JP4551673B2 - Ion exchange resin molded product and actuator element using the same - Google Patents
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本発明は、イオン交換樹脂成形品及びこれに金属電極を形成して変位部に用いた湾曲及び／または変形可能なアクチュエータ素子に関する。 The present invention relates to an ion exchange resin molded article and an actuator element that can be bent and / or deformed and used as a displacement part by forming a metal electrode on the ion exchange resin molded article.
医療機器や産業用ロボット、マイクロマシンなどの分野において、軽量で柔軟性に富むアクチュエータの必要性が高まっている。特に、軽量性、柔軟性に加えて、小型でもあるアクチュエータの必要性が高まっている。また、ロボットやマニピュレータ等の用途においては、重い物体の移動等に代表される耐荷重性や、アクチュエータとしての長さが長い形状がアクチュエータに要求される。 In fields such as medical equipment, industrial robots, and micromachines, there is an increasing need for lightweight and flexible actuators. In particular, the need for an actuator that is small in addition to light weight and flexibility is increasing. In applications such as robots and manipulators, the actuator is required to have a load resistance typified by movement of a heavy object and a long shape as the actuator.
例えば、小型化したアクチュエータは、駆動力の支配因子が慣性力よりも摩擦や粘性力となるため、モータやエンジンのような慣性力を利用してエネルギーを運動に変える機構を、超小型アクチュエータの動力として用いることが困難であった。このため、超小型アクチュエータの作動原理としては、静電引力型、圧電型、超音波式、形状記憶合金式、高分子伸縮式などが提案されている。 For example, in a miniaturized actuator, the driving force is governed by friction and viscous force rather than inertial force. Therefore, a mechanism that uses inertial force such as a motor or engine to change energy into motion is used in a microactuator. It was difficult to use as power. For this reason, electrostatic attractive force type, piezoelectric type, ultrasonic type, shape memory alloy type, polymer expansion / contraction type, etc. have been proposed as the operating principle of the micro actuator.
このような要求を満たす、小型化が容易であり、応答性が速く、しかも小電力で作動する高分子アクチュエータとして、イオン交換膜とこのイオン交換膜の表面で接合した電極とからなり、イオン交換膜の含水状態においてイオン交換膜に電位差をかけてイオン交換膜に湾曲および変形を生じさせることによりアクチュエータとして機能することができる高分子アクチュエータ素子が提案されている（特許文献１）。 As a polymer actuator that meets these requirements, is easy to miniaturize, has quick response, and operates with low power, it consists of an ion exchange membrane and an electrode joined on the surface of this ion exchange membrane. There has been proposed a polymer actuator element that can function as an actuator by applying a potential difference to the ion exchange membrane in a water-containing state of the membrane to cause the ion exchange membrane to bend and deform (Patent Document 1).
この高分子アクチュエータ素子は、イオン交換樹脂膜とその表面に相互に絶縁状態で接合した金属電極とからなり、該イオン交換樹脂膜の含水状態において、金属電極間に電位差をかけることによりイオン交換樹脂成形品に湾曲および変形を生じさせることを特徴としている。 This polymer actuator element is composed of an ion exchange resin film and a metal electrode joined to the surface of the ion exchange resin film in an insulated state. In the water-containing state of the ion exchange resin film, an ion exchange resin is applied by applying a potential difference between the metal electrodes. It is characterized by causing the molded product to bend and deform.
しかしながら、上記高分子アクチュエータ素子は、単独のイオン交換樹脂膜に金属電極を接合したものを変位部に用いているために、以下に記す側面を有していた。 However, the polymer actuator element has a side surface described below because a single ion exchange resin film joined with a metal electrode is used for the displacement portion.
すなわち、湾曲または変位の大きいアクチュエータ素子としての性能を最大限発揮させるには、当該アクチュエータ素子が備える対向する金属電極間の幅は、狭いほうが好ましい。当該金属電極の幅が広くなるにつれて、変位量が小さくなり、また変位速度も遅くなる。しかし、マニピュレータや人工指のような用途にアクチュエータ素子を用いる場合には、一定以上の耐荷重性が求められるため、当該アクチュエータ素子の幅は一定以上であることが求められる。従って、耐荷重性が求められるアクチュエータ素子においては、耐荷重性を満たすためにイオン交換樹脂の幅を広くすると変位量及び変位速度が低下するという背反が生ずることとなる。 That is, in order to maximize the performance as an actuator element having a large curvature or displacement, it is preferable that the width between the opposing metal electrodes provided in the actuator element is narrow. As the width of the metal electrode increases, the amount of displacement decreases and the displacement speed also decreases. However, when an actuator element is used for an application such as a manipulator or an artificial finger, a load resistance of a certain level or more is required. Therefore, the width of the actuator element is required to be a certain level or more. Therefore, in an actuator element that is required to have load resistance, if the width of the ion exchange resin is widened in order to satisfy the load resistance, a contradiction occurs in which the displacement amount and the displacement speed are reduced.
また、湾曲や変形の大きなアクチュエータ素子とするためには、変位部が長いアクチュエータ素子が望ましい。このような素子とするためには、変位部に用いられるイオン交換樹脂の成型品に金属電極を形成した複合成型品を複数連結して変位部に用いることが考えられる。 Further, in order to obtain an actuator element having a large curvature or deformation, an actuator element having a long displacement portion is desirable. In order to obtain such an element, it is conceivable that a plurality of composite molded products in which metal electrodes are formed are connected to a molded product of an ion exchange resin used for the displacement portion and used for the displacement portion.
しかし、ただ連結させた複合成型品をアクチュエータの変位部に用いた場合、各複合成型品を湾曲、変位させるためには、各複合成型品ごとに電圧を与えるリード線を取り付けなければならず、複雑な構造となる。そのため、アクチュエータ素子の応用用途が制限される。
However, when a composite molded product that is just connected is used as the displacement part of the actuator, in order to bend and displace each composite molded product, a lead wire that applies voltage must be attached to each composite molded product, It becomes a complicated structure. Therefore, the application use of the actuator element is limited.
本発明は、前述したような従来技術における課題を解決し、構造的制限の少なく応用用途の広いアクチュエータ素子を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the problems in the prior art as described above, and to provide an actuator element having a wide range of applications with few structural limitations.
本発明者らは、課題解決のため、以下に記す手段を取った。すなわち本発明は、イオン交換樹脂成型品の表面に、相互に絶縁状態で形成された金属電極を有している複合成型品において、二つの複合成形品のうち、一の複合成形品が他の一の複合成型品を連結する連結部位を有し、当該連結部に、金属電極のうちの一つ以外とは絶縁されており、かつ他の一の複合成型品の金属電極または連結部の金属表面と接触している金属表面を、少なくとも二面以上有する連結された複合成型品である。即ち、前記複合成型品は、相互に絶縁状態で形成された金属電極をイオン交換樹脂成型品の表面に有している複合成型品において、
隣接する任意の二つの複合成形品のうちの一の複合成形品について、他の一の複合成型品を連結する連結部を有し、
当該連結部において少なくとも二面以上の金属電極を有し、
当該連結部における該金属電極について
（１）金属電極は同じ複合成型品のうちの一つ以外とは絶縁され、かつ、
（２）金属電極は、前記他の複合成型品の金属電極表面または前記他の複合成型品の連結部の金属電極表面と接触している、
複合成型品である。
In order to solve the problems, the present inventors have taken the following measures. That is, the present invention provides a composite molded product having metal electrodes formed in an insulated state on the surface of an ion exchange resin molded product, wherein one of the two composite molded products is the other composite molded product. A connecting portion for connecting one composite molded product, the connecting portion being insulated from one of the metal electrodes other than one of the metal electrodes, and the metal electrode of the other composite molded product or the metal of the connecting portion It is a connected composite molded product having at least two or more metal surfaces in contact with the surface. That is, in the composite molded product having a metal electrode formed in an insulated state on the surface of the ion exchange resin molded product,
For one composite molded product of any two adjacent composite molded products, it has a connecting part that connects the other composite molded product,
In the connection part, it has at least two or more metal electrodes,
About the metal electrode in the connecting part (1) The metal electrode is insulated from other than one of the same composite molded products, and
(2) The metal electrode is in contact with the metal electrode surface of the other composite molded product or the metal electrode surface of the connecting portion of the other composite molded product,
It is a composite molded product.
また、イオン交換樹脂成型品の表面に、相互に絶縁状態で形成された金属電極を有している複合成型品において、少なくとも2以上であるｎ個の複合成形品が他の複合成形品を連結するための連結部を有し、当該連結部に、金属電極のうちの一つ以外とは絶縁されており、かつ他の複合成型品の連結部の金属表面と接触することがきる金属表面を、少なくとも四面以上有する複合成型品である。すなわち、本発明は、相互に絶縁状態で形成された金属電極をイオン交換樹脂成型品の表面に有している複合成型品において、他の複合成形品を連結するための連結部を少なくとも2個以上の複合成形品が有し、当該連結部は、当該連結部を備える複合成型品を備える金属電極のうちの一つ以外とは絶縁されており、かつ他の複合成型品の連結部の金属表面と接触することがきる金属表面を少なくとも四面以上有する複合成型品群である。 In addition, in a composite molded product having metal electrodes formed in an insulated state on the surface of an ion exchange resin molded product, at least 2 composite molded products are connected to other composite molded products. A metal surface that is insulated from other than one of the metal electrodes and that can contact the metal surface of the connection part of the other composite molded product. , A composite molded product having at least four sides. That is, the present invention provides a composite molded product having metal electrodes formed in an insulated state on the surface of an ion exchange resin molded product, and at least two connecting portions for connecting other composite molded products. The above-mentioned composite molded product has, and the connecting portion is insulated from other than one of the metal electrodes including the composite molded product including the connecting portion, and the metal of the connecting portion of the other composite molded product This is a group of composite molded products having at least four metal surfaces that can come into contact with the surface.
更に、本発明は、上記に記載の複合成型品が連結部を形成する嵌合凸部及び／または嵌合凹部を備えた複合成形品である。特に、嵌合凹部を備えた複合成型品は、該嵌合凹部がコの字状である場合には、本発明は、上記記載の複合成型品における連結部がコの字形状である複合成形品である。 Furthermore, this invention is a composite molded product provided with the fitting convex part and / or fitting recessed part which the composite molded product as described above forms a connection part. In particular, in the case of a composite molded product having a fitting recess, when the fitting recess has a U-shape, the present invention provides a composite molding in which the connecting portion in the above-described composite molded product has a U-shape. It is a product.
更に、本発明は、上記に記載の複合成型品の連結部の先端に、外れ防止の機構を有し、他の一の複合成型品の連結部の先端に、一の複合成型品の外れ防止機構に対応する外れ防止機構を有している複合成型品または連結された複合成型品である。 Furthermore, the present invention has a mechanism for preventing detachment at the tip of the connecting portion of the composite molded product described above, and prevents the detachment of one composite molded product at the tip of the connecting portion of the other composite molded product. It is a composite molded product having a detachment prevention mechanism corresponding to the mechanism or a combined composite molded product.
更に、本発明は、上記に記載した複合成型品が複数連結している複合成型品において、そのうち少なくとも二つの複合成型品が、金属電極間の幅ｗが２０ｍｍ以下であって、当該二つの複合成型品が、互いに、一の複合成型品の幅方向から見て、他の複合成型品の膜面方向が実質上水平となる角度以外で連結されている、連結された複合成型品である。つまり、本発明は、隣接する複合成型品の幅方向の軸が交わるように複合成型品が連結された複合成型品の組み合わせを少なくとも１つ以上有する、上記複合成型品が複数連結している複合成型品群である。 Furthermore, the present invention relates to a composite molded product in which a plurality of the composite molded products described above are connected, and at least two of the composite molded products have a width w of 20 mm or less between the metal electrodes, The molded products are connected composite molded products that are connected to each other at an angle other than an angle at which the film surface direction of the other composite molded product is substantially horizontal when viewed from the width direction of one composite molded product. In other words, the present invention provides a composite in which a plurality of composite molded products are connected, each having at least one combination of composite molded products in which the composite molded products are connected so that the widthwise axes of adjacent composite molded products intersect. It is a group of molded products.
更に、本発明は、上記いずれかに記載した複合成型品が複数連結している複合成型品において、任意の複合成型品の端部から順番に１ないしｎまで番号をつけたｎ個の複合成型品の側周ｄが、ｄ（ｎ）＞ｄ（ｎ−１）の関係を有する連結された複合成型品である。つまり、本発明は、複合成型品が複数連結している複合成型品群であり、隣接する複合成型品が嵌合により連結され、末端の複合成型品からｎ番目の複合成型品の側周ｄ（ｎ）とｎ−１番目の複合成型品の側周ｄ（ｎ−１）とが下式（１）の関係である複合成型品群である。
ｄ（ｎ）＞ｄ（ｎ−１） 式（１）。
Furthermore, the present invention provides a composite molded product in which a plurality of composite molded products described above are connected, and n composite molded products numbered 1 to n in order from the end of any composite molded product. The side circumference d of the product is a connected composite molded product having a relationship of d (n)> d (n-1). That is, the present invention is a group of composite molded products in which a plurality of composite molded products are connected, adjacent composite molded products are connected by fitting, and the side circumference d of the n-th composite molded product from the terminal composite molded product. (N) and the side circumference d (n-1) of the (n-1) th composite molded product are a composite molded product group having the relationship of the following formula (1).
d (n)> d (n-1) Formula (1).
また、上記いずれかに記載した複合成型品が複数連結している複合成型品を変位部に用い、かつ当該連結された複合成型品における一方の端部にある複合成型品の各金属電極に、電圧を供給するためのリード線が接続されているアクチュエータ素子である。 In addition, a composite molded product in which a plurality of composite molded products described above are connected is used for the displacement portion, and each metal electrode of the composite molded product at one end of the connected composite molded product, An actuator element to which a lead wire for supplying a voltage is connected.
また、上記アクチュエータ素子を用いたロータリアクチュエータである。 Moreover, it is a rotary actuator using the said actuator element.
また、上記アクチュエータ素子を駆動部に用いた位置決め装置、姿勢制御装置、応答装置、調節装置、保持機構または関節機構である。 In addition, a positioning device, a posture control device, a response device, an adjustment device, a holding mechanism, or a joint mechanism using the actuator element as a drive unit.
また、上記アクチュエータ素子を駆動部に用いたマニピュレータ、遠隔操縦装置または手術用器具である。 Further, the present invention is a manipulator, a remote control device, or a surgical instrument using the actuator element as a drive unit.
また、上記アクチュエータ素子を用いた人工関節、人工筋肉または人工指である。 Further, it is an artificial joint, artificial muscle or artificial finger using the actuator element.
本発明の用いることにより、湾曲や変位が大きくかつ耐荷重性に優れ、回転運動可能なアクチュエータ素子および当該アクチュエータ素子に好適なイオン交換成型体の複合成型品を得ることができる。 By using the present invention, it is possible to obtain an actuator element that is large in curvature and displacement, has excellent load resistance, and is capable of rotational movement, and a composite molded product of an ion exchange molded article suitable for the actuator element.
以下、本発明の実施の形態について図１ないし図９に基づいて詳細に説明する。ただし本発明は、図面により例示された実施形態に限られるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. However, the present invention is not limited to the embodiment illustrated by the drawings.
図1ないし図6は本発明の複合成型品の形態を例示した図である。図7および図8は本発明の連結された複合成型品群の形態を例示した図である。図9は連結された複合成型品群をアクチュエータ素子として使用した形態を例示した図である。 1 to 6 are views illustrating the form of the composite molded product of the present invention. FIG. 7 and FIG. 8 are diagrams illustrating the form of the connected composite molded product group of the present invention. FIG. 9 is a view exemplifying a form in which a combined composite molded product group is used as an actuator element.
複合成型品は、イオン交換樹脂成型品の表面に、相互に絶縁状態で形成された金属電極を有している。 The composite molded product has metal electrodes formed in an insulated state on the surface of the ion exchange resin molded product.
ここで、本発明でいう絶縁とは、”絶縁状態”の語を含めて、電極が接続される電極を除く電極と実質的に短絡を生じないことをいうものであって、もとよりイオン交換樹脂を介しての通電を排除しているものではない。ただし、この定義については、リード線の絶縁皮膜において絶縁の語を使用する場合が除かれる。 Here, the term “insulation” as used in the present invention includes the word “insulation state” and means that the electrode does not substantially short-circuit with electrodes other than the electrode to which the electrode is connected. It does not exclude the power supply via. However, this definition excludes the case where the word insulation is used in the insulation film of the lead wire.
イオン交換樹脂の成型品を構成するイオン交換樹脂としては、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂を例示として挙げることができる。このうち、陽イオン交換樹脂が、アクチュエータ素子とした場合の変位量を大きくできるため、好適に用いることができる。 Examples of the ion exchange resin constituting the molded product of the ion exchange resin include a cation exchange resin and an anion exchange resin. Among these, the cation exchange resin can be preferably used because it can increase the displacement when the actuator element is used.
前記陽イオン交換樹脂としては、ポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂などの樹脂に、スルホン酸基、カルボキシル基などの官能基が導入されたものを用いることができる。特に、前記陽イオン交換樹脂としては、フッ素樹脂にスルホン酸基、カルボキシル基などの官能基が導入された陽イオン交換樹脂が好ましい。また、このような陽イオン交換樹脂は、イオン交換容量が０.８〜３.０meq/g、好ましくは１.４〜２.０meq/gのものが望ましい。すなわち、このようなイオン交換容量の陽イオン交換樹脂を使用すれば、さらに変位量を大きくすることができるからである。 As said cation exchange resin, what introduce | transduced functional groups, such as a sulfonic acid group and a carboxyl group, to resin, such as polyethylene, a polystyrene, and a fluororesin, can be used. In particular, the cation exchange resin is preferably a cation exchange resin in which a functional group such as a sulfonic acid group or a carboxyl group is introduced into a fluororesin. Further, such a cation exchange resin has an ion exchange capacity of 0.8 to 3.0 meq / g, preferably 1.4 to 2.0 meq / g. That is, if a cation exchange resin having such an ion exchange capacity is used, the amount of displacement can be further increased.
更に、前記複合成型品のイオン交換樹脂の含水状態において、イオン交換樹脂が有する官能基とイオン対を形成する対イオンがアルキルアンモニウムイオンであることは、通常使用されている対イオンがＮa+である場合と比べて、前記複合成型品により高い電圧を印加しても、気泡の発生が起こりにくくなるので、好ましい。 Further, in the water-containing ion exchange resin in the composite molding, it counter ion forming functional groups and ion pair with the ion-exchange resin is an alkyl ammonium ion, counter ions are normally employed in Na + Compared to a case, even if a higher voltage is applied to the composite molded product, bubbles are less likely to occur, which is preferable.
イオン交換樹脂成型品の形状は、矩形平板状、膜状、円柱状、円筒状等任意の形状とすることができる。つまり、本発明は、相互に絶縁状態で形成された金属電極をイオン交換樹脂成型品の表面に有しているイオン交換樹脂成形体において、隣接する任意の二つのイオン交換樹脂成形体のうちの一のイオン交換樹脂成形体について、他の一のイオン交換樹脂成形体を連結する連結部を有し、当該連結部において少なくとも二面以上の金属電極を有し、当該連結部における該金属電極について（１）金属電極は同じイオン交換樹脂成形体のうちの一つ以外とは絶縁され、かつ、（２）金属電極は、前記他のイオン交換樹脂成形体の金属電極表面または前記他のイオン交換樹脂成形体の連結部の金属電極表面と接触している、イオン交換樹脂成形体でもある。なかでも矩形平面状にすれは、後述の対向する金属電極を平行に設置することが容易であるので、金属電極間にかかる電圧に対する湾曲、変形の効率を高くすることが容易となり、好ましい。図1では、連結部を有するイオン交換樹脂成型品の形状が四角柱の場合における複合成型品が例示されている。また図２では、連結部を有するイオン交換樹脂成型品の形状が円柱の場合における複合成型品が例示されている。 The shape of the ion exchange resin molded product can be an arbitrary shape such as a rectangular flat plate shape, a membrane shape, a columnar shape, or a cylindrical shape. In other words, the present invention provides an ion exchange resin molded product having metal electrodes formed in an insulated state on the surface of an ion exchange resin molded product, and includes any of two adjacent ion exchange resin molded products. About one ion exchange resin molding, it has a connection part which connects other one ion exchange resin molding, it has at least two or more metal electrodes in the connection part, and about the metal electrode in the connection part (1) The metal electrode is insulated from other than one of the same ion exchange resin moldings, and (2) the metal electrode is the metal electrode surface of the other ion exchange resin molding or the other ion exchange. It is also an ion exchange resin molding that is in contact with the surface of the metal electrode of the connecting portion of the resin molding. In particular, the rectangular planar shape is preferable because it is easy to install opposing metal electrodes, which will be described later, in parallel, and it becomes easy to increase the efficiency of bending and deformation with respect to the voltage applied between the metal electrodes. FIG. 1 exemplifies a composite molded product when the shape of the ion exchange resin molded product having a connecting portion is a quadrangular prism. Moreover, in FIG. 2, the composite molded product in case the shape of the ion exchange resin molded product which has a connection part is a cylinder is illustrated.
本発明において、複合成型品とは、イオン交換樹脂成型品の外壁表面に、相互に絶縁状態にある金属電極を少なくとも２つ以上形成させたものをいう。 In the present invention, the composite molded product refers to a product in which at least two metal electrodes in an insulated state are formed on the outer wall surface of an ion exchange resin molded product.
複合成型品における金属電極を構成する金属は電気抵抗の少ない固体金属であれば、特に制限されるものではない。高寿命化のための観点からは、前記金属として、耐酸化性に優れる金、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム等が好ましい。 If the metal which comprises the metal electrode in a composite molded article is a solid metal with few electrical resistances, it will not restrict | limit in particular. From the viewpoint of extending the life, gold, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, etc., which are excellent in oxidation resistance, are preferable as the metal.
金属電極は、イオン交換樹脂中に電位変化を与える必要があるので、イオン交換樹脂成型品の表面に形成され、相互に絶縁状態で少なくとも二面以上が形成される。相互に絶縁された金属電極を二面有する複合成型品を単品としてアクチュエータ素子の変位部として用いた場合、電極に垂直方向の変位運動を行うことができる。一方、相互に絶縁された金属電極を少なくとも四面有している複合成型品は、アクチュエータ素子の変位部として単独で使用した場合でも、旋回運動が可能である。 Since the metal electrode needs to give a potential change in the ion exchange resin, it is formed on the surface of the ion exchange resin molded product, and at least two or more surfaces are formed in an insulated state. When a composite molded article having two surfaces of metal electrodes insulated from each other is used as a single part as a displacement portion of an actuator element, displacement movement in a direction perpendicular to the electrodes can be performed. On the other hand, a composite molded article having at least four metal electrodes insulated from each other can perform a turning motion even when used alone as a displacement portion of an actuator element.
イオン交換樹脂成型品に金属電極を形成させる方法としては、イオン交換樹脂成形品表面に化学めっき、電気めっき、真空蒸着、スパッタリング、塗布、圧着、溶着などの方法を用いることができる。例えば、化学めっき法では、イオン交換樹脂成型品にある金属表面をエッチングしたのち、めっき触媒を担持し、めっき浴に浸漬することによってイオン交換樹脂成型品の表面にめっきを行い、金属電極を形成することができる。具体的には以下のような方法を用いることができる。下記の(１)〜(３)の工程を数サイクル繰り返して実施すことで、イオン交換樹脂成型品の表面に金めっきが施された前記イオン交換樹脂膜と金属電極層との接合体を得ることができる。
(i)イオン交換樹脂成形品に金属錯体を水溶液中で吸着させる工程(吸着工程)、
(ii)イオン交換樹脂成形品に吸着した金属錯体を、還元剤により還元して前記イオン交換樹脂成形品表面に金属を析出させる工程(析出工程)、
(iii)金属が析出したイオン交換樹脂成形品を洗浄液で洗浄する工程(洗浄工程)。
上記のような工程で金属電極を形成する場合、使用するイオン交換樹脂成型品の表面を予め粗化してもよい。さらにまた、形成された電極上に、追加の電極層を設けてもよい。追加の電極層は、化学めっき、電気めっき、真空蒸着、スパッタリング、塗布、圧着、溶着などの方法によって形成することができる。これらの方法は、複合成型品の連結部の金属表面の形成方法としても、同様に使用できる。
As a method for forming a metal electrode on an ion exchange resin molded product, methods such as chemical plating, electroplating, vacuum deposition, sputtering, coating, pressure bonding, and welding can be used on the surface of the ion exchange resin molded product. For example, in the chemical plating method, after etching the metal surface in the ion-exchange resin molded product, the plating catalyst is supported and the surface of the ion-exchange resin molded product is plated by immersing it in a plating bath to form a metal electrode can do. Specifically, the following method can be used. By repeating the following steps (1) to (3) for several cycles, a joined body of the ion exchange resin film and the metal electrode layer in which the surface of the ion exchange resin molded product is gold-plated is obtained. be able to.
(i) a step of adsorbing a metal complex in an aqueous solution on an ion exchange resin molded article (adsorption step),
(ii) a step of reducing the metal complex adsorbed on the ion exchange resin molded article with a reducing agent to deposit a metal on the surface of the ion exchange resin molded article (precipitation step),
(iii) A step of cleaning the ion-exchange resin molded product on which the metal is deposited with a cleaning liquid (cleaning step).
When forming a metal electrode by the above process, you may roughen the surface of the ion exchange resin molding to be used beforehand. Furthermore, an additional electrode layer may be provided on the formed electrode. The additional electrode layer can be formed by a method such as chemical plating, electroplating, vacuum deposition, sputtering, coating, pressure bonding, or welding. These methods can be similarly used as a method for forming the metal surface of the connecting portion of the composite molded product.
金属電極間の絶縁は、金属電極がイオン交換樹脂成形品のすべての表面に形成された複合成型品の端部を切断することによって行うことができる。また、金属電極形成時にマスキングを行うことにより、互いに絶縁された金属電極を形成することもできる。前記した端部の切断は、通常の研削方法を用いることができる。特に複合成型品が小型である場合には、レーザー光を複合成型品に照射して金属電極の一部を削って、電極間に絶縁帯を設けることによって、電極間の絶縁を行うことができる。これらの切断又はレーザー照射を用いる方法は、複合成型品の連結部の金属表面を絶縁する方法としても、使用できる。また、イオン交換樹脂成型品に金属電極を形成し、ついで絶縁部を形成した後、加工により形成された連結部に金属表面を設ける方法を用いて、本発明の複合成型品を得ることができる。しかし、イオン交換樹脂成型品に連結部を予め形成し、その後、金属電極と当該連結部の金属表面を同時に設けることもできる。 Insulation between the metal electrodes can be performed by cutting the ends of the composite molded product in which the metal electrodes are formed on all surfaces of the ion exchange resin molded product. Further, by performing masking when forming the metal electrode, metal electrodes insulated from each other can be formed. For the cutting of the end portion described above, a normal grinding method can be used. In particular, when the composite molded product is small, it is possible to insulate the electrodes by irradiating the composite molded product with a laser beam to cut off part of the metal electrode and providing an insulating band between the electrodes. . These methods using cutting or laser irradiation can also be used as methods for insulating the metal surface of the connecting portion of the composite molded product. In addition, the composite molded product of the present invention can be obtained by using a method in which a metal electrode is formed on an ion exchange resin molded product, and then an insulating portion is formed, and then a metal surface is provided on a connecting portion formed by processing. . However, it is also possible to previously form a connecting portion in the ion exchange resin molded product, and then simultaneously provide the metal electrode and the metal surface of the connecting portion.
本発明の複合成型品群は、アクチュエータ素子の変位部として用いる場合に、複数の複合成型品を連結させて用いる。よって、本発明複合成型品ｎ個のうち、少なくともｎ-1個の複合成型品には、他の複合成型品を少なくとも一つ連結するための連結部を有している。 The composite molded product group of the present invention is used by connecting a plurality of composite molded products when used as a displacement portion of an actuator element. Therefore, among the n composite molded products of the present invention, at least n-1 composite molded products have a connecting portion for connecting at least one other composite molded product.
複合成型品の連結部には、それぞれ他の複合成型品に電流を流すために、他の複合成型品が接触する表面には、金属電極のうちの一つ以外とは絶縁されている金属表面を少なくとも二面以上有する。上述のように、当該金属電極が一対しかないアクチュエータ素子では、単独の複合成型品を変位部に用いたアクチュエータ素子は、金属電極と垂直な方向の一方向の運動しかできない。しかしこの場合、後述のように、連結部に金属表面を二面以上有する複合成型品を、隣接する複合成型品について、一の複合成型品の金属電極が他の複合成型品の金属電極と互いに水平となる状態以外となるような接続角度を有する状態で連結させて、アクチュエータ素子の変位部に用いた場合、アクチュエータ素子全体としては、旋回運動をさせることもできる。 In the connecting part of the composite molded product, a metal surface that is insulated from other than one of the metal electrodes on the surface in contact with the other composite molded product in order to pass an electric current to the other composite molded product. At least two or more sides. As described above, in an actuator element having only one pair of metal electrodes, an actuator element using a single composite molded product as a displacement portion can only move in one direction perpendicular to the metal electrode. However, in this case, as will be described later, a composite molded product having two or more metal surfaces at the connecting portion is connected to a metal electrode of one composite molded product and a metal electrode of another composite molded product. When the actuator elements are connected in a state having a connection angle other than the horizontal state and used as a displacement portion of the actuator element, the entire actuator element can be swung.
これに対し、金属電極を四面以上有している複合成型品では、上述のように、単独の複合成型品を変位部に用いたアクチュエータ素子でも一応の回転運動は可能である。しかし、素早い湾曲や変位を引き起こすためには、電極間のイオン交換樹脂の電位差を大きくする必要があり、このため、各電極間の幅は２０ｍｍ以下にすることが好ましい。よって、単独の複合成型品を変位部に用いたアクチュエータ素子は、電極垂直方向の断面積が、約４００ｍｍ２以下のアクチュエータ素子ととして用いることが好ましい。また、上記の複合成型品群は、膜状の複合成型品を組み立てることによっても得ることができるので、円筒状若しくは円柱状のイオン交換樹脂成型品に金属電極を四面以上形成することよりも、旋回運動をすることができるアクチュエータ素子として容易に得ることができる。 On the other hand, in the composite molded product having four or more metal electrodes, as described above, even an actuator element using a single composite molded product for the displacement portion can be temporarily rotated. However, in order to cause rapid bending and displacement, it is necessary to increase the potential difference of the ion exchange resin between the electrodes. For this reason, the width between the electrodes is preferably 20 mm or less. Therefore, an actuator element using a single composite molded product for the displacement portion is preferably used as an actuator element having a cross-sectional area in the electrode vertical direction of about 400 mm 2 or less. In addition, since the composite molded product group can be obtained by assembling a membrane composite molded product, rather than forming four or more metal electrodes on a cylindrical or columnar ion-exchange resin molded product, It can be easily obtained as an actuator element that can perform a turning motion.
一方、連結部に、金属電極のうちの一つ以外とは絶縁されており、かつ他の複合成型品の連結部の金属表面と接触することがきる金属表面を、少なくとも四面以上有する複合成型品を、連結させてアクチュエータ素子の変位部に用いた場合、各複合成型品とその連結方法を変えることで、アクチュエータ素子の変位部全体としては、大きな設計の自由度を確保できる。 On the other hand, a composite molded product having at least four or more metal surfaces that are insulated from the connection portion other than one of the metal electrodes and can contact the metal surface of the connection portion of another composite molded product. Are combined and used in the displacement portion of the actuator element, by changing each composite molded product and its connection method, a large degree of design freedom can be ensured for the entire displacement portion of the actuator element.
複合成型品の連結部の形状は、両複合成型品の連結部で、金属電極のうちの一つ以外とは絶縁されている金属表面が、複合成型品間でそれぞれ接触する形状であれば良く、連結部の金属表面の接触が容易に外れない形状であることが好ましい。このような形状の一例として、一の複合成型品の連結部の形状を凸形状に、他の一の複合成型品の形状を対応する凹形状とすることができる。つまり、複合成型品が連結部を形成する嵌合凸部及び／または嵌合凹部を備えた複合成形品を用いることができる。隣接する複合成型品において、一の複合成型品に嵌合凸部を備え、他の複合成型品に嵌合凹部を備える場合において、２つの複合成型品を連結させたときに、一の複合成型品の嵌合凸部に形成された金属表面が他の複合成型品の嵌合凹部に形成された金属表面と、電気的に導通できるように接触をさせる。一の複合成型品における接触した金属表面が一の複合成型品における一つの金属電極と電気的に導通し、他の複合成型品における接触した金属表面が他の複合成型品における一つの金属電極と電気的に導通することにより、前記金属表面の接触により、一の複合成型品における一つの金属電極に電圧を印加することで、他の複合成型品における一つの金属電極に該電圧と同位相となる電圧を印加することができる。また、前記連結部である前記嵌合凹部または前記嵌合凸部を、連結および製造が容易であることから、矩形の凹部または矩形の凸部とすることが好ましい。また、連結部である前記嵌合凸部及び前記嵌合凹部により形成される嵌合は、鎌継ぎ及び目違い継ぎに代表される公知の形態で嵌合することができる。また、前記嵌合凸部及び前記嵌合凹部は、嵌合構造に適した形状であればよい。 The shape of the connection part of the composite molded product may be any shape as long as the metal surface insulated from one of the metal electrodes is in contact with each other between the composite molded products. It is preferable that the metal surface of the connecting portion has a shape that does not easily come off. As an example of such a shape, the shape of the connecting portion of one composite molded product can be a convex shape, and the shape of the other composite molded product can be a corresponding concave shape. That is, it is possible to use a composite molded product provided with a fitting convex portion and / or a fitting concave portion in which the composite molded product forms a connecting portion. In the case of an adjacent composite molded product having a fitting convex portion in one composite molded product and a fitting concave portion in another composite molded product, one composite molded product when two composite molded products are connected. The metal surface formed in the fitting convex part of the product is brought into contact with the metal surface formed in the fitting concave part of another composite molded product so as to be electrically connected. The metal surface in contact with one composite molded article is electrically connected to one metal electrode in one composite molded article, and the metal surface in contact with another composite molded article is one metal electrode in another composite molded article. By electrically conducting, by applying a voltage to one metal electrode in one composite molded product by contact with the metal surface, the same phase as the voltage is applied to one metal electrode in another composite molded product. A voltage can be applied. Moreover, since the said fitting recessed part or the said fitting convex part which is the said connection part is easy to connect and manufacture, it is preferable to make it a rectangular recessed part or a rectangular convex part. Further, the fitting formed by the fitting convex portion and the fitting concave portion, which are connecting portions, can be fitted in a known form typified by a sickle joint and a cross joint. Moreover, the said fitting convex part and the said fitting recessed part should just be a shape suitable for a fitting structure.
図１においては凸形状をした連結部１１と凹形状をした連結部１２とを備えた複合成型品１０を例示した。また、図２においては、凸形状をした連結部２１と凹形状をした連結部２２とを備えた複合成型品２０を例示した。図１及び図２において、本発明の複合成型品における金属電極及び連結部における金属表面は、任意の表面に形成することができるために、図示していない。
In FIG. 1, the composite molded
図３では、複合成型品の表面に、金属電極および連結部の金属表面を斜線で例示した。これにより、当該金属電極や金属表面が、他の金属電極等とどのように絶縁されているのかの一例が示される。図３（ａ）では凸形状の連結部が示されている。図３（ｂ）では、図３（ａ）の凸形状の連結部と連結可能な凹形状の連結部が示されている。図３（ａ）において、複合成型品３０は、金属電極を四面備え、金属電極３１１は連結部（嵌合凸部）３３の金属表面３２１と電気的の導通する。金属電極３１２は連結部（嵌合凸部）３３の金属表面３２２と電気的の導通する。同様に、金属電極３１１、３１２以外の金属電極もそれぞれ、金属表面３２１、３２２以外の金属表面と電気的に導通する。図３においては、金属電極が直接金属表面と接続して電気的に導通しているが、本発明の複合成型品は、金属メッキ等の方法により金属層を設けて金属電極と金属表面とを接続しても良い。図３（ｂ）において、複合成型品３０は、金属電極を四面備え、金属電極３１３は連結部（嵌合凹部）３４の金属表面３２３と電気的に導通する。金属電極３１４は連結部（嵌合凹部）３４の金属表面３２４と電気的の導通する。同様に、金属電極３１１、３１２の金属電極もそれぞれ、一の金属表面とそれぞれ電気的に導通する。図３においては、金属電極が直接金属表面と接続して電気的に導通しているが、本発明の複合成型品は、金属メッキ等の方法により金属層を設けて金属電極と金属表面とを接続しても良い。
In FIG. 3, the metal electrode and the metal surface of the connecting portion are illustrated with diagonal lines on the surface of the composite molded product. Thereby, an example of how the metal electrode and the metal surface are insulated from other metal electrodes and the like is shown. FIG. 3A shows a convex connecting portion. FIG. 3B shows a concave coupling portion that can be coupled to the convex coupling portion of FIG. In FIG. 3A, the composite molded
また、図4には、本発明の複合形成品の異なる実施態様例として、膜状の複合成型品において連結部がコの字形状である場合を例示した。即ち、図４前記嵌合凹部が矩形の凹部である複合成型品を用いた場合である。図４においては、一の複合成型品４０は嵌合凹部４２を備えている。また、他の複合成型品４１は嵌合凹部４３、４４を備えている。嵌合凹部４２と嵌合凹部４３とが嵌め合わさる様に一の複合成型品４０と他の複合成型品４１とを連結することで、複合成型品がそれぞれ一方の複合成型品を挟むので、複合成型品が外れにくい連結がなされる。特に膜状の複合成型品を用いた場合において、連結部の形状をコの字形状とすることにより、複合成型品の加工が簡単であり、かつ、接触部位が外れにくくすることができる。
FIG. 4 exemplifies a case where the connecting portion has a U-shape in a film-like composite molded product as an example of a different embodiment of the composite product of the present invention. That is, FIG. 4 shows a case where a composite molded product in which the fitting recess is a rectangular recess is used. In FIG. 4, one composite molded
図５(a)(b)には、金属電極及び金属表面に斜線を付して、金属電極および連結部の金属表面が形成されている複合成型品５０を示した。本発明では、このように、直接金属電極が、他の複合成型品の金属電極等に直接接触する場合でもよく、この場合には、相互に接触している金属電極の部分が、本発明にいう連結部の金属表面に課された条件を満たせば、本発明の要件を満たすに足りる。複合成型品５０は、金属電極５２１、５２２を備え、嵌合凹部５３１には金属表面５４１を備える。また、複合成型品５１は、金属電極５２３、５２４を備え、嵌合凹部５３２には金属表面５４２を備える。複合成型品５０、５１がそれぞれ相手の嵌合凹部５３２、５３１に挟まるように嵌め合って連結することで、金属電極５２２と電気的に導通する複合成型品５０の金属表面５４１は、接触部５５２において複合成型品５１の金属電極５２３と接触する。同様に複合成型品５１の金属表面５４２は、金属電極５２１と対向する複合成型品５０の金属電極と接触する。
5A and 5B show a composite molded
更に、本発明の複合成型品において、一の複合成型品の連結部に外れ防止機構があり、他の一の複合成型品の連結部に、一の複合成型品の外れ防止機構に対応する外れ防止の機構を有している場合には、特に接触部位が外れにくくなる。図６にはこのような外れ防止機構を有する連結部の例示として、金属電極間の中央部分を電極方向と水平方向の断面図として示したものである。図６(a)のように、外れ防止機構は、連結部の形状についてそのような加工を行なうことで作成することもでき、また図６(b)のように、連結部作成後に、別途外れ防止機構を取り付けることもできる。 Further, in the composite molded product of the present invention, the connecting portion of one composite molded product has a detachment prevention mechanism, and the connecting portion of one other composite molded product has a detachment corresponding to the detachment preventing mechanism of one composite molded product. When the prevention mechanism is provided, the contact portion is particularly difficult to come off. FIG. 6 shows, as an example of a connecting portion having such a detachment preventing mechanism, a central portion between metal electrodes as a cross-sectional view in the electrode direction and in the horizontal direction. As shown in FIG. 6 (a), the disengagement prevention mechanism can also be created by performing such processing on the shape of the connecting portion. Also, as shown in FIG. A prevention mechanism can also be attached.
上述のように、素早い湾曲や変位を引き起こすためには、各電極間の幅は、２０ｍｍ以下にすることが好ましい。そこで、図７に示すように、複合成型品の少なくとも一組の金金属電極間の幅ｗが２０ｍｍ以下であるものを二つ以上用意し、これらを互いに、一の複合成型品の幅ｗ１またはｗ２方向から見て、他の複合成型品の膜面方向（当該幅方向に対して垂直方向）が実質上水平となるように連結された複合成型品群７０を用いることができる。つまり、複合成型品群７０は、複合成型品７１の幅方向の軸Ｘが複合成型品７２の幅方向の軸Ｙとが平行とならず、接続角度θが０°以外の角度で形成されるように複合成型品が連結された複合成型品群である。この複合成型品群をアクチュエータ素子に用いた場合、各複合成型体それぞれは、素早く大きい湾曲や変位を直線的な運動としてしか行わなくとも、アクチュエータ素子全体では、当該直線運動が二方向以上で生じることになる。従って、当該二つの金属電極幅ｗが２０ｍｍ以下の複合成型品を、互いに実質上水平となる角度以外で連結させて、変位部に用いたアクチュエータ素子では、全体として優れた回転運動が可能になる。図７は、このように連結された複合成型体を例示的に示したものである。中でも、お互いが垂直方向で、連結されている場合には、最も効率良く回転運動を生じさせることができる。よって図７では、例示として最も回転運動の効率がよい垂直に連結した場合を示した。ただし、図７中に示したそれぞれの金属電極幅ｗ1およびｗ2は、どちらも２０ｍｍ以下であるとする。
As described above, in order to cause quick bending and displacement, the width between the electrodes is preferably 20 mm or less. Accordingly, as shown in FIG. 7, two or more of the composite molded products having a width w between at least one pair of gold metal electrodes of 20 mm or less are prepared, and these are mutually connected to the width w1 of one composite molded product or The composite molded
本発明は、連結された複合成型品の任意の複合成型品の端部から順番に１ないしｎまで番号をつけたｎ個の複合成型品の側周ｄが、ｄ（ｎ）＞ｄ（ｎ−１）の関係を有している複合成型品である。つまり、本発明は、複合成型品が複数連結している複合成型品群であり、隣接する複合成型品が嵌合により連結され、末端の複合成型品からｎ番目の複合成型品の側周ｄ（ｎ）とｎ−１番目の複合成型品の側周ｄ（ｎ−１）とが
ｄ（ｎ）＞ｄ（ｎ−１） 式（１）
の関係である複合成型品群である。前記複合成型品群は、連結された複合成型品が順に太くなっていく構成であり、一の複合成型品が隣接する一方の複合成型品の幅より細く、一の複合成型品に対して隣接する他方の複合成型品の幅が大きくなる構成である。複合成型品の側周ｄとは、金属電極に垂直な断面の周囲長をいう。このような構造の連結された複合成型品を変位部に用いたアクチュエータでは、複合成型品の太い部分では耐荷重性に優れる一方、複合成型品の細い部分では大きな湾曲や変形が可能となる。図８では、このように連結された複合成型体を例示的に示している。図８の例示では、金属電極に垂直な断面の各辺の長さ（ａ１〜ａ４）の合計が側周ｄ（ｎ）となる。
In the present invention, the side circumference d of n composite molded products numbered from 1 to n in order from the end of an arbitrary composite molded product of the connected composite molded products is d (n)> d (n -1) is a composite molded product having the relationship (1). That is, the present invention is a group of composite molded products in which a plurality of composite molded products are connected, adjacent composite molded products are connected by fitting, and the side circumference d of the n-th composite molded product from the terminal composite molded product. (N) and the side circumference d (n-1) of the (n-1) th composite molded product are d (n)> d (n-1) Formula (1)
This is a group of composite molded products that are related to each other. The composite molded product group is configured such that connected composite molded products become thicker in order, and one composite molded product is narrower than the width of one adjacent composite molded product and adjacent to one composite molded product. The width of the other composite molded product is increased. The side circumference d of the composite molded product refers to the perimeter of the cross section perpendicular to the metal electrode. In an actuator using a composite molded product having such a structure as a displacement portion, the load resistance is excellent in a thick portion of the composite molded product, while large bending or deformation is possible in a thin portion of the composite molded product. FIG. 8 exemplarily shows the composite molded body connected in this way. In the illustration of FIG. 8, the sum of the lengths (a1 to a4) of each side of the cross section perpendicular to the metal electrode is the side circumference d (n).
図９は、連結された複合成型品を変位部に用いたアクチュエータ素子の例示図である。本発明の複合成型品の複合成型品群を用いたアクチュエータ素子９０は、３つの複合成型品が連結されている。金属電極９２１、９５１を含む４面に金属電極を備えた第１の複合形成品は、測周が第１の複合形成品より大きく、金属電極９２２、９５２を含む４面に金属電極を備えた第２の複合成型品に連結されている。第２の複合成型品は、測周が第２の複合形成品より大きく、金属電極９２３、９５３を含む４面に金属電極を備えた第３の複合成型品に連結されている。第１の複合成型品と第２の複合成型品とは、上述の連結部（図示せず）により連結されている。第２の複合成型品と第３の複合成型品とは、上述の連結部（図示せず）により連結されている。第３の複合成型品が有する４つの金属電極は、それぞれ、リード線９６１、９６２、９６３、９６４を介して電源９７に接続される。例えば、金属電極９２３と金属電極９２２と金属電極９２１とが電気的につながるように連結部を形成すると、金属電極９２３に電圧を印加することにより、金属電極９２２と金属電極９２１とには、金属電極９２３に印加された電圧と同じ電圧を印加することができる。各複合成型品の４面のうちの残りの３面についても同様であり、例えば、金属電極９５３と金属電極９５２と金属電極９５１とが電気的につながるように連結部を形成すると、金属電極９５３に電圧を印加することにより、金属電極９５２と金属電極９５１とには、金属電極９５３に印加された電圧と同位相の電圧を印加することができる。つまり、アクチュエータ素子９０においては、第３の複合成型品における金属電極９２３、９５３を含む４面に金属電極に印加する電圧を互いに独立に適切な電圧を印加することで、複合成型品群の先端に相当する第１の複合成型品の端部Ａが任意の方向に変位することができる。
FIG. 9 is an exemplary view of an actuator element using a connected composite molded product as a displacement portion. In the
本発明の複合成型品を連結したものをアクチュエータ素子とするためには、連結された複合成型品のどちらか一方の端部にある複合成型品に形成されている金属電極のそれぞれに、リード線の一端を電気的に接続させ、当該各リード線の他端が操作制御部に接続させることが必要になる。このような接続を行うことにより、連結された複合成型品の根元部分から先端部分まで、湾曲、変位を生じさせるための電圧を与えることができる。リード線は電気抵抗の小さなものであれば種類を問わず使用できる。一般的には通常の金属導線が用いられる。また、リード線に絶縁皮膜を設けたものを使用することもできる。 In order to use the combined molded product of the present invention as an actuator element, a lead wire is connected to each of the metal electrodes formed on the composite molded product at one end of the connected composite molded product. It is necessary to electrically connect one end of each lead wire and connect the other end of each lead wire to the operation control unit. By performing such connection, it is possible to apply a voltage for causing bending and displacement from the root portion to the tip portion of the connected composite molded product. Any type of lead wire can be used as long as it has a small electrical resistance. In general, a normal metal conductor is used. Moreover, what provided the insulating film in the lead wire can also be used.
当該電極間に、各複合成型品につき０.１〜１０Ｖの直流電圧をかけると、数秒以内に素子長の１〜３倍程度の変位を得ることができる。各複合成型品に与える電圧によって、アクチュエータ素子全体としては、様々な動作を素早く起こすことができる。 When a direct current voltage of 0.1 to 10 V is applied between the electrodes for each composite molded product, a displacement of about 1 to 3 times the element length can be obtained within a few seconds. Depending on the voltage applied to each composite molded article, the entire actuator element can quickly cause various operations.
本願の発明は上記の通りであるから、以下に示す効果を奏することができる。 Since the invention of the present application is as described above, the following effects can be obtained.
まず本発明は、イオン交換樹脂成型品の表面に、相互に絶縁状態で形成された金属電極を有している複合成型品において、二つの複合成形品のうち、一の複合成形品が他の一の複合成型品を連結する連結部位を有し、当該連結部に、金属電極のうちの一つ以外とは絶縁されており、かつ他の一の複合成型品の金属電極または連結部の金属表面と接触している金属表面を、少なくとも二面以上有する連結された複合成型品である。つまり、相互に絶縁状態で形成された金属電極をイオン交換樹脂成型品の表面に有している複合成型品において、隣接する任意の二つの複合成形品のうちの一の複合成形品について、他の一の複合成型品を連結する連結部を有し、当該連結部において少なくとも二面以上の金属電極を有し、当該連結部における該金属電極について
（１）金属電極は同じ複合成型品のうちの一つ以外とは絶縁され、かつ、
（２）金属電極は、前記他の複合成型品の金属電極表面または前記他の複合成型品の連結部の金属電極表面と接触している
First, the present invention relates to a composite molded product having metal electrodes formed in an insulated state on the surface of an ion exchange resin molded product. Of the two composite molded products, one composite molded product is the other A connecting portion for connecting one composite molded product, the connecting portion being insulated from one of the metal electrodes other than one of the metal electrodes, and the metal electrode of the other composite molded product or the metal of the connecting portion It is a connected composite molded product having at least two or more metal surfaces in contact with the surface. That is, in a composite molded product having metal electrodes formed in an insulated state on the surface of an ion exchange resin molded product, one of the two adjacent composite molded products is A connecting part for connecting one composite molded product, and having at least two or more metal electrodes in the connecting part, the metal electrode in the connecting part (1) The metal electrode is the same composite molded product Is insulated from other than one of
(2) The metal electrode is in contact with the metal electrode surface of the other composite molded product or the metal electrode surface of the connecting portion of the other composite molded product.
複合成型品である。従って、この複合成型品を変位部に用いたアクチュエータ素子は、いずれか一つの複合成型品の電極に電圧を与えることで、複数の複合成型品とも湾曲や変形を起こすことが可能となる。従って、アクチュエータ素子に好適な複合成型品群とすることができる。 It is a composite molded product. Therefore, an actuator element using this composite molded product as a displacement portion can cause a curve or deformation in a plurality of composite molded products by applying a voltage to the electrode of any one composite molded product. Accordingly, a composite molded product group suitable for the actuator element can be obtained.
また本発明は、イオン交換樹脂成型品の表面に、相互に絶縁状態で形成された金属電極を有している複合成型品において、少なくとも2以上であるｎ個の複合成形品が他の複合成形品を連結するための連結部を有し、当該連結部に、金属電極のうちの一つ以外とは絶縁されており、かつ他の複合成型品の連結部の金属表面と接触することがきる金属表面を、少なくとも四面以上有する複合成型品である。つまり、相互に絶縁状態で形成された金属電極をイオン交換樹脂成型品の表面に有している複合成型品において、他の複合成形品を連結するための連結部を少なくとも2個以上の複合成形品が有し、当該連結部は、
当該連結部を備える複合成型品を備える金属電極のうちの一つ以外とは絶縁されており、かつ
他の複合成型品の連結部の金属表面と接触することがきる金属表面を少なくとも四面以上有する
複合成型品群である。この複合成型品群を用いれば、複合成型品を２つ以上連結した場合でも、全ての複合成型品に上記効果を与えることができる。従って、アクチュエータ素子に好適な複合成型品とすることができる。
Further, the present invention provides a composite molded product having metal electrodes formed in an insulated state on the surface of an ion exchange resin molded product, wherein at least two composite molded products are other composite molded products. A connecting part for connecting the product, the connecting part being insulated from one of the metal electrodes other than one, and being able to contact the metal surface of the connecting part of another composite molded product It is a composite molded product having at least four metal surfaces. In other words, in a composite molded product having metal electrodes formed in an insulated state on the surface of the ion exchange resin molded product, at least two or more composite moldings for connecting other composite molded products Product, and the connecting part is
At least four or more metal surfaces that are insulated from one of the metal electrodes provided with the composite molded product provided with the connecting part and that can contact the metal surface of the connecting part of the other composite molded product. This is a complex molded product group. If this composite molded product group is used, even when two or more composite molded products are connected, the above effects can be given to all composite molded products. Therefore, a composite molded product suitable for the actuator element can be obtained.
更に本発明は、上記の複合成型品の連結部がコの字形状とすることにより、製作が簡単で、かつ連結部が外れにくいアクチュエータ素子に好適な、複合成型品および連結された複合成型品とすることができる。 Furthermore, the present invention provides a composite molded product and a connected composite molded product suitable for an actuator element that is easy to manufacture and is difficult to come off because the connecting portion of the composite molded product has a U-shape. It can be.
更に本発明は、上記いずれかに記載の複合成型品の連結部の先端に、外れ防止の機構を有し、他の一の複合成型品の連結部の先端に、一の複合成型品の外れ防止機構に対応する外れ防止機構を有している複合成型品または連結された複合成型品であるので、更に接触部位が外れにくいアクチュエータ素子とすることができ、動きの大きい用途に特に好適な、複合成型品および連結された複合成型品とすることができる。 Furthermore, the present invention has a mechanism for preventing detachment at the tip of the connecting part of the composite molded product according to any one of the above, and the detachment of one composite molded product at the tip of the connecting part of the other composite molded product. Since it is a composite molded product having a detachment prevention mechanism corresponding to the prevention mechanism or a combined composite molded product, it can be further made an actuator element in which the contact site is difficult to come off, and is particularly suitable for applications with large movements. It can be a composite molded product and a connected composite molded product.
更に本発明は、上記いずれかに記載した複合成型品が複数連結している複合成型品において、そのうち少なくとも二つの複合成型品が、金属電極間の幅ｗが２０ｍｍ以下であって、その2つの複合成型品が、互いに、一の複合成型品の幅方向から見て、他の複合成型品の膜面方向が実質上水平となる角度以外で連結されている、連結された複合成型品である。よって、この関係を有する連結された複合成型品をアクチュエータ素子の変位部に用いた場合、アクチュエータ素子全体としては、優れた回転運動が可能であるアクチュエータ素子とすることができ、なかでも、ロータリアクチュエータとして好適に使用できる。従って、かかるアクチュエータ素子に好適な連結された複合成型品とすることができる。 Furthermore, the present invention relates to a composite molded product in which a plurality of composite molded products described above are connected, and at least two of the composite molded products have a width w of 20 mm or less between metal electrodes, Composite molded products are connected composite molded products that are connected to each other at an angle other than the angle at which the film surface direction of the other composite molded product is substantially horizontal when viewed from the width direction of one composite molded product. . Therefore, when the connected composite molded product having this relationship is used for the displacement portion of the actuator element, the actuator element as a whole can be an actuator element capable of excellent rotational movement, and in particular, a rotary actuator. Can be suitably used. Therefore, it can be set as the combined composite molded article suitable for this actuator element.
更に本発明は上記いずれかに記載した複合成型品が複数連結している複合成型品において、任意の複合成型品の端部から順番に１ないしｎまで番号をつけたｎ個の複合成型品の側周ｄが、
ｄ（ｎ）＞ｄ（ｎ−１）
関係を有する連結された複合成型品である。よって、当該関係を有する連結された複合成型品を変位部に用いたアクチュエータであれば、ｎが小さいほど湾曲や変位が大きく、一方、ｎが大きいほど耐荷重性に優れるので、特に根元部では耐荷重性が要求され、一方、先端部では細かい変位が要求されるマニピュレータ、遠隔操縦装置の用途に好適なアクチュエータ素子とすることができる。従って、かかるアクチュエータ素子に好適な連結された複合成型品とすることができる。
Furthermore, the present invention relates to a composite molded product in which a plurality of composite molded products described above are connected, and n composite molded products numbered from 1 to n in order from the end of any composite molded product. The side circumference d is
d (n)> d (n-1)
It is a connected composite molded product having a relationship. Therefore, if the actuator uses a connected composite molded article having the relationship as a displacement portion, the smaller the n, the larger the curvature and displacement, while the larger n, the better the load resistance. On the other hand, an actuator element suitable for the use of a manipulator or a remote control device that requires load resistance and requires fine displacement at the tip can be obtained. Therefore, it can be set as the combined composite molded article suitable for this actuator element.
また、本発明のアクチュエータ素子は、上記いずれかに記載した複合成型品が複数連結している複合成型品を変位部に用い、かつ当該連結された複合成型品における一方の端部にある複合成型品の各金属電極に、電圧を供給するためのリード線が接続されている。従って、各複合成型品の金属電極にリード線を取り付ける必要がなく、端部にある複合成型品にのみリード線を取り付ければ足りる。よって、構造上の制限が少なく応用用途の広いアクチュエータ素子とすることができる。 Moreover, the actuator element of the present invention uses a composite molded product in which a plurality of composite molded products described above are connected as a displacement portion, and a composite molded product at one end of the connected composite molded product. A lead wire for supplying a voltage is connected to each metal electrode of the product. Therefore, it is not necessary to attach a lead wire to the metal electrode of each composite molded product, and it is sufficient to attach a lead wire only to the composite molded product at the end. Therefore, the actuator element can be applied with a wide range of applications with few structural limitations.
また、本発明のアクチュエータ素子は上記性質を有するため、位置決め装置、姿勢制御装置、応答装置、調節装置、保持機構または関節機構の駆動部の用途に好適なアクチュエータ素子とすることができる。 In addition, since the actuator element of the present invention has the above properties, it can be an actuator element suitable for the use of a positioning device, a posture control device, a response device, an adjustment device, a holding mechanism, or a drive unit of a joint mechanism.
更に、本発明に係るアクチュエータ素子をマイクロデバイスの案内部材本体の先端部に接合すると、操作制御部による操作によって、任意かつ積極的に湾曲（変形）させることができるので、案内部材本体の先端部に接続した、ハサミ、鉗子、スネア、レーザメス、スパチュラなどのマイクロサージェリーの医療器具、各種センサー、工具などのマイクロデバイスの誘導性能を向上することができ、これによって、目的部位へ任意の方向に向けることができ、その操作が熟練を要することなく、迅速かつ容易に行うことができる。 Furthermore, when the actuator element according to the present invention is joined to the distal end portion of the guide member body of the microdevice, the distal end portion of the guide member body can be arbitrarily and actively curved (deformed) by the operation by the operation control unit. It is possible to improve the guidance performance of microsurgery medical instruments such as scissors, forceps, snare, laser knife, spatula, etc., various sensors, tools, etc. connected to the target site in any direction. The operation can be performed quickly and easily without requiring skill.
従って、このようなマイクロデバイスおよびそれを備えたマイクロマシンを、例えば、眼球手術、腹腔鏡下手術、微少血管縫合手術などのマイクロサージェリー技術においてピンセット、ハサミ、鉗子、スネア、レーザメス、スパチュラ、クリップなどの医療器具に適用すれば、検査や治療時における患者に与える苦痛を極力和らげ、患者に対する肉体的、精神的負担を低減することができる。 Therefore, tweezers, scissors, forceps, snare, laser knife, spatula, clip, etc. in microsurgery technology such as eyeball surgery, laparoscopic surgery, microvascular suture surgery, etc. If applied to this medical device, the pain given to the patient at the time of examination and treatment can be alleviated as much as possible, and the physical and mental burden on the patient can be reduced.
更に、本アクチュエータ素子は、耐荷重性を有しつつ、複雑な動作が可能となるので、義手、ロボット指等の人工指、人工関節、人工筋肉、マニュピュレータ、または遠隔操縦装置等に、好適に使用できる。 Furthermore, since this actuator element has a load resistance and can perform a complex operation, it is suitable for artificial fingers such as artificial hands and robot fingers, artificial joints, artificial muscles, manipulators, or remote control devices. Can be used for
また、このようなマイクロデバイスおよびそれを備えたマイクロマシンを、発電設備等のプラント、航空機エンジン等の機械システムの配管系統やエンジン内部等の検査、補修等を行う各種センサーや、補修用工具などに適用すれば、補修作業に手間や時間を要せず、確実に行うことが可能となる。 In addition, such microdevices and micromachines equipped with such microdevices can be used for various sensors and repair tools for inspecting and repairing piping systems of engine systems, aircraft systems, etc. If applied, the repair work can be performed reliably without requiring time and effort.
また、本発明に係る高分子電解質アンモニウム誘導体は、上記以外に、高周波振動によるマイクロポンプ、リハビリ用補助動力マッサージ器などの健康器具、湿度計、湿度計コントロール装置、水中バルブ、ソフト運搬装置などの工業用機器、金魚および海草などの水中モービル、動く釣り餌および推進ヒレなどのホビー用品などにも好適に使用することができる。 In addition to the above, the polyelectrolyte ammonium derivative according to the present invention includes, in addition to the above, health equipment such as a micropump by high frequency vibration, an auxiliary power massager for rehabilitation, a hygrometer, a hygrometer control device, a submersible valve, and a soft transport device It can also be suitably used for industrial equipment, underwater mobiles such as goldfish and seaweed, hobby supplies such as moving fishing baits and propeller fins.
１０、２０、３０、４０、４１、５０ 複合成型品
７０、８０ 連結された複合成型品
９０ アクチュエータ素子
７１、７２ 複合成型品
１１、１２、２１、２２ 連結部
３３、３４、４１、６１ 連結部
３１１、３１２、３１３、３１４ 金属電極
３２１、３２２ 金属表面
５２１、５２２、５２３、５２４ 金属電極
５４１、５４２ 金属表面
９２１、９２２、９２３ 金属電極
９５１、９５２、９５３ 金属電極
９６１、９６２、９６３、９６４ リード線
10, 20, 30, 40, 41, 50 Composite molded
Claims (15)
隣接する任意の二つの複合成形品のうちの一の複合成形品について、他の一の複合成形品を連結する連結部を有し、当該連結部が嵌合凸部及び／または嵌合凹部を形成しており、
当該連結部において少なくとも二面以上の金属電極を有し、
当該連結部における該金属電極について、
（１）金属電極は同じ複合成型品のうちの一つ以外とは絶縁され、かつ、
（２）金属電極は、前記他の複合成型品の金属電極表面または前記他の複合成型品の連結部の金属電極表面と接触している、複合成型品。 In a composite molded product having metal electrodes formed in an insulated state on the surface of an ion exchange resin molded product,
An composite molded article of the adjacent any two of the composite molded product has a connecting portion connecting the other one double synthetic shaped piece, the connecting portion is convex portion and / or the fitting recess Forming
In the connection part, it has at least two or more metal electrodes,
For the metal electrode at the connecting portion,
(1) The metal electrode is insulated from other than the same composite molded product, and
(2) A composite molded product in which the metal electrode is in contact with the metal electrode surface of the other composite molded product or the metal electrode surface of the connecting portion of the other composite molded product.
当該連結部は、当該連結部を備える複合成型品を備える金属電極のうちの一つ以外とは絶縁されており、かつ他の複合成型品の連結部の金属表面と接触することができる金属表面を少なくとも四面以上有し、当該連結部が嵌合凸部及び／または嵌合凹部を形成している複合成型品群。 In a composite molded product having metal electrodes formed in an insulated state on the surface of an ion exchange resin molded product, at least two or more composite molded products have connecting portions for connecting other composite molded products. A group of composite molded products
The connecting portion is a metal other than one one of the metal electrodes with a composite molded article comprising the coupling portion as possible out make contact with insulated by which, and other composite molding coupling portion of the metal surface A composite molded product group having at least four surfaces and the connecting portion forming a fitting convex portion and / or a fitting concave portion .
ｄ（ｎ）＞ｄ（ｎ−１） 式（１） The composite molded product group according to claim 2 , wherein adjacent composite molded products are connected by fitting, and the side circumference d (n) of the nth composite molded product from the terminal composite molded product and the (n-1) th composite product. The composite molded product group according to claim 2 , wherein the side circumference d (n-1) of the composite molded product has a relationship of the following formula (1).
d (n)> d (n-1) Formula (1)
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