JP5347713B2 - Polymer actuator - Google Patents
Polymer actuator Download PDFInfo
- Publication number
- JP5347713B2 JP5347713B2 JP2009125708A JP2009125708A JP5347713B2 JP 5347713 B2 JP5347713 B2 JP 5347713B2 JP 2009125708 A JP2009125708 A JP 2009125708A JP 2009125708 A JP2009125708 A JP 2009125708A JP 5347713 B2 JP5347713 B2 JP 5347713B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polymer actuator
- polymer
- conductive
- roll axis
- electrodes
- 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
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 93
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 9
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 5
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 88
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 34
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 abstract description 3
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 12
- 239000010408 film Substances 0.000 description 11
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 11
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 6-oxabicyclo[3.2.1]oct-3-en-7-one Chemical compound C1C2C(=O)OC1C=CC2 TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
本発明は、高分子材料の伸縮や変形を駆動原理として構成される高分子アクチュエータに関する。 The present invention relates to a polymer actuator that is configured on the basis of expansion and contraction or deformation of a polymer material as a driving principle.
従来、イオン交換樹脂や誘電ポリマー等の伸縮及び変形を駆動原理とする高分子アクチュエータが知られている。この高分子アクチュエータの一構成例として、導電性高分子素子を構成する導電性高分子膜と、該導電性高分子膜の両面に接合される2枚の薄膜電極とを備えて構成されるものがある。 Conventionally, polymer actuators based on the principle of expansion and contraction of ion exchange resins and dielectric polymers are known. As one configuration example of the polymer actuator, the polymer actuator includes a conductive polymer film constituting a conductive polymer element and two thin film electrodes bonded to both surfaces of the conductive polymer film. There is.
前記高分子アクチュエータに係る技術文献として、下記特許文献1〜4がある。下記特許文献1には、薄膜構造とされたイオン導電性高分子と導電性微粒子の混合膜の表面に、一端が電極に接続された金属薄膜電極を接触させながら螺旋状に巻き付けたアクチュエータ膜の構造が開示されている。
As technical documents related to the polymer actuator, there are the following
下記特許文献2には、電解液が封入される筒状の容器内に、複数の導電性高分子膜を該膜の厚み方向に積層してなる導電性高分子素子を前記電解液に浸漬し高分子アクチュエータにおいて、電極を前記導電性高分子膜の全域に跨るように蛇行形状をなして配設する技術が開示されている。 In the following Patent Document 2, a conductive polymer element formed by laminating a plurality of conductive polymer films in the thickness direction of a film in a cylindrical container in which the electrolyte solution is sealed is immersed in the electrolyte solution. In a polymer actuator, a technique is disclosed in which electrodes are arranged in a meandering shape so as to straddle the entire region of the conductive polymer film.
下記特許文献3には、シート状の導電性高分子膜の一方面に帯状の伸縮性薄膜電極を複数並設するとともに、各伸縮性薄膜電極の一端部にリード線を接続したものをロール状に巻いて構成した変換器が記載されている。
In
下記特許文献4には、高分子材料で構成された円筒形状をなすチューブの外壁及び内壁にバネをそれぞれ密着され、これらのバネを電極として用いることにより、前記チューブを軸方向に伸縮させる高分子アクチュエータが開示されている。
前記特許文献3に開示されている変換器にあっては、導電性高分子膜の表面に伸縮性薄膜電極が接合されているため、導電性高分子膜が変形すると、この変形に伴って薄膜電極も薄く引き延ばされていく。ここで、この伸縮性薄膜電極は、伸縮性の良い導電性高分子材で構成されており電気抵抗が大きい。よって、該電気抵抗による大きな電圧降下が発生し、伸縮性薄膜電極のうち前記リード線との接続点から遠い部位ほど変形効率が悪化するという問題がある。
In the converter disclosed in
また、前記特許文献3の変換器においては、シート状の導電性高分子膜の一方面に帯状の伸縮性薄膜電極を複数並設する工程や、各伸縮性薄膜電極の一端部にリード線を接続する工程が必要であり、これらの工程は非常に手間や時間がかかる。
In the converter of
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、高い変形効率を有する安価な高分子アクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an inexpensive polymer actuator having high deformation efficiency.
請求項1に記載の発明は、電圧の印加により伸縮する、高分子材料からなるシート状の伸縮体が、ロール状に巻かれて積層状に形成された高分子アクチュエータであって、前記伸縮体に接触する態様で層間に配設された導電線が立体的形状を成し、前記各層はそれぞれ電極を有するとともに当該層の電極が隣接する層の電極と接触し、互いに接触する2つの前記電極は同一極性とされ、前記2つの電極間に前記導電線が配設されており、同一極性とされる前記2つの電極及び該電極間に配設される導電線の組が少なくとも2組備えられており、隣接する組同士は異極性とされているものである。
The invention according to
この発明によれば、導電線を前記伸縮体に接触する態様で層間に配設するようにしたので、前記伸縮体のできるだけ広い部位を伸縮させることが可能となる。また、前記導電線を、立体的形状を成すように配設したので、前記伸縮体の伸縮に合わせて前記導電線がなす立体的形状が変形可能となる。その結果、導電線が前記伸縮体の伸縮に対する抵抗となるのを防止又は抑制することができる。 According to this invention, since the conductive wire is disposed between the layers in a manner of contacting the stretchable body, it is possible to stretch and contract as wide a portion of the stretchable body as possible. In addition, since the conductive wires are arranged so as to form a three-dimensional shape, the three-dimensional shape formed by the conductive wires can be deformed in accordance with the expansion and contraction of the stretchable body. As a result, it can prevent or suppress that a conductive wire becomes resistance with respect to the expansion-contraction of the said expansion-contraction body.
また、本発明に係る高分子アクチュエータは、前記導電線を、前記伸縮体に張り巡らしてロール状に巻くだけで製作できるため、従来技術に比して手間や時間を削減することができる。その結果、安価な高分子アクチュエータを実現することができる。 In addition, since the polymer actuator according to the present invention can be manufactured by simply winding the conductive wire around the stretchable body and winding it in a roll shape, labor and time can be reduced as compared with the prior art. As a result, an inexpensive polymer actuator can be realized.
前記立体的形状としては、請求項2に記載の発明のように、前記立体的形状は、ロール軸に平行な面に前記導電線を正射影したとき、及び、ロール軸と直交する面に前記導電線を正射影したときに、各正射影がそれぞれ線分となる形状が想定される。その形状の一例としては螺旋形状が想定され、特にその中でも、請求項3に記載の発明のようにロール軸と平行な一方向に向かうほど螺旋径が大きくなる螺旋形状が好ましい。このような形状を採用することで、伸縮体のできるだけ広い範囲に亘って導電線が配設されるため、伸縮体の高い変形効率を確保することができる。
As the three-dimensional shape, as in the invention described in claim 2, the three-dimensional shape is obtained by orthogonally projecting the conductive wire on a plane parallel to the roll axis, and on the plane orthogonal to the roll axis. A shape is assumed in which each orthogonal projection is a line segment when the conductive line is orthogonally projected. As an example of the shape, a spiral shape is assumed. In particular, a spiral shape in which the spiral diameter increases toward one direction parallel to the roll axis as in the invention described in
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3の何れか一項に記載の高分子アクチュエータにおいて、前記導電線は、前記伸縮体に導電性を有する接着剤を用いて固定されているものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the polymer actuator according to any one of the first to third aspects, the conductive wire is fixed to the stretchable body using a conductive adhesive. It is.
この発明によれば、前記導電線を、導電性を有する接着剤を用いて前記伸縮体に固定したので、前記伸縮体の伸縮に合わせて前記導電線が成す立体的形状が変化する。これにより、導電線が前記伸縮体の伸縮に対する抵抗となるのを防止又は抑制することができる。 According to this invention, since the said conductive wire was fixed to the said expansion-contraction body using the adhesive agent which has electroconductivity, the three-dimensional shape which the said conductive wire comprises changes according to the expansion-contraction of the said expansion-contraction body. Thereby, it can prevent or suppress that a conductive wire becomes resistance with respect to the expansion-contraction of the said expansion-contraction body.
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4の何れか一項に記載の高分子アクチュエータにおいて、前記導電線が、当該高分子アクチュエータのロール軸方向における端部から顕出されているものである。 A fifth aspect of the present invention is the polymer actuator according to any one of the first to fourth aspects, wherein the conductive wire is exposed from an end of the polymer actuator in a roll axis direction. It is.
この発明によれば、前記導電線を、当該高分子アクチュエータのロール軸方向における端部から顕出したので、導電線の顕出端と電力源とを接続するだけで当該高分子アクチュエータを所定位置に設置することができ、当該高分子アクチュエータの設置を簡単に行うことができる。 According to this invention, since the conductive wire is exposed from the end in the roll axis direction of the polymer actuator, the polymer actuator can be moved to a predetermined position only by connecting the exposed end of the conductive wire and the power source. The polymer actuator can be easily installed.
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の高分子アクチュエータにおいて、前記導電線を、当該高分子アクチュエータのロール軸方向における両端部に亘って配設したものである。 A sixth aspect of the present invention is the polymer actuator according to the fifth aspect, wherein the conductive wire is disposed across both ends of the polymer actuator in the roll axis direction.
この発明によれば、当該高分子アクチュエータの両端部を固定し、ロール軸方向の中心部分を大きく変形させることができる。 According to this invention, both ends of the polymer actuator can be fixed and the central portion in the roll axis direction can be greatly deformed.
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6の何れか一項に記載の高分子アクチュエータにおいて、前記導電線を、内径側に向かうほど、巻線間のピッチが短くなるように配設したものである。 A seventh aspect of the present invention is the polymer actuator according to any one of the first to sixth aspects, wherein the conductive wire is disposed such that a pitch between windings becomes shorter toward an inner diameter side. It is a thing.
内径側ほど径が短くなるので、導電線が成す形状が変形する場合に、内径側ほどロール軸方向に変形する余裕が少ない。そこで、本発明のように、前記導電線を、内径側に向かうほど、巻線間のピッチが短くなるように配設することで、内径側の部位におけるロール軸方向への変形の余裕を、外径側の部位におけるロール軸方向への変形の余裕と同等にすることができ、できるだけ伸縮体全域で均一に変形させることが可能となる。 Since the diameter becomes shorter toward the inner diameter side, when the shape formed by the conductive wire is deformed, there is less room for deformation in the roll axis direction toward the inner diameter side. Therefore, as in the present invention, the conductive wire is disposed so that the pitch between the windings becomes shorter toward the inner diameter side, so that a margin for deformation in the roll axis direction in the inner diameter side portion is increased. It can be made equal to the deformation margin in the roll axis direction at the outer diameter side portion, and can be uniformly deformed as much as possible across the entire stretchable body.
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7の何れか一項に記載の高分子アクチュエータにおいて、前記各導電線は、当該高分子アクチュエータのロール軸方向における同一端部において、ロール軸に対して対称位置で顕出しているものである。
The invention according to
この発明によれば、前記各導電線を、当該高分子アクチュエータのロール軸方向における同一端部において、ロール軸に対して対称位置で顕出したので、周方向に同一の位置で各導電線を顕出させる構成に比して、導電線同士が接触してショートする可能性が低くなる。 According to the present invention, since each conductive wire is exposed at a symmetrical position with respect to the roll axis at the same end in the roll axial direction of the polymer actuator, each conductive wire is placed at the same position in the circumferential direction. Compared with the structure to reveal, possibility that a conductive wire will contact and short-circuit will become low.
前記伸縮体としては、請求項9に記載の発明のように、前記伸縮体は、誘電ポリマーと、該誘電ポリマーの表裏面にそれぞれ設けられた伸縮性電極とを有して成るものが採用可能である。
As the stretchable body, as in the invention according to
本発明によれば、高い変形効率を有する安価な高分子アクチュエータを実現することができる。 According to the present invention, an inexpensive polymer actuator having high deformation efficiency can be realized.
以下、図面を用いて本発明に係る高分子アクチュエータの実施形態を説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of a polymer actuator according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.
(第1の実施形態)
図1は、本発明に係る高分子アクチュエータの第1の実施形態の外観斜視図である。図1に示すように、本実施形態に係る高分子アクチュエータ1は、後述するシート体4がロール状に巻かれて成るロール部2と、該ロール部2に電圧を印加するための金属導線3とを有して構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is an external perspective view of a first embodiment of a polymer actuator according to the present invention. As shown in FIG. 1, a
ロール部2を構成するシート体4は、図2に示すように、高い誘電率を有する薄膜状の弾性誘電ポリマーシート5と、例えば炭素粉を高密度に塗布又はゴムに混合させて成る伸縮可能な伸縮性電極6,7とを有して構成されている。
As shown in FIG. 2, the
前記弾性誘電ポリマーシート5は、例えばゴム等の低弾性率のポリマーに誘電率を高める添加物を添加して構成されたものであり、当該高分子アクチュエータ1が製造される前の状態(平面状に展開した状態)では帯状を有する。
The elastic
伸縮性電極6,7は、固化すると伸縮性を有する導電性接着剤等を用いて、帯状を有する前記弾性誘電ポリマーシート5の表面及び裏面の全域にそれぞれ貼り付けられている。
The
このようにして構成されたシート体4は、図3に示すように、その厚み方向に電圧を印加すると、平面方向に伸長する。
As shown in FIG. 3, the
伸縮性電極6,7の表面には、固化すると伸縮性をもつ導電性接着剤からなる接着剤層が設けられており、前記金属導線3は、この接着剤層を用いて前記シート体4に貼り付けられている。
On the surface of the
具体的には、図4に示すように、前記金属導線3は、前記シート体4の長手方向に平行な長辺のうち一方の長辺(以下、第1長辺という)10上の2つの頂点P1,P2の近傍に位置する、前記第1長辺10上の所定位置P1,P2を通るように貼り付けられている。また、前記シート体4の長手方向における中央位置を示す線分を中央線Lというものとすると、前記金属導線3は、他方の長辺(以下、第2長辺という)11と前記中央線Lの延長線との交差点P5より所定量だけ外方の位置P6で屈曲した態様で伸縮性電極6,7に貼り付けられる。さらに、この屈曲部を境界として前記金属導線3を2つの部位に分けた場合に、一方の部位が表面に貼り付けられ、他方の部位が裏面に貼り付けられる。
Specifically, as shown in FIG. 4, the
金属導線3が貼り付けられたシート体4は、前記中心線Lで2つ折りにされた上で、シート体4の長手方向に沿ってロール状に巻かれる。その際、前記中央線L側の部位がロールの内径側となるように、その中央線L側の部位からロール状に巻き始められる。本実施形態に係る高分子アクチュエータ1は、以上のようにして作成されたものである。
The
この高分子アクチュエータ1においては、そのロールの中心軸を通る面による一方の切断面に着目すると、図5に示すように、同極性となる伸縮性電極6,7同士が対向する電極層が複数積層した形態を成し、且つ、交互に極性の異なる電極層が並ぶ態様となる。また、図1に示すように、金属導線3は、対向する2つの伸縮性電極6,7に挟まれた状態で螺旋形状を成し、その螺旋形状は、ロールの内径側に向かうほど螺旋の径が小さくなるものとなる。
In this
前記金属導線3のうち前記中央線Lの近傍でロール部2から顕出する部分は、前記屈曲部で切断される。これにより、金属導線3は2本に分断され、このとき、各伸縮性電極6,7にそれぞれ各金属導線3が1本ずつ接することとなる。なお、長辺10側の端部から顕出する金属導線3の端部は、ロール部2の端面に合わせて切り落とされる。
A portion of the
本実施形態に係る高分子アクチュエータ1は、図6に示すように、2本の金属導線3が互いに異なる極性となるように、各金属導線3のロール部2から顕出する端部から各金属導線3に電圧が印加されることにより、伸縮性電極6,7には互いに異なる極性の電荷が蓄積し、その電荷のクーロン力によって伸縮性電極6と伸縮性電極7との間の距離が縮まる結果、ロールの径方向に小さくなる一方、ロールの中心軸方向に大きく伸長する。
As shown in FIG. 6, the
ここで、金属配線3は、螺旋形状を成しており、ロール軸方向と直交する方向の成分を持つ。そのため、金属配線3の成す形状がロール軸方向に変形する余裕があり、金属配線3は、ロール軸方向へのロール部2の伸長に対して容易に追従する。図6における左側の図は電圧を印加していない状態を示し、右側の図は電圧を印加した状態を示している。なお、図における金属配線3はワイヤー状の金属線で説明したが、幅を持った薄い帯状の金属線を使った場合でも同様の効果が得られる。
Here, the
以上のように、本実施形態では、金属導線3をシート体4に接触させ、且つ、シート体4のできるだけ広い領域に亘って線接触させるようにし、シート体4を巻いて金属導線3が螺旋形状を成すように構成したので、金属導線3を伸縮性電極に点接触する従来技術に比べ、シート体4の全域に亘ってより均一な電圧を印加する状態にする(シート体4の全域に亘って電位勾配が無い又は少ない状態にする)ことができ、各部位によって変形量に偏りが無い又は少ない変形効率の高い高分子アクチュエータを実現することができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、シート体に金属導線3を直線的に貼り渡すとともに、金属導線3をシート体4の表面から裏面にかけて貼り渡すという簡単な配設方法を採用したので、変形効率の高い高分子アクチュエータを低コストで製造することができる。
Moreover, in this embodiment, since the
また、本実施形態に係る高分子アクチュエータ1は、ロール軸方向に伸縮動作を行うことを利用して、両端部のうち、金属導線3が顕出する側の端部が固定端、反対側の端部が自由端(力を及ぼす端部)として利用される。したがって、高分子アクチュエータ1が伸縮動作を行ったときに、固定端とされる、金属導線3の顕出する側の端部が、駆動対象と摺接することが無い。よって、該摺接に因って金属導線3が断線するのを回避することができる。
Further, the
さらに、高分子アクチュエータ1の一端部側で金属導線3を顕出させるようにしたので、要求される高分子アクチュエータ1のサイズ(ロール軸方向の長さ)に合わせて、高分子アクチュエータ1の他端部側を切り落として該高分子アクチュエータ1の長さを適宜設定することができる。これにより、要求される高分子アクチュエータ1のサイズ(ロール軸方向の長さ)に応じて、予めシート体4の幅を変えたり、或いはその幅専用の金属導線3の配設態様を採ったりする必要がないため、高分子アクチュエータ1の生産性を向上することができる。
Further, since the
次に、本発明に係る高分子アクチュエータの他の実施形態について説明する。 Next, another embodiment of the polymer actuator according to the present invention will be described.
(第2の実施形態)
図7は、本発明に係る高分子アクチュエータの第2の実施形態の説明図である。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is an explanatory diagram of a second embodiment of the polymer actuator according to the present invention.
本実施形態に係る高分子アクチュエータは、金属配線3が図7に示すような配設態様で配設されて構成されたものである。すなわち、図7に示すように、前記第1長辺10上の頂点P1の近傍に位置する該長辺10上の所定位置P7から前記中央線L側に向かって傾斜しながら長辺11を超える位置まで延びる第1の部位12と、該第1の部位12に連続し、前記中央線L側に向かってシート体4の長手方向に平行に微小量延びる第2の部位13と、該第2の部位13に連続し、前記中央線Lと反対の方向に向かって傾斜しながら長辺10を超える位置まで延びる第3の部位14と、該第3の部位14に連続し、前記中央線L側に向かってシート体4の長手方向に平行に微小量延びる第4の部位15と、該第4の部位15に連続し、前記中央線L側に向かって傾斜しながら長辺11を超える位置まで延びる第5の部位16とを有するように金属導線3を配設する。
The polymer actuator according to the present embodiment is configured by arranging the
また、前記第1長辺10上の他方の頂点P2の近傍に位置する該長辺10上の所定位置P8から前記中央線L側に向かって傾斜しながら長辺11を超える位置まで延びる第6の部位17と、該第6の部位17に連続し、前記中央線L側に向かってシート体4の長手方向に平行に微小量延びる第7の部位18と、該第7の部位18に連続し、前記中央線Lと反対の方向に向かって傾斜しながら長辺10を超える位置まで延びる第8の部位19と、該第8の部位19に連続し、前記中央線L側に向かってシート体4の長手方向に平行に微小量延びる第9の部位20と、該第9の部位20に連続し、前記中央線L側に向かって傾斜しながら長辺11を超える位置まで延びる第10の部位21とを有するように金属導線3を配設する。
Further, a sixth extending from the predetermined position P8 on the
前記第5の部位の長辺11側の端部と第10の部位21の長辺11側の端部とは1点(以下、この部位を屈曲部という)で交わる。また、前記第1の部位12と前記第6の部位17、前記第2の部位13と前記第7の部位18、前記第3の部位14と前記第8の部位19、前記第4の部位15と前記第9の部位20、前記第5の部位16と前記第10の部位21は、それぞれ中央線Lに対して線対称な位置関係にある。金属導線3を貼り渡したシート体4の巻き方については前記第1の実施形態と同様であり、金属導線3は、前記屈曲部、第2、第4、第7、第9の部位13,15,18,20でそれぞれ切断され、複数の金属導線3に分断される。
The end on the
前記第1の実施形態に係る高分子アクチュエータ1においては、前記シート体4の各部位のうち長辺11上の2つの頂点P22,P23周辺の部位(図4の矢印A,Bで示す部位)と金属導線3との離間距離が大きいため、外径側ほど、金属導線3と接触しない部分の面積が多くなるため、伸縮抵抗が大きくなる(伸縮率は悪くなる)。
In the
本実施形態では、この問題に対処すべく、図7に示すように、長辺11上の2つの頂点P22,P23周辺の部位(図4の矢印A,Bで示す部位)にも金属導線3を直線的に貼り渡して、前記頂点P22,P23周辺の部位(図4の矢印A,Bで示す部位)におけるシート体4の伸縮率を、前記第5、第10の部位16,21に接触する部位におけるシート体4の伸縮率に近似させるようにしたものである。
In the present embodiment, in order to cope with this problem, as shown in FIG. 7, the
本実施形態においても、金属導線3を直線的に貼り渡すという簡単な配設方法を採用したので、前記第1の実施形態と同様に高分子アクチュエータを安価に製造することができる上、前記第1の実施形態に係る高分子アクチュエータより更に金属導線3をシート体4のできるだけ広い領域に亘って線接触させるようにしたので、前記第1の実施形態よりも変形効率を高くすることができる。
Also in this embodiment, since a simple arrangement method in which the
(第3の実施形態)
図8は、本発明に係る高分子アクチュエータの第3の実施形態の説明図である。
(Third embodiment)
FIG. 8 is an explanatory diagram of a third embodiment of the polymer actuator according to the present invention.
本実施形態では、図8(a)に示すように、金属導線3をシート体4の表面及び裏面の各面において同一の対角線上にそれぞれ貼り渡すようにしたものである。具体的には、1つの対角線上に存在する2つの頂点P1,P9の近傍にそれぞれ位置する、第1長辺10上の所定位置P10と第2長辺11上の所定位置P11とをそれぞれ通るように、表面及び裏面の各面において金属導線3を直線的に貼り渡すようにしたものである。なお、金属導線3を貼り渡したシート体4の巻き方については前記第1の実施形態と同様である。なお、第2長辺11上の所定位置P11の近傍で顕出した部分(金属導線3を表面から裏面へのターン部分)は、ロール部2の端面に合わせて切り落とされる。
In this embodiment, as shown to Fig.8 (a), the
そして、このように金属導線3を貼り渡したシート体4を前記第1の実施形態と同様の巻き方で巻くと、図8(b)に示すように、シート体4の例えば表面を中央線Lで2つの領域に分割した場合の1つの分割領域に着目した場合、金属導線3がその分割領域に接触する部位が、前記所定位置P10と、シート体4の幅方向における中央線L上の中心P12と、シート体4の長手方向に前記所定位置P10と同一の位置となる前記第2長辺11上の所定位置P13とを通るV字型となり、前記第1の実施形態に比して、金属導線3の密度を大きくすることができる。これにより、第1の実施形態に係る高分子アクチュエータに比して更に変形効率の高い高分子アクチュエータを実現することができる。
Then, when the
(第4の実施形態)
図9は、本発明に係る高分子アクチュエータの第4の実施形態の説明図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is an explanatory diagram of a fourth embodiment of the polymer actuator according to the present invention.
本実施形態では、図9(a)に示すように、シート体4の表面及び裏面の各面において、前記第1長辺10上の頂点P1の近傍に位置する該長辺10上の所定位置P14と、2つの短辺22,23上の部位のうち、前記頂点P1から遠い方の短辺22の中心からそれぞれ所定距離だけ離間した所定位置P15,P16と、前記第2長辺11上の部位のうち、前記所定位置P14とシート体4の長手方向において同一の位置となる所定位置P17とを通るように金属導線3を直線的に貼り渡している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9A, a predetermined position on the
そして、このように金属導線3を貼り渡したシート体4を前記第1の実施形態と同様の巻き方で巻くと、図9(b)に示すように、シート体4の例えば表面を中央線Lで2つの領域に分割した場合の一方の分割領域に着目したとき、その分割領域においては、金属導線3が、前記所定位置P14と中央線L上の所定位置P18とを通る線分と、該所定位置P18と短辺23上の所定位置P20とを通る線分と、短辺23上の所定位置P21と中央線L上の所定位置P19とを通る線分と、前記所定位置P19と前記所定位置P17とを通る線分との上に配設される態様となり、前記第1の実施形態に比して、金属導線3の密度を大きくすることができる。これにより、第1の実施形態に係る高分子アクチュエータよりも更に変形効率の高い高分子アクチュエータを実現することができる。
Then, when the
(第5の実施形態)
前記各実施形態に係る高分子アクチュエータ1においては、ロール部2をそのロール軸方向に伸縮させるタイプのものであるが、これに限られるものではなく、ロール部2の両端部をそれぞれ固定した状態で該ロール部2を湾曲させるタイプの高分子アクチュエータも考えられる。このような高分子アクチュエータを作成する場合、次のような金属配線3の配設態様を採用するとよい。図10は、本実施形態に係る高分子アクチュエータの説明図である。
(Fifth embodiment)
In the
本実施形態では、図10に示すように、金属配線3が前記所定位置P14,P15を通るように該金属配線3をシート体4の表面に直線的に貼り渡し、金属配線3を裏面側に向けてターンした後、裏面において前記所定位置P16,P17を通るように金属導線3を貼り渡す。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the
次に、このように金属導線3を貼り渡したシート体4を、前記第1の実施形態と同様の巻き方で巻く。このとき、図11に示すように、ロール部2の両端部からそれぞれ金属配線3が顕出する。なお、金属導線3のうち、前記所定位置P15,P16において顕出している部分については切り落とす。
Next, the
以上のような作成方法により高分子アクチュエータを作成することで、高分子アクチュエータ1の両端部をそれぞれ固定し、各金属導線3に互いに極性が異なるように、ロール部2の両端部において夫々顕出している導線端部から電圧のオンオフを行って、ロール軸方向における中央部で所定の駆動対象に力を付与する動作を行う高分子アクチュエータを構成することができる。
By producing the polymer actuator by the above-described production method, both ends of the
(第6の実施形態)
前記第1の実施形態においては、分断後の2本の金属配線3が中央線Lに対して線対称となるように配設されるため、ロール部2が構成されたときに、図13(b)に示すように、ロール部2の一端側(前記第1長辺10側)から顕出する2本の金属導線3の顕出位置が、ロール部2の周方向において一致又は近似する。そのため、金属導線3同士が接触する可能性が高い。金属導線3は被覆を施していない裸線であるため、金属導線3同士が接触するとショートする。
(Sixth embodiment)
In the first embodiment, since the two separated
そこで、この問題を解決するために、前記第1の実施形態のように前記屈曲部が中央線Lの延長線上に位置するように金属導線3を配設するのではなく、図12に示すように、前記第1の実施形態における前記屈曲部の位置P6(図4参照)を前記中央線Lの延長線から所定量ΔRだけずらす(位置P6’)とともに、それにあわせて、前記第1長辺10と交差する2つの位置のうち一方の位置を前記所定量ΔRだけずらすようにするとよい。図12では、前記所定量ΔRは、ロール部2の端部が成す円の半分の長さに相当する。
Therefore, in order to solve this problem, the
これにより、図13(a)に示すように、各金属導線3の顕出位置がロール軸の位置Oに対して互いに反対の位置となり、各金属導線3の顕出位置をできる限り離間させることができる。その結果、金属導線3同士の接触、延いては該接触によるショートの発生を可及的に回避することができる。
As a result, as shown in FIG. 13A, the exposed positions of the
なお、本件は、前記実施形態に代えて、又は前記実施形態に加えて次のような変形形態も採用可能である。 In this case, the following modifications may be employed instead of or in addition to the embodiment.
(1)高分子アクチュエータにおける金属導線が成す立体的形状は、図4,図7〜図10に示す配線態様によって形成される螺旋形状に限定されるものではなく、ロール軸周りを周回しながらロール軸方向に延びる螺旋形状であればよい。 (1) The three-dimensional shape formed by the metal conductors in the polymer actuator is not limited to the spiral shape formed by the wiring modes shown in FIGS. 4 and 7 to 10, and rolls while rotating around the roll axis. Any spiral shape extending in the axial direction may be used.
また、この他、例えば図14に示すように、U字型に形成された三つ網状の金属導線3’を、中央線Lを囲むように配設するようにしてもよい。この実施形態では、高分子アクチュエータ1の伸縮性を向上することができる。なお、この場合、金属導線3’の各部位のうち、湾曲する部分を除く2つの直線部分のうち一方の直線部分を表面に貼り渡し、他方の直線部分を裏面に貼り渡すようにすればよい。
In addition, for example, as shown in FIG. 14, a three-net-shaped
(2)内径側ほど径が短くなるので、シート体4の伸長時に導電線が成す形状が変形する場合に、内径側ほどロール軸方向に変形する余裕が少ない。この点を考慮して、前記導電線を、内径側に向かうほど、巻線間のピッチが短くなるように配設するようにすると、内径側の部位におけるロール軸方向への変形の余裕を、外径側の部位におけるロール軸方向への変形の余裕と同等にすることができ、できるだけ伸縮体全域で均一に変形させることができる。
(2) Since the diameter becomes shorter toward the inner diameter side, when the shape formed by the conductive wire is deformed when the
1 高分子アクチュエータ
2 ロール部
3 金属導線
4 シート体
5 弾性誘電ポリマーシート
6,7 伸縮性電極
10 第1長辺
11 第2長辺
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記伸縮体に接触する態様で層間に配設された導電線が立体的形状を成し、
前記各層はそれぞれ電極を有するとともに当該層の電極が隣接する層の電極と接触し、
互いに接触する2つの前記電極は同一極性とされ、
前記2つの電極間に前記導電線が配設されており、
同一極性とされる前記2つの電極及び該電極間に配設される導電線の組が少なくとも2組備えられており、隣接する組同士は異極性とされている高分子アクチュエータ。 A sheet-like elastic body made of a polymer material that expands and contracts by application of a voltage is a polymer actuator that is wound into a roll and formed into a laminate,
It said conductive wire disposed between the layers in a manner in contact with the elastic body to forming a three-dimensional shape,
Each of the layers has an electrode and the electrode of the layer is in contact with an electrode of an adjacent layer,
The two electrodes in contact with each other have the same polarity,
The conductive wire is disposed between the two electrodes;
A polymer actuator in which at least two sets of the two electrodes having the same polarity and conductive wires arranged between the electrodes are provided, and adjacent groups have different polarities .
The polymer actuator according to any one of claims 1 to 8 , wherein the stretchable body includes a dielectric polymer and stretchable electrodes respectively provided on the front and back surfaces of the dielectric polymer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009125708A JP5347713B2 (en) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | Polymer actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009125708A JP5347713B2 (en) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | Polymer actuator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010273524A JP2010273524A (en) | 2010-12-02 |
| JP5347713B2 true JP5347713B2 (en) | 2013-11-20 |
Family
ID=43421094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009125708A Expired - Fee Related JP5347713B2 (en) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | Polymer actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5347713B2 (en) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2174360A4 (en) | 2007-06-29 | 2013-12-11 | Artificial Muscle Inc | Electroactive polymer transducers for sensory feedback applications |
| EP2239793A1 (en) | 2009-04-11 | 2010-10-13 | Bayer MaterialScience AG | Electrically switchable polymer film structure and use thereof |
| MX2013008183A (en) * | 2011-01-18 | 2013-10-30 | Bayer Ip Gmbh | Frameless actuator apparatus, system, and method. |
| US9553254B2 (en) | 2011-03-01 | 2017-01-24 | Parker-Hannifin Corporation | Automated manufacturing processes for producing deformable polymer devices and films |
| TW201250288A (en) | 2011-03-22 | 2012-12-16 | Bayer Materialscience Ag | Electroactive polymer actuator lenticular system |
| WO2013088866A1 (en) | 2011-12-13 | 2013-06-20 | 株式会社村田製作所 | Stacked actuator |
| US9876160B2 (en) | 2012-03-21 | 2018-01-23 | Parker-Hannifin Corporation | Roll-to-roll manufacturing processes for producing self-healing electroactive polymer devices |
| KR20150031285A (en) | 2012-06-18 | 2015-03-23 | 바이엘 인텔렉쳐 프로퍼티 게엠베하 | Stretch frame for stretching process |
| US9590193B2 (en) | 2012-10-24 | 2017-03-07 | Parker-Hannifin Corporation | Polymer diode |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01185177A (en) * | 1988-01-12 | 1989-07-24 | Meidensha Corp | Electrostatic actuator |
| US6809462B2 (en) * | 2000-04-05 | 2004-10-26 | Sri International | Electroactive polymer sensors |
| JP2001160637A (en) * | 1999-09-20 | 2001-06-12 | Denso Corp | Piezoelectric element and method of manufacturing piezoelectric element |
| JP2003033055A (en) * | 2001-07-09 | 2003-01-31 | Minolta Co Ltd | Piezoelectric converting element and device using it |
| JP2005522162A (en) * | 2002-03-18 | 2005-07-21 | エスアールアイ インターナショナル | Electroactive polymer devices that move fluids |
| JP4405824B2 (en) * | 2003-02-19 | 2010-01-27 | イーメックス株式会社 | Cylindrical conductive polymer molded product, manufacturing method thereof, actuator using the same, and use thereof |
| ATE507607T1 (en) * | 2006-11-03 | 2011-05-15 | Danfoss As | DIELECTRIC COMPOSITE AND METHOD FOR PRODUCING A DIELECTRIC COMPOSITE |
-
2009
- 2009-05-25 JP JP2009125708A patent/JP5347713B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2010273524A (en) | 2010-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5347713B2 (en) | Polymer actuator | |
| US11433425B2 (en) | Actuator, driving member, tactile sense presenting device, and driving device | |
| JP6351866B2 (en) | Rotating electric machine | |
| US8203254B2 (en) | Polymer actuator device | |
| JP5700992B2 (en) | Actuator and manufacturing method thereof | |
| CN105207517B (en) | Triboelectricity device and its manufacture method | |
| US9985491B2 (en) | Stator coil, axial gap-type rotating electric machine, and method for manufacturing same | |
| WO2011118503A1 (en) | Adhesive tape reel | |
| WO2006101039A1 (en) | Spiral contactor | |
| WO2015145631A1 (en) | Rotating electric machine armature core and rotating electric machine | |
| JP2008211922A (en) | Polymer electrostatic actuator | |
| JP5259778B2 (en) | Busbar and stator | |
| JP2019514221A (en) | Electro-suction gripper with fractal electrode | |
| CN111327139B (en) | Coil body suitable for coreless rotating motor | |
| KR101594432B1 (en) | Electrostatic force based actuator including poly-imide organic dielectric layer | |
| JP2012209391A (en) | Wiring component | |
| JP6591574B2 (en) | Wave coil holding device, holding method and insertion method | |
| CN204794434U (en) | Motor winding set | |
| US9390876B2 (en) | Laminate-type actuator | |
| JP7703968B2 (en) | Conductive wire and method for producing the same | |
| TW202130109A (en) | Electrostatic actuator | |
| JP2006204100A (en) | Manufacturing method of electrostriction polymer actuator | |
| WO2013022050A1 (en) | Antenna element and wireless communication terminal | |
| JP2014030333A (en) | Dynamo-electric machine | |
| JP5280652B2 (en) | Coil unit for linear motor and linear motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111101 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130312 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130418 |
|
| 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: 20130723 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130805 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |