JPH06170762A - Micromanipulator - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide a microcomputer which is designed to simplify constitution and perform grasping or handling of even a fine object with a size of several mum. CONSTITUTION:A micromanipulator 20 fundamentally comprises a frame-shaped piezoelectric ceramic body 28 having two arm parts 26 and 26 extending from the two edge parts of one side 22 in a longitudinal direction of a rectangular quadrilateral body. Two sides 22 and 24 in a longitudinal direction form first and second electrodes 30 and 32 and grasping parts 34 and 34 positioned facing each other are respectively formed on the free edge parts of the arms 26 and 26. The electrode parts 30 and 32 are formed of external electrodes 30a and 32a, respectively, on the observe and the reverse through a green sheet lamination method. The grasping parts 34 and 34 are formed of a fine glass needle.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マニピュレータ（ロボ
ットハンド）に係り、殊にその作動部を圧電アクチュエ
ータにより構成した微細物体取扱用のマイクロマニピュ
レータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manipulator (robot hand), and more particularly to a micromanipulator for handling a fine object, the working portion of which is composed of a piezoelectric actuator.

【０００２】[0002]

【従来の技術】今日、作動部を圧電アクチュエータによ
り構成したマイクロマニピュレータ（以下、単にマイク
ロマニピュレータと称する）は既に公知である。すなわ
ち、この種のマイクロマニピュレータは、図３に示すよ
うに、圧電アクチュエータ部１０と変位拡大機構部１２
とから構成し、そして変位拡大機構部１２は、その中心
部を枢支軸１４を介して基板１６上に枢支されると共
に、その変位自由端部には一対の把持部１８，１８が設
けられている。そして、圧電アクチュエータ部１０に電
圧が負荷されると、これに発生する微小な変位が、枢支
軸１４を中心として回動する変位拡大機構部１２により
拡大され、これにより把持部１８，１８が閉じられて微
細物体（図示せず）を把持することができるように構成
されている。2. Description of the Related Art Today, a micromanipulator (hereinafter, simply referred to as a micromanipulator) having an actuating portion formed of a piezoelectric actuator is already known. That is, as shown in FIG. 3, this type of micromanipulator includes a piezoelectric actuator section 10 and a displacement magnifying mechanism section 12.
The displacement magnifying mechanism 12 is pivotally supported at its center on the base plate 16 via a pivot 14, and a pair of grips 18, 18 are provided at its displacement free end. Has been. When a voltage is applied to the piezoelectric actuator section 10, a minute displacement generated in the piezoelectric actuator section 10 is magnified by the displacement magnifying mechanism section 12 rotating about the pivot shaft 14, whereby the gripping sections 18, 18 are moved. It is configured so that it can be closed to grip a fine object (not shown).

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のマイクロマニピュレータは、以下に述べるように、
なお改良すべき基本的難点を有していた。However, the conventional micromanipulator described above has the following problems.
It had some basic problems to be improved.

【０００４】すなわち、先ず第１に、前記マイクロマニ
ピュレータは、圧電アクチュエータ部と変位拡大機構部
とから構成され、殊に後者は別体の基板および枢支軸を
必要とするため、構造が大形となり且つ価格が高価とな
る。次に、圧電アクチュエータ部は、通常数十〜百数十
層の積層圧電アクチュエータから形成されているが、こ
れは構成を複雑とするばかりではなく、しかもこのよう
に構成されたものにおいても、把持部によって把持ない
し取扱い得る微細物体の大きさは、実際的には数十〜数
百μｍのオーダーまでに限定されている。That is, first of all, the micromanipulator is composed of a piezoelectric actuator section and a displacement magnifying mechanism section, and in particular, the latter requires a separate substrate and pivot, so that the structure is large. And the price becomes high. Next, the piezoelectric actuator section is usually formed from a laminated piezoelectric actuator of several tens to hundreds of layers, but this not only complicates the structure, but also in the case of such a structure, the gripping The size of the fine object that can be gripped or handled by the part is practically limited to the order of tens to hundreds of μm.

【０００５】そこで、本発明の目的は、構成が簡単で且
つ数μｍの微細物体でも把持ないし取扱うことができる
マイクロマニピュレータを提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a micromanipulator having a simple structure and capable of gripping or handling a micro object having a size of several μm.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】先の目的を達成するため
に、本発明に係るマイクロマニピュレータは、矩形状四
辺体の長手方向一辺の両端縁部から互いに対向するよう
斜方向外側へ延在する２つの腕部を備えた枠形状圧電セ
ラミック体からなり、前記圧電セラミック体の前記長手
方向二辺を第１および第２の電極部に形成すると共に、
前記２つの腕部の自由端縁部に互いに対向する把持部を
それぞれ形成し、前記第１および第２の電極部に対し、
その一方を伸長させると同時に他方を短縮させ、または
前記一方を短縮させると同時に前記他方を伸長させるよ
うに電圧を負荷することにより、前記両把持部を互いに
開閉するよう構成することを特徴とする。In order to achieve the above object, a micromanipulator according to the present invention extends obliquely outward so as to face each other from both end portions of one side in the longitudinal direction of a rectangular tetrahedron. The piezoelectric ceramic body is formed of a frame-shaped piezoelectric ceramic body having two arm portions, and the two sides in the longitudinal direction of the piezoelectric ceramic body are formed as first and second electrode portions, and
Gripping portions facing each other are formed respectively on the free end edge portions of the two arm portions, and with respect to the first and second electrode portions,
The two gripping portions are opened and closed with each other by applying a voltage so that one of them is extended and the other is shortened, or the other is shortened and the other is simultaneously extended. .

【０００７】この場合、電極部の電極は、電極部の表、
裏にそれぞれグリーンシート積層法により形成する外部
電極により構成することができる。また、電極部の内部
には、前記表、裏両外部電極に対応して、それぞれ内部
電極を形成することができる。In this case, the electrode of the electrode section is the surface of the electrode section,
It can be constituted by an external electrode formed on the back by a green sheet laminating method. In addition, internal electrodes may be formed inside the electrode portions, corresponding to the front and back external electrodes, respectively.

【０００８】[0008]

【作用】マイクロマニピュレータは、グリーンシート積
層法により製造される一体成形の圧電セラミック体から
構成される。従って、構造が小形となると同時に、容易
に製造される。一方、把持部の開閉度は、電極部に負荷
される電圧によってのみ制御される。従って、操作が簡
便となると同時に、また結果的に、数μｍの微細物体で
も容易に把持、取扱うことが可能となる。The micromanipulator is composed of an integrally formed piezoelectric ceramic body manufactured by the green sheet laminating method. Therefore, the structure is small, and at the same time, it is easily manufactured. On the other hand, the degree of opening / closing of the grip portion is controlled only by the voltage applied to the electrode portion. Therefore, the operation becomes simple, and as a result, it becomes possible to easily grasp and handle even a fine object of several μm.

【０００９】[0009]

【実施例】次に、本発明に係るマイクロマニピュレータ
の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説
明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the micromanipulator according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【００１０】図１および図２において、本発明のマイク
ロマニピュレータ２０は、先ず基本的には、矩形状四辺
体の長手方向一辺２２の両端縁部から互いに対向するよ
う斜方向外側へ延在する２つの腕部２６、２６を備えた
枠形状圧電セラミック体２８により構成する。そして、
この圧電セラミック体２８の前記長手方向二辺２２，２
４の実質部分を、それぞれ第１および第２の電極部３
０，３２に形成すると共に、前記２つの腕部２６，２６
の自由端縁部に互いに対向する把持部３４，３４をそれ
ぞれ形成する。In FIGS. 1 and 2, the micromanipulator 20 of the present invention first basically extends obliquely outward so as to face each other from both end portions of one side 22 in the longitudinal direction of a rectangular tetrahedron. A frame-shaped piezoelectric ceramic body 28 having two arms 26, 26 is provided. And
The two longitudinal sides 22, 2 of the piezoelectric ceramic body 28
4 to a first electrode portion 3 and a second electrode portion 3 respectively.
0, 32, and the two arm portions 26, 26
Gripping portions 34, 34 facing each other are formed at the free edge portions of the.

【００１１】なお、各電極部３０，３２のそれぞれの電
極は、前記電極部３０，３２の表、裏にそれぞれグリー
ンシート積層法を使用して形成した外部電極３０ａ，３
０ｂおよび３２ａ，３２ｂにより構成する。また、把持
部３４，３４は、好適には、微細なガラス針などから構
成する。The respective electrodes of the electrode portions 30 and 32 are external electrodes 30a and 3 formed on the front surface and the back surface of the electrode portions 30 and 32 by using the green sheet laminating method.
0b and 32a, 32b. The grips 34, 34 are preferably composed of fine glass needles or the like.

【００１２】従って、このような構成になる本発明によ
れば、第１および第２の電極部３０，３２に電圧を印加
して分極後、図示されているように、その一方の電極部
３２を伸長させると同時に他方の電極部３０を短縮させ
るように電圧を負荷することにより、両把持部３４，３
４を互いに閉じるよう構成することができる。Therefore, according to the present invention having such a structure, after the voltage is applied to the first and second electrode portions 30 and 32 for polarization, one electrode portion 32 is formed as shown in the figure. Is stretched, and at the same time, a voltage is applied so as to shorten the other electrode portion 30.
4 can be configured to close each other.

【００１３】また、反対に、前記一方の電極部３２を短
縮させると同時に前記他方の電極部３０を伸長させるよ
うに電圧を負荷することにより、両把持部３４，３４を
互いに開くように構成することができる。しかもこの場
合、前記端部３４，３４の開閉度は、電極部３０，３２
に負荷される電圧の値に比例する。On the contrary, by applying a voltage so that the one electrode portion 32 is shortened and at the same time the other electrode portion 30 is elongated, both gripping portions 34, 34 are opened. be able to. Moreover, in this case, the degree of opening / closing of the end portions 34, 34 depends on the electrode portions 30, 32.
Proportional to the value of the voltage applied to.

【００１４】このように、本発明によれば、先ず第１
に、マイクロマニピュレータは、グリーンシート積層法
により形成した一体成形の圧電セラミック体から構成す
ることにより、構造が小形となり、また製造も容易化さ
れる。更にまた、把持部の開閉度は電極部に負荷される
電圧の値によってのみ制御し得るので、操作が簡便とな
り、またこの結果、数μｍの微細物体でも容易に把持な
いし取扱うことが可能となる。Thus, according to the present invention, first of all,
In addition, the micromanipulator has a compact structure and is easily manufactured by being formed of an integrally formed piezoelectric ceramic body formed by the green sheet laminating method. Furthermore, since the degree of opening and closing of the gripping portion can be controlled only by the value of the voltage applied to the electrode portion, the operation becomes simple, and as a result, even a minute object of several μm can be easily gripped or handled. .

【００１５】なお、図２において、参照符号３０ｃ，３
０ｄおよび３２ｃ，３２ｄは、それぞれ電極部３０，３
２の内部において、前記外部電極３０ａ，３０ｂおよび
３２ａ，３２ｂに対応するよう配設される内部電極を示
すが、このように構成することにより、電極部３０，３
２の駆動ないし操作を更に低い電圧で達成し得る利点が
得られる。In FIG. 2, reference numerals 30c and 3 are provided.
0d and 32c, 32d are electrode parts 30, 3 respectively.
2 shows the internal electrodes arranged so as to correspond to the external electrodes 30a, 30b and 32a, 32b in FIG.
The advantage is that the driving or operation of 2 can be achieved at a lower voltage.

【００１６】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、そ
の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可
能である。Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and many design changes can be made without departing from the spirit thereof.

【００１７】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るマイ
クロマニピュレータは。矩形状四辺体の長手方向一辺の
両端縁部から互いに対向するよう斜方向外側へ延在する
２つの腕部を備えた枠形状圧電セラミック体からなり、
前記圧電セラミック体の前記長手方向二辺を第１および
第２の電極部に形成すると共に、前記２つの腕部の自由
端縁部に互いに対向する把持部をそれぞれ形成し、前記
第１および第２の電極部に、その一方を伸長させると同
時に他方を短縮させ、または前記一方を短縮させると同
時に他方を伸長させるように電圧を負荷することによ
り、前記両把持部を互いに開閉するよう構成したことか
ら、マイクロマニピュレータはグリーンシート積層法に
よる一体成形の圧電セラミック体から構成され、これに
より構造が小形となり、また製造も容易化される。そし
て、把持部の開閉度は、電極部に負荷する電圧の値によ
ってのみ制御し得るので、操作が簡便となると共に数μ
ｍの微細物体でも容易に把持ないし取扱うことが可能と
なる。As described above, the micromanipulator according to the present invention is. The rectangular quadrilateral body is made of a frame-shaped piezoelectric ceramic body having two arm portions extending outward in the oblique direction so as to face each other from both end portions of one side in the longitudinal direction,
The two sides in the longitudinal direction of the piezoelectric ceramic body are formed on the first and second electrode portions, and the grip portions facing each other are formed on the free end edge portions of the two arm portions, respectively. The two electrode portions are opened and closed with respect to each other by applying a voltage so that one of them is extended and the other is shortened, or the other is shortened and the other is extended at the same time. Therefore, the micromanipulator is composed of a piezoelectric ceramic body integrally molded by the green sheet laminating method, which makes the structure small and facilitates manufacturing. Further, since the degree of opening and closing of the grip portion can be controlled only by the value of the voltage applied to the electrode portion, the operation is simplified and several μ
It is possible to easily grasp or handle even a fine object of m.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明に係るマイクロマニピュレータの一実施
例を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a micromanipulator according to the present invention.

【図２】図１のII−II線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.

【図３】従来のマイクロマニピュレータを示す平面図で
ある。FIG. 3 is a plan view showing a conventional micromanipulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２０ マイクロマニピュレータ ２２，２４ 長手方向辺 ２６ 腕部 ２８ 枠体状圧電セラミック体 ３０，３２ 電極部 ３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂ 外部電極 ３０ｃ，３０ｄ，３２ｃ，３２ｄ 内部電極 ３４ 把持部 20 Micro Manipulator 22, 24 Longitudinal Side 26 Arm 28 Frame-shaped Piezoelectric Ceramic Body 30, 32 Electrode 30a, 30b, 32a, 32b External Electrode 30c, 30d, 32c, 32d Internal Electrode 34 Grip

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 矩形状四辺体の長手方向一辺の両端縁部
から互いに対向するよう斜方向外側へ延在する２つの腕
部を備えた枠形状圧電セラミック体からなり、前記圧電
セラミック体の前記長手方向二辺を第１および第２の電
極部として形成すると共に、前記２つの腕部の自由端縁
部に互いに対向する把持部をそれぞれ形成し、前記第１
および第２の電極部に対し、その一方を伸長させると同
時に他方を短縮させ、または前記一方を短縮させると同
時に前記他方を伸長させるように電圧を負荷することに
より、前記両把持部を互いに開閉するよう構成すること
を特徴とするマイクロマニピュレータ。1. A frame-shaped piezoelectric ceramic body having two arms extending obliquely outward so as to face each other from both end portions of one side in the longitudinal direction of a rectangular tetrahedron. The two longitudinal sides are formed as the first and second electrode portions, and the grip portions facing each other are formed on the free end edges of the two arm portions, respectively.
By applying a voltage to the second electrode portion so that one of them is extended and the other is shortened at the same time, or the other is shortened and the other is extended at the same time, the both gripping portions are opened and closed with respect to each other. A micromanipulator characterized by being configured as follows. 【請求項２】 電極部の電極は、電極部の表、裏にそれ
ぞれグリーンシート積層法により形成した外部電極によ
り構成してなる請求項１記載のマイクロマニピュレー
タ。2. The micromanipulator according to claim 1, wherein the electrodes of the electrode portion are constituted by external electrodes formed on the front and back of the electrode portion by a green sheet laminating method. 【請求項３】 電極部の内部に、表、裏両外部電極に対
応してそれぞれ内部電極を形成してなる請求項２記載の
マイクロマニピュレータ。3. The micromanipulator according to claim 2, wherein internal electrodes are formed inside the electrode portion so as to correspond to the front and back external electrodes, respectively.