圧電アクチュエーター、ロボットハンド、ロボット
【課題】磨耗粉を除去し、耐久性が優れる圧電アクチュエーターを提供する。
【解決手段】圧電アクチュエーター１０は、ローター４０と、ローター４０の外周部に当接して、ローター４０を回転させる振動体２０と、ローター４０の回転外周に接触するように配置される可撓性を有する環状のベルト７０と、ベルト７０を懸架するローラー６１，６５と、を備える。ローター４０と振動体２０との接触面に発生する磨耗粉は、ベルト７０によって捕捉され除去される。
【解決手段】圧電アクチュエーター１０は、ローター４０と、ローター４０の外周部に当接して、ローター４０を回転させる振動体２０と、ローター４０の回転外周に接触するように配置される可撓性を有する環状のベルト７０と、ベルト７０を懸架するローラー６１，６５と、を備える。ローター４０と振動体２０との接触面に発生する磨耗粉は、ベルト７０によって捕捉され除去される。
【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、ロボットハンド、ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、振動体をローターに当接させて、圧電素子の振動を利用してローターを回転する圧電アクチュエーターが実用化されている。このような圧電アクチュエーターは、振動体のローターとの接触部に楕円運動または進行波を発生させ、両者間の摩擦力によってローターを回転するものである。しかしながら、摩擦力を利用するために、ローターと振動体の接触部には、どちらか一方または両方から磨耗粉が発生することがあり、磨耗粉が接触部に残る場合には、磨耗粉が負荷となり安定駆動ができなくなることがある。また、磨耗粉によって、さらに磨耗が進行することがあり耐久性が損なわれることから、磨耗粉を接触部から除去することが要求されている。
【０００３】
そこで、振動体の可動体（ローター）との接触面に溝を形成し、発生した磨耗粉をこの溝の内部に捕捉しようとした振動アクチュエーターが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、可動体の磨耗粉が発生する表面に、多孔質物質からなるローラーを当接させて、磨耗粉を気孔内部に捕捉しようとするものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、ローターの下方対向面に配置される振動体に粘着性を有するシートを配設し、脱落してくる磨耗粉をシートの粘着部によって捕捉するものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１４８１３８号公報
【特許文献２】特開２００４−１８７９８４号公報
【特許文献３】特開２００３−２４４９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１では、振動体に形成された溝によって磨耗粉を捕捉するものであって、溝内に磨耗粉が蓄積されてきたときには、捕捉能力が低下することが考えられる。また、振動体と可動体との接触面に溝を形成することで、接触面積が減少することで却って磨耗を促進してしまうということが予測される。
【０００８】
また、特許文献２は、ローラーを磨耗粉発生面に当接させるために専用のアクチュエーターを備える構造であって、メインの超音波モーターに上記アクチュエーターをさらに設けなければならず、構造が複雑になる他、これらを制御する手段も備えなければならない。また、可動体の可動面積に対してローラーの直径が小さく（つまり、捕捉面積が小さい）、磨耗粉の捕捉能力は十分とはいえない。
【０００９】
また、特許文献３は、磨耗粉発生源から脱落する磨耗粉を粘着性シートで捕捉するものであって、脱落せずにローターに付着している磨耗粉を捕捉することはできないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
［適用例１］本適用例に係る圧電アクチュエーターは、ローターと、前記ローターの外周面に当接して、前記ローターを回転させる振動体と、少なくとも二つのローラーと、前記少なくとも二つのローラーに懸架される可撓性を有する環状のベルトと、を有し、前記ベルトが、前記二つのローラーの間において前記ローターの外周面に接触するよう配置されている、ことを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、ベルトはローラーに懸架されたうえでローターと接触させていることから、磨耗粉をベルトで捕捉しながら、ローターの回転に合わせて接触位置が移動していくことから十分な磨耗粉の捕捉能力をもたせることができる。また、ベルトの張力を適切にすることと、ローターの回転に合わせて移動することが可能であることから、ローターの駆動負荷を小さくすることができる。このことから、安定駆動と磨耗粉除去により耐久性を高めることができるという効果がある。
【００１３】
［適用例２］上記適用例に係る圧電アクチュエーターは、前記ベルトの前記ローターに接触する面に、複数の凹凸または複数の貫通孔を有することが好ましい。
このようにすれば、凹凸部や貫通孔によって磨耗粉を捕捉することができ、さらに、ローターとの接触面積を減らすことができることから、ベルト接触に伴うローターへの負荷低減もできる。
【００１４】
［適用例３］上記適用例に係る圧電アクチュエーターは、前記ベルトの長さをＢＬ、前記ローターの周長さをＤＬとしたとき、ＢＬ＞ＤＬ、ＢＬ≠ｎＤＬ（ｎは整数）である、ことが好ましい。
このようにすれば、ローターの回転によって、ベルトのローターとの接触位置が移動していくため、同じ接触位置の繰り返しの機会が減少し、磨耗粉の捕捉能力が低下しないことから、長時間にわたって安定駆動を継続できる。
【００１５】
［適用例４］上記適用例に係る圧電アクチュエーターは、前記ローラーの一つと前記ローターとの間に回転伝達機構をさらに有し、前記ベルトが、前記ローターの回転方向と同じ方向に移動する、ことが好ましい。
【００１６】
回転伝達機構によってローターの回転をローラーに伝達することによって、ベルトを移動させるための専用の駆動源がなくても、ローターの回転に合わせてベルトを移動させることができる。
【００１７】
［適用例５］上記適用例に係る圧電アクチュエーターは、前記ベルトの移動速度が、前記ローラーの周速度ほぼ同じであることが好ましい。
このようにすれば、ベルトはローターの回転にほぼ同期して移動するため、ローターへの負荷を低減させることができる。
【００１８】
［適用例６］上記適用例に係る圧電アクチュエーターは、前記ベルトと前記ローターとの接触状態をほぼ一定に保持する補助部材が、さらにさらに備えられていることが好ましい。
ここで、補助部材としては、例えばバネ等の弾性部材である。
【００１９】
ローターとベルトの接触状態は、構成要素の寸法ばらつきによって変化し、接触しない状態や、接触量が増加し負荷が大きくなってしまう状態が存在することがある。そこで、補助部材によって接触状態を一定に保持させることによって、より安定した駆動を実現できる。
【００２０】
［適用例７］本適用例に係るロボットハンドは、上記適用例のいずれかに記載の圧電アクチュエーターが、関節部に備えられていることを特徴とする。
【００２１】
本適用例によるロボットハンドは、磨耗粉の除去機能を有し耐久性に優れた圧電アクチュエーターを用いることで、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に適用することができる。圧電アクチュエーターは小型化が可能で、ロボットハンドの指に相当する部分に特に有効である。
【００２２】
［適用例８］本適用例に係るロボットは、上記適用例に記載のロボットハンドを備えることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によるロボットによれば、耐久性に優れ、複雑な電子機器の組み立て作業や検査等を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態１に係る圧電アクチュエーターを示す構成説明図。
【図２】振動体の構成の１例を示す斜視図。
【図３】振動体によるローターの駆動作用を模式的に示す説明図。
【図４】圧電アクチュエーターの断面構成を模式的に示す断面図。
【図５】ベルトのローターとの接触面の実施例を示す部分斜視図であり、（ａ）は第１実施例、（ｂ）は第２実施例、（ｃ）は第３実施例。
【図６】実施形態２に係る圧電アクチュエーターの構成を示す構成説明図。
【図７】実施形態３に係る圧電アクチュエーターの一部を示す平面図。
【図８】圧電アクチュエーターを用いたロボットハンドの構成を示す構成説明図。
【図９】ロボットハンドを備えるロボットの構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
なお、以下の説明で参照する図は、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
（実施形態１）
【００２６】
図１は、実施形態１に係る圧電アクチュエーターを示す構成説明図である。圧電アクチュエーター１０は、回転体であるローター４０と、ローター４０の外周面に当接してローター４０を回転させる振動体２０と、ローター４０の回転外周面に接触するように配置される可撓性を有する環状のベルト７０と、ベルト７０を懸架する少なくとも二つのローラー６１，６５と、を備え構成されている。
【００２７】
振動体２０は、支持アーム３７によって支えられており、長さ方向端部に突設された押動部３９が、ローター４０の外周面に一定の押し圧力で当接されている。振動体２０の振動によって、ローター４０は、Ｒ方向に回転されるとともに、ベルト７０を矢印方向に（破線で図示）移動させる。ベルト７０は、ローラー６１，６５の中間位置でローター４０の外周面に接触するよう配置され、ローター４０と振動体２０（押動部３９）との接触面に発生する磨耗粉を捕捉する。
振動体２０の構成および駆動作用については、図２、図３を参照して説明する。
【００２８】
図２は、振動体の構成の１例を示す斜視図、図３は、振動体によるローターの駆動作用を模式的に示す説明図である。図２において、振動体２０は、ほぼ長方形の薄板形状をしており、補強板３６の表面に板状の圧電素子２１、裏面に圧電素子２２が固着され、各圧電素子には電極が設けられている。
圧電素子２１，２２の材質としては特に限定されないが、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリ弗化ビニリデン、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できる。
【００２９】
圧電素子２１には、幅方向の一方の辺に沿って長さ方向に配置される電極３１，３３と、幅方向の他方の辺に沿って長さ方向に配置される電極３２，３４と、電極３１，３３と電極３２，３４の間のほぼ中央に配置される電極３０と、が設けられている。これらの電極は、それぞれ電気的に分割されている。
【００３０】
一方、補強板３６の裏面側の圧電素子２２には電極３５が設けられており、図示は省略するが、前述した電極３０〜３５とは、補強板３６を挟んでそれぞれが面対称となるように分割された電極とから構成されている。
【００３１】
補強板３６は、圧電素子２１，２２に対する共通電極としての機能と、振動体２０の全体を補強する機能と、を有しており、振動体２０が過振幅または外力等によって損傷することを防止する。補強板３６の材質としては特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金、銅または銅系合金等の金属材料であることが望ましい。
【００３２】
圧電素子２１，２２は、補強板３６よりも厚いものであることが好ましい。これにより、振動体２０をより高い効率で振動させることができる。
【００３３】
圧電素子２１，２２は、交流電圧が印加されると長手方向に繰り返し伸縮し、これに伴って、補強板３６も長手方向に繰り返し伸縮する。
【００３４】
補強板３６の長手方向端部には、押動部３９が一体的に突設されている。図１に示すように、振動体２０は押動部３９がローター４０の外周側面に当接するように配設されている。なお、押動部３９は、補強板３６の中央部に設けられている。
【００３５】
また、補強板３６の長さ方向の中央両側には、一対の支持アーム３７が突設されており、支持アーム３７の先端部には固定部３８が形成されている。振動体２０は、この固定部３８を振動体支持部材（図示せず）に固定螺子等を用いて固定される。これにより、振動体２０は自由に振動することができ、比較的大きい振幅で振動する。
【００３６】
次に、振動体２０の駆動作用について図２、図３を参照して説明する。
図３は振動体の作用を模式的に示す説明図である。図２に示すように、電極３０，３１，３２と、補強板３６との間に交流電圧を印加すると、電極３０の下面範囲の圧電素子２１は矢印Ｘで表すように長手方向に伸縮し、縦振動を行う。電極３１，３２の下面範囲の圧電素子２１も長手方向に伸縮するが、それぞれが圧電素子２１の対角方向に配設されているため、矢印Ｙに示すような面内の屈曲振動を行う。
【００３７】
なお、補強板３６の裏面に設けられる圧電素子２２においても、電極３２（電極３０，３１，３２，３３，３４，３５と面対称で形成された）に同様の交流電圧が印加される。従って、振動体２０は、主に長手方向に縦振動するが、縦振動と屈曲振動とを共振させ、押動部３９を楕円振動させる。以下、この点について説明する。
【００３８】
図３に示すように、振動体２０がローター４０を回転駆動するとき、押動部３９は、ローター４０から反力を受ける。本実施形態では、振動体２０は、この反力によって面内方向に屈曲するように変形、振動する。印加電圧の周波数、振動体２０の形状・大きさ及び押動部３９の位置等を適宜選択することで、この屈曲振動の周波数と縦振動の周波数とが共振し、振幅が大きくなると共に、押動部３９は、図３中の矢印ｒにて表すように、ほぼ楕円に沿って変位（楕円振動）する。
【００３９】
これにより、振動体２０の１回の振幅において、押動部３９が伸張しローター４０を回転方向（図示Ｒ方向）に送るときには、押動部３９がローター４０により強い力で圧接される。また、押動部３９が収縮し戻るときには、ローター４０との摩擦力を低減または消滅させることができるため、振動体２０の振動をローター４０の回転に高い効率で変換することができる。
【００４０】
なお、電極３０，３３，３４および補強板３６に電圧を印加させる場合には、圧電素子２１は、電極３１，３２の形成領域とは逆方向（図示Ｙ’）の屈曲振動を行う。従って、押動部３９は、図３に示すｒ方向とは逆方向の楕円運動をするため、ローター４０の回転方向も逆となり、ローター４０の回転方向を切り替えることができる。
【００４１】
次に、圧電アクチュエーター１０の構造をさらに詳しく説明する。
図４は、本実施例の圧電アクチュエーターの断面構成を模式的に示す断面図である。なお、図４は、ローター４０は、ベース９０に回転可能に軸支されている。ローター４０には、アーム４２の一方の端部が固定されており、他方の端部はローター４０の回転角度に応じて揺動可能である。つまり、ローター４０を関節としたとき、アーム４２はリンクに相当する。
【００４２】
ローラー６１，６５は、ベース９０に植立されたローラー軸６７に回転自在に挿着されている。そして、ローラー６１，６５にベルト７０が懸架されている（図１、参照）。ローター４０の外周面には、振動体２０の押動部３９が当接されている。ベルト７０の幅は、押動部３９とローター４０の接触面よりも広ければよく、また、ベルト７０をローラー６１，６５に懸架したときの張力は、ローター４０に接触していれば小さいほどよい。ローラー６１，６５は回転自在であるため、ローター４０が回転するときには、ベルト７０を摩擦力で移動させようとする。従って、ベルト７０のローター４０との接触位置は移動していく。
【００４３】
なお、ローター４０およびローラー６１，６５の断面方向の位置は、図示しない蓋部材で規制されている。
【００４４】
なお、本実施例は、駆動時に、ローター４０と振動体２０（押動部３９）との間に発生する磨耗粉を、接触面から除去することを目的の一つとしている。このような場合、ベルト７０のローター４０との接触面を工夫することで、その効果をより大きくすることができる。よって、ベルト７０のローター４０との接触面について説明する。
図５は、ベルトのローターとの接触面の実施例を示す部分斜視図であり、（ａ）は第１実施例、（ｂ）は第２実施例、（ｃ）は第３実施例である。
【００４５】
まず、第１実施例に係るベルト７０について説明する、図５（ａ）に示すように、ベルト７０には、幅方向に複数の格子状の突起７１が形成されている。つまり、ローター４０との接触面には、幅方向に凹凸が形成されており、磨耗粉は、凸部で捕捉され凹部内に収容される。突起７１の高さ及び間隔は、磨耗粉の平均粒径より大きくなるように設定する。なお、突起７１の幅、および間隔は、ローター４０との接触を確保できれば一様でなくてもよく、突起７１は図示するように平行でなくてもよく、斜め方向に形成してもよい。
【００４６】
次に、第２実施例に係るベルト７０について説明する。図５（ｂ）に示すように、ベルト７０の表面には、複数の凹部７２が形成されている。凹部７２の大きさ、および深さは、磨耗粉の平均粒径より大きく、任意位置に配置することができ、形状も必ずしも円である必要はない。また、凹部７２は貫通孔でもよい。
【００４７】
次に、第３実施例に係るベルト７０について説明する。図５（ｃ）に示すように、ベルト７０の表面には、複数の突起７３が形成されている。突起７３の高さはほぼ一定にし、磨耗粉の平均粒径よりも大きくすることが好ましい。また、突起７３は、任意形状で任意位置に配置できるが、それぞれの間隔は、少なくとも磨耗粉の平均粒径よりも広くしておく部分を形成しておく。
なお、図示は省略するが、ベルト７０を、可撓性を有する多孔質材で形成してもよい。
【００４８】
以上説明した実施形態によれば、ベルト７０はローラー６１，６５に懸架されたうえでローター４０の外周面と接触させていることから、磨耗粉をベルト７０で捕捉しながら、ローター４０の回転に合わせて接触位置が移動していく。このことからベルト７０に十分な磨耗粉の捕捉能力をもたせることができる。また、ベルト７０の張力を適切にすることと、ローター４０の回転に合わせて移動することが可能であることから、ローター４０への負荷を小さくすることができる。従って、安定駆動の持続と、磨耗粉除去によって耐久性を高めることができるという効果がある。
【００４９】
また、ベルト７０のローター４０との接触面には、複数の格子状の突起７１（図５（ａ）、参照）や、任意形状の突起７３（図５（ｃ）、参照）や、穴または貫通孔などの凹部７２（図５（ｂ）、参照）を設けることによって、磨耗粉の捕捉、収容を効率的に行うことができる。さらに、ローター４０との接触面積を減らすことができ、ローターへの負荷低減もできるという効果がある。
【００５０】
なお、ベルト７０の長さをＢＬ、ローター４０の周長さをＤＬとしたとき、ＢＬ＞ＤＬ、ＢＬ≠ｎＤＬ（ｎは整数）となるように設定することがより好ましい。このようにすれば、ローターの回転によって、ベルトのローターとの接触位置が移動していくため、同じ接触位置の繰り返しの機会が減少し、磨耗粉の捕捉能力が低下しないことから、長時間にわたって安定駆動を継続できる。
（実施形態２）
【００５１】
続いて、実施形態２について図面を参照して説明する。実施形態２は、ローター４０によって強制的にベルト７０を移動させることに特徴を有する。実施形態１と同じ機能要素には同じ符号を付して説明する。
図６は、本実施形態に係る圧電アクチュエーターの構成を示す構成説明図である。図６において、本実施形態の圧電アクチュエーター１０は、振動体２０と、ローター４０と、ローラー６１，６５と、ローラー６１，６５に懸架されたベルト７０と、ローター４０の回転をローラー６５に伝達する回転伝達機構とを有して構成される。
【００５２】
回転伝達機構は、ローター４０に固定されるローター歯車４１と、ローラー６５に形成されるローラー歯車６６と、ローター歯車４１に歯合する第１伝達歯車６８と、第１伝達歯車６８とローラー歯車６６とに歯合する第２伝達歯車６９と、から構成されている。
なお、回転伝達機構が付加されていること以外の構成要素は、前述した実施形態１（図１〜図５、参照）と同じにできることから説明を省略する。
また、本実施例では、ローター歯車４１とローラー歯車６６の歯数は同じである。
【００５３】
次に、ベルト７０の作動について説明する。振動体２０によってローター４０を時計回りに回転させると、ローター４０の回転はローター歯車４１から第１伝達歯車６８と第２伝達歯車６９とを介してローラー歯車６６に伝達される。従って、ローラー６５に懸架されているベルト７０は、ローター４０の回転方向と同じ方向に移動される。ローター歯車４１とローラー歯車６６の歯数は同数であるため回転速度は一定であって、ローター４０の周速度とベルト７０の移動速度もほぼ同じとなる。
【００５４】
本実施形態によれば、ローラー６５とローター４０との間に回転伝達機構を備え、ベルト７０を、ローター４０の回転方向と同じ方向に移動させることによって、ベルト７０を移動させるための専用の駆動源を設けなくても、ローター４０の回転に合わせてベルト７０を移動させることができ、磨耗粉の除去を効率よく行うことができる。しかも、ベルト７０はローター４０の回転にほぼ同期して移動するため、ローター４０への負荷を低減させることができる。
【００５５】
なお、図示は省略するが、ローター４０にはアーム４２を取り付け（図４、参照）リンク構造を形成する。
【００５６】
上述した圧電アクチュエーター１０は、ローター４０とローラー６５との間に回転伝達機構を設けているが、ローラー６１との間に回転伝達機構を設ける構造にしてもよい。また、ローター歯車４１とローラー歯車６６の歯数比を変更し、ローター４０の周速度とベルト７０の移動速度を変更してもよい。
（実施形態３）
【００５７】
続いて、実施形態３に係る圧電アクチュエーター１０について図面を参照して説明する。実施形態３は、ベルト７０とローター４０との接触状態をほぼ一定に保持する補助部材がさらにさらに備えられていることを特徴とする。本例は、実施形態１、実施形態２の構造にも適用可能であるが、ここでは、実施形態１の構造（図１、参照）を例示して説明する。
図７は、実施形態３に係る圧電アクチュエーターの一部を示す平面図である。ローラー６１を支持するベース９０には、長穴９１が形成されており、ローラー６１は、この長穴９１内を揺動可能である。
【００５８】
長穴９１（中心Ｐ２）は、ローラー６５（中心Ｐ１）との中心距離Ｌｐと同心円の関係にある。よって、ローラー６１は、ローラー６５の中心Ｐ１を回転軸として長穴９１内で揺動可能である。さらに、ローラー６１をローター４０方向（反時計回り方向）に付勢する補助部材としての弾性部材８０が設けられている。弾性部材８０は、図示するようなコイルバネや板バネを用いる。この弾性部材８０によってローラー６１を付勢することによって、ベルト７０のローター４０の外周面との接触状態を変更することができる。
【００５９】
ローター４０とベルト７０の接触状態は、構成要素の寸法ばらつきによって変化し、接触しない状態や、接触負荷が大きくなってしまう状態が存在することがある。そこで、弾性部材８０によって接触状態を一定に保持させることによって、より安定した駆動を実現することができる。よって、弾性部材８０の弾性力（ローラー６１への押し付け力）は、ベルト７０の移動に影響が出ない範囲で弱く設定することが望ましい。
（ロボットハンド）
【００６０】
続いて、前述した圧電アクチュエーター１０を用いたロボットハンドについて説明する。
図８は、本実施形態の圧電アクチュエーターを用いたロボットハンドの構成を示す構成説明図である。ロボットハンド１００は、基部１１０と、基部１１０に接続された指部１２０とを備えている。基部１１０と指部１２０との接続部と、指部１２０の関節部と、には、圧電アクチュエーター１０が設けられている。圧電アクチュエーター１０を駆動することによって、指部１２０が屈曲し、物体を把持することができる。
【００６１】
本例に用いる圧電アクチュエーター１０は、磨耗粉の除去機能を有し耐久性に優れているので、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に適用することができる。圧電アクチュエーター１０は小型化が可能で、ロボットハンドの指に相当する部分に特に有効である。
（ロボット）
【００６２】
続いて、前述したロボットハンド１００を用いたロボットについて説明する。
図９は、ロボットハンドを備えるロボットの構成を示す斜視図である。ロボット２００は、本体部２１０、アーム部２２０およびロボットハンド１００等から構成されている。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。
【００６３】
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。
【００６４】
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１００が取り付けられており、対象物を把持することができる。
【００６５】
ロボットハンド１００には耐久性に優れた圧電アクチュエーター１０を駆動源として用いるために、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。
【００６６】
なお、前述した圧電アクチュエーター１０は、ロボットハンド１００およびロボット２００に用いる場合を例示したが、回転駆動またはスライド駆動を必要とする他の小型機器の駆動源として適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０…圧電アクチュエーター、２０…振動体、４０…ローター、６１，６５…ローラー、７０…ベルト。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエーター、ロボットハンド、ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、振動体をローターに当接させて、圧電素子の振動を利用してローターを回転する圧電アクチュエーターが実用化されている。このような圧電アクチュエーターは、振動体のローターとの接触部に楕円運動または進行波を発生させ、両者間の摩擦力によってローターを回転するものである。しかしながら、摩擦力を利用するために、ローターと振動体の接触部には、どちらか一方または両方から磨耗粉が発生することがあり、磨耗粉が接触部に残る場合には、磨耗粉が負荷となり安定駆動ができなくなることがある。また、磨耗粉によって、さらに磨耗が進行することがあり耐久性が損なわれることから、磨耗粉を接触部から除去することが要求されている。
【０００３】
そこで、振動体の可動体（ローター）との接触面に溝を形成し、発生した磨耗粉をこの溝の内部に捕捉しようとした振動アクチュエーターが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、可動体の磨耗粉が発生する表面に、多孔質物質からなるローラーを当接させて、磨耗粉を気孔内部に捕捉しようとするものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、ローターの下方対向面に配置される振動体に粘着性を有するシートを配設し、脱落してくる磨耗粉をシートの粘着部によって捕捉するものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１４８１３８号公報
【特許文献２】特開２００４−１８７９８４号公報
【特許文献３】特開２００３−２４４９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１では、振動体に形成された溝によって磨耗粉を捕捉するものであって、溝内に磨耗粉が蓄積されてきたときには、捕捉能力が低下することが考えられる。また、振動体と可動体との接触面に溝を形成することで、接触面積が減少することで却って磨耗を促進してしまうということが予測される。
【０００８】
また、特許文献２は、ローラーを磨耗粉発生面に当接させるために専用のアクチュエーターを備える構造であって、メインの超音波モーターに上記アクチュエーターをさらに設けなければならず、構造が複雑になる他、これらを制御する手段も備えなければならない。また、可動体の可動面積に対してローラーの直径が小さく（つまり、捕捉面積が小さい）、磨耗粉の捕捉能力は十分とはいえない。
【０００９】
また、特許文献３は、磨耗粉発生源から脱落する磨耗粉を粘着性シートで捕捉するものであって、脱落せずにローターに付着している磨耗粉を捕捉することはできないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
［適用例１］本適用例に係る圧電アクチュエーターは、ローターと、前記ローターの外周面に当接して、前記ローターを回転させる振動体と、少なくとも二つのローラーと、前記少なくとも二つのローラーに懸架される可撓性を有する環状のベルトと、を有し、前記ベルトが、前記二つのローラーの間において前記ローターの外周面に接触するよう配置されている、ことを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、ベルトはローラーに懸架されたうえでローターと接触させていることから、磨耗粉をベルトで捕捉しながら、ローターの回転に合わせて接触位置が移動していくことから十分な磨耗粉の捕捉能力をもたせることができる。また、ベルトの張力を適切にすることと、ローターの回転に合わせて移動することが可能であることから、ローターの駆動負荷を小さくすることができる。このことから、安定駆動と磨耗粉除去により耐久性を高めることができるという効果がある。
【００１３】
［適用例２］上記適用例に係る圧電アクチュエーターは、前記ベルトの前記ローターに接触する面に、複数の凹凸または複数の貫通孔を有することが好ましい。
このようにすれば、凹凸部や貫通孔によって磨耗粉を捕捉することができ、さらに、ローターとの接触面積を減らすことができることから、ベルト接触に伴うローターへの負荷低減もできる。
【００１４】
［適用例３］上記適用例に係る圧電アクチュエーターは、前記ベルトの長さをＢＬ、前記ローターの周長さをＤＬとしたとき、ＢＬ＞ＤＬ、ＢＬ≠ｎＤＬ（ｎは整数）である、ことが好ましい。
このようにすれば、ローターの回転によって、ベルトのローターとの接触位置が移動していくため、同じ接触位置の繰り返しの機会が減少し、磨耗粉の捕捉能力が低下しないことから、長時間にわたって安定駆動を継続できる。
【００１５】
［適用例４］上記適用例に係る圧電アクチュエーターは、前記ローラーの一つと前記ローターとの間に回転伝達機構をさらに有し、前記ベルトが、前記ローターの回転方向と同じ方向に移動する、ことが好ましい。
【００１６】
回転伝達機構によってローターの回転をローラーに伝達することによって、ベルトを移動させるための専用の駆動源がなくても、ローターの回転に合わせてベルトを移動させることができる。
【００１７】
［適用例５］上記適用例に係る圧電アクチュエーターは、前記ベルトの移動速度が、前記ローラーの周速度ほぼ同じであることが好ましい。
このようにすれば、ベルトはローターの回転にほぼ同期して移動するため、ローターへの負荷を低減させることができる。
【００１８】
［適用例６］上記適用例に係る圧電アクチュエーターは、前記ベルトと前記ローターとの接触状態をほぼ一定に保持する補助部材が、さらにさらに備えられていることが好ましい。
ここで、補助部材としては、例えばバネ等の弾性部材である。
【００１９】
ローターとベルトの接触状態は、構成要素の寸法ばらつきによって変化し、接触しない状態や、接触量が増加し負荷が大きくなってしまう状態が存在することがある。そこで、補助部材によって接触状態を一定に保持させることによって、より安定した駆動を実現できる。
【００２０】
［適用例７］本適用例に係るロボットハンドは、上記適用例のいずれかに記載の圧電アクチュエーターが、関節部に備えられていることを特徴とする。
【００２１】
本適用例によるロボットハンドは、磨耗粉の除去機能を有し耐久性に優れた圧電アクチュエーターを用いることで、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に適用することができる。圧電アクチュエーターは小型化が可能で、ロボットハンドの指に相当する部分に特に有効である。
【００２２】
［適用例８］本適用例に係るロボットは、上記適用例に記載のロボットハンドを備えることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によるロボットによれば、耐久性に優れ、複雑な電子機器の組み立て作業や検査等を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態１に係る圧電アクチュエーターを示す構成説明図。
【図２】振動体の構成の１例を示す斜視図。
【図３】振動体によるローターの駆動作用を模式的に示す説明図。
【図４】圧電アクチュエーターの断面構成を模式的に示す断面図。
【図５】ベルトのローターとの接触面の実施例を示す部分斜視図であり、（ａ）は第１実施例、（ｂ）は第２実施例、（ｃ）は第３実施例。
【図６】実施形態２に係る圧電アクチュエーターの構成を示す構成説明図。
【図７】実施形態３に係る圧電アクチュエーターの一部を示す平面図。
【図８】圧電アクチュエーターを用いたロボットハンドの構成を示す構成説明図。
【図９】ロボットハンドを備えるロボットの構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
なお、以下の説明で参照する図は、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
（実施形態１）
【００２６】
図１は、実施形態１に係る圧電アクチュエーターを示す構成説明図である。圧電アクチュエーター１０は、回転体であるローター４０と、ローター４０の外周面に当接してローター４０を回転させる振動体２０と、ローター４０の回転外周面に接触するように配置される可撓性を有する環状のベルト７０と、ベルト７０を懸架する少なくとも二つのローラー６１，６５と、を備え構成されている。
【００２７】
振動体２０は、支持アーム３７によって支えられており、長さ方向端部に突設された押動部３９が、ローター４０の外周面に一定の押し圧力で当接されている。振動体２０の振動によって、ローター４０は、Ｒ方向に回転されるとともに、ベルト７０を矢印方向に（破線で図示）移動させる。ベルト７０は、ローラー６１，６５の中間位置でローター４０の外周面に接触するよう配置され、ローター４０と振動体２０（押動部３９）との接触面に発生する磨耗粉を捕捉する。
振動体２０の構成および駆動作用については、図２、図３を参照して説明する。
【００２８】
図２は、振動体の構成の１例を示す斜視図、図３は、振動体によるローターの駆動作用を模式的に示す説明図である。図２において、振動体２０は、ほぼ長方形の薄板形状をしており、補強板３６の表面に板状の圧電素子２１、裏面に圧電素子２２が固着され、各圧電素子には電極が設けられている。
圧電素子２１，２２の材質としては特に限定されないが、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリ弗化ビニリデン、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できる。
【００２９】
圧電素子２１には、幅方向の一方の辺に沿って長さ方向に配置される電極３１，３３と、幅方向の他方の辺に沿って長さ方向に配置される電極３２，３４と、電極３１，３３と電極３２，３４の間のほぼ中央に配置される電極３０と、が設けられている。これらの電極は、それぞれ電気的に分割されている。
【００３０】
一方、補強板３６の裏面側の圧電素子２２には電極３５が設けられており、図示は省略するが、前述した電極３０〜３５とは、補強板３６を挟んでそれぞれが面対称となるように分割された電極とから構成されている。
【００３１】
補強板３６は、圧電素子２１，２２に対する共通電極としての機能と、振動体２０の全体を補強する機能と、を有しており、振動体２０が過振幅または外力等によって損傷することを防止する。補強板３６の材質としては特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金、銅または銅系合金等の金属材料であることが望ましい。
【００３２】
圧電素子２１，２２は、補強板３６よりも厚いものであることが好ましい。これにより、振動体２０をより高い効率で振動させることができる。
【００３３】
圧電素子２１，２２は、交流電圧が印加されると長手方向に繰り返し伸縮し、これに伴って、補強板３６も長手方向に繰り返し伸縮する。
【００３４】
補強板３６の長手方向端部には、押動部３９が一体的に突設されている。図１に示すように、振動体２０は押動部３９がローター４０の外周側面に当接するように配設されている。なお、押動部３９は、補強板３６の中央部に設けられている。
【００３５】
また、補強板３６の長さ方向の中央両側には、一対の支持アーム３７が突設されており、支持アーム３７の先端部には固定部３８が形成されている。振動体２０は、この固定部３８を振動体支持部材（図示せず）に固定螺子等を用いて固定される。これにより、振動体２０は自由に振動することができ、比較的大きい振幅で振動する。
【００３６】
次に、振動体２０の駆動作用について図２、図３を参照して説明する。
図３は振動体の作用を模式的に示す説明図である。図２に示すように、電極３０，３１，３２と、補強板３６との間に交流電圧を印加すると、電極３０の下面範囲の圧電素子２１は矢印Ｘで表すように長手方向に伸縮し、縦振動を行う。電極３１，３２の下面範囲の圧電素子２１も長手方向に伸縮するが、それぞれが圧電素子２１の対角方向に配設されているため、矢印Ｙに示すような面内の屈曲振動を行う。
【００３７】
なお、補強板３６の裏面に設けられる圧電素子２２においても、電極３２（電極３０，３１，３２，３３，３４，３５と面対称で形成された）に同様の交流電圧が印加される。従って、振動体２０は、主に長手方向に縦振動するが、縦振動と屈曲振動とを共振させ、押動部３９を楕円振動させる。以下、この点について説明する。
【００３８】
図３に示すように、振動体２０がローター４０を回転駆動するとき、押動部３９は、ローター４０から反力を受ける。本実施形態では、振動体２０は、この反力によって面内方向に屈曲するように変形、振動する。印加電圧の周波数、振動体２０の形状・大きさ及び押動部３９の位置等を適宜選択することで、この屈曲振動の周波数と縦振動の周波数とが共振し、振幅が大きくなると共に、押動部３９は、図３中の矢印ｒにて表すように、ほぼ楕円に沿って変位（楕円振動）する。
【００３９】
これにより、振動体２０の１回の振幅において、押動部３９が伸張しローター４０を回転方向（図示Ｒ方向）に送るときには、押動部３９がローター４０により強い力で圧接される。また、押動部３９が収縮し戻るときには、ローター４０との摩擦力を低減または消滅させることができるため、振動体２０の振動をローター４０の回転に高い効率で変換することができる。
【００４０】
なお、電極３０，３３，３４および補強板３６に電圧を印加させる場合には、圧電素子２１は、電極３１，３２の形成領域とは逆方向（図示Ｙ’）の屈曲振動を行う。従って、押動部３９は、図３に示すｒ方向とは逆方向の楕円運動をするため、ローター４０の回転方向も逆となり、ローター４０の回転方向を切り替えることができる。
【００４１】
次に、圧電アクチュエーター１０の構造をさらに詳しく説明する。
図４は、本実施例の圧電アクチュエーターの断面構成を模式的に示す断面図である。なお、図４は、ローター４０は、ベース９０に回転可能に軸支されている。ローター４０には、アーム４２の一方の端部が固定されており、他方の端部はローター４０の回転角度に応じて揺動可能である。つまり、ローター４０を関節としたとき、アーム４２はリンクに相当する。
【００４２】
ローラー６１，６５は、ベース９０に植立されたローラー軸６７に回転自在に挿着されている。そして、ローラー６１，６５にベルト７０が懸架されている（図１、参照）。ローター４０の外周面には、振動体２０の押動部３９が当接されている。ベルト７０の幅は、押動部３９とローター４０の接触面よりも広ければよく、また、ベルト７０をローラー６１，６５に懸架したときの張力は、ローター４０に接触していれば小さいほどよい。ローラー６１，６５は回転自在であるため、ローター４０が回転するときには、ベルト７０を摩擦力で移動させようとする。従って、ベルト７０のローター４０との接触位置は移動していく。
【００４３】
なお、ローター４０およびローラー６１，６５の断面方向の位置は、図示しない蓋部材で規制されている。
【００４４】
なお、本実施例は、駆動時に、ローター４０と振動体２０（押動部３９）との間に発生する磨耗粉を、接触面から除去することを目的の一つとしている。このような場合、ベルト７０のローター４０との接触面を工夫することで、その効果をより大きくすることができる。よって、ベルト７０のローター４０との接触面について説明する。
図５は、ベルトのローターとの接触面の実施例を示す部分斜視図であり、（ａ）は第１実施例、（ｂ）は第２実施例、（ｃ）は第３実施例である。
【００４５】
まず、第１実施例に係るベルト７０について説明する、図５（ａ）に示すように、ベルト７０には、幅方向に複数の格子状の突起７１が形成されている。つまり、ローター４０との接触面には、幅方向に凹凸が形成されており、磨耗粉は、凸部で捕捉され凹部内に収容される。突起７１の高さ及び間隔は、磨耗粉の平均粒径より大きくなるように設定する。なお、突起７１の幅、および間隔は、ローター４０との接触を確保できれば一様でなくてもよく、突起７１は図示するように平行でなくてもよく、斜め方向に形成してもよい。
【００４６】
次に、第２実施例に係るベルト７０について説明する。図５（ｂ）に示すように、ベルト７０の表面には、複数の凹部７２が形成されている。凹部７２の大きさ、および深さは、磨耗粉の平均粒径より大きく、任意位置に配置することができ、形状も必ずしも円である必要はない。また、凹部７２は貫通孔でもよい。
【００４７】
次に、第３実施例に係るベルト７０について説明する。図５（ｃ）に示すように、ベルト７０の表面には、複数の突起７３が形成されている。突起７３の高さはほぼ一定にし、磨耗粉の平均粒径よりも大きくすることが好ましい。また、突起７３は、任意形状で任意位置に配置できるが、それぞれの間隔は、少なくとも磨耗粉の平均粒径よりも広くしておく部分を形成しておく。
なお、図示は省略するが、ベルト７０を、可撓性を有する多孔質材で形成してもよい。
【００４８】
以上説明した実施形態によれば、ベルト７０はローラー６１，６５に懸架されたうえでローター４０の外周面と接触させていることから、磨耗粉をベルト７０で捕捉しながら、ローター４０の回転に合わせて接触位置が移動していく。このことからベルト７０に十分な磨耗粉の捕捉能力をもたせることができる。また、ベルト７０の張力を適切にすることと、ローター４０の回転に合わせて移動することが可能であることから、ローター４０への負荷を小さくすることができる。従って、安定駆動の持続と、磨耗粉除去によって耐久性を高めることができるという効果がある。
【００４９】
また、ベルト７０のローター４０との接触面には、複数の格子状の突起７１（図５（ａ）、参照）や、任意形状の突起７３（図５（ｃ）、参照）や、穴または貫通孔などの凹部７２（図５（ｂ）、参照）を設けることによって、磨耗粉の捕捉、収容を効率的に行うことができる。さらに、ローター４０との接触面積を減らすことができ、ローターへの負荷低減もできるという効果がある。
【００５０】
なお、ベルト７０の長さをＢＬ、ローター４０の周長さをＤＬとしたとき、ＢＬ＞ＤＬ、ＢＬ≠ｎＤＬ（ｎは整数）となるように設定することがより好ましい。このようにすれば、ローターの回転によって、ベルトのローターとの接触位置が移動していくため、同じ接触位置の繰り返しの機会が減少し、磨耗粉の捕捉能力が低下しないことから、長時間にわたって安定駆動を継続できる。
（実施形態２）
【００５１】
続いて、実施形態２について図面を参照して説明する。実施形態２は、ローター４０によって強制的にベルト７０を移動させることに特徴を有する。実施形態１と同じ機能要素には同じ符号を付して説明する。
図６は、本実施形態に係る圧電アクチュエーターの構成を示す構成説明図である。図６において、本実施形態の圧電アクチュエーター１０は、振動体２０と、ローター４０と、ローラー６１，６５と、ローラー６１，６５に懸架されたベルト７０と、ローター４０の回転をローラー６５に伝達する回転伝達機構とを有して構成される。
【００５２】
回転伝達機構は、ローター４０に固定されるローター歯車４１と、ローラー６５に形成されるローラー歯車６６と、ローター歯車４１に歯合する第１伝達歯車６８と、第１伝達歯車６８とローラー歯車６６とに歯合する第２伝達歯車６９と、から構成されている。
なお、回転伝達機構が付加されていること以外の構成要素は、前述した実施形態１（図１〜図５、参照）と同じにできることから説明を省略する。
また、本実施例では、ローター歯車４１とローラー歯車６６の歯数は同じである。
【００５３】
次に、ベルト７０の作動について説明する。振動体２０によってローター４０を時計回りに回転させると、ローター４０の回転はローター歯車４１から第１伝達歯車６８と第２伝達歯車６９とを介してローラー歯車６６に伝達される。従って、ローラー６５に懸架されているベルト７０は、ローター４０の回転方向と同じ方向に移動される。ローター歯車４１とローラー歯車６６の歯数は同数であるため回転速度は一定であって、ローター４０の周速度とベルト７０の移動速度もほぼ同じとなる。
【００５４】
本実施形態によれば、ローラー６５とローター４０との間に回転伝達機構を備え、ベルト７０を、ローター４０の回転方向と同じ方向に移動させることによって、ベルト７０を移動させるための専用の駆動源を設けなくても、ローター４０の回転に合わせてベルト７０を移動させることができ、磨耗粉の除去を効率よく行うことができる。しかも、ベルト７０はローター４０の回転にほぼ同期して移動するため、ローター４０への負荷を低減させることができる。
【００５５】
なお、図示は省略するが、ローター４０にはアーム４２を取り付け（図４、参照）リンク構造を形成する。
【００５６】
上述した圧電アクチュエーター１０は、ローター４０とローラー６５との間に回転伝達機構を設けているが、ローラー６１との間に回転伝達機構を設ける構造にしてもよい。また、ローター歯車４１とローラー歯車６６の歯数比を変更し、ローター４０の周速度とベルト７０の移動速度を変更してもよい。
（実施形態３）
【００５７】
続いて、実施形態３に係る圧電アクチュエーター１０について図面を参照して説明する。実施形態３は、ベルト７０とローター４０との接触状態をほぼ一定に保持する補助部材がさらにさらに備えられていることを特徴とする。本例は、実施形態１、実施形態２の構造にも適用可能であるが、ここでは、実施形態１の構造（図１、参照）を例示して説明する。
図７は、実施形態３に係る圧電アクチュエーターの一部を示す平面図である。ローラー６１を支持するベース９０には、長穴９１が形成されており、ローラー６１は、この長穴９１内を揺動可能である。
【００５８】
長穴９１（中心Ｐ２）は、ローラー６５（中心Ｐ１）との中心距離Ｌｐと同心円の関係にある。よって、ローラー６１は、ローラー６５の中心Ｐ１を回転軸として長穴９１内で揺動可能である。さらに、ローラー６１をローター４０方向（反時計回り方向）に付勢する補助部材としての弾性部材８０が設けられている。弾性部材８０は、図示するようなコイルバネや板バネを用いる。この弾性部材８０によってローラー６１を付勢することによって、ベルト７０のローター４０の外周面との接触状態を変更することができる。
【００５９】
ローター４０とベルト７０の接触状態は、構成要素の寸法ばらつきによって変化し、接触しない状態や、接触負荷が大きくなってしまう状態が存在することがある。そこで、弾性部材８０によって接触状態を一定に保持させることによって、より安定した駆動を実現することができる。よって、弾性部材８０の弾性力（ローラー６１への押し付け力）は、ベルト７０の移動に影響が出ない範囲で弱く設定することが望ましい。
（ロボットハンド）
【００６０】
続いて、前述した圧電アクチュエーター１０を用いたロボットハンドについて説明する。
図８は、本実施形態の圧電アクチュエーターを用いたロボットハンドの構成を示す構成説明図である。ロボットハンド１００は、基部１１０と、基部１１０に接続された指部１２０とを備えている。基部１１０と指部１２０との接続部と、指部１２０の関節部と、には、圧電アクチュエーター１０が設けられている。圧電アクチュエーター１０を駆動することによって、指部１２０が屈曲し、物体を把持することができる。
【００６１】
本例に用いる圧電アクチュエーター１０は、磨耗粉の除去機能を有し耐久性に優れているので、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に適用することができる。圧電アクチュエーター１０は小型化が可能で、ロボットハンドの指に相当する部分に特に有効である。
（ロボット）
【００６２】
続いて、前述したロボットハンド１００を用いたロボットについて説明する。
図９は、ロボットハンドを備えるロボットの構成を示す斜視図である。ロボット２００は、本体部２１０、アーム部２２０およびロボットハンド１００等から構成されている。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。
【００６３】
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。
【００６４】
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１００が取り付けられており、対象物を把持することができる。
【００６５】
ロボットハンド１００には耐久性に優れた圧電アクチュエーター１０を駆動源として用いるために、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。
【００６６】
なお、前述した圧電アクチュエーター１０は、ロボットハンド１００およびロボット２００に用いる場合を例示したが、回転駆動またはスライド駆動を必要とする他の小型機器の駆動源として適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０…圧電アクチュエーター、２０…振動体、４０…ローター、６１，６５…ローラー、７０…ベルト。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローターと、
前記ローターの外周面に当接して、前記ローターを回転させる振動体と、
少なくとも二つのローラーと、
前記少なくとも二つのローラーに懸架される可撓性を有する環状のベルトと、
を有し、
前記ベルトが、前記二つのローラーの間において前記ローターの外周面に接触するよう配置されている、
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記ベルトの前記ローターに接触する面に、複数の凹凸または複数の貫通孔を有する、
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記ベルトの長さをＢＬ、前記ローターの周長さをＤＬとしたとき、
ＢＬ＞ＤＬ、ＢＬ≠ｎＤＬ（ｎは整数）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】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記ローラーの一つと前記ローターとの間に回転伝達機構をさらに有し、
前記ベルトが、前記ローターの回転方向と同じ方向に移動する、
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記ベルトの移動速度が、前記ローラーの周速度ほぼ同じであること、
を特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記ベルトと前記ローターとの接触状態をほぼ一定に保持する補助部材が、さらに備えられていることを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の圧電アクチュエーターが、関節部に備えられていることを特徴とするロボットハンド。
【請求項８】
請求項６に記載のロボットハンドを備えることを特徴とするロボット。
【請求項１】
ローターと、
前記ローターの外周面に当接して、前記ローターを回転させる振動体と、
少なくとも二つのローラーと、
前記少なくとも二つのローラーに懸架される可撓性を有する環状のベルトと、
を有し、
前記ベルトが、前記二つのローラーの間において前記ローターの外周面に接触するよう配置されている、
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記ベルトの前記ローターに接触する面に、複数の凹凸または複数の貫通孔を有する、
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記ベルトの長さをＢＬ、前記ローターの周長さをＤＬとしたとき、
ＢＬ＞ＤＬ、ＢＬ≠ｎＤＬ（ｎは整数）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】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記ローラーの一つと前記ローターとの間に回転伝達機構をさらに有し、
前記ベルトが、前記ローターの回転方向と同じ方向に移動する、
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記ベルトの移動速度が、前記ローラーの周速度ほぼ同じであること、
を特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記ベルトと前記ローターとの接触状態をほぼ一定に保持する補助部材が、さらに備えられていることを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の圧電アクチュエーターが、関節部に備えられていることを特徴とするロボットハンド。
【請求項８】
請求項６に記載のロボットハンドを備えることを特徴とするロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２１００５４（Ｐ２０１２−２１００５４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３５８３（Ｐ２０１１−７３５８３）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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