JP2011137516A - 流体注入型アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】筒状体を膨張させて軸方向の長さを伸縮させる際に、半径方向の膨張を軸方向に効率よく伝達することができるとともに、高圧時の耐久性能にも優れた流体注入型アクチュエータを提供する。
【解決手段】流体注入型アクチュエータ１０の膨張収縮部であるアクチュエータ本体１４を、弾性体から成る内側筒状部材１１と、内側筒状部材１１よりも外側において内側筒状部材１１と同軸に配置される弾性体から成る外側筒状部材１３と、内側筒状部材１１と外側筒状部材１３との間に介挿される繊維層１２から構成するとともに、繊維層１２を、内側筒状部材１１及び外側筒状部材１３の軸方向である流体注入型アクチュエータ１０の軸方向に延長する複数のカーボンロービング繊維から構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、人工筋肉等に用いられるアクチュエータに関するもので、特に、弾性体から成る筒状体内に流体を注入して膨張させ、筒状体の長さを伸縮させる形態の流体注入型アクチュエータに関する。

近年、人工筋肉として、図１１（ａ），（ｂ）に示すような、ゴムチューブ５１内にガラスロービング繊維などの強化繊維５２ｋを束ねて成る繊維束５２を内挿した軸方向繊維強化型アクチュエータ５０が提案されている。
このアクチュエータ５０は、繊維束５２をゴムチューブ５１の軸方向に平行に内挿することで、ゴムチューブ５１内に空気を注入して膨張させたときのゴムチューブ５１の軸方向への膨張を抑制して、ゴムチューブ５１を半径方向のみに大きく膨張させることにより、ゴムチューブ５１を軸方向へ確実に収縮させることができる（例えば、非特許文献１，２参照）。

松下：ゴム人工筋作成ノート；「計測と制御」第７巻第１２号(昭和４３年１２月)：ｐｐ１１０−１１６ 軸方向繊維強化型空気ゴム人工筋肉の開発；日本機械学会誌 ２００７．５ ｖｏｌ． １１０ Ｎｏ．１０６２：ｐ７３

しかしながら、従来の軸方向繊維強化型アクチュエータ５０では、周上に繊維束５２がある場所とない場所があるため、ゴムチューブ５１が膨張した場合には、図１２に示すように、半径方向への膨張が繊維束５２間のゴムに集中してしまい、そのため、半径方向の膨張を軸方向の収縮へ十分に伝達することができないといった問題点があった。
また、ゴムチューブ５１に高圧力の空気を送り込んだ場合には、繊維束５２間のゴムが破裂してしまうことから、高圧時の耐久性能にも問題があった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、筒状体を膨張させて軸方向の長さを伸縮させる際に、半径方向の膨張を軸方向に効率よく伝達することができるとともに、高圧時の耐久性能にも優れた流体注入型アクチュエータを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、弾性体から成る筒状体と筒状体の両端に設けられた蓋部材とで形成される空間に供給される流体の圧力により前記筒状体を径方向に膨張させ、前記筒状体の軸方向の長さを収縮させる流体注入型アクチュエータであって、前記筒状体が、前記空間側に配置される内側筒状部材と、前記内側筒状部材よりも外側において前記内側筒状部材と同軸に配置される外側筒状部材とから成り、前記内側筒状部材と前記外側筒状部材との間には繊維層が介挿され、前記繊維層が、前記筒状体の軸方向に延長する複数の繊維から成ることを特徴とするものである。
これにより、筒状体を径方向により均一に膨張させることができるとともに、高圧領域においても高い収縮量と収縮率を得ることができる。また、高圧時においても弾性体に応力が集中することがないので、アクチュエータの耐久性を向上させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の流体注入型アクチュエータにおいて、前記繊維を機械的な撚りをかけずに収束された無撚り繊維としたことを特徴とする。
これにより、筒状体の径方向への膨張を更に均一にすることができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の流体注入型アクチュエータにおいて、前記繊維層を複数層設け、当該繊維層間に弾性体から成る中間層を設けたことを特徴とする。
これにより、高圧動作時において繊維層間の隙間によって起こるゴム層の破裂を抑制することができるとともに、繊維層自身の破断を防ぐことができる。したがって、高負荷時における耐久性を向上させることができるとともに、アクチュエータの長寿命化を図ることができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の流体注入型アクチュエータであって、前記繊維がカーボンロービング繊維であることを特徴とする。
これにより、繊維層の強度を高めて耐久性を向上させることができるとともに、筒状体の径方向への膨張を確実に均一にすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の流体注入型アクチュエータにおいて、前記筒状体が、外周部に径方向への膨張を制限するリングを備えていることを特徴とする。
これにより、筒状体を複数の領域に分割し、それぞれの領域を径方向に膨張させることができる。したがって、膨張時における筒状体の径と長さとの比を調整することができるので、膨張時の筒状体の形状を仕様に合わせて決定することができる。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の流体注入型アクチュエータであって、前記リングの表面がゴム部材で被覆されていることを特徴とする。
これにより、リングズレを防止できるので、リングズレによる筒状体の過度の膨張を抑制することができる。したがって、高圧時の性能を更に向上させることができる。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

本実施の形態に係る流体注入型アクチュエータを示す図である。 アクチュエータ本体の構成を示す図である。 流体注入型アクチュエータの膨張時の状態を示す図である。 流体注入型アクチュエータの圧力―収縮率特性の測定結果を示す図である。 繊維複層型アクチュエータの構成を示す図である。 繊維複層型アクチュエータの圧力―収縮率特性の測定結果を示す図である。 繊維複層型アクチュエータの圧力―収縮力特性の測定結果を示す図である。 ゴム層の厚さを薄くしたアクチュエータの収縮特性の測定結果を示す図である。 ゴム塗装型リングの構成を示す図である。 リングの違いよるアクチュエータの収縮特性を測定した結果を示す図である。 従来の軸方向繊維強化型アクチュエータの構成を示す図である。 従来の軸方向繊維強化型アクチュエータの膨張時の状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る流体注入型アクチュエータ１０の構成を示す図で、（ａ）図は側面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ断面図である。
流体注入型アクチュエータ（以下、アクチュエータという）１０は、内側筒状部材１１と繊維層１２と外側筒状部材１３とを備えたアクチュエータ本体１４と、アクチュエータ本体１４の両端にそれぞれ取付けられる蓋部材１５ａ，１５ｂと、締付バンド１６ａ，１６ｂと、リング１７と、圧縮空気注入管１８ａと、空気排出管１８ｂと、注入用及び排気用の電磁弁１９ａ，１９ｂと、圧縮空気供給装置２０と、制御装置２１とを備えている。
内側筒状部材１１と外側筒状部材１３とは、ともに、天然ラテックスゴムもしくはシリコーンゴムなどのゴム部材から成る円筒状の部材で、外側筒状部材１３は内側筒状部材１１の外側に、内側筒状部材１１と同軸に配置される。
また、繊維層１２は、図２にも示すように、内側筒状部材１１及び外側筒状部材１３の軸方向であるアクチュエータ１０の軸方向に延長する複数の繊維１２ｋから成り、内側筒状部材１１と外側筒状部材１３との間に介挿される。

繊維層１２を構成する繊維１２ｋとしては、機械的な撚りをかけずに収束された無撚り繊維が用いられている。本例では、繊維１２ｋとして、径が５〜１５μｍ程度の極細でかつ強度の高いカーボンロービング繊維を用いた。
繊維層１２は、アクチュエータ１０の軸方向に延長する繊維１２ｋがアクチュエータ１０の周方向沿って配置されるとともに、径方向にも積み重なって配置されている。
また、複数の繊維１２ｋは、必ずしも互いに平行に配置されている必要はなく、径方向に若干の傾きを有しながらアクチュエータ１０のほぼ軸方向に沿って延びる繊維であってもよい。要は、本願発明の繊維層１２としては、複数の繊維１２ｋが内側筒状部材１１の外側面と外側筒状部材１３の内壁の間に、全周にわたって配置され、かつ、径方向に積み重なりながら、全体としてアクチュエータ１０の軸方向に延長している形態であればよい。

蓋部材１５ａ，１５ｂは円柱状の部材で、それぞれの一端がアクチュエータ本体１４の両端にそれぞれ挿入される。蓋部材１５ａ，１５ｂのアクチュエータ本体１４内に挿入される部分の外径は、少なくともアクチュエータ本体１４を構成する内側筒状部材１１の端部の内径よりも大きく設定することが好ましい。これにより、アクチュエータ本体１４の開口部である内側筒状部材１１の開口部を押し広げながら蓋部材１５ａ，１５ｂをアクチュエータ本体１４の端部に挿入すれば、蓋部材１５ａ，１５ｂとアクチュエータ本体１４とにより、内側筒状部材１１の中空部とほぼ同じ体積の密閉空間を形成することができる。

締付バンド１６ａ，１６ｂはアクチュエータ本体１４の外周側端部に配置される。締付バンド１６ａ，１６ｂは、蓋部材１５ａ，１５ｂとアクチュエータ本体１４との間に隙間ができないように、アクチュエータ本体１４を締め付けて蓋部材１５ａ，１５ｂとアクチュエータ本体１４とを密着させる。これにより、蓋部材１５ａ，１５ｂとアクチュエータ本体１４とにより形成される密閉空間の密閉性を更に向上させることができるとともに、アクチュエータ本体１４を蓋部材１５ａ，１５ｂに確実に固定することができる。
リング１７はアクチュエータ本体１４の外周側に配置されて、アクチュエータ本体１４の膨張を制限する。リング１７はアクチュエータ本体１４の一端からアクチュエータ本体１４の全長の１/３及び２/３の位置にそれぞれ設けられている。
本例では、リング１７をアルミニウムから構成した。
これらのリング１７は、アクチュエータ本体１４の径方向への膨張を制限するために設けられたもので、膨張時には、リング１７の位置がアクチュエータ本体１４の膨張・収縮の節となるとともに、過度な膨張によるゴムの破裂を防止することができる。
また、リング１７を設けるとアクチュエータ本体１４の膨張直径が小さくなるので、アクチュエータ１０をスリム化できる。

圧縮空気注入管１８ａと空気排出管１８ｂとは、それぞれ、一方の蓋部材（ここでは、蓋部材１５ｂ）に設けられた図示しない空気注入口及び空気排出口に取付けられる。
圧縮空気注入管１８ａは注入用の電磁弁１９ａを介して圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置２０に連結され、空気排出管１８ｂは排気用の電磁弁１９ｂに連結される。
制御装置２１は、注入用の電磁弁１９ａの開閉と排気用の電磁弁１９ｂの開閉とを制御して、アクチュエータ本体１４の膨張・収縮を制御する。

次に、本発明による流体注入型アクチュエータ１０の動作について説明する。
ここで、説明を簡単にするため、図３の上側の図に示すように、圧縮空気注入管１８ａと空気排出管１８ｂとが取付けられた方の蓋部材１５ｂを、アクチュエータ１０を固定するための固定部材２５に固定し、アクチュエータ本体１４内に供給される空気圧より、固定部材２５に固定された方の蓋部材（以下、固定端側の蓋部材という）１５ｂともう一方の蓋部材（以下、自由端側の蓋部材という）１５ａとの距離を伸縮させる例(無負荷往復運動)について説明する。
なお、自由端側の蓋部材１５ａを連結具等を介して負荷に連結すれば、この負荷を往復運動させることができる。

まず、注入用の電磁弁１９ａを開いて、図１に示した圧縮空気供給装置２０から送られてくる圧縮空気を、圧縮空気注入管１８ａを介して、アクチュエータ１０の密閉空間内に導入する。アクチュエータ本体１４の内側筒状部材１１と外側筒状部材１３とは、導入された圧縮空気の圧力により全方向、すなわち、径方向と軸方向との両方に膨張しようとする。
一方、内側筒状部材１１と外側筒状部材１３との間に介挿されている繊維層１２は、アクチュエータ１０の軸方向に延長する複数の繊維１２ｋから成り、かつ、その両端部が内側筒状部材１１及び外側筒状部材１３とともに固定されているので、内側筒状部材１１と外側筒状部材１３との軸方向への膨張を拘束する。
これにより、内側筒状部材１１の膨張と外側筒状部材１３の膨張とはいずれも径方向のみに限定されるので、それに伴ってアクチュエータ本体１４には軸方向への収縮力が発生する。すなわち、繊維層１２が内側筒状部材１１と外側筒状部材１３の軸方向への膨張を拘束するので、アクチュエータ本体１４は、図３の下側の図に示すように、径方向に膨張しながら軸方向に収縮する。

また、本例のアクチュエータ１０は２個のリング１７を備えているので、アクチュエータ本体１４の膨張・伸縮の節は（端部を除くと）２個となる。これにより、アクチュエータ本体１４全体の膨張量ｄが、図３の下側の図の破線で示したリング１７がないときの膨張量Ｄよりも小さくなる。なお、収縮量ｘもリング１７がないときの収縮量（図示せず）よりも小さくなる。
また、リング１７の数を調節すれば、膨張時におけるアクチュエータ本体１４の径と長さの比を調整することができるので、膨張時の筒状体の形状を仕様に合わせて決定することができる。
アクチュエータ本体１４を元の長さに戻すには、注入用の電磁弁１９ａを閉じて圧縮空気の導入を中止すると同時に、排気用の電磁弁１９ｂを開いてアクチュエータ１０の密閉空間内の圧縮空気を外気中に放出すればよい。

本例のアクチュエータ本体１４の繊維層１２は、繊維１２ｋと繊維１２ｋとの隙間が極めて狭いので、内側筒状部材１１と外側筒状部材１３とが膨張した場合でも、内側筒状部材１１及び外側筒状部材１３に対する圧力集中が抑制されるので、高圧時での操作が容易となる。また、図１１に示した従来の軸方向繊維強化型アクチュエータ５０のように、膨張したゴムが繊維間に入り込むことがないので、内側筒状部材１１のゴムの破裂が起きにくいので、耐久性が向上する。
図４（ａ），（ｂ）は本発明による流体注入型アクチュエータの圧力―収縮率特性と従来の軸方向繊維強化型アクチュエータの圧力―収縮率特性とを実際に測定した結果を示すグラフである。（ａ）図は無負荷時の特性、（ｂ）図はアクチュエータ１０に０．８５ｋｇの重りを２０個取付けてこれを負荷としたときの特性である。なお、負荷の大きさは１６６．６Ｎである。
また、グラフの横軸はアクチュエータに導入された導入圧力（ＭＰａ）で、縦軸は収縮率（％）で、白丸が本発明よるアクチュエータで、黒丸が従来のアクチュエータである。同図のＸ印はアクチュエータが破損した点を示す。なお、実験に使用したアクチュエータ１０の可動長さ（締付バンド１６ａと締付バンド１６ｂとの間にあるアクチュエータ本体１４の長さ）は１８７ｍｍで、アクチュエータ本体１４の直径は１２．３ｍｍ、内外径差は２．３ｍｍである。
図４（ａ），（ｂ）から明らかなように、本発明よるアクチュエータは、無負荷時においても負荷時においても、従来のアクチュエータに比較して高い収縮率を実現することができる。特に、負荷時においては、従来のアクチュエータの約２．７倍という高い収縮率を実現できた。

このように本実施の形態によれば、流体注入型アクチュエータ１０の膨張収縮部であるアクチュエータ本体１４を、内側筒状部材１１と、外側筒状部材１３と、内側筒状部材１１と外側筒状部材１３との間に介挿される繊維層１２から構成するとともに、繊維層１２を、内側筒状部材１１及び外側筒状部材１３の軸方向であるアクチュエータ１０の軸方向に延長する複数のカーボンロービング繊維１２ｋから構成したので、内側筒状部材１１と外側筒状部材１３とを径方向により均一に膨張させることができるとともに軸方向へ収縮力の伝達を効率よく行うことができる。したがって、アクチュエータ１０の小型化、細型化が可能となる。
また、高圧時においても弾性体である内側筒状部材１１と外側筒状部材１３とに応力が集中することがないので、アクチュエータ１０の耐久性を向上させることができる。

また、本発明によるアクチュエータ本体１４の繊維層１２の繊維１２ｋ，１２ｋ間にはゴム部材がないので、弾性体から成る筒状体の内部にカーボンロービング繊維などの繊維を多数内挿した場合よりも、繊維１２ｋと繊維１２ｋとの隙間を狭くできる。すなわち、本実施の形態のアクチュエータ本体は、弾性体から成る筒状体の内部に繊維を内挿した場合よりも繊維の密度が高いので、少ない繊維量で、弾性体（内側筒状部材１１と外側筒状部材１３）を効率よく軸方向へ拘束することができる。また、繊維層１２と弾性体（内側筒状部材１１と外側筒状部材１３）とは別個の層を構成しているので、弾性体を効率よく膨張・収縮させることができる。
したがって、弾性体から成る筒状体の内部に繊維を内挿した場合よりも軸方向へ収縮力の伝達を効率よく行うことができるとともに、アクチュエータ本体１４を小型化できる。

なお、前記実施の形態では、アクチュエータ本体１４の繊維層１２が一層である場合について説明したが、繊維層１２を複数層設けてもよい。図５は繊維層を二層としたときのアクチュエータ本体１４Ｄの例を示す図で、このアクチュエータ本体１４Ｄは、内側筒状部材１１側に位置する第１の繊維層１２Ａと外側筒状部材１３側に位置する第２の繊維層１２Ｂと、第１の繊維層１２Ａと第２の繊維層１２Ｂ間に設けられた弾性体から成る中間層３０とを備える。以下、アクチュエータ本体１４の繊維層１２が一層であるアクチュエータ１０を単層型アクチュエータといい、アクチュエータ本体１４Ｄの繊維層１２が二層であるアクチュエータを二層型アクチュエータという。
二層型アクチュエータにおいては、第１の繊維層１２Ａの径方向外側に配置されている第２の繊維層１２Ｂが、第１の繊維層１２Ａの隙間を補完する役割を果たすので、繊維間の隙間によって生じる膨張時のゴムの破裂を抑制することができる。また、アクチュエータ本体１４Ｄでは繊維層の体積の増加により、繊維による軸方向の拘束を強靭にできるので、高圧力作動時における繊維の破断を防ぐことができるとともに、高負荷にも耐えることができるという利点がある。
また、中間層３０を設けることにより、繊維間の隙間からのゴムの進入が中間層３０の弾性体により緩和されるので、第１の繊維層１２Ａの繊維への負荷を小さくできる。したがって、単に繊維層を増やした場合に比較して、耐久性能が更に向上する。
なお、中間層３０を構成する弾性体としては、内側筒状部材１１及び外側筒状部材１３を構成するゴム部材と同じく天然ラテックスゴムもしくはシリコーンゴムを用いてもよいし、他の種類のゴムを用いてもよい。

図６は、本発明による単層型アクチュエータの圧力―収縮率特性と二層型アクチュエータの圧力―収縮率特性とを実際に測定した結果を示すグラフで、図７は、本発明による単層型アクチュエータの圧力―収縮力特性と二層型アクチュエータの圧力―収縮力特性とを実際に測定した結果を示すグラフである。図６では、参考のため、従来の軸方向繊維強化型アクチュエータの収縮特性も併せて記載した。
図６のグラフの横軸はアクチュエータに導入された導入圧力（ＭＰａ）で、縦軸は収縮率（％）である。また、図７のグラフの横軸はアクチュエータに導入された導入圧力（ＭＰａ）で、縦軸は収縮力（Ｎ）である。なお、黒丸が従来のアクチュエータである。
図６，７に示すように、二層型アクチュエータは、単層型アクチュエータの約１．５５倍の収縮力と約１．７倍の耐圧性能を持つことがわかった。
この結果から、繊維層を二層にすることで繊維間の隙間からの破裂を防止できることが確認された。

しかしながら、図６のグラフから、本発明によるアクチュエータは、低圧領域における収縮が小さいこともわかった。
そこで、二層型アクチュエータにおいて、ゴム層（内側筒状部材１１と外側筒状部材１３）の厚さを薄くすることで、低圧領域における応答特性の改善を図った。
図８は、二層型アクチュエータにおいて、弾性層の厚さの合計を１．５ｍｍとしたもの（同図の破線）と１．０ｍｍとしたもの（同図の実線）の圧力―収縮率特性とを実際に測定した結果を示すグラフである。参考のため、単層型アクチュエータ（同図の細かい破線）と従来の軸方向繊維強化型アクチュエータ（同図の黒丸）の収縮特性も併せて記載した。
なお、単層型アクチュエータと従来の軸方向繊維強化型アクチュエータの弾性層の厚さも１．５ｍｍである。また、グラフの横軸はアクチュエータに導入された導入圧力（ＭＰａ）で、縦軸は収縮率（％）である。
同図に示すように、弾性層の薄型化により、低圧領域における応答特性が改善されていることが確認された。また、弾性層の厚さの合計が１．０ｍｍである二層型アクチュエータは、低圧領域における応答特性が従来の軸方向繊維強化型アクチュエータと同等であるだけでなく、耐圧性能も最大収縮率も従来の軸方向繊維強化型アクチュエータよりも大幅に向上していることがわかる。但し、弾性層の厚さの合計が１．０ｍｍである二層型アクチュエータは、弾性層の厚さの合計が１．５ｍｍである二層型アクチュエータに比較し、限界耐圧性能は劣る。

また、前記例では、リング１７をアルミニウムリングとしたが、弾性層の厚さを薄くした場合には、アクチュエータの直径が縮んでしまうため、リング１７と外側筒状部材１３とが摩擦が低下して、リングズレが生じることがある。
そこで、アルミニウムリング１７に代えて、図９に示すような、ゴム塗装型アルミニウムリング１７Ｇを用いることにより、リングズレを防止することができる。
ゴム塗装型アルミニウムリング１７Ｇは、アルミニウムリング１７の表面にゴムＧを塗布したものである。本例では、ゴムの厚さを１．５ｍｍとした。

ゴムを塗布した効果を確認するため、アルミニウムリングを使用した二層型アクチュエータ（同図の破線）とゴム塗装型アルミニウムリングを使用した二層型アクチュエータ（同図の実線）について、圧力―収縮率特性とを実際に測定した。その結果を図１０のグラフに示す。グラフの横軸はアクチュエータに導入された導入圧力（ＭＰａ）で、縦軸は収縮率（％）である。
同図に示すように、ゴム塗装型アルミニウムリングを使用したことで、１．６倍の高圧化を実現できた。これにより、ゴム塗装型アルミニウムリングのリングズレ防止効果を確認することができた。
なお、ゴム塗装型アルミニウムリングを使用した場合、収縮率が若干低下しているが、これは、リング幅が大きくなったため、膨張面積が減少したためと考えられる。

また、前記例では、アクチュエータ本体１４内に圧縮空気を導入したり、アクチュエータ本体１４内から圧縮空気を排出したりして、アクチュエータ１０を稼動させたが、水や油などの他の流体を用いてもよい。
また、前記例では、繊維１２ｋとして径が５〜１５μｍ程度のカーボンロービング繊維を用いたが、これらの繊維を複数本撚って作製した繊維を用いてもよい。但し、この場合でも、繊維の径を０．１ｍｍ以下とすることが好ましく、５０μｍ以下とすれば、更に好ましい。
また、前記例では、リング１７を等間隔に２個配置したが、リング数についてはこれに限るものではなく、アクチュエータ１０の用途によって適宜設定される。例えば、医療器具として用いられている能動内視鏡などのように、膨張時の最大径に制限があるような場合には、リングの数を増やしてやれば同じ伸び量に対する膨張時の最大径を抑制することができる。
また、流体注入型アクチュエータ１０は単独で用いるだけでなく、連結部材を用いて複数個連結して用いることも可能である。

このように、本発明によれば、流体注入型アクチュエータの半径方向の膨張を軸方向に効率よく伝達することができるので、アクチュエータの小型化、細型化が可能となる。
したがって、本発明の流体注入型アクチュエータは、ロボットハンドなどのメカトロニクス製品だけでなく、能動カテーテルや能動内視鏡などの医療器具や人工筋肉などにも適用することが可能となる。
また、小さな圧力変化でも大きな引張力を得ることができるので、コンプレッサやポンプ等のアクチュエータの稼動設備についても小型化が図れる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

１０ 流体注入型アクチュエータ、１１ 内側筒状部材、
１２ 繊維層、１２ｋ 繊維、１３ 外側筒状部材、１４ アクチュエータ本体、
１５ａ，１５ｂ 蓋部材、１６ａ，１６ｂ 締付バンド、１７ リング、
１８ａ 圧縮空気注入管、１８ｂ 空気排出管、１９ａ 注入用の電磁弁、
１９ｂ 排気用の電磁弁、２０ 圧縮空気供給装置、２１ 制御装置。

Claims (6)

1. 弾性体から成る筒状体と筒状体の両端に設けられた蓋部材とで形成される空間に供給される流体の圧力により前記筒状体を径方向に膨張させ、前記筒状体の軸方向の長さを収縮させる流体注入型アクチュエータであって、
   前記筒状体が、前記空間側に配置される内側筒状部材と、前記内側筒状部材よりも外側において前記内側筒状部材と同軸に配置される外側筒状部材とから成り、
   前記内側筒状部材と前記外側筒状部材との間には繊維層が介挿され、
   前記繊維層が、前記筒状体の軸方向に延長する複数の繊維から成ることを特徴とする流体注入型アクチュエータ。
2. 前記繊維は機械的な撚りをかけずに収束された無撚り繊維であることを特徴とする請求項１に記載の流体注入型アクチュエータ。
3. 前記繊維層を複数層設け、当該繊維層間に弾性体から成る中間層を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体注入型アクチュエータ。
4. 前記繊維がカーボンロービング繊維であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の流体注入型アクチュエータ。
5. 前記筒状体は、外周部に径方向への膨張を制限するリングを備えていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の流体注入型アクチュエータ。
6. 前記リングの表面がゴム部材で被覆されていることを特徴とする請求項５に記載の流体注入型アクチュエータ。

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