JP3208563U - 袋編織物、およびそれを用いたアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】袋編織物内に普通の伸縮チューブを挿入し、圧力流体により編織物自体の伸縮特性によって湾曲動作するアクチュエータを提供する。【解決手段】表地２と裏地３の二重組織からなる袋編織物１であって、表地２と裏地３のどちらか一方の生地が非伸縮性で、他方の生地が伸縮性を有し、袋編織物１内に圧力流体注入によって膨張可能な弾性体からなるチューブ１１が挿入されている構成とした。【選択図】図４

Description

本考案は、加圧流体等の供給により湾曲に動作する袋編織物を用いたアクチュエータに関するものである。

脳梗塞・脳卒中等の病気や事故の後遺症などによって、手指の機能が麻痺した場合の 機能回復には、様々な機能回復補助具が開発されており、例えば、特許文献１＜特開2015-208511＞においては、手指末節固定具及び手指基節固定具に連結されたワイヤケーブルを所定の順序で牽引して各指関節の屈曲動作を補助する装置が提案されている。

特許文献１の技術によれば、個々の指について運動範囲が調整でき、機能障害の程度に合わせた訓練が可能であるが、機構が複雑であることから装置が高価であること、また訓練者の症状によっては過剰な牽引を招く危険性がある。

そこで、特許文献２＜再公表11-043095号公報＞においては、指等の各関節部に空気圧により伸長するベローズを設け、そのベローズの関節と対向する側に弾性部材を設けてベローズの環状溝の拡がりを拘束することで関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力を発生させる装置が提案されており、同技術は空気圧による屈曲動作であるから、無理な力が発生しないことから訓練者にとっては安心して訓練することが出来るが、同装置を装着させる際、各関節間をベルトで締め付けねばならず、訓練者が自分で装着するのが難しいという問題がある。

更にまた、装着性の面において、特許文献３＜再公表12-124546号公報＞では、伸縮チューブの長手方向に沿って伸縮性が制限された部分を有する伸縮チューブを手袋における指挿入部の背側に沿って固定し、流体を供給して伸縮チューブの伸長制限されていない部分を伸長させることによって手指の屈曲動作を支援する手袋が提案されている。

この特許文献３による技術では、過剰な力も生じず、また装着性においても非常に容易であることから利用者にとっては好ましいものであるが、伸縮チューブが特殊な構造であるから製造コストが高くつく問題や、伸縮チューブを手袋に固定する方法が難しいという問題、また、収縮率の異なる素材を接合加工している為、使用中に接合部分に過剰な力が加わり、外れやすいという問題がある。

特開2015-208511号公報 再公表11-043095号公報 再公表12-124546号公報

本考案は、上記の問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、袋編織物内に普通の伸縮チューブを挿入し、圧力流体により編織物自体の伸縮特性の差によって安定的に湾曲動作するアクチュエータを提供することにある。

本考案者が上記技術的課題を解決するために採用した手段を、添付図面を参照して説明すれば、次のとおりである。

即ち、本考案は、表地と裏地の二重組織からなる袋編織物であって、長さ方向に伸縮性を有する部分と非伸縮性の部分が存在している袋編織物を完成させた。

また、前記表地と裏地のどちらか一方の生地が非伸縮性で、他方の生地が伸縮性を有している技術的手段を採用することができる。

また、前記伸縮性の生地の長さ方向に弾性糸が配列されている技術的手段を採用することができる。

また、前記弾性糸が、弾性糸と可溶性糸とを芯糸として双方の芯糸を可溶性糸でカバーリングした複合糸とする技術的手段を採用することができる。

また、前記表地と裏地の両生地の長さ方向に弾性糸が配列され、表地と裏地のどちらか一方の面に非伸縮性の樹脂が付加され、伸縮性が制限されている技術的手段を採用することができる。

更にまた、前記編織物の幅方向に熱収縮糸が配列されている技術的手段を採用することが出来る。

更にまた、前記袋編織物の幅方向の両端、または片方に一重組織の帯状部が付属されている技術的手段を採用することが出来る。

更にまた、前記袋編織物の当該袋組織内に弾性体から成るチューブが挿入されているアクチュエータとすることが出来る。

更にまた、前記弾性体から成るチューブに気体もしくは液状体が注入されることによって湾曲状に膨張するアクチュエータとすることが出来る。

更にまた、前記袋編織物の袋組織に挿入されたチューブがシリコーン樹脂からなるアクチュエータとすることも出来る。

本考案の袋編織物にあっては、長さ方向に伸縮性を有する部分の中に非伸縮性の部分が存在していることから、非伸縮部により寸法安定性が確保され、さらには、袋編織物の伸縮性を有する側を外側面にして湾曲させることで内側面に皺が生じることなく、あるいは外側面に過剰な応力が生じることなく湾曲させることが出来、特に袋編織物の袋組織内に詰物が挿入された飾り紐などにおいては円柱状が潰されることなく見栄え良く湾曲を成すことが出来る。

また、本考案の袋編織物は表地と裏地の両生地の長さ方向に弾性糸を配列し、どちらか一方の生地に非伸縮性の樹脂を付着させることにより、通常の伸縮性袋編織物に後加工を施すことで表地と裏地の伸縮性が異なる袋編織物を容易に得ることが出来る。

また、本考案の袋編織物は、幅方向に熱収縮性の糸を配列することにより、袋編織物の袋組織内に紐体やチューブ等の挿入物を入れるに余裕のある大きさの袋として、挿入後に加熱収縮させることで挿入物を袋組織内に密着させることが出来る。

また、袋編織物の幅方向の両端、もしくは片方に一重組織からなる縫い代を付属させているので、被取付け部材へ縫製により簡単に装着させることが出来、縫製部分の強度を保つことが出来る。

本考案のアクチュエータは、袋編織物の袋組織内に弾性体からなるチューブを挿入し、チューブ内に圧力流体を注入して膨らますことにより、袋編織物の伸縮性を有する側のみが伸長し、袋編織物が湾曲に変形させるものであるから、特殊なチューブや複雑な機構を用いることなく簡単な方法で動作させることが出来る。

本考案の実施形態１の袋編織物の正面図である。 本考案の実施形態２の袋編織物の正面図である。 本考案の実施形態３の袋編織物の正面図である。 本考案の実施形態であるアクチュエータの動作を表わす説明図である

本考案を実施するための形態を、具体的に図示した図面に基づいて、更に詳細に説明すると、次のとおりである。

本考案の実施形態を図１から図４に基づいて説明する。図１は本考案の実施形態１の袋編織物１の正面図であって、符号２は袋編織物地１の表地で、符号３は裏地であり、表地２と裏地３のそれぞれ両端部で一体化されて筒状を成しており、表地２と裏地３のどちらか一方の生地が非伸縮性で、他方の生地が伸縮性を有している。

伸縮性を有しているとは、袋編織物１の長さ方向に引っ張った際、弾性糸の引っ張り特性のように１０％以上伸長し、引っ張りを開放すると元に戻るものを指し、一方、非伸縮性は引っ張っても殆ど伸びず、クリンプインターチェンジ等のように伸びが数％以内のものを指す。また、伸縮性を有する表地２、または裏地３のどちらかの全面が伸縮性を有していることが必要であるが、非伸縮性の側において伸縮性の部分が存在しても、その他の非伸縮性の部分が伸びを抑制するので問題はない。

袋編織物１において、織物の場合の製造方法はシャトル織機で二重織にして、緯糸をシャトルで表地２と裏地３を交互に挿入すれば簡単に得ることが出来るし、ニードル織機でも緯糸のシャトルを表地２と裏地３を交互に挿入して、非挿入側の端部を閉じることによって得ることが出来、編物の場合はダブルラッセル経編機を用いてフロントニードル側とバックニードル側を別々に編成し、両端を連結糸で結束する方法によって袋編地を得ることが出来る。

上述した袋編織物１とすることによって非伸縮性の生地によって伸びが抑制されるので寸法安定性に優れており、また、その袋編織物１の伸縮性を有する側を外側にして屈曲、あるいは湾曲させた場合、外側の伸縮部が伸びることによって内側に皺を発生させることなく綺麗に曲げることが出来、特に袋編織物１内に挿入物が詰められた立体紐状体などにおいては顕著な効果を発揮させることが出来る。

表地２、あるいは裏地３のどちらかの中央部分だけを非伸縮性としてその他の部分を伸縮性とすることで、円筒状で湾曲させた際、湾曲の最内側部分だけが非伸縮性となるので皺の発生を完璧に抑えることが出来、好ましい態様である。

伸縮性を得る方法としては、袋編織物１の長さ方向に弾性糸を配列させることで伸縮性を得ることができるが、一般に伸縮性を得るには弾性糸を引き伸ばした状態で製編織し、編織機から生地を卸した際に弾性糸の収縮力により生地全体が縮み、その縮み分によって伸縮性が得られるが、表地２と裏地３のどちらかに弾性糸を配置して製編織した際、表地２と裏地３の両方が縮むので、弾性糸を含まない生地側も伸縮性を有することになってしまう。

そこで、表地２、あるいは裏地３のどちらかの一方だけに伸縮性を得る手段としては、張力が全く掛かっていないフリーな状態の弾性糸と可溶性の繊維糸の２本を芯にし、その双方の芯糸を可溶性の繊維糸でカバーリングした複合糸を伸縮性側の経糸とし、反対面の非伸縮性側の経糸には伸びが小さい普通糸を配列して製編織することで、機卸しても弾性糸には張力を付与していないのでこの時点でも縮むことがない。そして可溶性の繊維糸を溶解させることで、弾性糸は拘束が解かれるので弾性糸を使用した生地側だけが伸縮性を有した生地となる。

可溶性の繊維としては特に限定されないが、水溶性ポリビニルアルコールの繊維糸であれば化学薬品などを用いずに水または温湯で簡単に溶解させることが出来るので好ましく、また、カバーリング条件としては、弾性糸と可溶性の繊維糸を一体化し、製編織性に悪影響を及ぼさない程度の撚り数であれば良く、繊度が３０〜７０Ｄｔｅｘの水溶性ポリビニルアルコール繊維糸を芯糸、並びにカバーリング糸として用いて２００〜１０００Ｔ／ｍの撚り数でカバーリングすれば良い。

また、弾性糸を長さ方向に張力を付加した状態で配列して製編織後に表地２と裏地３の両生地が縮む伸縮性を有する袋編織物の場合、非伸縮性としたい生地面に非伸縮性の樹脂をコーティングして伸縮性を阻止させることで表地２、または裏地３のどちらかを非伸縮性の生地とすることが出来る。その際、伸縮性を阻止するために付着する樹脂が多くなって支障が出る場合には、非伸縮性の糸条、あるいは面状体を薄い樹脂層で貼り合わせて薄く仕上げることも出来る。

コーティング用の樹脂としては、伸びを阻止する点では弾性率の高い樹脂が好ましいが、コーティング後の生地が硬くなり実用面で支障がでる可能性があるので、柔軟性を有したなかで伸びが少ない樹脂であることが好ましく、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂などから柔軟性と低伸度を兼ね備えた樹脂を選択することが出来る。

本考案の袋編織物１は主に筒状にして使用し、用途により異なるが大体内径で５〜５０ｍｍ程度、従って幅としては９〜９０ｍｍ程度のサイズであり、この袋編織物１を他のものと縫合して取り付ける場合は、図２に示す実施形態２のように一重組織部４を幅方向の両側に設ける、あるいは図３に示す実施形態３のように一重組織部４ａ、４ｂを片側に2枚設け、その部分を縫い代として使用することも出来る。

特に、実施態様３のように片側に一重組織４ａ、４ｂを設ける場合、非伸縮部は一重組織の近傍で、表地２と裏地３の両方に配すれば被取付け部材側に非伸縮性の部分が位置するので無理なく湾曲に曲げることが出来る。

伸縮性を得るための弾性糸としてはポリウレタン繊維が好適で、そのまま経糸として使用することも出来るが、ポリウレタン繊維を芯にしたカバーリング糸やコアスパンヤーンの様な他の繊維と複合糸にすることで耐候性や外観品位が向上することから好ましい。ポリウレタン繊維糸の繊度としては、伸長回復力を得る目的で５０Ｄｔｅｘ以上であればよく、高い回復力が必要な用途については太繊度糸を用いるか、あるいは使用本数を増やせば良い。

弾性糸を経糸に用いるが、無張力状態の弾性糸と可溶性糸とを芯糸として双方の芯糸を可溶性糸でカバーリングした複合糸を経糸とする場合は、経糸に他の普通糸等と混ぜて使用すると伸びのない普通糸が伸縮性を邪魔するので使えないが、弾性糸に張力を付与して製編織し、弾性糸の回復力で縮ませて伸縮性を得る場合においては伸びの小さい普通糸も一緒に縮むので普通糸と交編織することが出来る。

本考案の袋編織物１の幅方向に熱収縮糸を配列し、製編織後に袋内に詰め物を挿入後に袋編織物１を加熱して横方向に配列した熱収縮糸を収縮させることによって、詰め物を挿入するために余裕をもっていた内径が締まり、詰め物を袋組織内に密着させることが出来る。

熱収縮糸としては市販されている繊維糸であって、糸種については特に限定されないが、糸繊度が５０〜４００Ｄｔｅｘの範囲で、１００℃の乾熱処理で少なくとも１０％熱収縮する糸が好ましく、更には２０％以上の収縮率であれば、詰め物の挿入が容易でかつ密着性が向上するのでより好ましい。

図４は本考案の袋編織物１をアクチュエータ１０として動作する原理を説明するための図であって、表地２が伸縮性を有して裏地３は非伸縮性とし、先端が閉じられた袋編織物１内に弾性体からなるチューブ１１が挿入されている。チューブ１１は先端が閉じられており、他方には気体、もしくは液体を注入するための流体移送管１２が連結されており、同時に袋編織物１の端部と一緒に固着されている。

アクチュエータ１０として使用する際の袋編織物１の先端における閉じ部分は、袋編織物１の所定の長さ毎に表地１と裏地２の間を連結組織で閉じる部分を製編織時に作製しておくことも出来る。

図４（イ）はチューブ１１内に流体が注入されていない状態を示し、チューブ１１内に流体移送管１２から気体もしくは液体の流体が圧力注入されると、チューブ１１の直径方向と長さ方向に膨らむが、直径方向については袋編織物１の径方向の配向糸により膨らみが規制されるが、長さ方向に関しては袋編織物１の表地２が伸縮性を有しているから表地２側だけが伸びて図４（ロ）で示すように矢印ａで示す方向に湾曲することになり、流体圧力を開放すると表地２が袋編織物１の経糸に配列した弾性糸の伸長回復力により元に戻り、湾曲動作によって作用していた力がゼロとなる。

以上のような構成により、流体の圧力注入によるエネルギーを湾曲に動作する機械的なエネルギーに変換させるアクチュエータ１０となり、これまでチューブの長さ方向に伸縮部分と非伸縮部分を設けるという特殊な製造方法に頼ることなく得られ、また編織物であるから種々のサイズのアクチュエータ１０が簡単な方法で得ること出来る。

本考案のアクチュエータ１０に使用する弾性体からなるチューブ１１は天然ゴムや合成ゴムのように伸度が１０％以上、より好ましくは２０％以上を有した材料であることが好ましく、強度は周りを袋編織物１が殆ど担うのでさほど必要としないが繰り返し使用に対する耐久性を考慮するとゴム状のシリコーン樹脂を材料とすることが好ましい。

袋編織物１内にチューブ１１が内蔵された本考案のアクチュエータ１０を手足や指の関節にサポータ等を介して装着して流体移送管１２から圧力流体を注入すればアクチュエータ１０の湾曲動作にしたがって関節を強制的に曲げさせることができ、圧力流体を開放させると、今度は袋編織物１の弾性糸、およびチューブ１１の弾性回復力により元に戻る力で関節部も真っ直ぐな状態戻すことが出来、手足や指の動きが麻痺した患者のリハビリ訓練用として活用することが出来る。

また、本考案のアクチュエータ１０の外面は袋編織物１で覆われているので、手袋やサポータなどに簡単に縫着することができ、訓練者は自身で手袋やサポータ着用することでアクチュエータ１０の装着が簡単に出来、また、湾曲動作により無理な力が作用しないので訓練者にとって優しい訓練機器の提供が可能となる。

本考案は、概ね上記のように構成されるが、本考案は図示の実施形態に限定されるものではなく、「実用新案登録請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能である。例えば、本考案のアクチュエータのサイズ、配置、数量、強度などの形状を変化、組み合わせることで、装飾性、造形性、密着性を向上させることが可能となり、様々な分野への応用が可能である。

１：袋編織物
２：表地
３：裏地
４：一重組織部
１０：アクチュエータ
１１：チューブ
１２：流体移送管

Claims (10)

1. 表地と裏地の二重組織からなる袋編織物であって、長さ方向に伸縮性を有する部分と非伸縮性の部分が存在していることを特徴とする袋編織物。
2. 前記表地と裏地のどちらか一方の生地が伸縮性で、他方の生地が非伸縮性を有していることを特徴とする請求項１記載の袋編織物。
3. 前記伸縮性の生地の長さ方向に弾性糸が配列されていることを特徴とする請求項１、または２記載の袋編織物。
4. 前記弾性糸が、弾性糸と可溶性糸とを芯糸として双方の芯糸を可溶性糸でカバーリングした複合糸であることを特徴とした請求項３記載の袋編織物。
5. 前記表地と裏地の両生地の長さ方向に弾性糸が配列され、表地と裏地のどちらか一方の面に非伸縮性の樹脂が付加され、伸縮性が制限されていることを特徴とする１〜４の何れか１項に記載の袋編織物。
6. 前記袋編織物の幅方向に熱収縮糸が配列されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の袋編織物。
7. 前記袋織物の幅方向の両端、または片方に一重組織の帯状部が付属されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の袋編織物。
8. 請求項１から７項の何れか１項に記載の袋編織物の当該袋組織内に弾性体から成るチューブが挿入されていることを特徴とするアクチュエータ。
9. 前記弾性体から成るチューブに気体もしくは液状体が注入されることによって湾曲状に膨張することを特徴とする請求項８記載のアクチュエータ。
10. 前記袋編織物の袋組織に挿入されたチューブがシリコーン樹脂からなる請求項８または９記載のアクチュエータ。