JP6303495B2 - Actuator - Google Patents
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Description
本発明は、アクチュエータに関する。 The present invention relates to an actuator.
近時、複数の電極層の間に電解質層を挟み込み、薄い板状とした導電性高分子アクチュエータが開発されている(例えば、特許文献1参照)。この導電性高分子アクチュエータは、電圧を印加することにより、電解質層内でイオンの移動が生じ、電極付近の分子が膨らむことで物理的に変形し、板状部に反り(変位)を生ずる。
アクチュエータをこのような構成とした場合には、比較的低い電圧を印加することで板状部の変位を生じさせることができる。また、構成も単純であり、板状部の反り(変位)も比較的大きくすることができるため、小型機器における効率のよい駆動源として期待される。
Recently, a conductive polymer actuator having a thin plate shape in which an electrolyte layer is sandwiched between a plurality of electrode layers has been developed (see, for example, Patent Document 1). In this conductive polymer actuator, when a voltage is applied, movement of ions occurs in the electrolyte layer, and the molecules in the vicinity of the electrodes are physically deformed by swelling, causing warpage (displacement) in the plate-like portion.
When the actuator has such a configuration, the plate-like portion can be displaced by applying a relatively low voltage. Further, since the configuration is simple and the warpage (displacement) of the plate-like portion can be made relatively large, it is expected as an efficient drive source in a small device.
ところで、アクチュエータは、電圧を印加しない初期状態(第1状態)にあるとき、電圧を印加すると変形して第1状態とは異なる第2状態に移行する。そして、この第2状態に至ったアクチュエータへの電圧の印加を止めると、アクチュエータは、ある程度の時間は第2状態を維持するものの長時間、第2状態を維持することはできなかった。
したがって、このようなアクチュエータで長時間、第2状態を維持させるためには、アクチュエータへの電圧の印加を継続しておかなければならず、消費電力も大きなものとなるという問題点を有している。
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、変形後電圧の印加を止めたときでもその変形後の状態を維持することができるアクチュエータを提供することを目的とする。
By the way, when the actuator is in an initial state (first state) in which no voltage is applied, when the voltage is applied, the actuator is deformed and shifts to a second state different from the first state. Then, when the application of the voltage to the actuator that reached the second state is stopped, the actuator cannot maintain the second state for a long time although it maintains the second state for a certain period of time.
Therefore, in order to maintain the second state for a long time with such an actuator, it is necessary to continue to apply a voltage to the actuator, and there is a problem that power consumption becomes large. Yes.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an actuator that can maintain the state after deformation even when application of the voltage after deformation is stopped.
本発明の第一の態様は、導電性高分子を備える複数の電極層と電解質層とが積層され、前記電極層に電圧を印加することにより伸縮するアクチュエータであって、
薄板である伸縮駆動部を有し、前記伸縮駆動部を、前記電極層に電圧を印加しない状態で、対向する2つの一辺側の途中部分が奥行き方向の手前側又は奥側に膨らむように撓ませるとともに、前記一辺とは異なる2つの辺をそれぞれ固定し、前記電極層に電圧を印加しない状態から前記電極層に電圧を印加することにより、前記電極層に電圧を印加しない状態の撓みと逆の側に撓むように構成し、前記伸縮駆動部には、前記一辺の中心位置に前記一辺とは異なる2つの辺に平行な中空状の円筒を介装し、前記円筒の中空内に当該中空の径よりも小さい径の棒を通すとともに、前記棒を固定し、前記円筒によって区切られた伸縮駆動部の一方の伸縮駆動部分を、前記電極層に電圧を印加しない状態で、奥行き方向の手前側又は奥側のいずれか一方に膨らむように撓ませるとともに、前記電極層に電圧を印加しない状態から前記電極層に電圧を印加することにより、前記電極層に電圧を印加しない状態の撓みと逆の側に撓むように構成し、前記円筒によって区切られた前記伸縮駆動部の他方の伸縮駆動部分を、前記電極層に電圧を印加しない状態で、前記一方の伸縮駆動部分を撓ませた側と別の側に撓ませるとともに、前記電極層に電圧を印加しない状態から前記電極層に電圧を印加することにより、前記電極層に電圧を印加しない状態の撓みと逆の側に撓むように構成したことを特徴とする。
本発明の第二の態様は、導電性高分子を備える複数の電極層と電解質層とが積層され、前記電極層に電圧を印加することにより伸縮するアクチュエータであって、
薄板である伸縮駆動部を有し、前記伸縮駆動部を、前記電極層に電圧を印加しない状態で、対向する2つの一辺側の途中部分が奥行き方向の手前側又は奥側に膨らむように撓ませるとともに、前記一辺とは異なる2つの辺をそれぞれ固定し、前記電極層に電圧を印加しない状態から前記電極層に電圧を印加することにより、前記電極層に電圧を印加しない状態の撓みと逆の側に撓むように構成し、前記伸縮駆動部を固定した前記2つの辺のそれぞれから、前記一辺方向に所定の量、離れた位置であって、奥行き方向の手前側と奥側にそれぞれ所定の量ずらした位置に2つの突き当て材を配置し、前記伸縮駆動部を奥側に撓ませる際の突き当て材は奥側に所定の量ずらした位置に配置し、前記伸縮駆動部を手前側に撓ませる際の突き当て材は手前側に所定の量ずらした位置に配置することを特徴とする。
本発明の第三の態様は、導電性高分子を備える複数の電極層と電解質層とが積層され、前記電極層に電圧を印加することにより伸縮するアクチュエータであって、
薄板である伸縮駆動部を有し、前記伸縮駆動部を、前記電極層に電圧を印加しない状態で、対向する2つの一辺側の途中部分が奥行き方向の手前側又は奥側に膨らむように撓ませるとともに、前記一辺とは異なる2つの辺をそれぞれ固定し、前記電極層に電圧を印加しない状態から前記電極層に電圧を印加することにより、前記電極層に電圧を印加しない状態の撓みと逆の側に撓むように構成し、前記伸縮駆動部の前記2つの辺は支柱で固定されており、前記支柱への固定の際、前記伸縮駆動部を前記支柱に所定の量、巻き付けて固定したことを特徴とする。
A first aspect of the present invention is an actuator in which a plurality of electrode layers including an electroconductive polymer and an electrolyte layer are stacked, and expands and contracts by applying a voltage to the electrode layer,
It has a telescopic drive part that is a thin plate, and the telescopic drive part is bent so that the middle part of the two opposing sides swells toward the front or back in the depth direction without applying a voltage to the electrode layer. In addition, by fixing two sides different from the one side and applying a voltage to the electrode layer from a state in which no voltage is applied to the electrode layer, it is opposite to bending in a state in which no voltage is applied to the electrode layer. The telescopic drive unit is provided with a hollow cylinder parallel to two sides different from the one side at the center position of the one side, and the hollow drive unit includes a hollow cylinder in the hollow of the cylinder. A rod having a diameter smaller than the diameter is passed, the rod is fixed, and one expansion / contraction drive portion of the expansion / contraction drive section partitioned by the cylinder is in front of the depth direction in a state where no voltage is applied to the electrode layer. Or one of the back And by applying a voltage to the electrode layer from a state in which no voltage is applied to the electrode layer, the electrode layer is configured to bend in a direction opposite to that in a state in which no voltage is applied, The other extension drive part of the extension drive part delimited by the cylinder is bent to a side different from the side where the one extension drive part is bent in a state where no voltage is applied to the electrode layer, and By applying a voltage to the electrode layer from a state in which no voltage is applied to the electrode layer, the electrode layer is configured to bend in a direction opposite to that in a state in which no voltage is applied to the electrode layer .
A second aspect of the present invention is an actuator in which a plurality of electrode layers including an electroconductive polymer and an electrolyte layer are stacked, and expands and contracts by applying a voltage to the electrode layer,
It has a telescopic drive part that is a thin plate, and the telescopic drive part is bent so that the middle part of the two opposing sides swells toward the front or back in the depth direction without applying a voltage to the electrode layer. In addition, by fixing two sides different from the one side and applying a voltage to the electrode layer from a state in which no voltage is applied to the electrode layer, it is opposite to bending in a state in which no voltage is applied to the electrode layer. A predetermined amount in the one side direction from each of the two sides to which the expansion / contraction drive unit is fixed, and a predetermined amount on the near side and the back side in the depth direction. Two abutting materials are arranged at a position shifted by an amount, and the abutting material at the time of bending the expansion / contraction driving part to the back side is arranged at a position shifted by a predetermined amount on the back side, and the expansion / contraction driving part is placed on the near side The abutment material when bending Characterized in that it placed at a position shifted by a predetermined amount to the side.
A third aspect of the present invention is an actuator in which a plurality of electrode layers including an electroconductive polymer and an electrolyte layer are laminated, and expands and contracts by applying a voltage to the electrode layer,
It has a telescopic drive part that is a thin plate, and the telescopic drive part is bent so that the middle part of the two opposing sides swells toward the front or back in the depth direction without applying a voltage to the electrode layer. In addition, by fixing two sides different from the one side and applying a voltage to the electrode layer from a state in which no voltage is applied to the electrode layer, it is opposite to bending in a state in which no voltage is applied to the electrode layer. The two sides of the expansion / contraction drive unit are fixed by columns, and the expansion / contraction drive unit is wound around and fixed to the column by a predetermined amount when fixed to the column. It is characterized by.
本発明によれば、アクチュエータの伸縮駆動部は、電極層に電圧を印加しない状態では、奥行き方向の手前側又は奥側に撓んでおり、電極層に電圧を印加しない状態から電極層に電圧を印加すると、反転して、電極層に電圧を印加しない状態の撓みと逆の側に撓む。そして、ここで電極層への電圧の印加を止めても、伸縮駆動部はその撓んだ状態を維持する。 According to the present invention, the expansion / contraction drive part of the actuator is bent to the near side or the back side in the depth direction when no voltage is applied to the electrode layer, and the voltage is applied to the electrode layer from the state where no voltage is applied to the electrode layer. When applied, it reverses and bends to the opposite side of the state where no voltage is applied to the electrode layer. And even if the application of the voltage to an electrode layer is stopped here, the expansion-contraction drive part maintains the bent state.
以下、本発明の実施形態に係るアクチュエータについて説明する。なお、本実施形態に係るアクチュエータは、例えば腕時計における駆動機構等を動作させるために適用されるものであるが、本発明に係るアクチュエータの適用範囲はこれに限定されるものではない。また、以下の説明及び図面において同一の構成要素については同一符号を用い、同一の構成要素についての説明は適宜省略してある。 Hereinafter, an actuator according to an embodiment of the present invention will be described. The actuator according to the present embodiment is applied to operate a drive mechanism or the like in a wristwatch, for example, but the application range of the actuator according to the present invention is not limited to this. In the following description and drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and descriptions of the same components are omitted as appropriate.
[第1の実施形態]
図1は第1の実施形態のアクチュエータの第1状態を示した斜視図、図2は図1のアクチュエータの動作を示した平面図である。
このアクチュエータ100は、固定部11,11と、作用部12と、この固定部11,11及び作用部12が構成された板状の伸縮駆動部13と、を備えている。このアクチュエータ100は、電圧を印加しない初期状態で、伸縮駆動部13が固定部11,11の間で奥行き方向手前側に膨らむように撓んだ形状となっている。そして、このアクチュエータ100は、後述するように、電極層1,2(図3参照)に所定の電圧を印加することにより伸縮駆動部13が伸縮することで、作用部12が変位するように構成されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a first state of the actuator of the first embodiment, and FIG. 2 is a plan view showing the operation of the actuator of FIG.
The
ここで、固定部11,11は、伸縮駆動部13の対向する2辺からなる。この固定部11,11は、伸縮駆動部13を、例えば腕時計ケース等の組み込み先の所定の搭載位置に固定する部分である。本実施形態では、この固定部11,11は支柱P1,P2に固定されている。その際、この固定部11,11は、例えば接着材又は差込みによって支柱P1,P2に固定されている。なお、この場合の固定手段はこれに限定されず、ねじによる固定、溶着による固定等であってもよい。
Here, the
作用部12は、伸縮駆動部13における固定部11,11の間の中央位置に配置され、電極層1,2に電圧を印加することにより伸縮駆動部13が伸縮すると、この伸縮に伴って変位し、その変位力を取り出す部分である。本実施形態の作用部12には、図1に示すように、動作部材121が付設されている。
The
伸縮駆動部13は、電極層1,2に電圧を印加することにより伸縮する板状の部分である。この伸縮駆動部13は、導電性高分子を備える複数の電極層と電解質層とが積層されたものであり、本実施形態では、図3に示すように、電解質層3の両面にそれぞれ電極層1,2が積層された3層構造となっている。なお、本実施形態では、固定部11及び作用部12は、伸縮駆動部13の一部に構成されているので、同様な層構成となっている。
The expansion /
続いて、電解質層3について説明すれば、電解質層3は、例えば、高分子マトリクス中に常温溶融塩を含有させてなるゲル状電解質であり、高分子マトリクスとしては、可撓性を有する公知の高分子を用いることができる。具体的には、例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸やそのエステル、ポリアクリルアミド、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等が挙げられ、これらの高分子を単独で用いるか、複数混合または架橋させて用いられる。なお、電解質層3を構成する材料はここに例示したものに限定されない。
Subsequently, the
また、電極層1,2は、電解質層3の上に薄膜状に形成された電極であり、導電性高分子と導電材とを備えている。なお、このアクチュエータ100には、固定部11における電極層1,2に導線4が接続されている。そして、この電極層1,2は、導線4を介して電源部5に接続されている。
The electrode layers 1 and 2 are electrodes formed in a thin film shape on the
このうち導電性高分子は、電圧印加による酸化還元反応に伴うイオンのドープ/脱ドープを可能とし、例えば電極層1,2間に電圧が印加されてイオンがドープされると、電極層1,2のうち、陰極が接続されている側が膨張し、イオンが脱ドープされると初期状態まで収縮する。
この電極層1,2を構成する導電性高分子としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の公知の導電性高分子及びこれらの誘導体の何れか一種又は複数種の混合物を適用することができる。
Among these, the conductive polymer enables doping / de-doping of ions accompanying a redox reaction by applying a voltage. For example, when a voltage is applied between the electrode layers 1 and 2 to dope ions, Among the two, the side to which the cathode is connected expands and contracts to the initial state when ions are dedoped.
As the conductive polymer constituting the electrode layers 1 and 2, for example, a known conductive polymer such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, or any one or a mixture of these derivatives can be applied. .
一方、導電材は、導電性高分子と電気的に接触することによって導電性高分子に対して電子伝導を高めるように機能する。
この導電材としては、電子伝導性が高く、溶剤等に対して耐性を有し、且つ導電性高分子が酸化還元する電位範囲において電気化学的に安定な炭素材料、金属等を用いる。この導電材としては、例えば炭素繊維、非結晶性炭素、黒鉛、金、白金、パラジウム等を用いることができる。
この導電材は、酸化還元により導電性高分子が膨張・収縮する際に、この導電性高分子の動きを妨げることがないような形状として粉末状、網状、多孔質状を呈しており、導電性高分子と電気的に接触した状態で電極層1,2を構成している。
具体的には、例えば、カーボンナノチューブ(CNT)をシート状に構成したCNT電極として構成されていてもよい。
On the other hand, the conductive material functions to enhance electronic conduction to the conductive polymer by being in electrical contact with the conductive polymer.
As the conductive material, a carbon material, a metal, or the like that has high electron conductivity, is resistant to a solvent, and is electrochemically stable in a potential range where the conductive polymer is oxidized and reduced is used. As this conductive material, for example, carbon fiber, amorphous carbon, graphite, gold, platinum, palladium or the like can be used.
This conductive material has a powdery, net-like, or porous shape that does not hinder the movement of the conductive polymer when the conductive polymer expands or contracts due to oxidation and reduction. The electrode layers 1 and 2 are configured in electrical contact with the conductive polymer.
Specifically, for example, a carbon nanotube (CNT) may be configured as a CNT electrode configured in a sheet shape.
なお、電極層1,2の構成、及び導電性高分子や導電材として適用される材料等は、ここに例示したものに限定されない。 In addition, the structure of the electrode layers 1 and 2 and the material applied as the conductive polymer or the conductive material are not limited to those exemplified here.
本実施形態のアクチュエータ100は、上述のように、固定部11,11と、作用部12と、この固定部11,11及び作用部12が構成された板状の伸縮駆動部13と、を備えた平面型のアクチュエータとして構成され、伸縮駆動部13は展開した状態で横長の長方形を呈している。そして、アクチュエータ100の両側の短辺が固定部11,11となっている。
なお、アクチュエータ100の伸縮駆動部13は長方形でなくてもよい。図4は第1の実施形態の変形例であり、アクチュエータの製造過程における伸縮駆動部を撓ませる前の状態を示した正面図である。このアクチュエータ100Aにおいては、図4に示すように、伸縮駆動部13が正方形を呈している。この場合、伸縮駆動部13にスリット15を形成し、伸縮駆動部13が固定部11,11の間で膨らんで撓みやすくなるようにしておくことが好ましい。図4のアクチュエータ100Aでは、固定部11,11寄りの位置それぞれに縦方向に等間隔にスリット15が3つ形成され、中央に縦方向に等間隔にスリット15が4つ形成されている。一方の固定部11寄りの3つのスリット15と、他方の固定部11寄りの3つのスリット15とは同じ高さ位置に形成され、これらのスリット15の各々は、中央の4つのスリット15における隣り合うスリット15,15の間に形成されている。
As described above, the
In addition, the expansion /
また、図1及び図2に戻ると、このアクチュエータ100は、奥行き方向の手前側に膨らむように支柱P1,P2が近づけて設けられている。この奥行き方向の手前側に伸縮駆動部13が膨らむように撓ませた状態がアクチュエータ100の初期状態である。勿論、伸縮駆動部13が奥行き方向の奥側に膨らむように支柱P1,P2が近づけて設けられていてもよい。
Returning to FIGS. 1 and 2, this
図6は、このアクチュエータ100の駆動回路を示している。このアクチュエータ100を等価回路で表すと、図6に示される通り、実質的にキャパシタCとして表される。この駆動回路は直流電源5Aと、スイッチSW1,SW2とを備えている。スイッチSW1,SW2の「ON」、「OFF」は図示しないスイッチ制御部によって制御される。また、この駆動回路は、直流電源5Aの+端子と接続された端子T1,1と、直流電源5Aの−端子と接続された端子T1,2と、アクチュエータ100の電極層1及び電極層2の一方に接続された端子T2,1及び端子T2,4と、アクチュエータ100の電極層1及び電極層2の他方に接続された端子T2,2及び端子T2,3とを備える。
そして、スイッチSW1は、端子T1,1と、アクチュエータ100の端子T2,1及び端子T2,2の一方の端子とを選択的に接続可能となっている。また、また、スイッチSW2は、端子T1,2と、アクチュエータ100の端子T2,3及び端子T2,4の一方の端子とを選択的に接続可能となっている。
FIG. 6 shows a drive circuit for the
The switch SW1 has a terminal T 1, 1, has become the one terminal of the terminal T 2,1 and the terminal T 2, 2 of the
この駆動回路によってアクチュエータ100は次のように動作する。
すなわち、スイッチSW1により端子T1,1と端子T2,1とが接続され、スイッチSW2により端子T1,2と端子T2,3とが接続されると、例えば、アクチュエータ100は図2の破線で示す第1状態から実線で示す第2状態となる。
この状態から、スイッチSW1により端子T1,1と端子T2,2とが接続され、スイッチSW2により端子T1,2と端子T2,4とが接続されると、今度は、アクチュエータ100は図2の実線で示す第2状態から破線で示す第1状態となる。
By this drive circuit, the
That is, the terminal T 1, 1 and the terminal T 2,1 are connected by the switch SW1, when the the terminal T 1, 2 and the terminal T 2,3 are connected by the switch SW2, for example, the
In this state, the terminal T 1, 1 and the terminal T 2, 2 by the switch SW1 is connected, when the terminal T 1, 2 and the terminal T 2, 4 are connected by the switch SW2, in turn,
このように構成されたアクチュエータ100によれば次のような効果が得られる。
第1に、アクチュエータ100の伸縮駆動部13は奥行き方向の手前側に膨らんだ第1状態と、奥行き方向奥側に膨らんだ第2状態との2つの状態で安定するため、アクチュエータ100の移動量を正確に管理することができる。
第2に、作用部12が直線動作を行うので、直線動作によって動作される機構を有する機器に幅広く利用できる。
第3に、電圧を印加しない状態で第2状態を維持するので、状態維持のための電力を省くことができる。
According to the
First, the expansion /
Secondly, since the
Third, since the second state is maintained in a state where no voltage is applied, power for maintaining the state can be saved.
[第2の実施形態]
図7は第2の実施形態のアクチュエータの第1状態を示した斜視図、図8は第2の実施形態のアクチュエータの第1状態を示した平面図である。
この第2の実施形態のアクチュエータ100Bが第1の実施形態のアクチュエータ100と異なっている点について言えば次の通りである。
このアクチュエータ100Bの伸縮駆動部13の長手方向の長さはアクチュエータ100の伸縮駆動部13の長手方向の長さよりも大きくなっている。また、このアクチュエータ100Bの伸縮駆動部13は2つの伸縮駆動部分13A,13Bから構成されている。さらに、このアクチュエータ100Bの伸縮駆動部分13Aと伸縮駆動部分13Bとの間には筒15が介装され、筒15の中空部に棒16が挿入されている。そして、棒15は固定され、筒15は棒16を中心に回動可能となっている。
なお、筒15及び棒16の代わりに1つの軸を設けるようにしてもよい。
[Second Embodiment]
FIG. 7 is a perspective view showing a first state of the actuator of the second embodiment, and FIG. 8 is a plan view showing the first state of the actuator of the second embodiment.
The points that the actuator 100B of the second embodiment differs from the
The length in the longitudinal direction of the expansion /
A single shaft may be provided instead of the
本実施形態では、支柱P1,P2と筒15及び棒16とは平行に延在し、支柱P1,P2を互いに結ぶ線上に筒15及び棒16が位置している。そして、伸縮駆動部分13Aの一辺は支柱P1に固定され、当該一辺に対向する辺は筒15に固定されている。また、伸縮駆動部分13Bの一辺は支柱P2に固定され、当該一辺に対向する辺は筒15に固定されている。この場合の固定手段としては、第1の実施形態と同様に接着材、差込み、ねじ又は溶着等を用いることができる。そして、伸縮駆動部分13Aは、初期状態で、奥行き方向の手前側に膨らむように撓んでおり、伸縮駆動部分13Bは、初期状態で、奥行き方向の奥側に膨らむように撓んでいる。なお、ここでは、アクチュエータ100Bによって駆動される部品として、筒15に指針15Aが例示されている。
In the present embodiment, the columns P1 and P2, the
続いて、このアクチュエータ100Bの動作を説明する。
このアクチュエータ100Bにおいては、伸縮駆動部分13A,13Bが互いに奥行き方向の反対側に撓むように、伸縮駆動部分13Aと伸縮駆動部分13Bとに電圧が印加される。例えば、伸縮駆動部分13A,13Bの表面側が電極層1で裏面側が電極層2だとすれば、伸縮駆動部分13Aの電極層1に+、電極層2に−の電圧を印加する場合、伸縮駆動部分13Bの電極層1に−、電極層2に+の電圧を印加する。このようにして、筒15を所定角度範囲で回動させる。これによって、指針15Aは2つの指示状態を取り得る。
Subsequently, the operation of the
In the
このように構成されたアクチュエータ100Bによれば次のような効果が得られる。
第1に、アクチュエータ100Bの伸縮駆動部13は奥行き方向の手前側に膨らんだ状態と、奥行き方向奥側に膨らんだ状態との2つの状態で安定するため、アクチュエータ100Bの移動量を正確に管理することができ、指針15Aは2つの指示状態を安定的に取り得る。
第2に、作用部12に位置する筒15が回転動作を行うので、回転動作によって動作される機構を有する機器に幅広く利用できることになる。
第3に、電圧を印加しない状態で変形状態を維持するので、状態維持のための電力を省くことができる。
According to the
First, since the expansion /
Secondly, since the
Third, since the deformed state is maintained in a state where no voltage is applied, power for maintaining the state can be saved.
なお、この第2の実施形態のアクチュエータ100Bの変形例としては、伸縮駆動部分13A及び伸縮駆動部分13Bの一方の伸縮駆動部分と、この一方の伸縮駆動部分の一辺が固定される支柱P1又はP2を省略したものが挙げられる。この変形例によっても、筒15を正逆に回転させることができる。
In addition, as a modification of the actuator 100B of the second embodiment, one of the expansion /
[第3の実施形態]
図9は第3の実施形態のアクチュエータの第1状態を示した斜視図、図10は図9のアクチュエータの動作を示した平面図である。
この第3の実施形態のアクチュエータ100Cが第1の実施形態のアクチュエータ100と異なっている点について言えば次の通りである。
このアクチュエータ100Cの伸縮駆動部13の一部は所定の量、支柱P1,P2に巻き付けられている。この場合、各伸縮駆動部分13の端の固定部11を除く巻き付けられた部分は伸縮駆動部13の変形の際に解けるように構成しておく。
[Third Embodiment]
FIG. 9 is a perspective view showing a first state of the actuator of the third embodiment, and FIG. 10 is a plan view showing the operation of the actuator of FIG.
The difference between the actuator 100C of the third embodiment and the
A part of the expansion /
伸縮駆動部13の巻き付け方向は平面視で同じ方向としておくことが好ましい。例えば、図10に示すように、平面視で、支柱P1では伸縮駆動部13の一方の固定部11を起点にして反時計回りに伸縮駆動部13が巻き付けられているのであれば、支柱P2でも他方の固定部11を起点にして反時計回りに伸縮駆動部13が巻き付ける。
The winding direction of the extension /
このアクチュエータ100Cによれば、伸縮駆動部13が奥行き方向手前側に撓む際には、図10(A)に示すように、伸縮駆動部13の支柱P1寄りの部分の方が支柱P2寄りの部分に比べて奥行き方向手前側に撓みやすくなるので、伸縮駆動部13の支柱P1寄りの部分の方が支柱P2寄りの部分に比べて大きく手前側に膨らむ。また、伸縮駆動部13が奥行き方向奥側に撓む際には、図10(B)に示すように、伸縮駆動部13の支柱P2寄りの部分の方が支柱P1寄りの部分に比べて奥行き方向手前側に撓みやすくなるので、伸縮駆動部13の支柱P2寄りの部分の方が支柱P1寄りの部分に比べて大きく奥側に膨らむ。
According to this
このように構成されたアクチュエータ100Cによれば第1の実施形態のアクチュエータ100の効果に加えて次のような効果が得られる。
すなわち、アクチュエータ100Cの伸縮駆動部13の一部は所定の量、支柱P1,P2に巻き付けられ、伸縮駆動部分13の巻き付けられた部分は伸縮駆動部13の変形の際に解けるように構成されているので、奥行き方向に動作しやすくなり、その分、アクチュエータ100Cに要する消費電力を抑制することができる。
According to the
That is, a part of the expansion /
[第4の実施形態]
図11は第4の実施形態のアクチュエータの動作を示した平面図である。
この第4の実施形態のアクチュエータ100Dが第3の実施形態のアクチュエータ100Cと異なっている点について言えば次の通りである。
このアクチュエータ100Dには、支柱P1と支柱P2との間に2つの突き当て材PS,PSが設けられている。そして、支柱P1寄りの突き当て材PSは支柱P1と支柱P2とを結ぶ線分よりも奥行き方向奥側に設けられ、支柱P2寄りの突き当て材PSは支柱P1と支柱P2とを結ぶ線分よりも奥行き方向手前側に設けられている。この場合の支柱P1と支柱P2とを結ぶ線分からの2つの突き当て材PS,PSのオフセット量は同じで、2つの突き当て材PS,PSは、この2つの突き当て部材PS,PSがないとした場合に伸縮駆動部材13が完全に変形し終わる直前で伸縮駆動部13が突き当たり、その動作を止めるように機能する。
[Fourth Embodiment]
FIG. 11 is a plan view showing the operation of the actuator of the fourth embodiment.
The difference between the actuator 100D of the fourth embodiment and the actuator 100C of the third embodiment is as follows.
The
このように構成されたアクチュエータ100Dによれば第3の実施形態のアクチュエータ100Cの効果に加えて次のような効果が得られる。
すなわち、突き当て部材PS,PSが設けられているため、反転に要する力を小さくすることができ、アクチュエータ100Dの動作に必要とされる消費電力をさらに抑制することができる。
According to the
That is, since the butting members PS and PS are provided, the force required for reversal can be reduced, and the power consumption required for the operation of the
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。
付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
The invention described in the scope of claims attached to the application of this application will be added below.
The item numbers of the claims described in the appendix are as set forth in the claims attached to the application of this application.
[付記]
<請求項1>
導電性高分子を備える複数の電極層と電解質層とが積層され、前記電極層に電圧を印加することにより伸縮するアクチュエータであって、
薄板である伸縮駆動部を有し、前記伸縮駆動部を、前記電極層に電圧を印加しない状態で、対向する2つの一辺側の途中部分が奥行き方向の手前側又は奥側に膨らむように撓ませるとともに、前記一辺とは異なる2つの辺をそれぞれ固定し、前記電極層に電圧を印加しない状態から前記電極層に電圧を印加することにより、前記電極層に電圧を印加しない状態の撓みと逆の側に撓むように構成したことを特徴とするアクチュエータ。
<請求項2>
前記伸縮駆動部には、前記一辺の中心位置に前記一辺とは異なる2つの辺に平行な中空状の円筒を介装し、前記円筒の中空内に当該中空の径よりも小さい径の棒を通すとともに、前記棒を固定し、前記円筒によって区切られた伸縮駆動部の一方の伸縮駆動部分を、前記電極層に電圧を印加しない状態で、奥行き方向の手前側又は奥側のいずれか一方に膨らむように撓ませるとともに、前記電極層に電圧を印加しない状態から前記電極層に電圧を印加することにより、前記電極層に電圧を印加しない状態の撓みと逆の側に撓むように構成し、前記円筒によって区切られた前記伸縮駆動部の他方の伸縮駆動部分を、前記電極層に電圧を印加しない状態で、前記一方の伸縮駆動部分を撓ませた側と別の側に撓ませるとともに、前記電極層に電圧を印加しない状態から前記電極層に電圧を印加することにより、前記電極層に電圧を印加しない状態の撓みと逆の側に撓むように構成したことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
<請求項3>
前記伸縮駆動部を固定した前記2つの辺のそれぞれから、前記一辺方向に所定の量、離れた位置であって、奥行き方向の手前側と奥側にそれぞれ所定の量ずらした位置に2つの突き当て材を配置し、前記伸縮駆動部を奥側に撓ませる際の突き当て材は奥側に所定の量ずらした位置に配置し、前記伸縮駆動部を手前側に撓ませる際の突き当て材は手前側に所定の量ずらした位置に配置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。
<請求項4>
前記伸縮駆動部の前記2つの辺は支柱で固定されていることを特徴とする請求項1又は請求項3に記載のアクチュエータ。
<請求項5>
前記支柱への固定の際、前記伸縮駆動部を前記支柱に所定の量、巻き付けて固定したことを特徴とする請求項4に記載のアクチュエータ。
<請求項6>
前記電極層に電圧を印加しない状態から前記電極層に電圧を印加することにより、前記電極層に電圧を印加しない状態の撓みと逆の側に撓んだ状態において、前記電極層に印加した電圧の逆電圧を印加することにより、前記電極層に電圧を印加しない状態と同じ側に撓むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
[Appendix]
<Claim 1>
A plurality of electrode layers comprising an electroconductive polymer and an electrolyte layer are laminated, and an actuator that expands and contracts by applying a voltage to the electrode layer,
It has a telescopic drive part that is a thin plate, and the telescopic drive part is bent so that the middle part of the two opposing sides swells toward the front or back in the depth direction without applying a voltage to the electrode layer. In addition, by fixing two sides different from the one side and applying a voltage to the electrode layer from a state in which no voltage is applied to the electrode layer, it is opposite to bending in a state in which no voltage is applied to the electrode layer. An actuator configured to bend toward the side of the actuator.
<Claim 2>
In the telescopic drive unit, a hollow cylinder parallel to two sides different from the one side is interposed at the center position of the one side, and a rod having a diameter smaller than the hollow diameter is inserted into the hollow of the cylinder. The rod is fixed, and one of the extension drive portions of the extension drive section partitioned by the cylinder is placed on either the front side or the back side in the depth direction without applying a voltage to the electrode layer. Bending so as to swell, and by applying a voltage to the electrode layer from a state where no voltage is applied to the electrode layer, the electrode layer is configured to bend in a direction opposite to a state where no voltage is applied to the electrode layer, The other extension drive part of the extension drive part delimited by a cylinder is bent to a side different from the side where the one extension drive part is bent in a state where no voltage is applied to the electrode layer, and the electrode Voltage on the layer The actuator of
<Claim 3>
Two protrusions are located at positions separated by a predetermined amount in the one side direction from each of the two sides to which the telescopic drive unit is fixed and shifted by a predetermined amount on the near side and the back side in the depth direction. The abutting material is arranged when the abutting material is arranged and the abutting material is bent at the back side by a predetermined amount, and the abutting material when the agitating driving portion is bent toward the front side. The actuator according to
<Claim 4>
The actuator according to
<Claim 5>
5. The actuator according to
<Claim 6>
By applying a voltage to the electrode layer from a state in which no voltage is applied to the electrode layer, the voltage applied to the electrode layer in a state of being deflected to the opposite side of the state in which no voltage is applied to the electrode layer. 6. The actuator according to
1,2 …電極
3 …電解質層
4 …導線
5 …電源部
11 …固定部
12 …作用部
13 …伸縮駆動部
P1,P2 …支柱
PS …突き当て材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
薄板である伸縮駆動部を有し、前記伸縮駆動部を、前記電極層に電圧を印加しない状態で、対向する2つの一辺側の途中部分が奥行き方向の手前側又は奥側に膨らむように撓ませるとともに、前記一辺とは異なる2つの辺をそれぞれ固定し、前記電極層に電圧を印加しない状態から前記電極層に電圧を印加することにより、前記電極層に電圧を印加しない状態の撓みと逆の側に撓むように構成し、
前記伸縮駆動部には、前記一辺の中心位置に前記一辺とは異なる2つの辺に平行な中空状の円筒を介装し、前記円筒の中空内に当該中空の径よりも小さい径の棒を通すとともに、前記棒を固定し、前記円筒によって区切られた伸縮駆動部の一方の伸縮駆動部分を、前記電極層に電圧を印加しない状態で、奥行き方向の手前側又は奥側のいずれか一方に膨らむように撓ませるとともに、前記電極層に電圧を印加しない状態から前記電極層に電圧を印加することにより、前記電極層に電圧を印加しない状態の撓みと逆の側に撓むように構成し、前記円筒によって区切られた前記伸縮駆動部の他方の伸縮駆動部分を、前記電極層に電圧を印加しない状態で、前記一方の伸縮駆動部分を撓ませた側と別の側に撓ませるとともに、前記電極層に電圧を印加しない状態から前記電極層に電圧を印加することにより、前記電極層に電圧を印加しない状態の撓みと逆の側に撓むように構成したことを特徴とするアクチュエータ。 A plurality of electrode layers comprising an electroconductive polymer and an electrolyte layer are laminated, and an actuator that expands and contracts by applying a voltage to the electrode layer,
It has a telescopic drive part that is a thin plate, and the telescopic drive part is bent so that the middle part of the two opposing sides swells toward the front or back in the depth direction without applying a voltage to the electrode layer. In addition, by fixing two sides different from the one side and applying a voltage to the electrode layer from a state in which no voltage is applied to the electrode layer, it is opposite to bending in a state in which no voltage is applied to the electrode layer. configured to deflect to the side of,
In the telescopic drive unit, a hollow cylinder parallel to two sides different from the one side is interposed at the center position of the one side, and a rod having a diameter smaller than the hollow diameter is inserted into the hollow of the cylinder. The rod is fixed, and one of the extension drive portions of the extension drive section partitioned by the cylinder is placed on either the front side or the back side in the depth direction without applying a voltage to the electrode layer. Bending so as to swell, and by applying a voltage to the electrode layer from a state where no voltage is applied to the electrode layer, the electrode layer is configured to bend in a direction opposite to a state where no voltage is applied to the electrode layer, The other extension drive part of the extension drive part delimited by a cylinder is bent to a side different from the side where the one extension drive part is bent in a state where no voltage is applied to the electrode layer, and the electrode Voltage on the layer Actuator by applying a voltage from a state not to the electrode layer, characterized by being configured to deflect the side deflection opposite of the state where no voltage is applied to the electrode layer.
薄板である伸縮駆動部を有し、前記伸縮駆動部を、前記電極層に電圧を印加しない状態で、対向する2つの一辺側の途中部分が奥行き方向の手前側又は奥側に膨らむように撓ませるとともに、前記一辺とは異なる2つの辺をそれぞれ固定し、前記電極層に電圧を印加しない状態から前記電極層に電圧を印加することにより、前記電極層に電圧を印加しない状態の撓みと逆の側に撓むように構成し、
前記伸縮駆動部を固定した前記2つの辺のそれぞれから、前記一辺方向に所定の量、離れた位置であって、奥行き方向の手前側と奥側にそれぞれ所定の量ずらした位置に2つの突き当て材を配置し、前記伸縮駆動部を奥側に撓ませる際の突き当て材は奥側に所定の量ずらした位置に配置し、前記伸縮駆動部を手前側に撓ませる際の突き当て材は手前側に所定の量ずらした位置に配置することを特徴とするアクチュエータ。 A plurality of electrode layers comprising an electroconductive polymer and an electrolyte layer are laminated, and an actuator that expands and contracts by applying a voltage to the electrode layer,
It has a telescopic drive part that is a thin plate, and the telescopic drive part is bent so that the middle part of the two opposing sides swells toward the front or back in the depth direction without applying a voltage to the electrode layer. In addition, by fixing two sides different from the one side and applying a voltage to the electrode layer from a state in which no voltage is applied to the electrode layer, it is opposite to bending in a state in which no voltage is applied to the electrode layer. Configured to bend toward
Two protrusions are located at positions separated by a predetermined amount in the one side direction from each of the two sides to which the telescopic drive unit is fixed and shifted by a predetermined amount on the near side and the back side in the depth direction. The abutting material is arranged when the abutting material is arranged and the abutting material is bent at the back side by a predetermined amount, and the abutting material when the agitating driving portion is bent toward the front side. features and to luer actuator placing at a position shifted by a predetermined amount to the front side.
薄板である伸縮駆動部を有し、前記伸縮駆動部を、前記電極層に電圧を印加しない状態で、対向する2つの一辺側の途中部分が奥行き方向の手前側又は奥側に膨らむように撓ませるとともに、前記一辺とは異なる2つの辺をそれぞれ固定し、前記電極層に電圧を印加しない状態から前記電極層に電圧を印加することにより、前記電極層に電圧を印加しない状態の撓みと逆の側に撓むように構成し、
前記伸縮駆動部の前記2つの辺は支柱で固定されており、前記支柱への固定の際、前記伸縮駆動部を前記支柱に所定の量、巻き付けて固定したことを特徴とするアクチュエータ。 A plurality of electrode layers comprising an electroconductive polymer and an electrolyte layer are laminated, and an actuator that expands and contracts by applying a voltage to the electrode layer,
It has a telescopic drive part that is a thin plate, and the telescopic drive part is bent so that the middle part of the two opposing sides swells toward the front or back in the depth direction without applying a voltage to the electrode layer. In addition, by fixing two sides different from the one side and applying a voltage to the electrode layer from a state in which no voltage is applied to the electrode layer, it is opposite to bending in a state in which no voltage is applied to the electrode layer. Configured to bend toward
Wherein the two sides of the telescopic drive unit is fixed in the strut, upon fixation to the post, the telescopic drive unit a predetermined amount of the strut, wound characteristics and to luer actuator that is fixed.
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