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JP4643192B2 - Gripper - Google Patents

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JP4643192B2
JP4643192B2 JP2004209628A JP2004209628A JP4643192B2 JP 4643192 B2 JP4643192 B2 JP 4643192B2 JP 2004209628 A JP2004209628 A JP 2004209628A JP 2004209628 A JP2004209628 A JP 2004209628A JP 4643192 B2 JP4643192 B2 JP 4643192B2
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隆 今野
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Aoi Electronics Co Ltd
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Description

本発明は、グリッパに関する。近年、技術の進歩によりマイクロメートルオーダーの微小試料や半導体・ディスプレイの加工工程中に生じる微小ゴミや、細胞などの生物試料などの微小物体を掴んで操作する必要性が高まっており、そのためのグリッパも開発されている。マイクロメートルオーダーの微小物体を把持するためには、グリッパにおいて、微小物体を把持する部材もマイクロメートルオーダーの精度で加工しなければならず、また、微小物体を把持する部材をマイクロメートルオーダーで作動させなければならない。
本発明は、マイクロメートルオーダーの微小物体を掴んで操作するために使用されるグリッパに関する。
The present invention relates to a gripper. In recent years, the need for gripping and manipulating micro objects such as micro samples on the micrometer scale, micro dust generated during processing of semiconductors and displays, and biological samples such as cells has increased due to technological advances. Has also been developed. In order to grip a micro object on the micrometer order, the gripper must also process the member that grips the micro object with micrometer order accuracy, and the member that grips the micro object operates on the micrometer order. I have to let it.
The present invention relates to a gripper used for grasping and manipulating a minute object on the order of micrometers.

マイクロメートルオーダーの微小物体を把持するために使用されるグリッパにおいて、微小物体を把持する部材(以下、アームという)を作動させる機構として、通電したときの材料の自己発熱による膨張を利用してアームを移動させるアクチュエータ(以下、熱膨張アクチュエータという)や、一対の電極間に発生する静電力を利用してアームを移動させるアクチュエータ(以下、静電アクチュエータという)が使用される(例えば、特許文献1、2)。   In a gripper used for gripping micro objects of micrometer order, as a mechanism for operating a member (hereinafter referred to as an arm) that grips micro objects, an arm that utilizes expansion due to self-heating of a material when energized is used. An actuator that moves the arm (hereinafter referred to as a thermal expansion actuator) or an actuator that moves the arm using an electrostatic force generated between a pair of electrodes (hereinafter referred to as an electrostatic actuator) is used (for example, Patent Document 1). 2).

図13(A)は熱膨張アクチュエータによって駆動されるグリッパ100の一例を示した図であり、(B)が静電アクチュエータによって駆動されるグリッパ110の一例を示した図であり、(C)は従来のグリッパによって微小物体Mを把持した状態の説明図である。
図13(A)に示すように、熱膨張アクチュエータによって駆動されるグリッパ100は、先端に把持部106を備えた一対のアーム105,105を備えている。この一対のアーム105,105には、その外端に連結された高膨張部102とその内端と連結された低膨張部103とを備えており、この高膨張部102と低膨張部103が熱膨張アクチュエータを構成している。
このため、一対の電極104,104間に電圧を印加すると、高膨張部102および低膨張部103がいずれも自己発熱して膨張するが、低膨張部103は、高膨張部102に比べてその長さが短く、また、高膨張部102に比べてアーム105への熱拡散が生じやすいので、高膨張部102よりもその膨張量が小さくなる。すると、一対のアーム105,105には、その先端部が外から内に向って押されるように力が加わり、把持部106同士が互いに接近するように低膨張部103を支点として屈曲するので、一対の把持部106,106の間に微小物体を挟んで保持することができる。
また、図13(B)に示すように、静電アクチュエータによって駆動されるグリッパ110の場合には、一対のアーム105,105の基端同士をバネ部111を介して連結しておき、一対のアーム105,105の基端部間の互いに対向する面に櫛歯形電極116,117をそれぞれ設けておく。すると、櫛歯形電極116,117間に電圧を印加すれば、櫛歯形電極116,117間に発生する静電力によって櫛歯形電極116,117を互いに接近させることができ、一対のアーム105,105を、バネ部111を支点としてその把持部106が互いに接近するように揺動させることができるから、一対の把持部106,106の間に微小物体を挟んで保持することができる。
FIG. 13A is a diagram showing an example of a gripper 100 driven by a thermal expansion actuator, FIG. 13B is a diagram showing an example of a gripper 110 driven by an electrostatic actuator, and FIG. It is explanatory drawing of the state which hold | gripped the micro object M with the conventional gripper.
As shown in FIG. 13A, the gripper 100 driven by the thermal expansion actuator includes a pair of arms 105 and 105 each having a grip portion 106 at the tip. The pair of arms 105, 105 includes a high expansion portion 102 connected to the outer end thereof and a low expansion portion 103 connected to the inner end thereof. The high expansion portion 102 and the low expansion portion 103 are It constitutes a thermal expansion actuator.
For this reason, when a voltage is applied between the pair of electrodes 104, 104, both the high expansion part 102 and the low expansion part 103 expand by self-heating, but the low expansion part 103 has a higher capacity than the high expansion part 102. Since the length is short and heat diffusion to the arm 105 is likely to occur compared to the high expansion portion 102, the amount of expansion is smaller than that of the high expansion portion 102. Then, a force is applied to the pair of arms 105, 105 so that the tip ends are pushed inward from the outside, and the low expansion portion 103 is bent as a fulcrum so that the gripping portions 106 approach each other. A minute object can be held between the pair of gripping portions 106 and 106.
Further, as shown in FIG. 13B, in the case of the gripper 110 driven by the electrostatic actuator, the base ends of the pair of arms 105 and 105 are connected to each other via the spring portion 111, Comb-shaped electrodes 116 and 117 are provided on the mutually opposing surfaces between the base ends of the arms 105 and 105, respectively. Then, when a voltage is applied between the comb-shaped electrodes 116 and 117, the comb-shaped electrodes 116 and 117 can be brought close to each other by the electrostatic force generated between the comb-shaped electrodes 116 and 117, and the pair of arms 105 and 105 are connected. Since the grip portion 106 can be swung so as to approach each other with the spring portion 111 as a fulcrum, a minute object can be held between the pair of grip portions 106 and 106.

ところで、微小物体は様々な形状・材質のものがあり、その形状によってグリッパによる掴み易さがことなる。柔らかい材質のものや平面部分が多い物体は比較的掴みやすいが、近年注目されている、例えばシリコン球やシリカ微粒子、カーボンナノチューブ等のように比較的球形や円筒形に近似した形状を有する微小物体は非常に掴みづらい。その理由を以下に説明する。
図13(C)に示すように、一対の把持部G,Gによって微小物体Mを把持したときに、一対の把持部G,Gの各把持面Sから微小物体M加わる力Fが同一直線上にない場合、言い換えれば、一対の把持部G,Gの把持面Sが互いに平行でない場合には、把持面S方向の力F1が発生する。この力F1が把持部Gの把持面Sと微小物体Mとの間に発生する摩擦力よりも大きくなれば、微小物体Mは把持部Gの把持面Sの上を滑って移動してしまう。そして、微小物体Mが球形の場合には、把持面Sと微小物体Mとの接触面積が非常に小さく摩擦力が小さくなる。すると、把持面S同士が互いに平行でなければ微小物体Mが把持部Gの把持面Sの上を滑って移動してしまうので、球形等の微小物体は非常に掴みづらいのである。
したがって、球形や円筒形の微小物体を確実に把持するためには、微小物体と把持部が接触した状態において、把持部の把持面同士が平行となるようなグリッパが必要である。
By the way, there are various shapes and materials of minute objects, and the gripper is easy to grasp depending on the shape. Soft objects and objects with many flat parts are relatively easy to grasp, but have attracted attention in recent years, for example, micro objects with a shape that is relatively close to a sphere or cylinder, such as silicon spheres, silica particles, and carbon nanotubes. Is very difficult to grasp. The reason will be described below.
As shown in FIG. 13C, when the minute object M is grasped by the pair of grasping portions G and G, the force F applied to the minute object M from each grasping surface S of the pair of grasping portions G and G is on the same straight line. In other words, in other words, when the gripping surfaces S of the pair of gripping portions G and G are not parallel to each other, a force F1 in the direction of the gripping surface S is generated. If this force F1 becomes larger than the frictional force generated between the gripping surface S of the gripping part G and the minute object M, the minute object M slides on the gripping surface S of the gripping part G and moves. When the minute object M is spherical, the contact area between the gripping surface S and the minute object M is very small and the frictional force is small. Then, if the gripping surfaces S are not parallel to each other, the minute object M slides and moves on the gripping surface S of the gripper G, so that the minute object such as a sphere is very difficult to grip.
Therefore, in order to securely hold a spherical or cylindrical minute object, a gripper is required in which the gripping surfaces of the gripping parts are parallel to each other when the minute object and the gripping part are in contact with each other.

しかるに、前述したグリッパ100,110の場合、アーム105が揺動するため、微小物体Mを掴んだ状態において把持部106の把持面S同士を平行することはほとんど不可能である。把持部の把持面同士を平行にした状態で微小物体と把持部を接触させるには、一対のアームの把持部の把持面同士を平行に保ったままアームを移動させることが最も確実な方法であり、かかる構成を有するグリッパが必要とされている。   However, in the case of the grippers 100 and 110 described above, since the arm 105 swings, it is almost impossible to make the gripping surfaces S of the gripping portion 106 parallel to each other when the minute object M is gripped. In order to bring the minute object and the gripping part into contact with the gripping surfaces of the gripping parts in parallel, it is the most reliable method to move the arms while keeping the gripping faces of the gripping parts of the pair of arms parallel to each other. There is a need for a gripper having such a configuration.

特開平8−52673号JP-A-8-52673 特許第2739028号Japanese Patent No. 2739028

本発明は上記事情に鑑み、駆動機構を大型化することなく、正確にアームを移動させることができ、マイクロオーダーの微小物体であっても確実に把持することができるグリッパを提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, the present invention has an object to provide a gripper that can accurately move an arm without enlarging a drive mechanism and can reliably grip even a micro object of micro order. And

第1発明のグリッパは、物体を挟んで支持する把持部を備えた、軸が同一平面上に位置するように配設された一対のアームと、該一対のアームの把持部を接近離間させる駆動機構を備えたグリッパであって、前記一対のアームの把持部が、対向する互いに平行な把持面をそれぞれ備えており、前記駆動機構が、前記把持面同士を平行に保ったまま、前記一対のアームの把持部を接近離間させるものであり、前記一対のアームそれぞれ作動させる、一対のアーム駆動部を備えており、各アーム駆動部が、前記アームに取り付けられた可動部材と、該可動部材を、前記アームの把持部に設けられている把持面の法線方向に沿って移動可能に保持する保持部材と、前記可動部材に対して、前記アームの把持部に設けられている把持面の法線方向に沿って、該アームが他のアームに接近する方向に力を加える動力源とからなり、前記保持部材が、前記アームの把持面の法線方向に対して直交する軸を有する梁状部材であり、前記可動部材が、前記アームの把持面の法線方向と平行な軸を有する軸状部材であり、中心軸が、前記アームの軸と同一平面に位置するように設けられており、前記動力源が、前記可動部材に設けられた櫛状の可動電極と、グリッパのベースに移動が固定された櫛状の固定電極とを有する電極部を一対備えており、該一対の電極部が、前記可動部材の軸に対して対称かつ同一平面上に位置するように配設されており、
前記一対のアームと、前記一対のアーム駆動部における可動部材、保持部材および一対の電極部が全て同一平面上に位置するように配設されていることを特徴とする。
第2発明のグリッパは、第1発明において、前記電極部は、前記可動電極が、前記保持部材と平行な軸を有する可動電極側軸部と、該可動電極側軸部部における前記固定電極側の側面に設けられた複数の可動歯とを備えた櫛状電極であって、前記固定電極が、前記可動電極側軸部の軸方向と平行かつ該可動電極側軸部の軸と同一平面上に配設された軸を有する固定電極側軸部と、該固定電極側軸部部における前記可動電極側の側面に設けられた複数の固定歯とを備えた櫛状電極であり、前記可動電極の複数の可動歯が、前記固定電極の隣接する固定歯同士の間に配設されていることを特徴とする。
第3発明のグリッパは、第1発明において、前記一対のアーム、前記アーム駆動部の可動部材、保持部材、および電極部が、全て一枚の板状部材から形成されていることを特徴とする。
第4発明のグリッパは、第1発明において、前記一方のアームと前記アーム駆動部の可動部材が、絶縁材料を介して連結されていることを特徴とする。
A gripper according to a first aspect of the present invention includes a pair of arms provided with a gripping part that supports an object in between and arranged so that the axes are located on the same plane , and a drive for approaching and separating the gripping part of the pair of arms. A gripper provided with a mechanism, wherein the gripping portions of the pair of arms each have gripping surfaces that are parallel to each other, and the drive mechanism keeps the gripping surfaces parallel to each other. The arm holding portion is moved close to and separated from each other, and includes a pair of arm drive portions that operate the pair of arms, and each arm drive portion includes a movable member attached to the arm , and the movable member. a holding member for movably held along the normal direction of the gripping surface provided on the grip portion of the arm, the law of the gripping surface is provided for the movable member, the grip portion of the arm Along the line direction Te, consists of a power source for applying a force in the direction in which the arm is close to the other arm, the holding member is a beam member having an axis perpendicular to the normal direction of the gripping surface of the arm, The movable member is a shaft-like member having an axis parallel to the normal direction of the gripping surface of the arm , and a central axis is provided so as to be located on the same plane as the axis of the arm. The source includes a pair of electrode portions each having a comb-shaped movable electrode provided on the movable member and a comb-shaped fixed electrode whose movement is fixed to the base of the gripper. It is arranged so as to be symmetrical and located on the same plane with respect to the axis of the movable member ,
The pair of arms and the movable member, the holding member, and the pair of electrode portions in the pair of arm driving units are all disposed on the same plane .
The gripper according to a second aspect of the present invention is the gripper according to the first aspect, wherein the electrode portion includes a movable electrode side shaft portion in which the movable electrode has an axis parallel to the holding member, and the fixed electrode side of the movable electrode side shaft portion. A comb-like electrode having a plurality of movable teeth provided on a side surface of the movable electrode, wherein the fixed electrode is parallel to an axial direction of the movable electrode side shaft portion and flush with an axis of the movable electrode side shaft portion A comb-like electrode comprising: a fixed electrode side shaft portion having a shaft disposed on the movable electrode; and a plurality of fixed teeth provided on a side surface of the fixed electrode side shaft portion on the movable electrode side. The plurality of movable teeth are arranged between adjacent fixed teeth of the fixed electrode.
A gripper according to a third invention is characterized in that, in the first invention, the pair of arms, the movable member of the arm drive unit, the holding member, and the electrode part are all formed from a single plate-like member. .
The gripper according to a fourth aspect is characterized in that, in the first aspect, the one arm and the movable member of the arm drive unit are connected via an insulating material.

第1発明によれば、一対のアームの把持部の把持面同士が平行を保った状態で物体を把持することができる。すると、物体を把持したときに、物体と把持面との間に把持面と平行な方向の成分を有する力が発生しないので、物体が球形をしたものなどであっても、確実に把持することができる。また、駆動機構が、把持面同士を平行に保ったまま把持部同士を接近させるので、把持する物体の大きさにかかわらず、常に、把持面同士が平行を保った状態で物体を把持することができる。また、保持部材が梁状部材であるから、一の可動部材に対して動力源から力が加われば、保持部材が他のアーム側に撓むので、可動部材を他のアームに向って移動させることができる。すると、一方のアームが他方のアームに向って付勢されるので、一のアームを他のアームに向って移動させることができ、一のアームの把持部を他のアームの把持部に接近させることができる。そして、動力源からの力がなくなれば、保持部材の復元力によって、可動部材が一のアームを逆向きに移動さる。すると、一のアームは他のアームから離れる方向に付勢され他のアームから離間するように移動されるから、一のアームの把持部を他のアームの把持部から離間させることができる。そして、保持部材が、アームの把持面の法線方向に対して直交する軸を有しているから、可動部材の移動は、アームの把持面の法線方向に拘束される。よって、一のアームが他のアームに対して接近離間しても、常に、把持面同士が平行を保っておくことができる。そして、可動部材に対して、一の電極部から保持部材の軸方向の力が発生しても、他の電極部によってその力を相殺することができるから、可動部材に対してその軸方向、つまり、一のアームの把持面の法線方向にのみ力を加えることができ、より確実に把持面同士が平行を保ったまま一のアームを他のアームに対して接近させることができる。また、一対のアームをそれぞれ移動させることができるので、一対のアームの把持部同士が取りうる間隔の範囲を広くすることができる。そして、把持できる微小物体の大きさの範囲を広くすることができるから、グリッパの汎用性を高めることができる。そして、一対のアーム、一対のアーム駆動部の可動部材、保持部材および一対の電極部が全て同一平面上に位置するように配設されているので、一対のアームや一対のアーム駆動部の可動部材等を全て同一平面上で確実に移動させることができる。よって、一対のアームの把持部同士が接近離間するときに、その把持部の厚さ方向のズレが生じることを抑えることができ、微小物体をより確実に把持部間に把持することができる。
第2発明によれば、固定電極と可動電極との間に電圧を印加すれば、両電極間に互いに引きつけ合う静電力が発生するから、この静電力によって、可動部材に、可動電極が固定電極に向って移動する方向、つまり、一方のアームに向う方向の付勢力を加えることができる。しかも、各電極にはそれぞれ複数の歯が設けられており、保持部材の軸方向に沿って、固定電極と可動電極の歯が互い違いに並ぶように配置されている。すると、固定電極と可動電極の隣接する歯同士の距離を短くしても、可動電極の移動距離を大きくすることができる。よって、両電極間に発生する静電力を大きくして可動部材に加わる付勢力を大きくすることができ、しかも、可動部材の移動距離を長くすることができる。また、可動歯が隣接する固定歯間に位置しており、可動歯には可動部材の軸方向の静電力だけが働くから、可動部材をその軸方向にのみ付勢することができる
第3発明によれば、全ての部材を同一平面上に確実に配置することができ、アームや可動部材等を全て同一平面上で確実に移動させることができる。よって、把持部が接近離間するときに、その把持部の厚さ方向のズレが生じることを抑えることができるので、微小物体をより確実に把持部間に把持することができる。
第4発明によれば、電極に印加した電圧が一対のアームに加わることを防ぐことができるから、絶縁した状態で操作しなければならない微小物体であっても操作できる。
According to the first invention, an object can be gripped in a state where the gripping surfaces of the gripping portions of the pair of arms are kept parallel to each other. Then, when the object is gripped, a force having a component in a direction parallel to the gripping surface is not generated between the object and the gripping surface, so that even if the object has a spherical shape, the gripping is surely performed. Can do. In addition, since the drive mechanism moves the gripping parts closer to each other while keeping the gripping surfaces parallel, regardless of the size of the object to be gripped, always hold the object with the gripping surfaces kept parallel. Can do. In addition, since the holding member is a beam-like member, if a force is applied to one movable member from the power source, the holding member bends to the other arm side, so that the movable member is moved toward the other arm. be able to. Then, since one arm is biased toward the other arm, one arm can be moved toward the other arm, and the grip portion of one arm is brought close to the grip portion of the other arm. be able to. Then, if there are no forces from the power source, by the restoring force of the holding member, the movable member Before moving an arm in the opposite direction. Then, since one arm is urged in a direction away from the other arm and moved away from the other arm, the grip portion of one arm can be separated from the grip portion of the other arm. Then, the holding member, because they have an axis perpendicular to the normal direction of the gripping surface of A over arm, the movement of the movable member is constrained in the direction normal to the gripping plane of A over arm. Therefore, even if one arm approaches and separates from the other arm, the gripping surfaces can always be kept parallel. And even if the axial force of the holding member is generated from one electrode portion with respect to the movable member, the force can be canceled by the other electrode portion. that is, it is possible to close Ki out applying a force only in the normal direction of the gripping surface of one arm, one arm remains more reliably gripping faces are kept parallel to the other arms. Further, since the pair of arms can be moved, the range of the distance that can be taken by the gripping portions of the pair of arms can be widened. And since the range of the size of the minute object which can be grasped can be widened, the versatility of the gripper can be enhanced. Since the pair of arms, the movable member of the pair of arm driving units, the holding member, and the pair of electrode units are all disposed on the same plane, the pair of arms and the pair of arm driving units are movable. All members and the like can be reliably moved on the same plane. Therefore, when the gripping portions of the pair of arms approach and separate from each other, it is possible to suppress the displacement of the gripping portions in the thickness direction, and it is possible to grip a minute object between the gripping portions more reliably.
According to the second aspect of the invention, if a voltage is applied between the fixed electrode and the movable electrode, an electrostatic force attracting each other is generated between the two electrodes. This electrostatic force causes the movable electrode to be fixed to the movable member. It is possible to apply a biasing force in the direction of moving toward the side, that is, the direction toward one of the arms. In addition, each electrode is provided with a plurality of teeth, and the teeth of the fixed electrode and the movable electrode are alternately arranged along the axial direction of the holding member. Then, even if the distance between adjacent teeth of the fixed electrode and the movable electrode is shortened, the moving distance of the movable electrode can be increased. Therefore, the electrostatic force generated between both electrodes can be increased to increase the urging force applied to the movable member, and the moving distance of the movable member can be increased. Further, since the movable teeth are located between the adjacent fixed teeth, and only the electrostatic force in the axial direction of the movable member acts on the movable teeth, the movable member can be biased only in the axial direction .
According to the third aspect , all the members can be reliably arranged on the same plane, and all the arms, movable members, and the like can be reliably moved on the same plane. Therefore, since it is possible to suppress the displacement of the grip portion in the thickness direction when the grip portion approaches and separates, a minute object can be gripped between the grip portions more reliably.
According to the fourth invention , since it is possible to prevent the voltage applied to the electrodes from being applied to the pair of arms, even a minute object that must be operated in an insulated state can be operated.

本発明のグリッパは、マイクロオーダーのシリコン試料や生物試料等の微小物体を把持するために使用されるものであり、挟んで保持することが難しい物体、例えば、外形が円筒状や球状などの曲面を有する微小物体であっても確実に把持できるように構成したことに特徴を有するものである。   The gripper of the present invention is used for gripping minute objects such as micro-order silicon samples and biological samples, and is difficult to sandwich and hold, for example, a curved surface whose outer shape is cylindrical or spherical. It is characterized in that it is configured so that even a minute object having a mark can be reliably gripped.

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図1は本実施形態のグリッパ1の概略平面図である。図2は図1の各位置における本実施形態のグリッパ1の概略断面図である。図3は本実施形態のグリッパ1の要部概略拡大図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic plan view of a gripper 1 of the present embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the gripper 1 of the present embodiment at each position in FIG. FIG. 3 is a schematic enlarged view of a main part of the gripper 1 of the present embodiment.

図1において、符号10は、物体を把持する一対のアームを示している。この一対のアーム10,10は、実質同様の形状を有する軸状の部材であり、その軸方向が互いに平行となるように、所定の間隔(例えば10μm)だけ離れた状態で配設されている。各アーム10は、自重や上記のごとき微小物体を保持した状態においても撓みが発生しないか、または、撓みが発生してもその撓み量が微小物体の把持に影響が出ない程度となる強度に形成されている。例えば、素材がシリコン単結晶であってアーム10の長さが3mmあれば、その厚さが約10〜40μm、その幅が約10〜50μm程度となるように構成されている。なお、アーム10の寸法は上記の寸法に限られるものではなく、アーム10の素材に応じて、適宜、アーム10に撓みが発生しない寸法に設計されるのはいうまでもない。   In FIG. 1, the code | symbol 10 has shown a pair of arm which hold | grips an object. The pair of arms 10 and 10 are shaft-like members having substantially the same shape, and are arranged in a state separated by a predetermined interval (for example, 10 μm) so that the axial directions thereof are parallel to each other. . Each arm 10 does not bend even when holding its own weight or the above-described minute object, or the strength is such that the amount of bending does not affect the gripping of the minute object even if the bending occurs. Is formed. For example, when the material is a silicon single crystal and the length of the arm 10 is 3 mm, the thickness is about 10 to 40 μm and the width is about 10 to 50 μm. It should be noted that the dimensions of the arm 10 are not limited to the above dimensions, and it is needless to say that the dimensions of the arm 10 are appropriately designed according to the material of the arm 10 so that the arm 10 does not bend.

この各アーム10の先端には、アーム10の他の部分よりも厚さが薄くなった把持部11が形成されている。そして、一対のアーム10,10の把持部11において、互いに対向する面には、一対のアーム10,10同士が所定の間隔だけ離れた状態において、互いに平行となる把持面11sが形成されている。   At the tip of each arm 10, a grip portion 11 having a thickness thinner than other portions of the arm 10 is formed. In the gripping portions 11 of the pair of arms 10 and 10, gripping surfaces 11 s that are parallel to each other in a state where the pair of arms 10 and 10 are separated from each other by a predetermined distance are formed on the surfaces facing each other. .

一方、前記一対のアーム10,10の基端部は、駆動機構20の一対のアーム駆動部21,21によってそれぞれ保持されており、この一対のアーム駆動部21,21を介してベース2に取り付けられている。
この一対のアーム駆動部21,21は、一対のアーム10,10の把持部11の把持面11s同士を互いに平行に保ったままで、一対のアーム10,10、言い換えれば、一対のアーム10,10の把持部11を互いに接近離間させるものであるが、詳細は後述する。
On the other hand, the base end portions of the pair of arms 10 and 10 are respectively held by the pair of arm drive portions 21 and 21 of the drive mechanism 20, and are attached to the base 2 via the pair of arm drive portions 21 and 21. It has been.
The pair of arm drive units 21, 21 is a pair of arms 10, 10, in other words, a pair of arms 10, 10, with the gripping surfaces 11 s of the gripping portions 11 of the pair of arms 10, 10 kept parallel to each other. The grip portions 11 are moved closer to and away from each other, details of which will be described later.

本実施形態のグリッパ1は上記のごとき構成を有しているから、一対のアーム10,10の把持部11の把持面11s同士の間に微小物体を配置し、その状態で駆動機構20の一対のアーム駆動部21,21を作動させれば、把持面11s同士が互いに平行に保たれたまま把持部11を互いに接近させることができる。このため、把持部11の把持面11sを、把持面11s同士が平行に保たれた状態で微小物体に接触させることができるから、微小物体を、各把持部11の把持面11sから把持面11sと垂直な方向の力のみを加えた状態で把持することができる。すると、微小物体が球形や円筒形の場合、各把持部11の把持面11sから加わる力をいずれも把持面11sと垂直であって微小物体の中心を通る線上に位置させることができる。すると、微小物体と把持面11sとの間に、把持面11sと平行な方向の成分を有する力が発生しないので、球形や円筒形をした微小物体であっても、確実に把持することができる。
また、一対のアーム10,10は、その把持部11の把持面11s同士が常に平行に保たれた状態で接近するから、把持する物体の大きさにかかわらず、常に、把持面11s同士が平行に保たれた状態で物体を把持することができる。
Since the gripper 1 of the present embodiment has the above-described configuration, a minute object is disposed between the gripping surfaces 11s of the gripping portions 11 of the pair of arms 10 and 10, and the pair of the drive mechanism 20 is in that state. If the arm driving units 21 and 21 are operated, the gripping portions 11 can be brought close to each other while the gripping surfaces 11s are kept parallel to each other. For this reason, since the gripping surface 11s of the gripping part 11 can be brought into contact with the minute object while the gripping surfaces 11s are kept parallel to each other, the minute object is moved from the gripping surface 11s of each gripping part 11 to the gripping surface 11s. It can be gripped in a state where only a force in a direction perpendicular to the direction is applied. Then, when the minute object is spherical or cylindrical, any force applied from the grasping surface 11s of each grasping portion 11 can be positioned on a line that is perpendicular to the grasping surface 11s and passes through the center of the minute object. Then, since a force having a component in a direction parallel to the gripping surface 11s is not generated between the minute object and the gripping surface 11s, even a spherical or cylindrical minute object can be reliably gripped. .
In addition, since the pair of arms 10 and 10 approach each other while the gripping surfaces 11s of the gripping part 11 are always kept parallel, the gripping surfaces 11s are always parallel regardless of the size of the object to be gripped. The object can be gripped in a state where it is kept in the position.

しかも、各アーム10が自重等によって撓まないか、撓みが発生してもその撓み量が微小物体の把持に影響が出ない程度となる強度に形成されているから、アーム10の厚さ方向における把持面11s同士の位置がずれることによって、微小物体が把持できない状態となることを防ぐことができる。   In addition, each arm 10 is formed with a strength that does not bend due to its own weight or the like, or even if a bend occurs, the amount of bend does not affect the gripping of a minute object. It is possible to prevent the minute object from being in a state where it cannot be gripped due to the displacement of the positions of the gripping surfaces 11s.

さらに、一対のアーム10,10がそれぞれアーム駆動部21に取り付けられているから、一対のアーム10,10が移動できる範囲を、一つのアーム10のみを移動させる場合に比べて長くすることができ、一対のアーム10,10の把持部11同士が取りうる間隔の範囲を広くすることができる。すると、把持できる微小物体の大きさの範囲を広くすることができるから、グリッパ1の汎用性を高めることができる。
なお、一方のアーム10をベース2に固定して移動させないようにしてもよく、この場合には、駆動機構20は他方のアーム10を駆動するアーム駆動部21のみを備えていればよい。
Furthermore, since the pair of arms 10 and 10 are respectively attached to the arm drive unit 21, the range in which the pair of arms 10 and 10 can move can be made longer than when only one arm 10 is moved. The range of the distance that the gripping portions 11 of the pair of arms 10 and 10 can take can be widened. Then, since the range of the size of the minute object that can be gripped can be widened, the versatility of the gripper 1 can be enhanced.
One arm 10 may be fixed to the base 2 so as not to move. In this case, the drive mechanism 20 only needs to include the arm drive unit 21 that drives the other arm 10.

つぎに、駆動機構20の一対のアーム駆動部21,21を説明する。なお、一対のアーム駆動部21,21は、実質同様の構成を有するので、以下では、左方のアーム駆動部21を代表として説明する。   Next, the pair of arm drive units 21 and 21 of the drive mechanism 20 will be described. Since the pair of arm drive units 21 and 21 have substantially the same configuration, the left arm drive unit 21 will be described below as a representative.

図1〜図3に示すように、アーム10の基端には、アーム駆動部21の可動部材22の一端が取り付けられている。この可動部材22は、軸状の部材であり、その軸方向がアーム10の把持部11の把持面11sの法線方向と平行、かつ、アーム10の軸を含む平面状に位置するように配設されている。
なお、可動部材22は、その軸方向がアーム10の把持部11の把持面11sの法線方向と平行であれば、必ずしもアーム10の軸を含む平面状に位置していなくてもよいが、アーム10の軸を含む平面状に位置すれば、より確実にアーム10を平行移動させることができる。
さらになお、アーム10と可動部材22とは直接取り付けなくてもよく、絶縁部材22aを介して取り付けてもよい。この場合、後述するように動力源が電極部25であっても、電極部25に印加した電圧がアーム10に加わることを防ぐことができるから、絶縁した状態で操作しなければならない微小物体であっても操作することが可能となる。
As shown in FIGS. 1 to 3, one end of the movable member 22 of the arm drive unit 21 is attached to the base end of the arm 10. The movable member 22 is a shaft-shaped member, and is arranged so that the axial direction thereof is parallel to the normal direction of the gripping surface 11 s of the gripping portion 11 of the arm 10 and is positioned in a plane including the axis of the arm 10. It is installed.
The movable member 22 may not necessarily be positioned in a plane including the axis of the arm 10 as long as the axial direction thereof is parallel to the normal direction of the gripping surface 11s of the gripping portion 11 of the arm 10. If the arm 10 is positioned in a plane including the axis of the arm 10, the arm 10 can be translated more reliably.
Furthermore, the arm 10 and the movable member 22 may not be directly attached, and may be attached via the insulating member 22a. In this case, as will be described later, even if the power source is the electrode unit 25, it is possible to prevent the voltage applied to the electrode unit 25 from being applied to the arm 10, so that it is a minute object that must be operated in an insulated state. Even if it exists, it becomes possible to operate.

図1〜図3において、符号23は、前記可動部材22を、ベース2に対して移動可能に保持する一対の保持部材を示している。この一対の保持部材23,23は、互いに平行な梁状の部材であって、前記可動部材22の軸方向の両端部が、一対の保持部材23,23の軸方向の中央部に取り付けられている。
この一対の保持部材23,23は、その軸方向が、アーム10の把持部11の把持面11sの法線と直交するように配設されており、その軸方向の両端でのみベース2に取り付けられている。しかも、一対の保持部23,23は、同一平面上に位置しており、その平面が、アーム10の軸およびアーム10の把持部11の把持面11sの法線を含む平面となるように配設されている。
このため、可動部材22に対してその軸方向に力が加わると、一対の保持部23,23がその方向、言い換えれば、アーム10の把持部11の把持面11sの法線方向に沿って撓むから、可動部材22をその軸方向にのみ移動させることができるのである。
1 to 3, reference numeral 23 denotes a pair of holding members that hold the movable member 22 movably with respect to the base 2. The pair of holding members 23 and 23 are beam-like members parallel to each other, and both end portions in the axial direction of the movable member 22 are attached to the center portions in the axial direction of the pair of holding members 23 and 23. Yes.
The pair of holding members 23, 23 are arranged so that the axial direction thereof is perpendicular to the normal line of the gripping surface 11 s of the gripping portion 11 of the arm 10, and are attached to the base 2 only at both ends in the axial direction. It has been. In addition, the pair of holding portions 23 and 23 are located on the same plane, and are arranged so that the plane is a plane including the axis of the arm 10 and the normal line of the gripping surface 11s of the gripping portion 11 of the arm 10. It is installed.
For this reason, when a force is applied to the movable member 22 in the axial direction, the pair of holding portions 23 and 23 bend along that direction, in other words, along the normal direction of the gripping surface 11s of the gripping portion 11 of the arm 10. Therefore, the movable member 22 can be moved only in the axial direction.

また、一対の保持部材23,23は、可動部材22、アーム10の重量、およびアーム10が支持した微小物体の重量を支持しなければならず、また、可動部材22をその軸方向にのみ移動させ、かつ、アーム10の厚さ方向における把持面11s同士の位置がずれることを防ぐために、前記重量が加わっても可動部材22の軸方向と直交する方向に撓みが発生しないか、または、撓みが発生してもその撓み量が微小物体の把持に影響が出ない程度となるように形成されている。例えば、保持部材23の素材がシリコン単結晶であってその長さが1.5mmあれば、その厚さが約10〜40μm、その幅が約10〜20μm程度となるように構成される。なお、保持部材23の寸法は上記の寸法に限られるものではなく、保持部材23の素材に応じて、適宜、保持部材23に撓みが発生しない寸法に設計されるのはいうまでもない。   The pair of holding members 23 and 23 must support the weight of the movable member 22, the arm 10, and the weight of the minute object supported by the arm 10, and move the movable member 22 only in the axial direction. In addition, in order to prevent the positions of the gripping surfaces 11s in the thickness direction of the arm 10 from shifting, the bending does not occur in the direction perpendicular to the axial direction of the movable member 22 even when the weight is applied, or the bending Even if this occurs, the amount of bending is such that it does not affect the gripping of the minute object. For example, if the material of the holding member 23 is a silicon single crystal and the length is 1.5 mm, the thickness is about 10 to 40 μm and the width is about 10 to 20 μm. Needless to say, the dimensions of the holding member 23 are not limited to the above-described dimensions, and are appropriately designed so that the holding member 23 does not bend according to the material of the holding member 23.

なお、一対の保持部23,23が配置される平面は、上記のごときアーム10の軸およびアーム10の把持部11の把持面11sの法線を含む平面でなくてもよく、アーム10の把持部11の把持面11sの法線と平行な平面であればよい。つまり、一対の保持部材23,23が把持面11sの法線方向に沿って撓むことができるように配設されていればよいのである。
さらになお、可動部材22を、その軸方向がアーム10の把持部11の把持面11sの法線方向と平行であって、かつ、その軸方向にのみ移動できるように保持することができるのであれば、一対の保持部材23,23に対する可動部材22の両端部の取り付け位置は、一対の保持部材23,23の軸方向の中央部に限られない。例えば、保持部材23の軸径や形状をその軸方向に沿って変化させれば(図4参照)、保持部材23におけるいずれかの軸方向端部に偏った位置に可動部材22の端部を取り付けても、可動部材22を、その軸方向がアーム10の把持部11の把持面11sの法線方向と平行であって、かつ、その軸方向にのみ移動できるように保持することができる。
さらになお、保持部材23は可動部材22をその軸方向にのみ移動させることができるのであれば、一本でもよく、また、可動部材22の軸方向と直交する方向に撓みが発生しないのであれば、片持ち梁構造としてもよい。
Note that the plane on which the pair of holding portions 23 and 23 are arranged may not be a plane including the axis of the arm 10 and the normal line of the gripping surface 11s of the gripping portion 11 of the arm 10 as described above. Any plane that is parallel to the normal of the gripping surface 11s of the part 11 may be used. That is, it is only necessary that the pair of holding members 23 and 23 be arranged so as to be able to bend along the normal direction of the gripping surface 11s.
Furthermore, the movable member 22 can be held such that its axial direction is parallel to the normal direction of the gripping surface 11s of the gripping portion 11 of the arm 10 and can only move in the axial direction. For example, the attachment position of the both ends of the movable member 22 with respect to the pair of holding members 23, 23 is not limited to the central portion in the axial direction of the pair of holding members 23, 23. For example, if the axial diameter and shape of the holding member 23 are changed along the axial direction (see FIG. 4), the end of the movable member 22 is placed at a position biased to any axial end of the holding member 23. Even when attached, the movable member 22 can be held such that its axial direction is parallel to the normal direction of the gripping surface 11s of the gripping portion 11 of the arm 10 and can only move in the axial direction.
Furthermore, the holding member 23 may be one as long as it can move the movable member 22 only in the axial direction, and if the bending does not occur in a direction orthogonal to the axial direction of the movable member 22. A cantilever structure may be used.

図1〜図3に示すように、前記一対の保持部材23,23の間において、ベース2と可動部材22との間には、可動部材22の軸に対して対称かつ同一平面上に位置する一対の電極部25が設けられている。各電極部25は、ベース2に固定された固定電極26と、可動部材22に取り付けられた可動電極27とから構成されており、可動電極27は、アーム10との間に固定電極26を挟む位置に配設されている。言い換えれば、可動電極27は、固定電極26をアーム10側に位置する保持部材23との間に挟む位置に配設されている。なお、各電極は、配線Lを介して図示しない電源に接続されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, between the pair of holding members 23, 23, the base 2 and the movable member 22 are positioned symmetrically and on the same plane with respect to the axis of the movable member 22. A pair of electrode portions 25 are provided. Each electrode portion 25 includes a fixed electrode 26 fixed to the base 2 and a movable electrode 27 attached to the movable member 22, and the movable electrode 27 sandwiches the fixed electrode 26 between the arm 10. Arranged in position. In other words, the movable electrode 27 is disposed at a position sandwiching the fixed electrode 26 with the holding member 23 located on the arm 10 side. Each electrode is connected to a power source (not shown) via a wiring L.

固定電極26は、一端がベース2に取り付けられ保持部材26と平行な軸を有する固定電極側軸部26aと、この固定電極側軸部26aにおける前記可動電極27側の側面に設けられた複数の固定歯26bとを備えた櫛状電極である。この固定電極26の複数の固定歯26bは、その軸方向が可動部材22の軸方向と平行になるように配設されている。
可動電極27は、一端が可動部材22に固定された可動電極側軸部27aと、この可動電極側軸部27aにおける固定電極26側の側面に設けられた複数の可動歯27bとを備えた櫛状電極である。この可動電極27の複数の可動歯27bも、固定歯26bと同様に、その軸方向が可動部材22の軸方向と平行になるように配設されている。そして、この可動電極27は、その複数の可動歯27bが、固定電極26の隣接する固定歯26b同士の間に位置するように配設されている。
The fixed electrode 26 has one end attached to the base 2 and a fixed electrode side shaft portion 26a having an axis parallel to the holding member 26, and a plurality of fixed electrodes 26 provided on the side surface of the fixed electrode side shaft portion 26a on the movable electrode 27 side. A comb-like electrode having fixed teeth 26b. The plurality of fixed teeth 26 b of the fixed electrode 26 are arranged so that the axial direction thereof is parallel to the axial direction of the movable member 22.
The movable electrode 27 is a comb including a movable electrode side shaft portion 27a, one end of which is fixed to the movable member 22, and a plurality of movable teeth 27b provided on a side surface of the movable electrode side shaft portion 27a on the fixed electrode 26 side. Electrode. The plurality of movable teeth 27b of the movable electrode 27 are also arranged so that the axial direction thereof is parallel to the axial direction of the movable member 22, like the fixed teeth 26b. The movable electrode 27 is disposed such that the plurality of movable teeth 27b are positioned between the adjacent fixed teeth 26b of the fixed electrode 26.

このため、固定電極26と可動電極27との間に電圧を印加すれば、両電極間に互いに引きつけ合う静電力が発生する。すると、固定電極26はベース2に固定されており、また、可動電極27は、アーム10側に位置する保持部材23との間に固定電極26を挟むように配設されているので、静電力によって可動電極27が固定電極26に向って移動するように付勢される。つまり、可動電極27がアーム10に向って移動するように付勢されるから、可動電極27の一端が取り付けられている可動部材22に、アーム10に向う方向の付勢力が加わるのである。
しかも、固定電極26と可動電極27はいずれも櫛歯電極であり、複数の可動歯27bが、固定電極26の隣接する固定歯26b同士の間に位置するように配設されている。言い換えれば、保持部材23の軸方向に沿って、固定電極26と可動電極27の歯が互い違いに並ぶように配置されているため、可動電極27の移動方向は可動歯27bの軸方向と平行になる。このため、電圧を印加していない状態における固定電極26の側面と可動電極27の可動歯27bとの距離L1を長くしておけば、可動歯27bと隣接する固定歯26bとの距離W1を短くしても、可動電極27の移動距離を大きくすることができる。よって、可動歯27bと隣接する固定歯26bとの距離W1を短くすることによって両電極間に発生する静電力を大きくして可動部材22に加わる付勢力を大きくすることができ、しかも、可動電極27の移動距離を長くすることができる。
さらに、可動歯27bが、隣接する一対の固定歯26b間に位置するので、可動歯27bの軸方向と直交する方向の静電力は相殺される。すると、可動歯27bにはその軸方向の静電力だけが働くから、可動電極27を可動歯27bの軸方向に沿ってのみ移動させることができる。よって、可動歯27bの軸方向は可動部材22の軸方向と平行であるから、可動部材22を、その軸方向にのみ付勢することができるのである。
上記の電極部25が、特許請求の範囲にいう動力源である。
For this reason, when a voltage is applied between the fixed electrode 26 and the movable electrode 27, an electrostatic force attracting each other is generated between the two electrodes. Then, the fixed electrode 26 is fixed to the base 2, and the movable electrode 27 is disposed so as to sandwich the fixed electrode 26 between the holding member 23 positioned on the arm 10 side. Thus, the movable electrode 27 is biased to move toward the fixed electrode 26. That is, since the movable electrode 27 is biased so as to move toward the arm 10, a biasing force in the direction toward the arm 10 is applied to the movable member 22 to which one end of the movable electrode 27 is attached.
In addition, the fixed electrode 26 and the movable electrode 27 are both comb electrodes, and the plurality of movable teeth 27b are disposed between the fixed teeth 26b adjacent to the fixed electrode 26. In other words, since the teeth of the fixed electrode 26 and the movable electrode 27 are arranged alternately along the axial direction of the holding member 23, the moving direction of the movable electrode 27 is parallel to the axial direction of the movable tooth 27b. Become. For this reason, if the distance L1 between the side surface of the fixed electrode 26 and the movable tooth 27b of the movable electrode 27 in a state where no voltage is applied is increased, the distance W1 between the movable tooth 27b and the adjacent fixed tooth 26b is decreased. Even so, the moving distance of the movable electrode 27 can be increased. Therefore, by shortening the distance W1 between the movable tooth 27b and the adjacent fixed tooth 26b, the electrostatic force generated between the two electrodes can be increased to increase the biasing force applied to the movable member 22, and the movable electrode The moving distance of 27 can be increased.
Furthermore, since the movable tooth 27b is located between a pair of adjacent fixed teeth 26b, the electrostatic force in the direction orthogonal to the axial direction of the movable tooth 27b is canceled out. Then, since only the electrostatic force in the axial direction acts on the movable tooth 27b, the movable electrode 27 can be moved only along the axial direction of the movable tooth 27b. Therefore, since the axial direction of the movable tooth 27b is parallel to the axial direction of the movable member 22, the movable member 22 can be urged only in the axial direction.
Said electrode part 25 is a power source said to a claim.

なお、電極部25は、上記のごとき固定電極26と可動電極27の対を、可動部材22の軸方向に沿って複数設けてもよく、この場合には、可動部材22に加わる付勢力をさらに大きくすることができる。
そして、本実施形態のグリッパ1では、上記のごとく電極部25を構成することによって、両電極間に発生する静電力を大きくするとともに可動部材22に加わる付勢力を大きくすることができる。すると、アーム10や保持部材23を撓みが発生しないように形成して、アーム10等の重量が重くなったり、保持部材23の強度が強くなっても、後述するように保持部材23を撓ませて可動部材22およびアーム10を移動させるのに十分なた付勢力を可動部材22に加わえることができる。
The electrode portion 25 may be provided with a plurality of pairs of the fixed electrode 26 and the movable electrode 27 as described above along the axial direction of the movable member 22. In this case, the urging force applied to the movable member 22 is further increased. Can be bigger.
And in the gripper 1 of this embodiment, by comprising the electrode part 25 as mentioned above, the urging | biasing force added to the movable member 22 can be enlarged while the electrostatic force which generate | occur | produces between both electrodes can be enlarged. Then, the arm 10 and the holding member 23 are formed so as not to bend, and even if the weight of the arm 10 or the like becomes heavy or the strength of the holding member 23 increases, the holding member 23 is bent as described later. Thus, an urging force sufficient to move the movable member 22 and the arm 10 can be applied to the movable member 22.

なお、動力源は、上記のごとき静電力を利用する、いわゆる静電アクチュエータに限られず、圧電アクチュエータや電磁アクチュエータなどでもよく、可動部材22の軸方向にのみ力を加えることができるように構成されていればよい。   The power source is not limited to the so-called electrostatic actuator using the electrostatic force as described above, but may be a piezoelectric actuator or an electromagnetic actuator, and is configured to be able to apply force only in the axial direction of the movable member 22. It only has to be.

本実施形態のグリッパ1は、上記のごとき構成を有しているから、以下のように作動して、微小物体の把持解放をすることができる。
微小物体を把持するときには、アーム駆動部20の固定電極26と可動電極27との間に電圧を印加する。すると、可動部材22が、その軸方向に沿って、その一端が取り付けられているアーム10に向って付勢され、一対の保持部材23も、可動部材22を介して、その軸方向と直交する方向から付勢される。保持部材23は梁状部材であるから、可動部材22を介して加わる付勢力に応じて、アーム10の把持部11の把持面11sの法線方向に沿って撓むので、可動部材22をその軸方向に沿って、アーム10に向って移動させることができる。すると、アーム10を可動部材22とともに移動させることができるから、一方のアーム10を他方のアーム10に向って移動させることができ、一方のアーム10の把持部11を他方のアーム10の把持部11に接近させることができる。
しかも、可動部材22は、その軸方向がアーム10の把持部11の把持面11sの法線方向と平行、かつ、アーム10の軸を含む平面状に位置するように配設されているから、アーム10の把持部11の把持面11sは、その法線方向に沿って移動する。よって、一対のアーム10の把持面11s同士を互いに平行に保ったまま接近させることができるのである。
Since the gripper 1 of the present embodiment has the configuration as described above, it can operate as follows to release and hold a minute object.
When gripping a minute object, a voltage is applied between the fixed electrode 26 and the movable electrode 27 of the arm drive unit 20. Then, the movable member 22 is biased along the axial direction toward the arm 10 to which one end thereof is attached, and the pair of holding members 23 are also orthogonal to the axial direction via the movable member 22. It is energized from the direction. Since the holding member 23 is a beam-like member, it bends along the normal direction of the gripping surface 11s of the gripping portion 11 of the arm 10 according to the urging force applied via the movable member 22, so that the movable member 22 It can be moved toward the arm 10 along the axial direction. Then, since the arm 10 can be moved together with the movable member 22, one arm 10 can be moved toward the other arm 10, and the grip portion 11 of one arm 10 can be moved to the grip portion of the other arm 10. 11 can be approached.
Moreover, the movable member 22 is disposed so that its axial direction is parallel to the normal direction of the gripping surface 11 s of the gripping portion 11 of the arm 10 and is positioned in a plane including the axis of the arm 10. The grip surface 11s of the grip portion 11 of the arm 10 moves along the normal direction. Therefore, the gripping surfaces 11s of the pair of arms 10 can be brought close to each other while being kept parallel to each other.

なお、一対のアーム駆動部20を作動させて一方のアーム10の把持部11同士を接近させる場合には、一対のアーム駆動部20の可動部材22の軸方向が互いに平行であれば一対のアーム10の把持面11s同士を互いに平行に保ったまま接近させることができる。この要件は、上記のごとくアーム駆動部20を構成すれば満たされるが、より確実に一対のアーム10の把持面11s同士を互いに平行に保ったまま接近させ、かつ、その把持部11の厚さ方向のズレが生じることをより確実に抑えるには、一対のアーム駆動部20の保持部材23の軸方向が平行となるように配設したり、可動部材22の軸方向を同軸状に配置したりすればよい。
そして、一対のアーム10,10、一対のアーム駆動部20の可動部材22、一対の保持部材23,23、および電極部25が全て同一平面上に位置するように配設すれば、一対のアーム10,10や一対のアーム駆動部20の可動部材22等を全て同一平面上で確実に移動させることができるから、一対のアーム10,10の把持部11同士が接近離間するときに、その把持部11の厚さ方向のズレが生じることをより一層確実に抑えることができ、微小物体をより確実に把持部間に把持することができる。
When the pair of arm driving units 20 are operated to bring the gripping units 11 of one arm 10 closer to each other, the pair of arms is provided if the axial directions of the movable members 22 of the pair of arm driving units 20 are parallel to each other. The ten gripping surfaces 11s can be brought close to each other while being kept parallel to each other. This requirement is satisfied if the arm drive unit 20 is configured as described above. However, the gripping surfaces 11s of the pair of arms 10 are brought closer to each other while being held in parallel with each other, and the thickness of the gripping unit 11 is increased. In order to more reliably suppress the deviation of the direction, the holding members 23 of the pair of arm drive units 20 are arranged so that the axial directions thereof are parallel, or the axial directions of the movable members 22 are arranged coaxially. Just do it.
If the pair of arms 10 and 10, the movable member 22 of the pair of arm driving units 20, the pair of holding members 23 and 23, and the electrode unit 25 are all disposed on the same plane, the pair of arms 10, 10 and the movable member 22 of the pair of arm drive units 20 can all be reliably moved on the same plane. Therefore, when the gripping portions 11 of the pair of arms 10, 10 approach and separate from each other, It is possible to more reliably suppress the deviation in the thickness direction of the portion 11, and it is possible to more securely hold the minute object between the holding portions.

また、電圧を印加を停止すれば、保持部材23を付勢する力がなくなるので、保持部材23は、自己の復元力によって元の状態に復帰し、保持部材23の復帰に伴って可動部材22は、電圧を印加したときと逆向き、つまり、アーム10から離れる方向に移動される。すると、可動部材23とともに一方のアーム10は他方のアーム10から離間するように移動されるから、一方のアーム10の把持部11を他方のアーム10の把持部11から離間させることができる。   Further, if the application of voltage is stopped, the force for urging the holding member 23 disappears, so that the holding member 23 returns to its original state by its own restoring force, and the movable member 22 is restored as the holding member 23 is returned. Is moved in the opposite direction to that when the voltage is applied, that is, in the direction away from the arm 10. Then, since one arm 10 is moved so as to be separated from the other arm 10 together with the movable member 23, the grip portion 11 of one arm 10 can be separated from the grip portion 11 of the other arm 10.

また、図1に示すように、可動部材22の軸に対して対称となるように一対の電極部25を設けておけば、可動部材22に対して、一方の電極部25から保持部材23の軸方向の力が発生しても、他方の電極部25によってその力を相殺することができる。よって、可動部材22に対してその軸方向、つまり、アーム10の把持部11の把持面11sの法線方向にのみ力を加えることができるから、より確実に把持面11s同士を平行を保ったまま一対のアーム10,10を接近させることができる。   In addition, as shown in FIG. 1, if a pair of electrode portions 25 are provided so as to be symmetric with respect to the axis of the movable member 22, the holding member 23 can be moved from one electrode portion 25 to the movable member 22. Even if an axial force is generated, the other electrode portion 25 can cancel the force. Therefore, since the force can be applied only to the movable member 22 in the axial direction, that is, in the normal direction of the gripping surface 11s of the gripping portion 11 of the arm 10, the gripping surfaces 11s are more reliably kept parallel to each other. A pair of arms 10 and 10 can be made to approach as it is.

そして、一対のアーム10,10、一対のアーム駆動部20の可動部材22、一対の保持部材23,23、および電極部25が全て同一平面上に位置するように配設されていれば、一対のアーム10,10や一対のアーム駆動部20の可動部材22等を全て同一平面上で確実に移動させることができるから、一対のアーム10,10の把持部11同士が接近離間するときに、その把持部11の厚さ方向のズレが生じることを抑えることができ、微小物体をより確実に把持部間に把持することができる。   If the pair of arms 10 and 10, the movable member 22 of the pair of arm driving units 20, the pair of holding members 23 and 23, and the electrode unit 25 are all disposed on the same plane, the pair The arm members 10 and 10 and the movable members 22 of the pair of arm drive units 20 can all be reliably moved on the same plane, so when the gripping portions 11 of the pair of arms 10 and 10 approach and separate from each other, It is possible to suppress the displacement of the grip portion 11 in the thickness direction, and it is possible to more securely grip a minute object between the grip portions.

本実施形態のグリッパ1は、別個独立に形成された複数の軸状部材等を組み合わせて製造してもよいが、以下のようにして製造すれば、各部材の平行度や配置を非常に精度良く合わせることができるので好適である。   The gripper 1 of the present embodiment may be manufactured by combining a plurality of shaft-like members and the like that are formed separately, but if manufactured as follows, the parallelism and arrangement of each member are very accurate. This is suitable because it can be matched well.

図5〜図10は本実施形態のグリッパ1の製造工程を示した図である。図11および図12は本実施形態のグリッパ1の製造工程のフローチャートである。
まず、本実施形態のグリッパ1の基礎材料となるシリコン基板50を説明する。
図5(A)において、符号50は、本実施形態のグリッパ1の基礎材料となるシリコン基板を示している。このシリコン基板50は、ベース層51、絶縁層52およびシリコン層53が順に積層されたものである。
5-10 is the figure which showed the manufacturing process of the gripper 1 of this embodiment. 11 and 12 are flowcharts of the manufacturing process of the gripper 1 of the present embodiment.
First, the silicon substrate 50 that is the basic material of the gripper 1 of the present embodiment will be described.
In FIG. 5A, reference numeral 50 denotes a silicon substrate that is a basic material of the gripper 1 of the present embodiment. The silicon substrate 50 has a base layer 51, an insulating layer 52, and a silicon layer 53 laminated in order.

シリコン基板50のベース層51の素材は、例えば、Si(100 )基板やSi(111 )基板、Si(110 )基板、ポリシリコン等のシリコンであり、その厚さが、100 〜1000μmに形成されたものである。
なお、ベース層51の素材はシリコンに限られず、ガラス等でもよく、ドライ異方性エッチングもしくはウェット異方性エッチングにより加工可能であるという性質を有する素材であれば、とくに限定はない。また、ベース層51の厚さも上記の範囲に限られず、グリッパ1の用途に応じて適宜設計すればよい。例えばシリコン試料や生物試料等の微小物体の操作に使用するグリッパ1であれば、50〜500μm程度であればよい。
The material of the base layer 51 of the silicon substrate 50 is, for example, silicon such as Si (100) substrate, Si (111) substrate, Si (110) substrate, polysilicon, etc., and the thickness thereof is formed to 100 to 1000 μm. It is a thing.
The material of the base layer 51 is not limited to silicon, and may be glass or the like, and is not particularly limited as long as the material has a property that it can be processed by dry anisotropic etching or wet anisotropic etching. The thickness of the base layer 51 is not limited to the above range, and may be appropriately designed according to the use of the gripper 1. For example, if it is the gripper 1 used for operation of micro objects, such as a silicon sample and a biological sample, what is necessary is just about 50-500 micrometers.

シリコン基板50の絶縁層52の素材は、酸化シリコンであり、その厚さが、0.1 〜5μmに形成されたものである。
なお、絶縁層52の素材は酸化シリコンに限られず、ベース層51とシリコン層53との間を電気的に絶縁できる素材によって形成されていればよい。
The material of the insulating layer 52 of the silicon substrate 50 is silicon oxide, and the thickness thereof is formed to 0.1 to 5 μm.
The material of the insulating layer 52 is not limited to silicon oxide, and may be formed of a material that can electrically insulate between the base layer 51 and the silicon layer 53.

シリコン基板50のシリコン層53の素材は、シリコンであり、その厚さが、約5〜50μmに形成されたものである。このシリコン層53は、グリッパ1のアーム10等となるため、例えばシリコン試料や生物試料等の操作に使用するグリッパ1であれば、約10〜40μmが好適である。
なお、シリコン層53の素材となるシリコンの性質に特に限定はないが、その表面の面方位等によってグリッパ1のアーム10等の弾性等が変化するので、グリッパ1の使用目的に応じて最適なシリコンを選択すればよい。
The material of the silicon layer 53 of the silicon substrate 50 is silicon, and the thickness thereof is about 5 to 50 μm. Since this silicon layer 53 becomes the arm 10 of the gripper 1, etc., for example, if the gripper 1 is used for operation of a silicon sample, a biological sample or the like, about 10 to 40 μm is preferable.
Although there is no particular limitation on the properties of silicon used as the material of the silicon layer 53, the elasticity of the arm 10 of the gripper 1 and the like changes depending on the surface orientation of the surface and the like. Silicon may be selected.

上記のごときシリコン基板50としては、例えば、上下一対のシリコン層の間に、中間層として酸化シリコン層が形成された、いわゆるSOI基板(Silicon On Insulator)等が好適であるが、ガラス基板上に単結晶シリコン層を有する基板や、アモルファスやポリシリコン基板上にSOI層を有する基板であってもよい。また、シリコン層53が絶縁層52によって、絶縁層52よりも下層の部分と電気的に絶縁されていれば、シリコン基板50は3層構造に限られず、4層以上であってもよい。   As the silicon substrate 50 as described above, for example, a so-called SOI substrate (Silicon On Insulator) in which a silicon oxide layer is formed as an intermediate layer between a pair of upper and lower silicon layers is suitable. It may be a substrate having a single crystal silicon layer, or a substrate having an SOI layer on an amorphous or polysilicon substrate. As long as the silicon layer 53 is electrically insulated from the lower layer than the insulating layer 52 by the insulating layer 52, the silicon substrate 50 is not limited to the three-layer structure, and may be four or more layers.

つぎに、シリコン基板50からグリッパ1を製造する方法を説明する。
図5および図11に示すように、前記シリコン基板50のシリコン層53の表面に、まず、スパッタリングや真空蒸着法等の公知の成膜方法によって、アルミニウムや窒化シリコン等を素材とするマスク膜54を形成する(S11)。
つぎに、図5(B)に示すように、スピンコーター等によって、マスク膜54の表面にフォトリソグラフィ用のレジスト膜55を形成する(S12)。
Next, a method for manufacturing the gripper 1 from the silicon substrate 50 will be described.
As shown in FIGS. 5 and 11, a mask film 54 made of aluminum, silicon nitride, or the like is first formed on the surface of the silicon layer 53 of the silicon substrate 50 by a known film formation method such as sputtering or vacuum evaporation. Is formed (S11).
Next, as shown in FIG. 5B, a resist film 55 for photolithography is formed on the surface of the mask film 54 by a spin coater or the like (S12).

つぎに、図示しないが、製造すべきグリッパ1の形状、つまり、グリッパ1の一対のアーム10および一対のアーム駆動部21の形状(図1参照)をしたフォトリソグラフィ用マスクをレジスト膜55の表面に載せる。このフォトリソグラフィ用マスクを作るには、マスクの外形線をCADソフトで描いておき、マスク作製用の装置でこの図形をマスクシートに描きこめばよい。
そして、レジスト膜55の表面にフォトリソグラフィ用マスクを載せた状態で、フォトリソグラフィ装置により紫外線を照射する(S13)とフォトリソグラフィ用マスク上の図形が、前記レジスト膜55の表面に転写され、マスク膜54の表面に、製造すべきグリッパ1とほぼ同じ形状のレジスト56が形成され、レジスト56で覆われていない部分には、マスク膜54が露出する(図6(A))。
ついで、レジスト56で覆われていない部分のマスク膜54を、例えば、混酸液によってエッチングすれば(S14)、シリコン層53が露出する(図6(B))。
Next, although not shown, a photolithographic mask having the shape of the gripper 1 to be manufactured, that is, the shape of the pair of arms 10 and the pair of arm driving portions 21 (see FIG. 1), is applied to the surface of the resist film 55. Put it on. In order to make this photolithography mask, the outline of the mask is drawn with CAD software, and this figure is drawn on the mask sheet with a mask making apparatus.
Then, when the photolithographic apparatus is irradiated with ultraviolet rays with the photolithographic mask placed on the surface of the resist film 55 (S13), the figure on the photolithographic mask is transferred to the surface of the resist film 55, and the mask A resist 56 having substantially the same shape as the gripper 1 to be manufactured is formed on the surface of the film 54, and the mask film 54 is exposed at a portion not covered with the resist 56 (FIG. 6A).
Next, if the mask film 54 in a portion not covered with the resist 56 is etched with, for example, a mixed acid solution (S14), the silicon layer 53 is exposed (FIG. 6B).

つぎに、露出しているシリコン層53を、深堀りRIEと呼ばれるICP−RIE(Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching)等によって、シリコン層53の表面と垂直な方向に異方性エッチングをおこない(S15)、絶縁層52を露出させる。
そして、例えば、硫酸・過酸化水素混合液等のレジスト剥離液によって、レジスト56およびマスク膜54を除去すると(S16)、絶縁層52の表面に、グリッパ1の形状に加工されたシリコン層53が露出する(図7(A))。
Next, anisotropic etching is performed on the exposed silicon layer 53 in a direction perpendicular to the surface of the silicon layer 53 by ICP-RIE (Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching) called deep RIE (S15). Then, the insulating layer 52 is exposed.
For example, when the resist 56 and the mask film 54 are removed with a resist stripping solution such as sulfuric acid / hydrogen peroxide mixed solution (S16), the silicon layer 53 processed into the shape of the gripper 1 is formed on the surface of the insulating layer 52. Exposed (FIG. 7A).

つぎに、グリッパ1の形状に加工されたシリコン層53および絶縁層52の表面に、スピンコーター等によってレジスト膜57を形成する(S17、図7(B))。そして、レジスト膜57において、加工されたシリコン層53におけるグリッパ1のアーム10の先端部、つまり、把持部11に相当する位置を覆っている部分以外の部分に、フォトリソグラフィ装置により紫外線を照射すると(S18)、把持部11に相当する位置を覆っている部分のレジスト膜57が除去され、加工されたシリコン層53における把持部11に相当する部分が露出する(図8(A))。この状態で、把持部11に相当する部分をICP−RIE等によって、把持する対象に合わせた形状やサイズに加工すれば、シリコン層53の加工が終了する。   Next, a resist film 57 is formed on the surface of the silicon layer 53 and the insulating layer 52 processed into the shape of the gripper 1 by a spin coater or the like (S17, FIG. 7B). Then, when the resist film 57 is irradiated with ultraviolet rays by the photolithography apparatus on the processed silicon layer 53 other than the tip of the arm 10 of the gripper 1, that is, the portion covering the position corresponding to the grip portion 11. (S18) The portion of the resist film 57 covering the position corresponding to the grip portion 11 is removed, and the portion corresponding to the grip portion 11 in the processed silicon layer 53 is exposed (FIG. 8A). In this state, if the portion corresponding to the gripping portion 11 is processed into a shape or size suitable for the target to be gripped by ICP-RIE or the like, the processing of the silicon layer 53 is completed.

図8(B)および図12に示すように、シリコン層53の加工が終了すると、シリコン基板50を反転して、シリコン基板50の裏面、言い換えれば、ベース層51の裏面を上面に向けて、スパッタリングや真空蒸着法等の公知の成膜方法によって、アルミニウムや窒化シリコン等を素材とするマスク膜61を形成し(S21)、スピンコーター等によってマスク膜61の表面にフォトリソグラフィ用のレジスト膜62を形成する(S22)。   As shown in FIG. 8B and FIG. 12, when the processing of the silicon layer 53 is completed, the silicon substrate 50 is inverted, and the back surface of the silicon substrate 50, in other words, the back surface of the base layer 51 is directed to the top surface. A mask film 61 made of aluminum, silicon nitride or the like is formed by a known film formation method such as sputtering or vacuum deposition (S21), and a photolithography resist film 62 is formed on the surface of the mask film 61 by a spin coater or the like. Is formed (S22).

つぎに、図示しないが、製造すべきグリッパ1のベース2の形状と絶縁部材22aの形状(図1参照)をしたフォトリソグラフィ用マスクをレジスト膜62の表面に載せて、フォトリソグラフィ装置により紫外線を照射する(S23)。すると、とフォトリソグラフィ用マスクの図形が、前記レジスト膜62に転写され、レジスト膜61の表面に、ベース2の形状と絶縁部材22aの形状をしたレジスト63が形成され、レジスト63で覆われていない部分には、マスク膜61が露出する。そして、レジスト63で覆われていない部分のマスク膜61を、例えば、混酸液によってエッチングすれば(S24)、ベース層51の裏面が露出する(図9(A))。   Next, although not shown, a photolithographic mask having the shape of the base 2 of the gripper 1 to be manufactured and the shape of the insulating member 22a (see FIG. 1) is placed on the surface of the resist film 62, and ultraviolet rays are emitted by a photolithographic apparatus. Irradiate (S23). Then, the figure of the mask for photolithography is transferred to the resist film 62, and a resist 63 having the shape of the base 2 and the shape of the insulating member 22 a is formed on the surface of the resist film 61 and covered with the resist 63. The mask film 61 is exposed in the portion that is not present. Then, if the portion of the mask film 61 not covered with the resist 63 is etched with, for example, a mixed acid solution (S24), the back surface of the base layer 51 is exposed (FIG. 9A).

つぎに、露出しているベース層51を、ICP−RIE等によって、ベース層51の裏面と垂直な方向に異方性エッチングをおこない(S25)、絶縁層52の裏面を露出させる。
そして、例えば、硫酸・過酸化水素混合液等のレジスト剥離液によって、レジスト膜57、マスク膜61、レジスト63を全て除去し(S26)、緩衝フッ化水素水溶液によって、ベース層51とシリコン層53によって挟まれている部分以外の絶縁層52が除去さする(S27、図9(B)、図10(A))。
Next, anisotropic etching is performed on the exposed base layer 51 in a direction perpendicular to the back surface of the base layer 51 by ICP-RIE or the like (S25), and the back surface of the insulating layer 52 is exposed.
Then, for example, the resist film 57, the mask film 61, and the resist 63 are all removed with a resist stripping solution such as a sulfuric acid / hydrogen peroxide mixed solution (S26), and the base layer 51 and the silicon layer 53 are buffered with hydrogen fluoride aqueous solution. The insulating layer 52 other than the portion sandwiched between the layers is removed (S27, FIG. 9B, FIG. 10A).

最後に、加工されたシリコン層53において、アーム10およびアーム駆動部21に該当する部分の表面に、金やアルミニウム等の導体膜64を形成すれば(S28)、本実施形態のグリッパ1を製造することができる。   Finally, in the processed silicon layer 53, if a conductor film 64 such as gold or aluminum is formed on the surface corresponding to the arm 10 and the arm drive unit 21 (S28), the gripper 1 of this embodiment is manufactured. can do.

上記のごとき方法によって本実施形態のグリッパ1を製造すれば、一対のアーム10、アーム駆動部21の可動部材22、保持部材23、および電極部25は、全て一枚のシリコン層53によって形成することができるから、各部材の厚さ方向の精度を非常に高く一致させることができる。また、各部材の相対的な位置、とくに、電極部25の固定電極26および可動電極27の相対的な位置の精度が非常に高くなるので、一対のアーム10の把持部11の把持面11s同士を確実に平行に保ったまま接近離間させることができる。   If the gripper 1 of this embodiment is manufactured by the method as described above, the pair of arms 10, the movable member 22 of the arm driving unit 21, the holding member 23, and the electrode unit 25 are all formed by a single silicon layer 53. Therefore, the accuracy in the thickness direction of each member can be made very high. In addition, since the relative positions of the members, particularly the relative positions of the fixed electrode 26 and the movable electrode 27 of the electrode portion 25, are very high, the gripping surfaces 11s of the gripping portions 11 of the pair of arms 10 Can be moved closer to and away from each other while keeping them in parallel.

なお、図10に示すように、シリコン基板50を加工するときに、保護部70も同時に形成するようにしておけば、保護部70に相当する部分によって加工中にシリコン層53におけるアーム10に該当する部分が破損することを防ぐことができるので、好適である。   As shown in FIG. 10, when the silicon substrate 50 is processed, if the protective portion 70 is also formed at the same time, the portion corresponding to the protective portion 70 corresponds to the arm 10 in the silicon layer 53 during processing. This is preferable because it can prevent the portion to be damaged from being damaged.

本発明のグリッパは、半導体・ディスプレイの加工工程中に生じる微小ゴミや、細胞などの生物試料などを操作する装置に適しており、とくに、シリコン球やシリカ微粒子、カーボンナノチューブ等のように比較的球形や円筒形に近似した形状を有する非常に掴みづらい微小物体を操作する装置として好適である。   The gripper of the present invention is suitable for an apparatus for manipulating fine dust generated during a semiconductor / display processing process or a biological sample such as a cell, and in particular, relatively, like silicon spheres, silica fine particles, carbon nanotubes, etc. It is suitable as a device for manipulating a minute object that has a shape similar to a spherical shape or a cylindrical shape and is very difficult to grasp.

本実施形態のグリッパ1の概略平面図である。It is a schematic plan view of the gripper 1 of this embodiment. 図1の各位置における本実施形態のグリッパ1の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the gripper 1 of this embodiment in each position of FIG. 本実施形態のグリッパ1の要部概略拡大図である。It is a principal part schematic enlarged view of the gripper 1 of this embodiment. 他の実施形態のグリッパ1の概略平面図である。It is a schematic plan view of the gripper 1 of another embodiment. 本実施形態のグリッパ1の製造工程を示した図である。It is the figure which showed the manufacturing process of the gripper 1 of this embodiment. 本実施形態のグリッパ1の製造工程を示した図である。It is the figure which showed the manufacturing process of the gripper 1 of this embodiment. 本実施形態のグリッパ1の製造工程を示した図である。It is the figure which showed the manufacturing process of the gripper 1 of this embodiment. 本実施形態のグリッパ1の製造工程を示した図である。It is the figure which showed the manufacturing process of the gripper 1 of this embodiment. 本実施形態のグリッパ1の製造工程を示した図である。It is the figure which showed the manufacturing process of the gripper 1 of this embodiment. 本実施形態のグリッパ1の製造工程を示した図である。It is the figure which showed the manufacturing process of the gripper 1 of this embodiment. 本実施形態のグリッパ1の製造工程のフローチャートである。It is a flowchart of the manufacturing process of the gripper 1 of this embodiment. 本実施形態のグリッパ1の製造工程のフローチャートである。It is a flowchart of the manufacturing process of the gripper 1 of this embodiment. (A)は熱膨張アクチュエータによって駆動されるグリッパ100の一例を示した図であり、(B)が静電アクチュエータによって駆動されるグリッパ110の一例を示した図であり、(C)は従来のグリッパによって微小物体Mを把持した状態の説明図である。(A) is a diagram showing an example of a gripper 100 driven by a thermal expansion actuator, (B) is a diagram showing an example of a gripper 110 driven by an electrostatic actuator, and (C) is a diagram showing a conventional one. It is explanatory drawing of the state which hold | gripped the micro object M with the gripper.

1 グリッパ
2 ベース
10 アーム
11 把持部
11s 把持面
20 駆動機構
21 アーム駆動部
22 可動部材
23 保持部材
25 電極部
26 固定電極
26a 固定電極側軸部部
26b 固定歯
27 可動電極
27a 可動電極側軸部部
27b 可動歯
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gripper 2 Base 10 Arm 11 Grip part 11s Grip surface 20 Drive mechanism 21 Arm drive part 22 Movable member 23 Holding member 25 Electrode part 26 Fixed electrode 26a Fixed electrode side axial part 26b Fixed tooth 27 Movable electrode 27a Movable electrode side axial part Part 27b Movable teeth

Claims (4)

物体を挟んで支持する把持部を備えた、軸が同一平面上に位置するように配設された一対のアームと、該一対のアームの把持部を接近離間させる駆動機構を備えたグリッパであって、
前記一対のアームの把持部が、対向する互いに平行な把持面をそれぞれ備えており、
前記駆動機構が、
前記把持面同士を平行に保ったまま、前記一対のアームの把持部を接近離間させるものであり、
前記一対のアームそれぞれ作動させる、一対のアーム駆動部を備えており、
各アーム駆動部が、
前記アームに取り付けられた可動部材と、
該可動部材を、前記アームの把持部に設けられている把持面の法線方向に沿って移動可能に保持する保持部材と、
前記可動部材に対して、前記アームの把持部に設けられている把持面の法線方向に沿って、該アームが他のアームに接近する方向に力を加える動力源とからなり、
前記保持部材が、
前記アームの把持面の法線方向に対して直交する軸を有する梁状部材であり、
前記可動部材が、
前記アームの把持面の法線方向と平行な軸を有する軸状部材であり、
中心軸が、前記アームの軸と同一平面に位置するように設けられており、
前記動力源が、
前記可動部材に設けられた櫛状の可動電極と、グリッパのベースに移動が固定された櫛状の固定電極とを有する電極部を一対備えており、
該一対の電極部が、
前記可動部材の軸に対して対称かつ同一平面上に位置するように配設されており、
前記一対のアームと、前記一対のアーム駆動部における可動部材、保持部材および一対の電極部が全て同一平面上に位置するように配設されている
ことを特徴とするグリッパ。
A gripper provided with a gripping part for supporting an object in between and arranged so that axes are located on the same plane , and a drive mechanism for approaching and separating the gripping part of the pair of arms. And
The gripping portions of the pair of arms respectively include opposing parallel gripping surfaces,
The drive mechanism is
While holding the gripping surfaces in parallel, the gripping portions of the pair of arms are approached and separated ,
A pair of arm drive units for operating each of the pair of arms;
Each arm drive unit
A movable member attached to the arm ;
A holding member that holds the movable member movably along a normal direction of a gripping surface provided in a gripping portion of the arm ;
Wherein the movable member, the along the normal direction of the gripping surface provided on the grip portion of the arm, consists of a power source for applying a force in the direction in which the arm is close to the other arm,
The holding member is
A beam-like member having an axis perpendicular to the normal direction of the gripping surface of the arm ;
The movable member is
An axial member having an axis parallel to the normal direction of the gripping surface of the arm ;
The central axis is provided so as to be on the same plane as the axis of the arm ,
The power source is
A pair of electrode portions having a comb-shaped movable electrode provided on the movable member and a comb-shaped fixed electrode whose movement is fixed to the base of the gripper;
The pair of electrode portions are
It is arranged so as to be symmetrical and located on the same plane with respect to the axis of the movable member ,
The gripper , wherein the pair of arms and the movable member, the holding member, and the pair of electrode portions in the pair of arm driving units are all disposed on the same plane .
前記電極部は、
前記可動電極が、
前記保持部材と平行な軸を有する可動電極側軸部と、該可動電極側軸部部における前記固定電極側の側面に設けられた複数の可動歯とを備えた櫛状電極であって、
前記固定電極が、
前記可動電極側軸部の軸方向と平行かつ該可動電極側軸部の軸と同一平面上に配設された軸を有する固定電極側軸部と、該固定電極側軸部部における前記可動電極側の側面に設けられた複数の固定歯とを備えた櫛状電極であり、
前記可動電極の複数の可動歯が、前記固定電極の隣接する固定歯同士の間に配設されている
ことを特徴とする請求項1記載のグリッパ。
The electrode part is
The movable electrode is
A comb-like electrode comprising a movable electrode side shaft portion having an axis parallel to the holding member, and a plurality of movable teeth provided on a side surface of the movable electrode side shaft portion on the fixed electrode side,
The fixed electrode is
The fixed electrode side shaft portion having an axis parallel to the axial direction of the movable electrode side shaft portion and disposed on the same plane as the axis of the movable electrode side shaft portion, and the movable electrode in the fixed electrode side shaft portion A comb-like electrode provided with a plurality of fixed teeth provided on the side surface;
The gripper according to claim 1, wherein a plurality of movable teeth of the movable electrode are disposed between adjacent fixed teeth of the fixed electrode.
前記一対のアーム、前記アーム駆動部の可動部材、保持部材、および電極部が、全て一枚の板状部材から形成されている
ことを特徴とする請求項1記載のグリッパ。
The gripper according to claim 1, wherein the pair of arms, the movable member of the arm driving unit, the holding member, and the electrode unit are all formed from a single plate-like member.
前記一方のアームと前記アーム駆動部の可動部材が、絶縁材料を介して連結されている
ことを特徴とする請求項1記載のグリッパ。
The gripper according to claim 1, wherein the one arm and the movable member of the arm driving unit are connected via an insulating material.
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