JP2011188720A - Driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動装置に関し、特に、高分子アクチュエータを備えた駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device, and more particularly, to a drive device including a polymer actuator.
従来、微小変位を発生させるための変位素子として、静電引力型、圧電型、超音波式、形状記憶合金式などのアクチュエータが提案されている。 Conventionally, actuators of electrostatic attraction type, piezoelectric type, ultrasonic type, shape memory alloy type, etc. have been proposed as displacement elements for generating minute displacements.
なかでも圧電型は、体積当たりの発生力が大きいため、小型でも実用的な駆動力を発生させることができ、小型の撮像装置のアクチュエータ等に用いられている。現在の圧電型アクチュエータの主流は、PZT(Pb(Zr、Ti)O3)を主材料とする無機アクチュエータである。 In particular, since the piezoelectric type has a large generated force per volume, it can generate a practical driving force even when it is small, and is used for an actuator of a small imaging device. The mainstream of current piezoelectric actuators is an inorganic actuator whose main material is PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ).
しかしながら、PZTは変位量が極めて小さいため、大きな変位量や大きな速度を必要とする用途には適していない。また、PZTは鉛を含んでいるため、将来的に使用が制限される懸念がある。 However, since PZT has a very small amount of displacement, it is not suitable for applications that require a large amount of displacement or a large speed. Moreover, since PZT contains lead, there is a concern that its use will be limited in the future.
さらに、無機アクチュエータは焼成温度が1000℃程度もあり、たとえば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)化した際の回路とのハイブリッド性に問題がある。また、簡便な製造方法がないこともMEMS化や微細化、集積化を妨げる一因となっている。また、他の無機アクチュエータにおいても、それぞれ動作環境に制限があったり、応答性が不十分であったり、構造が複雑であったり、柔軟性が欠如していたり等の問題点があり、用途も制限される。 Furthermore, the inorganic actuator has a firing temperature of about 1000 ° C., and there is a problem in, for example, the hybrid property with a circuit when converted to MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). In addition, the lack of a simple manufacturing method is one factor that hinders MEMS, miniaturization, and integration. In addition, other inorganic actuators also have problems such as limited operating environment, insufficient response, complicated structure, lack of flexibility, etc. Limited.
そこで、これらの問題点に対して、軽量で柔軟な有機材料を用いた高分子アクチュエータが研究されてきている。一般に、有機材料はヤング率が低い(柔らかい)ため、無機材料と比較して変位力は小さくなる一方、変位量は大きくなる。また、作製に、インクジェット法や印刷法などのウェットプロセスを用いることが可能であるため、安価で、大面積の作製が可能となる。さらには、フレキシブル基板対応も可能となる。そして、これらの特徴を生かし、高分子アクチュエータは、小型モータ、マイクロポンプ、医療機器、ロボット用駆動源などへの応用が期待されている。 In view of these problems, polymer actuators using light and flexible organic materials have been studied. In general, an organic material has a low Young's modulus (soft), so that the displacement force is small as compared with an inorganic material, but the displacement amount is large. In addition, a wet process such as an inkjet method or a printing method can be used for manufacturing, so that a large area can be manufactured at low cost. Furthermore, a flexible substrate can be supported. Taking advantage of these characteristics, the polymer actuator is expected to be applied to small motors, micropumps, medical equipment, robot drive sources, and the like.
また、このような高分子アクチュエータとしては、イオン導電性高分子アクチュエータ、導電性高分子アクチュエータ、誘電型ポリマーアクチュエータなどが挙げられるが、なかでも、柔軟なポリマーを誘電体として電極間に挟んだ構成の誘電型ポリマーアクチュエータは、より大きな変位量と動作速度が得られることから注目されている。 Examples of such polymer actuators include ion conductive polymer actuators, conductive polymer actuators, and dielectric polymer actuators. Among them, a configuration in which a flexible polymer is sandwiched between electrodes as a dielectric. This type of dielectric polymer actuator is attracting attention because it can obtain a larger displacement and operating speed.
なお、上記した高分子アクチュエータの一例として、電極間に誘電エラストマ層を備えたアクチュエータが、たとえば、特許文献1に開示されている。 As an example of the polymer actuator described above, an actuator including a dielectric elastomer layer between electrodes is disclosed in Patent Document 1, for example.
しかしながら、上記のような高分子アクチュエータ(誘電型ポリマーアクチュエータ)を用いて駆動装置を構成した場合に、たとえば、電力を供給する外部電源を切断すると、高分子アクチュエータの変位状態が変化してしまうという不都合がある。すなわち、上記高分子アクチュエータを用いた従来の駆動装置では、高分子アクチュエータの形状の自己保持を実現することが困難であるという問題点がある。 However, when the drive device is configured using the polymer actuator (dielectric polymer actuator) as described above, for example, if the external power supply that supplies power is cut, the displacement state of the polymer actuator changes. There is an inconvenience. That is, the conventional driving device using the polymer actuator has a problem that it is difficult to realize self-holding of the shape of the polymer actuator.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、高分子アクチュエータの形状の自己保持を実現することが可能な駆動装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to provide a driving device capable of realizing self-holding of the shape of the polymer actuator. is there.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による駆動装置は、充放電することにより伸縮する高分子アクチュエータと、高分子アクチュエータに電荷をチャージする駆動部と、高分子アクチュエータの接続を切り替えるスイッチ部と、スイッチ部に切り替え命令を出す指示部と、スイッチ部の切り替えにより高分子アクチュエータと接続される、容量成分を含む容量部とを備えている。 In order to achieve the above object, a drive device according to one aspect of the present invention switches a connection between a polymer actuator that expands and contracts by charging and discharging, a drive unit that charges a polymer actuator, and a polymer actuator. A switch unit; an instruction unit for issuing a switching command to the switch unit; and a capacitor unit including a capacitive component connected to the polymer actuator by switching the switch unit.
この一の局面による駆動装置では、上記のように、高分子アクチュエータと接続される容量部を備え、スイッチ部の切り替えにより、高分子アクチュエータの接続を駆動部から容量部に切り替えることによって、高分子アクチュエータの容量変化を抑制することができる。これにより、リーク電流を低減(リーク電流増加の加速を抑制)することができるので、高分子アクチュエータに蓄積された電荷の減少を抑制することができる。その結果、高分子アクチュエータの形状の変化を抑制することができる。そのため、たとえば、外部電源を切断した場合でも、外部電源切断前の高分子アクチュエータの状態を維持することができる。 In the driving device according to this aspect, as described above, the capacitor is connected to the polymer actuator, and by switching the switch unit, the connection of the polymer actuator is switched from the drive unit to the capacitor unit. The capacity change of the actuator can be suppressed. Thereby, since leakage current can be reduced (acceleration of increase in leakage current) can be suppressed, decrease in charge accumulated in the polymer actuator can be suppressed. As a result, a change in the shape of the polymer actuator can be suppressed. Therefore, for example, even when the external power supply is disconnected, the state of the polymer actuator before the external power supply is disconnected can be maintained.
上記一の局面による駆動装置において、好ましくは、指示部は、外部電源の電圧を検出する電圧検出部を含んでおり、外部電源の電圧が所定値以下の電圧であることを検出すると、高分子アクチュエータと容量部とが接続されるように、スイッチ部に切り替え命令を出す。このように構成すれば、容易に、高分子アクチュエータの形状の変化を抑制することができる。 In the driving device according to the above aspect, preferably, the indication unit includes a voltage detection unit that detects a voltage of the external power supply, and when the voltage of the external power supply is detected to be a voltage equal to or lower than a predetermined value, the polymer A switching command is issued to the switch unit so that the actuator and the capacitor unit are connected. If comprised in this way, the change of the shape of a polymer actuator can be suppressed easily.
上記一の局面による駆動装置において、高分子アクチュエータは、誘電エラストマからなる変位層と、変位層を挟む一対の電極層とを含む構成とすることができる。 In the driving device according to the above aspect, the polymer actuator may include a displacement layer made of a dielectric elastomer and a pair of electrode layers sandwiching the displacement layer.
上記一の局面による駆動装置において、容量部の容量は、高分子アクチュエータにおける最も大きい容量に対して、1/10以上10/10以下であるのが好ましい。 In the drive device according to the above aspect, the capacity of the capacity portion is preferably 1/10 or more and 10/10 or less with respect to the largest capacity of the polymer actuator.
以上のように、本発明によれば、高分子アクチュエータの形状の自己保持を実現することが可能な駆動装置を容易に得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily obtain a drive device capable of realizing self-holding of the shape of the polymer actuator.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による高分子アクチュエータの概略構成を示す模式図である。図2は、本発明の第1実施形態による高分子アクチュエータの充電時の態様を示す模式図である。図3は、本発明の第1実施形態による高分子アクチュエータの放電時の態様を示す模式図である。まず、図1〜図3を参照して、本発明の第1実施形態による高分子アクチュエータ5の構成およびその駆動変形の態様について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a polymer actuator according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view showing an aspect during charging of the polymer actuator according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic view showing an aspect during discharge of the polymer actuator according to the first embodiment of the present invention. First, with reference to FIGS. 1-3, the structure of the
第1実施形態による高分子アクチュエータ5は、図1に示すように、柔軟なゴム状のポリマー(誘電エラストマ、誘電ポリマー)を誘電体とする変位層501(ポリマー誘電体)と、変位層501の一方の面上に形成された第1の電極膜(電極層)502と、変位層501の他方の面上に形成された第2の電極膜(電極層)503とが積層されて構成された誘電型ポリマーアクチュエータからなる。
As shown in FIG. 1, the
上記構成を有する高分子アクチュエータ5は、図2に示すように、第1の電極膜502と第2の電極膜503との間に電源7より電圧が印加されると、変位層501が充電(矢印P1)される。そして、印加された電圧によって発生する電界により電極間に静電引力が働き、第1の電極膜502と第2の電極膜503とが引き合う。これにより、弾性体である変位層501が、層面に垂直な方向に収縮するとともに、層面に沿った方向に反対の位相で伸長する。すなわち、変位層501が圧縮されて、面積が広がるように変形する。
As shown in FIG. 2, when the voltage is applied between the
次に、図3に示すように、第1の電極膜502と第2の電極膜503との間に、たとえば、コンデンサ8を接続すると、変位層501に充電された電荷が放電(矢印P2)されて、層面に垂直な方向に伸長するとともに、層面に沿った方向に反対の位相で収縮する。
Next, as shown in FIG. 3, for example, when a capacitor 8 is connected between the
このように、高分子アクチュエータ5は、充放電されることにより、層面に垂直な方向、および、層面に沿った方向に伸縮し変位する。
Thus, the
なお、高分子アクチュエータ5の変位層501の厚み(電極間距離)d(図1参照)は、充放電に伴い変化するため、後述するように、変位層501の変位に伴って、高分子アクチュエータ5の容量も変化する。
Since the thickness (distance between electrodes) d (see FIG. 1) of the
図4は、本発明の第1実施形態による駆動装置の概略構成を示すブロック図である。図5は、本発明の第1実施形態による駆動装置の電圧低下検出部の概略構成を示すブロック図である。図6は、第1実施形態による電圧低下検出部の動作を説明するための図である。次に、図4〜図6を参照して、本発明の第1実施形態による駆動装置について説明する。 FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the driving apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the voltage drop detection unit of the driving apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the voltage drop detection unit according to the first embodiment. Next, with reference to FIGS. 4-6, the drive device by 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
第1実施形態による駆動装置は、図4に示すように、上記高分子アクチュエータ5と、高分子アクチュエータ5の駆動を制御する制御部100とを備えている。
As shown in FIG. 4, the drive device according to the first embodiment includes the
上記制御部100は、高分子アクチュエータ5に電荷をチャージする駆動部10と、高分子アクチュエータ5の接続を切り替えるスイッチ部20と、外部電源150の電圧低下を検出して、スイッチ部20に切り替え命令を出す電圧低下検出部30と、容量部40とを含んで構成されている。なお、電圧低下検出部30は、本発明の「指示部」および「電圧検出部」の一例である。
The
駆動部10は、昇圧回路11と、電圧印加調整部12とを有している。昇圧回路11は、外部電源150からの電圧を昇圧する機能を有しており、昇圧した電圧を電圧印加調整部12に出力する。電圧印加調整部12は、昇圧回路11で昇圧された電圧を高分子アクチュエータ5に印加する。また、電圧印加調整部12は、変形させる状態に応じて印加電圧を調整する。なお、電圧印加調整部12の出力側は、スイッチ部20と接続されている。
The
スイッチ部20は、高分子アクチュエータ5に接続されている回路の入力インピーダンス部を2種類以上に切り替える機能を有している。なお、第1実施形態では、上記スイッチ部20は、高分子アクチュエータ5の接続を、駆動部10と容量部40とに切り替え可能に構成されている。具体的には、スイッチ部20は、端子21および22を有しており、端子21には、電圧印加調整部12の出力側が接続されているとともに、端子22には、容量部40が接続されている。そして、端子21にスイッチ部20が切り替えられると、高分子アクチュエータ5と駆動部10とが接続され、端子22にスイッチ部20が切り替えられると、高分子アクチュエータ5と容量部40とが接続される。なお、高分子アクチュエータ5の駆動時には、高分子アクチュエータ5は駆動部10と接続される。
The
電圧低下検出部30は、図5に示すように、外部電源150のエネルギーをチャージするキャパシタCと、入力端子31aに印加された所定電圧とキャパシタCの電圧とを比較するコンパレータ部31とを含んで構成されている。また、電圧低下検出部30の出力側(コンパレータ部31の出力端子31b)は、スイッチ部20と接続されている。
As shown in FIG. 5, the voltage
また、上記電圧低下検出部30は、キャパシタCの電圧が所定電圧以下になった際に、スイッチ部20(図4参照)に切り替え命令を出すように構成されている。具体的には、図6に示すように、電圧低下検出部30のキャパシタCは、外部電源150(図4および図5参照)からの電力により一定電圧が保持されているが、たとえば、外部電源150が切断されると(T1点)、キャパシタCの電圧が低下し始める。そして、キャパシタCの電圧が所定電圧以下になったタイミング(T2点)で、スイッチ部20に切り替え命令を出す。
The voltage
図4に示す容量部40は、コンデンサ(たとえば、電解コンデンサ)から構成されており、スイッチ部20の切り替えにより、高分子アクチュエータ5と接続される。なお、容量部40と高分子アクチュエータ5とが接続された状態では、等価回路的に、容量部40と高分子アクチュエータ5とが並列接続された構成をなす。また、上記容量部40には、高分子アクチュエータ5の静電容量が最も大きくなったときの容量に対して、1/10以上10/10以下の静電容量を有するコンデンサを用いるのが好ましい。
4 is composed of a capacitor (for example, an electrolytic capacitor), and is connected to the
図7〜図10は、それぞれ、本発明の第1実施形態による駆動装置(高分子アクチュエータ)のリーク時間に対する厚み変化、容量変化、電圧変化および電流変化を示した図である。次に、図1図4および図7〜図10を参照して、本発明の第1実施形態による駆動装置を用いた高分子アクチュエータ5の駆動制御について説明する。なお、図7〜図10において、高分子アクチュエータ5が容量部40と接続されている場合を破線で示しており、高分子アクチュエータ5が駆動部10と接続されている場合を実線で示している。
FIGS. 7 to 10 are diagrams showing thickness change, capacity change, voltage change, and current change with respect to the leak time of the drive device (polymer actuator) according to the first embodiment of the present invention, respectively. Next, drive control of the
図4に示したように、高分子アクチュエータ5の駆動時には、スイッチ部20は、駆動部10(端子21)と接続されており、外部電源150が切断されると、電圧低下検出部30で外部電源150の電圧低下を検知して、電圧低下検出部30からスイッチ部20に切り替え命令を出す。スイッチ部20に切り替え命令が出されると、スイッチ部20が切り替えられて、高分子アクチュエータ5が容量部40と接続される。
As shown in FIG. 4, when the
ここで、第1実施形態とは異なり、高分子アクチュエータ5と駆動部10とが常時接続されている場合について考える。この場合において、外部電源150が切断されると、リーク電流が流れ、高分子アクチュエータ5の電荷が減少する。
Here, unlike the first embodiment, consider a case where the
なお、リーク電流とは、高分子アクチュエータ5と接続されている回路と高分子アクチュエータ5自体に流れる電流であり、下記(1)式で示される。
I=V/R ・・・・・(1)
但し、Iはリーク電流、Vは高分子アクチュエータ5の保持電圧、Rは(高分子アクチュエータ5に接続されている抵抗+高分子アクチュエータ5自体の抵抗)である。
The leakage current is a current that flows through the circuit connected to the
I = V / R (1)
However, I is a leakage current, V is a holding voltage of the
一方、高分子アクチュエータ5の静電容量(Cp)は、下記(2)式で示される。
Cp=ε×ε0×S/d ・・・・・(2)
ただし、εは真空の誘電率、ε0は比誘電率、Sは電極面積、dは変位層501の厚み(図1参照)である。
On the other hand, the electrostatic capacity (Cp) of the
Cp = ε × ε 0 × S / d (2)
Where ε is the dielectric constant of vacuum, ε 0 is the relative dielectric constant, S is the electrode area, and d is the thickness of the displacement layer 501 (see FIG. 1).
高分子アクチュエータ5の静電容量(Cp)は、(2)式に示すように、変位層501の厚み(d)により変動する。このため、リーク電流によって、高分子アクチュエータ5の電荷が減少すると、図7の実線で示すように、厚み(d)が大きくなり、図8の実線で示すように、静電容量(Cp)が小さくなる。
The electrostatic capacity (Cp) of the
また、高分子アクチュエータ5の保持電圧(V)は、下記の(3)式で示される。
V=Q/Cp ・・・・・(3)
ただし、Qは高分子アクチュエータ5の電荷、Cpは高分子アクチュエータ5の静電容量である。
The holding voltage (V) of the
V = Q / Cp (3)
Where Q is the charge of the
リーク電流によって、電荷(Q)が減少すると、静電容量(Cp)も減少するため、(3)式より、高分子アクチュエータ5のみかけ上の保持電圧(V)は、あまり変化せず、図9の実線で示すように、高い状態を維持する。そのため、(1)式および図10の実線で示すように、リーク電流(I)の増加が加速される(リーク電流(I)が多く流れる)。
When the charge (Q) decreases due to the leakage current, the electrostatic capacity (Cp) also decreases. Therefore, the apparent holding voltage (V) apparent from the
そして、リーク電流(I)の増加が加速される(リーク電流(I)が多く流れる)ことによって、さらに高分子アクチュエータ5の電荷が減少し、変位層501の厚み(d)がさらに変動する(大きくなる)。これにより、高分子アクチュエータ5が駆動部10に接続されている場合には、高分子アクチュエータ5における長時間の形状の自己保持を実現することが困難となる。
Then, the increase in the leakage current (I) is accelerated (a large amount of leakage current (I) flows), whereby the charge of the
これに対して、第1実施形態では、上述したように、電圧低下検出部30で外部電源150の電圧低下が検知されると、スイッチ部20が切り替えられて、高分子アクチュエータ5が容量部40と接続される。
In contrast, in the first embodiment, as described above, when the voltage drop of the
高分子アクチュエータ5と容量部40とが接続されると、(2)式の静電容量(Cp)は、高分子アクチュエータ5の容量と容量部40の容量とが合計された容量となり、図8の破線で示すように、高分子アクチュエータ5の容量変化が軽減される。このため、リーク電流の増加に伴って高分子アクチュエータ5の電荷(Q)が減少するものの、静電容量(Cp)の変化が軽減されるので、(3)式より、高分子アクチュエータ5の保持電圧(V)が減少(図9参照)する。
When the
また、高分子アクチュエータ5の保持電圧(V)が減少すると、(1)式より、リーク電流Iも減少する。これにより、図10の破線で示すように、リーク電流の増加が加速されるのを抑制することが可能となる。
Further, when the holding voltage (V) of the
そして、リーク電流増加の加速を抑制することにより、高分子アクチュエータ5における電荷の減少が抑制されるので、図7の破線で示すように、変位層501の厚み(d)の変動(変化)が抑制される。
Then, by suppressing the acceleration of the increase in leakage current, the decrease in charge in the
このように、第1実施形態による駆動装置では、高分子アクチュエータ5と接続される容量部40を備え、スイッチ部20の切り替えにより、高分子アクチュエータ5の接続を駆動部10から容量部40に切り替えることによって、高分子アクチュエータ5の容量変化を抑制することができる。このため、リーク電流の増加が加速するのを抑制することができるので、高分子アクチュエータ5に蓄積された電荷の減少を抑制して、電荷が蓄積された状態を維持することができる。これにより、変位層501の厚み(d)の変化を抑制することができるので、外部電源150を切断した場合でも、高分子アクチュエータ5の形状変化(変位層501の厚み変化)を抑制して、外部電源切断前の高分子アクチュエータ5の状態を維持することができる。したがって、上記のように構成することにより、高分子アクチュエータ5における長時間の形状の自己保持を実現することができる。
As described above, the drive device according to the first embodiment includes the
また、上記容量部40の静電容量を、高分子アクチュエータ5の静電容量が最も大きくなったときの容量に対して、1/10以上10/10以下となるように構成すれば、効果的に、高分子アクチュエータ5における長時間の形状の自己保持を実現することができる。
Further, it is effective if the capacitance of the
なお、高分子アクチュエータ5における長時間の形状の自己保持を実現することにより、高分子アクチュエータ5を、たとえば、小型モータ、マイクロポンプ、医療機器、ロボット用駆動源などに用いた場合に、外部電源150の切断などにより、高分子アクチュエータ5の変位が予期せぬ変位になってしまうのを抑制することができる。
By realizing self-holding of the shape of the
(第2実施形態)
図11は、本発明の第2実施形態による駆動装置の概略構成を示すブロック図である。次に、図11を参照して、本発明の第2実施形態による駆動装置について説明する。なお、図11において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of the driving apparatus according to the second embodiment of the present invention. Next, a driving device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 11, corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
この第2実施形態による駆動装置は、図11に示すように、第1実施形態の構成において、スイッチ部20が、高分子アクチュエータ5をフローティング状態に接続するための端子23をさらに備えている。
As shown in FIG. 11, the drive device according to the second embodiment further includes a terminal 23 for connecting the
また、第2実施形態では、電圧低下検出部30に、さらにコントローラ部50が接続されている。このコントローラ部50は、電圧低下検出部30が外部電源150の電圧低下を検出して、スイッチ部20に切り替え命令を出す際に、容量部40(端子22)とフローティング(端子23)とのいずれに切り替えるかを指示する。
In the second embodiment, a
図12は、本発明の第2実施形態による駆動装置(高分子アクチュエータ)のリーク時間に対する厚み変化を示した図である。次に、図1、図7、図11および図12を参照して、本発明の第2実施形態による駆動装置を用いた高分子アクチュエータの駆動制御について説明する。なお、図12において、高分子アクチュエータ5がフローティング状態に接続されている場合を破線で示しており、高分子アクチュエータ5が駆動部10に接続されている場合を実線で示している。また、高分子アクチュエータ5が容量部40と接続された場合については、上記第1実施形態と同様であるため、この第2実施形態では、高分子アクチュエータ5がフローティング状態に接続された場合について説明する。
FIG. 12 is a diagram showing a change in thickness with respect to a leak time of the driving device (polymer actuator) according to the second embodiment of the present invention. Next, with reference to FIG. 1, FIG. 7, FIG. 11, and FIG. 12, the drive control of the polymer actuator using the drive device according to the second embodiment of the present invention will be described. In FIG. 12, the case where the
図11に示すように、高分子アクチュエータ5がフローティング状態(端子23)に接続されると、高分子アクチュエータ5と接続されている回路に流れるリーク電流の発生が抑制される。このため、図12に示すように、スイッチ部20の切り替え直後には、変位層501(図1参照)の厚み(d)はほとんど変化しない。一方、高分子アクチュエータ5自体に流れるリーク電流により、高分子アクチュエータ5の電荷が減少するため、時間の経過に伴い、リーク電流の増加が加速される。
As shown in FIG. 11, when the
ここで、高分子アクチュエータ5が容量部40(図11参照)と接続されている場合には、高分子アクチュエータ5から容量部40に電荷がチャージされる分、図7に示したように、スイッチ部20の切り替え直後には変位層501の厚み(d)が増加する。その後、長時間にわたって厚み(d)の変化が抑制される。
Here, when the
一方、高分子アクチュエータ5がフローティング状態(端子23)に接続されている場合には、図12に示すように、スイッチ部20の切り替え直後から一定の時間(t)内では、容量部40と接続されている場合よりも、変位層501の厚み(d)の増加(変化)が抑制される。このため、比較的短時間の形状の自己保持であれば、フローティング状態(端子23)と接続することにより、容量部40(端子22)と接続する場合に比べて、より高い自己保持効果を得ることができる。すなわち、比較的短時間であれば、高分子アクチュエータ5の形状変化(変位層501の厚み変化)をより効果的に抑制することができる。
On the other hand, when the
このため、容量部40(端子22)とフローティング状態(端子23)とを切り替え可能に構成することにより、用途に応じて、容量部40とフローティングとを使い分けることが可能となる。たとえば、長時間にわたって高分子アクチュエータ5の形状変化を抑制したい場合には、容量部40と接続し、形状変化を抑制する時間は短時間でよいが、形状変化をより精度よく抑制したい場合には、フローティング状態(端子23)と接続するなどの使い分けができる。
Therefore, by configuring the capacitor 40 (terminal 22) and the floating state (terminal 23) to be switchable, the
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
5 高分子アクチュエータ
501 変位層(誘電エラストマ、ポリマー誘電体)
502 第1の電極膜(電極層)
503 第2の電極膜(電極層)
10 駆動部
11 昇圧回路
12 電圧印加調整部
20 スイッチ部
21、22、23 端子
30 電圧低下検出部(指示部、電圧検出部)
31 コンパレータ部
31a 入力端子
31b 出力端子
40 容量部
50 コントローラ部
100 制御部
150 外部電源
5
502 1st electrode film (electrode layer)
503 Second electrode film (electrode layer)
DESCRIPTION OF
31
Claims (4)
前記高分子アクチュエータに電荷をチャージする駆動部と、
前記高分子アクチュエータの接続を切り替えるスイッチ部と、
前記スイッチ部に切り替え命令を出す指示部と、
前記スイッチ部の切り替えにより前記高分子アクチュエータと接続される、容量成分を含む容量部とを備えることを特徴とする、駆動装置。 A polymer actuator that expands and contracts by charging and discharging; and
A drive unit that charges the polymer actuator;
A switch unit for switching the connection of the polymer actuator;
An instruction unit for issuing a switching command to the switch unit;
A drive unit comprising: a capacitor unit including a capacitor component connected to the polymer actuator by switching of the switch unit.
誘電エラストマからなる変位層と、
前記変位層を挟む一対の電極層とを含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の駆動装置。 The polymer actuator is
A displacement layer made of a dielectric elastomer;
The drive device according to claim 1, further comprising a pair of electrode layers sandwiching the displacement layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010054651A JP2011188720A (en) | 2010-03-11 | 2010-03-11 | Driving device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014107319A (en) * | 2012-11-26 | 2014-06-09 | Canon Inc | Member for adhesion having controllable adhesive strength |
JP2017175896A (en) * | 2016-03-21 | 2017-09-28 | 本田技研工業株式会社 | Control device for variable rigidity mechanism |
-
2010
- 2010-03-11 JP JP2010054651A patent/JP2011188720A/en active Pending
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