JP5233068B2 - Actuator, brake device, fluid control device, lens position adjusting device - Google Patents
Actuator, brake device, fluid control device, lens position adjusting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5233068B2 JP5233068B2 JP2005334295A JP2005334295A JP5233068B2 JP 5233068 B2 JP5233068 B2 JP 5233068B2 JP 2005334295 A JP2005334295 A JP 2005334295A JP 2005334295 A JP2005334295 A JP 2005334295A JP 5233068 B2 JP5233068 B2 JP 5233068B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- actuator
- ion conductive
- film
- conductive polymer
- electrode film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
本発明は、高分子アクチュエータからなるアクチュエータに関し、さらに該アクチュエータを用いたブレーキ装置、流体制御装置、レンズ位置調整装置に関するものである。 The present invention relates to an actuator composed of a polymer actuator, and further relates to a brake device, a fluid control device, and a lens position adjusting device using the actuator.
医療機器や産業用ロボット、マイクロマシン等の分野において、小型、軽量で柔軟性に富むアクチュエータが求められており、それに対応すべくそのアクチュエータの作動原理として静電引力型、圧電型、超音波型、形状記憶合金式、高分子伸縮式等が提案されている。 In the fields of medical equipment, industrial robots, micromachines, etc., there is a demand for actuators that are small, light, and flexible, and in order to respond to this, the actuator's operating principle is electrostatic attraction, piezoelectric, ultrasonic, Shape memory alloy type, polymer expansion and contraction type, etc. have been proposed.
このうち、高分子伸縮式としてイオン導電性高分子を用いた高分子アクチュエータは軽量で発生力が大きいこと等から、新しいアクチュエータとして検討されてきている。この高分子アクチュエータは、イオン導電性高分子膜(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、該イオン導電性高分子膜を含水状態として金属電極間に電圧を印加することによりイオン導電性高分子膜に湾曲または変形を生じさせることを特徴とするものである。 Among these, polymer actuators using ion conductive polymers as a polymer stretchable type have been studied as new actuators because of their light weight and high generated force. This polymer actuator is composed of an ion conductive polymer film (ion exchange resin film) and a metal electrode bonded to the surface in an insulated state, and the ion conductive polymer film is contained in a water-containing state between the metal electrodes. By applying a voltage, the ion conductive polymer film is bent or deformed.
しかし、その動作は基本的に湾曲であり、そのままでは用途が限られていた。そこで、特許文献1では、アクチュエータ素子の組み合わせにより湾曲の動作を伸縮動作に変換したものが提案されている。 However, the operation is basically curved, and its application is limited as it is. Therefore, Patent Document 1 proposes a method in which a bending operation is converted into an expansion / contraction operation by a combination of actuator elements.
しかしながら、特許文献1では、アクチュエータとしての強度、発生力が小さく、用途も限定されるという問題があった。 However, Patent Document 1 has a problem in that the strength and generated force as an actuator are small and the use is limited.
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、簡便な構造でその他の用途に使用できるアクチュエータを提供し、該アクチュエータを使用したブレーキ装置、流体制御装置、レンズ位置調整装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and provides an actuator that can be used for other purposes with a simple structure. A brake device, a fluid control device, and a lens position adjusting device using the actuator are provided. The purpose is to provide.
前記課題を解決するために提供する本発明は、複数の中空の切頭錐体同士が接合された蛇腹形状をなし陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子体と、該イオン導電性高分子体の内面、外面それぞれに設けられる電極膜とを備えるアクチュエータであって、前記電極膜間に電圧が印加されることにより当該アクチュエータの全長が伸長または収縮することを特徴とするアクチュエータである(請求項1)。 The present invention provided in order to solve the above-mentioned problems is an ionic conductive polymer body impregnated with a cation material, having a bellows shape in which a plurality of hollow truncated cones are joined together, and the ion conductive high An actuator comprising an electrode film provided on each of an inner surface and an outer surface of a molecular body , wherein the actuator is extended or contracted when a voltage is applied between the electrode films ( Claim 1).
ここで、前記高分子アクチュエータ素子全体が伸縮性のあるフィルムで包まれてなることが好ましい。 Here, it is preferable that the entire polymer actuator element is wrapped with a stretchable film.
前記課題を解決するために提供する本発明は、請求項1に記載のアクチュエータと、該アクチュエータの開口端に設けられた光学レンズとを備え、前記アクチュエータの伸長または収縮に伴って光学レンズの配置位置が調整されることを特徴するレンズ位置調整装置である(請求項2)。 The present invention provided to solve the above-mentioned problems comprises the actuator according to claim 1 and an optical lens provided at an opening end of the actuator, and the arrangement of the optical lens as the actuator expands or contracts. The lens position adjusting device is characterized in that the position is adjusted ( Claim 2 ).
本発明の効果として、請求項1の発明によれば、高分子アクチュエータ素子一つ一つの変形量は小さいものの、それらをつなげることで発生力が大きく更に変形量も大きいアクチュエータとすることができる。
また、請求項2の発明によれば、請求項1のアクチュエータ自体がある程度の強度を持つので、光学レンズをアクチュエータ単体で押し上げたり、引っ張ったりして位置調整することが可能である。
As an effect of the present invention, according to the invention of claim 1, although the deformation amount of each polymer actuator element is small, by connecting them, an actuator having a large generated force and a large deformation amount can be obtained.
According to the invention of
以下に、本発明に係るアクチュエータの第1の実施の形態について説明する。
図1は、本発明に係るアクチュエータ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100は、短冊の長手方向がゼンマイ状に巻かれた形状の高分子アクチュエータ素子10の表裏面にリード線4が接続された構成となっている。ここで、高分子アクチュエータ素子10は、後述するように陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜1の両主面それぞれに電極膜2が形成された構成となっていることから、一対の電極膜2のうち一方は前記ゼンマイ形状として外側に向いた面(外周側の面)に配置され、他方は内側に向いた面(内周側の面)に配置されている。
The actuator according to the first embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an actuator according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the
なお、ここでいう高分子アクチュエータ素子10は、特許第2961125号公報、特開平11−206162号公報などで開示されている従来公知のものでもよいが、それ以外に例えばつぎのような構成のものを使うとよい。
図2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。
The
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the basic configuration of the polymer actuator element used in the present invention.
The
イオン導電性高分子膜1は、フッ素樹脂、炭化水素系などを骨格としたイオン交換樹脂からなり、表裏2つの主面をもつ形状を呈している。例えば、短冊形状、円盤形状、円柱形状、円筒形状などが挙げられる。また、イオン交換樹脂としては、陰イオン交換樹脂、陽イオン交換樹脂、両イオン交換樹脂いずれでもよいが、このうち陽イオン交換樹脂が好適である。 The ion conductive polymer film 1 is made of an ion exchange resin having a skeleton made of a fluororesin, a hydrocarbon, or the like, and has a shape having two main surfaces. For example, a strip shape, a disk shape, a columnar shape, a cylindrical shape and the like can be mentioned. The ion exchange resin may be any one of an anion exchange resin, a cation exchange resin, and a both ion exchange resin, and among these, a cation exchange resin is preferable.
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が挙げられ、とくに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。 Examples of the cation exchange resin include those in which functional groups such as sulfonic acid groups and carboxyl groups are introduced into polyethylene, polystyrene, fluororesin, and the like. In particular, functional groups such as sulfonic acid groups and carboxyl groups are introduced into fluororesins. Preferred cation exchange resins are preferred.
電極膜2は、カーボン粉末とイオン導電性樹脂とからなり、前記カーボン粉末同士がイオン導電性樹脂を介して結合していることを特徴とする。カーボン粉末は、導電性をもつカーボンブラックの微細粉末であり、比表面積が大きなものほど電極膜2としてイオン導電性高分子膜1と接する表面積が大きくなりより大きな変形量を得ることができる。例えばケッチェンブラックが好ましい。また、イオン導電性樹脂は、イオン導電性高分子膜1を構成する材料と同じものでよい。
The
また、電極膜2は、イオン導電性樹脂成分とカーボン粉末を含む塗料がイオン導電性高分子膜1に塗布されてなるものである。あるいは、電極膜2は、カーボン粉末とイオン導電性樹脂とからなる導電膜がイオン導電性高分子膜1に圧着されてなるものである。
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。
The
In any method, the
なお、少なくともイオン導電性高分子膜1に陽イオン物質が含浸されているが、該陽イオン物質とは、水及び金属イオン、水及び有機イオン、イオン液体のいずれかであることが好ましい。ここで、金属イオンとは例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン等が挙げられる。また、有機イオンとは例えば、アルキルアンモニウムイオン等が挙げられる。これらのイオンはイオン導電性高分子膜1中において水和物として存在している。イオン導電性高分子膜1が水及び金属イオン、または水及び有機イオンを含み、含水状態となっている場合には、高分子アクチュエータ素子10は中からこの水が揮発しないように封止されていることが好ましい。
At least the ion conductive polymer membrane 1 is impregnated with a cationic substance, and the cationic substance is preferably any one of water and metal ions, water and organic ions, and ionic liquid. Here, examples of the metal ion include sodium ion, potassium ion, lithium ion, and magnesium ion. Examples of organic ions include alkyl ammonium ions. These ions exist as hydrates in the ion conductive polymer film 1. When the ion conductive polymer film 1 contains water and metal ions, or water and organic ions and is in a water-containing state, the
また、イオン液体とは、常温溶融塩とも言われる不燃性、不揮発性のイオンのみからなる溶媒であり、例えばイミダゾリウム環系化合物、ピリジニウム環系化合物、脂肪族系化合物のものを使用することができる。イオン導電性高分子膜1にイオン液体を含浸させている場合には、揮発する心配なく高温あるいは真空中でも高分子アクチュエータ素子10を使用することができようになる。
The ionic liquid is a solvent composed only of non-flammable and nonvolatile ions, which is also called a room temperature molten salt. For example, an imidazolium ring compound, a pyridinium ring compound, or an aliphatic compound may be used. it can. When the ion conductive polymer film 1 is impregnated with an ionic liquid, the
また、図3に、前記高分子アクチュエータ素子の変形例を示す。
図3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2で示したものと同じである。
FIG. 3 shows a modification of the polymer actuator element.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the basic configuration of another polymer actuator used in the present invention.
The
ここで、金属導電膜3は、1対の電極膜2それぞれの上に湿式めっき法、蒸着法、スパッタ法などの従来公知の成膜手法により、金または白金の薄膜が形成されてなるものである。この金属導電膜3の厚さにはとくに制限はないが、リード線4からの電位が電極膜2に均等に印加されるように連続した膜となる程度の厚さであることが好ましい。
Here, the metal conductive film 3 is formed by forming a gold or platinum thin film on each of the pair of
図4に、これらの高分子アクチュエータ素子10,20の動作原理を示す。ここでは、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。
図4(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。
FIG. 4 shows the operation principle of these
4A, a positive potential is applied from the power source E to the
図4(b)では、電源Eからの電圧印加はなく、2つの電極膜2に電位差がないことから、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はなく、イオン導電性高分子膜1は湾曲することなく真っ直ぐな状態となる。
In FIG. 4B, no voltage is applied from the power source E, and there is no potential difference between the two
図2(c)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素子10(20)の電極膜2にマイナスの電位、図中右側の電極膜2にプラスの電位を印加しており、電圧印加方法が図4(a)の場合とは逆である。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(図中左側)の電極膜2の近傍領域は体積膨張するようになり、プラスの電位が印加された側(図中右側)の電極膜2近傍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は図中右側に湾曲するようになる。
In FIG. 2C, a negative potential is applied from the power source E to the
この高分子アクチュエータ素子10(20)の動作原理に基づいて、本発明のアクチュエータ100はつぎのように動作することになる。
図5に、本発明のアクチュエータ100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。
Based on the operating principle of the polymer actuator element 10 (20), the
FIG. 5 shows the operation of the
図5(a)では、電源Eよりリード線4を通じて、アクチュエータ100のゼンマイ形状の内周側の面の電極膜2にプラスの電位、外周側の面の電極膜2にマイナスの電位を印加している。この電位差(0.5〜2.0V程度)により、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(外周側)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(内周側)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はゼンマイのねじが巻かれたように変形し、当該アクチュエータ100の外周が縮小する。
In FIG. 5A, a positive potential is applied to the
図5(b)では、電源Eからの電圧印加はなく、2つの電極膜2に電位差がないことから、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はなく、イオン導電性高分子膜1は湾曲することなく当初成形時の状態となる。
In FIG. 5B, no voltage is applied from the power source E, and there is no potential difference between the two
図5(c)では、電源Eよりリード線4を通じて、アクチュエータ100のゼンマイ形状の内周側の面の電極膜2にマイナスの電位、外周側の面の電極膜2にプラスの電位を印加しており、電圧印加方法が図5(a)の場合とは逆である。この電位差により、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(内周側)の電極膜2の近傍領域は体積膨張するようになり、プラスの電位が印加された側(外周側)の電極膜2近傍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はゼンマイのねじがゆるむように変形し、当該アクチュエータ100の外周が拡大する。
In FIG. 5C, a negative potential is applied to the
図6に、本発明のアクチュエータの第1の実施の形態の変形例を示す。
アクチュエータ200は、図1に示した高分子アクチュエータ素子10全体が伸縮性のあるフィルム11で包まれ、リード線4が該フィルム11の外側に引き出された構成となっている。ここで、高分子アクチュエータ素子10、リード線4は、図1で示したものと同じである。
FIG. 6 shows a modification of the first embodiment of the actuator of the present invention.
The
フィルム11は、例えばポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、シリコンゴムなどの伸縮性のある軟らかい材料からなる袋状のものでよく、これを用いて高分子アクチュエータ素子10を密閉するように包めばよい。
The film 11 may be a bag-like material made of a stretchable soft material such as polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), or silicone rubber, and is used to wrap the
アクチュエータ200では、図5に示したような電圧印加方法により、イオン導電性高分子膜1の変形に伴ってフィルム11は伸縮するため、外見上は厚みのある円盤の外周が拡大したり縮小したりするようになる。
In the
以上のアクチュエータ100は次の手順で作製することができる。
(S11)イオン導電性高分子膜1を用意する。
(S12)有機溶媒にイオン導電性樹脂を溶解したものに、所定の比表面積のカーボン粉末を目標のカーボン粉末とイオン導電性樹脂との固形分重量比となるように混ぜ合わせ、分散させて塗料を得る。
(S13)ステップS12の塗料中にイオン導電性高分子膜1をディッピング塗布し、その塗膜を大気中で乾燥させる。当該処理(ディッピング塗布−乾燥)を繰り返し、所望の厚さの電極膜2を形成する。
(S14)イオン導電性高分子膜1に陽イオン物質を含浸させる処理を行う。具体的には、イオン導電性高分子膜1に電極膜2を形成したものを金属イオン、有機イオンいずれかを含む塩化物溶液または水酸化物溶液、あるいはイオン液体に浸漬することにより、これらの金属イオン、有機イオン、イオン液体がイオン導電性高分子膜1及び電極膜2中に含浸させるようになる。
(S15)ステップS14後、積層フィルムの端部を切り落とし、短冊形状に切り出す。ついで、短冊の長手方向がゼンマイ形状となるように巻き、この状態でイオン導電性高分子膜1のガラス転移点以上に加熱した後に冷却する。これにより、イオン導電性高分子膜1はゼンマイ形状として保持されるようになる。
(S16)1対の電極膜2それぞれにリード線4を接続して、アクチュエータ100を完成する。また、必要に応じて、高分子アクチュエータ素子10全体をフィルム11で包んで密閉し、アクチュエータ200とする。
The
(S11) An ion conductive polymer film 1 is prepared.
(S12) In a solution in which an ion conductive resin is dissolved in an organic solvent, a carbon powder having a predetermined specific surface area is mixed and dispersed so as to obtain a solid content weight ratio of the target carbon powder and the ion conductive resin. Get.
(S13) The ion conductive polymer film 1 is dipped in the paint of step S12, and the coating film is dried in the air. The process (dipping coating-drying) is repeated to form the
(S14) The ion conductive polymer film 1 is impregnated with a cationic substance. Specifically, by immersing an ion conductive polymer film 1 on which an
(S15) After step S14, the end of the laminated film is cut off and cut into a strip shape. Next, the strip is wound so that the longitudinal direction of the strip is a spring shape, and in this state, the strip is heated to a temperature higher than the glass transition point of the ion conductive polymer film 1 and then cooled. Thereby, the ion conductive polymer film 1 is held in a spring shape.
(S16) The lead wire 4 is connected to each of the pair of
なお、ここではイオン導電性高分子膜1に電極膜2を形成した後にゼンマイ形状に成形する方法を示したが、これ以外にイオン導電性高分子膜1をゼンマイ形状に成形した後にめっき等により電極膜2を形成するようにしてもよい。
Here, the method of forming the spring film after forming the
図7に、本発明のアクチュエータ100をブレーキ装置に適用した例を示す。
本発明のブレーキ装置は、回転する回転軸102と機械的に接続され該回転軸102とともに回転・停止する中空円筒形状の回転体101と、短冊長手方向の一方の端部が固定軸103に固定され回転体101の円筒内に設けられたアクチュエータ100とを備えている。なお、アクチュエータ100に代えてアクチュエータ200を用いてもよい。
FIG. 7 shows an example in which the
The brake device of the present invention includes a hollow cylindrical
ここで、本装置では、運転時にはアクチュエータ100にはリード線4から電圧は印加されておらず図5(b)の状態、すなわちアクチュエータ100は成形時のままの状態であり、その外周面は回転体101の内周面には接触していない。
Here, in this apparatus, no voltage is applied to the actuator 100 from the lead wire 4 during operation, and the state shown in FIG. 5B, that is, the
これが、ブレーキをかけるときには、アクチュエータ100にはリード線4から電圧が印加され図5(c)の状態、すなわちアクチュエータ100の外周が拡大するように変形し、該アクチュエータ100の外周面が回転体101の内周面に接触して両者の摩擦により該回転体101の回転を制動することができる。
When the brake is applied, a voltage is applied to the actuator 100 from the lead wire 4 to deform the state shown in FIG. 5C, that is, the outer periphery of the
図8に、本発明のアクチュエータ200を流体制御装置に適用した例を示す。
本発明の流体制御装置は、流体202が流れる流体通路201内にアクチュエータ200がその流体通路201の内壁に一部が固定されて設けられた構成となっている。
FIG. 8 shows an example in which the
The fluid control apparatus according to the present invention has a configuration in which an
ここで、アクチュエータ200の円盤外周が拡大または縮小することにより流体通路201内の流体202の流量を調整することが可能である。
すなわち、アクチュエータ200にリード線4から電圧が印加され図5(a)の状態、すなわちアクチュエータ200の外周が縮小するように変形した場合(図8(a))、流体通路201内の空間は広くなり、流体202をより多く流すことができるようになる。
Here, the flow rate of the fluid 202 in the
That is, when a voltage is applied to the actuator 200 from the lead wire 4 to deform the state shown in FIG. 5A, that is, the outer periphery of the
一方、アクチュエータ200にリード線4から電圧が印加され図5(c)の状態、すなわちアクチュエータ200の外周が縮小するように変形した場合(図8(b))、流体通路201内の空間は狭くなり、流体202の流量を絞ることができる。
On the other hand, when a voltage is applied to the actuator 200 from the lead wire 4 and the
つぎに、本発明に係るアクチュエータの第2の実施の形態について説明する。
図9に本発明のアクチュエータの全体図、図10に本発明のアクチュエータの一部を拡大した概略図を示す。
本発明のアクチュエータ300は、複数の中空の切頭錐体同士が接合された蛇腹形状をなし陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子体31と、イオン導電性高分子体31の内面、外面それぞれに設けられる電極膜32とを備える構成となっている。図10は中空の切頭錐体1つ分のイオン導電性高分子体31と、電極膜32とを示しており、ここでは仮に高分子アクチュエータ素子30と称する。
Next, a second embodiment of the actuator according to the present invention will be described.
FIG. 9 shows an overall view of the actuator of the present invention, and FIG. 10 shows an enlarged schematic view of a part of the actuator of the present invention.
The
ここで、イオン導電性高分子体31は形状が異なるだけで図2に示したイオン導電性高分子膜1と同じである。また、電極膜32、陽イオン物質も、図2に示した電極膜2、イオン導電性高分子膜1に含まれる陽イオン物質と同じである。
Here, the ion
図11に、高分子アクチュエータ素子30の動作原理を示す。ここでは、高分子アクチュエータ素子30のイオン導電性高分子体31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。
FIG. 11 shows the operation principle of the
図11(a)では、電源Eよりリード線4を通じて、高分子アクチュエータ素子30の内周面の電極膜32にプラスの電位、外周面の電極膜32にマイナスの電位を印加している。この電位差(0.5〜2.0V程度)により、イオン導電性高分子体31中では、マイナスの電位が印加された側(外周面)の電極膜32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32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(内周面)の電極膜32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体31の2つの電極膜32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体31は切頭錐体の開口部の口径が小さくなるように変形しその切頭錐体の高さが高くなる。
In FIG. 11A, a positive potential is applied to the
図11(b)では、電源Eからの電圧印加はなく、2つの電極膜32に電位差がないことから、イオン導電性高分子体31の2つの電極膜32近傍領域の間に体積差はなく、イオン導電性高分子体31は変形することなく当初成形時の状態となる。
In FIG. 11B, no voltage is applied from the power source E, and there is no potential difference between the two
図11(c)では、電源Eよりリード線4を通じて、高分子アクチュエータ素子30の内周面の電極膜32にマイナスの電位、外周面の電極膜32にプラスの電位を印加しており、電圧印加方法が図11(a)の場合とは逆である。この電位差により、イオン導電性高分子体31中では、マイナスの電位が印加された側(内周面)の電極膜32の近傍領域は体積膨張するようになり、プラスの電位が印加された側(外周面)の電極膜32近傍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体31は切頭錐体の開口部の口径が大きくなるように変形しその切頭錐体の高さが低くなる。
In FIG. 11C, a negative potential is applied to the
この高分子アクチュエータ素子30の動作原理に基づいて、本発明のアクチュエータ300はつぎのように動作することになる。
図12に、本発明のアクチュエータ300の動作を示す。ここでは、イオン導電性高分子体31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。
Based on the operating principle of the
FIG. 12 shows the operation of the
図12(a)では、電源Eよりリード線4を通じて、アクチュエータ300の内周面の電極膜32にプラスの電位、外周面の電極膜32にマイナスの電位を印加している。この場合、図11(a)に示した場合と同様の現象が起こるが、イオン導電性高分子体31を構成する切頭錐体それぞれが変形することから、アクチュエータ300全体としてはその全長が大きく伸長することとなる。
In FIG. 12A, a positive potential is applied to the
図12(b)では、電源Eからの電圧印加はなく、2つの電極膜2に電位差がない。この場合、図11(b)に示した場合と同様に、イオン導電性高分子体1は変形することなく当初成形時の状態となる。
In FIG. 12B, no voltage is applied from the power source E, and there is no potential difference between the two
図12(c)では、電源Eよりリード線4を通じて、アクチュエータ300の内周面の電極膜32にマイナスの電位、外周面の電極膜32にプラスの電位を印加している。この場合、図11(c)に示した場合と同様の現象が起こるが、イオン導電性高分子体31を構成する切頭錐体それぞれが変形することから、アクチュエータ300全体としてはその全長が大きく縮小することとなる。
In FIG. 12C, a negative potential is applied to the
ここで、本アクチュエータ300を用いて、アクチュエータ300の伸長または収縮に伴って光学レンズの配置位置を調整することのできるレンズ位置調整装置を提供することができる。
Here, it is possible to provide a lens position adjusting device that can adjust the arrangement position of the optical lens with the extension or contraction of the
すなわち、図12に示すように、アクチュエータ300の開口端に光学レンズ301を固定して設け、アクチュエータ300を図12(a)、(b)、(c)それぞれの状態とすることで光学レンズ301の位置(図では高さ)を調整することが可能である。
That is, as shown in FIG. 12, the
以上のアクチュエータ300は次の手順で作製することができる。
(S21)中心を円形にくり貫いた円盤形状のイオン導電性高分子膜を複数用意する。
(S22)それぞれのイオン導電性高分子膜を図10に示すような中空の切頭錐体形状に変形させ、この状態でイオン導電性高分子膜のガラス転移点以上に加熱した後に冷却する。これにより、イオン導電性高分子膜は中空の切頭錐体形状として保持されるようになる。
(S23)複数のステップS22で得られたものをその切頭錐体の同じ口径となる開口部同士を向き合わせてその開口部端面を接着剤で接合する。これにより、複数の中空の切頭錐体同士が接合された蛇腹形状をなすイオン導電性高分子体31となる。
(S24)有機溶媒にイオン導電性樹脂を溶解したものに、所定の比表面積のカーボン粉末を目標のカーボン粉末とイオン導電性樹脂との固形分重量比となるように混ぜ合わせ、分散させて塗料を得る。
(S25)ステップS24の塗料中にイオン導電性高分子体31をディッピング塗布し、その塗膜を大気中で乾燥させる。当該処理(ディッピング塗布−乾燥)を繰り返し、所望の厚さの電極膜32を内周面、外周面それぞれに形成する。これ以外にめっき法により導電性金属からなる電極膜32を形成してもよい。
(S26)イオン導電性高分子体31に陽イオン物質を含浸させる処理を行う。具体的には、イオン導電性高分子体31に電極膜32を形成したものを金属イオン、有機イオンいずれかを含む塩化物溶液または水酸化物溶液、あるいはイオン液体に浸漬することにより、これらの金属イオン、有機イオン、イオン液体がイオン導電性高分子体31及び電極膜32中に含浸させる。
(S27)1対の電極膜32それぞれにリード線34を接続して、アクチュエータ300を完成する。
The
(S21) A plurality of disc-shaped ion conductive polymer membranes having a center formed in a circular shape are prepared.
(S22) Each ion conductive polymer film is deformed into a hollow truncated pyramid shape as shown in FIG. 10, heated in the state above the glass transition point of the ion conductive polymer film, and then cooled. Accordingly, the ion conductive polymer film is held as a hollow truncated cone shape.
(S23) The openings obtained in the plurality of steps S22 face each other with the same diameter of the truncated cone, and the end faces of the openings are joined with an adhesive. As a result, an ion
(S24) A paint in which an ion conductive resin is dissolved in an organic solvent, and a carbon powder having a predetermined specific surface area is mixed and dispersed so as to obtain a solid weight ratio of the target carbon powder and the ion conductive resin. Get.
(S25) The ion
(S26) A process of impregnating the ion
(S27) The
1…イオン導電性高分子膜、2,32…電極膜、3…金属導電膜、4,34…リード線、10,20,30…高分子アクチュエータ素子、11…フィルム、31…イオン導電性高分子体、100,200,300…アクチュエータ、101…回転体、102…回転軸、103…固定軸、201…流体通路、202…流体、301…光学レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ion conductive polymer film, 2, 32 ... Electrode film, 3 ... Metal conductive film, 4, 34 ...
Claims (2)
前記電極膜間に電圧が印加されることにより当該アクチュエータの全長が伸長または収縮する
アクチュエータ。 An ion conductive polymer body having a bellows shape in which a plurality of hollow truncated cones are joined and impregnated with a cationic substance, and electrode films provided on the inner surface and the outer surface of the ion conductive polymer body, respectively An actuator comprising:
An actuator in which a full length of the actuator extends or contracts when a voltage is applied between the electrode films.
前記アクチュエータの伸長または収縮に伴って光学レンズの配置位置が調整される
レンズ位置調整装置。 The actuator according to claim 1, and an optical lens provided at an opening end of the actuator,
A lens position adjusting device in which an arrangement position of the optical lens is adjusted in accordance with expansion or contraction of the actuator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005334295A JP5233068B2 (en) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | Actuator, brake device, fluid control device, lens position adjusting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005334295A JP5233068B2 (en) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | Actuator, brake device, fluid control device, lens position adjusting device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007143307A JP2007143307A (en) | 2007-06-07 |
JP5233068B2 true JP5233068B2 (en) | 2013-07-10 |
Family
ID=38205491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005334295A Expired - Fee Related JP5233068B2 (en) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | Actuator, brake device, fluid control device, lens position adjusting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5233068B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019159754A1 (en) * | 2018-02-19 | 2019-08-22 | 株式会社デンソー | Actuator device |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60216076A (en) * | 1984-04-09 | 1985-10-29 | Komatsu Ltd | Small-sized, lightweight actuator |
JPS60179059U (en) * | 1984-05-07 | 1985-11-28 | 横河電機株式会社 | Ceramic actuator |
JP2766169B2 (en) * | 1993-08-19 | 1998-06-18 | 東京部品工業株式会社 | Brake shoe and drum brake for drum brake |
JP3920536B2 (en) * | 1999-06-14 | 2007-05-30 | アスモ株式会社 | Actuator |
JP4288873B2 (en) * | 2000-07-24 | 2009-07-01 | オムロン株式会社 | Actuator and actuator manufacturing method |
JP2002058260A (en) * | 2000-08-04 | 2002-02-22 | Tokin Corp | Piezoelectric actuator |
JP2003247649A (en) * | 2002-02-22 | 2003-09-05 | Tamura Kaken Co Ltd | Damper and double damper for controlling flow of fluid |
JP4659343B2 (en) * | 2003-07-03 | 2011-03-30 | イーメックス株式会社 | Actuator element and driving method |
JP2005081487A (en) * | 2003-09-08 | 2005-03-31 | Honda Motor Co Ltd | High polymer actuator |
WO2005026230A1 (en) * | 2003-09-10 | 2005-03-24 | Eamex Corporation | Method for producing electroconductive polymer |
JP2005124272A (en) * | 2003-10-15 | 2005-05-12 | Nec Tokin Corp | Piezoelectric actuator and manufacturing method thereof |
JP4265972B2 (en) * | 2004-01-09 | 2009-05-20 | 独立行政法人理化学研究所 | Bimorph type plate actuator |
-
2005
- 2005-11-18 JP JP2005334295A patent/JP5233068B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007143307A (en) | 2007-06-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4802680B2 (en) | Actuator | |
JP5098245B2 (en) | Actuator and manufacturing method thereof | |
US8405277B2 (en) | Actuator | |
TWI557958B (en) | Electrically switchable polymer film arrangement and its use | |
JP5402140B2 (en) | Actuator | |
US5268082A (en) | Actuator element | |
JP4821487B2 (en) | Actuator device and driving method thereof | |
US8378551B2 (en) | Actuator and method of manufacturing the same | |
US7891077B2 (en) | Method of preparing a polymer actuator | |
JP2011152031A (en) | Polymer actuator | |
KR20190120157A (en) | Steerable Medical Device and Manufacturing Method Thereof | |
JPH066991A (en) | Actuator element | |
JP5487678B2 (en) | Actuator | |
JP2008058841A (en) | Variable shape liquid type varifocal lens | |
JP5045877B2 (en) | Polymer actuator | |
JP5233068B2 (en) | Actuator, brake device, fluid control device, lens position adjusting device | |
JP4852994B2 (en) | Actuator system and optical lens position adjusting device | |
JPH0775356A (en) | Mechanochemical actuator | |
KR20210086518A (en) | Pouch type soft actuator with hetero space charge layer and dielectric fluid | |
JP5474387B2 (en) | Polymer actuator | |
JPH09312984A (en) | Functional polymer element and method for manufacturing it | |
JP2010252545A (en) | Tube-shaped driving body | |
JP4852996B2 (en) | Actuator system | |
JP5012284B2 (en) | Actuator system | |
JP5045975B2 (en) | Drive control apparatus and method, and program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081113 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090929 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20091002 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20091119 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110920 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111121 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120612 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120730 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130226 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130311 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160405 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |