変形例の圧電モーター１００の斜視図が示されている。尚、図８（ａ）では、表圧電素子１３０および裏圧電素子１３１の図示を省略している。図示されるように、第２変形例の圧電モーター１００では、前述した実施例および第１変形例とは異なり、支持部１２８に密接させて補強部材１４０を設けておらず、代わりに、支持部１２８のＹ方向の両側に、支持部１２８に対して直角に折り曲げた曲げ部１２９が設けられている。

このように、支持部１２８のＹ方向の両側に曲げ加工を施すことによって、支持部１２８の曲げ部１２９が設けられた部分では、シム板１２０よりも剛性が高くなる。これにより、前述した実施例と同様に、振動体１１０（シム板１２０）で生じる振動が支持部１２８に伝わっても、支持部１２８では、その振動が抑えられるので、意図しない共振が支持部１２８に発生することを抑制して、圧電モーター１００の駆動特性を維持することができる。また、曲げ部１２９は、シム板１２０や連結部１２４,１２５や支持部１２８等と一枚の金属平板から一体に形成することができるので、別部材（補強部材１４０）を追加することなく、支持部１２８の剛性を高くすることができる。

尚、支持部１２８に施す曲げ加工は、図８（ａ）に示すように支持部１２８に対して直角に折り曲げる態様に限られるものではない。たとえば、図８（ｂ）に示すように、支持部１２８に対して１８０°折り返す態様としてもよい。また、図８（ｃ）に示すように、断面がコの字型になるように折り曲げてもよい。あるいは、図８（ｄ）に示すように、断面が環状となるように湾曲させてもよい。また、曲げ加工を、支持部１２８のＹ方向の両側ではなく、片側のみに施すこととしてもよい。

図９は、第３変形例の圧電モーター１００の構造を示した斜視図である。前述した実施例および第１変形例では、支持部１２８がシム板１２０や連結部１２４,１２５と一体に形成されており、その支持部１２８に補強部材１４０を密接させてシム板１２０よりも剛性を高めていた。これに対して、第３変形例の圧電モーター１００では、図９に示されるように支持部１２８がシム板１２０や連結部１２４,１２５とは別体に設けられており、その支持部１２８自体がシム板１２０よりも厚く形成されている。尚、第３変形例の支持部１２８は、シム板１２０と同じ材料で形成されているものとする。また、図示した例では、連結部１２４,１２５と支持部１２８とを接合ビス１２７によって接合しているが、接合方法は接着や溶接であってもよい。また、図９では、表圧電素子１３０および裏圧電素子１３１の図示が省略されている。

このように支持部１２８をシム板１２０よりも厚く形成することによって、支持部１２８の剛性をシム板１２０よりも高くすることができる。これにより、前述した実施例と同様に、振動体１１０（シム板１２０）から伝わる振動が支持部１２８では抑えられるので、意図しない共振が支持部１２８に発生することを抑制して、圧電モーター１００の駆動特性を維持することができる。

尚、上述した第３変形例では、支持部１２８をシム板１２０よりも厚く形成することで剛性を高めていたが、支持部１２８を、シム板１２０よりも剛性の高い材料を用いて形成することとしてもよい。また、支持部１２８に用いる材料としては、剛性が高いだけでなく、制振材料を含んでいてもよい。制振材料を用いることで、支持部１２８に伝わった振動を減衰させて、意図しない共振の発生をより確実に抑制することができる。

また、前述した実施例では、振動体１１０の屈曲振動の振幅が小さい３カ所の節部１１６のうち、前節部１１６ａおよび後節部１１６ｃに連結部１２４，１２５を設けるようになっていた。しかし、連結部を設ける位置は、これに限られるわけではなく、３カ所の節部１１６の中から２カ所以上を選択して設ければよい。

図１０は、振動体１１０の前節部１１６ａおよび中節部１１６ｂに連結部を設ける第４変形例の圧電モーター１００を示した説明図である。図示されるように、振動体１１０の前節部１１６ａのＹ方向の両側からは、前方連結部１２４が延設されており、中節部１１６ｂのＹ方向の両側からは、中央連結部１２６が延設されている。そして、これらの連結部１２４,１２６が振動体１１０と支持部１２８とを連結している。このような第４変形例の圧電モーター１００では、振動体１１０の前節部１１６ａおよび後節部１１６ｃに連結部１２４，１２５を設ける場合に比べて、連結部同士を接続する支持部１２８の長さが短くなり、支持部１２８における振動面積が減るので、意図しない共振の発生を抑制することができる。

図１１は、３カ所の節部１１６の全てに連結部を設ける第５変形例の圧電モーター１００を示した説明図である。図示されるように、振動体１１０の前節部１１６ａのＹ方向の両側からは、前方連結部１２４が延設され、中節部１１６ｂのＹ方向の両側からは、中央連結部１２６が延設され、後節部１１６ｃのＹ方向の両側からは、後方連結部１２５が延設されている。そして、これらの連結部１２４,１２５,１２６が振動体１１０と支持部１２８とを連結している。このような第５変形例の圧電モーター１００では、３カ所の節部１１６のうち２カ所に連結部を設ける場合に比べて、振動体１１０がより強固に支持される。このため、対象物に対して大きな駆動力を伝える場合であっても、その反力に抗して、振動体１１０が動かないように支持することができる。

尚、上述した実施例および変形例では、連結部１２４,１２５,１２６を振動体１１０のＹ方向の両側に一対で設けていたが、片側のみに設けることとしてもよい。これにより、圧電モーター１００の設置スペースが限られる場合でも、振動体１１０の片側に支持部１２８を連結して振動体１１０を支持することができる。

また、前述した実施例では、連結部を設ける位置を、振動体１１０のＹ方向の両側で対称としていたが、非対称としてもよい。図１２は、連結部を設ける位置を振動体１１０のＹ方向の両側で非対称とした第６変形例の圧電モーター１００を示した説明図である。図示されるように、振動体１１０のＹ方向の一方は、前節部１１６ａおよび中節部１１６ｂに連結部１２４，１２６が設けられており、他方は、中節部１１６ｂおよび後節部１１６ｃに連結部１２６，１２５が設けられている。

このような第６変形例の振動体１１０では、前節部１１６ａおよび中節部１１６ｂに連結部１２４，１２６が設けられた一方の後側部分や、中節部１１６ｂおよび後節部１１６ｃに連結部１２６，１２５が設けられた他方の前側部分（図中のハッチングを付した部分）は、連結部１２４,１２５,１２６による制限がなく、大きく振動することができる。そのため、この部分に電圧を印加してやれば、凸部１２２の一方向（図示した例では左回り）の楕円運動の軌道を、他方向の楕円運動の軌道よりも大きくすることが可能となる。そして、軌道の大きい楕円運動に合わせて対象物を適切に設置してやれば、大きな駆動ストロークを確保することができる。このように、連結部を設ける位置を振動体１１０のＹ方向の両側で非対称として、対象物の駆動方向を一方向に特化させることにより、対象物を効率的に駆動することが可能となる。

上述した実施例の圧電モーター１００あるいは変形例の圧電モーター１００は、圧電モーター１００の駆動特性に悪影響を与えることなく振動体１１０の支持を強固にすることが可能であるため、以下のような装置の駆動装置として好適に組み込むことができる。

図１３は、実施例あるいは変形例の圧電モーター１００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、図１３（ａ）に示されるように、指部２０３の根元の部分（可動部）は基台２０２内で移動可能となっており、この指部２０３の根元の部分に凸部１２２を押しつけた状態で圧電モーター１００が搭載されている。このため、圧電モーター１００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１００は、指部２０３を移動させる駆動部となっている。また、手首２０４の部分にも、手首２０４の端面に凸部１２２を押しつけた状態で圧電モーター１００が搭載されている。このため、圧電モーター１００を動作させることで、基台２０２全体を回転させることが可能である。

また、図１３（ｂ）に示されるように、指部２０３には、指部２０３の屈曲を可能とする関節部２０５が設けられている。この関節部２０５にも、関節部２０５の回動させる部分（可動部）に凸部１２２を押し付けた状態で圧電モーター１００が搭載されている。このため、圧電モーター１００を動作させることで、指部２０３を屈曲させることができる。

図１４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実施例あるいは変形例の圧電モーター１００が内蔵されており、関節部２２０の回動させる部分（可動部）に凸部１２２が押し付けられている。このため、圧電モーター１００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（回動）させることが可能である。

図１５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２６０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実施例あるいは変形例の圧電モーター１００が内蔵されており、関節部２２０の回動させる部分（可動部）に凸部１２２が押し付けられている。このため、圧電モーター１００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（回動）させることが可能である。

図１６は、実施例あるいは変形例の圧電モーター１００を組み込んで構成された指アシスト装置３００を例示した説明図である。図１６（ａ）には、指アシスト装置３００を人間の手の指（人差し指）１０に装着した様子を指の腹側から見た状態が示されている。図示されるように指アシスト装置３００は、直列に連結された第１ユニット３１０と第２ユニット３２０とを備えている。尚、本適用例の第１ユニット３１０は、本発明の「第１部材」に相当し、本適用例の第２ユニット３２０は、本発明の「第２部材」に相当している。図示した例では、第１ユニット３１０が第１取付部３１２によって人差し指１０の中節（第１関節と第２関節との間）の側面に取り付けられ、第２ユニット３２０が第２取付部３２２によって人差し指１０の基節（第２関節と第３関節との間）の側面に取り付けられる。

図１６（ｂ）には、人差し指１０に沿わせる側とは反対側から見た指アシスト装置３００の正面図が示されている。指アシスト装置３００の第２ユニット３２０には、２枚のフレーム板（第１フレーム板３２４,第２フレーム板３２６）の間に、方形と半円形とを合わせた形状に形成された金属平板である出力部材３３０が円弧の中心を軸に回動可能に設けられている（図１６（ａ）参照）。この出力部材３３０の方形側には、第１ユニット３１０が連結ネジ３１４で連結されている。

また、２枚のフレーム板３２４,３２６の間には、出力部材３３０とは別軸で回動する円板形状のローター３３４や、ローター３３４と共に同軸で回動する平歯車３３６や、ローター３３４を回転させる圧電モーター１００などが設けられている。出力部材３３０の半円形部分の外周には、平歯車３３６と噛み合う歯（図示省略）が設けられており、ローター３３４が回動すると、その回動が平歯車３３６を介して所定の比率で減速されて出力部材３３０に伝わり、出力部材３３０が回動する。

そして、圧電モーター１００は、ローター３３４の外周面に凸部１２２を押し付けた状態で第１フレーム板３２４に固定されている。そのため、例えば、圧電モーター１００を駆動してローター３３４を図面上で時計回りに回転させると、図中に白抜きの矢印で示すように、出力部材３３０と連結された第１ユニット３１０に対して第２ユニット３２０が時計回りに回転して（第２ユニット３２０に対して第１ユニット３１０が反時計回りに回転して）屈曲する。逆に、ローター３３４を反時計回りに回転させると、第１ユニット３１０に対して第２ユニット３２０が反時計回りに回転して（第２ユニット３２０に対して第１ユニット３１０が時計回りに回転して）伸展する。このように指アシスト装置３００では、第１ユニット３１０に対して第２ユニット３２０を屈曲させたり伸展させたりすることが可能であり、人差し指１０の第２関節の曲げ伸ばしをアシストする。

このような指アシスト装置３００は、脳卒中などの病気や事故などで指動作に麻痺の残る人や、高齢で握力が低下した人などの指に装着して、指の屈曲あるいは伸展する動作をアシストすることができる。また、指に麻痺の残る人に対して指アシスト装置３００を装着することによって、特に指を伸展する動作のリハビリテーションに有効である。

図１７は、実施例あるいは変形例の圧電モーター１００を組み込んで構成された電子部品検査装置４００を例示した斜視図である。図示した電子部品検査装置４００は、大まかには基台４１０と、基台４１０の側面に立設された支持台４３０とを備えている。基台４１０の上面には、検査対象の電子部品１が載置されて搬送される上流側ステージ４１２ｕと、検査済みの電子部品１が載置されて搬送される下流側ステージ４１２ｄとが設けられている。また、上流側ステージ４１２ｕと下流側ステージ４１２ｄとの間には、電子部品１の姿勢を確認するための撮像装置４１４と、電気的な特性を検査するために電子部品１がセットされる検査台４１６（検査部）とが設けられている。尚、電子部品１の代表的なものとしては、「半導体」や、「半導体ウェハー」、「ＬＣＤやＯＬＥＤなどの表示デバイス」、「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」などが挙げられる。

また、支持台４３０には、基台４１０の上流側ステージ４１２ｕおよび下流側ステージ４１２ｄと平行な方向（Ｙ方向）に移動可能にＹステージ４３２が設けられており、Ｙステージ４３２からは、基台４１０に向かう方向（Ｘ方向）に腕部４３４が延設されている。また、腕部４３４の側面には、Ｘ方向に移動可能にＸステージ４３６が設けられている。そして、Ｘステージ４３６には、撮像カメラ４３８と、上下方向（Ｚ方向）に移動可能なＺステージを内蔵した把持装置４５０が設けられている。また、把持装置４５０の先端には、電子部品１を把持する把持部４５２が設けられている。更に、基台４１０の前面側には、電子部品検査装置４００の全体の動作を制御する制御装置４１８も設けられている。尚、本実施例では、支持台４３０に設けられたＹステージ４３２や、腕部４３４や、Ｘステージ４３６や、把持装置４５０が、本発明の「電子部品搬送装置」に対応する。

以上のような構成を有する電子部品検査装置４００は、次のようにして電子部品１の検査を行う。先ず、検査対象の電子部品１は、上流側ステージ４１２ｕに載せられて、検査台４１６の近くまで移動する。次に、Ｙステージ４３２およびＸステージ４３６を動かして、上流側ステージ４１２ｕに載置された電子部品１の真上の位置まで把持装置４５０を移動させる。このとき、撮像カメラ４３８を用いて電子部品１の位置を確認することができる。そして、把持装置４５０内に内蔵されたＺステージを用いて把持装置４５０を降下させて、把持部４５２で電子部品１を把持すると、そのまま把持装置４５０を撮像装置４１４の上に移動させて、撮像装置４１４を用いて電子部品１の姿勢を確認する。続いて、把持装置４５０に内蔵されている微調整機構を用いて電子部品１の姿勢を調整する。そして、把持装置４５０を検査台４１６の上まで移動させた後、把持装置４５０に内蔵されたＺステージを動かして電子部品１を検査台４１６の上にセットする。把持装置４５０内の微調整機構を用いて電子部品１の姿勢が調整されているので、検査台４１６の正しい位置に電子部品１をセットすることができる。そして、検査台４１６を用いて電子部品１の電気的な特性の検査が終了したら、今度は検査台４１６から電子部品１を取り上げた後、Ｙステージ４３２およびＸステージ４３６を動かして、下流側ステージ４１２ｄの上まで把持装置４５０を移動させ、下流側ステージ４１２ｄに電子部品１を置く。その後、下流側ステージ４１２ｄを動かして、検査が終了した電子部品１を所定位置まで搬送する。

図１８は、把持装置４５０に内蔵された微調整機構についての説明図である。図示されるように把持装置４５０内には、把持部４５２に接続された回転軸４５４や、回転軸４５４が回転可能に取り付けられた微調整プレート４５６（可動部）などが設けられている。また、微調整プレート４５６は、図示しないガイド機構によってガイドされながら、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能である。

ここで、図１８に斜線を付して示されるように、回転軸４５４の端面に向けて回転方向用の圧電モーター１００θが搭載されており、圧電モーター１００θの凸部（図示は省略）が回転軸４５４の端面に押しつけられている。このため、圧電モーター１００θを動作させることによって、回転軸４５４（および把持部４５２）をθ方向に任意の角度だけ精度良く回転させることが可能である。また、微調整プレート４５６に向けてＸ方向用の圧電モーター１００ｘと、Ｙ方向用の圧電モーター１００ｙとが設けられており、それぞれの凸部（図示は省略）が微調整プレート４５６の表面に押しつけられている。このため、圧電モーター１００ｘを動作させることによって、微調整プレート４５６（および把持部４５２）をＸ方向に任意の距離だけ精度良く移動させることができ、同様に、圧電モーター１００ｙを動作させることによって、微調整プレート４５６（および把持部４５２）をＹ方向に任意の距離だけ精度良く移動させることが可能である。従って、図１７の電子部品検査装置４００は、圧電モーター１００θ、圧電モーター１００ｘ、圧電モーター１００ｙを動作させることにより、把持部４５２で把持した電子部品１の姿勢を微調整することが可能である。

図１９は、実施例あるいは変形例の圧電モーター１００を組み込んで構成された送液ポンプ５００を例示した説明図である。図１９（ａ）には送液ポンプ５００を上面視した平面図が示されており、図１９（ｂ）には送液ポンプ５００を側面視した断面図が示されている。図示されるように送液ポンプ５００は、矩形形状のケース５０２内に円板形状のローター５０４（移動部）が回転可能に設けられており、ケース５０２とローター５０４との間には、薬液などの液体が内部を流通するチューブ５０６が挟持されている。また、チューブ５０６の一部は、ローター５０４に設けられたボール５０８（閉塞部）によって押しつぶされて閉塞した状態となっている。このためローター５０４が回転すると、ボール５０８がチューブ５０６を押しつぶす位置が移動するので、チューブ５０６内の液体が送液される。そして、圧電モーター１００の凸部１２２をローター５０４の外周面に押し付けた状態で設ければ、ローター５０４を駆動する駆動部として圧電モーター１００を用いることができる。こうすれば、極僅かな量を精度良く送液可能で、しかも小型な送液ポンプ５００を実現することができる。

図２０は、実施例あるいは変形例の圧電モーター１００を組み込んだ印刷装置６００を例示した斜視図である。図示した印刷装置６００は、印刷媒体２の表面にインクを噴射して画像を印刷する、いわゆるインクジェットプリンターである。尚、印刷装置６００が印刷する「画像」には、文字、図形、絵画、模様、写真映像などが含まれるものとする。印刷装置６００は、略箱形の外観形状をしており、前面のほぼ中央には排紙トレイ６０１や、排出口６０２や、複数の操作ボタン６０５が設けられている。また、背面側には供給トレイ６０３が設けられている。供給トレイ６０３に印刷媒体２をセットして操作ボタン６０５を操作すると、供給トレイ６０３から印刷媒体２が吸い込まれて、印刷装置６００の内部で印刷媒体２の表面に画像が印刷された後、排出口６０２から排出される。

印刷装置６００の内部には、印刷媒体２上で主走査方向に往復動する印刷ヘッド６２０と、印刷ヘッド６２０の主走査方向への動きをガイドするガイドレール６１０が設けられている。また、図示した印刷ヘッド６２０は、印刷媒体２上にインクを噴射する印字部６２２や、印刷ヘッド６２０を主走査方向に走査するための走査部６２４などから構成されている。印字部６２２の底面側（印刷媒体２に向いた側）には、複数の噴射ノズルが設けられており、噴射ノズルから印刷媒体２に向かってインクを噴射することができる。また、走査部６２４には、駆動部としての圧電モーター１００ｍ，１００ｓが搭載されている。圧電モーター１００ｍの凸部（図示は省略）はガイドレール６１０に押しつけられている。このため、圧電モーター１００ｍを動作させることで、印刷ヘッド６２０を主走査方向に移動させることができる。また、圧電モーター１００ｓの凸部１２２は、印字部６２２に対して押しつけられている。このため、圧電モーター１００ｓを動作させることで、印字部６２２の底面側を印刷媒体２に近付けたり、印刷媒体２から遠ざけたりすることが可能である。また、印刷装置６００には、ロール紙６０４を切断するための切断機構６３０も搭載されている。切断機構６３０は、用紙カッター６３６を先端に搭載したカッターホルダー６３２と、カッターホルダー６３２を貫通して主走査方向に延設されたガイド軸６３４とを備えている。カッターホルダー６３２内には圧電モーター１００ｃが搭載されており、圧電モーター１００ｃの図示しない凸部はガイド軸６３４に押し付けられている。このため、圧電モーター１００ｃを動作させるとカッターホルダー６３２がガイド軸６３４に沿って主走査方向に移動し、用紙カッター６３６がロール紙６０４を切断する。また、印刷媒体２を紙送りするための駆動部として圧電モーター１００を用いることも可能である。

図２１は、実施例あるいは変形例の圧電モーター１００を組み込んだ電子時計７００の内部構造を例示した説明図である。図２１では、電子時計７００の時刻表示側とは反対側（裏蓋側）から見た平面図が示されている。図２１に例示した電子時計７００の内部には、円板形状の回転円板７０２と、回転円板７０２の回転を、時刻を表示する指針（図示省略）に伝達する歯車列７０４と、回転円板７０２を駆動する駆動部としての圧電モーター１００と、電力供給部７０６と、水晶チップ７０８と、ＩＣ７１０とを備えている。また、電力供給部７０６や、水晶チップ７０８、ＩＣ７１０は、図示しない回路基板に搭載されている。歯車列７０４は、図示しないラチェットを含む複数の歯車で構成されており、隣り合う歯車同士の歯を噛み合わせて順次回転を伝達するように配列されている。尚、図示が煩雑となることを避けるために、図２１では、歯車の歯先を結んだ線を細い一点鎖線で表し、歯車の歯元を結んだ線を太い実線で表している。従って、太い実線および細い一点鎖線による二重の円形は歯車を表していることになる。また、歯先を示す細い一点鎖線については全周を表示せず、他の歯車と噛み合う部分の周辺のみを表示している。

回転円板７０２には、同軸に小さな歯車７０２ｇが設けられており、この歯車７０２ｇが歯車列７０４と噛み合わされている。このため回転円板７０２の回転は、所定の比率で減速されながら歯車列７０４を伝わる。そして、この歯車の回転が時刻を表す指針に伝達されて時刻を表示する。そして、圧電モーター１００の凸部１２２を回転円板７０２の外周面に押し付けた状態で設ければ、回転円板７０２を回転させる駆動部として圧電モーター１００を用いることができる。

図２２は、実施例あるいは変形例の圧電モーター１００を組み込んだ投影装置８００を例示した説明図である。図示されるように投影装置８００は、光学レンズを含んだ投影部８０２を備えており、内蔵する光源（図示は省略）からの光を投影することによって画像を表示する。そして、投影部８０２に含まれる光学レンズの焦点を合わせるための調整機構８０４（調整部）を、駆動部として圧電モーター１００を用いて駆動するようにしても良い。圧電モーター１００は位置決めの分解能が高いので、微妙な焦点合わせを行うことができる。また、光源からの光を投影しない間は、レンズカバー８０６で投影部８０２の光学レンズを覆うことで、光学レンズに傷が付くことを防ぐことができる。このレンズカバー８０６を開閉するための駆動部として、圧電モーター１００を用いることもできる。

以上、本発明の圧電モーターや、圧電モーターを搭載した各種装置について説明したが、本発明は上記の実施例や、変形例、適用例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

たとえば、上述の実施例および変形例では、シム板１２０よりも支持部１２８の剛性を高くするために、支持部１２８に補強部材１４０を密接させて設ける態様、支持部１２８に曲げ加工を施す態様、支持部１２８をシム板１２０よりも厚く形成する態様、および支持部１２８をシム板１２０よりも剛性の高い材料（制振材料を含む）で形成する態様の何れかを採用していたが、これらの態様を２つ以上組合せることとしてもよい。こうすれば、支持部１２８の剛性をさらに高めることができる。

１…電子部品、 ２…印刷媒体、 １０…人差し指、
１００…圧電モーター、 １１０…振動体、 １１４…腹部、
１１６…節部、 １２０…シム板、 １２２…凸部、
１２４…前方連結部、 １２５…後方連結部、 １２６…中央連結部、
１２７…接合ビス、 １２８…支持部、 １２９…曲げ部、
１３０…表圧電素子、 １３１…裏圧電素子、 １３２…表電極、
１３３…裏電極、 １４０…補強部材、 １５０…前方板バネ、
１５２…固定部、 １５４…固定ビス、 １５６…台座部、
１５８…接合ビス、 １６０…後方板バネ、 １６２…固定部、
１６４…固定ビス、 １６６…台座部、 １６８…接合ビス、
２００…ロボットハンド、 ２０１…工具、 ２０２…基台、
２０３…指部、 ２０４…手首、 ２０５…関節部、
２１０…アーム、 ２１２…リンク部、 ２２０…関節部、
２５０…ロボット、 ２６０…ロボット、 ２６２…頭部、
２６３…カメラ、 ２６４…本体部、 ２６６…制御部、
２６８…キャスター、 ３００…指アシスト装置、
３１０…第１ユニット、 ３１２…第１取付部、 ３１４…連結ネジ、
３２０…第２ユニット、 ３２２…第２取付部、 ３３０…出力部材、
３３４…ローター、 ３３６…平歯車、
４００…電子部品検査装置、 ４１０…基台、
４１２ｄ…下流側ステージ、 ４１２ｕ…上流側ステージ、
４１４…撮像装置、 ４１６…検査台、 ４１８…制御装置、
４３０…支持台、 ４３４…腕部、 ４３８…撮像カメラ、
４５０…把持装置、 ４５２…把持部、 ４５４…回転軸、
４５６…微調整プレート、 ５００…送液ポンプ、 ５０２…ケース、
５０４…ローター、 ５０６…チューブ、 ５０８…ボール、
６００…印刷装置、 ６０１…排紙トレイ、 ６０２…排出口、
６０３…供給トレイ、 ６０４…ロール紙、 ６０５…操作ボタン、
６１０…ガイドレール、 ６２０…印刷ヘッド、 ６２２…印字部、
６２４…走査部、 ６３０…切断機構、
６３２…カッターホルダー、 ６３４…ガイド軸、 ６３６…用紙カッター、
７００…電子時計、 ７０２…回転円板、 ７０２ｇ…歯車、
７０４…歯車列、 ７０６…電力供給部、 ７０８…水晶チップ、
７１０…ＩＣ、 ８００…投影装置、 ８０２…投影部、
８０４…調整機構、 ８０６…レンズカバー。

Claims (17)

1. 屈曲振動可能な振動体と、
   前記振動体が接合された接合部と、
   前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
   前記連結部の剛性を高める補強部材と、
   前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
   を備え、
   前記補強部材は、制振材料を含み、
   前記接合部は、前記接合部よりも剛性が高くなっている
   ことを特徴とする圧電モーター。
2. 屈曲振動可能な振動体と、
   前記振動体が接合された接合部と、
   前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
   前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
   を備え、
   前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっており、
   前記支持部には、前記振動体が屈曲する方向に交差する線分に沿って曲げた曲げ部が設けられている
   ことを特徴とする圧電モーター。
3. 屈曲振動可能な振動体と、
   前記振動体が接合された接合部と、
   前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
   前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
   を備え、
   前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっており、
   前記支持部は、前記接合部よりも厚く形成されている
   ことを特徴とする圧電モーター。
4. 屈曲振動可能な振動体と、
   前記振動体が接合された接合部と、
   前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
   前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
   を備え、
   前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっており、
   前記支持部は、前記接合部よりも剛性の高い材料で形成されている
   ことを特徴とする圧電モーター。
5. 請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の圧電モーターであって、
   前記接合部、前記支持部、および前記連結部は、一枚の板材から一体に形成されている
   ことを特徴とする圧電モーター。
6. 請求項５に記載の圧電モーターであって、
   前記圧電モーターが駆動する対象物に向けて前記振動体を付勢する板バネを備え、
   前記板バネは、一枚の板材を折り曲げて前記接合部、前記支持部、および前記連結部と
   一体に形成されている
   ことを特徴とする圧電モーター。
7. 請求項６に記載の圧電モーターであって、
   前記圧電モーターを所定の位置に固定する固定部を備え、
   前記固定部は、一枚の板材を折り曲げて前記接合部、前記支持部、前記連結部、および
   前記板バネと一体に形成されている
   ことを特徴とする圧電モーター。
8. 請求項１ないし請求項７の何れか一項に記載の圧電モーターであって、
   前記振動体は、前記圧電モーターが駆動する対象物に当接する側の端部よりも屈曲振動
   の振幅が小さい節部として、前記対象物に近い側の前節部、前記対象物から遠い側の後節
   部、および前記前節部と前記後節部との間の中節部を有し、
   前記連結部は、前記前節部、前記中節部、および前記後節部の中から選択した２つ以上
   の前記節部に設けられている
   ことを特徴とする圧電モーター。
9. 指部で対象物を把持可能なロボットハンドであって、
   前記指部が移動可能に立設された基体と、
   前記基体に対する前記指部の移動、あるいは前記指部の関節の回動に連動する可動部と、
   屈曲振動可能な振動体と、
   前記可動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記可動部を駆動する当接部と、
   前記振動体が接合された接合部と、
   前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
   前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
   を備え、
   前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっており、
   前記支持部は、前記接合部よりも厚く形成されている
   ことを特徴とするロボットハンド。
10. 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、
    前記腕部が設けられた本体部と
    を備えたロボットであって、
    前記関節部の回動に連動する可動部と、
    屈曲振動可能な振動体と、
    前記可動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記可動部を駆動する当接部と、
    前記振動体が接合された接合部と、
    前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
    前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
    を備え、
    前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっており、
    前記支持部は、前記接合部よりも厚く形成されている
    ことを特徴とするロボット。
11. 指に装着されて前記指が屈曲あるいは伸展する動きをアシストする指アシスト装置であ
    って、
    前記指に装着される第１部材と、
    前記指に装着され、前記第１部材に対して、前記指が屈曲する方向に回動可能に連結さ
    れた第２部材と、
    前記第２部材の回動に連動する可動部と、
    屈曲振動可能な振動体と、
    前記可動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記可動部を駆動する当接部と、
    前記振動体が接合された接合部と、
    前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
    前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
    を備え、
    前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっており、
    前記支持部は、前記接合部よりも厚く形成されている
    ことを特徴とする指アシスト装置。
12. 電子部品を把持する把持部を備える電子部品搬送装置であって、
    前記電子部品を把持した前記把持部の移動に連動する可動部と、
    屈曲振動可能な振動体と、
    前記可動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記可動部を駆動する当接部と、
    前記振動体が接合された接合部と、
    前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
    前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
    を備え、
    前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっており、
    前記支持部は、前記接合部よりも厚く形成されている
    ことを特徴とする電子部品搬送装置。
13. 電子部品を把持する把持部と、
    前記電子部品を検査する検査部と
    を備える電子部品検査装置であって、
    前記電子部品を把持した前記把持部の移動に連動する可動部と、
    屈曲振動可能な振動体と、
    前記可動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記可動部を駆動する当接部と、
    前記振動体が接合された接合部と、
    前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
    前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
    を備え、
    前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっており、
    前記支持部は、前記接合部よりも厚く形成されている
    ことを特徴とする電子部品検査装置。
14. 液体が流動可能なチューブと、
    前記チューブに当接して前記チューブを閉塞する閉塞部と、
    前記閉塞部を移動させる移動部と
    を備える送液ポンプであって、
    屈曲振動可能な振動体と、
    前記移動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記移動部を駆動する当接部と、
    前記振動体が接合された接合部と、
    前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
    前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
    を備え、
    前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっており、
    前記支持部は、前記接合部よりも厚く形成されている
    ことを特徴とする送液ポンプ。
15. 媒体に画像を印刷する印刷ヘッドと、
    前記印刷ヘッドを移動させる移動部と
    を備える印刷装置であって、
    屈曲振動可能な振動体と、
    前記移動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記移動部を駆動する当接部と、
    前記振動体が接合された接合部と、
    前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
    前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
    を備え、
    前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっており、
    前記支持部は、前記接合部よりも厚く形成されている
    ことを特徴とする印刷装置。
16. 同軸に歯車が設けられ、回動可能な回転円板と、
    複数の歯車を含んで構成された歯車列と、
    前記歯車列に接続され、時刻を指し示す指針と
    を備える電子時計であって、
    屈曲振動可能な振動体と、
    前記回転円板に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記回転円板を駆動する当接部と、
    前記振動体が接合された接合部と、
    前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
    前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
    を備え、
    前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっており、
    前記支持部は、前記接合部よりも厚く形成されている
    ことを特徴とする電子時計。
17. 光を発生させる光源と、
    光学レンズを含み、前記光を投影する投影部と、
    前記光学レンズを移動させる移動部と
    を備える投影装置であって、
    屈曲振動可能な振動体と、
    前記移動部に当接し、前記振動体の振動を伝えて前記移動部を駆動する当接部と、
    前記振動体が接合された接合部と、
    前記接合部と並設され、前記振動体及び前記接合部を支持するための支持部と、
    前記接合部および前記支持部を連結する複数の連結部と
    を備え、
    前記支持部は、前記接合部よりも剛性が高くなっており、
    前記支持部は、前記接合部よりも厚く形成されている
    ことを特徴とする投影装置。

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