JP2021191048A - Actuator - Google Patents

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稔 橋本
Minoru Hashimoto
彩 鈴木
Aya Suzuki
美紀雄 鉄矢
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Abstract

To realize lower voltage and increase of an extension rate.SOLUTION: An actuator comprises: a PVC gel sheet 21 formed like a sheet by gelatinous polyvinyl chloride; and sheet-like electrodes 22 having flexibility arranged, respectively on both sides of the PVC gel sheet 21. The actuator is constituted so that the PVC gel sheet 21 can extend in a surface direction when voltage is supplied to the PVC gel sheet 21 via the respective electrodes 22, in which a plurality of regulation members 23 which are formed like a belt by a material having inflexibility, and arranged to extend in a width direction on both sides of a dielectric sheet to regulate extension of the PVC gel sheet 21 in the width direction, are arranged in parallel along a length direction on both sides of the PVC gel sheet 21.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、誘電体シートの両面に配設された電極を介して誘電体シートに電圧を供給したときに誘電体シートが面方向に伸長するアクチュエータに関するものである。 The present invention relates to an actuator in which a dielectric sheet extends in the plane direction when a voltage is applied to the dielectric sheet through electrodes arranged on both sides of the dielectric sheet.

この種のアクチュエータとして、出願人は、下記特許文献1において誘電アクチュエータを開示している。この誘電アクチュエータは、誘電体シートとしてのPVCゲルシートと、PVCゲルシートの両面に設けた柔軟性を有する電極とを備えて構成され、電極を介してPVCゲルシートに電圧を供給したときに面方向に伸長し、電圧の供給を停止したときに初期状態に復帰する。つまり、この誘電アクチュエータは、電圧の供給および供給停止に伴って面方向に伸縮動作を行うように構成されている。また、この誘電アクチュエータでは、PVCゲルシートの代わりに誘電エラストマーを用いた誘電アクチュエータと比較して、電圧を印加する前後における電極の面積の差と電圧を印加しない状態における電極の面積との比率(伸縮率)が大きく、印加電圧が3000Vのときに12%の伸縮率を得ることが可能となっている。 As an actuator of this type, the applicant discloses a dielectric actuator in Patent Document 1 below. This dielectric actuator is configured to include a PVC gel sheet as a dielectric sheet and flexible electrodes provided on both sides of the PVC gel sheet, and extends in the plane direction when a voltage is supplied to the PVC gel sheet via the electrodes. Then, when the voltage supply is stopped, it returns to the initial state. That is, this dielectric actuator is configured to expand and contract in the plane direction as the voltage is supplied and stopped. Further, in this dielectric actuator, the ratio (expansion / contraction) between the difference in the area of the electrodes before and after applying the voltage and the area of the electrodes in the state where the voltage is not applied is compared with the dielectric actuator using the dielectric elastomer instead of the PVC gel sheet. The rate) is large, and it is possible to obtain a stretch rate of 12% when the applied voltage is 3000 V.

特開2017−108601号公報JP-A-2017-108601

ところが、上述した誘電アクチュエータには、解決すべき以下の課題がある。具体的には、上述したPVCゲルシートを用いた誘電アクチュエータでは、誘電エラストマーを用いた誘電アクチュエータと比較して大きな伸縮率を得ることができるものの、12%の伸縮率を得るのに3000Vの電圧を印加する必要がある。一方、この種の誘電アクチュエータは、その柔軟性を生かして、人が装着する機器等への応用が期待されている。このような機器への応用を実現するためには、電圧の低電圧化および大きな伸縮率の発生が必要である。しかしながら、上述した誘電アクチュエータでは、3000Vという高電圧を印加する必要があり、また伸縮率も12%と十分ではないため、低電圧化および伸縮率の増大が望まれている。 However, the above-mentioned dielectric actuator has the following problems to be solved. Specifically, the dielectric actuator using the PVC gel sheet described above can obtain a large expansion / contraction ratio as compared with the dielectric actuator using the dielectric elastomer, but a voltage of 3000 V is applied to obtain the expansion / contraction ratio of 12%. Need to apply. On the other hand, this type of dielectric actuator is expected to be applied to devices worn by humans by taking advantage of its flexibility. In order to realize the application to such equipment, it is necessary to reduce the voltage and generate a large expansion / contraction rate. However, in the above-mentioned dielectric actuator, it is necessary to apply a high voltage of 3000 V, and the expansion / contraction ratio is not sufficient at 12%. Therefore, lowering the voltage and increasing the expansion / contraction ratio are desired.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、低電圧化および伸縮率の増大を実現し得るアクチュエータを提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an actuator capable of realizing a low voltage and an increase in expansion / contraction rate.

上記目的を達成すべく請求項1記載のアクチュエータは、ゲル状のポリ塩化ビニルでシート状に形成された誘電体シートと、前記誘電体シートの両面にそれぞれ配設された可撓性を有するシート状の電極とを備え、前記各電極を介して前記誘電体シートに電圧を供給したときに前記誘電体シートが面方向に伸長するアクチュエータであって、難撓性を有する材料で線状または帯状に形成されると共に前記誘電体シートの少なくとも一方の面における一の方向に延在するように配置されて当該誘電体シートの当該一の方向への伸長を規制する規制部材が当該少なくとも一方の面における当該一の方向と交差する交差方向に沿って複数並設されていることを特徴とする。 The actuator according to claim 1 for achieving the above object is a dielectric sheet formed in the form of a gel-like polyvinyl chloride sheet and a flexible sheet disposed on both sides of the dielectric sheet. An actuator that is provided with a shaped electrode and the dielectric sheet extends in the plane direction when a voltage is supplied to the dielectric sheet through each of the electrodes, and is made of a flexible material and has a linear or strip shape. A regulatory member is formed on the dielectric sheet and is arranged so as to extend in one direction on at least one surface of the dielectric sheet to regulate the extension of the dielectric sheet in the one direction. It is characterized in that a plurality of pieces are juxtaposed along the crossing direction intersecting with the one direction in the above.

また、請求項2記載のアクチュエータは、請求項1記載のアクチュエータにおいて、前記誘電体シートに前記一の方向の予歪が付与されていることを特徴とする。 The actuator according to claim 2 is the actuator according to claim 1, characterized in that the dielectric sheet is prestrained in one direction.

また、請求項3記載のアクチュエータは、請求項1または2記載のアクチュエータにおいて、前記誘電体シートの前記両面に前記規制部材がそれぞれ複数並設されていることを特徴とする。 Further, the actuator according to claim 3 is characterized in that, in the actuator according to claim 1 or 2, a plurality of the regulating members are arranged side by side on both sides of the dielectric sheet.

また、請求項4記載のアクチュエータは、請求項1から3のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記規制部材が紙で形成されていることを特徴とする The actuator according to claim 4 is the actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the regulating member is made of paper.

また、請求項5記載のアクチュエータは、請求項1から4のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記電極が導電性オイルコンパウンドで形成されていることを特徴とする。 The actuator according to claim 5 is the actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrodes are formed of a conductive oil compound.

また、請求項6記載のアクチュエータは、請求項1から4のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記電極がゲル状のポリ塩化ビニルと粉末カーボンとの混合物で形成されていることを特徴とする。 The actuator according to claim 6 is the actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrode is formed of a mixture of gel-like polyvinyl chloride and powder carbon.

本発明に係るアクチュエータによれば、誘電体シートにおける一の方向に延在する規制部材を一の方向と交差する交差方向に沿って複数並設したことにより、誘電体シートの一の方向の伸縮を規制し、これによって誘電体シートの交差方向の伸縮率を十分に高めることができる。このため、このアクチュエータによれば、従来のアクチュエータと比較して、電圧が低い場合であっても、十分な伸縮率を確保することができる結果、低電圧化および伸縮率の増大を実現することができる。 According to the actuator according to the present invention, a plurality of regulatory members extending in one direction of the dielectric sheet are arranged side by side along an intersecting direction intersecting with one direction, whereby the dielectric sheet expands and contracts in one direction. It is possible to sufficiently increase the expansion / contraction rate of the dielectric sheet in the crossing direction. Therefore, according to this actuator, a sufficient expansion / contraction rate can be secured even when the voltage is low as compared with the conventional actuator, and as a result, the voltage can be lowered and the expansion / contraction rate can be increased. Can be done.

また、このアクチュエータによれば、誘電体シートに一の方向の予歪を付与したことにより、誘電体シートにおける一の方向の伸縮をより確実に規制すことができるため、誘電体シートの交差方向の伸縮率をさらに高めることができる結果、さらなる低電圧化および伸縮率のさらなる増大を実現することができる。 Further, according to this actuator, by applying the prestrain in one direction to the dielectric sheet, the expansion and contraction in one direction of the dielectric sheet can be more reliably regulated, so that the crossing direction of the dielectric sheets can be regulated more reliably. As a result of being able to further increase the expansion / contraction rate, it is possible to further reduce the voltage and further increase the expansion / contraction rate.

また、このアクチュエータによれば、誘電体シートの両面に規制部材をそれぞれ複数並設したことにより、誘電体シートにおける一の方向の伸縮をより確実に規制することができるため、誘電体シートの交差方向の伸縮率をさらに高めることができる結果、さらなる低電圧化および伸縮率のさらなる増大を実現することができる。 Further, according to this actuator, by arranging a plurality of regulating members on both sides of the dielectric sheet side by side, it is possible to more reliably regulate the expansion and contraction of the dielectric sheet in one direction. As a result of being able to further increase the expansion / contraction ratio in the direction, it is possible to realize further reduction in voltage and further increase in expansion / contraction ratio.

また、このアクチュエータによれば、規制部材を紙で形成したことにより、十分な難撓性を有する規制部材を軽量に形成することができるため、アクチュエータの軽量化を実現することができる。 Further, according to this actuator, since the restricting member is made of paper, the restricting member having sufficient flexibility can be formed lightweight, so that the weight of the actuator can be reduced.

また、このアクチュエータによれば、導電性オイルコンパウンドで電極を形成したことにより、導電性オイルコンパウンドを誘電体シートの表面に塗布することで電極を形成することができるため、電極を予め別工程で作製する構成と比較して、アクチュエータの製造工程を簡略化することができる。 Further, according to this actuator, since the electrode is formed by the conductive oil compound, the electrode can be formed by applying the conductive oil compound to the surface of the dielectric sheet, so that the electrode can be formed in a separate step in advance. The manufacturing process of the actuator can be simplified as compared with the structure to be manufactured.

また、このアクチュエータによれば、ゲル状のポリ塩化ビニルと粉末カーボンとの混合物で電極を形成したことにより、予め作製した電極を誘電体シートの各面に配設することができるため、誘電体シートの表面に電極材料を塗布することによって電極を形成する構成と比較してアクチュエータの製造時間を短縮することができる。 Further, according to this actuator, by forming the electrode with a mixture of gel-like polyvinyl chloride and powder carbon, the electrode prepared in advance can be arranged on each surface of the dielectric sheet, so that the dielectric material can be arranged. By applying the electrode material to the surface of the sheet, the manufacturing time of the actuator can be shortened as compared with the configuration in which the electrode is formed.

アクチュエータ10の平面図である。It is a top view of the actuator 10. アクチュエータ10の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the actuator 10. PVC溶液作製工程50のフローチャートである。It is a flowchart of PVC solution preparation process 50. アクチュエータ組立工程60のフローチャートである。It is a flowchart of the actuator assembly process 60. アクチュエータ10の製造方法を説明する第1の説明図である。It is 1st explanatory drawing explaining the manufacturing method of the actuator 10. アクチュエータ10の製造方法を説明する第2の説明図である。It is a 2nd explanatory drawing explaining the manufacturing method of the actuator 10. アクチュエータ10の製造方法を説明する第3の説明図である。It is a 3rd explanatory diagram explaining the manufacturing method of the actuator 10. アクチュエータ10の製造方法を説明する第4の説明図である。It is a 4th explanatory drawing explaining the manufacturing method of the actuator 10. アクチュエータ10の製造方法を説明する第5の説明図である。It is a 5th explanatory drawing explaining the manufacturing method of the actuator 10. アクチュエータ10の製造方法を説明する第6の説明図である。It is a sixth explanatory drawing explaining the manufacturing method of the actuator 10. 特性試験の結果を示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows the result of the characteristic test.

以下、本発明に係るアクチュエータの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the actuator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

最初に、図1に示すアクチュエータ10の構成について説明する。アクチュエータ10は本発明に係るアクチュエータの一例であって、図1,2に示すように、PVCゲルシート21と、PVCゲルシート21の両面にそれぞれ配設されたシート状の一対の電極22と、帯状(線状または帯状の一例)に形成されてPVCゲルシート21の両面(少なくとも一方の面の一例)に配設された複数の規制部材23とを備えて全体として帯状(長方形)に形成されている。 First, the configuration of the actuator 10 shown in FIG. 1 will be described. The actuator 10 is an example of the actuator according to the present invention, and as shown in FIGS. 1 and 2, a PVC gel sheet 21, a pair of sheet-shaped electrodes 22 arranged on both sides of the PVC gel sheet 21, and a strip-shaped (strip-shaped) It is formed in a strip shape (rectangular shape) as a whole with a plurality of regulating members 23 formed on both sides (an example of at least one surface) of the PVC gel sheet 21 and formed in a linear shape or a strip shape (example).

PVCゲルシート21は、本発明における誘電体シートの一例であって、ポリ塩化ビニル(PVC)および可塑剤を含有して構成され、誘電性を有すると共に常温においてゲル状態を呈している。このPVCゲルシート21は、電圧の供給によって変形する特性を有している。また、PVCゲルシート21は、図1,2に示すように、長方形(帯状)のシート状に形成されている。 The PVC gel sheet 21 is an example of a dielectric sheet in the present invention, is configured by containing polyvinyl chloride (PVC) and a plasticizer, has dielectric properties, and exhibits a gel state at room temperature. The PVC gel sheet 21 has a property of being deformed by the supply of voltage. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the PVC gel sheet 21 is formed in the shape of a rectangular (strip) sheet.

電極22は、図1,2に示すように、長方形(帯状)のシート状に形成されて、導電性を有すると共に可撓性を有している。本実施例では、電極22は、シリコーンオイルにカーボンを配合した導電性オイルコンパウンドをPVCゲルシート21の両面に塗布することによって形成される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the electrode 22 is formed in the shape of a rectangular (strip-shaped) sheet, and has conductivity and flexibility. In this embodiment, the electrode 22 is formed by applying a conductive oil compound in which carbon is mixed with silicone oil to both surfaces of the PVC gel sheet 21.

規制部材23は、難撓性を有する材料で形成されている。本実施例では、規制部材23は、紙で形成されている。また、規制部材23は、図1,2に示すように、帯状(線状または帯状の一例)に形成されてPVCゲルシート21の両面におけるPVCゲルシート21の幅方向(一の方向の一例)に延在するようにして、PVCゲルシート21の長さ方向(一の方向に交差(この例では直交)する交差方向の一例)に沿って複数並設されている。 The regulating member 23 is made of a material having inflexibility. In this embodiment, the regulating member 23 is made of paper. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the regulating member 23 is formed in a strip shape (a linear or strip-shaped example) and extends in the width direction (an example of one direction) of the PVC gel sheet 21 on both sides of the PVC gel sheet 21. A plurality of PVC gel sheets 21 are juxtaposed along the length direction (an example of the crossing direction intersecting in one direction (orthogonal in this example)) so as to exist.

このアクチュエータ10では、各電極22を介してPVCゲルシート21に電圧を供給しているときにPVCゲルシート21が面方向に伸長するように変形すると共に、PVCゲルシート21に対する電圧の供給を停止したときにPVCゲルシート21の復元(変形の解除)による力を伴ってPVCゲルシート21が面方向に収縮し、PVCゲルシート21の変形に伴って発生する力を駆動力として出力することが可能となっている。また、このアクチュエータ10では、難撓性を有する複数の規制部材23がPVCゲルシート21の幅方向に延在するように配置されているため、PVCゲルシート21の幅方向の伸縮が規制されている。このため、このアクチュエータ10では、PVCゲルシート21の幅方向の伸縮が規制される分、PVCゲルシート21全体の伸縮量が長さ方向に集中し、この結果、規制部材23を設けていない構成と比較して、PVCゲルシート21が長さ方向に大きく伸縮する。 In this actuator 10, when a voltage is being supplied to the PVC gel sheet 21 via each electrode 22, the PVC gel sheet 21 is deformed so as to extend in the plane direction, and when the supply of voltage to the PVC gel sheet 21 is stopped. The PVC gel sheet 21 contracts in the plane direction with a force due to the restoration (release of deformation) of the PVC gel sheet 21, and the force generated by the deformation of the PVC gel sheet 21 can be output as a driving force. Further, in the actuator 10, since a plurality of restricting members 23 having inflexibility are arranged so as to extend in the width direction of the PVC gel sheet 21, expansion and contraction of the PVC gel sheet 21 in the width direction is restricted. Therefore, in this actuator 10, the expansion and contraction amount of the entire PVC gel sheet 21 is concentrated in the length direction by the amount that the expansion and contraction of the PVC gel sheet 21 in the width direction is restricted, and as a result, compared with the configuration in which the regulation member 23 is not provided. Then, the PVC gel sheet 21 greatly expands and contracts in the length direction.

次に、アクチュエータ10の製造方法について説明する。 Next, a method of manufacturing the actuator 10 will be described.

最初に、PVCゲルシート21の材料となるPVC溶液の作製方法を、図3に示すPVC溶液作製工程50のフローチャートを参照して説明する。このPVC溶液作製工程50では、まず、溶剤(一例として、テトラヒドロフラン)を計量して、攪拌容器に投入する(ステップ51)。溶剤は、ポリ塩化ビニル100重量部に対して600〜1000重量部の範囲内で用いるのが好ましく、本実施例では、ポリ塩化ビニル100重量部に対して溶剤を800重量部用いる。 First, a method for preparing a PVC solution as a material for the PVC gel sheet 21 will be described with reference to the flowchart of the PVC solution preparation step 50 shown in FIG. In this PVC solution preparation step 50, first, a solvent (tetrahydrofuran as an example) is weighed and charged into a stirring container (step 51). The solvent is preferably used in the range of 600 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of polyvinyl chloride, and in this embodiment, 800 parts by weight of the solvent is used with respect to 100 parts by weight of polyvinyl chloride.

次いで、ポリ塩化ビニルを計量して、溶剤が投入されている攪拌容器に攪拌しつつ投入する(ステップ52)。本実施例では、溶剤800重量部に対して100重量部のポリ塩化ビニルを計量して投入する。 Next, the polyvinyl chloride is weighed and charged into the stirring container in which the solvent is charged while stirring (step 52). In this embodiment, 100 parts by weight of polyvinyl chloride is weighed and charged with respect to 800 parts by weight of the solvent.

続いて、ポリ塩化ビニルと溶剤とが十分に混合(溶解)した状態で、可塑剤を計量して、ポリ塩化ビニルおよび溶剤が投入されている攪拌容器に攪拌しつつ投入する(ステップ53)。この場合、各種の可塑剤を用いることができるが、本実施例では、アジピン酸ジブチル(DBA)を用いる。また、可塑剤は、ポリ塩化ビニル100重量部に対して100〜500重量部の範囲内で用いるのが好ましく、本実施例では、ポリ塩化ビニル100重量部に対して可塑剤を400重量部用いる。次いで、ポリ塩化ビニル、溶剤および可塑剤(これらの混合物)が収容された攪拌容器を脱泡装置にセットして脱泡処理を実行する(ステップ54)。以上により、PVC溶液の作製が完了する。 Subsequently, in a state where the polyvinyl chloride and the solvent are sufficiently mixed (dissolved), the plasticizer is weighed and charged into the stirring container in which the polyvinyl chloride and the solvent are charged while stirring (step 53). In this case, various plasticizers can be used, but in this example, dibutyl adipate (DBA) is used. The plasticizer is preferably used in the range of 100 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of polyvinyl chloride, and in this embodiment, 400 parts by weight of the plasticizer is used with respect to 100 parts by weight of polyvinyl chloride. .. Next, a stirring container containing polyvinyl chloride, a solvent and a plasticizer (a mixture thereof) is set in the defoaming device, and the defoaming treatment is performed (step 54). This completes the preparation of the PVC solution.

続いて、アクチュエータ10の組立方法を、図4に示すアクチュエータ組立工程60のフローチャートを参照して説明する。このアクチュエータ組立工程60では、まず、図5に示すように、PVC溶液200をガラス板上に塗布し成膜機(アプリケータ)を用いて、ガラス板上でPVC溶液200を薄膜化し、次いで、インキュベータに保管して20℃で5日間乾燥させる。これにより、ガラス板100上にPVCゲルシート21が形成される(ステップ61)。 Subsequently, the method of assembling the actuator 10 will be described with reference to the flowchart of the actuator assembly step 60 shown in FIG. In this actuator assembly step 60, first, as shown in FIG. 5, the PVC solution 200 is applied onto a glass plate, and the PVC solution 200 is thinned on the glass plate using a film forming machine (applicator), and then the PVC solution 200 is thinned. Store in an incubator and dry at 20 ° C. for 5 days. As a result, the PVC gel sheet 21 is formed on the glass plate 100 (step 61).

続いて、図6に示すように、カッターを用いてガラス板上のPVCゲルシート21を、所定の形状(一例として、幅20mm、長さ50mmの長方形)に切り出す(ステップ62)。次いで、図7に示すように、切り出したPVCゲルシート21をガラス板上に載置し、続いて、PVCゲルシート21を幅方向(同図における左右方向)に引っ張ることによって幅方向に予歪(プレストレイン)を付与する(ステップ63)。この実施例では、引っ張り前の幅(この例では、20mm)に対して150%(この例では、30mm)の予歪を付与する(つまり、幅が50mmとなるまで引っ張る)。 Subsequently, as shown in FIG. 6, the PVC gel sheet 21 on the glass plate is cut into a predetermined shape (for example, a rectangle having a width of 20 mm and a length of 50 mm) using a cutter (step 62). Next, as shown in FIG. 7, the cut out PVC gel sheet 21 is placed on a glass plate, and then the PVC gel sheet 21 is pulled in the width direction (left-right direction in the figure) to prestrain (press) in the width direction. Train) is given (step 63). In this embodiment, a prestrain of 150% (30 mm in this example) is applied to the width before pulling (20 mm in this example) (that is, pulling until the width becomes 50 mm).

次いで、規制部材23を取り付ける(ステップ64)。具体的には、図8に示すように、PVCゲルシート21における一方の面の幅方向に延在するようにして、複数の規制部材23を長さ方向(同図における上下方向)に等間隔で配置する。この場合、一例として、幅2mm、長さ50mmの帯状に切断した厚み70μmの上質紙を規制部材23として用いる。続いて、規制部材23の両端部とPVCゲルシート21の幅方向の縁部とを粘着テープ300で固定する。次いで、PVCゲルシート21を反転し、上述した手順でPVCゲルシート21における他方の面に複数の規制部材23を配置して粘着テープ300で固定する。続いて、図9に示すように、規制部材23を取り付けたPVCゲルシート21を所定の形状(一例として、幅25mm、長さ40mmの長方形)に切り出す(ステップ65)。 Next, the regulating member 23 is attached (step 64). Specifically, as shown in FIG. 8, a plurality of regulatory members 23 are arranged at equal intervals in the length direction (vertical direction in the figure) so as to extend in the width direction of one surface of the PVC gel sheet 21. Deploy. In this case, as an example, a high-quality paper having a width of 2 mm and a length of 50 mm cut into a strip and having a thickness of 70 μm is used as the regulating member 23. Subsequently, both ends of the regulating member 23 and the widthwise edges of the PVC gel sheet 21 are fixed with the adhesive tape 300. Next, the PVC gel sheet 21 is inverted, and a plurality of regulating members 23 are arranged on the other surface of the PVC gel sheet 21 by the procedure described above and fixed with the adhesive tape 300. Subsequently, as shown in FIG. 9, the PVC gel sheet 21 to which the regulating member 23 is attached is cut into a predetermined shape (for example, a rectangle having a width of 25 mm and a length of 40 mm) (step 65).

次いで、電極22を形成する(ステップ66)。具体的には、図10に示すように、PVCゲルシート21および規制部材23における一方の面を覆うように導電性オイルコンパウンドを塗布し、導電性オイルコンパウンドの流動性が低下するまで放置する。これにより、一方の面に電極22が形成される。続いて、一方の面に電極22が形成されたPVCゲルシート21および規制部材23を反転し、他方の面を覆うように導電性オイルコンパウンドを塗布し、導電性オイルコンパウンドの流動性が低下するまで放置する。これにより、他方の面に電極22が形成される。次いで、各電極22に図外のリード線をそれぞれ接続する(ステップ67)。以上によりアクチュエータ組立工程60が終了してアクチュエータ10が完成する。 Next, the electrode 22 is formed (step 66). Specifically, as shown in FIG. 10, a conductive oil compound is applied so as to cover one surface of the PVC gel sheet 21 and the regulating member 23, and the conductive oil compound is left to stand until the fluidity of the conductive oil compound decreases. As a result, the electrode 22 is formed on one surface. Subsequently, the PVC gel sheet 21 having the electrode 22 formed on one surface and the regulating member 23 are inverted, and the conductive oil compound is applied so as to cover the other surface until the fluidity of the conductive oil compound decreases. put. As a result, the electrode 22 is formed on the other surface. Next, a lead wire (not shown) is connected to each electrode 22 (step 67). As a result, the actuator assembly process 60 is completed and the actuator 10 is completed.

次に、本発明に係るアクチュエータの特性試験の結果について説明する。 Next, the results of the characteristic test of the actuator according to the present invention will be described.

特性試験では、上述した製造方法で製造したアクチュエータ10を実施例1とした。また、上述したアクチュエータ組立工程60において予歪を70%として製造したアクチュエータ10を実施例2とした。また、規制部材23を配設せず、かつ予歪を付与していないアクチュエータ10を比較例1とした。 In the characteristic test, the actuator 10 manufactured by the above-mentioned manufacturing method was designated as Example 1. Further, the actuator 10 manufactured with the pre-strain set to 70% in the actuator assembly step 60 described above was designated as Example 2. Further, the actuator 10 in which the regulating member 23 is not arranged and the pre-distortion is not applied is set as Comparative Example 1.

また、この特性試験では、実施例1,2および比較例1の各アクチュエータ10の各電極22を介してPVCゲルシート21に対して電圧を供給したときのPVCゲルシート21の長さ方向の伸縮率を電圧値を変更しつつ測定した。この場合、電圧を供給していない初期状態におけるPVCゲルシート21の長さをL0とし、電圧を供給したときのPVCゲルシート21の長さをL1としたときに、(L1−L0)/L0で表される値(%)を伸縮率とした。また、実施例1および実施例2におけるL0,L1は、規制部材23が配置されていない部分(伸縮に寄与している部分)のみの長さとした。 Further, in this characteristic test, the expansion / contraction rate in the length direction of the PVC gel sheet 21 when a voltage is supplied to the PVC gel sheet 21 via the electrodes 22 of the actuators 10 of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 is determined. The measurement was performed while changing the voltage value. In this case, when the length of the PVC gel sheet 21 in the initial state where no voltage is supplied is L0 and the length of the PVC gel sheet 21 when the voltage is supplied is L1, the table is expressed as (L1-L0) / L0. The value (%) to be applied was taken as the expansion / contraction rate. Further, L0 and L1 in Examples 1 and 2 are set to the length of only the portion where the regulating member 23 is not arranged (the portion contributing to expansion and contraction).

特性試験の結果を図11に示す。同図から、紙製の規制部材23を配設して150%の予歪を付与した実施例1のアクチュエータ10、および紙製の規制部材23を配設して70%の予歪を付与した実施例2のアクチュエータ10は、規制部材23を配設せず、かつ予歪を付与していない比較例1のアクチュエータ10をと比較して、同じ電圧値における伸縮率が十分に大きいことが明らかである。つまり、規制部材23を配設して予歪を付与することで、十分な低電圧化および伸縮率の十分な増大を実現可能なことが明らかである。 The results of the characteristic test are shown in FIG. From the figure, the actuator 10 of Example 1 in which the paper regulating member 23 is arranged to give a prestrain of 150%, and the paper regulating member 23 are arranged to give a prestrain of 70%. It is clear that the actuator 10 of the second embodiment has a sufficiently large expansion / contraction rate at the same voltage value as compared with the actuator 10 of the comparative example 1 in which the regulating member 23 is not arranged and the pre-distortion is not applied. Is. That is, it is clear that by arranging the regulating member 23 and applying pre-strain, it is possible to realize a sufficient low voltage and a sufficient increase in expansion / contraction rate.

また、特性試験の追加試験として、紙製の規制部材23を配設して予歪を付与していないアクチュエータ10を実施例3とし、直径70μmの樹脂ファイバーで形成された規制部材23を配設して70%の予歪を付与したアクチュエータ10を実施例4として、各アクチュエータ10におけるPVCゲルシート21の長さ方向の伸縮率を電圧値を変更しつつ測定した(図示を省略する)。これら実施例3,4のアクチュエータ10では、比較例1のアクチュエータ10と比較して、同じ電圧値における伸縮率が十分に大きかったものの、実施例1,2のアクチュエータ10と比較すると、同じ電圧値における伸縮率は小さかった。 Further, as an additional test of the characteristic test, the actuator 10 in which the paper regulating member 23 is arranged and the prestrain is not applied is set as Example 3, and the regulating member 23 made of a resin fiber having a diameter of 70 μm is arranged. As Example 4, the actuator 10 to which 70% pre-strain was applied was measured as the expansion / contraction rate of the PVC gel sheet 21 in each actuator 10 in the length direction while changing the voltage value (not shown). In the actuators 10 of Examples 3 and 4, the expansion / contraction rate at the same voltage value was sufficiently larger than that of the actuator 10 of Comparative Example 1, but the same voltage value was obtained as compared with the actuators 10 of Examples 1 and 2. The expansion / contraction rate was small.

このように、このアクチュエータ10によれば、PVCゲルシート21の幅方向に延在する規制部材23を長さ方向に沿って複数並設したことにより、PVCゲルシート21の幅方向の伸縮を規制し、これによってPVCゲルシート21の長さ方向の伸縮率を十分に高めることができる。このため、このアクチュエータ10によれば、従来のアクチュエータと比較して、電圧が低い場合であっても、十分な伸縮率を確保することができる結果、低電圧化および伸縮率の増大を実現することができる。 As described above, according to the actuator 10, a plurality of restricting members 23 extending in the width direction of the PVC gel sheet 21 are arranged side by side along the length direction to regulate the expansion and contraction of the PVC gel sheet 21 in the width direction. As a result, the expansion / contraction rate of the PVC gel sheet 21 in the length direction can be sufficiently increased. Therefore, according to the actuator 10, a sufficient expansion / contraction rate can be secured even when the voltage is low as compared with the conventional actuator, and as a result, the voltage can be lowered and the expansion / contraction rate can be increased. be able to.

また、このアクチュエータ10によれば、PVCゲルシート21に予歪を付与したことにより、PVCゲルシート21における幅方向の伸縮をより確実に規制すことができるため、PVCゲルシート21の長さ方向の伸縮率をさらに高めることができる結果、さらなる低電圧化および伸縮率のさらなる増大を実現することができる。 Further, according to this actuator 10, by applying the prestrain to the PVC gel sheet 21, the expansion and contraction in the width direction of the PVC gel sheet 21 can be more reliably regulated, so that the expansion and contraction rate in the length direction of the PVC gel sheet 21 can be more reliably regulated. As a result, it is possible to realize a further lower voltage and a further increase in the expansion / contraction rate.

また、このアクチュエータ10によれば、PVCゲルシート21の両面に規制部材を複数並設したことにより、PVCゲルシート21における幅方向の伸縮をより確実に規制することができるため、PVCゲルシート21の長さ方向の伸縮率をさらに高めることができる結果、さらなる低電圧化および伸縮率のさらなる増大を実現することができる。 Further, according to this actuator 10, by arranging a plurality of regulating members side by side on both sides of the PVC gel sheet 21, it is possible to more reliably regulate the expansion and contraction of the PVC gel sheet 21 in the width direction, so that the length of the PVC gel sheet 21 can be regulated. As a result of being able to further increase the expansion / contraction ratio in the direction, it is possible to realize further reduction in voltage and further increase in expansion / contraction ratio.

また、このアクチュエータ10によれば、規制部材23を紙で形成したことにより、十分な難撓性を有する規制部材を軽量に形成することができるため、アクチュエータ10の軽量化を実現することができる。 Further, according to the actuator 10, since the regulating member 23 is made of paper, the regulating member having sufficient flexibility can be formed lightweight, so that the weight of the actuator 10 can be reduced. ..

また、このアクチュエータ10によれば、導電性オイルコンパウンドで電極22を形成したことにより、導電性オイルコンパウンドをPVCゲルシート21の表面に塗布することで電極22を形成することができるため、電極22を別工程で作製してPVCゲルシート21の両面に配設する構成と比較して、アクチュエータ10の製造工程を簡略化することができる。 Further, according to this actuator 10, since the electrode 22 is formed of the conductive oil compound, the electrode 22 can be formed by applying the conductive oil compound to the surface of the PVC gel sheet 21, so that the electrode 22 can be formed. The manufacturing process of the actuator 10 can be simplified as compared with a configuration in which the actuator 10 is manufactured in a separate step and arranged on both sides of the PVC gel sheet 21.

なお、上述したアクチュエータ10は、本発明に係るアクチュエータの一例であって、適宜変更した構成を採用することができる。例えば、上述したアクチュエータ10では、PVCゲルシート21の両面に規制部材23が配設されているが、PVCゲルシート21におけるいずれか一方の面にのみ規制部材23が配設されている構成を採用することもできる。また、上述したアクチュエータ10は、PVCゲルシート21を1つだけ備えて構成されているが、複数のPVCゲルシート21と各PVCゲルシート21の両面に配設した電極22とを備え、一つ以上のPVCゲルシート21における少なくとも一方の面に規制部材23を配設した構成を採用することもできる。 The actuator 10 described above is an example of the actuator according to the present invention, and an appropriately modified configuration can be adopted. For example, in the actuator 10 described above, the restricting member 23 is arranged on both sides of the PVC gel sheet 21, but the restricting member 23 is arranged on only one surface of the PVC gel sheet 21. You can also. Further, the actuator 10 described above is configured to include only one PVC gel sheet 21, but includes a plurality of PVC gel sheets 21 and electrodes 22 arranged on both sides of each PVC gel sheet 21, and one or more PVCs. It is also possible to adopt a configuration in which the regulating member 23 is arranged on at least one surface of the gel sheet 21.

また、上述したアクチュエータ10では、導電性オイルコンパウンドで形成した電極22を採用しているが、ゲル状のポリ塩化ビニルと粉末カーボンとの混合物でシート状に形成した電極22を採用することもできる。この構成によれば、予め作製した電極22をPVCゲルシート21の各面に配設することができるため、PVCゲルシート21の表面に電極材料を塗布することによって電極22を形成する構成と比較してアクチュエータ10の製造時間を短縮することができる。 Further, in the actuator 10 described above, the electrode 22 formed of the conductive oil compound is adopted, but the electrode 22 formed into a sheet shape by a mixture of gel-like polyvinyl chloride and powder carbon can also be adopted. .. According to this configuration, the electrode 22 prepared in advance can be arranged on each surface of the PVC gel sheet 21, so that the electrode 22 is formed by applying the electrode material to the surface of the PVC gel sheet 21 as compared with the configuration. The manufacturing time of the actuator 10 can be shortened.

また、上述したアクチュエータ10の構成では、アクチュエータ10を構成するPVCゲルシート21および電極22がそれぞれ長方形に形成されているが、PVCゲルシート21および電極22を他の平面視形状(例えば、円形、楕円形、四角形以外の多角形)に形成する構成を採用することもできる。 Further, in the above-described configuration of the actuator 10, the PVC gel sheet 21 and the electrode 22 constituting the actuator 10 are each formed in a rectangular shape, but the PVC gel sheet 21 and the electrode 22 are formed in another plan view shape (for example, a circular shape or an elliptical shape). , Polygons other than quadrangles) can also be adopted.

また、上述したアクチュエータ10では、幅方向を一の方向として規定し、幅方向に直交する長さ方向を交差方向として規定して規制部材23を配置したが、一の方向および交差方向は任意に規定することができる。例えば、幅方向に対して任意の角度(例えば、30°)傾斜する方向を一の方向として規定し、その一の方向に対して任意の角度(例えば、45°)傾斜する方向を交差方向として規定することもできる。 Further, in the above-mentioned actuator 10, the width direction is defined as one direction, the length direction orthogonal to the width direction is defined as the crossing direction, and the regulation member 23 is arranged, but the one direction and the crossing direction are arbitrary. Can be specified. For example, a direction that is tilted at an arbitrary angle (for example, 30 °) with respect to the width direction is defined as one direction, and a direction that is tilted at an arbitrary angle (for example, 45 °) with respect to the one direction is defined as a crossing direction. It can also be specified.

10 アクチュエータ
21 PVCゲルシート
22 電極
23 規制部材
10 Actuator 21 PVC gel sheet 22 Electrode 23 Regulatory member

Claims (6)

ゲル状のポリ塩化ビニルでシート状に形成された誘電体シートと、前記誘電体シートの両面にそれぞれ配設された可撓性を有するシート状の電極とを備え、前記各電極を介して前記誘電体シートに電圧を供給したときに前記誘電体シートが面方向に伸長するアクチュエータであって、
難撓性を有する材料で線状または帯状に形成されると共に前記誘電体シートの少なくとも一方の面における一の方向に延在するように配置されて当該誘電体シートの当該一の方向への伸長を規制する規制部材が当該少なくとも一方の面における当該一の方向と交差する交差方向に沿って複数並設されていることを特徴とするアクチュエータ。
A dielectric sheet formed of a gel-like polyvinyl chloride in the form of a sheet and flexible sheet-like electrodes arranged on both sides of the dielectric sheet are provided, and the electrodes are interposed therein. An actuator in which the dielectric sheet extends in the plane direction when a voltage is applied to the dielectric sheet.
It is made of a flexible material and is formed in a linear or strip shape and is arranged so as to extend in one direction on at least one surface of the dielectric sheet so that the dielectric sheet extends in the one direction. An actuator characterized in that a plurality of regulatory members are arranged side by side along an intersection direction intersecting with the one direction on at least one surface.
前記誘電体シートに前記一の方向の予歪が付与されていることを特徴とする請求項1記載のアクチュエータ。 The actuator according to claim 1, wherein the dielectric sheet is prestrained in one direction. 前記誘電体シートの前記両面に前記規制部材がそれぞれ複数並設されていることを特徴とする請求項1または2記載のアクチュエータ。 The actuator according to claim 1 or 2, wherein a plurality of the restricting members are arranged side by side on both sides of the dielectric sheet. 前記規制部材は、紙で形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の誘電アクチュエータ。 The dielectric actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the regulating member is made of paper. 前記電極は、導電性オイルコンパウンドで形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のアクチュエータ。 The actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrode is formed of a conductive oil compound. 前記電極は、ゲル状のポリ塩化ビニルと粉末カーボンとの混合物で形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のアクチュエータ。 The actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrode is formed of a mixture of gel-like polyvinyl chloride and powdered carbon.
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