JP2019120374A - アクチュエータ - Google Patents

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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 (4)

  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。
  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、請求項1に記載のアクチュエータ。
  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、請求項1又は請求項2に記載のアクチュエータ。
  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、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。
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