壓電驅動裝置以及機器人的製作方法

2024-03-25 18:00:05

本發明涉及壓電驅動裝置以及機器人。

背景技術：

通過壓電元件使振動體振動來驅動被驅動體(被驅動部件)的壓電促動器(壓電驅動裝置)利用於各種裝置的各種動作控制。例如，專利文獻1公開了在同時驅動共振頻率不同的多個超聲波馬達(壓電促動器)的情況下，將各自的能夠驅動的頻率的重複的頻率的範圍內的頻率作為同時驅動頻率。

專利文獻1：日本特開2010-16978號公報

壓電促動器的共振頻率容易由於負載、溫度變動而偏移，若共振頻率偏移，則壓電促動器的驅動頻率(通常，設定在共振頻率或者共振頻率的附近に)下的驅動特性(阻抗特性、振幅特性等)偏移。另外，若以損耗較少的部件構成振動體，則振動體的機械品質因數(Qm)較高，隨之Q值(表示共振的銳度的量)較高，所以隨著共振頻率的偏移驅動頻率下的驅動特性的變動較大。例如，在使用矽(Si)基板作為振動體的情況下，有Q值較高的趨勢，所以有驅動特性的變動的影響較大的趨勢。另外，在同時驅動多個壓電促動器的情況下，使各自的共振頻率一致較困難，使各自的驅動特性相配合較困難。因此，為了使用不同的共振頻率的多個壓電促動器驅動被驅動部，期望抑制驅動特性的變動的影響。

此外，在上述專利文獻1中，關於由於負載、溫度變動所引起的各個共振頻率的偏移，而驅動頻率下的各個促動器的驅動特性變動這樣的問題，未進行任何考慮。

技術實現要素：

本發明是為了解決上述的課題的至少一部分而提出的，能夠作為以 下的方式或者應用例實現。

(1)根據本發明的一方式，提供壓電驅動裝置。該壓電驅動裝置具備驅動被驅動部件的多個壓電振動部，上述多個壓電振動部各自的共振頻率中最大的共振頻率與最小的共振頻率之差在上述多個壓電振動部的平均共振頻率的0.001％以上5％以下的範圍內。

根據該方式，利用多個壓電驅動的各個共振頻率中最大的共振頻率與最小的共振頻率之差在平均共振頻率的0.001％以上5％以下的範圍內的多個壓電振動部驅動被驅動部件。該情況下，多個壓電振動部各自的頻率特性例如，由於阻抗特性重合，而在驅動被驅動部件的壓電驅動裝置整體的阻抗特性中，能夠較低地抑制相對於頻率變化的阻抗變化(變化率)，能夠抑制壓電驅動裝置驅動被驅動部件的驅動特性的變動，能夠提高驅動效率。

(2)在上述方式的壓電驅動裝置中，也可以上述最大的共振頻率與上述最小的共振頻率之差在上述平均共振頻率的0.003％以上5％以下的範圍內。

在該方式中，以多個壓電驅動的各個共振頻率中最大的共振頻率與最小的共振頻率之差在平均共振頻率的0.003％以上5％以下的範圍內的多個壓電振動部驅動被驅動部，從而也能夠抑制壓電驅動裝置驅動被驅動部件的驅動特性的變動，能夠提高驅動效率。

(3)在上述方式的壓電驅動裝置中，也可以上述最大的共振頻率與上述最小的共振頻率之差在上述平均共振頻率的0.1％以上5％以下的範圍內。

在該方式中，以多個壓電驅動的各個共振頻率中，最大的共振頻率與最小的共振頻率之差在平均共振頻率的0.1％以上5％以下的範圍內的多個壓電振動部驅動被驅動部，從而也能夠抑制壓電驅動裝置驅動被驅動部件的驅動特性的變動，能夠提高驅動效率。

(4)在上述方式的壓電驅動裝置中，也可以上述最大的共振頻率與上述最小的共振頻率之差在大於上述平均共振頻率的1％且在5％以下的範圍內。

在該方式中，以多個壓電驅動的各個共振頻率中，最大的共振頻率與最小的共振頻率之差在大於平均共振頻率的1％且在5％以下的範圍內的多個壓電振動部驅動被驅動部，從而也能夠抑制壓電驅動裝置驅動被驅動部件的驅動特性的變動，能夠提高驅動效率。

(5)在上述方式的壓電驅動裝置中，也可以上述多個壓電振動部作為一個壓電振動單元為一體。

根據該方式，一體形成構成一個壓電振動單元的多個壓電振動部，從而各自的頻率特性例如，阻抗特性重合併合成的效果提高。因此，在壓電驅動裝置整體的阻抗特性中，能夠更有效地較低地抑制相對於頻率變化的阻抗變化(變化率)，能夠更有效地抑制壓電驅動裝置驅動被驅動部件的驅動特性的變動，能夠提高驅動效率。

(6)在上述方式的壓電驅動裝置中，也可以具備驅動上述被驅動部件的多個壓電振動單元，對上述多個壓電振動單元的各個而言，上述多個壓電振動部中的至少兩個以上的壓電振動部為一體。

根據該方式，一體形成多個壓電振動部的壓電振動單元的頻率特性例如，在阻抗特性中，能夠更有效地較低地抑制相對於頻率變化的阻抗變化(變化率)，能夠有效地抑制壓電振動單元驅動被驅動部件的驅動特性的變動。另外，由於多個壓電振動單元的各個阻抗特性重合，在壓電驅動裝置整體的阻抗特性中，能夠較低地抑制相對於頻率變化的阻抗變化(變化率)，能夠抑制壓電驅動裝置驅動被驅動部件的驅動特性的變動，能夠提高驅動效率。

(7)在上述方式的壓電驅動裝置中，也可以上述壓電振動部具備：振動板；壓電振動體，其具有第一電極、第二電極、以及位於上述第一電極與上述第二電極之間的壓電體，上述壓電元件設置在上述振動板；以及接觸部，其設置在上述振動板和上述壓電元件的至少一方，上述接觸部能夠與上述被驅動部件接觸。

(8)在上述方式的壓電驅動裝置中，也可以上述壓電體的厚度在50nm以上20μm以下。根據該方式，能夠實現薄型且小型的壓電驅動裝置。

本發明能夠以各種方式實現，例如，除了壓電驅動裝置之外，還能夠以壓電驅動裝置的驅動方法、安裝壓電驅動裝置的機器人、安裝壓電驅動裝置的機器人的驅動方法、電子部件輸送裝置、送液泵、投藥泵等各種方式實現。

附圖說明

圖1是第一實施方式中的壓電驅動裝置的概略結構圖。

圖2是基板的俯視圖。

圖3是表示壓電驅動裝置與驅動電路的電連接狀態的說明圖。

圖4是表示壓電驅動裝置的動作的例子的說明圖。

圖5是表示壓電驅動裝置的特徵的說明圖。

圖6是表示壓電振動部的阻抗特性的測定電路的說明圖。

圖7是表示縱向一次振動的共振頻率和面內彎曲二次振動的共振頻率偏移的情況下的阻抗特性的說明圖。

圖8是作為壓電驅動裝置的變形例的壓電驅動裝置的剖視圖。

圖9是作為壓電驅動裝置的其它的變形例的壓電驅動裝置的剖視圖。

圖10是第二實施方式中的壓電驅動裝置的概略結構圖。

圖11是第三實施方式中的壓電驅動裝置的概略結構圖。

圖12是作為其它的實施方式的壓電振動部的俯視圖。

圖13是作為其它的實施方式的壓電驅動裝置的剖視圖。

圖14是表示利用上述的壓電驅動裝置的機器人的一個例子的說明圖。

圖15是圖14所示的機器人的手腕部分的說明圖。

圖16是表示利用壓電驅動裝置的機器人的一個例子的說明圖。

具體實施方式

A.第一實施方式：

圖1(A)是表示第一實施方式中的壓電驅動裝置10的概略俯視圖，圖1(B)是其1B-1B剖視圖。壓電驅動裝置10具備多個壓電振動部100，圖1例示具備兩個壓電振動部100a、100b的構成。壓電振動部100a、100b分別具有具備了基板200、和形成在基板200上的壓電元件110的相同的構成，壓電驅動裝置10由通過未圖示的粘合劑使壓電振動部100a、100b各自的基板200彼此相對地接合而一體形成的單元(也稱為「壓電振動單元」)構成。以下，除了區別壓電振動部100a、100b進行說明的情況之外，僅以「壓電振動部100」進行說明。

此外，壓電振動部100的基板200具備振動體210、固定部220、以及連接振動體210和固定部220的連接部230(第一連接部231和第二連接部232)。也將固定部220和連接部230合稱為「支承部」。壓電元件110形成在振動體210上的絕緣層260上。

壓電元件110具備第一電極130、形成在第一電極130上的壓電體140、以及形成在壓電體140上的第二電極150，第一電極130和第二電極150夾持壓電體140。第一電極130、第二電極150例如是通過濺射形成的薄膜。作為第一電極130、第二電極150的材料，例如能夠利用Al(鋁)、Ni(鎳)、Au(金)、Pt(白金)、Ir(銥)、Cu(銅)等導電性高的任意的材料。

壓電體140例如通過溶膠凝膠法、濺射法形成，具有薄膜形狀。作為壓電體140的材料，能夠利用採用ABO3型的鈣鈦礦結構的陶瓷等，示出壓電效應的任意的材料。作為採用ABO3型的鈣鈦礦結構的陶瓷，例如能夠使用鋯鈦酸鉛(PZT)、鈦酸鋇、鈦酸鉛、鈮酸鉀、鈮酸鋰、鉭酸鋰、鎢酸鈉、氧化鋅、鈦酸鋇鍶(BST)、鉭酸鍶鉍(SBT)、偏鈮酸鉛、鋅鈮酸鉛、鈧鈮酸鉛等。另外也能夠使用陶瓷以外的示出壓電效應的材料，例如聚偏氟乙烯、石英等。壓電體140的厚度例如優選為50nm(0.05μm)以上20μm以下的範圍。具有該範圍的厚度的壓電體140的薄膜能夠容易地利用膜形成工序(也稱為「成膜工序」。)形成。若使壓電體140的厚度在0.05μm以上，則能夠與壓電體140的伸縮對應地產 生足夠大的力。另外，若使壓電體140的厚度在20μm以下，則能夠充分地使壓電振動部100小型化。

在本實施方式中，壓電振動部100作為壓電元件110包含五個壓電元件110a、110b、110c、110d、110e。壓電元件110e形成為大致長方形形狀，在振動體210的寬度方向的中央，沿振動體210的長邊方向形成。四個壓電元件110a、110b、110c、110d形成在振動體210的四角的位置。四個壓電元件110a、110b、110c、110d劃分為處於第一對角的一對壓電元件110a、110d、和處於第二對角的一對壓電元件110b、110c，它們處於以中央的壓電元件110e為中心左右對稱的位置關係。此外，以下，也將一對壓電元件110a、110d稱為「第一壓電元件」，也將另外一對壓電元件110b、110c稱為「第二壓電元件」。另外，也將中央的壓電元件110e稱為「第三壓電元件」。與各壓電元件110a、110b、110c、110d對應地，第一電極130以及第二電極150被劃分為五個第一電極130a、130b、130c、130d、130e以及五個第二電極150a、150b、150c、150d、150e。但是，在五個第一電極130a～130e施加有共同的電壓，所以不需要一定進行劃分。以下，也有並不特別劃分第一電極130a～130e，而作為第一電極130進行說明的情況。

構成壓電振動單元的第一壓電振動部100a和第二壓電振動部100b以在基板200側相互背靠背的方式接合，所以第二壓電振動部100b的壓電元件110a、110b、110c、110d、110e作為相對於第一壓電振動部100a的壓電元件110a、110b、110c、110d、110e配置在以振動體210為對稱面的對稱位置的壓電元件。即，第二壓電振動部100b的四個壓電元件110a、110b、110c、110d中，壓電元件110a、110d作為第二壓電元件110c、110b，壓電元件110b、110c作為第一壓電元件110d、110a。

基板200作為用於以膜形成工序形成第一電極130、壓電體140以及第二電極150的基板使用。另外，基板200的振動體210也具有作為進行機械振動的振動板的功能。基板200例如，能夠由Si、Al2O3、ZrO2等形成。作為Si制的基板200(也稱為「矽基板200」。)，例如能夠利用半導體製造用的Si晶圓。基板200的厚度例如優選在10μm以上100μm以下的範圍。若使基板200的厚度在10μm以上，則在基板200上的成膜處理時能夠比較容易操作基板200。此外，若使基板200的厚 度在50μm以上，則能夠更容易地操作基板200。另外，若使基板200(振動體210)的厚度在100μm以下，則能夠容易地使振動體210與由薄膜形成的壓電體140的伸縮對應地振動。

在本實施方式中，在固定部220上也形成第一電極130、壓電體140、以及第二電極150。其結果，能夠使振動體210中的壓電振動部100的厚度與固定部220中的壓電振動部100的厚度幾乎相同(例如使厚度的差在6μm以下，或者3μm以下)。由此在重疊多個壓電振動部100構成壓電驅動裝置10的情況下，能夠使振動體210中的鄰接的兩個壓電振動部100之間的縫隙、和固定部220中的鄰接得兩個壓電振動部100之間的縫隙幾乎相同，所以不容易產生壓電振動部100間的空隙。此外，優選固定部220上的第一電極130、壓電體140、以及第二電極150未構成能夠工作的壓電元件。若未構成壓電元件，則壓電體140不變形，所以容易將固定部220與其它的部件固定。此外，經由基板電極250進行對第一電極130和第二電極150的電壓的施加。但是，固定部220上的電極130、150以及壓電體140以通過固定部220上的電極130、150和壓電體140不構成能夠工作的壓電元件的方式，與振動體210上的電極130、150以及壓電體140分離。

圖2是基板200的俯視圖。基板200具備振動體210、固定部220、以及連接振動體210和固定部220的兩個連接部230(第一連接部231和第二連接部232)。振動體210具有包括第一邊211、第二邊212、以及連接第一邊211和第二邊212之間且比第一邊長的第三邊213和第四邊214共四個邊的長方形形狀。兩個連接部230分別設在固定部220的端部，並與振動體210的第三邊213和第四邊214的各自中央的位置連接。固定部220以從第一連接部231繞過第二邊212側，併到達第二連接部232的方式，配置在與第一邊211相比接近第二邊212的側。振動體210、固定部220、以及連接部230由一塊矽基板一體地形成。具體而言，通過蝕刻形成壓電元件110的矽基板，形成為各個基板200的形狀，並且形成振動體210與固定部220之間的縫隙205。由此，一體形成基板200(振動體210、固定部220、以及連接部230)。

此外，雖然省略圖示，但在壓電元件110上層或者下層形成有構成用於對壓電元件110進行通電的布線的布線層。在布線層設有分別與五 個壓電元件110a、110b、110c、110d、110e各自的第二電極150a、150b、150c、150d、150e連接的未圖示的布線圖案，並設有與第一電極130a～130e共同地連接的未圖示的布線圖案。這些布線圖案能夠在基板200的振動體210上形成壓電元件110a、110b、110c、110d、110e的膜形成工序中形成。

振動體210的長度L(第三邊213以及第四邊214的長度)與寬度W(第一邊211以及第二邊212的長度)之比優選大約為L：W＝7：2。該比例是振動體210為了進行沿其平面向左右彎曲的超聲波振動(後述)而優選的值。振動體210的長度L例如能夠為0.1mm以上30mm以下的範圍，寬度W例如能夠為0.02mm以上9mm以下的範圍。此外，為了振動體210進行超聲波振動，優選長度L在50mm以下。

在振動體210的第一邊211設有接觸部20(也稱為「突起部」或者「作用部」)。接觸部20是用於與被驅動部件50接觸，並給予被驅動部件力的部分，接觸部20優選由陶瓷(例如Si、SiC、Al2O3、Zr02)等具有耐久性的材料形成。例如，能夠通過對形成壓電元件110的矽基板進行蝕刻，作為各個基板200的形狀的一部分一體地形成。另外，也能夠通過以粘合劑將獨立的接觸部與基板200接合來形成。此外，在獨立的接觸部的情況下，也可以不與作為振動板的振動體210接合而與壓電元件110接合。

圖3是表示壓電驅動裝置10和驅動電路30的電連接狀態的說明圖。驅動電路30產生包含交流成分的驅動電壓。優選構成為作為包含交流成分的驅動電壓，能夠產生僅由相對於接地電位向正側和負側變動的交流成分構成的交流驅動電壓、包含交流成分和DC偏移(直流成分)的帶偏移驅動電壓中的至少一方。優選該驅動電壓的交流成分是以與壓電振動部100的設計上的機械共振頻率接近的頻率，理想而言以共振頻率為驅動頻率的電信號。此外，交流成分的波形典型而言是正弦波，但也可以具有正弦波以外的波形。直流成分嚴格來說並不需要恆定，也可以稍微變動。例如，直流成分也可以在其平均值的±10％以內變動。驅動電路30與壓電振動部100a、100b的電極130、150如以下那樣連接。

在第一壓電振動部100a的五個第二電極150a、150b、150c、150d、150e中，處於第一對角的一對第一壓電元件110a、110d的第二電極 150a、150d經由布線151相互電連接，另外的第二對角的一對第二壓電元件110b、110c的第二電極150b、150c也經由布線152相互電連接。這些布線151、152如上述那樣通過成膜處理形成在基板電極250內。但是，這些布線也可以由線狀的布線實現。位於圖3的右側的三個第二電極150b、150e、150d、和第一電極130(圖2)經由布線310、312、314、320與驅動電路30電連接。此外，在圖3的例子中，布線320接地。另外，第一壓電元件110a、110d、第二壓電元件110b、110c以及第三壓電元件110e在接地布線320和其它的布線310、312、314之間，與驅動電路30並聯連接。此外，布線310、312、314、320的一部分如上述那樣通過成膜處理在布線層內形成，除了在布線層內形成的一部分以外的其它的部分由形成在布線層內的一部分的布線的端子與驅動電路30之間的線狀的布線形成。但是，也可以通過線狀的布線形成布線310、312、314、320的全部。此外，第二壓電振動部100b的連接也與第一壓電振動部100a的連接相同。

驅動電路30通過對壓電振動部100a、100b各自的一對第一壓電元件110a、110d的第二電極150a、150d與第一電極130之間施加包含驅動頻率的交流成分的驅動電壓，能夠使壓電振動部100a、100b同時進行超聲波振動，使與接觸部20接觸的被驅動部件(在本例中是轉子)50向規定的旋轉方向旋轉。另外，通過對壓電振動部100a、100b各自的一對第二壓電元件110b、110c的第二電極150b、150c與第一電極130之間施加包含驅動頻率的交流成分的驅動電壓，能夠使與接觸部20接觸的被驅動部件50向相反方向旋轉。此外，構成圖3所示的布線151、152、310、312、314、320的布線(或者布線層以及絕緣層)在圖2中省略圖示。

圖4是表示壓電驅動裝置10的動作的例子的說明圖。壓電驅動裝置10的接觸部20與由轉子構成的被驅動部件50的與中心51垂直的旋轉面接觸。在圖4所示的例子中，驅動電路30在壓電振動部100a、100b各自的一對第一壓電元件110a、110d施加驅動電壓，一對第一壓電元件110a、110d向箭頭x的方向伸縮。與此對應，壓電振動部100a、100b的振動體210在振動體210的平面內彎曲並變形為曲折形狀(S形狀)，而接觸部20的前端向箭頭y的方向進行往復運動，或者，進行橢圓運動。其結果，被驅動部件50繞其中心51向規定的方向z旋轉。即，一 對第一壓電元件110a、110d合作使振動體210彎曲。此外，驅動電路30在對另外的一對第二壓電元件110b、110c施加驅動電壓的情況下，被驅動部件50向相反方向旋轉。此外，若對中央的第三壓電元件110e施加與一對第一壓電元件110a、110d(或者另外的一對第二壓電元件110b、110c相同的驅動電壓，則壓電振動部100a、100b在長邊方向伸縮，所以進一步增大從接觸部20給予被驅動部件50的力。此外，對於壓電驅動裝置10(或者壓電振動部100a、100b)的這樣的動作，記載於專利文獻1(日本特開2004-320979號公報，或者對應的美國專利第7224102號)，其公開內容通過參照而引用。

圖5是表示本實施方式的壓電驅動裝置10的特徵的說明圖。如圖5(A)所示，壓電驅動裝置10具備作為壓電振動單元一體形成的兩個壓電振動部100a、100b。圖中以虛線示出的矩形區域簡單地示出形成在振動體210上的壓電元件110(壓電元件110a、110b、110c、110d、110e)的區域。第一壓電振動部100a的尺寸(長度La、寬度Wa)設定為比第二壓電振動部100b的尺寸(長度Lb、寬度Wb)大。此外，在圖5(A)中，誇張地描繪兩個壓電振動部100a、100b的尺寸之差。第一壓電振動部100a的尺寸與設計的基準尺寸的尺寸差、第二壓電振動部100b的尺寸與設計的基準尺寸的尺寸差、以及第一壓電振動部100a的尺寸與第二壓電振動部100b的尺寸的尺寸差分別設定為與尺寸加工精度相比認為是顯著差異的尺寸差。此外，這些尺寸差在後面進行說明。

壓電振動部100的沿長度方向(沿圖5(A)的La、Lb的方向)的伸縮的振動(稱為「縱向一次振動」)的共振頻率frv以下式(1)表示，沿寬度方向(沿圖5(A)的Wa、Wb的方向)的彎曲的振動(稱為「面內彎曲二次振動」)的共振頻率frh以下式(2)表示。

frv＝(krv/l)·(E/ρ)1/2…(1)

frh＝(krh·w/l2)·(E/ρ)1/2…(2)

這裡，l是壓電振動部的長度，w是壓電振動部的寬度，E是構成壓電振動部的部件的楊氏模量，ρ是構成壓電振動部的部件的密度。另外，krv、krh是根據構成壓電振動部的部件求出的常量，在本例中，krv＝1/2，krh＝2.83。

通常，為了使縱向一次振動的共振頻率frv以及面內彎曲二次振動的共振頻率frh一致，而優選根據上述(1)式以及(2)式，以滿足下式(3)的方式設定壓電振動部的長度L與寬度W的尺寸比L/W。

L/W＝l/w＝krh/krv…(3)

因此，通常，壓電振動部100的基準尺寸的尺寸比L0/W0以成為與上述(3)式相等的尺寸比的方式設定，壓電振動部100的基準共振頻率成為縱向一次振動的共振頻率以及面內彎曲二次振動的共振頻率一致的共振頻率。同樣地，第一壓電振動部100a的尺寸比La/Wa以及第二壓電振動部100b的尺寸比Lb/Wb也以成為與上述(3)式相等的尺寸比的方式設定，第一壓電振動部100a以及第二壓電振動部100b的共振頻率也成為縱向一次振動的共振頻率以及面內彎曲二次振動的共振頻率一致的共振頻率。以下，將第一壓電振動部100a的共振頻率設為fra，並將第二壓電振動部100b的共振頻率設為frb。此外，實際的尺寸比L/W如圖2所說明的那樣設定為7/2，是與krh/Krv＝5.66相比較小的值。這是因為若壓電元件的厚度變薄，則有面內彎曲二次振動變得容易的趨勢，由此推斷為實際的面內彎曲共振頻率比計算值低。因此，通過將實際的尺寸比L/W設定為比根據上式求出的尺寸比小的7/2，使縱向一次振動的共振頻率與面內彎曲二次振動的共振頻率一致。

這裡，壓電振動部100的共振頻率如根據上述(1)式以及(2)式所明確的那樣，若長度l增大則變低，所以第一壓電振動部100a的共振頻率fra比第二壓電振動部100b的共振頻率frb低。

第一壓電振動部100a以及第二壓電振動部100b分別在單獨的狀態下，具有圖5(B)所示的各個阻抗特性(圖中以實線示出)。因此，考慮若分別在單獨的狀態下，由於溫度變動、負載變動而阻抗特性變化，則共振頻率fra、frb、驅動特性較大地變動。此外，機械振動的共振頻率在本例中為最小的阻抗的頻率。

另一方面，如圖5(B)以虛線所示，作為包含兩個壓電振動部100a、100b的壓電驅動裝置10整體的合成的阻抗特性由於兩個壓電振動部100a、100b的阻抗特性重合，而示出相對於頻率變化的阻抗變化(變 化率)被較低地抑制的狀態的特性。因此，合成後的阻抗特性中的設定在共振頻率或者其附近頻率的驅動頻率fd的附近的阻抗的變化率被較低地抑制。由此，即使由於溫度變動、負載變動而壓電振動部100a、100b的阻抗特性變化，也能夠較低地抑制驅動被驅動部件50時的驅動頻率fd下的作為壓電驅動裝置10整體的阻抗變化，能夠抑制驅動特性(驅動電壓、驅動電流的振幅等)的變動的影響。特別是，考慮由於壓電驅動裝置10是一體形成兩個壓電振動部100a、100b的壓電振動單元，所以彼此的動作相互幹擾，各自的阻抗特性的合成效果提高，壓電驅動裝置10整體的阻抗特性的相對於頻率變化的阻抗變化(變化率)的抑制效果提高。

此外，在通過上述的成膜工序形成壓電振動部100的情況下，能夠以±0.3μm～±1.0μm的加工精度進行尺寸(長度、寬度)的加工，由於壓電振動部100的長度的最大尺寸為60mm，所以相對於基準尺寸最高能夠進行±0.0005％的尺寸加工精度的加工。因此，為了通過多個壓電振動部100a、100b各自的壓電振動部的尺寸差，而使它們的阻抗特性具有顯著差異，優選針對這些多個壓電振動部的平均尺寸至少設定尺寸加工精度的兩倍的0.001％以上的尺寸差，但也可以設定在成膜工序上修正的0.003％以上的尺寸差，也可以設定在機械加工上修正的0.1％以上的尺寸差。另外，優選設定5％以下的尺寸差。另外，也可以在相對於平均尺寸大於1％且在5％以下的範圍設定尺寸差。

另外，如根據上述(1)式以及(2)式所明確的那樣，與壓電振動部100a、100b的尺寸的差異對應的共振頻率fra、frb的變化幾乎跟隨尺寸的變化。因此，優選第一壓電振動部100a的共振頻率fra與第二壓電振動部100b的共振頻率frb之差是相對於這些多個壓電振動部的平均共振頻率在0.001％以上的差，另外，優選是在5％以下的差。另外，也可以是平均共振頻率的0.003％以上的差，也可以是0.1％以上的差，也可以是大於1％且在5％以下的範圍的差。

此外，作為構成作為壓電驅動裝置10的壓電振動單元的壓電振動部100a、100b使用的壓電振動部100的共振頻率是否在上述的範圍的確認能夠如以下那樣執行。

圖6是表示壓電振動部100的阻抗特性的測定電路的說明圖。壓電 振動部100的阻抗特性能夠使用阻抗測定電路34進行測定，壓電振動部100的共振頻率能夠基於測定出的阻抗特性求出。作為阻抗測定電路34，使用阻抗分析器、阻抗計等。

將測定對象的壓電振動部100的五個壓電元件110a、110b、110c、110d、110e的全部與阻抗測定電路34並聯連接並測定阻抗特性，並通過解析測定結果來求出共振頻率fr。此外，作為該共振頻率fr，在本例中，如上述那樣，使用阻抗最小的頻率。然後，選擇測定出的壓電振動部100中，共振頻率的差處在平均共振頻率的0.001％以上5％以下的範圍內的兩個壓電振動部100，並將較低的共振頻率的壓電振動部100設為第一壓電振動部100a，將較高的共振頻率的壓電振動部100設為第二壓電振動部100b。由此，能夠使用一體形成了最小的共振頻率與最大的共振頻率之差在平均共振頻率的0.001％以上5％以下或者在大於1％且在5％以下的範圍的兩個壓電振動部100a、100b的壓電振動單元，構成壓電驅動裝置10。

圖7是表示縱向一次振動的共振頻率frv與面內彎曲二次振動的共振頻率frh偏移的情況下的阻抗特性的說明圖。有時由於壓電振動部100的尺寸比L/W的設定的差異、加工精度，而成為縱向一次振動的共振頻率frv與面內彎曲二次振動的共振頻率frh偏移的狀態的阻抗特性。該情況下，將基於壓電驅動裝置10的負擔被驅動部件的主要的驅動的面內彎曲二次振動的共振頻率frh作為共振頻率fr，進行作為兩個壓電振動部100a、100b使用的壓電振動部100的選擇即可。但是，並不限定於此，也可以將一次振動的共振頻率frv作為共振頻率fr，進行作為兩個壓電振動部100a、100b使用的壓電振動部100的選擇。

圖8是表示作為壓電驅動裝置10的變形例的壓電驅動裝置10a、10b的剖視圖。圖1所示的實施方式的壓電驅動裝置10是通過以相對的方式接合兩個壓電振動部100a、100b的基板200的振動體210彼此而一體形成的壓電振動單元，與此相對，圖8(A)的壓電驅動裝置10a是通過以相同的方向層疊兩個壓電振動部100a、100b並接合而一體形成的壓電振動單元。另外，圖8(B)的壓電驅動裝置10b是接合兩個壓電振動部100a、100b的壓電元件110彼此的壓電振動單元。此外，在圖8以及在以下進行說明的圖9中，也與圖1相同省略形成在壓電元件 110上層或者下層的布線層。

圖9是作為壓電驅動裝置10的其它的變形例的壓電驅動裝置10c的剖視圖。壓電驅動裝置10c是通過層疊兩個壓電振動部100c、100d並接合而一體形成的壓電振動單元。兩個壓電振動部100c、100d均為在振動體210的兩面具備壓電元件的構成，例如，能夠通過在通過成膜工序在基板200的一面上形成壓電元件110之後，在另一面形成壓電元件110來形成。兩個壓電振動部100c、100d通過以未圖示的粘合劑粘合上側的第一壓電振動部100c的下側的壓電元件110和第二壓電振動部100d的上側的壓電元件110來接合。此外，壓電振動部100c、100d的共振頻率能夠通過將形成在振動體210的兩面的全部的壓電元件110與阻抗測定電路34(圖6)並聯連接並測定阻抗特性來求出。

在由這些變形例的壓電振動單元構成的壓電驅動裝置10a、10b、10c中，也與實施方式相同，能夠較低地抑制作為壓電驅動裝置整體驅動被驅動部件時的驅動頻率下的阻抗變化，能夠抑制驅動特性的變動的影響。

另外，壓電驅動裝置10、10a、10b、10c以一體形成兩個壓電振動部的壓電振動單元為例進行了說明，但並不限定於此，也可以是一體形成三個以上的壓電振動部的壓電振動單元。該情況下，多個壓電振動部是各自的共振頻率中，最大的共振頻率與最小的共振頻率之差在平均共振頻率的0.001％以上5％以下的範圍內，或者，在大於平均共振頻率的1％且在5％以下的範圍內的多個壓電振動部即可。在由一體形成三個以上的壓電振動部的壓電振動單元構成壓電驅動裝置的情況下，由於各自的阻抗特性的合成效果，能夠更有效地提高壓電驅動裝置10整體的阻抗特性的相對於頻率變化的阻抗變化(變化率)的抑制效果，能夠更有效地抑制驅動特性的變動的影響。

此外，三個以上的壓電振動部的情況下的「尺寸差」是指最大的壓電振動部與最小的壓電振動部的尺寸差。另外，「尺寸差處在允許範圍內」這樣的語句是指矩形狀的振動板的縱向尺寸彼此的尺寸差、以及橫向尺寸彼此的尺寸差雙方在其允許範圍內。而且，最大的壓電振動部的縱向尺寸比最小的壓電振動部的縱向尺寸大，並且，最大的壓電振動部的橫向尺寸也比最小的壓電振動部的橫向尺寸大。另外，最大的壓電振 動部與最小的壓電振動部以外也可以具有與平均值幾乎相等的尺寸。即，也可以與平均值的尺寸差比允許範圍小。另外，三個以上的壓電振動部的情況的共振頻率之差也與尺寸差的情況相同，是指最大的壓電振動部與最小的壓電振動部之差，也可以最大的壓電振動部與最小的壓電振動部以外具有與平均共振頻率幾乎相等的共振頻率。即，也可以與平均共振頻率的頻率的差比允許範圍小。

另外，壓電驅動裝置10、10a、10b、10c以在與振動體210的平面垂直的法線方向層疊兩個壓電振動部100而一體形成的壓電振動單元為例進行了說明，但也可以是沿振動體的平面配置兩個以上的壓電振動部100而一體形成的壓電振動單元。

B.第二實施方式：

圖10是第二實施方式中的壓電驅動裝置10d的概略結構圖。在第一實施方式中對具備一體形成兩個壓電振動部100a、100b的一個壓電振動單元的壓電驅動裝置10以及其變形例進行了說明，但並不限定於此。如圖10所示，也可以是具備多個(在圖的例子中為四個)壓電振動單元180的構成的壓電驅動裝置10d。此外，壓電振動單元180是一體形成兩個壓電振動部100a、100b的單元，相當於第一實施方式的壓電驅動裝置10。但是，多個壓電振動單元180由各自所包含的壓電振動部100的共振頻率中，最大的共振頻率與最小的共振頻率之差在平均共振頻率的0.001％以上5％以下的範圍內，或者，在平均共振頻率的0.003％以上5％以下的範圍內，或者，在平均共振頻率的0.1％以上5％以下的範圍內，或者，在大於平均共振頻率的1％且在5％以下的範圍內的壓電振動部構成。

本實施方式的壓電驅動裝置10d與第一實施方式的壓電驅動裝置10相同，使用一體形成兩個壓電振動部100a、100b的壓電振動單元180，所以在壓電振動單元的阻抗特性中，能夠有效地較低地抑制相對於頻率變化的阻抗變化(變化率)，能夠有效地抑制壓電振動單元180驅動被驅動部件50的驅動特性的變動。另外，由於多個壓電振動單元180各自的阻抗特性重合，在壓電驅動裝置10d整體的阻抗特性中，能夠較低地抑制相對於頻率變化的阻抗變化(變化率)，能夠抑制壓電驅動裝置10d驅動被驅動部件50的驅動特性的變動，能夠提高驅動效率。

此外，壓電振動單元180的數目並不限定於四個，只要是多個即可。另外，作為壓電振動單元180，並不限定於壓電驅動裝置10，能夠使用在第一實施方式說明的各種變形例的壓電驅動裝置。

C.第三實施方式：

圖11是第三實施方式中的壓電驅動裝置10e的概略結構圖。在第二實施方式中，例示了具備多個壓電振動單元180的構成的壓電驅動裝置10d，但如圖11所示，也可以是具備多個壓電振動部100的構成的壓電驅動裝置10e。但是，作為多個壓電振動部100，如上述那樣，使用各自的共振頻率中，最大的共振頻率與最小的共振頻率之差在平均共振頻率的0.001％以上5％以下的範圍內，或者，在平均共振頻率的0.003％以上5％以下的範圍內，或者，在平均共振頻率的0.1％以上5％以下的範圍內，或者，在大於平均共振頻率的1％且在5％以下的範圍內的多個壓電振動部。

本實施方式的壓電驅動裝置10e由於多個壓電振動部100各自的阻抗特性重合，而在壓電驅動裝置10e整體的阻抗特性中，能夠較低地抑制相對於頻率變化的阻抗變化(變化率)，能夠抑制壓電驅動裝置10e驅動被驅動部件50的驅動特性的變動，能夠提高驅動效率。

此外，也可以不使用壓電振動部100，而使用圖9所示的在振動體210的兩面形成壓電元件110的壓電振動部。

D.壓電振動部的其它的實施方式：

圖12(A)是作為其它的實施方式的壓電振動部100e的俯視圖，是與上述實施方式的圖1(A)對應的圖。在圖12(A)～(C)中，為了方便圖示，僅圖示振動體210，而固定部220、連接部230省略圖示。在圖12(A)的壓電振動部100e中，省略一對壓電元件110b、110c。使用了該壓電振動部100e的壓電驅動裝置也能夠使被驅動部件(轉子)50向圖5所示那樣的一個方向z旋轉。此外，由於在圖12(A)的三個壓電元件110a、110e、110d的第二電極150a、150e、150d施加有相同的電壓，所以也可以作為連接的一個電極層形成這三個第二電極150a、150e、150d。

圖12(B)是作為本發明的其它的實施方式的壓電振動部100f的俯視圖。在該壓電振動部100f中，省略圖1(A)的中央的壓電元件110e，而在比圖1(A)大的面積形成其它的四個壓電元件110a、110b、110c、110d。該壓電振動部100f也能夠實現與第一實施方式幾乎相同的效果。

圖12(C)是作為本發明的其它的實施方式的壓電振動部100g的俯視圖。在該壓電振動部100g中，省略圖1(A)的四個壓電元件110a、110b、110c、110d，而在較大的面積形成一個壓電元件110e。該壓電振動部100g雖然僅向長邊方向伸縮，但能夠從接觸部20給予被驅動部件(圖示省略)較大的力。

如根據圖1以及圖12(A)～(C)所能夠理解的那樣，作為壓電振動部100的第二電極150，至少能夠設置一個電極層。但是，若如圖1以及圖12(A)、(B)所示的實施方式那樣，在長方形的壓電振動部100的對角的位置設置第二電極150，則在能夠使壓電振動部100在其平面內變形為彎曲的曲折形狀這一點優選。

E.壓電驅動裝置的其它的實施方式：

圖13是作為本發明的其它的實施方式的壓電驅動裝置10j、10k的剖視圖，是與圖1(B)對應的圖。在第一實施方式的壓電驅動裝置10中，一使基板200作為成膜工序的基板發揮作用，並且使基板200的振動體210作為振動板發揮作用的構成位例進行了說明。然而，並不限定於此，也可以如以下進行說明的那樣，構成為獨立地具備成膜工序的基板、和振動板。

圖13(A)的壓電驅動裝置10j具備振動板200、和分別配置在振動板200的兩面(第一面215和第二面216)的兩個壓電元件110j、110k。壓電元件110j、110k具備基板120、形成在基板120上的第一電極130、形成在第一電極130上的壓電體140、以及形成在壓電體140上的第二電極150。圖13(B)的壓電驅動裝置10k的壓電元件110j、110k以與圖13(A)上下相反的狀態配置于振動板200。即，這裡，以第二電極150接近振動板200，基板120距離振動板200最遠的方式配置。此外，在圖13(A)、(B)中，與圖8、9相同，用於第二電極150a、150b、150c、150d、150e之間的電連接的布線(或者布線層以及絕緣層)、和 用於第一電極130以及第二電極150a、150b、150c、150d、150e與驅動電路之間的電連接的布線(或者布線層以及絕緣層)省略圖示。

壓電元件110j、110k分別與第一實施方式的壓電振動部100a、100b的壓電元件110(圖1)相同，能夠通過成膜工序形成。振動板200和壓電元件110j、以及振動板200和壓電元件110k分別相當於本實施方式中一體形成的兩個壓電振動部100j、100k。作為兩個壓電振動部100j、100k，測定配置于振動板200之前的壓電元件110的共振頻率，並通過在振動板200配置滿足上述的共振頻率的範圍的壓電元件110而構成。這些壓電驅動裝置10j、10k也能夠實現與第一實施方式相同的效果。

另外，也能夠將在振動板200的一面211形成壓電元件110j的多個壓電振動部100j與圖8所示的壓電驅動裝置10a、10b同樣地接合來構成壓電驅動裝置。另外，也能夠將多個壓電驅動裝置10j、壓電驅動裝置10k與圖9所示的壓電驅動裝置10c同樣地接合來構成壓電驅動裝置。

F.使用了壓電驅動裝置的裝置的實施方式：

上述的壓電驅動裝置能夠通過利用共振來給予被驅動部件較大的力，而能夠應用於各種裝置。壓電驅動裝置例如，能夠作為機器人、電子部件輸送裝置(IC自動分揀機)、用藥泵、鐘錶的日曆進給裝置、列印裝置(例如供紙機構。但是，在列印頭所利用的壓電驅動裝置中，由於不使振動板共振，所以不能夠應用於列印頭。)等各種設備中的驅動裝置使用。以下，對代表的實施方式進行說明。

圖14是表示利用了上述的壓電驅動裝置10的機器人2050的一個例子的說明圖。機器人2050具有具備多個連杆部2012(也稱為「連杆部件」)、和以能夠轉動或者彎曲的狀態連接這些連杆部2012之間的多個關節部2020的臂2010(也稱為「臂部」)。在各個關節部2020內置有上述的壓電驅動裝置10，使用壓電驅動裝置10能夠使關節部2020轉動或者彎曲任意的角度。在臂2010的前端連接有機器人手2000。機器人手2000具備一對把持部2003。在機器人手2000也內置有壓電驅動裝置10，使用壓電驅動裝置10能夠開閉把持部2003來把持物體。另外，在機器人手2000與臂2010之間也設有壓電驅動裝置10，使用壓電驅動裝置10能夠使機器人手2000相對於臂2010旋轉。此外，控制各壓電驅 動裝置10的驅動電路30包含於未圖示的控制電路。

圖15是圖14所示的機器人2050的手腕部分的說明圖。手腕的關節部2020夾持手腕轉動部2022，在手腕轉動部2022以能夠繞手腕轉動部2022的中心軸O轉動的方式安裝手腕的連杆部2012。手腕轉動部2022具備壓電驅動裝置10，壓電驅動裝置10使手腕的連杆部2012以及機器人手2000繞中心軸O轉動。在機器人手2000豎立設置有多個把持部2003。把持部2003的基端部在機器人手2000內能夠移動，在該把持部2003的根部的部分安裝壓電驅動裝置10。因此，通過使壓電驅動裝置10動作，能夠使把持部2003移動來把持對象物。另外，通過使壓電驅動裝置10以自由模式動作，能夠以手動使臂2010、手腕動作(所謂的「示教」)，能夠存儲使機器人2050執行的動作。

此外，作為機器人，並不限定於單臂的機器人，在臂的數目在兩個以上的多臂機器人也能夠應用壓電驅動裝置10。這裡，在手腕的關節部2020、機器人手2000的內部，除了壓電驅動裝置10之外，還需要包括針對力覺傳感器、陀螺儀傳感器等各種裝置供給電力的電力線、傳遞信號的信號線等非常多的布線。因此，在關節部2020、機器人手2000的內部配置布線非常地困難。然而，上述的實施方式的壓電驅動裝置10與通常的電動馬達、以往的壓電驅動裝置相比能夠減小驅動電流，所以即使在關節部2020(特別是，臂2010的前端的關節部)、機器人手2000那樣的較小的空間也能夠配置布線。

圖16是表示利用了上述的壓電驅動裝置10的送液泵2200的一個例子的說明圖。送液泵2200在殼體2230內，設置貯液器2211、軟管2212、壓電驅動裝置10、轉子2222、減速傳遞機構2223、凸輪2202、以及多個指狀件2213、2214、2215、2216、2217、2218、2219。此外，驅動電路30未圖示。貯液器2211是用於收納作為輸送對象的液體的收納部。軟管2212是用於輸送從貯液器2211送出的液體的管。壓電驅動裝置10的接觸部20以按壓在轉子2222的側面的狀態設置，壓電驅動裝置10旋轉驅動轉子2222。轉子2222的旋轉力經由減速傳遞機構2223傳遞到凸輪2202。指狀件2213～2219是用於使軟管2212閉塞的部件。若凸輪2202旋轉，則由於凸輪2202的突起部2202A而指狀件2213～2219依次被按壓向放射方向外側。指狀件2213～2219從輸送方向上遊側(貯 液器2211側)依次使軟管2212閉塞。由此，軟管2212內的液體依次向下遊側輸送。這樣一來，能夠精度良好地對極少的量進行送液，並且能夠實現小型的送液泵2200。此外，各部件的配置並不限定於圖示的配置。另外，也可以構成為不具備指狀件等部件，而設在轉子2222的球等使軟管2212閉塞。上述那樣的送液泵2200能夠應用在向人體對胰島素等藥液進行給藥的投藥裝置等。這裡，通過使用上述的實施方式的壓電驅動裝置10，由於與以往的壓電驅動裝置相比驅動電流變小，所以能夠抑制投藥裝置的消耗電力。因此，在以電池驅動投藥裝置的情況下，特別有效。

G.變形例：

此外，該發明並不限定於上述的實施例、實施方式，在不脫離其主旨的範圍內能夠在各種方式中進行實施，例如也能夠進行以下那樣的變形。

(1)在上述各實施方式中，以作為壓電元件，使用通過成膜工序形成的壓電體為例進行了說明，但壓電體也可以是塊狀的壓電體。

(2)在上述實施方式中，以通過從振動體210的左右的長邊分別各延伸一個的連接部230以能夠振動的方式支承振動體210的構成為例進行了說明，但連接部210的配置位置、數目並不限定於此，能夠採用各種配置位置、數目。例如，也可以構成為通過從振動體210的左右的長邊分別各延伸多個的連接部230以能夠振動的方式支承振動體210。另外，也可以是僅在沿長邊方向的單側設置連接部，並以單臂的狀態支承振動體210的結構。另外，也可以是在振動體230的與接觸部20相反的一側的短邊設置連接部，並以單臂的狀態支承振動體210的結構。

(3)在上述實施方式中，以作為多個壓電振動部各自的頻率特性測定阻抗特性，並基於測定出的阻抗特性求出各自的共振頻率的情況為例進行了說明。然而，並不限定於此，也能夠測定電流特性、電壓特性等各種頻率特性，並根據測定出的頻率特性求出各自的共振頻率。

本發明並不限定於上述的實施方式、實施例、變形例，在不脫離其主旨的範圍內能夠以各種構成實現。例如，與發明內容所記載的各方式中的技術特徵對應的實施方式、實施例、變形例中的技術特徵為了解決 上述的課題的一部分或者全部，或者，為了實現上述的效果的一部分或者全部，能夠適當地進行替換、組合。另外，若該技術特徵在本說明書中未作為必需的技術特徵進行說明，則能夠適當地刪除。

附圖標記的說明：10、10a、10b、10c、10d、10e、10j、10k…壓電驅動裝置，12…軟管，20…接觸部，30…驅動電路，50…被驅動部件(轉子)，51…被驅動部件的中心，100、100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g…壓電振動部，110a、110b、110c、110d、110e…壓電元件，110j、110k…壓電元件，120…基板，125…絕緣層，130…第一電極，140…壓電體，150、150a、150b、150c、150d、150e…第二電極，151、152…布線，180…壓電振動單元，200…基板(振動板)，205…縫隙，210…振動體，211…第一邊，212…第二邊，213…第三邊，214…第四邊，215…第一面，216…第二面，220…固定部，230…連接部，231…第一連接部，232…第二連接部，310、312、314、320…布線，2000…機器人手，2003…把持部，2010…臂，2012…連杆部，2020…關節部，2022…手腕轉動部，2050…機器人，2200…送液泵，2202…凸輪，2202A…突起部，2211…貯液器，2212…軟管，2213…指狀件，2222…轉子，2223…減速傳遞機構，2230…殼體。