TWI891701B - 位移擴大機構、致動器、研磨裝置、電子零件處理裝置、分配器以及空氣閥 - Google Patents

位移擴大機構、致動器、研磨裝置、電子零件處理裝置、分配器以及空氣閥

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TWI891701B
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Abstract

[課題]提供一種可簡單地控制驅動系統之位移擴大機構、研磨裝置、致動器、電子零件處理裝置、分配器以及空氣閥。 [解決手段]本發明之位移擴大機構係包括：成為基底之基部；壓電元件，係一端部與基部之安裝面連結，並在第1長邊方向延伸；支撐構件，係以與壓電元件並列的方式將一端部安裝於安裝面，並在與第1長邊方向交叉之第2長邊方向延伸；作用部，係與在壓電元件及支撐構件之各個的另一端部連接，伴隨壓電元件之伸縮，而在是與第1長邊方向及第2長邊方向之各個相異的方向之位移方向位移；以及壓縮構件，係與基部及作用部之各個連結，並在第1長邊方向壓縮壓電元件。

Description

位移擴大機構、致動器、研磨裝置、電子零件處理裝置、分配器以及空氣閥
本發明係有關於一種位移擴大機構、致動器、研磨裝置、電子零件處理裝置、分配器以及空氣閥。
自以往，作為以比較低的電壓產生所要之位移的元件，壓電元件(piezo element)存在。壓電元件係具有將具有壓電效應之物質與薄之電極交互地堆疊的構造，並具有將力變換成電壓或將電壓變換成力之功能的元件。
壓電元件係因為可藉電壓之控制而微妙地產生伸縮變化，所以被用於噴墨列表機之噴墨機構或致動器等之控制機構等各種的領域。
壓電元件係被施加電壓時伸縮，但是因為所產生的位移小，所以使用將該伸縮之壓電元件的位移擴大並作用於對象物的位移擴大機構。
在專利文獻1，係揭示一種位移擴大機構，該位移擴大機構係藉由使2個壓電元件位移，而可有效地擴大位移量並輸出。
[先行專利文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 國際公開2019/009035號
可是，在以往之位移擴大機構，係因為使用2個壓電元件，所以需要控制各個壓電元件之驅動，而具有用以得到所要的位移之驅動系統的控制困難的問題。
因此，本發明之目的係在於提供一種可簡單地控制驅動系統之位移擴大機構、致動器、研磨裝置、電子零件處理裝置、分配器以及空氣閥。
本發明之位移擴大機構係包括：成為基底之基部；壓電元件，係一端部與基部之安裝面連結，並在第1長邊方向延伸；支撐構件，係以與壓電元件並列的方式將一端部安裝於安裝面，並在與第1長邊方向交叉之第2長邊方向延伸；作用部，係與在壓電元件及支撐構件之各個的另一端部連接，伴隨壓電元件之伸縮，而在是與第1長邊方向及第2長邊方向之各個相異的方向之位移方向位移；以及壓縮構件，係與基部及作用部之各個連結，並在第1長邊方向壓縮壓電元件。
又，亦可壓電元件之在第1長邊方向的剛性係支撐構件之在第2長邊方向的剛性以下。
又，亦可具有連結在壓電元件之一端部與基部的連結構件；連結構件係由熱膨脹係數比支撐構件更高之材質所形成。
又，亦可連結構件係與基部一體地形成。
又，亦可具有連結在壓電元件之另一端部與作用部的連結構件；連結構件係由熱膨脹係數比支撐構件更高之材質所形成。
又，亦可連結構件係與作用部一體地形成。
亦可支撐構件之在位移方向的剛性係壓電元件之在位移方向的剛性以下。
又，亦可在支撐構件之從第2長邊方向所觀察的截面，繞與位移方向正交且通過支撐構件之在位移方向的中心之中心軸的斷面二次矩係根據在第 2長邊方向之位置而異。
又，亦可在壓電元件之在第1長邊方向的一端部、及支撐構件之在第2長邊方向的一端部之至少一方，係對壓電元件及支撐構件，設置促進在位移方向之變形的鉸鏈構件。
又，亦可在壓電元件之在第1長邊方向的另一端部、及支撐構件之在第2長邊方向的另一端部之至少一方，係對壓電元件及支撐構件，設置促進在位移方向之變形的鉸鏈構件。
又，亦可壓縮構件係被設置2個，並分別被配置於壓電元件及支撐構件所夾的位置。
又，亦可壓縮構件係在包含第1長邊方向及第2長邊方向的平面圖，在與第1長邊方向及第2長邊方向之各個交叉的第3長邊方向延伸；在壓縮構件，係形成在第3長邊方向可伸縮的伸縮部。
又，亦可壓縮構件中之至少一方係在該第1長邊方向延伸，在第1長邊方向延伸的壓縮構件，係形成在第1長邊方向可伸縮的伸縮部。
又，本發明之研磨裝置係包括：成為基底之基部；壓電元件，係一端部與基部之安裝面連結，並在第1長邊方向延伸；支撐構件，係以與壓電元件並列的方式將一端部安裝於安裝面，並在與第1長邊方向交叉之第2長邊方向延伸；作用部，係與在壓電元件及支撐構件之各個的另一端部連接，伴隨壓電元件之伸縮，而在是與第1長邊方向及第2長邊方向之各個相異的方向之位移方向位移；壓縮構件，係與基部及作用部之各個連結，並在第1長邊方向壓縮壓電元件；以及研磨部，係在作用部，被設置於與安裝壓電元件及支撐構件之面相反側的面。
又，本發明之致動器係包括：成為基底之基部；壓電元件，係一端部與基部之安裝面連結，並在第1長邊方向延伸；支撐構件，係以與壓電元件 並列的方式將一端部安裝於安裝面，並在與第1長邊方向交叉之第2長邊方向延伸；作用部，係與在壓電元件及支撐構件之各個的另一端部連接，伴隨壓電元件之伸縮，而在是與第1長邊方向及第2長邊方向之各個相異的方向之位移方向位移；壓縮構件，係與基部及作用部之各個連結，並在第1長邊方向壓縮壓電元件；以及驅動部，係向壓電元件及支撐構件供給電壓或電流，而使壓電元件進行伸縮驅動。
又，亦可本發明之致動器係在處理例如片狀之電子零件的電子零件處理裝置，驅動在電子零件之處理所使用的作用件。
又，亦可本發明之致動器係電子零件處理裝置是用以測量電子零件之特性的測量裝置，作用件是與電子零件接觸並用以測量特性之測量偵測器。
又，亦可本發明之致動器係電子零件處理裝置是用以測量電子零件之特性的測量裝置，作用件是用以吸附電子零件之吸附噴嘴，吸附噴嘴所吸附之電子零件與用以測量特性之測量偵測器接觸。
又，亦可本發明之致動器係電子零件處理裝置是在用帶纏住電子零件時將電子零件插入載具帶之插入裝置，作用件是用以吸附電子零件之吸附噴嘴，並將吸附噴嘴所吸附之電子零件插入帶。
又，本發明之分配器係包括：液體排出構件，係導入液體，並排出所導入之液體；閥，係進行來自液體排出構件之液體的排出及遮斷；以及上述之致動器，係驅動閥。
又，本發明之空氣閥係包括：閥本體，係具有導入壓力空氣之空氣壓力室、與從該空氣壓力室往外部相通的空氣排出口；閥體，係在空氣壓力室之內部以將空氣排出口封鎖及開放的方式動作；以及上述之致動器，係被設置於空氣壓力室，並驅動閥體。
在本發明之位移擴大機構，係在基部安裝壓電元件與支撐構件，並將作用部安裝於這些構件。因此，藉由壓電元件在第1長邊方向位移，可使作用部在位移方向位移。藉此，藉由只使用一個壓電元件構成位移擴大機構，與使用2個壓電元件的情況相比，可簡單地控制驅動系統。
又，因為位移擴大機構具有壓縮構件，所以對壓電元件，可給與壓縮方向之預壓。藉此，可作成拉伸方向之負載難作用於對拉伸方向之負載易受損的壓電元件。
1:位移擴大機構
10:基部
11:安裝部
20:壓電元件
30:支撐構件
40:作用部
50:連結構件
80:驅動部
800:研磨部
900:研磨裝置
1000:致動器
2000:分配器
3000:空氣閥
[圖1]係一實施形態之位移擴大機構的正視圖。
[圖2]係位移擴大機構的立體圖。
[圖3]係在位移擴大機構之壓縮構件的正視圖。
[圖4]係未安裝壓縮構件的狀態之位移擴大機構的正視圖。
[圖5]圖5(a)係在圖4之B-B線剖面圖，圖5(b)係在圖4之C-C線剖面圖。
[圖6]係第1變形例之位移擴大機構的正視圖。
[圖7]係第1變形例之位移擴大機構的立體圖。
[圖8]係第1變形例之壓縮構件的正視圖。
[圖9]係未安裝壓縮構件的狀態之第1變形例的位移擴大機構的側視圖。
[圖10]係第2變形例之位移擴大機構的正視圖。
[圖11]係第2變形例之壓縮構件的正視圖。
[圖12]係表示使用位移擴大機構的致動器之一例的正視圖。
[圖13]係表示將圖12之致動器用於是在電子零件之處理所使用的作用件之測量偵測器的驅動之一例的正視圖， [圖14]係表示藉測量偵測器測量電子零件之電性特性之狀態的圖。
[圖15]係表示將圖12之致動器用於是在電子零件之處理所使用的作用件之吸附噴嘴的驅動之一例的正視圖，[圖16]係表示使用已安裝吸附噴嘴的致動器之用以測量電子零件的測量裝置之例子的圖。
[圖17]係表示使用已安裝吸附噴嘴的致動器之將電子零件裝入載具帶的插入裝置之例子的圖。
[圖18]係表示一實施形態之空氣閥的剖面圖。
[圖19]係表示一實施形態之研磨裝置的正視圖。
[圖20]係表示一實施形態之分配器的局部剖面正視圖。
[圖21]係表示塞住圖20之分配器的液體排出構件之狀態的剖面圖。
[圖22]係表示打開圖20之分配器的液體排出構件之狀態的剖面圖。
[圖23]係表示位移擴大機構之別的變形例的正視圖。
[圖24]係表示位移擴大機構之別的變形例的正視圖及立體圖。
[圖25]係表示位移擴大機構之別的變形例的六視圖及立體圖。
[圖26]係表示位移擴大機構之別的變形例的六視圖及立體圖。
[圖27]係表示未設置連結構件50之位移擴大機構之變形例的正視圖。
(位移擴大機構1)
首先，說明本發明之一實施形態的位移擴大機構1。
圖1係本發明之一實施形態之位移擴大機構1的正視圖。
如圖1所示，位移擴大機構1係利用壓電元件20之機構，該壓電元件20係將因應於作用電壓而伸縮之壓電元件20的位移擴大，並作用於對象物。
位移擴大機構1係包括基部10、壓電元件20、支撐構件30、作用部40、連結構件50以及壓縮構件60。
基部10係成為位移擴大機構1之基底的部分，例如在後述之各種裝置採用位移擴大機構1時，係基部10被安裝於裝置。
在基部10，係並列地形成一對安裝壓電元件20及支撐構件30的安裝部11。基部10係只要是設置安裝部11，並可設置於設置位移擴大機構1之各種裝置，任何的形狀或材質都可。
基部10係具體而言，如圖1所示，可作成矩形。又，作為材質，例如，可使用不銹鋼等之具有固定剛性的金屬。
壓電元件20係將一端部與基部10之安裝面連結。壓電元件20係被形成為在第1長邊方向D1延伸之細長的形狀。基部10之安裝面係被形成於安裝部11。
壓電元件20係因應於作用電壓而伸縮的構件。壓電元件20係如圖1所示，經由後述之連結構件50與一側之安裝部11連結。壓電元件20係例如，如圖1所示，可形成矩形。作為構成壓電元件20之主要的材料，係可使用是具有壓電效應之物質的壓電體，例如PZT(鈦酸鋯酸鉛)。
亦可壓電元件20係將薄之電極與薄之壓電體交互地堆疊的積層構造。藉由作成這種積層構造，以低電壓亦可實現大的位移。此外，壓電元件20係在本例，表示被形成為矩形的例子，但是不特別地被限定為矩形，只要是藉壓電效應可使位移高效率地作用於作用部40的形狀，任何形狀都可。
支撐構件30係以與壓電元件20並列的方式將一端部安裝於安裝面。支撐構件30係被形成為在平視時在與第1長邊方向D1交叉之第2長邊方向D2延伸之細長的形狀。
壓電元件20之在第1長邊方向D1的剛性係成為支撐構件30之在第 2長邊方向D2的剛性以下。即，在第2長邊方向D2拉支撐構件30，並在第1長邊方向D1拉壓電元件20時，支撐構件30比較難變形，或成為相同的變形量。
此處，壓電元件20伸縮時，支撐構件30亦配合之而變形。而且，作用部40的頭端在位移方向D4位移。在此時，壓電元件20及支撐構件30亦沿著位移方向D4變形。
而，支撐構件30之在位移方向D4的剛性係成為壓電元件20之在位移方向D4的剛性以下。又，在支撐構件30之從第2長邊方向D2所觀察的截面，繞與位移方向D4正交且通過支撐構件30之在位移方向D4的中心之中心軸M的斷面二次矩係根據在第2長邊方向D2之位置而異，使用圖5，詳述這一點。
圖5(a)係在圖4之B-B線箭視剖面圖，圖5(b)係在圖4之C-C線箭視剖面圖。
如圖4及圖5所示，支撐構件30之截面形狀係根據在第2長邊方向D2之位置而異。而且，比較在各個的截面形狀之繞中心軸M的斷面二次矩時，圖5(a)所示之截面形狀的斷面二次矩比圖5(b)所示之截面形狀的更大。
這係由於在圖5(b)所示之截面形狀，藉由形成局部地被切掉的減重部30A，而繞中心軸M的斷面二次矩變小。依此方式，關於支撐構件30，係與壓電元件20相比，可確保截面形狀之自由度。
如圖1所示，作用部40係與在壓電元件20及支撐構件30之各個的另一端部連接。作用部40係伴隨壓電元件20之伸縮，而在位移方向D4位移，該位移方向D4係與第1長邊方向D1及第2長邊方向D2之各個相異的方向。在此時，壓電元件20伸縮時，支撐構件30亦配合之而變形。而且，作用部40的頭端在位移方向D4位移。
連結構件50係連結在壓電元件20的一端部與基部10的安裝部11。連結構件50係由熱膨脹係數比支撐構件30更高之材質所形成。
亦可連結構件50係與基部10之安裝部11一體地形成。
此外，亦可連結構件50係不設置。在此情況，係壓電元件20的一端部直接與安裝部11連結。
又，亦可連結構件50係被配置於壓電元件20的另一端部，而不是壓電元件20的一端部。即，亦可連結構件50係連結在壓電元件20之另一端部與作用部40。在此情況，亦可連結構件50係與作用部40一體地被形成。
如圖1所示，壓縮構件60係與基部10及作用部40之各個連結，並在第1長邊方向D1壓縮壓電元件20。
如圖2所示，壓縮構件60係被設置2個。2個壓縮構件60係分別被配置於壓電元件20及支撐構件30所夾的位置。
如圖3所示，壓縮構件60係在平視時，在與第1長邊方向D1及第2長邊方向D2之各個交叉的第3長邊方向D3延伸。在壓縮構件60，係形成在第3長邊方向D3可伸縮的伸縮部61。
如圖3所示，伸縮部61係在平視時在第3長邊方向D3延伸，且被形成為重複地彎曲的蛇腹狀。在圖示之例子，係成為在第3長邊方向有3處彎曲之構造，但是不限定為此例，形狀係可任意地變更。
伸縮部61係被形成於壓縮構件60之在第3長邊方向D3的中間部。
在壓縮構件60之在第3長邊方向D3的兩端部，係形成固定部62，該固定部62係是在與第3長邊方向D3正交之方向的尺寸之寬度尺寸被形成為大。
如圖4所示，在作用部40及基部10之各個，係形成固定狹縫70。在此固定狹縫70，如圖1所示，安裝壓縮構件60。在此時，拉壓縮構件60，並在稍微伸長之狀態安裝。在以下詳述其內容。
圖3所示的2個固定部62彼此之在第3長邊方向D3的尺寸L1係比在圖4所示之作用部40及基部10的各個所形成之固定狹縫70彼此之在第3長邊方向 D3的尺寸L2更短。
因此，在將壓縮構件60安裝於作用部40及基部10之固定狹縫70時，係在第3長邊方向D3拉壓縮構件60，並在彈性變形成稍微伸長之狀態安裝。藉此，在壓縮構件60被安裝於固定狹縫70後，藉由在第3長邊方向D3進行復原變形，而可向作用部40及基部10給與來自壓縮構件60的壓縮力。
(位移擴大機構1之第1變形例)
其次，使用圖6至圖7，說明第1變形例之位移擴大機構2。圖6係第1變形例之位移擴大機構2的正視圖，圖7係第1變形例之位移擴大機構2的立體圖，圖8係在第1變形例之位移擴大機構2之壓縮構件60B的正視圖，圖9係第1變形例的位移擴大機構2之在安裝壓縮構件60B之前的側視圖。
在第1變形例之位移擴大機構2，係安裝壓縮構件60B的位置與第1實施形態之位移擴大機構相異。即，2個壓縮構件60B之一方係沿著壓電元件20在第1長邊方向D1延伸，另一方係沿著支撐構件30在第2長邊方向D2延伸。而且，在第1長邊方向D1延伸之壓縮構件60B，係形成在第1長邊方向D1可伸縮的伸縮部61B。
在壓縮構件60B之在第1長邊方向D1的兩端部，係形成固定部62B，該固定部62B係是在與第1長邊方向D1正交之方向的尺寸之寬度尺寸被形成為大。
圖8所示之2個固定部62B彼此之在第3長邊方向D3的尺寸L3係比在圖9所示之作用部40及基部10的各個所形成之固定狹縫70彼此之在第3長邊方向D3的尺寸L4更短。
因此，在將壓縮構件60B安裝於作用部40及基部10之固定狹縫70時，係在第1長邊方向D1拉壓縮構件60B，並在彈性變形成稍微伸長之狀態安裝。
藉此，在壓縮構件60B被安裝於固定狹縫70後，藉由在第3長邊方向D3進行 復原變形，可經由作用部40及基部10向壓電元件20給與來自壓縮構件60B的壓縮力。
(位移擴大機構1之第2變形例)
其次，使用圖10及圖11，說明第2變形例之位移擴大機構3。圖10係第2變形例之位移擴大機構3的正視圖，圖11係在第2變形例之位移擴大機構3之壓縮構件60C的正視圖。
在第2變形例之位移擴大機構3，係壓縮構件60C的形狀與第1實施形態之位移擴大機構的相異。即，在本變形例之位移擴大機構3的壓縮構件60C，係未形成伸縮部61，而整體在第3長邊方向D3筆直地延伸。
圖11所示之2個固定部62C彼此之在第3長邊方向D3的尺寸L5係比在圖10所示之作用部40及基部10的各個所形成之固定狹縫70彼此之在第3長邊方向D3的尺寸L2更短。
因此，在將壓縮構件60C安裝於作用部40及基部10之固定狹縫70時，係在第1長邊方向D1拉壓縮構件60C，並在彈性變形成稍微伸長之狀態安裝。藉此，在壓縮構件60C被安裝於固定狹縫70後，藉由在第3長邊方向D3進行復原變形，而可向作用部40及基部10給與來自壓縮構件60C的壓縮力。
又，作為其他的變形例，亦可在壓電元件20之在第1長邊方向D1的一端部、及支撐構件30之在第2長邊方向D2的一端部之至少一方，對壓電元件20及支撐構件30，設置促進在位移方向D4之變形的鉸鏈構件。亦可這種鉸鏈構件係設置於壓電元件20之在第1長邊方向D1的另一端部、及支撐構件30之在第2長邊方向D2的另一端部之至少一方。
圖23係表示位移擴大機構之別的變形例的正視圖。
在位移擴大機構2，係被要求將PZT之伸縮變形能量儘量無浪費地變換成作用部40之在位移方向D4的能量。可是，為了將PZT之伸縮變形變換成作用部40 之位移方向D4(的上下運動)，PZT及支撐構件30係如在上下彎曲的變形是必需。
為了產生彎曲變形，係需要能量，但是在用以產生該彎曲變形之能量係浪費多。藉由在支撐構件30之中央部製作細的部分(鉸鏈部35)，可減少彎曲變形所伴隨之能量，而可將作用部之上下運動能量提高該減少份量，而易產生彎曲變形。
另一方面，使鉸鏈部35的寬度太窄時，支撐構件30的剛性降低，作用部40之上下運動的產生力降低。隨著，此情況在輸出可取出之作用部40的上下運動能量亦降低。因此，關於鉸鏈寬度及長度，係適當的範圍存在。作為一例，鉸鏈部35的寬度係作成支撐構件30之粗細約30%以下，長度係作成支撐構件30之長度約5%以上的長度較佳。藉由作此構成，與無鉸鏈部35的構成相比，作用部40的上下運動振幅提高約10%以上，可取出之作用部40的上下運動能量提高約5%以上。
圖24係表示位移擴大機構之別的變形例的正視圖及立體圖。
藉由使鉸鏈部35接近作用部40，且在鉸鏈部35追加安裝螺絲，可提高致動器之共振頻率，與圖23相比，共振頻率係可提高10%以上。
圖25係表示位移擴大機構之別的變形例的六視圖及立體圖。
在圖25的構成，係將支撐構件30作成與基部10一體成形，並將其厚度t作成比圖24之基部10更薄，例如1.6mm，藉此，提供更小型之致動器2。藉由將支撐構件30作成與基部10一體成形，採用壓床等之工法，不僅可減少元件個數，而可以具有抑制生產費用的優點。進而，因為是一體成形，所以支撐構件30與基部10之鎖緊剛性係成為材料的強度本身。藉此，壓電元件20之產生力係更傳達至作用部40，結果，共振頻率變高，而具有從作用部40可取出之運動能量亦增加的優點。
圖26係表示位移擴大機構之別的變形例的六視圖及立體圖。
在圖26的構成，藉由減少元件個數，使構件間之鎖緊處成為最低限度，而可提高構造之剛性。結果，可使從作用部40可取出之產生力成為最大。
如以上之說明所示，若依據本實施形態之位移擴大機構1~3，壓電元件20與支撐構件30被安裝於基部10，作用部40被安裝於這些構件。因此，藉由壓電元件20在第1長邊方向D1位移，可使作用部40在位移方向D4位移。藉此，藉由只使用一個壓電元件20，構成位移擴大機構1~3，與使用2個壓電元件20的情況相比，可簡單地控制驅動系統。
又，因為位移擴大機構1~3具有壓縮構件60，所以對壓電元件20，可給與在壓縮方向的預壓。藉此，可作成拉伸方向之負載難作用於對拉伸方向之負載易受損的壓電元件20。
又，因為壓電元件20之在第1長邊方向D1的剛性是支撐構件30之在第2長邊方向D2的剛性以下，所以可抑制壓電元件20在第1長邊方向D1伸縮時之能量因支撐構件30的變形而損失。因此，可提高位移擴大機構1~3之能量效率。
又，具有連結在壓電元件20之一端部與基部10的連結構件50，連結構件50係由熱膨脹係數比支撐構件30更高的材質所形成。因此，若假設支撐構件30發生比壓電元件20更大的熱膨脹，亦藉由連結構件50發生比支撐構件30更大的熱膨脹，可抑制在連結基部10與作用部40之構造物中，在位於一側的壓電元件20及連結構件50之熱膨脹量的總和、與位於另一側之支撐構件30的熱膨脹量出現大的差異。因此，可抑制作用部40之在位移方向D4的起始位置因熱的影響而大為變化。
又，在連結構件50與基部10一體地形成的情況，係可減少元件個數。
圖27係表示未設置連結構件50之位移擴大機構之變形例的正視圖。圖27的構成係因為未設置連結構件50藉壓電元件20連接作用部40與基部10，所以減少元件個數，而可降低生產費用。
又，在連結構件50被設置於連結在壓電元件20之另一端部與作用部40之位置的情況，亦如上述所示，可抑制在壓電元件20側的熱膨脹量與支撐構件30側的熱膨脹量出現大的差異。
又，因為支撐構件30之在位移方向D4的剛性是壓電元件20之在位移方向D4的剛性以下，所以在伴隨壓電元件20之伸縮而作用部40在位移方向D4位移時，可抑制支撐構件30限制作用部40之在位移方向D4的位移。
又，在支撐構件30之從第2長邊方向D2所觀察的截面，繞與位移方向D4正交且通過支撐構件30之在位移方向D4的中心之中心軸M的斷面二次矩係根據在第2長邊方向D2之位置而異。即，與例如藉積層構造所形成的壓電元件20相異，對支撐構件30的形狀係可確保自由度。因此，在支撐構件30局部地設置易變形的部分這件事成為容易，而可藉支撐構件30的形狀調整位移擴大機構1~3整體的位移特性。
又，在壓電元件20之在第1長邊方向D1的一端部、及支撐構件30之在第2長邊方向D2的一端部之各個，對壓電元件20及支撐構件30，設置促進在位移方向D4之變形的鉸鏈構件的情況，藉鉸鏈構件可使壓電元件20及支撐構件30在位移方向D4易變形。
關於鉸鏈構件，係在被設置於壓電元件20之在第1長邊方向D1的另一端部、及支撐構件30之在第2長邊方向D2的另一端部之各個的情況，亦可具有與上述相同之效果。
又，因為設置2個壓縮構件60，並分別被配置於壓電元件20及支撐構件30所夾的位置，所以與藉一個壓縮構件60壓縮壓電元件20及支撐構件30的構成相比，對壓電元件20及支撐構件30，可均勻地承受壓縮力。
又，在壓縮構件60形成可伸縮之伸縮部61的情況，係在將壓縮構件60安裝於基部10及作用部40時，可使壓縮構件60在第3長邊方向D3易伸長。藉 此，可確保壓縮構件60之組裝性。
(致動器)
其次，說明將本發明之位移擴大機構1用作致動器的例子。
圖12係表示使用第1變形例之位移擴大機構2的致動器1000之一例的正視圖。致動器1000係根據電性指令被驅動，而進行既定運動的控制機械。
致動器1000係包括位移擴大機構2與驅動部80。驅動部80係向壓電元件20及支撐構件30供給電壓或電流，而使壓電元件20進行伸縮驅動。
(將致動器用於在電子零件之處理所使用的作用件之驅動的例子)
圖13係表示將圖12之致動器用於在電子零件之處理所使用的作用件之驅動的例子的正視圖。在致動器1000之作用部40的頭端部，係作為對象物，安裝是作用件的測量偵測器1101。作用件係例如與片狀之電子零件接觸並被用於評估電子零件的特性。
驅動部80係為了壓電元件20位移既定量，而向壓電元件20供給電壓或電流。藉此，向測量偵測器1101傳達擴大之位移，而可使測量偵測器1101在位移方向D4位移。又，驅動部80係停止對壓電元件20之電壓或電流的供給。藉此，可使測量偵測器1101復原至原來的位置。
圖14係表示藉測量偵測器1101測量電子零件之電性特性之狀態的圖。
如圖14所示，與測量偵測器1101一起被使用之測量裝置的旋轉工作台1090係被設置成可轉動，並具有沿著圓周方向收容電子零件1080的複數個收容槽1091。而且，一面使旋轉工作台1090轉動，一面藉驅動部80使作為作用件之測量偵測器1101高速地重複位移(上下移動)，藉此，依序測量複數個收容槽1091所收容之電子零件1080的電性特性。
即，在使旋轉工作台1090轉動而收容槽1091所收容之電子零件 1080到達測量偵測器1101之正上的測量位置時，使測量偵測器1101向上方位移。
藉此，使測量偵測器1101的頭端與在電子零件1080之下面所設置旳電極1081接觸，測量電子零件1080的電性特性，在測量後，使測量偵測器1101向下方位移而退避。然後，在下一個電子零件1080到達測量位置的時間點，再進行相同的動作，並以高速重複這些動作。
依此方式，藉由將致動器1000用於電子零件之測量，可在實用的行程高速地驅動是作用件之測量偵測器。又，可減少壓電元件20之由拉伸所造成的損害、或熱膨脹及潛變的影響。
以上，係表示作為作用件，使用測量裝置之測量偵測器1101的例子，但是，作用件係不是被限定為測量偵測器。
圖15係表示在電子零件處理裝置使用已安裝作為作用件之吸附噴嘴1102的致動器1000之狀態的圖，並表示所驅動之作用件是吸附電子零件之吸附噴嘴的情況。
圖15所示之構造係除了將在致動器1000之作用部40所安裝的作用件替換成吸附噴嘴1102以外，係與圖13所示之構造相同。
吸附噴嘴1102係在作用部40被安裝成在上下方向延伸。吸附噴嘴1102係與吸附機構(未圖示)連接。而且，藉由在吸附機構所設置之真空泵等的吸入機構吸入，將電子零件吸附於吸附噴嘴1102之下端的吸附口1104。
致動器1000係可用於用以測量電子零件之測量裝置。在圖16表示此之測量裝置的例子。此測量裝置係具有致動器1000(參照圖15)、吸附噴嘴1102、吸附機構、旋轉工作台1110、基底1120以及測量治具1130。
旋轉工作台1110係被設置成可轉動，並具有沿著圓周方向收容電子零件1080的複數個收容槽1111。收容槽1111係被設置成貫穿旋轉工作台1110。
電子零件1080係以電極1081成為下面側的方式被收容於收容槽1111。基底 1120係將旋轉工作台1110支撐成可轉動，其表面成為電子零件1080的搬運面。又，在基底1120係形成貫穿孔1121，並在貫穿孔1121的上方位置設置作為作用件之吸附噴嘴1102，在貫穿孔1121的下方位置設置測量治具1130。測量治具1130係被安裝於架座1140，在測量治具1130的上面，係在與電子零件1080之電極1081對應的位置設置測量端子1131。
而，一面使旋轉工作台1110轉動，一面向壓電元件20供給既定之電壓或電流，經由作用部40使作為作用件之吸附噴嘴1102高速地重複位移(上下移動)，藉此，依序吸附複數個收容槽1111所收容之電子零件1080，並測量其電性特性等。
即，使旋轉工作台1110轉動，並沿著基底1120的搬運面搬運收容槽1111所收容之電子零件1080，在到達對應於貫穿孔1121的位置時，使吸附噴嘴1102吸附電子零件1080。
然後，在此狀態，使吸附噴嘴1102向下方位移，而使電子零件1080的電極1081與測量治具1130之測量端子1131接觸，並測量電子零件1080的電性特性。
在測量後，使吸附噴嘴1102向上方位移，而使吸附噴嘴1102所吸附之電子零件1080回到搬運面，並解除吸附。接著，在下一個電子零件1080到達對應於貫穿孔1121之位置的時間點再進行相同的動作，並高速地重複這些動作。
在此時，因為只是作用件從測量偵測器1101替換成吸附噴嘴1102，所以可得到與使用測量偵測器1101之情況相同的效果。
又，已安裝吸附噴嘴1102之致動器1000係亦可用於將電子零件裝入載具帶的插入裝置。在圖17表示那時之插入裝置的例子。此插入裝置係具有致動器1000(參照圖15)、吸附噴嘴1102、吸附機構、旋轉工作台1150、基底1160以及磁鐵1180。
如圖17所示，旋轉工作台1150係被設置成可轉動，並具有沿著圓周方向收容電子零件1080的複數個收容槽1151。收容槽1151係被設置成貫穿旋轉工作台1150。
基底1160係將旋轉工作台1150支撐成可轉動，其表面成為電子零件1080的搬運面。
又，在基底1160的下方，係將載具帶1170配置成可移動。在載具帶1170，係以等間隔設置收容電子零件1080的複數個空穴1171。
在基底1160係形成貫穿孔1161，並在貫穿孔1161的上方位置設置作為作用件之吸附噴嘴1102，在與載具帶1170之下方的貫穿孔1161對應的位置係設置磁鐵1180。
而，一面使旋轉工作台1150轉動，且使載具帶1170移動，一面向壓電元件20供給電壓或電流，使作為作用件之吸附噴嘴1102高速地重複位移(上下移動)。
藉此，將複數個收容槽1151所收容之電子零件1080依序插入載具帶1170的空穴1171內。即，使旋轉工作台1150轉動。
然後，沿著基底1160的搬運面搬運收容槽1151所收容之電子零件1080，在到達對應於貫穿孔1161的位置時，使吸附噴嘴1102吸附電子零件1080，且使空穴1171位於對應於貫穿孔1161的位置。
接著，在此狀態，使吸附噴嘴1102向下方位移，解除吸附噴嘴1102之吸附，而將電子零件1080插入空穴1171內。在插入後，使吸附噴嘴1102向上方位移，經由貫穿孔1161及收容槽1151，回到圖17之位置。
然後，在下一個電子零件1080到達對應於貫穿孔1161之位置的時間點，再進行相同的動作，並以高速重複這些動作。此外，磁鐵1180係對空穴1171內的電子零件1080，承受電磁性吸力，以使電子零件1080的姿勢成為穩定者。
在如以上所示將吸附噴嘴1102用於插入裝置的情況，亦可得到與使用測量偵測器1101之情況相同的效果。
(空氣閥)
其次，說明使用該實施形態之致動器的空氣閥。圖18係表示一實施形態之空氣閥的剖面圖。空氣閥係將向內部所供給之氣體任意地密封、排出的機械。
如圖18所示，空氣閥3000係具有：外殼3102(閥本體之一例)，係劃出導入壓力空氣之空氣壓力室3101，並形成從空氣壓力室3101往外部相通的空氣排出口3103；閥體3200，係以對空氣排出口3103封鎖及開放的方式動作；以及致動器3300，係驅動閥體3200。
致動器3300係成為第1實施形態之位移擴大機構1具有驅動部80的構成。
在劃出空氣壓力室3101的外殼3102，係形成空氣供給口3104，從未圖示之氣壓供給源經由空氣供給口3104，導入壓力空氣。空氣供給口3104與位移擴大機構1之基部10係分別被配置於相異的平面。
空氣排出口3103係以氣體從空氣壓力室3101向空氣閥3000之外側脫出的方式被設置於外殼3102之壁部的一處。
閥體3200係例如能以橡膠片形成。
在圖18之例子，空氣供給口3104係被設置於對應於壓電元件20之位置，即，從空氣供給口3104所供給之空氣易碰到的位置。藉此，藉從空氣供給口3104所供給之空氣的流動，可期待冷卻壓電元件20之效果。又，在將空氣供給口3104配置成與空氣排出口3103成為一直線的情況，係可使從空氣供給口3104至空氣排出口3103的壓力損失成為最小。
外殼3102與蓋(未圖示)係可應用鋁鑄件或PPS等之樹脂材料。蓋係形成在平視時與外殼3102相同的形狀，藉由與外殼3102接合，將外殼3102之內 部密閉。
外殼3102與蓋(未圖示)之接合係在鋁鑄件的情況，能以適當地夾著密封材的方式氣密地藉螺絲固定來進行。在樹脂材料的情況，係可應用超音波焊接或雷射焊接等。
在依此方式所構成之空氣閥3000。係致動器3300之驅動部80向壓電元件20供給電壓或電流，藉由壓電元件20進行伸縮位移，從作用部40輸出被擴大之位移。藉此，閥體3200在位移方向D4位移，而在閥體3200與空氣排出口3103之間產生間隙。因此，從空氣供給口3104所供給之壓縮空氣係通過致動器3300之兩側的空間，再通過所形成之間隙，從空氣排出口3103噴出。
又，亦可作成平常關閉，該平常關閉係在壓電元件20未被施加電壓之狀態，藉閥體3200塞住空氣排出口3103，藉由在壓電元件20產生收縮位移，閥體3200從空氣排出口3103離開，空氣排出口3103被打開，而從空氣排出口3103噴出壓縮空氣。
又，亦可作成平常開放，該平常開放係在未施加電壓時，空氣排出口3103成為打開之狀態，在藉電壓之施加而使壓電元件20產生伸長位移時，閥體3200位移，而空氣排出口3103被塞住。
依此方式，使壓電元件20產生伸長位移，而可防止漏氣等。
(研磨裝置)
其次，說明使用第1實施形態之位移擴大機構1的研磨裝置。研磨裝置係自動地研磨被研磨物之裝置。
圖19係表示使用本發明之第1實施形態的位移擴大機構1之研磨裝置900的構成之一例的正視圖。研磨裝置900係包括：位移擴大機構1；及研磨部800，係被設置於作用部40之與壓電元件20接觸之面係相反側的面。
研磨裝置900係被安裝於位移擴大機構1的作用部40，作為拋光工 具之研磨部800係使其頭端與被研磨物901抵接，或者在經由游離研磨粒902之狀態，與被研磨物901接觸。
此處所舉例表示之研磨方法係採用在研磨位置具有與液體混合的游離研磨粒902，藉由使壓電元件20伸縮，研磨部800在被研磨物901的面上滑動，而研磨被研磨物901者，但是亦想到研磨將鑽石研磨粒等直接固定於研磨部800者的研磨方法。
研磨裝置900係作成將被研磨物901安裝於作用部40，並固定研磨部800的構成，亦因為在研磨部800與被研磨物901之相對性的動作係不變，所以可進行相同之研磨。
在研磨裝置900，藉由作成這種構成，可高效率地消除作用於壓電元件20之拉力，而可提供對壓電元件20可高效率地防止承受拉力所造成之損壞或連接處之剝離等的研磨裝置900。
(分配器)
其次，說明使用上述之實施形態之致動器的分配器。分配器係自動地切換液體之封入與排出的裝置。
圖20係表示一實施形態之分配器的局部剖面正視圖，圖21係表示塞住圖20之分配器的液體排出構件之狀態的剖面圖。圖22係表示打開圖20之分配器的液體排出構件之狀態的剖面圖。
如圖20所示，分配器2000係具有：液體排出構件2100，係導入液體，並排出所導入之液體；閥2200，係進行來自液體排出構件2100之液體的排出及遮斷；以及致動器2300，係驅動閥2200。致動器2300係成為第1變形例之位移擴大機構2具有驅動部80的構成。
液體排出構件2100係如圖21所示，具有：本體部2101；液室2102，係在本體部2101內所形成，並插入閥2200；液體導入部2103，係向液室2102導 入液體；液體排出口2104，係與液室2102之底部連通；以及閥座2105，係被設置於液室2102之底部，並閥2200的頭端所就座。
閥2200係形成頭端為球面的桿狀，並在鉛垂方向延伸，液室2102係形成與閥2200之形狀對應的圓柱形。閥2200係平常，如圖21所示，其頭端就座於閥座2105，而液體排出口2104係被塞住。在此狀態，液體係不會被排出。
閥2200係藉致動器2300在位移方向D4被進行昇降驅動。從圖21之狀態，使致動器2300驅動，而使閥2200上升，藉此，如圖22所示，液體排出口2104被打開，而從液體排出口2104排出液體。
致動器2300係成為與圖12之致動器1000相同之構造。
在作用部40，安裝閥2200。作用部40係為了輕量化，由高張力之鋁材所構成，亦可中央部被加工成厚度薄部。
而，藉驅動部80對壓電元件20施加電壓而伸長，藉此，作用部40向上方被驅動，隨著可使閥2200上升。又，藉由解除對壓電元件20之電壓的施加，可使閥2200下降。又，亦可使壓電元件20產生收縮位移，令閥2200進行上下移動。
此外，致動器2300之基部10係被基座2400支撐。又，基座2400係亦支撐液體排出構件2100。
又，亦可作成平常關閉，該平常關閉係在壓電元件20未被施加電壓之狀態，如圖21所示，藉閥2200塞住液體排出口2104，藉由使壓電元件20產生伸長位移，如圖22所示，閥2200上升，而液體排出口2104被打開，從液體排出口2104排出液體。
又，亦可是平常開放，該平常開放係在未施加電壓時，閥2200成為打開液體排出口2104之狀態，在藉電壓之施加而使壓電元件20產生收縮位移時，閥2200下降，而液體排出口2104被塞住。
(其他的應用)
以上，說明了本發明之實施形態，但是應認為上述之實施形態係在全部之事項上是舉例表示，不是用以限制者。上述之實施形態係在不超出本發明的範圍及其主旨下，亦可在各種的形態被省略、替換、變更。
例如，亦可本發明之一實施形態的位移擴大機構1係串列或並列地配置複數台，亦可複合地使用。在那時，如將複數台位移擴大機構1串列地連接的用法，即，連接位移擴大機構1之基部10與別的位移擴大機構1之作用部40亦可能，藉此，亦可使位移成為更大。尤其，在空間之限制嚴格之處，這種方法係有效。又，亦想到將2台位移擴大機構1結合成其連接角度成為90°等之連接方法的改變。
進而，又，在上述之實施形態係說明了作為伸縮元件，使用壓電元件20的情況，但是只要是伸縮之元件，無特別地限定，亦可能使用磁致伸縮元件或形狀記憶合金等之具有伸縮功能之其他的元件。
1:位移擴大機構 10:基部 11:安裝部 20:壓電元件 30:支撐構件 40:作用部 50:連結構件 60:壓縮構件

Claims (22)

  1. 一種位移擴大機構，其係包括： 成為基底之基部； 壓電元件，係一端部與該基部之安裝面連結，並在第1長邊方向延伸； 支撐構件，係一端部以與該壓電元件並列的方式被安裝於該安裝面，並在與該第1長邊方向交叉之第2長邊方向延伸； 作用部，係與在該壓電元件及該支撐構件之各個的另一端部連接，伴隨該壓電元件之伸縮，而在與該第1長邊方向及該第2長邊方向之各個相異的方向之位移方向位移；以及 壓縮構件，係與該基部及該作用部之各個連結，並在該第1長邊方向壓縮該壓電元件； 該第1長邊方向與該第2長邊方向係，在該作用部側交叉； 該壓縮構件係，不被配置於藉由該壓電元件與該支撐構件與該基部所圍繞的空間內。
  2. 如請求項1之位移擴大機構，其中該壓電元件之在該第1長邊方向的剛性係該支撐構件之在該第2長邊方向的剛性以下。
  3. 如請求項1之位移擴大機構，其中 具有連結在該壓電元件之該一端部與該基部的連結構件； 該連結構件係由熱膨脹係數比該支撐構件更高之材質所形成。
  4. 如請求項3之位移擴大機構，其中該連結構件係與該基部一體地形成。
  5. 如請求項1之位移擴大機構，其中 具有連結在該壓電元件之該另一端部與該作用部的連結構件； 該連結構件係由熱膨脹係數比該支撐構件更高之材質所形成。
  6. 如請求項5之位移擴大機構，其中該連結構件係與該作用部一體地形成。
  7. 如請求項1~6中任一項之位移擴大機構，其中該支撐構件之在該位移方向的剛性係該壓電元件之在該位移方向的剛性以下。
  8. 如請求項1~6中任一項之位移擴大機構，其中在該支撐構件之從該第2長邊方向所觀察的截面，繞與該位移方向正交且通過該支撐構件之在該位移方向的中心之中心軸的斷面二次矩係根據在該第2長邊方向之位置而異。
  9. 如請求項1~6中任一項之位移擴大機構，其中在該壓電元件之在該第1長邊方向的一端部、及該支撐構件之在該第2長邊方向的一端部之至少一方，係對該壓電元件及該支撐構件，設置促進在該位移方向之變形的鉸鏈構件。
  10. 如請求項1~6中任一項之位移擴大機構，其中在該壓電元件之在該第1長邊方向的另一端部、及該支撐構件之在該第2長邊方向的另一端部之至少一方，係對該壓電元件及該支撐構件，設置促進在該位移方向之變形的鉸鏈構件。
  11. 如請求項1~6中任一項之位移擴大機構，其中該壓縮構件係被設置2個，並分別被配置於該壓電元件及該支撐構件所夾的位置。
  12. 如請求項1~6中任一項之位移擴大機構，其中 該壓縮構件係在平視包含該第1長邊方向及該第2長邊方向，在與該第1長邊方向及該第2長邊方向之各個交叉的第3長邊方向延伸； 在該壓縮構件，係形成在該第3長邊方向可伸縮的伸縮部。
  13. 如請求項1~6中任一項之位移擴大機構，其中該壓縮構件係在該第1長邊方向延伸，在該第1長邊方向延伸的壓縮構件，係形成在該第1長邊方向可伸縮的伸縮部。
  14. 如請求項1~6中任一項之位移擴大機構，其中該作用部的頭端是平面。
  15. 一種研磨裝置，其係包括： 成為基底之基部； 壓電元件，係一端部與該基部之安裝面連結，並在第1長邊方向延伸； 支撐構件，係一端部以與該壓電元件並列的方式被安裝於該安裝面，並在與該第1長邊方向交叉之第2長邊方向延伸； 作用部，係與在該壓電元件及該支撐構件之各個的另一端部連接，伴隨該壓電元件之伸縮，而在與該第1長邊方向及該第2長邊方向之各個相異的方向之位移方向位移； 壓縮構件，係與該基部及該作用部之各個連結，並在該第1長邊方向壓縮該壓電元件；以及 研磨部，係在該作用部，被設置於與安裝該壓電元件及該支撐構件之面相反側的面； 該第1長邊方向與該第2長邊方向係，在該作用部側交叉； 該壓縮構件係，不被配置於藉由該壓電元件與該支撐構件與該基部所圍繞的空間內。
  16. 一種致動器，其係包括： 成為基底之基部； 壓電元件，係一端部與該基部之安裝面連結，並在第1長邊方向延伸； 支撐構件，係一端部以與該壓電元件並列的方式被安裝於該安裝面，並在與該第1長邊方向交叉之第2長邊方向延伸； 作用部，係與在該壓電元件及該支撐構件之各個的另一端部連接，伴隨該壓電元件之伸縮，而在與該第1長邊方向及該第2長邊方向之各個相異的方向之位移方向位移； 壓縮構件，係與該基部及該作用部之各個連結，並在該第1長邊方向壓縮該壓電元件；以及 驅動部，係向該壓電元件及該支撐構件供給電壓或電流，而使該壓電元件進行伸縮驅動； 該第1長邊方向與該第2長邊方向係，在該作用部側交叉； 該壓縮構件係，不被配置於藉由該壓電元件與該支撐構件與該基部所圍繞的空間內。
  17. 如請求項16之致動器，其中在處理電子零件之電子零件處理裝置，驅動在電子零件之處理所使用的作用件。
  18. 如請求項16之致動器，其中在用以測量電子零件之特性的測量裝置，驅動與該電子零件接觸並用以測量特性之測量偵測器。
  19. 如請求項16之致動器，其中在用以測量電子零件之特性的測量裝置，藉由驅動用以吸附該電子零件之吸附噴嘴，使該吸附噴嘴所吸附之電子零件與用以測量特性之測量偵測器接觸。
  20. 如請求項16之致動器，其中在將電子零件插入載具帶之插入裝置，藉由驅動用以吸附該電子零件之吸附噴嘴，將該吸附噴嘴所吸附之電子零件插入該帶。
  21. 一種分配器，其係包括： 液體排出構件，係導入液體，並排出所導入之液體； 閥，係進行來自該液體排出構件之液體的排出及遮斷；以及 如請求項16之致動器，係驅動該閥。
  22. 一種空氣閥，其係包括： 閥本體，係具有導入壓力空氣之空氣壓力室、與從該空氣壓力室往外部相通的空氣排出口； 閥體，係在該空氣壓力室之內部以將該空氣排出口封鎖及開放的方式動作；以及 如請求項16之致動器，係被設置於該空氣壓力室，並驅動該閥體。
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