JP6752433B2 - マッキベン人工筋 - Google Patents

Description

本発明はマッキベン人工筋に関し、特に、端末部の耐久性を向上させたマッキベン人工筋に関する。

マッキベン人工筋は、流体圧アクチュエータを用いた人工筋であり、例えばエアシリンダや人工筋等、流体圧の変化を用いて駆動するものである。これらは、電磁アクチュエータ等と比べて、重量に対する出力が大きい。例えば、空気圧を用いたマッキベン人工筋としては、特許文献１がある。これは、中空の筒状の弾性チューブと、弾性チューブを覆う補強層である編組被覆体とを有する構造からなる。このような構造のマッキベン人工筋にコンプレッサから空気を導入すると、弾性管状体が径方向に膨張し、長さ方向には収縮して収縮力が発生する。

このようなマッキベン人工筋は、その端末部がシリコーン接着剤等で固着されたり、端末部にドーム状キャップが固定されたりしている。そして、端末部から弾性チューブへ送気するための送気チューブが接続されている。

特開昭４８−２４１７５号

従来のマッキベン人工筋では、人工筋がその端末部から急激に径方向に膨れ出すため、端末部のシリコーン接着剤やキャップの周縁に人工筋が強く当接し、この部分が破損することがあった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、端末部の耐久性を向上させたマッキベン人工筋を提供しようとするものである。

上述した本発明の目的を達成するために、流体圧により伸縮する本発明によるマッキベン人工筋は、中空の筒状に形成される弾性体からなる弾性チューブと、弾性チューブの外壁の上に糸状体を移動自在に縒り合わせて所定の編み角で袋編みされてなる編組チューブであって、弾性チューブが径方向に膨張し長さ方向に収縮して収縮力が得られるような編み角で袋編みされる収縮領域と、弾性チューブの端末部近傍で径方向の膨張を抑制するような編み角で袋編みされる制限領域とを有する編組チューブと、を具備するものである。

ここで、編組チューブは、径方向の膨張を抑制するような編み角が平衡角であれば良い。

また、編組チューブは、収縮領域から制限領域に向かって徐々に編み角が大きくなるように袋編みされれば良い。

また、制限領域は、弾性チューブへ送気するための送気チューブとして用いられても良い。

また、編組チューブは、収縮領域と制限領域が交互に連続して作成される場合に、制限領域の位置で切断するためのマーク手段を有するものであっても良い。

本発明のマッキベン人工筋には、端末部の耐久性が向上するという利点がある。

図１（ａ），図１（ｂ）は、本発明のマッキベン人工筋を説明するための概略側面図であり、図１（ａ）が弛緩状態のものであり、図１（ｂ）が収縮状態のものである。 図２は、本発明のマッキベン人工筋の収縮状態の端末部の一部拡大概略側面図である。 図３（ａ），図３（ｂ）は、本発明のマッキベン人工筋の端末部を送気チューブとして構成した場合を説明するための概略側面図であり、図３（ａ）が弛緩状態のものであり、図３（ｂ）が収縮状態のものである。 図４は、本発明のマッキベン人工筋の弾性チューブと編組チューブを連続的に作成した場合について説明するための概略側面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明のマッキベン人工筋を説明するための概略側面図であり、図１（ａ）が弛緩状態のものであり、図１（ｂ）が収縮状態のものである。図示の通り、本発明の流体圧により伸縮するマッキベン人工筋１は、弾性チューブ１０と、編組チューブ２０とから主に構成されている。これらの端末部１１には、例えばドーム状キャップ１２が設けられたりシリコーン接着剤等が固着されたり、また、動きを他の部材に伝達させるための金具等が取り付けられている。なお、弾性チューブ１０内に送り込まれる流体は、空気に限定されるものではなく、例えば油等の液体であっても良い。

弾性チューブ１０は、中空の筒状に形成される弾性体からなる。その中空内部には、例えば送気チューブ３０を介してコンプレッサ（図示せず）から空気が導入される。弾性体としては、ゴムチューブやシリコンチューブ等、従来のマッキベン人工筋等で用いられていたものや、今後開発されるべきあらゆる弾性体が適用可能である。

編組チューブ２０は、糸状体を弾性チューブ１０の外壁の上に移動自在に縒り合わて所定の編み角θで袋編みしたものである。具体的には、例えば製紐機を用いてスパイラル状に糸状体を巻回し、これにクロスするように反対巻で別の糸状体を巻回することで編組して袋編みすれば良い。編組チューブ２０は、径方向（長さ方向に垂直な方向）に膨張しつつ、長さ方向に収縮する所謂パンタグラフ構造を用いれば良い。これにより、図１（ｂ）に示されるように、例えばコンプレッサから空気が導入されると、弾性チューブ１０が膨張した際に、編組チューブ２０により動きが制限され、弾性チューブ１０が長さ方向に短くなる方向に収縮することになる。なお、図示例の糸状体の角度や本数、ピッチは、単に説明上の都合によるものであり、本発明は図示例に限定されるものではない。

ここで、編組チューブ２０は、図示の通り収縮領域２１と制限領域２２とを有している。収縮領域２１では、弾性チューブ１０が径方向に膨張し長さ方向に収縮して収縮力が得られるような編み角で編組チューブ２０が袋編みされている。これは、一般的なマッキベン人工筋に用いられる編組チューブの編み角と同様であり、例えば編み角は１５度から３０度、好ましくは例えば２０度であれば良い。また、制限領域２２は、弾性チューブ１０の端末部１１近傍で径方向の膨張を抑制するような編み角で袋編みされている。制限領域２２の編み角は、収縮領域２１の編み角よりも大きいものであれば良い。より具体的には、制限領域２２の編み角は、平衡角が最も径方向の膨張を抑制する効果が高くなり、その角度は約５５度である。なお、平衡角とは、袋編みされる編組チューブ２０が力学的に釣り合った状態となり、弾性チューブ１０が径方向にも膨張せず長さ方向にも収縮しないときの編み角である。したがって、制限領域２２の編み角は、端末部１１近傍の径方向の膨張量をどの程度抑えるかに応じて、収縮領域よりも大きく、平衡角までの範囲で適宜調整されれば良い。なお、平衡角よりも大きくしても抑制量には特に影響はないため、平衡角までの範囲であれば良い。

編組チューブ２０は、袋編みを行う製紐機のボビンの回転速度や巻き上げ速度等が適宜制御されることで収縮領域２１と制限領域２２となるように袋編みされれば良い。

図２に、本発明のマッキベン人工筋の収縮状態の端末部の一部拡大概略側面図を示す。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。本発明のマッキベン人工筋の端末部１１近傍は、上述のように構成されることで制限領域２２となっている。したがって、マッキベン人工筋が収縮状態においても制限領域２２の編組チューブ２０や弾性チューブ１０は径方向に膨張しないことが分かる。このため、端末部１１に設けられたドーム状キャップ１２の周縁には編組チューブ２０や弾性チューブ１０は当接しなくなり、周縁により破断されることを防止可能となり、端末部の耐久性を向上可能となる。また、端末部１１の急激な変形の防止やドーム状キャップ１２からの抜け落ち防止にも有効である。

ここで、本発明のマッキベン人工筋では、収縮領域２１と制限領域２２は、その編み角θが急峻に変化するように袋編みされるものであっても良いが、収縮領域２１から制限領域２２に向かって徐々に編み角が大きくなるように袋編みされるものであっても良い。例えば、マッキベン人工筋の長手方向の中心付近が最も編み角が小さく、両端末部に向かって徐々に編み角が大きくなるように袋編みされても良い。このように構成されることで、編み角の変化の大きいところにおける部分的な偏りによる過度な圧力の偏りも防止できる。

また、編組チューブの編み角が平衡角よりも大きい場合、マッキベン人工筋は径方向に収縮し長さ方向に伸長するものとなる。例えば収縮領域２１をこのような平衡角よりも大きい編み角で構成すると共に、制限領域２２を径方向の膨張を抑制するような編み角で構成しても良い。このように構成しても、端末部の耐久性を向上させることが可能となる。

上述の図示例では、端末部１１に例えばドーム状キャップ１２が設けられる例を示したが、本発明はこれに限定されない。本発明のマッキベン人工筋の編組チューブ２０は、制限領域２２を有している。制限領域２２は、端末部１１近傍での径方向の膨張を抑制するような編み角で袋編みされるものである。したがって、この制限領域２２は、弾性チューブ１０の状態を保つように構成されているため、そのまま弾性チューブ１０へ送気するための送気チューブとして用いることが可能となる。図３は、本発明のマッキベン人工筋の端末部を送気チューブとして構成した場合を説明するための概略側面図であり、図３（ａ）が弛緩状態のものであり、図３（ｂ）が収縮状態のものである。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表しているため、詳説は省略する。

図示の通り、この例では、マッキベン人工筋の端末部１１の一方が送気チューブとして構成されている。制限領域２２として構成されている部分がそのまま送気チューブとなっている。即ち、送気チューブとして構成されている部分は、編み角が収縮領域２１よりも大きく、例えば平衡角で袋編みされている。このように構成された端末部１１を、そのまま送気チューブとして用いてコンプレッサ等に接続すれば良い。

このように、本発明のマッキベン人工筋によれば、ドーム状キャップ等が不要となり構造がシンプルとなる。

次に、本発明のマッキベン人工筋の弾性チューブ１０と編組チューブ２０を連続的に作成した後で、所定の長さで切断してマッキベン人工筋を製造する場合について説明する。図４は、本発明のマッキベン人工筋の弾性チューブと編組チューブを連続的に作成した場合について説明するための概略側面図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表しているため、詳説は省略する。

通常、マッキベン人工筋は連続的に弾性チューブに編組チューブが袋編みされ、リールに巻き取られる。そして、所定の長さで切断して端末処理をしてマッキベン人工筋としている。本発明のマッキベン人工筋でも、同様に連続的に作成することが可能である。しかしながら、本発明のマッキベン人工筋では、収縮領域と制限領域が存在するため、制限領域の位置で切断することになる。このとき、制限領域の位置で切断するための目印があると都合が良い。

したがって、本発明のマッキベン人工筋の編組チューブ２０は、収縮領域２１と制限領域２２が交互に連続して作成される場合に、制限領域２２の位置で切断するためのマーク手段２５を有するように構成されれば良い。マーク手段２５は、例えば袋編みする製紐機に組み込んだインクジェットプリンタ等により制限領域２２を袋編み中に色付けすることで設けられれば良い。また、袋編み後にリールで巻き取る際に制限領域２２の位置にタイミングを合わせて色付けしても良い。なお、マーク手段２５は色付けだけに限定されず、切断する位置が分かるような目印であれば、例えばテープ等を貼付する等、如何なるものであっても良い。

このように、本発明のマッキベン人工筋によれば、連続的に製造される際にも、容易に切断位置を把握できる。

なお、本発明のマッキベン人工筋は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、本発明のマッキベン人工筋は、複数本を束ねて用いても良い。この場合でも、端末部の弾性チューブの動きが制限されるため、耐久性を向上させることが可能である。

１ マッキベン人工筋
１０ 弾性チューブ
１１ 端末部
１２ ドーム状キャップ
２０ 編組チューブ
２１ 収縮領域
２２ 制限領域
２５ マーク手段
３０ 送気チューブ

Claims (5)

1. 流体圧により伸縮するマッキベン人工筋であって、該マッキベン人工筋は、
   中空の筒状に形成される弾性体からなる弾性チューブと、
   前記弾性チューブの外壁の上に糸状体を移動自在に縒り合わせて所定の編み角で袋編みされてなる編組チューブであって、前記弾性チューブが径方向に膨張し長さ方向に収縮して収縮力が得られるような編み角で袋編みされる収縮領域と、前記弾性チューブの端末部近傍で径方向の膨張を抑制するような編み角で袋編みされる制限領域とが交互に連続して作成されると共に、前記制限領域の位置で切断するためのマーク手段を前記制限領域内に有する、編組チューブと、
   を具備することを特徴とするマッキベン人工筋。
2. 流体圧により伸縮するマッキベン人工筋であって、該マッキベン人工筋は、
   中空の筒状に形成される弾性体からなる弾性チューブと、
   前記弾性チューブの外壁の上に糸状体を移動自在に縒り合わせて所定の編み角で袋編みされてなる編組チューブであって、前記弾性チューブが径方向に膨張し長さ方向に収縮して収縮力が得られるような編み角で袋編みされる収縮領域と、前記弾性チューブの端末部近傍で径方向の膨張を抑制するような編み角で袋編みされ前記弾性チューブへ送気するための送気チューブとして用いられる制限領域とを有する編組チューブと、
   を具備することを特徴とするマッキベン人工筋。
3. 請求項１又は請求項２に記載のマッキベン人工筋において、前記編組チューブは、径方向の膨張を抑制するような編み角が平衡角であることを特徴とするマッキベン人工筋。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載のマッキベン人工筋において、前記編組チューブは、前記収縮領域から前記制限領域に向かって徐々に編み角が大きくなるように袋編みされることを特徴とするマッキベン人工筋。
5. 請求項２乃至請求項４の何れかに記載のマッキベン人工筋において、前記編組チューブは、前記収縮領域と前記制限領域が交互に連続して作成される場合に、前記制限領域の位置で切断するためのマーク手段を前記制限領域内に有することを特徴とするマッキベン人工筋。

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