JPH04366605A - 形状保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気粘性材料の特性を極
めて効率よく応用した形状保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電圧の印加によって粘性が変化する電気
粘性流体を利用した応用装置としては、例えば、特開昭
６３−７２９３４号公報には防振装置が開示され、特開
昭６３−２６５７１５号公報にはサスペンションが開示
されており、密閉液体室に設けた電極オリフィスに電圧
を印加することによってオリフィス内の流体粘度を変化
させて機械特性を制御している。

【０００３】また、特開昭６１−２９６６号公報では、
電気粘性流体を介して入力軸と出力軸を接続し、電圧の
印加によりトルク伝達効率を変化しうる電気粘性流体ク
ラッチが知られており、さらに特開平１−１１９３７７
号公報には、電気粘性バルブを用いた起振装置が知られ
ている。

【０００４】上記に代表される従来の電気粘性流体応用
装置は、いずれも印加電圧の変化に対応した電気粘性流
体の粘度変化を利用するものである。

【０００５】一方、外観形状が変化しうる工業材料とし
ては、ブラダー、エアバックなどがあるが、外観形状を
任意にかつ精密に再現することはできない。また、限定
された用途には、形状記憶合金や形状記憶ポリマーの利
用が考えられるが、これは外気温度を制御する必要があ
り、実用上困難な場合がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電気
粘性効果を応用することにより、電圧の印加によって任
意の形状を保持することができる形状保持装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１の発明は、電気粘性効果を有する電気
粘性材料と複数の電極とを備えた装置において、正電極
と負電極との間に電気粘性材料を介在させると共に、正
電極と負電極との電極間距離を変動可能にし、前記正電
極と負電極との少なくとも一方の電極が外力に応じて容
易に変形することを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１において、前
記電気粘性材料が電気粘性流体であり、この電気粘性流
体が弾性体に封入されていることを特徴とする。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１において、前
記電気粘性材料が電気粘性ゲル体であることを特徴とす
る。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１において、前
記正電極と負電極との間に絶縁性のスペーサが挿入され
ていることを特徴とする。

【００１１】請求項５の発明は、請求項１において、前
記正電極と負電極との間に介在された電気粘性材料がス
ポンジ状セラーと共に封入されていることを特徴とする
。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１において、前
記正電極と負電極とが交互に配置され、これらの電極の
間隙に電気粘性材料が充填されていることを特徴とする
。

【００１３】請求項７の発明は、請求項１において、前
記正電極と負電極との表面を半導体被膜により保護した
ことを特徴とする。

【００１４】請求項８の発明は、請求項１において、前
記正電極と負電極とが凹部又は凸部を有し、かつこれら
凹部及び凸部が両極間で対を構成していることを特徴と
する。

【００１５】請求項９の発明は、請求項１において、対
をなす電極が複数配置され、かつ各の対電極毎に独立し
て駆動されることを特徴とする。

【００１６】請求項１０の発明は、請求項２において、
電気粘性流体装置に流体容量加減用のリザーバを連結し
たことを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明は、電気粘性流体における電極面の法線
方向での電圧印加による物性変化は従来から知られてい
た剪断方向の物性変化に比べて著しく大きく、しかも微
小変化に対しても十分大きい応力を発現するという、本
発明者らが特願平３−２２３０５に開示した原理を応用
して前記の課題を解決したものである。即ち、電気粘性
流体に電圧を印加した時には電極間距離の電圧印加時の
大きさを変えようとする際に大きな抵抗を生じるという
特性を応用したものであり、電気粘性流体封入体の外観
が電圧を印加した瞬間の形状を長時間にわたって保持す
ることを可能にした。さらにこの効果は電気粘性流体に
限るものではなく、電気粘性効果を有する材料がゲル体
であっれも同様の効果が得られる。

【００１８】この作用を得るためには、電気粘性効果を
有する材料と複数の電極とを備えた装置において、正電
極と負電極との間に電気粘性材料を介在させると共に、
正電極と負電極との電極間距離を変動可能とすることが
必要であり、さらに前記正電極と負電極との少なくとも
一方の電極が外力に応じて容易に変形する構造が付与さ
れることによって達成される。

【００１９】上記の構造を有する形状保持装置は、電圧
の印加によって任意の形状を保持する新規デバイスとし
て広く応用することができる。例えば、空気入りタイヤ
成型機の部材供給部をはじめとする一般産業用機械部品
や、形状や硬度を任意に制御できるシートなど、広い範
囲の工業的応用が考えられる。以下、実施例により本発
明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるも
のではない。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明の形状保持装置の一実施例を
示す概略的構成図であり、図１（Ａ）は俯瞰図であり、
図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図であ
る。この装置は、図１（Ａ）における上側部材の弾性体
膜１０と下側部材の壁材１２とが接着され、例えばゴム
シートから成る弾性体膜１０と平板状の負電極１４との
間に電気粘性流体１６（図１（Ｂ）参照）が充填される
ことによって構成される。なお、底材１８は負電極１４
が兼ねる構造であってもよい。

【００２１】正電極２０は、この場合はワイヤ形状の電
極であり、外力に応じて容易に変形する機能を有し、か
つ電気粘性流体１６を封じた弾性体膜１０の流体と接す
る面に固着されている。電気粘性流体１６を封じた弾性
体膜１０に電極を固着する方法としては、接着剤を用い
て固定するか、もしくはゴム弾性体に加硫接着させても
よい。電極の形態は、外力によって変形しうるものとし
て、ワイヤ状電極、薄膜状電極、織布状電極、多数のス
ポット状またはブロック状電極のいずれかであればよく
、ワイヤ状電極としては蛇行ワイヤやメッシュ、ネット
もしくはスプリング等が、また薄膜状電極としては金属
箔や多数の切り込みをもった金属薄板もしくは導電性ゴ
ム膜等を用いる。

【００２２】正・負の電極間には絶縁性のスペーサ２２
が挿入されており、これによってデバイスに過度の外力
が作用した場合にも両電極の接触を回避することができ
る。特にここではスペーサ２２は、正電極２０の全面に
わたってスペーサとして作用するとともに、正電極２０
と負電極１４との間に十分な電気粘性流体１６を確保す
る目的でメッシュ状のゴム部材を用いている。

【００２３】次に上記の作用を説明する。正電極２０及
び負電極１４の間に電圧を印加すると、両電極間に充填
された電気粘性流体１６は、装置の厚み方向の微小変化
に対して弾性的挙動を示し、しかも１００ｋＰａの弾性
率を有することから、正電極２０が固着された弾性体膜
１０の移動が妨げられ、その結果装置全体の外観形状が
電圧を印加した瞬間の状態に保持される。そして、正電
極２０と負電極１４との少なくとも一方の電極は外力に
応じて容易に変形する構造を有しているために、電極間
に電圧を印加していないときには容易に外観形状を変え
ることができる。また、印加する電界強度を制御するこ
とによって形状保持状態での装置の硬度を任意に変化さ
せることも可能である。

【００２４】なお、本発明に用いる電気粘性材料には、
公知の電気粘性流体を使用することができ、例えば、絶
縁性油内に含水性もしくは半導体性の粉体を含有するも
のが使用可能である。とりわけ、コールタールを４５０
°Ｃで熱処理したのち処理物をタール系中油で抽出・濾
過し、残留物を５２０°Ｃで再加熱処理して得られた炭
素質粉体に粉砕・分級を行い平均粒径５ミクロンに調製
した、特願平１−１７１９６９記載の粉体は電気粘性特
性に優れ、さらに、特願平２−４０６６８に示される高
誘電率オイルを用いることにより、極めて強固な形状保
持装置とすることができる。

【００２５】本実施例のバリエーションとして、弾性体
膜１０およびスペーサ２２に用いる材料の強度と形状を
適値に選択したものでは、電圧を印加しない状態での装
置全体の形状に初期設定値を与えることも可能である。 また、正電極２０と負電極１４との間に介在する電気粘
性流体１６をスポンジ状セラーと共に封入することによ
っても、電圧を印加しないときの形状に初期値をもたせ
ることができ、電圧を切った直後に特定の形状を保持し
た状態から初期設定形状にもどる特性が付与される。

【００２６】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、本発明の形
状保持装置の他の実施例を示す概略的構成図である。こ
の装置では、弾性匡体４０内に上部セル４２と下部セル
４４とが積層されている。正電極としての上部セル用電
極（正極側）２６、下部セル用電極（正極側）２８と負
電極としての上部セル用電極（接地側）３０、下部セル
用電極（接地側）３２とが交互に配置され、これらの電
極の間隙に上部セル用スペーサ４６、下部セル用スペー
サ４８が挿入されると共に、電気粘性効果を有する材料
３４が充填されている構造をもつ。なお、図２（Ｂ）の
符号５０は端子を示す。このように電極を積層すること
によって正と負の電極間距離を小さくできた結果、電気
粘性効果を高めると同時に形状の変形量を拡大すること
ができる。

【００２７】電極材料には織布状電極を採用し、ＰＥＴ
織布に銅メッキを施したものを用いている。電極の形態
としては、外力により変形しうる構造をもつ前記のすべ
ての電極を使用することができるが、さらに正と負の両
電極の表面を半導体被膜により保護することも可能であ
る。正と負の電極間の短絡防止のためには、ここではフ
ッ素樹脂製多孔シートを使用している。

【００２８】本発明に使用する電気粘性材料には公知の
電気粘性流体が使用でき、さらに電気粘性効果を有する
材料が例えば特願平２−２８４３８９に示される電気粘
性ゲル体であってもよい。

【００２９】本発明のバリエーションとしては、正電極
と負電極とが凹部または凸部を有し、かつこれら凹部お
よび凸部が両極間で対を構成しているもの、もしくは、
対をなす電極が複数配置され、かつ各の対電極毎に独立
して駆動されるものが考えられる。

【００３０】また、電気粘性効果を応用した形状保持装
置に流体容量加減用のリザーバを連結したシステムでは
、装置の容積を変化させることも可能になり、応用範囲
の拡大が期待される。

【００３１】その他の電気粘性効果を応用した形状保持
装置として、電気粘性流体を充填したチューブ状連続体
から構成される応用装置が考えられる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、正電極及
び負電極の間に電圧を印加することにより発現する法線
方向の応力を変形に対する抵抗として応用することによ
って、任意の形状を保持する装置に応用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の形状保持装置の一実施例を示
す概略的俯瞰図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿
った断面図である。

【図２】（Ａ）は本発明の形状保持装置の他の実施例を
示す概略的断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に
沿った断面図である。

【符号の説明】

１０　　　　弾性体 １２　　　　壁材 １４　　　　負電極 １６　　　　電気粘性流体 １８　　　　底材 ２０　　　　正電極 ２２　　　　スペーサ ２６　　　　上部セル用電極（正極側）２８　　　　下
部セル用電極（正極側）３０　　　　上部セル用電極（
接地側）３２　　　　下部セル用電極（接地側）４０　
　　　弾性匡体 ４２　　　　上部セル ４４　　　　下部セル ４６　　　　上部セル用スペーサ ４８　　　　下部セル用スペーサ ５０　　　　端子

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電気粘性効果を有する電気粘性材料と
   複数の電極とを備えた装置において、正電極と負電極と
   の間に電気粘性材料を介在させると共に、正電極と負電
   極との電極間距離を変動可能にし、前記正電極と負電極
   との少なくとも一方の電極が外力に応じて容易に変形す
   ることを特徴とする形状保持装置。
2. 【請求項２】　　前記電気粘性材料が電気粘性流体であ
   り、この電気粘性流体が弾性体に封入されていることを
   特徴とする請求項１記載の形状保持装置。
3. 【請求項３】　　前記電気粘性材料が電気粘性ゲル体で
   あることを特徴とする請求項１記載の形状保持装置。
4. 【請求項４】　　前記正電極と負電極との間に絶縁性の
   スペーサが挿入されていることを特徴とする請求項１記
   載の形状保持装置。
5. 【請求項５】　　前記正電極と負電極との間に介在され
   た電気粘性材料がスポンジ状セラーと共に封入されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の形状保持装置。
6. 【請求項６】　　前記正電極と負電極とが交互に配置さ
   れ、これらの電極の間隙に電気粘性材料が充填されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の形状保持装置。
7. 【請求項７】　　前記正電極と負電極との表面を半導体
   被膜により保護したことを特徴とする請求項１記載の形
   状保持装置。
8. 【請求項８】　　前記正電極と負電極とが凹部又は凸部
   を有し、かつこれら凹部及び凸部が両極間で対を構成し
   ていることを特徴とする請求項１記載の形状保持装置。
9. 【請求項９】　　対をなす電極が複数配置され、かつ各
   の対電極毎に独立して駆動されることを特徴とする請求
   項１記載の形状保持装置。
10. 【請求項１０】　　電気粘性流体装置に流体容量加減用
    のリザーバを連結したことを特徴とする請求項２記載の
    形状保持装置。