JPH0752072A - 静電駆動式マイクログリッパ - Google Patents

静電駆動式マイクログリッパ

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JPH0752072A
JPH0752072A JP20545793A JP20545793A JPH0752072A JP H0752072 A JPH0752072 A JP H0752072A JP 20545793 A JP20545793 A JP 20545793A JP 20545793 A JP20545793 A JP 20545793A JP H0752072 A JPH0752072 A JP H0752072A
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gripper
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Masaru Sugiura
賢 杉浦
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Abstract

(57)【要約】 【目的】グリッパの開き間隔,開閉動作に伴う各フィン
ガーの送り量を個別制御して把持すべきワークのサイズ
にフレシキブルに対応できるようにした新規な静電駆動
式マイクログリッパを提供する。 【構成】静電力の駆動によりフィンガーを開閉操作して
ワークを把持する静電駆動式マイクログリッパであっ
て、向かい合わせに並ぶ左右一対のフィンガー4a,4
bと、上下方向に位置をずらして各フィンガーより内側
に突出した可動子5a.5bと、各可動子との間に微小
間隔を隔ててその上下側に対向配備した一対の固定子6
b,6bと、上下に並ぶ可動子の間に微小間隔を隔てて
介挿した搬送子7と、可動子と平行な方向に定振幅で振
動操作する静電アクチュエータ8とからなり、搬送子の
往復動と、この動作に同期した電圧印加により可動子を
固定子, 搬送子へ交互に静電吸着させてフィンガーを歩
進的に開閉操作する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロマシンとし
て、微小なワークをハンドリングするための静電駆動式
マイクログリッパに関する。
【0002】
【従来の技術】最近では、マイクロマシニングの技術進
歩とともに、静電力を駆動源として動作する各種方式の
超小形の静電アクチュエータが提案されており、その一
形態として微小なワークをハンドリングするためのマイ
クログリッパがある。かかる静電駆動式マイクログリッ
パについては各種駆動方式が提案されており、その一例
として図4で示すように、支点1にばね部を介して支持
した左右一対のフィンガー2a,2bの駆動手段によく
知られたくし歯形静電アクチュエータ3を採用し、該静
電アクチュエータの3くし歯形電極3aと3bとの間に
外部からドライバ(図示せず)を介して印加する電圧を
ON/OFF制御してフィンガー2a,2bを矢印方向
に駆動して開閉操作するようにした静電駆動式のマイク
ログリッパ(自動ピンセット)が、例えば書籍「マイク
ロマシンの世界」(著者:藤田 博之,工業調査会発
行)の41ページに紹介されて公知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の図示
例のように、くし歯形静電アクチュエータの電極に印加
する電圧を単にON/OFFする二つの制御モードで左
右一対のフィンガーを開閉位置に駆動するようにしたマ
イクログリッパでは、左右のフィンガーが連動して同時
に動き、かつその開閉ストローク(移動量)は一定であ
る。
【0004】このために、ワーク(被把持物)のサイズ
に対応してフィンガーの開き,閉じ具合を調節すること
ができない。また、左右のフィンガーは通常の機械式メ
カニカルハンドと同様に互いに連動して開閉位置へ移動
するので、ワークを把持する際にグリッパとの間の相対
位置関係によっては片方のフィンガーが先にワークに突
き当たってワークを動かしてしまうなどの不具合が生じ
ることがある。
【0005】かかる点、ワークのサイズ,ワークとフィ
ンガーとの相対位置に対応してフィンガーの開度,およ
び各フィンガーの送り量を個別に調整制御できれば、前
記のような問題を解消してワークのソフトハンドリング
が行えるなど、マイクログリッパとしての機能も向上す
る。本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、
グリッパの開き間隔,開閉動作に伴う各フィンガーの送
り量を個別制御して把持すべきワークのサイズにフレキ
シブルに対応できるようにした従来にない新規な静電駆
動式マイクログリッパを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のマイクログリッパは、左右に向かい合わせ
に並ぶ一対のフィンガーと、上下方向に位置をずらして
各フィンガーより内側に突出してた可動子と、各可動子
との間に微小間隔を隔てて上下側に対向配備した一対の
固定子と、上下に並ぶ可動子の間に微小間隔を隔てて介
挿した搬送子と、該搬送子を可動子と平行な方向に定振
幅で往復動操作する静電アクチュエータとからなり、静
電アクチュエータによる搬送子の往復動と、この動作に
同期して外部からの電圧印加により可動子を固定子, 搬
送子へ交互に吸着させてフィンガーを歩進的に開閉操作
するよう構成するものとする。
【0007】ここで、前記可動子,固定子,搬送子の相
互間で、対向し合う面の少なくとも一方には電気絶縁層
を被着するのがよい。また、前記構成のマイクログリッ
パに対し、各フィンガーの開閉動作を独立的に制御して
ハンドリング性の自由度を高めるために、搬送子を2個
に分けて各可動子と個別に対向配置し、かつ各搬送子ご
とに静電アクチュエータを設けて構成することができ
る。
【0008】
【作用】上記の構成において、静電アクチュエータの操
作で搬送子を往復動させつつ、搬送子がその振幅の一方
端に位置するときに外部からの電圧印加によりフィンガ
ーに設けた可動子を搬送子に吸着し、そのまま搬送子が
振幅の他端に達したときに可動子との吸着を解除すると
同時に可動子を固定子に吸着させる操作を1ステップと
して、このステップ操作を繰り返すことにより、フィン
ガーは摩擦なしに搬送子の振幅とステップ数に対応して
開方向,あるいは閉方向に歩進移動する。このようなス
トローク操作を左右一対の各フィンガーに対して交互に
行うことにより、フィンガーの開,閉位置をワークのサ
イズに合わせて調整制御しつつ、グリッパを開閉してワ
ークを把持することができる。
【0009】この場合に、吸着状態では可動子,固定
子,搬送子の間互間が絶縁層で隔離されているので電気
的に短絡することがない。そして、往復動する搬送子の
往路で一方のフィンガーを移動操作し、復路で他方のフ
ィンガーを移動操作することにより、1個の搬送子の往
復運動を利用してグリッパを開閉できる。また、搬送子
を2個に分けて各可動子と個々に対向配置し、かつ各搬
送子ごとに静電アクチュエータを設けた構成とすること
により、左右の各フィンガーを独立的に移動制御できる
ので、より自由度の高いグリッパの開閉動作が得られ
る。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 実施例1:図1において、4a,4bは左右一対のフィ
ンガーであり、各フィンガー1a,1bには上下に位置
をずらして互い違いに並ぶよう内側に向けて張り出した
可動子4a,4bが設けてある。また、可動子4a,4
bに対向して、可動子4aの上面側,および可動子4b
の下面側には一対の固定子5a,5bが数十μm以下の
微小間隔を隔てて設けてある。さらに、可動子4aと4
bとの間には微小間隔を隔てて搬送子7が介挿配備され
ており、かつ該搬送子7は可動子と平行な方向に定振幅
で往復動操作する静電アクチュエータ8に連結されてい
る。ここで、固定子6a,6bおよび搬送子7の可動子
5a,5bとの対向面には、後記のように電圧印加によ
り静電吸着させた際の短絡を防ぐために電気絶縁層9が
被着形成されている。
【0011】なお、前記の静電アクチュエータ8は、例
えば本発明と同一発明者が先に発明した特願平3−23
2084号に開示されているくし歯形のリニア静電アク
チュエータを採用するものとする。そして、前記の可動
子5a,5b、固定子6a,6b、および搬送子7は、
図示されてないドライバを介して直流電源より個々に+
極,または−極の電圧が印加されるように制御回路が組
まれている。
【0012】次に上記マイクログリッパの動作原理を図
3(a)〜(f)により説明する。なお、図中の各部品
に付した+,−の符号は印加電圧の極性を表している。 (1)まず、(a)図のグリッパ開放位置で搬送7を静
電アクチュエータ8の操作により左右方向(矢印P)に
定振幅で振動させる。この際に搬送子7と可動子5a,
5bは同電位とし、可動子5a,5bと固定子6a,6
bとの間に電圧を印加して可動子を固定子に静電力で吸
着保持させておく。
【0013】(2)次に、搬送子7の振動周期に同期さ
せて、搬送子が左端に移動したときにタイミングを合わ
せて可動子5aと固定子6aを同電位に切換えて吸着を
釈放するとともに、搬送子7との間に電圧を印加して可
動子5aを搬送子7に吸着させる。((b)図参照) (3)これにより、搬送子7は可動子5aを吸着したま
ま、静電アクチュエータ8の振動操作でフィンガー4a
を1ピッチ分(搬送子の振幅)だけ右側に歩進移動す
る。((c)図参照) (4)そして、搬送子7が振動振幅の右側端に達したと
ころで、搬送子7と可動子5aとを同電位にして吸着を
解き、かつ可動子5aと固定子6aとの間に電圧を印加
して可動子5aを固定子6aに吸着させると同時に、フ
ィンガー4bに設けた可動子5bと固定子6bとを同電
位とし、搬送子7との間に電圧を印加して搬送子7に可
動子5bを吸着させる。((d)図参照) (5)これにより、搬送子7は可動子5bを吸着したま
ま静電アクチュエータ8の振動操作でフィンガー4bを
左側に歩進移動させる。((e)図参照) (6)そして、搬送子7が振動振幅の左側端に達したと
ころで、搬送子7と可動子5bとを同電位にして吸着を
解き、かつ可動子5bと固定子6bとの間に電圧を印加
して可動子5bを固定子6bに吸着させると同時に、再
び可動子5aと固定子6aとを同電位とし、搬送子7と
の間に電圧を印加して可動子5aを搬送子7に吸着させ
る。((f)図参照) 以上の操作を1ステップとして、前記(2)〜(6)の
操作を繰り返し行うことにより、左右のフィンガー4
a,4bは先端の相互間隔を狭めるように開位置から閉
位置に向け歩進移動してワークを把持する。この場合に
フィンガーの保持力は可動子と固定子との間に印加する
電圧で与えられ、ワークのサイズに対応してフィンガー
4a,4bの送り量(搬送子7の振幅×ステップの繰り
返し数)を調整すれば、ワークのサイズに左右されるこ
となくワークがフィンガー間に正しく把持される。ま
た、前記操作を逆の手順で行えば、フィンガー4a,4
bは閉位置から開位置に向けて移動する。この場合にフ
ィンガーの送り量を制御することで、グリッパの開放状
態におけるフィンガーの開度を広範囲に調節できる。
【0014】実施例2:図2は実施例1をさらに発展さ
せた本発明の別な実施例を示すものである。なお、図2
では固定子は省略して描かれてない。この実施例におい
ては、搬送子を2個の搬送子7a,7bに分けてそれぞ
れ可動子5a,5bに対向させるとともに、各搬送子7
a,7bを各独立した静電アクチュエータ8a,8bに
連結して個別に振動操作するように構成されている。
【0015】かかる構成において、フィンガー4aは可
動子5a,固定子6a,搬送子7a,静電アクチュエー
タ8aからなる駆動系により、またフィンガー4bは可
動子5b,固定子6b,搬送子7b,静電アクチュエー
タ8bからなる駆動系によりそれぞれ独立的に歩進制御
される。これにより、マイクログリッパとしてより自由
度の高い開閉動作が得られる。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように本発明の構成によれ
ば、次記の効果を奏する。 (1)可動子を歩進移動させる過程では摩擦力の働くこ
とがないので、マイクロマシンで問題となる摩擦損失を
解消して、グリッパのフィンガーを小さな駆動力で円滑
に開閉操作することができる。
【0017】(2)また、開閉操作に際して歩進移動す
る各フィンガーの送り量を制御することで、把持すべき
ワークのサイズに対応してグリッパの開度を広範囲に調
整できるとともに、ワークに過大な力を加えることなく
適正な把持力でハンドリングすることが可能となる。 (3)特に、左右のフィンガーを個々に独立した搬送
子,静電アクチュエータで移動制御することにより、よ
り自由度の高い把持動作が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に対応するマイクログリッパ
の構成斜視図
【図2】本発明の実施例2に対応するマイクログリッパ
の構成斜視図
【図3】図1の構成によるグリッパの開閉動作原理図で
あり、(a)〜(f)はそれぞれ1ステップの動作推移
を表す図
【図4】従来におけるマイクログリッパの一例を示す構
成図
【符号の説明】
4a,4b フィンガー 5a,5b 可動子 6a,6b 固定子 7,7a,7b 搬送子 8,8a,8b 静電アクチュエータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】静電力の駆動によりフィンガーを開閉操作
    してワークを把持する静電駆動式マイクログリッパであ
    って、向かい合わせに並ぶ左右一対のフィンガーと、上
    下方向に位置をずらして各フィンガーより内側に突出し
    た可動子と、各可動子との間に微小間隔を隔ててその上
    下側に対向配備した一対の固定子と、上下に並ぶ可動子
    の間に微小間隔を隔てて介挿した搬送子と、該搬送子を
    可動子と平行な方向に定振幅で往復動操作する静電アク
    チュエータとからなり、静電アクチュエータによる搬送
    子の往復動と、この動作に同期して外部からの電圧印加
    により可動子を固定子, 搬送子へ交互に吸着させてフィ
    ンガーを開閉方向に歩進駆動することを特徴とする静電
    駆動式マイクログリッパ。
  2. 【請求項2】請求項1記載のマイクログリッパにおい
    て、可動子,固定子,搬送子の相互間で対向し合う面の
    少なくとも一方に電気絶縁層を被着したことを特徴とす
    る静電駆動式マイクログリッパ。
  3. 【請求項3】請求項1記載のマイクログリッパにおい
    て、搬送子を2個に分けて各可動子と個別に対向配置
    し、かつ各搬送子ごとに静電アクチュエータを設けたこ
    とを特徴とする静電駆動式マイクログリッパ。
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