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技術 直動駆動型高分子アクチュエータ装置

出願人 イーメックス株式会社
発明者 吉富亮
出願日 2005年7月14日 (15年5ヶ月経過) 出願番号 2005-205359
公開日 2007年2月1日 (13年11ヶ月経過) 公開番号 2007-028749
状態 特許登録済
技術分野 特殊な電動機、発電機
主要キーワード 平面側壁 導入ステーション 金属錯体水溶液 中心線部分 運動伝達装置 ピストン駆動装置 昇降機械 昇降器
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年2月1日)のものです。
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図面 (8)

課題

高分子アクチュエータ素子同士の接続部の回転支持手段を不要とし、機構全体デッドスペースを低減させて、アクチュエータの軽量、小型化及び、直線運動時における軸、速度の安定化を実現する。

解決手段

直方体平板形状の固体電解質層と、該固体電解質層を挟んで対向する表面に相互に絶縁状態で形成された電極層からなるアクチュエータ素子を、複数枚連結させて直動駆動を与える高分子アクチュエータ装置において、 直動駆動方向に対してほぼ直角方向に並行に配設された一対の前記アクチュエータ素子が、直動駆動を与える駆動ユニットとして構成されており、 前記アクチュエータ素子の同一端部が、その対向する表面に形成された電極層同士において面状に連結され、かつ反対側の各表面に形成された前記同一端部におけるそれぞれの電極層同士が電気的に接続されている。

概要

背景

従来、イオン導電性樹脂膜(固体高分子電解質層)の表面に貴金属等の電極層接合した高分子アクチュエータが提供されている。特許文献1、特許文献2は、イオン導電性高分子貴金属接合体(IPMC膜)を用いた高分子アクチュエータを開示している。

特開平7−4075
特開平11−235064

高分子アクチュエータの駆動は、イオン導電性高分子膜内においてイオンと共に水が移動することにより実現するものである。具体的には、電極に挟まれたイオン導電性樹脂膜に電圧を加えると、マイナス極側は、プラスイオンと共に高分子内に保持されている水が移動してくることによって膨潤して伸び、一方、対峙するプラス極側は水を失うことによって縮むという現象によるものである。従って、高分子アクチュエータの原始的動きは、マイナス極側が伸び、プラス極側が縮むという屈曲運動であるため、アクチュエータの駆動を直線的な動きとしたい場合は、屈曲運動を何等かの方法で、直線運動に変換する必要がある。

直線運動する高分子アクチュエータの機構としては、例えば非特許文献1に、図5−1に示すような4本の棒形状のIPMC膜1、1’、2、2’を横長菱型に接続した基本ユニットからなる機構が提案されている。3は移動部、5は固定部である。

この機構の駆動は、図5−1のアクチュエータに電圧を印加すると、菱型の上部の辺を形成する2本のIPMC膜1、1’が上向きに屈曲し、同時に菱型の下部の辺を形成する2本のIPMC膜2、2’が下向きに屈曲し、その結果、図5−2に示すように菱型の垂直方向対角線は上下方向に伸び、水平方向の対角線は左右に縮むことにより、菱型の水平方向の対角線の頂点に設置した移動部3が直線に動くというものである。

M.Yamakita et al:” Control of Mechanical Impedance ofIPMC LinearActuator with Antagonism Structure,” Proc.Of the 2nd Conference on Artificial Muscles,2004

しかし、当該機構は、以下の問題点を有する。ひとつは、駆動時の屈曲運動におけるIPMC膜同士の接続部の角度変化のために、接続部には薄フィルム等の回動支持手段4、4’が必要となるが、動きの負荷によってIPMC膜に徐々に変形が生じ、直線運動の軸や速度が不安定になる恐れがあるという点である。他の回動支持手段として、蝶番などの部品の使用も考えられるが、変形の問題は防げるものの、コストの増大、重量化という不利益が生じる。また当該機構のもうひとつの問題点は、直線運動時においては、図5−2に示すように運動軸の垂直方向に菱型が上下に伸びた形態となるため、伸びた部分を収納するスペースが必要となるが、静止時には使用されない収納スペースの確保は、スペース面での無駄を生じ、アクチュエータの小型化の障害となる点である。更に、アクチュエータの長さは、接続する基本ユニットの数により調節されるが、菱型の形状の基本ユニットは一定の幅があることから、長さの微調整が難しいという問題点も有する。

これらの欠点は、アクチュエータ機構を制御システムの中に配置する際に、様々な設計上の制約を与えることが懸念される。

概要

高分子アクチュエータ素子同士の接続部の回転支持手段を不要とし、機構全体デッドスペースを低減させて、アクチュエータの軽量、小型化及び、直線運動時における軸、速度の安定化を実現する。直方体平板形状の固体電解質層と、該固体電解質層を挟んで対向する表面に相互に絶縁状態で形成された電極層からなるアクチュエータ素子を、複数枚連結させて直動駆動を与える高分子アクチュエータ装置において、 直動駆動方向に対してほぼ直角方向に並行に配設された一対の前記アクチュエータ素子が、直動駆動を与える駆動ユニットとして構成されており、 前記アクチュエータ素子の同一端部が、その対向する表面に形成された電極層同士において面状に連結され、かつ反対側の各表面に形成された前記同一端部におけるそれぞれの電極層同士が電気的に接続されている。−1

目的

本発明に用いるアクチュエータ素子の好ましい製造方法の一例は、直方体平板形状のイオン交換樹脂の表面に、金属の膜を設けた積層体を製造し、当該金属膜金属電極とする素子とすることである

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
4件

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請求項1

直方体平板形状の固体電解質層と、該固体電解質層を挟んで対向する表面に相互に絶縁状態で形成された電極層からなるアクチュエータ素子を、複数枚連結させて直動駆動を与える高分子アクチュエータ装置において、直動駆動方向に対してほぼ直角方向に並行に配設された一対の前記アクチュエータ素子が、直動駆動を与える駆動ユニットとして構成されており、前記アクチュエータ素子の同一端部が、その対向する表面に形成された電極層同士において面状に連結され、かつ反対側の各表面に形成された前記同一端部におけるそれぞれの電極層同士が電気的に接続されていることを特徴とする直動駆動型高分子アクチュエータ装置。

請求項2

前記一方のアクチュエータ素子の他端部が固定部に固定され、他のアクチュエータ素子の他端部が移動端部を構成している請求項1記載の直動駆動型高分子アクチュエータ装置。

請求項3

前記各アクチュエータ素子のそれぞれの同一表面における電極層が、前記一端部から前記他端部の範囲にわたって、電気的絶縁部を介して異なる電極層要素から構成され、かつ前記固体電解質層を挟んで対向する表面に異なる電極層要素を備えており、前記同一表面における電極層要素と、反対側の表面における電極層要素が交差状態において同一電極層を構成する請求項1又は2記載の直動駆動型高分子アクチュエータ装置。

請求項4

アクチュエータ素子の各電極層電圧印加される一対の端子部が前記固定部に設けられている請求項1乃至3のいずれかの項に記載の直動駆動型高分子アクチュエータ装置。

技術分野

0001

本発明は、ロボット医療機器マイクロマシンなどの分野に応用できる直動駆動高分子アクチュエータ装置の改良に関する。

背景技術

0002

従来、イオン導電性樹脂膜(固体高分子電解質層)の表面に貴金属等の電極層接合した高分子アクチュエータが提供されている。特許文献1、特許文献2は、イオン導電性高分子貴金属接合体(IPMC膜)を用いた高分子アクチュエータを開示している。

0003

特開平7−4075
特開平11−235064

0004

高分子アクチュエータの駆動は、イオン導電性高分子膜内においてイオンと共に水が移動することにより実現するものである。具体的には、電極に挟まれたイオン導電性樹脂膜に電圧を加えると、マイナス極側は、プラスイオンと共に高分子内に保持されている水が移動してくることによって膨潤して伸び、一方、対峙するプラス極側は水を失うことによって縮むという現象によるものである。従って、高分子アクチュエータの原始的動きは、マイナス極側が伸び、プラス極側が縮むという屈曲運動であるため、アクチュエータの駆動を直線的な動きとしたい場合は、屈曲運動を何等かの方法で、直線運動に変換する必要がある。

0005

直線運動する高分子アクチュエータの機構としては、例えば非特許文献1に、図5−1に示すような4本の棒形状のIPMC膜1、1’、2、2’を横長菱型に接続した基本ユニットからなる機構が提案されている。3は移動部、5は固定部である。

0006

この機構の駆動は、図5−1のアクチュエータに電圧を印加すると、菱型の上部の辺を形成する2本のIPMC膜1、1’が上向きに屈曲し、同時に菱型の下部の辺を形成する2本のIPMC膜2、2’が下向きに屈曲し、その結果、図5−2に示すように菱型の垂直方向対角線は上下方向に伸び、水平方向の対角線は左右に縮むことにより、菱型の水平方向の対角線の頂点に設置した移動部3が直線に動くというものである。

0007

M.Yamakita et al:” Control of Mechanical Impedance ofIPMC LinearActuator with Antagonism Structure,” Proc.Of the 2nd Conference on Artificial Muscles,2004

0008

しかし、当該機構は、以下の問題点を有する。ひとつは、駆動時の屈曲運動におけるIPMC膜同士の接続部の角度変化のために、接続部には薄フィルム等の回動支持手段4、4’が必要となるが、動きの負荷によってIPMC膜に徐々に変形が生じ、直線運動の軸や速度が不安定になる恐れがあるという点である。他の回動支持手段として、蝶番などの部品の使用も考えられるが、変形の問題は防げるものの、コストの増大、重量化という不利益が生じる。また当該機構のもうひとつの問題点は、直線運動時においては、図5−2に示すように運動軸の垂直方向に菱型が上下に伸びた形態となるため、伸びた部分を収納するスペースが必要となるが、静止時には使用されない収納スペースの確保は、スペース面での無駄を生じ、アクチュエータの小型化の障害となる点である。更に、アクチュエータの長さは、接続する基本ユニットの数により調節されるが、菱型の形状の基本ユニットは一定の幅があることから、長さの微調整が難しいという問題点も有する。

0009

これらの欠点は、アクチュエータ機構を制御システムの中に配置する際に、様々な設計上の制約を与えることが懸念される。

発明が解決しようとする課題

0010

以上の現状を鑑み、本発明は、高分子アクチュエータ素子同士の接続部の回転支持手段を不要とし、機構全体デッドスペースを低減させ、アクチュエータの軽量、小型化及び、直線運動時における軸、速度の安定化の実現を目的としている。

課題を解決するための手段

0011

本発明者らは、上記課題を解決する主要な手段として、直方体平板形状の固体電解質層(イオン導電性高分子膜層)と、該固体電解質層を挟んで対向する表面に相互に絶縁状態で形成された電極層からなるアクチュエータ素子を、複数枚連結させて直動駆動を与える高分子アクチュエータ装置を採用した。

0012

前記アクチュエータ装置においては、直動駆動方向に対してほぼ直角方向に並行に配設された一対の前記アクチュエータ素子が、直動駆動を与える駆動ユニットとして構成されており、当該アクチュエータ素子の同一端部が、その対向する表面に形成された電極層同士において面状に連結され、かつ反対側の各表面に形成された前記同一端部におけるそれぞれの電極層同士が電気的に接続されていることを特徴とする。

0013

また、前記各アクチュエータ素子のそれぞれの同一表面における電極層が、前記一端部から前記他端部の範囲にわたって、電気的絶縁部を介して異なる電極層要素から構成され、かつ前記固体電解質層を挟んで対向する表面に異なる電極層要素を備えており、前記同一表面における電極層要素と、反対側の表面における電極層要素が交差状態において同一電極層を構成する。

0014

更に、前記一方のアクチュエータ素子の他端部が固定部に固定され、他のアクチュエータ素子の他端部が移動端部を構成しており、アクチュエータ素子の各電極層に電圧を印加する一対の端子部が前記固定部に設けられているものである。

0015

すなわち、本発明は、直方体の平板形状の固体電解質層と、該固体電解質層を挟んで対向する表面に相互に絶縁状態で形成された電極層からなるアクチュエータ素子を、複数枚連結させて直動駆動を与える高分子アクチュエータ装置において、
直動駆動方向に対してほぼ直角方向に並行に配設された一対の前記アクチュエータ素子が、直動駆動を与える駆動ユニットとして構成されており、
前記アクチュエータ素子の同一端部が、その対向する表面に形成された電極層同士において面状に連結され、かつ反対側の各表面に形成された前記同一端部におけるそれぞれの電極層同士が電気的に接続されていることを特徴とする直動駆動型高分子アクチュエータ装置である。

0016

また本発明は、前記一方のアクチュエータ素子の他端部が固定部に固定され、他のアクチュエータ素子の他端部が移動端部を構成している直動駆動型高分子アクチュエータ装置である。

0017

また本発明は、前記各アクチュエータ素子のそれそれの同一表面における電極層が、前記一端部から前記他端部の範囲にわたって、電気的絶縁部を介して異なる電極層要素から構成され、かつ前記固体電解質層を挟んで対向する表面に異なる電極層要素を備えており、
前記同一表面における電極層要素と、反対側の表面における電極層要素が交差状態において同一電極層を構成する請求項1又は2記載の直動駆動型高分子アクチュエータ装置である。

0018

また本発明は、アクチュエータ素子の各電極層に電圧が印加される一対の端子部が前記固定部に設けられている直動駆動型高分子アクチュエータ装置である。

発明の効果

0019

本発明の直動駆動型高分子アクチュエータ装置によって、イオン導電性高分子膜を用いた直線駆動アクチュエータが実現し、制御システムへの応用の可能性が広がった。

0020

またアクチュエータ素子間を面状の連結としたことで、運動軸や、速度の不安定化の原因となりうる回転支持手段が不要となり、直線運動時における軸、速度の安定化に資することができる。

0021

更に移動軸方向以外の軸方向にはイオン導電性樹脂膜を収容するスペースを必要としないので、装置の軽量、小型化及び、省スペース化に寄与する。

発明を実施するための最良の形態

0022

(直動駆動型高分子アクチュエータ装置)
図1−1は、本発明の一実施形態に係る直動駆動型アクチュエータ装置を示す静止時の概略側面図である。図1−2は、同アクチュエータ装置を示す直動駆動時の概略側面図である。

0023

図1−1及び図1−2において、100は本発明の装置を構成する高分子アクチュエータ素子である。この高分子アクチュエータ素子100は、図示のように、直方体の平板形状の固体電解質層101と、該固体電解質層101を挟んで対向する表面に相互に絶縁状態で形成された電極層102、103とから構成され、この例では4枚の高分子アクチュエータ素子100a、100b、100c、100dを順次連結させて構成している。

0024

これらの高分子アクチュエータ素子100a、100b、100c、100dは、直動駆動方向Xに対してほぼ直角方向に並行に配設されでおり、高分子アクチュエータ素子100aと高分子アクチュエータ素子100b、高分子アクチュエータ素子100bと高分子アクチュエータ素子100c、高分子アクチュエータ素子100cと高分子アクチュエータ素子dがそれぞれ一対の前記アクチュエータ素子の駆動ユニットを構成している。

0025

図に示すように、各高分子アクチュエータ素子のそれぞれの同一端部A、B、Cが、その対向する表面に形成された電極層103aと電極層103b同士、電極層103aと電極層103b同士、電極層103cと電極層103d同士においてそれぞれ面状に連結されている。そして、反対側の各表面に形成された前記同一端部A、B、Cにおけるそれぞれの電極層102aと電極層102b同士、電極層102b´と電極層102c´同士、電極層102cと電極層102d同士が電気的に接続されている。

0026

上記高分子アクチュエータ素子100aは、図1−1、図1−2、図2及び図3に示すように、それぞれの同一表面における電極層102a、103a´が、前記一端部Aから前記他端部Dの範囲にわたって、電気的絶縁部104を介して分断されて異なる電極層要素として構成されており、また前記固体電解質層101を挟んで対向する表面にも異なる電極層要素として備えられていて、前記同一表面における電極層102aとその反対側の表面における電極層102a´、電極層103a´とその反対側の表面における電極層103aとが交差状態においてそれぞれ接続部106、105を通じて同一電極層を構成している。この高分子アクチュエータ素子100aの構成は、他の高分子アクチュエータ素子100b、100c、100dも同様である。

0027

またこの実施形態の装置では、高分子アクチュエータ素子101の端部Dが固定部10に固定され、他の開放端部Eが移動端部を構成し、移動部11に連結している。

0028

なお、この高分子アクチュエータへの電圧印加は、固定部10に設けられている電気端子(図示せず)を通して高分子アクチュエータ100aの電極層103´、102´に電気的に接続されている。

0029

従って、本装置の電極層103a´、102a´間に電位差をかけることにより、図1−2に示すように、固体電解質層101a内において、マイナス極側は、水分子とともにプラスイオンが移動して伸び、プラス極側は縮む屈曲運動を起こす。そして、この電極層103a´、102a´とは反対側の表面において電気的に接続された電極層103、102でもマイナス極側は水分子とともにプラスイオンが移動して伸び、プラス極側は縮む屈曲運動を起こす。これにより、電極層103a´、102a´領域の動きと、電極層103、102とが逆の屈曲運動が起こることになる。高分子アクチュエータ素子101に連続して連結された他の高分子アクチュエータ素子でも100b、100c、100dこれらと同様の正逆異なる屈曲運動を起こすことによって、図1−2に示すところのX方向の直動駆動が実現され、移動部11が直線方向に移動することが可能となる。

0030

なお、12は、電極層102aと電極層102bとの間、電極層102b´と電極層102c´との間、電極層102cと電極層102dとの間をそれぞれ電気的に接続する留め具である。13は絶縁部である。この留め具12は、金属クリップや、金属コーティングされた樹脂クリップ等、高分子アクチュエータ素子の同一端部同士の連結して固定でき、導電性を有するものであればよい。

0031

図4は他例の高分子アクチュエータ素子を示す概略図であり、図4(a)は平面図、図4(b)はY−Y線断面図、図4(c)は背面図である。この素子は、固体電解質層111を挟んで交差位置にある電極層112aと112a´、電極層113aと113a´が電気的に接続されており、その接続手段は固体電解質層111に穿孔を空けておき、電極層をこの穿穴の中にも同時に形成することによって、電極層112aと112a´、電極層113aと113a´が同一電極を構成している。

0032

イオン交換樹脂
本発明に用いる高分子アクチュエータ素子の固体電解質層に用いることができるイオン交換樹脂は、特に限定されるものではなく、公知のイオン交換樹脂を用いることができる。イオン交換樹脂が陽イオン型でも陰イオン型でも電位差の与え方を変更することで同様の効果が得られる。陽イオン交換樹脂を用いる場合には、ポリエチレンポリスチレンフッ素樹脂などにスルホン酸基カルボキシル基などの親水性官能基を導入したものを用いることができる。このような樹脂としては、例えばパーフルオロスルホン酸樹脂商品名「Nafion」、DuPont社製)、パーフルオロカルボン酸樹脂(商品名「フレミオン」、旭硝子社製)、ACIPLEX(旭化成工業社製)、NEOSEPTA(トクヤマ社製)を用いることができる。

0033

本発明に用いる高分子アクチュエータの屈曲・変位量を大きくするために、前記イオン交換樹脂には柔軟性を有していることが好ましい。イオン交換樹脂に柔軟性を付与するため、液状有機化合物によってイオン交換樹脂を膨潤させる。前記イオン交換樹脂は、膨潤した状態となることで、ゲル電解質となることができる。前記膨潤の度合いは、特に限定されるものではないが、前記高分子アクチュエータの膨潤度、つまり、前記高分子電解質が乾燥した状態での厚さに対して高分子アクチュエータの膨潤した状態での厚さの増加率が、3〜200%であることが好ましく、5〜60%であることがより好ましい。前記膨潤度が3%未満である場合には、変位屈曲性能が劣り、前記膨潤度が200%よりも大きい場合にも、変位屈曲性能が劣り、さらに大きく引張り強度が低下することとなってしまう。なお、前記有機化合物は、イオン交換樹脂中に含まれるが、金属電極多孔性である場合には、前記溶媒の一部が、塩とともに前記金属電極に含まれても良い。

0034

(液状有機化合物)
本発明に用いられる液状有機化合物には、塩を含有する分極性有機溶媒か、イオン性液体を用いる。イオン性液体は単独で用いることができるが、分極性有機溶媒の場合には、電荷キャリアとなるイオンを含む塩が必要とされる。ただし塩として前記イオン性液体を用いてもよい。これらの液状有機化合物であれば、イオン交換樹脂に電位差が与えられた場合、容易に当該イオン交換樹脂内での移動が生じるからである。液状有機化合物は、常温常圧において液状の有機化合物であり、特に、180℃以上の沸点または分解温度を有するものが好ましい。溶媒の気化が起こりにくくなるので、長期安定性に資することができるからである。

0035

(分極性有機溶媒)
前記分極性有機溶媒は、180℃以上の沸点または分解温度を有する有機化合物であることが好ましいが、特に245℃以上の沸点を有する分極性有機溶媒であることがより好ましい。好ましい分極性有機溶媒の具体例として、ジエチレングリコールグリセリンスルホランプロピレンカーボネートブチロラクトン又はこれらの混合物を挙げることができる。中でもジエチレングリコール、グリセリン、スルホラン又はこれらの混合物であることが特に好ましい。

0036

前記分極性有機溶媒に含まれる塩は、当該分極性有機溶媒に溶解しうる塩であれば特に制限されるものではないが、特に前記イオン交換樹脂がカチオン対イオンを形成する場合には、1〜3価のカチオンの塩を用いることができ、Na+、K+、Li+等の1価のカチオンを用いることが大きな屈曲若しくは変位をすることができるために好ましく、イオン半径の大きなアルキルアンモニウムイオンを用いることがより大きな屈曲若しくは変位をすることができるために更に好ましい。前記アルキルアンモニウムイオンとしては、CH3N+H3、C2H5N+H3、(CH3)2N+H2、(C2H5)2N+H2、(CH3)3N+H、(C2H5)3N+H、(CH3)4N+、(C2H5)4N+、(C3H7)4N+、(C4H9)4N+、H3N+(CH2)4N+H3、H2C=CHCH2N+HCH3、H3N+(CH2)4N+H2(CH2)4N+H3、HC≡CCH2N+H2、CH3CH(OH)CH2N+H3、H3N+(CH2)5OH、H3N+CH(CH2OH)2、(HOCH2)2C(CH2N+H3)2、C2H5OCH2CH2N+H3や脂肪族炭化水素置換基として備えるアンモニウムイオン、または官能基として炭化水素の他に脂環式環状炭化水素をも有するアンモニウムイオンを用いることができる。このとき、前記の塩の濃度としては、イオン交換樹脂の官能基と等量以上の濃度として含まれていればよく、十分な屈曲乃至変位を得るために0.01〜10mol/lであることが好ましく、0.1〜1.0mol/lであることがより好ましい。

0037

(イオン性液体)
前記イオン性液体の好ましい具体例としては、テトラアルキルアンモニウムイオンイミダゾリウムイオンアルキルピリジニウムイオンピラゾリウムイオン、ピロリウムイオン、ピロリニウムイオン、ピロリジニウムイオン、及びピペリジニウムイオンからなる群より少なくとも一種選ばれたカチオンと、
PF6−、BF4−、AlCl4−、ClO4−、及び下式(1)で表されるスルホニウムイミドアニオンからなる群より少なくとも一種選ばれたアニオンとの組み合わせからなる塩を挙げることができる。下式(1)中、n及びmは任意の整数である。
(CnF(2n+1)SO2)(CmF(2m+1)SO2)N− (1)
前記テトラアルキルアンモニウムカチオンとしては、特に限定されるものではないが、トリメチルプロピルアンモニウムトリメチルヘキシルアンモニウムテトラペンチルアンモニウムを用いることができる。
前記イミダゾリウムカチオンは、ジアルキルイミダゾリウムイオン及び/またはトリアルキルイミダゾリウムイオンを用いることができる。例えば、前記イミダゾリウムカチオンは、特に限定されるものではないが、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムイオン、1−ヘキシル−3メチルイミダゾリウムイオン、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムイオン、1,3−ジメチルイミダゾリウムイオン、1−メチル−3−エチルイミダゾリウムイオン、1,2,3−トリメチルイミダゾリウムイオン、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリウムイオン、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムイオン、1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムイオンを例示することができる。

0038

前記アルキルピリジニウムカチオンは、特に限定されるものではないが、N−ブチルピリジニウムイオン、N−メチルピリジニウムイオン、N−エチルピリジニウムイオン、N−プロピルピリジニウムイオン、1−エチル−2−メチルピリジニウム、1−ブチル−4−メチルピリジニウム、1−ブチル−2,4−ジメチルピリジニウムを例示することができる。

0039

前記ピラゾリウムカチオンは、特に限定されるものではないが、1,2−ジメチルピラゾリウムイオン、1−エチル−2−メチルピラゾリウムイオン、1−プロピル−2−メチルピラゾリウムイオン、1−ブチル−2−メチルピラゾリウムイオンを例示することができる。

0040

前記ピロリウムカチオンは、特に限定されるものではないが、1,1−ジメチルピロリウムイオン、1−エチル−1−メチルピロリウムイオン、1−メチル−1−プロピルピロリウムイオン、1−ブチル−1−メチルピロリウムイオンを例示することができる。

0041

前記ピロリニウムカチオンは、特に限定されるものではないが、1,2−ジメチルピロリニウムイオン、1−エチル−2−メチルピロリニウムイオン、1−プロピル−2−メチルピロリニウムイオン、1−ブチル−2−メチルピロリニウムイオンを例示することができる。

0042

前記ピロリジニウムカチオンは、特に限定されるものではないが、1,1−ジメチルピロリジニウムイオン、1−エチル−1−メチルピロリジニウムイオン、1−メチル−1−プロピルピロリジニウムイオン、1−ブチル−1−メチルピロリジニウムイオンを例示することができる。

0043

前記ピペリジニウムカチオンは、特に限定されるものではないが、1,1−ジメチルピぺリジニウムイオン、1−エチル−1−メチルピぺリジニウムイオン、1−メチル−1−プロピルピぺリジニウムイオン、1−ブチル−1−メチルピぺリジニウムイオンを例示することができる。

0044

前記イオン性液体は、上記アニオンと上記カチオンとの組み合わせが特に限定されるものではないが、例えば、1−メチル−3−エチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホイミドEMIFSI)、1−メチル−3−イミダゾリウムテトラフルオロボレート(EMIBF4)、1−メチル−3−イミダゾリウムヘキサフルオロリン酸(EMIPF6)、トリメチルプロピルアンモニウムトリフルオロメタンスルホイミド、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホイミドを用いることができる。

0045

(電極層)
本発明において、イオン交換樹脂の表面には、当該イオン交換樹脂に電位差を与えることができるように、イオン交換樹脂を挟んで対向する位置に一組の電極が設けられている。電極に用いられる金属は、水銀のような液体金属を除き、導電性のよい固体金属(貴金属を含む)であれば制限なく用いることができ、また合金であってもよい。用いるイオン交換樹脂や液状有機化合物など種類によって、それぞれ適当な金属を選ぶことができる。
金属電極が対向するとは、一組の金属電極が平行を保って存在する状態を理想とするものである。ただし、両電極は完全に平行である必要はなく、当該両金属電極に電圧を与えることでアクチュエータ素子が変位できる限りにおいて、平行から多少ずれていてもよい。ただし、平行からずれるに従って、クーロン量あたりの屈曲や変形の効率に変化が生じる。
一組の金属電極が平行を保って存在する状態にするには、イオン交換樹脂の形状を平行な平板形状として、この平行に対向する前記平面側壁表面に、対となる金属電極をメッキ法、中でも無電解メッキ法で設けることが好ましい。後述のように、イオン交換樹脂の表面に無電解メッキ法で金属電極になりうる金属膜を形成した場合、イオン交換樹脂と金属電極の接触面積が大きくなり、このためアクチュエータとしての屈曲や変位の量も大きくできるからである。

0046

被覆樹脂
本発明に用いる高分子アクチュエータは、被覆をせずに長時間駆動することができるが、更に、可撓性を有する樹脂で被覆されてもよい。前記樹脂としては、特に限定されるものではないが、ポリウレタン樹脂及び/又はシリコン樹脂を用いることができる。前記ポリウレタン樹脂は、特に限定されるものではないが、柔軟な熱可塑性ポリウレタンを用いることが、柔軟度が大きく密着性が良好であるために特に好ましい。柔軟な熱可塑性ポリウレタンとしては、商品名「アサフレックス825」(柔軟度200%、旭化成社製)、商品名「ペレセン2363−80A」(柔軟度550%)、「ペレセン 2363−80AE」(柔軟度650%)、「ペレセン 2363−90A」(柔軟度500%)、「ペレセン 2363−90AE」(柔軟度550%)、(以上、ダウケミカル社製)を用いることができる。また、前記シリコン樹脂は、特に限定されるものではないが、柔軟度が50%以上である樹脂が、柔軟度が大きいので密着性が良好であるために、特に好ましい。前記シリコン樹脂としては、例えば、「シラシール3FW」、「シラシールDC738RTV」、「DC3145」、及び「DC3140」(以上、ダウコーニング社製)を用いることができる。なお、本願において、柔軟度とは、ASTMD412に準拠する引張破断伸び(Ultimate Elongation%)をいうものである。

0047

(製造方法)
本発明の直動駆動型アクチュエータ装置に用いられるアクチュエータ素子の製造方法の一例を示す。実施例のアクチュエータ素子は、屈曲率や変位量を大きくするために、基本的に以下の技術により製造したが、本発明に用いられるアクチュエータ素子は下記製造方法により製造されたものに限られない。
本発明に用いるアクチュエータ素子の好ましい製造方法の一例は、直方体平板形状のイオン交換樹脂の表面に、金属の膜を設けた積層体を製造し、当該金属膜を金属電極とする素子とすることである。この積層体は、イオン交換樹脂に金属錯体吸着させた後に、該イオン交換樹脂を還元剤水溶液に浸漬し該金属錯体を還元する電極形成工程を経ることにより製造することができる。このように電極形成工程は、吸着工程と還元工程とを含む工程からなる。前記電極形成工程は、無電解メッキ法により金属電極を形成する工程であり、イオン交換樹脂に金属錯体を吸着させる吸着工程、及び金属錯体が吸着したイオン交換樹脂に還元剤溶液を接触させる還元工程が含まれる。

0048

前記吸着‐還元工程を行う前に、イオン交換樹脂を、水やメタノールのような良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒に浸漬等を行うことで、イオン交換樹脂を膨潤状態にする膨潤工程を設けてもよい。イオン交換樹脂を膨潤状態とすることで、より多くの金属錯体をイオン交換樹脂に吸着させることができるからである。イオン交換樹脂を膨潤させる比率は、乾燥した状態におけるイオン交換樹脂の厚さに対して110%以上、好ましくは110%〜300%に膨潤させることが、より多くの金属錯体を吸着できるので好ましい。このとき、良溶媒として、塩基性塩を1〜30重量%、好ましくは1〜10重量%混合したものを用いることもできる。なお、膨潤工程に先立って、粗面化処理等のような事前の処理を行っても良い。

0049

前記吸着工程は、イオン交換樹脂に金属錯体を吸着させる工程であれば特に限定されるものではない。前記吸着工程は、金属錯体溶液を高分子電解質に塗布してもよいが、イオン交換樹脂膜を金属錯体溶液に浸漬させることにより行うと作業が容易であるので好ましい。

0050

前記吸着工程において用いることができる金属錯体は、還元されることにより積層体表面に形成される金属膜が電極として機能することができる金属であれば、特に限定されるものではない。ただし前記金属錯体は、金錯体白金錯体パラジウム錯体ロジウム錯体ルテニウム錯体等のような電気化学的に安定なイオン化傾向の小さい金属を中心金属とする錯体とすることが好ましい。また析出した金属が電極として使用されるため、通電性が良好で電気化学的な安定性に富んだ貴金属のような金属を中心金属とする金属錯体が好ましい。さらに電気分解が比較的起こり難い金のような金属を中心金属とする錯体が好ましい。以上の点を考慮すれば、金を中心金属とする金錯体が特に好ましい。また、前記金属錯体の配位子としては、特に限定されるものではないが、例として、エチレンジアミンフェナントロリン誘導体等を挙げることができる。

0051

前記吸着工程において用いられる金属塩溶液は、溶媒が特に限定されるものではなく、水の他、非水極性有機化合物も用いることができる。中でも金属塩の溶解が容易であって取り扱いが容易であることから溶媒が水を主成分とすることが好ましい。また前記金属塩溶液が金属塩水溶液であることが好ましい。したがって、前記金属錯体溶液としては、金属錯体水溶液であることが好ましく、特に金錯体水溶液または白金錯体水溶液であることが好ましく、さらに金錯体水溶液が好ましい。

0052

前記吸着工程は、陽イオン交換樹脂に金属錯体を吸着させる工程であれば、温度及び浸漬時間等の条件が特に限定されるものではないが、温度20℃以上であることが効率よく膨潤するために好ましい。また、前記吸着工程は、金属錯体が陽イオン交換樹脂へ容易に吸着させるために、金属錯体溶液中に高分子電解質の良溶媒を含んでいても良い。

0053

無電解メッキの還元工程に用いられる還元剤としては、イオン交換樹脂に吸着される金属錯体溶液に使用される金属錯体の種類に応じて、種類を適宜選択して使用することができ、例えば亜硫酸ナトリウムヒドラジン水素化ホウ素ナトリウム亜リン酸次亜リン酸ナトリウム等を用いることができる。

0054

前記還元剤は析出させる金属種によって、適宜選択することもできる。還元により析出させる金属がニッケルまたはコバルトの場合には、還元剤として、ホスフィン酸ナトリウムジメチルアミノボラン、ヒドラジン、テトラヒドロホウ酸カリウムを用いることができる。還元により析出させる金属がパラジウムの場合には、還元剤として、ホスフィン酸ナトリウム、ホスホン酸ナトリウム、テトラヒドロホウ酸カリウムを用いることができる。還元により析出させる金属が銅の場合には、還元剤として、ホルマリン、ホスホン酸ナトリウム、テトラヒドロホウ酸カリウムを用いることができる。還元により析出させる金属が銀または金の場合には、還元剤として、ジメチルアミノボラン、テトラヒドロホウ酸カリウムを用いることができる。還元により析出させる金属が白金の場合には、還元剤として、ヒドラジン、テトラヒドロホウ酸ナトリウムを用いることができる。還元により析出させる金属が錫の場合には、還元剤として、三塩化チタンを用いることができる。さらに、還元剤は、上記の種類に限られるものではなく、白金黒などの触媒と共に用いられる水素、HgS、HIやI−などの非金属の酸またはイオン、Na(H2PO2)やNa2S2O3などの低級酸酸塩、COやSO2などの低級酸化物、Li、Na,Cu、Mg、Zn、Fe、Fe(II)、Sn(II)、Ti(III)、Cr(II)などのイオン化傾向の大きい金属またはそれらのアマルガム及び低原子価金属塩、AlH〔(CH3)2CHCH2〕2や水素化リチウムアルミニウムなどの水素化物ジイミドギ酸アルデヒド、糖類及びL−アスコルビン酸などを、適宜用いることもできる。

0055

前記還元剤は、還元される金属種に応じて、適宜選択することもできるが、メッキ成長速度、析出した金属の粒子サイズ、フラクタル構造の金属電極とイオン交換樹脂の接触面積、電極構造並びにメッキ後の樹脂の可撓性を変えるために、最適な還元剤の種類を選択して用いることができる。また、還元工程における還元浴を所望のpHとするために、前記還元剤の種類を適宜選択することもできる。

0056

なお、金属錯体を還元する際に、必要に応じて、酸またはアルカリを添加してもよい。前記還元剤溶液の濃度は、金属錯体の還元により析出させる金属量を得ることができるのに十分な量の還元剤を含んでいればよく、特に限定されるものではないが、通常の無電解メッキにより電極を形成する場合に用いられる金属塩溶液と同等の濃度を用いることも可能である。また、還元剤溶液中には、イオン交換樹脂の良溶媒を含むことができる。

0057

また、本製造方法においては、吸着工程と還元工程とを1回ずつ行うことによりイオン交換樹脂の表面に金属膜を備えた積層体を得ることができるが、吸着工程と還元工程とを、この順で、更に繰り返し行うことにより、アクチュエータとして駆動させた場合の変位性能(屈曲率)、並びに金属膜とイオン交換樹脂との界面の電気二重層容量を、従来の値よりも大きくすることができる。吸着工程と還元工程とを繰り返して行う場合には、前還元工程で付着している還元剤をイオン交換樹脂から十分除去して再度の吸着工程を行うために、還元工程の後に洗浄工程を行うことが好ましい。前記洗浄工程としては、特に限定されるものではなく、水洗して還元をも除去してもよい。

0058

最後に、上記積層体に含まれている溶媒を、本発明で用いる高分子アクチュエータとして所望の液状有機化合物に交換する。溶媒の交換方法としては、上記で得られた積層体を所望の液状有機化合物中に常温常圧で30分程度浸漬することにより行うことができる。

0059

以上の方法で得られた表面全体が金属膜で覆われている積層体から、金属膜の一部を削り取ることで、所望の金属電極を作製する。所定の部位の金属膜を切り取ることで、対向する側面のひとつの表面に2つの金属電極を設け、さらにイオン交換樹脂を挟んで交差する位置にある電極同士を接続させた形状とすることにより、交差状態において同一電極層を得ることができる。

0060

以下、本発明の実施例を示すが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
(アクチュエータ素子の製造)
乾燥時の膜厚700μmの膜状陽イオン交換樹脂(フッ素樹脂系イオン交換樹脂:パーフルオロカルボン酸樹脂、商品名「フレミオン」、旭硝子社製、イオン交換容量1.4meq/g)を縦1mm×横3mm×長さ5mmの大きさの平板形状に4本切り取った。この陽イオン交換樹脂を良溶媒であるメタノール中に20℃で1時間以上浸漬した。この浸漬を行う際において、膨潤した前記膜状陽イオン交換樹脂の膜厚を測定して、乾燥膜厚に対して膨潤後の膜厚の増加した割合〔膨潤度(%)〕を算出し、膨潤度が50%となるように前記陽イオン交換樹脂を良溶媒に浸漬した。
良溶媒で膨潤させた膜状陽イオン交換樹脂を、下記(1)〜(3)の工程を3サイクル繰り返して実施し、金属電極が両側に形成された陽イオン交換樹脂(積層体)を得た。(1)吸着工程:ジクロロフェナントロリン金塩化物水溶液に12時間浸漬し、成形品内にジクロロフェナントロリン金錯体を吸着させ、(2)還元工程:亜硫酸ナトリウムを含む水溶液中で、吸着したジクロロフェナントロリン金錯体を還元して、前記膜状高分子電解質金電極を形成させた。このとき、水溶液の温度を60〜80℃とし、亜硫酸ナトリウムを徐々に添加しながら、6時間ジクロロフェナントリン金錯体の還元を行った。次いで、(3)洗浄工程:表面に金電極が形成した膜状高分子電解質を取り出し、70℃の水で1時間洗浄した。

0061

洗浄後の金属電極が形成された陽イオン交換樹脂(積層体)を取り出た。この段階における前記積層体の厚みは、陽イオン交換樹脂が膨潤して1mmになっていた。またこの段階では、底面及び側面の全体に金の電極が存在している状態なので、積層体底面の金、および側面のうち広い側面の金を二分割するよう中心線部分の金を削除した。また狭い側面の金は前記二分割された金を交差状態で接続する接続部の金を残し削除し、アクチュエータ素子を得た。

0062

得られたアクチュエータ素子を広い側面が接する形で平行に並べ、上端部、下端部の順に交互に金属クリップにて接続固定し、駆動ユニットを得た。
次に駆動ユニットの一端を固定部に固定し、固定部に設けた電気端子をアクチュエータ素子の金属電極の正極、負極各々に接続した。また、他の一端を移動部に接続し、実施例に用いるアクチュエータ装置とした

0063

本発明のアクチュエータ装置は、直動駆動機構を必要とする各種用途に利用することができる。例えば、軽量で、しかも駆動の際に無音であるリニアアクチュエータとして、位置決め装置姿勢制御装置昇降装置搬送装置移動装置調節装置調整装置誘導装置、または関節装置の駆動部として好適に用いることができる。

0064

また、OA機器アンテナベッド椅子等の人を乗せる装置、医療機器、エンジン光学機器固定具サイドトリマ、車両、昇降器械、食品加工装置清掃装置測定機器検査機器制御機器工作機械加工機械電子機器電子顕微鏡電気かみそり電動歯ブラシマニピュレータマスト遊戯装置アミューズメント機器乗車用シミュレーション装置車両乗員押さえ装置及び航空機用付属装備展張装置において、直線的な駆動力を発生する駆動部からなるトラック型軌道を移動するための駆動力を発生する駆動部、または直線的な動作をする押圧部として好適に用いることができる。前記アクチュエータ装置は、例えば、OA機器や測定機器等の上記機器等を含む機械全般に用いられる弁、ブレーキ及びロック装置において、直線的な駆動力を発生する駆動部からなるトラック型の軌道を移動するための駆動力を発生する駆動部、または直線的な動作をする押圧部として用いることができる。また、前記の装置、機器、機械等以外においても、機械機器類全般において、位置決め装置の駆動部、姿勢制御装置の駆動部、昇降装置の駆動部、搬送装置の駆動部、移動装置の駆動部、量や方向等の調節装置の駆動部、軸等の調整装置の駆動部、誘導装置の駆動部、及び押圧装置の押圧部として好適に用いることができる。また、前記アクチュエータ装置は、関節装置における駆動部として、関節中間部材等の直接駆動可能な関節部または関節に回転運動を与える駆動部に好適に用いることができる。

0065

前記アクチュエータ装置は、例えば、CADプリンター等のインクジェットプリンターにおけるインクジェット部分の駆動部、プリンターの前記光ビーム光軸方向を変位させる駆動部、外部記憶装置等のディスクドライブ装置ヘッド駆動部、並びに、プリンタ複写機及びファックスを含む画像形成装置給紙装置における紙の押圧接触力調整手段の駆動部として好適に用いることができる。

0066

前記アクチュエータ装置は、例えば、電波天文用の周波数共用アンテナ等の高周波数給電部を第2焦点へ移動させるなどの測定部や給電部の移動設置させる駆動機構の駆動部、並びに、車両搭載圧空作動伸縮マストテレスコーピングマスト)等のマストやアンテナにおけるリフト機構の駆動部に好適に用いることができる。

0067

前記アクチュエータ装置は、例えば、椅子状マッサージ機マッサージ部の駆動部、介護用又は医療用ベッドの駆動部、電動リクライニング椅子の姿勢制御装置の駆動部、マッサージ機や安楽椅子等に用いられるリクライニングチェアバックレストオットマンの起倒動自在にする伸縮ロッドの駆動部、椅子や介護用ベッド等における背もたれレッグレスト等の人を乗せる家具における可倒式の椅子の背もたれやレッグレスト或いは介護用ベッドの寝台の直動駆動等に用いられる駆動部、並びに、起立椅子の姿勢制御のため駆動部に好適に用いることができる。

0068

前記アクチュエータ装置は、例えば、検査装置の駆動部、体外血液治療装置等に用いられている血圧等の圧力測定装置の駆動部、カテーテル内視鏡装置鉗子等の駆動部、超音波を用いた白内障手術装置の駆動部、顎運動装置等の運動装置の駆動部、病弱者ホイストシャシの部材を相対的に伸縮させる手段の駆動部、並びに、介護用ベッドの昇降、移動や姿勢制御等のための駆動部に好適に用いることができる。

0069

前記アクチュエータ装置は、例えば、エンジン等の振動発生部からフレーム等の振動受部へ伝達される振動を減衰させる防振装置の駆動部、内燃機関吸排気弁のための動弁装置の駆動部、エンジンの燃料制御装置の駆動部、並びにディーゼルエンジン等のエンジンの燃料供給装置の駆動部として好適に用いることができる。

0070

前記アクチュエータ装置は、例えば、手振れ補正機能付き撮像装置校正装置の駆動部、家庭用ビデオカメラレンズ等のレンズ駆動機構の駆動部、スチルカメラやビデオカメラ等の光学機器の移動レンズ群を駆動する機構の駆動部、カメラオートフォーカス部の駆動部、カメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に用いられるレンズ鏡筒の駆動部、光学望遠鏡の光を取り込むオートガイダの駆動部、立体視カメラ双眼鏡等の2光学系を有する光学装置のレンズ駆動機構または鏡筒の駆動部、光通信光情報処理光計測等に用いられるファイバ型波長可変フィルタ波長変換ファイバ圧縮力を与える駆動部若しくは押圧部、光軸合せ装置の駆動部、並びに、カメラのシャッタ機構の駆動部に好適に用いることができる。

0071

前記アクチュエータ装置は、例えば、ホース金具ホース本体にカシメ固定する等の固定具の押圧部に好適に用いることができる。

0072

前記アクチュエータ装置は、例えば、自動車サスペンション巻ばね等の駆動部、車両のフューエルフィラーリッド解錠するフューエルフィラーリッドオープナーの駆動部、ブルドーザーブレードの伸張及び引っ込みの駆動の駆動部、自動車用変速機変速比を自動的に切り替える為やクラッチを自動的に断接させる為の駆動装置の駆動部に好適に用いることができる。

0073

前記アクチュエータ装置は、例えば、座板昇降装置付車椅子の昇降装置の駆動部、段差解消用昇降機の駆動部、昇降移載装置の駆動部、医療用ベッド、電動ベッド電動テーブル、電動椅子、介護用ベッド、昇降テーブルCTスキャナトラックキャビンチルト装置リフター等や各種昇降機械装置の昇降用の駆動部、並びに重量物搬送用特殊車両の積みし装置の駆動部に好適に用いることができる。

0074

前記アクチュエータ装置は、例えば、食品加工装置の食材吐出用ノズル装置等の吐出量調整機構の駆動部に好適に用いることができる。

0075

前記アクチュエータ装置は、例えば、清掃装置の台車清掃部等の昇降等の駆動部に好適に用いることができる。

0076

前記アクチュエータ装置は、例えば、面の形状を測定する3次元測定装置の測定部の駆動部、ステージ装置の駆動部、タイヤ動作特性を検知システム等のセンサー部分の駆動部、力センサー衝撃応答評価装置初速を与える装置の駆動部、孔内透水試験装置を含む装置のピストンシリンダピストン駆動装置の駆動部、集光追尾発電装置における仰角方向へ動かすための駆動部、気体濃度測定装置を含む測定装置サファイアレーザー発振波長切替機構チューニングミラー振動装置の駆動部、プリント基板の検査装置や液晶、PDPなどのフラットパネルディスプレイの検査装置においてアライメントを必要とする場合にXYθテーブルの駆動部、電子ビーム(Eビーム)システム又はフォーカストイオンビーム(FIB)システムなどの荷電粒子ビームシステム等において用いる調節可能なアパーチャー装置の駆動部、平面度測定器における測定対象支持装置若しくは検出部の駆動部、並びに、微細デバイス組立をはじめ、半導体露光装置半導体検査装置、3次元形状測定装置などの精密位置決め装置の駆動部に好適に使用できる。

0077

前記アクチュエータ装置は、例えば、電気かみそりの駆動部、並びに、電動歯ブラシの駆動部に好適に用いることができる。

0078

前記アクチュエータ装置は、例えば、三次元物体撮像デバイス或いはCD、DVD共用読み出し光学系の焦点深度調整用デバイスの駆動部、複数のアクチュエータ素子によって駆動対象面を能動曲面としてその形状を変形させることによって所望の曲面を近似的に形成して焦点位置を容易に可変できる可変ミラーの駆動部、光ピックアップ等の磁気ヘッドの少なくとも一方を有する移動ユニット直線移動させることが可能なディスク装置の駆動部、リニアテープストレージシステム等の磁気テープヘッドアクチュエータ素子アセンブリヘッド送り機構の駆動部、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどに適用される画像形成装置の駆動部、磁気ヘッド部材等の搭載部材の駆動部、集束レンズ群を光軸方向に駆動制御する光ディスク原盤露光装置の駆動部、光ヘッドを駆動するヘッド駆動手段の駆動部、記録媒体に対する情報の記録又は記録媒体に記録された情報の再生を行う情報記録再生装置の駆動部、並びに、回路しゃ断器配電用回路しゃ断器)の開閉操作の駆動部に好適に用いることができる。

0079

前記アクチュエータ装置は、例えば、ゴム組成物プレス成形加硫装置の駆動部、移送される部品について単列単層化や所定の姿勢への整列をさせる部品整列装置の駆動部、圧縮成形装置の駆動部、溶着装置保持機構の駆動部、製袋充填包装機の駆動部、マシニングセンタ等の工作機械や射出成形機プレス機等の成形機械等の駆動部、印刷装置塗装装置ラッカ吹き付け装置等の流体塗布装置の駆動部、カムシャフト等を製造する製造装置の駆動部、覆工材の吊上げ装置の駆動部、無杼織機における房耳規制体等の駆動装置、タフティング機の針駆動システム、ルーパー駆動システム、およびナイフ駆動システム等の駆動部、カム研削盤超精密加工部品等の部品の研磨を行う研磨装置の駆動部、織機における綜絖枠制動装置の駆動部、織機における緯糸挿通のための経糸の開口部を形成する開口装置の駆動部、半導体基板等の保護シート剥離装置の駆動部、通糸装置の駆動部、CRT用電子銃組立装置の駆動部、衣料用縁飾りテーブルクロスシートカバー等に用途をもつトーションレースを製造するためのトーションレース機におけるシフターフォーク駆動選択リニア制御装置の駆動部、アニールウィンドウ駆動装置水平移動機構の駆動部、ガラス溶融窯フォアハース支持アームの駆動部、カラー受像管蛍光面形成方法等の露光装置のラックを進退動させる駆動部、ボールボンディング装置のトーチアームの駆動部、ボンディングヘッドのXY方向への駆動部、チップ部品マウントプローブを使った測定などにおける部品の実装工程や測定検査工程の駆動部、基板洗浄装置洗浄具支持体昇降駆動部、ガラス基板走査される検出ヘッドを進退させる駆動部、パターン基板上に転写する露光装置の位置決め装置の駆動部、精密加工などの分野においけるサブミクロンオーダ微小位置決め装置の駆動部、ケミカルメカニカルポリシングツールの計測装置の位置決め装置の駆動部、導体回路素子や液晶表示素子等の回路デバイスリソグラフィ工程で製造する際に用いられる露光装置及び走査露光露光装置に好適なステージ装置の位置決めのための駆動部、ワーク等の搬送あるいは位置決め等の手段の駆動部、レチクルステージウエハステージ等の位置決めや搬送のための駆動部、チャンバ内の精密位置決めステージ装置の駆動部、ケミカルメカニカルポリシングシステムでのワークピースまたは半導体ウェーハの位置決め装置の駆動部、半導体ステッパー装置の駆動部、加工機械の導入ステーション内に正確に位置決めする装置の駆動部、NC機械やマシニングセンター等の工作機械等またはIC業界のステッパーに代表される各種機器用パッシブ除振及びアクティブ除振の除振装置の駆動部、半導体素子や液晶表示素子製造のリソグラフィ工程に使用されるの露光装置等において光ビーム走査装置基準格子板を前記光ビームの光軸方向に変位させる駆動部、並びに、コンベヤ横断方向に物品処理ユニット内へ移送する移送装置の駆動部に好適に使用できる。

0080

前記アクチュエータ装置は、例えば、電子顕微鏡等の走査プローブ顕微鏡のプローブの位置決め装置の駆動部、並びに、電子顕微鏡用試料微動装置の位置決め等の駆動部に好適に用いることができる。

0081

前記アクチュエータ装置は、例えば、自動溶接ロボット産業用ロボット介護用ロボットを含むロボットまたはマニピュレータにおけるロボットアーム手首等に代表される関節機構の駆動部、直接駆動型以外の関節の駆動部、ロボットの指のそのもの、ロボット等のハンドとして使用されるスライド開閉式チャック装置運動変換機構の駆動部、細胞微小操作微小部品組立作業等において微小対象物を任意の状態に操作するためのマイクロマニピュレータの駆動部、開閉可能な複数のフィンガーを有する電動義手等の義肢の駆動部、ハンドリング用ロボットの駆動部、補装具の駆動部、並びにパワースーツの駆動部に好適に用いることができる

0082

前記アクチュエータ装置は、例えば、サイドトリマの上回転刃又は下回転刃等を押圧する装置の押圧部に好適に用いることができる。

0083

前記アクチュエータ装置は、例えば、パチンコ等の遊戯装置における役物等の駆動部、人形ペットロボット等のアミューズメント機器の駆動部、並びに、乗車用シミュレーション装置のシミュレーション装置の駆動部に好適に用いることができる。

0084

前記アクチュエータ装置は、例えば、上記機器等を含む機械全般に用いられる弁の駆動部に用いることができ、例えば、蒸発ヘリウムガス再液化装置の弁の駆動部、ベローズ式の感圧制御弁の駆動部、綜絖枠を駆動する開口装置の駆動部、真空ゲート弁の駆動部、液圧システム用のソレノイド動作型制御バルブの駆動部、ピボットレバーを用いる運動伝達装置を組み込んだバルブの駆動部、ロケット可動ノズルのバルブの駆動部、サックバックバルブの駆動部、並びに、調圧弁部の駆動部に好適に用いることができる。

0085

前記アクチュエータ装置は、例えば、上記機器等を含む機械全般に用いられるブレーキの押圧部として用いることができ、例えば、非常用保安用停留用等のブレーキやエレベータのブレーキに用いて好適な制動装置の押圧部、並びに、ブレーキ構造もしくはブレーキシステムの押圧部に好適に用いることができる。

図面の簡単な説明

0086

本発明の一実施形態に係る直動駆動型アクチュエータ装置の静止時の概略側面図である。
同アクチュエータ装置における直動駆動時の概略側面図である。
同装置に用いられる高分子アクチュエータ素子の概要斜視図である。
図3は同高分子アクチュエータ素子の概略図であり、図3(a)は平面図、図3(b)は側面図、図3(c)は背面図である。
図4は、同他例の高分子アクチュエータ素子の概略図であり、図4(a)は平面図、図4(b)はY−Y線断面図、図4(c)は背面図である。
従来の直動駆動型アクチュエータ装置の静止時の概念図である。
同直動駆動型アクチュエータ装置の駆動時の概念図である。

符号の説明

0087

100高分子アクチュエータ素子
101固体電解質層
102電極層
103 電極層

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