JP2010127429A - Fluid actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体を用いたアクチュエータに関するものである。より詳しくは、本発明は、流体圧の変化を変位に変換することにより駆動力を得るアクチュエータに関するものである。 The present invention relates to an actuator using a fluid. More specifically, the present invention relates to an actuator that obtains a driving force by converting a change in fluid pressure into a displacement.
エアシリンダや油圧シリンダ,ゴム人工筋などの流体アクチュエータは、他の種類のアクチュエータ、例えば電磁アクチュエータに比較して、出力/重量比が大きいという特長を持つ。 Fluid actuators such as air cylinders, hydraulic cylinders, and rubber artificial muscles have a feature that the output / weight ratio is larger than other types of actuators, for example, electromagnetic actuators.
ゴム人工筋は、加圧流体の給排による膨張・収縮を利用したアクチュエータである。このゴム人工筋は、その簡素な構造により、他の流体シリンダと比較しても著しく軽量にすることが可能である。また、ゴム人工筋は、流体シリンダのピストンのような擦動部をもたないため、スティックスリップを起こさない。そのため、ゴム人工筋は、流体シリンダの代わりに用いられる他、ロボット・マニピュレータやリハビリテーション装置、動作補助装具などの用途に好適であると考えられている。 The artificial rubber muscle is an actuator that utilizes expansion / contraction by supplying and discharging pressurized fluid. This rubber artificial muscle can be significantly lighter than other fluid cylinders due to its simple structure. Further, since the artificial rubber muscle does not have a friction part like the piston of the fluid cylinder, it does not cause stick-slip. Therefore, it is considered that the artificial rubber muscle is suitable for uses such as a robot manipulator, a rehabilitation device, and an operation assisting device in addition to being used in place of the fluid cylinder.
ゴム人工筋としては、流体圧として空気圧を用いるものが、空気圧ゴム人工筋として良く知られている。空気圧ゴム人工筋の原理は、管状弾性体の膨張を、軸方向の収縮に変換するというものである。以下、空気圧ゴム人工筋の従来技術について説明する。 As the rubber artificial muscle, one using air pressure as fluid pressure is well known as a pneumatic rubber artificial muscle. The principle of the pneumatic rubber artificial muscle is to convert the expansion of the tubular elastic body into the contraction in the axial direction. Hereinafter, the prior art of pneumatic rubber artificial muscle will be described.
(編組繊維被覆型ゴム人工筋)
編組繊維被覆型としては、マッキベン(McKibben)型人工筋がよく知られており、その原理は例えば特許文献1(米国特許2,844,126号)に示されている。これは管状弾性体と、それを覆う、編組繊維でできた管状被覆体と、管状弾性体と被覆体の両端どうしを固定しながら封止する固定部材とから構成されている。
(Braided fiber-coated rubber artificial muscle)
As a braided fiber coating type, a McKibben type artificial muscle is well known, and its principle is disclosed in, for example, Patent Document 1 (US Pat. No. 2,844,126). This is composed of a tubular elastic body, a tubular covering body made of braided fibers covering the tubular elastic body, and a fixing member for sealing the both ends of the tubular elastic body and the covering body while fixing them.
この技術では、空気圧の供給によって管状弾性体が膨張すると、その外側の管状被覆体も膨張する。すると、管状被覆体の編組構造におけるパンタグラフ機構によって、管状被覆体の膨張が、その軸方向の収縮に変換される。そして、管状被覆体の両端を介して、収縮力を外部に伝達することができる。マッキベン型人工筋については、その基本動作が、特許文献2(特開昭48-24175号)に、理論収縮率が、特許文献3及び4(特開昭50-52872号及び特公昭52-40378号)に、管状被覆体の編目構造の例が、特許文献5(特開2003-301807号)に、弾性体と被覆体の間における摩擦低減の例が、特許文献6(特願2005-504001号)に示されている。
In this technique, when the tubular elastic body is expanded by supplying air pressure, the outer tubular covering is also expanded. Then, the expansion of the tubular covering is converted into its axial contraction by the pantograph mechanism in the braided structure of the tubular covering. And contraction force can be transmitted outside via the both ends of a tubular covering. As for the McKibben type artificial muscle, the basic operation is described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 48-24175), and the theoretical shrinkage is disclosed in
(軸方向繊維強化型ゴム人工筋)
軸方向繊維強化型としては、ワルシャワ型人工筋がよく知られている。これは、管状弾性体と、管状弾性体の軸方向に沿ってこの弾性体に埋め込まれた繊維と、繊維を含む管状弾性体の両端を封止する固定部材とから構成される。この技術では、空気圧を管状弾性体の内部に供給すると、軸方向に強化された管状弾性体は、球状に膨張するとともに軸方向の長さを狭める。したがって、この技術では、封止された両端を介して収縮力を外部に伝達することができる。このタイプのゴム人工筋の例は、特許文献7(特開2001-355608号)に示されている。
(Axial fiber reinforced rubber artificial muscle)
As an axial fiber reinforced type, a Warsaw type artificial muscle is well known. This is composed of a tubular elastic body, fibers embedded in the elastic body along the axial direction of the tubular elastic body, and a fixing member that seals both ends of the tubular elastic body including the fibers. In this technique, when air pressure is supplied to the inside of the tubular elastic body, the tubular elastic body strengthened in the axial direction expands in a spherical shape and narrows the length in the axial direction. Therefore, in this technique, the contractile force can be transmitted to the outside through the sealed ends. An example of this type of artificial rubber muscle is shown in Patent Document 7 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-355608).
(交差繊維強化型ゴム人工筋)
交差繊維強化型のゴム人工筋は、特許文献8(米国特許6,349,746号)に示されている。このゴム人工筋は、管状弾性体と、管状弾性体の軸方向に対して角度を持ってこの弾性体に埋め込まれた交差繊維と、管状弾性体の両端を封止する固定部材から構成される。この技術では、管状弾性体の内部に空気圧が供給されると、管状弾性体が膨張する。すると、管状弾性体に埋め込まれた交差繊維によるパンタグラフ機構が、膨張力を、軸方向の収縮力に変換する。これにより、この技術では、管状弾性体における、封止された両端を介して、収縮力を外部に伝達することができる。
(Cross fiber reinforced rubber artificial muscle)
A cross-fiber reinforced rubber artificial muscle is shown in Patent Document 8 (US Pat. No. 6,349,746). This rubber artificial muscle is composed of a tubular elastic body, crossed fibers embedded in the elastic body at an angle with respect to the axial direction of the tubular elastic body, and a fixing member that seals both ends of the tubular elastic body. . In this technique, when air pressure is supplied to the inside of the tubular elastic body, the tubular elastic body expands. Then, the pantograph mechanism by the cross fiber embedded in the tubular elastic body converts the expansion force into the contraction force in the axial direction. Thereby, in this technique, contractile force can be transmitted outside via the sealed both ends in a tubular elastic body.
(従来型ゴム人工筋の理論収縮率)
前記した従来のゴム人工筋における、解析的に算出される収縮率について以下に説明する。ここで、収縮率とは、ゴム人工筋の最大伸長時の長さ(図13における長さL1)に対する、能動的な収縮ストローク(図13における長さL2)の長さの割合である。
(Theoretical shrinkage of conventional rubber artificial muscle)
The shrinkage rate calculated analytically in the above-described conventional rubber artificial muscle will be described below. Here, the contraction rate is the ratio of the length of the active contraction stroke (length L2 in FIG. 13) to the length (length L1 in FIG. 13) at the maximum extension of the artificial rubber muscle.
図13(従来例)は、編組繊維被覆型または交差繊維強化型のゴム人工筋における動作を示している。その最大収縮率は、管状弾性体の膨張力とそれを覆う編組繊維の張力との力学的釣合から
と算出される。
FIG. 13 (conventional example) shows an operation in a braided fiber covered type or crossed fiber reinforced rubber artificial muscle. The maximum shrinkage is based on the mechanical balance between the expansion force of the tubular elastic body and the tension of the braided fiber covering it.
Is calculated.
一方、図14(従来例)は、軸方向繊維強化型のゴム人工筋における動作を示している。その最大収縮率は、管状弾性体の内圧とこの弾性体を強化する軸方向繊維の張力の間における力学的釣合から、約54%と算出される。
(第1の課題…収縮率)
前記した通り、従来のゴム人工筋における理論的な収縮率は、編組繊維被覆型および交差繊維強化型において42%、軸方向繊維強化型で54%であった。しかしながら、実際に製作されたゴム人工筋では、管状弾性体の弾性変形や摩擦に伴う損失のため、理論値よりも低い収縮率しか得られない。実際の製品における収縮率は、編組繊維被覆型および交差繊維強化型において、最大で32%程度、軸方向繊維強化型において、最大で41%程度であると考えられる。
(First issue: shrinkage)
As described above, the theoretical shrinkage of the conventional artificial rubber muscle was 42% in the braided fiber-covered type and the cross fiber-reinforced type, and 54% in the axial direction fiber-reinforced type. However, in the actually manufactured artificial rubber muscle, only a shrinkage rate lower than the theoretical value can be obtained due to loss due to elastic deformation and friction of the tubular elastic body. The shrinkage rate in actual products is considered to be about 32% at the maximum in the braided fiber-covered type and the cross fiber reinforced type, and about 41% in the axial direction fiber-reinforced type.
したがって、本発明における第1の課題は、大きな収縮率と、それによる大きなストロークを実現することである。 Therefore, the first problem in the present invention is to realize a large contraction rate and a large stroke thereby.
(第2の課題…耐久性)
従来のゴム人工筋では、管状弾性体を弾性材料から構成しているために、耐久性や耐圧性を向上させることが難しいという問題があった。
(Second problem: durability)
Conventional rubber artificial muscles have a problem that it is difficult to improve durability and pressure resistance because the tubular elastic body is made of an elastic material.
また、編組繊維被覆型の人工筋において知られている問題として、
・繰り返される伸縮動作にともなって、管状弾性体との摩擦により、編組繊維の目が崩れること、
・管状弾性体が膨出した状態では、広がった網目の間から、管状弾性体が突出して、編組繊維への負荷が増える場合があること
・管状弾性体と編組繊維被覆との間の摩擦により、管状弾性体に摩耗を生じる可能性があり、管状弾性体の対摩耗性を高めるために、コストがかかってしまうこと
がある。
In addition, as a problem known in the braided fiber-coated artificial muscle,
-With repeated expansion and contraction, the braided fiber is broken due to friction with the tubular elastic body,
・ In the state where the tubular elastic body swells, the tubular elastic body may protrude from between the spread meshes, and the load on the braided fiber may increase. ・ The friction between the tubular elastic body and the braided fiber coating may increase. There is a possibility that the tubular elastic body may be worn, and it may be costly to increase the wear resistance of the tubular elastic body.
管状弾性体と強化繊維を一体化した交差繊維強化型および軸方向繊維強化型の人工筋においては、耐久性が改善されているものの、管状弾性体として、機械的強度が非弾性材料に劣る弾性材料を用いているため、疲労による劣化が避けられない。 In cross fiber reinforced and axial fiber reinforced artificial muscles that integrate tubular elastic bodies and reinforcing fibers, the durability is improved, but the elastic strength of tubular elastic bodies is inferior to inelastic materials. Since materials are used, deterioration due to fatigue is inevitable.
すなわち、本発明における第2の課題は、繰り返し動作における耐久性を向上させることである。 That is, the second problem in the present invention is to improve durability in repeated operations.
(第3の課題…効率)
編組繊維被覆型および交差繊維強化型の人工筋において知られている他の問題は、管状弾性体の摩擦や弾性変形によるエネルギ損失である。これは、ヒステリシス特性の劣化や、低圧動作における収縮率低下の原因となる。
(Third issue: Efficiency)
Another known problem in braided fiber covered and cross fiber reinforced artificial muscles is energy loss due to friction and elastic deformation of the tubular elastic body. This causes deterioration of hysteresis characteristics and a decrease in shrinkage rate in low pressure operation.
本発明における第3の課題は、摩擦やエネルギ損失を低減することにより、高効率化を図ることである。 The third problem in the present invention is to achieve high efficiency by reducing friction and energy loss.
(第4の課題…耐圧力)
軸方向繊維強化型の人工筋においては、強化繊維が軸方向のみに配置されているため、伸縮動作中における、管状弾性体と管状被覆体との摩擦や、弾性体の軸方向への弾性変形を抑えることができる。しかしながら、軸方向繊維強化型の人工筋においては、軸方向以外には強化繊維が入っていない。このため、円周方向への力については、弾性体である膜の弾性力によって耐えなければならない。すると、このタイプの人工筋では、耐圧力を高めることが難しいという問題がある。例えば、このタイプにおける実際の耐圧力は、編組繊維被覆型および交差繊維強化型の人工筋に比べて、およそ1/3以下であると考えられる。
(Fourth issue: Pressure resistance)
In the axial fiber-reinforced artificial muscle, the reinforcing fibers are arranged only in the axial direction, so that friction between the tubular elastic body and the tubular covering during elastic operation and elastic deformation of the elastic body in the axial direction are possible. Can be suppressed. However, in the axial direction fiber-reinforced artificial muscle, there is no reinforcing fiber other than in the axial direction. For this reason, the force in the circumferential direction must be withstood by the elastic force of the film which is an elastic body. Then, this type of artificial muscle has a problem that it is difficult to increase pressure resistance. For example, the actual pressure resistance of this type is considered to be about 1/3 or less compared to braided fiber-covered and cross-fiber reinforced artificial muscles.
すなわち、本発明における第4の課題は、耐圧力を向上させることである。 That is, the fourth problem in the present invention is to improve the pressure resistance.
(第5の課題…出力と体積)
従来型のゴム人工筋では、内圧が加わる管状弾性体の端を封止するとともに、出力端を取り付けるため、管状弾性体とその外側の管状被覆体との端部どうしをまとめて封止している。さらに、出力端を管状被覆体に堅固に取り付けるために、封止手段としては、金属製のボルトナット機構のような、比較的に大型でかつ重量のある機構を用いている。このため、従来のゴム人工筋は、サイズが大きく、さらに重量が重くなりがちであるという不都合がある。
(Fifth issue: output and volume)
In the conventional type of artificial rubber muscle, the end of the tubular elastic body to which the internal pressure is applied is sealed and the end of the tubular elastic body and the outer tubular covering body are sealed together to attach the output end. Yes. Furthermore, in order to firmly attach the output end to the tubular covering, a relatively large and heavy mechanism such as a metal bolt-nut mechanism is used as the sealing means. For this reason, conventional rubber artificial muscles are disadvantageous in that they are large in size and tend to be heavy.
多様な装置への応用を考えると、流体アクチュエータは、占有体積が少なく、かつ、配置しやすい形状であることが望ましい。編組繊維被覆型および交差繊維強化型の人工筋は、最大収縮時の外形状が円筒状である点において、配置しやすいという面を持つが、伸縮においては、長さ方向の変形を生じるため、占有体積の形状は複雑である。一方、軸方向線強化型の人工筋は、最大収縮時の外形状が球状で、その直径は最大伸長時の3倍にもなりうるため、占有体積が大きい。 Considering application to various devices, it is desirable that the fluid actuator has a small occupied volume and a shape that is easy to arrange. The braided fiber-covered and cross-fiber reinforced artificial muscle has a surface that is easy to place in that the outer shape at the time of maximum contraction is cylindrical, but in expansion and contraction, it causes deformation in the length direction. The shape of the occupied volume is complicated. On the other hand, the axially line-reinforced artificial muscle has a spherical outer shape at the time of maximum contraction, and its diameter can be three times that at the time of maximum extension.
すなわち、本発明における第5の課題は、省スペースな形状を実現することである。 That is, the fifth problem in the present invention is to realize a space-saving shape.
本発明は、実施態様に応じて、前記した課題のいずれか又は全てに対応するためになされたものである。 The present invention has been made to address any or all of the above-described problems depending on the embodiment.
本発明は、下記のいずれかの項目に記載の構成を備えている。 The present invention has a configuration described in any of the following items.
(項目1)
インナー部材とアウター部材とを備えており、
前記インナー部材は、その内部に、流体を収納できる収納空間を備えており、
かつ、前記インナー部材は、前記収納空間の内部における前記流体の圧力の上昇/下降に従って、少なくとも前記インナー部材の一方向において拡大/縮小する構成となっており、
前記アウター部材は、筒状に構成されており、
前記インナー部材は、前記アウター部材の内部に収容されており、
前記アウター部材は、前記インナー部材が前記一方向に拡大したときに、前記インナー部材に押圧されて、前記アウター部材自体がその径方向外側に変位する構成となっており、
かつ、前記アウター部材は、それ自体が径方向外側に変位することによって、前記アウター部材における軸方向の長さが縮小する構成となっており、
さらに、前記軸方向における前記インナー部材の少なくとも一端は、前記アウター部材に対して、前記軸方向において、相対的に変位可能とされている
ことを特徴とする流体アクチュエータ。
(Item 1)
It has an inner member and an outer member,
The inner member is provided with a storage space for storing fluid therein.
The inner member is configured to expand / contract at least in one direction of the inner member in accordance with the increase / decrease of the pressure of the fluid in the storage space.
The outer member is configured in a cylindrical shape,
The inner member is housed inside the outer member;
When the inner member expands in the one direction, the outer member is pressed by the inner member, and the outer member itself is displaced radially outward.
And the outer member has a configuration in which the axial length of the outer member is reduced by being displaced radially outward.
Furthermore, at least one end of the inner member in the axial direction is displaceable relative to the outer member in the axial direction.
この発明では、軸方向におけるインナー部材の少なくとも一端を、アウター部材に対して、軸方向において、相対的に変位可能としている。このため、インナー部材の一端側においては、インナー部材の膨張による、アウター部材への力が、アウター部材の径方向にのみ作用し、軸方向においては実質的に作用しない。 In the present invention, at least one end of the inner member in the axial direction can be relatively displaced in the axial direction with respect to the outer member. For this reason, on one end side of the inner member, the force to the outer member due to the expansion of the inner member acts only in the radial direction of the outer member, and does not substantially act in the axial direction.
この構成により、この発明では、収縮率を向上させることが可能になる。すなわち、この項目の発明は、前記した第1の課題に対応している。 With this configuration, the shrinkage rate can be improved in the present invention. That is, the invention of this item corresponds to the first problem described above.
(項目2)
前記インナー部材は、筒状部を備えており、
前記筒状部は、可撓性を有する非弾性材料により構成されており、
さらに、前記筒状部の軸方向は、前記アウター部材の軸方向とほぼ一致させられており、
前記収納空間は、前記筒状部の内側に形成されている
ことを特徴とする項目1に記載の流体アクチュエータ。
(Item 2)
The inner member includes a cylindrical portion,
The cylindrical portion is made of an inelastic material having flexibility,
Furthermore, the axial direction of the cylindrical part is substantially matched with the axial direction of the outer member,
The fluid actuator according to
本発明におけるインナー部材は、軸方向に伸縮する必要はないので、筒状部を非弾性材料により構成することが可能である。ただし、本発明のインナー部材は、繰り返しの膨張/収縮が可能である必要があるため、この項目の発明では、筒状部の材質として可撓性材料を採用している。 Since the inner member in the present invention does not need to expand and contract in the axial direction, the cylindrical portion can be made of an inelastic material. However, since the inner member of the present invention needs to be capable of repeated expansion / contraction, the invention of this item employs a flexible material as the material of the cylindrical portion.
この項目の発明では、インナー部材の筒状部を、可撓性を有する非弾性材料により構成することによって、インナー部材の耐久性及び耐圧性を向上することが可能になる。 In the invention of this item, it is possible to improve the durability and pressure resistance of the inner member by configuring the cylindrical portion of the inner member with a flexible inelastic material.
また、この項目の発明では、インナー部材の筒状部を、非弾性材料により構成したので、インナー部材を弾性材料で構成した場合に比較して、エネルギ損失を低く抑えることが可能になる。 In the invention of this item, since the cylindrical portion of the inner member is made of an inelastic material, energy loss can be suppressed to a lower level than when the inner member is made of an elastic material.
すなわち、この項目の発明は、第2〜第4の課題に対応している。 That is, the invention of this item corresponds to the second to fourth problems.
(項目3)
さらに柱部材を備えており、
前記柱部材は、前記インナー部材の両端を支持することによって、前記インナー部材における前記軸方向の変位を規制する構成となっている
ことを特徴とする項目1又は2に記載の流体アクチュエータ。
(Item 3)
Furthermore, it has a column member,
The fluid actuator according to
柱部材を用いているために、この項目の発明では、インナー部材における耐圧性を向上させることが可能になる。すなわち、この項目の発明は、第4の課題に対応している。 Since the column member is used, the pressure resistance of the inner member can be improved in the invention of this item. That is, the invention of this item corresponds to the fourth problem.
(項目4)
さらに、前記インナー部材の他端も、前記アウター部材に対して、前記軸方向において、相対的に変位可能とされている
項目1〜3のいずれか1項に記載の流体アクチュエータ。
(Item 4)
The fluid actuator according to any one of
この項目の発明においても、インナー部材における膨張力を、アウター部材における収縮力に変換することができる。 Also in the invention of this item, the expansion force in the inner member can be converted into the contraction force in the outer member.
(項目5)
前記インナー部材の他端は、前記アウター部材に対して、前記軸方向において相対的に変位しないように固定されている
項目1〜3のいずれか1項に記載の流体アクチュエータ。
(Item 5)
The fluid actuator according to any one of
この項目の発明においても、インナー部材における膨張力を、アウター部材における収縮力に変換することができる。また、この項目の発明においても、項目1に記載したように、インナー部材の一端側をアウター部材に対して、軸方向に移動可能としているので、前記したとおり、高い収縮率を得ることが可能である。
Also in the invention of this item, the expansion force in the inner member can be converted into the contraction force in the outer member. Also in the invention of this item, as described in
(項目6)
前記アウター部材は、繊維を用いた編組構造とされている
項目1〜5のいずれか1項に記載の流体アクチュエータ。
(Item 6)
The fluid actuator according to any one of
編組構造を用いることにより、いわゆるパンタグラフ機構を構成することができる。このパンタグラフ機構を用いて、インナー部材における膨張力を、アウター部材における軸方向の収縮力に変換することができる。ただし、編組構造を用いることは必須ではない。 By using a braided structure, a so-called pantograph mechanism can be configured. Using this pantograph mechanism, the expansion force in the inner member can be converted into the axial contraction force in the outer member. However, it is not essential to use a braided structure.
(項目7)
前記インナー部材は弾性材料により構成されている
項目1に記載の流体アクチュエータ。
(Item 7)
The fluid actuator according to
(項目8)
さらにワイヤー部材を備えており、
前記インナー部材は、筒状部と封止具とを備えており、
前記筒状部の少なくとも一端の内側には、前記封止具が配置されており、
前記筒状部における前記少なくとも一端の外側には、前記ワイヤー部材が、このワイヤー部材自体に張力がかかった状態で巻き付けられており、
前記筒状部と前記封止具とは、前記ワイヤー部材における前記張力によって、相互に固定されている
項目1に記載の流体アクチュエータ。
(Item 8)
Furthermore, it has a wire member,
The inner member includes a cylindrical portion and a sealing tool,
The sealing tool is disposed inside at least one end of the tubular portion,
Outside the at least one end of the tubular portion, the wire member is wound in a state where tension is applied to the wire member itself,
The fluid actuator according to
この項目の発明では、ワイヤー部材を用いてインナー部材の筒状部を封止しているので、インナー部材の端部における外径を、封止具の外径と同等か、それよりやや大きい程度に抑えることができる。このため、この項目の発明では、省スペースな外径形状を実現することが可能になる。すなわち、この発明は、前記した第5の課題に対応している。 In the invention of this item, since the cylindrical portion of the inner member is sealed using the wire member, the outer diameter at the end of the inner member is equal to or slightly larger than the outer diameter of the sealing tool. Can be suppressed. For this reason, in the invention of this item, a space-saving outer diameter shape can be realized. That is, this invention corresponds to the fifth problem described above.
(項目9)
さらにワイヤー部材を備えており、
前記インナー部材は、筒状部と封止具とを備えており、
前記筒状部の他端の内側には、前記封止具が配置されており、
前記筒状部における前記他端の外側であって、かつ、前記アウター部材の外側となる位置には、前記ワイヤー部材が、このワイヤー部材自体に張力がかかった状態で巻き付けられており、
前記筒状部と前記封止具と前記アウター部材とは、前記ワイヤー部材における前記張力によって、前記インナー部材の他端側において、相互に固定されている
項目1に記載の流体アクチュエータ。
(Item 9)
Furthermore, it has a wire member,
The inner member includes a cylindrical portion and a sealing tool,
The sealing tool is disposed inside the other end of the cylindrical portion,
The wire member is wound in a state where tension is applied to the wire member itself, at a position on the outside of the other end in the cylindrical portion and on the outside of the outer member,
The fluid actuator according to
この項目の発明では、インナー部材の他端側において、ワイヤー部材を用いて、インナー部材とアウター部材とをまとめて封止しているので、封止箇所におけるアウター部材の外径を、封止具の外径と同等か、それよりやや大きい程度に抑えることができる。このため、この項目の発明では、省スペースな外径形状を実現することが可能になる。すなわち、この発明は、前記した第5の課題に対応している。 In the invention of this item, since the inner member and the outer member are sealed together by using the wire member at the other end side of the inner member, the outer diameter of the outer member at the sealing portion is determined by the sealing tool. It can be suppressed to the same or slightly larger than the outer diameter. For this reason, in the invention of this item, a space-saving outer diameter shape can be realized. That is, this invention corresponds to the fifth problem described above.
(項目10)
前記ワイヤー部材の側面には、隣接する前記ワイヤー部材自体の側面とかみ合う凹凸部が形成されている
項目8又は9に記載の流体アクチュエータ。
(Item 10)
Item 10. The fluid actuator according to item 8 or 9, wherein the side surface of the wire member is formed with an uneven portion that meshes with the side surface of the adjacent wire member itself.
凹凸部を設けることにより、隣接して周回されたワイヤー部材どうしの位置ずれを防止することができ、ワイヤー部材による固定強度を向上させることが可能になる。 By providing the concavo-convex portion, it is possible to prevent the positional deviation between the wire members that are circulated adjacent to each other, and it is possible to improve the fixing strength by the wire member.
(項目11)
前記インナー部材の外面と前記アウター部材の内面との間には、両者の間の摩擦抵抗を低減することが可能な潤滑剤が配置されている
項目1〜10のいずれか1項に記載の流体アクチュエータ。
(Item 11)
潤滑剤を配置することにより、インナー部材とアウター部材との間における摩擦抵抗を低減することができ、摩擦に起因するエネルギ損失を低減することが可能になる。すなわち、この項目の発明は、前記した第3の課題に対応している。 By disposing the lubricant, it is possible to reduce the frictional resistance between the inner member and the outer member, and it is possible to reduce energy loss due to friction. That is, the invention of this item corresponds to the third problem described above.
(項目12)
前記インナー部材は、前記収納空間の内圧上昇によって膨出する複数の分岐部を備えており、
前記アウター部材は、前記複数の分岐部をそれぞれ覆っている
項目1〜11のいずれか1項に記載の流体アクチュエータ。
(Item 12)
The inner member includes a plurality of branch portions that bulge due to an increase in internal pressure of the storage space,
The fluid actuator according to any one of
インナー部材に複数の分岐部を形成し、それぞれの分岐部をアウター部材で個別に覆う構成とすることにより、一つの流体アクチュエータにおいて、それぞれの分岐部に対応した出力端を得ることができる。例えば、この発明によれば、一つのアクチュエータにおいて、三つ以上の出力端を得ることが可能である。 By forming a plurality of branch portions on the inner member and individually covering each branch portion with the outer member, an output end corresponding to each branch portion can be obtained in one fluid actuator. For example, according to the present invention, it is possible to obtain three or more output ends in one actuator.
(項目13)
項目1〜12のいずれか1項に記載の流体アクチュエータと、流体圧供給源とを備えており、
前記流体圧供給源は、前記流体アクチュエータにおける前記インナー部材の内部に流体を供給することによって、前記インナー部材内部における流体圧を上昇させる構成となっている
ことを特徴とする駆動装置。
(Item 13)
The fluid actuator according to any one of
The fluid pressure supply source is configured to increase the fluid pressure inside the inner member by supplying a fluid to the inside of the inner member in the fluid actuator.
インナー部材の内部における流体圧を上昇させることにより、アウター部材における収縮力を得ることができる。なお、インナー部材の内圧を下げる手段としては、流体圧供給源によって流体を逆流させる手段、インナー部材にバルブを設けて外部に放出する手段など、適宜な手段を用いることができる。 By increasing the fluid pressure inside the inner member, the contraction force in the outer member can be obtained. As a means for lowering the internal pressure of the inner member, any appropriate means such as a means for causing a fluid to flow backward by a fluid pressure supply source, a means for providing a valve on the inner member and discharging it to the outside can be used.
本発明によれば、大きな収縮率と、それによる大きなストロークを実現することが可能な、流体アクチュエータを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fluid actuator which can implement | achieve a big contraction rate and the big stroke by it can be provided.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態に係る流体アクチュエータを、図1〜図3に基づいて説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a fluid actuator according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態に係る流体アクチュエータは、インナー部材1とアウター部材2とを、基本的な構成要素として備えている。
The fluid actuator according to the present embodiment includes an
インナー部材1は、適宜な封止手段によって両端が閉じられた筒状部11を備えている。筒状部11の内部は、流体を収納できる収納空間12となっている(図2参照)。この実施形態では、筒状部11の内部における収納空間12の内部に、適宜な流体圧供給源5によって、流体圧を供給することができるようになっている。流体供給源5は、筒状部11に流体を供給するためのホースあるいは管を備えていることが好ましい。また、筒状部11には、流体供給源5のホースあるいは管を接続するための継ぎ手を備えていることが好ましい。この継ぎ手は、ワンタッチでホースあるいは管の着脱ができる機構であることが好ましい。
The
筒状部11は、この実施形態では、可撓性を有する非弾性材料により構成されている。非弾性材料としては、例えば、薄膜のフッ素樹脂(PTFE)が、低摩擦でかつ機械的特性が良いために、特に好適である。
In this embodiment, the
また、筒状部11は、この実施形態では、筒状に形成されており、その軸方向は、アウター部材2の軸方向と一致させられている。
Moreover, the
インナー部材1は、収納空間12の内部における流体の圧力の上昇/下降に従って、インナー部材1の一方向(この例ではインナー部材の径方向)において拡大/縮小する構成となっている。
The
この実施形態で使用される流体は、空気となっている。ただし、流体としては、空気に限らず、液体やゲル状材料とすることも可能である。具体的には、例えば、取り扱いが容易な水や、市販ボンベが利用できる二酸化炭素ガスの利用が考えられる。 The fluid used in this embodiment is air. However, the fluid is not limited to air but may be a liquid or a gel material. Specifically, for example, it is conceivable to use water that is easy to handle or carbon dioxide gas that can be used in a commercially available cylinder.
アウター部材2は、筒状に構成されている。インナー部材1は、アウター部材2の内部に収容されている(図1参照)。
The
アウター部材2は、インナー部材1がその径方向に拡大したときに、インナー部材1に押圧されて、アウター部材2自体がその径方向外側に変位する構成となっている。かつ、アウター部材2は、それ自体が径方向外側に変位することによって、アウター部材における軸方向の長さが縮小する構成となっている。
When the
さらに、軸方向におけるインナー部材1の一端(図1において左端)は、アウター部材2に対して、その軸方向において、相対的に変位可能とされている。つまり、インナー部材1の一端側は、アウター部材2に対して、非拘束の状態となっている。
Furthermore, one end (the left end in FIG. 1) of the
具体的には、この実施形態におけるアウター部材2は、繊維を用いた編組構造により構成されている。ここで用いる繊維としては、伸縮率の低いものが、収縮率を上げるという観点から好ましい。編組構造を用いることにより、いわゆるパンタグラフ作用によって、径方向への膨張を収縮力に変換することができる。ただし、編組構造を用いることは必須ではなく、例えば、アウター部材2として、可撓性を有し、かつ、軸方向に伸縮しない材料を用いることも可能である。
Specifically, the
また、本実施形態では、インナー部材1の他端(図1において右端)は、アウター部材2に対して、適宜な固定具によって固定されている。また、この固定具は、インナー部材1の端部を封止しているとともに、流体圧供給源5からの流体を受け入れることができるようになっている。
In the present embodiment, the other end (the right end in FIG. 1) of the
(第1実施形態の動作)
次に、本実施形態に係る流体アクチュエータの動作を、図3を参照しながら説明する。まず、初期状態(図3(a)参照)では、インナー部材1の筒状部11の内部は減圧状態(例えば1気圧あるいはそれ以下)であるとする。
(Operation of the first embodiment)
Next, the operation of the fluid actuator according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, in the initial state (see FIG. 3A), the inside of the
ついで、流体圧供給源5(図1参照)により、流体圧を筒状部11の内部に供給する。すると、筒状部11は、径方向外側に膨張し、アウター部材2を、その径方向外側に押し出す(図3(b)参照)。
Next, the fluid pressure is supplied into the
すると、アウター部材2の全長が収縮する。このようにして、この実施形態の流体アクチュエータでは、流体圧を収縮力に変換することができる。したがって、例えば、アウター部材の端部22(図3参照)を出力端とすることにより、収縮力を取り出して、適宜な装置、例えばロボットの動力源として利用することができる。
Then, the entire length of the
また、筒状部11の内部における圧力を初期状態に戻すことにより、筒状部11の形状は、初期状態に戻る。その後、流体圧を再び筒状部11に供給することにより、前記と同様の動作が可能である。したがって、この流体アクチュエータは、周期的な収縮動作を行うことができる。
Moreover, the shape of the
(収縮率の向上)
本実施形態では、インナー部材1の一端を、アウター部材2に対して、軸方向において、相対的に変位可能としている。このため、インナー部材1の一端側においては、インナー部材1の膨張による、アウター部材2への押圧力が、アウター部材2の径方向にのみ作用し、軸方向においては実質的に作用しない。
(Improved shrinkage)
In the present embodiment, one end of the
すなわち、本実施形態では、インナー部材1が径方向に変形したとしても、アウター部材2に対して軸方向の力が加わらない構造となっている。このため、この実施形態では、インナー部材1とアウター部材2との間に起きる、軸方向における力学的な干渉を回避できる。その結果、この実施形態における収縮率は、理論上、100%に近づけることが可能と考えられる。
That is, in this embodiment, even if the
一方、従来の技術においては、管状弾性体と管状被覆体との端部どうしを固定するか、または、管状弾性体が管状被覆体の内部にすき間無く広がる構造であった。そのため、従来の技術では、管状弾性体と管状被覆体との間における、軸方向の力の釣合が、収縮率を限定していた。 On the other hand, in the prior art, the end portions of the tubular elastic body and the tubular covering body are fixed to each other, or the tubular elastic body extends without gaps inside the tubular covering body. Therefore, in the conventional technique, the balance of the axial force between the tubular elastic body and the tubular covering has limited the shrinkage rate.
なお、本実施形態におけるインナー部材1の軸方向長さは、動作中のいかなる時点においても、アウター部材2の軸方向長さを超えないことが好ましい。インナー部材1の長さが、アウター部材2の長さを超えると、力学的干渉が生じ、収縮率を悪化させる可能性があるためである。
In addition, it is preferable that the axial direction length of the
(高効率化および耐久性の向上)
さらに、本実施形態では、インナー部材1の筒状部11として、可撓性を有する非弾性材料を用いたので、筒状部として弾性材料を用いた場合に比較して、耐久性及び耐圧性の向上を図ることができるという利点がある。
(High efficiency and improved durability)
Furthermore, in the present embodiment, since a flexible non-elastic material is used as the
また、従来の技術のように、インナー部材の両端をアウター部材に固定した場合には、筒状部も、アウター部材の伸縮に対応して伸縮する必要があるため、筒状部として非弾性材料を用いることは難しい。これに対して、本実施形態では、前記したように、インナー部材1の一端をアウター部材2に対して移動可能としたので、インナー部材1が軸方向に伸縮する必要はない。このため、この実施形態では、軸方向にはほとんど伸縮せず、径方向にのみ実質的に伸縮する非弾性材料を用いて、インナー部材1の筒状部11を構成することができる。さらには、この実施形態では、筒状部11の変形を径方向に限定することができるので、筒状部11が軸方向にも変形する場合に比較して、変形エネルギを低減することが可能になる。また、筒状部11が軸方向にも変形すると、筒状部11とアウター部材2との摩擦を生じることになるが、この実施形態では、このような摩擦を低減することができるという利点もある。
Further, when both ends of the inner member are fixed to the outer member as in the prior art, the cylindrical portion also needs to expand and contract in accordance with the expansion and contraction of the outer member. Is difficult to use. In contrast, in the present embodiment, as described above, since one end of the
また、インナー部材として弾性体を用いた場合には、インナー部材が膨出した状態において、アウター部材の網目の間から、インナー部材が突出するおそれがあった。これに対して、この実施形態では、インナー部材として非弾性材料を用いたので、編組繊維を用いたアウター部材への負荷を減らすことができる。 Further, when an elastic body is used as the inner member, the inner member may protrude from between the meshes of the outer member in a state where the inner member bulges. On the other hand, in this embodiment, since an inelastic material is used as the inner member, the load on the outer member using the braided fiber can be reduced.
また、この実施形態では、膨張時におけるインナー部材1の長さが実質的に変化せず、太さだけが変化するので、円筒形のスペースを確保しておけば、動作が可能であるという実装上の利点もある。
Further, in this embodiment, the length of the
なお、本実施形態において、インナー部材1の外面とアウター部材2の内面との間に、両者の間の摩擦抵抗を低減するための潤滑剤を配置することが可能である。好適な潤滑剤の一例は、特性が安定していて、様々な特性を持たせられるシリコンオイルである。さまざまな物性の潤滑剤(例えばシリコンオイル)を選択することによって、摩擦を低減するばかりでなく、振動的な動きを抑制する機能的な粘性も付加することが可能である。
In the present embodiment, it is possible to arrange a lubricant for reducing the frictional resistance between the outer surface of the
(第2実施形態)
次に、図4及び図5を参照しながら、本発明の第2実施形態に係る流体アクチュエータを説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第1実施形態で説明した流体アクチュエータと共通する要素については、同一符号を用いることで、説明の重複を避ける。
(Second Embodiment)
Next, a fluid actuator according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In the description of this embodiment, the same reference numerals are used for elements common to the fluid actuator described in the first embodiment, thereby avoiding repeated description.
この第2実施形態では、インナー部材1の筒状部11の材質として、非弾性材料に変えて、弾性材料が用いられている。弾性材料としては、例えば、柔軟な天然ゴム、温度変化に強いシリコーンゴム、機械的強度にすぐれたポリウレタンなどが好適であると考えられる。
In the second embodiment, an elastic material is used as the material of the
本実施形態における筒状部11は、断面円形であって、かつ、両端が閉鎖された円柱状に形成されている(図5参照)。また、この実施形態においても、流体圧供給源5によって、筒状部11の内部における流体圧を増減させることができるようになっている。
The
第2実施形態の流体アクチュエータにおいても、インナー部材1における径方向の膨張を、アウター部材2における軸方向の変位(収縮)に変換することができる。
Also in the fluid actuator of the second embodiment, the radial expansion in the
なお、インナー部材1の筒状部11を弾性材料により構成した場合には、非弾性材料を用いた場合に比較して、耐久性、耐圧性あるいはエネルギ効率が低下する可能性がある。このため、弾性材料を用いて筒状部11を構成する場合には、必要とされる耐久性等の要件に見合った材質が選択される。
In addition, when the
ただし、筒状部11として弾性材料を用いた場合であっても、筒状部11における軸方向の変形を制約する構成とすれば、機能的には、非弾性材料を用いた場合に近づけることが可能である。軸方向の変形を制約する方法としては、例えば、弾性材料の内部や表面に、軸方向に延長された繊維を配置し、この繊維の張力を用いて、弾性材料の軸方向変位を制約することが考えられる。
However, even if an elastic material is used as the
前記以外の他の構成及び利点は、前記した第1実施形態と同様なので、第2実施形態についてのこれ以上詳しい説明は省略する。 Other configurations and advantages other than those described above are the same as those of the first embodiment described above, and thus further detailed description of the second embodiment is omitted.
(第3実施形態)
次に、図6を参照しながら、本発明の第3実施形態に係る流体アクチュエータを説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第1実施形態で説明した流体アクチュエータと共通する要素については、同一符号を用いることで、説明の重複を避ける。
(Third embodiment)
Next, a fluid actuator according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the description of this embodiment, the same reference numerals are used for elements common to the fluid actuator described in the first embodiment, thereby avoiding repeated description.
この第3実施形態では、第2実施形態と同様に、インナー部材1の筒状部11の材質として、非弾性材料に変えて、弾性材料が用いられている。
In the third embodiment, as in the second embodiment, an elastic material is used as the material of the
また、本実施形態における筒状部11も、第2実施形態と同様に、断面円形であって、かつ、両端が閉鎖された円柱状に形成されている。ただし、この第3実施形態では、第2実施形態と異なり、筒状部11の他端側(図6において右端側)も、一端側(図6における左端側)と同様に、アウター部材2に対して、軸方向に相対移動が可能となっている。具体的には、この実施形態では、筒状部11の他端側は、アウター部材2に対して非拘束となっている。
Moreover, the
また、この実施形態においても、流体圧供給源5によって、筒状部11の内部における流体圧を増減させることができるようになっている。
Also in this embodiment, the fluid pressure inside the
第3実施形態の流体アクチュエータにおいても、インナー部材1における径方向の膨張を、アウター部材2における軸方向の変位(収縮)に変換することができる。
Also in the fluid actuator of the third embodiment, the radial expansion in the
前記以外の他の構成及び利点は、前記した第2実施形態と同様なので、第3実施形態についてのこれ以上詳しい説明は省略する。 Other configurations and advantages other than those described above are the same as those of the second embodiment described above, and thus further detailed description of the third embodiment is omitted.
(第4実施形態)
次に、図7を参照しながら、本発明の第4実施形態に係る流体アクチュエータを説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第1実施形態で説明した流体アクチュエータと共通する要素については、同一符号を用いることで、説明の重複を避ける。
(Fourth embodiment)
Next, a fluid actuator according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the description of this embodiment, the same reference numerals are used for elements common to the fluid actuator described in the first embodiment, thereby avoiding repeated description.
この第4実施形態における流体アクチュエータは、柱部材3を備えている(図7参照)。柱部材3は、インナー部材1の筒状部11の両端を支持することによって、インナー部材1における軸方向の変位を規制する構成となっている。より具体的には、筒状部11の両端は、柱部材3の両端に固定されると共に、柱部材3の両端によって封止されている。
The fluid actuator according to the fourth embodiment includes a column member 3 (see FIG. 7). The
さらに、第4実施形態における筒状部11の他端側(図7において右端側)は、第3実施形態の場合と同様に、アウター部材2に対して、軸方向に移動可能とされている。
Furthermore, the other end side (right end side in FIG. 7) of the
この実施形態では、インナー部材1に対して、その軸方向の力が外部から作用した場合でも、柱部材3により、軸方向の変形を防ぐことができる。このため、この実施形態では、インナー部材1における耐圧性をさらに向上させることができるという利点がある。
In this embodiment, even when the axial force is applied to the
また、第1実施形態の構成において、インナー部材1の内圧が上昇したときは、半径方向の膨張については、アウター部材2が拘束する。しかしながら、インナー部材1の内圧が過大になったり、インナー部材1が経時変化で弱化した場合には、内圧上昇によってインナー部材1が軸方向に伸びる可能性がある。これに対してこの第4実施形態では、柱部材3により、軸方向におけるインナー部材1の変形を防ぐことが可能になる。
In the configuration of the first embodiment, when the inner pressure of the
前記以外の他の構成及び利点は、前記した第1実施形態と同様なので、第4実施形態についてのこれ以上詳しい説明は省略する。 Other configurations and advantages other than those described above are the same as those of the first embodiment described above, and thus further detailed description of the fourth embodiment is omitted.
(第5実施形態)
次に、図8及び図9を参照しながら、本発明の第5実施形態に係る流体アクチュエータを説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第1実施形態で説明した流体アクチュエータと共通する要素については、同一符号を用いることで、説明の重複を避ける。
(Fifth embodiment)
Next, a fluid actuator according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the description of this embodiment, the same reference numerals are used for elements common to the fluid actuator described in the first embodiment, thereby avoiding repeated description.
この第5実施形態では、インナー部材1の筒状部11の両端を封止するための部材として、封止具13とワイヤー部材4とが用いられている。
In the fifth embodiment, the sealing
封止具13は、筒状部11の両端にそれぞれ配置されている。これらの封止具は、いずれも同様に構成されているので、以下の説明においては、一方の封止具について主に説明する。
The sealing
封止具13は、概略円柱状に形成されており、その側面には、円周方向に延びる溝13aが形成されている。(図8参照)。
The sealing
ワイヤー部材4は、封止具13の溝13aに対応する位置において、筒状部11の外側から、張力をかけられた状態で周回されている。これにより、この実施形態では、筒状部11と封止具13とが、ワイヤー部材4における張力によって、相互に固定されている。そして、この構成により、筒状部11の収納空間12から外部へ流体が漏れることを防ぐことができる。
The
ワイヤー部材4を筒状部11に固定する方法の一例を、図9を参照しながら説明する。まず、ワイヤー部材4を筒状部11の周囲に巻き付ける。図示の例では、2周分、ワイヤー部材4を周回させている。ついで、ワイヤー部材4の端部近傍を合わせて、強くねじる(図9参照)。これにより、ワイヤー部材4に対して強い張力を与えることができる。その後、図8に示されるように、ねじられた部分を横に倒す。
An example of a method for fixing the
この実施形態では、ワイヤー部材4を用いてインナー部材1の筒状部11を封止しているので、インナー部材1の端部における外径を、封止具13の外径と同等か、それよりやや大きい程度に抑えることができる。このため、この実施形態の流体アクチュエータによれば、省スペースな外径形状を実現することが可能になる。
In this embodiment, since the
本実施形態では、さらに、封止具13に溝13aを設けているので、流体アクチュエータの外径形状を一層小さく押さえることができる。
In this embodiment, since the
なお、この第5実施形態では、インナー部材1の筒状部11の外周からワイヤー部材4を周回させている。しかしながら、インナー部材の他端側においては、アウター部材2の外周から、筒状部11を挟んで、封止具13にワイヤー部材4を周回させることもできる。このようにすれば、筒状部11の封止を行うことができるだけでなく、インナー部材1の他端とアウター部材2とを固定することができる。したがって、流体アクチュエータについての一層の小型化を図りうる。また、この場合であっても、前記したとおり、インナー部材1の一端側をアウター部材2に対して移動可能とすることによって、収縮率の向上を図ることができる。
In addition, in this 5th Embodiment, the
前記以外の他の構成及び利点は、前記した第1実施形態と同様なので、第5実施形態についてのこれ以上詳しい説明は省略する。 Other configurations and advantages other than those described above are the same as those of the first embodiment described above, and thus further detailed description of the fifth embodiment is omitted.
(第6実施形態)
次に、図10及び図11を参照しながら、本発明の第6実施形態に係る流体アクチュエータを説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第5実施形態で説明した流体アクチュエータと共通する要素については、同一符号を用いることで、説明の重複を避ける。
(Sixth embodiment)
Next, a fluid actuator according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11. In the description of this embodiment, the same reference numerals are used for the elements common to the fluid actuator described in the fifth embodiment, thereby avoiding repeated description.
この第6実施形態では、ワイヤー部材4の側面に、隣接するワイヤー部材4自体の側面とかみ合う凹凸部41が形成されている。
In this 6th Embodiment, the
本実施形態では、凹凸部41を設けることにより、隣接して周回されたワイヤー部材4どうしの位置ずれを防止することができ、ワイヤー部材4による固定強度を向上させることができるという利点がある。
In this embodiment, by providing the concavo-
また、本実施形態では、凹凸部41を設けたので、ワイヤー部材4をねじり合わせた部分を除去しても、ワイヤー部材4における張力を保持することができる。このため、この実施形態では、アクチュエータの外径を一層コンパクトにすることができる。
Moreover, in this embodiment, since the uneven | corrugated |
(第7実施形態)
次に、図12を参照しながら、本発明の第7実施形態に係る流体アクチュエータを説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第1実施形態で説明した流体アクチュエータと共通する要素については、同一符号を用いることで、説明の重複を避ける。
(Seventh embodiment)
Next, a fluid actuator according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the description of this embodiment, the same reference numerals are used for elements common to the fluid actuator described in the first embodiment, thereby avoiding repeated description.
本実施形態におけるインナー部材1は、二つの分岐部111及び112を備えている。これらの分岐部111及び112は、収納空間12の内圧上昇によって膨出する構成となっている。より具体的には、分岐部111及び112の内部にも、収納空間12が連続して形成されており、流体圧供給源5から供給された流体によって、内圧が上昇するようになっている。
The
アウター部材2は、二つの分岐部111及び112に対応して分岐されており、分岐部111及び112をそれぞれ覆っている(図12参照)。
The
本実施形態では、インナー部材1に分岐部111及び112を形成し、それぞれの分岐部をアウター部材2で個別に覆う構成とすることにより、一つの流体アクチュエータにおいて、それぞれの分岐部に対応した出力端を得ることができる。例えば、この実施形態では、第1出力端221と第2出力端222を、図12において左側に形成することができる。図12における右端も出力端と見れば、この実施形態では、一つのアクチュエータにおいて、三つ出力端を得ることができる。したがって、この実施形態のアクチュエータでは、上腕二頭筋を模した構成とすることも可能になる。
In the present embodiment, the
なお、分岐部の数は、三つ以上でもよい。分岐部の数を増やした場合には、それぞれの分岐部をアウター部材で覆うことによって、分岐部の数に応じた出力端を得ることができる。 The number of branch portions may be three or more. When the number of branch portions is increased, an output end corresponding to the number of branch portions can be obtained by covering each branch portion with an outer member.
前記以外の他の構成及び利点は、前記した第5実施形態と同様なので、第6実施形態についてのこれ以上詳しい説明は省略する。 Other configurations and advantages other than those described above are the same as those of the fifth embodiment described above, and thus further detailed description of the sixth embodiment is omitted.
前記した各実施形態の流体アクチュエータと、流体圧供給源5とにより、流体圧を用いた駆動装置を構成することができる。
A drive device using fluid pressure can be configured by the fluid actuator of each of the embodiments described above and the fluid
なお、前記実施形態及び実施例の記載は単なる一例に過ぎず、本発明に必須の構成を示したものではない。各部の構成は、本発明の趣旨を達成できるものであれば、上記に限らない。 Note that the description of the embodiment and the examples is merely an example, and does not indicate a configuration essential to the present invention. The configuration of each part is not limited to the above as long as the gist of the present invention can be achieved.
1 インナー部材
11 筒状部
111・112 分岐部
12 収納空間
13 封止具
13a 封止具の溝
2 アウター部材
21 固定具
22 出力端
221 第1出力端
222 第2出力端
3 柱部材
4 ワイヤー部材
41 凹凸部
5 流体圧供給源
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記インナー部材は、その内部に、流体を収納できる収納空間を備えており、
かつ、前記インナー部材は、前記収納空間の内部における前記流体の圧力の上昇/下降に従って、少なくとも前記インナー部材の一方向において拡大/縮小する構成となっており、
前記アウター部材は、筒状に構成されており、
前記インナー部材は、前記アウター部材の内部に収容されており、
前記アウター部材は、前記インナー部材が前記一方向に拡大したときに、前記インナー部材に押圧されて、前記アウター部材自体がその径方向外側に変位する構成となっており、
かつ、前記アウター部材は、それ自体が径方向外側に変位することによって、前記アウター部材における軸方向の長さが縮小する構成となっており、
さらに、前記軸方向における前記インナー部材の少なくとも一端は、前記アウター部材に対して、前記軸方向において、相対的に変位可能とされている
ことを特徴とする流体アクチュエータ。 It has an inner member and an outer member,
The inner member is provided with a storage space for storing fluid therein.
The inner member is configured to expand / contract at least in one direction of the inner member in accordance with the increase / decrease of the pressure of the fluid in the storage space.
The outer member is configured in a cylindrical shape,
The inner member is housed inside the outer member;
When the inner member expands in the one direction, the outer member is pressed by the inner member, and the outer member itself is displaced radially outward.
And the outer member has a configuration in which the axial length of the outer member is reduced by being displaced radially outward.
Furthermore, at least one end of the inner member in the axial direction is displaceable relative to the outer member in the axial direction.
前記筒状部は、可撓性を有する非弾性材料により構成されており、
さらに、前記筒状部の軸方向は、前記アウター部材の軸方向とほぼ一致させられており、
前記収納空間は、前記筒状部の内側に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の流体アクチュエータ。 The inner member includes a cylindrical portion,
The cylindrical portion is made of an inelastic material having flexibility,
Furthermore, the axial direction of the cylindrical part is substantially matched with the axial direction of the outer member,
The fluid actuator according to claim 1, wherein the storage space is formed inside the cylindrical portion.
前記柱部材は、前記インナー部材の両端を支持することによって、前記インナー部材における前記軸方向の変位を規制する構成となっている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の流体アクチュエータ。 Furthermore, it has a column member,
The fluid actuator according to claim 1, wherein the column member is configured to regulate displacement in the axial direction of the inner member by supporting both ends of the inner member.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の流体アクチュエータ。 The fluid actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the other end of the inner member is also relatively displaceable in the axial direction with respect to the outer member.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の流体アクチュエータ。 The fluid actuator according to claim 1, wherein the other end of the inner member is fixed so as not to be relatively displaced in the axial direction with respect to the outer member.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の流体アクチュエータ。 The fluid actuator according to claim 1, wherein the outer member has a braided structure using fibers.
請求項1に記載の流体アクチュエータ。 The fluid actuator according to claim 1, wherein the inner member is made of an elastic material.
前記インナー部材は、筒状部と封止具とを備えており、
前記筒状部の少なくとも一端の内側には、前記封止具が配置されており、
前記筒状部における前記少なくとも一端の外側には、前記ワイヤー部材が、このワイヤー部材自体に張力がかかった状態で巻き付けられており、
前記筒状部と前記封止具とは、前記ワイヤー部材における前記張力によって、相互に固定されている
請求項1に記載の流体アクチュエータ。 Furthermore, it has a wire member,
The inner member includes a cylindrical portion and a sealing tool,
The sealing tool is disposed inside at least one end of the tubular portion,
Outside the at least one end of the tubular portion, the wire member is wound in a state where tension is applied to the wire member itself,
The fluid actuator according to claim 1, wherein the cylindrical portion and the sealing tool are fixed to each other by the tension in the wire member.
前記インナー部材は、筒状部と封止具とを備えており、
前記筒状部の他端の内側には、前記封止具が配置されており、
前記筒状部における前記他端の外側であって、かつ、前記アウター部材の外側となる位置には、前記ワイヤー部材が、このワイヤー部材自体に張力がかかった状態で巻き付けられており、
前記筒状部と前記封止具と前記アウター部材とは、前記ワイヤー部材における前記張力によって、前記インナー部材の他端側において、相互に固定されている
請求項1に記載の流体アクチュエータ。 Furthermore, it has a wire member,
The inner member includes a cylindrical portion and a sealing tool,
The sealing tool is disposed inside the other end of the cylindrical portion,
The wire member is wound in a state where tension is applied to the wire member itself, at a position on the outside of the other end in the cylindrical portion and on the outside of the outer member,
The fluid actuator according to claim 1, wherein the tubular portion, the sealing tool, and the outer member are fixed to each other on the other end side of the inner member by the tension in the wire member.
請求項8又は9に記載の流体アクチュエータ。 The fluid actuator according to claim 8, wherein an uneven portion that meshes with a side surface of the adjacent wire member itself is formed on a side surface of the wire member.
請求項1〜10のいずれか1項に記載の流体アクチュエータ。 The lubricant which can reduce the frictional resistance between both is arrange | positioned between the outer surface of the said inner member, and the inner surface of the said outer member. Fluid actuator.
前記アウター部材は、前記複数の分岐部をそれぞれ覆っている
請求項1〜11のいずれか1項に記載の流体アクチュエータ。 The inner member includes a plurality of branch portions that bulge due to an increase in internal pressure of the storage space,
The fluid actuator according to any one of claims 1 to 11, wherein the outer member covers each of the plurality of branch portions.
前記流体圧供給源は、前記流体アクチュエータにおける前記インナー部材の内部に流体を供給することによって、前記インナー部材内部における流体圧を上昇させる構成となっている
ことを特徴とする駆動装置。 A fluid actuator according to any one of claims 1 to 12, and a fluid pressure supply source,
The fluid pressure supply source is configured to increase the fluid pressure inside the inner member by supplying a fluid to the inside of the inner member in the fluid actuator.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012072796A (en) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Sques Kk | Actuator and rehabilitation equipment |
JP2014132960A (en) * | 2013-01-09 | 2014-07-24 | Ritsumeikan | Linear drive device and long tool |
CN105673606A (en) * | 2016-04-26 | 2016-06-15 | 苏州普来可瑞机电技术有限公司 | Energy-saving pneumatic muscle tendon with functions of internal linear motion guiding and automatic resetting |
JP6108502B1 (en) * | 2016-02-14 | 2017-04-05 | 学校法人冬木学園 | Elastic tube and actuator for fluid pressure actuator |
JP6154088B1 (en) * | 2017-02-07 | 2017-06-28 | 学校法人冬木学園 | Elastic tube and actuator for fluid pressure actuator |
WO2017138663A1 (en) * | 2016-02-14 | 2017-08-17 | 学校法人冬木学園 | Elastic tube for fluid pressure actuator and actuator |
KR20180082229A (en) * | 2017-01-10 | 2018-07-18 | 주식회사 에프알티 | Smart actuator |
-
2008
- 2008-11-28 JP JP2008304629A patent/JP2010127429A/en not_active Withdrawn
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012072796A (en) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Sques Kk | Actuator and rehabilitation equipment |
JP2014132960A (en) * | 2013-01-09 | 2014-07-24 | Ritsumeikan | Linear drive device and long tool |
JP6108502B1 (en) * | 2016-02-14 | 2017-04-05 | 学校法人冬木学園 | Elastic tube and actuator for fluid pressure actuator |
JP2017141949A (en) * | 2016-02-14 | 2017-08-17 | 学校法人冬木学園 | Elastic tube for fluid pressure actuator, and actuator |
WO2017138663A1 (en) * | 2016-02-14 | 2017-08-17 | 学校法人冬木学園 | Elastic tube for fluid pressure actuator and actuator |
CN108713103A (en) * | 2016-02-14 | 2018-10-26 | 学校公司冬木学园 | Fluid pressure type driver elastomer tube and driver |
US10634171B2 (en) | 2016-02-14 | 2020-04-28 | Fuyuki Academy | Elastic tube for fluid pressure actuator and actuator |
CN105673606A (en) * | 2016-04-26 | 2016-06-15 | 苏州普来可瑞机电技术有限公司 | Energy-saving pneumatic muscle tendon with functions of internal linear motion guiding and automatic resetting |
KR20180082229A (en) * | 2017-01-10 | 2018-07-18 | 주식회사 에프알티 | Smart actuator |
JP6154088B1 (en) * | 2017-02-07 | 2017-06-28 | 学校法人冬木学園 | Elastic tube and actuator for fluid pressure actuator |
JP2017141956A (en) * | 2017-02-07 | 2017-08-17 | 学校法人冬木学園 | Elastic tube for fluid pressure actuator, and actuator |
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