JP4569918B2 - 扁平チューブを用いた駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、折返した扁平チューブに流体を流すことにより扁平チューブを発振動作させてこれを駆動源とする扁平チューブを用いた駆動装置に関するものである。

0．2〜0．3MPa程度の圧力の駆動流体を利用して駆動する流体機器は空気圧あるいは油圧によるモータやシリンダなどで多数実用化されているが、駆動流体として水を用いたアクチュエータは、錆や低粘性による漏れなどの問題から実現が困難であった。

このような問題を解決して、本発明者等は、既に水道水等の低圧水を利用可能とした流体圧モータを提案している（特許文献1）。この公知の流体圧モータは、ドラムに沿ったチューブ内に駆動流体である水を流し、このチューブにピンチローラを圧接させ、チューブ内の流体圧によりピンチローラを押圧してこれをドラム周囲で回転させるものである。

しかしながら、この特許文献1の流体圧モータは、断面が円形のチューブを使用しているため、径の小さいドラムに沿って曲げると座屈して水が円滑に流れなくなり、正常な回転動作が得られなくなる。

特開2001−304090号公報

本発明は上記従来技術を考慮したものであって、錆や漏れの問題を生ずることなく低圧水を利用可能で且つ小型化が可能な流体駆動装置の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１の発明では、扁平チューブからなる駆動部を有し、該駆動部の扁平チューブを折り返すとともに、該扁平チューブの駆動流体の入口側及び出口側を固定して動かないようにし、該扁平チューブに前記駆動流体を流すことにより前記駆動部の扁平チューブに座屈点を形成し、該座屈点の移動により前記駆動部を動作させることを特徴とする扁平チューブを用いた駆動装置を提供する。

請求項2の発明では、前記扁平チューブを保持するハウジングを備え、前記チューブの入口側及び出口側をこのハウジングに固定し、前記折り返した扁平チューブに内接または外接して回転軸を設け、前記座屈点の移動により前記回転軸を回転させることを特徴とする請求項1に記載の扁平チューブを用いた駆動装置を使用する流体モータを提供する。

請求項3の発明では、前記扁平チューブを保持する台車を備え、前記扁平チューブの折返し部を台車の走行面に突き当て、該走行面上での前記座屈点の移動によりその反力で前記台車を移動させることを特徴とする請求項1に記載の扁平チューブを用いた駆動装置を使用する走行装置を提供する。

請求項4の発明では、パイプ状通路内を移動可能な移動部材を有し、このパイプ状通路内で扁平チューブを折返し、前記移動部材を扁平チューブの折返し部に対し摺動可能に装着し、入口側の扁平チューブを前記通路側に固定し、出口側の扁平チューブをフリーにした状態で、前記扁平チューブの折り返し点の移動により、前記移動部材を前記通路内で移動させることを特徴とする扁平チューブを用いたパイプ状通路内移動装置を提供する。

請求項1の発明によれば、駆動部の扁平チューブを折り曲げ、その両端の根元部を動かないように固定し、この扁平チューブに流体を流し込むことにより、扁平チューブが扁平状態をある程度保ちながら膨らんで座屈し、この座屈点が流体圧で移動することにより、駆動部の扁平チューブ全体が弧を描くように振動する。この発振現象を利用して回転動作や移動動作の駆動源とすることができるため、簡単な構成で、例えば水道水等を利用して容易に各種分野での駆動装置として適用できる。

扁平チューブは柔軟かつ伸びにくい樹脂材料からなり、その断面形状は、無加圧状態では扁平し、内圧が作用すると円形に近づくように変形する材料である。また、使用する駆動流体や使用環境に応じて、腐食の問題を生じないように材料を適宜選定したり、腐食防止のコーティングを施してもよい。

このような扁平チューブ内に駆動流体を流すことにより、駆動部のチューブ内
外は完全に分離されるため、駆動流体と機械可動部が直接触れなくなり、腐食や漏れの問題を生じることなく、汚染流体や有害流体を駆動流体として用いることができ、あるいは汚染流体や有害流体中で駆動することができ、あらゆる分野及び環境において使用可能となり、適用範囲及び応用範囲が広がる。

請求項2の発明によれば、扁平チューブの発振動作を利用して、周期的に振動
する折返された扁平チューブに内接または外接する回転軸を回転させることができ、水道水等を利用して容易に小型で簡単な構造の流体圧モータを得ることができる。

請求項3の発明によれば、折返された扁平チューブに流体を流し込むことにより、扁平チューブが膨らんで座屈点が形成され、この座屈点が走行面を移動することにより、その反力で台車が走行面を移動することができる。これにより、水道水等を利用して容易に小型で簡単な構造の走行装置を得ることができる。

請求項4の発明によれば、円形又は角形のパイプ状通路内で扁平チューブを折
り返し、この折り返し部に移動部材を装着し、扁平チューブの入口側を通路に固定し、出口側をフリーにした状態で流体を流し込むことにより、出口側がフリーであるため座屈点が出口側チューブとともにパイプ状通路内を前進し、これに伴い、移動部材が通路内を前進する。扁平チューブの長さに応じて移動部材がパイプ状通路内を移動する。この場合、扁平チューブヘの入口及び出口を交互に切換えて、座屈点を往復動作させることにより、一定長さの扁平チューブにより長い距離を進行させることも可能である。このような移動部材にカメラや各種検査装置等を備えておくことにより、狭い場所あるいは有害物質等により人が近づけない環境で、各種状況調査や探索等が可能になる。

また、パイプ状通路内で折返された扁平チューブに流体を供給することにより、折返し点手前側の扁平チューブを膨らませて、その折返し点を通路内で前進させることができ、この折返し点に移動部材を装着することにより移動部材を前進させることができる。これにより、簡単な構成で狭い通路内を進行して各種調査や検査及び採取等が可能になる。

図1は、本発明の実施形態に係る流体駆動装置の基本構成図である。
（A）に示すように、扁平チューブ1を折返してその根元部を動かないように拘束して駆動部3を構成する。扁平チューブ1は、円形断面の入口側及び出口側のチューブ4a，4b間に形成される。（A）の例では、扁平チューブ1の根元部の円形断面チューブ4a，4bが共通の拘束部材２で拘束される。この拘束部材2は、駆動部3を収容するハウジングやケース等の装置本体5に固定される。入口側のチューブ4aは、例えば水道の蛇口に接続され、水道水が駆動流体として矢印Inのように流入し、矢印Outのように流出する。この水道水の作用により、扁平チューブ1が後述のように発振現象を起し、水道水の圧力に応じて一定周期で振動する。

（B）は、折返した扁平チューブ1自体の入口側に可変絞り6を設け、振動数を可変にできる構成例を示す。チューブの入口・出口側は拘束部材２により装置本体5に固定される。

（C）は、折返した扁平チューブ1の入口側チューブ４aを拘束部材２により装置本体5に固定し、出口側のチューブ４bをフリーにした構成例を示す。出口側のチューブ４bは、装置本体５の壁により外側に広がることが規制され、装置本体５の壁に沿って矢印Pのように移動可能である。これにより、後述の図5で示すように、パイプ状通路内で扁平チューブ1の折返し部に設けた移動部材を進行させることができる。

図2は、扁平チューブの振動現象の説明図である。
（a）に示すように、根元部を拘束部材2で拘束された扁平チューブ1の一方から流体を流し込み、他方から流出させると、（b）に示すように、入口側のチューブが膨らみ、出口側のチューブはほとんど膨らまず、先端が直線状に180°折返され屈曲点Blが形成された形状になる。さらに流体を供給すると、（c）に示すように、膨らんだ扁平チューブの先端部が湾曲して曲がる。さらに流体を供給すると、（d）の点線で示すように、湾曲度合いが大きくなり、ついには実線で示すように屈曲点B2で屈曲し、2つの屈曲点Bl，B2が形成された三角形状になる。続いて、（e）に示すように、三角形状が小さくなり、その後再び（b）の形状に戻り（b）〜（e）を繰り返す。これにより、座屈点Blが弧を描くように移動して周期的な発振現象となる。

図3は、扁平チューブによる回転動作の説明図である。
（o）は、装置本体５に軸受け１７を介して支えられた回転軸７と、回転軸７を挟むように折り曲げた扁平チューブ１によって構成される装置全体の側面図である。

（a）は（o）の正面図であり、屈曲して折返された扁平チューブ間に回転軸7が挟まった状態を示す。これは、前述の図2（b）の状態で回転軸7が挟まった状態である。流体を供給することにより、膨らんだ扁平チューブが（b）→（c）→（d）と順番に徐々に湾曲し、座屈点Blが移動する。このとき、膨らんだ扁平チューブに接する回転軸7は、屈曲点Blの移動方向と逆向きに回転する（矢印r）。これは、屈曲点Blが斜め下向きに湾曲して移動する際に、回転軸7に接する扁平チューブが後方（図の左側）に押され、後方に戻りながら湾曲して、回転軸7に対し逆向きに摺動しながら徐々に湾曲するためである。さらに流体を供給すると（e），（f）のように屈曲点B2が形成される。この状態においても扁平チューブは回転軸に対し逆向きに摺動し、再び（a）に戻って（a）〜（f）を繰り返す。このような回転動作を利用して流体圧モータを形成することができる。
なお、図３は回転軸７が扁平チューブに内接する例を示すが、外接させても同様に回転動作を得ることができる。

図4は、本発明の実施形態を示す。この例は本発明の駆動装置を走行装置として利用した例である。
キャスター8を備えた台車9に扁平チューブ1を折返した駆動部3が取付けられる。この扁平チューブの折返し部が走行面10に突き当てられた状態で台車9が走行面10上に置かれる。扁平チューブ1には図示しない絞りが設けられ台車9に固定される。扁平チューブ1内に流体を供給することにより、走行面10に突当る座屈点B3及びその下流側にB4が形成され、（a）（b）（c）のように順番に移動する。このとき座屈点B3は走行面に対し矢印Qのように力を作用させ、その反力により台車9は走行面10上を矢印Sのように移動する。

図5は、本発明の別の実施形態を示す。この例は、本発明の駆動装置を、パイプ状通路内を移動する移動装置として利用した例である。
パイプ状通路11内に折り返された扁平チューブ1が配設され、この折返し部に移動部材12が扁平チューブ1に対しスライド可能に装着される。移動部材12は、カメラ13を搭載し、ローラ14により通路11内を移動可能である。扁平チューブ1は、一対のピンチローラ15，15間に挟まれ折返し部にガイドローラ16が備わる。

扁平チューブ1に流体を送り込むことにより、その流体圧によりピンチローラ15を押圧する。これにより、ピンチローラ15とともに移動部材12が、ガイドローラ16で扁乎チューブを矢印Tのように引き込みながら矢印Uのように前進する。

なお、ピンチローラ15を設けることなく、前述の図1（C）の基本構成で、図2（b）のように屈曲点Blの位置に移動部材を装着し、フリーの出口側チューブ４b（図1（C））をスライドさせながら移動部材12を前進させてもよい。

また、移動部材12には、カメラ13とともに照明器具や集音器あるいは各種検査装置や採取器具等を搭載してもよい。

本発明の基本構成図。 本発明の発振動作の説明図。 本発明の回転動作の説明図。 本発明の実施形態の動作説明図。 本発明の別の実施形態の動作説明図。

符号の説明

1：扁平チューブ、2：拘束部材、3：駆動部、4a：、入口側チューブ、
4b：出口側チューブ、5：装置本体、6：可変絞り、7：回転軸、8：キャスター、9：台車、10：走行面、11：パイプ状通路、12：移動部材、13：カメラ、
14：ローラ、15：ピンチローラ、16：ガイドローラ、17：軸受け。

Claims (4)

1. 扁平チューブからなる駆動部を有し、該駆動部の扁平チューブを折り返すとともに、該扁平チューブの駆動流体の入口側及び出口側を固定して動かないようし、該扁平チューブに前記駆動流体を流すことにより前記駆動部の扁平チューブに座屈点を形成し、該座屈点の移動により前記駆動部を動作させることを特徴とする扁平チューブを用いた駆動装置。
2. 前記扁平チューブを保持するハウジングを備え、前記扁平チューブの入口側及び出口側をこのハウジングに固定し、前記折り返した扁平チューブに内接または外接する回転軸を設け、前記座屈点の移動により前記回転軸を回転させることを特徴とする請求項１に記載の扁平チューブを用いた駆動装置を使用する流体モータ。
3. 前記扁平チューブを保持する台車を備え、前記扁平チューブの折返し部を台車の走行面に突き当て、該走行面上での前記座屈点の移動によりその反力で前記台車を移動させることを特徴とする請求項１に記載の扁平チューブを用いた駆動装置を使用する走行装置。
4. パイプ状通路内を移動可能な移動部材を有し、このパイプ状通路内で扁平チューブを折返し、前記移動部材を扁平チューブの折返し部に対し摺動可能に装着し、入口側の扁平チューブを前記通路側に固定し、出口側の扁平チューブをフリーにした状態で、前記扁平チューブの折返し点の移動により、前記移動部材を前記通路内で移動させることを特徴とする扁平チューブを用いたパイプ状通路内移動装置。
   

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