JP6836129B2 - 駆動装置、圧電モーター、電子部品搬送装置およびロボット - Google Patents
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Description
本発明は、駆動装置、圧電モーター、電子部品搬送装置およびロボットに関するものである。
複数の圧電素子（振動体）を備える駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の駆動装置は、複数の圧電素子を有しており、その複数の圧電素子は、直列に接続されている。この駆動装置は、いずれかの圧電素子において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の圧電素子に電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、駆動装置の動作を継続することができるという利点を有する。
しかしながら、特許文献１に記載の駆動装置では、いずれかの圧電素子において、電流経路が開放する開放異常が発生すると、すべての圧電素子に電力を供給することができなくなり、駆動装置が停止してしまう。
本発明の目的は、複数の動力発生装置や振動体のうちの一部が故障しても駆動装置を動作させることができる駆動装置、圧電モーター、電子部品搬送装置およびロボットを提供することにある。
本発明は、上述の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。
本発明の駆動装置は、電力の供給を受けて動力を発生する複数の動力発生装置を備え、
前記複数の動力発生装置は、２つ以上の前記動力発生装置が電気的に並列に接続されている複数の動力発生装置組を構成し、
前記複数の動力発生装置組は、電気的に直列に接続されていることを特徴とする。
前記複数の動力発生装置は、２つ以上の前記動力発生装置が電気的に並列に接続されている複数の動力発生装置組を構成し、
前記複数の動力発生装置組は、電気的に直列に接続されていることを特徴とする。
これにより、いずれかの動力発生装置組のいずれかの動力発生装置において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の動力発生装置組に電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、駆動装置の動作を継続することができる。
また、いずれかの動力発生装置組のいずれかの動力発生装置において、電流経路が開放する開放異常が発生しても、その動力発生装置組の開放異常が発生していない動力発生装置と、他の動力発生装置組とに電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、駆動装置の動作を継続することができる。
本発明の駆動装置は、電力の供給を受けて振動し、被駆動体に前記被駆動体を駆動するための駆動力を与える複数の振動体を備え、
前記複数の振動体は、２つ以上の前記振動体が電気的に並列に接続されている複数の振動体組を構成し、
前記複数の振動体組は、電気的に直列に接続されていることを特徴とする。
前記複数の振動体は、２つ以上の前記振動体が電気的に並列に接続されている複数の振動体組を構成し、
前記複数の振動体組は、電気的に直列に接続されていることを特徴とする。
これにより、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の振動体組に電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、駆動装置の動作を継続することができる。
また、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が開放する開放異常が発生しても、その振動体組の開放異常が発生していない動力発生装置と、他の振動体組とに電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、駆動装置の動作を継続することができる。
本発明の駆動装置では、前記複数の振動体を駆動する駆動回路を備えることが好ましい。
これにより、駆動回路により駆動装置を動作させることができる。
これにより、駆動回路により駆動装置を動作させることができる。
本発明の駆動装置では、前記振動体の駆動力を前記被駆動体に伝える伝達部を備えることが好ましい。
これにより、振動体の駆動力を効率良く被駆動体に与えることができる。
これにより、振動体の駆動力を効率良く被駆動体に与えることができる。
本発明の駆動装置では、前記振動体組を構成する前記２つ以上の振動体は互いに積層されていることが好ましい。
これにより、振動体が積層されていない場合に比べて、小型化、軽量化および高出力化を図ることができる。
本発明の駆動装置では、前記振動体は、圧電素子を備えることが好ましい。
これにより、電磁モーターを用いる場合に比べて、小型化、軽量化および高出力化を図ることができる。
これにより、電磁モーターを用いる場合に比べて、小型化、軽量化および高出力化を図ることができる。
本発明の圧電モーターは、被駆動体と、
前記被駆動体を駆動する本発明の駆動装置と、を備えることを特徴とする。
前記被駆動体を駆動する本発明の駆動装置と、を備えることを特徴とする。
これにより、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の振動体組に電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、圧電モーターの動作を継続することができる。
また、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が開放する開放異常が発生しても、その振動体組の開放異常が発生していない動力発生装置と、他の振動体組とに電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、圧電モーターの動作を継続することができる。
本発明の電子部品搬送装置は、本発明の駆動装置を備えることを特徴とする。
これにより、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の振動体組に電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、電子部品搬送装置の動作を継続することができる。
これにより、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の振動体組に電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、電子部品搬送装置の動作を継続することができる。
また、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が開放する開放異常が発生しても、その振動体組の開放異常が発生していない動力発生装置と、他の振動体組とに電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、電子部品搬送装置の動作を継続することができる。
本発明のロボットは、本発明の駆動装置を備えることを特徴とする。
これにより、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の振動体組に電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、ロボットの動作を継続することができる。
これにより、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の振動体組に電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、ロボットの動作を継続することができる。
また、いずれかの振動体組のいずれかの振動体において、電流経路が開放する開放異常が発生しても、その振動体組の開放異常が発生していない動力発生装置と、他の振動体組とに電力を供給することができるので、それらを作動させることができ、これによって、ロボットの動作を継続することができる。
以下、本発明の駆動装置、圧電モーター、電子部品搬送装置およびロボット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＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る駆動装置を示す平面図および回路図である。
図１は、本発明の第１実施形態に係る駆動装置を示す平面図および回路図である。
図１に示すように、駆動装置１は、電力の供給を受けて動力（力）を発生する複数の動力発生装置の１例である６つの動力発生装置ＭＡ１、ＭＡ２、ＭＢ１、ＭＢ２、ＭＣ１およびＭＣ２と、電源３１と、スイッチ３２と、被駆動体５０（被駆動部）と、被駆動体５０の中心に設けられた出力軸５１とを備えている。動力発生装置ＭＡ１、ＭＡ２、ＭＢ１、ＭＢ２、ＭＣ１およびＭＣ２としては、それぞれ、各種の電磁モーターを用いることができる。
動力発生装置ＭＡ１は、コイルＣＡ１と、ローターＲＡ１と、ローターＲＡ１の中心に設けられた出力部ＯＡ１とを備えている。また、ローターＲＡ１は、例えば、永久磁石を有する回転体であり、コイルＣＡ１に電流が流れると、電磁力で回転する。
被駆動体５０は、本実施形態では、円板状をなしている。また、出力部ＯＡ１および被駆動体５０は、それぞれ、例えば、外周部にギヤを有しており、それらのギヤは互いに噛合している。動力発生装置ＭＡ１では、電源３１から電力が供給され、コイルＣＡ１に電流が流れると、ローターＲＡ１が回転し、出力部ＯＡ１を介して被駆動体５０が駆動、すなわち、回転する。
動力発生装置ＭＡ２も同様に、コイルＣＡ２と、ローターＲＡ２と、ローターＲＡ２の中心に設けられた出力部ＯＡ２とを備えている。また、動力発生装置ＭＢ１も同様に、コイルＣＢ１と、ローターＲＢ１と、ローターＲＢ１の中心に設けられた出力部ＯＢ１とを備えている。また、動力発生装置ＭＢ２も同様に、コイルＣＢ２と、ローターＲＢ２と、ローターＲＢ２の中心に設けられた出力部ＯＢ２とを備えている。また、動力発生装置ＭＣ１も同様に、コイルＣＣ１と、ローターＲＣ１と、ローターＲＣ１の中心に設けられた出力部ＯＣ１とを備えている。また、動力発生装置ＭＣ２も同様に、コイルＣＣ２と、ローターＲＣ２と、ローターＲＣ２の中心に設けられた出力部ＯＣ２とを備えている。そして、前記動力発生装置ＭＡ２、ＭＢ１、ＭＢ２、ＭＣ１およびＭＣ２も同様に、それぞれ、電源３１から電力が供給されると、被駆動体５０を駆動する。
なお、被駆動体５０の構成としては図１の構成に限定されない。本実施形態では、被駆動体として回転移動する部材を用いているが、例えば、被駆動体として直線移動する部材を用いてもよい。
この駆動装置１では、複数の動力発生装置は、２つ以上の動力発生装置が電気的に並列（以下、単に「並列」と言う）に接続されている複数の動力発生装置組、本実施形態では、３つの動力発生装置組ＰＭＡ、ＰＭＢおよびＰＭＣを構成している。
具体的には、まず、コイルＣＡ１と、コイルＣＡ２とが並列に接続されている。これにより、動力発生装置ＭＡ１と、動力発生装置ＭＡ２とが並列に接続され、これらで動力発生装置組ＰＭＡを構成している。
また、同様に、コイルＣＢ１と、コイルＣＢ２とが並列に接続され、これにより、動力発生装置ＭＢ１と、動力発生装置ＭＢ２とが並列に接続され、これらで動力発生装置組ＰＭＢを構成している。
また、同様に、コイルＣＣ１と、コイルＣＣ２とが並列に接続され、これにより、動力発生装置ＭＣ１と、動力発生装置ＭＣ２とが並列に接続され、これらで動力発生装置組ＰＭＣを構成している。
また、複数の動力発生装置組、本実施形態では、３つの動力発生装置組ＰＭＡ、ＰＭＢおよびＰＭＣは、電気的に直列（以下、単に「直列」と言う）に接続されている。すなわち、コイルＣＡ１およびＣＡ２と、コイルＣＢ１およびＣＢ２と、コイルＣＣ１およびＣＣ２とは、直列に接続されている。
また、動力発生装置ＭＡ１、ＭＡ２、ＭＢ１、ＭＢ２、ＭＣ１およびＭＣ２の配置は、特に限定されないが、本実施形態では、動力発生装置ＭＡ１、ＭＡ２、ＭＢ１、ＭＢ２、ＭＣ１およびＭＣ２は、動力発生装置ＭＡ１、ＭＡ２、ＭＢ１、ＭＢ２、ＭＣ１およびＭＣ２の順番で、図１中の反時計周りに、等角度間隔で配置されている。すなわち、動力発生装置組ＰＭＡの動力発生装置ＭＡ１と動力発生装置ＭＡ２とは、隣り合うように配置されている。また、同様に、動力発生装置組ＰＭＢの動力発生装置ＭＢ１と動力発生装置ＭＢ２とは、隣り合うように配置されている。また、同様に、動力発生装置組ＰＭＣの動力発生装置ＭＣ１と動力発生装置ＭＣ２とは、隣り合うように配置されている。そして、動力発生装置ＭＡ１と動力発生装置ＭＢ２とは、被駆動体５０を挟んで対向するように配置されている。また、同様に、動力発生装置ＭＡ２と動力発生装置ＭＣ１とは、被駆動体５０を挟んで対向するように配置されている。また、同様に、動力発生装置ＭＢ１と動力発生装置ＭＣ２とは、被駆動体５０を挟んで対向するように配置されている。
電源３１は、駆動装置１、すなわち、動力発生装置ＭＡ１、ＭＡ２、ＭＢ１、ＭＢ２、ＭＣ１およびＭＣ２に電力を供給する機能を有している。この電源３１は、スイッチ３２を介して動力発生装置ＭＡ１、ＭＡ２、ＭＢ１、ＭＢ２、ＭＣ１およびＭＣ２に接続されている。スイッチ３２がオンすると、電源３１から動力発生装置ＭＡ１、ＭＡ２、ＭＢ１、ＭＢ２、ＭＣ１およびＭＣ２に電力が供給され、また、スイッチ３２がオフすると、前記電力の供給が停止する。
なお、図示しないが、コイルＣＡ１、ＣＡ２、ＣＢ１、ＣＢ２、ＣＣ１およびＣＣ２に流れる電流の向きを変更することが可能なように構成してもよい。
以上説明したように、駆動装置１によれば、例えば、動力発生装置組ＰＭＡの動力発生装置ＭＡ１のコイルＣＡ１において、電流経路が短絡する短絡異常が発生しても、他の動力発生装置組ＰＭＢおよびＰＭＣに電力を供給することができる。これにより、動力発生装置組ＰＭＢおよびＰＭＣを作動させ、被駆動体５０を停止することなく駆動することができ、駆動装置１の動作を継続することができる。他のコイルに短絡異常が発生した場合も同様に駆動装置１の動作を継続することができる。
また、例えば、動力発生装置組ＰＭＡの動力発生装置ＭＡ１のコイルＣＡ１において、電流経路が開放する開放異常が発生しても、同じ動力発生装置組ＰＭＡに属する他の動力発生装置ＭＡ２と、他の動力発生装置組ＰＭＢおよびＰＭＣとに電力を供給することができる。これにより、動力発生装置ＭＡ２と、動力発生装置組ＰＭＢおよびＰＭＣとを作動させ、被駆動体５０を停止することなく駆動することができ、駆動装置１の動作を継続することができる。他のコイルに開放異常が発生した場合も同様に駆動装置１の動作を継続することができる。
（変形例１）
第１実施形態では、１つの動力発生装置組を構成する２つの動力発生装置が隣り合うように配置されているが、これ以外の配置を採用してもよい。他の配置例としては、例えば、１つの動力発生装置組を構成する２つの動力発生装置が被駆動体５０を挟んで対向する配置が挙げられる。
第１実施形態では、１つの動力発生装置組を構成する２つの動力発生装置が隣り合うように配置されているが、これ以外の配置を採用してもよい。他の配置例としては、例えば、１つの動力発生装置組を構成する２つの動力発生装置が被駆動体５０を挟んで対向する配置が挙げられる。
（変形例２）
第１実施形態では、２つの動力発生装置が並列に接続され、これらで１つの動力発生装置組を構成しているが、これに限らず、３つ以上の動力発生装置が並列に接続され、これらで１つの動力発生装置組を構成してもよい。
第１実施形態では、２つの動力発生装置が並列に接続され、これらで１つの動力発生装置組を構成しているが、これに限らず、３つ以上の動力発生装置が並列に接続され、これらで１つの動力発生装置組を構成してもよい。
（変形例３）
第１実施形態では、３つの動力発生装置組が直列に接続されているが、これに限らず、
４つ以上の動力発生装置組が直列に接続されていてもよい。
なお、前記変形例１〜３は、それぞれ、後述する各実施形態に適用することができる。
第１実施形態では、３つの動力発生装置組が直列に接続されているが、これに限らず、
４つ以上の動力発生装置組が直列に接続されていてもよい。
なお、前記変形例１〜３は、それぞれ、後述する各実施形態に適用することができる。
＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る駆動装置および圧電モーターを示す平面図である。図３は、図２に示す駆動装置の圧電素子および配線を示す図である。図４は、図２に示す駆動装置の配線を示す図である。
図２は、本発明の第２実施形態に係る駆動装置および圧電モーターを示す平面図である。図３は、図２に示す駆動装置の圧電素子および配線を示す図である。図４は、図２に示す駆動装置の配線を示す図である。
以下、第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
図２および図３に示すように、第２実施形態の駆動装置１は、電力の供給を受けて振動し、被駆動体に前記被駆動体を駆動するための駆動力を与える複数の振動体の１例である６つの振動体（圧電アクチュエーター）１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２、１０Ｃ１および１０Ｃ２と、振動体１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２、１０Ｃ１および１０Ｃ２を駆動する駆動回路３００とを備えている。
また、圧電モーター１００は、被駆動体５０と、被駆動体５０の中心部に設けられた出力軸５１と、被駆動体５０を駆動する駆動装置１とを備えている。なお、本実施形態では、被駆動体５０の外周部にギヤは設けられていない。
次に、振動体１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２、１０Ｃ１および１０Ｃ２について説明するが、これらの構成は同様であるので、代表的に、振動体１０Ａ１について説明する。
振動体１０Ａ１は、振動板２１０と、振動板２１０の端部に配置されており、振動体１０Ａ１の駆動力を被駆動体５０に伝える伝達部２０（接触部）と、振動板２１０に配置された５つの圧電素子１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄおよび１１０ｅとを備えている。伝達部２０を設けることにより、振動体１０Ａ１の駆動力を効率良く被駆動体５０に与えることができる。
振動板２１０は、振動板２１０の厚さ方向から見た平面視（以下、単に「平面視」ともいう）で略長方形状をなしている。この振動板２１０の一方の面に圧電素子１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄおよび１１０ｅが配置されている。また、振動板２１０の長手方向の先端部（被駆動体５０側の端部）であって、幅方向（短手方向）の中央部には、振動板２１０から突出するようにして伝達部２０が設けられている。
また、振動板２１０としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。また、図示しないが、振動板２１０の表面には絶縁層が設けられている。例えば、振動板２１０としてシリコン基板を用いる場合、絶縁層は、シリコン基板の表面を熱酸化して形成した酸化シリコンで構成することができる。
また、圧電素子１１０ｅは、振動板２１０の幅方向の中央部において、振動板２１０の長手方向に沿って配置されている。この圧電素子１１０ｅに対して振動板２１０の幅方向の一方側には圧電素子１１０ａ、１１０ｃが振動板２１０の長手方向に沿って配置され、他方側には圧電素子１１０ｂ、１１０ｄが振動板２１０の長手方向に沿って配置されている。また、圧電素子１１０ｃ、１１０ｄが先端側、すなわち、伝達部２０側に位置している。
このように配置された圧電素子１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄおよび１１０ｅは、それぞれ、振動板２１０上に設けられた第２電極４２と、第２電極４２上に設けられた圧電体４３と、圧電体４３上に設けられた第１電極４１とを備えている。なお、圧電素子１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄおよび１１０ｅの圧電体４３は、それぞれ、個別に設けられていてもよく、また、一体的に設けられていてもよい。
また、第１電極４１および第２電極４２の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、銅（Ｃｕ）等の金属材料が用いられる。また、第１電極４１および第２電極４２は、それぞれ、例えば、蒸着、スパッタリング等により形成することができる。
また、圧電体４３は、振動板２１０の厚さ方向に沿った方向の電界が印加されることにより振動板２１０の長手方向に沿った方向に伸縮する。このような圧電体４３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４３は、例えば、バルク材料から形成してもよいし、ゾル−ゲル法を用いて形成してもよい。なお、圧電体４３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、例えば、ポリフッ化ビニリデン、水晶等を用いてもよい。
また、伝達部２０の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、振動板２１０の厚さ方向から見た平面視で、四角形をなしている。
また、伝達部２０の構成材料としては、特に限定されないが、耐摩耗性に優れた材料が好ましい。このような耐摩耗性に優れた材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア等の各種セラミックス、サファイヤ、水晶等が挙げられる。
なお、伝達部２０は、例えば、接着剤により振動板２１０に接合されていてもよく、また、振動板２１０と一体的に形成されていてもよい。
駆動回路３００は、３つの端子対３１０、３２０および３３０を有している。端子対３１０は、振動体１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２、１０Ｃ１および１０Ｃ２の圧電素子１１０ａ、１１０ｄに電力を供給する端子である。また、端子対３２０は、振動体１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２、１０Ｃ１および１０Ｃ２の圧電素子１１０ｅに電力を供給する端子である。また、端子対３３０は、振動体１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２、１０Ｃ１および１０Ｃ２の圧電素子１１０ｂ、１１０ｃに電力を供給する端子である。この駆動回路３００により駆動装置１を動作させることができる。
振動体１０Ａ１は、この駆動回路３００から電力の供給を受けて振動し、その振動による駆動力は、伝達部２０により被駆動体５０に伝達され、被駆動体５０が駆動、すなわち、回転する。以下、振動体１０Ａ１の駆動方法の１例を説明する。ただし、振動体１０Ａ１の駆動方法は、以下の方法に限定されない。
振動体１０Ａ１は、この駆動回路３００から電力の供給を受けて振動し、その振動による駆動力は、伝達部２０により被駆動体５０に伝達され、被駆動体５０が駆動、すなわち、回転する。以下、振動体１０Ａ１の駆動方法の１例を説明する。ただし、振動体１０Ａ１の駆動方法は、以下の方法に限定されない。
駆動回路３００により、所定の周波数の駆動信号、すなわち、交番電圧を、圧電素子１１０ａ、１１０ｄと圧電素子１１０ｂ、１１０ｃとの位相差が１８０°となり、圧電素子１１０ａ、１１０ｄと圧電素子１１０ｅとの位相差が３０°となるように圧電素子１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄおよび１１０ｅに印加する。これにより、振動板２１０が屈曲してＳ字形状に変形し、伝達部２０の先端が楕円運動する。その結果、被駆動体５０は、その中心軸のまわりに回転する。また、圧電素子１１０ａ、１１０ｄと圧電素子１１ｅとの位相差が２１０°となるように交番電圧を印加すれば、被駆動体５０を前記と逆の方向に回転させることができる。
また、振動体１０Ａ１は、所定角度傾斜しているので、別の駆動方法として、駆動回路３００により、所定の周波数の交番電圧を、圧電素子１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄおよび１１０ｅの位相がすべて同相となるように圧電素子１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄおよび１１０ｅに印加してもよい。これにより、振動板２１０がその長手方向に伸縮し、伝達部２０の先端が振動板２１０の長手方向に往復運動する。その結果、被駆動体５０は、その中心軸のまわりに回転する。
なお、振動体１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２、１０Ｃ１および１０Ｃ２については、その説明を省略する。
この駆動装置１では、複数の振動体は、２つ以上の振動体が並列に接続されている複数の振動体組、本実施形態では、３つの振動体組（圧電アクチュエーター組）１０Ａｍ、１０Ｂｍおよび１０Ｃｍを構成している。
具体的には、振動体組１０Ａｍについては、図３に示すように、振動体１０Ａ１の圧電素子１１０ａと、振動体１０Ａ１の圧電素子１１０ｄと、振動体１０Ａ２の圧電素子１１０ａと、振動体１０Ａ２の圧電素子１１０ｄとが並列に接続されている。また、振動体１０Ａ１の圧電素子１１０ｂと、振動体１０Ａ１の圧電素子１１０ｃと、振動体１０Ａ２の圧電素子１１０ｂと、振動体１０Ａ２の圧電素子１１０ｃとが並列に接続されている。また、振動体１０Ａ１の圧電素子１１０ｅと、振動体１０Ａ２の圧電素子１１０ｅとが並列に接続されている。
これにより、振動体１０Ａ１と、振動体１０Ａ２とが並列に接続され、これらで振動体組１０Ａｍを構成している。
より詳細に説明すると、まず、振動体１０Ａ１の圧電素子１１０ａの第１電極４１と、振動体１０Ａ１の圧電素子１１０ｄの第１電極４１と、振動体１０Ａ２の圧電素子１１０ａの第１電極４１と、振動体１０Ａ２の圧電素子１１０ｄの第１電極４１とが接続されている。また、振動体１０Ａ１の圧電素子１１０ａの第２電極４２と、振動体１０Ａ１の圧電素子１１０ｄの第２電極４２と、振動体１０Ａ２の圧電素子１１０ａの第２電極４２と、振動体１０Ａ２の圧電素子１１０ｄの第２電極４２とが接続されている。
また、振動体１０Ａ１の圧電素子１１０ｂの第１電極４１と、振動体１０Ａ１の圧電素子１１０ｃの第１電極４１と、振動体１０Ａ２の圧電素子１１０ｂの第１電極４１と、振動体１０Ａ２の圧電素子１１０ｃの第１電極４１とが接続されている。また、振動体１０Ａ１の圧電素子１１０ｂの第２電極４２と、振動体１０Ａ１の圧電素子１１０ｃの第２電極４２と、振動体１０Ａ２の圧電素子１１０ｂの第２電極４２と、振動体１０Ａ２の圧電素子１１０ｃの第２電極４２とが接続されている。
また、振動体１０Ａ１の圧電素子１１０ｅの第１電極４１と、振動体１０Ａ２の圧電素子１１０ｅの第１電極４１とが接続されている。また、振動体１０Ａ１の圧電素子１１０ｅの第２電極４２と、振動体１０Ａ２の圧電素子１１０ｅの第２電極４２とが接続されている。
また、振動体組１０Ｂｍについては、図４に示すように、同様に、振動体１０Ｂ１の圧電素子１１０ａと、振動体１０Ｂ１の圧電素子１１０ｄと、振動体１０Ｂ２の圧電素子１１０ａと、振動体１０Ｂ２の圧電素子１１０ｄとが並列に接続されている。また、振動体１０Ｂ１の圧電素子１１０ｂと、振動体１０Ｂ１の圧電素子１１０ｃと、振動体１０Ｂ２の圧電素子１１０ｂと、振動体１０Ｂ２の圧電素子１１０ｃとが並列に接続されている。また、振動体１０Ｂ１の圧電素子１１０ｅと、振動体１０Ｂ２の圧電素子１１０ｅとが並列に接続されている。
これにより、振動体１０Ｂ１と、振動体１０Ｂ２とが並列に接続され、これらで振動体組１０Ｂｍを構成している。なお、この振動体組１０Ｂｍについては、前記振動体組１０Ａｍのような詳細な説明は省略する。
また、振動体組１０Ｃｍについては、図４に示すように、同様に、振動体１０Ｃ１の圧電素子１１０ａと、振動体１０Ｃ１の圧電素子１１０ｄと、振動体１０Ｃ２の圧電素子１１０ａと、振動体１０Ｃ２の圧電素子１１０ｄとが並列に接続されている。また、振動体１０Ｃ１の圧電素子１１０ｂと、振動体１０Ｃ１の圧電素子１１０ｃと、振動体１０Ｃ２の圧電素子１１０ｂと、振動体１０Ｃ２の圧電素子１１０ｃとが並列に接続されている。また、振動体１０Ｃ１の圧電素子１１０ｅと、振動体１０Ｃ２の圧電素子１１０ｅとが並列に接続されている。
これにより、振動体１０Ｃ１と、振動体１０Ｃ２とが並列に接続され、これらで振動体組１０Ｃｍを構成している。なお、この振動体組１０Ｃｍについては、前記振動体組１０Ａｍのような詳細な説明は省略する。
また、複数の振動体組、本実施形態では、３つの振動体組１０Ａｍ、１０Ｂｍおよび１０Ｃｍは、直列に接続されている。すなわち、振動体１０Ａ１および１０Ａ２と、振動体１０Ｂ１および１０Ｂ２と、振動体１０Ｃ１および１０Ｃ２とは、直列に接続されている。
また、振動体１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２、１０Ｃ１および１０Ｃ２の配置は、特に限定されないが、本実施形態では、振動体１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２、１０Ｃ１および１０Ｃ２は、振動体１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２、１０Ｃ１および１０Ｃ２の順番で、図２中の反時計周りに、等角度間隔で配置されている。すなわち、振動体組１０Ａｍの振動体１０Ａ１と振動体１０Ａ２とは、隣り合うように配置されている。また、同様に、振動体組１０Ｂｍの振動体１０Ｂ１と振動体１０Ｂ２とは、隣り合うように配置されている。また、同様に、振動体組１０Ｃｍの振動体１０Ｃ１と振動体１０Ｃ２とは、隣り合うように配置されている。そして、振動体１０Ａ１と振動体１０Ｂ２とは、被駆動体５０を挟んで対向するように配置されている。また、同様に、振動体１０Ａ２と振動体１０Ｃ１とは、被駆動体５０を挟んで対向するように配置されている。また、同様に、振動体１０Ｂ１と振動体１０Ｃ２とは、被駆動体５０を挟んで対向するように配置されている。
以上のような第２実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果、すなわち、電流経路の一部に短絡異常や開放異常が発生しても、被駆動体５０を停止することなく駆動することができ、駆動装置１の動作を継続することができるという効果を発揮することができる。
また、電磁モーターを用いる場合に比べて、小型化、軽量化および高出力化を図ることができる。
＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態に係る駆動装置および圧電モーターを示す平面図である。図６は、図５に示す駆動装置の圧電素子組を示す斜視図である。
図５は、本発明の第３実施形態に係る駆動装置および圧電モーターを示す平面図である。図６は、図５に示す駆動装置の圧電素子組を示す斜視図である。
以下、第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
図５に示すように、第３実施形態の駆動装置１では、６つの振動体組１０Ａ１ｍ、１０Ｂ１ｍ、１０Ｃ１ｍ、１０Ｄ１ｍ、１０Ｅ１ｍおよび１０Ｆ１ｍと、前述した駆動回路３００（図３、図４参照）とを備えている。後述するように、振動体組１０Ａ１ｍ、１０Ｂ１ｍ、１０Ｃ１ｍ、１０Ｄ１ｍ、１０Ｅ１ｍおよび１０Ｆ１ｍは、それぞれ、複数の振動体を備えている。
次に、振動体組１０Ａ１ｍ、１０Ｂ１ｍ、１０Ｃ１ｍ、１０Ｄ１ｍ、１０Ｅ１ｍおよび１０Ｆ１ｍについて説明するが、これらの構成は同様であるので、代表的に、振動体組１０Ａ１ｍについて説明する。
図６に示すように、振動体組１０Ａ１ｍは、複数、本実施形態では５つの振動体１０Ａ１を備えている。そして、振動体組１０Ａ１ｍを構成する２つ以上の振動体１０Ａ１、本実施形態では、５つの振動体１０Ａ１は、互いに積層されている。また、５つの振動体１０Ａ１は、並列に接続されている。
これにより、振動体１０Ａ１が積層されていない場合に比べて、小型化、軽量化および高出力化を図ることができる。
振動体１０Ａ１は、振動板２１０と、振動板２１０の端部に配置されており、振動体１０Ａ１の駆動力を被駆動体５０に伝える伝達部２０と、振動板２１０を支持する支持部２２０と、振動板２１０に配置された５つの圧電素子１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄおよび１１０ｅ（図３参照）とを備えている。
また、各振動体１０Ａ１の支持部２２０には、配線基板４１０が接続されている。また、配線基板４１０の端部には、前述した駆動回路３００が接続されている。
この駆動装置１では、振動体組１０Ａ１ｍ、１０Ｂ１ｍ、１０Ｃ１ｍ、１０Ｄ１ｍ、１０Ｅ１ｍおよび１０Ｆ１ｍは、直列に接続されている。
また、振動体組１０Ａ１ｍ、１０Ｂ１ｍ、１０Ｃ１ｍ、１０Ｄ１ｍ、１０Ｅ１ｍおよび１０Ｆ１ｍの配置は、特に限定されないが、本実施形態では、振動体組１０Ａ１ｍ、１０Ｂ１ｍ、１０Ｃ１ｍ、１０Ｄ１ｍ、１０Ｅ１ｍおよび１０Ｆ１ｍは、振動体組１０Ａ１ｍ、１０Ｂ１ｍ、１０Ｃ１ｍ、１０Ｄ１ｍ、１０Ｅ１ｍおよび１０Ｆ１ｍの順番で、図５中の反時計周りに、等角度間隔で配置されている。すなわち、振動体組１０Ａ１ｍと振動体組１０Ｄ１ｍとは、被駆動体５０を挟んで対向するように配置されている。また、同様に、振動体組１０Ｂ１ｍと振動体組１０Ｅ１ｍとは、被駆動体５０を挟んで対向するように配置されている。また、同様に、振動体組１０Ｃ１ｍと振動体組１０Ｆ１ｍとは、被駆動体５０を挟んで対向するように配置されている。
以上のような第３実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果を発揮することができる。
（変形例１）
第３実施形態では、５つの振動体が積層されているが、これに限らず、２つ、３つ、４つ、または６つ以上の振動体が積層されていてもよい。
第３実施形態では、５つの振動体が積層されているが、これに限らず、２つ、３つ、４つ、または６つ以上の振動体が積層されていてもよい。
＜第４実施形態＞
図７は、本発明の第４実施形態に係る駆動装置を示すブロック図である。なお、図７では、各振動体における配線は、それぞれ、本来は図４に示す配線と同様であるが、簡略化して図示している。
図７は、本発明の第４実施形態に係る駆動装置を示すブロック図である。なお、図７では、各振動体における配線は、それぞれ、本来は図４に示す配線と同様であるが、簡略化して図示している。
以下、第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
図７に示すように、第４実施形態の駆動装置１では、５つの振動体１０が並列に接続され、これらで１つの振動体組１０ｍを構成している。そして、５つの振動体組１０ｍが直列に接続されている。なお、並列に接続された振動体１０の数および直列に接続された振動体組１０ｍの数は、それぞれ、これに５つ限定されず、２以上であればよい。
また、各振動体組１０ｍ（振動体１０）には、それぞれ、物理量を検出する検出部（検知部）の１例および報知を行う報知部（表示部）の１例である電圧表示部６１が設けられている。各電圧表示部６１は、それぞれ、対応する振動体組１０ｍ（振動体１０）と並列に接続され、電圧を検出する検出部（図示せず）と、その検出部により検出された電圧を表示する表示部（図示せず）とを備えている。
この駆動装置１では、いずれかの振動体１０に短絡異常が発生した場合は、その短絡異常が発生した振動体１０が属する振動体組１０ｍに接続された電圧表示部６１により検出される電圧は、０Ｖとなる。これにより、短絡異常が発生した振動体１０が属する振動体組１０ｍを把握することができる。
また、いずれかの振動体１０に開放異常が発生した場合は、その開放異常が発生した振動体１０が属する振動体組１０ｍに接続された電圧表示部６１により検出される電圧は、増大する。これにより、開放異常が発生した振動体１０が属する振動体組１０ｍを把握することができる。
なお、報知部としては、電圧を表示するデバイスに限らず、例えば、電圧を他の情報に変換して報知するデバイスであってもよい。具体例としては、電圧表示部６１に代えて、例えば、電圧の大きさに応じて輝度が変化するネオン管、ＬＥＤ、有機ＥＬ等の発光部や、電圧の大きさに応じて色が変化する液晶素子等を設けてもよい。
また、検出部により検出される物理量は、電圧に限定されず、この他、例えば、電流、温度等が挙げられる。
以上のような第４実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果を発揮することができる。
また、第４実施形態では、振動体１０に短絡異常や開放異常等の異常が生じた場合、その異常が生じた振動体１０が属する振動体組１０ｍを特定することができ、これにより、迅速かつ適確に対応することができる。
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５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５実施形態に係るロボットの斜視図である。
次に、本発明の第５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５実施形態に係るロボットの斜視図である。
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（対象物）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部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、各関節部には駆動装置１（圧電モーター１００）が搭載されており、この駆動装置の駆動によって各アーム１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０が回動する。なお、各駆動装置１の駆動は、制御部１０８０によって制御される。
このようなロボット１０００は、駆動装置１（圧電モーター１００）を備えているため、上述した駆動装置１の効果を享受することができ、優れた信頼性を発揮することができる。
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６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６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６実施形態に係る電子部品搬送装置の斜視図である。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の斜視図である。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ており、基台２１００と、基台２１００の側方に配置された支持台２２００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駆動装置１（１ｘ）（圧電モーター１００）と、微調整プレート２２３１をＹ軸方向に移動させるための駆動装置１（１ｙ）（圧電モーター１００）と、回動部２２３２をＺ軸まわりに回動させるための駆動装置１（１θ）（圧電モーター１００）と、が内蔵されている。
このような電子部品搬送装置２０００は、駆動装置１（圧電モーター１００）を備えているため、上述した駆動装置１の効果を享受することができ、優れた信頼性を発揮することができる。
以上、本発明の駆動装置、圧電モーター、電子部品搬送装置およびロボットを、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、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
１、１ｘ、１ｙ、１θ…駆動装置、１００…圧電モーター、１０…振動体、１０ｍ…振動体組、１０Ａ１…振動体、１０Ａ２…振動体、１０Ｂ１…振動体、１０Ｂ２…振動体、１０Ｃ１…振動体、１０Ｃ２…振動体、１０Ａｍ…振動体組、１０Ｂｍ…振動体組、１０Ｃｍ…振動体組、１０Ａ１ｍ…振動体組、１０Ｂ１ｍ…振動体組、１０Ｃ１ｍ…振動体組、１０Ｄ１ｍ…振動体組、１０Ｅ１ｍ…振動体組、１０Ｆ１ｍ…振動体組、２０…伝達部、５０…被駆動体、５１…出力軸、３１…電源、３２…スイッチ、４１…第１電極、４２…第２電極、４３…圧電体、６１…電圧表示部、１１０ａ…圧電素子、１１０ｂ…圧電素子、１１０ｃ…圧電素子、１１０ｄ…圧電素子、１１０ｅ…圧電素子、２１０…振動板、２２０…支持部、３００…駆動回路、３１０…端子対、３２０…端子対、３３０…端子対、４１０…配線基板、ＣＡ１…コイル、ＣＡ２…コイル、ＣＢ１…コイル、ＣＢ２…コイル、ＣＣ１…コイル、ＣＣ２…コイル、ＭＡ１…動力発生装置、ＭＡ２…動力発生装置、ＭＢ１…動力発生装置、ＭＢ２…動力発生装置、ＭＣ１…動力発生装置、ＭＣ２…動力発生装置、ＯＡ１…出力部、ＯＡ２…出力部、ＯＢ１…出力部、ＯＢ２…出力部、ＯＣ１…出力部、ＯＣ２…出力部、ＰＭＡ…動力発生装置組、ＰＭＢ…動力発生装置組、ＰＭＣ…動力発生装置組、ＲＡ１…ローター、ＲＡ２…ローター、ＲＢ１…ローター、ＲＢ２…ローター、ＲＣ１…ローター、ＲＣ２…ローター、１０００…ロボット、１０１０…ベース、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０…アーム、１０８０…制御部、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、Ｑ…電子部品
Claims (8)
- 電力の供給を受けて振動し、被駆動体に前記被駆動体を駆動するための駆動力を与える複数の振動体を備え、
前記複数の振動体は、２つ以上の前記振動体が電気的に並列に接続されている複数の振動体組を構成し、
前記複数の振動体組は、電気的に直列に接続されており、
前記複数の振動体は、振動板と前記振動板に接続していて前記被駆動体に駆動力を伝達する伝達部を有し、前記振動板と前記伝達部とが並ぶ第1方向に沿って配置されている第１圧電素子と第２圧電素子、および第３圧電素子と第４圧電素子を備え、前記第１圧電素子と前記第３圧電素子は前記伝達部側に配置され、前記第１圧電素子と前記第４圧電素子、および前記第２圧電素子と前記第３圧電素子とがそれぞれ前記振動体組を構成していることを特徴とする駆動装置。 - 前記複数の振動体を駆動する駆動回路を備える請求項１に記載の駆動装置。
- 前記振動体の駆動力を前記被駆動体に伝える伝達部を備える請求項１または２に記載の駆動装置。
- 前記振動体組を構成する前記２つ以上の振動体は互いに積層されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の駆動装置。
- 前記振動体は、圧電素子を備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の駆動装置。
- 被駆動体と、
前記被駆動体を駆動する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の駆動装置と、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５のいずれか１項に記載の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５のいずれか１項に記載の駆動装置を備えることを特徴とするロボット。
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