(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦振動モードと屈曲振動モードと、が励振され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、を備えるアクチュエーターであって、
前記保持部は、前記振動面の一方の面側に配置される第１支持部と、前記第１支持部とは前記圧電素子を介して対向して他方の面側に配置される第２支持部と、を有し、
前記第１支持部と前記第２支持部とが、前記縦振動モードの振動方向に沿う前記圧電素子の中心線上に配置されている、
ことを特徴とするアクチュエーター。
【請求項２】
前記第１支持部と前記第２支持部とが支持する前記圧電素子の支持領域は、前記圧電素
子の前記縦振動モードの振動の節であって、且つ前記屈曲振動モードとの振動の節である
振動の節の少なくとも一つを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエーター。
【請求項３】
前記第１支持部および前記第２支持部の少なくとも一方には緩衝部を含む、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエーター。
【請求項４】
前記第１支持部および前記第２支持部の少なくとも一方には弾性部を含む、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のアクチュエーターを備えるロボットハンド。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項に記載のアクチュエーター、または請求項５に記載のロ
ボットハンドを備えるロボット。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか一項に記載のアクチュエーターを備える電子部品搬送装置。
【請求項８】
請求項１から４のいずれか一項に記載のアクチュエーター、または請求項７に記載の電
子部品搬送装置を備える電子部品検査装置。
【請求項９】
請求項１から４のいずれか一項に記載のアクチュエーターを備えるプリンター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエーター、ロボットハンド、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置およびプリンターに関する。
【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、圧電体を被駆動体へ付勢するために、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アクチュエーターを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するように、下記の形態または適用例として実現され得る。
【０００７】
〔適用例１〕本適用例のアクチュエーターは、縦振動モードと屈曲振動モードと、が励振され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、を備えるアクチュエーターであって、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の側に配置される第１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の側に配置される第２支持部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本適用例のアクチュエーターによれば、圧電素子を振動方向を含む振動面に対して、交差する方向から力を与えて挟持するように第１支持部、第２支持部を備えることにより、振動を拘束しないので圧電素子の振動が保持材へ漏れることを抑制することができ、高効率の駆動を得ることができる。これによって、圧電素子の振動が無駄なく接触部の揺動を発生させ、接触部に当接される被駆動体の回転もしくは直線運動へ変換することができる。すなわち、駆動効率の高いアクチュエーターを得ることができる。
【０００９】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記第１支持部と前記第２支持部とが支持する前記圧電素子の支持領域は、前記圧電素子の前記縦振動モードの振動の節であって、且つ前記屈曲振動モードとの振動の節である振動の節の少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【００１０】
上述の適用例によれば、第１支持部および第２支持部の配置を圧電素子の振動の節を含む領域に設けることにより、圧電素子の振動面における振動による移動量の少ない領域、言い換えると振幅の小さい領域であることから、保持ケース２０への振動漏れを、なお一層抑制することができる。
【００１１】
〔適用例３〕上述の適用例において、前記第１支持部および前記第２支持部の少なくとも一方には緩衝部材を含むことを特徴とする。
【００１２】
上述の適用例によれば、圧電素子を振動面に交差する方向に挟持するように緩衝材料を含む第１支持部、第２支持部を備えることにより、圧電素子の振動が保持材へ漏れることを抑制することができる。これによって、圧電素子の振動が無駄なく接触部の揺動を発生させ、接触部に当接される被駆動体の回転もしくは直線運動へ変換することができる。すなわち、駆動効率の高いアクチュエーターを得ることができる。また、緩衝材は、振動面方向の振動を振動変位として許容することにより、被駆動体の駆動に必要な振動を維持することができる。更に、節を含む領域では振動変位が分布するが、それを許容することにより、被駆動体の駆動に必要な振動を維持することができる。すなわち、駆動効率の高いアクチュエーターを得ることができる。
【００１３】
〔適用例４〕上述の適用例において、前記第１支持部および前記第２支持部の少なくとも一方には弾性部材を含むことを特徴とする。
【００１４】
上述の適用例によれば、第１支持部および第２支持部の少なくともどちらか一方に弾性部材を配置することにより、弾性部材の弾性力に対する保持部材と圧電素子との間の摩擦力によって、振動による保持部材と圧電素子との相対的な位置ずれを抑制することができる。
【００１５】
〔適用例５〕本適用例のロボットハンドは、上述の適用例によるアクチュエーターを備える。
【００１６】
本適用例のロボットハンドは、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に比べて小型、軽量にすることができる。
【００１７】
〔適用例６〕本適用例のロボットは、上述の適用例によるアクチュエーターまたはロボットハンドを備える。
【００１８】
本適用例のロボットは、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。
【００１９】
〔適用例７〕本適用例の電子部品搬送装置は、上述の適用例によるアクチュエーターを備える。
【００２０】
本適用例の電子部品搬送装置は、駆動分解能が細かく、且つ高速振動であるため電子部品などを正確な位置に高速で搬送することができ、電子部品の検査時間、組立時間の短縮を可能とすることができる。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８〕本適用例の電子部品検査装置は、上述の適用例によるアクチュエーターまたは電子部品搬送装置を備える。
【００２２】
本適用例の電子部品検査装置は、駆動分解能が細かく、且つ高速振動なアクチュエーターまたは電子部品搬送装置を備えることにより、検査対象の電子部品などを正確な位置に高速で搬送することができ、電子部品の検査時間、組立時間の短縮を可能とすることができる。
【００２３】
〔適用例９〕本適用例のプリンターは、上述の適用例によるアクチュエーターを備える。
【００２４】
本適用例のプリンターは、駆動装置部位に駆動分解能が細かく、且つ高速振動のアクチュエーターを備えることで、駆動対象物を目的位置まで正確に高速移動させることができ、プリンター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、高速に駆動させることができることから、長い直線駆動を行わせる印刷媒体を切断するカッターの駆動をスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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´部の断面図。
【図２】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３】第１実施形態に係る圧電素子の振動動作の説明図。
【図４】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断面図。
【図５】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断面図。
【図６】第２実施形態に係るロボットハンドを示す外観図。
【図７】第３実施形態に係るロボットを示す外観図。
【図８】第４実施形態に係る電子部品検査装置を示す外観図。
【図９】第５実施形態に係るプリンターの、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すプリンターに備えるカッティングヘッドの平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の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´部の断面図、である。図１（ａ）に示すように、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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２２と、を備え、ケース本体２１の支持面２１ａと押え板２２との間に第１支持部３０と第２支持部４０を介して圧電素子１０を保持する。第１支持部３０は押え板２２と圧電素子１０の間に配置され、圧電素子１０に当接する緩衝部としての緩衝部材３１と、緩衝部材３１と押え板２２との間に配置される弾性部としての皿ばね３２と、を備えている。また、第２支持部４０はケース本体２１の支持面２１ａと圧電素子１０との間に緩衝材料を用いて配置されている。このように配置される第１支持部３０、圧電素子１０、および第２支持部４０によって、圧電素子１０は第１支持部３０の皿ばね３２のばね力で押え板２２とケース本体２１の支持面２１ａとの間で挟持され、保持ケース２０に保持、固定される。
【００３０】
緩衝部材３１および第２支持部４０を構成する緩衝材料としては、圧電素子１０に励起される振動を保持ケース２０側に漏れさせない性能を有した材料を用いる。その性能は動的粘弾性（ｔａｎδ）で表され、本実施形態に係るアクチュエーター１００においては、ｔａｎδ≦０．０５が好ましい。ここで動的粘弾性（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。緩衝部材３１および第２支持部４０を形成する緩衝材料としては、例えばゴム、エラストマー、ポリイミドなどが好適に用いられるが、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。また、緩衝材は弾性のみを有している場合であっても、振動変位を減少させる効果があるため、保護ケースに伝わる振動を抑える効果がある。
【００３１】
図２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２（ａ）に示すように圧電素子１０は、圧電体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。さらに、他方の面１０ｄには共通電極１５が形成されている。圧電体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体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。
【００３２】
図３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３（ａ）に示すように、電極１１，１３と図２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のように振動する。この縦振動と、縦振動による屈曲振動とが圧電素子１０に生じ、突起部１０ａが図示する楕円軌道ＱRの矢印方向に揺動する。突起部１０ａの楕円軌道によるＱR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。
【００３３】
図３（ｂ）により説明する圧電素子１０の動作は、上述の図３（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３（ｂ）に示すように、電極１２，１４と図２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のように振動する。この縦振動と、縦振動による屈曲振動とが圧電素子１０に生じ、突起部１０ａが図示する楕円軌道ＱLの矢印方向に揺動する。突起部１０ａの楕円軌道によるＱL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。
【００３４】
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３（ｃ）を用いて説明する。図３（ｃ）は圧電素子１０の振動モードの概念図を示す。図３（ｃ）に示すように、圧電素子１０は、図３（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の縦振動モードの振動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Ｌは、振動状態における圧電素子１０Ａでは線ＬＡ，圧電素子１０Ｂでは線ＬＢのように屈曲した軌跡となる。この屈曲振動モードに対応する線ＬＡおよび線ＬＢと、縦振動モードに対応する線Ｌ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。
【００３５】
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、すなわち振幅の小さい位置となることから、本実施形態に係るアクチュエーター１００に備える圧電素子１０を支持する第１支持部３０および第２支持部４０は、節Ｐ１を含む領域を支持するように配置されている。なお、第１支持部３０および第２支持部４０が支持する位置はこれに限定されず、例えば図１（ａ）に示すＡ−Ａ´方向の断面図としての図４（ａ）に示すように、第１支持部３Ａおよび第２支持部４Ａのように、節Ｐ２，Ｐ３の２箇所、もしくは図４（ｂ）に示すように、第１支持部３Ｂおよび第２支持部４Ｂのように、節Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の３箇所を支持しても良い。
【００３６】
図５は、第１支持部３０および第２支持部４０のその他の形態を示し、図１（ａ）に示すＢ−Ｂ´部に相当する断面図である。図５（ａ）に示す第１支持部３０は、弾性部材としてコイルばね３３を配置した。コイルばね３３を配置することで、緩衝部材３１および緩衝材料の第２支持部４０を介した圧電素子１０の保持力の調整がし易くなり、また長期に安定した弾性力を維持することができ、安定した圧電素子１０の振動を得ることができる。図５（ｂ）に示す第１支持部３０および第２支持部４０の双方に、弾性部材としての皿ばね３２，４２が配置され、皿ばね３２，４２と圧電素子１０との間に緩衝部材３１，４１が配置されている。このように支持部３０，４０の双方に皿ばね３２，４２を配置することで、圧電素子１０への緩衝部材３１，４１を介して付加される押圧力をバランスよく配置させることができる。
【００３７】
図５（ｃ）に示す第１支持部３４、第２支持部４３は共に緩衝材料により形成され、押え板２４とケース本体２１の支持面２１ａとの間で、第１支持部３４、圧電素子１０、第２支持部４３を挟持した際に、図示する押え板２４ａのように撓ませ、撓みの応力によって押え板２４を弾性部材として構成している。このように構成することで、弾性部材としての皿ばね３２，３３，４２やコイルばね３３を必要としないため、低コストのアクチュエーター１００を得ることができる。
【００３８】
図５（ｄ）に示す第１支持部３０には、皿ばね３２と、皿ばね３２と圧電素子１０との間に緩衝部材３１が配置されているが、図１に示すアクチュエーター１００の第２支持部４０は配置されず、ケース本体２１に形成した突起部２１ｂを第２支持部とすることもできる。このように構成することにより、更に低コストのアクチュエーター１００を得ることができる。
【００３９】
本実施形態に係るアクチュエーター１００は、圧電素子１０を振動面に交差する方向に挟持するように緩衝材料を含む第１支持部３０、第２支持部４０を備えることにより、圧電素子１０の振動が保持ケース２０へ漏れることを抑制することができる。これによって、圧電素子１０の振動が無駄なく突起部１０ａの揺動を発生させ、突起部１０ａに当接される被駆動体７１，７２の回転もしくは直線運動へ変換することができる。すなわち、駆動効率の高いアクチュエーターを得ることができる。さらに、支持部３０，４０の配置を圧電素子１０の振動の節を含む領域に設けることにより、圧電素子１０の振動により移動の少ない領域、言い換えると振幅の小さい領域であることから、保持ケース２０への振動漏れを抑制することができる。
【００４０】
さらに、第１支持部３０および第２支持部４０の少なくともどちらか一方に弾性部材としての皿ばね３２、コイルばね３３、もしくは押え板２４の撓み弾性によって保持ケース２０内で緩衝部材３１、緩衝材料により形成される支持部３４，４３が押圧され、その反発力に対する保持ケース２０と圧電素子１０との間の摩擦力によって、振動による相対的な位置ずれを抑制することができる。なお、緩衝部材３１、緩衝材料により形成される支持部３４，４３の圧電素子１０の支持領域を接着剤などにより固着しても良い。
【００４１】
（第２実施形態）
図６は、第１実施形態に係るアクチュエーター１００を備えたロボットハンド１０００を示す外観図である。図６に示すロボットハンド１０００に備えるアクチュエーター１００は、第１実施形態に係るアクチュエーター１００であって、回転駆動される被駆動体７１を備えている（図１参照）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１１０に接続された指部１２０を備えている。基部１１０と指部１２０との接続部１３０と、指部１２０の関節部１４０とには、アモーターとしてのアクチュエーター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１５０を備え、制御部１５０によってアクチュエーター１００の駆動により接続部１３０および関節部１４０を回動させ指部１２０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。
【００４２】
（第３実施形態）
図７は、第２実施形態に係るロボットハンド１０００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２１０、アーム部２２０およびロボットハンド１０００を備え、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２１０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２２０は、本体部２１０に対して可動に設けられており、本体部２１０にはアーム部２２０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。
【００４３】
アーム部２２０は、第１フレーム２２１、第２フレーム２２２、第３フレーム２２３、第４フレーム２２４および第５フレーム２２５から構成されている。第１フレーム２２１は、回転屈折軸を介して、本体部２１０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２２２は、回転屈折軸を介して、第１フレーム２２１および第３フレーム２２３に接続されている。第３フレーム２２３は、回転屈折軸を介して、第２フレーム２２２および第４フレーム２２４に接続されている。第４フレーム２２４は、回転屈折軸を介して、第３フレーム２２３および第５フレーム２２５に接続されている。第５フレーム２２５は、回転屈折軸を介して、第４フレーム２２４に接続されている。アーム部２２０は、制御部の制御によって、各フレーム２２１〜２２５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。
【００４４】
アーム部２２０の第５フレーム２２５のうち第４フレーム２２４が設けられた他方には、ロボットハンド接続部２３０が接続されており、ロボットハンド接続部２３０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２３０にはロボットハンド１０００に回転動作を与えるアクチュエーター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。小型、軽量のロボットハンド１０００を用いることによって、汎用性が高く、複雑な電子機器の組み立て作業や検査等が可能なロボットを提供することができる。
【００４５】
（第４実施形態）
図８は、第１実施形態に係るアクチュエーター１００を備える、直交ロボットの一実施形態としての電子部品搬送ロボットを備える電子部品検査装置を示す外観図である。図８に示す電子部品検査装置３０００（以下、検査装置３０００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３１００（以下、検査部３１００という）と、電子部品を所定の位置間を搬送する電子部品搬送ロボットとしての搬送装置部分３２００（以下、搬送装置部３２００という）と、を備える装置である。
【００４６】
図８に示す検査装置３０００は、直方体状の装置基台３００を備えている。装置基台３００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。
【００４７】
装置基台３００上において図中左側には給材装置３１０が設置されている。給材装置３１０の上面には、Ｙ方向に延びる一対の案内レール３２１ａ，３２１ｂが給材装置３１０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３２１ａ，３２１ｂの上側には直動機構を備えたステージ３３０が取付けられている。そのステージ３３０の直動機構は、例えば案内レール３２１ａ，３２１ｂに沿ってＹ方向に延びるリニアモーターを備えた直動機構である。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リニアモーターに入力されると、リニアモーターが前進または後退して、ステージ３３０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３３０のＺ方向を向く面は載置面３３０ａであり、載置面３３０ａには電子部品５００が載置される。ステージ３３０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５００を載置面３３０ａに固定するようになっている。
【００４８】
装置基台３００において給材装置３１０のＹ方向側には撮像部としての第２撮像部３４２が設置されている。第２撮像部３４２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３４２と対向する場所に電子部品５００が位置するとき、第２撮像部３４２は電子部品５００を撮影することができる。そして、第２撮像部３４２は電子部品５００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。
【００４９】
装置基台３００において第２撮像部３４２のＹ方向側には検査台３５０が設置されている。検査台３５０は電子部品５００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。
【００５０】
装置基台３００上において検査台３５０のＹ方向側には除材装置３６０が設置されている。除材装置３６０の上面にはＹ方向に延びる一対の案内レール３２２ａ，３２２ｂが全幅にわたり凸設されている。一対の案内レール３２２ａ，３２２ｂの上側には直動機構を備えたステージ３７０が取付けられている。ステージ３７０の直動機構は、給材装置３１０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３７０は案内レール３２２ａ，３２２ｂに沿って往動または復動する。ステージ３７０のＺ方向を向く面は載置面３７０ａであり、載置面３７０ａには電子部品５００が載置される。
【００５１】
装置基台３００のＸ（−）方向には略直方体状の支持台４００が設置されている。装置基台３００に比べて支持台４００はＺ（＋）方向に高い形状となっている。支持台４００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４１１ａ，４１１ｂが支持台４００のＹ方向全幅にわたり凸設されている。駆動レール４１１ａ，４１１ｂのＸ方向側には、一対の駆動レール４１１ａ，４１１ｂに沿って移動する直動機構を備えたＹステージ４２０が取付けられている。駆動レール４１１ａもしくは駆動レール４１１ｂの少なくともどちらか一方が第１実施形態に係るアクチュエーター１００の被駆動体７２（図１参照）であり、Ｙステージ４２０の直動機構には駆動レール４１１ａおよび駆動レール４１１ｂ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４２０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４１１ａ，４１１ｂに対して相対的にＹステージ４２０は駆動レール４１１ａ，４１１ｂに沿って往動または復動する。
【００５２】
Ｙステージ４２０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４３０が設置されている。腕部４３０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４１２ａ，４１２ｂが腕部４３０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４１２ａ，４１２ｂの−Ｙ方向側には駆動レール４１２ａ，４１２ｂに沿って移動する直動機構を備えたＸステージ４４０が取付けられている。駆動レール４１２ａもしくは駆動レール４１２ｂの少なくともどちらか一方が第１実施形態に係るアクチュエーター１００の被駆動体７２（図１参照）であり、Ｘステージ４４０の直動機構には駆動レール４１２ａおよび駆動レール４１２ｂ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４４０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４１２ａ，４１２ｂに対して相対的にＸステージ４４０は駆動レール４１２ａ，４１２ｂに沿って往動または復動する。
【００５３】
Ｘステージ４４０には撮像部としての第１撮像部３４１およびＺ移動装置４５０が設置されている。第１撮像部３４１は第２撮像部３４２と同様な構造と機能を備えている。そして、第１撮像部３４１および第２撮像部３４２にて撮像部を構成している。Ｚ移動装置４５０は内部に直動機構を備え、直動機構は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４６０が接続されている。そして、Ｚ移動装置４５０は回転装置４６０をＺ方向に昇降させることができる。Ｚ移動装置４５０の直動機構は、駆動レール４１１ａ，４１１ｂに沿って駆動されるＹステージ４２０、駆動レール４１２ａ，４１２ｂに沿って駆動されるＸステージ４４０、と同様に第１実施形態に係るアクチュエーター１００を備えることができる。
【００５４】
回転装置４６０は回転軸４６０ａを備え、回転軸４６０ａには把持部３８０が接続されている。これにより、回転装置４６０はＺ方向を軸にして把持部３８０を回転させることができる。回転装置４６０は第１実施形態に係るアクチュエーター１００において被駆動体７１（図１参照）を用いた回転駆動機構を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４６０ａ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４２０、Ｘステージ４４０、Ｚ移動装置４５０、回転装置４６０等により可動部４７０が構成されている。
【００５５】
装置基台３００のＸ方向側には制御部としての制御装置３９０が設置されている。制御装置３９０は検査装置３０００の動作を制御する機能を備えている。さらに、制御装置３９０は電子部品５００を検査する機能を備えている。各制御装置３９０は入力装置３９０ａおよび出力装置３９０ｂを備えている。入力装置３９０ａ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３９０ｂ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３０００の状況を操作者に伝達する装置である。
【００５６】
上述の構成において、検査部３１００の主な構成としては装置基台３００、給材装置３１０、ステージ３３０、第１撮像部３４１、第２撮像部３４２、検査台３５０、除材装置３６０、ステージ３７０、などであり、検査対象となる電子部品５００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３２００の主な構成としては支持台４００、駆動レール４１１ａ，ｂ、Ｙステージ４２０、腕部４３０、駆動レール４１２ａ，ｂ、Ｘステージ４４０、Ｚ移動装置４５０、回転装置４６０、などであり、電子部品５００を給材装置３１０から検査台３５０、そして除材装置３６０までを搬送する。
【００５７】
検査装置３０００によって検査される電子部品５００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３５０には電子部品５００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５００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３１０から検査台３５０に電子部品５００が搬送されなければならない。電子部品５００の位置は、検査台３５０に載置される前に、第１撮像部３４１、第２撮像部３４２によって得られる電子部品５００の画像より、画像処理されて検査台３５０に備えるプローブ位置に搬送装置部３２００によって正確に位置合わせされ、検査台３５０に載置される。
【００５８】
さらに、電子部品５００はより小型で精密且つ多機能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５００の一連の検査時間は、検査すべき電子部品５００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５００の搬送時間の短縮が求められていた。そこで、第１実施形態に係るアクチュエーター１００を備えたＹステージ４２０、Ｘステージ４４０、さらにはＺ移動装置４５０を検査装置３０００に備えることにより、所定の移動速度まで加速時間、さらには停止までの減速時間、を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５００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。
【００５９】
（第５実施形態）
図９は第５実施形態に係るプリンターを示し、（ａ）はプリンターを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すプリンターが備えるカッティングヘッドを示す平面図、である。
【００６０】
図９（ａ）に示すように、プリンター４０００は、印刷用紙５２０へ印刷する印刷部５１０と、印刷部５１０との間に印刷用紙５２０を保持し且つガイドするステージでもあるプラテン５３０と、印刷された印刷用紙５２０を切断するためのカッティングヘッド５５０と、プリンター４０００を制御する制御部５８０と、を備えている。この場合、カッティングヘッド５５０は、印刷用紙５２０の搬送される方向と直交する方向に印刷用紙５２０を切断する方式であって、印刷用紙５２０切断用のカッター５５０ａを有している。
【００６１】
そして、印刷用紙５２０を切断するための機構は、図９（ｂ）に示すように、カッティングヘッド５５０を支持しカッティングヘッド５５０の移動をガイドするガイドレール５４０と、ガイドレール５４０に沿ってカッティングヘッド５５０を移動させるリング状ベルト５６０と、リング状ベルト５６０にカッティングヘッド５５０を連結させるためのベルト連結部５５０ｂと、リング状ベルト５６０を駆動するために、カッティングヘッド５５０が移動する始端側および終端側に設けられた駆動軸５７０ａおよび従動軸５７０ｂと、を有している。
【００６２】
駆動軸５７０ａは、アクチュエーター１００により回転して、リング状ベルト５６０を駆動する。この場合、アクチュエーター１００の回転軸の回転は、増速装置５９０を介して駆動軸５７０ａへ伝達されるようになっている。このような構成のプリンター４０００は、アクチュエーター１００が駆動すると駆動軸５７０ａが回転し、駆動軸５７０ａの回転により、駆動軸５７０ａと従動軸５７０ｂとの間をリング状ベルト５６０が回転し、回転するリング状ベルト５６０と連結したカッティングヘッド５５０がガイドレール５４０に沿って移動する。これにより、カッティングヘッド５５０のカッター５５０ａが印刷用紙５２０を切断する。
【００６３】
プリンター４０００は、駆動軸５７０ａの駆動にアクチュエーター１００を用いることにより、駆動軸５７０ａまわりをコンパクトな構成にすることができるため、小型化が可能であり、併せて高耐久性も有している。
【符号の説明】
【００６４】
１０…圧電素子、２０…保持ケース、３０…第１支持部、４０…第２支持部、５０…基台、６０…ばね、７１，７２…被駆動体、１００…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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