(57)【要約】【課題】被駆動部材の位置を滑らかに移動させる。【解決手段】発明の圧電駆動装置は、被駆動部材を駆動する圧電駆動部と、圧電駆動部を駆動する駆動回路と、を備え、駆動回路は、圧電駆動部を速度制御により動作させる。これにより、圧電駆動部の動作と停止が繰り返されることを抑制し、被駆動部材の位置を滑らかに移動させる。【選択図】図４
2017017969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動部材を駆動する圧電駆動部と、
前記圧電駆動部を駆動する駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路は、前記圧電駆動部を速度制御により動作させる、圧電駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電駆動装置であって、
前記駆動回路は、
一定の周期ごとに指示される前記被駆動部材の目標位置に基づいた移動軌跡に従って、前記被駆動部材の位置を第１の位置から第２の位置まで移動させる際に、
第１の周期タイミングで前記第１の周期タイミングから一周期後の第２の周期タイミングにおける目標位置が指示された場合に、前記目標位置及び前記第１の周期タイミングにおける前記被駆動部材の現在位置に基づいて、前記目標位置への移動速度を決定し、前記第１の周期タイミングから前記第２の周期タイミングまでの間、決定した前記移動速度で前記圧電駆動部を動作させる速度制御を実行する、圧電駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電駆動装置であって、
前記駆動回路は、前記第１の周期タイミングよりも一周期前の前周期タイミングにおいて指示された前周期目標位置と前記目標位置とに基づいて求められる予定移動速度を、前記前周期目標位置と前記現在位置とに基づいて補正することによって、前記目標位置への前記移動速度を決定する、圧電駆動装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の圧電駆動装置であって、
前記駆動回路は、前記目標位置が前記第２の位置の場合には、前記被駆動部材の位置が前記第２の位置となった時点で前記圧電駆動部を停止させる位置制御を実行する、圧電駆動装置。
【請求項５】
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、
前記被駆動部材を用いて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から請求項４まで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６】
被駆動部材を駆動する圧電駆動部を有する圧電駆動装置の駆動方法であって、
前記圧電駆動部を速度制御により動作させる、圧電駆動装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電駆動装置、ロボット及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子によって振動体を振動させて被駆動体（被駆動部材）を駆動する圧電アクチュエーター（圧電駆動装置）は、各種の装置の種々の動作制御に利用されている。例えば、特許文献１では、振動波モーター（圧電アクチュエーター）の減速時に設定された速度カーブに基づき、駆動周波数を増減して制御しつつ、設定された減速開始位置と目標位置までの減速区間を複数の領域に分割し、目標位置に向かって領域ごとにパルス幅を初期の幅から段階的に減少させ最小パルス幅に到達させ、その状態を保持し、目標位置に停止させる、ことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０９１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、被駆動体の移動位置が予め定めた位置（回転位置（角度）、直線位置（変位）等）の軌跡を辿るように圧電アクチュエーターを動作させる際には、周期毎に軌跡内の目標位置を順次指定して、圧電アクチュエーターを動作させ、目標位置に到達した時点で圧電アクチュエーターの動作を停止させる制御を繰り返す制御（位置制御）が行われていた。なお、この際の圧電アクチュエーターの動作速度は既定速度（通常、最大動作速度）とされる。
【０００５】
しかし、上記位置制御の場合、例えば、各目標位置への移動が完了した時点で、圧電アクチュエーターの動作が停止することになるため、各周期において動作と停止が繰り返すことになり、滑らかな動作制御が行われないという問題があった。また、急激な停止動作に起因して停止音が発生するという問題もあった。なお、上記特許文献１，２のいずれにも、上記問題に関する何らの記載も示唆もない。
【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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
（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圧電駆動部と、前記圧電駆動部を駆動する駆動回路と、を備える。前記駆動回路は、前記圧電駆動部を速度制御により動作させる。
この形態によれば、位置制御ではなく速度制御により圧電駆動部を動作させるので、位置制御を行なう場合と比較して、圧電駆動部の動作と停止が繰り返されることが抑制され、被駆動部材の位置を滑らかに移動させることができる。
【０００８】
（２）上記形態の圧電駆動装置において、前記駆動回路は、一定の周期ごとに指示される前記被駆動部材の目標位置に基づいた移動軌跡に従って、前記被駆動部材の位置を第１の位置から第２の位置まで移動させる際に、第１の周期タイミングで前記第１の周期タイミングから一周期後の第２の周期タイミングにおける目標位置が指示された場合に、前記目標位置及び前記第１の周期タイミングにおける前記被駆動部材の現在位置に基づいて、前記目標位置への移動速度を決定し、前記第１の周期タイミングから前記第２の周期タイミングまでの間、決定した前記移動速度で前記圧電駆動部を動作させる速度制御を実行する、としてもよい。
この形態によれば、第１の周期タイミングで目標位置が指示された場合に、第１の周期タイミングから第２の周期タイミングまでの間、決定した移動速度で圧電駆動部を動作させるので、各目標位置への移動が完了した時点で圧電駆動部の動作が停止して各周期において圧電駆動部の動作と停止が繰り返されることが抑制され、被駆動部材の位置を滑らかに移動させることができる。また、目標位置と現在位置に基づいて移動速度を決定するので、現在位置の軌跡が目標位置の軌跡に近づくように圧電駆動部を動作させることができる。
【０００９】
（３）上記形態の圧電駆動装置において、前記駆動部は、前記第１の周期タイミングよりも一周期前の前周期タイミングにおいて指示された前周期目標位置と前記目標位置とに基づいて求められる予定移動速度を、前記前周期目標位置と前記現在位置とに基づいて補正することによって、前記目標位置への前記移動速度を決定する、としてもよい。
この形態によれば、移動速度を補正することによって、現在位置の軌跡が目標位置の軌跡に近づくように圧電駆動部を動作させることができる。
【００１０】
（４）上記形態の圧電駆動装置において、前記駆動回路は、前記目標位置が前記第２の位置の場合には、前記被駆動部材の位置が前記第２の位置となった時点で前記圧電駆動部を停止させる位置制御を実行する、としてもよい。
この形態によれば、第２の位置で精度良く圧電駆動部の動作を停止することができる。
【００１１】
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、電子部品搬送装置、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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態としての圧電駆動装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】圧電駆動部の概略構成図である。
【図３】振動板の平面図である。
【図４】圧電駆動部と駆動回路の電気的接続状態を示す説明図である。
【図５】圧電駆動部の動作の例を示す説明図である。
【図６】速度制御部及び位置制御部の構成を示す説明図である。
【図７】速度制御部の速度制御及び位置制御部の位置制御による被駆動部材の位置の移動動作の例を示す説明図である。
【図８】第２実施形態における速度制御部及び位置制御部の構成を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態としての圧電駆動部の断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態としての圧電駆動部の平面模式図である。
【図１１】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。
【図１２】ロボットの手首部分の説明図である。
【図１３】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．圧電駆動装置の構成：
図１は、第１実施形態としての圧電駆動装置１０００の概略構成を示すブロック図である。圧電駆動装置１０００は、被駆動部材（「被駆動体」とも呼ぶ）５０を駆動する圧電駆動部１０と、圧電駆動部１０を駆動する駆動回路３０と、被駆動部材５０の位置を検出するエンコーダー（位置検出部）４０と、を備えている。なお、本例では、被駆動部材５０をローターとする。この場合、被駆動部材５０の位置は回転の位置、すなわち、角度であり、エンコーダー４０は回転の角度を検出するもの、例えば、ロータリーエンコーダー等の回転の角度を検出するエンコーダーを利用することができる。但し、被駆動部材５０としては、ローターに限定されるものではなく、リニア動作する被駆動部材であってもよい。この場合、エンコーダー４０としては、直線変位の位置を検出するエンコーダーが利用される。
【００１４】
図２（Ａ）は圧電駆動部１０の概略平面図であり、図２（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。圧電駆動部１０は、振動板２００と、振動板２００の両面（第１面２１１と第２面２１２）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。
【００１５】
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，Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２などで形成することができる。Ｓｉ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。
【００１６】
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２（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２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２では図示が省略されている。
【００１７】
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２（Ａ））が構成される。
【００１８】
５つの圧電素子１１０ａ〜１１０ｅのうちの４つの圧電素子１１０ａ〜１１０ｄは、第１の対角にある一対の圧電素子１１０ａ，１１０ｄと、第２の対角にある一対の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃとに区分され、これらは、圧電振動体１００の長手方向に沿った中央線ＣＸに対して、左右対称の位置関係にある。残りの圧電素子１１０ｅは、一対の圧電素子１１０ａ，１１０ｄと他の一対の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃに挟まれたて、中央線ＣＸに沿って圧電振動体１００の幅方向の中央位置にある。なお、以下では、一対の圧電素子１１０ａ，１１０ｄを「第１の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ」とも呼び、他の一対の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃを「第２の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃ」とも呼ぶ。また、中央の圧電素子１１０ｅを「第３の圧電素子１１０ｅ」とも呼ぶ。
【００１９】
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、ＡＢＯ３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。ＡＢＯ３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、圧電振動体１００（圧電駆動部１０）を十分に小型化することができる。
【００２０】
図３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。
【００２１】
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２）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。
【００２２】
振動板２００の一方の短辺には、接触部材２０（「突起部」又は「作用部」とも呼ぶ）が設けられている。接触部材２０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。接触部材２０は、セラミックス（例えばＳｉ，ＳｉＣ，Ａｌ２Ｏ３，Ｚｒ０２）などの耐久性がある材料で形成することが好ましい。
【００２３】
図４は、圧電駆動部１０と駆動回路３０の電気的接続状態を示す説明図である。駆動回路３０は、駆動制御部３２と、速度制御部３４と、位置制御部３６と、駆動電圧生成部３８と、を含んでいる。速度制御部３４と位置制御部３６と駆動電圧生成部３８とは、駆動制御部３２から供給されるそれぞれ向けの制御信号Ｃｄｖ，Ｃｖ，Ｃｐに従って制御動作を実行する。
【００２４】
駆動制御部３２は、被駆動部材（ローター）５０の位置（回転位置）の移動軌跡として、開始位置（第１の位置）から最終位置（第２の位置）までの目標位置の移動軌跡を構成する複数の目標位置を、予めあるいは順次、圧電駆動装置１０００を利用する装置（例えばロボット）の制御部（不図示）から受け取って保持することができる。駆動制御部３２は、被駆動部材５０の位置を目標位置の移動軌跡に従って移動させる際に、後述するように、速度制御部３４の速度制御及び位置制御部３６の位置制御に基づいて、駆動電圧生成部３８によって駆動される圧電駆動部１０の動作を制御し、被駆動部材５０の位置の移動が目標位置の移動軌跡に従うように動作させる。
【００２５】
速度制御部３４は、所定の周期Ｔｓのタイミング信号Ｓｔｓの各周期タイミングに同期して駆動制御部３２から供給（指示）される被駆動部材５０の目標位置Ｐｔと、エンコーダー４０から供給される被駆動部材５０の位置（「現在位置」とも呼ぶ）Ｐｒと、に基づいて、指示された目標位置Ｐｔへの移動速度Ｖｔを決定し、求めた移動速度Ｖｔを駆動電圧生成部３８に供給する。駆動電圧生成部３８は、受け取った移動速度Ｖｔに従って圧電駆動部１０を駆動する。これにより、速度制御部３４は、目標位置Ｐｔと被駆動部材５０の現在位置Ｐｒとに基づいて求められる移動速度Ｖｔに従った速度制御を実行し、これにより圧電駆動部１０を動作させて、被駆動部材５０の位置の移動を制御する。なお、速度制御部３４の構成及び動作についてはさらに後述する。
【００２６】
位置制御部３６は、駆動制御部３２から供給（指示）される被駆動部材５０の目標位置Ｐｔが移動軌跡の最終位置（第２の位置）である場合に、位置制御を実行する。位置制御部３６における位置制御を概略的に説明すると、エンコーダー４０で検出される被駆動部材５０の現在位置Ｐｒを監視し、この現在位置Ｐｒが最終位置に到達した時点で駆動電圧生成部３８に停止信号ｓｔｐを供給して駆動電圧生成部３８による圧電駆動部１０の駆動動作を停止することにより、被駆動部材５０の位置を最終位置とする制御である。なお、位置制御部３６の構成及び動作についてはさらに後述する。
【００２７】
駆動電圧生成部３８は、交流成分を含む駆動電圧を発生する。交流成分を含む駆動電圧としては、接地電位に対してプラス側とマイナス側に変動する交流成分のみからなる交流駆動電圧と、交流成分とＤＣオフセット（直流成分）とを含むオフセット付駆動電圧と、のうちの少なくとも一方を発生できるように構成されていることが好ましい。この駆動電圧の交流成分は、圧電駆動部１０の機械的な共振周波数に近い周波数、理想的には共振周波数の電気信号であることが好ましい。なお、交流成分の波形は、典型的には正弦波であるが、正弦波以外の波形を有していてもよい。直流成分は、厳密に一定である必要はなく、多少変動しても良い。例えば、直流成分は、その平均値の±１０％以内で変動しても良い。駆動電圧生成部３８と圧電駆動部１０の電極１３０，１５０とは以下のように接続されている。
【００２８】
圧電駆動部１０の５つの第２電極１５０ａ〜１５０ｅのうちで、第１の対角にある一対の第１の圧電素子１１０ａ，１１０ｄ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、他の第２の対角の一対の第２の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃ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４の右側にある３つの第２電極１５０ｂ，１５０ｅ，１５０ｄと、第１電極１３０（図２）は、配線３１０，３１２，３１４，３２０を介して駆動回路３０に電気的に接続されている。なお、図３の例では、配線３２０は接地されている。また、第１の圧電素子１１０ａ，１１０ｄと第２の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃと第３の圧電素子１１０ｅとは、接地配線３２０と他の配線３１０，３１２，３１４との間に、駆動電圧生成部３８と並列に接続されている。
【００２９】
駆動電圧生成部３８は、一対の第１の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄと第１電極１３０との間に交流成分を含む駆動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、接触部材２０に接触する被駆動部材（ローター）５０を所定の回転方向に回転させることが可能である。また、一対の第２の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ，１５０ｃと第１電極１３０との間に交流成分を含む駆動電圧を印加することにより、接触部材２０に接触する被駆動部材５０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４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２では図示が省略されている。
【００３０】
図５は、圧電駆動部１０の動作の例を示す説明図である。圧電駆動部１０の接触部材２０は、ローターで構成された被駆動部材５０の外周に接触している。図５に示す例では、駆動回路３０の駆動電圧生成部３８（図４）は、一対の第１の圧電素子１１０ａ，１１０ｄの第２電極１５０ａ，１５０ｄと第１電極１３０との間に駆動電圧を印加しており、一対の第１の圧電素子１１０ａ，１１０ｄは図５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が振動体部２１０の平面内で屈曲して蛇行形状（Ｓ字形状）に変形し、接触部材２０の先端が矢印ｙの向きに往復運動するか、又は、楕円運動する。その結果、被駆動部材５０は、その中心５１の周りに所定の方向ｚ（図５では時計回り方向）に回転する。すなわち、一対の第１の圧電素子１１０ａ，１１０ｄは、協調して振動板２００を屈曲させる。図３で説明した振動板２００の３つの接続部２２０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３０の駆動電圧生成部３８が、他の一対の第２の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃの第２電極１５０ｂ，１５０ｃ（図４）と第１電極１３０との間に駆動電圧を印加する場合には、被駆動部材５０は逆方向に回転する。この場合には、一対の第２の圧電素子１１０ｂ，１１０ｃが協調して振動板２００を屈曲させる。なお、中央の第３の圧電素子１１０ｅ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から被駆動部材５０に与える力をより大きくすることが可能である。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、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。
【００３１】
Ａ２．速度制御部及び位置制御部の構成および動作：
図６は、速度制御部３４及び位置制御部３６の構成を示す説明図である。速度制御部３４は、遅延部３４２とサンプルホールド部（以下、「Ｓ／Ｈ部」と略す）３４４と移動速度算出部３４６と、を備えている。速度制御部３４は、駆動制御部３２（図４）が目標位置の移動軌跡に従った被駆動部材５０の位置（回転位置）の移動の制御を開始し、駆動制御部３２から制御信号Ｃｖが供給されると、各ブロックの動作を開始する。なお、目標位置の移動軌跡は、上述したように、開始位置（第１の位置）から最終位置（第２の位置）までの複数の目標位置で構成され、駆動制御部３２に保持されているものとする。
【００３２】
遅延部３４２は、周期Ｔｓのタイミング信号Ｓｔｓの各周期タイミングで駆動制御部３２から供給（指示）される被駆動部材５０の目標位置Ｐｔを一周期（周期Ｔｓ）の間、遅延させる遅延回路である。Ｓ／Ｈ部３４４は、入力される信号（データ）を各周期タイミングでサンプリング（記憶）するとともに、次の周期タイミングまでホールド（保持）するブロックである。例えば、ｎ番目（ｎは０以上の整数）の周期Ｔｓの周期タイミング（「第１の周期タイミング」とも呼ぶ）で、駆動制御部３２からｎ番目の目標位置Ｐｔ（ｎ）（「第１の周期タイミングから一周期後の第２の周期タイミングにおける目標位置」とも呼ぶ）が供給（指示）されたとする。この場合、Ｓ／Ｈ部３４４には、ｎ番目の目標位置Ｐｔ（ｎ）のデータとともに、第１の周期タイミングよりも一周期前の前周期タイミングで駆動制御部３２から供給（指示）された（ｎ−１）番目の目標位置（以下、「前周期目標位置」とも呼ぶ）Ｐｔ（ｎ−１）のデータが入力され、エンコーダー４０から供給される現在位置Ｐｒのデータが入力される。そして、Ｓ／Ｈ部３４４では、第１の周期タイミングで、第２の周期タイミングにおける目標位置Ｐｔ（ｎ）と、前周期目標位置Ｐｔ（ｎ−１）と、前周期目標位置Ｐｔ（ｎー１）に対応する現在位置Ｐｒ（ｎ−１）と、がサンプリングされてホールドされる。
【００３３】
速度制御部３４の移動速度算出部３４６は、周期Ｔｓの間に被駆動部材５０の現在位置Ｐｒを目標位置Ｐｔ（ｎ）へ移動させるための移動速度Ｖｔ（ｎ）を、下式（１）〜（３）に基づいて算出し、算出により決定した移動速度Ｖｔ（ｎ）を駆動電圧生成部３８へ供給する。
Ｖｔ（ｎ）＝Ｖｔｒ（ｎ）＋Ｖｔｃ（ｎ）  …（１）
Ｖｔｒ（ｎ）＝［Ｐｔ（ｎ）−Ｐｔ（ｎ−１）］／Ｔｓ  …（２）
Ｖｔｃ（ｎ）＝ｋ・［Ｐｔ（ｎ−１）−Ｐｒ（ｎ−１）］／Ｔｓ  …（３）
ここで、Ｖｔｒ（ｎ）は、被駆動部材５０を、前周期目標位置Ｐｔ（ｎ−１）から目標位置Ｐｔ（ｎ）へ移動させるための予定移動速度である。Ｖｔｃ（ｎ）は、前周期目標位置Ｐｔ（ｎ−１）と現在位置Ｐｒ（ｎ−１）との差分に応じた速度補正分である。ｋは補正係数、Ｔｓは一周期の長さである。補正係数ｋは、被駆動部材５０の位置Ｐｒの移動軌跡が、前周期目標位置Ｐｔ（ｎ−１）とこれに対応する現在位置Ｐｒ（ｎ−１）との差を抑制して、目標位置Ｐｔの移動軌跡に近付くように、例えば、０．８以上１．２以下の範囲内で、実際の装置においてあらかじめ調整される。
【００３４】
なお、上式により求められた目標位置Ｐｔ（ｎ）への移動速度Ｖｔ（ｎ）が過度に大きい場合、及び、移動速度Ｖｔ（ｎ）と前周期目標位置Ｐｔ（ｎ−１）への移動速度Ｖｔ（ｎ−１）との差が過度に大きい場合、被駆動部材５０の位置Ｐｒの変化が急激となり、滑らかな動作の点で好ましくない場合がある。そこで、移動速度Ｖｔ（ｎ）を、下式（４），（５）を満足する範囲に限定することが好ましい。
｜Ｖｔ（ｎ）｜＜Ｖｍａｘ  …（４）
｜Ｖｔ（ｎ）−Ｖｔ（ｎ−１）｜＜ΔＶｍａｘ  …（５）
ここで、Ｖｍａｘは設定可能な移動速度の最大値（上限許容速度）であり、ΔＶｍａｘは設定可能な移動速度の差の最大値（上限許容速度差）である。Ｖｍａｘ及びΔＶｍａｘは滑らかな動作として許容できる値に調整される。
【００３５】
移動速度Ｖｔ（ｎ）が上記（４）式を満たさない場合には、移動速度Ｖｔ（ｎ）は｜Ｖｔ（ｎ）｜＝Ｖｍａｘとなるように設定される。また、移動速度Ｖｔ（ｎ）が上記（５）式を満たさない場合には、移動速度Ｖｔ（ｎ）は｜Ｖｔ（ｎ）−Ｖｔ（ｎ−１）｜＝ΔＶｍａｘとなるように設定される。これにより、急激な変動を抑制して滑らかな動作制御を行なうことができる。但し、これらの制限は実行しなくても良い。
【００３６】
速度制御部３４から移動速度Ｖｔ（ｎ）を受け取った駆動電圧生成部３８（図４）は、予め用意されている移動速度と駆動電圧との関係を示す関係式やテーブルデータ（不図示）等に基づいて、移動速度Ｖｔ（ｎ）に対応する駆動電圧を生成し、圧電駆動部１０の圧電素子１１０の第２電極１５０と第１電極１３０との間に印加する。これにより、上述したように、駆動回路３０は、圧電駆動部１０を超音波振動させて被駆動部材５０を駆動し、被駆動部材５０の位置Ｐｒを移動させることができる。
【００３７】
以上説明したように、速度制御部３４は、駆動制御部３２から供給（指示）される目標位置Ｐｔと、エンコーダー４０から供給される被駆動部材５０の位置（現在位置）Ｐｒとに基づいて移動速度Ｖｔを求めている。そして、駆動電圧生成部３８は、速度制御部３４で求めた移動速度Ｖｔに応じた駆動電圧を生成して圧電駆動部１０を動作させている。従って、速度制御部３４は、圧電駆動部１０を速度制御により動作させている。
【００３８】
一方、位置制御部３６は、Ｓ／Ｈ部３６４と位置比較部３６６と、を備えている。位置制御部３６は、駆動制御部３２から最終位置（第２の位置）が目標位置Ｐｔとして供給（指示）される場合に、制御信号Ｃｐが供給されると、各ブロックの動作を開始する。
【００３９】
Ｓ／Ｈ部３６４は、速度制御部３４のＳ／Ｈ部３４４と同様のブロックであり、駆動制御部３２から目標位置Ｐｔとして供給（指示）された最終位置Ｐｅをサンプリングしホールドする。例えば、駆動制御部３２から目標位置Ｐｔ（ｎ）として最終位置Ｐｅが供給された場合、Ｓ／Ｈ部３６４には、目標位置Ｐｔ（ｎ）として最終位置Ｐｅがサンプリングされてホールドされる。なお、位置制御部３６の動作に平行して、速度制御部３４も上述したように動作して最終位置Ｐｅへの移動速度Ｖｔ（ｎ）が求められて、求められた移動速度Ｖｔ（ｎ）で圧電駆動部１０を動作させている。
【００４０】
位置比較部３６６は、移動速度Ｖｔで圧電駆動部１０が動作するのに応じて移動する被駆動部材５０の現在位置Ｐｒを、エンコーダー４０（図４）から受け取る。この時の現在位置Ｐｒの検出周期は、速度制御の周期Ｔｓよりも十分に短い（例えば１／６０〜１／２０）ことが好ましい。位置比較部３６６は、受け取った現在位置Ｐｒを最終位置Ｐｅと比較し、現在位置Ｐｒが最終位置Ｐｅに一致した場合には、停止信号ｓｔｐを駆動電圧生成部３８、移動速度算出部３４６及び駆動制御部３２に出力し、圧電駆動部１０の動作を直ちに停止させ、被駆動部材５０の現在位置Ｐｒの移動を最終位置Ｐｅで停止させる。
【００４１】
以上説明したように、位置制御部３６は、駆動制御部３２から供給（指示）される目標位置Ｐｔが最終位置Ｐｅの場合に、エンコーダー４０から供給される被駆動部材５０の位置（現在位置）Ｐｒを最終位置Ｐｅと比較することにより、被駆動部材５０の位置Ｐｒを監視している。そして、位置制御部３６は、被駆動部材５０の現在位置Ｐｒが最終位置Ｐｅに到達した場合には、直ちに圧電駆動部１０の動作を停止させて、被駆動部材５０の現在位置Ｐｒを最終位置Ｐｅに一致させて停止させている。従って、位置制御部３６は、目標位置Ｐｔ（ｎ）が最終位置Ｐｅの場合において、被駆動部材５０の現在位置Ｐｒが最終位置Ｐｅとなるように、圧電駆動部１０を位置制御により動作させている。
【００４２】
図７は、速度制御部３４の速度制御及び位置制御部３６の位置制御による被駆動部材５０の位置Ｐｒの移動動作の例を示す説明図である。図７は、目標位置の移動軌跡（「目標軌跡」とも呼ぶ）の例として、開始位置Ｐｓとしての０番目の目標位置Ｐｔ（０）が位置Ｐ０で、１番目の目標位置Ｐｔ（１）が位置Ｐ１で、２番目の目標位置Ｐｔ（２）が位置Ｐ２で、最終位置Ｐｅとしての３番目の目標位置Ｐｔ（３）が位置Ｐ３で構成された例を示している。
【００４３】
一周期目の時刻（周期タイミング）ｔ０において１番目の目標位置Ｐｔ（１）が指示された場合、速度制御部３４は、上記（１）式〜（３）式から、１番目の目標位置Ｐｔ（１）と被駆動部材５０の現在位置Ｐｒ（０）とに基づいて１番目の移動速度Ｖｔ（１）を求める。このとき、上記（３）式で与えられる速度補正分Ｖｔｃ（１）はゼロである。求められた移動速度Ｖｔ（１）は駆動電圧生成部３８に供給される。駆動電圧生成部３８においては、移動速度Ｖｔ（１）に対応する駆動電圧が生成され、圧電駆動部１０に供給される。これにより、一周期目の周期タイミングｔ０から二周期目の周期タイミングｔ１までの周期Ｔｓでは、１番目の移動速度Ｖｔ（１）に対応する駆動電圧で圧電駆動部１０が駆動され、目標位置の移動軌跡（実線で示す）に従うように被駆動部材５０の位置Ｐｒの移動が実行される。
【００４４】
そして、二周期目の周期タイミングｔ１において２番目の目標位置Ｐｔ（２）が指示されると、一周期目と同様に、２番目の移動速度Ｖｔ（２）が求められ、求められた２番目の移動速度Ｖｔ（２）に対応する駆動電圧で圧電駆動部１０が駆動される。但し、２番目の移動速度Ｖｔ（２）は、上記（１）式に示すように、上記（２）式の予定移動速度Ｖｔｒ（ｎ）に従った予定移動速度Ｖｔｒ（２）（＝［Ｐｔ（２）−Ｐｔ（１）］／Ｔｓ）と、上記（３）式の速度補正分Ｖｔｃ（ｎ）に従った速度補正分Ｖｔｃ（２）（＝ｋ・［＝［Ｐｔ（１）−Ｐｒ（１）］／Ｔｓ］と、の和で表される。
【００４５】
ここで、被駆動部材５０の位置Ｐｒの実際の移動軌跡（一点鎖線で示す）は、目標軌跡（実線で示す）に対して誤差が発生する場合がある。図７の例では、被駆動部材５０の位置Ｐｒの実際の移動速度が、設定した移動速度Ｖｔ（１）に比べて遅くなり、二周期目の周期タイミングｔ１における被駆動部材５０の現在位置Ｐｒ（１）が目標位置Ｐｔ（１）まで到達しない状態となっている。このような位置の誤差が発生する場合に、各周期における移動速度Ｖｔ（ｎ）を、仮に、上記（１）式ではなく上記（２）式で表される予定移動速度Ｖｔｒ（ｎ）のみとした場合には、各周期において位置の誤差が発生し、発生した位置の誤差が順に蓄積されて大きくなるので、その動作軌跡は目標軌跡から大きくずれてしまう。そこで、本実施形態では、移動速度Ｖｔ（ｎ）を、上記（１）式で示したように、上記（２）式で表される予定移動速度Ｖｔｒ（ｎ）と、上記（３）式で表される速度補正分Ｖｔｃ（ｎ）と、の和で表すものとしている。これにより、発生した位置の誤差を抑制するように移動速度Ｖｔ（ｎ）が設定されるので、被駆動部材５０の位置Ｐｒの移動軌跡を、図７に一点鎖線で示すように目標軌跡に近付けることができる。
【００４６】
そして、三周期目の周期タイミングｔ２において３番目の目標位置Ｐｔ（３）が指示されると、二周期目と同様に、３番目の移動速度Ｖｔ（３）が求められ、求められた３番目の移動速度Ｖｔ（３）に対応する駆動電圧で圧電駆動部１０が駆動される。但し、３番目の目標位置Ｐｔ（３）は最終位置Ｐｅであるので、位置制御部３６では、被駆動部材５０の現在位置Ｐｒが最終位置Ｐｅに到達するか否か監視され、被駆動部材５０の現在位置Ｐｒが最終位置Ｐｅに到達するまで、３番目の移動速度Ｖｔ（３）に対応する駆動電圧での圧電駆動部１０の駆動が継続される。そして、被駆動部材５０の現在位置Ｐｒが最終位置Ｐｅに到達した時点で、位置制御部３６から駆動電圧生成部３８に動作の停止が指示されて圧電駆動部１０の駆動が停止され、被駆動部材５０の現在位置Ｐｒが最終位置Ｐｅで停止される。
【００４７】
以上説明したように、第１実施形態では、速度制御によって圧電駆動部１０を動作させるので、従来の位置制御を行なう場合と比較して、圧電駆動部の動作と停止が繰り返されることが抑制され、被駆動部材５０の位置を滑らかに移動させることができる。また、第１実施形態では、第１の周期タイミングで移動速度が設定された後、一周期後の第２の周期タイミングで次の移動速度が設定されるまでの間、被駆動部材５０の位置に関係なく、設定された移動速度での圧電駆動部１０の動作が維持される。これにより、従来の位置制御のように、各周期において圧電駆動部の動作と停止が繰り返されて、滑らかな動作制御が行われないという問題を解決することができ、繰り返し発生する急激な停止動作に基因する停止音の発生の問題を解決することができる。
【００４８】
また、目標位置が最終位置の場合には、位置制御を実行するので、被駆動部材５０の位置を最終位置で精度良く停止させることができる。さらにまた、位置制御が実行されるのは、目標位置が最終位置の場合のみであるので、被駆動部材５０の現在位置を監視する制御ループの回数が少なくなり、駆動回路の消費電力を抑制することができ、省電力化を図ることができる。
【００４９】
Ｂ．第２実施形態：
図８は、第２実施形態における速度制御部３４Ａ及び位置制御部３６の構成を示す説明図である。速度制御部３４Ａは、第１実施形態の速度制御部３４（図６）の遅延部３４２を省略し、Ｓ／Ｈ部３４４及び移動速度算出部３４６と同様のＳ／Ｈ部３４４Ａ及び移動速度算出部３４６Ａを備えている。位置制御部３６の構成は、第１実施形態の位置制御部３６（図６）と同じである。なお、他の構成については、第１実施形態と同様であるので、図示及び説明を省略する。
【００５０】
速度制御部３４ＡのＳ／Ｈ部３４４Ａは、入力される目標位置Ｐｔ及び被駆動部材５０の現在位置Ｐｒのデータを、周期Ｔｓの間隔でタイミング信号Ｓｔｓに発生する周期タイミングでサンプリング（記憶）しホールドする。例えば、ｎ番目の周期Ｔｓの周期タイミング（第１の周期タイミング）において、駆動制御部３２からｎ番目の目標位置（第１の周期タイミングから一周期後の第２の周期タイミングにおける目標位置）Ｐｔ（ｎ）が供給（指示）された場合、Ｓ／Ｈ部３４４Ａには、ｎ番目の目標位置Ｐｔ（ｎ）のデータと、エンコーダー４０から供給される現在位置Ｐｒのデータと、が入力される。そして、Ｓ／Ｈ部３４４Ａでは、第１の周期タイミングで、第２の周期タイミングにおける目標位置Ｐｔ（ｎ）と、第１の周期タイミングよりも一周期前の前周期タイミングにおける前周期目標位置Ｐｔ（ｎー１）に対応する現在位置Ｐｒ（ｎ−１）と、がサンプリングされてホールドされる。
【００５１】
速度制御部３４の移動速度算出部３４６Ａは、周期Ｔｓの間に被駆動部材５０の現在位置Ｐｒを目標位置Ｐｔ（ｎ）へ移動させるための移動速度Ｖｔ（ｎ）を、下式（６）に基づいて算出し、算出により決定した移動速度Ｖｔ（ｎ）を駆動電圧生成部３８へ供給する。
Ｖｔ（ｎ）＝ｒ・［Ｐｔ（ｎ）−Ｐｒ（ｎ−１）］／Ｔｓ  …（６）
ここで、ｒは補正係数である。補正係数ｒは、上記（３）式の補正係数ｋと同様に、前周期目標位置Ｐｔ（ｎ−１）に対する現在位置Ｐｒ（ｎ−１）の誤差を抑制して、被駆動部材５０の位置Ｐｒの移動軌跡が、目標位置Ｐｔの移動軌跡に近付くように、例えば、０．８以上１．２以下の範囲内で、実際の装置においてあらかじめ調整される。
【００５２】
なお、上記（４），（５）式で示した移動速度Ｖｔ（ｎ）の制限は、本実施形態においても同様に適用されることが好ましい。
【００５３】
第２実施形態においても、速度制御することによって圧電駆動部１０を動作させるので、従来の位置制御を行なう場合と比較して、圧電駆動部の動作と停止が繰り返されることが抑制され、被駆動部材５０の位置を滑らかに移動させることができる。また、第２実施形態においても、第１の周期タイミングで移動速度が設定された後、一周期後の第２の周期タイミングで次の移動速度が設定されるまでの間、被駆動部材５０の位置に関係なく、設定された移動速度での圧電駆動部１０の動作が維持される。これにより、従来の位置制御のように、各周期において圧電駆動部の動作と停止が繰り返されて、滑らかな動作制御が行われないという問題を解決することができ、繰り返し発生する急激な停止動作に基因する停止音の発生の問題を解決することができる。
【００５４】
また、目標位置が最終位置の場合には、位置制御を実行するので、被駆動部材５０の位置を最終位置で精度良く停止させることができる。さらにまた、位置制御が実行されるのは、目標位置が最終位置の場合のみであるので、被駆動部材５０の現在位置を監視する制御ループの回数が少なくなり、駆動回路の消費電力を抑制することができ、省電力化を図ることができる。
【００５５】
なお、上記（６）式の補正係数ｒを１とした場合、移動速度Ｖｔ（ｎ）は下式（７）で表される。
Ｖｔ（ｎ）＝［Ｐｔ（ｎ）−Ｐｒ（ｎ−１）］Ｔｓ  …（７）
ここで、上記（１）〜（３）式で表された第１実施形態における移動速度Ｖｔ（ｎ）において、補正係数ｋを１とした場合、上記（２）式及び（３）式中のＰｔ（ｎ−１）が消去されるので、上記（１）式の移動速度Ｖｔ（ｎ）は、上記（７）式と同じとなる。
【００５６】
Ｃ．圧電駆動部の他の実施形態：
図９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２（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２（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９においても、図２（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。
【００５７】
図１０（Ａ）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、上記実施形態の図２（Ａ）に対応する図である。図１０（Ａ）〜（Ｃ）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８（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５に示すような１つの方向ｚに被駆動部材（ローター）５０を回転させることが可能である。なお、図１０（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。
【００５８】
図１０（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２（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２（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。
【００５９】
図１０（Ｃ）は、本発明の更に他の実施形態としての圧電駆動部１０ｄの平面図である。この圧電駆動部１０ｄでは、図２（Ａ）の４つの第２電極１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄが省略されており、１つの第２電極１５０ｅが大きな面積で形成されている。この圧電駆動部１０ｄは、長手方向に伸縮するだけであるが、接触部材２０から被駆動部材（図示省略）に対して大きな力を与えることが可能である。
【００６０】
図２及び図１０（Ａ）〜（Ｃ）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２及び図１０（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。
【００６１】
Ｄ．圧電駆動装置を用いた装置の実施形態：
上述した圧電駆動装置は、共振を利用することで被駆動部材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。圧電駆動装置は、例えば、ロボット、電子部品搬送装置（ＩＣハンドラー）、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。
【００６２】
図１１は、上述の圧電駆動装置１０００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、上述した圧電駆動装置１０００のうちの圧電駆動部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。なお、各圧電駆動部１０を制御する駆動回路３０は不図示の制御回路に含まれている。
【００６３】
図１２は、図１１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。また、圧電駆動部１０をフリーモードで動作させることにより、アーム２０１０や手首を手動で動作させること(いわゆる「ティーチング」)ができ、ロボット２０５０に実行させる動作を記憶させることができる。
【００６４】
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。
【００６５】
図１３は、上述の圧電駆動装置１０００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。なお、駆動回路３０は不図示である。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装置１０００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。
【００６６】
Ｅ．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。
【００６７】
（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。
【００６８】
（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。
【００６９】
（３）上記各実施形態では、圧電素子として、成膜プロセスにより形成した圧電体を用いるものを例に取り説明したが、圧電体は、バルクの圧電体であってもよい。
【００７０】
（４）上記実施形態では、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によって振動体部２１０を振動可能に支持する構成を例に説明したが、接続部２２０の配置位置や数は、これに限定されるものではなく、種々の配置位置や数を採用することができる。例えば、長手方向に沿った片側のみに接続部を設けて、振動体部２１０を片持ち状態で支持する構造としても良い。また、振動体部２１０の接触部材２０とは反対側の短辺に接続部を設けて、振動体部２１０を片持ち状態で支持する構造としても良い。
【００７１】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…圧電駆動部
１２…チューブ
２０…接触部材
３０…駆動回路
３２…駆動制御部
３４，３４Ａ…速度制御部
３６，３６Ａ…位置制御部
３８…駆動電圧生成部
４０…エンコーダー
５０…被駆動部材（ローター）
５１…被駆動部材の中心
１００…圧電振動体
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ，１１０ｅ…圧電素子
１２０…基板
１２５…絶縁層
１３０…第１電極
１４０…圧電体
１５０，１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄ，１５０ｅ…第２電極
１５１，１５２…配線
２００…振動板
２０１…振動体部（振動板）の中心
２０２…中央線
２１０…振動体部
２２０…接続部
２３０…取付部
２４０…ネジ
３１０，３１２，３１４，３２０…配線
３４２…遅延部
３４４，３４４Ａ…サンプルホールド部（Ｓ／Ｈ部）
３４６，３４６Ａ…移動速度算出部
３６４…サンプルホールド部（Ｓ／Ｈ部）
３６６…位置比較部
１０００…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
２２３０…ケース
【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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