JP2019120374A

JP2019120374A - アクチュエータ

Info

Publication number: JP2019120374A
Application number: JP2018002054A
Authority: JP
Inventors: 浩史日野; Hiroshi Hino
Original assignee: Kokoku Intech Co Ltd
Current assignee: Kokoku Intech Co Ltd
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2019-07-22
Anticipated expiration: 2038-01-10
Also published as: JP6941062B2

Abstract

【課題】取り付けの際の作業性を向上させることができるアクチュエータを提供する。【解決手段】ネジ金具３３は、伸縮部が被取り付け装置１００に取り付けられたときに被取り付け装置１００と当接し位置決めするための基準面３３３ａを有し、基準面３３３ａの周囲に設けられた突起部３１３であって、伸縮部が被取り付け装置１００に取り付けられる前には基準面３３３ａよりも被取り付け装置１００側に向かって突出し、伸縮部が被取り付け装置１００に取り付けられた後は被取り付け装置１００により圧縮されて基準面３３３ａと略同じ高さとなる突起部３１３を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、アクチュエータに関する。具体的には、人工筋肉として使用することができるマッキベン式アクチュエータに関する。

従来、伸縮性を有するアクチュエータ（人工筋肉）は、産業ロボットや工作機械、医療用等、種々の分野で用いられている。例えば、空気圧を用いる人工筋肉として、マッキベン型の人工筋肉が周知である。マッキベン式アクチュエータは、長手方向に延びる筒形状の内部空間に流体が流入することによって膨張する弾性チューブと、この弾性チューブの外周面を覆い、複数の線材が編み込まれて筒形状とされたスリーブとで構成される。弾性チューブの内部空間に流体が流入することにより弾性チューブが膨張してスリーブが押し広げられ、長手方向における収縮力が発生する（例えば、特許文献１参照）。

アクチュエータは、少なくとも一方の端部にネジ金具を有し、工作機械やロボット等（以下、被取り付け装置という）に設けられた取り付け部にネジ金具を嵌合し、ナットで締め付けることにより、被取り付け装置に取り付けられる。アクチュエータを被取り付け装置に取り付ける際のナットの締め付け時に、ナットの回転とともにアクチュエータのネジ金具も連れ回ってしまい、伸縮部がねじれてしまう場合がある。アクチュエータの伸縮部がねじれた状態で被取り付け装置に取り付けられると、アクチュエータの伸縮性が損なわれるおそれがある。取り付けの際のアクチュエータの連れ回りを防止するために、例えば、アクチュエータのネジ金具側及び被取り付け装置側の取り付け部に切り欠き部を設け、互いの切り欠き部を一致させてアクチュエータが連れ回らないようにした構成が知られている。

特開２０１７−０４６７５４号公報

しかしながら、アクチュエータのネジ金具側及び被取り付け装置の取り付け部にそれぞれ切り欠き部を設ける構成では、切り欠き部を設けるための加工を追加する必要があったり、切り欠き部同士の位置合わせが難しかったりする等の課題がある。また、ネジ金具が回転しないようにゴムワッシャ等を用いる方法が考えられるが、アクチュエータを取り付け装置に取り付ける際の位置決めが困難であったり、ゴムワッシャの厚みにより基準面が定まらなかったり等の課題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、取り付けの際の作業性を向上させることができるアクチュエータを提供することを例示的課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。

（１）伸縮部と、被取り付け装置に前記伸縮部を取り付けるためのネジ部と、前記伸縮部の端部と前記ネジ部とを連結するための端部連結部と、を備えるアクチュエータであって、前記ネジ部は、前記伸縮部が前記被取り付け装置に取り付けられたときに前記被取り付け装置と当接し位置決めするための基準面を有し、前記基準面の周囲に設けられた弾性部であって、前記伸縮部が前記被取り付け装置に取り付けられる前には前記基準面よりも前記被取り付け装置側に向かって突出し、前記伸縮部が前記被取り付け装置に取り付けられた後は前記被取り付け装置により圧縮されて前記基準面と略同じ高さとなる前記弾性部を備える、アクチュエータ。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施の形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、取り付けの際の作業性を向上させることができるアクチュエータを提供することができる。

実施形態のアクチュエータ１が伸長した状態を示す説明図実施形態の伸長した状態のアクチュエータ１の断面図実施形態のアクチュエータ１が収縮した状態を示す説明図実施形態の収縮した状態のアクチュエータ１の断面図実施形態のアクチュエータ１端部の詳細な構成を示す図であり、（ａ）は端部の外観図、（ｂ）は端部の断面図、（ｃ）は（ａ）の矢印Ｓ側からみた図、（ｄ）は（ａ）破線円部における突起部３１３近傍の拡大図実施形態のアクチュエータ１の取り付け工程を示す図であり、（ａ）は取り付け開始時を示す図、（ｂ）は取り付け過程における突起部３１３が当接面１１２に当接したときを示す図、（ｃ）は取り付けが終了し突起部３１３が潰れた状態を示す図

［実施形態］
以下、実施形態に係るアクチュエータ１の具体的構成について図面を参照しつつ説明する。図１は、アクチュエータ１が伸長した状態を示す説明図である。図２は、伸長した状態のアクチュエータ１の断面図である。図３は、アクチュエータ１が収縮した状態を示す説明図である。図４は、収縮した状態のアクチュエータ１の断面図である。図２及び図４では、アクチュエータ１の伸長状態又は収縮状態での、長手方向Ｌに平行な中心線を含む断面図を示している。

＜アクチュエータ＞
図１や図２に示すように、アクチュエータ１は、長手方向Ｌに直線状に延びる棒状の外形を有する。図１及び図２において、アクチュエータ１は、長手方向Ｌに伸長及び収縮する伸縮部２と、長手方向Ｌの両端部に配置された端部連結部であるカシメ部３と、ロボットや工作機械等（以下、被取り付け装置という）に取り付ける際にナットと螺合するネジ金具３３と、長手方向Ｌの少なくとも一方のネジ金具３３内に配設された流体導入部４と、ネジ金具３３の周囲に設けられた突起部３１３と、を備える。伸縮部２は、長手方向Ｌに延びる弾性チューブ１０と、長手方向Ｌに延びるスリーブ２０と、で構成され、弾性チューブ１０の外周面１３をスリーブ２０が覆うように構成されている。

＜弾性チューブ１０＞
弾性チューブ１０は、長手方向Ｌに延びる筒形状に形成され、弾性材料で形成されている。弾性チューブ１０は、長手方向Ｌの両端部においてカシメ部３によって密封されており、弾性チューブ１０は、長手方向Ｌに延びる筒形状の密閉された内部空間１１を有している。カシメ部３には、弾性チューブ１０と、スリーブ２０と、を固定し、密封するようゴムブッシュ３１が配置されている。弾性チューブ１０の長手方向Ｌの両端部のうち、少なくとも一方の端部には、流体導入部４が接続され、流体を弾性チューブ１０の内部空間１１に導入させることができる。弾性チューブ１０の内部空間１１に流体を流入させることにより、内部空間１１が加圧され、弾性チューブ１０は膨張する。弾性チューブ１０は、膨張することにより、弾性チューブ１０を覆うスリーブ２０を押し広げる。なお、弾性チューブ１０は、膨張することにより、長手方向Ｌに直交する径方向における長さ（太さ）が大きくなる。なお、図１〜図４には、両端部にネジ金具３３を有するアクチュエータ１を図示しているが、ネジ金具３３は、被取り付け装置への取り付けの態様によって両端部に設けられたり、いずれか一方の端部に設けられたりしてもよい。

弾性チューブ１０の内部空間１１に流入させる流体は、流動性を有するものである限り、特に制限されず、液体であっても、気体であってもよい。流体は、弾性チューブ１０や流体導入部４の内側を劣化させないものであることが好ましい。具体的には、流体として、空気（圧縮空気）、窒素ガス、炭酸ガス（ドライアイスから昇華した炭酸ガス）、水、油等を用いることができる。

弾性チューブ１０の径（長手方向Ｌに直交する方向における長さ）は、特に制限されない。なお、図１等では、アクチュエータ１が伸長した状態において、弾性チューブ１０の外周面１３と、スリーブ２０とが接触しているように示しているが、このような構成に限定されるものではない。また、図２等では、弾性チューブ１０及びスリーブ２０の端部がカシメ部３に突き当たるような構造となっているが、弾性チューブ１０及びスリーブ２０の端部を折り返す等の構造としてもよい。

弾性チューブ１０を形成する弾性材料としては、天然ゴム、合成ゴム、各種エラストマー等を用いることができる。

＜スリーブ２０＞
スリーブ２０は、弾性チューブ１０の外周面１３を覆う筒形状を有する。スリーブ２０は、複数の線材２１が編み込まれて形成されている。

＜アクチュエータ１の端部の構成＞
図５は、実施形態のアクチュエータ１の端部の詳細な構成を示す図であり、（ａ）は端部の外観図、（ｂ）は端部の断面図、（ｃ）は（ａ）の矢印Ｓ側からみた図、（ｄ）は（ａ）破線円部における突起部３１３近傍の拡大図である。なお、図５（ｄ）においては、突起部３１３のみ断面を示している。また、アクチュエータ１の他方の端部（図１等の右側の端部）は、流体導入部４が設けられていない点を除いては一方の端部（図１等の左側の端部）と同様の構成であるため、一方の端部についてのみ説明する。また、以下、被取り付け装置にアクチュエータ１を取り付ける際の取り付け方向を矢印Ａで表し、取り付け方向Ａとする。

アクチュエータ１の端部は、カシメ部３と、カシメ部３よりも取り付け方向Ａ側に突出したネジ金具３３と、カシメ部３の内部からカシメ部３よりも取り付け方向Ａ側に突出したゴムブッシュ３１と、を有する。カシメ部３は、ネジ金具３３、ゴムブッシュ３１、弾性チューブ１０及び線材２１をかしめて連結するための部材である。

ネジ部であるネジ金具３３は、円筒形状であり、外周にらせん状に雄ネジが設けられている。ネジ金具３３は、被取り付け装置にアクチュエータ１を取り付ける際、中央に雌ネジが構成された孔部を有するナットと螺合する。これにより、アクチュエータ１が被取り付け装置に取り付けられる。本実施形態では、ネジ金具３３は、被取り付け装置の孔部に差し込まれる先端部３３１と、少なくとも一部がカシメ部３内に嵌め込まれる基部３３３と、を有する。ネジ金具３３の基部３３３は、アクチュエータ１が被取り付け装置に取り付けられるときに、被取り付け装置に当接し位置決めを行うための基準面３３３ａを有する。

ゴムブッシュ３１は、筒形状（円環形状）であり、カシメ部３内でネジ金具３３と弾性チューブ１０との間の空間を密閉するための弾性部材である。本実施形態のゴムブッシュ３１は、カシメ部３内に充填された充填部３１１と、カシメ部３の内部から外部に向かって露出した（突出した）突起部３１３とを有している。

突起部３１３は、図５（ｃ）に示すように、ネジ金具３３の基部３３３の周囲に円環状に設けられており、図５（ｂ）に示すように、ネジ金具３３の基準面３３３ａよりも、取り付け方向Ａ側に向かって突出している。

突起部３１３は、図５（ｄ）に示すように、外径部３１３ｏと、内径部３１３ｉと、を有する。少なくとも内径部３１３ｉは、外径部３１３ｏに向けて傾斜している。すなわち、少なくとも内径部３１３ｉの直径（又は半径）は、取り付け方向Ａ側に向かうほど大きくなるように形成されている。なお、外径部３１３ｏの直径（又は半径）も、内径部３１３ｉと同様に、取り付け方向Ａ側に向かうほど大きくなるように形成されていてもよい。

＜アクチュエータ１の取り付け工程＞
図６は、本実施形態のアクチュエータ１の取り付け工程を示す図であり、（ａ）は取り付け開始時を示す図、（ｂ）は取り付け過程における突起部３１３が当接面１１２に当接したときを示す図、（ｃ）は取り付けが終了し突起部３１３が潰れた状態を示す図である。アクチュエータ１が取り付けられる被取り付け装置１００は、アクチュエータ１が取り付けられる取り付け部１１０を有している。

取り付け部１１０は、アクチュエータ１のネジ金具３３の基準面３３３ａと当接する当接面１１２と、アクチュエータ１のネジ金具３３の先端部３３１が差し込まれる孔部１２０と、を有している。ナット２００は、ネジ金具３３の先端部３３１に形成された雄ネジと螺合するための雌ネジを有する孔部を有する。アクチュエータ１のネジ金具３３の先端部３３１が取り付け方向Ａに移動され、被取り付け装置１００の孔部１２０に差し込まれると、図６（ｂ）に示すように、ゴムブッシュ３１の突起部３１３が、ネジ金具３３の基準面３３３ａよりも先に当接面１１２に当接する。

ゴムブッシュ３１の突起部３１３が取り付け部１１０の当接面１１２に当接した状態で、ナット２００をネジ金具３３の先端部３３１に嵌め込み、回転させる。このとき、ゴムブッシュ３１の突起部３１３が取り付け部１１０の当接面１１２に当接した状態となっているため、突起部３１３と当接面１１２との摩擦により、ナット２００を回転させたとしても、アクチュエータ１がナット２００の回転に連れ回ることがない。

ナット２００を回転させてネジ金具３３の先端部３３１との螺合が進むに従い、アクチュエータ１は取り付け方向Ａに移動し、図６（ｃ）に示すように、ネジ金具３３の基準面３３３ａと当接面１１２とが当接する。このとき、ゴムブッシュ３１は弾性部材によって形成されているため、突起部３１３は当接面１１２とカシメ部３との間で潰される。突起部３１３が潰れることで、アクチュエータ１の基準面３３３ａによる位置決めの精度が保たれる。また、突起部３１３が潰れることで、ネジ金具３３の緩み止めとしての効果も発揮する。このように、ゴムブッシュ３１の突起部３１３は、伸縮部２が被取り付け装置１００に取り付けられる前には被取り付け装置１００側に向かって突出し、伸縮部２が被取り付け装置１００に取り付けられた後は基準面３３３ａと略同じ高さとなる。

ゴムブッシュ３１の突起部３１３は、図５（ｄ）で説明したように、基準面３３３ａの周りに設けられた円環形状であり、少なくとも内径部３１３ｉが、被取り付け装置１００に向かうほどネジ金具３３から離れるように傾斜している。これにより、ナット２００とネジ金具３３との螺合の際に、基準面３３３ａが被取り付け装置１００と当接したときに、突起部３１３は、突起部３１３の半径方向（図６の上下方向）に向かって、すなわち、ネジ金具３３から離れる方向に潰される。このため、突起部３１３が潰れる際に基準面３３３ａ側に倒れるようなことがなく、基準面３３３ａによる位置決めの精度が保たれる。

以上、実施形態によれば、取り付けの際の作業性を向上させることができるアクチュエータを提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。

実施形態においては、カシメ部３の内部に充填されるゴムブッシュ３１の一部をカシメ部３の外部に突出させて突起部３１３とした。しかし、例えば、ゴムブッシュ３１とは別にネジ金具３３の基準面３３３ａよりも取り付け方向Ａ側に突出した弾性部材を、ネジ金具３３の周囲に円環状に設ける構成としてもよい。

また、実施形態においては、突起部３１３は、少なくとも内径部３１３ｉの直径（半径）が取り付け方向Ａ側に向かうに従って大きくなるように構成した。すなわち、少なくとも内径部３１３ｉが外径部３１３ｏに向かって傾斜するように構成した。しかし、内径部３１３ｉの傾斜がない構成としてもよい。

また、例えば、本発明は以下の趣旨を含むものとする。

（趣旨１）伸縮部と、被取り付け装置に前記伸縮部を取り付けるためのネジ部と、前記伸縮部の端部と前記ネジ部とを連結するための端部連結部と、を備えるアクチュエータであって、前記ネジ部は、前記伸縮部が前記被取り付け装置に取り付けられたときに前記被取り付け装置と当接し位置決めするための基準面を有し、前記基準面の周囲に設けられた弾性部であって、前記伸縮部が前記被取り付け装置に取り付けられる前には前記基準面よりも前記被取り付け装置側に向かって突出し、前記伸縮部が前記被取り付け装置に取り付けられた後は前記被取り付け装置により圧縮されて前記基準面と略同じ高さとなる前記弾性部を備える、アクチュエータを趣旨とする。

これによれば、取り付けの際の作業性を向上させることができるアクチュエータを提供することができる。

（趣旨２）前記端部連結部により前記伸縮部の端部を連結する際に、前記伸縮部と前記ネジ部との間に充填されるゴムブッシュを備え、前記弾性部は、前記ゴムブッシュと一体に形成されるアクチュエータであってもよい。

（趣旨３）前記弾性部は、前記基準面の周りに設けられた円環形状であり、少なくとも前記円環形状の内径部が前記被取り付け装置に向かうほど前記ネジ部から離れるように傾斜しており、前記基準面が前記被取り付け装置と当接したときに前記ネジ部から離れる方向に潰されるアクチュエータであってもよい。

（趣旨４）前記ネジ部は、前記伸縮部の内部に流体を導入する流体導入部を有するアクチュエータであってもよい。

１：アクチュエータ２：伸縮部
３：カシメ部４：流体導入部
１０：弾性チューブ１１：内部空間
１３：外周面２０：スリーブ
２１：線材３１：突起部
３１：ゴムブッシュ３３：ネジ金具
１００：被取り付け装置１１０：取り付け部
１１２：当接面１２０：孔部
２００：ナット３１１：充填部
３１３：突起部３１３ｉ：内径部
３１３ｏ：外径部３３１：先端部
３３３：基部３３３ａ：基準面

Claims

伸縮部と、
被取り付け装置に前記伸縮部を取り付けるためのネジ部と、
前記伸縮部の端部と前記ネジ部とを連結するための端部連結部と、
を備えるアクチュエータであって、
前記ネジ部は、前記伸縮部が前記被取り付け装置に取り付けられたときに前記被取り付け装置と当接し位置決めするための基準面を有し、
前記基準面の周囲に設けられた弾性部であって、前記伸縮部が前記被取り付け装置に取り付けられる前には前記基準面よりも前記被取り付け装置側に向かって突出し、前記伸縮部が前記被取り付け装置に取り付けられた後は前記被取り付け装置により圧縮されて前記基準面と略同じ高さとなる前記弾性部を備える、アクチュエータ。
前記端部連結部により前記伸縮部の端部を連結する際に、前記伸縮部と前記ネジ部との間に充填されるゴムブッシュを備え、
前記弾性部は、前記ゴムブッシュと一体に形成される、請求項１に記載のアクチュエータ。
前記弾性部は、前記基準面の周りに設けられた円環形状であり、少なくとも前記円環形状の内径部が前記被取り付け装置に向かうほど前記ネジ部から離れるように傾斜しており、前記基準面が前記被取り付け装置と当接したときに前記ネジ部から離れる方向に潰される、請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ。
前記ネジ部は、前記伸縮部の内部に流体を導入する流体導入部を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。