專利名稱：高分子致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以用簡(jiǎn)單且廉價(jià)的構(gòu)造來穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)大的伸縮動(dòng)作的高分子致動(dòng)器。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)家用機(jī)器人等靠近人的場(chǎng)所動(dòng)作的機(jī)械的要求的提高，對(duì)如人的肌肉般進(jìn)行柔和動(dòng)作的人工肌肉致動(dòng)器的期待也越大。作為人工肌肉致動(dòng)器的備選，其存在使用了導(dǎo)電性高分子的致動(dòng)器、使用了含有碳微粒的高分子的致動(dòng)器(例如，參照專利文獻(xiàn)l)、以及使用了含碳納米管的高分
子構(gòu)造體的致動(dòng)器(例如，參照專利文獻(xiàn)2)等，這些致動(dòng)器利用隨著離子的移動(dòng)而使含有高分子材料的構(gòu)造體伸縮的現(xiàn)象，因此，將它們統(tǒng)稱為離子性高分子致動(dòng)器。
作為離子性高分子致動(dòng)器一種的使用了導(dǎo)電性高分子的人工肌肉致動(dòng)器的一個(gè)例子，人們提出了一種如圖7A、圖7B及圖7C所示的彎曲變形的致動(dòng)器。上述致動(dòng)器是一種利用使用了導(dǎo)電性高分子的高分子構(gòu)造體、即聚苯胺膜體35a、 35b來夾入電解質(zhì)托體層、即固體電解質(zhì)成形體32的構(gòu)造。通過接通開關(guān)37來將在電源36中設(shè)定的電位差施加在聚苯胺膜體35a、 35b之間，如圖7B所示，將陰離子插入一個(gè)聚苯胺膜體35b中而使其伸出，陰離子從另一個(gè)聚苯胺膜體35a中脫離而使其收縮。其結(jié)果是，可以彎曲變形(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。
在上述構(gòu)造中，通過用作電極的兩個(gè)導(dǎo)電性高分子膜、即聚苯胺膜體35a、 35b的位移量之差來產(chǎn)生彎曲變形，不過，另一方面，還已知采用下述的制動(dòng)器的構(gòu)造，即通過使電解質(zhì)托體層、即固體電解質(zhì)成形體32為液態(tài)或者凝膠態(tài)的物質(zhì)，而使兩個(gè)電極、即聚苯胺膜體35a、 35b的變形相互沒有影響，通過僅抽出兩個(gè)聚苯胺膜體35a、 35b中任意一個(gè)導(dǎo)電性高分子膜35a或者35b的變形來進(jìn)行收縮變形的致動(dòng)器。這時(shí)，針對(duì)沒有利用位移一方的電極而言，雖然其主要是使用金屬電極而無需是導(dǎo)電性高分子，但還是公開了通過在金屬電極上設(shè)置導(dǎo)電性高分子來增加位移的技術(shù)(例如，參照非專利文獻(xiàn)l)。
作為離子性高分子致動(dòng)器伸縮的原理，其不僅存在這樣的利用離子插入所產(chǎn)生的體積變化，還存在利用高分子的構(gòu)造變化的情況和利用靜電排斥等的情況等，在上述任意一個(gè)情況下，它們均是在借助電解質(zhì)托體層連接在一起的兩個(gè)電極之間施加電位差的構(gòu)造，因此，各電極中可以發(fā)生相互對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象。這樣的離子性高分子致動(dòng)器是用2 3V的低電壓來產(chǎn)生與肌肉相匹敵的形變，因此，可以期待作為人工肌肉而應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-176412號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開2005-176428號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:日本特開平11-169393號(hào)公報(bào)
非專利文獻(xiàn)l: Proceedings of SPIE， Vol. 4695的第8 16頁
然而，由于離子性高分子致動(dòng)器利用柔軟的高分子構(gòu)造體的伸縮，所以在對(duì)致動(dòng)器施加時(shí)，伸長(zhǎng)狀態(tài)、收縮狀態(tài)的形狀分別發(fā)生變化，從而使作為致動(dòng)器的伸縮范圍發(fā)生了變化。因此，在通常的位置控制中，無論是未施加負(fù)荷時(shí)還是施加了負(fù)荷時(shí)，均必須將動(dòng)作范圍限定在利用伸縮所能達(dá)到的范圍內(nèi)，由此造成無法使致動(dòng)器最大限度進(jìn)行伸縮。
為了應(yīng)對(duì)上述課題，需要根據(jù)致動(dòng)器的伸縮狀態(tài)來使動(dòng)作狀態(tài)發(fā)生變化。因此，作為解決的方法考慮到測(cè)量電荷的方法、使用多個(gè)傳感器的方法、以及持續(xù)施加一定電壓的方法等。
上述測(cè)量電荷的方法是指，離子性高分子致動(dòng)器的位移依賴于高分子構(gòu)造體中的電荷或者與其對(duì)應(yīng)的離子數(shù)量，從而通過測(cè)量出入高分子構(gòu)造體的電荷數(shù)量來評(píng)價(jià)伸縮狀態(tài)的方法。但是，在上述方法中，每次使致動(dòng)器動(dòng)作時(shí)來進(jìn)行電荷數(shù)量的加減，造成測(cè)量誤差的累計(jì)。因此，需要使用高精度電荷測(cè)量裝置等測(cè)量系統(tǒng)，其存在電路復(fù)雜且造價(jià)高的缺點(diǎn)。
接著，上述使用多個(gè)傳感器的方法是指，例如除了位移傳感器之外還具備力傳感器，使用預(yù)先測(cè)量的負(fù)荷與伸縮范圍的關(guān)系來評(píng)價(jià)伸縮狀態(tài)的方法。但是，在上述方法中，需要額外的力傳感器，因此，其存在成本增大的缺點(diǎn)。另外，上述連續(xù)施加一定電壓的方法是指，用使高分子構(gòu)造體和電解質(zhì)托體層不會(huì)劣化的電壓，連續(xù)施加使高分子構(gòu)造體伸長(zhǎng)或者收縮的電壓的方法。通過實(shí)施上述方法，高分子構(gòu)造體呈現(xiàn)隨著時(shí)間接近一定伸縮狀態(tài)的情況。但是，在上述方法中，難以決定使施加電壓變化的時(shí)機(jī)，而且到高分子構(gòu)造體的位移可靠地穩(wěn)定為止需要時(shí)間，這時(shí)致動(dòng)器的動(dòng)作變得極其滯后，在以提前使附加電壓變化的形式動(dòng)作時(shí)，高分子構(gòu)造體的伸縮狀態(tài)處于過度響應(yīng)的狀態(tài)，因此，存在降低了與施加電壓的相關(guān)的缺點(diǎn)。另外，在伸長(zhǎng)側(cè)與收縮側(cè)的響應(yīng)速度不同的情況下，在有意圖進(jìn)行往復(fù)動(dòng)作而使電壓周期性地變化時(shí)，也存在位移向單側(cè)漂移的現(xiàn)象的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種無需追加電荷測(cè)量裝置、力傳感器等額外系統(tǒng)，即能夠?qū)崿F(xiàn)最大限度的伸縮動(dòng)作而不取決于負(fù)荷的高分子致動(dòng)器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的構(gòu)成如下。
根據(jù)本發(fā)明的第一方式，提供一種高分子致動(dòng)器，其具備具有導(dǎo)電性的第一高分子構(gòu)造體；與上述第一高分子構(gòu)造體電連接的電解質(zhì)托體層；及經(jīng)由上述電解質(zhì)托體層而與上述第一高分子構(gòu)造體電連接且具有導(dǎo)電性的第二高分子構(gòu)造體，通過在上述第一高分子構(gòu)造體與上述第二高分子構(gòu)造體之間施加電位差，而使上述第一高分子構(gòu)造體和上述第二高分子構(gòu)造體分別進(jìn)行伸縮，其特征在于，通過使上述第二高分子構(gòu)造體位移，而使上述第一高分子構(gòu)造體與上述第二高分子構(gòu)造體之間的電位差變化。
因而，根據(jù)本發(fā)明，可以獲得無需追加電荷測(cè)量裝置、力傳感器等額外的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)最大限度的伸縮動(dòng)作而無需取決于負(fù)荷的高分子致動(dòng)器。即，根據(jù)本發(fā)明，將第一高分子構(gòu)造體和第二高分子構(gòu)造體之間的電位差與第一高分子構(gòu)造體電連接，但是通過使與第一高分子構(gòu)造體機(jī)械連接較弱的第二高分子構(gòu)造體位移，可以不依賴施加在第一高分子構(gòu)造體的負(fù)荷，根據(jù)與第一高分子構(gòu)造體的收縮狀態(tài)對(duì)應(yīng)的第二高分子構(gòu)造體的伸縮狀態(tài)來使致動(dòng)器動(dòng)作。因此，可以獲得無需追加電荷測(cè)量裝置、力傳感器等額外系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)最大限度的伸縮動(dòng)作而無需取決于負(fù)荷的高分子致動(dòng)器。


根據(jù)和附圖的優(yōu)選實(shí)施方式相關(guān)聯(lián)的下述記載顯而易見可知本發(fā)明 上述及其他的目的和特征。附圖如下
圖1A是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的人工肌肉致動(dòng)器的概況的立體圖。
圖IB是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的人工肌肉致動(dòng)器的概況的立體圖。
圖2A是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的人工肌肉致動(dòng)器的概況的圖，即 圖1A的X-X線剖視圖。
圖2B是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的人工肌肉致動(dòng)器的概況的圖，即 圖1A的X-X線剖視圖。
圖2C是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的人工肌肉致動(dòng)器的概況的圖，即 圖1A的X-X線剖視圖。
圖2D是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的人工肌肉致動(dòng)器的概況的圖，即 圖1A的X-X線剖視圖。
圖2E是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的人工肌肉致動(dòng)器的概況的圖，即 圖1A的X-X線剖視圖。
圖3A是表示圖2A中A-A線的截面的圖。
圖3B是表示圖2A中B-B線的截面的圖。
圖4是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的人工肌肉致動(dòng)器的概況的立體圖。 圖5A是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的人工肌肉致動(dòng)器的概況的剖視圖。
圖5B是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的人工肌肉致動(dòng)器的概況的剖視圖。
圖5C是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的人工肌肉致動(dòng)器的概況的剖視圖。
圖5D是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的人工肌肉致動(dòng)器的概況的剖視圖。圖5E是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的人工肌肉致動(dòng)器的概況的剖視圖。
圖6A是表示圖5A中A-A線的截面的圖。
圖6B是表示圖5A中B-B線的截面的圖。
圖7A是表示以往構(gòu)造的人工肌肉致動(dòng)器的概況的圖。
圖7B是表示以往構(gòu)造的人工肌肉致動(dòng)器的概況的圖。
圖7C是表示以往構(gòu)造的人工肌肉致動(dòng)器的概況的圖。
具體實(shí)施例方式
在繼續(xù)敘述本發(fā)明之前，針對(duì)附圖中相同部件標(biāo)注相同的參照標(biāo)號(hào)。 下面，在參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式之前，將對(duì)本發(fā)明各 種形態(tài)進(jìn)行說明。
以下，將基于附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明涉及的實(shí)施方式。
根據(jù)本發(fā)明第一方式提供的高分子致動(dòng)器，具備具有導(dǎo)電性的第一 高分子構(gòu)造體；與上述第一高分子構(gòu)造體電連接的電解質(zhì)托體層；以及經(jīng) 由上述電解質(zhì)托體層而與上述第一高分子構(gòu)造體電連接且具有導(dǎo)電性的 第二高分子構(gòu)造體，通過在上述第一高分子構(gòu)造體與上述第二高分子構(gòu)造 體之間施加電位差，而使上述第一高分子構(gòu)造體和上述第二高分子構(gòu)造體 分別進(jìn)行伸縮，其特征在于，通過使上述第二高分子構(gòu)造體位移，從而使 上述第一高分子構(gòu)造體與上述第二高分子構(gòu)造體之間的電位差變化。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，將第一高分子構(gòu)造體和第二高分子構(gòu)造體之間的電 位差與第一高分子構(gòu)造體電連接，但是使與第一高分子構(gòu)造體機(jī)械上連接 較弱的第二高分子構(gòu)造體位移，因此，可以根據(jù)與第一高分子構(gòu)造體的伸 縮狀態(tài)對(duì)應(yīng)的第二高分子構(gòu)造體的伸縮狀態(tài)來使致動(dòng)器進(jìn)行動(dòng)作，而無需 依賴作用于第一高分子構(gòu)造體的負(fù)荷。因此，可以獲得一種能夠用簡(jiǎn)單且 廉價(jià)的構(gòu)造穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)大幅度的伸縮動(dòng)作的高分子致動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式提供的高分子致動(dòng)器，具備具有導(dǎo)電性的 第一高分子構(gòu)造體；與上述第一高分子構(gòu)造體電連接的電解質(zhì)托體層；及 經(jīng)由上述電解質(zhì)托體層而與上述第一高分子構(gòu)造體電連接且具有導(dǎo)電性 的第二高分子構(gòu)造體，通過在上述第一高分子構(gòu)造體與上述第二高分子構(gòu)造體之間施加電位差，而使上述第一高分子構(gòu)造體和上述第二高分子構(gòu)造 體分別進(jìn)行伸縮，其特征在于，還具備檢測(cè)上述第二高分子構(gòu)造體位移 的位移檢測(cè)部；和基于利用上述位移檢測(cè)部檢測(cè)到的位移，將施加在上述 第一高分子構(gòu)造體與上述第二高分子構(gòu)造體之間的電位差切換成不同電 位差的電位差切換部。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，可以根據(jù)與第一高分子構(gòu)造體的伸縮狀態(tài)對(duì)應(yīng)的第 二高分子構(gòu)造體的伸縮狀態(tài)來控制致動(dòng)器，而無需依賴作用于第一高分子 構(gòu)造體的負(fù)荷。因此，可以獲得一種能夠用簡(jiǎn)單且廉價(jià)的構(gòu)造穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn) 大幅度的伸縮動(dòng)作的高分子致動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式提供的高分子致動(dòng)器，在第一至第二方式中 任意一個(gè)方式所述的高分子致動(dòng)器中，其特征在于，上述具有導(dǎo)電性的第 一高分子構(gòu)造體和上述具有導(dǎo)電性的第二高分子構(gòu)造體之一或兩者，是包 含有機(jī)導(dǎo)電性高分子的構(gòu)造體。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，由于高分子本身具有導(dǎo)電性，所以無需混合其他物 質(zhì)，從而可以獲得一種具有更穩(wěn)定特性的高分子構(gòu)造體的高分子致動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式提供的高分子致動(dòng)器，在第一至第三方式中 任意一個(gè)方式所述的高分子致動(dòng)器中，其特征在于，上述具有導(dǎo)電性的第 一高分子構(gòu)造體和上述具有導(dǎo)電性的第二高分子構(gòu)造體之一或兩者，包含 具有導(dǎo)電性的碳材料。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，由于即便在高分子本身沒有導(dǎo)電性的情況下，也可 以獲得能夠伸縮動(dòng)作的高分子構(gòu)造體，所以可以更容易地獲得一種高分子 致動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式提供的高分子致動(dòng)器，在第四方式所述的高 分子致動(dòng)器中，其特征在于，上述具有導(dǎo)電性的碳材料是管狀的碳材料。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，可以獲得一種在伸縮動(dòng)作時(shí)也能夠穩(wěn)定地確保高分 子構(gòu)造體導(dǎo)電性的高分子致動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方式提供的高分子致動(dòng)器，在第四方式所述的高 分子致動(dòng)器中，其特征在于，上述具有導(dǎo)電性的碳材料是粒狀的碳材料。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，由于調(diào)整高分子構(gòu)造體內(nèi)的碳材料量變得容易，可 以容易地獲得一種具有各種各樣特性的高分子構(gòu)造體的高分子致動(dòng)器。根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施方式提供的高分子致動(dòng)器，在第一至第六方式中 任意一個(gè)方式所述的高分子致動(dòng)器中，其特征在于，上述具有導(dǎo)電性的第 一高分子構(gòu)造體和上述具有導(dǎo)電性的第二高分子構(gòu)造體，是使用了相對(duì)于 周邊環(huán)境的特性相同的高分子的構(gòu)造體。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，由于相對(duì)于溫度變化等的周邊環(huán)境的特性、換言之 溫度變化等的周邊環(huán)境所帶來的影響，在第一高分子構(gòu)造體和第二高分子 構(gòu)造體中表現(xiàn)得相同，所以第一高分子構(gòu)造體和第二高分子構(gòu)造體的伸縮 狀態(tài)的相關(guān)性增高，可以獲得一種能夠更穩(wěn)定地表現(xiàn)伸縮動(dòng)作的高分子致 動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施方式提供的高分子致動(dòng)器，在第一至第七方式中 任意一個(gè)方式所述的高分子致動(dòng)器中，其特征在于，上述電位差切換部按 照下述形式將施加在上述第一高分子構(gòu)造體與上述第二高分子構(gòu)造體之 間的上述電位差進(jìn)行切換，當(dāng)上述第二高分子構(gòu)造體收縮了一定尺寸以上 時(shí)，將其切換成上述第二高分子構(gòu)造體進(jìn)行伸長(zhǎng)動(dòng)作的第一電位差，反之， 當(dāng)上述第二高分子構(gòu)造體伸長(zhǎng)了一定尺寸以上時(shí)，將其切換成上述第二高 分子構(gòu)造體進(jìn)行收縮動(dòng)作的第二電位差。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，由于持續(xù)收縮的高分子致動(dòng)器，在收縮了一定尺寸 以上的階段持續(xù)伸長(zhǎng)，之后，在伸長(zhǎng)了一定尺寸以上的階段再次持續(xù)收縮， 所以可以獲得一種連續(xù)進(jìn)行大幅度的伸縮動(dòng)作的高分子致動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施方式提供的高分子致動(dòng)器，在第八方式所述的高 分子致動(dòng)器中，其特征在于，上述電位差切換部是利用上述第二高分子構(gòu) 造體的伸縮動(dòng)作，而將施加在上述第一高分子構(gòu)造體與上述第二高分子構(gòu) 造體之間的上述電位差，在上述第一電位差與上述第二電位差之間進(jìn)行機(jī) 械切換的開關(guān)。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，可以獲得一種能夠用更簡(jiǎn)單且廉價(jià)的構(gòu)造來穩(wěn)定地 實(shí)現(xiàn)大幅度的伸縮動(dòng)作的高分子致動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施方式提供的高分子致動(dòng)器，在第一至第九方式中 任意一個(gè)方式所述的高分子致動(dòng)器，其特征在于，施加在上述第一高分子 構(gòu)造體與上述第二高分子構(gòu)造體之間的上述電位差，始終通過直流電源而 施加。根據(jù)這樣的構(gòu)造，可以獲得一種能夠用更簡(jiǎn)單且廉價(jià)的構(gòu)造來穩(wěn)定地 實(shí)現(xiàn)大幅度的伸縮動(dòng)作的高分子致動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明第十一方式提供的高分子致動(dòng)器，在第一至第十方式中任 意一個(gè)方式所述的高分子致動(dòng)器中，其特征在于，上述第一高分子構(gòu)造體 的輸出構(gòu)成為通常經(jīng)由僅向伸長(zhǎng)或收縮的一個(gè)方向傳遞輸出的機(jī)構(gòu)來向 外部傳遞。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，可以獲得一種能夠通過使高分子致動(dòng)器連續(xù)伸縮來 實(shí)現(xiàn)更大位移的高分子致動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明第十二方式提供的高分子致動(dòng)器，在第十一方式所述的高 分子致動(dòng)器中，其特征在于，上述僅向一個(gè)方向傳遞輸出的機(jī)構(gòu)是包括棘
根據(jù)這樣的構(gòu)造，由于容易僅向一個(gè)方向傳遞第一高分子構(gòu)造體的輸 出，所以可以獲得一種能夠?qū)崿F(xiàn)大幅度位移的高分子致動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明第十三方式提供的高分子致動(dòng)器，在第十一方式所述的高 分子致動(dòng)器中，其特征在于，上述僅向一個(gè)方向傳遞輸出的機(jī)構(gòu)是包括如 下機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)，即是與施加在上述第一高分子構(gòu)造體與第二高分子構(gòu)造體 之間的上述電位差連動(dòng)而改變傳遞力的機(jī)構(gòu)。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，由于無需設(shè)置用于調(diào)節(jié)摩擦力的機(jī)構(gòu)而新增的控制 裝置，所以可以獲得一種能夠用更加簡(jiǎn)單且廉價(jià)的構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)大幅度位移 的高分子致動(dòng)器。
以下，基于附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。 (第一實(shí)施方式)
圖1A是表示了作為本發(fā)明第一實(shí)施方式的高分子致動(dòng)器的一個(gè)例子 的人工肌肉致動(dòng)器1的概況的立體圖，圖1B是表示了其內(nèi)部的樣子的立
體圖。另外，圖2A、圖2B、圖2C、圖2D及圖2E是表示人工肌肉致動(dòng) 器1的動(dòng)作的樣子的圖1A的X-X線的剖視圖。再者，圖3A、圖3B分別 是表示圖2A中的A-A線的剖視圖和B-B線的剖視圖。
在圖2A至圖2E中，2、 3是作為具有導(dǎo)電性的高分子構(gòu)造體的一個(gè) 例子的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的導(dǎo)電性高分子的筒狀膜。構(gòu)成內(nèi)側(cè)和外側(cè)的導(dǎo)電性高 分子的筒狀膜2、 3的導(dǎo)電性高分子，是隨著氧化還原反應(yīng)而進(jìn)行伸縮的材料，可利用聚吡咯、聚苯胺或聚甲氧基苯胺等，聚吡咯的位移大是優(yōu)選 的。另外，優(yōu)選內(nèi)側(cè)和外側(cè)的導(dǎo)電性高分子的筒狀膜2、 3中的導(dǎo)電性高
分子膜的厚度在幾十)im左右。如果較之過薄的話，則強(qiáng)度變?nèi)?，如果較 之過厚的話，則離子無法充分地出入至導(dǎo)電性高分子的筒狀膜2、 3的內(nèi)
部，由此并不優(yōu)選。
內(nèi)側(cè)和外側(cè)的導(dǎo)電性高分子的筒狀膜2、 3經(jīng)由作為電解質(zhì)托體層的 電解液4而電連接，電解質(zhì)電解液4將由絕緣性的外筒10、絕緣性的內(nèi)筒 11、絕緣性的上蓋12和絕緣性的下蓋13合圍的空間進(jìn)行填充。作為電解 液4而言，其在作為離子性液體不揮發(fā)性且不電解的電位的范圍、即電位 窗較寬上這些方面是優(yōu)選的。
對(duì)于內(nèi)側(cè)和外側(cè)的兩個(gè)導(dǎo)電性高分子的筒狀膜2、 3中的內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電 性高分子的筒狀膜2而言，其一端被導(dǎo)電性的保持環(huán)7a和導(dǎo)電性或絕緣 性的壓環(huán)9a所包夾，其另一端被導(dǎo)電性或絕緣性的保持環(huán)7b和導(dǎo)電性或 絕緣性的壓環(huán)9b所包夾，其中，保持環(huán)7a具備四根導(dǎo)電性的棒狀突起27a、 27b、 27c、 27d且截面呈L字形，保持環(huán)7b具備四根導(dǎo)電性或絕緣性的棒 狀突起27e、 27f、 27g、 27h且截面呈L字形。雖然圖1A至圖2B中沒有 示出棒狀突起27h，不過棒狀突起27e、 27f、 27g、 27h分別設(shè)置于與棒狀 突起27a、 27b、 27c、 27d相對(duì)向的位置。導(dǎo)電性的保持環(huán)7a，以將導(dǎo)電 性的棒狀突起27a、 27b、 27c、 27d嵌入于上蓋12的四個(gè)嵌合孔12a的形 式而固定于絕緣性的上蓋12 (g卩，內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電性高分子的筒狀膜2的上端 側(cè)固定于上蓋12)，另一方面，保持環(huán)7b的四根棒狀突起27e、 27f、 27g、 27h穿過下蓋13的四個(gè)通孔13b，并通過設(shè)置在下蓋13的四個(gè)通孔13b 中的密封部件22a、 22b、 22c、 22d來對(duì)半徑方向加以約束，但是，其在 軸方向上保持著移動(dòng)自由(即，內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電性高分子的筒狀膜2的下端側(cè) 可相對(duì)于下蓋13而移動(dòng))。雖然圖lA至圖2B中沒有示出密封部件22b、 22d，不過密封部件22a、 22b、 22c、 22d分別設(shè)置于與棒狀突起27e、 27f、 27g、 27h相對(duì)向的位置。另外，在棒狀突起27e、 27f、 27g、 27h上分別 設(shè)置有棘輪的棘爪16a、 16b、 16c、 16d (未圖示16b、 16d)，至少沿著軸 方向與絕緣性或?qū)щ娦缘陌鍫畹囊苿?dòng)體14相嚙合，該移動(dòng)體14沿著外周 間隔90度地具備四根棘輪的齒14a。即，由棘輪的棘爪16a、 16b、 16c、16d與四根棘輪的齒14a構(gòu)成棘輪機(jī)構(gòu)。根據(jù)上述構(gòu)造，圖2A中，當(dāng)保 持環(huán)7b上升時(shí)，其驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由棘爪16a、 16b、 16c、 16d與移動(dòng)體14的 齒14a的嚙合，而傳遞至移動(dòng)體14，但是，當(dāng)保持環(huán)7b下降時(shí)，由于棘 輪的棘爪16a、 16b、 16c、 16d與移動(dòng)體14的齒14a沒有嚙合，所以其驅(qū) 動(dòng)力無法傳遞至移動(dòng)體14。因而，在該第一實(shí)施方式中，將其構(gòu)成為上 述內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電性高分子的筒狀膜2的輸出如下所示，通常經(jīng)由作為僅向一 個(gè)方向傳遞輸出的機(jī)構(gòu)的一個(gè)例子而發(fā)揮功能的棘輪機(jī)構(gòu)來向外部傳遞。
另外，移動(dòng)體14通過上蓋12和下蓋13的附近的內(nèi)筒11內(nèi)所配置的 軸承15a、 15b，而使其不妨礙向軸方向移動(dòng)地保持于半徑方向。
同樣，外側(cè)的導(dǎo)電性高分子的筒狀膜3的一端也被導(dǎo)電性的保持環(huán)6a 和導(dǎo)電性或絕緣性的壓環(huán)8a所包夾，其另一端被絕緣性或?qū)щ娦缘谋３?環(huán)6b和絕緣性或?qū)щ娦缘膲涵h(huán)8b所包夾，其中，保持環(huán)6a具備四根導(dǎo) 電性的棒狀突起26a、 26b、 26c、 26d且截面呈L字形，保持環(huán)6b具備四 根絕緣性或?qū)щ娦缘陌魻钔黄?6e、 26f、 26g、 26h且截面呈L字形。保 持環(huán)6b，以將棒狀突起26e、 26f、 26g、 26h嵌入于下蓋13的四個(gè)嵌合孔 13a的形式而固定于絕緣性的下蓋13 (即，外內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電性高分子的筒狀 膜3的下端側(cè)固定于下蓋13)，另一方面，保持環(huán)6a的四根棒狀突起26a、 26b、 26c、 26d，穿過上蓋12的四個(gè)通孔12b而向外部突出(即，外側(cè)的 導(dǎo)電性高分子的筒狀膜3的上端側(cè)可相對(duì)于上蓋12而移動(dòng))。棒狀突起26a 作為檢測(cè)外側(cè)的導(dǎo)電性高分子的筒狀膜3位移的位移檢測(cè)部的一個(gè)例子而 發(fā)揮功能，棒狀突起26a經(jīng)由導(dǎo)電性的彈性部件(例如，彈簧鋼制的線形 部件M9與內(nèi)置有永久磁鐵的電氣端子18電連接。該電氣端子18構(gòu)成為， 利用內(nèi)置的永久磁鐵的磁力而必然與導(dǎo)電性且磁性體的上側(cè)和下側(cè)的電 極17a、 17b之一電連接的開關(guān)，并且，由電氣端子18、彈性部件19、上 側(cè)和下側(cè)的電極17a、 17b及直流電源5a、 5b構(gòu)成控制機(jī)構(gòu)或者電位差切 換部100的一個(gè)例子。電氣端子18的磁力與彈性部件19的彈力按照下述 形式進(jìn)行調(diào)整，即接觸電氣端子18的上側(cè)和下側(cè)的電極17a、 17b，在外 側(cè)的導(dǎo)電性高分子的筒狀膜3完全伸長(zhǎng)了的時(shí)刻和完全收縮了的時(shí)刻反 轉(zhuǎn)。即，與上側(cè)的電極17a電連接的電氣端子18 (參照?qǐng)D2D)，在外側(cè)的 導(dǎo)電性高分子的筒狀膜3完全收縮了的時(shí)刻與下側(cè)的電極17b相接觸(參
權(quán)利要求
1. 一種高分子致動(dòng)器，其具備具有導(dǎo)電性的第一高分子構(gòu)造體；與所述第一高分子構(gòu)造體電連接的電解質(zhì)托體層；及經(jīng)由所述電解質(zhì)托體層而與所述第一高分子構(gòu)造體電連接且具有導(dǎo)電性的第二高分子構(gòu)造體，通過在所述第一高分子構(gòu)造體與所述第二高分子構(gòu)造體之間施加電位差，而使所述第一高分子構(gòu)造體和所述第二高分子構(gòu)造體分別伸縮，所述高分子致動(dòng)器的特征在于，通過使所述第二高分子構(gòu)造體位移，而使所述第一高分子構(gòu)造體與所述第二高分子構(gòu)造體之間的電位差變化。
2. —種高分子致動(dòng)器，其具備具有導(dǎo)電性的第一高分子構(gòu)造體；與所述第一高分子構(gòu)造體電連接的電解質(zhì)托體層；及經(jīng)由所述電解質(zhì)托體層而與所述第一高分子構(gòu)造體電連接且具有導(dǎo)電性的第二高分子構(gòu)造體，通過在所述第一高分子構(gòu)造體與所述第二高分子構(gòu)造體之間施加電位差，而使所述第一高分子構(gòu)造體和所述第二高分子構(gòu)造體分別伸縮，所述高分子致動(dòng)器的特征在于，還具備位移檢測(cè)部和電位差切換部，所述位移檢測(cè)部檢測(cè)所述第二高分子構(gòu)造體的位移；所述電位差切換部基于通過所述位移檢測(cè)部檢測(cè)到的位移，將施加在所述第一高分子構(gòu)造體與所述第二高分子構(gòu)造體之間的電位差切換成不同的電位差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高分子致動(dòng)器，其特征在于，所述具有導(dǎo)電性的第一高分子構(gòu)造體和所述具有導(dǎo)電性的第二高分子構(gòu)造體之一或兩者是包含有機(jī)導(dǎo)電性高分子的構(gòu)造體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高分子致動(dòng)器，其特征在于，所述具有導(dǎo)電性的第一高分子構(gòu)造體和所述具有導(dǎo)電性的第二高分子構(gòu)造體之一或兩者包含具有導(dǎo)電性的碳材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高分子致動(dòng)器，其特征在于，所述具有導(dǎo)電性的碳材料是管狀的碳材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高分子致動(dòng)器，其特征在于，所述具有導(dǎo)電性的碳材料是粒狀的碳材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高分子致動(dòng)器，其特征在于，所述具有導(dǎo)電性的第一高分子構(gòu)造體和所述具有導(dǎo)電性的第二高分子構(gòu)造體是使用了相對(duì)于周邊環(huán)境的特性相同的高分子的構(gòu)造體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高分子致動(dòng)器，其特征在于，所述電位差切換部按照下述方式將施加在所述第一高分子構(gòu)造體與所述第二高分子構(gòu)造體之間的所述電位差進(jìn)行切換，當(dāng)所述第二高分子構(gòu)造體收縮了一定尺寸以上時(shí)，所述電位差切換部將所述電位差切換成所述第二高分子構(gòu)造體進(jìn)行伸長(zhǎng)動(dòng)作的第一電位差，反之，當(dāng)所述第二高分子構(gòu)造體伸長(zhǎng)了一定尺寸以上時(shí)，所述電位差切換部將所述電位差切換成所述第二高分子構(gòu)造體進(jìn)行收縮動(dòng)作的第二電位差。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高分子致動(dòng)器，其特征在于，所述電位差切換部是利用所述第二高分子構(gòu)造體的伸縮動(dòng)作，而將施加在所述第一高分子構(gòu)造體與所述第二高分子構(gòu)造體之間的所述電位差，在所述第一電位差與所述第二電位差之間進(jìn)行機(jī)械切換的開關(guān)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高分子致動(dòng)器，其特征在于，始終通過直流電源施加在所述第一高分子構(gòu)造體與所述第二高分子構(gòu)造體之間施加的所述電位差。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高分子致動(dòng)器，其特征在于，所述第一高分子構(gòu)造體的輸出構(gòu)成為，通常經(jīng)由僅向伸長(zhǎng)或收縮的一個(gè)方向傳遞輸出的機(jī)構(gòu)來向外部傳遞。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的高分子致動(dòng)器，其特征在于，所述僅向 一個(gè)方向傳遞輸出的機(jī)構(gòu)是包括棘輪機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的高分子致動(dòng)器，其特征在于，所述僅向一個(gè)方向傳遞輸出的機(jī)構(gòu)是包括如下機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)，即是與施加在所述第一高分子構(gòu)造體與第二高分子構(gòu)造體之間的所述電位差連動(dòng)而改變傳遞力的機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高分子致動(dòng)器，其具備具有導(dǎo)電性的第一高分子構(gòu)造體；與所述第一高分子構(gòu)造體電連接的電解質(zhì)托體層；及經(jīng)由所述電解質(zhì)托體層而與所述第一高分子構(gòu)造體電連接且具有導(dǎo)電性的第二高分子構(gòu)造體，通過在所述第一高分子構(gòu)造體與所述第二高分子構(gòu)造體之間施加電位差，而使所述第一高分子構(gòu)造體和所述第二高分子構(gòu)造體伸縮，所述高分子致動(dòng)器中，通過使所述第二高分子構(gòu)造體位移，而使所述第一高分子構(gòu)造體與所述第二高分子構(gòu)造體之間的電位差變化。
文檔編號(hào)H02N11/00GK101473522SQ20078002339
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者淺井勝彥 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社