压电致动器以及机器人的制作方法_2

文档序号:9550733阅读:来源:国知局
的板状,从图1以及图5的上侧开始将四个电极21a、21b、21c及21d、板状的压电元件22、电极291、作为加强板的振动板(垫片)23、电极292、板状的压电元件24、四个电极25a、25b、25c及25d按照该顺序层叠而构成(参照图1?图5)。振动板23具有在一面设置有压电元件22而在另一面设置有压电元件24的主体部20、凸部(接触部)26、以及两个连结部27、28。此外,对于各图的振动体2,夸张地示出厚度方向。
[0069]该振动体2通过压电元件22以及24由于电压的施加而变形来振动,并经由凸部26将动力传递至转子5,使转子5旋转。
[0070]电极291以及292分别呈与压电元件22以及24对应的长方形,分别设置(固定)在振动板23的主体部20的两面。
[0071]另外,压电元件22以及24分别呈长方形,分别设置于电极291以及292。
[0072]这些压电元件22以及24通过施加电压而在其长边方向上伸长或者收缩,通过中止电压的施加而恢复至原来的形状。
[0073]作为压电元件22以及24的构成材料,分别不特别限定,能够使用锆钛酸铅(PZT)、石英、铌酸锂、钛酸钡、钛酸铅、偏铌酸铅、聚偏氟乙烯、锌铌酸铅、钪铌酸铅等各种材料。
[0074]在该压电元件22的上表面,将该上表面几乎等分割为四个长方形的区域,在分割出的各区域分别设置有呈长方形的电极21a、21b、21c以及21d。同样地,在压电元件24的下表面,将该下表面几乎等分割为四个长方形的区域,在分割出的各区域分别设置有呈长方形的电极25a、25b、25c以及25d。
[0075]此外,电极21a和电极25a、电极21b和电极25b、电极21c和电极25c以及电极21d和电极25d分别在振动体2的厚度方向(Z轴方向)上对置地配置。
[0076]另外,电极21a、21b、21c以及21d之中,一方的对角线上的电极21a以及21c电连接,另一方的对角线上的电极21b以及21d电连接。同样地,电极25a、25b、25c以及25d之中,一方的对角线上的电极25a以及25c电连接,另一方的对角线上的电极25b以及25d电连接。而且,分别设置有与电极21a以及21c电连接的布线7210、与电极21b以及21d电连接的布线7220、与电极25a以及25c电连接的布线7230、以及与电极25b以及25d电连接的布线7240。
[0077]振动板23具有加强振动体2整体的功能,防止振动体2因过振幅、外力等而损伤。作为振动板23的构成材料,并不特别限定,例如优选不锈钢、铝或者铝合金、钛或者钛合金、铜或者铜类合金、42合金等各种金属材料。
[0078]优选该振动板23的主体部20与压电元件22以及24相比,厚度较薄(小)。由此,能够使振动体2以较高的效率振动。
[0079]另外,将振动板23接地(与接地电位连接),由此,电极291以及292分别被接地。由此,通过电极21a、21b、21c以及21d中的规定电极和电极29向压电元件22施加电压,通过电极25a、25b、25c以及25d中的规定电极和电极292向压电元件24施加电压。
[0080]此外,也可以省略电极291以及292,将振动板23作为针对压电元件22以及24的共用的电极来利用。在该情况下,通过电极21a、21b、21c以及21d中的规定电极和振动板23向压电元件22施加电压,通过电极25a、25b、25c以及25d中的规定电极和振动板23向压电元件24施加电压。
[0081]另外,振动板23的主体部20呈长方形。在该主体部20的长边方向(X轴方向)的一端部(转子5侧的端部)一体地形成有凸部26。换言之,压电元件22、24分别设置在凸部26的与转子5相反侧。
[0082]凸部26位于振动体2的宽度方向中央,在本实施方式中,前端侧呈细的圆锥梯形形状或者棱锥梯形形状。此外,当然凸部26的形状、位置并不局限于此。
[0083]该凸部26通过振动体2振动而与转子5抵接或与转子5分离。
[0084]另外,在振动板23的主体部20的宽度方向(Y轴方向)的两端部、即在主体部20的在Y轴方向上对置的一对边上分别一体地形成有以能够使振动体2振动的方式将振动板23与保持部3连结的连结部27、28。各连结部27、28分别由一个部件构成,并被配置成在主体部20的图2中的上侧和下侧相互成线对称。通过不由多个部件而由一个部件构成连结部27 (固定部273),能够抑制将固定部273通过螺纹紧固固定于保持部3时的固定部273、连结部271、272的变形、畸变。同样地,通过不由多个部件而由一个部件构成连结部28(固定部283),能够抑制将固定部283通过螺纹紧固固定于保持部3时的固定部283、连结部281、282的变形、畸变。
[0085]连结部27具有:固定部273,其被固定(被安装)于下述的保持部3,且其呈长方形;以及连结部271、272,其形成于固定部273的长边方向的两端部,连结主体部20和固定部273,将振动体2支承成能够振动。同样地,连结部28具有:固定部283,其被固定(被安装)于保持部3,且其呈长方形;以及连结部281、282,其形成于固定部283的长边方向的两端部,连结主体部20和固定部283,将振动体2支承成能够振动。连结部271、272、281以及282被配置于振动体2 (振动板23)的下述的弯曲振动的节点的位置。
[0086]通过像这样在振动板23的一端侧的弯曲振动的节点的位置设置两个连结部271、272且在另一端侧的弯曲振动的节点的位置设置两个连结部281、282,能够在振动体2振动时抑制振动体2的摇晃、晃动。另外,能够抑制在振动体2振动时连结部271、272、281以及282阻碍其弯曲振动。
[0087]另外,在固定部273的长边方向的两端部形成有孔274、275,另外,在固定部283的长边方向的两端部形成有孔284、285。
[0088]此外,凸部26、连结部27以及28也可以分别与主体部20分体设置。
[0089]另外,连结部的个数并不局限于在本实施方式中所述的个数,例如,也可以是一个、两个、三个或者五个以上。另外,在本实施方式中,连结部设置于主体部20的两侧,但并不限于此,例如,也可以仅设置在主体部20的一端侧。
[0090](绝缘板75、76)
[0091]绝缘板75以及76分别呈长方形。而且,绝缘板75配置在保持部3的下述的第一部件31的抵接面311与振动体2的固定部273之间,同样地,绝缘板76配置在保持部3的下述的第一部件31的抵接面312与振动体2的固定部283之间,由此,第一部件31与振动板23绝缘。
[0092]由此,即使在对振动板23施加电压来驱动压电致动器1的情况下,也能够将第一部件31的电位设定为接地电位。
[0093]另外,在绝缘板75的长边方向的两端部形成有孔751、752。同样地,在绝缘板76的长边方向的两端部形成有孔761、762。
[0094]作为绝缘板75以及76的构成材料,若为绝缘性材料,则不特别限定,例如能够使用各种树脂材料、各种陶瓷材料等。
[0095]此外,也可以省略绝缘板75以及76。
[0096]另外,也可以代替上述绝缘板75以及76或者与上述绝缘板75以及76 —起,将绝缘板配置在保持部3的下述的第二部件32的抵接面321与振动体2的固定部273之间,同样地,将绝缘板配置在保持部3的下述的第二部件32的抵接面322与振动体2的固定部283之间,由此使第二部件32与振动板23绝缘。由此,即使在对振动板23施加电压来驱动压电致动器1的情况下,也能够将第二部件32的电位设定为接地电位。
[0097](保持部3)
[0098]保持部3构成为不阻碍振动体2的振动,并保持振动体2成能够振动。该保持部3具有固定振动体2 (振动板23)的第一部件31和第二部件32。而且,通过该第一部件31和第二部件32夹持固定部273以及283,由此将固定部273以及283固定于第一部件31。
[0099]第一部件31配置在振动体2的图1中上侧、即电极21a、21b、21c、21d的图1中上侦k第一部件31可以由一个部件构成,另外也可以由多个部件构成,但在本实施方式中,由一个部件构成。另外,第一部件31的形状并不特别限定,但在本实施方式中,在从振动板23的厚度方向(Z轴方向)观察时,呈长方形。
[0100]另外,第一部件31在振动体2侧具有与振动板23的固定部273对置的抵接面311和与固定部283对置的抵接面312。抵接面311、312分别是平面。另外,抵接面311、312分别呈长方形。
[0101]另外,在第一部件31的中央部形成有开口 313。开口 313配置在与振动体2(压电元件22、24)对置的位置。能够通过该开口 313释放所产生的热量。另外,能够实现轻量化。另外,能够确认将电极21a、21b、21c、21d中的规定电极彼此电连接的布线或布线7210、布线7220是否正常。另外,例如在通过焊料等连接上述布线的情况下,能够防止该焊料干扰第一部件31。
[0102]另外,在第一部件31的四个角部形成有孔314、315、316、317。另外,在第一部件31的图2中下侧的两端部形成有内螺纹318、319。
[0103]第二部件32配置在振动体2的图1中下侧、即电极25a、25b、25c、25d的图1中下侦k第二部件32可以由一个部件构成,另外也可以由多个部件构成,但在本实施方式中,由一个部件构成。另外,第二部件32的形状并不特别限定,但在本实施方式中,从振动板23的厚度方向(Z轴方向)观察时呈长方形。
[0104]另外,第二部件32在振动体2侧具有与振动板23的固定部273对置的抵接面321和与固定部283对置的抵接面322。抵接面321、322分别是平面。另外,抵接面321、322分别呈长方形。
[0105]另外,在第二部件32的中央部形成有开口 323。开口 323配置在与振动体2 (压电元件22、24)对置的位置。能够通过该开口 323释放所产生的热量。另外,能够实现轻量化。另外,能够确认将电极25a、25b、25c、25d中的规定电极彼此电连接的布线或布线7230、布线7240是否正常。另外,例如在通过焊料等连接上述布线的
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