(57)【要約】【課題】陽極部材とゲル層とが剥離することがないアクチュエータ装置及びアクチュエータ装置のユニットを提供する。【解決手段】陽極部材１１と陰極部材１２とが交互に複数配置され且つ、陽極部材１１と陰極部材１２との間に誘電性を有する高分子材料からなるゲル層１３が設けられているアクチュエータ１０と、アクチュエータ１０の厚さ方向のあらかじめ設定された寸法よりもアクチュエータ１０が伸張することを防止する伸張防止機構４０とを備えているアクチュエータ装置１及びこのアクチュエータ装置１を備えたアクチュエータ装置のユニットによって課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一組の陽極部材と陰極部材とが配置されるか又は陽極部材と陰極部材とが交互に複数配置され且つ、該陽極部材と該陰極部材との間に誘電性を有する高分子材料からなるゲル層が設けられているアクチュエータと、
前記アクチュエータの厚さ方向のあらかじめ設定された寸法よりも前記アクチュエータが伸張することを防止する伸張防止機構と、を備えていることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項２】
前記伸張防止機構は、前記アクチュエータを内側に収容させている筐体と、前記アクチュエータを内側に収容させている移動フレームとにより構成され、
前記アクチュエータの前記厚さ方向の一端が前記筐体に取り付けられ、前記アクチュエータの前記厚さ方向の他端が前記移動フレームに取り付けられ、
前記移動フレームが前記筐体に対して前記厚さ方向に移動可能に構成され、
前記移動フレームは、あらかじめ設定された前記寸法に前記アクチュエータが伸張した位置で前記筐体に突き当てられる、請求項１に記載のアクチュエータ装置。
【請求項３】
前記筐体は、前記アクチュエータの前記厚さ方向の一端が取り付けられている第１の面と、前記アクチュエータの前記厚さ方向に直交する方向の両側に配置された第２の面及び第３の面と、前記アクチュエータの他端側に配置され、前記第１の面に対向している第４の面と、を有し、
前記移動フレームは、前記アクチュエータの前記厚さ方向の他端が取り付けられている取付板と、前記アクチュエータと前記第２の面及び前記第３の面との間にそれぞれ配置され、前記第１の面を貫いて前記筐体の内側から外側に延びる側板と、前記第１の面よりも外側に配置され、外部に接続可能な接続板と、を備えている、請求項２に記載のアクチュエータ装置。
【請求項４】
第２のアクチュエータが前記筐体の前記第４の面と前記移動フレームの前記取付板との間に配置され、
前記第２のアクチュエータの一端が前記取付板に取り付けられ、他端が前記第４の面に取り付けられている、請求項３に記載のアクチュエータ装置。
【請求項５】
前記アクチュエータを構成している周面の少なくとも１部にゲルを付着させいる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項６】
一組の陽極部材と陰極部材とが配置されるか又は陽極部材と陰極部材とが交互に複数配置され且つ、該陽極部材と該陰極部材との間に誘電性を有する高分子材料からなるゲル層が設けられているアクチュエータと、
前記アクチュエータの厚さ方向のあらかじめ設定された寸法よりも前記アクチュエータが伸張することを防止する伸張防止機構と、を有するアクチュエータ装置を２個備え、
前記アクチュエータ装置が前記厚さ方向にて向かい合って配置され、前記伸張防止機構同士が接続されていることを特徴とするアクチュエータ装置のユニット。
【請求項７】
一組の陽極部材と陰極部材とが配置されるか又は陽極部材と陰極部材とが交互に複数配置され且つ、該陽極部材と該陰極部材との間に誘電性を有する高分子材料からなるゲル層が設けられているアクチュエータと、
前記アクチュエータの厚さ方向のあらかじめ設定された寸法よりも前記アクチュエータが伸張することを防止する伸張防止機構と、を有するアクチュエータ装置を複数備え、
複数の前記アクチュエータ装置が同じ方向を向いて前記厚さ方向に一列に配置され、前記伸張防止機構同士が接続されていることを特徴とするアクチュエータ装置のユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ装置及びアクチュエータ装置のユニットに関し、さらに詳しくは、高分子材料からなるゲル層を有するアクチュエータを使用したアクチュエータ装置及びこのアクチュエータ装置を用いたアクチュエータ装置のユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人間共存型ロボットの研究が活発に行われており、モータに代わる駆動源として小型軽量で柔軟な動きが可能な誘電性を有する高分子材料を用いた次世代型のアクチュエータの開発が注目されている。
【０００３】
誘電性を有する高分子材料を用いたアクチュエータは、小型軽量かつ柔軟な動きが可能であり、人工筋肉への応用が期待されている。人工筋肉アクチュエータとして期待されている高分子材料としては、ポリ塩化ビニルやポリメタクリル酸メチルなどがある。その中でも、可塑剤を含有させたポリ塩化ビニルゲルは、生体筋肉に類似し、電気刺激によりクリープ変形もしくはベンディング変形を生じる。
【０００４】
特許文献１で提案している技術は、陽極と陰極との間に誘電性を有する高分子材料からなるゲルを設け、陽極と陰極との間に電圧を印加することによって、それらの厚さ方向に収縮させるアクチュエータに関する技術である。この技術は、アクチュエータの厚さ方向の変位Ｘを制御する方法の技術である。具体的には、アクチュエータに電圧Ｅを印加したときに、変位Ｘについてのサンプリング値から、特定の式に基づいて、電圧Ｅをフィードバック制御している。
【０００５】
このアクチュエータの制御方法は、アクチュエータの変位を高精度に制御することができるので、当該アクチュエータの制御方法で制御しているアクチュエータを位置制御用の制御素子等に利用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１３０２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
陰極と厚さ方向に伸縮可能な部材からなる陽極とでゲルを挟み込んだ基本ユニットを、ゲルを介して単純に積層してアクチュエータを構成した場合、アクチュエータに大きな引っ張り荷重が作用したときに、陽極とゲルとが剥離するおそれがあることが分かった。
【０００８】
図９に示すアクチュエータ１０を参照して具体的に説明する。アクチュエータ１０は、陽極部材１１と、陰極部材１２と、これら陽極部材１１と陰極部材１２との間に設けられたゲル層１３とからなる基本ユニットが複数積層されて構成されている。アクチュエータ１０は、陽極部材１１と陰極部材１２との間に電圧が印加されたり、電圧の印加を停止したりすることによってその厚さ方向Ｘに伸縮する。
【０００９】
アクチュエータ１０に、引っ張り方向の外力Ｆ１がかかり、アクチュエータ１０が厚さ方向Ｘに一定の長さＬ１以上に伸張された場合、陽極部材１１とゲル層１３とを剥離させるおそれがある。アクチュエータ１０は、陽極部材１１とゲル層１３とが剥離した場合、円滑に伸縮せず、安定した駆動源として利用することができないおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、引っ張り加重がアクチュエータに作用した場合でも、陽極部材とゲル層との剥離の問題がなく安定した駆動源として用いることができるアクチュエータ装置及びアクチュエータ装置のユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明に係るアクチュエータ装置は、一組の陽極部材と陰極部材とが配置されるか又は陽極部材と陰極部材とが交互に複数配置され且つ、該陽極部材と該陰極部材との間に誘電性を有する高分子材料からなるゲル層が設けられているアクチュエータと、前記アクチュエータの厚さ方向のあらかじめ設定された寸法よりも前記アクチュエータが伸張することを防止する伸張防止機構と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、アクチュエータの厚さ方向のあらかじめ設定された寸法よりもアクチュエータが伸張することを防止する伸張防止機構を備えているので、アクチュエータの厚さ方向に大きな引っ張り荷重がかかる長さにまでアクチュエータが伸張されることが防止される。そのため、アクチュエータを構成している陽極部材とゲル層とが剥離することを防止することができる。その結果、円滑に作動する駆動源として用いることができる。
【００１３】
本発明に係るアクチュエータ装置において、前記伸張防止機構は、前記アクチュエータを内側に収容させている筐体と、前記アクチュエータを内側に収容させている移動フレームとにより構成され、前記アクチュエータの前記厚さ方向の一端が前記筐体に取り付けられ、前記アクチュエータの前記厚さ方向の他端が前記移動フレームに取り付けられ、前記移動フレームが前記筐体に対して前記厚さ方向に移動可能に構成され、前記移動フレームは、あらかじめ設定された前記寸法に前記アクチュエータが伸張した位置で前記筐体に突き当てられることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、伸張防止機構が上記のように構成されているので、移動フレームが筐体に突き当たる位置でアクチュエータが伸張することを確実に防止することができる。
【００１５】
本発明に係るアクチュエータ装置において、前記筐体は、前記アクチュエータの前記厚さ方向の一端が取り付けられている第１の面と、前記アクチュエータの前記厚さ方向に直交する方向の前記アクチュエータの両側に配置された第２の面及び第３の面と、前記アクチュエータの他端側に配置され、前記第１の面に対向している第４の面と、を有し、前記移動フレームは、前記アクチュエータの前記厚さ方向の他端が取り付けられている取付板と、前記アクチュエータと前記第２の面及び前記第３の面との間にそれぞれ配置され、前記第１の面を貫いて前記筐体の内側から外側に延びる側板と、前記第１の面よりも外側に配置され、外部に接続可能な接続板と、を備えている。
【００１６】
この発明によれば、伸張防止機構の筐体及び移動フレームが上記のように構成されているので、伸張防止機構は筐体の第１の面に移動フレームの接続板が突き当てられた位置でアクチュエータが伸張することを防止することができる。
【００１７】
本発明に係るアクチュエータ装置において、第２のアクチュエータが前記筐体の前記第４の面と前記移動フレームの前記取付板との間に配置され、前記第２のアクチュエータの一端が前記取付板に取り付けられ、他端が前記第４の面に取り付けられていることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、２個のアクチュエータのうち、一方のアクチュエータに電圧を印加すると共に他方のアクチュエータに電圧を印加しないことと、他方のアクチュエータに電圧を印加すると共に一方のアクチュエータに電圧を印加しないこととを繰り返し行うことによって、アクチュエータ装置がアクチュエータの厚さ方向の両方の向きに同じか又は略同じ大きさの外力を与えることができる。
【００１９】
本発明に係るアクチュエータ装置において、前記アクチュエータを構成している周面にゲルを付着させいることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、アクチュエータを構成している周面にゲルを付着させいるので、アクチュエータが大きく伸縮することを阻止することができる。そのため、アクチュエータ装置に外力を加え、アクチュエータを所定の寸法に伸縮させたとき、アクチュエータを伸縮された状態に維持させたり、微小な距離だけ変位させたりすることができる。
【００２１】
上記課題を解決するための本発明に係るアクチュエータ装置のユニットは、一組の陽極部材と陰極部材とが配置されるか又は陽極部材と陰極部材とが交互に複数配置され且つ、該陽極部材と該陰極部材との間に誘電性を有する高分子材料からなるゲル層が設けられているアクチュエータと、前記アクチュエータの厚さ方向のあらかじめ設定された寸法よりも前記アクチュエータが伸張することを防止する伸張防止機構と、を有するアクチュエータ装置を２個備え、前記アクチュエータ装置が前記厚さ方向にて向かい合って配置され、前記伸張防止機構同士が接続されていることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、アクチュエータ装置のユニットは、アクチュエータ装置がその厚さ方向にて向かい合って配置され、伸張防止機構同士が接続されているので、２個のアクチュエータ装置のうち、一方のアクチュエータ装置のアクチュエータに電圧を印加すると共に他方のアクチュエータ装置のアクチュエータに電圧を印加しないことと、他方のアクチュエータ装置のアクチュエータに電圧を印加すると共に一方のアクチュエータ装置のアクチュエータに電圧を印加しないこととを繰り返し行うことによって、アクチュエータ装置が接続されている方向の両方の向きに、アクチュエータ装置が同じか又は略同じ大きさの外力を与えることができる。
【００２３】
上記課題を解決するための本発明に係るアクチュエータ装置のユニットは、一組の陽極部材と陰極部材とが配置されるか又は陽極部材と陰極部材とが交互に複数配置され且つ、該陽極部材と該陰極部材との間に誘電性を有する高分子材料からなるゲル層が設けられているアクチュエータと、前記アクチュエータの厚さ方向のあらかじめ設定された寸法よりも前記アクチュエータが伸張することを防止する伸張防止機構と、を有するアクチュエータ装置を複数備え、複数の前記アクチュエータ装置が同じ方向を向いて前記厚さ方向に一列に配置され、前記伸張防止機構同士が接続されていることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、アクチュエータ装置のユニットが、アクチュエータ装置を複数備え、複数のアクチュエータ装置が同じ方向を向いて厚さ方向に一列に配置され、伸張防止機構同士が接続されているので、単独のアクチュエータ装置だけの場合よりも長く変位させることができる。また、複数のアクチュエータ装置のうち、任意に選択した１又は複数のアクチュエータ装置だけを作動させることによってアクチュエータ装置のユニットを構成するすべてのアクチュエータ装置を作動させた場合よりも変位させる寸法を自由に設定することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、陽極部材とゲル層とが剥離することを防止することができるので、アクチュエータ装置を安定した動作を行う駆動源として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態のアクチュエータ装置を示す斜視図である。
【図２】アクチュエータの構造を示す説明図である。
【図３】図１及び図２に示したアクチュエータ装置のアクチュエータとは異なるゲル層を備えたアクチュエータを説明するための説明図である。
【図４】第１実施形態のアクチュエータ装置の作用を説明するために用いた説明図である。
【図５】周面にゲルが付着されたアクチュエータを用いたアクチュエータ装置の構成及び作用を説明するために用いた説明図である。
【図６】第２実施形態のアクチュエータ装置の構成及び作用を説明するために用いた説明図である。
【図７】第１タイプのアクチュエータ装置のユニットの構成及び作用を説明するために用いた説明図である。
【図８】第２タイプのアクチュエータ装置のユニットの構成及び作用を説明するために用いた説明図である。
【図９】アクチュエータの動作原理を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の技術的範囲は、以下の記載や図面にのみ限定されるものではない。
【００２８】
［全体構成］
本発明に係るアクチュエータ装置１は、図１に示すように、アクチュエータ１０と、当該アクチュエータ１０の厚さ方向Ｘのあらかじめ設定された寸法よりもアクチュエータ１０が伸張することを防止する伸張防止機構４０とを備えている。なお、本明細書において、厚さ方向Ｘとは、図１に示すように、陽極部材１１と陰極部材１２とが交互に複数配置されている方向を意味する。なお、アクチュエータ装置１は、陽極部材１１と陰極部材１２とが交互に複数配置されたアクチュエータ１０を用いた形態の他に、一組の陽極部材１１と陰極部材１１とが配置されたアクチュエータを用いた形態も含まれる。ただし、以下では、陽極部材１１と陰極部材１２とが交互に複数配置されたアクチュエータ１０を用いた形態を例にしてアクチュエータ装置１について説明する。
【００２９】
アクチュエータ１０は、図２に示すように、陽極部材１１と陰極部材１２とが交互に複数配置され、陽極部材１１と陰極部材１２との間に誘電性を有する高分子材料からなるゲル層１３が設けられることにより構成されている。図２に示す例では、陽極部材１１は網状のメッシュ体で構成されている。このアクチュエータ１０は、陽極部材１１と陰極部材１２との間に電圧を印加したり、電圧の印加を停止したりすることによって、陽極部材１１と陰極部材１２とが交互に配置された当該アクチュエータ１０の厚さ方向Ｘに伸縮する。
【００３０】
伸張防止機構４０は、アクチュエータ１０を内側に収容させている筐体２０と、アクチュエータ１０を内側に収容させている移動フレーム３０とにより構成されている。筐体２０は、第１の面２１、第２の面２２、第３の面２３及び第４の面２４が四角形の輪郭に一致するようにして配置されて形成されている。また、移動フレーム３０は、取付板３４、側板３２，３３及び接続板３１が四角形の輪郭に一致するようにして配置されて形成されている。この移動フレーム３０は、筐体２０に対してアクチュエータ１０の厚さ方向Ｘに移動可能に構成されている。
【００３１】
アクチュエータ装置１は、アクチュエータ１０が筐体２０及び移動フレーム３０の内側に配置されて構成されており、アクチュエータ１０の厚さ方向Ｘの一端１８が筐体２０の第１の面２１に取り付けられ、アクチュエータ１０の厚さ方向Ｘの他端１９が移動フレーム３０の取付板３４に取り付けられている。
【００３２】
伸張防止機構４０を構成している移動フレーム３０は、アクチュエータ１０の伸縮に伴って筐体２０に対してアクチュエータ１０の厚さ方向Ｘに移動するが、アクチュエータ１０が、その厚さ方向Ｘの寸法があらかじめ設定された寸法に伸張されたときに、筐体２０によって移動が停止されるように構成されている。
【００３３】
本発明のアクチュエータ装置１は、陽極部材とゲル層とが剥離することを防止することができるので、アクチュエータ装置を安定した動作を行う駆動源として用いることができる。
【００３４】
以下、アクチュエータ装置１の各構成について図面を適宜に参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
［第１実施形態］
以下、第１実施形態のアクチュエータ装置に符号１Ａを付して説明する。
【００３６】
〈アクチュエータ〉
アクチュエータ１０は、図１及び図２に示すように、陽極部材１１と陰極部材１２とがそれらの厚さ方向Ｘに交互に複数配置され、陽極部材１１と陰極部材１２との間に誘電性高分子材料からなるゲル層１３が設けられて構成されている。このアクチュエータ１０は、陽極部材１１、陰極部材１２及びそれらの間に設けられたゲル層１３を１つの基本構成単位として構成されている。アクチュエータ１０は、こうした基本構成単位を１０層積層して構成されている。ただし、基本構成単位の層の数は、必要に応じて９層以下にしたり、１１層以上にしたりすることができる。
【００３７】
アクチュエータ１０を構成している陽極部材１１及び陰極部材１２は平面視の形状が四角形に形成されており、ゲル層１３はその周縁部が陽極部材１１及び陰極部材１２の周縁部に一致するように形成されている。なお、図１に示した例は、アクチュエータ１０の平面視の形状が四角形に形成されているが、アクチュエータ１０の平面視の形状は、四角形以外の多角形や円形等に形成してもよい。
【００３８】
（陽極部材）
陽極部材１１は、図１に示した例では、導電性を有する金属ファイバーを網状に形成したメッシュ体によって構成されている。この陽極部材１１は、線径が０．１ｍｍの金属ファイバーによって、１インチあたりのワイヤーの本数が１００本になるメッシュサイズに形成されている。なお、陰極部材１２は、必要に応じた線径の金属ファイバーで適切なメッシュサイズに形成されたメッシュ体を用いることができる。
【００３９】
（陰極部材）
陰極部材１２は、厚さが薄い導電性を有する部材によって構成されている。図１に示した例は、厚さが０．０１ｍｍの導電性を有する金属性の部材で形成されている。
【００４０】
（ゲル層）
ゲル層１３は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）と可塑剤であるアジピン酸ジブチル（ＤＢＡ）とを、溶媒であるテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）内で混合して精製されたものである。このゲル層１３は、ポリ塩化ビニルとアジピン酸ジブチルとの重量組成比を調整することによって、その剛性を調整することができる。図１に示した例は、ポリ塩化ビニルとアジピン酸ジブチルとの重量組成比を１０：４０に調整して精製されたゲル層１３が使用されている。
【００４１】
そうしたゲル層１３は、陽極部材１１と陰極部材１２との間に電圧を印加したときにその厚さ方向Ｘに収縮し、電圧の印加を停止したときに元の厚さに復帰する。電圧を印加してゲル層１３がその厚さ方向Ｘに収縮したとき、ゲル層１３は陽極部材１１のメッシュの隙間に引き込まれる。アクチュエータ１０それ自体の収縮は、ゲル層１３が陽極部材１１のメッシュの隙間に引き込まれ、全体の厚さが薄くなることによって生じる。
【００４２】
電圧を印加した際にこのような作用をなすゲル層１３としては、ポリ塩化ビニルとアジピン酸ジブチルとを混合して精製したものの他に、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン６、ポリビニルアルコール、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリル、シリコーン等の誘電性を有する高分子材料を用いることができる。
【００４３】
こうしたアクチュエータ１０は、積層された各陽極部材１１の左右方向の一方に電源の陽極に接続するための配線１５をそれぞれ有し、積層された各陰極部材１２の左右方向の他方に電源の陰極に接続するための配線１６をそれぞれ有している。
【００４４】
なお、アクチュエータは、図３に示すように構成することもできる。図３に示すアクチュエータ１１０は、基部１１３ａ及びその一面側に設けられた突部１１３ａからなるゲル層１１３ｂ、突部１１３ｂの頂部に接して配置される陽極部材１１１と、陽極部材１１１に対し、突部１１３ｂをその厚さ方向Ｘに挟む位置に配される陰極部材１１２とを備えている。このアクチュエータ１１０は、陽極部材１１１陰極部材１１２との間に電圧を印加したときに、突部１１３ｂが陽極部材１１１側に付着するようにクリープ変形し、ゲル１１３が厚さ方向に収縮する。
【００４５】
〈伸張防止機構〉
次に、図１を参照して、伸張防止機構４０について説明する。伸張防止機構４０は、アクチュエータ１０を内側に収容させている筐体２０と、アクチュエータ１０を内側に収容させている移動フレーム３０とにより構成されている。この伸張防止機構４０は、アクチュエータ１０があらかじめ設定された寸法よりも伸張することを防止することによって、アクチュエータ１０がその厚さ方向Ｘにおいて、自然長又は略自然長よりも伸張することがないようにアクチュエータ１０の厚さ方向Ｘの寸法を規制している。
【００４６】
なお、本明細書において、アクチュエータ１０の自然長とは、電圧が印加されたり、電圧の印加を停止したりすることによって厚さ方向Ｘに伸縮するアクチュエータ１０において、電圧が印加されていないときのアクチュエータ１０の厚さ方向Ｘの寸法を意味する。
【００４７】
筐体２０は、第１の面２１、第２の面２２，第３の面２３及び第４の面２４が四角形の輪郭に一致して配置されて形成されている。第１の面２１と第４の面２４とが平行をなし、第２の面２２と第３の面２３とが平行をなしている。筐体２０は、第１の面２１、第２の面２２、第３の面２３及び第４の面２４の内側に空間を有しており、アクチュエータ１０は、第１の面２１、第２の面２２、第３の面２３及び第４の面２４の内側に形成されている空間に収容されている。
【００４８】
第１の面２１は、アクチュエータ１０を構成する陽極部材１１及び陰極部材１２に対して平行をなしており、アクチュエータ１０の厚さ方向Ｘの一端１８がこの第１の面２１に取り付けられている。また、第１の面２１は、後述する移動フレーム３０の側板３２，３３を貫通させるための細長い貫通孔３６を備えている。貫通孔３６の長さ及び幅は移動フレーム３０の側板３２，３３の幅及び厚さよりも大きく形成されており、移動フレーム３０の側板３２，３３が貫通孔３６に干渉することなくアクチュエータ１０の厚さ方向Ｘに円滑に移動することができるようになっている。第２の面２２及び第３の面２３はアクチュエータ１０の側部が一定の距離だけ離れた位置に配置されて設けられており、第４の面２４は、アクチュエータ１０の他端１９側で、アクチュエータ１０の他端１９から一定の距離だけ離れた位置で第１の面２１に対向するようにして設けられている。
【００４９】
筐体２０の第２の面２２は、アクチュエータ１０の厚さ方向Ｘの中央に対応する位置に、アクチュエータ１０を構成している陽極部材１１と電源（図示しない）の陽極とを接続している配線１５を通すための連絡穴２５を備え、筐体２０の第３の面２３は、アクチュエータ１０の厚さ方向Ｘの中央に対応する位置に、アクチュエータ１０を構成している陰極部材１２と電源（図示しない）の陰極とを接続している配線１６を通すための連絡穴２５を備えている。図１に示した例では、図１の左側に位置する第２の面２２の穴が、陽極部材１１と電源の陽極とを接続している配線を通すための連絡穴２５であり、図１の右側に位置する第３の面２３の穴が、陰極部材１２と電源の陰極とを接続している配線を通すための連絡穴２５である。なお、連絡穴２５は、束ねられた配線１５，１６を通すことができればよいので、円形にそれぞれ形成されている。
【００５０】
前記移動フレーム３０は、取付板３４、側板３２，３３及び接続板３１が四角形の輪郭に一致して配置されて形成されており、取付板３４、側板３２，３３及び接続板３１の内側が空間になるように構成されている。アクチュエータ１０は、取付板３４、側板３２，３３及び接続板３１の内側に形成されている空間に収容されている。
【００５１】
取付板３４は、アクチュエータ１０を構成する陽極部材１１及び陰極部材１２に対して平行をなしており、アクチュエータ１０の厚さ方向Ｘの他端１９がこの取付板３４に取り付けられている。側板３２は、アクチュエータ１０の側部と筐体２０の第２の面２２面との間で、アクチュエータ１０の側部及び筐体２０の第２の面２２に対して一定の距離を空けた位置に配されている。同様に、側板３３は、アクチュエータ１０の側部と筐体２０の第３の面２３との間で、アクチュエータ１０の側部及び筐体２０の第３の面２３に対して一定の距離を空けた位置に配されている。この側板３２，３３は、筐体２０の第１の面２１に形成された貫通孔３６にそれぞれ通されて、筐体２０の内側から外側に延びるように第１の面２１を貫いて設けられている。接続板３１は筐体２０の第１の面２１よりも外側で第１の面２１に対して平行をなして配置されている。この接続板３１は、当該アクチュエータ装置１Ａとは別体の外部の支持体や他のアクチュエータ装置等に接続するための接続用部材５０が取り付けられる部材である。
【００５２】
この移動フレーム３０の一方の側板３２は、アクチュエータ１０に対応する位置に、アクチュエータ１０を構成している陽極部材１１と電源（図示しない）の陽極とを接続している配線１５を通すための連絡穴３５を備え、移動フレーム３０他方の側板３３は、アクチュエータ１０に対応する位置に、アクチュエータ１０を構成している陰極部材１２と電源の陰極とを接続している配線１６を通すための連絡穴３５を備えている。この連絡穴３５は、アクチュエータ１０の厚さ方向Ｘに延びる細長い長方形に形成されている。図１に示す例では、図１の左側に位置する側板３２の穴が各陽極部材１１と電源の陽極とを接続する配線１５を通すための連絡穴３５であり、図１の右側に位置する側板３３の穴が各陰極部材１２と電源の陰極とを結ぶ配線１６を通すための連絡穴３５である。なお、この連絡穴３５は、アクチュエータ１０の厚さ方向Ｘに延びる細長い長方形に形成されており、複数の放射状に延びる配線１５，１６を通すことができるようになっている。
【００５３】
こうした構成を有する移動フレーム３０は、アクチュエータ１０の伸縮に伴って、筐体２０に対してアクチュエータ１０の厚さ方向Ｘに移動する。その際、筐体２０及び移動フレーム３０が、陽極部材１１に接続される配線１５及び陰極部材１２に接続される配線１６を通すための連絡穴２５，３５を備えているので、陽極部材１１及び陰極部材１２に接続された配線１５，１６がアクチュエータ装置１Ａに絡みついたいりすることが防止される。
【００５４】
〈アクチュエータ装置の作用〉
次に、図４を参照して、以上の構成を備えたアクチュエータ装置１Ａの作用について説明する。
【００５５】
図４（Ａ）は、アクチュエータ１０に電圧が印加されていない状態を示している。アクチュエータ１０に電圧が印加されていないとき、アクチュエータ１０は、その厚さ方向Ｘの寸法が自然長又は略自然長に維持されている。アクチュエータ１０に電圧が印加されていないとき、移動フレーム３０は、接続板３１と筐体２０の第１の面２１との間に若干の隙間が形成される位置に保たれている。この状態からアクチュエータ１０に電圧を印加したとき、図４（Ｂ）に示すように、アクチュエータ１０が収縮される。アクチュエータ１０が収縮されたことに伴って、移動フレーム３０は図４の上方に移動し、移動フレーム３０の接続板３１と筐体２０の第１の面２１との間の距離が広がる。この状態からアクチュエータ１０に電圧の印加を停止したとき、図４（Ｃ）に示すように、アクチュエータ１０は自然長又は略自然長まで伸張し、移動フレーム３０は図４の下方に移動する。
【００５６】
このアクチュエータ装置１Ａは、図４（Ｂ）示すようにアクチュエータ１０が収縮した状態から図４（Ｃ）に示すようにアクチュエータ１０が自然長又は略自然長に伸張する作用を利用して、接続板３１に設けられた接続用部材５０に接続した外部の物体（図示しない）を移動させている。
【００５７】
なお、このアクチュエータ装置１Ａの外部から移動フレーム３０を下方に向けて押し下げる力が移動フレーム３０に作用した場合でも、このアクチュエータ装置１Ａは、伸張防止機構４０を備えているので、アクチュエータ１０の陽極部材１１とゲル層１３とが剥離するような引っ張り荷重が作用する長さに引っ張られることは防止される。
【００５８】
具体的に、伸張防止機構４０の作用を説明する。アクチュエータ装置１Ａの外部から移動フレーム３０を下方に向けて押し下げる力が移動フレーム３０に作用したと仮定する。その場合、アクチュエータ１０の厚さ方向Ｘの一端１８が筐体２０の第１の面２１に取り付けられていると共に、アクチュエータ１０の他端１９が移動フレーム３０の取付板３４に取り付けられているので、移動フレーム３０の移動に伴って、アクチュエータ１０は伸張する。しかしながら、移動フレーム３０が下方に移動した場合、移動フレーム３０の接続板３１が筐体２０の第１の面２１に突き当たる。そのため、移動フレーム３０は、接続板３１が筐体２０の第１の面２１に突き当たった位置よりも下側に移動することが防止される。その結果、アクチュエータ１０は、接続板３１が筐体２０の第１の面２１に突き当たった位置よりも伸張することが防止される。
【００５９】
なお、接続板３１が第１の面２１に突き当たる位置は、アクチュエータ１０の厚さ方向の寸法が、アクチュエータ１０を構成する陽極部材１１とゲル層１３とが剥離しない範囲であれば、特に限定されない。しかしながら、接続板３１が第１の面２１に突き当たる位置は、アクチュエータ１０の厚さ方向Ｘの寸法が自然長又は略自然長にアクチュエータ１０が伸張したときに、接続板３１が第１の面２１に突き当たるように伸張防止機構４０を設定するとよい。このように設定することによって、アクチュエータ１０は収縮される領域でのみ使用され、引っ張り荷重がアクチュエータ１０に作用することがない。
【００６０】
アクチュエータ１０は、接続板３１が筐体２０の第１の面２１に突き当たった位置よりも伸張することが防止される結果、引っ張り荷重がアクチュエータ１０に作用することがなく、アクチュエータ１０を構成する正極部材とゲル層１３とが剥離されることが防止される。
【００６１】
次に、図５を参照して、アクチュエータ１０の周面にゲルを付着させているアクチュエータ装置１Ａについて説明する。なお、図５に示したアクチュエータ装置１Ａは、アクチュエータ１０の周面にゲルを付着させたこと以外の構成は、図１から図４に示したアクチュエータ装置１Ａの構成と同じである。そのため、図５に示したアクチュエータ装置１Ａは、図１から図４に示したアクチュエータ装置１Ａと同じ構成には同じ符号付してその説明を省略する。また、アクチュエータ１０の周面に付着させたゲルは図面には特に示していない。なお、アクチュエータ装置１Ａは、陽極部材１１と陰極部材１２とが交互に複数配置されたアクチュエータ１０を用いた形態の他に、一組の陽極部材１１と陰極部材１１とが配置されたアクチュエータを用いた形態も含まれる。ただし、以下では、陽極部材１１と陰極部材１２とが交互に複数配置されたアクチュエータ１０を用いた形態を例にしてアクチュエータ装置１Ａについて説明する。
【００６２】
なお、本明細書において、アクチュエータ１０の周面とは、アクチュエータ１０を構成している陽極部材１１、陰極部材１２及びゲル層１３の周縁により構成されている面を意味する。
【００６３】
このアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０は、高分子材料からなるゲルが周面に付着されることによって、当該アクチュエータ１０の剛性がゲルを付着させない場合よりも向上している。アクチュエータ１０の周面に付着されたゲルは、アクチュエータ１０がその厚さ方向Ｘに微小な距離ｔだけ変位することを許容している。アクチュエータ１０の周面に付着させるゲルとしては、例えば、ポリ塩化ビニルを用いることができる。また、使用するゲルとしては、ポリ塩化ビニルの他に、ポリメタクリル酸メチル、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン６、ポリビニルアルコール、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリル、シリコーン等の誘電性を有する高分子材料を用いることができる。
【００６４】
次に、図５を参照して、このアクチュエータ装置１Ａの作用について説明する。
【００６５】
図５（Ａ）は、アクチュエータ１０に電圧が印加されていない状態を示している。アクチュエータ１０に電圧が印加されていないとき、アクチュエータ１０は、その厚さ方向Ｘの寸法が自然長又は略自然長に維持されている。アクチュエータ１０に電圧が印加されていないとき、移動フレーム３０は、接続板３１と筐体２０の第１の面２１との間に若干の隙間が形成される位置に保たれている。この示す状態から、図５（Ａ）の矢印に示すように、アクチュエータ装置１Ａに外力Ｆを付加し、図５（Ｂ）に示すように、アクチュエータ１０を微小な距離ｔだけ収縮させる。アクチュエータ１０が微小な距離ｔだけ収縮されたことに伴って、移動フレーム３０は図５の上方に微小な距離ｔだけ移動する。この状態からアクチュエータ１０に電圧の印加した場合、図５（Ｂ）に示すように、アクチュエータ１０を収縮させる力ｆが当該アクチュエータに作用する。ところが、アクチュエータ１０は、その周面に付着されたゲルによってその収縮が拘束されているため、は図５（Ｃ）に示すように、アクチュエータ１０は収縮せず、アクチュエータ１０が微小な距離ｔだけ収縮された状態が維持される。そのため、移動フレーム３０も下方に移動せず、移動フレーム３０の位置が維持される。すなわち、図５（Ｃ）に示したアクチュエータ装置１Ａの状態は、図５（Ｂ）に示したアクチュエータ装置１Ａの状態から殆ど変化せず、図５（Ｂ）に示した状態がそのまま維持される。
【００６６】
このアクチュエータ装置１Ａは、腰サポート用アシストウェア、脚部サポート用アシストスパッツ等、身体各部のサポートを行う装置等に適用することができる。
【００６７】
［第２実施形態］
次に、図６を参照して第２実施形態のアクチュエータ装置１Ｂについて説明する。なお、第２実施形態のアクチュエータ装置１Ｂについては、第１実施形態のアクチュエータ装置１Ａと同じ構成については概要のみを説明し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。また、アクチュエータ装置１Ｂは、陽極部材１１と陰極部材１２とが交互に複数配置されたアクチュエータ１０を用いた形態の他に、一組の陽極部材１１と陰極部材１１とが配置されたアクチュエータを用いた形態も含まれる。ただし、以下では、陽極部材１１と陰極部材１２とが交互に複数配置されたアクチュエータ１０を用いた形態を例にしてアクチュエータ装置１Ｂについて説明する。
【００６８】
〈アクチュエータ装置の構成〉
このアクチュエータ装置１Ｂは、１つのアクチュエータ装置１Ｂに第１のアクチュエータ１０ａ及び第２のアクチュエータ１０ｂの２つのアクチュエータ１０ａ，１０ｂが用いられている。基本的な構成は、第１実施形態のアクチュエータ装置１Ａと同じであり、アクチュエータ１０ａ，１０ｂと、このアクチュエータ１０ａ，１０ｂの厚さ方向Ｘのあらかじめ設定された寸法よりもアクチュエータ１０ａ，１０ｂが伸張することを防止する伸張防止機構４０ｂとによって構成されている。
【００６９】
このアクチュエータ装置１Ｂに用いられている２つのアクチュエータ１０ａ，１０ｂの基本的な構成は、第１実施形態のアクチュエータ装置１Ａに用いられているアクチュエータ１０と同じであり、陽極部材１１と陰極部材１２とが交互に複数配置され且つ、陽極部材１１と陰極部材１２との間に誘電性を有する高分子材料からなるゲル層１３が設けられることによって構成されている。また、陽極部材１１は、網状のメッシュ体で構成されている。このアクチュエータ１０ａ，１０ｂは、陽極部材１１と陰極部材１２との間に電圧を印加したり、印加した電圧を停止したりすることによって、陽極部材１１と陰極部材１２とが交互に配置された当該アクチュエータ１０ａ，１０ｂの厚さ方向Ｘに伸縮する。
【００７０】
伸張防止機構４０ｂは、第１のアクチュエータ１０ａ及び第２のアクチュエータ１０ｂを内側に収容させている筐体２０ｂと、第１のアクチュエータ１０ａを内側に収容させている移動フレーム３０とにより構成されている。筐体２０ｂは、第１の面２１ｂ、第２の面２２ｂ、第３の面２３ｂ及び第４の面２４ｂが四角形の輪郭に一致するようにして配置されて形成されている。また、移動フレーム３０は、取付板３４、側板３２，３３及び接続板３１が四角形の輪郭に一致するようにして配置されて形成されており、筐体２０ｂに対して２つのアクチュエータ１０ａ，１０ｂの厚さ方向Ｘに移動可能に構成されている。なお、このアクチュエータ装置１Ｂの移動フレーム３０が筐体２０ｂに対してアクチュエータ１０ａ，１０ｂの厚さ方向Ｘに移動するメカニズムは、第１実施形態のアクチュエータ装置１Ａのメカニズムと同じである。
【００７１】
筐体２０ｂ及び移動フレーム３０は、第１のアクチュエータ１０ａを、当該アクチュエータ装置１Ｂの上側半分の領域に配置されるようにして、それらの内側に収容している。第１のアクチュエータ１０ａの厚さ方向Ｘの一端１８ａは筐体２０ｂの第１の面２１ｂに取り付けられており、厚さ方向Ｘの他端１９ａは移動フレーム３０の取付板３４の表面に取り付けられている。また、筐体２０ｂは、当該アクチュエータ装置１Ｂの下側半分の領域に配置されるようにして、その内側に第２のアクチュエータ１０ｂを収容している。第２のアクチュエータ１０ｂの厚さ方向Ｘの一端１８ｂは移動フレーム３０の取付板３４の裏面に取り付けられ、厚さ方向Ｘの他端１９ｂは筐体２０ｂの第４の面２４ｂに取り付けられている。
【００７２】
筐体２０ｂの第２の面２２ｂは、第１のアクチュエータ１０ａの厚さ方向Ｘの中央に対応する位置に、第１のアクチュエータ１０ａを構成している陽極部材１１と電源（図示しない）の陽極とを接続している配線１５ａを通すための連絡穴２５ａを備え、第２のアクチュエータ１０ｂの厚さ方向Ｘの中央に対応する位置に、第２のアクチュエータ１０ｂを構成している陽極部材１１と電源の陽極とを接続している配線１５ｂを通すための連絡穴２５ｂを備えている。連絡穴２５ａ，２５ｂは円形にそれぞれ形成されている。
【００７３】
また、筐体２０ｂの第３の面２３ｂは、第１のアクチュエータ１０ａの厚さ方向Ｘの中央に対応する位置に、第１のアクチュエータ１０ａを構成している陰極部材１２と電源の陰極とを接続している配線１６ａを通すための連絡穴２５ａを備え、第２のアクチュエータ１０ｂの厚さ方向Ｘの中央に対応する位置に、第２のアクチュエータ１０ｂを構成している陰極部材１２と電源の陰極とを接続している配線１６ｂを通すための連絡穴２５ｂを備えている。連絡穴２５ａ，２５ｂは円形にそれぞれ形成されている。
【００７４】
移動フレーム３０の一方の側板３２は、第１のアクチュエータ１０ａに対応する位置に、第１のアクチュエータ１０ａを構成している陽極部材１１と電源の陽極とを接続している配線を通すための連絡穴３５を備え、移動フレーム３０の他方の側板３３は、第１のアクチュエータ１０ａに対応する位置に、第１のアクチュエータ１０ａを構成している陰極部材１２と電源の陰極とを接続している配線を通すための連絡穴３５を備えている。なお、この連絡穴３５は、アクチュエータ１０ａの厚さ方向Ｘに延びる細長い長方形に形成されており、複数の放射状に延びる配線を通すことができるようになっている。
〈アクチュエータ装置の作用〉
次に、アクチュエータ装置１Ｂの作用について説明する。
【００７５】
図６（Ａ）は、第１のアクチュエータ１０ａに電圧が印加され、第２のアクチュエータ１０ｂには電圧が印加されていないアクチュエータ装置１Ｂの状態を示している。第１のアクチュエータ１０ａは、電圧が印加されているので、厚さ方向Ｘに収縮されている。これに対し、第２のアクチュエータ１０ｂは、電圧が印加されていないので、厚さ方向Ｘに収縮されず、自然長又は略自然長の状態に保たれている。
【００７６】
移動フレーム３０は、第１のアクチュエータ１０ａが収縮していること及び、第２のアクチュエータ１０ｂが自然長又は略自然長に保たれていることによって、図６の上方に上昇されている。
【００７７】
次に、図６（Ａ）の状態から第１のアクチュエータ１０ａに電圧を印加することを停止すると共に、第２のアクチュエータ１０ｂに電圧を印加する。その場合、第１のアクチュエータ１０ａは、図６（Ｂ）に示すように、収縮していた状態から伸張し、厚さ方向Ｘの寸法が自然長又は略自然長になる。第２のアクチュエータ１０ｂは、自然長又は略自然長に保たれていた状態から収縮し、厚さ方向Ｘの寸法が自然長又は略自然長よりも短くなる。
【００７８】
移動フレーム３０は、第１のアクチュエータ１０ａが伸張することによって取付板３４が第１のアクチュエータ１０ａによって押し下げられると共に、第２のアクチュエータ１０ｂが収縮することによって取付板３４が第２のアクチュエータ１０ｂにより引き下げられる。そのため、移動フレーム３０は、図６の下方に下降されている。
【００７９】
このアクチュエータ装置１Ｂは、図６（Ａ）に示すように移動フレーム３０が上昇されている状態から図６（Ｂ）に示すように移動フレーム３０が下降する動作を利用して、移動フレーム３０の接続板３１に設けられた接続用部材５０を介して外部の物体（図示しない）を当該アクチュエータ装置１Ｂ側に引き寄せる方向に移動させている。
【００８０】
次に、図６（Ｂ）の状態から第１のアクチュエータ１０ａに電圧を印加すると共に、第２のアクチュエータ１０ｂに電圧を印加することを停止する。その場合、第１のアクチュエータ１０ａは、図６（Ｃ）に示すように、自然長又は略自然長に保たれていた状態から収縮し、厚さ方向Ｘの寸法が自然長又は略自然長よりも短くなる。第２のアクチュエータ１０ｂは、収縮していた状態から伸張し、厚さ方向Ｘの寸法が自然長又は略自然長になる。
【００８１】
移動フレーム３０は、第１のアクチュエータ１０ａが収縮することによって取付板３４が第１のアクチュエータ１０ａによって引き上げられると共に、第２のアクチュエータ１０ｂが伸張することによって取付板３４が第２のアクチュエータ１０ｂにより押し上げられる。そのため、移動フレーム３０は、図５の上方に上昇されている。
【００８２】
このアクチュエータ装置１Ｂは、図６（Ｂ）に示すように移動フレーム３０が下降されている状態から図６（Ｃ）に示すように移動フレーム３０が上昇する動作を利用して、移動フレーム３０の接続板３１に設けられた接続用部材５０を介して外部の物体（図示しない）を当該アクチュエータ装置１Ｂから離れる方向に移動させている。
【００８３】
このアクチュエータ装置１Ｂは、２個のアクチュエータ１０ａ，１０ｂのうち、例えば、一方のアクチュエータ１０ａに電圧を印加すると共に他方のアクチュエータ１０ｂに電圧を印加しないことと、他方のアクチュエータ１０ｂに電圧を印加すると共に一方のアクチュエータ１０ａに電圧を印加しないこととを繰り返し行うことによって、アクチュエータ装置１Ｂがアクチュエータ１０ａ，１０ｂの厚さ方向の両方の向きに同じか又は略同じ大きさの外力を与えることができる。
【００８４】
なお、アクチュエータを構成している周面の少なくとも１部にゲルを付着させた場合、アクチュエータ装置１Ｂに外力を付加して移動フレームを微少な距離だけ変位させ、変位した位置に移動フレーム３０を維持させることができる。
【００８５】
［アクチュエータ装置のユニット］
次に、本発明のアクチュエータ装置のユニットについて説明する。アクチュエータ装置のユニットは、次の２つに大別することができる。なお、以下に説明する第１タイプのアクチュエータ装置のユニット１００Ａ及び第２タイプのアクチュエータ装置のユニット１００Ｂのアクチュエータ装置は、アクチュエータが陽極部材１１と陰極部材１２とを交互に複数配置して構成された形態の他に、一組の陽極部材１１と陰極部材１１とを配置して構成した形態も含まれる。ただし、以下では、陽極部材１１と陰極部材１２とが交互に複数配置されたアクチュエータを用いた形態を例にしてアクチュエータ装置のユニット１００Ａ，１００Ｂについて説明する。
【００８６】
第１タイプのアクチュエータ装置１のユニット１００Ａは、２個のアクチュエータ装置１を用いて構成されており、アクチュエータ装置１が、その厚さ方向Ｘに並べて配置され且つ、相互に向かい合って配置されている。アクチュエータ装置１は、陽極部材１１と陰極部材１２とが交互に複数配置され且つ、陽極部材１１と陰極部材１２との間に誘電性を有する高分子材料からなるゲル層１３が設けられているアクチュエータ１０と、アクチュエータ１０の厚さ方向Ｘのあらかじめ設定された寸法よりもアクチュエータ１０が伸張することを防止する伸張防止機構４０とを有している。伸張防止機構４０は、アクチュエータ１０を内側に収容させている筐体２０と、アクチュエータ１０を内側に収容させている移動フレーム３０とにより構成されている。そして、アクチュエータ装置１は伸張防止機構４０同士が接続されている。なお、伸張防止機構４０同士の接続の詳細は、後述する。
【００８７】
第２タイプのアクチュエータ装置１のユニット１００Ｂは、複数のアクチュエータ装置１によって構成されており、複数のアクチュエータ装置１は、同じ方向を向いて厚さ方向Ｘに一列に配置されている。アクチュエータ装置１は、陽極部材１１と陰極部材１２とが交互に複数配置され且つ、陽極部材１１と陰極部材１２との間に誘電性を有する高分子材料からなるゲル層が設けられているアクチュエータ１０と、当該アクチュエータ１０の厚さ方向Ｘのあらかじめ設定された寸法よりもアクチュエータが伸張することを防止する伸張防止機構４０と、を有している。伸張防止機構４０は、アクチュエータ１０を内側に収容させている筐体２０と、アクチュエータ１０を内側に収容させている移動フレーム３０とにより構成されている。そして、アクチュエータ装置１は伸張防止機構４０同士が接続されている。なお、伸張防止機構４０同士の接続の詳細は、後述する。
【００８８】
まず、図７を参照して第１タイプのアクチュエータ装置１のユニット１００Ａについて説明する。
【００８９】
〈第１タイプのアクチュエータ装置のユニットの構成〉
このアクチュエータ装置１のユニット１００Ａは、図１から図４に示したアクチュエータ装置１Ａを２個用いて構成されている。アクチュエータ装置１のユニット１００Ａを構成している各アクチュエータ装置１Ａは、図１から図４に示したアクチュエータ装置１と構成が同じなので、図７において、同一の構成に同じ符号を付してその説明は省略する。
【００９０】
アクチュエータ装置１のユニット１００Ａは、２個のアクチュエータ装置１Ａが厚さ方向Ｘに並べて配置されている。２個のアクチュエータ装置１Ａは相互に向かい合って配置されおり、伸張防止機構４０同士が接続されている。具体的には、２個のアクチュエータ装置１Ａは、移動フレーム３０を構成している接続板３１同士が向かい合っており、接続板３１同士が接続用部材５０によって接続されている。
【００９１】
〈第１タイプのアクチュエータ装置のユニットの作用〉
アクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ａは、２個のアクチュエータ装置１Ａの一方のアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０にのみ電圧を印加し、他方のアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０には電圧を印加しない状態と、この状態とは逆に、他方のアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０にのみ電圧を印加し、一方のアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータには電圧を印加しない状態とを交互に作り出して使用する。
【００９２】
例えば、図７の上側に位置しているアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０にのみ電圧を印加し、図７の下側に位置しているアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０には電圧を印加しない。この場合、図７（Ａ）に示すように、上側のアクチュエータ装置１Ａは、アクチュエータ１０が収縮し、移動フレーム３０が図７の下側に押し下げられる。これに対し、下側のアクチュエータ装置１Ａは、アクチュエータ１０が自然長又は略自然長のまま維持されている。そのため、移動フレーム３０の接続板３１と筐体２０の第１の面２１との間には、隙間がないか又はわずかな隙間が形成される状態になっている。
【００９３】
次いで、図７の上側に位置しているアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０への電圧の印加を停止すると共に、図７の下側に位置しているアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０に電圧を印加する。その場合、図７（Ｂ）に示すように、上側のアクチュエータ装置１Ａは、アクチュエータが自然長又は略自然長まで伸張し、移動フレーム３０が図７の上側に押し上げられる。これに対し、下側のアクチュエータ装置１Ａは、アクチュエータ１０が収縮し、移動フレーム３０が上側に引き上げられる。その結果、上側に位置しているアクチュエータ装置１Ａの接続板３１と筐体２０の第１の面２１との間の隙間は、ほとんどないか又はわずかに形成される状態になり、下側に位置しているアクチュエータ装置１Ａの接続板３１と筐体２０の第１の面２１との間の隙間は広がった態になる。
【００９４】
このアクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ａは、図７（Ａ）の状態と図７（Ｂ）の状態とを交互に繰り返すことによって、アクチュエータ装置１Ａ同士の間に接続された物体等（図示しない）を厚さ方向Ｘのあらかじめ設定された範囲内で往復運動させる。その際、このアクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ａは、２個のアクチュエータ装置１Ａのうち、一方のアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０に電圧を印加すると共に他方のアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０に電圧を印加しないことと、他方のアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０に電圧を印加すると共に一方のアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０に電圧を印加しないこととを繰り返し行うことによって、アクチュエータ装置１Ａが接続されている方向の両方の向きに、アクチュエータ装置が同じか又は略同じ大きさの外力を与えることができる。
【００９５】
なお、このアクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ａを構成している各アクチュエータ装置１Ａについても、アクチュエータ１０の周面にゲルを付着させた場合、アクチュエータ１０は微小な距離だけ伸縮する。そのため、アクチュエータ１０の周面にゲルを付着させることによって、アクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ａは、物体等を微小な距離を往復させる。
【００９６】
〈第２タイプのアクチュエータ装置のユニットの構成〉
次に図８を参照して第２タイプのアクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂについて説明する。このアクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂは、図１から図４に示したアクチュエータ装置１Ａを３個用いて構成されている。なお、アクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂを構成している各アクチュエータ装置１Ａは、図１から図４に示したアクチュエータ装置１Ａと構成が同じなので、図８において、同一の構成に同じ符号を付してその説明は省略する。
【００９７】
第２タイプのアクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂは、３個のアクチュエータ装置１Ａが同じ方向を向いて厚さ方向Ｘに一列に配置され、伸張防止機構４０同士が接続されている。具体的には、図８に示すアクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂにおいて、図８の最も上側に位置しているアクチュエータ装置１Ａと中央に位置しているアクチュエータ装置１Ａとは、アクチュエータ装置１Ａの筐体２０を構成している第４の面２４とアクチュエータ装置１Ａの移動フレーム３０を構成している接続板３１とが接続用部材５０によって接続されている。同様に、中央に位置しているアクチュエータ装置１Ａと図８の最も下側に位置しているアクチュエータ装置１Ａとは、アクチュエータ装置１Ａの筐体２０を構成している第４の面２４とアクチュエータ装置１Ａの移動フレーム３０を構成している接続板３１とが接続用部材５０によって接続されている。
【００９８】
なお、アクチュエータ装置１Ａの移動フレーム３０を構成している接続板３１は、接続用部材５０によって、アクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂとは別体である外部の部材に接続されている。また、アクチュエータ装置１Ａの筐体２０を構成している第４の面２４は、接続用部材５０によって、アクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂとは別体である外部の部材に接続されている。
【００９９】
（第２タイプのアクチュエータ装置１Ａのユニットの作用）
第２タイプのアクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂは、アクチュエータ装置１Ａ同士を接続している接続用部材５０が、例えば、紐のように軟らかい部材である場合と、例えば、金属棒のように硬い部材である場合とによって、２種類の作用を奏する。
【０１００】
アクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂは、アクチュエータ装置１Ａ同士を接続している接続用部材５０が、紐のように軟らかい部材である場合、アクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂとは別体である外部の部材同士を引き寄せる１方向に外部の部材を移動させる。
【０１０１】
例えば、３個のアクチュエータ装置１Ａのいずれにも、アクチュエータ１０に電圧を当初から印加しておく。その場合、図８（Ａ）に示すように、各アクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０は、収縮している。そのため、各アクチュエータ装置１Ａの移動フレーム３０は、アクチュエータ１０によって図８の上側にそれぞれ押し上げられた状態になっている。次いで、各アクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０への電圧の印加を停止する。電圧の印加を停止した場合、各アクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０は、自然長又は略自然長まで伸張される。そのため、各アクチュエータ装置１Ａの移動フレーム３０は、アクチュエータ１０によって図８の下側に押し下げられる。その結果、図８（Ｂ）に示すように、アクチュエータ装置１Ａに接続されている部材は、アクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂによって図８の下側に引き下げられる。
【０１０２】
なお、電圧の印加の停止は、３個のアクチュエータ装置１Ａのすべてのアクチュエータ１０に同時に行うだけでなく、３個のアクチュエータ装置１Ａから任意に選択した１個又は２個のアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０に異なる時間に行ってもよい。また、電圧の印加の停止は、３個のアクチュエータ装置１Ａのすべてのアクチュエータ１０に行うだけでなく、３個のアクチュエータ装置１Ａから任意に選択した１個又は２個のアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０にだけ行ってもよい。
【０１０３】
これに対し、アクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂは、アクチュエータ装置１Ａ同士を接続している接続用部材５０が金属棒のように硬い部材である場合、アクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂとは別体である外部の部材をアクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂに近づける方向及びアクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂから遠ざける方向の２方向に外部の部材を移動させる。
【０１０４】
例えば、当初は、３個のアクチュエータ装置１Ａのいずれにも、アクチュエータ１０に電圧を印加しないでおく。その場合、図８（Ｂ）に示すように、各アクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０は、自然長又は略自然長に保たれている。そのため、各アクチュエータ装置１Ａの移動フレーム３０は、図８の下側に引き下げられている。次いで、各アクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０に電圧を印加する。アクチュエータ１０に電圧を印加した場合、アクチュエータ１０は収縮し、図８（Ａ）に示すように、各アクチュエータ装置１Ａの移動フレーム３０がアクチュエータ１０によってそれぞれ図８の上側に押し上げられる。その結果、外部の部材は、図８の上側に押し上げられる。次いで、各アクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０への電圧の印加を停止する。電圧の印加を停止した場合、各アクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０は、自然長又は略自然長まで伸張される。そのため、各アクチュエータ装置１Ａの移動フレーム３０は、アクチュエータ１０によって図８の下側に押し下げられる。その結果、図８（Ｂ）に示すように、アクチュエータ装置１Ａに接続されている部材は、アクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂによって図８の下側に引き下げられる。
【０１０５】
なお、電圧の印加は、３個のアクチュエータ装置１Ａのすべてのアクチュエータ１０に同時に行うだけでなく、３個のアクチュエータ装置１Ａから任意に選択した１個又は２個のアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０に異なる時間に行って行ってもよい。同様に、電圧の印加の停止は、３個のアクチュエータ装置１Ａのすべてのアクチュエータ１０に同時に行うだけでなく、３個のアクチュエータ装置１Ａから任意に選択した１個又は２個のアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０に異なる時間に行って行ってもよい。また、電圧の印加及び停止は、３個のアクチュエータ装置１Ａのすべてのアクチュエータ１０に行うだけでなく、３個のアクチュエータ装置１Ａから任意に選択した１個又は２個のアクチュエータ装置１Ａのアクチュエータ１０にだけ行って行ってもよい。
【０１０６】
以上、１つのアクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂが３個のアクチュエータ装置１Ａによって構成されている場合について説明した。ただし、１つのアクチュエータ装置１Ａのユニット１００Ｂは、２個のアクチュエータ装置１Ａによって構成したり、４個以上のアクチュエータ装置１Ａによって構成したりすることもできる。
【０１０７】
なお、アクチュエータを構成している周面の少なくとも１部にゲルを付着させた場合、アクチュエータ装置１Ｂに外力を付加して移動フレームを移動させ、移動させた位置に移動フレーム３０を維持させたり、微小な距離だけ戻したりすることができる。
【０１０８】
以上、アクチュエータ装置のユニットを第１の実施形態のアクチュエータ装置１Ａで構成した場合について説明した。しかしながら、アクチュエータ装置のユニットは、第２実施形態のアクチュエータ装置１Ｂを用いて構成することもできる。
【符号の説明】
【０１０９】
１，１Ａ，１Ｂ  アクチュエータ装置
１０  アクチュエータ
１１  陽極部材
１２  陰極部材
１３  ゲル層
１５，１６  配線
１８  アクチュエータの厚さ方向の一端
１９  アクチュエータの厚さ方向の他端
２０  筐体
２１  第１の面
２２，２３  側面
２４  第４の面
２５，２５ａ，２５ｂ  連絡穴
３０  移動フレーム
３１  接続板
３２，３３  側板
３４  取付板
３５  連絡穴
４０  伸張防止機構
５０  接続用部材
１００Ａ，１００Ｂ  アクチュエータ装置のユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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