JP5280659B2 - 弾性収縮体を備えたアクチュエータ、そのアクチュエータを備えた把持機構、および、その把持機構を備えたロボットハンド。 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F15B15/103—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type using inflatable bodies that contract when fluid pressure is applied, e.g. pneumatic artificial muscles or McKibben-type actuators
Description
を満たす様に形成されていることが好ましい。
まず、弾性収縮体4の動作について説明する。前述したように、圧力調整装置20からチューブ11内部に加圧された流体が供給されると、弾性体等により形成されたチューブ11は径方向に膨張する。これにより、チューブ11を覆う編組部材12がチューブ11の幅方向に引っ張られて伸張すると共に、軸方向に収縮する。このとき、編組部材12はチューブ11に対して軸方向に関して収縮する向きに力を加える。そのため、チューブ11も軸方向に収縮し、弾性収縮体4全体が軸方向に収縮することとなる。
次に把持機構2の動作について図8を参照しつつ説明する。なお、把持機構3の動作は把持機構2の動作と同様であるため、説明を省略する。また、図8(a),(b),(c)は、把持機構2の動作を模式的に示した図である。
次に、ロボットハンド1の動作について説明する。図9(a),(b)は、ロボットハンド1が把持対象物100を把持する際の動作の状態を模式的に示した図である。なお、図9では、ベース10には把持対象物100の形状にあわせて半円柱形状の溝10aが加工されているが、ベース10の形状はいかなるものであってもよい。また、把持機構2,3は、それぞれの弾性収縮体4が規制部材5よりもベース10の中央側に位置するように配置されていることとする。
本願発明者らは、図10の表に示すように、条件の異なる4パターンの編組部材12(図10の表では、A0〜A3)を用いて、チューブ11内部の流体圧力を1〜5MPaと変化させ、弾性収縮体4を1本のみ有する把持機構の耐久性実験を行った。実験時の外圧は大気圧近傍、外気温は10〜40度、チューブ11内部の流体温度は10〜40度である。
以上の実験より、図10の表に示す結果が得られた。なお、図10の表の「D」はチューブ11の外径(mm)、「8n」は編組部材12の打ち数(本)、「N」は編組部材12の重ね数(枚)、「T」は糸状体13のデシテックス数(T)、「σ」は糸状体13の引張強度(MPa)、「d」は糸状体13の直径(mm)を示す。
(8n×T×N×σ×d)/(D×π)≧2.4×108/π … (1)
(8n×T×N×σ×d)/(D×π)≧2.8×108/π … (2)
(8n×T×N×σ×d)/(D×π)≧3.7×108/π … (3)
2、3 把持機構
4 弾性収縮体
5 規制部材
11 チューブ(弾性体)
12 編組部材
13 糸状体
14 端末具
15 供給チューブ
20 圧力調整装置
30 閉塞部材(第1閉塞部材)
31 第1端末金具
31a 挿入部
34 止め金具
35 保護部材
40 閉塞部材(第2閉塞部材)
41 第2端末金具
41 端末金具
41a 挿入部
44 止め金具
45 保護部材
50 アクチュエータ
100 把持対象物
Claims (11)
- 内部に流体が封入される筒状の弾性体と、前記弾性体の一端側を閉塞する第1閉塞部材と、前記弾性体の他端側を閉塞する第2閉塞部材と、複数の糸状体を格子状に編み込むことにより形成され、前記弾性体の外周を覆い、前記弾性体の幅方向に伸張すると軸方向に収縮し、前記弾性体の幅方向に収縮すると軸方向に伸張する編組部材とを有する弾性収縮体と、
前記弾性体内部の流体の圧力を調整する圧力調整装置と、を備え、
前記編組部材は、前記弾性体の外径をD、前記編組部材の打ち数を8n、前記編組部材の重ね数をN、前記糸状体のデシテックス数をT、前記糸状体の引張強度をσ、前記糸状体の直径をdとしたときに、
(8n×T×N×σ×d)/(D×π)≧2.4×108/π
を満たす様に形成され、
前記第1閉塞部材は、少なくとも一端部が前記弾性体の一端側の内部に挿入された第1端末金具を有し、
前記第2閉塞部材は、少なくとも一端部が前記弾性体の他端側の内部に挿入された第2端末金具を有し、
前記編組部材の外周側かつ前記各端末金具の前記一端部付近に設けられ、前記弾性体の内周面と前記各端末金具の前記一端部の外周面とを密着させるためのリング形状の止め金具と、
前記編組部材と前記止め金具との間に設けられた略筒形状の保護部材と、をさらに備え、
前記保護部材は、前記弾性体の長手方向に関し、前記止め金具の前記弾性体の長手方向中央側に位置する端部を跨いで延びており、
前記保護部材の少なくとも前記弾性体の長手方向中央側の端部は、前記弾性体の長手方向に関し、端部側から中央側に向かう程拡径したテーパ形状に形成されている、アクチュエータ。 - 請求項1に記載のアクチュエータであって、
前記編組部材は、
(8n×T×N×σ×d)/(D×π)≧2.8×108/π
を満たす様に形成されている、アクチュエータ。 - 請求項1または2に記載のアクチュエータであって、
前記編組部材は、
(8n×T×N×σ×d)/(D×π)≧3.7×108/π
を満たす様に形成されている、アクチュエータ。 - 請求項1〜3のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、ポリ−p−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維によって形成されている、アクチュエータ。 - 請求項1〜3のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、超高強力ポリエチレン繊維によって形成されている、アクチュエータ。 - 請求項1〜3のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、パラ系アラミド繊維によって形成されている、アクチュエータ。 - 請求項1〜3のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、ポリアリレート繊維によって形成されている、アクチュエータ。 - 請求項1〜3のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、炭素繊維によって形成されている、アクチュエータ。 - 請求項4または6に記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、樹脂含浸処理がなされている、アクチュエータ。 - 請求項1〜9のいずれか一つに記載のアクチュエータと、
前記弾性収縮体の軸方向に倣う様に設けられ、前記弾性収縮体の軸方向の一端側および他端側に連結されており、伸縮不能かつ前記弾性収縮体の側が凹む様に屈曲可能または湾曲可能に構成された規制部材と、を備えた把持機構。 - 請求項10に記載の把持機構を複数備えたロボットハンド。
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