JP4852994B2 - アクチュエータシステム、並びに光学レンズ位置調整装置 - Google Patents
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請求項5の発明によれば、円筒の中で対象物を移動させる場合、直線移動用の高分子アクチュエータ素子Aとリング形状の高分子アクチュエータ素子Bの組み合わせだけでシステムを構成することができるので、構造が単純で小型軽量な装置とすることができる。また、円筒の内壁に凹凸溝を設けることで、確実に高分子アクチュエータ素子Bのリング外周を係止し移動対象物を正確な位置で保持することができる。
以上のような本発明によれば、高分子アクチュエータ素子の小型軽量でありながら変形量や発生力が比較的大きいという利点を保ちながら、正確な対象物の移動および保持が可能となり、正確さが必要とされる用途、例えば光学レンズ位置調整装置にも応用が可能となる。
図1は、本発明に係るアクチュエータシステムの構成を示す概略図である。
図1に示すように、アクチュエータシステム100は、短冊形状で陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜と、該イオン導電性高分子膜の両主面それぞれに設けられる電極膜とを有し、前記電極膜間に電圧が印加されることにより前記イオン導電性高分子膜が湾曲する高分子アクチュエータ素子10が基準面BLから直立した状態で基準面BLに長手方向の一端が固定されてなり、高分子アクチュエータ素子10が電圧印加により湾曲して接する対象物L1について基準面BL上を水平移動させその位置を制御するものである。また、対象物L1は高分子アクチュエータ素子10の湾曲変形する部分と直接または間接的に接合されていることが好ましい。
図3は、本発明で使用する高分子アクチュエータ素子の基本的構成を示す断面図である。
高分子アクチュエータ素子10は、陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜(イオン導電性高分子フィルム)1と、該イオン導電性高分子膜1の両面それぞれに設けられる電極膜2と、該電極膜2それぞれに電気的に接続されたリード線4とを備え、1対のリード線4より電極膜2間に電圧が印加されることによりイオン導電性高分子膜1が湾曲または変形するものである。
いずれの方法によっても、簡便に短時間で電極膜2を形成することができる。
図4は、本発明で使用する別の高分子アクチュエータの基本的構成を示す断面図である。
高分子アクチュエータ素子20は、上述した高分子アクチュエータ素子10の1対の電極膜2それぞれの上に金または白金からなる金属導電膜3を備え、該金属導電膜3にリード線4を電気的に接続した構成となっている。ここで、イオン導電性高分子膜1、電極膜2、イオン導電性高分子膜1に含浸させる陽イオン物質は、図3で示したものと同じである。
図5(a)では、電源Eよりリード線4を通じて、図中左側の高分子アクチュエータ10の電極膜2にプラスの電位、図中右側の電極膜2にマイナスの電位を印加している。この電位差により、高分子アクチュエータ素子10(20)のイオン導電性高分子膜1中では、マイナスの電位が印加された側(図中右側)の電極膜2にナトリウムイオン水和物が引き寄せられて移動し、当該電極膜2の近傍に集中しこの領域は体積膨張するようになる。一方、プラスの電位が印加された側(図中左側)の電極膜2近傍におけるナトリウム水和物濃度は減少し、この領域は体積収縮するようになる。その結果、イオン導電性高分子膜1の2つの電極膜2近傍領域の間に体積差が生じることとなり、イオン導電性高分子膜1は図中左側に湾曲するようになる。
図6に、本発明のアクチュエータシステム100において対象物L1を光学レンズとした光学レンズ位置調整装置100Aの動作を示す。ここでは、使用する高分子アクチュエータ素子10(20)のイオン導電性高分子膜1中にナトリウムイオンが含浸されているものとして説明する。
なお、高分子アクチュエータ素子12への電圧印加は固定板11が高分子アクチュエータ素子10の端部に当接した時点で中断される。
図7は、本発明に係るアクチュエータシステムの第2の実施の形態における構成を示す概略図である。
図7に示すように、アクチュエータシステム300は、中空の円筒32と、短冊が湾曲した形状で陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜と、該イオン導電性高分子膜の両主面それぞれに設けられる電極膜とを有し、円筒32内部に設けられるとともに円筒32の底面である基準面BLに一端が固定され、前記電極膜間に電圧が印加されることにより前記イオン導電性高分子膜が変形して円筒32の長手方向に伸長または収縮する2つの高分子アクチュエータ素子30と、短冊の長手方向が円筒32の内壁形状に合わせて巻かれたリング形状で陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜と、該イオン導電性高分子膜のリング内周面、外周面それぞれに設けられる電極膜とを有し、高分子アクチュエータ素子30の基準面BLに固定されている端部とは反対側の端部に取り付けられ、前記電極膜間に電圧が印加されることによりリング外周が拡大または縮小する高分子アクチュエータ素子31とを備えている。
図8に、本発明のアクチュエータシステム300において対象物L2を光学レンズとした光学レンズ位置調整装置300Aの動作を示す。ここでは、使用する高分子アクチュエータ素子30,31のイオン導電性高分子膜1中にナトリウムイオンが含浸されているものとして説明する。
すなわち、図9に示すアクチュエータシステム300aは、図7における高分子アクチュエータ素子30に代えて、短冊が湾曲した形状の高分子アクチュエータ素子30aを組み合わせてリング形状としたものを、さらに円筒32の長手方向に積み上げた構成とするものである。
Claims (8)
- 短冊形状で陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜と、該イオン導電性高分子膜の両主面それぞれに設けられる電極膜とを有し、前記電極膜間に電圧が印加されることにより前記イオン導電性高分子膜が湾曲する高分子アクチュエータ素子が基準面から直立した状態で該基準面に長手方向の一端が固定されてなり、該高分子アクチュエータ素子が電圧印加により湾曲して接する対象物について基準面上を水平移動させその位置を制御するアクチュエータシステムであって、
前記高分子アクチュエータ素子上にあって前記基準面に対して垂直方向に移動し、前記高分子アクチュエータ素子の基準面に固定されている端部とは反対側の端部に当接することにより該高分子アクチュエータ素子の湾曲状態を固定する固定板を備えることを特徴とするアクチュエータシステム。 - 前記固定板は、前記高分子アクチュエータ素子と当接する面に該高分子アクチュエータ素子の湾曲方向にのこぎり刃状として連なる凹凸溝を有することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータシステム。
- 前記高分子アクチュエータ素子が湾曲変形して対象物について基準面上を水平移動させた後に、前記固定板が前記基準面に対して垂直方向に移動して該高分子アクチュエータ素子の基準面に固定されている端部とは反対側の端部に当接することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータシステム。
- 前記固定板は、手動または該固定板に設けられた高分子アクチュエータ素子の変形により前記基準面に対して垂直方向に移動することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータシステム。
- 中空の円筒と、
陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜と、該イオン導電性高分子膜の両主面それぞれに設けられる電極膜とを有し、前記円筒内部に設けられるとともに該円筒の底面となる基準面に一端が固定され、前記電極膜間に電圧が印加されることにより前記イオン導電性高分子膜が変形して前記円筒の長手方向に伸長または収縮する高分子アクチュエータ素子Aと、
短冊の長手方向が前記円筒の内壁形状に合わせて巻かれたリング形状で陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜と、該イオン導電性高分子膜のリング内周面、外周面それぞれに設けられる電極膜とを有し、前記高分子アクチュエータ素子Aの基準面に固定されている端部とは反対側の端部に取り付けられ、前記電極膜間に電圧が印加されることによりリング外周が拡大または縮小する高分子アクチュエータ素子Bとを備え、
前記高分子アクチュエータ素子Bのリング外周が電圧印加により縮小して接触していた前記円筒内壁から離れた後、前記高分子アクチュエータ素子Aが電圧印加により変形して対象物を前記円筒の長手方向に移動させ、該対象物を目標位置まで移動させた時点で前記高分子アクチュエータ素子Bについて電極膜間をショートさせて蓄積された電荷を放電させることにより、該高分子アクチュエータ素子Bのリング外周が初期形状状態に戻るよう拡大して前記円筒内壁に押し付けられ、前記高分子アクチュエータ素子Aの移動位置を保持することで対象物の位置を制御することを特徴とするアクチュエータシステム。 - 前記高分子アクチュエータ素子Bが前記対象物の外縁部に配置されたことを特徴とする請求項5に記載のアクチュエータシステム。
- 前記円筒の内壁に、前記高分子アクチュエータ素子Bのリング外周を係止する凹凸溝を有することを特徴とする請求項5に記載のアクチュエータシステム。
- 請求項1〜7のいずれか一に記載のアクチュエータシステムを備え、対象物が光学レンズであることを特徴とする光学レンズ位置調整装置。
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