JPH05293778A - Microgripper - Google Patents
MicrogripperInfo
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- JPH05293778A JPH05293778A JP4098335A JP9833592A JPH05293778A JP H05293778 A JPH05293778 A JP H05293778A JP 4098335 A JP4098335 A JP 4098335A JP 9833592 A JP9833592 A JP 9833592A JP H05293778 A JPH05293778 A JP H05293778A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04D—APPARATUS OR TOOLS SPECIALLY DESIGNED FOR MAKING OR MAINTAINING CLOCKS OR WATCHES
- G04D1/00—Gripping, holding, or supporting devices
- G04D1/0078—Automated gripping means
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、時計部品などの微小
部品や、細胞融合などの際に細胞等を保持操作するマイ
クログリッパとその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a minute part such as a watch part, a micro gripper for holding and operating cells and the like during cell fusion, and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のマイクログリッパを図３に示す。
マイクログリッパはフィンガー３を有する平板からなる
薄板金属１（以下、本体プレートと称す）により形成さ
れており、該マイクログリッパの一部に設けられた図示
しないアクチュエータに電圧を印加した時に発生する該
アクチュエータの並進運動力を、前記本体プレート１に
対する水平方向の運動力として確実に伝達するため、本
体プレートの一部両面を固定ねじ９を介して補強板８、
10、19で挟み込み、該本体プレートが垂直方向に動かな
いようにしていた。また、前記アクチュエータの並進運
動力が本体プレート１に作用した時、該本体プレート１
を弾性的に撓ませる本体プレートの関節部分は、該本体
プレートを構成する薄板金属を約７０μｍ程度の幅厚で
形成した弾性部により構成されている。しかしながら、
前記薄板金属にこの幅厚を加工するには機械加工では実
現不可能であることから、前記本体プレートは湿式のエ
ッチングにより形状形成していた。2. Description of the Related Art A conventional micro gripper is shown in FIG.
The micro gripper is formed of a thin metal plate 1 (hereinafter referred to as a main body plate) made of a flat plate having fingers 3, and the actuator generated when a voltage is applied to an actuator (not shown) provided in a part of the micro gripper. In order to reliably transmit the translational movement force of the main body plate 1 as a horizontal direction movement force to the main body plate 1, a part of both sides of the main body plate is reinforced by fixing screws 9.
It was sandwiched between 10 and 19 to prevent the body plate from moving vertically. When the translational motion of the actuator acts on the body plate 1, the body plate 1
The joint portion of the main body plate that elastically bends is formed of an elastic portion in which a thin metal plate that constitutes the main body plate is formed with a width thickness of about 70 μm. However,
Since it is impossible to machine the thin plate metal to have this width and thickness by machining, the main body plate is formed into a shape by wet etching.
【０００３】例えば、ドイツの学会誌「MICRO SYSTEM T
echnologies 90」にこのような構造のマイクログリッパ
が開示されている。For example, the German academic journal "MICRO SYSTEM T"
echnologies 90 "discloses a microgripper having such a structure.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のマイク
ログリッパは、補強板で本体プレートの垂直方向の動き
を規制することから、補強板は強固なものにせざるを得
ず、この結果、マイクログリッパとしてのサイズが大き
くなってしまう課題があった。 また、補強板を使用す
る場合、本体プレートの関節部分を前記補強板で挟み込
まないように補強板と本体プレートとの相対的な位置合
わせが必要であり、これにより、マイクログリッパのサ
イズを小さくすると、組み立てが困難になるという課題
があった。また、従来の本体プレートの関節部の幅は約
７０μｍであり、湿式エッチングを用いる加工方法で
も、前記関節部の加工はこの幅がほぼ加工限界であっ
た。そのため、マイクログリッパのサイズを現状より小
さくしようとしても、小さな本体プレートを製作するこ
とができず、マイクログリッパの微小化に対応できない
という課題があった。However, in the conventional micro gripper, since the reinforcing plate restricts the vertical movement of the main body plate, the reinforcing plate is unavoidable. As a result, the micro gripper is inevitable. There was a problem that the size would increase. Further, when using the reinforcing plate, it is necessary to make a relative alignment between the reinforcing plate and the main body plate so that the joint portion of the main body plate is not sandwiched by the reinforcing plate, which reduces the size of the micro gripper. However, there was a problem that assembly became difficult. Further, the width of the joint portion of the conventional body plate is about 70 μm, and even in the processing method using wet etching, the width of the joint portion is almost the processing limit. Therefore, even if the size of the micro gripper is made smaller than the current one, it is not possible to manufacture a small main body plate, and there is a problem that the micro gripper cannot be miniaturized.
【０００５】この発明の目的は、従来のこのような課題
を解決するため、本体プレートを強度的に補強した構造
とすることにより補強板を不要とするとともに、本体プ
レートを電鋳加工等により形成することで、たとえば、
マイクロマシンなどに搭載して狭小空間でも使用できる
ような微小なマイクログリッパを得ることにある。In order to solve the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to eliminate the need for a reinforcing plate by making the main body plate reinforced in strength, and to form the main body plate by electroforming or the like. By doing, for example,
The purpose is to obtain a micro-gripper that can be mounted on a micromachine or the like and used even in a small space.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明は、マイクログリッパの基本部品であり、
先端の作業部分にフィンガーを有する本体プレートの構
造において、図１に示すように、本体プレートの前記フ
ィンガーに対応して設けられた関節部を除く所定の複数
箇所に凸状部分を形成して本体プレートを補強し、別途
に補強板を使用しなくても本体プレートが垂直方向に撓
まないようにし、微小なマイクログリッパを形成するよ
うにしたものである。In order to solve the above problems, the present invention is a basic component of a micro gripper,
In the structure of the main body plate having fingers at the working portion of the tip, as shown in FIG. 1, the main body is formed by forming a convex portion at a predetermined plurality of locations excluding joint portions provided corresponding to the fingers of the main body plate. The plate is reinforced so that the main body plate does not bend in the vertical direction without using a separate reinforcing plate, and a minute micro gripper is formed.
【０００７】さらに、電鋳加工等により本体プレートを
形成することによっても、前述と同様の補強部を形成し
て本体プレートを形成することができ、したがって、こ
れにおいても補強板を採用する必要がなく、従来のマイ
クログリッパの小型化に対する限界サイズを大幅に更新
し、微小なマイクログリッパが製作できる。すなわち、
従来に比べ、安価に微小高機能なマイクログリッパを容
易に製作することができる。Further, by forming the main body plate by electroforming or the like, it is possible to form the main body plate by forming the same reinforcing portion as described above. Therefore, it is necessary to adopt the reinforcing plate also in this case. Instead, the critical size for miniaturization of the conventional micro gripper is greatly updated, and a micro micro gripper can be manufactured. That is,
It is possible to easily manufacture a micro gripper having a small size and a high function at a lower cost than in the past.
【０００８】[0008]
【作用】上記のように構成されたマイクログリッパにお
いては、アクチュエータが並進運動すると、本体プレー
トの関節部分が弾性的に変形し、前記アクチュエータの
力は本体プレートに順次伝達されてマイクログリッパー
先端の開閉運動が可能となる。この時、本体プレートに
は凸状部分が形成されて垂直方向の動きが規制されるの
で、前記本体プレートは水平方向にのみ動作することに
なる。また、電鋳を応用した加工技術によれば、関節部
分のような肉薄部でも容易に形成することができ、その
結果、サイズ小さなマイクログリッパの製作が可能とな
る。さらに図３に示す従来のマイクログリッパの断面構
成図から明らかなように、従来は、本体プレートと補強
板との位置合わせをマイクロピンを使用して行っていた
が、本発明の構造によれば補強板を不要としたので、該
補強板との位置合わせの為に必要であったマイクロピン
が不要となり、簡便にしかも安価なマイクログリッパを
製作することができる。In the micro gripper configured as described above, when the actuator moves in translation, the joint portion of the body plate is elastically deformed, and the force of the actuator is sequentially transmitted to the body plate to open and close the tip of the micro gripper. Exercise becomes possible. At this time, a convex portion is formed on the body plate to restrict the movement in the vertical direction, so that the body plate operates only in the horizontal direction. Further, according to the processing technique to which electroforming is applied, it is possible to easily form a thin portion such as a joint portion, and as a result, it is possible to manufacture a micro gripper having a small size. Further, as is clear from the cross-sectional configuration diagram of the conventional micro gripper shown in FIG. 3, conventionally, the main plate and the reinforcing plate were aligned with each other by using the micro pin, but according to the structure of the present invention, Since the reinforcing plate is not required, the micro pin required for alignment with the reinforcing plate is not required, and the micro gripper can be easily manufactured at low cost.
【０００９】[0009]
【実施例１】以下に、この発明の実施例を図に基づいて
詳細に説明する。図１に本発明によるマイクログリッパ
の平面図を示す。本体プレート１は上下対象形状とし、
本体プレート中心部に位置する積層型のピエゾアクチュ
エータ２の伸縮に従って歪むように関節部分４、５、
６、７が設けられている。また、フィンガー３は、アク
チュエータ２が駆動していないときは、開いた状態にあ
り、このフィンガー３の先端作業部分はアクチュエータ
が作動した時、前記フィンガーの上下が線接触するよう
にその先端部を外側に開いた形状に形成している。Embodiment 1 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a plan view of a micro gripper according to the present invention. The main body plate 1 has an upper and lower symmetrical shape,
The joint parts 4, 5 are arranged so as to be distorted according to the expansion and contraction of the laminated piezoelectric actuator 2 located at the center of the main body plate.
6 and 7 are provided. Further, the finger 3 is in an open state when the actuator 2 is not driven, and the tip working portion of the finger 3 has its tip portion so that the upper and lower portions of the finger 3 make a line contact when the actuator is operated. It has a shape that opens to the outside.
【００１０】また、図２は上下フィンガー３の間隔を平
行に設けたものであり、この場合前記フィンガーの一部
に弾性変形部分を設け、フィンガーが閉じた時にフィン
ガー先端の応力を吸収するように構成されている。ま
た、本体プレート１には剛性を確保する為に凸状部分１
１、１２、１３、１４、１５を形成している。さらに、
前記本体プレート１の中央部分には、積層型ピエゾアク
チュエータ２を収納保持する収納部が形成されており、
前記積層型ピエゾアクチュエータ２は、この収納部に密
に収納支持されている。Further, FIG. 2 shows that the upper and lower fingers 3 are provided in parallel with each other. In this case, an elastically deforming portion is provided in a part of the finger so that the stress at the tip of the finger is absorbed when the finger is closed. It is configured. In addition, the main body plate 1 has a convex portion 1 for ensuring rigidity.
1, 12, 13, 14, and 15 are formed. further,
An accommodating portion for accommodating and retaining the laminated piezo actuator 2 is formed in the central portion of the body plate 1.
The laminated piezo actuator 2 is densely housed and supported in this housing part.
【００１１】以下に、本発明によるマイクログリッパの
動作を詳細に説明する。なお、本願マイクログリッパは
上下対象の構造をしているので、説明を簡略化するため
に一方のみの動作を説明する。積層型ピエゾアクチュエ
ータ２にたとえば数十Ｖ〜数百Ｖの直流電圧を印加する
とアクチュエータ２が該印加電圧に比例して延伸する。
この場合、積層型ピエゾアクチュエータの一端１６は、
本体プレート１の前記収納部内側の一端と接合されてお
り、さらに、前記本体プレート１の前記ピエゾアクチュ
エータとの接合部近傍には前記凸状部分１４を形成し、
本体プレート１が変形しないように剛性を保っている。
この状態でピエゾアクチュエータ２に電圧を印加した時
の前記積層型ピエゾアクチュエータの伸びは本体プレー
ト１の他端１７の方向に限定される。即ち、本体プレー
ト１は、前記アクチュエータ２の延伸により力を受け、
関節部分４が撓んで本体プレート１が図中の矢印１８の
方向に歪む。The operation of the microgripper according to the present invention will be described in detail below. Since the micro gripper of the present application has a vertically symmetrical structure, only one operation will be described in order to simplify the description. When a direct current voltage of, for example, several tens V to several hundreds V is applied to the laminated piezoelectric actuator 2, the actuator 2 extends in proportion to the applied voltage.
In this case, one end 16 of the laminated piezoelectric actuator is
It is joined to one end of the main body plate 1 inside the housing portion, and the convex portion 14 is formed in the vicinity of the joint portion of the main body plate 1 with the piezo actuator.
The rigidity is maintained so that the body plate 1 is not deformed.
When a voltage is applied to the piezoelectric actuator 2 in this state, the extension of the laminated piezoelectric actuator is limited to the direction of the other end 17 of the body plate 1. That is, the body plate 1 receives a force due to the extension of the actuator 2,
The joint portion 4 bends and the body plate 1 is distorted in the direction of arrow 18 in the figure.
【００１２】この場合、積層型ピエゾアクチュエータ２
の力は、関節部分４で伝達される。なぜなら、凸状部分
１１、１２により本体プレートは剛体となっており、こ
の剛体部で前記積層型ピエゾアクチュエータ２の延伸力
は吸収されず、前記関節部分のみに作用するためであ
る。前記関節部分と凸状部分との相関関係、即ち、積層
型ピエゾアクチュエータ２の力は、フィンガー３方向に
複数設けた関節部４、５、６、７の順に順次伝わりフィ
ンガー３の開閉を行うように動作する。In this case, the laminated piezo actuator 2
Is transmitted at the joint part 4. This is because the main body plate has a rigid body due to the convex portions 11 and 12, and the stretching force of the laminated piezoelectric actuator 2 is not absorbed by this rigid body portion and acts only on the joint portion. Correlation between the joint portion and the convex portion, that is, the force of the laminated piezoelectric actuator 2 is sequentially transmitted in the order of the joint portions 4, 5, 6, 7 provided in the direction of the finger 3 to open and close the finger 3. To work.
【００１３】なお、各関節部分で本体プレートの弾性変
形方向は図中の矢印方向である。また、これらの一連の
変形動作時は、本体プレートに形成した凸状部分が本体
プレートの剛性を高めているため、積層型ピエゾアクチ
ュエータ２の伸長方向に対して垂直方向に変位すること
はない。次に、前記積層型ピエゾアクチュエータ２に印
加した直流電圧をＯＦＦにすると、前記積層型ピエゾア
クチュエータは初期状態まで縮み、該積層型ピエゾアク
チュエータの伸長を受ける本体プレートの他端１７に対
する押圧力は消滅する。また、これに伴って本体プレー
トは前記各関節部分の弾性力により元の状態に復元し、
積層型ピエゾアクチュエータ伸長前の初期状態にもど
り、フィンガー３は閉じた状態から開いた状態となる。
この場合も、閉じる時の本体プレートの動作と同様に本
体プレート内での積層型ピエゾアクチュエータ２の伸長
方向に対して垂直方向に対する変移は発生しない。The elastic deformation direction of the body plate at each joint is the direction of the arrow in the figure. Further, during the series of deformation operations, the convex portion formed on the main body plate enhances the rigidity of the main body plate, so that the laminated piezoelectric actuator 2 is not displaced in the direction perpendicular to the extending direction. Next, when the DC voltage applied to the laminated piezo actuator 2 is turned off, the laminated piezo actuator contracts to the initial state, and the pressing force on the other end 17 of the main body plate that receives the extension of the laminated piezo actuator disappears. To do. Along with this, the main body plate is restored to its original state by the elastic force of each joint portion,
Returning to the initial state before the expansion of the laminated piezo actuator, the finger 3 is changed from the closed state to the open state.
Also in this case, similar to the operation of the main body plate at the time of closing, the displacement in the direction perpendicular to the extending direction of the laminated piezoelectric actuator 2 in the main body plate does not occur.
【００１４】[0014]
【発明の効果】この発明は、以上説明したようにマイク
ログリッパの基本部品である本体プレート関節部分以外
の部分に凸状の変形部を形成して剛体部を構成したの
で、補強板なしでマイクログリッパを形成することがで
き、この為、マイクログリッパのサイズを小さくし、な
おかつ、簡便で、安価に製作るという効果がある。As described above, according to the present invention, since the rigid deformable portion is formed by forming the convex deformed portion in the portion other than the joint portion of the main body plate which is the basic component of the micro gripper, the micro member without the reinforcing plate is used. Since the gripper can be formed, there is an effect that the size of the micro gripper can be reduced, and the gripper can be manufactured easily and inexpensively.
【００１５】さらには、電鋳加工技術を用いて本懐プレ
ートを形成することにより微小なマイクログリッパが製
作可能となる。Further, by forming the main pocket plate by using the electroforming technique, it becomes possible to manufacture a minute micro gripper.
【図１】本発明のマイクログリッパの平面図である。FIG. 1 is a plan view of a micro gripper of the present invention.
【図２】本発明の他の実施例を示すマイクログリッパの
平面図である。FIG. 2 is a plan view of a micro gripper showing another embodiment of the present invention.
【図３】従来のマイクログリッパーの組み立て断面図で
ある。FIG. 3 is an assembled sectional view of a conventional micro gripper.
１ 本体プレート ２ 積層型ピエゾアクチュエータ ３ フィンガー ４、５、６、７ 関節部分 ８、１０、１９ 補強板 ９ 固定ネジ 11、12、13、14、15 凸状部分 1 Main body plate 2 Laminated piezo actuator 3 Fingers 4, 5, 6, 7 Joint part 8, 10, 19 Reinforcing plate 9 Fixing screw 11, 12, 13, 14, 15 Convex part
Claims (3)
を設け、一端に微小部品の挟持部を備えた金属薄板と、
該金属薄板の所定位置に配置され、電圧の印加により並
進運動を行い、金属薄板に一定の応力を与えるアクチュ
エータとからなり、 前記金属薄板の狭幅部以外の適宜箇所に剛体部を形成
し、前記狭幅部および剛体部を介して前記アクチュエー
タの並進運動を前記挟持部の開閉運動に変換するように
したことを特徴とするマイクログリッパ。1. A thin metal plate provided with elastically deformable narrow width portions at a plurality of predetermined locations and having a pinching portion for a micro component at one end,
Arranged at a predetermined position of the metal thin plate, consisting of an actuator that performs a translational motion by applying a voltage and applies a constant stress to the metal thin plate, and forms a rigid body portion at an appropriate location other than the narrow width portion of the metal thin plate, A micro gripper, wherein translational movement of the actuator is converted into opening / closing movement of the holding portion via the narrow portion and the rigid portion.
板を凸状変形させて形成したことを特徴とする請求項１
記載のマイクログリッパ。2. The rigid body portion formed on the metal thin plate is formed by convexly deforming the metal thin plate.
Micro gripper as described.
工手段により金属薄板に凸状部を形成してなることを特
徴とする請求項１記載のマイクログリッパ。3. The micro gripper according to claim 1, wherein the rigid portion formed on the thin metal plate is formed by forming a convex portion on the thin metal plate by electroforming.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4098335A JPH05293778A (en) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Microgripper |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4098335A JPH05293778A (en) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Microgripper |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05293778A true JPH05293778A (en) | 1993-11-09 |
Family
ID=14217038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4098335A Pending JPH05293778A (en) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Microgripper |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05293778A (en) |
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