JP4847096B2 - Actuator, drive device, and hand device - Google Patents
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Description
本発明は、フレームに内蔵できるメンブレン(membrane)方式のアクチュエータ、そのようなアクチュエータを用いて構成した駆動装置、及び、そのような駆動装置を用いて構成したハンド装置に関する。 The present invention relates to a membrane type actuator that can be incorporated in a frame, a driving device configured using such an actuator, and a hand device configured using such a driving device.
従来、空気及び液体等の流体をチューブ状の弾性体に供給し、その弾性体の膨張変形により対象物を作動させる流体圧式のアクチュエータが存在する。また、このような流体圧式のアクチュエータを用いて作動対象の部材を作動させる機構(装置)も存在する。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a fluid pressure type actuator that supplies fluid such as air and liquid to a tube-like elastic body and operates an object by expansion and deformation of the elastic body. There is also a mechanism (device) that operates a member to be operated using such a fluid pressure type actuator.
例えば、特許文献1のFIG.2及びFIG.4等には、回動可能に連結される部材間にチューブ状の弾性体を取り付けて、弾性体を膨張させることで作動対象の部材を回動させる機構が開示されている。また、特許文献2の第3図及び第4図等には、チューブ状の弾性体に屈曲可能なフィンガ部材を沿わすと共に、バンド部材で弾性体を所要間隔毎に縛り、弾性体の膨張変形によりフィンガ部材を屈曲させる機構が開示されている。
For example, FIG. 2 and FIG. No. 4, etc. discloses a mechanism for rotating a member to be actuated by attaching a tube-like elastic body between members rotatably connected, and expanding the elastic body. Further, in FIGS. 3 and 4 of
さらに、特許文献3の第3図及び第5図等には複数のチューブ状の弾性体を周囲に配置すると共に、流体を供給する弾性体を切り替えることで、作動対象の部材が様々な方向へ屈曲するようにした機構が開示されている。さらにまた、特許文献4の第1図及び第4図等には、複数のチューブ状の弾性体を並べると共に、各弾性体を筒体でカバーする構成のものが開示されている。なお、特許文献5の図1及び図5等には、小型の流体圧アクチュエータをリンク内部に配置してコンパクト化を図った機構が開示されている。
特許文献1及び特許文献2に係る機構は、チューブ状の弾性体の膨張変形により作動を行うので、膨張変形するための空間(クリアランス空間)を弾性体の周囲に確保する必要があるため、機構自体の寸法が大型化する必要がある。また、弾性体は外方に露出しているため、針状のものが刺さると破裂する特性を有する弾性体の保護が充分でないと云う問題がある。
Since the mechanisms according to
特許文献3及び特許文献4に係る機構は、複数の弾性体を用いているため、確保すべきクリアランス空間は更に大きくなり機構自体をコンパクトにまとめることは、非常に困難になる。なお、特許文献4に係る機構では、カバーを設けて弾性体の保護を図っているが、クリアランス空間を確保した上でカバーを取り付ける必要があるため、やはり機構全体が大型化することは避けられない。
Since the mechanisms according to
特許文献5に係る機構は、流体アクチュエータをリンク内に配置することでコンパクト化を図っているが、リンク内に配置される流体圧アクチュエータが小型シリンダであるため、機構が複雑化すると共に機構重量が増加し、コストも上昇すると云う問題がある。
The mechanism according to
また、各特許文献に係る機構は、いずれも一つの弾性体では、一つの部材しか作動させることができないため、複数の部材を作動させるためには複数の弾性体を設ける必要があり、複数の部材の作動を簡易な構成で実現できないと云う問題がある。 In addition, since all the mechanisms according to each patent document can operate only one member with one elastic body, it is necessary to provide a plurality of elastic bodies in order to operate a plurality of members. There is a problem that the operation of the member cannot be realized with a simple configuration.
本発明は、斯かる問題に鑑みてなされたものであり、機構の骨格となるフレームにシート状の弾性体を内蔵することにより、駆動源となる弾性体の保護した上で、小型化(特に厚み寸法を薄くすること)を図った簡易な構成のアクチュエータを提供することを目的とする。
また、本発明は、複数の線材を備えることにより、一つの弾性体で複数の対象を作動可能にしたアクチュエータを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and by incorporating a sheet-like elastic body into a frame which is a skeleton of the mechanism, the elastic body serving as a driving source is protected, and further downsizing (particularly, An object of the present invention is to provide an actuator having a simple configuration in which the thickness dimension is reduced.
Another object of the present invention is to provide an actuator that can operate a plurality of objects with one elastic body by including a plurality of wires.
さらに、本発明は、上述した構成のアクチュエータを用いることにより、簡易な構成で多様な作動を行える駆動装置を提供することを目的とする。
さらにまた、本発明は、上述した構成の駆動装置を複数用いることにより、人間の手と同等な動きを可能にしたハンド装置を提供することを目的とする。
Furthermore, an object of the present invention is to provide a drive device that can perform various operations with a simple configuration by using the actuator having the above-described configuration.
Still another object of the present invention is to provide a hand device that enables movement equivalent to that of a human hand by using a plurality of drive devices having the above-described configuration.
上記課題を解決するために第1発明に係るアクチュエータは、フレーム部材と、該フレーム部材の一面に弾性シートを介在させて取り付けてある枠状部材と、該枠状部材又は前記フレーム部材に一端が固定してある線材とを備え、前記枠状部材は、枠内空間から外方へ貫通する貫通孔を備え、前記線材は、前記枠内空間を横切って前記弾性シートの表面に沿うように配置してあり、前記線材の他端は前記貫通孔を通過して前記枠状部材の外方に位置しており、前記フレーム部材は、前記枠内空間に対応する箇所に開口した流体供給孔を備え、該流体供給孔からの流体の供給により、前記弾性シートが前記枠内空間で弾性膨張して前記線材の他端を一端側へ引っ張るようにしてあることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an actuator according to a first aspect of the present invention includes a frame member, a frame-shaped member attached to one surface of the frame member with an elastic sheet interposed therebetween, and one end of the frame-shaped member or the frame member. The frame-shaped member includes a through-hole penetrating outward from the space in the frame, and the wire is disposed so as to cross the space in the frame and along the surface of the elastic sheet. And the other end of the wire passes through the through hole and is located outside the frame-shaped member, and the frame member has a fluid supply hole opened at a position corresponding to the space in the frame. And the elastic sheet is elastically expanded in the space in the frame by the supply of fluid from the fluid supply hole, and the other end of the wire rod is pulled toward one end side.
第1発明にあっては、フレーム部材の一面に弾性体である弾性シート(メンブレン方式の弾性体)を介在させて枠状部材を取り付けるので、フレーム部材及び枠状部材で構成されるフレーム内に弾性シートを組み込むことができ、弾性シートをフレームで保護できると共に、フレーム自体の外寸が、そのままアクチュエータの外形寸法になるため小型化が可能になる。特にフレーム部材及び枠状部材に板部材を用いたときは、アクチュエータの厚み寸法を薄くできる。 In the first invention, the frame-shaped member is attached to one surface of the frame member with an elastic sheet (membrane type elastic body) as an elastic body interposed therebetween. An elastic sheet can be incorporated, and the elastic sheet can be protected by the frame, and the outer dimension of the frame itself becomes the outer dimension of the actuator as it is, so that the size can be reduced. In particular, when plate members are used for the frame member and the frame-like member, the thickness of the actuator can be reduced.
また、流体供給孔より流体を供給すると、フレーム部材と弾性シートの間に流体が入り込み弾性シートを押し広げる。この際、弾性シートは枠状部材で挟まれている箇所は変形できないため、枠状部材の枠状空間に表出している箇所のみが、枠状空間内で膨張することになり、膨張した場合でも弾性シートは枠状部材で保護される。さらに、枠状空間内を横切って弾性シートの表面に沿うように線材を配置しているので、弾性シートが膨張すると、弾性シートに合わせて線材も枠内空間で持ち上げられるように湾曲する。この湾曲により線材の他端が固定された一端の方へ引っ張られることになり、線材の他端に作動対象の部材を取り付ければ、その部材を簡易な構成のアクチュエータで作動させられる。なお、弾性シートとしては、適正な可撓性及び弾性変形できる特性を具備したものが好適であり、具体的には天然ゴム、合成ゴム材料等を用いるのが好ましい。 Further, when a fluid is supplied from the fluid supply hole, the fluid enters between the frame member and the elastic sheet and pushes the elastic sheet. At this time, since the elastic sheet cannot be deformed at the portion sandwiched by the frame-shaped member, only the portion exposed to the frame-shaped space of the frame-shaped member will be expanded in the frame-shaped space, and when expanded However, the elastic sheet is protected by the frame member. Further, since the wire is arranged so as to cross the frame-like space and along the surface of the elastic sheet, when the elastic sheet expands, the wire is bent so as to be lifted in the frame-internal space in accordance with the elastic sheet. This bending causes the other end of the wire to be pulled toward the fixed one end. If a member to be actuated is attached to the other end of the wire, the member can be operated by an actuator having a simple configuration. In addition, as an elastic sheet, the thing provided with the characteristic which can be appropriately flexible and elastically deformed is suitable, and it is preferable to use natural rubber, a synthetic rubber material, etc. specifically ,.
第2発明に係るアクチュエータは、前記線材と前記弾性シートの表面との間に配置して該弾性シートを被覆する被覆シートを備えることを特徴とする。
第2発明にあっては、弾性シートの表面を被覆シートで被覆するので、膨張する弾性シートに線材がくい込むような状況の発生を、両者の間に介在する被覆シートで防止し、弾性シートの膨張力を効率的に線材の引張り力へ変換できるようになる。また、線材と弾性シートの間に被覆シートが介在することで、表面の摩擦力が大きい弾性シートに、線材が直接的に接触することが無くなり、弾性シートの膨張に伴って線材が滑らかに移動できるようなる。さらに、弾性シートとは別体である被覆シートが存在することで、線材の位置がずれるような事態も防止することができ、例えば、線材が枠内空間の中心線に沿って配置されている場合、弾性シートが膨張しても別体の被覆シートによるホールド特性により線材を枠内空間の中心線に沿った箇所に維持させて、線材が絡まったりするのを防止し良好な作動性を長期にわたり確保できる。なお、被覆シートは、弾性シートの膨張形状をなだらかに整えることにも貢献する。また、被覆シートには、弾性シートの膨張に沿ってスムーズに湾曲することが可能な各種金属製シート、各種合成樹脂製シート、網状シートなどを適用することが好ましく、特に網状シートについては、各種金属糸、各種合成樹脂糸、各種繊維糸を織り込んで生成したものを用いることが、所要の剛性、表面の低摩擦、線材に対するホールド性等を確保する上で好適である。
The actuator which concerns on 2nd invention is provided with the coating sheet which arrange | positions between the said wire and the surface of the said elastic sheet, and coat | covers this elastic sheet.
In the second invention, since the surface of the elastic sheet is covered with the covering sheet, it is possible to prevent the occurrence of a situation where the wire rods bite into the expanding elastic sheet with the covering sheet interposed therebetween, and the elastic sheet. The expansion force can be efficiently converted into the tensile force of the wire. In addition, since the covering sheet is interposed between the wire and the elastic sheet, the wire does not directly contact the elastic sheet having a large frictional force on the surface, and the wire moves smoothly as the elastic sheet expands. I can do it. Furthermore, the presence of the covering sheet that is a separate body from the elastic sheet can also prevent a situation in which the position of the wire is shifted. For example, the wire is arranged along the center line of the space in the frame. In this case, even if the elastic sheet expands, the holding property of the separate covering sheet keeps the wire at a location along the center line of the space in the frame, preventing the wire from becoming tangled and providing good operability for a long time. Can be secured. In addition, a coating sheet contributes also to adjusting the expansion | swelling shape of an elastic sheet gently. Moreover, it is preferable to apply various metal sheets, various synthetic resin sheets, mesh sheets, and the like that can be smoothly curved along the expansion of the elastic sheet, especially for the mesh sheets. Use of metal yarns, various synthetic resin yarns, and yarns produced by weaving various fiber yarns is suitable for ensuring required rigidity, low surface friction, holdability with respect to the wire, and the like.
第3発明に係るアクチュエータは、前記線材は、複数であり、前記枠状部材は、複数の貫通孔を備え、各線材の他端は、相異する貫通孔をそれぞれ通過していることを特徴とする。
第3発明にあっては、複数の線材が枠状部材に設けた複数の貫通孔を通過するので、枠状部材の外方には、各線材の他端が存在する。弾性シートを膨張させると、膨張した弾性シートに追従して各線材の他端が固定された一端の方へ引っ張れるように各線材が移動し、一つの弾性シートで複数の線材を引っ張ることが可能になる。そのため、各線材の他端に作動対象の部材を連結すれば、単一のアクチュエータで複数の部材を作動できる。
The actuator according to a third aspect of the invention is characterized in that the wire is plural, the frame-like member includes a plurality of through holes, and the other end of each wire passes through different through holes. And
In the third invention, since the plurality of wire rods pass through the plurality of through holes provided in the frame member, the other end of each wire member exists outside the frame member. When the elastic sheet is inflated, each wire moves so that the other end of each wire is pulled toward the fixed end following the expanded elastic sheet, and it is possible to pull multiple wires with one elastic sheet become. Therefore, if a member to be operated is connected to the other end of each wire, a plurality of members can be operated with a single actuator.
第4発明に係るアクチュエータは、前記枠状部材は、枠内に設けた仕切り壁部により複数の枠内空間を形成しており、前記仕切り壁部は、仕切った枠内空間同士を連通する連通孔を備え、前記フレーム部材は、各枠内空間毎に流体供給孔を備え、前記線材は前記連通孔を通過して複数の枠内空間を横切るようにしてあることを特徴とする。 In the actuator according to a fourth aspect of the present invention, the frame-shaped member forms a plurality of intra-frame spaces by partition wall portions provided in the frame, and the partition wall portions communicate with each other within the partitioned frame spaces. The frame member includes a fluid supply hole for each space in the frame, and the wire passes through the communication hole and crosses the plurality of space in the frame.
第4発明にあっては、枠状部材に複数の枠内空間を設けると共に、各枠内空間を仕切り壁部に連通孔を形成して線材を通過させるので、枠内空間ごとに設けた流体供給孔より流体を供給した場合、枠内空間ごとに弾性シートが膨張する。この弾性シートの膨張に伴って各線材は枠内空間ごとに持ち上げられて湾曲するため、枠内空間の数だけ湾曲による線材の引張り量を増大できる。そのため、線材の他端が移動する範囲も増加し、作動量を拡大できる。なお、全ての流体供給孔から同時に流体を供給するのではなく、一部の流体供給孔だけで流体を供給するような流体の供給制御を行えば、全ての流体供給孔から供給した場合に比べて他端の移動範囲が短くなり、線材の移動量を調整することも可能になる。 In the fourth invention, the frame-shaped member is provided with a plurality of spaces in the frame, and each of the spaces in the frame is formed with a communication hole in the partition wall portion to allow the wire to pass therethrough. When fluid is supplied from the supply hole, the elastic sheet expands for each space in the frame. As the elastic sheet expands, each wire is lifted and curved for each space in the frame, so that the amount of pulling of the wire due to the bending can be increased by the number of spaces in the frame. Therefore, the range in which the other end of the wire moves is increased, and the operation amount can be increased. In addition, if the fluid supply control is performed so that the fluid is supplied from only some of the fluid supply holes instead of supplying the fluid from all the fluid supply holes at the same time, compared to the case of supplying from all the fluid supply holes. Thus, the movement range of the other end is shortened, and the movement amount of the wire can be adjusted.
第5発明に係るアクチュエータは、前記複数の枠内空間は、直線的に並べてあることを特徴とする。
第5発明にあっては、各枠内空間が直線的に並べてあるので、線材の布設も直線的になり、線材の移動に対する抵抗をできるだけ少なくしてスムーズな作動性を確保できる。また、複数の線材を用いる場合は、各線材を平行的に布設した上で、固定された一端を同じ側に配置する形態と、異なる側に配置する形態を適用でき、一つのアクチュエータで複数の部材を作動させる際の設計の自由度も高められる。
The actuator according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that the plurality of in-frame spaces are arranged linearly.
In the fifth invention, since the spaces in the frames are arranged linearly, the laying of the wire is also linear, and the resistance to the movement of the wire can be reduced as much as possible to ensure smooth operability. In addition, when using a plurality of wire rods, it is possible to apply a configuration in which each wire rod is laid in parallel and the fixed one end is disposed on the same side and a different one is disposed on a different side. The degree of design freedom when operating the member is also increased.
第6発明に係るアクチュエータは、前記複数の枠内空間は、格子状に並べてあることを特徴とする。
第6発明にあっては、複数の枠内空間を格子状に並べることで、各枠内空間を一定の平面積内に効率良く配置でき、アクチュエータの大型化を回避した上で、多様な設計目的に対応できる。例えば、大きい作動範囲の確保を目的にする場合、1本の線材を一列目の枠内空間を全て横切らせて一旦、線材の他端を枠状部材の外方へ出すと共に、折り返して二列目の枠内空間を全て横切らせて枠状部材の外方に配置すると、多数の枠内空間で膨張させる弾性シートにより大きな作動範囲を得ることが可能になる。また、複数の線材を用いる場合は、格子状枠内空間の一列及び一行に、それぞれ線材を布設すると多数の線材の他端を引っ張ることが可能になり、一つのアクチュエータで多数の部材を作動させるような機構を容易に構成できる。
The actuator according to a sixth aspect of the invention is characterized in that the plurality of in-frame spaces are arranged in a lattice pattern.
In the sixth invention, by arranging a plurality of spaces in the frame in a lattice shape, the spaces in each frame can be efficiently arranged within a certain flat area, and various designs can be made while avoiding an increase in size of the actuator. Can meet the purpose. For example, when the purpose is to secure a large operating range, one wire crosses the entire space in the frame of the first row, and once the other end of the wire is taken out of the frame-like member, it is folded back into two rows. If the entire inner space of the eye is traversed and arranged outside the frame-like member, a large operating range can be obtained by the elastic sheet that is expanded in a large number of inner spaces. When a plurality of wire rods are used, if the wire rods are laid in one row and one row in the lattice-shaped frame space, the other ends of the many wire rods can be pulled, and a large number of members are operated by one actuator. Such a mechanism can be configured easily.
第7発明に係る駆動装置は、上述した構成のアクチュエータと、該アクチュエータのフレーム部材に回動可能に連結してある回動部材とを備え、前記アクチュエータの線材の他端は、前記回動部材に取り付けてあることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a driving apparatus comprising: the actuator having the above-described configuration; and a rotating member rotatably connected to a frame member of the actuator, wherein the other end of the wire of the actuator is the rotating member. It is attached to.
第7発明にあっては、アクチュエータのフレーム部材に回動自在に回動部材を連結すると共に、その回動部材に線材の他端を取り付けたので、アクチュエータを作動させた場合、線材の他端が引っ張られるように移動し、それに伴い回動部材も回動するようになり、回動部材をアクチュエータで自在に駆動できる。なお、第7発明の駆動装置では駆動源になる弾性シートがフレームに内蔵された小型のアクチュエータを用いるため、駆動装置の全体的な構成が簡易且つ小型になる。また、アクチュエータのフレーム部材及び回動部材は細長板状又は棒状に形成した場合、駆動装置は丁度、人間の指の一部に相当するような形態にできる。 In the seventh invention, the rotation member is connected to the frame member of the actuator so as to be rotatable, and the other end of the wire is attached to the rotation member. Therefore, when the actuator is operated, the other end of the wire Is moved so as to be pulled, and the rotating member also rotates accordingly, and the rotating member can be freely driven by the actuator. In the drive device according to the seventh aspect of the invention, since a small actuator in which an elastic sheet serving as a drive source is built in the frame is used, the overall configuration of the drive device is simple and small. Further, when the frame member and the rotation member of the actuator are formed in an elongated plate shape or a rod shape, the drive device can be configured to correspond to a part of a human finger.
第8発明に係る駆動装置は、上述した構成のアクチュエータを複数有しており、複数のアクチュエータのフレーム部材は、直列的に連なって回動自在に連結してあり、連結方向で端に位置するアクチュエータのフレーム部材に回動可能に連結してある回動部材を備え、アクチュエータ同士の連結箇所では、一方のアクチュエータの線材の他端が他方のアクチュエータのフレーム部材に取り付けてあり、前記回動部材を連結するアクチュエータの線材の他端は、該回動部材に取り付けてあることを特徴とする。 The drive device according to the eighth aspect of the present invention includes a plurality of actuators having the above-described configuration, and the frame members of the plurality of actuators are connected in series and rotatably connected, and are positioned at the ends in the connecting direction. A rotating member that is rotatably connected to a frame member of the actuator, and the other end of the wire of one actuator is attached to the frame member of the other actuator at a connecting portion between the actuators; The other end of the wire rod of the actuator that connects the two is attached to the rotating member.
第8発明にあっては、複数のアクチュエータを直列的に連結して、端となるアクチュエータのフレーム部材には回動部材を回動自在に連結し、アクチュエータ同士の連結箇所では線材の他端を連結先のアクチュエータのフレーム部材に取り付けると共に、回動部材との連結箇所では線材の他端を回動部材に取り付けるので、各アクチュエータを作動させると、連結されたアクチュエータ及び回動部材が回動する。そのため、よりダイナミックな動きを行える駆動装置を実現でき、回動箇所を指の関節にみなして各アクチュエータへの流体制御を個別に行うと、より実際の指の動きと同等な複雑な作動を行って様々な用途に用いることが可能になる。 In the eighth invention, a plurality of actuators are connected in series, a rotating member is rotatably connected to the frame member of the actuator serving as an end, and the other end of the wire is connected at a connecting portion between the actuators. The actuator is attached to the frame member of the connection destination actuator, and the other end of the wire is attached to the rotation member at the connection point with the rotation member. Therefore, when each actuator is operated, the connected actuator and the rotation member rotate. . Therefore, it is possible to realize a drive device that can perform more dynamic movements, and if the fluid control for each actuator is performed individually with the rotation point regarded as a finger joint, a more complex operation equivalent to the actual finger movement is performed. Can be used for various purposes.
第9発明に係る駆動装置は、複数の線材を備えるアクチュエータと、該アクチュエータのフレーム部材に回動可能に連結してある前記アクチュエータの線材と同数の回動部材とを備え、前記アクチュエータの各線材の他端は、前記回動部材に取り付けてあることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a drive device comprising: an actuator including a plurality of wires; and the same number of rotation members as the wire of the actuator that is rotatably connected to a frame member of the actuator. The other end is attached to the rotating member.
第9発明にあっては、複数の線材を備えるアクチュエータに、線材と同数の回動部材を回動可能に連結すると共に、各線材の他端を各回動部材に取り付けるので、一つのアクチュエータで複数の回動部材を回動させることができ、簡易な構成で作動対象を複数にした機構を実現できる。なお、第9発明に係る駆動装置は、対象物を保持、挟持するような用途に好適であり、例えば、生産現場のような場面におけるワークのハンドリングに最適となる。 In the ninth aspect of the invention, the same number of rotating members as the wire rod are rotatably connected to an actuator including a plurality of wire rods, and the other end of each wire rod is attached to each rotating member. It is possible to realize a mechanism in which a plurality of operation targets are provided with a simple configuration. The drive device according to the ninth aspect of the invention is suitable for applications that hold and clamp an object, and is optimal for handling a workpiece in a scene such as a production site.
第10発明に係る駆動装置は、連結される部材間に介在する中間部材を備え、該中間部材は、部材同士の連結箇所の回動に係る軸に対して直交的な直交軸を中心にして回動可能にしてあることを特徴とする。
第10発明にあっては、部材同士の回動に対して直交する方向で回動する中間部材を連結される部材間に介在させるので、アクチュエータを作動させると、2つの軸を中心に回動することになり、作動させる側の部材を一段と複雑に動かすことが可能になる。そのため、例えば人間の親指を模した作動を行う場合、親指の関節での曲げを部材同士間の回動で対応すると共に、親指根元の掌を閉じるような動き(親指根元を内方に捻るような動き)を中間部材の回動で対応して、親指の複雑な動きを達成できる。
A drive device according to a tenth aspect of the present invention includes an intermediate member interposed between members to be connected, and the intermediate member is centered on an orthogonal axis that is orthogonal to an axis related to rotation of a connecting portion between the members. It is characterized by being rotatable.
In the tenth aspect of the invention, the intermediate member that rotates in the direction orthogonal to the rotation of the members is interposed between the connected members. Therefore, when the actuator is operated, the intermediate member rotates about the two axes. As a result, the member to be actuated can be moved more complicatedly. Therefore, for example, when performing an operation simulating a human thumb, the bending at the joint of the thumb corresponds to the rotation between the members, and the movement of closing the palm of the thumb base (to twist the thumb base inward) Can be achieved by rotating the intermediate member to achieve complicated movement of the thumb.
第11発明に係る駆動装置は、前記中間部材は、前記直交軸に係る回動範囲を規制するように連結箇所の一方の部材に当接する当接部を備えることを特徴とする。
第11発明にあっては、中間部材の回動範囲を規制する当接部を備えるので、中間部材の回動を所定の範囲に抑えて、アクチュエータの作動が無意味に大きくなるのを規制し適正な回動範囲を確保できる。
The drive device according to an eleventh aspect of the invention is characterized in that the intermediate member includes a contact portion that comes into contact with one member of the connecting portion so as to regulate a rotation range related to the orthogonal axis.
In the eleventh aspect of the present invention, since the contact portion that restricts the rotation range of the intermediate member is provided, the rotation of the intermediate member is restricted to a predetermined range, and the actuator operation is restricted from becoming meaninglessly large. An appropriate rotation range can be secured.
第12発明に係る駆動装置は、回動可能に連結してある部材同士が直線的な姿勢になるように付勢する付勢手段を備えることを特徴とする。
第12発明にあっては、連結部材同士が直線的な姿勢になるように付勢する付勢手段を備えるので、アクチュエータを作動させない場合は、駆動装置がどのような姿勢であっても、各部材を直線的な姿勢にでき、アクチュエータを作動させるときと、作動させないときのそれぞれに対して各部材の姿勢を明確に切り替えられる。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a driving device including urging means for urging the members, which are rotatably connected, to have a linear posture.
In the twelfth aspect of the invention, since the urging means for urging the connecting members so as to have a linear posture is provided, when the actuator is not operated, each driving device is in any posture. The members can be in a straight posture, and the posture of each member can be clearly switched between when the actuator is operated and when the actuator is not operated.
第13発明に係る駆動装置は、上述した構成のアクチュエータを複数有しており、複数のアクチュエータは、各フレーム部材がそれぞれ対向するように配置してあり、各フレーム部材の端部同士を結合する結合部材と、該結合部材に回動可能に取り付けてある回動部材とを備え、前記複数のアクチュエータの前記回動部材の方に位置する線材の他端は、該回動部材に取り付けてあることを特徴とする。 The drive device according to the thirteenth aspect includes a plurality of actuators having the above-described configuration, and the plurality of actuators are arranged so that the respective frame members face each other, and the ends of the respective frame members are coupled to each other. A coupling member; and a pivoting member rotatably attached to the coupling member, wherein the other end of the wire positioned toward the pivoting member of the plurality of actuators is attached to the pivoting member. It is characterized by that.
第13発明にあっては、複数のアクチュエータのフレーム部材を対向配置させると共に、各フレーム部材の端部同士を結合部材で連結し、その結合部材に回動可能に取り付けた回動部材に各アクチュエータの線材の他端を取り付けるので、回動部材をアクチュエータを設けた方向ごとへ(多方向へ)傾くように回動させられる。例えば、2つのアクチュエータを背中合わせに組み合わせた場合では、各アクチュエータを交互に作動させると、回動部材は丁度、首を振るように回動する。さらに2つを越えるアクチュエータを設けた場合は、アクチュエータの数だけ回動方向を増やすことができ、例えば、多数の方向を観察する必要のある内視鏡のような装置における回動機構に最適な構成となる。 In the thirteenth invention, the frame members of the plurality of actuators are arranged to face each other, the ends of the frame members are connected to each other by a coupling member, and each actuator is attached to the rotation member that is rotatably attached to the coupling member. Since the other end of the wire rod is attached, the rotating member can be rotated so as to be inclined in each direction in which the actuator is provided (multiple directions). For example, in the case where two actuators are combined back to back, when the actuators are operated alternately, the rotating member rotates just like swinging its head. Further, when more than two actuators are provided, the number of rotation directions can be increased by the number of actuators. For example, it is optimal for a rotation mechanism in an apparatus such as an endoscope that needs to observe many directions. It becomes composition.
第14発明に係るハンド装置は、上述した構成の駆動装置を複数有しており、長手方向の端に位置する各駆動装置のフレーム部材は、それぞれが組み合わされて一体的にしてあることを特徴とする。 A hand device according to a fourteenth aspect of the present invention includes a plurality of drive devices having the above-described configuration, and the frame members of the drive devices located at the ends in the longitudinal direction are combined and integrated. And
第14発明にあっては、複数の駆動装置の端に位置するフレーム部材を相互に固定するので、一体となったフレーム部材の全体が丁度、人間の掌に相当する部分になり、掌に相当する部分から指状に各駆動装置の動作部分が突出した形態になる。なお、人間の手と同等な動きを確保するためには、人間の指と同等に5体の駆動装置を配置することが必要であり、このような人間の手と同等な動きを実現できるハンド装置は、人間型ロボットのハンド部又は義手として利用可能になる。 In the fourteenth invention, the frame members positioned at the ends of the plurality of driving devices are fixed to each other, so that the entire integrated frame member is just a portion corresponding to a human palm and corresponds to a palm. The operation part of each drive device protrudes in a finger shape from the part to be performed. In order to ensure movement equivalent to that of a human hand, it is necessary to arrange five drive devices equivalent to human fingers, and such a hand that can realize movement equivalent to that of a human hand. The device can be used as a humanoid robot hand or prosthesis.
第1発明にあっては、フレーム部材に弾性シートを介在させて枠状部材を取り付けると共に、枠状部材の枠内空間で弾性シートの表面に沿うように線材を配置するので、流体の供給により変形する弾性シートをフレームに内蔵した形態となり、簡易な構成で弾性シートの保護及びアクチュエータ寸法の小型化を実現できる。
第2発明にあっては、弾性シートの表面を被覆シートで被覆するので、膨張する弾性シートへの線材のくい込みを防止して、弾性シートの膨張力を効率的に線材の引張り力へ変換でき、また表面の摩擦力が大きい弾性シートに線材を直接的に接触させないようにして線材のスムーズな移動を確保できると共に、作動性を悪化させる線材の位置ズレも防止できる。
In the first invention, the frame member is attached to the frame member with the elastic sheet interposed therebetween, and the wire rod is arranged along the surface of the elastic sheet in the space inside the frame of the frame member. The deformed elastic sheet is built in the frame, and the protection of the elastic sheet and the reduction of the actuator size can be realized with a simple configuration.
In the second invention, since the surface of the elastic sheet is covered with the covering sheet, it is possible to prevent the wire rod from getting into the expanding elastic sheet and efficiently convert the expansion force of the elastic sheet into the tensile force of the wire rod. In addition, the wire rod can be prevented from being brought into direct contact with the elastic sheet having a large frictional force on the surface, so that smooth movement of the wire rod can be ensured, and misalignment of the wire rod can be prevented.
第3発明にあっては、複数の線材が枠状部材に設けた複数の貫通孔を通過するので、枠状部材の外方に位置する各線材の他端により複数の対象を作動させることができる。
第4発明にあっては、複数の枠内空間を仕切る仕切り壁部に連通孔を形成して線材を通過させるので、枠内空間ごとに膨張する弾性シートの総変形量に応じて線材の移動量を増大でき、アクチュエータの作動ストロークを増長できる。
In the third invention, since the plurality of wires pass through the plurality of through holes provided in the frame-like member, the plurality of objects can be operated by the other end of each wire located outside the frame-like member. it can.
In the fourth aspect of the invention, since the wire is passed through the partition wall that partitions the plurality of spaces in the frame, the wire moves according to the total deformation amount of the elastic sheet expanding for each space in the frame. The amount can be increased and the operating stroke of the actuator can be increased.
第5発明にあっては、各枠内空間が直線的に並べてあるので、線材も直線的に布設して移動に対する抵抗をできるだけ少なくして作動ストロークの増長を図れる。
第6発明にあっては、複数の枠内空間を格子状に並べることで、複数の枠内空間を効率良く配置でき、アクチュエータの大型化を回避した上で、多様な設計目的に対応できる。
In the fifth invention, since the spaces in the frames are arranged in a straight line, it is possible to increase the operation stroke by reducing the resistance to movement as much as possible by laying the wire in a straight line.
In the sixth invention, by arranging the plurality of frame spaces in a lattice shape, the plurality of frame spaces can be arranged efficiently, and it is possible to deal with various design purposes while avoiding the increase in size of the actuator.
第7発明にあっては、アクチュエータのフレーム部材に回動部材を連結すると共に、その回動部材に線材の他端を取り付けるので、アクチュエータの作動により回動部材を回動でき、コンパクト且つ簡易な構成で回動部材を作動させることが可能な駆動装置を実現できる。 In the seventh invention, the rotating member is connected to the frame member of the actuator, and the other end of the wire is attached to the rotating member. Therefore, the rotating member can be rotated by the operation of the actuator, and is compact and simple. A drive device capable of operating the rotating member with the configuration can be realized.
第8発明にあっては、複数のアクチュエータを直列的に連結し、端のアクチュエータには回動部材を連結するので、各アクチュエータを作動させると、連結されたアクチュエータ及び回動部材が回動し、人間の指のように各部材が回動する駆動装置を実現できる。 In the eighth invention, a plurality of actuators are connected in series, and a rotating member is connected to the end actuator. Therefore, when each actuator is operated, the connected actuator and the rotating member rotate. A drive device in which each member rotates like a human finger can be realized.
第9発明にあっては、複数の線材を備えるアクチュエータに、線材と同数の回動部材を回動可能に連結して各線材の他端を各回動部材に取り付けるので、一つのアクチュエータで複数の回動部材を回動させる駆動装置を実現できる。 In the ninth aspect of the invention, the same number of rotating members as the wire rod are rotatably connected to an actuator including a plurality of wire rods, and the other end of each wire rod is attached to each rotating member. A driving device that rotates the rotating member can be realized.
第10発明にあっては、部材同士の回動に対して直交する方向で回動する中間部材を部材間に介在させるので、複雑な動きを行える駆動装置を実現できる。
第11発明にあっては、中間部材の回動範囲を規制する当接部を備えるので、中間部材の回動を所定の範囲に抑えて、適正な回動範囲を確保できる。
In the tenth invention, the intermediate member that rotates in the direction orthogonal to the rotation of the members is interposed between the members, so that it is possible to realize a drive device that can perform a complicated movement.
In the eleventh aspect of the invention, since the contact portion that regulates the rotation range of the intermediate member is provided, the rotation of the intermediate member can be suppressed to a predetermined range, and an appropriate rotation range can be secured.
第12発明にあっては、連結部材同士が直線的な姿勢になるように付勢する付勢手段を備えるので、アクチュエータを作動させるときと、作動させないときのそれぞれに対して各部材の姿勢を明確に切り替えられる。 In the twelfth aspect of the invention, since the biasing means for biasing the connecting members so as to be in a linear posture is provided, the posture of each member is set with respect to when the actuator is activated and when not activated. It can be switched clearly.
第13発明にあっては、複数のアクチュエータのフレーム部材を対向配置して結合部材で連結し、その結合部材に回動可能に取り付けた回動部材に各アクチュエータの線材の他端を取り付けるので、一つの回動部材を多方向に回動させられる駆動装置を実現できる。 In the thirteenth invention, the frame members of a plurality of actuators are arranged opposite to each other and connected by a coupling member, and the other end of each actuator wire is attached to a rotating member that is rotatably attached to the coupling member. A driving device capable of rotating one rotating member in multiple directions can be realized.
第14発明にあっては、複数の駆動装置の端に位置するフレーム部材を相互に固定するので、フレーム部材を組み合わせた部分を人間の掌に相当する箇所にして、その掌に相当する箇所から指状に各駆動装置の動作部分が突出した形態の駆動装置を実現できる。 In the fourteenth invention, the frame members positioned at the ends of the plurality of driving devices are fixed to each other. Therefore, the combined portion of the frame members is set as a position corresponding to a human palm, and the position corresponding to the palm is determined. It is possible to realize a drive device in which the operation portion of each drive device protrudes like a finger.
図1は、本発明の第1実施形態に係るアクチュエータ1を示している。このアクチュエータ1は、流体の供給を行うことで図中の白矢印方向に線材6を引っ張るようにしたものであり、メンブレン(膜)形状の駆動源をフレームに内蔵してアクチュエータの小型化(特に厚み寸法Hの薄型化)を達成したことを特徴にしている。
FIG. 1 shows an
図2にも示すように、アクチュエータ1は、フレームを形成するフレーム部材2と枠状部材4との間に弾性シート3を挟み込むと共に、枠状部材4の枠内空間4cに被覆シート5及び線材6を配置し、線材6の一端6aを枠状部材4に固定する一方、他端6bを枠状部材4の外方へ引き出している。以下、アクチュエータ1を構成する各部を詳説する。
As shown in FIG. 2, the
フレーム部材2は、平板状の部材であり一面2aを弾性シート3の積層側にしており、一面2aの周囲には計6箇所のネジ穴2dを形成している。また、フレーム部材2はネジ穴2dで囲まれた箇所の中央付近2cには裏面2bまで貫通する流体供給孔2cを穿設している。この流体供給孔2cの孔方向は、図3(a)等に示すようにフレーム部材2に対して傾斜させている。なお、フレーム部材2の材質としては、アクチュエータ1が適用される環境に応じて各種金属、各種合成樹脂を用いることができる。
The
流体供給孔2cには流体供給管7の一端部を内嵌している。なお、流体供給管7の他端部には図示していない流体供給源を接続するようにしている。流体供給源には、流体の供給及び供給した流体の吸い込みを交互に行う注射器のようなものを用いることができ、注射器のシリンダ内のピストンをモータ等で往復駆動させる制御が可能な流体供給源が、アクチュエータ1に好適である。
One end of a
弾性シート3は、ニトリルゴムを材料としたシートであり、引張り応力を受けると弾性変形し、本実施形態では膨張するように変形する(図3(b)(c)参照)。なお、弾性シート3は、周囲にフレーム部材2の各ネジ穴2dとそれぞれ連通する穴3aを設けている。
The
枠状部材4は、弾性シート3をフレーム部材2との間に挟み込むことができるように、弾性シート3と同等の平面寸法を有し、周囲の枠部4aで囲まれた内部を略矩形状の枠内空間4cにしている。また、枠状部材4は、一方の端部側に裏面4bまで貫通した線材挿通孔4dを穿設すると共に、他方の端部側には枠内空間4cの内壁面4fから外壁面4eまで貫通する貫通孔4gを穿設している。さらに、枠状部材4も周囲に弾性シート3の穴3aと連通するネジ挿通孔4hを形成している。なお、枠状部材4の材質には、フレーム部材2に適用可能なものを用いることができる。
The frame-shaped
被覆シート5は、枠状部材4の枠内空間4cと同等の平面寸法を有し、膨張する弾性シート3の形状に沿って湾曲しやすい特性のシートであり、本実施形態では、エステル系の糸で網状に編成されている。なお、被覆シート5には、エステル系の糸で網状に編成したシート以外にも弾性シート3の膨張に沿ってスムーズに湾曲することが可能な各種金属製シート、各種合成樹脂製シート、網状シートなどを適用でき、特に網状シートには、各種金属糸、各種合成樹脂糸、各種繊維糸を織り込んで生成したものを用いることができる。
また、本実施形態では被覆シート5は線材6に接着剤で接着している。本実施形態の線材6は、所要の強度を有する合成樹脂糸を用いているが、他にも各種金属、各種合成樹脂、各種繊維で生成された所要の強度を確保した糸を用いることが可能である。
The
In the present embodiment, the
次に、アクチュエータ1の組立手順を説明する。先ず、線材6の一端6aを枠状部材4の線材挿通孔4dに裏面4bから挿通して表面へ通過させ、一端6aに線材挿通孔4dの孔径より大きい結び目を形成し、一端6aを枠状部材4に固定する。また、線材6の他端6bは、枠状部材4の貫通孔4gに内壁面4fから挿通させて枠状部材4の外方へ通過させて、枠内空間4cを線材6が横切るようにする。さらに、この枠内空間4cを横切る線材6の部分に被覆シート5を下方から接着剤で貼り付ける。
Next, the assembly procedure of the
それから、一面2aに弾性シート3を積層したフレーム部材2に枠状部材4を載置し、弾性シート3を枠状部材4の枠部4aとフレーム部材2で挟み込んだ状態にして、枠状部材4の各ネジ挿通孔4hにネジBを挿通すると共にフレーム部材2のネジ穴2dに螺合して締結し、アクチュエータ1を完成する。
Then, the frame-
図3(a)〜(c)は、完成したアクチュエータ1の作動状況を示す断面図であり、以下、アクチュエータ1の作動状況を図3(a)〜(c)に基づいて説明する。なお、図3(a)〜(c)では被覆シート5の図示を省略している。
FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views showing the operating state of the completed
図3(a)は流体(例えば、空気)を供給する前の状態を示しており、この状態では、弾性シート3は、フレーム部材2の一面2aに密着した状態になっている。次に流体供給管7を通じて流体供給孔2cから流体を排出するようにアクチュエータ1への流体供給を開始すると、図3(b)に示すように弾性シート3が膨張を開始する。なお、弾性シート3は、枠状部材4の周囲の枠部4aで挟まれている部分は膨張できないので、枠内空間4cの内周縁に接する箇所を変形支点にして枠内空間4で膨張することになる。また、枠内空間4で膨張することから、弾性シート3は常に枠状部材4で囲まれて保護されている。
FIG. 3A shows a state before supplying a fluid (for example, air). In this state, the
上述した弾性シート3の膨張により、弾性シート3の表面に被覆シート5(図示は省略)を介して沿う線材6は持ち上げられ、それに伴い線材6の他端6bは、固定された一端6a側へ引っ張られて図中の白矢印方向へ移動する。
By the expansion of the
さらに、アクチュエータ1へ供給する流体量を増加すると、図3(c)に示すように弾性シート3の膨張がさらに大きくなり、それに伴い、線材3も一段と持ち上げられて、線材6の他端6b側が移動する。なお、このように弾性シート3が膨張する際、弾性シート3の表面は被覆シート5で被覆されているため、線材6が被覆シート5の表面にくい込むことがなく、弾性シート3の膨張力を効率良く線材6の移動力に変換でき、さらに、張架した状態の線材6が弾性シート3の表面に直接的に触れて弾性シート3を傷付けることを防止すると共に、弾性シート3の表面摩擦力が線材6の移動を妨げることを防止する。なお、被覆シート3に抑えられて、弾性シート3は膨張時になだらかな球状になる。さらに、フレーム部材2の流体供給孔2cは、線材6の移動端側へ向けて流体が供給されるように傾斜しているので、線材6の移動開始のレスポンスが良好になる。
Further, when the amount of fluid supplied to the
また、図3(c)のように弾性シート3が膨張変形した状態で、アクチュエータ1へ供給した流体を流体供給管7を通じて流体供給孔2cより吸い込むと、図3(b)に示す状態から図3(a)に示す状態へと膨張していた弾性シート3が収縮し、それに伴い持ち上げられていた線材6も下降し、線材6の他端6bも元の位置へ戻る。よって、アクチュエータ1に流体の供給及び吸い込みを繰り返すと、線材6の他端6bが往復するように移動し、他端6bに作動させたい対象を取り付けることで、その対象を駆動可能になる。
3C, when the fluid supplied to the
アクチュエータ1が作動対象を作動させられる力(作動力)、即ち、線材6の他端6bを図1の白矢印方向に引っ張る力は、弾性シート3が膨張した容積に関係し、膨張した容積が大きいほど引張り力も大きくなる。そのため、大きい引張り力が必要な場合は、例えば、図1に示すアクチュエータ1の長手方向の寸法を大きくして、弾性シート3の膨張容積を増大することが考えられる。また、作動させる距離は、膨張する弾性シート3がフレーム部材2の表面2aから離反する距離に関係し、離反した距離が大きいほど作動させる距離を大きくできる。そのため、作動距離を大きくするには、枠状部材4の厚み寸法を大きくすることが考えられる。
The force (actuation force) that causes the
なお、上述したアクチュエータ1においては、線材6が弾性シート3に対して滑り性が良好である場合、線材6の線径が太く弾性シート3を傷付けるおそれが無い場合、弾性シート3が球状に膨張できる特性を有する場合などには、被覆シート5を省略することも可能である。また、アクチュエータ1に供給する流体としては、気体(空気、希ガス等)以外にも液体(圧油のような作動液体)を用いることができ、この場合はフレーム部材2、弾性シート3、及び流体供給管7等には液体に耐え得る材質で作られたものを用いることが重要である。また、アクチュエータ1では、線材6の他端6aを枠状部材4に固定する以外に、フレーム部材2に固定するような構成にすること、及び他端6aをフレーム部材2と枠状部材4で挟み込んで固定することも可能である。
In the
図4は、変形例のアクチュエータ1′を示している。このアクチュエータ1′は図1に示すアクチュエータ1に比べて、枠状部材4′の枠内空間4c′を平面視で円形状(楕円形状等も含む)にしていることが特徴であり、フレーム部材2′、弾性シート3′、被覆シート5′、線材6′及び流体供給管7′は図1と同等にしている。このように枠内空間4c′を円形状にすることで、弾性シート3′が膨張する箇所の周縁形状も円形状になって角部が無くなるため、弾性シート3′の膨張支点(変形支点)になる周縁部の弾性変形に対する負担が軽減され、弾性シート3′の耐用年数を長くできる。なお、枠内空間の形状には、その他、矩形状及び円形状以外にも、菱形、六角形等の多角形など様々な形状を適用できる。
FIG. 4 shows a modified
図5は、上述したアクチュエータ1と同等の構成を有する第1アクチュエータ20、第2アクチュエータ30、及び第3アクチュエータ40を直列的に連結すると共に、端に位置する第4アクチュエータ40に回動部材50を連結した構成の駆動装置10を示している。
FIG. 5 shows that the
駆動装置10が具備する各アクチュエータ20、30、40は、フレーム部材22、32、42に弾性シート23、33、43を介在させて枠状部材24、34、44を取り付けると共に、弾性シート23、33、43を被覆する被覆シート25、35、45の上に線材26、36、46を布設している。駆動装置10は、各アクチュエータ20〜40を、それぞれ回動可能に連結しており、また、第3アクチュエータ40と回動部材50も回動可能に連結している。さらに、駆動装置10は第1アクチュエータ20に第1流体供給管27、第2アクチュエータ30に第2流体供給管37、第3アクチュエータ40に第3流体供給管47をそれぞれ取り付けて、各アクチュエータ20〜40に流体を独立して供給できるようにしている。以下、駆動装置10の各部を詳説する。
The
先ず、駆動装置10の先端に位置する回動部材50と第3アクチュエータ40は、第3回動軸R3を中心に回動部材50が回動できるように連結されている(図5、図7、図8(a)(b)参照)。第3アクチュエータ40は、フレーム部材42の回動部材50との連結側端部に凹部42bを形成し、一方、回動部材50は第3アクチュエータ40との連結側端部に凸部50aを形成し、この凸部50aをフレーム部材42の凹部42bに嵌め合わせると共に、第3回動軸R3を貫通させて、第3アクチュエータ40及び回動部材50を回動可能に連結している。
First, the
また、図7に示すように回動部材50は、第3回動軸R3から距離P1だけ離れた箇所に通過穴50dを回動部材50の表面50bから裏面50cへ貫通するように穿設しており、裏面50cには線材固定用のワッシャNを付帯させたボルトKを第3回動軸R3から距離P2だけ離れた箇所に取り付けている。第3アクチュエータ40の線材46の他端46bは、回動部材50の通過穴50dを表面50bから裏面50cへ通過させて、ワッシャNと裏面50cの間にボルトKの締結力で固定している。
Further, as shown in FIG. 7, the rotating
第3アクチュエータ40と第2アクチュエータ30との連結、及び第2アクチュエータ30と第1アクチュエータ20との連結は、上述した回動部材50と第3アクチュエータ40との連結と同様な構成である。
The connection between the
即ち、第3アクチュエータ40のフレーム部材42は第2アクチュエータ30との連結側に凸部42aを形成すると共に、第2アクチュエータ30のフレーム部材32は第3アクチュエータ40との連結側に凹部32bを形成し、第2アクチュエータ30の凹部32bに第3アクチュエータ40の凸部42aを嵌め込み、第2回動軸R2を貫通させて両部材を回動可能に連結する。さらに、第2アクチュエータ30の線材36の他端は、図7と同様に第3アクチュエータ40のフレーム部材42に形成した通過穴を通過させてボルトKで固定している。
That is, the
また、第2アクチュエータ30のフレーム部材32は第1アクチュエータ20との連結側に凸部32aを形成すると共に、第1アクチュエータ20の第2アクチュエータ30との連結側に設けた中間部材28に凹部28aを形成し、中間部材28の凹部28aに第2アクチュエータ30の凸部32aを嵌め込み、第1回動軸R1を貫通させて両部材を回動可能に連結する。さらに、第1アクチュエータ20の線材26の他端は、図7と同様に第2アクチュエータ30のフレーム部材32に形成した通過穴32c(図6(a)参照)を通過させてボルトKで固定している。
Further, the
さらに、図6(a)〜(c)に示すように、第1アクチュエータ20に設けられた中間部材28は、第1回動軸R1に対して直交的な直交軸22bを中心に回動できるように第1アクチュエータ20のフレーム部材22に取り付けられている。第1アクチュエータ20のフレーム部材22は、中間部材28の取付側の端部22aを山状に形成して第1斜辺部22d及び第2斜辺部22eを形成している。なお、第1斜辺部22dと第2斜辺部22eは傾斜角度を相異させている。さらにフレーム部材22は、中間部材28の取付側の側面を凹設して溝部22cを形成している(図5参照)。
Further, as shown in FIGS. 6A to 6C, the
一方、中間部材28は、フレーム部材22との連結側より山状の突出部28b(当接部に相当)を突設し、この突出部28bはフレーム部材22の溝部22cに差し込める厚み寸法にすると共に、傾斜した第1傾斜辺部28c及び第2傾斜辺部28dを形成している。これら各傾斜辺部28c、28dもそれぞれ傾斜角度を相異させている。中間部材28の突出部28bはフレーム部材22の溝部22cに差し込まれた状態で直交軸22bに貫通されており、これにより中間部材28はフレーム部材22に対して図6(a)に示す矢印方向に回動可能になっている。
On the other hand, the
図6(b)は中間部材28が図中左方向に回動した場合を示し、中間部材28の突出部28bの第1傾斜辺部28cがフレーム部材22の溝部22cの底面22fに当接することで中間部材28の回動範囲が規制されている。なお、この状態ではフレーム部材22の第1斜辺部22dも中間部材28の端面28eに当接している。
FIG. 6B shows a case where the
図6(c)は中間部材28が図中右方向に回動した場合を示し、中間部材28の突出部28bの第2傾斜辺部28dがフレーム部材22の溝部22cの底面22fに当接することで中間部材28の回動範囲が規制されている。なお、この状態ではフレーム部材22の第2斜辺部22eも中間部材28の端面28eに当接している。また、各斜辺部22d、22e及び各傾斜辺部28c、28dは角度が異なるため、中間部材28の右方向と左方向の回動範囲も相異したものになっている。
FIG. 6C shows a case where the
次に、駆動装置10の駆動状況を説明する。図8(a)は各アクチュエータ20、30、40を作動させていない状態を示し、駆動装置10は全体的に直線状の姿勢になっている。
Next, a driving situation of the driving
図8(b)は、第3アクチュエータ40のみを作動させた状態を示している。この場合、第3流体供給管47を通じて流体を供給して、第3アクチュエータ40の弾性シート43を膨張変形させて線材46を引き戻す方向に引っ張るので、線材46の他端が取り付けられている回動部材50が第3回動軸R3を中心に回動する。
FIG. 8B shows a state where only the
図8(c)は、第2アクチュエータ30のみを作動させた状態を示している。この場合、第2流体供給管37を通じて流体を供給して、第2アクチュエータ30の弾性シート33を膨張変形させて線材36を引き戻す方向に引っ張るので、線材36の他端が取り付けられた第3アクチュエータ40が第2回動軸R2を中心に回動する。なお、第3アクチュエータ40の先端側に連結されている回動部材50も第3アクチュエータ40と直線状の姿勢を維持したまま、第3アクチュエータ40と共に第2回動軸R2を中心に回動する。
FIG. 8C shows a state where only the
図9(a)は、第1アクチュエータ20のみを作動させた状態を示している。この場合、第1流体供給管27を通じて流体を供給して、第1アクチュエータ20の弾性シート23を膨張変形させて線材26を引き戻す方向に引っ張るので、線材26の他端が取り付けられた第2アクチュエータ30が第1回動軸R1を中心に回動する。なお、第2アクチュエータ30より先端側に連結されている第3アクチュエータ40及び回動部材50も、第2アクチュエータ30に対してそれぞれ直線状の姿勢を維持したまま、第2アクチュエータ30と共に第1回動軸R2を中心に回動する。
FIG. 9A shows a state in which only the
また、駆動装置10の姿勢が左右いずれかに傾いている場合は、重心が左右のいずれかにずれるので、第1アクチュエータ20の作動により直交軸22bを中心に中間部材28が左方向に回動(図6(b)参照)、又は右方向に回動(図6(c)参照)することが、第1回動軸R1を中心にした回動と共に生じ、より複雑な動きを実現できる。
In addition, when the posture of the driving
図9(b)は、全アクチュエータ20、30、40を作動させた状態を示している。この場合、同時的に各流体供給管27、37、47を通じて流体を供給して、各アクチュエータ20、30、40の弾性シート23、33、43を膨張変形させて各線材26、36、46を引き戻す方向に引っ張る。それにより、第2アクチュエータ30は第1回動軸R1を中心に回動し、第3アクチュエータ40は第2回動軸R2を中心に回動し、回動部材50は第3回動軸R3を中心に回動し、駆動装置10は丁度、人間の指を曲げたように全体的に略J字状に大きく屈曲する。
FIG. 9B shows a state where all the
さらに駆動装置10では、第1アクチュエータ20及び第2アクチュエータ30に流体を供給して作動を行うこと、第1アクチュエータ20及び第3アクチュエータ40に流体を供給して作動を行うこと、並びに、第2アクチュエータ30及び第3アクチュエータ40に流体を供給して作動を行うことも勿論可能であり、このように各アクチュエータ20〜30への流体の供給を適宜行うことで様々な屈曲形状へ変形するように駆動装置10を駆動できる。また、各アクチュエータ20〜40への流体供給量を適宜制御することで屈曲程度も調整可能になる。よって、駆動装置10へ流体の供給を行う装置には、各アクチュエータ20〜40への供給切替、供給量制御等を行える仕様にすることが好適である。
Further, in the driving
なお、駆動装置10は、図5乃至図9に示す形態に限定されるものではなく、種々の変形例が存在し、例えば、アクチュエータの数を1個にした最小限の構成として、図5において第3アクチュエータ40及び回動部材50を回動可能に連結したものが考えられる。また、複数のアクチュエータを用いた構成としては、2個のアクチュエータを回動可能で直線状に連結したもの(図5で回動部材50、第3アクチュエータ40、及び第2アクチュエータ30を用いた構成)が最小限の構成であり、以降、図5に示すように計3個のアクチュエータ20〜40を連結したものから、4個以上のアクチュエータを連結した構成も適用できる。
The
さらに、図6(a)〜(c)等に示す中間部材28に係る構成は、第2アクチュエータ30と第3アクチュエータ40の各フレーム部材32、42同士の連結箇所、及び第4アクチュエータ40のフレーム部材42と回動部材50同士の連結箇所にも適用できる。さらにまた、中間部材28に係る構成は、線材26の配置箇所を左右いずれかにオフセットすることで、中間部材28は直交軸22bを中心に左右いずれかに回動させながら線材26の他端が固定される部材を回動させられる。一方、中間部材28に係る構成は、駆動装置10の用途によって不要となるときは省略可能である。
Further, the configuration relating to the
図10は、上述した駆動装置10と同等の構成を有する第1駆動装置65、第2駆動装置66、第3駆動装置67、第4駆動装置68、及び第5駆動装置69を組み合わせて構成したハンド装置60を示している(図中、被覆シートの図示は省略している)。ハンド装置60は、人間の手(左手)と同等な動きを実現できるように、第1駆動装置65を親指として機能させるように配置し、以下、第2駆動装置66を人差し指、第3駆動装置67を中指、第4駆動装置68を薬指、第5駆動装置69を小指としてそれぞれ機能させるように配置している。
FIG. 10 is configured by combining the
ハンド装置60は、各駆動装置65〜69の根元側になるフレーム部材を組み合わせて、掌部61を一体的に形成している。掌部61は全体が平板状であり一面61aに各駆動装置65〜69を取り付けるようにしている。
The
具体的に掌部61は、親指の付け根に該当する箇所を、第1駆動装置65の根元側のアクチュエータを形成する枠状部材65aを取り付ける第1取付部61bにすると共に、第1取付部61bから図9中で上方となる箇所に切欠部61cを形成して、第1駆動装置65の作動範囲を確保している。また、掌部61は、切欠部61cから図9中で上方となる上端縁を左側から順に第2取付部61d、第3取付部61e、第4取付部61f、及び第5取付部61gにしている。なお、第2取付部61d〜第5取付部61gは、微妙に高さを相異させると共に所定の間隔を開けている。
Specifically, the
掌部61は、第2取付部61dに第2駆動装置66の根元側のアクチュエータを形成する枠状部材66aを取り付け、第3取付部61eに第3駆動装置67の根元側のアクチュエータを形成する枠状部材67aを取り付け、第4取付部61fに第4駆動装置68の根元側のアクチュエータを形成する枠状部材68aを取り付け、第5取付部61gに第5駆動装置69の根元側のアクチュエータを形成する枠状部材69aを取り付けて、ハンド装置60を形成している。なお、ハンド装置60は、各駆動装置65〜69に含まれるアクチュエータのそれぞれに独立して流体を供給する流体供給管(図10では図示せず)を指の背となる側に取り付けている。
The
完成したハンド装置60は、流体が適宜供給されることにより、各駆動装置65〜69が図8(a)〜(c)及び図9(a)(b)等に示す姿勢になり、人間の手と同様な動きを実現できる。特に、親指に相当する第1駆動装置65は、根元側のアクチュエータに中間部材65bを設けているので、中間部材65bを直交軸65cを中心に回動させることで、まるで親指を掌の内方へ捻るような動き(内捻と称す)を実現でき、複雑な親指の動きを再現できる。そのため、ハンド装置60は、生産現場での人間による把持の代替、及び人間型ロボットのハンド部に適用できることに加えて、人間の指と同等の動きを確保した義手としても適用できる。
In the completed
図11(a)〜(c)は、図1乃至図3に示すアクチュエータ1の変形例に係るアクチュエータ71を用いた駆動装置70を示している。変形例のアクチュエータ71は、第1線材76及び第2線材77を備えることが特徴である。第1線材76は、図1乃至図3に示すアクチュエータ1の線材6と同様に取り付けられており、一方、第2線材77は、第1線材76と平行的に且つ布線方向が逆になるように取り付けられている。第2線材77を取り付けるため、枠状部材74は、第2線材77用となる二個目の線材挿通孔74j及び貫通孔74kをそれぞれ枠部に穿設している。
FIGS. 11A to 11C show a
また、アクチュエータ71は、作動対象となる第1回動部材81及び第2回動部材82を回動可能に取り付けるために、フレーム部材72の長手方向の両端部に第1凹部72a及び第2凹部72bを凹設している。その他の箇所について、アクチュエータ71は、図1乃至図3に示すアクチュエータ1と同等の構成にしており、フレーム部材72に弾性シート73を挟んで枠状部材74を取り付けると共に、弾性シート73を被覆シート75で被覆している。
Further, the
変形例のアクチュエータ71を適用した駆動装置70は、アクチュエータ71のフレーム部材72の一方の凹部72aに、第1回動部材81の凸部81aを嵌め込んで第1回動軸R5を貫通させて第1回動部材81を回動可能に連結すると共に、他方の凹部72bには、第2回動部材82の凸部82aを嵌め込んで第2回動軸R6を貫通させて第2回動部材82を回動可能に連結している。また、駆動装置70は図7に示す形態と同様に、第1線材76の他端76bを第1回動部材81の裏面にボルト81bで固定すると共に、第2線材77の他端77bを第2回動部材82の裏面にボルト82bで固定している。
In the driving
さらに、駆動装置70は、図11(b)に示すように、フレーム部材72の凹部72a及び第1回動部材81の凸部81aによる連結箇所の両側を挟んで、フレーム部材72の裏面と第1回動部材81の裏面を繋ぐ弾性部材83a、83b(付勢手段に相当)を接着すると共に、他方も同様に凹部72b及び凸部82aによる連結箇所を挟んで弾性部材83c、83dを接着している。各弾性部材83a〜83dは合成ゴムで形成されており、上記のように貼り付けられることで、アクチュエータ71のフレーム部材72に対して第1回動部材81及び第2回動部材82が直線的な姿勢になるように付勢される。なお、各弾性部材83a〜83dは、合成ゴム製の弾性部材の替わりに、天然ゴム、板バネ、引張りコイルバネ等からなる弾性部材を用いてもよい。
Further, as shown in FIG. 11B, the driving
上述した構成の駆動装置70に流体供給管78を通じて流体を供給してアクチュエータ71を作動させると、図11(c)に示すように、弾性シート73が球状に膨張して第1線材76を引き込むように移動させて、第1回動部材81を第1回動軸R5を中心にして弾性部材83a、83bの付勢に抗して回動させると共に、第2線材77も引き込むように移動させて、第2回動部材82を第2回動軸R6を中心にして弾性部材83c、83dの付勢に抗して回動させる。
When the
よって、駆動装置70は、一つのアクチュエータ71で第1回動部材81及び第2回動部材82を回動可能にしており、シンプルな構成で複数の部材を作動させられる。しかも、アクチュエータ71を作動させない状態では、各弾性部材83a〜83dの付勢力により各回動部材81、82は直線的な姿勢になるため、アクチュエータ71の作動、非作動で各回動部材81、82の姿勢を明確に変化させることができ、駆動装置70は生産現場におけるワークの把持等に対して好適に適用可能になる。なお、各弾性部材83a〜83dに係る構成は、図5等に示す駆動装置10の回動可能な連結箇所にも適用することができる。
Therefore, in the driving
図12(a)(b)は、図1乃至図3に示すアクチュエータ1と同等の構成の第1アクチュエータ100及び第2アクチュエータ110を用いた駆動装置90を示している。駆動装置90は、第1アクチュエータ100のフレーム部材92及び第2アクチュエータ110のフレーム部材93が所要の隙間91aを隔てて対向するように各アクチュエータ100、110を配置すると共に、各フレーム部材92、93の一方の端部(図12(a)中の上側の端部)同士を結合部材94で一体的に結合してシャーシ91を形成している。
FIGS. 12A and 12B show a driving
また、シャーシ91は、多方向に回動できる連結ジョイント96の一部を結合部材94に埋設し、連結ジョイント96の結合部材94から突出している部分に回動部材95を取り付けている。この回動部材95には、各アクチュエータ100、110の回動部材95側に延出している線材106、116の他端を図7に示す構成と同様にして、一面95a及び他面95bにボルト95c、95dでそれぞれ固定している。なお、駆動装置90は、シャーシ91の隙間91a内に第1流体供給管107及び第2流体供給管117を配置している。
In the
駆動装置90の作動状況は以下の通りである。先ず、第1流体供給管107を通じて第1アクチュエータ100のみに流体の供給を行うと、枠状部材104で挟まれた弾性シート103が膨張変形し、それに伴い被覆シート105介在して弾性シート103に沿う線材106が回動部材95を引っ張るように移動する。それにより、回動部材95は図12(b)中に右矢印方向へ連結ジョイント96を中心にして回動する。
The operating status of the driving
上記のように回動部材95が右方向に回動した状態で、第1流体供給管107を通じて流体の吸い込みを行うと共に、第2流体供給管117を通じて第2アクチュエータ110に流体の供給を行うと、第2アクチュエータ110の弾性シート113が膨張変形し、線材116が回動部材95を引っ張るように移動する。
When the fluid is sucked through the first
それにより、回動部材95は図11(b)中に左矢印方向へ連結ジョイント96を中心にして回動する。この状態で、第2流体供給管117を通じて流体の吸い込みを行うと共に、第1流体供給管107を通じて第1アクチュエータ110に流体の供給を行うと、回動部材95は再度、右方向に回動した状態となり、以降、各流体供給管107、117で流体の吸い込み及び供給を交互に切り替えることで、回動部材95は左右に首を振るように回動する。よって、駆動装置90は、図5に示す駆動装置10に比べて回動範囲(回動可能な角度範囲)を大きく確保でき、大きな回動範囲を必要とする用途に好適となる。
Thereby, the
図13に示す駆動装置120は、図12の駆動装置90の変形例であり、第1アクチュエータ130、第2アクチュエータ140、及び第3アクチュエータ150を用いて3方向に回動部材125を回動可能にしたことが特徴である。変形例の駆動装置120は、基本的な構成は図11の駆動装置90と同等であり、各アクチュエータ130〜150のフレーム部材121a〜121cがそれぞれ対向するように配置して三角筒状のシャーシ121を形成している。また、シャーシ121は、各フレーム部材121a〜121cの端部同士を結合する結合部材121dに連結ジョイント126を介して回動部材125を多方向に回動可能に取り付けている。
A
駆動装置120は、各アクチュエータ130〜150の回動部材125側に延出する線材136、146、156の他端を回動部材125に取り付けている。なお、各アクチュエータ130〜150へ流体の供給及び吸い込みを行う第1流体供給管137、第2流体供給管147、及び第3流体供給管157は、シャーシ121の中空部分を通過して外方へ伸びるように配置している。
In the
駆動装置120の作動は、各アクチュエータ130〜150のいずれか1つに流体供給を行い、供給を行ったアクチュエータ側に回動部材125が傾くに回動させるようにしている。例えば、第1アクチュエータ130へ流体の供給を行うことで枠状部材134で挟まれた弾性シート133を膨張変形させ、それに伴い被覆シート135介在して弾性シート133に沿う線材136が回動部材125を引っ張るように移動させる。それにより、回動部材125は、第1アクチュエータ130の方へ連結ジョイント126を中心にして回動する。
The operation of the
上記のように回動部材125が傾いて回動した状態で、第1流体供給管137を通じて流体の吸い込みを行うと共に、第2流体供給管147を通じて第2アクチュエータ140へ流体の供給を行うと、第2アクチュエータ140の線材146が回動部材125を引っ張って第2アクチュエータ140の方へ回動部材125を傾かせる。さらに、この状態から第2流体供給管147を通じて流体の吸い込みを行うと共に、第3流体供給管157を通じて第3アクチュエータ150へ流体の供給を行うと、第3アクチュエータ150の線材156が回動部材125を引っ張って第3アクチュエータ150の方へ回動部材125を傾かせる。
When the fluid is sucked through the first
よって、駆動装置120は、上述したような流体に係る制御を行うことで、3方向の回動部材125を回動させることができ、多方向に部材を作動させる用途に対して駆動装置120は好適となる。なお、図12、13に示す装置構成では、アクチュエータ数を3個より多くすることも可能であり、多くするほど回動方向を多くできる。
Therefore, the
図14に示す駆動装置120′は、図13に示す駆動装置120の変形例であり、一端側を結合部材121d′で結合した円筒状のシャーシ121′の外周面121a′に湾曲した枠状部材134′等を取り付けて各アクチュエータ130′、140′、150′を構成していることが特徴である。なお、各アクチュエータ130′、140′、150′の枠内空間は楕円形状にしている。
A
変形例の駆動装置120′は、作動的には図13の駆動装置120と同じであり、例えば、第1流体供給管137′から流体を供給して、被覆シート135′で覆われた被覆シート133′を膨張させると、線材136′が引っ張られて回動部材125′が第1アクチュエータ130′の方へ傾く。以下、各流体供給管137′、147′、157′に対して流体の吸い込み及び供給を適宜行うことで、各線材136′、146′、156′で回動部材125′を3方向に回動させられる。このような駆動を行える駆動装置120′は全体がスマートな円柱状であるため、図13の駆動装置120に比べて外形寸法を小さくでき、狭小な箇所での使用に好適となる。
The
図15及び図16は、本発明の第2実施形態に係るアクチュエータ160を示し、第2実施形態のアクチュエータ160は、図1乃至図3に示す第1実施形態のアクチュエータ1に比べて複数の枠内空間164a〜165cを設けて線材166の移動範囲を伸長させたことが特徴である。
15 and 16 show an
具体的には、枠状部材164の枠内に2つの仕切り壁部166g、166hを設けて第1枠内空間164a、第2枠内空間164b、及び第3枠内空間164cを直線的に並べた状態で形成している。また、各仕切り壁部166g、166hには各枠内空間164a〜164cを連通する連通孔164d、164eを穿設している(図16参照)。なお、枠状部材164は、線材166の一端166aを固定するための線材挿通孔166jと貫通孔164fを周囲の枠部166iに設けている。
Specifically, two
一方、フレーム部材162は、一面162aに弾性シート163を介して取り付けられる枠状部材164の各枠内空間164a〜164cに対応する箇所に第1流体供給孔162b、第2流体供給孔162c、及び第3流体供給孔162dを開口し、各流体供給孔162b〜162dには第1流体供給管167a、第2流体供給管167b、及び第3流体供給管167cを取り付けている。
On the other hand, the
また、枠状部材164に線材挿通孔166jを通じて一端166aが固定される線材166は、第1枠内空間164aを横切って一つ目の連通孔164dを通過すると共に、第2枠内空間164bを横切って2つ目の連通孔164eを通過し、さらに第3枠内空間164cを横切って貫通孔164fを通過した他端166bを枠状部材164の外方に位置させている。なお、上述した箇所以外は、第2実施形態のアクチュエータ160は第1実施形態のアクチュエータ1と同等にしており、図15及び図16では図示を省略しているが、被覆シートを線材166と弾性シート163の間に介在させている。
Further, the
第2実施形態のアクチュエータ160において、全流体供給管167a〜167cを通じて同時的に流体の供給を行うと、各枠内空間164a〜164cごとに弾性シート163が球状に膨張変形する(図16参照)。このような弾性シート163の膨張に追従して線材166も各枠内空間164a〜164cごとに上方へ持ち上げられて変形するので、第1実施形態のアクチュエータ1と単純的に比較すれば線材166の引込量を約3倍にできる。従って、線材166の他端166bの移動量も約3倍になる。
In the
また、各流体供給管167a〜167cによる流体供給を同時的に行うのではなく、3本の流体供給管167a〜167cの中でいずれか1本又はいずれか2本だけで流体供給を行えば、線材166が持ち上げられる箇所も1箇所又は2箇所になり、線材166の引込量も細かく制御可能になる。
In addition, if the fluid supply is not performed simultaneously by the fluid supply pipes 167a to 167c, but only one or any two of the three fluid supply pipes 167a to 167c are supplied, The number of places where the
なお、第2実施形態に係るアクチュエータ160は、上述した形態に限定されるものではなく、種々の変形例の適用が可能であり、例えば、各枠内空間164a〜164cの平面視の形状は図13に示す矩形状以外に、図4に示したように円形状にすることも可能である。各枠内空間164a〜164cを円形状にした場合は、弾性シート163の膨張箇所の周縁も円状になり、角張った箇所が無くなるため弾性シート163の膨張に係る負担が低減される。また、第2実施形態のアクチュエータ160でも、第1実施形態と同様の変形例の適用が可能である。
The
図17(a)は、第2実施形態における変形例の一パターンのアクチュエータ170を示している。アクチュエータ170は、計六個の枠内空間174a〜174fを格子状に並べると共に、図中、上段となる枠内空間174a〜174cを横切る第1線材176aを枠状部材174の左側で外方に延出し、下段となる枠内空間174d〜174fを横切る第2線材176bを枠状部材174の右側で外方に延出している。各枠内空間174a〜174fに流体を供給すると、アクチュエータ170は、弾性シート173が膨張して第1線材176aを右方向へ引き込むように移動させると共に、第2線材176bを左方向に引き込むように移動させる。この際、各線材176a、176bの移動量は、図11(a)に示す第1実施形態のアクチュエータ71より大きくできる(なお、図17(a)では被覆シートの図示を省略している。以下同様)。
FIG. 17A shows a pattern of
図17(b)は、図17(a)の変形例の他パターンのアクチュエータ170′を示し、アクチュエータ170′は、計六個の枠内空間174a〜174fの上段となる枠内空間174a〜174cを横切る第1線材176aと、下段となる枠内空間174d〜174fを横切る第2線材176bを同方向の左側で外方に延出していることが特徴である。このアクチュエータ170′は、左側に位置する移動対象を2本の線材176a、176bで同時的に大きい力で且つ大きいストロークで引っ張ることができる。さらに、アクチュエータ170′は、各段で流体供給を行う枠内空間174a〜174fの数を相異させることで、2本の線材176a、176bの移動量を相異させることもでき、図6(a)〜(c)に示す中間部材28に係る構成で、第1アクチュエータ20の替わりに図17(b)のアクチュエータ170′を用いると、直交軸22bを中心とした左右の回動も細かく制御可能になる。
FIG. 17B shows another pattern of
なお、図6(a)〜(c)に示す中間部材28に係る構成に対しては、図17(b)のアクチュエータ170′以外にも、図20(a)〜(c)に示す変形例の構成を適用してもよい。この変形例の構成は、第1アクチュエータ20′のフレーム部材22′に取り付けた枠状部材24′に長穴上の2つの枠内空間を平行的に形成すると共に、各枠内空間を横切る第1線材26′、第2線材29′を第2アクチュエータ30′の枠状部材34′を取り付けたベース部材32′にボルトK1′、K2′で平行的に固定したことが特徴である。
In addition to the
この場合、第2線材29′のみを作動させるように第1アクチュエータ20′の弾性シート23′を膨張させると、図20(b)に示すように第2アクチュエータ30′を左に傾けることができる一方、第1線材26′のみを作動させるように弾性シート23′を膨張させると、図20(c)に示すように、第2アクチュエータ30′を右に傾けることができる。なお、両線材26′、29′を同時に作動させると、第2アクチュエータ30′を第1回動軸R1′を中心に回動させられる。このように、図20(a)〜(c)の変形例では、第2アクチュエータ30′の傾きを容易に制御できる。
In this case, when the elastic sheet 23 'of the first actuator 20' is expanded so as to operate only the second wire rod 29 ', the second actuator 30' can be tilted to the left as shown in FIG. 20 (b). On the other hand, when the
また、図17(c)は、図17(a)の変形例におけるさらに他のパターンのアクチュエータ170″を示し、アクチュエータ170″は、計六個の枠内空間174a〜174fの上段となる枠内空間174a〜174cに対して2本の線材176a、176cを逆方向に配置すると共に、下段となる枠内空間174d〜174fに対しても2本の線材176b、176dを逆方向に配置したことが特徴である。このアクチュエータ170″は左右両側に移動対象が存在する場合、大きい力で且つ大きいストロークで移動対象を移動させることができる。
FIG. 17C shows still another pattern of
図18(a)は、別の変形例に係る一パターンのアクチュエータ180を示している。アクチュエータ180は、十字状に計五個の枠内空間184a〜184eを並べると共に、図中、横方向に並ぶ枠内空間184a〜184cを横切るように第1線材186aを配置し、図中、縦方向に並ぶ枠内空間184e、184b、184dを横切るように第2線材186bを配置する。各枠内空間184a〜184eに流体を供給すると、アクチュエータ180は、弾性シート183が膨張して第1線材186aを右方向へ引き込むように移動させると共に、第2線材176bを下方向に引き込むように移動させる。よって、図18(a)のアクチュエータ180は、直交する方向に移動対象が存在する場合に好適である。
FIG. 18A shows a pattern of
図18(b)は、図18(a)の別の変形例における他パターンのアクチュエータ180′を示し、アクチュエータ180′は、十字状の計五個の枠内空間184a〜184eの縦方向及び横方向を横切る線材186a〜186dを横方向及び縦方向で2本にすると共に、各方向ごとに線材配置方向を逆向きにしたことが特徴である。よって、アクチュエータ180′は四方に線材186a〜186dを延出するため、枠状部材184の四方の外側に移動対象が存在する場合に好適である。
FIG. 18 (b) shows another pattern of actuator 180 'in another modification of FIG. 18 (a), and the actuator 180' has a total of five cross-shaped spaces 184a to 184e in the vertical and horizontal directions. The number of wires 186a to 186d crossing the direction is two in the horizontal direction and the vertical direction, and the wire arrangement direction is reversed in each direction. Therefore, since the
図19(a)は、さらに別の変形例に係る一パターンのアクチュエータ190を示す。アクチュエータ190は、計四個の枠内空間194a〜194dを格子状に並べると共に、一方の対角線方向に並ぶ枠内空間194a、194dを横切るように第1線材196aを配置し、他方の対角線方向に並ぶ枠内空間194b、194cを横切るように第2線材196bを配置する。各枠内空間194a〜194dに流体を供給すると、アクチュエータ190は、弾性シート193が膨張して両方の線材196a、196bを引き込むように移動させる。よって、図19(a)のアクチュエータ190は、枠状部材194の外辺部に対して斜め方向に移動対象が存在する場合に好適である。
FIG. 19A shows a pattern of
図19(b)は、図19(a)の変形例における他パターンのアクチュエータ200を示す。アクチュエータ200は、格子状に並べた枠内空間204a〜204dに対して縦方向の各列、横方向の格段、及び対角線の両方向で計12本の線材206a〜206lを配置したことが特徴である。よって、このアクチュエータ200は枠状部材204の全周囲方向に移動対象が存在する場合に好適であり、弾性シート203を膨張変形させて多数の移動対象を駆動することが可能になる。
FIG. 19B shows an
第2実施形態のアクチュエータは上述した以外にも多数の枠内空間を配置すると共に、複数の線材を適用した構成が可能である。また、第2実施形態に係る各種アクチュエータを用いて図5乃至図9に示す駆動装置10、図10に示すハンド装置60、図11(a)〜(c)に示す駆動装置70、図12(a)(b)に示す駆動装置90、及び図13に示す駆動装置120等の装置を構成することも勿論可能である。
The actuator according to the second embodiment can have a configuration in which a large number of spaces in the frame are arranged in addition to the above and a plurality of wires are applied. Further, using the various actuators according to the second embodiment, the driving
特に図15、16に示すアクチュエータ160、図17(b)に示すアクチュエータ170′は、線材の引張り方向が一方向であるため、図5乃至図9に示す駆動装置10、図10に示すハンド装置60、図12(a)(b)に示す駆動装置90、及び図13に示す駆動装置120のような装置に好適である。また、他のアクチュエータ170、170″、180、180′、190、200は、線材の引張り方向が多方向であるため、図11(a)〜(c)に示す駆動装置70のような装置に好適である。
In particular, the
1、160 アクチュエータ
2、162 フレーム部材
3、163 弾性シート
4、164 枠状部材
4c、164a、164b、164c 枠内空間
5 被覆シート
6、166 線材
6a、166a 一端
6b、166b 他端
10、70、90、120 駆動装置
28 中間部材
50、81、82、95、125 回動部材
60 ハンド装置
166g、166h 仕切り壁部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,160 Actuator 2,162 Frame member 3,163 Elastic sheet 4,164
Claims (14)
該フレーム部材の一面に弾性シートを介在させて取り付けてある枠状部材と、
該枠状部材又は前記フレーム部材に一端が固定してある線材とを備え、
前記枠状部材は、枠内空間から外方へ貫通する貫通孔を備え、
前記線材は、前記枠内空間を横切って前記弾性シートの表面に沿うように配置してあり、前記線材の他端は前記貫通孔を通過して前記枠状部材の外方に位置しており、
前記フレーム部材は、前記枠内空間に対応する箇所に開口した流体供給孔を備え、
該流体供給孔からの流体の供給により、前記弾性シートが前記枠内空間で弾性膨張して前記線材の他端を一端側へ引っ張るようにしてあることを特徴とするアクチュエータ。 A frame member;
A frame-like member attached to one surface of the frame member with an elastic sheet interposed therebetween;
A wire rod having one end fixed to the frame member or the frame member;
The frame-shaped member includes a through-hole penetrating outward from the space in the frame,
The wire is arranged so as to cross the space in the frame and along the surface of the elastic sheet, and the other end of the wire passes through the through hole and is located outside the frame-shaped member. ,
The frame member includes a fluid supply hole opened at a location corresponding to the space in the frame,
The actuator according to claim 1, wherein the elastic sheet is elastically expanded in the space in the frame by pulling the fluid from the fluid supply hole and pulls the other end of the wire to one end side.
前記枠状部材は、複数の貫通孔を備え、
各線材の他端は、相異する貫通孔をそれぞれ通過している請求項1又は請求項2に記載のアクチュエータ。 The wire is plural,
The frame member includes a plurality of through holes,
The actuator according to claim 1 or 2, wherein the other end of each wire passes through different through holes.
前記仕切り壁部は、仕切った枠内空間同士を連通する連通孔を備え、
前記フレーム部材は、各枠内空間毎に流体供給孔を備え、
前記線材は前記連通孔を通過して複数の枠内空間を横切るようにしてある請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載のアクチュエータ。 The frame-shaped member forms a plurality of in-frame spaces by partition walls provided in the frame,
The partition wall portion includes a communication hole that allows the spaces in the partitioned frame to communicate with each other.
The frame member includes a fluid supply hole for each space in the frame,
The actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the wire passes through the communication hole and crosses a plurality of spaces in the frame.
該アクチュエータのフレーム部材に回動可能に連結してある回動部材とを備え、
前記アクチュエータの線材の他端は、前記回動部材に取り付けてあることを特徴とする駆動装置。 The actuator according to any one of claims 1 to 6,
A rotating member rotatably connected to the frame member of the actuator,
The other end of the wire of the actuator is attached to the rotating member.
複数のアクチュエータのフレーム部材は、直列的に連なって回動自在に連結してあり、
連結方向で端に位置するアクチュエータのフレーム部材に回動可能に連結してある回動部材を備え、
アクチュエータ同士の連結箇所では、一方のアクチュエータの線材の他端が他方のアクチュエータのフレーム部材に取り付けてあり、
前記回動部材を連結するアクチュエータの線材の他端は、該回動部材に取り付けてあることを特徴とする駆動装置。 A plurality of actuators according to any one of claims 1 to 6;
The frame members of the plurality of actuators are connected in series and rotatably connected,
A rotation member rotatably connected to the frame member of the actuator located at the end in the connection direction;
At the connection point between the actuators, the other end of the wire of one actuator is attached to the frame member of the other actuator,
2. A driving apparatus according to claim 1, wherein the other end of the wire rod of the actuator connecting the rotating member is attached to the rotating member.
該アクチュエータのフレーム部材に回動可能に連結してある前記アクチュエータの線材と同数の回動部材とを備え、
前記アクチュエータの各線材の他端は、前記回動部材に取り付けてあることを特徴とする駆動装置。 The actuator according to any one of claims 3 to 6, and
A rotation member of the same number as the wire rod of the actuator, which is rotatably connected to the frame member of the actuator,
The other end of each wire of the actuator is attached to the rotating member.
該中間部材は、部材同士の連結箇所の回動に係る軸に対して直交的な直交軸を中心にして回動可能にしてある請求項8又は請求項9に記載の駆動装置。 An intermediate member interposed between the members to be connected;
The drive device according to claim 8 or 9, wherein the intermediate member is rotatable about an orthogonal axis orthogonal to an axis related to rotation of a connecting portion between the members.
複数のアクチュエータは、各フレーム部材がそれぞれ対向するように配置してあり、
各フレーム部材の端部同士を結合する結合部材と、
該結合部材に回動可能に取り付けてある回動部材とを備え、
前記複数のアクチュエータの前記回動部材の方に位置する線材の他端は、該回動部材に取り付けてあることを特徴とする駆動装置。 A plurality of actuators according to any one of claims 1 to 6;
The plurality of actuators are arranged so that the frame members face each other,
A coupling member that couples the ends of each frame member;
A rotating member attached rotatably to the coupling member,
The other end of the wire located in the direction of the rotation member of the plurality of actuators is attached to the rotation member.
長手方向の端に位置する各駆動装置のフレーム部材は、それぞれが組み合わされて一体的にしてあることを特徴とするハンド装置。 A plurality of the drive devices according to any one of claims 7 to 12;
The hand device characterized in that the frame members of the respective driving devices located at the ends in the longitudinal direction are combined and integrated.
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