JP2008019984A - アクチュエータおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】アクチュエータが湾曲する際にねじれない構造とする。
【解決手段】対称面内に軸が延び、軸が対称面内で湾曲可能なアクチュエータである。アクチュエータは、内部に作動流体を収容可能なチャンバ6を形成して弾性変形可能な筒体1と、チャンバ6内へ作動流体を出し入れする注入管5と、軸方向に延びて筒体1の湾曲内側部分の軸方向の伸張を規制するように筒体1に固定された伸張規制線材3と、筒体1が横方向に膨張するのを規制するようにチャンバ6を囲みかつほぼ対称形状に配置された膨張規制線材2a、2bと、を有する。膨張規制線材2a、2bは、互いにほぼ対称な互いに逆向きのらせん状線材の対、軸方向に互いに間隔をあけて配置された複数の環状線材、または、あらかじめブレード編みに編まれた線材などからなる。
【選択図】図1
【解決手段】対称面内に軸が延び、軸が対称面内で湾曲可能なアクチュエータである。アクチュエータは、内部に作動流体を収容可能なチャンバ6を形成して弾性変形可能な筒体1と、チャンバ6内へ作動流体を出し入れする注入管5と、軸方向に延びて筒体1の湾曲内側部分の軸方向の伸張を規制するように筒体1に固定された伸張規制線材3と、筒体1が横方向に膨張するのを規制するようにチャンバ6を囲みかつほぼ対称形状に配置された膨張規制線材2a、2bと、を有する。膨張規制線材2a、2bは、互いにほぼ対称な互いに逆向きのらせん状線材の対、軸方向に互いに間隔をあけて配置された複数の環状線材、または、あらかじめブレード編みに編まれた線材などからなる。
【選択図】図1
Description
本発明は、弾性筒状体内の流体を注入・排出することによって屈伸するアクチュエータおよびその製造方法に関する。
物体を軟らかく把持可能なアクチュエータの一つに、空気などにより流体圧を加えられることにより湾曲や伸縮などの動作を行なうアクチュエータがある。特に流体圧アクチュエータは、円滑な湾曲動作が可能であり細径化も容易で簡単な構造のアクチュエータであり、ロボットアームなど様々な分野への適用が研究されている(特許文献1、2参照)。
特許文献1のアクチュエータでは、伸張可能な筒状体の軸方向に沿って片側に軸方向補強部材が配置されてその部分の軸方向の伸びが規制され、さらに、周囲にらせん状の補強部材が配置されて半径方向の膨張が規制されるようになっている。そして、この筒状体の中に高圧空気を注入することにより、この筒体が、軸方向補強部材が内側になるように湾曲するように構成されている。
特許第2993506号公報
特開平5−172118号公報
しかしながらこのアクチュエータでは、湾曲すると、らせん状の補強部材の影響で筒状体がねじれるという問題がある。
アクチュエータのねじれは把持力の低下を招くため好ましくない。このため、ねじり剛性を高める工夫が行なわれている。
たとえば特許文献2に開示された方法では、筒状弾性体の内部にねじれを規制する補強板を埋設する構成によりねじれを規制する。これによりアクチュエータの動作方向の指向性が向上するため、対象物の正確な把持が可能となる。しかしこの構成ではアクチュエータの製作コストが高くなり、またアクチュエータの湾曲が補強板によって抑制されてしまう問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、湾曲する際にねじりを防止または抑制できるアクチュエータおよびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するものであって、本発明の一つの態様は、一つの平面内に軸が延び、この軸が前記平面内で湾曲可能に構成されたアクチュエータであって、軸方向に延び、前記平面を対称面とする対称形状であって、内部に作動流体を収容可能なチャンバを形成する弾性変形可能な筒体と、前記チャンバ内へ作動流体を出し入れする注入管と、軸方向に延び、前記筒体の湾曲の内側部分の軸方向の伸張を規制するように、前記筒体に固定された伸張規制線材と、前記筒体が軸方向に垂直な方向に膨張するのを規制するように前記チャンバを囲みかつ、前記平面を対称面とするほぼ対称形状に配置された膨張規制線材と、を有すること、を特徴とする。
また、本発明の他の一つの態様は、一つの平面内に軸が延び、この軸が前記平面内で湾曲可能に構成されたアクチュエータの製造方法であって、軸方向に延び、前記平面を対称面とする対称形状であって、内部に作動流体を収容可能なチャンバを構成するように、弾性変形可能な材料を用いて筒体を成型する筒体成型工程と、前記筒体の外側を囲むように、かつ、前記平面を対称面とする対称形状に、膨張規制線材を配置する膨張規制線材配置工程と、前記筒体の少なくとも湾曲内側部と前記膨張規制線材とを互いに固定する膨張規制線材固定工程と、前記筒体の湾曲内側部分に沿って軸方向に延びるように伸張規制線材を配置する伸張規制線材配置工程と、前記伸張規制線材と前記筒体が一体化するように弾性変形可能な材料を用いて成型する伸張規制線材一体化成型工程と、前記チャンバ内へ作動流体を出し入れする注入管を前記筒体に取り付ける注入管取り付け工程と、を有すること、を特徴とする。
本発明のさらに他の一つの態様は、一つの平面内に軸が延び、この軸が前記平面内で湾曲可能に構成されたアクチュエータの製造方法であって、前記アクチュエータは、軸方向に延び、前記平面を対称面とする対称形状であって、内部に作動流体を収容可能なチャンバを形成する弾性変形可能な筒体と、軸方向に延び、前記筒体の湾曲の内側部分の軸方向の伸張を規制するように、前記筒体に固定された伸張規制線材と、前記筒体が軸方向に垂直な横方向に膨張するのを規制するように前記チャンバを囲みかつ、前記平面を対称面とする対称形状に配置された膨張規制線材と、を有し、当該製造方法は、前記筒体を成型する筒体成型工程と、前記伸張規制線材と前記膨張規制線材とを互いに接合して規制構造体を組み立てる規制構造体組み立て工程と、前記筒体の外側に前記規制構造体を被せて、前記筒体の外側と前記伸張規制線材とを接合する規制構造体接合工程と、前記チャンバ内へ作動流体を出し入れする注入管を前記筒体に取り付ける注入管取り付け工程と、を有すること、を特徴とする。
この発明によれば、湾曲可能なアクチュエータが湾曲する際にねじりを防止または抑制することができる。
以下に、図面を参照しながら、本発明に係るアクチュエータおよびその製造方法の実施形態について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
[第1の実施形態]
本発明に係るアクチュエータの第1の実施形態の構成を、図1〜図4を参照して説明する。ここで、図1は、第1の実施形態のアクチュエータの縦断面図であって、図2のI−I線矢視断面図である。図2は図1および図3のII−II線矢視横断面図である。図3は、図1の要部を模式的に示す拡大縦断面図であって、図2および図4のIII−III線矢視断面図である。図4は、図1、図2および図3のIV−IV線矢視模式的断面図である。
本発明に係るアクチュエータの第1の実施形態の構成を、図1〜図4を参照して説明する。ここで、図1は、第1の実施形態のアクチュエータの縦断面図であって、図2のI−I線矢視断面図である。図2は図1および図3のII−II線矢視横断面図である。図3は、図1の要部を模式的に示す拡大縦断面図であって、図2および図4のIII−III線矢視断面図である。図4は、図1、図2および図3のIV−IV線矢視模式的断面図である。
ここで、アクチュエータの長手方向にz軸を取り、アクチュエータが曲がる方向にy軸を取り、z軸およびy軸に垂直な方向にx軸を取ることとする。このアクチュエータ全体は、y−z平面を対称面としてほぼ面対称形状である。また、このアクチュエータが曲がったときも、面対称形状であることは変わりなく、ねじれが生じない、あるいはねじれが少なくなるように構成されている。
筒体1はz軸方向に延びる筒状の部材で、シリコンゴムやブチルゴムなどの弾性変形可能な材料からなり、内部に空気などの作動流体を収容可能なチャンバ6を形成している。筒体1の軸方向の一端部には、第1のキャップ4がチャンバ6を密閉するように取り付けられ、筒体1の軸方向の他端部には、第2のキャップ14が取り付けられている。第2のキャップ14にはチューブ(注入管)5が取り付けられ、チューブ5を通して、たとえば圧縮機から供給される作動流体(圧縮空気)をチャンバ6内に圧入したり、チャンバ6内から作動流体を放出したりできるようになっている。
筒体1のy軸方向の端部には平坦部が形成され、この平坦部に、z軸方向に延びる伸張規制線材3が埋め込まれている。伸張規制線材3は、筒体1に比べて伸張しにくい材料であって、筒体1に接した部分で筒体1に対して滑らずに筒体1の伸張を抑制できるものが好ましい。図2に示す例では3本の伸張規制線材3が示されているが、何本であってもよく、また、x軸方向に幅をもって、z軸方向に延びる帯板材であってもよい。
らせん状に延びる2本の膨張規制線材2a、2bが、筒体1の周方向に埋め込まれている。膨張規制線材2a、2bは、互いに逆向きのらせん状であって、y−z面に対して互いにほぼ対称に配置されている。これらの膨張規制線材2a、2bは相互に交差するが、これらの交差位置20、21は、それぞれx方向にできるだけ離れた位置、yz平面断面の形状が図1に示す方向において上下対称な形状である場合はy軸方向のほぼ中央位置、となっている。
膨張規制線材2a、2bは、伸張規制線材3と同様に、筒体1に比べて伸張しにくい材料であって、筒体1に接した部分で筒体1に対して滑らずに筒体1の膨張を抑制できるものが好ましい。
膨張規制線材2a、2bおよび伸張規制線材3としては、たとえば、アラミド繊維や、綿糸などの糸・紐・リボンや、プラスチックや金属の棒材や帯板材などが好ましい。また、異なる種類の材料を組合わせてもよい。
上記構成の第1の実施形態のアクチュエータで、チューブ5を通じてチャンバ6内に圧縮空気などの作動流体を注入すると、チャンバ6内の圧力が上昇し、筒体1が外側に押される。このとき、伸張規制線材3と膨張規制線材2a、2bによって筒体1の伸びが部分的に規制されるので、アクチュエータは、伸張規制線材3のある側を内側にして湾曲する。このとき、膨張規制線材2a、2bがy−z面に対して対称に配置されているので、アクチュエータとのねじれを防止することができる。
膨張規制線材2a、2bが相互に交差する位置20、21をそれぞれx方向にできるだけ離れた位置とする理由は次のとおりである。
互いに逆向きでほぼ面対称の関係にある2本のらせん状の膨張規制線材2a、2bの交差位置20、21は、y−z面に対して互いに対称な位置にあることが必要であり、しかも互いに対角位置にある。したがって、交差位置20、21は、ともにそれぞれx方向にできるだけ離れた位置とするか、y軸上で対向する位置とするかのいずれかである。
一方、膨張規制線材2a、2bが相互に交差する位置20、21の近傍で筒体1が伸張すると膨張規制線材2a、2b同士の摩擦や、筒体1の伸びに追従して膨張規制線材2a、2bが伸張する際に発生する応力が原因で膨張規制線材2a、2bと筒体1の接着が外れるおそれがある。したがって、膨張規制線材2a、2bの交差位置20、21は、z軸方向の伸張が小さい位置であることが好ましい。ここで、アクチュエータが湾曲するとき、伸張規制線材3の位置からy軸方向に遠い位置ほど筒体1のz軸方向の伸張が大きい。したがって、伸張規制線材3の位置からy軸方向に最も遠いy軸上の位置に交差位置を配置するのは好ましくない。
以上のことから、膨張規制線材2a、2bが相互に交差する位置20、21をそれぞれx方向にできるだけ離れた位置とするのが好ましい。
膨張規制線材2a、2bが相互に交差する位置20、21は、y軸方向のほぼ中央位置から、図5に示す横断面上の角度θで、約45度以内の位置に配置するのが好ましい。
図4に示す例で、片側の交差位置20では、第1の膨張規制線材2aが第2の膨張規制線材2bの外側になっており、もう一方の側の交差位置21では、第2の膨張規制線材2bが第1の膨張規制線材2aの外側になっている。このように、らせん状である以上、厳密に面対称ではありえないが、2本のらせんを組合わせることによって、2本の膨張規制線材2a、2bが筒体1に及ぼす力をほぼ面対称とすることができる。
上記第1の実施形態の変形例として、図4の構成に代えて、図6の構成とすることもできる。すなわち、図6に示す例では、交差位置20と21それぞれで、第1の膨張規制線材2aが第2の膨張規制線材2bの外側になる場合と、逆に第2の膨張規制線材2bが第1の膨張規制線材2aの外側になる場合とがz軸方向に交互に並んでいる。このような構成であっても、図4の例と同様に、2本の膨張規制線材2a、2bが筒体1に及ぼす力をほぼ面対称とすることができる。
上記説明では、2本の膨張規制線材2a、2bを配置する場合について説明したが、互いにほぼ面対称の関係を有する膨張規制線材の対を配置すればよいのであるから、膨張規制線材は2対(4本)以上あってもよい。
次に、上記第1の実施形態のアクチュエータの製造方法の例について、図7および図8を参照して説明する。ここで、図7は第1の実施形態のアクチュエータの製造工程を示す縦断面図であって、図8は図7に続く工程を示す縦断面図である。
初めに、図7の(a)に示すように、筒状の筒体基材1aを成型する。筒体基材1aは筒体1の中央部を構成するもので、内部にチャンバ6が形成されている。次に、図7の(b)に示すように、筒体基材1aの外側に2本の膨張規制線材2a、2bを逆向きのらせん状に巻き付ける。次に、図7の(c)に示すように、膨張規制線材2a、2bを巻き付けた筒体基材1aの外側に筒体基材1aと同じ材料の筒体外周部を付けてこれらを一体成型して筒体1とする。
次に、図8の(d)に示すように、筒体外周部の、湾曲時に内側になる部分に伸張規制線材3を配置する。そして、図8の(e)に示すように、伸張規制線材3を覆うように、筒体基材1aと同じ材料の筒体外周部を付けて、筒体1として一体成型する。最後に図8の(f)に示すように、筒体1の一方の端部に第1のキャップ4を付けて密閉し、筒体1のもう一方の端部には第2のキャップ14を取り付ける。第2のキャップ14には貫通孔が設けられており、この貫通孔にチューブ5を差し込んで封止する。なお、チューブ5を貫通孔に取り付ける時期は、第2のキャップ14を筒体1に取り付ける前でも後でもよい。
以上説明したように、この実施形態のアクチュエータを容易に製造することができる。
[第2の実施形態]
本発明に係るアクチュエータの第2の実施形態を、図9および図10を参照して説明する。ここで、図9は、第2の実施形態のアクチュエータの縦断面図であって、図10のIX−IX線矢視断面図である。また、図10は図9のX−X線矢視横断面図である。
本発明に係るアクチュエータの第2の実施形態を、図9および図10を参照して説明する。ここで、図9は、第2の実施形態のアクチュエータの縦断面図であって、図10のIX−IX線矢視断面図である。また、図10は図9のX−X線矢視横断面図である。
この実施形態では、伸張規制線材3が膨張規制線材2a、2bの内側にある。その他の構成は第1の実施形態と同様である。作用・効果も第1の実施形態と同様である。なお、伸張規制線材3が伸びないと仮定すると、この実施形態では、アクチュエータが湾曲するときに伸張規制線材3よりも湾曲内側に位置する膨張規制線材2a、2b周辺の筒体1はz軸方向に圧縮されることになる。
この実施形態のアクチュエータの製造方法では、第1の実施形態の場合(図7、図8)に比べて、筒体基材1aに対して初めに伸張規制線材3を配置して一体化し、その後に膨張規制線材2a、2bを配置して一体化するという順序になる点が異なる。
[第3の実施形態]
本発明に係るアクチュエータの第3の実施形態を、図11および図12を参照して説明する。ここで、図11は第3の実施形態のアクチュエータの縦断面図であって、図12のXI−XI線矢視断面図であり、図12は図11のXII−XII線矢視横断面図である。
本発明に係るアクチュエータの第3の実施形態を、図11および図12を参照して説明する。ここで、図11は第3の実施形態のアクチュエータの縦断面図であって、図12のXI−XI線矢視断面図であり、図12は図11のXII−XII線矢視横断面図である。
この実施形態は第1の実施形態の変形であって、第1の実施形態におけるらせん状の膨張規制線材2a、2bの対が多数あって、これらが編み合わされていて、ブレード編みの膨張規制線材7が構成されている。この場合は、膨張規制線材同士の交点は筒体1の全周にわたって多数が分布している。この実施形態においても、第1の実施形態と同様に膨張規制線材7が全体でほぼ面対称の構成であり、筒体1に及ぼす力をほぼ面対称とすることができ、アクチュエータのねじれを抑制することができる。
この実施形態のアクチュエータの製造工程は、第1の実施形態(図7、図8)とほぼ同様であるが、膨張規制線材7を筒体基材1aの外側に巻き付けるにあたっては、あらかじめブレード編みの膨張規制線材7を筒状に作っておき、これを筒体基材1aの外側に被せるようにすればよい。これにより、膨張規制線材7を筒体基材1aの外側に巻き付ける工程はきわめて簡単になり、手間を省くことができる。
[第4の実施形態]
本発明に係るアクチュエータの第4の実施形態を、図13〜図16を参照して説明する。ここで、図13は第4の実施形態のアクチュエータの正面図であり、図14は図13のXIV−XIV線矢視横断面図である。また、図15は第4の実施形態のアクチュエータの製造工程を示す縦断面図であり、図16は図15に続く工程を示す正面図である。この実施形態は第3の実施形態の変形であって、ブレード編みの膨張規制線材7を筒体1に埋め込んで一体化する代わりに、ブレード編みの膨張規制線材7を筒体1の外側に被せて、筒体1の湾曲内側表面で筒体1とブレード編みの膨張規制線材7とを接着する。
本発明に係るアクチュエータの第4の実施形態を、図13〜図16を参照して説明する。ここで、図13は第4の実施形態のアクチュエータの正面図であり、図14は図13のXIV−XIV線矢視横断面図である。また、図15は第4の実施形態のアクチュエータの製造工程を示す縦断面図であり、図16は図15に続く工程を示す正面図である。この実施形態は第3の実施形態の変形であって、ブレード編みの膨張規制線材7を筒体1に埋め込んで一体化する代わりに、ブレード編みの膨張規制線材7を筒体1の外側に被せて、筒体1の湾曲内側表面で筒体1とブレード編みの膨張規制線材7とを接着する。
筒体1、伸張規制線材3やキャップ4、14などの構造は、第1の実施形態とほぼ同様である。
この実施形態のアクチュエータの製造方法の例について、図15および図16を参照して説明する。初めに、図15の(a)に示すように、筒状の筒体基材1aを成型する。筒体基材1aは筒体1の中央部を構成するもので、弾性変形可能な材料からなり、内部にチャンバ6が形成されている。次に、図15の(b)に示すように、筒体外周部の、湾曲時に内側になる部分に伸張規制線材3を配置する。そして、図15の(c)に示すように、伸張規制線材3を覆うように筒体基材1aと同じ材料の筒体外周部を付けて筒体1として一体成型する。
次に、図16の(d)に示すように、伸張規制線材3が埋め込まれた筒体1全体の外側にブレード編みの膨張規制線材7を被せて、筒体1の湾曲内側表面で筒体1とブレード編みの膨張規制線材7とを接着する。最後に図16(e)に示すように、筒体1の一方の端部に第1のキャップ4を取り付けて密閉し、筒体1のもう一方の端部には第2のキャップ14を取り付ける。第2のキャップ14には貫通孔が設けられており、この貫通孔にチューブ5を差し込んで封止する。
この実施形態においても、第1の実施形態と同様に、膨張規制線材7全体でほぼ面対称の構成であり、筒体1に及ぼす力をほぼ面対称とすることができ、アクチュエータのねじれを抑制することができる。
この実施形態のアクチュエータの製造方法では、あらかじめ筒状にブレード編みに製造しておいた膨張規制線材7を筒体1の外側に被せて部分的に固定するので、膨張規制線材7を筒体1に埋め込む場合に比べてきわめて簡単に製造することができる。
なお、上記説明では伸張規制線材として、従来と同様に筒体軸方向に伸張規制線材を埋め込むこととしたが、ブレード編み部材に工夫を加えるなどにより伸張を防止・抑制できれば、伸張規制線材を別に設けなくてもよい。たとえば、ブレード編み部材の湾曲内側に当る部分で編み方を変えたり、縦糸を張ることによって、アクチュエータの伸張を防止できる。または、筒体1とブレード編み膨張規制線材7との接着を強固にすることでもよい。このような場合は図15の(b)の工程および(c)の工程を省いてよい。
また、ブレード編みに用いる素材としては、アラミド繊維や綿糸などの繊維のほか、金属やプラスチックなどで細く柔軟に加工された素材が好ましい。
[第5の実施形態]
本発明に係るアクチュエータの第5の実施形態を、図17および図18を参照して説明する。ここで、図17は第5の実施形態のアクチュエータの縦断面図であって、図18のXVII−XVII線矢視断面図である。また、図18は図17のXVIII−XVIII線矢視断面図である。
本発明に係るアクチュエータの第5の実施形態を、図17および図18を参照して説明する。ここで、図17は第5の実施形態のアクチュエータの縦断面図であって、図18のXVII−XVII線矢視断面図である。また、図18は図17のXVIII−XVIII線矢視断面図である。
この実施形態は第1の実施形態の変形であって、膨張規制線材として、第1の実施形態における2本のらせん状の膨張規制線材2a、2bに代えて、多数の環状線材8がz軸方向に互いに間隔をあけて配置されている。環状線材8は、糸状、帯状、棒状など、種々のものがありうる。材質は、前述の各実施形態におけるらせん状の膨張規制線材3やブレード編みの膨張規制線材7などと同様に、繊維、金属、プラスチックなど種々のものがありうる。
この第5の実施形態のアクチュエータの製造工程は、たとえば第1の実施形態の場合(図7、図8)とほぼ同様である。第1の実施形態でらせん状の膨張規制線材2a、2bを筒体基材1aに巻き付ける工程(図7の(b))に代えて、この実施形態では多数の環状線材8を筒体基材1aの外側に配置する。その他の工程は第1の実施形態の場合と同様である。
この実施形態によれば、前記各実施形態と同様に、膨張規制線材である環状線材8が面対称の構成であるから、筒体1に及ぼす力をほぼ面対称とすることができ、アクチュエータのねじれを抑制することができる。
[第6の実施形態]
本発明に係るアクチュエータの第6の実施形態を、図19〜図21を参照して説明する。ここで、図19は第6の実施形態のアクチュエータにおける規制構造体を示す斜視図である。また、図20は第6の実施形態のアクチュエータの製造工程を示す正面図であり、図21は図20に続く工程を示す正面図である。
本発明に係るアクチュエータの第6の実施形態を、図19〜図21を参照して説明する。ここで、図19は第6の実施形態のアクチュエータにおける規制構造体を示す斜視図である。また、図20は第6の実施形態のアクチュエータの製造工程を示す正面図であり、図21は図20に続く工程を示す正面図である。
この実施形態は第5の実施形態の変形であって、図19に示すように、膨張規制線材である多数の環状線材8と、伸長防止規制線材3とをあらかじめ結合し、規制構造体9を形成する。この場合、環状線材8および伸張防止規制線材3はある程度の剛性を持つものが好ましく、たとえば、帯状のプラスチックや、ブリキなどの金属板からなる。環状線材8と伸張防止規制線材3との接合は、たとえば接着剤によるか、金属板同士の場合ははんだ付けなどでもよい。
この実施形態のアクチュエータの製造方法の例について、図20および図21を参照して説明する。この実施形態では、図20の(a)に示すように、初めに筒体1を成型する。筒体1は弾性変形可能な材料からなり、内部に空気などの作動流体を収容可能なチャンバ6を形成している。次に、図20の(b)に示すように、あらかじめ環状線材8と伸張規制線材3とを接合して作成しておいた規制構造体9を筒体1の外側に被せる。次に、図21の(c)に示すように、規制構造体の伸張規制線材3の部分付近で、規制構造体9と筒体1の外面とを接着剤25などによって接合し、一体化する。最後に、図21の(d)に示すように、筒体1の一方の端部に第1のキャップ4を取り付けて密閉し、筒体1のもう一方の端部には第2のキャップ14を取り付ける。第2のキャップ14には貫通孔が設けられており、この貫通孔にチューブ5を差し込んで封止する。
この実施形態においても、前記各実施形態と同様に、膨張規制線材である環状線材8が面対称の構成であるから、筒体1に及ぼす力をほぼ面対称とすることができ、アクチュエータのねじれを抑制することができる。さらに、この実施形態によれば、膨張規制線材(環状線材)8および伸張規制線材3からなる規制構造体9と、筒体1とを独立に製造し、筒体の成型が1回で済むので、工程が単純で製造が簡単である。
[第7の実施形態]
本発明に係るアクチュエータの第7の実施形態を、図22を参照して説明する。ここで、図22はこの実施形態のアクチュエータの正面図である。この実施形態は第6の実施形態の変形であって、筒体1の長手方向(z軸方向)の一部分のみを覆うように規制構造体9が取り付けられている。その他の構成や製造方法は第6の実施形態と同様である。
本発明に係るアクチュエータの第7の実施形態を、図22を参照して説明する。ここで、図22はこの実施形態のアクチュエータの正面図である。この実施形態は第6の実施形態の変形であって、筒体1の長手方向(z軸方向)の一部分のみを覆うように規制構造体9が取り付けられている。その他の構成や製造方法は第6の実施形態と同様である。
この実施形態で、チューブ5からチャンバ6内に作動流体を圧入すると、規制構造体9の部分でアクチュエータが湾曲し、その他の部分では筒体1が軸方向に直線的に伸張する。このように、長い筒状の弾性体に対して一部分だけを湾曲させるアクチュエータを実現できる。これにより、アクチュエータ製造の自由度が増し、アクチュエータの利用範囲がより広くなることが期待される。
[他の実施形態]
以上、種々の実施形態について説明したが、これらは単なる例示であって、この発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
以上、種々の実施形態について説明したが、これらは単なる例示であって、この発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
たとえば、上記各実施形態の製造方法では、最後の工程でキャップ4、14を筒体1に取り付けることとしているが、伸張規制線材3や膨張規制線材2a、2b、7、8の一部または全部を取り付ける前にキャップ4、14を筒体1に取り付けることも可能である。
また、第3の実施形態(図11、図12)ではブレード編みの膨張規制線材7の外側に伸張規制線材3を配置しているが、これらの内外関係を逆にしてもよい。同様に、第5の実施形態(図17、図18)では膨張規制線材(環状線材)8の外側に伸張規制線材3を配置しているが、これらの内外関係を逆にしてもよい。
また、第3の実施形態(図11、図12)および第4の実施形態(図13〜図16)におけるブレード編みの膨張規制線材7は、筒体1の横方向(半径方向および周方向)の伸びを規制するものであれば、他の編み方であってもよい。
また、上記各実施形態の特徴を種々に組合わせることも可能である。たとえば第7の実施形態(図22)は長い筒体1の長手方向の一部に第6の実施形態(図19〜図21)の規制構造体を適用した例であるが、第6の実施形態を適用する代わりに第1〜第5の実施形態のいずれかの伸張規制線材と膨張規制線材を適用してもよい。
1…筒体
1a…筒体基材
2a、2b…らせん状の膨張規制線材
3…伸張規制線材
4…第1のキャップ
5…チューブ(注入管)
6…チャンバ
7…ブレード編みの膨張規制線材
8…環状線材
9…規制構造体
14…第2のキャップ
20、21…交差位置
1a…筒体基材
2a、2b…らせん状の膨張規制線材
3…伸張規制線材
4…第1のキャップ
5…チューブ(注入管)
6…チャンバ
7…ブレード編みの膨張規制線材
8…環状線材
9…規制構造体
14…第2のキャップ
20、21…交差位置
Claims (9)
- 一つの平面内に軸が延び、この軸が前記平面内で湾曲可能に構成されたアクチュエータであって、
軸方向に延び、前記平面を対称面とするほぼ対称形状であって、内部に作動流体を収容可能なチャンバを形成する弾性変形可能な筒体と、
前記チャンバ内へ作動流体を出し入れする注入管と、
軸方向に延び、前記筒体の湾曲の内側部分の軸方向の伸張を規制するように、前記筒体に固定された伸張規制線材と、
前記筒体が軸方向に垂直な方向に膨張するのを規制するように前記チャンバを囲みかつ、前記平面を対称面とする対称形状に配置された膨張規制線材と、
を有すること、を特徴とするアクチュエータ。 - 前記膨張規制線材は、前記平面を対称面として互いに対称で逆向きの少なくとも1対のらせん状の線材を含むことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
- 前記らせん状の線材が、前記対称面から比較的遠い位置でかつ対称面に対して対称な位置で交差するように配置されていることを特徴とする請求項2に記載のアクチュエータ。
- 前記膨張規制線材は、複数の線材が編み合わされて構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のアクチュエータ。
- 前記膨張規制線材は、軸方向に互いに間隔をあけて配置された複数の環状線材を有することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
- 一つの平面内に軸が延び、この軸が前記平面内で湾曲可能に構成されたアクチュエータの製造方法であって、
軸方向に延び、前記平面を対称面とする対称形状であって、内部に作動流体を収容可能なチャンバを構成するように、弾性変形可能な材料を用いて筒体を成型する筒体成型工程と、
前記筒体の外側を囲むように、かつ、前記平面を対称面とする対称形状に、膨張規制線材を配置する膨張規制線材配置工程と、
前記筒体の少なくとも湾曲内側部と前記膨張規制線材とを互いに固定する膨張規制線材固定工程と、
前記筒体の湾曲内側部分に沿って軸方向に延びるように伸張規制線材を配置する伸張規制線材配置工程と、
前記伸張規制線材と前記筒体が一体化するように弾性変形可能な材料を用いて成型する伸張規制線材一体化成型工程と、
前記チャンバ内へ作動流体を出し入れする注入管を前記筒体に取り付ける注入管取り付け工程と、
を有すること、を特徴とするアクチュエータの製造方法。 - 前記膨張規制線材固定工程は、前記膨張規制線材と前記筒体が一体化するように弾性変形可能な材料を用いて成型する工程を有すること、を特徴とする請求項6に記載のアクチュエータの製造方法。
- 前記膨張規制線材配置工程は、
前記膨張規制線材を編んで筒状に組み立てる組み立て工程と、
前記筒状に組み立てられた膨張規制線材を前記筒体の外側に被せる工程と、
を有すること、を特徴とする請求項6または請求項7に記載のアクチュエータの製造方法。 - 一つの平面内に軸が延び、この軸が前記平面内で湾曲可能に構成されたアクチュエータの製造方法であって、
前記アクチュエータは、
軸方向に延び、前記平面を対称面とする対称形状であって、内部に作動流体を収容可能なチャンバを形成する弾性変形可能な筒体と、
軸方向に延び、前記筒体の湾曲の内側部分の軸方向の伸張を規制するように、前記筒体に固定された伸張規制線材と、
前記筒体が軸方向に垂直な横方向に膨張するのを規制するように前記チャンバを囲みかつ、前記平面を対称面とする対称形状に配置された膨張規制線材と、
を有し、当該製造方法は、
前記筒体を成型する筒体成型工程と、
前記伸張規制線材と前記膨張規制線材とを互いに接合して規制構造体を組み立てる規制構造体組み立て工程と、
前記筒体の外側に前記規制構造体を被せて、前記筒体の外側と前記伸張規制線材とを接合する規制構造体接合工程と、
前記チャンバ内へ作動流体を出し入れする注入管を前記筒体に取り付ける注入管取り付け工程と、
を有すること、を特徴とするアクチュエータの製造方法。
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JP2006192377A JP2008019984A (ja) | 2006-07-13 | 2006-07-13 | アクチュエータおよびその製造方法 |
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JP2008019984A true JP2008019984A (ja) | 2008-01-31 |
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JP (1) | JP2008019984A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100812530B1 (ko) * | 2004-05-31 | 2008-03-12 | 현대중공업 주식회사 | 2행정 디젤엔진용 스페어 피스톤 탑재 전용 툴 |
JP2009204113A (ja) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Tokyo Institute Of Technology | 気体圧構造体 |
JP5246717B2 (ja) * | 2007-05-11 | 2013-07-24 | 学校法人 中央大学 | 流体注入型アクチュエータ |
JP2014224570A (ja) * | 2013-05-16 | 2014-12-04 | 国立大学法人 岡山大学 | 流体圧式アクチュエータおよび湾曲駆動装置 |
JPWO2015182178A1 (ja) * | 2014-05-30 | 2017-04-20 | シャープ株式会社 | 屈曲装置、制御装置および医療機器 |
-
2006
- 2006-07-13 JP JP2006192377A patent/JP2008019984A/ja not_active Withdrawn
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