JP7402507B2 - air distribution device - Google Patents

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本発明は、空気分配装置に関し、特に、繰り返し所定の順序で空気を給排することにより動作するアクチュエータの制御に好適な空気分配装置に関する。 The present invention relates to an air distribution device, and particularly to an air distribution device suitable for controlling an actuator that operates by repeatedly supplying and discharging air in a predetermined order.

従来、空気の供給することにより径方向に膨張するとともに軸方向に収縮し、空気を排出することにより径方向に収縮するとともに軸方向に伸長する膨縮ユニットを複数直列に連結し、連結された膨縮ユニットをミミズの蠕動運動を模倣するように所定の順序で個別に膨張、収縮させることでガス管や水道管等の管内を進行させる推進装置が知られている。この推進装置では、電気的な信号により開閉する弁を各膨縮ユニットに設けるとともに各膨縮ユニットの弁の開閉を制御する制御装置が最後尾の膨縮ユニットに設けられている。 Conventionally, multiple expansion/contraction units were connected in series, which expanded radially and contracted axially by supplying air, and contracted radially and expanded axially by discharging air. BACKGROUND ART A propulsion device is known that moves an expansion and contraction unit through a pipe such as a gas pipe or water pipe by individually expanding and contracting it in a predetermined order so as to imitate the peristaltic movement of an earthworm. In this propulsion device, each expansion and contraction unit is provided with a valve that opens and closes in response to an electrical signal, and a control device that controls the opening and closing of the valve of each expansion and contraction unit is provided in the last expansion and contraction unit.

特開2014-228658号公報JP2014-228658A

しかしながら、前述のように膨縮ユニットの膨張や収縮させる場合、膨縮ユニットの膨張や収縮に、電磁弁のノズル径が、電磁弁を開閉するための制御速度や、膨縮ユニットへの給気流量や膨縮ユニットからの排気流量の増加に制限を与えるため、膨縮ユニットを膨張、収縮させる速度が頭打ちとなり、その結果、推進装置としての移動速度の向上も頭打ちとなってしまう。この問題を解決するには、ノズル径の大きな電磁弁を適用することも考えられるが、電磁弁を推進装置とともに管内を移動させる場合には、利用できる電磁弁の大きさにも限界がある。
そこで、本発明は、上記問題点を解決すべく、膨縮ユニットの膨縮動作を向上可能な空気分配装置を提供することを目的とする。
However, when expanding or deflating the expansion/deflation unit as mentioned above, the nozzle diameter of the solenoid valve depends on the control speed for opening/closing the solenoid valve or the air supply to the expansion/deflation unit. Since the increase in the flow rate and the exhaust flow rate from the expansion/contraction unit is restricted, the speed at which the expansion/contraction unit is expanded and contracted reaches a ceiling, and as a result, the improvement in the movement speed of the propulsion device also reaches a ceiling. To solve this problem, it may be possible to use a solenoid valve with a large nozzle diameter, but if the solenoid valve is to be moved in the pipe together with the propulsion device, there is a limit to the size of the solenoid valve that can be used.
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to provide an air distribution device that can improve the expansion and contraction operation of an expansion and contraction unit.

上記課題を解決するための空気分配装置の構成として、空気を供給及び排気することにより膨張、収縮するアクチュエータが3つ以上連結され、アクチュエータに所定の順序で空気を分配する空気分配装置であって、複数のアクチュエータと個別に連通する複数の孔を有するアクチュエータ連通部と、モーターの駆動により回転され、複数の孔のうち2以上の孔と連通し、空気供給手段からの圧縮空気を給気する給気部と、複数の孔のうち給気部に連通する孔を除く孔の全て、又は一部と連通し、該連通する孔を介して前記アクチュエータから空気を排気する排気部を有する流路切替部と、を備え、前記アクチュエータ連通部は、断面円形の内周面を有する筒体からなり、前記複数の孔は、一端側が前記アクチュエータに連通し、他端側が前記内周面に開口するように前記アクチュエータ連通部に設けられ、前記流路切替部は、前記アクチュエータ連通部の内周側に設けられ、前記アクチュエータ連通部の内周面に対向する断面円形の外周面を有し、前記給気部及び前記排気部は、一端が前記外周面に開口し、前記流路切替部が回転することにより、前記アクチュエータ連通部の内周に開口する前記複数の孔に一致可能に設けられ、蠕動運動を模すように前記アクチュエータを膨張、収縮させる構成とした。
本構成によれば、簡単な構成で連結された複数のアクチュエータを動作させることができる。
また、本構成によれば、流路切替部からアクチュエータに供給される圧縮空気が、流路切替部からアクチュエータ連通部に半径方向に供給されるため、効率良く流路切替部からアクチュエータ連通部に圧縮空気を供給することができる。これにより、膨縮ユニットの膨縮動作をより向上させることができる。
また、空気分配装置の他の構成として、モーターは、該モーターの回転により回転する回転板を備え、回転板は、回転中心から離れた位置に、モーターの回転軸と平行に延長する突起を備え、流路切替部は、半径方向に放射状に延長し、突起が係合する複数の溝を備え、複数の溝は、回転板が1回転する毎に隣接する溝に係合可能に設けられたことにより、モーターの回転数(回転速度)を変化させることで膨縮ユニットの膨縮動作の動作速度を向上させることができる。
アクチュエータは、空気の供給により径方向外向きに膨張するとともに軸方向に収縮し、空気の排出により径方向内向きに収縮するとともに軸方向に伸長するものや、空気の供給により径方向内向きに膨張し、空気の排出により径方向内向きに収縮するものであっても良い。
As a configuration of an air distribution device for solving the above problems, three or more actuators that expand and contract by supplying and exhausting air are connected, and the air distribution device distributes air to the actuators in a predetermined order. , an actuator communication section having a plurality of holes that individually communicate with the plurality of actuators; and an actuator communication section that is rotated by the drive of a motor, communicates with two or more of the plurality of holes, and supplies compressed air from the air supply means. A flow path having an air supply section and an exhaust section that communicates with all or some of the holes other than the hole communicating with the air supply section among the plurality of holes, and exhausts air from the actuator through the communicating hole . a switching section , the actuator communication section is made of a cylindrical body having an inner circumferential surface with a circular cross section, and one end of the plurality of holes communicates with the actuator, and the other end opens into the inner circumferential surface. The flow path switching portion is provided on the inner circumferential side of the actuator communication portion and has an outer circumferential surface having a circular cross section opposite to the inner circumferential surface of the actuator communication portion, The air supply part and the exhaust part are provided such that one end thereof is opened to the outer circumferential surface and can be aligned with the plurality of holes opened to the inner periphery of the actuator communication part by rotation of the flow path switching part, The actuator is configured to expand and contract to simulate peristaltic motion.
According to this configuration, a plurality of actuators connected together can be operated with a simple configuration.
Furthermore , according to this configuration, the compressed air supplied from the flow path switching section to the actuator is supplied from the flow path switching section to the actuator communication section in the radial direction, so that the compressed air is efficiently transferred from the flow path switching section to the actuator communication section. Compressed air can be supplied. Thereby, the expansion and contraction operation of the expansion and contraction unit can be further improved.
Further, as another configuration of the air distribution device, the motor includes a rotating plate that rotates due to rotation of the motor, and the rotating plate includes a protrusion that extends parallel to the rotation axis of the motor at a position away from the rotation center. , the flow path switching part includes a plurality of grooves extending radially in the radial direction and engaging with the protrusions, and the plurality of grooves are provided so as to be able to engage with adjacent grooves each time the rotary plate rotates once. Thus, by changing the number of revolutions (rotational speed) of the motor, it is possible to improve the operation speed of the expansion and contraction operation of the expansion and contraction unit.
Actuators can expand radially outward and contract axially by supplying air, contract radially inward and extend axially by discharging air, and actuators can expand radially inward by supplying air. It may be one that expands and then contracts radially inward as air is discharged.

空気分配装置が取り付けられた推進装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a propulsion device to which an air distribution device is attached. 膨縮ユニットの軸方向断面図である。FIG. 3 is an axial cross-sectional view of the expansion and contraction unit. 膨縮ユニットの外筒の径方向断面図である。FIG. 3 is a radial cross-sectional view of the outer cylinder of the expansion and contraction unit. 連結部の外観斜視図である。FIG. 3 is an external perspective view of a connecting portion. 空気分配装置の透視図及び分解斜視図である。FIG. 3 is a perspective view and an exploded perspective view of the air distribution device. 流路切替ギアの平面図及び軸方向断面図である。FIG. 2 is a plan view and an axial cross-sectional view of a flow path switching gear. 空気分配装置の動作を示す図である。It is a figure showing operation of an air distribution device. 空気分配装置の動作を示す図である。It is a figure showing operation of an air distribution device. 空気分配装置の動作を示す図である。It is a figure showing operation of an air distribution device. 流路切替ギアの他の形態を示す図である。It is a figure which shows another form of a flow-path switching gear. 空気分配装置の他の実施形態に係る外観斜視図及び分解斜視図である。FIG. 6 is an external perspective view and an exploded perspective view of another embodiment of the air distribution device. ステーターの平面図及び軸方向断面図である。FIG. 3 is a plan view and an axial cross-sectional view of the stator. ローターの平面図、軸方向断面図及び径方向断面図である。FIG. 2 is a plan view, an axial sectional view, and a radial sectional view of the rotor. ローターに設けられた溝と回転板に取り付けられた突起の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the groove provided in a rotor, and the protrusion attached to the rotating plate. モーターの回転とローターの回転の関係、及び給排路に対する給気路及び排気路の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotation of a motor and the rotation of a rotor, and the relationship of an air supply path and an exhaust path with respect to an air supply and exhaust path. ローターの移動とオリフィスの給排路への開閉動作を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the movement of the rotor and the opening/closing operation of the orifice to the supply/discharge path. オリフィス面積の時間変化を示すグラフである。It is a graph showing a change in orifice area over time. 流路切替装置の動作を示す図である。It is a figure showing operation of a channel switching device. 流路切替装置の動作を示す図である。It is a figure showing operation of a channel switching device. 流路切替装置の動作を示す図である。It is a figure showing operation of a channel switching device. 流路切替装置の動作を示す図である。It is a figure showing operation of a channel switching device. 流路切替装置の動作を示す図である。It is a figure showing operation of a channel switching device. 流路切替装置の動作を示す図である。It is a figure showing operation of a channel switching device.

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the claimed invention, and all combinations of features described in the embodiments are the invention. This includes configurations that are not necessarily essential to the solution and may be selectively adopted.

図1は、本実施形態に係る空気分配装置1が適用された管内推進装置の構成図である。同図に示すように、空気分配装置1は、管Z内を移動可能に構成された推進装置2の最後尾に設けられる。 FIG. 1 is a configuration diagram of an intra-tube propulsion device to which an air distribution device 1 according to the present embodiment is applied. As shown in the figure, the air distribution device 1 is provided at the rear end of a propulsion device 2 configured to be movable within a pipe Z.

以下、推進装置2の一例について説明する。推進装置2は、管Z内に設けられる移動部8と、管Z外に設けられ、移動部8の動作を制御する制御部70とで構成される。図1に示すように、移動部8は、概略、複数(本例では7つ)の膨縮ユニット80を連結して構成される。なお、連結される膨縮ユニット80の数量は、7つに限定されず、少なくとも3つ以上であるとよい。移動部8が蠕動運動を模した動作により推進力を得るには、少なくとも2つの膨縮ユニット80の膨張収縮運動と、1つの膨縮ユニット80の伸長収縮運動とがなされればよいことから、移動部8は3つの膨縮ユニット80を連結した編成が最小構成となる。 An example of the propulsion device 2 will be described below. The propulsion device 2 includes a moving section 8 provided inside the pipe Z, and a control section 70 provided outside the pipe Z and controlling the operation of the moving section 8. As shown in FIG. 1, the moving section 8 is generally configured by connecting a plurality of (seven in this example) expansion/deflation units 80. Note that the number of expansion/deflation units 80 to be connected is not limited to seven, but is preferably at least three or more. In order for the moving part 8 to obtain a propulsive force through an operation simulating peristaltic motion, it is sufficient that at least two expansion/contraction units 80 expand and contract, and one expansion/contraction unit 80 expands and contracts. The minimum configuration of the moving section 8 is a configuration in which three expansion/deflation units 80 are connected.

図2は、膨縮ユニット80が膨張状態及び収縮状態にあるときの軸方向断面図である。図3は、外筒83を半径方向に切断した切断面を誇張して示した図である。図2に示すように、膨縮ユニット80は、軸線方向に伸縮可能な筒状の内筒81の外周に二重管を形成するように筒状の外筒83を設け、内筒81及び外筒83の端部を気密を有するようにフランジ82;82を取り付けることにより、内筒81に外周と外筒83の内周及びフランジ82;82とで囲まれる閉空間としての気室Vが形成される。 FIG. 2 is an axial cross-sectional view of the inflation/deflation unit 80 when it is in an inflated state and a deflated state. FIG. 3 is an exaggerated view of a cut surface of the outer cylinder 83 cut in the radial direction. As shown in FIG. 2, the expansion/deflation unit 80 includes a cylindrical outer cylinder 83 that forms a double pipe on the outer periphery of a cylindrical inner cylinder 81 that is expandable and retractable in the axial direction. By attaching the flange 82 to the end of the cylinder 83 in an airtight manner, an air chamber V as a closed space surrounded by the outer periphery of the inner cylinder 81, the inner periphery of the outer cylinder 83, and the flange 82 is formed. be done.

図3に示すように、外筒83は、弾性体より形成される円筒状の筒本体83Aと、当該筒本体83Aの内部において密に内挿された複数の規制繊維83Bとから構成される。規制繊維83Bは、筒本体83Aの軸線方向に沿って延長し、外筒83の軸方向への伸長を拘束する。これにより、膨縮ユニット80は、気室Vに空気を供給することにより、図2(a)に示す状態から、図2(b)に示すように、外径がD1からD2へと半径方向に膨張するとともに軸方向の長さがL1からL2へと収縮する(以下この状態を単に膨張という)。また、気室Vから空気を排気することにより、図2(a)に示すように、外径がD2からD1へと半径方向に収縮するとともに軸方向の長さがL2からL1へとに伸長する(以下この状態を単に収縮という)アクチュエータとして機能する。 As shown in FIG. 3, the outer tube 83 includes a cylindrical tube body 83A made of an elastic body, and a plurality of regulating fibers 83B that are tightly inserted inside the tube body 83A. The regulating fibers 83B extend along the axial direction of the cylinder body 83A, and restrict the extension of the outer cylinder 83 in the axial direction. As a result, by supplying air to the air chamber V, the expansion/deflation unit 80 changes its outer diameter in the radial direction from D1 to D2 from the state shown in FIG. 2(a) to as shown in FIG. 2(b). At the same time, the length in the axial direction contracts from L1 to L2 (hereinafter, this state is simply referred to as expansion). Furthermore, by exhausting air from the air chamber V, the outer diameter contracts in the radial direction from D2 to D1, and the length in the axial direction expands from L2 to L1, as shown in FIG. 2(a). (hereinafter this state is simply referred to as contraction).

フランジ82;82には、連結体を介して膨縮ユニット80同士を連結するための連結部87が設けられる。連結部87は、フランジ82;82の内周面を円周方向に沿って窪む内周溝87Aと、円周方向に沿って所定間隔を空けて端面82b;82bから内周溝87Aに到達するように円弧状に窪む複数の切欠き87Bとにより構成される。 The flange 82; 82 is provided with a connecting portion 87 for connecting the expansion/deflation units 80 to each other via a connecting body. The connecting portion 87 has an inner circumferential groove 87A recessed along the circumferential direction on the inner circumferential surface of the flange 82; It is constituted by a plurality of notches 87B that are recessed in an arc shape.

また、一方のフランジ82には、気室Vへの空気の供給、気室Vからの空気の排気を可能にする給排孔90が設けられる。図2に示すように、給排孔90は、一端がフランジ82に固定された内筒81及び外筒83との間のフランジ82の表面に開口し、他端がフランジ82の内周側に開口する貫通孔として設けられる。給排孔90には、後述の空気分配装置1から延長するチューブが接続される。 Furthermore, one flange 82 is provided with a supply/discharge hole 90 that allows air to be supplied to the air chamber V and air to be exhausted from the air chamber V. As shown in FIG. 2, the supply/discharge hole 90 has one end opened on the surface of the flange 82 between the inner cylinder 81 and the outer cylinder 83 fixed to the flange 82, and the other end opened on the inner peripheral side of the flange 82. It is provided as an open through hole. A tube extending from the air distribution device 1, which will be described later, is connected to the supply/discharge hole 90.

図4は、膨縮ユニット80を連結する連結体の斜視図である。膨縮ユニット80は、例えば、連結体105により連結される。連結体105は、例えば樹脂や硬質のゴムにより構成された円筒体であって、両端側の外周に、フランジ82;82の内周に形成された複数の切欠き87Bに対応する複数の係合片106が設けられる。係合片106は、連結体105の円周方向に沿って所定長さの円弧状に延在するように外周面に突設される。連結体105は、係合片106を連結部87の切欠き87Bに一致させて押し込み、内周溝87Aに沿って回転させることで、膨縮ユニット80同士を連結する。
なお、各膨縮ユニット80は、給排孔90を有するフランジ82が進行方向後側に位置するように連結体105を介して連結すると良い。
FIG. 4 is a perspective view of a connecting body that connects the expansion/deflation units 80. The expansion/deflation units 80 are connected by a connecting body 105, for example. The connecting body 105 is a cylindrical body made of resin or hard rubber, for example, and has a plurality of engagement holes on the outer periphery of both ends corresponding to the plurality of notches 87B formed on the inner periphery of the flange 82; A piece 106 is provided. The engaging piece 106 is provided to protrude from the outer peripheral surface of the connecting body 105 so as to extend in an arc shape of a predetermined length along the circumferential direction of the connecting body 105 . The connecting body 105 connects the expansion/deflation units 80 to each other by aligning the engagement piece 106 with the notch 87B of the connecting portion 87 and pushing it in, and rotating it along the inner circumferential groove 87A.
In addition, each expansion/deflation unit 80 is preferably connected via a connecting body 105 so that the flange 82 having the supply/discharge hole 90 is located on the rear side in the direction of movement.

図1に示すように、制御部70は、概略、膨縮ユニット80に供給する圧縮空気を生成する圧縮空気供給手段73と、圧縮空気供給手段73により生成された圧縮空気を連結された膨縮ユニット80に分配する空気分配装置1と、圧縮空気供給手段73及び空気分配装置1を制御する推進制御手段75とで構成される。 As shown in FIG. 1, the control unit 70 generally includes a compressed air supply means 73 that generates compressed air to be supplied to the expansion and contraction unit 80, and an expansion and contraction system that connects the compressed air generated by the compressed air supply means 73. It is composed of an air distribution device 1 that distributes to the unit 80, a compressed air supply means 73, and a propulsion control means 75 that controls the air distribution device 1.

圧縮空気供給手段73は、例えば、コンプレッサーを利用することができ、コンプレッサーにより所定圧力に調圧された空気を空気分配装置1に供給する。 The compressed air supply means 73 can use, for example, a compressor, and supplies the air distribution device 1 with air regulated to a predetermined pressure by the compressor.

図5は、本実施形態に係る空気分配装置1の概略構成図である。
空気分配装置1は、例えば、図1に示すように、移動部8の進行方向の最後尾に配置され、圧縮空気供給手段73から供給される圧縮空気を、前述の膨縮ユニット80に所定の順序で供給し、膨張、収縮を繰り返すように制御するための装置である。ここでいう所定の順序とは、移動部8を構成する膨縮ユニット80の膨張・収縮が蠕動運動を模した動作をいう。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the air distribution device 1 according to this embodiment.
For example, as shown in FIG. 1, the air distribution device 1 is disposed at the tail end of the moving section 8 in the traveling direction, and supplies compressed air supplied from the compressed air supply means 73 to the aforementioned expansion and contraction unit 80 in a predetermined manner. This is a device for controlling supply in order and repeating expansion and contraction. The predetermined order here refers to an operation in which the expansion and contraction of the expansion and contraction unit 80 that constitutes the moving section 8 simulates peristaltic motion.

図5に示すように、空気分配装置1は、概略、ケース10と、流路切替ギア30と、モーター40とで構成されている。
ケース10は、例えば、円筒状に形成され、流路切替ギア30及びモーター40を収容するための収容空間を有する本体部11と、本体部11に収容された流路切替ギア30及びモーター40へのアクセスを可能にする蓋部12とで構成される。
なお、ケース10の外形の形状は、円筒状に限定されず適宜変更すれば良い。
As shown in FIG. 5, the air distribution device 1 generally includes a case 10, a flow path switching gear 30, and a motor 40.
The case 10 includes, for example, a main body 11 that is formed in a cylindrical shape and has an accommodation space for accommodating the flow path switching gear 30 and the motor 40, and the flow path switching gear 30 and the motor 40 accommodated in the main body 11. It is composed of a lid part 12 that allows access to.
Note that the outer shape of the case 10 is not limited to a cylindrical shape, and may be changed as appropriate.

本体部11には、膨縮ユニット80に延長するチューブの一端が接続されるチューブ接続部14が設けられている。チューブ接続部14は、例えば、本体部11の一端側に設けられ、中心軸がケース10の軸線に対してオフセットする円板状に形成される。チューブ接続部14は、本実施形態では、本体部11と一体的に形成されている。チューブ接続部14の他端側を向く端面14aは、ケース10の軸線と直交する平面状に形成される。 The main body portion 11 is provided with a tube connecting portion 14 to which one end of a tube extending to the inflation/deflation unit 80 is connected. The tube connecting portion 14 is provided, for example, on one end side of the main body portion 11 and is formed in the shape of a disk whose central axis is offset with respect to the axis of the case 10 . The tube connecting portion 14 is formed integrally with the main body portion 11 in this embodiment. An end surface 14a facing the other end of the tube connecting portion 14 is formed into a planar shape orthogonal to the axis of the case 10.

チューブ接続部14には、板厚方向に貫通する複数の孔17が形成される。複数の孔17は、例えば、前述の膨縮ユニット80の数量分(本実施形態では図1に示すように7つ)設けられる。複数の孔17は、例えば、チューブ接続部14の中心線を中心とする一つのピッチ円上に位置し、円周方向に均等な間隔で配置される。一つの孔17には、一つの膨縮ユニット80がチューブを介して接続される。なお、チューブは、図示していないが、チューブ接続部14と膨縮ユニット80との空気の流通を可能とする可撓性を有する管であって、孔17と膨縮ユニット80の気室Vとを連通する。つまり、チューブ接続部14は、アクチュエータ連通部として機能する。 A plurality of holes 17 are formed in the tube connecting portion 14 to penetrate in the thickness direction. The plurality of holes 17 are provided, for example, in the number of the above-mentioned expansion/deflation units 80 (in this embodiment, seven holes as shown in FIG. 1). The plurality of holes 17 are located, for example, on one pitch circle centered on the center line of the tube connecting portion 14, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction. One expansion/deflation unit 80 is connected to one hole 17 via a tube. Although the tube is not shown, it is a flexible tube that allows air to flow between the tube connecting portion 14 and the expansion/deflation unit 80, and is a flexible tube that allows air to flow between the tube connection portion 14 and the expansion/deflation unit 80. communicate with. In other words, the tube connection section 14 functions as an actuator communication section.

図6は、流路切替ギア30の平面図及び軸方向断面図である。詳細には、図6(a)は、流路切替ギア30におけるギア部32方向の平面図、図6(b)は、図6(a)に矢印k-kで示す軸方向断面図である。流路切替ギア30は、チューブ接続部14に接続された膨縮ユニット80への空気の供給及び膨縮ユニット80に供給した空気の排気を制御する流路切替部として機能する。 FIG. 6 is a plan view and an axial cross-sectional view of the flow path switching gear 30. Specifically, FIG. 6(a) is a plan view of the flow path switching gear 30 in the direction of the gear portion 32, and FIG. 6(b) is an axial cross-sectional view shown by arrow k--k in FIG. 6(a). . The flow path switching gear 30 functions as a flow path switching section that controls the supply of air to the expansion/contraction unit 80 connected to the tube connection section 14 and the exhaust of the air supplied to the expansion/contraction unit 80 .

図6に示すように、流路切替ギア30は、該流路切替ギア30の回転軸となる軸部31と、軸部31の一端側に設けられ、モーター40の回転が入力されるギア部32とを備え、ギア部32をチューブ接続部14に対向させてケース10内に配置される。 As shown in FIG. 6, the flow path switching gear 30 includes a shaft portion 31 serving as a rotation axis of the flow path switching gear 30, and a gear portion provided at one end side of the shaft portion 31 to which the rotation of the motor 40 is input. 32, and is arranged in the case 10 with the gear part 32 facing the tube connecting part 14.

軸部31は、中空の例えば円筒状の筒体により構成され、本体部11に設けられた流路切替ギア支持部15に回転可能に支持される。流路切替ギア支持部15は、前述のチューブ接続部14の端面14aと対向する位置に設けられ、チューブ接続部14の中心線を軸線として延長する貫通孔18を備える。貫通孔18は、流路切替ギア30の軸部31が挿入され、流路切替ギア30を回転可能に支持する。 The shaft portion 31 is constituted by a hollow, for example, cylindrical cylinder, and is rotatably supported by the flow path switching gear support portion 15 provided in the main body portion 11 . The flow path switching gear support section 15 is provided at a position facing the end surface 14a of the tube connection section 14 described above, and includes a through hole 18 that extends with the center line of the tube connection section 14 as an axis. The shaft portion 31 of the channel switching gear 30 is inserted into the through hole 18, and the channel switching gear 30 is rotatably supported.

ギア部32は、外周にモーター40に取り付けられたギアに噛み合うギア歯34を有する歯車であって、回転軸が軸部31の中心軸と同軸となるように、軸部31の一端側に設けられている。 The gear portion 32 is a gear having gear teeth 34 on its outer periphery that mesh with a gear attached to the motor 40, and is provided on one end side of the shaft portion 31 so that its rotation axis is coaxial with the center axis of the shaft portion 31. It is being

ギア部32のチューブ接続部14に対向する対向面32aは、チューブ接続部14の端面14aと平行な平面状に形成される。ギア部32は、対向面32aに扇状に窪む凹部36と、他側面からギア部32の板厚方向に円弧状に貫通する弧状孔38を備える。凹部36は、中心側に軸部31の中空空間31sと連通する孔36hを有し、チューブ接続部14に設けられた複数の孔(本例では2つの孔)を含むように、中心側から半径方向外側に向けて扇状に広がるように形成される(図7参照)。 An opposing surface 32 a of the gear portion 32 that faces the tube connecting portion 14 is formed in a planar shape parallel to the end surface 14 a of the tube connecting portion 14 . The gear portion 32 includes a fan-shaped recess 36 on the opposing surface 32a, and an arc-shaped hole 38 penetrating the gear portion 32 from the other side in an arc shape in the thickness direction. The recessed portion 36 has a hole 36h communicating with the hollow space 31s of the shaft portion 31 on the center side, and includes a plurality of holes (two holes in this example) provided in the tube connection portion 14 from the center side. It is formed so as to spread outward in the radial direction in a fan shape (see FIG. 7).

軸部31の他端側には、ロータリー継手33が取り付けられ、ロータリー継手33を介して圧縮空気供給手段73から延長するチューブ167が接続される。これにより、ギア部32とともに回転する軸部31とのチューブ167の供回りが防止される。そして、チューブ167から軸部31の中空空間31sに流れた圧縮空気は、回転するギア部32の凹部36を経て、凹部36に重なる位置にある孔17に供給される。つまり、凹部36は、膨縮ユニット80への給気部として機能するとともに、軸部31の中空空間31s及び凹部36が、圧縮空気の給気通路として機能する。 A rotary joint 33 is attached to the other end of the shaft portion 31, and a tube 167 extending from the compressed air supply means 73 is connected via the rotary joint 33. This prevents the tube 167 from rotating together with the shaft portion 31 that rotates together with the gear portion 32. The compressed air flowing from the tube 167 into the hollow space 31s of the shaft portion 31 passes through the recess 36 of the rotating gear portion 32 and is supplied to the hole 17 located at a position overlapping the recess 36. That is, the recess 36 functions as an air supply section to the expansion/deflation unit 80, and the hollow space 31s of the shaft section 31 and the recess 36 function as an air supply passage for compressed air.

弧状孔38は、凹部36に重なる孔17を除く、チューブ接続部14に設けられた残りの複数の孔17(本例では5つの孔)を含むように、円周方向に沿う円弧状に形成される(図7参照)。弧状孔38は、大気圧状態にあるケース10内に連通するため、弧状孔38に重なる孔17にチューブを介して接続された膨縮ユニット80の気室Vから空気を大気中に排気する排気部として機能する。換言すれば、本例における弧状孔38は、膨縮ユニット80の気室Vを大気開放する大気開放部ともいうことができる。なお、膨縮ユニット80の気室Vは、必ずしも大気に開放される必要はない。
流路切替ギア30は、凹部36や弧状孔38に連通する膨縮ユニット80に対して、圧縮空気を供給したときの高圧状態や、空気を排出したときの低圧状態が隔離されるように凹部36や弧状孔38が構成されていれば良い。
The arc-shaped hole 38 is formed in an arc shape along the circumferential direction so as to include the remaining plurality of holes 17 (five holes in this example) provided in the tube connection part 14, excluding the hole 17 that overlaps the recess 36. (See Figure 7). Since the arcuate hole 38 communicates with the inside of the case 10 which is at atmospheric pressure, it is an exhaust gas that exhausts air from the air chamber V of the expansion/deflation unit 80 connected via a tube to the hole 17 overlapping the arcuate hole 38 into the atmosphere. function as a department. In other words, the arcuate hole 38 in this example can also be called an atmosphere opening part that opens the air chamber V of the expansion/contraction unit 80 to the atmosphere. Note that the air chamber V of the expansion/contraction unit 80 does not necessarily need to be opened to the atmosphere.
The flow path switching gear 30 has a recess so that a high pressure state when compressed air is supplied and a low pressure state when air is discharged are isolated from the expansion/deflation unit 80 that communicates with the recess 36 and the arcuate hole 38. 36 or an arcuate hole 38 is sufficient.

モーター40は、ギア部32の外周に設けられた歯車と噛み合う歯車41を回転軸に備え、ケース10に設けられたモーター収容部16に収容される。モーター収容部16は、モーター40を収容したときに、モーター40の回転軸が流路切替ギア30の軸部31と平行となるように、流路切替ギア支持部15に隣接して設けられる。モーター40には、例えば、ステッピングモーターやサーボモーター等のように回転角度が制御可能なものや回転速度を制御可能なものや減速ギアを有するギアードモーター等を用いることができる。モーター40は、推進制御手段75と電気的に接続され、回転速度などが制御される。 The motor 40 includes a rotating shaft having a gear 41 that meshes with a gear provided on the outer periphery of the gear portion 32, and is housed in a motor accommodating portion 16 provided in the case 10. The motor accommodating portion 16 is provided adjacent to the channel switching gear support portion 15 so that the rotation axis of the motor 40 is parallel to the shaft portion 31 of the channel switching gear 30 when the motor 40 is accommodated. As the motor 40, for example, a stepping motor, a servo motor, etc. whose rotation angle can be controlled, a rotation speed which can be controlled, a geared motor having a reduction gear, etc. can be used. The motor 40 is electrically connected to a propulsion control means 75, and its rotational speed and the like are controlled.

推進制御手段75は、モーター40及び圧縮空気供給手段73に接続される。
推進制御手段75は、例えば、移動の開始及び停止等を指示するオン・オフスイッチや、モーター40の回転速度を制御するボリュームスイッチなどにより構成することができる。そして、移動を開始するときには、スイッチをオンにすることにより、圧縮空気供給手段73から空気分配装置1に圧縮空気が供給され、モーター40を回転させる。これにより、流路切替ギア30の凹部36に重なる孔17を介して、該重なる孔17にチューブが接続された膨縮ユニット80を膨張させることができ、弧状孔38に重なる孔17にチューブが接続された膨縮ユニット80を収縮させることができる。
Propulsion control means 75 is connected to motor 40 and compressed air supply means 73.
The propulsion control means 75 can be configured with, for example, an on/off switch that instructs to start and stop movement, a volume switch that controls the rotational speed of the motor 40, and the like. Then, when starting the movement, by turning on the switch, compressed air is supplied from the compressed air supply means 73 to the air distribution device 1, and the motor 40 is rotated. As a result, the expansion/contraction unit 80 with the tube connected to the overlapping hole 17 can be expanded through the hole 17 overlapping the recess 36 of the flow path switching gear 30, and the tube can be connected to the hole 17 overlapping the arcuate hole 38. The connected inflation/deflation unit 80 can be deflated.

なお、推進制御手段75によるモーター40の回転の制御は、連続的に回転させるようにしたり、簡単なタイマー機能等により断続的に回転させるように構成しても良い。 The rotation of the motor 40 may be controlled by the propulsion control means 75 so that it rotates continuously or intermittently using a simple timer function or the like.

図7乃至図9は、空気分配装置1を動作させたときのチューブ接続部14の孔17と、流路切替ギア30の凹部36及び弧状孔38との関係を模式的に示すとともに、移動部8における膨縮ユニット80の動作を示す図である。なお、同図では、図1に示した管Zは省略してある。また、以下の説明では、連結された膨縮ユニット80の位置を特定するために、80A,80B,・・・,80G等として説明する。また、各膨縮ユニット80A~80Gと接続される孔17についても、孔17A,孔17B,・・・,17G等として特定する。 7 to 9 schematically show the relationship between the hole 17 of the tube connection part 14 and the recess 36 and arcuate hole 38 of the flow path switching gear 30 when the air distribution device 1 is operated, and also show the relationship between the moving part 8 is a diagram showing the operation of the expansion/deflation unit 80 in FIG. In this figure, the tube Z shown in FIG. 1 is omitted. In addition, in the following description, in order to specify the positions of the connected expansion/deflation units 80, they will be described as 80A, 80B, . . . , 80G, etc. Further, the holes 17 connected to each of the expansion/contraction units 80A to 80G are also specified as holes 17A, holes 17B, . . . , 17G, etc.

図7(a)に示すように、凹部36が孔17A;17Bに連通し、弧状孔38が孔17C~17Gに連通すると、推進装置は、膨縮ユニット80A;80Bに圧縮空気供給手段73から圧縮空気が供給され、膨縮ユニット80A;80Bが膨張する。また、膨縮ユニット80C~80Gは、大気圧状態となり収縮状態にある。 As shown in FIG. 7(a), when the recess 36 communicates with the holes 17A and 17B and the arcuate hole 38 communicates with the holes 17C to 17G, the propulsion device connects the compressed air supply means 73 to the expansion and contraction units 80A and 80B. Compressed air is supplied, and the expansion/contraction units 80A and 80B expand. Further, the expansion/contraction units 80C to 80G are at atmospheric pressure and in a deflated state.

次に、図8に示すように、モーター40の駆動により流路切替ギア30が回転し、凹部が孔17B;17Cに連通し、弧状孔が孔17D~17G;17Aに連通すると、推進装置は、膨縮ユニット80Bの膨張状態が維持され、80Cに圧縮空気供給手段73から圧縮空気が供給され、膨縮ユニット80Cが膨張する。また、膨縮ユニット80D~80Gは、収縮状態が維持され、膨縮ユニット80Aは供給された圧縮空気が弧状孔から排出され、収縮する。 Next, as shown in FIG. 8, when the flow path switching gear 30 is rotated by the drive of the motor 40, the concave portion communicates with the holes 17B; 17C, and the arcuate holes communicate with the holes 17D to 17G; The expanded state of the expansion/contraction unit 80B is maintained, compressed air is supplied from the compressed air supply means 73 to the expansion/contraction unit 80C, and the expansion/contraction unit 80C is expanded. Further, the expansion and contraction units 80D to 80G are maintained in a contracted state, and the supplied compressed air is discharged from the arcuate hole in the expansion and contraction unit 80A, and the expansion and contraction unit 80A contracts.

さらに、図9に示すように、モーター40の駆動により流路切替ギア30が回転し、凹部が孔17C;17Dに連通し、弧状孔が孔17E~17G;17A;17Bに連通すると、推進装置は、膨縮ユニット80Cの膨張状態が維持され、80Dに圧縮空気供給手段73から圧縮空気が供給され、膨縮ユニット80Dが膨張する。また、膨縮ユニット80E~80G;80Aは、収縮状態が維持され、膨縮ユニット80Bは供給された圧縮空気が弧状孔から排出され、収縮する。 Furthermore, as shown in FIG. 9, when the flow path switching gear 30 is rotated by the drive of the motor 40, the recessed portions communicate with the holes 17C; 17D, and the arcuate holes communicate with the holes 17E to 17G; 17A; The expansion and contraction unit 80C is maintained in an expanded state, compressed air is supplied from the compressed air supply means 73 to the expansion and contraction unit 80D, and the expansion and contraction unit 80D is expanded. Further, the expansion/contraction units 80E to 80G; 80A are maintained in a deflated state, and the supplied compressed air is discharged from the arcuate hole in the expansion/contraction unit 80B, thereby deflating.

このように、モーター40が流路切替ギア30を回転させて、凹部36に連通する孔17の位置、及び弧状孔38に連通する孔17の位置を順次ずらし、移動部8を構成する膨縮ユニット80の膨張を進行方向に移動させることにより、移動部8に蠕動運動を模した進行波を生じさせ、管Z内を移動させることができる。 In this way, the motor 40 rotates the flow path switching gear 30 to sequentially shift the position of the hole 17 communicating with the recess 36 and the position of the hole 17 communicating with the arcuate hole 38, thereby expanding and contracting the moving part 8. By moving the expansion of the unit 80 in the traveling direction, a traveling wave imitating peristaltic motion is generated in the moving part 8, and the moving part 8 can be moved within the tube Z.

以上説明したように、本実施形態の空気分配装置1によれば、モーター40の回転により給気・排気の両方を一方向の回転だけで制御するという簡単な構成で移動部8の移動を制御することができる。つまり、モーター40の回転速度を制御することにより、膨縮ユニット80を膨張させたり収縮させたりする速度を制御でき、孔17及び孔17に連通する凹部36(給気部)や弧状孔38(排気部)の大きさを大きくしたり、小さくすることにより、膨縮ユニットへの給気流量や膨縮ユニットからの排気流量を制御できるため、膨縮ユニット80を膨張及び収縮させる速度の設定を自由、かつ容易に行うことができる。また、回転方向を逆向きにすることにより、進行方向を逆向きにすることができる。 As explained above, according to the air distribution device 1 of this embodiment, the movement of the moving part 8 is controlled with a simple configuration in which both air supply and exhaust are controlled by rotation of the motor 40 in only one direction. can do. That is, by controlling the rotational speed of the motor 40, the speed at which the expansion/contraction unit 80 is expanded or contracted can be controlled, and the concave portion 36 (air supply portion) communicating with the hole 17 and the arcuate hole 38 ( By increasing or decreasing the size of the exhaust section (exhaust section), the flow rate of air supplied to the expansion/deflation unit and the flow rate of exhaust air from the expansion/deflation unit can be controlled. It can be done freely and easily. Furthermore, by reversing the rotation direction, the traveling direction can be reversed.

加えて、従来のように各膨縮ユニット80から電磁弁や制御装置等をなくすことができ、各膨縮ユニット80の構成を簡素化することができる。その結果、各膨縮ユニット80を軽量化し、移動速度を向上させることができる。また、電磁弁等を制御するための制御機能を不要とすることができる。そして、推進装置を構成する部品点数が減少するため、故障の発生を低減させることができる。 In addition, it is possible to eliminate a solenoid valve, a control device, etc. from each expansion/contraction unit 80 as in the past, and the configuration of each expansion/contraction unit 80 can be simplified. As a result, it is possible to reduce the weight of each expansion/contraction unit 80 and improve the moving speed. Further, a control function for controlling a solenoid valve or the like can be made unnecessary. Furthermore, since the number of parts constituting the propulsion device is reduced, the occurrence of failures can be reduced.

図10は、流路切替ギア30の他の形態を示す図である。前述の説明では、流路切替ギア30のギア部32に、軸部31の中空空間31sに連通するように扇状に窪む凹部36を設けるものとして説明したがこれに限定されず、図10に示すように構成しても良い。
即ち、扇状の凹部36に換えて、図10(a)に示すように、複数の孔17を含むように、弧状に凹部を形成しても良い。このとき、ギア部32の内部には、弧状に窪む凹部36から中心に向けて延長する(本例では扇状の)中空部36iと、中空部36iと軸部31の中空空間31sに連通する穴36jにより給気部を形成しても良い。
FIG. 10 is a diagram showing another form of the flow path switching gear 30. In the above description, the gear part 32 of the flow path switching gear 30 is provided with the fan-shaped recessed part 36 so as to communicate with the hollow space 31s of the shaft part 31. However, the present invention is not limited to this, and FIG. It may be configured as shown.
That is, instead of the fan-shaped recess 36, an arc-shaped recess may be formed so as to include a plurality of holes 17, as shown in FIG. 10(a). At this time, inside the gear part 32, there is a hollow part 36i (fan-shaped in this example) extending from the arc-shaped recess 36 toward the center, and the hollow part 36i communicates with the hollow space 31s of the shaft part 31. An air supply section may be formed by the hole 36j.

なお、本実施形態では、複数の孔17のうち円周方向に連続する2つを凹部36に連通させるものとしたが、これに限定されず、円周方向に一つ飛ばし等、蠕動運動の形態に応じて変更すれば良い。また、複数の凹部36に連通する孔17を除く残りの全てを弧状孔38により大気開放するものとして説明したが、これに限定されず、一部を大気開放するようにしても良い。
蠕動運動を満たす最小構成を考慮した場合、少なくとも2つの膨縮ユニット80を膨張させたときに、一つの膨縮ユニット80が収縮するように凹部36や弧状孔38を設ければよい。
Note that in this embodiment, two of the plurality of holes 17 that are continuous in the circumferential direction are made to communicate with the recess 36, but the present invention is not limited to this. It may be changed depending on the form. Moreover, although the description has been made assuming that all of the remaining holes except the holes 17 communicating with the plurality of recesses 36 are opened to the atmosphere through the arcuate holes 38, the present invention is not limited to this, and a portion may be opened to the atmosphere.
When considering the minimum configuration that satisfies peristaltic motion, it is sufficient to provide the recess 36 and the arcuate hole 38 so that when at least two expansion and contraction units 80 are expanded, one expansion and contraction unit 80 contracts.

また、本実施形態では、一つのチューブ接続部14に対応して一つの流路切替ギア30により、膨縮ユニット80への空気の供給及び排気を制御するものとして説明したが、これに限定されない。例えば、チューブ接続部14を供給用チューブ接続部及び排気用チューブ接続部に分けるとともに、流路切替ギア30を供給用流路切替ギア及び排気用流路切替ギアに分けて、一つのモーターにより供給用流路切替ギア及び排気用流路切替ギアを同期させて回転するようにしても良い。また、他のロータリー弁機構を用いても良い。 Furthermore, in the present embodiment, the explanation has been made assuming that the supply and exhaust of air to the expansion/deflation unit 80 is controlled by one flow path switching gear 30 corresponding to one tube connection part 14, but the invention is not limited to this. . For example, the tube connection part 14 is divided into a supply tube connection part and an exhaust tube connection part, and the flow path switching gear 30 is divided into a supply flow path switching gear and an exhaust flow path switching gear, and the two are supplied by one motor. The exhaust flow path switching gear and the exhaust flow path switching gear may be rotated in synchronization. Also, other rotary valve mechanisms may be used.

図11は、空気分配装置1の他の実施形態に係る外観斜視図及び分解斜視図である。本実施形態における空気分配装置1は、概略、アクチュエータ連通部として機能するステーター100と、流路切替部として機能するローター200と、流路切替の駆動源となるモーター40とで構成される。 FIG. 11 is an external perspective view and an exploded perspective view of another embodiment of the air distribution device 1. The air distribution device 1 according to the present embodiment is generally composed of a stator 100 that functions as an actuator communication section, a rotor 200 that functions as a flow path switching section, and a motor 40 that serves as a drive source for switching the flow path.

図12は、ステーター100の平面図及び軸方向断面図である。図12に示すように、ステーター100は、所定の肉厚を有する円筒体により構成され、膨縮ユニット80に供給される圧縮空気及び膨縮ユニット80に供給された圧縮空気を排出するときの流路となる給排路102を備える。 FIG. 12 is a plan view and an axial cross-sectional view of the stator 100. As shown in FIG. 12, the stator 100 is formed of a cylindrical body having a predetermined wall thickness, and is configured to flow through compressed air supplied to the expansion/contraction unit 80 and when discharging the compressed air supplied to the expansion/contraction unit 80. A supply/discharge path 102 is provided.

給排路102は、一端が端面100tに開口し、軸C方向に沿って延長する軸方向延長部104と、ステーター100の肉厚部分の内部の途中において軸方向延長部104から半径方向方向に向けて延長し、内周面100aに開口する径方向延長部106とで形成される貫通孔として設けられる。 The supply/discharge passage 102 has an axially extending portion 104 that opens at one end at the end surface 100t and extends along the axis C direction, and a radially extending portion from the axially extending portion 104 midway inside the thick portion of the stator 100. It is provided as a through hole formed by a radial extension part 106 that extends toward the inner circumferential surface 100a and opens to the inner circumferential surface 100a.

図12(a)に示すように、給排路102は、円周方向に沿って均等な間隔で、例えば、連結される数量分設けられる。即ち、軸方向延長部104の端面100tに開口する開口部が、円周方向に均等な間隔で開口し、径方向延長部106の内周面100aに開口する開口部が円周方向に沿って均等な間隔で開口するように形成される。本実施形態では、給排路102は、図1に示す膨縮ユニット80の数量に対応して、円周方向に7等分した位置に設けられている。 As shown in FIG. 12(a), the supply/discharge passages 102 are provided at equal intervals along the circumferential direction, for example, in the number to be connected. That is, the openings that open in the end surface 100t of the axially extending portion 104 are opened at equal intervals in the circumferential direction, and the openings that open in the inner peripheral surface 100a of the radially extending portion 106 are opened at equal intervals along the circumferential direction. The openings are formed at equal intervals. In this embodiment, the supply/discharge passages 102 are provided at positions equally divided into seven in the circumferential direction, corresponding to the number of expansion/deflation units 80 shown in FIG.

図12(a)に示すように、軸方向延長部104は、例えば、チューブを接続するためのジョイントを装着可能なように、端面100tにおいて円形に開口する円孔として形成される。
図12(b)に示すように、径方向延長部106は、例えば、内周面100aに矩形状に開口するように形成される。
As shown in FIG. 12(a), the axially extending portion 104 is formed as a circular hole having a circular opening at the end surface 100t so that a joint for connecting a tube can be attached thereto, for example.
As shown in FIG. 12(b), the radial extension portion 106 is formed to have a rectangular opening on the inner peripheral surface 100a, for example.

図13は、ローター200の平面図、軸方向断面図及び径方向断面図である。
図13(a),(b)に示すように、ローター200は、外観視において、ステーター100の内周空間に収容可能に形成された小径部202と、小径部202よりも外径が大径に形成された大径部204とを有する階段筒状体として形成される。
FIG. 13 is a plan view, an axial cross-sectional view, and a radial cross-sectional view of the rotor 200.
As shown in FIGS. 13(a) and 13(b), the rotor 200 has a small diameter portion 202 formed to be accommodated in the inner circumferential space of the stator 100 and an outer diameter larger than the small diameter portion 202 in external view. The large diameter portion 204 is formed as a stepped cylindrical body.

ローター200は、小径部202側の端部が閉塞され、大径部204側の端部から小径部202の内部にかけて軸C方向に延長する中空部206を備える。図13(c),(d)に示すように、中空部206は、大径部204の範囲内では円形状、小径部202の範囲内では円弧状に軸C方向に沿って延長するように形成されている。 The rotor 200 includes a hollow portion 206 whose end on the small diameter portion 202 side is closed and extends in the direction of the axis C from the end on the large diameter portion 204 side to the inside of the small diameter portion 202 . As shown in FIGS. 13(c) and 13(d), the hollow portion 206 has a circular shape within the range of the large diameter portion 204 and an arc shape within the range of the small diameter portion 202, extending along the axis C direction. It is formed.

小径部202における中空部206は、例えば、円弧状に外周面202bと平行に延長する弧状面202aと、中心軸C側に膨出する膨出面202cにより形成される。膨出面202cは、ローター200における中心軸Cを超え、弧状面202aに近づくように弓なり山型に膨出し、小径部202の内周側において膨出部208を形成する。 The hollow portion 206 in the small diameter portion 202 is formed, for example, by an arcuate surface 202a extending parallel to the outer circumferential surface 202b in an arc shape, and a bulging surface 202c bulging toward the central axis C side. The bulging surface 202c bulges in an arched mountain shape beyond the central axis C of the rotor 200 and approaches the arcuate surface 202a, and forms a bulging portion 208 on the inner peripheral side of the small diameter portion 202.

膨出部208には、圧縮空気が流入する流路を形成する圧縮空気流入部210が設けられる。
図13(e),(f)に示すように、圧縮空気流入部210は、膨出部208の端面208tから中心軸C方向に沿って延長し、小径部202における閉塞端を貫通せずに終端する流路として形成される。圧縮空気流入部210の端面208tに開口する開口部には、例えば、ロータリー継手が取り付けられ、圧縮空気供給手段から延長するチューブがこのロータリー継手に接続される。これにより、ローター200を回転させたときにチューブの供回りが防止される。
The bulging portion 208 is provided with a compressed air inflow portion 210 that forms a flow path through which compressed air flows.
As shown in FIGS. 13(e) and 13(f), the compressed air inflow portion 210 extends from the end surface 208t of the bulging portion 208 in the direction of the central axis C, without penetrating the closed end of the small diameter portion 202. It is formed as a flow path that terminates. For example, a rotary joint is attached to the opening in the end surface 208t of the compressed air inlet 210, and a tube extending from the compressed air supply means is connected to this rotary joint. This prevents the tubes from rotating together when the rotor 200 is rotated.

また、図13(d)に示すように、小径部202には、放射状に延長し、外周面202bから半径方向に延長し、中空部206に連通する流路212と、圧縮空気流入部210に連通する流路214とを備える。流路212は、膨縮ユニット80内の空気を排出するための排気路として機能する。また、流路214は、小径部202の外周面202bから膨出部208内を延長し、圧縮空気流入部210へと貫通するように形成され、圧縮空気流入部210とともに圧縮空気の給気路として機能する。本実施形態では、流路212は円周方向に連続するように5か所設けられ、流路214は、円周方向に連続するように2か所設けられている。 In addition, as shown in FIG. 13(d), the small diameter portion 202 includes a flow path 212 that extends radially from the outer circumferential surface 202b and communicates with the hollow portion 206, and a flow path 212 that extends radially from the outer peripheral surface 202b and communicates with the hollow portion 206. It includes a flow path 214 that communicates with the flow path 214 . The flow path 212 functions as an exhaust path for discharging the air inside the expansion/deflation unit 80. Further, the flow path 214 is formed to extend from the outer circumferential surface 202b of the small diameter portion 202 inside the bulging portion 208 and penetrate to the compressed air inflow portion 210, and is a compressed air supply path along with the compressed air inflow portion 210. functions as In this embodiment, the flow passages 212 are provided at five continuous locations in the circumferential direction, and the flow channels 214 are provided at two continuous locations in the circumferential direction.

外周面202bに開口する流路212の開口部及び流路214の開口部は、ローター200をステーター100に挿入し、駆動位置に配置したときに、ステーター100の内周面100aに開口する給排路102の開口部に一致可能に設けられる。流路212及び流路214が外周面202bに開口する形状は、例えば、ステーター100の内周面100aに開口する給排路102と同一の矩形状に形成される。 When the rotor 200 is inserted into the stator 100 and placed in the drive position, the openings of the flow path 212 and the flow path 214 that open to the outer peripheral surface 202b are connected to the supply and exhaust ports that open to the inner peripheral surface 100a of the stator 100. It is provided so as to be able to match the opening of the channel 102. The shape in which the flow path 212 and the flow path 214 open to the outer peripheral surface 202b is, for example, formed in the same rectangular shape as the supply/discharge path 102 that opens to the inner peripheral surface 100a of the stator 100.

小径部202は、ステーター100の内周側に挿入したときに、外周面202bがステーター100の内周面100aに摺接しつつ中心軸Cまわりを円周方向に回転可能な外径寸法に設定される。 The small diameter portion 202 has an outer diameter dimension that allows the outer circumferential surface 202b to rotate in the circumferential direction around the central axis C while slidingly contacting the inner circumferential surface 100a of the stator 100 when inserted into the inner circumferential side of the stator 100. Ru.

大径部204は、例えば、外径が小径部202の外径よりも大きく設定される。大径部204には、内周面204aから外周面204b側に向け、中心軸Cを中心とする放射状に延長する複数の溝216を備える。複数の溝216は、円周方向に均等な間隔で設けられ、各溝216が一定の幅を維持しつつ半径方向に延長し、大径部204の端面204tから軸C方向に沿って窪む凹部として形成される。本実施形態では、溝216は、膨縮ユニット80の数量に対応させて7本設けられている。この溝216には、モーター40に取り付けられた回転板300から突出する突起302が係合する。 For example, the outer diameter of the large diameter portion 204 is set larger than the outer diameter of the small diameter portion 202. The large diameter portion 204 is provided with a plurality of grooves 216 extending radially around the central axis C from the inner circumferential surface 204a toward the outer circumferential surface 204b. The plurality of grooves 216 are provided at equal intervals in the circumferential direction, each groove 216 extends in the radial direction while maintaining a constant width, and is recessed from the end surface 204t of the large diameter portion 204 along the axis C direction. Formed as a recess. In this embodiment, seven grooves 216 are provided corresponding to the number of expansion/deflation units 80. A protrusion 302 protruding from a rotating plate 300 attached to the motor 40 engages with this groove 216 .

モーター40には、突起302を有する回転板300が取り付けられる。回転板300は、例えば、平板円板状に形成される。突起302は、例えば、溝216を移動可能な円柱状の軸体により構成され、モーター40の回転軸に沿って延長するように、回転板300に取り付けられる。突起302が回転板300に取り付けられる位置は、例えば、次のように設定される。 A rotary plate 300 having a protrusion 302 is attached to the motor 40 . The rotary plate 300 is formed, for example, in the shape of a flat disc. The protrusion 302 is configured, for example, by a cylindrical shaft body that is movable in the groove 216, and is attached to the rotary plate 300 so as to extend along the rotation axis of the motor 40. The position where the protrusion 302 is attached to the rotary plate 300 is set as follows, for example.

図14は、ローター200に設けられた溝216と回転板300に取り付けられた突起302の関係を示す図である。同図に示すOmは、モーター40の回転軸の中心である回転板300の回転中心、Ojは突起302の中心を示している。図14に示すように、回転板300は、例えば、回転中心Omが、隣接する各溝216;216の開口端216A;216Aを結ぶ仮想直線fの二等分点fc同士を結ぶ直線gの二等分点gcに、位置するように配置される。即ち、モーター40は、回転軸の中心が二等分点gcに位置するようにローター200に対して配置される。 FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the groove 216 provided in the rotor 200 and the protrusion 302 attached to the rotating plate 300. In the figure, Om indicates the center of rotation of the rotary plate 300, which is the center of the rotation axis of the motor 40, and Oj indicates the center of the protrusion 302. As shown in FIG. 14, the rotary plate 300 has a rotation center Om that is located between the two halves of a straight line g that connects the bisecting points fc of a virtual straight line f that connects the open ends 216A and 216A of each of the adjacent grooves 216 and 216, for example. It is arranged so as to be located at the equal dividing point gc. That is, the motor 40 is arranged with respect to the rotor 200 so that the center of the rotating shaft is located at the bisecting point gc.

このように配置される回転板300において、突起302は、回転板300が回転したときに、該突起302の中心Ojの移動する軌跡が二等分点fc上を通過するように、回転板300に配置される。即ち、突起302は、モーター40の回転により回転板300が回転することにより、大径部に設けられた溝216に順次係合するように回転板300に取り付けられる。つまり、突起302が回転板300に取り付けられる位置は、円周方向に並ぶ溝216のピッチに応じて設定される。 In the rotary plate 300 arranged in this manner, the protrusions 302 are arranged so that when the rotary plate 300 rotates, the trajectory of the center Oj of the protrusion 302 passes over the bisecting point fc. will be placed in That is, the protrusions 302 are attached to the rotary plate 300 so as to sequentially engage with the grooves 216 provided in the large diameter portion as the rotary plate 300 rotates due to the rotation of the motor 40. That is, the position where the protrusion 302 is attached to the rotating plate 300 is set according to the pitch of the grooves 216 arranged in the circumferential direction.

そして、モーター40が回転板300を図中矢印z1に示す方向に回転させることにより、溝216の開口端側で係合した突起302が、溝216を半径方向外側に向けて移動しつつローター200を図中矢印z2に示す方向に回転させる。また、回転板300の回転角度が90°を過ぎることで、突起302は、溝216を半径方向内側に向けて移動しつつローター200を回転させる。さらに、回転板300が180°回転したところで、溝216から離脱する。そして、モーター40が180°空転することで、突起302が、隣接する溝216の開口端に到達し、係合する。このような工程を繰り返すことにより、ローター200は、モーター40の連続的な回転に対して間欠的に回転することになる。即ち、複数の溝216と突起302を有する回転板300とで間欠機構を構成し、ローター200に疑似的なステップ回転をさせることができる。 Then, when the motor 40 rotates the rotary plate 300 in the direction shown by the arrow z1 in the figure, the protrusion 302 engaged at the open end side of the groove 216 moves the groove 216 toward the outside in the radial direction and rotates the rotor 200. is rotated in the direction shown by arrow z2 in the figure. Furthermore, when the rotation angle of the rotary plate 300 exceeds 90 degrees, the protrusions 302 rotate the rotor 200 while moving the grooves 216 radially inward. Furthermore, when the rotating plate 300 rotates 180 degrees, it separates from the groove 216. Then, as the motor 40 idles 180 degrees, the protrusion 302 reaches and engages the open end of the adjacent groove 216. By repeating these steps, the rotor 200 will rotate intermittently relative to the continuous rotation of the motor 40. That is, the plurality of grooves 216 and the rotary plate 300 having the protrusions 302 constitute an intermittent mechanism, and the rotor 200 can be caused to perform pseudo step rotation.

次に、上述のように回転するローター200に設けられた給気路及び排気路と、ステーター100に設けられた給排路102との関係について説明する。なお、以下の説明では、給気路及び排気路を区別せずに、単にオリフィスという場合がある。
図15は、モーター40の回転とローター200の回転の関係、及び給排路102に対する給気路及び排気路の関係を示す図である。即ち、入力側のモーター40の回転とローター200関係、及びオリフィス開閉の挙動について説明する。
Next, the relationship between the air supply path and exhaust path provided in the rotor 200 rotating as described above and the air supply and exhaust path 102 provided in the stator 100 will be explained. Note that in the following description, the air supply passage and the exhaust passage may be simply referred to as an orifice without distinguishing between them.
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the rotation of the motor 40 and the rotation of the rotor 200, and the relationship between the air supply passage and the exhaust passage with respect to the supply and exhaust passage 102. That is, the relationship between the rotation of the input-side motor 40 and the rotor 200, and the behavior of opening and closing the orifice will be explained.

以下の説明では、図15(a),(b)に示すように、簡単のため、ローター200のカム構造体を、円形部品ではなく直線部品として近似して説明する。オリフィス面積の時間変化を考察するにあたり、簡単のために回転部品のカム構造体を円形部品ではなく直線部品に近似する。オリフィス面積の時間変化とは、ローター200の小径部202に開口する給気路及び排気路の開口部と、ステーター100の内周面100aに開口する給排路の重なり状態の時間変化を意味する。
ここで、モーター40の回転角・角速度をそれぞれθm、ωm、溝216に噛み合う突起(ピン)302の回転直径をrmとする。0<θm<πの範囲で、モーター40がθmだけ回転したときの様子を図15(b)に示す。θm、ωmは、時間の変数tを用いてθm=ωm×t(式1)の関係にあり、また、ローター200の移動変位x(t)は、x(t)=(rm/2)cos(ωm×t)(式2)で算出される。ωmは、モーター40の回転角速度である。
In the following description, as shown in FIGS. 15(a) and 15(b), for the sake of simplicity, the cam structure of the rotor 200 will be approximated as a linear component rather than a circular component. When considering the change in orifice area over time, the cam structure of the rotating part is approximated to a linear part rather than a circular part for simplicity. The time change in the orifice area refers to the time change in the overlapping state of the openings of the air supply passage and exhaust passage that open to the small diameter portion 202 of the rotor 200 and the supply and exhaust passage that opens to the inner circumferential surface 100a of the stator 100. .
Here, the rotational angle and angular velocity of the motor 40 are respectively θm and ωm, and the rotational diameter of the protrusion (pin) 302 that engages with the groove 216 is rm. FIG. 15(b) shows the state when the motor 40 rotates by θm in the range of 0<θm<π. θm and ωm have the relationship θm=ωm×t (Equation 1) using the time variable t, and the displacement x(t) of the rotor 200 is x(t)=(rm/2) cos It is calculated by (ωm×t) (Equation 2). ωm is the rotational angular velocity of the motor 40.

図16は、ローター200の移動とオリフィスの給排路102への開閉動作を示す図である。
次に、直線移動に近似したローター200の移動とオリフィスの給排路102への開閉挙動とについて考察する。図13(a),(b)に示すように、大径部204において複数の溝216が開口する中空部206の直径をRとし、ローター200の小径部202においてオリフィス(給気路及び排気路)が開口する外周面202b(オリフィス面)の直径をR0とすると、ローター200のオリフィス面での移動変位x0(t)は、x0(t)=(R0/R)(rm/2)cos(ωm×t)(式3)で算出される。
FIG. 16 is a diagram showing the movement of the rotor 200 and the opening/closing operation of the orifice to the supply/discharge path 102.
Next, the movement of the rotor 200 that approximates linear movement and the opening/closing behavior of the orifice to the supply/discharge path 102 will be considered. As shown in FIGS. 13(a) and 13(b), the diameter of the hollow portion 206 in which the plurality of grooves 216 open in the large diameter portion 204 is R, and the orifice (air supply path and exhaust path) is defined in the small diameter portion 202 of the rotor 200. ) is the diameter of the outer circumferential surface 202b (orifice surface) that opens, and the displacement x0(t) of the rotor 200 on the orifice surface is x0(t)=(R0/R)(rm/2)cos( It is calculated as ωm×t) (Equation 3).

次に,ステーター100の内周面100aによりオリフィスが閉鎖された状態から、給排路102と重なり開放状態に変化するときについて考える。
オリフィスは、モーター40の回転により、図16(a)乃至(d)に示すように移動し、図16(d)に示すように、ステーター100の給排路102とローター200のオリフィスが重なった部分で空気が流れる。本実施形態では、給排路102の開口形状及びオリフィスの開口形状は、横2amm、縦bmmの長方形とした。オリフィスの開閉は、図16(c)の状態を境に場合分けされる。
図16(c)に示す状態の時間(境界時間)をT0とすると、T0は、T0=(1/wm)cos-1((4aR/R0rm)-1)(式4)により算出される。
Next, consider the case where the orifice changes from a closed state by the inner circumferential surface 100a of the stator 100 to an open state where it overlaps with the supply/discharge passage 102.
The orifice moves as shown in FIGS. 16(a) to 16(d) due to the rotation of the motor 40, and as shown in FIG. 16(d), the supply/discharge passage 102 of the stator 100 and the orifice of the rotor 200 overlap. Air flows in some parts. In this embodiment, the opening shape of the supply/discharge passage 102 and the opening shape of the orifice are rectangular with a width of 2 am and a length of b mm. The opening and closing of the orifice is divided into cases based on the state shown in FIG. 16(c).
Assuming that the time (boundary time) in the state shown in FIG. 16(c) is T0, T0 is calculated by T0=(1/wm)cos-1((4aR/R0rm)-1) (Equation 4).

図17は、オリフィス面積Soの時間変化を示すグラフである。これにより、オリフィス面積Soの時間変化は、図17に示すように変化する。Tは、モーター40が半回転(180°回転)したときの時間である。0<t<T0のときに、オリフィスは閉塞状態にあり、So(t)=0である。T0<So(t)<Tのときに、オリフィスは、徐々に重なり合い、So(t)=(((-(rm×R0)/2R)+a)-(x0(t)-a))×b(式5)により算出される面積となる。 FIG. 17 is a graph showing changes in orifice area So over time. As a result, the orifice area So changes over time as shown in FIG. 17. T is the time when the motor 40 makes a half rotation (rotation of 180°). When 0<t<T0, the orifice is closed and So(t)=0. When T0<So(t)<T, the orifices gradually overlap, So(t)=(((-(rm×R0)/2R)+a)-(x0(t)-a))×b This is the area calculated by (Equation 5).

なお、ローター200における小径部202及び大径部204は、一体的に形成しても良く、また、別々に形成したものを一体化して構成しても良い。 Note that the small diameter portion 202 and the large diameter portion 204 in the rotor 200 may be formed integrally, or may be formed separately and then integrated.

図18乃至図23は、本実施形態に係る空気分配装置1の動作を示す図である。なお、以下の説明では、流路212を排気路212といい、流路214を給気路214として説明する。また、膨縮ユニット80A~80Gに接続された各給排路102についても、給排路102A、102B、・・・、102G等として説明する。
図18は、図18(c)に示すように、膨縮ユニット80A;80Bへの給気が完了し、膨縮ユニット80A;80Bが完全に膨張状態にあるときの、ステーター100、ローター200及び回転板300の関係を示している。
このとき、図18(a)に示すように、突起302は、溝216の開口部にちょうど係合を開始した状態にあり、図18(b)に示すように、ローター200の全ての排気路212及び給気路214が、ステーター100の内周面100aにより閉鎖された状態にある。この状態をモーター40の回転角度を0°、即ち回転板300の回転角度を0°とし、回転基準という。
18 to 23 are diagrams showing the operation of the air distribution device 1 according to this embodiment. In the following description, the flow path 212 will be referred to as an exhaust path 212 and the flow path 214 will be referred to as an air supply path 214. Further, each of the supply/discharge passages 102 connected to the expansion/contraction units 80A to 80G will also be described as supply/discharge passages 102A, 102B, . . . , 102G, etc.
FIG. 18 shows the stator 100, rotor 200, and The relationship between the rotary plate 300 is shown.
At this time, as shown in FIG. 18(a), the protrusion 302 has just started engaging with the opening of the groove 216, and as shown in FIG. 18(b), all the exhaust channels of the rotor 200 212 and the air supply path 214 are in a state of being closed by the inner peripheral surface 100a of the stator 100. In this state, the rotation angle of the motor 40 is 0°, that is, the rotation angle of the rotary plate 300 is 0°, and is referred to as a rotation reference.

次に、図19(a)に示すように、モーター40が回転板300を45°回転させると、突起302が、溝216の半径方向外側に向けて移動しながらローター200を回転させる。この回転では、図19(b)に示すように、全ての排気路212及び給気路214が、ステーター100の内周面100aにより閉鎖された状態が維持され、膨縮ユニット80A;80Bの膨張状態及び膨縮ユニット80C~80Gの収縮状態が維持されている。 Next, as shown in FIG. 19(a), when the motor 40 rotates the rotary plate 300 by 45 degrees, the protrusion 302 rotates the rotor 200 while moving toward the outside in the radial direction of the groove 216. In this rotation, as shown in FIG. 19(b), all the exhaust passages 212 and the air supply passages 214 are kept closed by the inner circumferential surface 100a of the stator 100, and the expansion and contraction units 80A and 80B are expanded. The state and the deflated state of the expansion/contraction units 80C to 80G are maintained.

次に、図20(a)に示すように、モーター40が回転板300をさらに45°(回転基準から90°)回転させると、突起302が、溝216をさらに半径方向外側に向けて移動しながらローター200を回転させる。なお、このときの突起302の溝216の最も奥方向に侵入した状態にある。この回転により、図20(b)に示すように、各排気路212が給排路102A;102D~102Gのいずれかに開口し、給気路214が給排路102B;102Cに開口した状態となり、図20(c)に示すように、膨縮ユニット80A内の空気が排出されて収縮し、膨縮ユニット80C内に圧縮空気が供給されて膨張する。なお、排気路212及び給気路214は、モーター40の回転角度が90°に至る途中で、給排路102A~102Gに開口を開始する。 Next, as shown in FIG. 20(a), when the motor 40 further rotates the rotary plate 300 by 45 degrees (90 degrees from the rotation reference), the protrusion 302 moves the groove 216 further radially outward. While rotating the rotor 200. Note that at this time, the protrusion 302 is in a state where it has entered the deepest direction of the groove 216. As a result of this rotation, as shown in FIG. 20(b), each exhaust passage 212 opens to one of the supply/discharge passages 102A; 102D to 102G, and the air supply passage 214 opens to the supply/discharge passage 102B; 102C. , as shown in FIG. 20(c), the air in the expansion/contraction unit 80A is discharged and contracted, and the compressed air is supplied into the expansion/contraction unit 80C and expanded. Note that the exhaust passage 212 and the air supply passage 214 begin to open to the supply and exhaust passages 102A to 102G while the rotation angle of the motor 40 reaches 90°.

次に、図21(a)に示すように、モーター40が回転板300をさらに45°(回転基準から135°)回転させると、突起302が、溝216を半径方向内側に移動しながらローター200を回転させる。この回転では、図21(b)に示すように、排気路212及び給排路102A;102D~102Gの開口状態、給気路214及び給排路102B;102Cの開口状態が維持されたままローター200が回転する。これにより、膨縮ユニット80A及び膨縮ユニット80Cは、図20(c)に示した状態から図21(c)に示すように、膨縮ユニット80A内の空気の排出が進んでより収縮し、膨縮ユニット80C内への圧縮空気の給気が進んでより膨張する。 Next, as shown in FIG. 21(a), when the motor 40 further rotates the rotary plate 300 by 45 degrees (135 degrees from the rotation reference), the projections 302 move radially inward through the grooves 216 and rotate the rotor 200. Rotate. In this rotation, as shown in FIG. 21(b), the rotor rotates while the exhaust passage 212 and supply/discharge passages 102A; 102D to 102G remain open, and the air supply passage 214 and supply/discharge passages 102B; 200 rotates. As a result, the expansion and contraction unit 80A and the expansion and contraction unit 80C move from the state shown in FIG. 20(c) to the state shown in FIG. The supply of compressed air into the expansion/contraction unit 80C progresses and expands further.

次に、図22(a)に示すように、モーター40が回転板300をさらに45°(回転基準から180°)回転させると、突起302が溝216から離脱可能な位置へと移動しながらローター200を回転させる。この回転により、図22(b)に示すように、排気路212及び給気路214がステーター100の内周面100aによって閉鎖され、膨縮ユニット80A,80D~80Gが収縮状態、膨縮ユニット80B,80Cが膨張状態となる。なお、詳細には、排気路212及び給気路214は、モーター40の回転角度が180°に至る途中で、ステーター100の内周面100aによる閉鎖が開始される。 Next, as shown in FIG. 22(a), when the motor 40 further rotates the rotary plate 300 by 45 degrees (180 degrees from the rotation reference), the protrusion 302 moves to a position where it can be removed from the groove 216, and the rotor rotates. Rotate 200. Due to this rotation, as shown in FIG. 22(b), the exhaust passage 212 and the air supply passage 214 are closed by the inner circumferential surface 100a of the stator 100, and the expansion/contraction units 80A, 80D to 80G are in the contracted state, and the expansion/contraction unit 80B , 80C are in an expanded state. In addition, in detail, the exhaust passage 212 and the air supply passage 214 begin to be closed by the inner circumferential surface 100a of the stator 100 while the rotation angle of the motor 40 reaches 180 degrees.

次に、図23(a)に示すように、モーター40が回転板300をさらに45°(回転基準から360°)回転させると、突起302が、先の溝216と周方向に隣接する溝216に係合を開始する位置に移動する。これにより、膨縮ユニット80Aを収縮させ、膨縮ユニット80Cを膨張させる一つの工程が終了する。そして、上記工程を繰り返すことにより、常時、隣接する2つの膨縮ユニット80を順次進行方向前方に移動させる蠕動運動を模した動作をさせることができる。 Next, as shown in FIG. 23(a), when the motor 40 further rotates the rotary plate 300 by 45 degrees (360 degrees from the rotation reference), the protrusion 302 moves into the groove 216 adjacent to the previous groove 216 in the circumferential direction. move to the position where it starts engaging. This completes one process of deflating the expansion/contraction unit 80A and expanding the expansion/contraction unit 80C. By repeating the above steps, it is possible to always perform an operation imitating a peristaltic movement in which two adjacent expansion/deflation units 80 are sequentially moved forward in the advancing direction.

したがって、モーター40の回転数(回転速度)を制御することにより、移動部8の移動速度を速くしたり、遅くしたりすることができる。即ち、複雑な制御をすることなく、モーター40の回転数のみを制御するという簡単な制御により、移動部8の移動速度を制御することができる。
なお、ローター200の外周面に開口する排気路212及び給気路214は、必ずしも周方向に並んで開口することに限定されない。例えば、排気路212及び給気路214を外周面202bにおいて軸方向に位置ずれするように設けても良い。このとき、ローター200の回転により給排路102が排気路212及び給気路214に連通、閉鎖されるようにステーター100の内周面202bに給排路102の開口を設ければ良い。即ち、排気路212や給気路214を流れる空気が給排路102に対して半径方向に流れるように形成されていれば適宜変更すれば良い。
Therefore, by controlling the rotational speed (rotational speed) of the motor 40, the moving speed of the moving section 8 can be increased or decreased. That is, the moving speed of the moving unit 8 can be controlled by simple control of controlling only the rotation speed of the motor 40 without performing complicated control.
Note that the exhaust passage 212 and the air supply passage 214 that open on the outer circumferential surface of the rotor 200 are not necessarily limited to opening side by side in the circumferential direction. For example, the exhaust passage 212 and the air supply passage 214 may be provided so as to be offset in the axial direction on the outer circumferential surface 202b. At this time, an opening for the supply/discharge passage 102 may be provided in the inner circumferential surface 202b of the stator 100 so that the supply/discharge passage 102 communicates with the exhaust passage 212 and the air supply passage 214 and is closed by the rotation of the rotor 200. That is, as long as the air flowing through the exhaust passage 212 and the air supply passage 214 is formed so as to flow in the radial direction with respect to the supply/exhaust passage 102, it may be changed as appropriate.

本実施形態の空気分配装置1は、ステーター100、ローター200、回転板300という簡単な構成からなるので、図1に示したように、移動部8の後方に連結したときに、軽量化することができ、移動部8の移動速度の向上に寄与することができる。 Since the air distribution device 1 of this embodiment has a simple configuration of a stator 100, a rotor 200, and a rotary plate 300, it can be lightweight when connected to the rear of the moving part 8 as shown in FIG. This can contribute to improving the moving speed of the moving section 8.

また、モーター40を電気的な信号により回転するものとして説明したが、これに限定されず、例えば、空気圧により回転する空気モーターを用いても良い。 Furthermore, although the motor 40 has been described as being rotated by an electrical signal, the present invention is not limited thereto, and for example, an air motor that rotates by air pressure may be used.

また、本実施形態では、空気分配装置1の制御対象に、空気を供給することにより径方向外向きに膨張するとともに軸方向に収縮し、空気を排出することにより径方向内向きに収縮するとともに軸方向に伸長する膨縮ユニット(アクチュエータ)として説明したが、これに限定されず、例えば、空気を供給することにより内筒が径方向内向きに膨張し、空気を排出することにより径方向内向きに収縮するアクチュエータを連結したポンプ等の制御にも好適である。 Further, in this embodiment, the controlled object of the air distribution device 1 expands radially outward and contracts in the axial direction by supplying air, and contracts radially inward by discharging air. Although the explanation has been made as an expansion/contraction unit (actuator) that extends in the axial direction, the invention is not limited to this. For example, the inner cylinder expands radially inward by supplying air, and expands radially inward by discharging air. It is also suitable for controlling a pump or the like connected to an actuator that contracts in the same direction.

1 空気分配装置、2 推進装置、8 移動部、10 ケース、11 本体部、
12 蓋部、14 チューブ接続部、17 孔、
30 流路切替ギア、31 軸部、31s 中空空間、32 ギア部、
33 ロータリー継手、36 凹部、38 弧状孔、40 モーター、
73 圧縮空気供給手段、75 推進制御手段、80 膨縮ユニット、
100 ステーター、200 ローター、300 回転板。
1 Air distribution device, 2 Propulsion device, 8 Moving part, 10 Case, 11 Main body part,
12 lid part, 14 tube connection part, 17 hole,
30 flow path switching gear, 31 shaft section, 31s hollow space, 32 gear section,
33 rotary joint, 36 recess, 38 arcuate hole, 40 motor,
73 compressed air supply means, 75 propulsion control means, 80 expansion and contraction unit,
100 stator, 200 rotor, 300 rotating plate.

Claims (4)

空気を供給及び排気することにより膨張、収縮するアクチュエータが3つ以上連結され、前記アクチュエータに所定の順序で空気を分配する空気分配装置であって、
前記複数のアクチュエータと個別に連通する複数の孔を有するアクチュエータ連通部と、
モーターの駆動により回転され、前記複数の孔のうち2以上の孔と連通し、空気供給手段からの圧縮空気を前記アクチュエータに給気する給気部と、
前記複数の孔のうち前記給気部に連通する孔を除く孔の全て、又は一部と連通し、該連通する孔を介して前記アクチュエータから空気を排気する排気部を有する流路切替部と、を備え、
前記アクチュエータ連通部は、断面円形の内周面を有する筒体からなり、
前記複数の孔は、一端側が前記アクチュエータに連通し、他端側が前記内周面に開口するように前記アクチュエータ連通部に設けられ、
前記流路切替部は、前記アクチュエータ連通部の内周側に設けられ、前記アクチュエータ連通部の内周面に対向する断面円形の外周面を有し、
前記給気部及び前記排気部は、一端が前記外周面に開口し、前記流路切替部が回転することにより、前記アクチュエータ連通部の内周に開口する前記複数の孔に一致可能に設けられ、蠕動運動を模すように前記アクチュエータを膨張、収縮させることを特徴とする空気分配装置。
An air distribution device in which three or more actuators that expand and contract by supplying and exhausting air are connected, and distributes air to the actuators in a predetermined order,
an actuator communication section having a plurality of holes that individually communicate with the plurality of actuators;
an air supply unit that is rotated by the drive of a motor, communicates with two or more of the plurality of holes, and supplies compressed air from the air supply means to the actuator;
a flow path switching section having an exhaust section that communicates with all or some of the holes other than the hole that communicates with the air supply section among the plurality of holes and exhausts air from the actuator through the communicating hole; , comprising;
The actuator communication portion is made of a cylinder having an inner circumferential surface with a circular cross section,
The plurality of holes are provided in the actuator communication portion so that one end side communicates with the actuator and the other end side opens to the inner peripheral surface,
The flow path switching section is provided on the inner circumferential side of the actuator communication section, and has an outer circumferential surface with a circular cross section facing the inner circumferential surface of the actuator communication section,
The air supply part and the exhaust part are provided such that one end thereof is open to the outer peripheral surface and can be aligned with the plurality of holes opened to the inner periphery of the actuator communication part by rotation of the flow path switching part. , an air distribution device characterized in that the actuator expands and contracts in a manner that simulates peristaltic motion.
前記モーターは、該モーターの回転により回転する回転板を備え、
前記回転板は、回転中心から離れた位置に、前記モーターの回転軸と平行に延長する突起を備え、
前記流路切替部は、半径方向に放射状に延長し、前記突起が係合する複数の溝を備え、
前記複数の溝は、前記回転板が1回転する毎に隣接する溝に係合可能に設けられたことを特徴とする請求項に記載の空気分配装置。
The motor includes a rotary plate that rotates by rotation of the motor,
The rotary plate includes a protrusion extending parallel to the rotation axis of the motor at a position away from the rotation center,
The flow path switching section includes a plurality of grooves that extend radially in a radial direction and are engaged with the projections,
The air distribution device according to claim 1 , wherein the plurality of grooves are provided so as to be able to engage with adjacent grooves each time the rotary plate rotates once.
前記アクチュエータは、空気の供給により径方向外向きに膨張するとともに軸方向に収縮し、空気の排出により径方向内向きに収縮するとともに軸方向に伸長することを特徴とする請求項1に記載の空気分配装置。 The actuator according to claim 1, wherein the actuator expands radially outward and contracts axially when air is supplied, and contracts radially inward and expands axially when air is discharged. Air distribution device. 前記アクチュエータは、空気の供給により径方向内向きに膨張し、空気の排出により径方向内向きに収縮することを特徴とする請求項1に記載の空気分配装置。 The air distribution device according to claim 1, wherein the actuator expands radially inward when air is supplied and contracts radially inward when air is discharged.
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003097744A (en) 2001-09-21 2003-04-03 Sanyo Electric Co Ltd Directional control device for airflow
JP2012081129A (en) 2010-10-13 2012-04-26 Fujifilm Corp Endoscope propulsion system

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