JP6439466B2

JP6439466B2 - 圧電駆動装置、ロボット及びロボットの駆動方法

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Publication number: JP6439466B2
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Inventors: 豊荒川; 晃雄小西
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Description

本発明は、圧電駆動装置、ロボット及びロボットの駆動方法に関する。

特許文献１には、１つの被駆動体と、被駆動体を駆動する複数のアクチュエータとを備え、各アクチュエータを互いに協調させて、被駆動体を駆動することが記載されている。

特開２００４−２６０９９０号公報

しかし、特許文献１では、各アクチュエータが駆動することによる被駆動体の振動、ガタツキについては十分に考慮されていなかった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。本発明の一形態によれば、圧電駆動装置が提供される。この圧電駆動装置は、前記複数の圧電駆動部のそれぞれが、振動板と、前記振動板に設けられた圧電振動体と、前記被駆動部材と接触可能な接触部材と、を有し、前記複数の圧電駆動部は、第１の圧電駆動部群と第２の圧電駆動部群を有し、前記第１の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部の各接触部材は、前記被駆動部材の移動中心軸に対して点対称位置または回転対称位置に配置されており、前記第２の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部の各接触部材は、前記被駆動部材の移動中心軸に対して点対称位置または回転対称位置に配置されており、前記第１の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部の各接触部材は、前記被駆動部材に対し、同じ大きさであり、前記被駆動部材に回転以外の力がかからないような回転対称な力を掛け、前記第２の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部の各接触部材は、前記被駆動部材に対し、同じ大きさであり、前記被駆動部材に回転以外の力がかからないような回転対称な力を掛け、前記第１の圧電駆動部群の前記各接触部材が前記被駆動部材を押圧するタイミングと、前記第２の圧電駆動部群の前記各接触部材が前記被駆動部材を押圧するタイミングと、が異なっている。この形態によれば、第１の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部の各接触部材は、被駆動部材の移動中心軸に対して対称な位置であって第１の圧電駆動部群の各接触部材が被駆動部材を押圧したときに、被駆動部材に回転方向の力のみが掛かり、第２の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部の各接触部材は、被駆動部材の移動中心軸に対して対称な位置であって第２の圧電駆動部群の各接触部材が被駆動部材を押圧したときに、被駆動部材に回転方向の力のみが掛かるので、被駆動部材の振動やガタツキを小さく抑えることができる。

（１）本発明の一形態によれば、圧電駆動装置が提供される。この圧電駆動装置は、被駆動部材を駆動する複数の圧電駆動部を備え、前記複数の圧電駆動部のそれぞれが、振動板と、前記振動板に設けられた圧電振動体と、前記被駆動部材と接触可能な接触部材と、を有し、前記複数の圧電駆動部は、第１の圧電駆動部群と第２の圧電駆動部群を有し、前記第１の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部の各接触部材は、前記被駆動部材の移動中心軸または移動中心線に対して対称な位置に配置されており、前記第２の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部の各接触部材は、前記被駆動部材の移動中心軸または移動中心線に対して対称な位置に配置されており、前記第１の圧電駆動部群の前記各接触部材が前記被駆動部材を押圧するタイミングと、前記第２の圧電駆動部群の前記各接触部材が前記被駆動部材を押圧するタイミングとが異なっている。この形態によれば、第１の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部の各接触部材は、被駆動部材の移動中心軸または移動中心線に対して対称な位置に配置されており、第２の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部の各接触部材は、被駆動部材の移動中心軸または移動中心線に対して対称な位置に配置されているので、被駆動部材の振動やガタツキを小さく抑えることができる。

（２）上記形態の圧電駆動装置において、前記第１の圧電駆動部群の前記各接触部材のそれぞれが前記被駆動部材を押圧するタイミングは同一であり、前記第２の圧電駆動部群の前記各接触部材のそれぞれが前記被駆動部材を押圧するタイミングは同一であってもよい。この形態によれば、第１の圧電駆動部群の前記各接触部材のそれぞれが前記被駆動部材を押圧するタイミングは同一であり、第２の圧電駆動部群の前記各接触部材のそれぞれが前記被駆動部材を押圧するタイミングは同一であるので、被駆動部材の振動やガタツキをより抑えることができる。

（３）上記形態の圧電駆動装置において、被駆動部材は円板形状を有しており、前記第１の圧電駆動部群の前記各接触部材は、前記移動中心軸に対して、点対称位置または回転対称位置に配置されており、前記第２の圧電駆動部群の前記各接触部材は、前記移動中心軸に対して、点対称位置または回転対称位置に配置されていてもよい。この形態によれば、被駆動部材が円板形状を有している場合に、被駆動部材の振動やガタツキを抑えることができる。

（４）上記形態の圧電駆動装置において、前記第１の圧電駆動部群の前記各接触部材が接触する接触点の幾何学的な重心および前記第２の圧電駆動部群の前記各接触部材が接触する接触点の幾何学的な重心は、前記移動中心軸の位置であってもよい。この形態によれば、第１の圧電駆動部群の各接触部材が接触する接触点の幾何学的な重心および第２の圧電駆動部群の各接触部材が接触する接触点の幾何学的な重心は、移動中心軸の位置であるので、被駆動部材の振動やガタツキを抑えることができる。

（５）上記形態の圧電駆動装置において、前記第１の圧電駆動部群の前記各接触部材は、前記被駆動部材を挟んで対向位置に分かれて配置されており、前記第２の圧電駆動部群の前記各接触部材は、前記被駆動部材を挟んで対向位置に分かれて配置されていてもよい。この形態によれば、第１の圧電駆動部群の前記各接触部材は、被駆動部材を挟んで対向位置に分かれて配置されており、第２の圧電駆動部群の前記各接触部材は、被駆動部材を挟んで対向位置に分かれて配置されているので、被駆動部材の振動やガタツキを抑えることができる。

（６）本発明の一形態によれば、ロボットが提供される。このロボットは、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、前記複数のリンク部を前記関節部で回動させる、上記形態のいずれかに記載の圧電駆動装置と、を備える。この形態によれば、圧電駆動装置をロボットの駆動に利用できる。

（７）本発明の一形態によれば、ロボットの駆動方法が提供される。この駆動方法は、前記第１電極と前記第２電極との間に周期的に変化する電圧を印加することで前記圧電駆動装置を駆動し、前記複数のリンク部を前記関節部で回動させる。

本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、圧電駆動装置の他、圧電駆動装置の駆動方法、圧電駆動装置の製造方法、圧電駆動装置を搭載するロボット、圧電駆動装置を搭載するロボットの駆動方法、送液ポンプ、投薬ポンプ等、様々な形態で実現することができる。

圧電駆動部の概略構成を示す平面図及び断面図。振動板の平面図。圧電駆動部と駆動回路の電気的接続状態を示す説明図。圧電駆動部の屈曲振動の例を示す説明図。第１の実施形態の圧電駆動装置における圧電駆動部の配置を示す説明図。第２の実施形態の圧電駆動装置における圧電駆動部の配置を示す説明図。第３の実施形態の圧電駆動装置における圧電駆動部の配置を示す説明図。第１の圧電駆動部群の圧電駆動部によりローターに掛かる力を示す説明図。第４の実施形態の圧電駆動装置における圧電駆動部の配置を示す説明図。第４の実施形態の変形例である圧電駆動装置を示す説明図。本発明の他の実施形態としての圧電駆動部の断面図。本発明の更に他の実施形態としての圧電駆動部の平面図。上述の圧電駆動部を利用したロボットの一例を示す説明図。ロボットの手首部分の説明図。上述の圧電駆動部を利用した送液ポンプの一例を示す説明図。

・圧電駆動部の構成：
図１（Ａ）は、本発明に用いられる圧電駆動部１０の概略構成を示す平面図であり、図１（Ｂ）は、圧電駆動部１０を図１（Ａ）のＢ−Ｂ切断線で切ったときに、その断面から圧電駆動部１０を見たときの図である。圧電駆動部１０は、振動板２００と、振動板２００の両面（第１面２１１（「表面」とも呼ぶ）と第２面２１２（「裏面」とも呼ぶ））にそれぞれ配置された２つの圧電振動体１００とを備える。圧電振動体１００は、基板１２０と、基板１２０の上に形成された第１電極１３０と、第１電極１３０の上に形成された圧電体１４０と、圧電体１４０の上に形成された第２電極１５０と、を備えている。第１電極１３０と第２電極１５０は、圧電体１４０を挟持している。２つの圧電振動体１００は、振動板２００を中心として対称に配置されている。２つの圧電振動体１００は同じ構成を有しているので、以下では特に断らない限り、振動板２００の上側にある圧電振動体１００の構成を説明する。

圧電振動体１００の基板１２０は、第１電極１３０と圧電体１４０と第２電極１５０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１２０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１２０は、例えば、Ｓｉ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＺｒＯ_２などで形成することができる。シリコン（以下「Ｓｉ」とも呼ぶ。）製の基板１２０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１２０の平面形状は長方形である。基板１２０の厚みは、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲とすることが好ましい。基板１２０の厚みを１０μｍ以上とすれば、基板１２０上の成膜処理の際に基板１２０を比較的容易に取扱うことができる。また、基板１２０の厚みを１００μｍ以下とすれば、薄膜で形成された圧電体１４０の伸縮に応じて、基板１２０を容易に振動させることができる。

第１電極１３０は、基板１２０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１５０は、図１（Ａ）に示すように、５つの導電体層１５０ａ〜１５０ｅ（「第２電極１５０ａ〜１５０ｅ」とも呼ぶ）に区分されている。中央にある第２電極１５０ｅは、基板１２０の幅方向の中央において、基板１２０の長手方向のほぼ全体に亘る長方形形状に形成されている。他の４つの第２電極１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄは、同一の平面形状を有しており、基板１２０の四隅の位置に形成されている。図１の例では、第１電極１３０と第２電極１５０は、いずれも長方形の平面形状を有している。第１電極１３０や第２電極１５０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１３０や第２電極１５０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１３０を１つの連続的な導電体層とする代わりに、第２電極１５０ａ〜１５０ｅと実質的に同じ平面形状を有する５つの導電体層に区分してもよい。なお、第２電極１５０ａ〜１５０ｅの間の電気的接続のための配線（又は配線層及び絶縁層）と、第１電極１３０及び第２電極１５０ａ〜１５０ｅと駆動回路との間の電気的接続のための配線（又は配線層及び絶縁層）とは、図１では図示が省略されている。

圧電体１４０は、第２電極１５０ａ〜１５０ｅ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１４０を、第１電極１３０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１３０と圧電体１４０と第２電極１５０ａ〜１５０ｅとの積層構造によって、５つの圧電素子１１０ａ〜１１０ｅ（図１（Ａ））が構成される。

圧電体１４０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１４０の材料としては、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１４０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１４０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１４０の厚みを０．０５μｍ以上とすれば、圧電体１４０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１４０の厚みを２０μｍ以下とすれば、圧電駆動部１０を十分に小型化することができる。

図２は、振動板２００の平面図である。振動板２００は、長方形形状の振動体部２１０と、振動体部２１０の左右の長辺からそれぞれ３本ずつ延びる接続部２２０とを有しており、また、左右の３本の接続部２２０にそれぞれ接続された２つの取付部２３０を有している。なお、図２では、図示の便宜上、振動体部２１０にハッチングを付している。取付部２３０は、ネジ２４０によって他の部材に圧電駆動部１０を取り付けるために用いられる。振動板２００は、例えば、シリコン、シリコン化合物、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、銅、銅合金、鉄−ニッケル合金などの金属、金属酸化物、またはダイヤモンド等の材料で形成することが可能である。

振動体部２１０の上面（第１面）及び下面（第２面）には、圧電振動体１００（図１）がそれぞれ接着剤を用いて接着される。振動体部２１０の長さＬと幅Ｗの比は、Ｌ：Ｗ＝約７：２とすることが好ましい。この比は、振動体部２１０がその平面に沿って左右に屈曲する超音波振動（後述）を行うために好ましい値である。振動体部２１０の長さＬは、例えば０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲とすることができ、幅Ｗは、例えば０．０５ｍｍ以上８ｍｍ以下の範囲とすることができる。なお、振動体部２１０が超音波振動を行うために、長さＬは５０ｍｍ以下とすることが好ましい。振動体部２１０の厚み（振動板２００の厚み）は、例えば２０μｍ以上７００μｍ以下の範囲とすることができる。振動体部２１０の厚みを２０μｍ以上とすれば、圧電振動体１００を支持するために十分な剛性を有するものとなる。また、振動体部２１０の厚みを７００μｍ以下とすれば、圧電振動体１００の変形に応じて十分に大きな変形を発生することができる。

振動板２００の一方の短辺には、接触部材２０が設けられている。接触部材２０は、被駆動体と接触可能な、被駆動体に力を与えるための部材である。接触部材２０は、セラミックス（例えばＡｌ_２Ｏ_３）などの耐久性がある材料で形成することが好ましい。

図３は、圧電駆動部１０と駆動回路３００の電気的接続状態を示す説明図である。５つの第２電極１５０ａ〜１５０ｅのうちで、対角にある一対の第２電極１５０ａ，１５０ｄが配線１５１を介して互いに電気的に接続され、他の対角の一対の第２電極１５０ｂ，１５０ｃも配線１５２を介して互いに電気的に接続されている。これらの配線１５１，１５２は成膜処理によって形成しても良く、或いは、ワイヤ状の配線によって実現してもよい。図３の右側にある３つの第２電極１５０ｂ，１５０ｅ，１５０ｄと、第１電極１３０（図１）は、配線３１０，３１２，３１４，３２０を介して駆動回路３００に電気的に接続されている。駆動回路３００は、一対の第２電極１５０ａ，１５０ｄと第１電極１３０との間に周期的に変化する交流電圧又は脈流電圧を印加することにより、圧電駆動部１０を超音波振動させて、接触部材２０に接触するローター（被駆動体）を所定の回転方向に回転させることが可能である。ここで、「脈流電圧」とは、交流電圧にＤＣオフセットを付加した電圧を意味し、その電圧（電界）の向きは、一方の電極から他方の電極に向かう一方向である。また、他の一対の第２電極１５０ｂ，１５０ｃと第１電極１３０との間に交流電圧又は脈流電圧を印加することにより、接触部材２０に接触するローターを逆方向に回転させることが可能である。このような電圧の印加は、振動板２００の両面に設けられた２つの圧電振動体１００に同時に行われる。なお、図３に示した配線１５１，１５２，３１０，３１２，３１４，３２０を構成する配線（又は配線層及び絶縁層）は、図１では図示が省略されている。

図４は、圧電駆動部１０の屈曲振動の例を示す説明図である。圧電駆動部１０の接触部材２０は、被駆動体としてのローター５０の外周に接触している。図４に示す例では、駆動回路３００（図３）は、第１の対角に配置された一対の第２電極１５０ａ，１５０ｄと第１電極１３０との間に交流電圧又は脈流電圧を印加しており、圧電素子１１０ａ，１１０ｄは図４の矢印ｘの方向に伸縮する。これに応じて、圧電駆動部１０の振動体部２１０は、図４（Ａ）に示す蛇行していないまっすぐな形状と、図４（Ｂ）に示す振動体部２１０の平面内で屈曲して蛇行形状（Ｓ字形状）に交互に変形し、接触部材２０の先端が矢印ｙの向きに楕円運動する。その結果、ローター５０は、その中心５１の周りに第１の方向ｚ（図４では時計回り方向）に回転する。本実施形態では、振動体部２１０は、図４（Ａ）に示すような蛇行していないまっすぐな形状と、図４（Ｂ）に示すような振動体部２１０の平面内で屈曲して蛇行形状（Ｓ字形状）と、に交互に変形することを屈曲振動と呼ぶ。図２で説明した振動板２００の３つの接続部２２０（図２）は、このような振動体部２１０の振動の節（ふし）の位置に設けられている。なお、駆動回路３００が、第１の対角とは異なる第２の対角に配置された他の一対の第２電極１５０ｂ，１５０ｃと第１電極１３０との間に交流電圧又は脈流電圧を印加する場合には、ローター５０は逆方向（第２の方向あるいは、反時計回り方向）に回転する。なお、屈曲振動では、時計回り時に駆動される２つの圧電素子１１０ａ，１１０ｄは、振動体部２１０（あるいは圧電振動体１００）の中心２０５に対して点対称位置にあり、反時計回り時に駆動される２つの圧電素子１１０ｂ，１１０ｃは、振動体部２１０（あるいは圧電振動体１００）の中心２０５に対して点対称位置にある。中央の第２電極１５０ｅに、一対の第２電極１５０ａ，１５０ｄ（又は他の一対の第２電極１５０ｂ，１５０ｃ）と同じ電圧を印加すれば、圧電駆動部１０が長手方向に伸縮するので、接触部材２０からローター５０に与える力をより大きくすることが可能である。なお、駆動回路３００が屈曲振動時に駆動する圧電素子は、点対称位置になくてもよく、例えば、中心２０５に対して偏った位置にあっても良い。なお、圧電駆動部１０（又は圧電振動体１００）のこのような動作については、上記先行技術文献１（特開２００４−３２０９７９号公報、又は、対応する米国特許第７２２４１０２号）に記載されており、その開示内容は参照により組み込まれる。

・第１の実施形態：
図５は、第１の実施形態の圧電駆動装置１０００における圧電駆動部の配置を示す説明図である。図５（Ａ）は、ローター５０の法線方向から見た図を示し、図５（Ｂ）は、圧電駆動装置１０００を図５（Ａ）に記載のＢの方向から見た図を示している。なお、図５（Ｂ）では、図面が見づらくなるため、圧電振動部１０ｓ３、１０ｔ２及びそれらの接触部材２０を省略している。圧電駆動装置１０００は、６個の圧電駆動部１０ｓ１〜１０ｓ３、１０ｔ１〜１０ｔ３を備える。圧電駆動部１０ｓ１〜１０ｓ３、１０ｔ１〜１０ｔ３は２つの群、第１の圧電駆動部群と第２の圧電駆動部群に分類される。第１の圧電駆動部群は、圧電駆動部１０ｓ１〜１０ｓ３を含み、第２の圧電駆動部群は、圧電駆動部１０ｔ１〜１０ｔ３を含んでいる。第１の圧電駆動部群の３個の圧電駆動部１０ｓ１〜１０ｓ３の接触部材２０は、ローター５０（被駆動部材５０）の円板形状の外周に沿って、ローター５０の中心５１を中心とする３回回転対称位置に配置されている。３個の圧電駆動部１０ｓ１〜１０ｓ３の３個の接触部材２０とローター５０との３つの接触点の幾何学的な重心は、ローター５０の中心５１と一致する。第２の圧電駆動部群の３個の圧電駆動部１０ｔ１〜１０ｔ３の接触部材２０も、ローター５０の外周に沿って、ローター５０の中心５１を中心とする３回回転対称位置に配置されており、３個の圧電駆動部１０ｔ１〜１０ｔ３の３個の接触部材２０とローター５０との３つの接触点の幾何学的な重心は、ローター５０の中心５１と一致する。なお、「幾何学的な重心」とは、３つ以上の接触点で構成される凸多角形（本実施形態では三角形）の重心を意味する。

圧電駆動部１０ｓ１〜１０ｓ３、１０ｔ１〜１０ｔ３の接触部材２０は、ローター５０の厚みの中央で、ローター５０の外周面５２（「接触面５２」とも呼ぶ。）と接触する。接触点の軌跡ＴＲ（「移動軌跡ＴＲ」とも呼ぶ。）は、外周面５２に沿った円となる。ローター５０の中心５１は、外周面５２の移動軌跡ＴＲの中心にある「移動中心軸」に相当する。換言すれば、ローター５０の中心５１は、複数の圧電駆動部１０ｓ１〜１０ｓ３、１０ｔ１〜１０ｔ３の複数の接触部材２０が接触するローター５０の接触面５２上の移動軌跡ＴＲを想定するときに、その移動軌跡ＴＲの中心にある移動中心軸と言える。

圧電駆動装置１０００では、第１の圧電駆動部群の３つの圧電駆動部１０ｓ１〜１０ｓ３は、同一のタイミングでローター５０を押圧する。ただし、各圧電駆動部１０ｓ１〜１０ｓ３の押圧のタイミングは、押圧の周期の長さを１００％としたときに、互いに±５％程度の差があってもよい。この程度の差であれば、ローター５０の振動やガタツキを十分に抑制し、小さく出来る。また、第２の圧電駆動部群の３つの圧電駆動部１０ｔ１〜１０ｔ３も、同一のタイミングでローター５０を押圧する。各圧電駆動部１０ｔ１〜１０ｔ３の押圧タイミングについても、同様に押圧の周期の長さを１００％としたときに、互いに±５％程度の差があってもよい。第１の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｓ１〜１０ｓ３によるローター５０の押圧のタイミングと、第２の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｔ１〜１０ｔ３によるローター５０の押圧のタイミングが互いに異なり、交互に押圧が行われる。

図５（Ｃ）は、第１の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｓ１〜１０ｓ３からローター５０に掛かる押圧力Ｆ１０ｓ１〜Ｆ１０ｓ３を示す説明図である。押圧力Ｆ１０ｓ１〜Ｆ１０ｓ３は、大きさが同じであり、ローター５０と接触部材２０との接点における接線の方向を向いている。このように、回転対称な位置にある接触点から、回転対称な力を掛けると、回転以外の力が掛からない。第１の圧電駆動部群の圧電駆動部からローター５０に掛かる押圧力Ｆ１０ｓ１〜Ｆ１０ｓ３は、ローター５０を回転させるだけであり、ローター５０に並進方向の力を掛けない。その結果、ローター５０の振動やガタツキを抑えることができる。

図５（Ｄ）は、押圧力Ｆ１０ｓ１〜Ｆ１０ｓ３がローター５０の外周面５２の接線方向以外の方向を向いている場合を示す説明図である。押圧力Ｆ１０ｓ１は、円周面５２の接線方向の力Ｆ１０ｓ１ａと、ローター５０の中心方向（放射方向）の力Ｆ１０ｓ１ｂに分けることが出来る。押圧力Ｆ１０ｓ２とＦ１０ｓ３についても同様に、それぞれ、接線方向の力Ｆ１０ｓ２ａ、Ｆ１０ｓ３ａと、中心方向の力Ｆ１０ｓ２ｂ、Ｆ１０ｓ３ｂに分けることができる。中心方向の力Ｆ１０ｓ１ｂ、Ｆ１０ｓ２ｂ、Ｆ１０ｓ３ｂは作用線がローター５０の中心５１を通り、Ｆ１０ｓ１ｂ、Ｆ１０ｓ２ｂ、Ｆ１０ｓ３ｂの和はゼロとなるので、ローター５０に並進方向の力を掛けない。接線方向の力Ｆ１０ｓ１ａ、Ｆ１０ｓ２ａ、Ｆ１０ｓ３ａについては、図５（Ｃ）で説明したように、ローター５０を回転させるだけであり、ローター５０に並進方向の力を掛けない。従って、押圧力Ｆ１０ｓ１〜Ｆ１０ｓ３がローター５０の外周面５２の接線方向以外の方向を向いている場合であっても、押圧力Ｆ１０ｓ１〜Ｆ１０ｓ３は、ローター５０を回転させるだけであり、ローター５０に並進方向の力を掛けない。その結果、ローター５０の振動やガタツキを抑えることができる。

以上、第１の実施形態によれば、第１の圧電駆動部群が有する３つの圧電駆動部１０ｓ１〜１０ｓ３の各接触部材２０は、ローター５０の中心５１（移動中心軸）に対して、３回回転対称位置に配置されており、第２の圧電駆動部群が有する３つの圧電駆動部１０ｓ１〜１０ｓ３の各接触部材２０は、ローター５０の中心５１（移動中心軸）に対して、３回回転対称位置に配置されており、第１の圧電駆動部群の各接触部材２０がローター５０を押圧した後に、第２の圧電駆動部群の各接触部材２０がローター５０を押圧するので、ローター５０の振動やガタツキを小さくできる。

・第２の実施形態：
図６は、第２の実施形態の圧電駆動装置１０００ｓにおける圧電駆動部の配置を示す説明図である。図６（Ａ）は、ローター５０の法線方向から見た図を示し、図６（Ｂ）は、圧電駆動装置１０００ｓを図６（Ａ）に記載のＢの方向から見た図を示している。なお、図６（Ｂ）では、図面が見づらくなるため、圧電振動部１０ｔ１及びその接触部材２０を省略している。圧電駆動装置１０００ｓは、４個の圧電駆動部１０ｓ１、１０ｓ２、１０ｔ１、１０ｔ２を備える。第１の圧電駆動部群は、圧電駆動部１０ｓ１、１０ｓ２を含み、２の圧電駆動部群は、圧電駆動部１０ｔ１、１０ｔ２を含んでいる。第１の圧電駆動部群の２個の圧電駆動部１０ｓ１、１０ｓ２の接触部材２０は、ローター５０の外周に沿って、ローター５０の中心５１（ローター５０の回転中心であり、請求項における「移動中心軸」に対応する。）を中心とする点対称位置に配置されている。２個の圧電駆動部１０ｓ１、１０ｓ２の重心は、ローター５０の中心５１と一致する。第２の圧電駆動部群の２個の圧電駆動部１０ｔ１、１０ｔ２の接触部材２０も、ローター５０の外周に沿って、ローター５０の中心５１を中心とする点対称位置に配置されており、２個の圧電駆動部１０ｔ１、１０ｔ２の重心は、ローター５０の中心５１と一致する。

圧電駆動部１０ｓ１、１０ｓ２、１０ｔ１、１０ｔ２の接触部材２０は、ローター５０の厚みの中央で、ローター５０の外周面５２（「接触面５２」とも呼ぶ。）と接触する。接触点の軌跡ＴＲ（「移動軌跡ＴＲ」とも呼ぶ。）は、外周面５２に沿った円となる。

第１の圧電駆動部群の２つの圧電駆動部１０ｓ１、１０ｓ２は、ローター５０を押圧し、第２の圧電駆動部群の２つの圧電駆動部１０ｔ１、１０ｔ２は、ローター５０を押圧する。第１の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｓ１、１０ｓ２によるローター５０の押圧と、第２の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｔ１、１０ｔ２によるローター５０の押圧とは、交互に行われる。

図６（Ｃ）は、第１の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｓ１、１０ｓ２からローター５０に掛かる押圧力Ｆ１０ｓ１、Ｆ１０ｓ２を示す説明図である。押圧力Ｆ１０ｓ１、Ｆ１０ｓ２は大きさが同じである。押圧力Ｆ１０ｓ１、Ｆ１０ｓ２は、それぞれローター５０と接触部材２０との接点における接線の方向を向いており、向きが逆である。また、押圧力Ｆ１０ｓ１、Ｆ１０ｓ２は、同一直線上にない。したがって、押圧力Ｆ１０ｓ１、Ｆ１０ｓ２は、偶力を構成する。したがって、押圧力Ｆ１０ｓ１、Ｆ１０ｓ２はローター５０を回転させるだけであり、ローター５０に並進方向の力は掛からない。その結果、ローター５０の振動やガタツキを小さくできる。第２の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｔ１、１０ｔ２からローター５０に掛かる押圧力についても同様である。

以上、第２の実施形態によれば、第１の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｓ１、１０ｓ２の各接触部材は、ローター５０の外周に沿って、ローター５０の中心５１を中心とする点対称位置に配置されており、第２の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｔ１、１０ｔ２の各接触部材は、ローター５０の外周に沿って、ローター５０の中心５１を中心とする点対称位置に配置されており、第１の圧電駆動部群の各接触部材２０がローター５０を押圧した後に、第２の圧電駆動部群の各接触部材２０がローター５０を押圧するので、ローター５０の振動やガタツキを小さくできる。

・第３の実施形態：
図７は、第３の実施形態の圧電駆動装置１０００ｔにおける圧電駆動部の配置を示す説明図である。図７（Ａ）は、圧電駆動装置１０００ｔをローター５０と平行な方向から見た状態を示し、図７（Ｂ）は、圧電駆動装置１０００ｔをローター５０の法線方向から見た状態を示す。圧電駆動装置１０００ｔは、１２個の圧電駆動部１０ｓ１ｕ〜１０ｓ３ｕ、１０ｓ１ｄ〜１０ｓ３ｄ、１０ｔ１ｕ〜１０ｔ３ｕ、１０ｔ１ｄ〜１０ｔ３ｄを備える。第１の圧電駆動部群は、圧電駆動部は、１０ｓ１ｕ〜１０ｓ３ｕ、１０ｓ１ｄ〜１０ｓ３ｄを含み、第２の圧電駆動部群は、圧電駆動部１０ｔ１ｕ〜１０ｔ３ｕ、１０ｔ１ｄ〜１０ｔ３ｄを含んでいる。

第１の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｓ１ｕ〜１０ｓ３ｕの接触部材２０は、ローター５０の一方の面５０ｕ側に、３回回転対称位置に配置され、圧電駆動部１０ｓ１ｄ〜１０ｓ３ｄの接触部材２０は、ローター５０の他方の面５０ｄ側に、３回回転対称位置に配置されている。圧電駆動部１０ｓ１ｕと１０ｓ１ｄとは、ペアを組み、ローター５０を挟んで対向位置に分かれて配置されている。圧電駆動部１０ｓ２ｕと１０ｓ２ｄ、圧電駆動部１０ｓ３ｕと１０ｓ３ｄについても同様である。第２の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｔ１ｕ〜１０ｔ３ｕについても、第１の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｓ１ｕ〜１０ｓ３ｕと同様に配置されている。

第１の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｓ１ｕ〜１０ｓ３ｕの接触部材２０は、ローター５０の一方の面５０ｕに接触する。接触点の移動軌跡ＴＲは、ローター５０の中心５１を中心とする円となる。ローター５０の中心５１は、外周面５２上の移動軌跡ＴＲの中心にある「移動中心軸」に相当する。換言すれば、ローター５０の中心５１は、複数の圧電駆動部１０ｓ１〜１０ｓ３、１０ｔ１〜１０ｔ３の複数の接触部材２０が接触するローター５０の外周面５２上の移動軌跡ＴＲを想定するときに、その移動軌跡ＴＲの中心にある移動中心軸と言える。なお、第２の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｔ１ｕ〜１０ｔ３ｕの接触部材２０も同様に面５０ｕに接触し、同様に、ローター５０の中心５１を中心とする円形の移動軌跡を形成する。なお、第１の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｓ１ｕ〜１０ｓ３ｕの接触部材２０による移動軌跡ＴＲと、第２の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｔ１ｕ〜１０ｓｔｕの接触部材２０による移動軌跡は、重なっても良く、重なっていなくてもよい。第１の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｓ１ｄ〜１０ｓ３ｄ及び第２の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｔ１ｄ〜１０ｔ３ｄの接触部材２０についても同様にローター５０の他方の面５０ｄに接触する。これらの移動軌跡についても、同様である。なお、第１の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｓ１ｕ〜１０ｓ３ｕの接触部材２０の移動軌跡ＴＲと、第１の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｓ１ｄ〜１０ｓ３ｄの接触部材２０の移動軌跡は、対向し、第２の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｔ１ｕ〜１０ｔ３ｕの接触部材２０の移動軌跡と、第２の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｔ１ｄ〜１０ｔ３ｄの接触部材２０の移動軌跡は、対向している。

図８は、第１の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｓ１ｕ、１０ｓ１ｄ、１０ｓ２ｕ、１０ｓ２ｄ、１０ｓ３ｕ、１０ｓ３ｄによりローター５０に掛かる力Ｆ１０ｓ１、Ｆ１０ｓ３、Ｆ１０ｓ５を示す説明図である。圧電駆動部１０ｓ１ｕによる力と１０ｓ１ｄによる力は、同じ向きで大きさが同じであるので、図８では、合わせて、力Ｆ１０ｓ１としている。Ｆ１０ｓ２、Ｆ１０ｓ３についても同様である。力Ｆ１０ｓ１、Ｆ１０ｓ２、Ｆ１０ｓ３は、大きさが同じで、移動軌跡ＴＲの接線方向に掛かる。したがって、第１の実施形態と同様に、ローター５０を回転させるだけであり、ローター５０に並進方向の力を掛けない。その結果、ローター５０の振動やガタツキを抑えることができる。

圧電駆動部１０ｓ１ｕと１０ｓ１ｄ、１０ｓ２ｕと１０ｓ２ｄ、１０ｓ３ｕと１０ｓ３ｄは、それぞれ、ローター５０挟んで対向しており、ローター５０を押圧するため、ローター５０の法線方向（ローター５０の回転軸に沿った方向）の力が相殺され、ローター５０の回転軸を揺動させる力が掛からない。したがって、ローター５０の振動やガタツキを小さくできる。第２の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｔ１ｕ〜１０ｔ３ｕ、１０ｔ１ｄ〜１０ｔ３ｄについても同様である。

以上、第３の実施形態によれば、第１の圧電駆動部群が有する６つの圧電駆動部１０ｓ１ｕ〜１０ｓ３ｕ、１０ｓ１ｄ〜１０ｓ３ｄの各接触部材２０は、ローター５０の中心５１（移動中心軸）に対して、３回回転対称位置に配置されており、第２の圧電駆動部群が有する６つの圧電駆動部１０ｔ１ｕ〜１０ｔ３ｕ、１０ｔ１ｄ〜１０ｔ３ｄの各接触部材２０は、ローター５０の中心５１（移動中心軸）に対して、３回回転対称位置に配置されており、第１の圧電駆動部群の各接触部材２０がローター５０を押圧するタイミングと、第２の圧電駆動部群の各接触部材２０がローター５０を押圧するタイミングと、が互いに異なり、交互に押圧が行われるので、ローター５０の振動やガタツキを小さくできる。

第１〜３の実施形態をまとめれば、第１の圧電駆動部群が有する複数（ｎ個、ｎは２以上の整数）の圧電駆動部の各接触部材２０は、ローター５０の中心５１（移動中心軸）に対して対称な位置（一般にｎ回回転対称位置あるいは点対称位置）に配置されており、第２の圧電駆動部群が有する複数（ｎ個）の圧電駆動部の各接触部材２０は、ローター５０の中心５１に対して対称な位置（ｎ回回転対称位置あるいは点対称位置）に配置されており、第１の圧電駆動部群の各接触部材２０がローター５０を押圧するタイミングと、第２の圧電駆動部群の各接触部材２０がローター５０を押圧タイミングと、が互いに異なり、交互に押圧が行われるので、ローター５０の振動やガタツキを小さくできると言える。

なお、上記第１〜３の実施形態において、第１の圧電駆動部群の各接触部材２０がローター５０を押圧するタイミングが同一であり、第２の圧電駆動部群の各接触部材２０がローター５０を押圧するタイミングが同一であることが好ましい。ローター５０の振動やガタツキをより抑えることができる。但し、第１の圧電駆動部群や第２の圧電駆動部群の各接触部材２０がローター５０を押圧するタイミングについては、少なくともペアを組む２つの圧電駆動部、例えば電駆動部１０ｓ１ｕと１０ｓ１ｄとが同時にローターを押圧すればよく、電駆動部１０ｓ１ｕと１０ｓ１ｄのペアと、電駆動部１０ｓ２ｕと１０ｓ２ｄのペアとは、必ずしも同時でなくてもよい。

・第４の実施形態：
図９は、第４の実施形態の圧電駆動装置１０００ｕにおける圧電駆動部の配置を示す説明図である。図９（Ａ）は、圧電駆動装置１０００ｕの側面図であり、図９（Ｂ）は、圧電駆動装置１０００ｕの上面図であり、図９（Ｂ）は、圧電駆動装置１０００ｕの下面図を示す。第１〜３の実施形態では、被駆動部材としてローター５０を用いているが、第４の実施形態の被駆動部材５３は、長方形の平板である。

圧電駆動装置１０００ｕは、８個の圧電駆動部１０ｓ１ｕ、１０ｓ１ｄ、１０ｓ２ｕ、１０ｓ２ｄ、１０ｔ１ｕ、１０ｔ１ｄ、１０ｔ２ｕ、１０ｔ２ｄを備える。圧電駆動部１０ｓ１ｕ、１０ｓ１ｄ、１０ｓ２ｕ、１０ｓ２ｄは、第１の圧電駆動部群を構成し、圧電駆動部１０ｔ１ｕ、１０ｔ１ｄ、１０ｔ２ｕ、１０ｔ２ｄは、第２の圧電駆動部群を構成している。

第１の圧電駆動部群について、圧電駆動部１０ｓ１ｕと１０ｓ２ｕは、被駆動部材５３の一方の面５３ｕ側に配置され、圧電駆動部１０ｓ１ｄと１０ｓ２ｄは、被駆動部材５３の他方の面５３ｄ側に配置されている。圧電駆動部１０ｓ１ｕと１０ｓ１ｄとは、ペアを組み、被駆動部材５３を挟んで対向して配置され、圧電駆動部１０ｓ１ｕと１０ｓ１ｄも同様にペアを組み、被駆動部材５３を挟んで対向して分かれて配置されている。第２の圧電駆動部群の圧電駆動部１０ｔ１ｕ、１０ｔ１ｄ、１０ｔ２ｕ、１０ｔ２ｄについても同様に配置されている。本実施形態では、被駆動部材５３の面５３ｕ側では、図面の左側から圧電駆動部１０ｓ１ｕ、１０ｔ１ｕ、１０ｓ２ｕ、１０ｔ２ｕというように、第１の圧電駆動部群の圧電駆動部と、第２の圧電駆動部群の圧電駆動部とが交互に配置されている。

圧電駆動部１０ｓ１ｕ、１０ｓ２ｕ、１０ｔ１ｕ、１０ｔ２ｕの接触部材２０は、被駆動部材５３の一方の面５３ｕと接触する。接触点の移動軌跡ＴＲｕは、被駆動部材５３の一方の面５３ｕの被駆動部材５３の移動方向に沿った直線となる。圧電駆動部１０ｓ１ｄ、１０ｓ２ｄ、１０ｔ１ｄ、１０ｔ２ｄの接触部材２０は、被駆動部材５３の他方の面５３ｄと接触する。接触点の移動軌跡ＴＲｄは、被駆動部材５３の他方の面５３ｄの被駆動部材５３の移動方向に沿った直線となる。被駆動部材５３は、移動軌跡ＴＲｕとＴｒｄに沿って移動する。移動軌跡ＴＲｕとＴｒｄの中間線を移動中心線５４と呼ぶと、圧電駆動部１０ｓ１ｕ、１０ｓ１ｄ、１０ｓ２ｕ、１０ｓ２ｄ、１０ｔ１ｕ、１０ｔ１ｄ、１０ｔ２ｕ、１０ｔ２ｄの各接触部材２０は、移動中心線５４に対して対称な位置に配置されていると言える。換言すれば、被駆動部材５３の中心線は、複数の圧電駆動部１０ｓ１ｕ、１０ｓ１ｄ、１０ｓ２ｕ、１０ｓ２ｄ、１０ｔ１ｕ、１０ｔ１ｄ、１０ｔ２ｕ、１０ｔ２ｄの複数の接触部材２０が接触する被駆動部材５３の面５３ｕ、５３ｄ上の移動軌跡ＴＲｕ、ＴＲｄを想定するときに、その移動軌跡ＴＲｕ、ＴＲｄの中心（中間）にある移動中心線５４と言える。

本実施形態では、第１の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部１０ｓ１ｕ、１０ｓ１ｄ、１０ｓ２ｕ、１０ｓ２ｄの各接触部材２０は、被駆動部材５３の移動中心線５４に対して対称な位置に配置されており、第２の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部１０ｔ１ｕ、１０ｔ１ｄ、１０ｔ２ｕ、１０ｔ２ｄの各接触部材２０は、被駆動部材５３の移動中心線５４に対して対称な位置に配置されており、第１の圧電駆動部群の４個の圧電駆動部１０ｓ１ｕ、１０ｓ１ｄ、１０ｓ２ｕ、１０ｓ２ｄが被駆動部材５３を押圧するタイミングと、第２の圧電駆動部群の４個の圧電駆動部１０ｔ１ｕ、１０ｔ１ｄ、１０ｔ２ｕ、１０ｔ２ｄが被駆動部材５３を押圧するタイミングとは異なっており、交互に押圧が行われるので、被駆動部材５３の振動やガタツキを抑えることができる。

なお、被駆動部材５３の移動中心線５４を挟んで対向して配置されているペアを組んでいる圧電駆動部、例えば、圧電駆動部１０ｓ１ｕと１０ｓ１ｄとは、同時に被駆動部材を押圧することが好ましい。被駆動部材５３の振動やガタツキをより抑えることができる。

図１０は、第４の実施形態の変形例である圧電駆動装置１０００ｖを示す説明図である。第４の実施形態の圧電駆動装置１０００ｕでは、図面の左側から圧電駆動部１０ｓ１ｕ、１０ｔ１ｕ、１０ｓ２ｕ、１０ｔ２ｕというように、第１の圧電駆動部群の圧電駆動部と、第２の圧電駆動部群の圧電駆動部とが交互に配置されているのに対し、変形例の圧電駆動装置１０００ｖでは、移動中心線５４と垂直な面５５を対称面として、第１の圧電駆動部群の圧電駆動部と、第２の圧電駆動部群の圧電駆動部とが、面対称位置に配置されている点が異なる。第３の実施形態の変形例である圧電駆動装置１０００ｖについても、第３の実施形態と同様に、被駆動部材５３の振動やガタツキをより抑えることができる。

上記各実施形態では、圧電駆動部群が２つの場合を例にとって説明したが、圧電駆動部群の数は、３以上であり、３つの圧電駆動部群の圧電駆動部が被駆動部材を押圧するタイミングが互いに異なっており、順番に交互に押圧が行われる構成であっても良い。被駆動部材の振動やガタツキを抑えることができる。

・圧電駆動装置の他の実施形態：
図１１は、本発明の他の実施形態としての圧電駆動部１０ａの断面図であり、第１実施形態の図１（Ｂ）に対応する図である。この圧電駆動部１０ａでは、圧電振動体１００が、図１（Ｂ）とは上下を逆にした状態で振動板２００に配置されている。すなわち、ここでは、第２電極１５０が振動板２００に近く、基板１２０が振動板２００から最も遠くなるように配置されている。なお、図１１においても、図１（Ｂ）と同様に、第２電極１５０ａ〜１５０ｅの間の電気的接続のための配線（又は配線層及び絶縁層）と、第１電極１３０及び第２電極１５０ａ〜１５０ｅと駆動回路との間の電気的接続のための配線（又は配線層及び絶縁層）とは、図示が省略されている。この圧電駆動部１０ａも、第１実施形態と同様な効果を達成することができる。第２の実施形態と同様に、圧電振動体１００の基板１２０を振動板２００より突出させても良く、接触部材の形状を第３の実施形態と同様の形状としても良い。

図１２（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の更に他の実施形態としての圧電駆動部１０ｂの平面図であり、第１実施形態の図１（Ａ）に対応する図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）では、図示の便宜上、振動板２００の接続部２２０や取付部２３０は図示が省略されている。図１２（Ａ）の圧電駆動部１０ｂでは、一対の第２電極１５０ｂ，１５０ｃが省略されている。この圧電駆動部１０ｂも、図４に示すような１つの方向ｚにローター５０を回転させることが可能である。なお、図１２（Ａ）の３つの第２電極１５０ａ，１５０ｅ，１５０ｄには同じ電圧が印加されるので、これらの３つの第２電極１５０ａ，１５０ｅ，１５０ｄを、連続する１つの電極層として形成してもよい。

図１２（Ｂ）は、本発明の更に他の実施形態としての圧電駆動部１０ｃの平面図である。この圧電駆動部１０ｃでは、図１（Ａ）の中央の第２電極１５０ｅが省略されており、他の４つの第２電極１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄが図１（Ａ）よりも大きな面積に形成されている。この圧電駆動部１０ｃも、第１実施形態とほぼ同様な効果を達成することができる。

図１及び図１２（Ａ）、（Ｂ）から理解できるように、圧電振動体１００の第２電極１５０としては、少なくとも１つの電極層を設けることができる。但し、図１及び図１２（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態のように、長方形の圧電振動体１００の対角の位置に第２電極１５０を設けるようにすれば、圧電振動体１００及び振動板２００を、その平面内で屈曲する蛇行形状に変形させることが可能である点で好ましい。

・圧電駆動装置を用いた装置の実施形態：
上述した圧電駆動部１０は、共振を利用することで被駆動体に対して大きな力を与えることができるものであり、各種の装置に適用可能である。圧電駆動部１０は、例えば、ロボット（電子部品搬送装置（ＩＣハンドラー）も含む）、投薬用ポンプ、時計のカレンダー送り装置、印刷装置（例えば紙送り機構。ただし、ヘッドに利用される圧電駆動装置では、振動板を共振させないので、ヘッドには適用不可である。）等の各種の機器における駆動装置として用いることが出来る。以下、代表的な実施の形態について説明する。

図１３は、上述の圧電駆動部１０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、複数本のリンク部２０１２（「リンク部材」とも呼ぶ）と、それらリンク部２０１２の間を回動又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、上述した圧電駆動部１０が内蔵されており、圧電駆動部１０を用いて関節部２０２０を任意の角度だけ回動又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にも圧電駆動部１０が内蔵されており、圧電駆動部１０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部１０が設けられており、圧電駆動部１０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１４は、図１２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、圧電駆動部１０を備えており、圧電駆動部１０は、手首のリンク部２０１２及びロボットハンド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部１０が搭載されている。このため、圧電駆動部１０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部１０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、圧電駆動部１０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。従って、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部１０は、通常の電動モーターや、従来の圧電駆動装置よりも駆動電流を小さくできるので、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１５は、上述の圧電駆動部１０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、圧電駆動部１０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。圧電駆動部１０の接触部材２０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、圧電駆動部１０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、極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。上記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部１０を用いることにより、従来の圧電駆動装置よりも駆動電流が小さくなるので、投薬装置の消費電力を抑制することができる。従って、投薬装置を電池駆動する場合は、特に有効である。

・変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態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において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

・変形例１：
上記実施形態では、基板１２０の上に第１電極１３０と圧電体１４０と第２電極１５０とが形成されていたが、基板１２０を省略して、振動板２００の上に第１電極１３０と圧電体１４０と第２電極１５０とを形成するようにしてもよい。

・変形例２：
上記実施形態では、振動板２００の両面にそれぞれ１つの圧電振動体１００を設けていたが、圧電振動体１００の一方を省略することも可能である。但し、振動板２００の両面にそれぞれ圧電振動体１００を設けるようにすれば、振動板２００をその平面内で屈曲した蛇行形状に変形させることがより容易である点で好ましい。

以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。

１０、１０ａ〜１０ｃ、１０ｓ１ｕ〜１０ｓ３ｕ、１０ｓ１ｄ〜１０ｓ３ｄ、１０ｔ１ｄ〜１０ｔ３ｄ…圧電駆動部２０…接触部材５０…ローター（被駆動部材）５１…中心５２…外周面（接触面）５３…被駆動部材５３ｕ、５３ｄ…面５４…移動中心線５５…面１００…圧電振動体１１０ａ〜１１０ｅ…圧電素子１２０…基板１３０…第１電極１４０…圧電体１５０、１５０ａ〜１５０ｅ…第２電極（導電体層）１５１、１５２…配線２００…振動板２０５…中心２１０…振動体部２１１…第１面２１２…第２面２２０…接続部２３０…取付部２４０…ネジ３００…駆動回路３１０…配線１０００、１０００ｓ〜１０００ｖ…圧電駆動装置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Ｆ１０ｓ１〜Ｆ１０ｓ３…力ＴＲ、ＴＲｕ、ＴＲｄ…移動軌跡ｘ…矢印ｙ…矢印ｚ…第１の方向

Claims

被駆動部材を駆動する複数の圧電駆動部を備え、
前記複数の圧電駆動部のそれぞれが、
振動板と、
前記振動板に設けられた圧電振動体と、
前記被駆動部材と接触可能な接触部材と、
を有し、
前記複数の圧電駆動部は、第１の圧電駆動部群と第２の圧電駆動部群を有し、
前記第１の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部の各接触部材は、前記被駆動部材の移動中心軸に対して点対称位置または回転対称位置に配置されており、
前記第２の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部の各接触部材は、前記被駆動部材の移動中心軸に対して点対称位置または回転対称位置に配置されており、
前記第１の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部の各接触部材は、前記被駆動部材に対し、同じ大きさであり、前記被駆動部材に回転以外の力がかからないような回転対称な力を掛け、
前記第２の圧電駆動部群が有する複数の圧電駆動部の各接触部材は、前記被駆動部材に対し、同じ大きさであり、前記被駆動部材に回転以外の力がかからないような回転対称な力を掛け、
前記第１の圧電駆動部群の前記各接触部材が前記被駆動部材を押圧するタイミングと、前記第２の圧電駆動部群の前記各接触部材が前記被駆動部材を押圧するタイミングと、が異なっている、圧電駆動装置。
請求項１に記載の圧電駆動装置において、
前記第１の圧電駆動部群の前記各接触部材のそれぞれが前記被駆動部材を押圧するタイミングは同一であり、
前記第２の圧電駆動部群の前記各接触部材のそれぞれが前記被駆動部材を押圧するタイミングは同一である、圧電駆動装置。
請求項１または２に記載の圧電駆動装置において、
前記第１の圧電駆動部群の前記各接触部材が接触する接触点の幾何学的な重心および前記第２の圧電駆動部群の前記各接触部材が接触する接触点の幾何学的な重心は、前記移動中心軸の位置である、圧電駆動装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電駆動装置において、
前記第１の圧電駆動部群の前記各接触部材は、前記被駆動部材を挟んで対向位置に分かれて配置されており、
前記第２の圧電駆動部群の前記各接触部材は、前記被駆動部材を挟んで対向位置に分かれて配置されている、圧電駆動装置。
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、
前記複数のリンク部を前記関節部で回動させる請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電駆動装置と、
を備えるロボット。
請求項５に記載のロボットの駆動方法であって、
前記圧電振動体に周期的に変化する電圧を印加することで前記圧電駆動装置を駆動し、前記複数のリンク部を前記関節部で回動させる、ロボットの駆動方法。