压电致动器、压电电机、机器人、机械手以及泵的制作方法

本发明涉及压电致动器、压电电机、机器人、机械手以及泵。

背景技术：

作为具备压电元件的压电致动器，已知有基于伴随着压电元件的驱动通过压电效应而产生的电荷(检测信号)来判定压电元件的驱动状态的压电致动器(例如，参照专利文献1)。

例如，专利文献1所记载的装置具有基于配设于压电元件与接地点之间的电路的检测电阻的两端的电位差来判定压电元件的状态的状态判定机构。

专利文献1：日本特开2008-199774号公报

在专利文献1所记载的装置中，由于针对每个压电元件都需要构成状态判定机构的电路，所以存在在使用多个压电元件时，需要多个构成状态判定机构的电路，或者与状态判定机构连接的布线变得复杂，从而难以实现小型化的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够简化布线并且能够单独地判定多个压电元件的每一个压电元件的驱动状态的压电致动器，并且提供具备所涉及的压电致动器的压电电机、机器人、机械手以及泵。

上述目的通过下述的本发明来实现。

本发明的压电致动器的特征在于，具备：

第一压电元件，伴随着驱动而输出第一信号；

第二压电元件，伴随着驱动而输出第二信号；

信号合成部，输出对上述第一信号和使相位延迟后的上述第二信号进行合成而得到的合成信号；以及

驱动状态判定部，基于上述合成信号来判定上述第一压电元件以及上述第二压电元件的每一个压电元件的驱动状态。

根据这样的压电致动器，通过使用使第二信号的相位延迟再对第一信号和第二信号进行合成而得到的合成信号，即使以相互相同的频率驱动第一压电元件以及第二压电元件，也能够在驱动状态判定部中，基于合成信号的波形的变化，来单独地检测第一压电元件以及第二压电元件的驱动状态的变化。因此，即使不将第一信号以及第二信号的每一个信号单独地输入至驱动状态判定部，驱动状态判定部也能够基于合成信号来单独地判定第一压电元件以及第二压电元件的每一个压电元件的驱动状态。并且，能够将来自第一压电元件以及第二压电元件的布线集中成一个布线来与驱动状态判定部连接。因此，能够简化与驱动状态判定部连接的布线。

在本发明的压电致动器中，优选上述信号合成部具有延迟量相互相等的多个延迟电路。

由此，在压电元件的数量是三个以上的情况下，能够得到使来自多个压电元件的信号的相位一个一个地等间隔地错开或对齐而得到的合成信号。

在本发明的压电致动器中，优选：具备包括上述第一压电元件以及上述第二压电元件的n(其中，n是2以上的整数)个压电元件，

上述信号合成部具有延迟量为2π/n的(n－1)个延迟电路。

由此，能够得到将来自多个压电元件的信号的相位一个一个地等间隔地错开后的合成信号。对于这样的合成信号而言，若多个压电元件中的一部分压电元件发生故障，则与该故障位置相应地波形发生变化。因此，能够基于该波形的变化来确定发生了故障的压电元件。

在本发明的压电致动器中，优选：具有振幅检测部，该振幅检测部检测上述合成信号的振幅，

上述信号合成部具有延迟量为2π的延迟电路，

上述驱动状态判定部基于上述振幅检测部的检测结果来判定上述第一压电元件以及上述第二压电元件的驱动状态。

由此，能够得到将第一信号和第二信号的相位对齐后的合成信号(将来自多个压电元件的信号的相位对齐后的合成信号)。对于这样的合成信号而言，若第一压电元件以及第二压电元件中的至少一方的压电元件发生故障，则与该故障数量相应地振幅发生变化。因此，能够基于该振幅的变化、即振幅检测部的检测结果来检测发生了故障的压电元件的有无以及数量。

在本发明的压电致动器中，优选具备驱动信号变更部，该驱动信号变更部基于上述振幅检测部的检测结果来变更向上述第一压电元件以及上述第二压电元件输入的驱动信号。

由此，能够通过驱动信号的变更，基于合成信号，来确定发生了故障的压电元件。

在本发明的压电致动器中，优选上述驱动信号变更部变更上述驱动信号的频率。

由此，通过驱动信号的频率的变更，能够得到将来自多个压电元件的信号的相位一个一个地等间隔地错开后的合成信号。因此，能够在基于振幅检测部的检测结果，检测出发生了故障的压电元件的有无以及数量之后，通过变更驱动信号的频率，基于合成信号，来确定发生了故障的压电元件。

在本发明的压电致动器中，优选上述驱动信号变更部变更上述驱动信号的波形。

由此，通过驱动信号的波形的变更，来自除了发生了故障的压电元件之外的压电元件的信号发生变化。在合成信号中，该变化按每个压电元件错开延迟电路的延迟量而显现。因此，能够在基于振幅检测部的检测结果，检测出发生了故障的压电元件的有无以及数量之后，通过变更驱动信号的波形，基于合成信号(更具体而言，在合成信号中出现的波形变化的延迟时间)，来确定发生了故障的压电元件。

在本发明的压电致动器中，优选上述第一压电元件与上述第二压电元件层叠。

由此，能够对被驱动部的一个位置传递较大的驱动力。并且，即使一部分压电元件发生了故障，也能够伴随着剩余压电元件的驱动来驱动该发生了故障的压电元件。

本发明的压电电机的特征在于具备本发明的压电致动器。

根据这样的压电电机，能够实现压电致动器的布线的简化，并且能够确定压电致动器所具备的多个压电元件中的发生了故障的压电元件。

本发明的机器人的特征在于具备本发明的压电致动器。

根据这样的机器人，能够实现压电致动器的布线的简化，并且能够确定压电致动器所具备的多个压电元件中的发生了故障的压电元件。

本发明的机械手的特征在于具备本发明的压电致动器。

根据这样的机械手，能够实现压电致动器的布线的简化，并且能够确定压电致动器所具备的多个压电元件中的发生了故障的压电元件。

本发明的泵的特征在于具备本发明的压电致动器。

根据这样的泵，能够实现压电致动器的布线的简化，并且能够确定压电致动器所具备的多个压电元件中的发生了故障的压电元件。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的压电致动器的整体结构的示意图。

图2是表示图1所示的压电致动器所具备的压电振动体的俯视图。

图3是图2中的a-a线剖视图。

图4是对图2所示的压电振动体的动作进行说明的图。

图5是表示图1所示的压电致动器正常时的来自各压电元件的信号以及对这些信号进行合成而得到的合成信号的波形的曲线图。

图6是表示图1所示的压电致动器的第一压电元件故障时的来自各压电元件的信号以及对这些信号进行合成而得到的合成信号的波形的曲线图。

图7是表示图1所示的压电致动器的第一压电元件、第二压电元件故障时的来自各压电元件的信号以及对这些信号进行合成而得到的合成信号的波形的曲线图。

图8是表示本发明的第二实施方式所涉及的压电致动器的整体结构的示意图。

图9是表示图8所示的压电致动器正常时的来自各压电元件的信号以及对这些信号进行合成而得到的合成信号的波形的曲线图。

图10是表示本发明的第三实施方式所涉及的压电致动器所具备的压电振动体的剖视图。

图11是表示本发明的机器人的实施方式的示意立体图。

图12是对图11所示的机器人所具备的机械手进行说明的示意图。

图13是表示本发明的泵的实施方式的示意图。

具体实施方式

以下，基于附图所示的优选的实施方式来对本发明的压电致动器、压电电机、机器人、机械手以及泵详细地进行说明。

1.压电致动器

首先，对本发明的压电致动器的实施方式进行说明。

第一实施方式

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的压电致动器的整体结构的示意图。图2是表示图1所示的压电致动器所具备的压电振动体的俯视图。图3是图2中的a-a线剖视图。图4是对图2所示的压电振动体的动作进行说明的图。

图1所示的压电致动器1具有：多个压电振动体10，产生对未图示的被驱动部施加的驱动力；驱动电路20，驱动多个压电振动体10；信号合成部30，合成来自多个压电振动体10的检测信号；以及控制部40，基于来自信号合成部30的合成信号来控制驱动电路20。以下，依次对压电致动器1的各部进行说明。

压电振动体

多个压电振动体10由相互相同地构成的五个压电振动体10a、10b、10c、10d、10e构成。如图3所示，图2所示的压电振动体10具有：两个压电元件单元11、将两个压电元件单元11相互接合的粘合层12以及横跨两个压电元件单元11设置的凸部件13。这里，两个压电元件单元11构成为相对于粘合层12对称(图3中的上下对称)，并具有相互相同的结构。

各压电元件单元11具有基板14、设置在基板14上的多个压电元件15以及覆盖多个压电元件15的保护层16。

如图2所示，基板14具有驱动部141、固定部142以及连接它们的一对连接部143。在本实施方式中，在从基板14的厚度方向观察的俯视(以下，简称为“俯视”)时，驱动部141呈长方形。另外，固定部142在俯视时沿着驱动部141的长边方向上的一端侧的部分的外周与驱动部141远离设置。另外，一对连接部143被配置于驱动部141的宽度方向(与长边方向正交的方向)的两侧。而且，一对连接部143连接驱动部141的长边方向上的中央部和固定部142。此外，只要能够实现驱动部141的所希望的变形或者振动，驱动部141、固定部142以及一对连接部143的形状、配置等并不限定于上述的内容。例如，固定部142也可以按每个连接部143来分离设置。另外，连接部143的数量、形状以及配置等也是任意的。

作为基板14，例如能够使用硅基板。另外，虽然未图示，但在基板14的压电元件15侧的面设置有绝缘层。对该绝缘层不做特殊限定，例如，在使用硅基板作为基板14的情况下，能够通过对该硅基板的表面进行热氧化来形成。

在这样的基板14的驱动部141上配置有多个压电元件15。在本实施方式中，多个压电元件15由五个驱动用的压电元件15a、15b、15c、15d、15f以及一个检测用的压电元件15e构成。

压电元件15f在驱动部141的宽度方向上的中央部，沿驱动部141的长边方向配置。相对于该压电元件15f，在驱动部141的宽度方向上的一侧配置有压电元件15a、15b，在另一侧配置有压电元件15c、15d。压电元件15a、15b、15c、15d与沿着驱动部141的长边方向以及宽度方向分割而成的四个区域对应地配置。在本实施方式中，压电元件15a、15b被配置于驱动部141的宽度方向上的一侧，压电元件15c、15d被配置于驱动部141的宽度方向上的另一侧。另外，压电元件15a、15c被配置于驱动部141的长边方向上的一侧，压电元件15b、15d被配置于驱动部141的长边方向上的另一侧。另外，压电元件15e在驱动部141的宽度方向上的一侧，相对于压电元件15a被配置于与压电元件15b相反侧。此外，压电元件15e的配置并不限定于图示的配置。

被如此配置的压电元件15a、15b、15c、15d、15e、15f分别具有设置在基板14上的第一电极151、设置在第一电极151上的压电体152以及设置在压电体152上的第二电极153。

第一电极151是供压电元件15a、15b、15c、15d、15e、15f共用地设置的共用电极。另一方面，第二电极153是按照每个压电元件15a、15b、15c、15d、15e、15f单独地设置的独立电极。在本实施方式中，压电体152虽然按照每个压电元件15a、15b、15c、15d、15f单独地设置，但供压电元件15a、15e共用地设置。此外，压电体152可以按照每个压电元件15a、15e单独地设置，也可以供压电元件15a、15b、15c、15d、15e、15f共用地一体设置。

这里，多个第二电极153由与压电元件15a对应地设置的第二电极153a、与压电元件15b对应地设置的第二电极153b、与压电元件15c对应地设置的第二电极153c、与压电元件15d对应地设置的第二电极153d、与压电元件15e对应地设置的第二电极153e以及与压电元件15f对应地设置的第二电极153f构成。

第二电极153a与第二电极153d经由未图示的布线电连接。同样地，第二电极153b与第二电极153c经由未图示的布线电连接。另外，在第二电极153上、上述两个布线之间等适当地设置有未图示的sio2膜等绝缘膜。另外，第一电极151经由未图示的布线接地(与接地电位连接)。另外，两个压电元件单元11的第一电极151彼此、第二电极153a彼此或者第二电极153d彼此、第二电极153b彼此或者第二电极153c彼此、第二电极153f彼此分别经由未图示的布线电连接。

作为这样的第一电极151以及第二电极153各自的构成材料，例如使用铝(al)、镍(ni)、金(au)、白金(pt)、铱(ir)、铜(cu)等金属材料。另外，第一电极151以及第二电极153能够分别通过溅射法来形成。

压电体152构成为通过施加沿着驱动部141的厚度方向的方向的电场，而在沿着驱动部141的长边方向的方向上伸缩。作为这样的压电体152的构成材料，例如能够使用锆钛酸铅(pzt)、钛酸钡、钛酸铅、铌酸钾、铌酸锂、钽酸锂、钨酸钠、氧化锌、钛酸锶钡(bst)、钽酸锶铋(sbt)、偏铌酸铅、钪铌酸铅等压电陶瓷。由压电陶瓷构成的压电体152例如可以由粒状材料形成，也可以利用溶胶-凝胶法来形成。此外，作为压电体152的构成材料，也可以使用聚偏氟乙烯、石英等。

在以上那样的结构的多个压电元件15a、15b、15c、15d、15e上以一并覆盖这些压电元件的方式设置有保护层16。作为该保护层16的构成材料，例如能够使用硅树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。另外，保护层16例如能够利用旋涂法来形成。

另外，由上述那样的第一电极151、压电体152、第二电极153以及保护层16构成的层叠体也配置于基板14的固定部142上。由此，能够经由粘合层12将两个压电元件单元11稳定地接合。

以上说明的结构的两个压电元件单元11的保护层16彼此经由粘合层12接合。作为粘合层12，例如可举出环氧树脂等。

另外，在两个压电元件单元11的驱动部141的与固定部142相反侧的端部例如通过粘合剂固定有凸部件13。在本实施方式中，凸部件13呈圆柱状，以其一部分从驱动部141突出的方式设置。作为凸部件13的构成材料，优选耐磨损性优异的材料，例如可举出陶瓷等。此外，对于凸部件13的形状而言，只要能够将驱动力传递至被驱动部即可，并不限定于圆柱状。

驱动电路

如图1所示，驱动电路20与五个压电振动体10各自的第二电极153b、153d电连接。该驱动电路20具有如下功能，即该驱动电路20通过将电压值周期性变化的电压信号作为驱动信号分别输入至第二电极153b、153d来驱动压电元件15a、15b、15c、15d。另外，虽然未图示，但驱动电路20与五个压电振动体10各自的第二电极153f电连接。而且，驱动电路20具有如下功能，即驱动电路20通过将电压值周期性变化的电压信号作为驱动信号输入至第二电极153f来驱动压电元件15f。虽然未图示，但这样的驱动电路20具有输出电压值周期性变化的电压信号的驱动电压产生电路。

若将电压值周期性变化的驱动信号输入至第二电极153b，则压电元件15b、15c分别沿图4中的箭头a所示的方向反复伸长和收缩。由此，伴随着驱动部141的弯曲振动，设置于驱动部141的长边方向上的一端部的凸部件13沿图4中的箭头b所示的方向往复移动(振动)。通过将这样振动的凸部件13的驱动力传递至作为被驱动部的转子50，能够使转子50绕其转动轴o向图4中的箭头c所示的方向旋转。此时，通过将与压电元件15b、15c同步的驱动信号输入至压电元件15f，能够增加从凸部件13施加至转子50的驱动力，或能够控制凸部件13的轨道。此外，即使将电压值周期性变化的驱动信号输入至第二电极153d，同样地，通过压电元件15a、15d的驱动，也能够使凸部件13沿图4中的箭头b所示的方向进行往复移动(振动)。在该情况下，可以将驱动信号输入至第二电极153b，此时，例如只要使该驱动信号的相位相对于输入至第二电极153d的驱动信号的相位错开180°即可。

这里，包含压电致动器1以及转子50的结构构成压电电机100。根据这样的具备压电致动器1的压电电机100，如在后面详细描述的那样，能够实现压电致动器1的布线的简化，并且能够确定压电致动器1所具备的多个压电振动体10的压电元件15中的发生了故障的压电振动体10的压电元件15。

另外，在各压电振动体10中，若如上述那样进行驱动(振动)，则根据压电效应，伴随着该驱动，从第二电极153e输出检测信号。

信号合成部

如图1所示，信号合成部30与五个压电振动体10各自的第二电极153e电连接。该信号合成部30具有如下功能，即对伴随着多个压电振动体10的压电元件15的驱动而产生的检测信号进行合成并输出合成信号的功能。尤其是，信号合成部30输出以对来自多个压电振动体10的检测信号使相位相互错开的方式进行合成而得到的合成信号。

该信号合成部30具有多个延迟电路31。该多个延迟电路31由被输入来自压电振动体10e的检测信号的延迟电路31d、被输入来自压电振动体10d的检测信号以及来自延迟电路31d的检测信号的延迟电路31c、被输入来自压电振动体10c的检测信号以及来自延迟电路31c的检测信号的延迟电路31b、以及被输入来自压电振动体10b的检测信号以及来自延迟电路31b的检测信号的延迟电路31a构成。这样，信号合成部30具有四个延迟电路31a、31b、31c、31d。这里，在将压电振动体10的数量设为n个(其中，n是2以上的整数)时，延迟电路31的数量是(n－1)个。此外，这里，由于各压电振动体10所具有的压电元件15a、15b、15c、15d、15e输出一个检测信号，所以能够理解为一个“压电元件15”。即，在本实施方式中，能够理解为输出检测信号的压电元件15的数量为n个，在图1所示的例子中为5个。

延迟电路31a、31b、31c、31d分别使所输入的检测信号或者合成信号延迟与设定值相应的时间长度的量来输出。延迟电路31a、31b、31c、31d的设定值被设定为相互相等。即，延迟电路31a、31b、31c、31d设定有相互相等的延迟量(延迟时间)。该延迟量根据驱动信号的频率来决定。如上所述，由于驱动信号是电压值周期性变化的电压信号，所以伴随着压电元件15的驱动所输出的检测信号也是与驱动信号同步地周期性变化的电压信号。因此，能够基于驱动信号的频率，以检测信号延迟所希望的相位量的方式来设定延迟电路31a、31b、31c、31d的设定值。

在本实施方式中，延迟电路31a、31b、31c、31d的延迟量分别是2π/5。即，延迟电路31a、31b、31c、31d分别使所输入的检测信号或者合成信号所包含的检测信号成分的相位延迟2π/5来输出。这里，在将输出检测信号的压电元件的数量、即压电振动体10的数量设为n个(其中，n是2以上的整数)时，延迟电路31各自的延迟量是2π/n。此外，延迟电路31a、31b、31c、31d的延迟量(延迟时间)可以固定，也可以能够根据驱动信号的频率来变更。

这样的延迟电路31a、31b、31c、31d例如分别能够由具有电阻器以及电容器的rc电路构成。另外，延迟电路31a、31b、31c、31d也能够分别根据用于来自压电振动体10的检测信号的布线的长度、电阻值(电感)等，使用该布线来构成。另外，根据这样的观点，优选在如上述那样设定延迟电路31的延迟量时，也考虑布线的电阻值来设定。此外，“延迟电路31a、31b、31c、31d的延迟量”也包括向延迟电路输入检测信号或者合成信号的布线中的信号的延迟量、从延迟电路输出合成信号的布线中的信号的延迟量。

控制部

图1所示的控制部40具有基于来自信号合成部30的合成信号来控制驱动电路20的功能。尤其是，控制部40具有基于来自信号合成部30的合成信号来判定多个压电振动体10各自的压电元件15的驱动状态的驱动状态判定部41。

压电元件的驱动状态的判定

以下，基于图5～图7对压电振动体10所具备的压电元件15的驱动状态的判定进行说明。

图5是表示图1所示的压电致动器正常时的来自各压电元件的信号以及对这些信号进行合成而得到的合成信号的波形的曲线图。

来自压电振动体10a、10b、10c、10d、10e的检测信号是伴随着由同一驱动信号驱动的压电振动体10a、10b、10c、10d、10e的压电元件15的驱动而输出的信号。因此，检测信号以相位基本上相互对齐的状态从各压电振动体10a、10b、10c、10d、10e输出。

这里，来自压电振动体10a的检测信号是“第一信号”，压电振动体10a所具备的压电元件15是伴随着驱动而输出第一信号的“第一压电元件”。来自压电振动体10b的检测信号是“第二信号”，压电振动体10b所具备的压电元件15是伴随着驱动而输出第二信号的“第二压电元件”。来自压电振动体10c的检测信号是“第三信号”，压电振动体10c所具备的压电元件15是伴随着驱动而输出第三信号的“第三压电元件”。来自压电振动体10d的检测信号是“第四信号”，压电振动体10d所具备的压电元件15是伴随着驱动而输出第四信号的“第四压电元件”。来自压电振动体10e的检测信号是“第五信号”，压电振动体10e所具备的压电元件15是伴随着驱动而输出第五信号的“第五压电元件”。这样的第一～第五信号被输入至信号合成部30。而且，如下所述，信号合成部30输出使第二～第五信号的相位延迟并对第一～第五信号进行合成而得到的合成信号。

来自压电振动体10e的检测信号依次通过延迟电路31d、延迟电路31c、延迟电路31b、延迟电路31a。此时，来自压电振动体10e的检测信号在延迟电路31a、31b、31c、31d的每一个延迟电路中，相位各延迟2π/5。因此，对于来自压电振动体10e的检测信号而言，通过延迟电路31a、31b、31c、31d，相位合计延迟8π/5。

来自压电振动体10d的检测信号依次通过延迟电路31c、延迟电路31b、延迟电路31a。此时，来自压电振动体10d的检测信号在延迟电路31a、31b、31c的每一个延迟电路中，相位各延迟2π/5。因此，对于来自压电振动体10d的检测信号而言，通过延迟电路31a、31b、31c，相位合计延迟6π/5。另外，来自压电振动体10d的检测信号在延迟电路31c与延迟电路31d之间，与来自延迟电路31d的信号、即来自压电振动体10e的相位延迟后的检测信号合成并作为合成信号输入至延迟电路31c。

来自压电振动体10c的检测信号依次通过延迟电路31b、延迟电路31a。此时，来自压电振动体10c的检测信号在延迟电路31a、31b的每一个延迟电路中，相位各延迟2π/5。因此，对于来自压电振动体10c的检测信号而言，通过延迟电路31a、31b，相位合计延迟4π/5。另外，来自压电振动体10c的检测信号在延迟电路31b与延迟电路31c之间，与来自延迟电路31c的信号、即具有来自压电振动体10d、10e的相位延迟后的检测信号成分的合成信号合成并作为合成信号输入至延迟电路31b。

来自压电振动体10b的检测信号通过延迟电路31a。此时，来自压电振动体10b的检测信号在延迟电路31a中，相位延迟2π/5。另外，来自压电振动体10b的检测信号在延迟电路31a与延迟电路31b之间，与来自延迟电路31b的信号、即具有来自压电振动体10c、10d、10e的相位延迟后的检测信号成分的合成信号合成并作为合成信号输入至延迟电路31a。

来自压电振动体10a的检测信号不通过延迟电路31a、31b、31c、31d中的任意一个，但与来自延迟电路31a的信号、即具有来自压电振动体10b、10c、10d、10e的相位延迟后的检测信号成分的合成信号合成。而且，具有来自压电振动体10a、10b、10c、10d、10e的全部的检测信号成分的合成信号从信号合成部30输出。

综上所述，来自压电振动体10a、10b、10c、10d、10e的检测信号通过延迟电路31a、31b、31c、31d，如图5所示那样，成为相互相位各偏移2π/5的信号。

这样的第一～第五信号如上述那样被合成而成为一个合成信号。该合成信号在压电振动体10a、10b、10c、10d、10e均未发生故障的情况下，由于相位一个一个等间隔地偏移2π/5的第一～第五信号的成分相互抵消，所以如图5所示，振幅为零。

与此相对，若压电振动体10a、10b、10c、10d、10e的至少一个压电振动体未输出检测信号，则无法如上所述那样将第一～第五信号的全部相互抵消，而导致合成信号的波形发生变化。因此，驱动状态判定部41基于来自信号合成部30的合成信号来判定多个压电振动体10的压电元件15的每一个的驱动状态。例如，驱动状态判定部41基于来自信号合成部30的合成信号，对多个压电振动体10的压电元件15的每一个单独地判定是否因断线等而发生故障。

图6是表示图1所示的压电致动器的第一压电元件故障时的来自各压电元件的信号以及对这些信号进行合成而得到的合成信号的波形的曲线图。

例如，若因压电振动体10a的故障等而无法从压电振动体10a输出检测信号(第一信号)，则如图6所示，对于合成信号而言，出现未被第一信号抵消的信号成分，成为相对于第一信号相位偏移180°的波形。因此，能够基于这样的合成信号的波形的变化来判断压电振动体10a发生了故障。

图7是表示图1所示的压电致动器的第一压电元件、第二压电元件故障时的来自各压电元件的信号以及对这些信号进行合成而得到的合成信号的波形的曲线图。

另外，例如，若因压电振动体10a、10b的故障等而无法从压电振动体10a、10b输出检测信号(第一信号、第二信号)，则如图7所示，对于合成信号而言，出现未被第一信号、第二信号抵消的信号成分，从而成为对相对于第一信号相位偏移180°的波形和相对于第二信号相位偏移180°的波形进行合成而得到的波形。因此，能够基于这样的合成信号的波形的变化来判断压电振动体10a、10b发生了故障。

如上所述，能够基于合成信号的波形的变化，更具体而言基于在合成信号中出现的波形的相位以及振幅，来对压电振动体10a、10b、10c、10d、10e的压电元件15的每一个判断是否发生了故障。

这样的判定结果能够利用未图示的报告部来报告。作为该报告部，例如可以列举出警告灯、液晶面板等显示部、扬声器等声音产生部等。通过来自这样的报告部的报告，能够促使发生了故障的压电振动体的更换或者修理。

另外，也可以基于判定结果来控制向压电振动体10a、10b、10c、10d、10e输入的驱动信号。由此，例如能够使一部分发生了故障的多个压电振动体10整体的驱动状态接近于发生故障前的多个压电振动体10整体的驱动状态。

根据以上说明的那样的压电致动器1，如上所述，使用将来自压电振动体10b、10c、10d、10e的压电元件15的检测信号(第二～第五信号)的相位错开地延迟后的信号与来自压电振动体10a、10b、10c、10d、10e的压电元件15(第一～第五压电元件)的检测信号(第一～第五信号)进行合成而得到的合成信号。由此，即使以相互相同的频率驱动压电振动体10a、10b、10c、10d、10e的压电元件15，在驱动状态判定部41中，也能够基于合成信号的波形的变化，来单独地检测出压电振动体10a、10b、10c、10d、10e的压电元件15的驱动状态的变化。因此，即使不将来自压电振动体10a、10b、10c、10d、10e的检测信号分别单独地输入至驱动状态判定部41，驱动状态判定部41也能够基于合成信号来单独地判定压电振动体10a、10b、10c、10d、10e的压电元件15的每一个的驱动状态。另外，能够将来自压电振动体10a、10b、10c、10d、10e的布线集中成一个布线来与驱动状态判定部41连接。因此，能够简化与驱动状态判定部41连接的布线。

这里，如上所述，信号合成部30具有延迟量相互相等的多个延迟电路31。由此，在如本实施方式那样压电振动体10的数量是三个以上的情况下，能够得到使来自多个压电元件的信号的相位一个一个地等间隔地偏移后的合成信号。

尤其在本实施方式中，如上所述，在将压电振动体10的数量设为n(其中，n是2以上的整数)个时，信号合成部30所具有的延迟电路31的数量是(n－1)个，各延迟电路31的延迟量是2π/n。由此，能够得到使来自多个压电振动体10的压电元件15的信号的相位一个一个地等间隔地偏移后的合成信号。对于这样的合成信号而言，若多个压电振动体10的压电元件15中的一部分压电元件15发生故障，则与该故障位置相应地波形发生变化。因此，能够基于该波形的变化来确定发生了故障的压电振动体10的压电元件15。

第二实施方式

接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。

图8是表示本发明的第二实施方式所涉及的压电致动器的整体结构的示意图。图9是表示图8所示的压电致动器正常时的来自各压电元件的信号以及对这些信号进行合成而得到的合成信号的波形的曲线图。

本实施方式除了驱动状态的判定方法与上述第一实施方式不同之外，其余与上述第一实施方式相同。

此外，在以下的说明中，关于本实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，并且关于相同的事项省略其说明。并且，在图8及图9中，对于与上述实施方式相同的结构，标注相同的附图标记。

图8所示的压电致动器1a具备基于来自信号合成部30的合成信号来控制驱动电路20的控制部40a。该控制部40a除了驱动状态判定部41之外，还具备检测合成信号的振幅的振幅检测部42、以及基于振幅检测部42的检测结果来变更向多个压电振动体10的压电元件15输入的驱动信号的驱动信号变更部43。

在本实施方式中，各延迟电路31的延迟量是2π。由此，如图9所示，能够得到使来自多个压电振动体10的压电元件15的检测信号的相位对齐后的合成信号。对于这样的合成信号而言，若多个压电振动体10中的至少一个压电振动体10的压电元件15发生故障，则与该发生故障的压电振动体10的数量相应地振幅发生变化。更具体而言，发生故障的压电振动体10的数量越多，合成信号的振幅越小。因此，能够基于该振幅的变化、即振幅检测部42的检测结果来检测发生了故障的压电振动体10的有无以及数量。另外，无论多个压电振动体10的压电元件15的有无如何，检测信号的相位都不变化。因此，通过具有振幅检测部42，能够在驱动电路20中容易地进行基于检测信号的驱动信号的控制。

这里，信号合成部30具有延迟量相互相等的多个延迟电路31，所以在像本实施方式那样压电振动体10的数量是三个以上的情况下，能够得到使来自多个压电元件的信号的相位对齐后的合成信号。

而且，驱动信号变更部43基于振幅检测部42的检测结果，变更向多个压电振动体10的压电元件15(第一～第五压电元件)输入的驱动信号。由此，能够通过驱动信号的变更，基于合成信号，来确定发生了故障的压电元件。作为该驱动信号的变更，例如可以列举出驱动信号的频率的变更、驱动信号的波形的变更等。

通过驱动信号变更部43变更驱动信号的频率，能够如上述第一实施方式那样，得到使来自多个压电振动体10的压电元件15的信号的相位一个一个地等间隔地偏移后的合成信号。更加具体地进行说明，若保持对延迟电路31设定的延迟时间固定不变，而变更驱动信号的频率，则伴随于此，检测信号的频率也被变更。通过将变更后的检测信号的频率设为变更前的检测信号的频率的1/5，能够使变更后的延迟电路31的延迟量为2π/5。因此，能够在基于振幅检测部42的检测结果，检测出发生了故障的压电振动体10的压电元件15的有无以及数量之后，通过变更驱动信号的频率，基于合成信号，确定发生了故障的压电振动体10的压电元件15。此外，通过保持驱动信号的频率固定不变，而变更延迟电路31的延迟量，也能够如上述第一实施方式那样，得到使来自多个压电振动体10的压电元件15的信号的相位一个一个地等间隔地偏移后的合成信号。

另外，通过驱动信号变更部43变更驱动信号的波形，来自除去发生了故障的压电振动体10之外的压电振动体10的压电元件15的信号发生变化。例如，使直流信号、脉冲信号重叠于驱动信号来输入。这样一来，在合成信号中，该变化按每个压电振动体10的压电元件15错开延迟电路31的延迟量(延迟时间)而呈现。因此，能够在基于振幅检测部42的检测结果，检测出发生了故障的压电振动体10的压电元件15的有无以及数量之后，通过变更驱动信号的波形，基于合成信号(更具体而言，在合成信号中呈现的波形变化的延迟时间)，来确定发生了故障的压电振动体10的压电元件15。

第三实施方式

接下来，对本发明的第三实施方式进行说明。

图10是表示本发明的第三实施方式所涉及的压电致动器所具备的压电振动体的剖视图。

本实施方式除了压电振动体的结构与上述第一实施方式不同之外，其余与上述第一实施方式相同。

此外，在以下的说明中，关于本实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，关于相同的事项省略其说明。并且，在图10中，对于与上述实施方式相同的结构，标注相同的附图标记。

如图10所示，本实施方式的压电致动器所具备的压电振动体10b层叠有多个压电振动体10。这里，相互相邻的两个压电振动体10的基板14彼此通过粘合剂17接合。作为该粘合剂17，不作特殊限定，例如可举出环氧类粘合剂等。通过像这样层叠多个压电振动体10的压电元件15，能够向被驱动部的一个位置传递较大的驱动力。另外，即使一部分压电振动体10的压电元件15发生故障，也能够使该发生了故障的压电振动体10的压电元件15伴随着剩余的压电振动体10的压电元件15的驱动而进行驱动。

2.机器人以及机械手

接下来，对本发明的机器人以及机械手的实施方式进行说明。

图11是表示本发明的机器人的实施方式的示意结构的图。图12是对图11所示的机器人所具备的机械手进行说明的示意图。

图11所示的机器人1000能够进行精密设备、构成精密设备的部件(对象物)的材料供给、材料去除、输送以及组装等作业。

机器人1000是六轴垂直多关节机器人，具有基台1100、与基台1100连接的机器人臂1200、设置于机器人臂1200的前端部的力检测器(未图示)以及机械手1400。并且，机器人1000具有产生使机器人臂1200驱动的动力的多个驱动源(包含压电致动器1的驱动源)。

基台1100是将机器人1000安装于任意的设置位置的部分。此外，对于基台1100的设置位置，不作特殊限定，例如可以列举出地板、墙壁、天花板、可移动的台车上等。

机器人臂1200具有第一臂1210、第二臂1220、第三臂1230、第四臂1240、第五臂1250以及第六臂1260，它们从基端侧(基台1100侧)朝向前端侧依次连结。第一臂1210与基台1100连接。在第六臂1260的前端以能够装卸的方式安装有例如把持各种部件等的机械手1400(末端执行器)。该机械手1400具有两根手指1410，能够通过手指1410例如把持各种部件等。

作为驱动第六臂1260的驱动源，在第五臂1250设置有多个压电振动体10。另外，虽然未图示，但在基台1100、第一～第四臂1210～1240分别设置有具有电机以及减速机的驱动源。而且，各驱动源由未图示的控制装置控制。

如图12所示，设置于第五臂1250的多个压电振动体10绕相对于第五臂1250的第六臂1260的转动轴o沿周向并列设置。而且，该各压电振动体10向第六臂1260的端面施加绕转动轴o的驱动力。由此，能够使第六臂1260绕转动轴o相对于第五臂1250转动。

另外，在作为多指机械手的机械手1400中，也与各手指1410对应地设置有多个压电振动体10，该各压电振动体10对手指1410施加靠近或远离转动轴o的方向的驱动力。由此，能够使两根手指1410向靠近或远离的方向移动。

根据以上说明那样的机器人1000以及机械手1400，由于分别具备压电致动器1，所以能够实现压电致动器1的布线的简化，并且能够确定压电致动器1所具备的多个压电振动体10的压电元件15中的发生了故障的压电振动体10的压电元件15。

3.泵

接下来，对本发明的泵的实施方式进行说明。

图13是表示本发明的泵的实施方式的示意图。

图13所示的送液泵2000(泵)具有贮存器2100、管2200、压电致动器1、转子2300、减速传动机构2400、凸轮2500以及多个指状物2600，它们收纳于外壳2700内。在贮存器2100中存积有作为输送对象的液体。管2200是具有用于从贮存器2100输送液体的流路的挠性的管。对于压电致动器1所具备的多个压电振动体10而言，凸部件13与转子2300的外周面接触，旋转驱动转子2300。转子2300的旋转力经由减速传动机构2400传递至凸轮2500。多个指状物2600沿管2200的长度方向排列配置，多个指状物2600伴随着凸轮2500的旋转依次通过设置于凸轮2500的外周面的突起部2510朝向管2200按压。由此，多个指状物2600以从管2200的液体的输送方向上游侧的指状物2600向下游侧的指状物2600的顺序依次按压管2200来进行封闭。这样一来，管2200内的液体从输送方上游侧被输送至下游侧。

根据这样的送液泵2000，能够高精度地输送少量的液体，并且能够使送液泵2000整体小型化。因此，送液泵2000例如能够优选地应用于将胰岛素等药液投与人体的给药装置等。

尤其是，根据送液泵2000，由于具备压电致动器1，所以能够实现压电致动器1的布线的简化，并且能够确定压电致动器1所具备的多个压电振动体10的压电元件15中的发生了故障的压电元件。因此，送液泵2000成为小型且具有优异的可靠性的装置。

以上，基于图示的实施方式对本发明的压电致动器、压电电机、机器人、机械手以及泵进行了说明，但本发明并不限定于此，各部分的结构能够置换为具有相同的功能的任意的结构。并且，也可以对本发明添加其他任意的构成物。另外，也可以对各实施方式适当地进行组合。

在上述实施方式中，以使用对来自五个压电元件(五个压电振动体的压电元件)的检测信号进行合成而得到的合成信号来进行各压电元件的驱动状态的判定的情况为例进行了说明，但压电元件的数量、换言之进行合成的检测信号的数量并不限定于上述实施方式的数量，也可以是两个以上四个以下或者六个以上。

附图标记说明：1…压电致动器；1a…压电致动器；10…压电振动体；10b…压电振动体；10a…压电振动体；10b…压电振动体；10c…压电振动体；10d…压电振动体；10e…压电振动体；11…压电元件单元；12…粘合层；13…凸部件；14…基板；15…压电元件；15a…压电元件；15b…压电元件；15c…压电元件；15d…压电元件；15e…压电元件；16…保护层；17…粘合剂；20…驱动电路；30…信号合成部；31…延迟电路；31a…延迟电路；31b…延迟电路；31c…延迟电路；31d…延迟电路；40…控制部；40a…控制部；41…驱动状态判定部；42…振幅检测部；43…驱动信号变更部；50…转子；100…压电电机；141…驱动部；142…固定部；143…连接部；151…第一电极；152…压电体；153…第二电极；153a…第二电极；153b…第二电极；153c…第二电极；153d…第二电极；153e…第二电极；1000…机器人；1100…基台；1200…机器人臂；1210…第一臂；1220…第二臂；1230…第三臂；1240…第四臂；1250…第五臂；1260…第六臂；1400…机械手；1410…手指；2000…送液泵；2100…贮存器；2200…管；2300…转子；2400…减速传动机构；2500…凸轮；2510…突起部；2600…指状物；2700…外壳；o…转动轴；a…箭头；b…箭头；c…箭头。