(57)【要約】【課題】圧電体の振動漏れを抑制し、圧電体の振動を確実に被駆動体の駆動に変換する圧電アクチュエーター、およびその圧電アクチュエーターおける被駆動体の駆動速度をより高速で駆動させる駆動方法を提供する。【解決手段】屈曲振動モード、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが同時に励振されて振動する圧電素子と、前記圧電素子の振動で駆動される被駆動体と、前記圧電素子の保持部と、前記保持部を前記被駆動体へ付勢する付勢手段を有する基台と、を備える圧電アクチュエーターであって、前記圧電アクチュエーターが駆動される環境温度をＴH、ＴL、ただしＴH＞ＴL、とした場合、前記圧電素子を動作させる定常駆動周波数ｆ0は、ＴHにおける前記被駆動体の最大速度となる駆動周波数をｆH、ＴLにおける前記被駆動体の最大速度となる駆動周波数をｆLとした場合、ｆH≦ｆ0≦ｆL、である圧電アクチュエーターの駆動方法。【選択図】図１
2014007917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが同時に励振されて振動する圧電素子と、
前記圧電素子に備える接触部が接触し、前記接触部の振動によって駆動される被駆動体と、
前記圧電素子を保持する保持部と、
前記保持部を前記被駆動体へ付勢する付勢手段を有する基台と、を備える圧電アクチュエーターであって、
前記圧電アクチュエーターが駆動される環境温度を、ＴH、ＴL、ただしＴH＞ＴL、とした場合、
前記圧電素子を前記環境温度の範囲で動作させる定常駆動周波数ｆ0は、前記環境温度ＴHにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆH、前記環境温度ＴLにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆL、とした場合、
ｆH≦ｆ0≦ｆL
であることを特徴とする圧電アクチュエーターの駆動方法。
【請求項２】
前記ＴHがキュリー温度未満であることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエーターの駆動方法。
【請求項３】
屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが同時に励振されて振動する圧電素子と、
前記圧電素子に備える接触部が接触し、前記接触部の振動によって駆動される被駆動体と、
前記圧電素子を保持する保持部と、
前記保持部を前記被駆動体へ付勢する付勢手段を有する基台と、を備え、
前記保持部は、前記圧電素子の振動面に交差する方向に配置され、前記圧電素子の一方に配置される第１支持部および第２支持部と、前記第１支持部に前記圧電素子を介して対向して他方に配置される第３支持部と、前記第２支持部に前記圧電素子を介して対向して前記圧電素子の前記他方に配置される第４支持部と、を有し、
前記圧電アクチュエーターが駆動される環境温度を、ＴH、ＴL、ただしＴH＞ＴL、とした場合、
前記圧電素子を前記環境温度の範囲で動作させる定常駆動周波数ｆ0は、前記環境温度ＴHにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆH、前記環境温度ＴLにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆL、とした場合、
ｆH≦ｆ0≦ｆL
であることを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項４】
前記圧電素子は、前記屈曲振動モードの屈曲振動方向に直交する方向に沿った長さをＬ、前記屈曲振動方向に沿った長さをＷ、とする矩形基板であり、前記第１支持部と前記第３支持部と、が前記圧電素子を支持する第１支持領域と、前記第２支持部と前記第４支持部と、が前記圧電素子を支持する第２支持領域と、を有し、
前記第１支持領域の第１図心Ｑ１と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の一方の端部に最も近い振動の節Ｐ１と、の距離を距離Ｄ１とし、
前記第２支持領域の第２図心Ｑ２と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の他方の端部に最も近い振動の節Ｐ２と、の距離を距離Ｄ２とした場合の、
前記距離Ｄ１および前記距離Ｄ２が、
Ｄ１≦０．１３Ｌ
Ｄ２≦０．１３Ｌ
であり、且つ前記第１支持領域は前記振動の節Ｐ１を含み、前記第２支持領域は前記振動の節Ｐ２を含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の圧電アクチュエーター。
【請求項５】
複数本の指部を用いて対象物を把持するロボットハンドであって、
前記複数本の指部が移動可能に立設された基台と、
前記基台に設けられて前記指部の基端を駆動することによって、前記複数本の指部の間隔を変更する駆動部と、を備え、
前記駆動部は、請求項３または４に記載の圧電アクチュエーターを備える、
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項６】
屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが同時に励振されて振動する圧電素子と、
前記圧電素子に備える接触部が接触し、前記接触部の振動によって駆動される被駆動体と、
前記圧電素子を保持する保持部と、
前記保持部を前記被駆動体へ付勢する付勢手段を有する基台と、を備え、
前記保持部は、前記圧電素子の振動面に交差する方向に配置され、前記圧電素子の一方に配置される第１支持部および第２支持部と、前記第１支持部に前記圧電素子を介して対向して他方に配置される第３支持部と、前記第２支持部に前記圧電素子を介して対向して前記圧電素子の前記他方に配置される第４支持部と、を有し、
前記圧電アクチュエーターが駆動される環境温度を、ＴH、ＴL、ただしＴH＞ＴL、とした場合、
前記圧電素子を前記環境温度の範囲で動作させる定常駆動周波数ｆ0は、前記環境温度ＴHにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆH、前記環境温度ＴLにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆL、とした場合、
ｆH≦ｆ0≦ｆL
とする圧電アクチュエーターを備える、
ことを特徴とするロボット。
【請求項７】
前記圧電素子は、前記屈曲振動モードの屈曲振動方向に直交する方向に沿った長さをＬ、前記屈曲振動方向に沿った長さをＷ、とする矩形基板であり、前記第１支持部と前記第３支持部と、が前記圧電素子を支持する第１支持領域と、前記第２支持部と前記第４支持部と、が前記圧電素子を支持する第２支持領域と、を有し、
前記第１支持領域の第１図心Ｑ１と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の一方の端部に最も近い振動の節Ｐ１と、の距離を距離Ｄ１とし、
前記第２支持領域の第２図心Ｑ２と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の他方の端部に最も近い振動の節Ｐ２と、の距離を距離Ｄ２とした場合の、
前記距離Ｄ１および前記距離Ｄ２が、
Ｄ１≦０．１３Ｌ
Ｄ２≦０．１３Ｌ
であり、且つ前記第１支持領域は前記振動の節Ｐ１を含み、前記第２支持領域は前記振動の節Ｐ２を含む、
ことを特徴とする請求項６に記載のロボット。
【請求項８】
被搬送物を把持する把持部と、前記把持部を駆動する駆動部と、を備え、
前記駆動部は、
屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが同時に励振されて振動する圧電素子と、
前記圧電素子に備える接触部が接触し、前記接触部の振動によって駆動される被駆動体と、
前記圧電素子を保持する保持部と、
前記保持部を前記被駆動体へ付勢する付勢手段を有する基台と、を備え、
前記保持部は、前記圧電素子の振動面に交差する方向に配置され、前記圧電素子の一方に配置される第１支持部および第２支持部と、前記第１支持部に前記圧電素子を介して対向して他方に配置される第３支持部と、前記第２支持部に前記圧電素子を介して対向して前記圧電素子の前記他方に配置される第４支持部と、を有し、
前記圧電アクチュエーターが駆動される環境温度を、ＴH、ＴL、ただしＴH＞ＴL、とした場合、
前記圧電素子を前記環境温度の範囲で動作させる定常駆動周波数ｆ0は、前記環境温度ＴHにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆH、前記環境温度ＴLにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆL、とした場合、
ｆH≦ｆ0≦ｆL
とする圧電アクチュエーターを備える、
ことを特徴とする搬送装置。
【請求項９】
前記圧電素子は、前記屈曲振動モードの屈曲振動方向に直交する方向に沿った長さをＬ、前記屈曲振動方向に沿った長さをＷ、とする矩形基板であり、前記第１支持部と前記第３支持部と、が前記圧電素子を支持する第１支持領域と、前記第２支持部と前記第４支持部と、が前記圧電素子を支持する第２支持領域と、を有し、
前記第１支持領域の第１図心Ｑ１と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の一方の端部に最も近い振動の節Ｐ１と、の距離を距離Ｄ１とし、
前記第２支持領域の第２図心Ｑ２と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の他方の端部に最も近い振動の節Ｐ２と、の距離を距離Ｄ２とした場合の、
前記距離Ｄ１および前記距離Ｄ２が、
Ｄ１≦０．１３Ｌ
Ｄ２≦０．１３Ｌ
であり、且つ前記第１支持領域は前記振動の節Ｐ１を含み、前記第２支持領域は前記振動の節Ｐ２を含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の搬送装置。
【請求項１０】
電子部品を把持する把持部と、前記把持部を駆動する駆動部と、を備え、
前記駆動部は、
屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが同時に励振されて振動する圧電素子と、
前記圧電素子に備える接触部が接触し、前記接触部の振動によって駆動される被駆動体と、
前記圧電素子を保持する保持部と、
前記保持部を前記被駆動体へ付勢する付勢手段を有する基台と、を備え、
前記保持部は、前記圧電素子の振動面に交差する方向に配置され、前記圧電素子の一方に配置される第１支持部および第２支持部と、前記第１支持部に前記圧電素子を介して対向して他方に配置される第３支持部と、前記第２支持部に前記圧電素子を介して対向して前記圧電素子の前記他方に配置される第４支持部と、を有し、
前記圧電アクチュエーターが駆動される環境温度を、ＴH、ＴL、ただしＴH＞ＴL、とした場合、
前記圧電素子を前記環境温度の範囲で動作させる定常駆動周波数ｆ0は、前記環境温度ＴHにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆH、前記環境温度ＴLにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆL、とした場合、
ｆH≦ｆ0≦ｆL
とする圧電アクチュエーターを備える、
ことを特徴とする電子部品搬送装置。
【請求項１１】
前記圧電素子は、前記屈曲振動モードの屈曲振動方向に直交する方向に沿った長さをＬ、前記屈曲振動方向に沿った長さをＷ、とする矩形基板であり、前記第１支持部と前記第３支持部と、が前記圧電素子を支持する第１支持領域と、前記第２支持部と前記第４支持部と、が前記圧電素子を支持する第２支持領域と、を有し、
前記第１支持領域の第１図心Ｑ１と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の一方の端部に最も近い振動の節Ｐ１と、の距離を距離Ｄ１とし、
前記第２支持領域の第２図心Ｑ２と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の他方の端部に最も近い振動の節Ｐ２と、の距離を距離Ｄ２とした場合の、
前記距離Ｄ１および前記距離Ｄ２が、
Ｄ１≦０．１３Ｌ
Ｄ２≦０．１３Ｌ
であり、且つ前記第１支持領域は前記振動の節Ｐ１を含み、前記第２支持領域は前記振動の節Ｐ２を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の電子部品搬送装置。
【請求項１２】
電子部品を保持する電子部品保持手段を備える電子部品保持部と、前記電子部品保持部を移動させる電子部品保持部移動装置と、を備える電子部品搬送部と、前記電子部品を検査する電子部品検査部と、を備え、
前記電子部品搬送部は、前記電子部品を把持する把持部と、前記把持部を駆動する駆動部と、を備え、
屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが同時に励振されて振動する圧電素子と、
前記圧電素子に備える接触部が接触し、前記接触部の振動によって駆動される被駆動体と、
前記圧電素子を保持する保持部と、
前記保持部を前記被駆動体へ付勢する付勢手段を有する基台と、を備え、
前記保持部は、前記圧電素子の振動面に交差する方向に配置され、前記圧電素子の一方に配置される第１支持部および第２支持部と、前記第１支持部に前記圧電素子を介して対向して他方に配置される第３支持部と、前記第２支持部に前記圧電素子を介して対向して前記圧電素子の前記他方に配置される第４支持部と、を有し、
前記圧電アクチュエーターが駆動される環境温度を、ＴH、ＴL、ただしＴH＞ＴL、とした場合、
前記圧電素子を前記環境温度の範囲で動作させる定常駆動周波数ｆ0は、前記環境温度ＴHにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆH、前記環境温度ＴLにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆL、とした場合、
ｆH≦ｆ0≦ｆL
とする圧電アクチュエーターを備える、
ことを特徴とする電子部品検査装置。
【請求項１３】
前記圧電素子は、前記屈曲振動モードの屈曲振動方向に直交する方向に沿った長さをＬ、前記屈曲振動方向に沿った長さをＷ、とする矩形基板であり、前記第１支持部と前記第３支持部と、が前記圧電素子を支持する第１支持領域と、前記第２支持部と前記第４支持部と、が前記圧電素子を支持する第２支持領域と、を有し、
前記第１支持領域の第１図心Ｑ１と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の一方の端部に最も近い振動の節Ｐ１と、の距離を距離Ｄ１とし、
前記第２支持領域の第２図心Ｑ２と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の他方の端部に最も近い振動の節Ｐ２と、の距離を距離Ｄ２とした場合の、
前記距離Ｄ１および前記距離Ｄ２が、
Ｄ１≦０．１３Ｌ
Ｄ２≦０．１３Ｌ
であり、且つ前記第１支持領域は前記振動の節Ｐ１を含み、前記第２支持領域は前記振動の節Ｐ２を含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載の電子部品検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエーターの駆動方法、圧電アクチュエーター、ロボットハンド、ロボット、搬送装置、電子部品搬送装置および電子部品検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のアクチュエーターの駆動方法として、圧電体を２つの振動モードで励振し、圧電体の端部に備えた突起部に楕円軌道を持たせ、突起部に接触する被駆動部を所定の方向に駆動する方法が知られている。このアクチュエーターでは、圧電体を被駆動部へ付勢するために、保持ケース内に弾性部材を介して圧電体の振動面の側面側を押圧して保持し、付勢手段によって被駆動体の方向に保持ケースを付勢することによって、圧電体を被駆動体へ付勢する（特許文献１，２）。あるいは、圧電体の外縁部の一部を挟持し、圧電体を保持する保持ケースを被駆動体に対して付勢し、圧電体を被駆動体に付勢する構成も開示されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００７／８０８５１号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００８／５１５６３号パンフレット
【特許文献３】特開２００７−１８９９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の特許文献１，２では、圧電体の振動方向、特に屈曲振動に対して振動を制限するように圧電体を保持する弾性部材を配置することにより、圧電体の振動が弾性部材を通じて保持ケースに漏れ、被駆動体の駆動エネルギーを多く損失してしまう虞があった。また、特許文献３であっても、圧電体を保持ケースの案内部からの振動漏れを生じ、被駆動体の駆動エネルギーを多く損失してしまう虞があった。
【０００５】
そこで、圧電体を保持ケースに保持しながらも、保持ケースへの圧電体の振動漏れを抑制し、圧電体の振動を確実に被駆動体の駆動に変換する圧電アクチュエーター、およびその圧電アクチュエーターおける被駆動体の駆動速度をより高速で駆動させる駆動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
〔適用例１〕本適用例に係る圧電アクチュエーターの駆動方法は、屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが同時に励振されて振動する圧電素子と、前記圧電素子に備える接触部が接触し、前記接触部の振動によって駆動される被駆動体と、前記圧電素子を保持する保持部と、前記保持部を前記被駆動体へ付勢する付勢手段を有する基台と、を備える圧電アクチュエーターであって、前記圧電素子を前記環境温度の範囲で動作させる定常駆動周波数ｆ0は、前記環境温度ＴHにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆH、前記環境温度ＴLにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆL、とした場合、
ｆH≦ｆ0≦ｆL
であることを特徴とする。
【０００８】
本適用例に係る圧電アクチュエーターでは、被駆動体の駆動最大速度が得られる駆動周波数を基準に、その駆動最大速度が得られる駆動周波数より低い周波数域では被駆動体の駆動速度の減少の勾配が緩く、駆動最大速度が得られる駆動周波数より高い周波数域では被駆動体の駆動速度の減少の勾配が急になる特性を有していた。更に、圧電アクチュエーターを備える装置は、所定の温度範囲が設定された仕様が定められていることが一般的であるが、圧電アクチュエーターでは温度環境によって、被駆動体の駆動最大速度を得るためには異なる駆動周波数を圧電体に印加しなければ得られない特性を有している。その特性は、低温域で駆動最大速度を得る駆動周波数は、高温域で駆動最大速度を得る駆動周波数より高くなるという点にある。
【０００９】
そこで、本適用例の圧電アクチュエーターの駆動方法によれば、仕様として設定されている温度環境域の最高温度において駆動最高速度が得られる駆動周波数と、仕様として設定されている温度環境域の最低温度において駆動最高速度が得られる駆動周波数と、の間で駆動周波数を設定する。このように駆動周波数を設定することにより、温度環境領域の範囲内で温度変化が生じても、駆動速度の大きな低減が抑制され、高速駆動が維持される圧電アクチュエーターの駆動方法を得ることができる。
【００１０】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記ＴHがキュリー温度未満であることを特徴とする。
【００１１】
上述の適用例によれば、圧電アクチュエーターに備える圧電素子の圧電効果が著しく劣化するキュリー温度に至らないように温度環境領域を設定することで、駆動速度の大きな低減が抑制され、高速駆動が維持される圧電アクチュエーターを得ることができる。
【００１２】
〔適用例３〕本適用例の圧電アクチュエーターは、屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが同時に励振されて振動する圧電素子と、前記圧電素子に備える接触部が接触し、前記接触部の振動によって駆動される被駆動体と、前記圧電素子を保持する保持部と、前記保持部を前記被駆動体へ付勢する付勢手段を有する基台と、を備え、前記保持部は、前記圧電素子の振動面に交差する方向に配置され、前記圧電素子の一方に配置される第１支持部および第２支持部と、前記第１支持部に前記圧電素子を介して対向して他方に配置される第３支持部と、前記第２支持部に前記圧電素子を介して対向して前記圧電素子の前記他方に配置される第４支持部と、を有し、前記圧電アクチュエーターが駆動される環境温度を、ＴH、ＴL、ただしＴH＞ＴL、とした場合、前記圧電素子を前記環境温度の範囲で動作させる定常駆動周波数ｆ0は、前記環境温度ＴHにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆH、前記環境温度ＴLにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆL、とした場合、
ｆH≦ｆ0≦ｆL
であることを特徴とする。
【００１３】
本適用例の圧電アクチュエーターによれば、仕様として設定されている温度環境域の最高温度において駆動最高速度が得られる駆動周波数と、仕様として設定されている温度環境域の最低温度において駆動最高速度が得られる駆動周波数と、の間で駆動周波数が設定される。このように駆動周波数が設定されることにより、温度環境領域の範囲内で温度変化が生じても、駆動速度の大きな低減が抑制され、高速駆動が維持される圧電アクチュエーターを得ることができる。
【００１４】
〔適用例４〕上述の適用例において、前記圧電素子は、前記屈曲振動モードの屈曲振動方向に直交する方向に沿った長さをＬ、前記屈曲振動方向に沿った長さをＷ、とする矩形基板であり、前記第１支持部と前記第３支持部と、が前記圧電素子を支持する第１支持領域と、前記第２支持部と前記第４支持部と、が前記圧電素子を支持する第２支持領域と、を有し、前記第１支持領域の第１図心Ｑ１と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の一方の端部に最も近い振動の節Ｐ１と、の距離を距離Ｄ１とし、前記第２支持領域の第２図心Ｑ２と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の他方の端部に最も近い振動の節Ｐ２と、の距離を距離Ｄ２とした場合の、前記距離Ｄ１および前記距離Ｄ２が、
Ｄ１≦０．１３Ｌ
Ｄ２≦０．１３Ｌ
であり、且つ前記第１支持領域は前記振動の節Ｐ１を含み、前記第２支持領域は前記振動の節Ｐ２を含むことを特徴とする。
【００１５】
上述の適用例によれば、突起部の近傍にある振動面内での振幅の小さい位置である節を含む領域で、第１支持部と第３支持部により保持部材に対して圧電素子を保持することにより、圧電素子の屈曲振動を阻害することなく駆動させながら、突起部への被駆動体からの反力による移動を突起部近傍領域で抑制することができる。また、突起部に最も遠い位置にあり、振動面内での振幅の小さい位置である節を含む領域で、第２支持部と第４支持部により保持部材に対して圧電素子を保持することにより、圧電素子の屈曲振動を阻害することなく駆動させながら、第１支持部と第３支持部により支持される節を中心として、被駆動体からの突起部への反力によって圧電素子に生じるモーメントを効果的に抑制することができる。これにより、保持部材への圧電素子の保持を安定させることができ、被駆動体の確実な駆動を得ることができる圧電アクチュエーターが得られる。
【００１６】
また、第１支持領域および第２支持領域を形成することにより、第１支持部、第２支持部、第３支持部、第４支持部によって圧電素子が挟持、保持されても、圧電素子の屈曲振動の妨げになることを軽減することができ、保持部材への振動の漏れを抑制することができる。なお、本適用例における直交とは、互いに９０度の角度で交差する、いわゆる完全な直交の状態を含め、互いに約９０度の角度で交差する、いわゆる大体の直交の状態を言う。
【００１７】
〔適用例５〕本適用例のロボットハンドは、複数本の指部を用いて対象物を把持するロボットハンドであって、前記複数本の指部が移動可能に立設された基台と、前記基台に設けられて前記指部の基端を駆動することによって、前記複数本の指部の間隔を変更する駆動部と、を備え、前記駆動部は、請求項３または４に記載の圧電アクチュエーターを備えることを特徴とする。
【００１８】
本適用例のロボットハンドによれば、動作の自由度を多くするためにモーターを多数備えても、電磁式のモーターなどを備えるロボットハンドに比べて小型、軽量にすることができる。
【００１９】
〔適用例６〕本適用例のロボットは、屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが同時に励振されて振動する圧電素子と、前記圧電素子に備える接触部が接触し、前記接触部の振動によって駆動される被駆動体と、前記圧電素子を保持する保持部と、前記保持部を前記被駆動体へ付勢する付勢手段を有する基台と、を備え、前記保持部は、前記圧電素子の振動面に交差する方向に配置され、前記圧電素子の一方に配置される第１支持部および第２支持部と、前記第１支持部に前記圧電素子を介して対向して他方に配置される第３支持部と、前記第２支持部に前記圧電素子を介して対向して前記圧電素子の前記他方に配置される第４支持部と、を有し、前記圧電アクチュエーターが駆動される環境温度を、ＴH、ＴL、ただしＴH＞ＴL、とした場合、前記圧電素子を前記環境温度の範囲で動作させる定常駆動周波数ｆ0は、前記環境温度ＴHにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆH、前記環境温度ＴLにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆL、とした場合、
ｆH≦ｆ0≦ｆL
とする圧電アクチュエーターを備えることを特徴とする。
【００２０】
本適用例のロボットによれば、仕様として設定されている温度環境域の最高温度において駆動最高速度が得られる駆動周波数と、仕様として設定されている温度環境域の最低温度において駆動最高速度が得られる駆動周波数と、の間で駆動周波数が設定される。このように駆動周波数が設定されることにより、温度環境領域の範囲内で温度変化が生じても、駆動速度の大きな低減が抑制され、高速駆動が維持される圧電アクチュエーターを備えることにより、駆動分解能が細かく、且つ高速振動のアクチュエーターによる駆動であるため、作業対象物を正確に保持し、目的位置まで正確に高速搬送することができ、ロボットの動作時間の短縮を可能とすることができ、高い生産性が実現できる。また複雑な電子機器の組立作業などを可能にすることができる。
【００２１】
〔適用例７〕上述の適用例において、前記圧電素子は、前記屈曲振動モードの屈曲振動方向に直交する方向に沿った長さをＬ、前記屈曲振動方向に沿った長さをＷ、とする矩形基板であり、前記第１支持部と前記第３支持部と、が前記圧電素子を支持する第１支持領域と、前記第２支持部と前記第４支持部と、が前記圧電素子を支持する第２支持領域と、を有し、前記第１支持領域の第１図心Ｑ１と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の一方の端部に最も近い振動の節Ｐ１と、の距離を距離Ｄ１とし、前記第２支持領域の第２図心Ｑ２と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の他方の端部に最も近い振動の節Ｐ２と、の距離を距離Ｄ２とした場合の、前記距離Ｄ１および前記距離Ｄ２が、
Ｄ１≦０．１３Ｌ
Ｄ２≦０．１３Ｌ
であり、且つ前記第１支持領域は前記振動の節Ｐ１を含み、前記第２支持領域は前記振動の節Ｐ２を含むことを特徴とする。
【００２２】
上述の適用例によれば、保持部材への圧電素子の保持を安定させることができ、高速駆動を可能にするとともに被駆動体の確実な駆動を得ることができる圧電アクチュエーターを備えるロボットを得ることができるため、作業時間の短縮、すなわち生産性の向上を図ることができる。
【００２３】
〔適用例８〕本適用例の搬送装置は、被搬送物を把持する把持部と、前記把持部を駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部は、屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが同時に励振されて振動する圧電素子と、前記圧電素子に備える接触部が接触し、前記接触部の振動によって駆動される被駆動体と、前記圧電素子を保持する保持部と、前記保持部を前記被駆動体へ付勢する付勢手段を有する基台と、を備え、前記保持部は、前記圧電素子の振動面に交差する方向に配置され、前記圧電素子の一方に配置される第１支持部および第２支持部と、前記第１支持部に前記圧電素子を介して対向して他方に配置される第３支持部と、前記第２支持部に前記圧電素子を介して対向して前記圧電素子の前記他方に配置される第４支持部と、を有し、前記圧電アクチュエーターが駆動される環境温度を、ＴH、ＴL、ただしＴH＞ＴL、とした場合、前記圧電素子を前記環境温度の範囲で動作させる定常駆動周波数ｆ0は、前記環境温度ＴHにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆH、前記環境温度ＴLにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆL、とした場合、
ｆH≦ｆ0≦ｆL
とする圧電アクチュエーターを備えることを特徴とする。
【００２４】
本適用例の搬送装置によれば、仕様として設定されている温度環境域の最高温度において駆動最高速度が得られる駆動周波数と、仕様として設定されている温度環境域の最低温度において駆動最高速度が得られる駆動周波数と、の間で駆動周波数が設定される。このように駆動周波数が設定されることにより、温度環境領域の範囲内で温度変化が生じても、駆動速度の大きな低減が抑制され、高速駆動が維持される圧電アクチュエーターを備えることにより、駆動分解能が細かく、且つ高速振動のアクチュエーターによる駆動であるため、目的位置まで正確に高速搬送することができ、被搬送物の搬送時間の短縮を可能とすることができ、高い生産性が実現できる。
【００２５】
〔適用例９〕上述の適用例において、前記圧電素子は、前記屈曲振動モードの屈曲振動方向に直交する方向に沿った長さをＬ、前記屈曲振動方向に沿った長さをＷ、とする矩形基板であり、前記第１支持部と前記第３支持部と、が前記圧電素子を支持する第１支持領域と、前記第２支持部と前記第４支持部と、が前記圧電素子を支持する第２支持領域と、を有し、前記第１支持領域の第１図心Ｑ１と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の一方の端部に最も近い振動の節Ｐ１と、の距離を距離Ｄ１とし、前記第２支持領域の第２図心Ｑ２と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の他方の端部に最も近い振動の節Ｐ２と、の距離を距離Ｄ２とした場合の、前記距離Ｄ１および前記距離Ｄ２が、
Ｄ１≦０．１３Ｌ
Ｄ２≦０．１３Ｌ
であり、且つ前記第１支持領域は前記振動の節Ｐ１を含み、前記第２支持領域は前記振動の節Ｐ２を含むことを特徴とする。
【００２６】
上述の適用例によれば、保持部材への圧電素子の保持を安定させることができ、高速駆動を可能にするとともに被駆動体の確実な駆動を得ることができる圧電アクチュエーターを備える搬送装置を得ることができるため、搬送時間の短縮、すなわち生産性の向上を図ることができる。
【００２７】
〔適用例１０〕本適用例の電子部品搬送装置は、電子部品を把持する把持部と、前記把持部を駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部は、屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが同時に励振されて振動する圧電素子と、前記圧電素子に備える接触部が接触し、前記接触部の振動によって駆動される被駆動体と、前記圧電素子を保持する保持部と、前記保持部を前記被駆動体へ付勢する付勢手段を有する基台と、を備え、前記保持部は、前記圧電素子の振動面に交差する方向に配置され、前記圧電素子の一方に配置される第１支持部および第２支持部と、前記第１支持部に前記圧電素子を介して対向して他方に配置される第３支持部と、前記第２支持部に前記圧電素子を介して対向して前記圧電素子の前記他方に配置される第４支持部と、を有し、前記圧電アクチュエーターが駆動される環境温度を、ＴH、ＴL、ただしＴH＞ＴL、とした場合、前記圧電素子を前記環境温度の範囲で動作させる定常駆動周波数ｆ0は、前記環境温度ＴHにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆH、前記環境温度ＴLにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆL、とした場合、
ｆH≦ｆ0≦ｆL
とする圧電アクチュエーターを備えることを特徴とする。
【００２８】
本適用例の電子部品搬送装置によれば、仕様として設定されている温度環境域の最高温度において駆動最高速度が得られる駆動周波数と、仕様として設定されている温度環境域の最低温度において駆動最高速度が得られる駆動周波数と、の間で駆動周波数が設定される。このように駆動周波数が設定されることにより、温度環境領域の範囲内で温度変化が生じても、駆動速度の大きな低減が抑制され、高速駆動が維持される圧電アクチュエーターを備えることにより、駆動分解能が細かく、且つ高速振動のアクチュエーターによる駆動であるため、目的位置まで正確に高速搬送することができ、電子部品の搬送時間の短縮を可能とすることができ、高い生産性が実現できる。
【００２９】
〔適用例１１〕上述の適用例において、前記圧電素子は、前記屈曲振動モードの屈曲振動方向に直交する方向に沿った長さをＬ、前記屈曲振動方向に沿った長さをＷ、とする矩形基板であり、前記第１支持部と前記第３支持部と、が前記圧電素子を支持する第１支持領域と、前記第２支持部と前記第４支持部と、が前記圧電素子を支持する第２支持領域と、を有し、前記第１支持領域の第１図心Ｑ１と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の一方の端部に最も近い振動の節Ｐ１と、の距離を距離Ｄ１とし、前記第２支持領域の第２図心Ｑ２と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の他方の端部に最も近い振動の節Ｐ２と、の距離を距離Ｄ２とした場合の、前記距離Ｄ１および前記距離Ｄ２が、
Ｄ１≦０．１３Ｌ
Ｄ２≦０．１３Ｌ
であり、且つ前記第１支持領域は前記振動の節Ｐ１を含み、前記第２支持領域は前記振動の節Ｐ２を含むことを特徴とする。
【００３０】
上述の適用例よれば、保持部材への圧電素子の保持を安定させることができ、高速駆動を可能にするとともに被駆動体の確実な駆動を得ることができる圧電アクチュエーターを備える電子部品搬送装置を得ることができるため、作業時間の短縮、すなわち生産性の向上を図ることができる。
【００３１】
〔適用例１２〕本適用例の電子部品検査装置は、電子部品を保持する電子部品保持手段を備える電子部品保持部と、前記電子部品保持部を移動させる電子部品保持部移動装置と、を備える電子部品搬送部と、前記電子部品を検査する電子部品検査部と、を備え、前記電子部品搬送部は、前記電子部品を把持する把持部と、前記把持部を駆動する駆動部と、を備え、屈曲振動モードが励振されて振動し、または前記屈曲振動モードと縦振動モードとが同時に励振されて振動する圧電素子と、前記圧電素子に備える接触部が接触し、前記接触部の振動によって駆動される被駆動体と、前記圧電素子を保持する保持部と、前記保持部を前記被駆動体へ付勢する付勢手段を有する基台と、を備え、前記保持部は、前記圧電素子の振動面に交差する方向に配置され、前記圧電素子の一方に配置される第１支持部および第２支持部と、前記第１支持部に前記圧電素子を介して対向して他方に配置される第３支持部と、前記第２支持部に前記圧電素子を介して対向して前記圧電素子の前記他方に配置される第４支持部と、を有し、前記圧電アクチュエーターが駆動される環境温度を、ＴH、ＴL、ただしＴH＞ＴL、とした場合、前記圧電素子を前記環境温度の範囲で動作させる定常駆動周波数ｆ0は、前記環境温度ＴHにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆH、前記環境温度ＴLにおける前記被駆動体の最大速度を得る前記圧電素子の駆動周波数をｆL、とした場合、
ｆH≦ｆ0≦ｆL
とする圧電アクチュエーターを備えることを特徴とする。
【００３２】
本適用例の電子部品検査装置によれば、仕様として設定されている温度環境域の最高温度において駆動最高速度が得られる駆動周波数と、仕様として設定されている温度環境域の最低温度において駆動最高速度が得られる駆動周波数と、の間で駆動周波数が設定される。このように駆動周波数が設定されることにより、温度環境領域の範囲内で温度変化が生じても、駆動速度の大きな低減が抑制され、高速駆動が維持される圧電アクチュエーターを備えることにより、駆動分解能が細かく、且つ高速振動のアクチュエーターによる駆動であるため、作業対象物を正確に保持し、目的位置まで正確に高速搬送することができる電子部品搬送装置を備えることができ、電子部品の搬送時間の短縮を可能とすることができる。従って、電子部品の検査時間の短縮によって高い生産性を有する電子部品検査装置を得ることができる。
【００３３】
〔適用例１３〕上述の適用例において、前記圧電素子は、前記屈曲振動モードの屈曲振動方向に直交する方向に沿った長さをＬ、前記屈曲振動方向に沿った長さをＷ、とする矩形基板であり、前記第１支持部と前記第３支持部と、が前記圧電素子を支持する第１支持領域と、前記第２支持部と前記第４支持部と、が前記圧電素子を支持する第２支持領域と、を有し、前記第１支持領域の第１図心Ｑ１と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の一方の端部に最も近い振動の節Ｐ１と、の距離を距離Ｄ１とし、前記第２支持領域の第２図心Ｑ２と、前記圧電素子の前記長さＬ方向の他方の端部に最も近い振動の節Ｐ２と、の距離を距離Ｄ２とした場合の、前記距離Ｄ１および前記距離Ｄ２が、
Ｄ１≦０．１３Ｌ
Ｄ２≦０．１３Ｌ
であり、且つ前記第１支持領域は前記振動の節Ｐ１を含み、前記第２支持領域は前記振動の節Ｐ２を含むことを特徴とする。
【００３４】
上述の適用例によれば、保持部材への圧電素子の保持を安定させることができ、高速駆動を可能にするとともに被駆動体の確実な駆動を得ることができる圧電アクチュエーターを備える電子部品搬送装置を備える電子部品検査装置を得ることができるため、電子部品の検査時間の短縮、すなわち生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１実施形態に係るアクチュエーターの、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ´部の断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ´部およびＣ−Ｃ´部の断面図。
【図２】第１実施形態に係るアクチュエーターのその他の形態を示す、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）に示すＤ−Ｄ´部およびＥ−Ｅ´部の断面図。
【図３】第１実施形態に係る圧電素子の電極配置を示す、（ａ）は表平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は裏平面図。
【図４】第１実施形態に係る圧電素子の振動動作の説明図。
【図５】第１実施形態に係る圧電素子の支持領域の形態を示す平面概念図。
【図６】第１実施形態に係る圧電素子の支持領域の、その他の形態を示す平面概念図。
【図７】第１実施形態に係る圧電素子の支持領域の、その他の形態を示す平面概念図。
【図８】圧電素子のその他の形態を示す、（ａ）は電極配置を示す表平面図、側面図、裏平面図、（ｂ）は圧電素子の振動動作の説明図。
【図９】（ａ）は第１実施形態に係る圧電アクチュエーターの被駆動体の駆動周波数と駆動速度の関係を概念的に示すグラフ、（ｂ）は駆動周波数に対応する突起部の駆動軌跡を示す模式図。
【図１０】第１実施形態に係る圧電アクチュエーターの温度特性を説明する駆動周波数と駆動速度の関係を概念的に示すグラフ。
【図１１】第２実施形態に係るロボットハンドを示す外観図。
【図１２】第３実施形態に係るロボットを示す外観図。
【図１３】第４実施形態に係る電子部品検査装置を示す外観図。
【図１４】第４実施形態に係る電子部品検査装置に備える電子部品搬送部のＺ移動装置の概略構成を示す斜視図。
【図１５】実施例における圧電アクチュエーターの、（ａ）は概略構成図、（ｂ）は温度環境での駆動周波数と駆動速度の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００３７】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の圧電アクチュエーターを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ´部の断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ´部およびＣ−Ｃ´部の断面図、である。図１（ａ）に示すように、圧電アクチュエーター１００は、保持部材としての保持ケース２０と、保持ケース２０に保持される圧電素子１０と、保持ケース２０の付勢手段としてのばね６０が装着されるばね固定部５０ａを備える基台５０と、被駆動体７１もしくは被駆動体７２と、を備えている。
【００３８】
被駆動体７１は図示するＲ方向に回転駆動され、被駆動体７２は図示するＨ方向に直線駆動される。本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００では、被駆動体７２で示されるＨ方向の直線駆動によって説明するが、回転駆動される被駆動体７１であっても良い。被駆動体７２へは、基台５０に備えるばね固定部５０ａに対してばね６０によって保持ケース２０の付勢部２０ａが付勢され、付勢された保持ケース２０を介して圧電素子１０が付勢される。圧電素子１０には被駆動体７２と接触する接触部を有する突起部１０ａが設けられ、詳細は後述するが、圧電素子１０の振動によって突起部１０ａが楕円軌道を描いて揺動し、この楕円運動によって被駆動体７２がＨ方向に直線駆動される。
【００３９】
保持ケース２０は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、ケース本体２１と、ケース本体２１にねじ２３によって固定される押え板２２ａ，２２ｂと、を備えている。ケース本体２１の支持面２１ａと押え板２２ａ，２２ｂとの間に圧電素子１０が配置される。圧電素子１０は、圧電素子１０と、保持ケース２０の支持面２１ａと、の間に配置される第３支持部３２および第４支持部４２と、圧電素子１０と押え板２２ａとの間に配置され、圧電素子１０を介して第３支持部３２と対向配置される第１支持部３１と、圧電素子１０と押え板２２ｂとの間に配置され、圧電素子１０を介して第４支持部４２と対向配置される第２支持部４１と、によって挟持されて保持ケース２０に保持、固定される。
【００４０】
支持部３１，３２，４１，４２は緩衝材料により形成され、圧電素子１０の振動が保持ケース２０に漏れることを抑制している。支持部３１，３２，４１，４２を形成する緩衝材料としては、圧電素子１０に励起された振動を保持ケース２０に漏れさせない性能として、動的粘弾性（ｔａｎδ）が０．０５以下であることが好ましい。動的粘弾性（ｔａｎδ）とは、材料を引っ張りモードにおいて正弦波ひずみεを与えると、材料に生じる応力σの発生には、入力されたひずみに対して遅れの位相δが生じる。この位相δを用いて材料の動的な粘性を定量化しているのが、動的粘弾性（ｔａｎδ）である。すなわち動的粘弾性が大きい、すなわち位相δが大きい、ということは与えられたひずみを材料の内部での伝達遅れを生じさせることとなる。言い換えると、振動の伝達を、より遅くさせ、保持ケース２０への振動漏れを抑制することができる。支持部３１，３２，４１，４２を形成する緩衝材料としては、例えばゴム、エラストマー、ポリイミド、ポリエーテルサルフォンなどが好適に用いられるが、圧電アクチュエーター１００の駆動によって熱が生じやすいため、耐熱性に優れるポリイミドがより好適に用いることができる。
【００４１】
緩衝材料によって支持部３１，３２，４１，４２を構成することが好ましいが、これに限定はされない。例えば、図１に示す支持部３２，４２が、図２に示す形態であっても良い。図２（ａ）は図１（ａ）に示すＡ−Ａ´部の断面部を示す断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＤ−Ｄ´部およびＥ−Ｅ´部の断面図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ケース本体２１の支持面２１ａに支持突起２１ｂ、２１ｃを形成し、支持突起２１ｂと緩衝材料により形成される第１支持部３１とにより圧電素子１０を挟持し、支持突起２１ｃと緩衝材料により形成される第２支持部４１とにより圧電素子１０を挟持する構成であってもよい。
【００４２】
図３は圧電素子１０の形態を示す、（ａ）は表平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は裏平面図、である。図３（ａ）に示すように圧電素子１０は、圧電素子１０ｂの一方の面１０ｃには屈曲振動を励振させる電極１１，１２，１３，１４が形成されている。更に、他方の面１０ｄには共通電極１５が形成されている。圧電素子１０ｂとしては、圧電性を有する材料であれば限定されないが、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が好適に用いられる。電極としては、導電金属であれば限定されないが、例えばＡｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｗ，Ｃｕなどをスパッタリング法、蒸着法などの方法で形成される。また、突起部１０ａは、被駆動体７２と接触し、その摩擦によって被駆動体７２を駆動させることから被駆動体７２との摩擦係数は高く、且つ耐摩耗性の優れた材料により突起部１０ａを形成し、図示しない方法で固着することで形成される。もしくは、被駆動体７２との摩擦係数は高く、且つ耐摩耗性の優れた材料を圧電素子１０ｂと一体的に形成した突起部１０ａの表面にコーティングすることで形成することができる。突起部１０ａに用いる耐摩耗性に優れた材料として、セラミックス、例えばアルミナなど、が好適に用いられる。
【００４３】
図４は圧電素子１０の動作を模式図的に説明する平面図である。図４（ａ）に示すように、電極１１，１３と図３に示す共通電極１５との間に電荷を掛け、電極１２，１４には電荷を掛けないことにより、圧電素子１０における電極１１，１３に対応する部位で図示矢印の縦振動が励起される。しかし、電極１２，１４には電荷を掛けられていないため縦振動は励起されず、その結果、電極１１，１３による縦振動と、電極１２，１４の無振動によって圧電素子１０は屈曲振動が生じ圧電素子１０Ａのように振動し、突起部１０ａが図示する楕円軌道ＳRの矢印方向に揺動する。突起部１０ａの楕円軌道によるＳR方向の揺動が、当接される被駆動体７２を図示ＨR方向に駆動させる。
【００４４】
図４（ｂ）により説明する圧電素子１０の動作は、上述の図４（ａ）により説明したＨR方向への被駆動体７２の駆動方向が、逆のＨL方向に駆動される状態である。図４（ｂ）に示すように、電極１２，１４と図３に示す共通電極１５との間に電荷を掛け、電極１１，１３には電荷を掛けないことにより、圧電素子１０における電極１２，１４に対応する部位で図示矢印の縦振動が励起される。しかし、電極１１，１３には電荷を掛けられていないため縦振動は励起されず、その結果、電極１２，１４による縦振動と、電極１１，１３の無振動によって圧電素子１０は屈曲振動が生じ圧電素子１０Ｂのように振動し、突起部１０ａが図示する楕円軌道ＳLの矢印方向に揺動する。突起部１０ａの楕円軌道によるＳL方向の揺動が、当接される被駆動体７２を図示ＨL方向に駆動させる。
【００４５】
このように電極１１，１２，１３，１４への電荷の付加を切り換えることにより、圧電素子１０の屈曲振動の方向を変え、被駆動体７２の駆動方向を容易に切り換えることができる。上述の圧電素子１０の屈曲振動および縦振動の２つの振動モードにおける振動の節について図４（ｃ）を用いて説明する。図４（ｃ）は圧電素子１０の振動モードの概念図を示す。図４（ｃ）に示すように、圧電素子１０は、図４（ａ），（ｂ）を用いて説明した振動状態の屈曲振動モードによって圧電素子１０Ａ，１０Ｂに示す振動状態となる。この時、振動停止状態の圧電素子１０の被駆動体７２への付勢方向に沿った、本実施形態に係る圧電素子１０では中心線となる線Ｍは、振動状態における圧電素子１０Ａでは線ＭA，圧電素子１０Ｂでは線ＭBのように屈曲した軌跡となる。この屈曲振動に対応する線ＭAおよび線ＭBと、縦振動モードに対応する線Ｍと、が互いに交差する位置が、振動の節Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３（以下、節Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３という）と呼ばれている。
【００４６】
この節Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３では圧電素子１０の振動において振動面内での移動が少ない位置、すなわち振幅の小さい位置となることから、節Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれかを含む領域に支持部３１，３２，４１，４２を配置することが好ましく、線Ｍに沿って圧電素子１０の外形部に最も近い節Ｐ１，Ｐ２を含む領域に支持部３１，３２，４１，４２を配置することがなお好ましい。図４（ａ），（ｂ）により、突起部１０ａの楕円軌道ＳR，ＳLによって被駆動体７２を駆動させることは説明したが、例えば図４（ａ）に示すように被駆動体７２をＨR方向に駆動させる場合における突起部１０ａと被駆動体７２との接触部での詳細を図４（ｄ）に示す。図４（ｄ）に示すように、圧電素子１０の突起部１０ａにおける被駆動体７２との接触部においては、突起部１０ａの振動による楕円軌道ＳRによって被駆動体７２に対して接触部の摩擦によって駆動力Ｆを生じる。この駆動力Ｆによって被駆動体７２がＨR方向に駆動される。この時、接触部には突起部１０ａに対して駆動力Ｆの反力としてＦ´が働き、突起部１０ａをＨR方向とは逆の方向に移動させようとするが、この反力Ｆ´による突起部１０ａ、すなわち圧電素子１０の移動を規制、抑制することにより駆動力Ｆが被駆動体７２へ伝えられ、圧電素子１０の屈曲振動を効率よく被駆動体７２の駆動に変換させることができる。
【００４７】
そこで、突起部１０ａの近傍にある振動面内での振幅の小さい位置である節Ｐ１を含む領域で、第１支持部３１と第３支持部３２により保持ケース２０に対して圧電素子１０を保持することにより、圧電素子１０の屈曲振動を阻害することなく駆動させながら、突起部１０ａへの反力Ｆ´による移動を突起部１０ａ近傍領域で抑制することができる。また、突起部１０ａに最も遠い位置にあり、振動面内での振幅の小さい位置である節Ｐ２を含む領域で、第２支持部４１と第４支持部４２により保持ケース２０に対して圧電素子１０を保持することにより、圧電素子１０の屈曲振動を阻害することなく駆動させながら、第１支持部３１と第３支持部３２により支持される節Ｐ１を中心として、反力Ｆ´によって圧電素子１０に生じるモーメントを効果的に抑制することができ、突起部１０ａの反力Ｆ´による移動を規制することができる。
【００４８】
なお、図４（ｂ）に示すように被駆動体７２がＨL方向に駆動される場合においても、節Ｐ１を含む領域を第１支持部３１と第３支持部３２によって支持し、節Ｐ２を含む領域を第２支持部４１と第４支持部４２によって支持することにより、上述の図４（ｄ）での説明と同じように、突起部１０ａの近傍にある振動面内での振幅の小さい位置である節Ｐ１を含む領域で、第１支持部３１と第３支持部３２により保持ケース２０に対して圧電素子１０を保持することにより、圧電素子１０の屈曲振動を阻害することなく駆動させながら、突起部１０ａへの被駆動体７２からの反力による移動を近傍領域で抑制することができる。
【００４９】
また、突起部１０ａに最も遠い位置にあり、振動面内での振幅の小さい位置である節Ｐ２を含む領域で、第２支持部４１と第４支持部４２により保持ケース２０に対して圧電素子１０を保持することにより、圧電素子１０の屈曲振動を阻害することなく駆動させながら、第１支持部３１と第３支持部３２により支持される節Ｐ１を中心として、被駆動体７２からの反力によって圧電素子１０に生じるモーメントを効果的に抑制することができ、突起部１０ａの反力Ｆ´による移動を規制することができる。
【００５０】
図５は支持部３１，３２，４１，４２の圧電素子１０との接地部、いわゆる支持領域の形状の形態を示す平面概念図である。図５（ａ）に示すように、圧電素子１０の振動面における第１支持領域３０は、第１支持部３１と第３支持部３２とにより圧電素子１０が支持される領域を示し、第２支持領域４０は、第２支持部４１と第４支持部４２とにより圧電素子１０が支持される領域を示す。支持領域３０，４０は矩形に形成され、その矩形形状の図心が第１支持領域３０はＱ１、第２支持領域４０はＱ２である。圧電素子１０は屈曲振動方向に略直交する方向において、突起部１０ａを除く長さＬ、屈曲振動方向の幅Ｗ、に形成されている。このように形成された圧電素子１０のＬ方向の突起部１０ａ側の端部から節Ｐ１はＬP1の距離に、節Ｐ２は他方の端部からＬP2の距離に存在している。
【００５１】
節Ｐ１の位置ＬP1および節Ｐ２の位置ＬP2は、理論シミュレーションから、
ＬP1≒０．１３Ｌ
ＬP2≒０．１３Ｌ
であることが得られた。このことから、第１支持領域３０の図心Ｑ１と節Ｐ１との距離Ｄ１、第２支持領域４０の図心Ｑ２と節Ｐ２との距離Ｄ２、は、
Ｄ１≦０．１３Ｌ
Ｄ２≦０．１３Ｌ
であることが好ましく、Ｄ１およびＤ２を０に近づけることがなお好ましい。更に、第１支持領域３０の領域内には節Ｐ１が含まれ、第２支持領域４０の領域内には節Ｐ２が含まれていることが好ましい。このように支持領域３０，４０を形成することにより、支持部３１，３２，４１，４２によって圧電素子１０が挟持、保持されても、圧電素子１０の屈曲振動の妨げになることが回避でき、保持ケース２０への振動の漏れを抑制することができる。
【００５２】
図５（ｂ）は、支持領域３０，４０の形成領域を説明する平面概念図である。まず、第１支持領域３０の形成領域について図５（ｂ）により説明する。第１支持領域３０は上述した図５（ａ）に示すように、第１支持領域３０の図心Ｑ１が節Ｐ１との距離Ｄ１≦０．１３Ｌを満足した上で、Ｌ方向の長さＫ１、Ｗ方向の幅Ｊ１の矩形に設定され、第１支持部３１と第３支持部３２が形成される。Ｋ１とＪ１は、Ｋ１とＪ１で決定される第１支持領域３０の支持面積、すなわち第１支持部３１と第３支持部３２とによる圧電素子１０の保持力の設定値により適宜設定される。その際、圧電素子１０の外形と第１支持領域３０外形部との距離δ11，δ12，δK1は、
δ11＞０，δ12＞０，δK1＞０
である。すなわち、圧電素子１０の外形部に第１支持領域３０の外形部が重ならないように形成する。
【００５３】
また、第１支持領域３０のＬ方向の第２支持領域４０側の位置ＬK1は、圧電素子１０の中央部の節Ｐ３位置ＬP31に対して、
ＬK1＜ＬP31
とする。
【００５４】
第２支持領域４０も、第１支持領域３０と同様に、第２支持領域４０の長さＫ２、幅Ｊ２は第２支持部４１と第４支持部４２とによる圧電素子１０の保持力の設定値により適宜設定される。また、圧電素子１０の外形との距離δ21，δ22，δK2は、
δ21＞０，δ22＞０，δK2＞０
である。すなわち、圧電素子１０の外形部に第２支持領域４０の外形部が重ならないように形成され、第２支持領域４０のＬ方向の第１支持領域３０側の位置ＬK2は、圧電素子１０の中央部の節Ｐ３位置ＬP32に対して、
ＬK2＜ＬP32
とする。すなわち、第１支持領域３０と第２支持領域４０は、節Ｐ３を挟んで離間している。このように支持領域３０，４０を設定することにより、支持部３１，３２，４１，４２によって圧電素子１０が挟持、保持されても、圧電素子１０の屈曲振動の妨げになることが回避できる。
【００５５】
図６は、支持領域３０，４０のその他の形態を示す平面概念図である。図６（ａ）に図示する支持領域３３，４３は同じ形態の領域形態であるので、第１支持領域３３により説明する。第１支持領域３３は三角形の第１領域３３ａと矩形の第２領域３３ｂとが連続して延在している。第１領域３３ａは圧電素子１０の屈曲振動方向に中心からの距離αが大きくなるに従ってＬ方向の長さＫ１が徐々に少なくなるように配置される。このように支持領域３３，４３を形成することによって、屈曲振動の振幅の小さい節Ｐ１，Ｐ２に図心Ｑ１，Ｑ２を近づけ、領域面積が大きい矩形の第２領域３３ｂが配置されて強い圧電素子１０の支持力が確保される。そして、屈曲振動の振幅が節Ｐ１，Ｐ２領域より大きくなる圧電素子１０の幅Ｗ方向の外形に近づくに従って、領域面積を小さくする第１領域３３ａが配置されることによって、圧電素子１０の保持力の増加を実現しながら、圧電素子１０の振幅が大きくなる外形部に向かって屈曲振動に追従しやすくし、振動の妨げを緩和させることができる。従って、圧電素子１０を確実に保持しながらも、所定の屈曲振動を得ることができ、確実に被駆動体７１，７２を駆動させることができる。
【００５６】
図６（ｂ）は、第１領域３４ａが半円形状とした、いわゆるトラック形状の第１支持領域３４を示す平面概念図である。図６（ｂ）に示す第１支持領域３４は、上述した支持領域３３，４３同様に、矩形の第２領域３４ｂを備え、第２領域３４ｂに連続して延在する半円形の第１領域３４ａとにより構成される。第２領域３４ｂは、図６（ａ）により説明した第２領域３３ｂ同様に、圧電素子１０の外形に向かって、徐々に支持幅を狭くしている。このように、圧電素子１０の屈曲振動方向に、外形に向かって徐々に支持幅を狭くする支持領域の形状であれば、特に限定されず、その他の例として、例えば図６（ｃ）に示す支持領域３５，４５がいわゆる菱形形状であったり、図６（ｄ）に示す支持領域３６，４６が楕円であったり、図５（ｅ）に示す支持領域３７，４７が円形であっても良い。
【００５７】
上述の図１、図５および図６により説明した支持領域３０，４０の形態は、図７に示すように、支持領域３０，４０の平面形状を、それぞれを組合せて用いることもできる。例えば、図７（ａ）に示すように、一方の支持領域は矩形形状の支持領域３０，４０であり、他方の支持領域は図６（ｃ）に示す菱形形状の支持領域３５，４５であってもよい。また、図７（ｂ）に示すように、一方の支持領域が図６（ａ）に示す形態の支持領域３３，４３であり、他方の支持領域は図６（ｄ）に示す楕円形状の支持領域３６，４６であっても良い。
【００５８】
なお、本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００は、図８に示す圧電素子２００を用いても良い。図８（ａ）は電極配置を示す表平面図、側面図、裏平面図を示し、図８（ｂ），（ｃ）は圧電素子１０Ａの屈曲動作を説明する平面概念図、である。圧電素子２００は圧電素子１０に対して電極の配置が異なる形態であり、圧電素子１０と同じ構成には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００５９】
図８（ａ）に示すように、圧電素子２００は、圧電素子１０ｂの一方の面１０ｃには屈曲振動を励振させる電極１１，１２，１３，１４と、縦振動を励振させる電極１６と、が形成されている。更に、他方の面１０ｄには共通電極１５が形成されている。そして、このように形成された圧電素子２００は、図８（ｂ），（ｃ）に示すように動作する。図８（ｂ），（ｃ）は圧電素子２００の動作を模式図的に説明する平面図である。図８（ｂ）に示すように、電極１１，１３，１６と図８（ａ）に示す共通電極１５との間に電荷を掛け、電極１２，１４には電荷を掛けないことにより、圧電素子２００における電極１１，１３，１６に対応する部位で図示矢印の縦振動が励起される。しかし、電極１２，１４には電荷を掛けられていないため縦振動は励起されず、その結果、電極１１，１３による縦振動と、電極１２，１４の無振動によって圧電素子２００は屈曲振動が生じ圧電素子２００Ａのように振動する。この屈曲振動と電極１６による圧電素子２００の縦振動が同時に生じ、突起部１０ａが図示する楕円軌道ＳRの矢印方向に揺動する。突起部１０ａの楕円軌道によるＳR方向の揺動が、当接される被駆動体７２を図示ＨRに駆動させる。
【００６０】
図８（ｃ）により説明する圧電素子２００の動作は、上述の図８（ｂ）により説明したＨR方向への被駆動体７２の駆動方向が、逆のＨL方向に駆動される状態である。図８（ｃ）に示すように、電極１２，１４，１６と図８（ａ）に示す共通電極１５との間に電荷を掛け、電極１１，１３には電荷を掛けないことにより、圧電素子２００における電極１２，１４，１６に対応する部位で図示矢印の縦振動が励起される。しかし、電極１１，１３には電荷を掛けられていないため縦振動は励起されず、その結果、電極１２，１４による縦振動と、電極１１，１３の無振動によって圧電素子２００は屈曲振動が生じ圧電素子２００Ｂのように振動する。この屈曲振動と電極１６による圧電素子２００の縦振動が同時に生じ、突起部１０ａが図示する楕円軌道ＳLの矢印方向に揺動する。突起部１０ａの楕円軌道によるＳL方向の揺動が、当接される被駆動体７２を図示ＨLに駆動させる。
【００６１】
上述した構成による圧電アクチュエーター１００によって駆動される被駆動体７１または被駆動体７２（図１参照）の駆動速度は、圧電素子１０に付加される電流の周波数ｆ（以下、駆動周波数ｆという）の変化に応じて変化する。図９（ａ）は、被駆動体７２の駆動速度ｖと圧電素子１０の駆動周波数ｆとの関係を示す概念グラフである。ここで駆動速度ｖとは、被駆動体７２は図１に示すようにＨ方向の直線移動をさせる被駆動体であることから、被駆動体７２の移動速度のことである。
【００６２】
図９（ａ）に示すように、圧電素子１０に付加される駆動電流における駆動周波数ｆを周波数の低いｆ１から周波数の高いｆ4まで変化させると、駆動速度ｖは、駆動周波数ｆ1から周波数の上昇に伴って速度を上げる。しかし、ある駆動周波数ｆmにおいて最大速度ｖmaxに到達し、駆動周波数ｆm（以下、最大速度周波数ｆmという）を超える高い駆動周波数ｆ3，ｆ4と駆動周波数が上昇しても駆動速度は上昇せず、低下してゆく。これは、図９（ｂ）に示す被駆動体７２と当接している圧電素子１０の突起部１０ａの駆動軌跡の変化によるものである。
【００６３】
図４で説明した通り、圧電素子１０の屈曲振動により突起部１０ａは楕円軌道ＳRもしくはＳLを描き、これに当接された被駆動体７２がＨR方向もしくはＨL方向に駆動される。図９（ｂ）では、楕円軌道ＳRを例にして説明する。図９（ｂ）に示すように、楕円軌道ＳRは低い駆動周波数ｆ1によって楕円軌道ＳR1で突起部１０ａが駆動される。そして駆動周波数を上昇させた駆動周波数ｆ2では、楕円軌道ＳR1に相似の移動量の多い楕円軌道ＳR2で突起部１０ａが駆動され、被駆動体７２の駆動速度が上昇する。更に、駆動周波数を上昇させて最大速度周波数ｆmとすると、楕円軌道ＳR2に相似で移動量の多い楕円軌道ＳRmで突起部１０ａが駆動され、被駆動体７２は最大速度ｖmaxに到達する。
【００６４】
最高駆動周波数ｆmを超えて駆動周波数ｆ3が付加されると、最大速度周波数ｆmに至る駆動周波数ｆ1，ｆ2によって得られた楕円軌道ＳR1，ＳR2，ＳRmとは傾きの異なる楕円軌道ＳR3で突起部１０ａが駆動される。これは、圧電素子１０の振動モードに含まれる縦振動モードが屈曲振動モードに干渉することにより発生する。従って、被駆動体７２の駆動速度ｖは最大速度ｖmaxを下回って減少する。更に、駆動周波数の高い駆動周波数ｆ4にすることで、縦振動モードの干渉が強くなり、駆動周波数ｆ3の場合の楕円軌道ＳR3より、更に異なる傾き方向に傾いた楕円軌道ＳR4で突起部１０ａが駆動され、被駆動体７２の駆動速度ｖを低下させる。
【００６５】
上述したように、本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００では、被駆動体７２もしくは被駆動体７１を最大速度で駆動させる圧電素子１０の駆動周波数は、縦振動モードによる屈曲振動への干渉が発生する直前の周波数である最大速度周波数ｆmで駆動することが好ましい。しかし、後述する本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００を備える各種装置において、その使用環境は様々であり、特に温度環境については装置使用者の要望、すなわち装置仕様によって決定されるものである。
【００６６】
本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００では、温度環境に対する特性を有している。図１０により、その特性を説明する。図１０に示すように、本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００を備える装置の仕様温度条件が、高温側の温度ＴHから低温側の温度ＴLの範囲で動作させるとした場合、温度ＴHにおける被駆動体７２の駆動速度分布ＶHと、温度ＴLにおける被駆動体７２の駆動速度分布ＶLと、は異なる駆動速度分を有している。駆動速度分布ＶH，ＶLにおける最大速度で見ると、高温側の温度ＴHでは、駆動速度分布ＶHでの最大速度ＶHmaxは、駆動周波数ｆHで得られる。一方、低温側の温度ＴLでは、駆動速度分布ＶLでの最大速度ＶLmaxは、駆動周波数ｆLで得られる。このときの駆動周波数ｆH，ｆLは、
ｆH＜ｆL
の関係であることが分かる。
【００６７】
従って、本実施形態に係る圧電アクチュエーター１００を備える装置において、装置仕様として、圧電アクチュエーター１００の規定駆動特性としての駆動速度分布ｖ0の最大速度ｖ0maxとなる駆動周波数ｆ0（以下、定常駆動周波数ｆ0という）を駆動周波数として、
ｆH≦ｆ0≦ｆL
の条件を満たすように設定され、装置の制御データとして記憶される。
【００６８】
定常駆動周波数ｆ0は、上述した条件で設定されるが、図１０に示す温度ＴHでの駆動速度分布ｖHと、温度ＴLでの駆動速度分布ｖL、の交点Ｃｐが示す駆動周波数を定常駆動周波数ｆ0とすることが好ましい。このように定常駆動周波数ｆ0が設定されることにより、装置の温度環境が温度ＴHから温度ＴLの間で変動しても、被駆動体７２の駆動速度は交点Ｃｐが示す駆動速度ｖCpより小さくなることが無く、安定した駆動速度を備える装置を得ることができる。
【００６９】
（第２実施形態）
図１１は、第１実施形態に係る圧電アクチュエーター１００（図１参照）を備えたロボットハンド１０００を示す外観図である。図１１に示すロボットハンド１０００に備える圧電アクチュエーター１００は、第１実施形態に係る圧電アクチュエーター１００であって、図１に示す被駆動体７１が、図示されていないが回転駆動される形態をとり、後述するロボットハンド１０００の関節部の回転駆動モーターとして用いられる。ロボットハンド１０００は、基部１１００に接続された指部１２００を備えている。基部１１００と指部１２００との接続部１３００と、指部１２００の関節部１４００とには、回転駆動モーターとしての圧電アクチュエーター１００が組み込まれている。またロボットハンド１０００には制御部１５００を備え、制御部１５００によって圧電アクチュエーター１００の駆動により接続部１３００および関節部１４００を回動させ指部１２００を人間の指のように所望の形態に変形させることができる。
【００７０】
本実施形態に係るロボットハンド１０００に、第１実施形態に係る圧電アクチュエーター１００を用いることにより、指部１２００を駆動させ所望の対象物を把持する際に、所定の位置まで正確に指部１２００を移動させることができるため、動作速度の速いロボットハンド１０００を得ることができる。
【００７１】
（第３実施形態）
図１２は、第３実施形態に係るロボットハンド１０００を備えるロボット２０００の構成を示す外観図である。ロボット２０００は、本体部２１００、アーム部２２００およびロボットハンド１０００を備える。図示するロボット２０００は、いわゆる多関節型ロボットに分類される。本体部２１００は、例えば床、壁、天井、移動可能な台車の上などに固定される。アーム部２２００は、本体部２１００に対して可動に設けられており、本体部２１００にはアーム部２２００を回転させるための動力を発生させる図示しないアクチュエーターや、アクチュエーターを制御する制御部等が内蔵されている。
【００７２】
アーム部２２００は、第１フレーム２２１０、第２フレーム２２２０、第３フレーム２２３０、第４フレーム２２４０および第５フレーム２２５０から構成されている。第１フレーム２２１０は、回転屈折軸を介して、本体部２１００に回転可能または屈折可能に接続されている。第２フレーム２２２０は、回転屈折軸を介して、第１フレーム２２１０および第３フレーム２２３０に接続されている。第３フレーム２２３０は、回転屈折軸を介して、第２フレーム２２２０および第４フレーム２２４０に接続されている。第４フレーム２２４０は、回転屈折軸を介して、第３フレーム２２３０および第５フレーム２２５０に接続されている。第５フレーム２２５０は、回転屈折軸を介して、第４フレーム２２４０に接続されている。アーム部２２００は、制御部の制御によって、各フレーム２２１０〜２２５０が各回転屈折軸を中心に複合的に回転または屈折し動く。これらフレームを接続する回転屈曲軸の駆動装置として第１実施形態に係る圧電アクチュエーター１００を用いることができる。
【００７３】
アーム部２２００の第５フレーム２２５０のうち第４フレーム２２４０が設けられた他方には、ロボットハンド接続部２３００が接続されており、ロボットハンド接続部２３００にロボットハンド１０００が取り付けられている。ロボットハンド接続部２３００にはロボットハンド１０００に回転動作を与える圧電アクチュエーター１００が内蔵され、ロボットハンド１０００は対象物を把持することができる。
【００７４】
本実施形態に係るロボット２０００に第１実施形態に係る圧電アクチュエーター１００を各フレームが接続される回転屈曲軸に用いることにより、各フレームの駆動速度を速めることができ、生産性の高いロボット２０００を得ることができる。従って、高い生産性が求められる電子機器の組み立て作業や検査等が最適なロボットを提供することができる。更にフレームが停止時の慣性力によって、暴走することを抑制することができるため、安全な作業を可能とするロボットを得ることができる。
【００７５】
（第４実施形態）
図１３は、第１実施形態に係る圧電アクチュエーター１００（図１参照）を備える、直交ロボットの一実施態様としての搬送装置としての電子部品搬送装置を備える電子部品検査装置を示す外観図である。図１３に示す電子部品検査装置５０００（以下、検査装置５０００という）は、電子部品の電気的特性を検査する機能を有する部分３０００（以下、検査部３０００という）と、電子部品を所定の位置間で搬送する電子部品搬送装置である電子部品搬送ロボットとしての搬送装置部分４０００（以下、搬送装置部４０００という）と、を備える装置である。
【００７６】
図１３に示す検査装置５０００は、直方体状の装置基台３０１０を備えている。装置基台３０１０の長手方向をＹ方向とし、水平面においてＹ方向と直交する方向をＸ方向とする。そして、鉛直方向をＺ（−）方向とする。
【００７７】
装置基台３０１０上において図中左側には給材装置３０２０が設置されている。給材装置３０２０の上面には、Ｙ方向に延びる一対の案内レール３０３１ａ，３０３１ｂが給材装置３０２０のＹ方向全幅にわたり凸設されている。一対の案内レール３０３１ａ，３０３１ｂの上側には直動機構を備えたステージ３０４０が取り付けられている。そのステージ３０４０の直動機構は、例えば案内レール３０３１ａ，３０３１ｂに沿ってＹ方向に延びる直動機構である。そして、この直動機構に所定のステップ数に相対する駆動信号が入力されると、直動機構がステージを前進または後退させて、ステージ３０４０が同ステップ数に相当する分だけ、Ｙ方向に沿って往動または復動する。ステージ３０４０のＺ方向を向く面は載置面３０４０ａであり、載置面３０４０ａには電子部品ＥDが載置される。ステージ３０４０には吸引式の基板チャック機構が設置されている。そして、基板チャック機構が電子部品ＥDを載置面３０４０ａに固定するようになっている。
【００７８】
装置基台３０１０において給材装置３０２０のＹ方向側には撮像部としての第２撮像部３０５２が設置されている。第２撮像部３０５２は、受光する光を電気信号に変換するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）素子等を搭載した電気回路基板、ズーム機構を備えた対物レンズ、落射照明装置、自動焦点合わせ機構を備えている。これにより、第２撮像部３０５２と対向する場所に電子部品ＥDが位置するとき、第２撮像部３０５２は電子部品ＥDを撮影することができる。そして、第２撮像部３０５２は電子部品ＥDに光を照射してピント合わせをした後撮影することにより、焦点の合った画像を撮影することができる。
【００７９】
装置基台３０１０において第２撮像部３０５２のＹ方向側には検査台３０６０が設置されている。検査台３０６０は電子部品ＥDを検査するときに電気信号を送受信するための治具である。
【００８０】
装置基台３０１０上において検査台３０６０のＹ方向側には除材装置３０７０が設置されている。除材装置３０７０の上面にはＹ方向に延びる一対の案内レール３０３２ａ，３０３２ｂが全幅にわたり凸設されている。一対の案内レール３０３２ａ，３０３２ｂの上側には直動機構を備えたステージ３０８０が取り付けられている。ステージ３０８０の直動機構は、給材装置３０２０が備える直動機構と同様の機構を用いることができる。そして、ステージ３０８０は案内レール３０３２ａ，３０３２ｂに沿って往動または復動する。ステージ３０８０のＺ方向を向く面は載置面３０８０ａであり、載置面３０８０ａには電子部品ＥDが載置される。
【００８１】
装置基台３０１０のＸ（−）方向には直方体状の支持台４０１０が設置されている。装置基台３０１０に比べて支持台４０１０はＺ（＋）方向に高い形状となっている。支持台４０１０においてＸ方向を向く面にはＹ方向に延びる一対の被駆動体としての駆動レール４０２１ａ，４０２１ｂが支持台４０１０のＹ方向全幅にわたり凸設されている。駆動レール４０２１ａ，４０２１ｂのＸ方向側には、一対の駆動レール４０２１ａ，４０２１ｂに沿って移動する直動機構を備えたＹステージ４０３０が取り付けられている。駆動レール４０２１ａもしくは駆動レール４０２１ｂの少なくともどちらか一方が第１実施形態に係る圧電アクチュエーター１００の被駆動体７２（図１参照）であり、Ｙステージ４０３０の直動機構には駆動レール４０２１ａおよび駆動レール４０２１ｂのどちらか一方もしくは両方に当接される圧電素子１０が備えられ、Ｙステージ４０３０に備える圧電素子１０を振動させることにより、固定された駆動レール４０２１ａ，４０２１ｂに対して相対的にＹステージ４０３０は駆動レール４０２１ａ，４０２１ｂに沿って往動または復動する。
【００８２】
Ｙステージ４０３０においてＸ方向を向く面にはＸ方向に延在する角柱状の腕部４０４０が設置されている。腕部４０４０において−Ｙ方向を向く面にはＸ方向に延びる一対の駆動レール４０２２ａ，４０２２ｂが腕部４０４０のＸ方向全幅にわたり凸設されている。一対の駆動レール４０２２ａ，４０２２ｂの−Ｙ方向側には駆動レール４０２２ａ，４０２２ｂに沿って移動する直動機構を備えたＸステージ４０５０が取り付けられている。駆動レール４０２２ａもしくは駆動レール４０２２ｂの少なくともどちらか一方が第１実施形態に係る圧電アクチュエーター１００の被駆動体７２（図１参照）であり、Ｘステージ４０５０の直動機構には駆動レール４０２２ａおよび駆動レール４０２２ｂのどちらか一方もしくは両方に当接される圧電素子１０が備えられ、Ｘステージ４０５０に備える圧電素子１０を振動させることにより、固定された駆動レール４０２２ａ，４０２２ｂに対して相対的にＸステージ４０５０は駆動レール４０２２ａ，４０２２ｂに沿って往動または復動する。
【００８３】
Ｘステージ４０５０には撮像部としての第１撮像部３０５１およびＺ移動装置４０６０が設置されている。第１撮像部３０５１は第２撮像部３０５２と同様な構造と機能を備えている。そして、第１撮像部３０５１および第２撮像部３０５２にて撮像部を構成している。Ｚ移動装置４０６０は内部に直動機構を備え、直動機構は図示しないＺステージを昇降させる。そして、Ｚステージには回転装置４０７０が接続されている。そして、Ｚ移動装置４０６０は回転装置４０７０をＺ方向に昇降させることができる。Ｚ移動装置４０６０の直動機構は、駆動レール４０２１ａ，４０２１ｂに沿って駆動されるＹステージ４０３０、駆動レール４０２２ａ，４０２２ｂに沿って駆動されるＸステージ４０５０、と同様に第１実施形態に係る圧電アクチュエーター１００もしくは第２実施形態に係るアクチュエーター３００を備えることができる。
【００８４】
回転装置４０７０は回転軸４０７０ａを備え、回転軸４０７０ａには把持部３０９０が接続されている。これにより、回転装置４０７０はＺ方向を軸にして把持部３０９０を回転させることができる。回転装置４０７０は、第１実施形態に係る圧電アクチュエーター１００における被駆動体７１（図１参照）を、回転方向に駆動させるように用いた回転駆動機構が本実施形態では用いられ、減速装置と組み合わせて構成され、回転軸４０７０ａを所定の角度に回動させる。なお、回転機構としてはステップモーターまたはサーボモーターを用いることもできる。サーボモーターの場合には、モーターの種類は特に限定されず、ＡＣモーター、ＤＣモーター、コアレスモーター、超音波モーター等を用いることができる。上述の、Ｙステージ４０３０、Ｘステージ４０５０、Ｚ移動装置４０６０、回転装置４０７０等により可動部４０８０が構成されている。
【００８５】
装置基台３０１０のＸ方向側には制御部としての制御装置３１００が設置されている。制御装置３１００は検査装置５０００の動作を制御する機能を備えている。更に、制御装置３１００は電子部品ＥDを検査する機能を備えている。各制御装置３１００は入力装置３１００ａおよび出力装置３１００ｂを備えている。入力装置３１００ａはキーボートや入力コネクター等であり、信号やデータの他に操作者の指示を入力する装置である。出力装置３１００ｂは表示装置や外部装置に出力する出力コネクター等であり、信号やデータを他装置へ出力する。他にも検査装置５０００の状況を操作者に伝達する装置である。
【００８６】
上述の構成において、検査部３０００の主な構成としては装置基台３０１０、給材装置３０２０、ステージ３０４０、第１撮像部３０５１、第２撮像部３０５２、検査台３０６０、除材装置３０７０、ステージ３０８０、などであり、検査対象となる電子部品ＥDの除給材、画像処理、電気的特性計測、などが行われる。また搬送装置部４０００の主な構成としては支持台４０１０、駆動レール４０２１ａ，ｂ、Ｙステージ４０３０、腕部４０４０、駆動レール４０２２ａ，ｂ、Ｘステージ４０５０、Ｚ移動装置４０６０、回転装置４０７０、などであり、電子部品ＥDを給材装置３０２０から検査台３０６０、そして除材装置３０７０までを搬送する。
【００８７】
電子部品ＥDを検査する検査装置５０００は、一般的にクリーン環境、すなわち防塵環境下に設置される。また、図示しないが、検査台３０６０には電子部品ＥDの電気的特性を計測するための複数のプローブが配置され、電子部品ＥDのプローブが接触すべき位置が全てのプローブに対して正確に配置されるように、給材装置３０２０から検査台３０６０に電子部品ＥDが搬送されなければならない。電子部品ＥDは、検査台３０６０に載置される前に、第１撮像部３０５１、第２撮像部３０５２によって得られる電子部品ＥDの画像より、画像処理されて検査台３０６０に備えるプローブ位置に搬送装置部４０００によって正確に位置合わせされ、検査台３０６０に載置される。
【００８８】
更に、電子部品ＥDはより小型で精密且つ多機能化が進行していることから、いわゆる全数検査が一般的となっている。従って、電子部品ＥDの一連の検査時間は、検査すべき電子部品ＥDの数量が極めて大量であることから、より短時間の検査処理を可能とすることが求められ、特に検査時間に占める電子部品ＥDの搬送時間の短縮が求められていた。そこで、第１実施形態に係る圧電アクチュエーター１００を備えたＹステージ４０３０、Ｘステージ４０５０、更にはＺ移動装置４０６０を検査装置５０００に備えることにより、移動速度を高めることが可能となり、搬送時間を短縮することができる。従って、電子部品ＥDの搬送時間をより短く制御することが可能となり、検査時間の短い電子部品検査装置を得ることができる。なお、電子部品ＥDとして、例えば半導体、ＬＣＤなどの表示デバイス、水晶デバイス、各種センサーデバイス、インクジェットヘッド、各種ＭＥＭＳデバイスなどを検査する電子部品検査装置として適用できる。
【００８９】
図１４は、Ｚ移動装置４０６０の概略構成を示す透過斜視図である。図１４に示すように、Ｚ移動装置４０６０の内部には、把持部３０９０を備える回転装置４０７０を所定の方向に駆動する複数の駆動装置が備えられている。駆動装置は、駆動源となる圧電アクチュエーター１００ｘ，１００ｙ，１００θと、各圧電アクチュエーター１００ｘ，１００ｙ，１００θにより駆動させる被駆動体としての被駆動体７１０，７２０、そして回転駆動される回転装置４０７０を備えている。また、回転装置４０７０を図示するＺ方向に直動させるための図示しない直動機構を備えている。
【００９０】
上述した通り、Ｚ移動装置４０６０は電子部品ＥDを把持部３０９０によって把持し、Ｙステージ４０３０、Ｘステージ４０５０によって移動され、検査台３０６０へ把持した電子部品ＥDを搬送駆動する。検査台３０６０には、電子部品ＥDの電気的な性能を検査する電気的な接点となるプローブが配置され、プローブ位置に電子部品ＥDの電極パッドが接触するように電子部品ＥDが検査台３０６０に載置される。上述した通り、電子部品ＥDの検査方法は全数検査が一般的に行われることから、検査台３０６０への電子部品ＥDの給材そして除材の時間を短縮させることが電子部品ＥDの検査時間短縮に大きく寄与する。この電子部品ＥDの除給材時間の短縮を実現する手段として、図１４に示すようにＺ移動装置４０６０に回転装置４０７０を駆動する駆動装置として圧電アクチュエーター１００ｘ，１００ｙ，１００θが備えられている。
【００９１】
図１４に示すＺ移動装置４０６０の内部に備える圧電アクチュエーター１００ｘ，１００ｙ，１００θは上述する圧電アクチュエーター１００を用いている。圧電アクチュエーター１００ｘは被駆動体７１０を駆動し、圧電アクチュエーター１００ｙは被駆動体７２０を駆動し、圧電アクチュエーター１００θは回転装置４０７０を駆動する。圧電アクチュエーター１００ｘは、被駆動体７１を図示矢印Ｐ方向、すなわちＸステージ４０５０の移動方向である図示するＸ方向に駆動するようにＺ移動装置４０６０に装着されている。なお、図示しないが、被駆動体７１０は駆動方向Ｐにのみ移動可能なスライド機構を備えている。圧電アクチュエーター１００ｙは、被駆動体７２０を図示矢印Ｑ方向、すなわち図示するＹ方向である図１３に示すＹステージ４０３０の移動方向に駆動するように、被駆動体７１０と同期して移動するように装着されている。言い換えるなら、圧電アクチュエーター１００ｙは被駆動体７１０に固定されている。被駆動体７２０は、圧電アクチュエーター１００ｙとともに圧電アクチュエーター１００ｘのＰ方向に駆動することが可能で、尚且つ圧電アクチュエーター１００ｙに対して相対的にＱ方向にのみ移動可能な図示しないスライド機構を備えている。
【００９２】
圧電アクチュエーター１００θは、被駆動体７２０に固定され、回転装置４０７０を被駆動体７２０に対して相対的に回転駆動させる。このように圧電アクチュエーター１００ｘ、圧電アクチュエーター１００ｙ、そして圧電アクチュエーター１００θを配置することにより、Ｚ移動装置４０６０が、Ｙステージ４０３０、Ｘステージ４０５０（図１３参照）によって、所定の停止位置まで移動して停止した後に、把持部１０９０を微小移動させる。
【００９３】
圧電アクチュエーター１００ｘ，１００ｙ，１００θによって速い駆動速度で駆動される被駆動体７１０，７２０および回転装置４０７０を備えることにより、電子部品ＥDを検査台３０６０に短時間で載置し、検査後の検査台３０６０からの除材も短時間で行うことができる。これにより、高速で電子部品ＥDを搬送する搬送装置部４０００を備え、電子部品ＥDの検査を短時間で実行できる、生産性の高い電子部品検査装置５０００を得ることができる。また、このように搬送装置部４０００は、高い精度で電子部品を移載でき、検査台あるいは基板などに高精度で位置決めして電子部品を配置することができる電子部品搬送装置として好適に用いられる。
【実施例１】
【００９４】
実施例として、第１実施形態に係る、図１に示す圧電アクチュエーター１００の構成を備える圧電アクチュエーター１００Ａを用いて定常駆動周波数ｆ0を求めた。このときの圧電アクチュエーター１００Ａに備える圧電素子１０Ａとして、図１５（ａ）に示すように、長さ３０．０ｍｍ。幅７．５ｍｍ、厚さ３．０ｍｍに製作した。この圧電素子１０Ａを、駆動されるローターとしての被駆動体７１Ａに当接力ＴPをＴP＝１６Ｎとなるように付勢した。被駆動体７１Ａの回転速度を計測するため、エンコーダーを被駆動体７１Ａの外周速度が計測できるように配置した。
【００９５】
この圧電アクチュエーター１００Ａを、温度７０℃および温度２０℃の環境下で、駆動実効電圧２００Ｖｒｍｓを印加し、駆動周波数ごとの被駆動体７１Ａの外周速度をエンコーダーにより計測した。その結果を図１５（ｂ）に示す。図１５（ｂ）に示す速度分布Ｖ70は、温度７０℃の環境下で圧電アクチュエーター１００Ａを駆動させた場合の速度分を示し、速度分布Ｖ20は、温度２０℃の環境下で圧電アクチュエーター１００Ａを駆動させた場合の速度分布を示す。
【００９６】
各速度分布Ｖ70，Ｖ20における最高速度が得られる駆動周波数は、図１５（ｂ）より、速度分布Ｖ70では４３．７５ｋＨｚ、速度分布Ｖ20では４４．３ｋＨｚと求められる。従って、図１０にて説明した定常駆動周波数ｆ0は、
４３．７５ｋＨｚ≦ｆ0≦４４．３ｋＨｚ
の範囲で設定すればよい。更に、速度分布Ｖ70と速度分布Ｖ20との交点ＣPAが示す駆動周波数がより定常駆動周波数ｆ0として好ましく、その値は４４．１ｋＨｚとなる。求められた駆動周波数を定常駆動周波数ｆ0＝４４．１ｋＨｚとして圧電アクチュエーター１００Ａの仕様とすることで、高速駆動を可能とする圧電アクチュエーター１００Ａが得られた。
【符号の説明】
【００９７】
１０…圧電素子、２０…保持ケース、３１…第１支持部、３２…第３支持部、４１…第２支持部、４２…第４支持部、５０…基台、６０…ばね、７１，７２…被駆動体、１００…圧電アクチュエーター。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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