JP4922879B2 - アクチュエータ - Google Patents
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Description
[アクチュエータの構成]
まず、本実施形態のアクチュエータの構成について説明する。図3に、本実施形態のアクチュエータの斜視図を示す。図4に、同アクチュエータにおけるアクチュエータ素子の斜視分解図を示す。図5に、同アクチュエータの軸直方向断面図を示す。図6に、同アクチュエータの軸方向断面図を示す。図3〜図6に示すように、本実施形態のアクチュエータ1は、アクチュエータ素子2とコイルばね3とを備えている。コイルばね3は、本発明の弾性部材(負荷部材)に含まれる。
次に、本実施形態のアクチュエータ1の動きについて説明する。まず、電圧印加時の動きについて説明する。図7に、本実施形態のアクチュエータ1の電圧印加中における軸方向断面図を示す。なお、図7中、点線は、電圧印加前(前出図6参照)におけるアクチュエータ素子2の形状を示す。前出図6に示す状態において、一対の電極210b間に電圧を印加すると、誘電膜210aが表裏方向(膜厚方向)に圧縮される。このため、誘電膜210aの膜厚が小さくなる。膜厚が小さくなると、その分、誘電膜210aの面積が広くなる。したがって、誘電膜210aは、電極210b、絶縁膜210cと共に伸張する。すなわち、渦巻状筒部材21は伸張する。ここで、渦巻状筒部材21の下端には、底部材22が固定されている。そして、底部材22には、コイルばね3が接続されている。このため、アクチュエータ素子2は、コイルばね3の張力により、図7中、白抜き矢印で示すように、下方に伸張する。
次に、本実施形態のアクチュエータの作用効果について説明する。アクチュエータ1によると、コイルばね3により、アクチュエータ素子2(伸縮膜210)の伸縮方向が軸方向に規制される。このため、軸方向における変位量が大きい。また、アクチュエータ1の姿勢によらず、安定した動作が可能となる。また、誘電膜210aは、電極210b、絶縁膜210cと一体となって変形する。このため、誘電膜210aの変形が、電極210b、絶縁膜210cにより妨げられにくい。よって、所望の変位量を得やすく、駆動力の低下が少ない。
本実施形態のアクチュエータと第一実施形態のアクチュエータとの相違点は、渦巻状筒部材の代わりに積層状筒部材が配置されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
本実施形態のアクチュエータと第二実施形態のアクチュエータとの相違点は、芯材が配置されていない点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
本実施形態のアクチュエータと第一実施形態のアクチュエータとの相違点は、コイルばねの代わりに、もう一つのアクチュエータ素子が配置されている点である。したがって、ここでは、相違点についてのみ説明する。
本実施形態のアクチュエータと第四実施形態のアクチュエータとの相違点は、出力ロッド下方に二つのアクチュエータ素子が配置されている点である。したがって、ここでは、相違点についてのみ説明する。
本実施形態のアクチュエータと第四実施形態のアクチュエータとの相違点は、二つのアクチュエータ素子が滑車を介して接続されている点である。したがって、ここでは、相違点についてのみ説明する。
本実施形態のアクチュエータと第三実施形態のアクチュエータとの相違点は、軸部に比較的大きな空間が確保されている点である。したがって、ここでは、主に、相違点についてのみ説明する。
本実施形態のアクチュエータと第七実施形態のアクチュエータとの相違点は、内周側の電極がペースト状(固化していない)を呈している点である。したがって、ここでは、主に、相違点についてのみ説明する。
本実施形態のアクチュエータは、第七実施形態のアクチュエータ素子が七本束ねられたものである。図19に、本実施形態のアクチュエータの部分斜視図を示す。なお、図13と対応する部位については、同じ符号で示す。
本実施形態のアクチュエータは、第八実施形態のアクチュエータ素子が七本束ねられたものである。図20に、本実施形態のアクチュエータの部分斜視図を示す。なお、図16と対応する部位については、同じ符号で示す。
本実施形態のアクチュエータは、第十実施形態のアクチュエータとの相違点は、内周側の電極のみならず、外周側の電極もペースト状(固化していない)を呈している点である。したがって、ここでは、相違点についてのみ説明する。
以上、本発明のアクチュエータの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
実施例1のサンプルは、前記第七実施形態のアクチュエータ(前出図13〜図15参照)と同タイプのアクチュエータである。実施例1のサンプルの誘電膜は、シリコーンゴムからなる。並びに、実施例1のサンプルの電極は、導電カーボンにシリコンオイルを混合したペーストからなる。
比較例のサンプルと実施例1のサンプルとの相違点は、錘(前出図13〜図15参照)が配置されていない点である。すなわち、積層状伸縮部材の変形方向を軸方向に配向させる部材が配置されていない点である。比較例のサンプルは、錘(負荷部材)が無く、力の釣り合いを崩すことにより作動させるものではない。
実施例1、実施例2、比較例のサンプルに電圧を印加した場合の、軸方向変位、出力、挙動を調べた。実施例1のサンプルの錘32(前出図13〜図15参照)の重さは、1.4gとした。実施例2のサンプルの錘の重さは、14gとした。
2:アクチュエータ素子 2a〜2f:アクチュエータ素子
20:芯材 20a〜20f:芯材
21:渦巻状筒部材 21a〜21f:渦巻状筒部材
210:伸縮膜 210a:誘電膜 210b:電極 210c:絶縁膜
22:底部材 22a〜22f:底部材
23:積層状筒部材 230:誘電膜 231:電極
24:積層状伸縮部材 240:誘電膜 240a:収容部 241:電極
3:コイルばね(負荷部材) 30:上側バンド 300:上側栓部材
31:下側バンド 310:下側栓部材
32:錘
33:上側クランプ 34:下側クランプ 35:上側クランプ 36:下側クランプ
37:共用端子 38:共用端子 39:袋部材 39a:収容部
90:線材 90a〜90f:線材
91:下方部材 92a〜92d:線材 93:出力ロッド 94:線材 95:滑車
96:出力アーム
a:アクチュエータ b:アクチュエータ素子 b10:誘電膜 b11:電極
c:負荷部材 d1:電源 d2:スイッチ
Claims (8)
- 軸方向一端が固定されており、誘電体エラストマー製の誘電膜と、該誘電膜を介して配置されている複数の電極と、を有し、該電極間への印加電圧が大きくなるに従って該誘電膜が伸張する棒状のアクチュエータ素子と、
該アクチュエータ素子の軸方向他端に接続され、該アクチュエータ素子を軸方向に伸張させた状態で固定する負荷部材と、を備え、
該負荷部材は、錘および弾性部材の少なくとも一方であり、
該アクチュエータ素子は、該誘電膜と、該誘電膜の両面に配置されている一対の該電極と、一対の該電極の一方の表面に配置されている絶縁膜と、を有する伸縮膜が渦巻状に巻回されてなる渦巻状伸縮部材を有し、
該アクチュエータ素子は、該渦巻状伸縮部材の軸部に配置され軸方向に弾性変形可能であり側周面が軸方向に連続する芯材、または該軸部に配置される空間を有し、
該電極間への印加電圧を大きくして、該電極間の静電引力に応じて該誘電膜を伸張させることにより、該アクチュエータ素子を該負荷部材の張力に従って軸方向に伸張させることを特徴とするアクチュエータ。 - 前記アクチュエータ素子は、前記芯材を有し、
該芯材は、エラストマーからなる請求項1に記載のアクチュエータ。 - 前記アクチュエータ素子は、前記芯材を有し、
前記渦巻状伸縮部材は、前記伸縮膜が、該芯材の周囲に渦巻状に巻回されてなる渦巻状筒部材である請求項1または請求項2に記載のアクチュエータ。 - 前記アクチュエータ素子は、軸直方向の最大直径が5mm未満である請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記アクチュエータ素子の複数が束ねられて配置されている請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 束ねられた前記アクチュエータ素子の複数の前記電極の、正極側および負極側のうち少なくとも一方は、共用化されている請求項5に記載のアクチュエータ。
- 前記電極は、エラストマーと導電材との混合材からなる請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記電極は、液状を呈している請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のアクチュエータ。
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