JP2013169035A - 高分子アクチュエータの取付構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電性材料により形成され、かつ電源に接続された固定側取付部13を移動不能に配置する。導電性材料により形成され、かつ電源に接続され、高分子アクチュエータ40の伸縮動作を電動義手に伝達するための可動側取付部16を往復動可能に配置する。電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元する高分子アクチュエータ40の軸方向についての後端を固定端48とし前端を可動端49とする。高分子アクチュエータ40の両電極の一方を固定側取付部13に電気的に接続させた状態で、固定端48をボルト53により固定側取付部13に締結し、両電極の他方を可動側取付部16に電気的に接続させた状態で、可動端49をボルト54により可動側取付部16に締結する。
【選択図】図1
Description
図1及び図2に示すように、本実施形態の電動義手は、義手本体10、複数の指部、複数本の高分子アクチュエータ40及び動力伝達部60を備えている。次に、電動義手の上記各部について説明する。
義手本体10は、電動義手の骨格部分をなすものである。ここで、電動義手において、人の手首に相当する箇所に向かう方向を「後」とし、指先に相当する箇所に向かう方向を「前」とすると、義手本体10は前後方向(図1の上下方向)に細長い形状をなしている。義手本体10は、その後部に基部11を備えている。基部11の中心部からは、支柱12が前方へ向けて延びている。支柱12の後端部には、導電性材料によって形成された固定側取付部13が、同支柱12に対し、前後方向及び周方向への移動不能に取付けられている。この固定側取付部13は、各高分子アクチュエータ40の一端(後端)が取付けられる箇所であり、複数本の高分子アクチュエータ40に対し共通するものとして1つ設けられている。
図1及び図2に示すように、複数の指部は、第1指部33及び第2指部37からなる。第1指部33は、人の手の人差し指、中指等に相当する箇所である。第1指部33の基端部(後端部)は、両対向壁部27,28の一側部間に配置され、同一側部間に架け渡された支軸34により回動可能に支持されている。
高分子アクチュエータ40は、高分子材料により形成され、かつ電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより伸縮動作するアクチュエータであり、人の手における筋肉に相当するものである。
そして、各高分子アクチュエータ40の固定端48は、第1締結部材により、固定側取付部13の各膨出部14に締結されている。第1締結部材としては、雄ねじの形成された軸部53Aと、その軸部53Aの後端部に一体に設けられた頭部53Bとからなるボルト53が用いられている。このボルト53の軸部53Aが、固定側取付部13の後方から、膨出部14毎の両挟み部15間に通され、固定端48側(後側)の雌ねじ部材45に螺合されている。このボルト53により、電極取出部51が固定側取付部13に圧接させられ、電極42,43の一方が電極取出部51を介して固定側取付部13に電気的に接続されるとともに、固定端48が固定側取付部13に締結されている。
図1及び図2に示すように、動力伝達部60は、義手本体10の可動側取付部16と各指部33,37(支軸34,38)との間に設けられ、各高分子アクチュエータ40の伸縮動作に伴う可動側取付部16の前後動を回動運動に変換して各指部33,37に伝達し、これらを回動(開閉)させるためのものである。
図8の左半部に示すように、高分子アクチュエータ40毎の固定端48側(後側)の雌ねじ部材45に対し、ボルト53が締まる方向(軸部53Aが雌ねじ部材45に螺入する方向)へ緩く回転される。また、高分子アクチュエータ40毎の可動端49側の雌ねじ部材46に対し、ボルト54が締まる方向(軸部54Aが雌ねじ部材46に螺入する方向)へ緩く回転される。これらの回転は、ボルト53の頭部53Bと、ボルト54の頭部54Bとの間隔が、収縮時の各高分子アクチュエータ40の長さ(正確には、両電極取出部51,52の間隔)よりも僅かに大きくなるように行なわれる。
なお、高分子アクチュエータ40の交換等のために、電動義手からそれまで装着されていた高分子アクチュエータ40を取り外す場合には、上記とは逆の作業が行なわれる。
次に、本実施形態の電動義手の動作について説明する。
ここで、各高分子アクチュエータ40が伸長するときに発生する力が小さいと、可動側取付部16に加わる力が小さい。しかし、本実施形態では、高分子アクチュエータ40が複数本用いられ、それらの高分子アクチュエータ40が伸縮方向を揃えた状態で配置されていて、高分子アクチュエータ40毎の可動端49が共通の可動側取付部16に取付けられている。そのため、可動側取付部16に大きな力が加えられ、把持対象物を、両指部33,37による大きな力で把持することが可能である。
(1)導電性材料により形成され、かつ電源31に接続された固定側取付部13を移動不能に配置する。また、導電性材料により形成され、かつ電源31に接続され、高分子アクチュエータ40の伸縮動作を電動義手(動力伝達部60)に伝達するための可動側取付部16を往復動可能に配置する。高分子アクチュエータ40の軸方向についての一端(後端)を固定端48とし、他端(前端)を可動端49とする。高分子アクチュエータ40の電極42,43の一方を固定側取付部13に電気的に接続させた状態で、固定端48を第1締結部材により固定側取付部13に締結する。両電極42,43の他方を可動側取付部16に電気的に接続させた状態で、可動端49を第2締結部材により可動側取付部16に締結している(図6(A))。
そのため、高分子アクチュエータ40をコンパクトな形態(円筒状)とし、電動義手への搭載性を向上させることができる(図1)。
そのため、各高分子アクチュエータ40の伸縮動作を、可動側取付部16に対し、偏ることなくバランスよく伝達することができる。
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・固定側取付部13において、一対の挟み部15に代えて、膨出部14毎にボルト53の軸部53Aを挿通するための孔が設けられてもよい。また、可動側取付部16において、一対の挟み部25に代えて、膨出部24毎にボルト54の軸部54Aを挿通するための孔が設けられてもよい。
・指部33,37の数が3以上に変更されてもよい。
<高分子アクチュエータ40について>
・高分子アクチュエータ40は、上述した誘電方式に代え、イオン方式であってもよい。
<締結部材について>
・ボルト53(54)の頭部53B(54B)と固定側取付部13(可動側取付部16)との間に、それらを互いに遠ざけさせる方向へ付勢する付勢部材、例えば、ばね、ばね座金等が介在されてもよい。このようにすると、頭部53B(54B)と固定側取付部13(可動側取付部16)との間に隙間があっても、上記電気的接続を確保したうえで固定端48(可動端49)を固定側取付部13(可動側取付部16)に締結することができる。付勢部材が上記の隙間を吸収するからである。
・第1締結部材(第2締結部材)は、高分子アクチュエータ40の両電極42,43の一方(他方)を固定側取付部13(可動側取付部16)に電気的に接続させた状態で、固定端48(可動端49)を固定側取付部13(可動側取付部16)に締結できるものであればよく、ボルト53(54)とは異なる構成を有するものであってもよい。
・動力伝達部60の構成を変更することで、上記実施形態とは逆に、高分子アクチュエータ40の高分子アクチュエータ40が伸長するときに第1指部33及び第2指部37を開く側へ回動させ、同高分子アクチュエータ40が収縮するときに両指部33,37を閉じる側へ回動させるようにしてもよい。
<第1指部33及び第2指部37が閉じる(把持対象物を把持する)力について>
・この力は、次の要素を調整することで変更可能である。
(ii)高分子アクチュエータ40の直径。この直径が大きくなるに従い、上記力が増大する。
この場合、電動義手に装着される高分子アクチュエータ40の本数が変更されてもよいし、電圧印加の対象となる高分子アクチュエータ40の本数が状況に応じて、制御により、又は操作により変更されてもよい。
・本発明の取付構造は、高分子アクチュエータ40の伸縮動作を利用して作動する装置であれば適用可能である。例えば、高分子アクチュエータ40の伸縮動作に伴う可動側取付部16の往復動を利用して、振動機能を発揮させるようにした携帯電話が、これに該当する。
Claims (9)
- 高分子材料により長尺状に形成され、かつ電圧印加に応じて弾性変形するとともに、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより軸方向に伸縮動作する高分子アクチュエータを駆動源とし、前記伸縮動作を利用して作動する装置において、前記高分子アクチュエータを取付ける構造であって、
導電性材料により形成され、かつ電源に接続された固定側取付部を移動不能に配置するとともに、導電性材料により形成され、かつ電源に接続され、前記高分子アクチュエータの伸縮動作を前記装置に伝達するための可動側取付部を往復動可能に配置し、
前記高分子アクチュエータの軸方向についての一端を固定端とし他端を可動端とし、
前記高分子アクチュエータの両電極の一方を前記固定側取付部に電気的に接続させた状態で、前記固定端を第1締結部材により前記固定側取付部に締結するとともに、
前記両電極の他方を前記可動側取付部に電気的に接続させた状態で、前記可動端を第2締結部材により前記可動側取付部に締結することを特徴とする高分子アクチュエータの取付構造。 - 前記高分子アクチュエータは、弾性を有する絶縁性高分子材料により形成された誘電体層と、弾性を有する導電性高分子材料により形成されて前記誘電体層を両側から挟む一対の電極とを備え、前記両電極間への電圧印加に応じ、前記誘電体層をその面に沿う方向へ伸長させ、前記電圧印加の停止に応じ、前記誘電体層を収縮させて元の形状に復元させることにより伸縮動作するものである請求項1に記載の高分子アクチュエータの取付構造。
- 前記高分子アクチュエータは、前記誘電体層及び前記両電極が渦巻き状に巻かれることにより円筒状に形成されている請求項2に記載の高分子アクチュエータの取付構造。
- 前記第1締結部材はボルトにより構成されており、
前記ボルトが前記固定端に対し締まる方向へ回転されて、前記ボルトの頭部と前記固定端との間で前記固定側取付部が挟み込まれることにより、前記第1締結部材による締結が行なわれる請求項1〜3のいずれか1つに記載の高分子アクチュエータの取付構造。 - 前記固定側取付部は、一対の挟み部を備えており、
前記ボルトの回転は、同ボルトの軸部を前記両挟み部間に入り込ませた状態で行なわれる請求項4に記載の高分子アクチュエータの取付構造。 - 前記第2締結部材はボルトにより構成されており、
前記ボルトが前記可動端に対し締まる方向へ回転されて、前記ボルトの頭部と前記可動端との間で前記可動側取付部が挟み込まれることにより、前記第2締結部材による締結が行なわれる請求項1〜5のいずれか1つに記載の高分子アクチュエータの取付構造。 - 前記可動側取付部は一対の挟み部を備えており、
前記ボルトの回転は、同ボルトの軸部を前記両挟み部間に入り込ませた状態で行なわれる請求項6に記載の高分子アクチュエータの取付構造。 - 前記高分子アクチュエータは複数本用いられ、伸縮方向を揃えた状態で配置されており、
前記高分子アクチュエータ毎の前記固定端は、同高分子アクチュエータ毎の前記第1締結部材により、共通の固定側取付部に締結され、
前記高分子アクチュエータ毎の前記可動端は、同高分子アクチュエータ毎の前記第2締結部材により、共通の可動側取付部に締結される請求項1〜7のいずれか1つに記載の高分子アクチュエータの取付構造。 - 共通の前記可動側取付部の往復動をガイドするガイド部が設けられ、
複数本の前記高分子アクチュエータは、前記ガイド部の周りに配置されている請求項8に記載の高分子アクチュエータの取付構造。
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