JP5458775B2

JP5458775B2 - Actuator array

Info

Publication number: JP5458775B2
Application number: JP2009221797A
Authority: JP
Inventors: 昭三大寺
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-09-28
Also published as: JP2011071363A

Description

本発明は、電歪材料を用いたユニモルフ型アクチュエータを複数束ねてあるアクチュエータアレイに関する。特に変形した状態であっても変形した状態を維持することが可能なアクチュエータアレイに関する。 The present invention relates to an actuator array in which a plurality of unimorph actuators using an electrostrictive material are bundled. In particular, the present invention relates to an actuator array that can maintain a deformed state even in a deformed state.

介護機器、リハビリ機器、産業用ロボット等は、精緻な動きを要求される機会が多く、人工筋肉等に応用するアクチュエータの開発が急がれている。人工筋肉は、電圧を印加した時点で所望の歪み量を得ることができるとともに、歪みが発生した状態で適度に硬化し、変形した状態を維持することができることが望ましい。 Nursing care devices, rehabilitation devices, industrial robots, and the like often require precise movements, and there is an urgent need to develop actuators that are applied to artificial muscles and the like. It is desirable that the artificial muscle can obtain a desired amount of strain when a voltage is applied, and can be appropriately cured and maintained in a deformed state in a state where the strain is generated.

人工筋肉に用いることができる材料としては、電圧を印加することにより生じる電界の大きさに応じて所望の歪み量を得ることができる電歪材料が用いられる。特に高分子電歪材料は、歪み量が比較的大きく、しかも軽量であることから人工筋肉に用いる材料として注目されている。 As a material that can be used for the artificial muscle, an electrostrictive material capable of obtaining a desired strain amount according to the magnitude of an electric field generated by applying a voltage is used. In particular, polymer electrostrictive materials are attracting attention as materials used for artificial muscles because they have a relatively large strain and are lightweight.

例えば特許文献１には、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオロイド）系、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオロイド）系のコーポリマであるＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ等の高分子電歪材料を二層張り合わせてある、いわゆるユニモルフ型アクチュエータが開示されている。ユニモルフ型アクチュエータは、アクティブ層に電界を印加することにより、ノンアクティブ層の方向へと屈曲する。 For example, Patent Document 1 discloses a so-called unimorph type actuator in which two layers of polymer electrostrictive materials such as PVDF (polyvinylidene fluoride) -based and PVDF (polyvinylidene fluoride) -based copolymers such as PVDF-TrFE are bonded together. It is disclosed. The unimorph actuator is bent in the direction of the non-active layer by applying an electric field to the active layer.

米国特許第６５４５３９１号明細書US Pat. No. 6,545,391

しかし、特許文献１に開示してあるユニモルフ型アクチュエータは、大きな屈曲変位を得ることができるものの、例えばＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオロイド）系の高分子電歪材料を二層張り合わせてあるため、ヤング率が５００ＭＰａから１ＧＰａ程度であることから、数十μｍから数百μｍの厚みでは、何らかの外力が付加された場合、容易に変形するという問題点があった。 However, although the unimorph actuator disclosed in Patent Document 1 can obtain a large bending displacement, for example, a PVDF (polyvinylidene fluoride) -based polymer electrostrictive material is laminated on two layers, so that the Young's modulus Is about 500 MPa to 1 GPa. Therefore, when the thickness is several tens of μm to several hundreds of μm, there is a problem that when some external force is applied, it is easily deformed.

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、外部から何らかの外力が付加された場合であっても、変形した状態を維持することができるアクチュエータアレイを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an actuator array capable of maintaining a deformed state even when some external force is applied from the outside.

上記目的を達成するために第１発明に係るアクチュエータアレイは、電歪材料で形成された二枚のシートのうち一方のシートの表裏両面に電極膜を形成してあり、該電極膜を形成してあるシートと、形成していないシートとを張り合わせてあるアクチュエータ素子を複数束ねてあるアクチュエータアレイであって、前記アクチュエータ素子の前記電極膜に印加する電圧の極性を切り替える極性切替手段を備え、該極性切替手段は、前記アクチュエータ素子ごとに、隣接する前記アクチュエータ素子の前記電極膜を同じ極性、又は異なる極性に切り替えるようにしてあることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the actuator array according to the first invention has electrode films formed on both front and back surfaces of one of two sheets formed of an electrostrictive material. and the sheet are, an actuator array of actuator elements are bonded together and formed to not seat are several bundles, Bei give a polarity switching means for switching the polarity of the voltage applied to the electrode film of the actuator element, polar switching means, for each of the actuator elements, characterized Citea Rukoto to switch the electrode film of the actuator element adjacent the same polarity or at different polarities.

第１発明では、電歪材料で形成された二枚のシートのうち一方のシートの表裏両面に電極膜を形成してあり、電極膜を形成してあるシートと、形成していないシートとを張り合わせてあるアクチュエータ素子を複数束ねてある。アクチュエータ素子ごとに、隣接するアクチュエータ素子の電極膜を同じ極性、又は異なる極性に切り替える。隣接するアクチュエータ素子の電極膜を同じ極性、又は異なる極性に切り替えることができるので、例えばアクチュエータ素子の変形時には隣接する電極膜に印加する電圧の極性を同じ極性とすることにより、隣接する電極膜間に電気的斥力が生じ、アクチュエータ素子の変形が阻害されることなく大きく変形する。一方、アクチュエータ素子が変形した時点で隣接する電極膜に印加する電圧の極性を互いに異なる極性へと切り替えることにより、隣接する電極膜間に電気的引力が生じ、アクチュエータ素子は変形した状態で互いに引き寄せあい、硬度が増大する。したがって、変形状態を効果的に維持することが可能となる。 In the first invention, an electrode film is formed on both the front and back surfaces of one of the two sheets formed of an electrostrictive material, and the sheet on which the electrode film is formed and the sheet on which the electrode film is not formed. A plurality of bonded actuator elements are bundled. For each actuator element, the electrode films of adjacent actuator elements are switched to the same polarity or different polarities. The electrode films of adjacent actuator elements can be switched to the same polarity or different polarities . For example, when the actuator element is deformed, the polarity of the voltage applied to the adjacent electrode films is set to the same polarity, thereby An electrical repulsive force is generated in the actuator element, and the actuator element is greatly deformed without being hindered from being deformed. On the other hand, when the actuator element is deformed, the polarity of the voltage applied to the adjacent electrode films is switched to a different polarity, so that an electric attractive force is generated between the adjacent electrode films, and the actuator elements are attracted to each other in the deformed state. On the other hand, the hardness increases. Therefore, the deformation state can be effectively maintained.

また、第２発明に係るアクチュエータアレイは、第１発明において、前記電極膜は、金属材料にて形成してあることを特徴とする。 The actuator array according to the second aspect, in the first shot bright, the electrode film is characterized in that is formed of a metal material.

第２発明では、電極膜を金属材料にて形成することにより、比較的安価なアクチュエータアレイを提供することが可能となる。 In the second invention, it is possible to provide a relatively inexpensive actuator array by forming the electrode film from a metal material.

第３発明に係るアクチュエータアレイは、第１発明において、前記電極膜は、導電性高分子材料にて形成してあることを特徴とする。 Actuator array according to the third invention, in the first shot bright, the electrode film is characterized in that is formed of a conductive polymer material.

第３発明では、電極膜を導電性高分子材料にて形成することにより、電極膜が電歪材料と密着しやすく、アクチュエータ素子の変形により電極膜が剥離するのを効果的に抑制することが可能となる。 In the third invention, by forming the electrode film from a conductive polymer material, the electrode film can easily adhere to the electrostrictive material, and the electrode film can be effectively prevented from peeling off due to deformation of the actuator element. It becomes possible.

上記構成により、隣接するアクチュエータ素子の電極膜を同じ極性、又は異なる極性に切り替えることができるので、例えばアクチュエータ素子の変形時には隣接する電極膜に印加する電圧の極性を同じ極性とすることにより、隣接する電極膜間に電気的斥力が生じ、アクチュエータ素子の変形が阻害されることなく大きく変形する。一方、アクチュエータ素子が変形した時点で隣接する電極膜に印加する電圧の極性を互いに異なる極性へと切り替えることにより、隣接する電極膜間に電気的引力が生じ、アクチュエータ素子は変形した状態で互いに引き寄せあい、硬度が増大する。したがって、変形状態を効果的に維持することが可能となる。 With the above configuration, the electrode film of the adjacent actuator element can be switched to the same polarity or a different polarity . For example, when the actuator element is deformed, the voltage applied to the adjacent electrode film is set to the same polarity. An electric repulsive force is generated between the electrode films to be deformed, and the actuator element is largely deformed without being hindered. On the other hand, when the actuator element is deformed, the polarity of the voltage applied to the adjacent electrode films is switched to a different polarity, so that an electric attractive force is generated between the adjacent electrode films, and the actuator elements are attracted to each other in the deformed state. On the other hand , the hardness increases. Therefore, the deformation state can be effectively maintained.

本発明の実施の形態に係るアクチュエータアレイの構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the actuator array which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るアクチュエータアレイのアクチュエータ素子の製造工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the actuator element of the actuator array which concerns on embodiment of this invention. ユニモルフ型アクチュエータの動作原理の説明図である。It is explanatory drawing of the principle of operation of a unimorph type actuator. 本発明の実施の形態に係るアクチュエータアレイの変形時の印加電圧極性を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the applied voltage polarity at the time of a deformation | transformation of the actuator array which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るアクチュエータアレイの変形状態維持時の印加電圧極性を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the applied voltage polarity at the time of the deformation | transformation state maintenance of the actuator array which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施の形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、実施の形態の中で説明されている特徴的事項の組み合わせの全てが解決手段の必須事項であるとは限らないことは言うまでもない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments do not limit the invention described in the claims, and all combinations of characteristic items described in the embodiments are essential to the solution. It goes without saying that it is not limited.

図１は、本発明の実施の形態に係るアクチュエータアレイの構成を模式的に示す断面図である。本実施の形態に係るアクチュエータアレイ１０は、複数のアクチュエータ素子１２、１２、・・・を束ねてある。アクチュエータ素子１２は、それぞれ高分子電歪材料からなる二枚の電歪シート（シート）１３、１３を張り合わせてあり、一方の電歪シート１３の表裏両面に、電極膜１４、１４を形成してある。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of an actuator array according to an embodiment of the present invention. In the actuator array 10 according to the present embodiment, a plurality of actuator elements 12, 12,. The actuator element 12 includes two electrostrictive sheets (sheets) 13 and 13 each made of a polymer electrostrictive material, and electrode films 14 and 14 are formed on both front and back surfaces of one electrostrictive sheet 13. is there.

電歪シート１３、１３を構成する高分子電歪材料としては、強誘電性を有する高分子圧電材料であれば、特に限定されるものではない。例えばＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオロイド）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオロイド）系のコーポリマであるＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ、あるいはＰＶＤＦ系のターポリマ、例えばＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＦＥ、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＤＦＥ、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＨＦＡ、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＨＦＰ、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＶＣ等が好ましい。なお、ＴｒＦＥはトリフルオロエチレンを、ＣＦＥはクロロフルオロエチレンを、ＣＴＦＥはクロロトリフルオロエチレンを、ＣＤＦＥはクロロディフルオロエチレンを、ＨＦＡはヘキサフルオロアセトンを、ＨＦＰはヘキサフルオロプロピレンを、ＶＣはビニルクロライドを、それぞれ示している。 The polymer electrostrictive material constituting the electrostrictive sheets 13 and 13 is not particularly limited as long as it is a polymer piezoelectric material having ferroelectricity. For example, PVDF (polyvinylidene fluoride), PVDF (polyvinylidene fluoride) -based copolymer PVDF-TrFE, or PVDF-based terpolymers, such as PVDF-TrFE-CFE, PVDF-TrFE-CTFE, PVDF-TrFE-CDFE, PVDF-TrFE-HFA, PVDF-TrFE-HFP, PVDF-TrFE-VC and the like are preferable. TrFE is trifluoroethylene, CFE is chlorofluoroethylene, CTFE is chlorotrifluoroethylene, CDFE is chlorodifluoroethylene, HFA is hexafluoroacetone, HFP is hexafluoropropylene, and VC is vinyl chloride. Respectively.

図２は、本発明の実施の形態に係るアクチュエータアレイ１０のアクチュエータ素子１２の製造工程を模式的に示す断面図である。まず図２（ａ）に示すように、高分子電歪材料からなる二枚の電歪シート１３、１３を準備し、一方の電歪シート１３の表裏両面に、一定の膜厚にて電極膜１４、１４を形成する。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of the actuator element 12 of the actuator array 10 according to the embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 2 (a), two electrostrictive sheets 13 and 13 made of a polymer electrostrictive material are prepared, and electrode films having a constant film thickness are formed on both front and back surfaces of one electrostrictive sheet 13. 14 and 14 are formed.

具体的には、電歪シート１３、１３として、上述した高分子電歪材料を用いて数μｍから１００μｍ程度のシートを成形する。そして、一方の電歪シート１３の表裏両面に、蒸着あるいはスパッタにより、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｔ（白金）、Ｐｔ−Ｐｄ（白金−パラジウム合金）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｕ（金）、Ａｕ−Ｐｄ（金パラジウム合金）等の金属膜を電極膜１４、１４として２０ｎｍ〜５０ｎｍ程度形成する。電極膜１４、１４を形成した後、図２（ｂ）に示すように、電歪シート１３、１３をエポキシ系の熱硬化性接着剤、ＵＶ硬化性接着剤等を用いて張り合わせ、アクチュエータ素子１２を得る。 Specifically, as the electrostrictive sheets 13 and 13, a sheet having a thickness of about several μm to 100 μm is formed using the above-described polymer electrostrictive material. Then, Ni (nickel), Pt (platinum), Pt—Pd (platinum-palladium alloy), Al (aluminum), Au (gold), Au— are formed on both the front and back surfaces of one electrostrictive sheet 13 by vapor deposition or sputtering. A metal film of Pd (gold palladium alloy) or the like is formed as the electrode films 14 and 14 in a thickness of about 20 to 50 nm. After forming the electrode films 14, 14, as shown in FIG. 2B, the electrostrictive sheets 13, 13 are bonded together using an epoxy thermosetting adhesive, a UV curable adhesive, etc. Get.

アクチュエータ素子１２は、いわゆるユニモルフ型アクチュエータとして機能する。図３は、ユニモルフ型アクチュエータの動作原理の説明図である。 The actuator element 12 functions as a so-called unimorph actuator. FIG. 3 is an explanatory diagram of the operating principle of the unimorph actuator.

図３の例では、上述した高分子電歪材料からなる二枚の電歪シート１３、１３の、一方の電歪シート１３の表裏両面に電極膜１４、１４を形成してあり、電歪シート１３、１３をエポキシ系の熱硬化性接着剤、ＵＶ硬化性接着剤等を用いて張り合わせてある。張り合わせた電歪シート１３、１３の一端を支持部材に固着し、他端は動作することが可能に開放してある。 In the example of FIG. 3, electrode films 14 and 14 are formed on both front and back surfaces of one electrostrictive sheet 13 of the two electrostrictive sheets 13 and 13 made of the polymer electrostrictive material described above. 13 and 13 are pasted together using an epoxy thermosetting adhesive, a UV curable adhesive, or the like. One end of the electrostrictive sheets 13 and 13 bonded together is fixed to the support member, and the other end is opened to be operable.

電極膜１４、１４を電源１１に接続して、所定の電圧を印加した場合、電極膜１４、１４が形成してある電歪シート１３は厚み方向に収縮し、ポアソン比に応じて長さが延伸する。しかし、張り合わせてある電歪シート１３は長さが変動しないことから、アクチュエータ素子１２は、図３の矢印方向に湾曲するよう変形する。 When the electrode films 14 and 14 are connected to the power source 11 and a predetermined voltage is applied, the electrostrictive sheet 13 on which the electrode films 14 and 14 are formed contracts in the thickness direction, and the length thereof depends on the Poisson's ratio. Stretch. However, since the length of the electrostrictive sheet 13 bonded together does not vary, the actuator element 12 is deformed so as to bend in the direction of the arrow in FIG.

図１に戻って、電源１１は、二つの電極膜１４、１４を一組として、それぞれ並列に接続してある。最も外側に配置してあるアクチュエータ素子１２、１２の電極膜１４、１４、１４、１４は直接電源１１に接続してある。それ以外のアクチュエータ素子１２、１２、・・・の電極膜１４、１４、・・・は、印加する電圧の極性を切り替える極性切替手段１５を介して接続してある。印加する電圧の極性を切り替える極性切替手段１５は特に限定されるものではないが、例えば高電圧リレーを用いれば良い。 Returning to FIG. 1, the power source 11 includes two electrode films 14 and 14 as a set and is connected in parallel. The electrode films 14, 14, 14, 14 of the actuator elements 12, 12 arranged on the outermost side are directly connected to the power supply 11. The other electrode elements 14, 12,... Of the actuator elements 12, 12,... Are connected via polarity switching means 15 that switches the polarity of the applied voltage. The polarity switching means 15 for switching the polarity of the voltage to be applied is not particularly limited. For example, a high voltage relay may be used.

本実施の形態に係るアクチュエータアレイ１０は、複数のアクチュエータ素子１２、１２、・・・を束ねてあるだけであり、隣接するアクチュエータ素子１２、１２間は、接着剤等により固着していない。したがって、電源１１による電圧の印加によって、それぞれのアクチュエータ素子１２が大きく変形することにより、アクチュエータアレイ１０全体として変形が増大する。 In the actuator array 10 according to the present embodiment, only a plurality of actuator elements 12, 12,... Are bundled, and the adjacent actuator elements 12, 12 are not fixed by an adhesive or the like. Therefore, the deformation of the actuator array 10 as a whole increases as the actuator elements 12 are greatly deformed by the application of voltage from the power supply 11.

また、アクチュエータアレイ１０を大きく変形させたい場合には、極性切替手段１５により、隣接するアクチュエータ素子１２、１２の極性を、互いに異なる極性となるように切り替える。図４は、本発明の実施の形態に係るアクチュエータアレイ１０の変形時の印加電圧極性を模式的に示す断面図である。 Further, when it is desired to greatly deform the actuator array 10, the polarity switching unit 15 switches the polarities of the adjacent actuator elements 12 and 12 so as to have different polarities. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the applied voltage polarity when the actuator array 10 according to the embodiment of the present invention is deformed.

図４では、３つのアクチュエータ素子１２、１２、１２を束ねたアクチュエータアレイ１０を示している。電極膜１４、１４、・・・の上方に記載してある符号は、「＋」が正極を、「−」が負極を、それぞれ示している。アクチュエータアレイ１０を変形させる場合、極性切替手段１５により、隣接するアクチュエータ素子１２、１２の電極膜１４、１４、・・・に印加させる電圧の極性は、互いに異なる極性となっている。 FIG. 4 shows an actuator array 10 in which three actuator elements 12, 12, 12 are bundled. In the reference numerals above the electrode films 14, 14,..., “+” Indicates a positive electrode, and “−” indicates a negative electrode. When the actuator array 10 is deformed, the polarities of the voltages applied to the electrode films 14, 14,... Of the adjacent actuator elements 12, 12 by the polarity switching means 15 are different from each other.

すなわち、図４において最も左側に位置するアクチュエータ素子１２の電極膜１４、１４は、左側から順に電源１１の正極、負極にそれぞれ接続してあるのに対し、隣接するアクチュエータ素子１２の電極膜１４、１４は、左側から順に電源１１の負極、正極にそれぞれ接続するよう、極性切替手段１５により切り替えてある。そして、最も右側に位置するアクチュエータ素子１２の電極膜１４、１４は、左側から順に電源１１の正極、負極にそれぞれ接続してある。 That is, the electrode films 14 and 14 of the actuator element 12 located on the leftmost side in FIG. 4 are connected to the positive electrode and the negative electrode of the power supply 11 in order from the left side, whereas the electrode films 14 and 14 of the adjacent actuator elements 12 14 is switched by the polarity switching means 15 so as to be connected to the negative electrode and the positive electrode of the power source 11 in order from the left side. The electrode films 14 and 14 of the actuator element 12 located on the rightmost side are connected to the positive electrode and the negative electrode of the power supply 11 in order from the left side.

このように電圧を印加した場合、各アクチュエータ素子１２はユニモルフ型アクチュエータとして機能し、電極膜１４、１４を形成してある電歪シート１３が延伸することにより矢印方向へと屈曲する。また、隣接するアクチュエータ素子１２、１２では、隣接する電極膜１４、１４に印加してある電圧の極性が同じであることから、両者の間には電気的斥力が生じる。したがって、互いに反発しあいながら屈曲するので、変形が阻害されることなく大きく変形する。 When the voltage is applied in this way, each actuator element 12 functions as a unimorph type actuator, and the electrostrictive sheet 13 on which the electrode films 14 and 14 are formed is bent in the direction of the arrow. Further, in the adjacent actuator elements 12 and 12, since the polarity of the voltage applied to the adjacent electrode films 14 and 14 is the same, an electric repulsive force is generated between the two. Therefore, since they are bent while repelling each other, they are greatly deformed without being hindered.

本実施の形態では、この状態でアクチュエータアレイ１０を硬化させるべく、極性切替手段１５により、隣接するアクチュエータ素子１２、１２の極性が同じ極性となるように切り替える。図５は、本発明の実施の形態に係るアクチュエータアレイ１０の変形状態維持時の印加電圧極性を模式的に示す断面図である。 In the present embodiment, in order to cure the actuator array 10 in this state, the polarity switching means 15 switches so that the adjacent actuator elements 12 and 12 have the same polarity. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the applied voltage polarity when the actuator array 10 according to the embodiment of the present invention maintains the deformed state.

図５でも、図４と同様、３つのアクチュエータ素子１２、１２、１２を束ねたアクチュエータアレイ１０を示している。電極膜１４、１４、・・・の上方に記載してある符号は、「＋」が正極を、「−」が負極を、それぞれ示している。アクチュエータアレイ１０の変形状態を維持する場合、極性切替手段１５により、隣接するアクチュエータ素子１２、１２の電極膜１４、１４、・・・に印加させる電圧の極性は、すべて同一の極性となっている。 FIG. 5 also shows an actuator array 10 in which three actuator elements 12, 12, 12 are bundled as in FIG. 4. In the reference numerals above the electrode films 14, 14,..., “+” Indicates a positive electrode, and “−” indicates a negative electrode. When the deformation state of the actuator array 10 is maintained, the polarities of the voltages applied to the electrode films 14, 14,... Of the adjacent actuator elements 12, 12 by the polarity switching means 15 are all the same. .

すなわち、最も左側に位置するアクチュエータ素子１２の電極膜１４、１４は、左側から順に電源１１の正極、負極にそれぞれ接続してあるのに対し、隣接するアクチュエータ素子１２の電極膜１４、１４も、左側から順に電源１１の正極、負極にそれぞれ接続するよう、極性切替手段１５により切り替えてある。そして、最も右側に位置するアクチュエータ素子１２の電極膜１４、１４も、左側から順に電源１１の正極、負極にそれぞれ接続してある。 That is, the electrode films 14 and 14 of the actuator element 12 located on the leftmost side are connected to the positive electrode and the negative electrode of the power source 11 in order from the left side, while the electrode films 14 and 14 of the adjacent actuator element 12 are also The polarity is switched by the polarity switching means 15 so as to be connected to the positive electrode and the negative electrode of the power source 11 in order from the left side. The electrode films 14 and 14 of the actuator element 12 located on the rightmost side are also connected to the positive electrode and the negative electrode of the power supply 11 in order from the left side.

このように電圧を印加した場合、各アクチュエータ素子１２はユニモルフ型アクチュエータとして機能し、電極膜１４、１４を形成してある電歪シート１３が延伸することにより矢印方向へ屈曲した状態を維持する。また、隣接するアクチュエータ素子１２、１２では、隣接する電極膜１４、１４に印加してある電圧の極性が異なることから、両者の間には電気的引力が生じる。したがって、互いに引き寄せあうことにより変形した電歪シート１３、１３、・・・の変形の自由度が損なわれ、硬化したのと同様の効果が期待できる。 When the voltage is applied in this way, each actuator element 12 functions as a unimorph type actuator, and the electrostrictive sheet 13 on which the electrode films 14 and 14 are formed is maintained in a state bent in the arrow direction. Moreover, since the polarity of the voltage applied to the adjacent electrode films 14 and 14 differs between the adjacent actuator elements 12 and 12, an electrical attractive force is generated between the two. Therefore, the degree of freedom of deformation of the electrostrictive sheets 13, 13,... Deformed by being attracted to each other is impaired, and the same effect as when cured can be expected.

以上のように本実施の形態によれば、アクチュエータ素子１２、１２、・・・の電極膜１４、１４、・・・に印加する電圧の極性を切り替えることができるので、例えばアクチュエータ素子１２、１２、・・・の変形時には隣接する電極膜１４、１４、・・・に印加する電圧の極性を同じ極性とすることにより、隣接する電極膜１４、１４間に電気的斥力が生じ、アクチュエータ素子１２、１２の変形が阻害されることなく大きく変形する。一方、アクチュエータ素子１２、１２、・・・が変形した時点で隣接する電極膜１４、１４に印加する電圧の極性を互いに異なる極性へと切り替えることにより、隣接する電極膜１４、１４間に電気的引力が生じ、アクチュエータ素子１２、１２、・・・は変形した状態で互いに引き寄せあって、硬度が増大する。したがって、変形状態を効果的に維持することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the polarity of the voltage applied to the electrode films 14, 14,... Of the actuator elements 12, 12,. ,...,...,..., The same polarity is applied to the adjacent electrode films 14, 14,. , 12 is greatly deformed without being hindered. On the other hand, by switching the polarities of the voltages applied to the adjacent electrode films 14 and 14 when the actuator elements 12, 12,. Attracting force is generated, and the actuator elements 12, 12,... Are attracted to each other in a deformed state, and the hardness increases. Therefore, the deformation state can be effectively maintained.

なお、上述した実施の形態では、電歪シート１３の表裏両面に電極膜１４、１４を形成してから、電極膜を形成していない電歪シート１３と張り合わせているが、特に表裏両面に電極膜を形成することに限定されるものではなく、片方の面に電極膜を形成した電歪シート同士を張り合わせても良いことは言うまでもない。 In the above-described embodiment, the electrode films 14 and 14 are formed on both the front and back surfaces of the electrostrictive sheet 13, and then bonded to the electrostrictive sheet 13 on which the electrode film is not formed. It is not limited to forming a film, and it goes without saying that electrostrictive sheets having electrode films formed on one surface may be bonded together.

その他、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。例えば、電極膜は、上述した金属材料を用いても良いし、導電性高分子材料を用いても良い。例えば３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルフォン酸（以下、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳという）にて電極膜を形成する場合、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを機械的に粉砕し、アクリル樹脂等の有機バインダとともにプロパノール（有機溶剤）中に溶解する。そして、機械的に攪拌することによりＰＥＤＯＴ／ＰＳＳペーストを作成し、スクリーン印刷することにより電極膜を形成する。これにより、変形により剥離しにくいアクチュエータ素子１２を容易に得ることができる。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications and substitutions are possible within the scope of the gist of the present invention. For example, the above-described metal material may be used for the electrode film, or a conductive polymer material may be used. For example, when forming an electrode film with 3,4-polyethylenedioxythiophene-polystyrene sulfonic acid (hereinafter referred to as PEDOT / PSS), PEDOT / PSS is mechanically pulverized and mixed with an organic binder such as acrylic resin with propanol (organic It dissolves in the solvent. Then, a PEDOT / PSS paste is created by mechanical stirring, and an electrode film is formed by screen printing. Thereby, it is possible to easily obtain the actuator element 12 that does not easily peel off due to deformation.

また、アクチュエータ素子１２、１２、・・・の両端を固定した、アーチ形状のアクチュエータとしても良い。この場合であっても上述した効果と同等の効果を奏することが期待できる。 Moreover, it is good also as an arch-shaped actuator which fixed the both ends of actuator element 12, 12, .... Even in this case, it can be expected that the same effect as described above can be obtained.

１０アクチュエータアレイ
１１電源
１２アクチュエータ素子
１３電歪シート
１４電極膜
１５極性切替手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Actuator array 11 Power supply 12 Actuator element 13 Electrostrictive sheet 14 Electrode film 15 Polarity switching means

Claims

An electrode film is formed on both the front and back surfaces of one of the two sheets formed of an electrostrictive material,
An actuator array in which a plurality of actuator elements formed by laminating a sheet on which the electrode film is formed and a sheet on which the electrode film is not formed are bundled,
E Bei polarity switching means for switching the polarity of the voltage applied to the electrode film of the actuator element,
Polar switching means, for each of the actuator elements, the same polarity the electrode film of the actuator element adjacent or different actuator array, wherein Citea Rukoto to switch the polarity.

The actuator array according to claim 1 , wherein the electrode film is formed of a metal material .

The actuator array according to claim 1 , wherein the electrode film is formed of a conductive polymer material.