壓電驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)器人以及它們的驅(qū)動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓電驅(qū)動(dòng)裝置以及具備壓電驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)器人等各種裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]一直以來，公知有使用壓電元件的壓電促動(dòng)器(壓電驅(qū)動(dòng)裝置)(例如專利文獻(xiàn)1)。該壓電驅(qū)動(dòng)裝置的基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成為分別在加強(qiáng)板的兩個(gè)面上兩行兩列地配置有四個(gè)壓電元件，共計(jì)八個(gè)壓電元件被設(shè)置于加強(qiáng)板的兩側(cè)。各個(gè)壓電元件是分別利用兩片電極夾著壓電體的單元，加強(qiáng)板也作為壓電元件的一方的電極來利用。在加強(qiáng)板的一端設(shè)置有用于與作為被驅(qū)動(dòng)體的轉(zhuǎn)子接觸從而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的突起部。若對(duì)四個(gè)壓電元件中的被配置于對(duì)角的兩個(gè)壓電元件施加交流電壓，則該兩個(gè)壓電元件進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)，據(jù)此加強(qiáng)板的突起部進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)或橢圓運(yùn)動(dòng)。而且，根據(jù)該加強(qiáng)板的突起部的往復(fù)運(yùn)動(dòng)或橢圓運(yùn)動(dòng)，作為被驅(qū)動(dòng)體的轉(zhuǎn)子向規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。另外，通過將施加交流電壓的兩個(gè)壓電元件切換為其他兩個(gè)壓電元件，能夠使轉(zhuǎn)子向相反方向旋轉(zhuǎn)。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-320979號(hào)公報(bào)
[0004]但是，本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有的壓電驅(qū)動(dòng)裝置中存在有在突起部與被驅(qū)動(dòng)體接觸的接觸點(diǎn)磨損集中從而突起部過度消耗的問題。這種問題在為了使壓電驅(qū)動(dòng)裝置小型化而利用薄膜的壓電元件(壓電體)的情況下特別顯著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的，能夠以如下方式或者應(yīng)用例來實(shí)現(xiàn)。
[0006](1)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式提供如下壓電驅(qū)動(dòng)裝置，該壓電驅(qū)動(dòng)裝置具備:振動(dòng)板，其具有第一面以及第二面；第一壓電振動(dòng)體，其具有第一壓電元件并被配置于上述振動(dòng)板的第一面；第二壓電振動(dòng)體，其具有第二壓電元件并被配置于上述振動(dòng)板的第二面；以及突起部，其被設(shè)置于上述振動(dòng)板且與被驅(qū)動(dòng)體接觸。上述第一壓電振動(dòng)體與上述第二壓電振動(dòng)體具有相對(duì)于上述振動(dòng)板相互非對(duì)稱的非對(duì)稱性。
[0007]根據(jù)該壓電驅(qū)動(dòng)裝置，第一壓電振動(dòng)體與第二壓電振動(dòng)體具有相對(duì)于振動(dòng)板相互非對(duì)稱的非對(duì)稱性，因此突起部與被驅(qū)動(dòng)體接觸的接觸點(diǎn)的位置變化，其結(jié)果是，能夠緩和突起部的磨損的集中。
[0008](2)在上述壓電驅(qū)動(dòng)裝置中也可以為，在上述第一壓電振動(dòng)體、上述振動(dòng)板以及上述第二壓電振動(dòng)體中將第一方向設(shè)為長邊方向并且將與上述第一方向正交的第二方向設(shè)為短邊方向時(shí)，上述第一壓電振動(dòng)體與上述第二壓電振動(dòng)體的上述非對(duì)稱性包括在從由上述第一壓電振動(dòng)體、上述振動(dòng)板以及上述第二壓電振動(dòng)體構(gòu)成的層疊構(gòu)造的層疊方向亦即第三方向觀察上述層疊構(gòu)造時(shí)，上述第一壓電振動(dòng)體與上述第二壓電振動(dòng)體被配置于在上述第一方向與上述第二方向中的至少一個(gè)方向相互偏移的位置的情況。
[0009]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第一壓電振動(dòng)體與第二壓電振動(dòng)體相互偏移，由此能夠緩和突起部的磨損的集中。
[0010](3)在上述壓電驅(qū)動(dòng)裝置中也可以為，上述第一壓電振動(dòng)體與上述第二壓電振動(dòng)體的上述非對(duì)稱性包括上述第一壓電振動(dòng)體與上述第二壓電振動(dòng)體被配置于在上述第一方向相互偏移5 μ m?30 μ m的位置的情況。
[0011]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第一壓電振動(dòng)體與第二壓電振動(dòng)體被配置于在長邊方向亦即第一方向偏移的位置，因此能夠通過該偏移使第三方向(層疊方向)的變形量變大，從而能夠緩和突起部的磨損的集中。另外，能夠通過使偏移量收納于5 μπι?30 μπι的范圍，充分緩和磨損的集中，并且能夠抑制由偏移引起的過度變形。
[0012](4)在上述壓電驅(qū)動(dòng)裝置中也可以為，上述第一壓電振動(dòng)體與上述第二壓電振動(dòng)體的上述非對(duì)稱性包括上述第一壓電振動(dòng)體與上述第二壓電振動(dòng)體被配置于在上述第二方向相互偏移5 μ m?30 μ m的位置的情況。
[0013]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于第一壓電振動(dòng)體與第二壓電振動(dòng)體被配置于在短邊方向亦即第二方向偏移的位置，所以包括第一方向與第二方向的面上的壓電驅(qū)動(dòng)裝置的振動(dòng)的節(jié)的位置未因該偏移而受到影響，因此能夠緩和由偏移引起的振動(dòng)降低的影響。另外，通過將偏移量收納于5 μ???30 μm的范圍，能夠充分緩和磨損的集中，并且能夠抑制由偏移引起的過度變形。
[0014](5)在上述壓電驅(qū)動(dòng)裝置中也可以為，在上述第一壓電振動(dòng)體、上述振動(dòng)板以及上述第二壓電振動(dòng)體中將第一方向設(shè)為長邊方向并且將與上述第一方向正交的第二方向設(shè)為短邊方向時(shí)，上述第一壓電振動(dòng)體與上述第二壓電振動(dòng)體的上述非對(duì)稱性包括在從由上述第一壓電振動(dòng)體、上述振動(dòng)板以及上述第二壓電振動(dòng)體構(gòu)成的層疊構(gòu)造的層疊方向亦即第三方向觀察上述層疊構(gòu)造時(shí)，上述第一壓電元件與上述第二壓電元件被配置于在上述第一方向與上述第二方向中的至少一個(gè)方向相互偏移的位置的情況。
[0015]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過第一壓電元件與第二壓電元件相互偏移，能夠緩和突起部的磨損的集中。
[0016](6)在上述壓電驅(qū)動(dòng)裝置中也可以為，在上述第一壓電振動(dòng)體、上述振動(dòng)板以及上述第二壓電振動(dòng)體中將第一方向設(shè)為長邊方向并且將與上述第一方向正交的第二方向設(shè)為短邊方向時(shí)，上述第一壓電振動(dòng)體與上述第二壓電振動(dòng)體的上述非對(duì)稱性包括在從由上述第一壓電振動(dòng)體、上述振動(dòng)板以及上述第二壓電振動(dòng)體構(gòu)成的層疊構(gòu)造的層疊方向亦即第三方向觀察上述層疊構(gòu)造時(shí)，上述第一壓電元件與上述第二壓電元件在上述第一方向與上述第二方向中的至少一個(gè)方向長度相互不同的情況。
[0017]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過第一壓電元件與第二壓電元件的長度相互不同，能夠緩和突起部的磨損的集中。
[0018](7)在上述壓電驅(qū)動(dòng)裝置中也可以為，上述第一壓電振動(dòng)體具有第一基板、和被形成于上述第一基板之上的上述第一壓電元件，上述第二壓電振動(dòng)體具有第二基板、和被形成于上述第二基板之上的上述第二壓電元件，在上述第一壓電振動(dòng)體、上述振動(dòng)板以及上述第二壓電振動(dòng)體中將第一方向設(shè)為長邊方向并且將與上述第一方向正交的第二方向設(shè)為短邊方向時(shí)，上述第一壓電振動(dòng)體與上述第二壓電振動(dòng)體的上述非對(duì)稱性包括在從由上述第一壓電振動(dòng)體、上述振動(dòng)板以及上述第二壓電振動(dòng)體構(gòu)成的層疊構(gòu)造的層疊方向亦即第三方向觀察上述層疊構(gòu)造時(shí)，上述第一基板與上述第二基板被配置于在上述第一方向與上述第二方向中的至少一個(gè)方向相互偏移的位置的情況。
[0019]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過第一基板與第二基板相互偏移，能夠緩和突起部的磨損的集中。
[0020](8)在上述壓電驅(qū)動(dòng)裝置中也可以為，上述第一壓電振動(dòng)體具有第一基板、和被形成于上述第一基板之上的上述第一壓電元件，上述第二壓電振動(dòng)體具有第二基板、和被形成于上述第二基板之上的上述第二壓電元件，在上述第一壓電振動(dòng)體、上述振動(dòng)板以及上述第二壓電振動(dòng)體中將第一方向設(shè)為長邊方向并且將與上述第一方向正交的第二方向設(shè)為短邊方向時(shí)，上述第一壓電振動(dòng)體與上述第二壓電振動(dòng)體的上述非對(duì)稱性包括在從由上述第一壓電振動(dòng)體、上述振動(dòng)板以及上述第二壓電振動(dòng)體構(gòu)成的層疊構(gòu)造的層疊方向亦即第三方向觀察上述層疊構(gòu)造時(shí)，上述第一基板與上述第二基板在上述第一方向與上述第二方向中的至少一個(gè)方向長度相互不同的情況。
[0021]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過第一基板與第二基板的長度相互不同，能夠緩和突起部的磨損的集中。
[0022](9)在上述壓電驅(qū)動(dòng)裝置中也可以為，上述壓電體的厚度為0.5 μ??以上20 μ??以下。
[0023]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在壓電體的厚度為0.5 μ??以上20 μ??以下的范圍的薄膜的情況下，
突起部的磨損的集中顯著，因此其緩和效果更顯著。
[0024](10)在上述壓電驅(qū)動(dòng)裝置中也可以為，上述壓電體的厚度為0.5 μ??以上3 μ??以下。
[0025]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與壓電體的厚度超過3 μ m的情況相比，突起部的磨損的集中的緩和效果更顯著。
[0026]本發(fā)明能夠通過各種方式實(shí)現(xiàn)，例如除壓電驅(qū)動(dòng)裝置之外，還能夠通過壓電驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法、壓電驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法、搭載壓電驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)器人等各種裝置及其驅(qū)動(dòng)方法等各種方式實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0027]圖1是表示第一實(shí)施方式的壓電驅(qū)動(dòng)裝置的簡要結(jié)構(gòu)的俯視圖以及剖視圖。
[0028]圖2是表示壓電振動(dòng)體的非對(duì)稱性的一個(gè)例子的說明圖。
[0029]圖3是振動(dòng)板的俯視圖。
[0030]圖4是表示壓電驅(qū)動(dòng)裝置與驅(qū)動(dòng)電路的電連接狀態(tài)的說明圖。
[0031]圖5是表示壓電驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)作的例子的說明圖。
[0032]圖6是表不由偏移引起的非對(duì)稱性的例子的說明圖。
[0033]圖7是表示由尺寸差引起的非對(duì)稱性的例子的說明圖。
[0034]圖8是其他實(shí)施方式的壓電驅(qū)動(dòng)裝置的剖視圖。
[0035]圖9是其他實(shí)施方式的壓電驅(qū)動(dòng)裝置的俯視圖。
[0036]圖10是表示利用了壓電驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)器人的一個(gè)例子的說明圖。
[0037]圖11是機(jī)器人的手腕部分的說明圖。
[0038]圖12是表示利用了壓電驅(qū)動(dòng)裝置的送液栗的一個(gè)例子的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039].第一實(shí)施方式:
[0040]圖1 (A)是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的壓電驅(qū)動(dòng)裝置10的簡要結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖1 (B)是其B-B剖視圖。壓電驅(qū)動(dòng)裝置10具備:振動(dòng)板200 ;以及兩個(gè)壓電振動(dòng)體100a、100b，它們分別被配置于振動(dòng)板200的兩面(第一面211與第二面212)。壓電振動(dòng)體100a、100b分別具備基板120、形成于基板120之上的第一電極130、形成于第一電極130之上的壓電體140以及形成于壓電體140之上的第二電極150。第一電極130與第二電極150夾持著壓電體140。兩個(gè)壓電振動(dòng)體100a、100b具有相對(duì)于振動(dòng)板200非對(duì)稱的非對(duì)稱性。該非對(duì)稱性在后面將進(jìn)一步進(jìn)行敘述。其中，在圖1(B)中，為了方便圖示，將兩個(gè)壓電振動(dòng)體100a、100b作為具有相同構(gòu)造以及配置的部件描述。除非特別聲明，兩個(gè)壓電振動(dòng)體100a、100b具有相同的結(jié)構(gòu)，以下，對(duì)位于振動(dòng)板200的上側(cè)的第一壓電振動(dòng)體100a的