JP2017017895A

JP2017017895A - 圧電駆動装置、モーターおよびロボット

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Publication number: JP2017017895A
Application number: JP2015133550A
Authority: JP
Inventors: 智明 ▲高▼橋; Tomoaki Takahashi
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2015-07-02
Filing date: 2015-07-02
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2035-07-02
Also published as: JP6617450B2

Abstract

【課題】大きな出力を得られる圧電駆動装置、モーターおよびロボットを提供すること。
【解決手段】２つの同一形状の圧電振動子の組が１組以上、１つの固定板に固定されている圧電駆動装置であって、前記圧電振動子は、前記固定板に固定される固定部と、圧電素子が設けられている振動体部と、前記固定部と前記振動体部とを接続する接続部と、を備えている振動板と、前記振動板に取り付けられまたは前記振動板と接触し、かつ、被駆動体に接触される接触部と、を有し、前記振動板の主面に平行かつ互いに直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向とし、前記振動板の主面に垂直な方向をＺ方向とし、前記固定部、前記振動体部および前記接触部が、前記Ｘ方向に沿って設けられ、前記２つの同一形状の圧電振動子は、互いに逆位相で駆動される。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電駆動装置、モーターおよびロボットに関する。

従来から、圧電素子を用いた圧電アクチュエーター（圧電駆動装置）や、これを用いたモーターが知られている。例えば、特許文献１には、片方の端部を固定し他方の端部を自由にした弾性板の長手方向縦振動一次モードの共振振動と、長手方向の屈曲振動高次モードの共振振動を使用し、該弾性板に接して配置されたローラーを回転させる超音波モーターが開示されている。

特開平３−１１９８３号公報

特許文献１の超音波モーターにおいては、固定部（支持治具）の剛性や質量が不十分であると、振動エネルギーが固定部側に漏れてしまい、振動子の変位量が減少してしまう。そのため、大きな出力を得るためには、固定部側への振動エネルギーの漏れを抑制できるように、大きくて硬い固定部が必要であった。

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、大きな出力を得られる圧電駆動装置、モーターおよびロボットを提供することができる。

本発明は前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、以下の態様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駆動装置は、
２つの同一形状の圧電振動子の組が１組以上、１つの固定板に固定されている圧電駆動装置であって、
前記圧電振動子は、
前記固定板に固定される固定部と、圧電素子が設けられている振動体部と、前記固定部と前記振動体部とを接続する接続部と、を備えている振動板と、
前記振動板に取り付けられまたは前記振動板と接触し、かつ、被駆動体に接触される接触部と、
を有し、
前記振動板の主面に平行かつ互いに直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向とし、前記振動板の主面に垂直な方向をＺ方向とし、
前記固定部、前記振動体部および前記接触部が、前記Ｘ方向に沿って設けられ、
前記２つの同一形状の圧電振動子は、互いに逆位相で駆動される、圧電駆動装置である。

本適用例によれば、２つの同一形状の圧電振動子は、互いに逆位相で駆動されるので、固定板に与える応力の方向が逆方向に作用して打ち消し合う。したがって、固定板への振
動エネルギーの漏れを低減できるので、大きな出力を得られる圧電駆動装置を実現できる。また、固定板を小さくすることができる。

［適用例２］
上述の圧電駆動装置において、
前記２つの同一形状の圧電振動子は、前記Ｙ方向に並んで配置されていてもよい。

本適用例によれば、固定板の同一面に２つの圧電振動子を配置するので、製造が容易な圧電駆動装置を実現できる。また、特にリニアモーターに適した圧電駆動装置を実現できる。

［適用例３］
上述の圧電駆動装置において、
前記２つの同一形状の圧電振動子の前記固定部は、一体として構成されていてもよい。

本適用例によれば、２つの圧電振動子を同一の製造プロセスで製造できるので２つの圧電振動子の特性のばらつきを小さくできる。したがって、固定板への振動エネルギーの漏れをさらに低減できるので、大きな出力を得られる圧電駆動装置を実現できる。

［適用例４］
上述の圧電駆動装置において、
前記圧電振動子は、前記振動体部の前記主面上に設けられ、
前記２つの同一形状の圧電振動子は、前記固定板の＋Ｚ方向側の面と−Ｚ方向側の面に、互いの圧電素子が形成されていない面どうし、または、圧電素子が形成されている面どうしが向かい合うように、配置されていてもよい。

本適用例によれば、被駆動体としてＹ方向を回転軸とするローターを用いる場合に、ローターの半径によらずに接触部を接触させることができる。また、複数の圧電駆動装置をＹ方向に並べて用いることも可能となる。したがって、大きな出力を得られる圧電駆動装置を実現できる。

［適用例５］
本適用例に係るモーターは、
上述の圧電駆動装置と、
前記被駆動体と、
を備えている、モーターである。

本適用例によれば、大きな出力を得られる圧電駆動装置を用いているので、大きな出力を得られるモーターを実現できる。

［適用例６］
本適用例に係るロボットは、
複数のリンク部と、
前記複数のリンク部を接続する関節部と、
前記関節部を前記被駆動体として駆動する、上述のいずれかの圧電駆動装置と、
を備えている、ロボットである。

本適用例によれば、大きな出力を得られる圧電駆動装置を用いているので、大きな出力を得られるロボットを実現できる。

第１実施形態に係る圧電駆動装置を模式的に示す斜視図である。振動板を模式的に示す平面図である。図２のＡ−Ａ線における断面図である。圧電振動子を駆動する駆動回路の回路図である。第１実施形態の圧電駆動装置の動作の様子を模式的に示す斜視図である。第２実施形態に係る圧電駆動装置を模式的に示す斜視図である。第２実施形態の圧電駆動装置の動作の様子を模式的に示す斜視図である。本実施形態に係るモーターを模式的に示す平面図である。圧電駆動装置を利用したロボットの一例を示す説明図である。ロボットの手首部分の説明図である。圧電駆動装置を利用した送液ポンプの一例を示す説明図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．圧電駆動装置
１−１．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を模式的に示す斜視図である。

本実施形態に係る圧電駆動装置１は、２つの同一形状の圧電振動子１１および圧電振動子１２の組が１組以上、１つの固定板２０に固定されている圧電駆動装置１である。図１に示される例は、２つの同一形状の圧電振動子１１および圧電振動子１２の組が１組である場合であるが、２組以上であってもよい。固定板２０は、ステンレス鋼などの剛性が高い材料で形成されることが好ましい。

圧電振動子１１は、固定板２０に固定される固定部１１１と、圧電素子が設けられている振動体部１１２と、固定部１１１と振動体部１１２とを接続する接続部１１３と、を備えている振動板１１０と、振動板１１０に取り付けられまたは振動板１１０と接触し、かつ、被駆動体に接触される接触部１１４と、を有する。

圧電振動子１２は、固定板２０に固定される固定部１２１と、圧電素子が設けられている振動体部１２２と、固定部１２１と振動体部１２２とを接続する接続部１２３と、を備えている振動板１２０と、振動板１２０に取り付けられまたは振動板１２０と接触し、かつ、被駆動体に接触される接触部１２４と、を有する。

接触部１１４および接触部１２４は、被駆動体と接触して、被駆動体に力を与えるための部材である。接触部１１４および接触部１２４は、セラミックス（例えばアルミナＡｌ_２Ｏ_３、ジルコニアＺｒＯ_２、窒化ケイ素Ｓｉ_３Ｎ）などの耐久性がある材料で形成されることが好ましい。

図１に示される例では、振動板１１０および振動板１２０の主面に平行かつ互いに直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向とし、振動板１１０および振動板１２０の主面に垂直な方向をＺ方向としている。

図１に示される例では、Ｙ方向から振動板１１０および接触部１１４を見た場合に、固
定部１１１、接続部１１３、振動体部１１２および接触部１１４が、この順にＸ方向に沿って設けられている。これによって、被駆動体に大きな力を与えることができる。

図１に示される例では、Ｙ方向から振動板１２０および接触部１２４を見た場合に、固定部１２１、接続部１２３、振動体部１２２および接触部１２４が、この順にＸ方向に沿って設けられている。これによって、被駆動体に大きな力を与えることができる。

図２は、振動板１１０および振動板１２０を模式的に示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線における断面図である。

振動板１１０および振動板１２０は、基板１００１と、基板１００１の上に形成された第１電極１００２と、第１電極１００２の上に形成された圧電体１００３と、圧電体１００３の上に形成された第２電極１００４と、を備えている。第１電極１００２と第２電極１００４は、圧電体１００３を挟持している。

基板１００１は、第１電極１００２と圧電体１００３と第２電極１００４を成膜プロセスで形成するための基板として使用される。また、基板１００１は機械的な振動を行う振動板としての機能も有する。基板１００１は、例えば、Ｓｉ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＺｒＯ_２などで形成することができる。Ｓｉ製の基板１００１として、例えば半導体製造用のＳｉウェハーを利用することが可能である。この実施形態において、基板１００１の平面形状は長方形である。基板１００１の厚みは、例えば１０μｍ以上７００μｍ以下の範囲とすることが好ましい。基板１００１の厚みを１０μｍ以上とすれば、基板１００１上の成膜処理の際に基板１００１を比較的容易に取扱うことができる。また、基板１００１の厚みを７００μｍ以下とすれば、薄膜で形成された圧電体１００３の伸縮に応じて、基板１００１を容易に振動させることができる。

第１電極１００２は、基板１００１上に形成された１つの連続的な導電体層として形成されている。一方、第２電極１００４は、図２に示されるように、６つの導電体層（電極Ｓ１、電極Ｉ１、電極Ｚ１、電極Ｓ２、電極Ｉ２および電極Ｚ２）に区分されている。図１の例では、第１電極１００２および第２電極１００４は、いずれも長方形の平面形状を有している。第１電極１００２および第２電極１００４は、例えばスパッタリングによって形成される薄膜である。第１電極１００２および第２電極１００４の材料としては、例えばＡｌ（アルミニウム）や、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）、Ｉｒ（イリジウム）などの導電性の高い任意の材料を利用可能である。なお、第１電極１００２を１つの連続的な導電体層とする代わりに、第２電極１００４と実質的に同じ平面形状を有する６つの導電体層に区分してもよい。なお、第２電極１００４の間の電気的接続のための配線（または配線層および絶縁層）と、第１電極１００２および第２電極１００４と駆動回路との間の電気的接続のための配線（または配線層および絶縁層）とは、図２および図３では図示が省略されている。

圧電体１００３は、第２電極１００４と実質的に同じ平面形状を有する５つの圧電体層として形成されている。この代わりに、圧電体１００３を、第１電極１００２と実質的に同じ平面形状を有する１つの連続的な圧電体層として形成してもよい。第１電極１００２と圧電体１００３と第２電極１００４との積層構造によって、それぞれ３つの圧電素子から構成される圧電振動子１１および圧電振動子１２が構成される。

圧電体１００３は、例えばゾル−ゲル法やスパッタリング法によって形成される薄膜である。圧電体１００３の材料としては、例えば、ＡＢＯ_３型のペロブスカイト構造を採るセラミックスなど、圧電効果を示す任意の材料を利用可能である。ＡＢＯ_３型のペロブスカイト構造を採るセラミックスとしては、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、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等を用いることが可能である。またセラミック以外の圧電効果を示す材料、例えばポリフッ化ビニリデン、水晶等を用いることも可能である。圧電体１００３の厚みは、例えば５０ｎｍ（０．０５μｍ）以上２０μｍ以下の範囲とすることが好ましい。この範囲の厚みを有する圧電体１００３の薄膜は、成膜プロセスを利用して容易に形成することができる。圧電体１００３の厚みを０．０５μｍ以上とすれば、圧電体１００３の伸縮に応じて十分に大きな力を発生することができる。また、圧電体１００３の厚みを２０μｍ以下とすれば、圧電駆動装置１を十分に小型化することができる。

本実施形態において、２つの同一形状の圧電振動子１１および圧電振動子１２は、互いに逆位相で駆動される。

図４は、圧電振動子１１および圧電振動子１２を駆動する駆動回路の回路図である。

図４において、電源ＶＳ０および電源ＶＳ１８０は、互いに位相が１８０度ずれた交流電圧を出力する。

圧電振動子１１の電極Ｓ１および電極Ｉ１には、電源ＶＳ０からの交流電圧が抵抗Ｒ１を介して入力される。圧電振動子１１の電極Ｚ１には、電源ＶＳ１８０からの交流電圧が抵抗Ｒ２を介して入力される。

圧電振動子１２の電極Ｓ２および電極Ｉ２には、電源ＶＳ１８０からの交流電圧が抵抗Ｒ２を介して入力される。圧電振動子１２の電極Ｚ２には、電源ＶＳ０からの交流電圧が抵抗Ｒ１を介して入力される。

圧電振動子１１および圧電振動子１２の第１電極１００２には、接地電位が共通に入力される。

図４に示される例では、圧電振動子１１の電極Ｓ１および電極Ｉ１の近傍の圧電体１００３が伸びるときには、圧電振動子１１の電極Ｚ１の近傍の圧電体１００３が縮む。また、圧電振動子１１の電極Ｓ１および電極Ｉ１の近傍の圧電体１００３が縮むときには、圧電振動子１１の電極Ｚ１の近傍の圧電体１００３が伸びる。

図４に示される例では、圧電振動子１２の電極Ｓ２および電極Ｉ２の近傍の圧電体１００３が伸びるときには、圧電振動子１２の電極Ｚ２の近傍の圧電体１００３が縮む。また、圧電振動子１２の電極Ｓ２および電極Ｉ２の近傍の圧電体１００３が縮むときには、圧電振動子１２の電極Ｚ２の近傍の圧電体１００３が伸びる。

図５は、第１実施形態の圧電駆動装置１の動作の様子を模式的に示す斜視図である。図５においては、圧電振動子１１および圧電振動子１２の屈曲の大きさは誇張して描かれている。

図５に示される例は、圧電振動子１１の電極Ｓ１および電極Ｉ１の近傍の圧電体１００３が伸びていて、圧電振動子１１の電極Ｚ１の近傍の圧電体１００３が縮んでいる状態である。また、圧電振動子１２の電極Ｓ２および電極Ｉ２の近傍の圧電体１００３が縮んでいて、圧電振動子１２の電極Ｚ２の近傍の圧電体１００３が伸びている状態である。

圧電振動子１１が伸縮することによって、接触部１１４は、ＸＹ平面内で楕円の軌跡を
描く。また、圧電振動子１２が伸縮することによって、接触部１２４は、ＸＹ平面内で楕円の軌跡を描く。この動作によって、接触部１１４または接触部１２４と接触する被駆動体をＹ方向に送り出すことができる。

本実施形態によれば、２つの同一形状の圧電振動子１１および圧電振動子１２は、互いに逆位相で駆動されるので、固定板２０に与える応力の方向が逆方向に作用して打ち消し合う。したがって、固定板２０への振動エネルギーの漏れを低減できるので、大きな出力を得られる圧電駆動装置１を実現できる。また、固定板２０の体積および質量を小さくすることができる。

本実施形態において、２つの同一形状の圧電振動子１１および圧電振動子１２は、Ｙ方向に並んで配置されている。

本実施形態によれば、固定板２０の同一面に２つの圧電振動子１１および圧電振動子１２を配置するので、製造が容易な圧電駆動装置１を実現できる。また、特にリニアモーターに適した圧電駆動装置１を実現できる。

本実施形態において、２つの同一形状の圧電振動子１１の固定部１１１および圧電振動子１２の固定部１２１は、一体として構成されていている。

本実施形態によれば、２つの圧電振動子１１および圧電振動子１２を同一の製造プロセスで製造できるので２つの圧電振動子１１および圧電振動子１２の特性のばらつきを小さくできる。したがって、固定板２０への振動エネルギーの漏れをさらに低減できるので、大きな出力を得られる圧電駆動装置１を実現できる。

１−２．第２実施形態
図６は、第２実施形態に係る圧電駆動装置２を模式的に示す斜視図である。第１実施形態に係る圧電駆動装置１と同様の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

第２実施形態に係る圧電駆動装置２は、圧電振動子１１および圧電振動子１２の固定板２０に対する配置が圧電駆動装置１とは異なり、他の構成は圧電駆動装置１と同様である。

圧電振動子１１および圧電振動子１２の積層構成は、図３に示される構成と同様である。圧電振動子１１の第２電極１００４は、＋Ｙ方向に向かって、電極Ｚ１、電極Ｉ１、電極Ｓ１の順に設けられている。圧電振動子１２の第２電極１００４は、＋Ｙ方向に向かって、電極Ｚ２、電極Ｉ２、電極Ｓ２の順に設けられている。圧電振動子１１および圧電振動子１２を駆動する駆動回路は、図４に示される構成と同一である。

本実施形態において、圧電振動子１１に設けられている圧電振動子は、振動板１１０の振動体部１１２の一方の主面上に設けられている。また、圧電振動子１２に設けられている圧電振動子は、振動板１２０の振動体部１２２の一方の主面上に設けられている。

２つの同一形状の圧電振動子１１および圧電振動子１２は、固定板２０の＋Ｚ方向側の面と−Ｚ方向側の面に、互いの圧電素子が形成されていない面どうし、または、圧電素子が形成されている面どうしが向かい合うように、配置されている。

図７は、第２実施形態の圧電駆動装置２の動作の様子を模式的に示す斜視図である。図７においては、圧電振動子１１および圧電振動子１２の屈曲の大きさは誇張して描かれている。

図７に示される例は、圧電振動子１１の電極Ｓ１および電極Ｉ１の近傍の圧電体１００３が伸びていて、圧電振動子１１の電極Ｚ１の近傍の圧電体１００３が縮んでいる状態である。また、圧電振動子１２の電極Ｓ２および電極Ｉ２の近傍の圧電体１００３が縮んでいて、圧電振動子１２の電極Ｚ２の近傍の圧電体１００３が伸びている状態である。

圧電振動子１１が伸縮することによって、接触部１１４は、ＸＹ平面内で楕円の軌跡を描く。また、圧電振動子１２が伸縮することによって、接触部１２４は、ＸＹ平面内で楕円の軌跡を描く。この動作によって、接触部１１４または接触部１２４と接触する被駆動体をＹ方向に送り出すことができる。

本実施形態においても、２つの同一形状の圧電振動子１１および圧電振動子１２は、互いに逆位相で駆動されるので、固定板２０に与える応力の方向が逆方向に作用して打ち消し合う。したがって、固定板２０への振動エネルギーの漏れを低減できるので、大きな出力を得られる圧電駆動装置１を実現できる。また、固定板２０の体積および質量を小さくすることができる。

また、本実施形態によれば、被駆動体としてＹ方向を回転軸とするローターを用いる場合に、ローターの半径によらずに接触部１１４または接触部１２４を接触させることができる。また、複数の圧電駆動装置２をＹ方向に並べて用いることも可能となる。したがって、大きな出力を得られる圧電駆動装置２を実現できる。

１−３．シミュレーション例
有限要素法によるシミュレーション結果を表１に示す。固定板の材質はステンレス鋼、固定板の大きさはＸ方向５ｍｍ、Ｙ方向５ｍｍ、Ｚ方向１ｍｍとした。また、圧電振動子の材質はシリコン、圧電振動子の大きさはＸ方向２．５ｍｍ、Ｙ方向１ｍｍ、Ｚ方向０．２ｍｍとした。

表１において、先端変位比率および出力は、圧電振動子が１個の場合を１００％とした場合の相対値を示した。圧電振動子の「２個同一面」は、図１に示される構成であり、「２個両面」は、図６に示される構成である。位相の「同位相」は、図４に示される駆動回路のＶＳ０とＶＳ１８０との位相差が０度である場合であり、「逆位相」は位相差が１８０度である場合である。

表１に示されるように、同位相である場合には、圧電振動子を２個用いても、出力が２００％を下回るのに対し、逆位相である場合には、出力が２００％を上回っている。したがって、２つの圧電振動子を逆位相で駆動することによって、大きな出力を得られる圧電駆動装置を実現できることが確認できた。

２．モーター
図８は、本実施形態に係るモーター５０を模式的に示す平面図である。

本実施形態に係るモーター５０は、上述の圧電駆動装置１と、被駆動体５００と、を備えている。図８に示される例では、モーター５０は、被駆動体５００を直線運動させるリニアモーターである。被駆動体５００は、圧電駆動装置１の動作中に、接触部１１４および接触部１２４の少なくとも一方に接触するように設けられている。圧電駆動装置１は、圧電振動子１１および圧電振動子１２の伸縮によって、被駆動体５００をＹ方向に移動させることができる。

本実施形態によれば、大きな出力を得られる圧電駆動装置１を用いているので、大きな出力を得られるモーター５０を実現できる。

圧電駆動装置１に代えて圧電駆動装置２を用いても、同様の効果を奏する。また、被駆動体５００は、回転運動するローターとして構成されていてもよい。

３．ロボット
図９は、上述の圧電駆動装置１を利用したロボット２０５０の一例を示す説明図である。ロボット２０５０は、複数のリンク部２０１２（「リンク部材」とも呼ぶ）と、それらリンク部２０１２の間を回動または屈曲可能な状態で接続する複数の関節部２０２０とを備えたアーム２０１０（「腕部」とも呼ぶ）を有している。それぞれの関節部２０２０には、上述した圧電駆動装置１が内蔵されており、圧電駆動装置１は、関節部２０２０を被駆動体として駆動する。本実施形態においては、圧電駆動装置１を用いて関節部２０２０を任意の角度だけ回動または屈曲させることが可能である。アーム２０１０の先端には、ロボットハンド２０００が接続されている。ロボットハンド２０００は、一対の把持部２００３を備えている。ロボットハンド２０００にも圧電駆動装置１が内蔵されており、圧電駆動装置１を用いて把持部２００３を開閉して物を把持することが可能である。また、ロボットハンド２０００とアーム２０１０との間にも圧電駆動装置１が設けられており、圧電駆動装置１を用いてロボットハンド２０００をアーム２０１０に対して回転させることも可能である。

図１０は、図９に示したロボット２０５０の手首部分の説明図である。手首の関節部２０２０は、手首回動部２０２２を挟持しており、手首回動部２０２２に手首のリンク部２０１２が、手首回動部２０２２の中心軸Ｏ周りに回動可能に取り付けられている。手首回動部２０２２は、圧電駆動装置１を備えており、圧電駆動装置１は、手首のリンク部２０１２およびロボットハンド２０００を中心軸Ｏ周りに回動させる。ロボットハンド２０００には、複数の把持部２００３が立設されている。把持部２００３の基端部はロボットハンド２０００内で移動可能となっており、この把持部２００３の根元の部分に圧電駆動装置１が搭載されている。このため、圧電駆動装置１を動作させることで、把持部２００３を移動させて対象物を把持することができる。

なお、ロボットとしては、単腕のロボットに限らず、腕の数が２以上の多腕ロボットにも圧電駆動装置１を適用可能である。ここで、手首の関節部２０２０やロボットハンド２０００の内部には、圧電駆動装置１の他に、力覚センサーやジャイロセンサー等の各種装置に電力を供給する電力線や、信号を伝達する信号線等が含まれ、非常に多くの配線が必要になる。したがって、関節部２０２０やロボットハンド２０００の内部に配線を配置することは非常に困難だった。しかしながら、上述した実施形態の圧電駆動装置１は、通常の電動モーターや、従来の圧電駆動装置よりも大きな出力を得られて、装置の大きさも小さくできるので、関節部２０２０（特に、アーム２０１０の先端の関節部）やロボットハンド２０００のような小さな空間でも配線を配置することが可能になる。

図１１は、上述の圧電駆動装置１を利用した送液ポンプ２２００の一例を示す説明図である。送液ポンプ２２００は、ケース２２３０内に、リザーバー２２１１と、チューブ２２１２と、圧電駆動装置１と、ローター２２２２と、減速伝達機構２２２３と、カム２２０２と、複数のフィンガー２２１３、２２１４、２２１５、２２１６、２２１７、２２１８、２２１９と、が設けられている。リザーバー２２１１は、輸送対象である液体を収容するための収容部である。チューブ２２１２は、リザーバー２２１１から送り出される液体を輸送するための管である。圧電駆動装置１は、ローター２２２２の側面に押し付けた状態で設けられており、圧電駆動装置１がローター２２２２を回転駆動する。ローター２２２２の回転力は減速伝達機構２２２３を介してカム２２０２に伝達される。フィンガー２２１３から２２１９はチューブ２２１２を閉塞させるための部材である。カム２２０２が回転すると、カム２２０２の突起部２２０２Ａによってフィンガー２２１３から２２１９が順番に放射方向外側に押される。フィンガー２２１３から２２１９は、輸送方向上流側（リザーバー２２１１側）から順にチューブ２２１２を閉塞する。これにより、チューブ２２１２内の液体が順に下流側に輸送される。こうすれば、ごく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２２００を実現することができる。なお、各部材の配置は図示されたものには限られない。また、フィンガーなどの部材を備えず、ローター２２２２に設けられたボールなどがチューブ２２１２を閉塞する構成であってもよい。上述のような送液ポンプ２２００は、インシュリンなどの薬液を人体に投与する投薬装置などに活用できる。ここで、上述した実施形態の圧電駆動装置１を用いることにより、従来の圧電駆動装置よりも大きな出力を得られて、装置の大きさも小さくできるので、投薬装置を小型化できる。

本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１，２…圧電駆動装置、１１，１２…圧電振動子、２０…固定板、５０…モーター、１１０…振動板、１１１…固定部、１１２…振動体部、１１３…接続部、１１４…接触部、１２０…振動板、１２１…固定部、１２２…振動体部、１２３…接続部、１２４…接触部、５００…被駆動体、１００１…基板、１００２…第１電極、１００３…圧電体、１００４…第２電極、２０００…ロボットハンド、２００３…把持部、２０１０…アーム、２０１２…リンク部、２０２０…関節部、２０２２…手首回動部、２０５０…ロボット、２２００…送液ポンプ、２２０２…カム、２２０２Ａ…突起部、２２１１…リザーバー、２２１２…チューブ、２２１３…フィンガー、２２２２…ローター、２２２３…減速伝達機構、２２３０…ケース、Ｉ１，Ｉ２，Ｓ１，Ｓ２，Ｚ１，Ｚ２…電極、Ｒ１，Ｒ２…抵抗、ＶＳ０，ＶＳ１８０…電源

Claims

２つの同一形状の圧電振動子の組が１組以上、１つの固定板に固定されている圧電駆動装置であって、
前記圧電振動子は、
前記固定板に固定される固定部と、圧電素子が設けられている振動体部と、前記固定部と前記振動体部とを接続する接続部と、を備えている振動板と、
前記振動板に取り付けられまたは前記振動板と接触し、かつ、被駆動体に接触される接触部と、
を有し、
前記振動板の主面に平行かつ互いに直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向とし、前記振動板の主面に垂直な方向をＺ方向とし、
前記固定部、前記振動体部および前記接触部が、前記Ｘ方向に沿って設けられ、
前記２つの同一形状の圧電振動子は、互いに逆位相で駆動される、圧電駆動装置。
請求項１に記載の圧電駆動装置において、
前記２つの同一形状の圧電振動子は、前記Ｙ方向に並んで配置されている、圧電駆動装置。
請求項２に記載の圧電駆動装置において、
前記２つの同一形状の圧電振動子の前記固定部は、一体として構成されている、圧電駆動装置。
請求項１に記載の圧電駆動装置において、
前記圧電素子は、前記振動体部の前記主面上に設けられ、
前記２つの同一形状の圧電振動子は、前記固定板の＋Ｚ方向側の面と−Ｚ方向側の面に、互いの前記圧電素子が形成されていない面どうし、または、前記圧電素子が形成されている面どうしが向かい合うように、配置されている、圧電駆動装置。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の圧電駆動装置と、
前記被駆動体と、
を備えている、モーター。
複数のリンク部と、
前記複数のリンク部を接続する関節部と、
前記関節部を前記被駆動体として駆動する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の圧電駆動装置と、
を備えている、ロボット。