JP3179088U - Actuator tube - Google Patents

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Abstract

【課題】管状の構造であり、構成する素材自体が能動的に可変であって、これにより大きな容積変化および長さ変化を発生するアクチュエータ管を提供する。
【解決手段】平面シート上で、軸方向に直交する平行線を上底下底とする等脚台形を配し、該等脚台形の両側に対称的に該平行線を二辺とする平行四辺形を複数かつ偶数個を隙間無く配した基本領域を設け、該基本領域の下に該平行線についての鏡像を順次形成されたものを形状パターンＡとし、さらに別の平面上で、第一の鏡像を対の基本領域とし、順次形成されたものを形状パターンＢとする。等脚台形および該平行四辺形のすべての辺を折り筋とし、シートを背面で合わせ、相接する偶数番目でかつ端部の平行四辺形の部分で互いに接合し、管状形体を形成する。形状記憶合金などの形状可変素材で製造する。
【選択図】図１Provided is an actuator tube having a tubular structure, in which a material itself is actively variable, thereby generating a large volume change and length change.
On a flat sheet, a parallelogram having an isosceles trapezoid having parallel lines orthogonal to the axial direction as upper and lower bases and symmetrically forming two sides of the parallel lines on both sides of the isosceles trapezoid. And a plurality of even-numbered basic regions are arranged without gaps, and a mirror image of the parallel lines is sequentially formed under the basic region as a shape pattern A, and the first mirror image on another plane Is a basic pattern of a pair, and a shape pattern B is formed sequentially. All sides of the isosceles trapezoid and the parallelogram are creased, the sheets are joined together on the back surface, and joined to each other at the even-numbered and parallel parallelogram portions at the ends to form a tubular shape. Manufactured with shape variable materials such as shape memory alloys.
[Selection] Figure 1

Description

本考案は、アクチュエータ要素、特に自在に長手方向に伸縮可能な管状のアクチュエータ機構要素に関するものである。The present invention relates to an actuator element, and more particularly to a tubular actuator mechanism element that can freely expand and contract in the longitudinal direction.

アクチュエータ技術の一つの課題は、大きなストロークを実現することである。材料物性を用いた多くのアクチュエータ要素は、反応の速さ、正確さの特性により、今日多くの分野で利用されている。しかし材料物性に依存するため、その変位量は本質的に小さく、従って軽量でかつ大きなストロークを必要とする、例えば人体ロボット等には利用できない。One challenge of actuator technology is to achieve large strokes. Many actuator elements using material properties are used in many fields today due to the characteristics of reaction speed and accuracy. However, since it depends on the physical properties of the material, the amount of displacement is essentially small, and therefore it is not available for a humanoid robot that is lightweight and requires a large stroke.

もう一つの課題は、物体の直線的変化を発生しそれを利用するアクチュエータが多いが、容積的変化を発生しそれを利用するものは少ない。後者で唯一一般的なものは、マッキベン（Ｍｃｋｉｂｂｅｎ）型のゴム人工筋であろう。ゴム管ではなく剛性のある素材による、その種のアクチュエータ機構要素は知られていない。空間のヴォリュームを包む構造の三次元変化であることが、難しさのもとであろう。Another problem is that there are many actuators that generate and use a linear change of an object, but there are few that generate and use a volumetric change. The only common one of the latter would be a McKibben type artificial rubber muscle. No such actuator mechanism element is known, which is made of a rigid material rather than a rubber tube. The difficulty is that it is a three-dimensional change in the structure surrounding the volume of space.

最近、展開構造物の研究の進歩にともない、多面体よりなる筒型伸展構造が発見された（特許文献１）。該筒型伸展構造は、一見ジャバラと類似しているが、伸縮の過程はすべてその折り目の変形に頼るという、本質的な折り畳み構造であり、大きなストロークを実現できる。この筒型伸展構造の容積変化を利用するアクチュエータ機構の可能性が認識されているが（特許文献２）、容積変化を素材自体に持たせる、能動的とも表現できる、ところまでは到達していない。そこで、材料物性の特性を生かした上で大きなストロークを実現できるアクチュエータ要素が求められている。Recently, with the progress of research on unfolded structures, a cylindrical extension structure composed of polyhedrons has been discovered (Patent Document 1). The cylindrical extension structure is similar to the bellows at first glance, but is an essential folding structure in which all the expansion and contraction processes depend on the deformation of the fold, and a large stroke can be realized. Although the possibility of an actuator mechanism using the volume change of this cylindrical extension structure has been recognized (Patent Document 2), it can be expressed as active, which gives the volume change to the material itself, but has not reached yet. . Therefore, there is a demand for an actuator element that can realize a large stroke while taking advantage of the properties of material properties.

特許出願２００９−２３９８３１Patent application 2009-239831 特許出願２０１０−２５２２８７Patent application 2010-252287

考案が解決しようとする課題Problems that the device tries to solve

本考案の課題は、前記のように、材料物性を生かし、かつ大きなストロークを、管状の構造で実現するために、構造を構成する素材自体が能動的に可変な素材と、本質的に大きなストロークを実現可能な筒型伸展構造とを組み合わせたアクチュエータ管を提供するにある。The problem of the present invention is that, as described above, in order to realize the material stroke and realize a large stroke with a tubular structure, the material itself constituting the structure is actively variable, and an essentially large stroke. The present invention provides an actuator tube combined with a cylindrical extension structure capable of realizing the above.

課題を解決するための手段Means for solving the problem

本考案の請求項１に示されるように、筒型伸展構造と呼ばれ、図１と図２により形状を示した、多面体形状をコアとする該筒型伸展構造を、形状記憶合金などの形状可変素材で製造することにより、管自体を能動的な機構要素とし、容積・長さの制御可能を特徴とするアクチュエータ管により前記課題を解決するものである。As shown in claim 1 of the present invention, the cylindrical extension structure, called a cylindrical extension structure, whose shape is shown in FIGS. 1 and 2 and having a polyhedral shape as a core, is formed into a shape such as a shape memory alloy. By manufacturing with a variable material, the above-mentioned problem is solved by an actuator tube characterized in that the tube itself becomes an active mechanism element and the volume and length can be controlled.

また、本考案の請求項２に示されるように、請求項１のアクチュエータ管において、管の両端部を閉じ、流体吸入・排出口を装着した構造を特徴とするアクチュエータ管により、前記課題を解決するものである。Further, as shown in claim 2 of the present invention, in the actuator tube of claim 1, the above-mentioned problem is solved by an actuator tube characterized in that both ends of the tube are closed and a fluid suction / discharge port is mounted. To do.

考案の効果Effect of device

本考案の第一の効果は、管自体が能動的に形状変化することで、容積変化・長さ変化をもたらすことである。The first effect of the present invention is to bring about volume change and length change by actively changing the shape of the tube itself.

本考案の第二の効果は、本質的に大きなストロークを持つことである。これは基になる形態の筒型伸展構造の性質により、理論的には０から有限まで変化できるからである。The second effect of the present invention is essentially having a large stroke. This is because it can theoretically vary from 0 to finite due to the nature of the cylindrical extension structure of the base form.

本考案の第三の効果は、製造工程が単純であることである。本考案では、比較的簡単な折り曲げ加工により容易に製造でき、可塑性に富んだ材料を必要としない。従って多様な材料に適応することが出来る。The third effect of the present invention is that the manufacturing process is simple. In the present invention, a material that can be easily manufactured by a relatively simple bending process and does not require high plasticity is required. Therefore, it can be applied to various materials.

はじめに、図によって、本考案の形状を説明する。図１（ａ）（ｂ）は、アクチュエータ管１０の斜視図により、それぞれ相対的に伸展時、収縮時の形状を示したものである。ここで厚みは省略して示す。図１で、１は台形板、２は１に連接する平行四辺形板、３は２にさらに連接する平行四辺形板の部分である。４は台形間の折り目である。この形状を直観的に把握するため、図２の斜視図による構成で、部分の組み立て過程を利用する。First, the shape of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1A and 1B are perspective views of the actuator tube 10 showing shapes at the time of expansion and contraction, respectively. Here, the thickness is omitted. In FIG. 1, 1 is a trapezoidal plate, 2 is a parallelogram plate connected to 1, and 3 is a portion of a parallelogram plate further connected to 2. 4 is a crease between trapezoids. In order to intuitively grasp this shape, the assembly process of the parts is used in the configuration shown in the perspective view of FIG.

図２（ａ）は、長方形の平板Ａであり、与えられるべき折り目の線が示されている。平行な帯状領域５の面の中央部に、台形板１と、その両側に平行四辺形板２が隣接してある。さらに該帯状領域上で平行四辺形板２に連接する平行四辺形板３の部分である三角形板７が示されている。このここで外殻線を除いて線はすべて折り目とする。帯状領域５を折り目４についての鏡像を作ると、帯状領域６が生成される。同じ操作を繰り返すことにより、平板Ａの全面に折り目の線が規定される。FIG. 2 (a) is a rectangular flat plate A, showing the fold lines to be given. A trapezoidal plate 1 and a parallelogram plate 2 are adjacent to each other at the center of the surface of the parallel belt-like regions 5. Further shown is a triangular plate 7 which is a portion of the parallelogram plate 3 connected to the parallelogram plate 2 on the strip region. Here, all lines except for the outer shell line are creases. When a mirror image of the fold line 4 is formed in the band-like area 5, a band-like area 6 is generated. By repeating the same operation, a crease line is defined on the entire surface of the flat plate A.

図２（ｂ）は、板Ａに図２（ａ）規定の折り目を付与したものである。これらの折り目の山折り谷折りは、図に示されている。このようにすると、平板Ａは、立体的な形状になる。この折り目の基準は、台形板１の間の二面角２βであり、βが９０°のとき平面であり、０°のとき完全に畳まれたことになる。図２（ｃ）は、図２（ｂ）より折りが深い状態である。FIG. 2B shows the plate A with the creases defined in FIG. The mountain fold and valley folds of these folds are shown in the figure. In this way, the flat plate A has a three-dimensional shape. The reference of this fold is the dihedral angle 2β between the trapezoidal plates 1, which is a plane when β is 90 °, and is completely folded when 0 °. FIG. 2 (c) shows a deeper fold than FIG. 2 (b).

図２（ｄ）は、或る程度折りが深い状態の板Ａと、これと１帯状領域だけずらして形成された板Ｂを、背中合わせに組み合わせ、両側部で結合したものである。これが図１のアクチュエータ管１０の一部を構成する。なお、図２では、ＡとＢが結合すると、純粋に単一壁の管に付帯して、ＡとＢが重複する部分７がある。これは前記、２に連接する平行四辺形板３の部分である三角形板に属し、結合という実体製作上に便利であり、さらに若干延長するのが実用的である。図１では、純粋に単一壁だけで、必要最小限のコアとなる星形多面体形状を示しているが、実体は重なり部分７を包含するものである。FIG. 2D shows a plate A that is deeply folded and a plate B that is formed so as to be shifted by one band-like region in a back-to-back manner and are joined at both sides. This constitutes a part of the actuator tube 10 of FIG. In FIG. 2, when A and B are combined, there is a portion 7 where A and B overlap with each other purely attached to a single wall pipe. This belongs to the triangular plate, which is the portion of the parallelogram plate 3 connected to 2, and is convenient for the actual production of connection, and it is practical to extend it a little. FIG. 1 shows a star-shaped polyhedron shape that is a purely single wall and forms the minimum necessary core, but the substance includes an overlapping portion 7.

なお、図１、２に示した形状は、一つの例に過ぎず、基本となる台形及び平行四辺形の組み合わせで、多様な形状を設計できる。The shapes shown in FIGS. 1 and 2 are merely examples, and various shapes can be designed by combining a basic trapezoid and a parallelogram.

次に実施例１を説明する。前記図１、２に示す形状を、形状可変材料、代表的には形状記憶合金で実体としたものが、すなわち本考案の基本的な実施例である。勿論、前記のように、ＡとＢが重複する部分７を必要に応じて若干延長して製作する。Next, Example 1 will be described. The shape shown in FIGS. 1 and 2 is embodied by a shape variable material, typically a shape memory alloy, that is, a basic embodiment of the present invention. Of course, as described above, the portion 7 where A and B overlap is slightly extended as necessary.

図３のグラフは、本考案のアクチュエータ管について、代表的な台形板１の間の折り目４のニ面角２β（ラジアン）の変化による、管の軸に直交方向の断面積Ｓの変化を示した例である。β＝０は完全に軸方向に平に畳みこまれた状態を示し、その場合の断面積を１００％とする。参考のため、同じ断面積のストレートな角柱管の値を記入してある。これは勿論長さに関係なく一様である。βの増加に従って、アクチュエータ管の断面積は増加するが、その変化はわずかであり、βが０．７５ラジアン（約４０°）で略１０％増加となる。このことから、管はこの範囲で、ほぼ管の状態を維持する。また、それとは反対に、βが大きくなる極限の近傍では、断面積が急速に０に近づく。これはこれで、異なる目的のアクチュエータとしての性質を示す。The graph of FIG. 3 shows the change in the cross-sectional area S perpendicular to the axis of the tube due to the change in the dihedral angle 2β (radian) of the crease 4 between the representative trapezoidal plates 1 for the actuator tube of the present invention. This is an example. β = 0 indicates a state of being completely folded flat in the axial direction, and the cross-sectional area in this case is 100%. For reference, the values for straight prismatic tubes with the same cross-sectional area are entered. This is of course uniform regardless of length. As β increases, the cross-sectional area of the actuator tube increases, but the change is slight, with β increasing by approximately 10% at 0.75 radians (about 40 °). For this reason, the tube maintains the state of the tube in this range. On the other hand, in the vicinity of the limit where β increases, the cross-sectional area rapidly approaches zero. This now shows the nature of the actuator for different purposes.

次に実施例２を説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、エンドプレート８と、ベント９を装着したアクチュエータ管の挙動を示す。あきらかに、形状変形と容量変化がリンクすることで、本考案のアクチュエータ技術を象徴的に現わしている。Next, Example 2 will be described. 4 (a) and 4 (b) show the behavior of the actuator pipe equipped with the end plate 8 and the vent 9. FIG. Apparently, the actuator technology of the present invention is represented symbolically by linking shape deformation and capacitance change.

（ａ）アクチュエータ管（伸展時）の斜視図 （ｂ）アクチュエータ管（収縮時）の斜視図(A) Perspective view of actuator tube (when extended) (b) Perspective view of actuator tube (when contracted) （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）アクチュエータ管部分の構成の斜視図(A), (b), (c), (d) The perspective view of a structure of an actuator pipe | tube part. アクチュエータ管の折り目角βと断面積Ｓの関係の説明図Explanatory drawing of the relationship between the crease angle β of the actuator tube and the cross-sectional area S （ａ）、（ｂ）エンドプレートとベントを装着したアクチュエータ管の正面図(A), (b) Front view of actuator tube with end plate and vent attached

１ 台形板
２ 平行四辺形板
３ 平行四辺形板または部分
４ 台形板の間の折り目
５ 帯状領域
６ 帯状領域
７ ＡとＢの重複部分（平行四辺形板３の部分）
８ エンドプレート
９ ベント
１０ アクチュエータ管
Ａ アクチュエータ管１０の片側（図２では変化する）
Ｂ アクチュエータ管１０の片側
Ｓ アクチュエータ管１０の軸に垂直な断面積
β アクチュエータ管の折り目角（台形板１の間の二面角２βの半分）DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Trapezoid board 2 Parallelogram board 3 Parallelogram board or part 4 The crease | fold 5 between trapezoid boards Band-like area 6 Band-like area 7 The overlap part of A and B (part of the parallelogram-shaped board 3)
8 End plate 9 Vent 10 Actuator tube A One side of actuator tube 10 (changed in FIG. 2)
B One side of the actuator tube 10 Cross-sectional area perpendicular to the axis of the actuator tube 10 Folding angle of the actuator tube (half of the dihedral angle 2β between the trapezoidal plates 1)

本考案は、アクチュエータ要素、特に自在に長手方向に伸縮可能な管状のアクチュエータ機構要素に関するものである。The present invention relates to an actuator element, and more particularly to a tubular actuator mechanism element that can freely expand and contract in the longitudinal direction.

アクチュエータ技術の一つの課題は、大きなストロークを実現することである。材料物性を用いた多くのアクチュエータ要素は、反応の速さ、正確さの特性により、今日多くの分野で利用されている。しかし材料物性に依存するため、その変位量は本質的に小さく、従って軽量でかつ大きなストロークを必要とする、例えば人体ロボット等には利用できない。One challenge of actuator technology is to achieve large strokes. Many actuator elements using material properties are used in many fields today due to the characteristics of reaction speed and accuracy. However, since it depends on the physical properties of the material, the amount of displacement is essentially small, and therefore it is not available for a humanoid robot that is lightweight and requires a large stroke.

もう一つの課題は、物体の直線的変化を発生しそれを利用するアクチュエータが多いが、容積的変化を発生しそれを利用するものは少ない。後者で唯一一般的なものは、マッキベン（Ｍｃｋｉｂｂｅｎ）型のゴム人工筋であろう。ゴム管ではなく剛性のある素材による、その種のアクチュエータ機構要素は知られていない。空間のヴォリュームを包む構造の三次元変化であることが、難しさのもとであろう。Another problem is that there are many actuators that generate and use a linear change of an object, but there are few that generate and use a volumetric change. The only common one of the latter would be a McKibben type artificial rubber muscle. No such actuator mechanism element is known, which is made of a rigid material rather than a rubber tube. The difficulty is that it is a three-dimensional change in the structure surrounding the volume of space.

最近、展開構造物の研究の進歩にともない、多面体よりなる筒型伸展構造が発見された（特許文献１）。該筒型伸展構造は、一見ジャバラと類似しているが、伸縮の過程はすべてその折り目の変形に頼るという、本質的な折り畳み構造であり、大きなストロークを実現できる。この筒型伸展構造の容積変化を利用するアクチュエータ機構の可能性が認識されているが（特許文献２）、容積変化を素材自体に持たせる、能動的とも表現できる、ところまでは到達していない。
そこで、材料物性の特性を生かした上で大きなストロークを実現できるアクチュエータ要素が求められている。Recently, with the progress of research on unfolded structures, a cylindrical extension structure composed of polyhedrons has been discovered (Patent Document 1). The cylindrical extension structure is similar to the bellows at first glance, but is an essential folding structure in which all the expansion and contraction processes depend on the deformation of the fold, and a large stroke can be realized. Although the possibility of an actuator mechanism using the volume change of this cylindrical extension structure has been recognized (Patent Document 2), it can be expressed as active, which gives the volume change to the material itself, but has not reached yet. .
Therefore, there is a demand for an actuator element that can realize a large stroke while taking advantage of the properties of material properties.

特許出願２００９−２３９８３１Patent application 2009-239831 特許出願２０１０−２５２２８７Patent application 2010-252287

考案が解決しようとする課題Problems that the device tries to solve

本考案の課題は、前記のように、材料物性を生かし、かつ大きなストロークを、管状の構造で実現するために、構造を構成する素材自体が能動的に可変な素材と、本質的に大きなストロークを実現可能な筒型伸展構造とを組み合わせたアクチュエータ管を提供するにある。The problem of the present invention is that, as described above, in order to realize the material stroke and realize a large stroke with a tubular structure, the material itself constituting the structure is actively variable, and an essentially large stroke. The present invention provides an actuator tube combined with a cylindrical extension structure capable of realizing the above.

課題を解決するための手段Means for solving the problem

本考案の請求項１に示されるように、平面シート上で、軸方向に直交して左右にのびる平行線で規定される帯状の領域内について、その中央部に該平行線を上底下底とする実質的に等脚台形を配し、該等脚台形の両側に対称的に、該等脚台形の斜辺と等しい傾斜角をもちかつ該平行線を二辺とする平行四辺形を複数かつ偶数個を隙間無く配した基本領域により、平面上で、該基本領域から始めて、該基本領域の下に該平行線についての第一鏡像を形成し、さらに同様の操作で第一鏡像の鏡像である第二の鏡像を形成し、順次これを繰り返すことで形成されたものを形状パターンＡとし、さらに別の平面上で、前記第一の鏡像を対の基本領域とし、前記基本領域について行ったと同様の操作を順次繰り返すことで形成されたものを形状パターンＢとし、該形状パターンＡ，Ｂの形状が刻印された平面シートをそれぞれシートＡ，シートＢとし、これらに含まれる等脚台形および該平行四辺形のすべての辺を折り筋とし、該等脚台形の斜辺を図面上で手前に山折り、他の辺はこれに適合する折り目と規定し、シートとシートＢを背面で合わせ、相接する前記偶数番目でかつ端部の平行四辺形の部分で互いに接合し、かくて形成される管状形体を、形状記憶合金などの形状可変素材で製造することにより、管自体を能動的な機構要素とし、容積・長さの制御可能を特徴とするアクチュエータ管により前記課題を解決するものである。As shown in claim 1 of the present invention, on a flat sheet, in a belt-like region defined by parallel lines extending in the right and left directions perpendicular to the axial direction, the parallel lines are connected to the upper and lower bottoms in the center. A plurality of even numbers of parallelograms having a tilt angle equal to the hypotenuse of the isosceles trapezoid and having two parallel lines as the sides of the isosceles trapezoid. The first mirror image of the parallel lines is formed under the basic region on the plane by the basic region in which the pieces are arranged without gaps, and is a mirror image of the first mirror image by the same operation. The second mirror image is formed and the pattern formed by repeating this in turn is used as the shape pattern A. On the other plane, the first mirror image is used as a pair of basic regions, and this is the same as that performed for the basic region. The shape pattern formed by repeating the operations in order The plane sheets on which the shapes of the shape patterns A and B are engraved are referred to as sheets A and B, respectively, and the isosceles trapezoids and the parallelograms included in them are all creased and the isosceles trapezoids The oblique side of the sheet is folded forward in the drawing, and the other side is defined as a crease that fits this, the sheet and the sheet B are aligned on the back, and the even-numbered parallelogram part at the end is in contact Actuator tubes characterized by the ability to control volume and length by making the tube itself an active mechanism element by manufacturing tubular shapes formed in this way, using shape variable materials such as shape memory alloys. The above-mentioned problem is solved.

また、本考案の請求項２に示されるように、請求項１のアクチュエータ管において、管の両端部を閉じ、流体吸入・排出口を装着した構造を特徴とするアクチュエータ管により、前記課題を解決するものである。Further, as shown in claim 2 of the present invention, in the actuator tube of claim 1, the above-mentioned problem is solved by an actuator tube characterized in that both ends of the tube are closed and a fluid suction / discharge port is mounted. To do.

考案の効果Effect of device

本考案の第一の効果は、管自体が能動的に形状変化することで、容積変化・長さ変化をもたらすことである。The first effect of the present invention is to bring about volume change and length change by actively changing the shape of the tube itself.

本考案の第二の効果は、本質的に大きなストロークを持つことである。これは基になる形態の筒型伸展構造の性質により、理論的には０から有限まで変化できるからである。The second effect of the present invention is essentially having a large stroke. This is because it can theoretically vary from 0 to finite due to the nature of the cylindrical extension structure of the base form.

本考案の第三の効果は、製造工程が単純であることである。本考案では、比較的簡単な折り曲げ加工により容易に製造でき、可塑性に富んだ材料を必要としない。従って多様な材料に適応することが出来る。The third effect of the present invention is that the manufacturing process is simple. In the present invention, a material that can be easily manufactured by a relatively simple bending process and does not require high plasticity is required. Therefore, it can be applied to various materials.

はじめに、図によって、本考案の形状を説明する。図１（ａ）（ｂ）は、アクチュエータ管１０の斜視図により、それぞれ相対的に伸展時、収縮時の形状を示したものである。ここで厚みは省略して示す。図１で、１は台形板、２は１に連接する平行四辺形板、３は２にさらに連接する平行四辺形板の部分である。４は台形間の折り目である。この形状を直観的に把握するため、図２の斜視図による構成で、部分の組み立て過程を利用する。First, the shape of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1A and 1B are perspective views of the actuator tube 10 showing shapes at the time of expansion and contraction, respectively. Here, the thickness is omitted. In FIG. 1, 1 is a trapezoidal plate, 2 is a parallelogram plate connected to 1, and 3 is a portion of a parallelogram plate further connected to 2. 4 is a crease between trapezoids. In order to intuitively grasp this shape, the assembly process of the parts is used in the configuration shown in the perspective view of FIG.

図２（ａ）は、長方形のシートＡであり、与えられるべき折り目の線が示されている。平行な帯状領域５の面の中央部に、台形板１と、その両側に平行四辺形板２が隣接してある。さらに該帯状領域上で平行四辺形板２に連接する平行四辺形板３の部分である三角形板７が示されている。ここで外郭線を除いて線はすべて折り目とする。帯状領域５を折り目４についての鏡像を作ると、帯状領域６が生成される。同じ操作を繰り返すことにより、シートＡの全面に折り目の線が規定される。FIG. 2 (a) is a rectangular sheet A showing the fold lines to be given. A trapezoidal plate 1 and a parallelogram plate 2 are adjacent to each other at the center of the surface of the parallel belt-like regions 5. Further shown is a triangular plate 7 which is a portion of the parallelogram plate 3 connected to the parallelogram plate 2 on the strip region. Here, all lines except for the outline are creases. When a mirror image of the fold line 4 is formed in the band-like area 5, a band-like area 6 is generated. By repeating the same operation, a crease line is defined on the entire surface of the sheet A.

図２（ｂ）は、シートＡに図２（ａ）規定の折り目を付与したものである。これらの折り目の山折り谷折りは、図に示されている。このようにすると、シートＡは、立体的な形状になる。この折り目の基準は、台形板１の間の二面角２βであり、βが９０°のとき平面であり、０°のとき完全に畳まれたことになる。図２（ｃ）は、図２（ｂ）より折りが深い状態である。  FIG. 2B shows the sheet A with the creases defined in FIG. The mountain fold and valley folds of these folds are shown in the figure. In this way, the sheet A has a three-dimensional shape. The reference of this fold is the dihedral angle 2β between the trapezoidal plates 1, which is a plane when β is 90 °, and is completely folded when 0 °. FIG. 2 (c) shows a deeper fold than FIG. 2 (b).

図２（ｄ）は、或る程度折りが深い状態のシートＡと、これと１帯状領域だけずらして形成されたシートＢを、背中合わせに組み合わせ、両側部で結合したものである。これが図１のアクチュエータ管１０の一部を構成する。なお、図２では、ＡとＢが結合すると、純粋に単一壁の管に付帯して、ＡとＢが重複する部分７がある。これは前記、２に連接する平行四辺形板３の部分である三角形板に属し、結合という実体製作上に便利であり、さらに若干延長するのが実用的である。図１では、純粋に単一壁だけで、必要最小限のコアとなる星形多面体形状を示しているが、実体は重なり部分７を包含するものである。  FIG. 2D shows a sheet A that is deeply folded to some extent and a sheet B that is formed so as to be shifted by one band-like region, combined back to back, and joined on both sides. This constitutes a part of the actuator tube 10 of FIG. In FIG. 2, when A and B are combined, there is a portion 7 where A and B overlap with each other purely attached to a single wall pipe. This belongs to the triangular plate, which is the portion of the parallelogram plate 3 connected to 2, and is convenient for the actual production of connection, and it is practical to extend it a little. FIG. 1 shows a star-shaped polyhedron shape that is a purely single wall and forms the minimum necessary core, but the substance includes an overlapping portion 7.

なお、図１、２に示した形状は、一つの例に過ぎず、基本となる台形及び平行四辺形の組み合わせで、多様な形状を設計できる。The shapes shown in FIGS. 1 and 2 are merely examples, and various shapes can be designed by combining a basic trapezoid and a parallelogram.

次に実施例１を説明する。前記図１、２に示す形状を、形状可変材料、代表的には形状記憶合金で実体としたものが、すなわち本考案の基本的な実施例である。勿論、前記のように、ＡとＢが重複する部分７を必要に応じて若干延長して製作する。Next, Example 1 will be described. The shape shown in FIGS. 1 and 2 is embodied by a shape variable material, typically a shape memory alloy, that is, a basic embodiment of the present invention. Of course, as described above, the portion 7 where A and B overlap is slightly extended as necessary.

図３のグラフは、本考案のアクチュエータ管について、代表的な台形板１の間の折り目４のニ面角２β（ラジアン）の変化による、管の軸に直交方向の断面積Ｓの変化を示した例である。β＝０は完全に軸方向に平に畳みこまれた状態を示し、その場合の断面積を１００％とする。参考のため、同じ断面積のストレートな角柱管の値を記入してある。これは勿論長さに関係なく一様である。βの増加に従って、アクチュエータ管の断面積は増加するが、その変化はわずかであり、βが０．７５ラジアン（約４０°）で略１０％増加となる。このことから、管はこの範囲で、ほぼ管の状態を維持する。また、それとは反対に、βが大きくなる極限の近傍では、断面積が急速に０に近づく。これはこれで、異なる目的のアクチュエータとしての性質を示す。The graph of FIG. 3 shows the change in the cross-sectional area S perpendicular to the axis of the tube due to the change in the dihedral angle 2β (radian) of the crease 4 between the representative trapezoidal plates 1 for the actuator tube of the present invention. This is an example. β = 0 indicates a state of being completely folded flat in the axial direction, and the cross-sectional area in this case is 100%. For reference, the values for straight prismatic tubes with the same cross-sectional area are entered. This is of course uniform regardless of length. As β increases, the cross-sectional area of the actuator tube increases, but the change is slight, with β increasing by approximately 10% at 0.75 radians (about 40 °). For this reason, the tube maintains the state of the tube in this range. On the other hand, in the vicinity of the limit where β increases, the cross-sectional area rapidly approaches zero. This now shows the nature of the actuator for different purposes.

次に実施例２を説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、エンドプレート８と、ベント９を装着したアクチュエータ管の挙動を示す。あきらかに、形状変形と容量変化がリンクすることで、本考案のアクチュエータ技術を象徴的に現わしている。Next, Example 2 will be described. 4 (a) and 4 (b) show the behavior of the actuator pipe equipped with the end plate 8 and the vent 9. FIG. Apparently, the actuator technology of the present invention is represented symbolically by linking shape deformation and capacitance change.

（ａ）アクチュエータ管（伸展時）の斜視図 （ｂ）アクチュエータ管（収縮時）の斜視図(A) Perspective view of actuator tube (when extended) (b) Perspective view of actuator tube (when contracted) （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）アクチュエータ管部分の構成の斜視図(A), (b), (c), (d) The perspective view of a structure of an actuator pipe | tube part. アクチュエータ管の折り目角βと断面積Ｓの関係の説明図Explanatory drawing of relation between crease angle β of actuator tube and cross-sectional area S （ａ）、（ｂ）エンドプレートとベントを装着したアクチュエータ管の正面図(A), (b) Front view of actuator tube with end plate and vent attached

１ 台形板
２ 平行四辺形板
３ 平行四辺形板または部分
４ 台形板の間の折り目
５ 帯状領域
６ 帯状領域
７ ＡとＢの重複部分（平行四辺形板３の部分）
８ エンドプレート
９ ベント
１０ アクチュエータ管
Ａ シート（パターン）、アクチュエータ管１０の片側
Ｂ シート（パターン）、アクチュエータ管１０の片側
Ｓ アクチュエータ管１０の軸に垂直な断面積
β アクチュエータ管の折り目角（台形板１の間の二面角２βの半分）DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Trapezoid board 2 Parallelogram board 3 Parallelogram board or part 4 The crease | fold 5 between trapezoid boards Band-like area 6 Band-like area 7 The overlap part of A and B (part of the parallelogram-shaped board 3)
8 End plate 9 Vent 10 Actuator tube A Sheet (pattern), one side B of actuator tube 10 Sheet (pattern), one side of actuator tube 10 Cross-sectional area perpendicular to the axis of actuator tube 10 β Crease angle of actuator tube (trapezoidal plate) Half of dihedral angle 2β between 1)

Claims (2)

筒型伸展構造と呼ばれ、図１と図２により形状を示した、多面体形状をコアとする該筒型伸展構造を、形状記憶合金などの形状可変素材で製造することにより、管自体を能動的な機構要素とし、容積・長さの制御可能を特徴とするアクチュエータ管。The tube itself is made active by making the tubular extension structure, called the cylindrical extension structure, whose shape is shown in FIGS. 1 and 2 and having a polyhedral shape as a core, from a shape variable material such as a shape memory alloy. Actuator tube characterized by the ability to control volume and length as a typical mechanical element. 請求項１のアクチュエータ管において、管の両端部を閉じ、流体吸入・排出口を装着した構造を特徴とするアクチュエータ管。2. The actuator pipe according to claim 1, wherein both ends of the pipe are closed and a fluid suction / discharge port is mounted.
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