JPH07156083A - 超小型グリッパー - Google Patents
超小型グリッパーInfo
- Publication number
- JPH07156083A JPH07156083A JP5303131A JP30313193A JPH07156083A JP H07156083 A JPH07156083 A JP H07156083A JP 5303131 A JP5303131 A JP 5303131A JP 30313193 A JP30313193 A JP 30313193A JP H07156083 A JPH07156083 A JP H07156083A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gripper
- finger
- flexible
- thermal expansion
- movable
- 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.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁場を印加することができない把持対称であ
っても把持することを可能にする。 【構成】 熱膨張係数の異なる少なくとも２層の薄膜１
ａ、１ｂからなる可撓性フィンガー１と、可撓性フィン
ガー１を支持する支持体２とから構成する。
っても把持することを可能にする。 【構成】 熱膨張係数の異なる少なくとも２層の薄膜１
ａ、１ｂからなる可撓性フィンガー１と、可撓性フィン
ガー１を支持する支持体２とから構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超小型機械部品、生体
等を把持することを目的とした超小型グリッパーに関す
る。
等を把持することを目的とした超小型グリッパーに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造技術の進展に伴い、これらの
技術を用いて歯車、静電気モーター、マイクロポンプ等
の微小な機械要素或いは微小機械が得られるようになっ
た。本発明者は、半導体製造技術を用いて、低電圧駆動
で大きな駆動変位が得られる超小型グリッパーを特開平
５−２５３８７０において開示し、顕微鏡下にて原生体
や微小機械素子の把持、移動、組立、細胞融合等の微細
作業にこれを用いてきた。この超小型グリッパーは、金
属コイルを持つ可撓性プレートを１つのフィンガーと
し、これを外部磁場下に設置し、フィンガーのコイルに
電流を流す事により発生するローレンツ力で可撓性プレ
ート即ちフィンガーが開閉動作をするものである。実際
の作業においては、超小型グリッパーを３次元の油圧駆
動型マニピュレータの先端に設置し、油圧駆動型マニピ
ュレータのマスター入力装置（ジョイスティック）に、
人間（オペレータ）の指で駆動するフィンガー駆動用の
マスター入力装置を取り付け、把持対象と超小型グリッ
パーの２本のフィンガーを、顕微鏡下或いはテレビモニ
ターに映し出した顕微イメージで観察しながら作業を行
っていた。
技術を用いて歯車、静電気モーター、マイクロポンプ等
の微小な機械要素或いは微小機械が得られるようになっ
た。本発明者は、半導体製造技術を用いて、低電圧駆動
で大きな駆動変位が得られる超小型グリッパーを特開平
５−２５３８７０において開示し、顕微鏡下にて原生体
や微小機械素子の把持、移動、組立、細胞融合等の微細
作業にこれを用いてきた。この超小型グリッパーは、金
属コイルを持つ可撓性プレートを１つのフィンガーと
し、これを外部磁場下に設置し、フィンガーのコイルに
電流を流す事により発生するローレンツ力で可撓性プレ
ート即ちフィンガーが開閉動作をするものである。実際
の作業においては、超小型グリッパーを３次元の油圧駆
動型マニピュレータの先端に設置し、油圧駆動型マニピ
ュレータのマスター入力装置（ジョイスティック）に、
人間（オペレータ）の指で駆動するフィンガー駆動用の
マスター入力装置を取り付け、把持対象と超小型グリッ
パーの２本のフィンガーを、顕微鏡下或いはテレビモニ
ターに映し出した顕微イメージで観察しながら作業を行
っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術は画期的で効
果的な発明であったが、残念ながら従来の方法では、可
撓性フィンガーに磁場を印加しなければならなかったた
め、超小型グリッパーで把持する対象が磁性体である場
合には用いることができないという問題点があった。
果的な発明であったが、残念ながら従来の方法では、可
撓性フィンガーに磁場を印加しなければならなかったた
め、超小型グリッパーで把持する対象が磁性体である場
合には用いることができないという問題点があった。
【０００４】本発明は上記問題点を鑑みて成されたもの
であり、磁性体等磁場を印加することができない把持対
象であっても把持することが可能な超小型グリッパーを
提供することを目的とする。
であり、磁性体等磁場を印加することができない把持対
象であっても把持することが可能な超小型グリッパーを
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究の
結果、可撓性フィンガーを熱膨張係数の異なる少なくと
も２層の薄膜で形成して、この可撓性フィンガーに熱を
加えることによって、可撓性フィンガーの開閉を行うこ
とができることを見出し、本発明を成すに至った。
結果、可撓性フィンガーを熱膨張係数の異なる少なくと
も２層の薄膜で形成して、この可撓性フィンガーに熱を
加えることによって、可撓性フィンガーの開閉を行うこ
とができることを見出し、本発明を成すに至った。
【０００６】従って、本発明の超小型グリッパーは、第
１に『熱膨張係数の異なる少なくとも２層の薄膜からな
る可撓性フィンガーと、前記可撓性フィンガーを支持す
る支持体とからなること（請求項１）』から構成する。
また、好ましくは第２に、『前記可撓性フィンガーに熱
を加えるための加熱装置を設けたこと（請求項３）』か
ら構成する。
１に『熱膨張係数の異なる少なくとも２層の薄膜からな
る可撓性フィンガーと、前記可撓性フィンガーを支持す
る支持体とからなること（請求項１）』から構成する。
また、好ましくは第２に、『前記可撓性フィンガーに熱
を加えるための加熱装置を設けたこと（請求項３）』か
ら構成する。
【０００７】
【作用】以下、本発明の作用について図１を用いて説明
する。図１は、本発明を実施した超小型グリッパーの断
面図である。支持体（２）と、支持体（２）から突出し
ている可撓性薄膜（１ｂ）と、可撓性薄膜（１ｂ）と熱
膨張係数の異なる可撓性薄膜（１ａ）とからなる可撓性
フィンガー（１）とからなる構造体を２つ作製し、２つ
の支持体（２）どうしを陽極接合法や接着剤により接合
し得られる超小型グリッパーに於いて、可撓性フィンガ
ー部に外部からの光などのエネルギー照射により可撓性
フィンガー部に熱が生じると、可撓性フィンガーを構成
する薄膜の熱膨張の差により、可撓性フィンガーが歪曲
し、把持動作が得られるという作用を持つ。
する。図１は、本発明を実施した超小型グリッパーの断
面図である。支持体（２）と、支持体（２）から突出し
ている可撓性薄膜（１ｂ）と、可撓性薄膜（１ｂ）と熱
膨張係数の異なる可撓性薄膜（１ａ）とからなる可撓性
フィンガー（１）とからなる構造体を２つ作製し、２つ
の支持体（２）どうしを陽極接合法や接着剤により接合
し得られる超小型グリッパーに於いて、可撓性フィンガ
ー部に外部からの光などのエネルギー照射により可撓性
フィンガー部に熱が生じると、可撓性フィンガーを構成
する薄膜の熱膨張の差により、可撓性フィンガーが歪曲
し、把持動作が得られるという作用を持つ。
【０００８】この場合、２つの対向した可撓性フィンガ
ーが近接する方向すなわち、図１のＡの方向に可撓性フ
ィンガーを歪曲せしめるためには、支持体側の可撓性薄
膜（１ｂ）を可撓性薄膜（１ａ）より熱膨張係数の小さ
な材料で構成することにより達成することが出来る。以
下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本
発明はこれに限るものではない。
ーが近接する方向すなわち、図１のＡの方向に可撓性フ
ィンガーを歪曲せしめるためには、支持体側の可撓性薄
膜（１ｂ）を可撓性薄膜（１ａ）より熱膨張係数の小さ
な材料で構成することにより達成することが出来る。以
下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本
発明はこれに限るものではない。
【０００９】
【実施例】図２は、本発明の実施例による超小型グリッ
パーを示す概略斜視図である。以下、本発明の実施例に
ついて図２を用いて具体的に述べる。半導体製造技術を
利用して超小型グリッパーを作製した。以下にその作製
手順を述べる。３インチ直径、厚さ２５０μｍ、（１０
０）面方位のｎ型シリコン基板に低圧気相成長法により
ジクロルシランとアンモニアガスを原料として窒化珪素
膜（２ｂ）を５００ｎｍ成膜した。その後、この基板上
面にリフトオフ法により２００ｎｍの厚みを持つアルミ
ニウム薄膜（２ａ）をパターニングした。窒化珪素はア
ルミニウムよりも熱膨張係数の小さい材料である。尚、
このように可撓性フィンガーを構成する薄膜材料の形状
は２つの層で同一の形状を有する必要はない。
パーを示す概略斜視図である。以下、本発明の実施例に
ついて図２を用いて具体的に述べる。半導体製造技術を
利用して超小型グリッパーを作製した。以下にその作製
手順を述べる。３インチ直径、厚さ２５０μｍ、（１０
０）面方位のｎ型シリコン基板に低圧気相成長法により
ジクロルシランとアンモニアガスを原料として窒化珪素
膜（２ｂ）を５００ｎｍ成膜した。その後、この基板上
面にリフトオフ法により２００ｎｍの厚みを持つアルミ
ニウム薄膜（２ａ）をパターニングした。窒化珪素はア
ルミニウムよりも熱膨張係数の小さい材料である。尚、
このように可撓性フィンガーを構成する薄膜材料の形状
は２つの層で同一の形状を有する必要はない。
【００１０】次にこの基板に対し、レジスト膜を保護層
としたドライエッチング法により不要な窒化珪素膜を除
去して長さが２００μｍから１ｍｍで幅が４０μｍから
２００μｍで図２に示すような形状のフィンガー形状を
形成した。このときのフィンガー形状は、本実施例にし
ばられるものではなく、任意の形状に形成することが可
能である。これらの処理を施した試料の裏面部の窒化珪
素膜を部分的にエッチング除去し、試料全体をＫＯＨ、
ＴＭＡＨ等のシリコン用エッチング液に浸漬して、シリ
コンを部分的に溶かし出し、シリコンを支持体（２）と
し１つのフィンガーを有する構造を得た。これらの構造
体を２つ用意し、パターニングを施していない窒化珪素
膜面同士を接着剤或いは陽極接合法により接合し、図２
に示すような可撓性フィンガーを具備した超小型グリッ
パーを得た。
としたドライエッチング法により不要な窒化珪素膜を除
去して長さが２００μｍから１ｍｍで幅が４０μｍから
２００μｍで図２に示すような形状のフィンガー形状を
形成した。このときのフィンガー形状は、本実施例にし
ばられるものではなく、任意の形状に形成することが可
能である。これらの処理を施した試料の裏面部の窒化珪
素膜を部分的にエッチング除去し、試料全体をＫＯＨ、
ＴＭＡＨ等のシリコン用エッチング液に浸漬して、シリ
コンを部分的に溶かし出し、シリコンを支持体（２）と
し１つのフィンガーを有する構造を得た。これらの構造
体を２つ用意し、パターニングを施していない窒化珪素
膜面同士を接着剤或いは陽極接合法により接合し、図２
に示すような可撓性フィンガーを具備した超小型グリッ
パーを得た。
【００１１】このようにして得た超小型グリッパーを水
中に保持し、可撓性フィンガー部に波長６３３ｎｍのレ
ーザパルス光を照射し動作させた。この時、可撓性フィ
ンガーの開閉量は、照射するレーザ光の照射パルスの時
間間隔を変える事により制御した。即ち、可撓性フィン
ガーを大きく歪曲せしめるには、短いパルス間隔のレー
ザ光を照射した。
中に保持し、可撓性フィンガー部に波長６３３ｎｍのレ
ーザパルス光を照射し動作させた。この時、可撓性フィ
ンガーの開閉量は、照射するレーザ光の照射パルスの時
間間隔を変える事により制御した。即ち、可撓性フィン
ガーを大きく歪曲せしめるには、短いパルス間隔のレー
ザ光を照射した。
【００１２】尚、本実施例では、熱膨張係数の異なる材
料として、窒化珪素とアルミニウムを用いたが、これは
どのような材料を用いてもよい。しかし、可撓性フィン
ガーを閉じる方向に動かす場合には、２つの可撓性フィ
ンガーが向き合う面がわの材料は外側の材料よりも熱膨
張係数の小さいものにする。また、可撓性フィンガーを
形成する薄膜は２層である必要はなく多層の薄膜で形成
してもよい。
料として、窒化珪素とアルミニウムを用いたが、これは
どのような材料を用いてもよい。しかし、可撓性フィン
ガーを閉じる方向に動かす場合には、２つの可撓性フィ
ンガーが向き合う面がわの材料は外側の材料よりも熱膨
張係数の小さいものにする。また、可撓性フィンガーを
形成する薄膜は２層である必要はなく多層の薄膜で形成
してもよい。
【００１３】本実施例では可撓性フィンガー部分に熱を
加えるためにレーザパルスを照射したが、このような加
熱装置としては、可撓性フィンガー部分に熱を加えるも
のであれば何でもよい。尚、本実施例では超小型グリッ
パーを駆動させる装置については説明しなかったが、超
小型グリッパーを駆動させるためには油圧マニピュレー
タに超小型グリッパーを設置して、油圧マニピュレータ
によって超小型グリッパーの位置ＸＹＺ方向に移動させ
ることができる。この油圧マニピュレータに超小型グリ
ッパーを移動させる信号を送るためにジョイスティック
を設けてもよい。また、可撓性フィンガーの開閉は、可
撓性フィンガーを開閉させるための開閉装置の信号に応
じて、加熱装置（例えば、レーザパルスを発生させる装
置）から可撓性フィンガーに加えられる熱の大きさを制
御して（例えば、レーザパルスの時間間隔を変化させ
る）駆動すればよい。
加えるためにレーザパルスを照射したが、このような加
熱装置としては、可撓性フィンガー部分に熱を加えるも
のであれば何でもよい。尚、本実施例では超小型グリッ
パーを駆動させる装置については説明しなかったが、超
小型グリッパーを駆動させるためには油圧マニピュレー
タに超小型グリッパーを設置して、油圧マニピュレータ
によって超小型グリッパーの位置ＸＹＺ方向に移動させ
ることができる。この油圧マニピュレータに超小型グリ
ッパーを移動させる信号を送るためにジョイスティック
を設けてもよい。また、可撓性フィンガーの開閉は、可
撓性フィンガーを開閉させるための開閉装置の信号に応
じて、加熱装置（例えば、レーザパルスを発生させる装
置）から可撓性フィンガーに加えられる熱の大きさを制
御して（例えば、レーザパルスの時間間隔を変化させ
る）駆動すればよい。
【００１４】
【発明の効果】本発明では、可撓性フィンガーを熱膨張
係数の異なる少なくとも２層の薄膜で構成しているた
め、把持対象物が磁性体等であっても把持することがで
きる。
係数の異なる少なくとも２層の薄膜で構成しているた
め、把持対象物が磁性体等であっても把持することがで
きる。
【図１】本発明の超小型グリッパーの構成の一例を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図２】本発明の実施例による超小型グリッパーを示す
概略斜視図である。
概略斜視図である。
１・・・・・・可撓性フィンガー １ａ・・・・・可撓性薄膜 １ｂ・・・・・可撓性薄膜 ２・・・・・・支持体 ２ａ・・・・・アルミニウム薄膜 ２ｂ・・・・・窒化珪素薄膜
Claims (2)
- 【請求項１】 熱膨張係数の異なる少なくとも２層の薄
膜からなる可撓性フィンガーと、 前記可撓性フィンガーを支持する支持体とからなること
を特徴とした超小型グリッパー。 - 【請求項２】 前記可撓性フィンガーに熱を加えるため
の加熱装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の超
小型グリッパー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5303131A JPH07156083A (ja) | 1993-12-02 | 1993-12-02 | 超小型グリッパー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5303131A JPH07156083A (ja) | 1993-12-02 | 1993-12-02 | 超小型グリッパー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07156083A true JPH07156083A (ja) | 1995-06-20 |
Family
ID=17917260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5303131A Pending JPH07156083A (ja) | 1993-12-02 | 1993-12-02 | 超小型グリッパー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07156083A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101913130A (zh) * | 2010-08-25 | 2010-12-15 | 清华大学 | 电致动夹持器 |
| KR101681192B1 (ko) * | 2015-11-05 | 2016-12-01 | 세메스 주식회사 | 반송 로봇 |
-
1993
- 1993-12-02 JP JP5303131A patent/JPH07156083A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101913130A (zh) * | 2010-08-25 | 2010-12-15 | 清华大学 | 电致动夹持器 |
| KR101681192B1 (ko) * | 2015-11-05 | 2016-12-01 | 세메스 주식회사 | 반송 로봇 |
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