JPH01247809A

JPH01247809A - アクチュエータ

Info

Publication number: JPH01247809A
Application number: JP25939188A
Authority: JP
Inventors: Koichi Suzumori; 康一鈴森; Takafumi Matsumaru; 松丸　隆文; Shoichi Iikura; 省一飯倉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-11-13
Filing date: 1988-10-17
Publication date: 1989-10-03
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: JP3003702B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は流体のエネルギにより動作するアクチュエータ
に関する。

（従来の技術）従来より流体のもつエネルギにより動作するアクチュエ
ータとして、油空圧シリンダや油空圧モータ等が広く用
いられている。

これらのアクチュエータは一般に）Ｗ動部（例えばピス
トンとシリンダ間）を有するため作動流体が漏れ易く、
摺動摩擦のため滑らかな動作や精密な位置決めが難しい
といった欠点がめった。

これに対し従来、ゴムの弾性変形を利用した空気圧アク
チュエータが考案されている。例えば商品名ニューマチ
イックフィンガー、　Ｐａｔ、ＤＥＰＳ　２４２６０８
Ｂ−Ｃ３，ＩＪｓ　３９８１５２Ｂのようなものがある
。

この主たる構造は第２７図、第２８図に示すように半円
筒状を成しゴムにより形成された弾性体３０１を有し、
この弾性体３０１の軸方向の一部には蛇腹部３０３が設
けられている。前記弾性体３０１の一側端には空気を送
り込むためのポート３０５が設けられているものでおる
。従って、弾性体３０１内の圧力をポート３０５がら空
気圧Ｐを送り込むことにより高めると、蛇腹部３０３が
押し広げられることにより弾性体３０１全体は第２７図
３０１ｂのように弾性変形する。このため弾性体３０１
内の圧力を調整することにより第２７図に示した先端の
位置ｆｉＡ、Ｖ及び作動力Ｆを制御することができアク
チュエータとして利用できる。よって従来のシリンダの
ように作動流体の漏れはなく且つ滑らかに作動すること
ができる。

しかしながら、前記アクチュエータをそのまま利用して
細い小型のロボットアームを構成する場合には、多自由
度を実現するために蛇腹部のスペースが必要なため、極
端な細径化が不可能でめった。

（発明が解決しようとする課題）上記した如く蛇腹部を設けた弾性体の変形を利用したア
クチュエータはシリンダのように作動流体の漏れはなく
且つ滑らかに作動することができる。しかし蛇腹部を必
要とする分だけ直径が大きくなってしまい多自由度のロ
ボットアームとして使用するには適していない。

そこで本発明は、円滑で多自由度な動作が可能であり、
しかも構造の簡単なアクチュエータの提供を目的とする
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するために本発明においては、軸方向
に延設された隔壁によって内部が複数の圧力室に分離さ
れた筒状弾性体からなり、これら圧力室の各々の圧力を
調整することにより動作するアクチュエータとした。ま
た、軸方向に延設された隔壁によって内部が複数の圧力
室に分離された筒状弾性体と、弾性変形しにくい材質か
らなり筒状弾性体と交互に連結され、連結された筒状弾
性体の圧力室の圧力が相互に伝わるように孔を設けた強
化部材とを有するアクチュエータとした。

（作　用）以上のようにすれば、任意の圧力室の圧力を調整するこ
とによりその圧力室が伸縮するため、各々の圧力室の圧
力の組合せにより全体として湾曲・伸縮などの動きが円
滑に行われる。従って、円滑で多自由度な動作が可能で
あり、しかも構造の簡単なアクチュエータが実現する。

（実施例）以下図面に示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は第１実施例の外観を示す斜視図である。

まず本アクチュエータ１は外壁を形成する筒状弾性体３
．上１５．下蓋７．チューブ９．１１．１３７）１ら構
成されている。第２図は第１実施例の分解斜視図であり
、この第２図で明示したように筒状弾性体３は同一形状
なる３つの筒状弾性体３ａ、　３ｂ。

３Ｃを軸方向に並列に接着することにより一体成形した
ものでおる。このため接着された部位により筒状弾性体
３の軸方向に弾性隔壁１５．１７．１９が延設され、こ
の弾性隔壁１５．１７．１９により３つの圧力室２１．
２３．２５が形成される。前記筒状弾性体３ａ。

３ｂ、　３ｃは第３図に示すように図面垂直方向を軸と
してそれぞれ間隔を密にして螺旋状に巻装されたアラミ
ド繊維（商標）２７を弾性材料であるシリコンゴムによ
り被覆して形成されている。このため筒状弾性体３は繊
維２７とゴムの複合による異方性弾性材料によって形成
されることにより縦弾性係数の小さい方向は筒状弾性体
３の軸方向２９と略−致し、この軸方向２９には伸び易
くなっているものである。また軸方向２９と直交する方
向３１には繊維２７により縦弾性係数大のため伸びにく
くなっている。

前記上蓋５は、金属により形成され前記筒状弾性体３ａ
、　３ｂ、　３ｃに形成された圧力室２１．２３．２５
を封止する扇形状の上ｉ５ａ、　５ｂ、　５ｃと、この
上ｉ５ａ。

５ｂ、　５ｃの一端を筒状弾性体３ａ、　３ｂ、　３ｃ
に挿入して接着した（変に上！５ａ、　５ｂ、　５ｃを
カバーするカバー部材３３により構成されている。前記
上蓋５の装着状態は例えば第４図に示す様になっている
。前記カバ一部材３３は円筒形状を成し内側には上蓋５
ａ。

５ｂ、　５ｃを嵌合させる嵌合部３３ａ　、　３３ｂ　
、　３３Ｃが区画形成されている。このカバ一部材３３
の外形は筒状弾性体３と同様となっているものである。

前記下蓋７は上Ｍ５と同様なる扇形状の下蓋７ａ。

７ｂ、　７ｃと、この下蓋７ａ、　７ｂ、　７ｃの一端
を筒状弾性体３ａ、　３ｂ、　３ｃに挿入した接着封止
した１多、下蓋７ａ。

７ｂ、　７Ｃをカバーするカバ一部材３５により構成さ
れている。

下蓋７ａ、　７ｂ、　７ｃの断面形状は第５図に明示し
たように前記チューブ９．１１．１３が挿入固着される
挿入穴３７．３９．４１がそれぞれ設けられている。挿
入穴３７．３９．４１の先端にはチューブ９．１１．１
３と圧力室２１．２３．２５を連通させる連通孔４３．
４５．４７が設けられている。前記チューブ９．１１．
１３は接着材により挿入穴３７．３９．４１に密封状に
固着されるものである。前記カバ一部材３５は前記上蓋
５ａ。

５ｂ、　５ｃをカバーするカバ一部材３３と同様なる外
形状を成し、下蓋７ａ、　７ｂ、　７ｃ２Ｆｉ：嵌合さ
せる嵌合部３５ａ　、　３５ｂ　、　３５ｃが区画形成
されている。この嵌合部３５ａ　、　３５ｂ　、　３５
Ｃにはそれぞれチューブ９゜１１、１３が挿入される挿
入穴５５．５７．５９が形成されている。従って各圧力
室２１．２３．２５の圧力を外部に設けられた圧力制御
装置（図示しない）により作動流体の圧力を調整して送
り込むことにより各々制御できるものである。

以上の構成によりその作用を説明する。例えばチューブ
９から作動流体を送り込んで圧力室２１の圧力を高めた
と仮定する。このため第１図に示すように圧力室２１は
軸方向２９に伸び、第１図に明示したように筒状弾性体
３が５４方向に湾曲し５６の姿勢になる。この状態でさ
らにチューブ１１を介して圧力室２３の圧力を上げれば
湾曲の方向は５８となる。

このように３つの圧力室２１．２３．２５の圧力の組み
合ぜにより任意の方向への湾曲動作が可能となる。

この時圧力制御装置（図示しない）により圧力が微妙に
調整されて上記動作を行なうものである。

また、３つの圧力室２１．２３．２５の圧力を等しく高
めれば筒状弾性体３を軸方向に真直ぐ伸ばすこともでき
る。このように異方性弾性材料の特性を利用し３つの圧
力ｉ２１．２３．２５の圧力を制御することによりアク
チュエータ１先端は動作範囲内における設定した任意の
点に位置決めすることができる。

以上のようなアクチュエータとすれば、作動流体の漏れ
がなく摺動部がないため、動作が滑らかで微細な位置決
めが容易となる。また構造が簡単で細径化も容易である
。又、送り込んだ作動流体の体捷及び圧力を測定するこ
とによりアクチュエータの姿勢、作用力を知ることがで
き、特に先端にセンサを装備することなく位置及び作動
力の制御を行うことができる。そして（出力／自重）比
が非常に大きなアクチュエータとなる。

次に本発明の第２の実施例を前記実施例と同一の構成要
素には同一の符号を付して説明する。

第２の実施例の第６図乃至第１０図に示すように第１の
実施例と同様に、軸方向２９には伸び易く、軸方向２９
に直交する方向３１には伸びにくい異方性弾性材料によ
り筒状弾性体６１が形成されている。

この筒状弾性体６１は同一形状なる２つの筒状弾性体６
１ａ　、　６１ｂを軸方向に並列に接着することにより
一体成形したものである。このため接着された部位によ
り筒状弾性体６１の軸方向に平行なる弾性隔壁６３が延
設され、この弾性隔壁６３により２つの圧力室６７、６
９が形成される。

上蓋７１は、金属により形成され圧力室６７、６９を封
止する半円筒状の上蓋７１ａ　、　７１ｂと、上蓋７１
ａ。

７１ｂをカバーするカバ一部材７３により構成されてい
る。前記上Ｍ７１の装着状態は例えば第９図に示す様に
なっている。前記カバ一部材７３は円筒形状を成し内側
には上蓋７１ａ　、　７１ｂを嵌合させる嵌合部７３ａ
　、　７３ｂが区画形成されている。

下Ｎ７５は、上蓋７１と外形状同様なる半円筒状の下蓋
７５ａ　、　７５ｂと、この下１７５ａ　、　７５ｂの
一端を筒状弾性体６１ａ　、　６１ｂに挿入して接着封
止した後、下蓋７５ａ　、　７５ｂをカバーするカバ一
部材７７により構成されている。

下１７５ａ　、　７５ｂには第１０図に示すようにチュ
ーブ７９．８１が挿入固着される挿入穴８３．８５がそ
れぞれに設けられ、この挿入穴８３．８５の先端には連
通孔８７．８９が設けられている。

前記カバ一部材７７の内側には下蓋７５ａ　、　７５ｂ
を嵌合させる嵌合部７７ａ　、　７７ｂが区画形成され
ており、この嵌合部７７ａ　、　７７ｂにはそれぞれチ
ューブ７９、８１が挿入される挿入穴９１．９３が形成
されている。前記各圧力室６７、６９の圧力調整は外部
に設けられた圧力制御装置（図示しない）により作動流
体の圧力を調整して送り込むことにより各々制御できる
ものである。

次に上記作用を説明する。例えばチューブ７９から作動
流体を送り込んで圧力室６７の圧力を高めたと仮定する
。このため圧力室６７は軸方向２９に伸び第６図に明示
したように筒状弾性体６１が９５方向に湾曲する。

一方、圧力室６７の圧力を下げチューブ８１から圧力室
６９に作動流体を送り込んで圧力を高めれば筒状弾性体
６１を９７方向に湾曲させることができる。

また、軸方向２９への伸縮動作をさせるには２つの圧力
室６７、６９の圧力を等しく圧力制御装置（図示しない
〉により操作すればよい。従ってチューブ７９、８１を
通じて適当に圧力室を調整した作動流体を２つの圧力室
６７、６９に送り込むことによりアクチュエータ９８は
軸方向２９の伸縮動作及び弾性隔壁６３に直角な方向９
５．９７に湾曲動作を行なうことができる。

次に本発明の第３の実施例を前記と同一の構成要素には
同一の符号を付して説明する。

第３の実施例も第１１図乃至第１５図に示すように第１
の実施例と同様に、軸方向２９に伸び易く、軸方向２９
に直交する方向３１には伸びにくい異方性弾性材料によ
り筒状弾性体９９が形成されている。この筒状弾性体９
９は同一形状なる４つの筒状弾性体９９ａ　、　９９ｂ
　、　９９ｃ　、　９９ｄを軸方向に並列に接着するこ
とにより一体成形したものである。このため接着された
部位により筒状弾性体９９の軸方向に平行なる弾性隔壁
１０１．　１０３．　１０５．　１０７が延設され、こ
の弾性隔壁１０１．　１０３．　１０５．　１０７によ
り４つの圧力室１０９．　１１１．　１１３．　１１５
が形成される。

上Ｍ１１７は、金属により形成され圧力Ｅｌ　１０９゜
１１１、　１１３．　１１５が封止する扇形状の上Ｍ１
１７ａ。

１１７ｂ、　１１７ｃ、　１１７ｄと、上１１１７ａ、
　１１７ｂ、　１ｔ７ｃ。

１１７ｄをカバーするカバ一部材１１９により構成され
ている。前記上Ｍ１１７の接着状態は例えば第１４図に
示す様になっている。前記カバ一部材１１９は円筒形状
を成し内側には上１！１．１７ａ、　１１７ｂ、　１１
７ｃ。

１１７ｄを嵌合させる嵌合部１１９ａ、　１１９ｂ、　
１１９ｃ、　１１９ｄが区画形成されている。

下蓋１２１は、上Ｍ１１７と同様なる扇形状の下蓋１２
１ａ、　１２１ｂ、　１２１ｃ、　１２１ｄと、この下
１１２１ａ、　１２１ｂ。

１２１ｃ、　１２１ｄの一端を筒状弾性体９９ａ　、　
９９ｂ　、　９９ｃ　。

９９ｄに挿入して接着封止した後、下蓋１２．１ａ、　
１２１ｂ。

１２１ｃ、　１２１ｄをカバーするカバ一部材１２３に
より構成されている。

下Ｅｆ１２１ａ、　１２１ｂ、　１２１ｃ、　１２１ｄ
には第１５図に示すようにチューブ１２５．　１２７．
　１２９．　１３１が挿入固着される挿入穴１３１．　
１３５．　１３７．　１３９がそれぞれに設けられてい
る。挿入穴１３３．　１３５．　１３７゜１３９の先端
には連通孔１４１．　１４３．　１４５．　１４７が設
けられている。

前記カバ一部材１２３の内側には下蓋１２１ａ、　１２
１ｂ。

１２１ｃ、　１２１ｄを嵌合させる嵌合部１２３ａ、　
１２３ｂ、　１２３ｃ１２３ｄが区画形成されている。

この嵌合部１２３ａ、　１２３ｂ、　１２３ｃ、　１２
３ｄにはそれぞれチューブ１２５．　１２７゜１２９、
　１３１が挿入される挿入穴１４９．　１５１．　１５
３゜１５５が形成されている。

次に上記作用を説明する。例えば第１１図に示すように
チューブ１２７．　１２９から作動流体を送り込んで圧
力室１１１．　１１３の圧力を高めたと仮定する。

このため圧力室１１１．　１１３は軸方向２９に伸び、
筒状弾性体９９は１５７方向に湾曲動作する。また軸方
向２９への伸縮動作をさせるには４つの圧力室１０９゜
１１１、　１１３．　１１５の圧力を等しく圧力制御装
置（図示しない）により操作すればよい。また１５９方
向に湾曲させるには圧力室１１１．　１１３．　１１５
の圧力を高めて作用させればよい。従ってチューブ１２
５、　１２７．　１２９．　１３１を通じて圧力制御装
置により適当に圧力を調整した作動流体を４つの圧力室
１０９．　１１１．　１１３．　１１５に送り込むこと
によりアクチュエータ１６１の多自由度な動作が行われ
る。

こういったアクチュエータの一変形例として、第１６図
に示すように中心部に圧力調節を行わない貫通部２６を
設けたアクチュエータ１６２としてもよい。ここでは前
記実施例と同一の構成要素には同一の符号を付し、細部
の説明は省略するが、貫通部２６を除いたその他の構成
は第１の実施例に従うものである。尚、貫通部２６は他
の圧力室２１．２３゜２５と同様、筒状弾性体３ｄを軸
方向に並列に接着することにより形成されている。

このようなアクチュエータ１６２とすれば、圧力調節を
行わない空間があるにもかかわらず全方向へ均等な自由
度が確保され、アクチュエータ１６２すれば、周囲の圧
力室２１．２３．２５の圧力がクツションの役割をする
ことによりこれら内蔵物が外力から保護されるので、内
蔵物の切断や破損の心配がなくなる。もちろん貫通部２
６のような圧力調節を行わない空間を２つ以上設けても
よく、１つは前述したように内蔵物の挿通用、１つは液
体の流通用などという利用方法をしてもよい。また、ア
クチュエータの一方から他方へ液体などを流通する場合
に圧力を用いて行ってもよいことは言うまでもない。ま
た、アクチュエータのカバ一部材には、貫通部２６に係
る部分を中空にしたものを用いればよい。

以上の実施例は、筒状弾性体の軸方向と繊維の長さ方向
とが略直角となるように繊維を巻装した場合について述
べたが、必ずしもこの巻装方法を用いる必要はない。つ
まり筒状弾性体の軸方向と繊維の長さ方向との形成する
角度α（以下、巻装角度という）は必ずしもα＝９０°
である必要はない。この例について第１７．第１８図を
用いて説明する。尚、第１の実施例と同一の構成要素に
は、同一の符号を付すか若しくは省略をする。

筒状弾性体３は、各筒状弾性体３ａ、　３ｂ、　３ｃ　
（図示せず）毎にそれぞれ巻装角度α（キ９０°）を同
一にして繊維２７を螺旋状に巻装し、弾性材料であるゴ
ムにより被覆して形成されている。（９０°−α）が大
きくなるに従って繊維２７のピッチが大きくなるので、
この場合は複数条の繊維で巻装し、繊維間隔が広がらな
いようにすることが望ましい。

このように筒状弾性体３は巻装角度αとした繊維２７と
ゴムの複合による異方性弾性材料によって形成されるこ
とにより、α傾いた方向には伸びにくく、（α＋９０°
）傾いた方向には伸びやすいという性質を有する。

以上の構成によりその作用を説明する。例えばチューブ
９から作動流体を送り込ｌνで圧力室２１のし、５６の
姿勢になる。そして圧力室２１は３０方向のねじれも伴
うため、アクチュエータ１全体が軸回りの回転を生じる
。同様に圧力室２１．２３の圧力を同時に高めれば、軸
回りの回転を伴いながら５８方向に湾曲動作をする。ま
た、３つの圧力’Ｊ２１．２３゜２５の圧力を等しく高
めれば筒状弾性体３は軸回りの回転動作と軸方向の伸び
動作をする。圧力の調整は外部の圧力制御装置（図示し
ない）により行われる。

このように異方性弾性材料の特性を利用し、３つの圧力
室２１．２３．２５の圧力を制御することにより、アク
チュエータ１は回転動作を伴いながら任意方向への湾曲
動作および軸方向の伸び動作が行える。

もちろん圧力室の数は２つ、３つ、４つなどいくつでも
よく、目的に応じて任意に選択してよい。

また筒状弾性体３内の弾性隔壁が無く、圧力室が１つの
アクチュエータであれば、軸回りの回転勤作と軸方向の
伸び動作のみをする。また圧力室に与圧を加えた状態で
中立を保つようにすれば、与圧を減することによって３
０方向と反対方向の回転動作が得られる。

回転動作と、湾曲動作および軸方向の伸び動作の動作量
の割合いは、巻装角度αによって決まり、このαを変え
ることにより、動作の異なるアクチュエータを設計でき
る。また、１つのアクチュエータにおいてこの巻装角度
αを変化させれば、より多自由度のアクチュエータとな
る。

尚、アクチュエータの製造方法としては上述したように
、螺旋状に巻装された繊維を、弾性材料であるゴムによ
り被覆して筒状弾性体を形成し、この筒状弾性体を複数
個軸方向に並列に接着してアクチュエータを形成してい
るが、例えば圧力室と略同断面形状の中子を用いて押出
し成形することによりアクチュエータの外形を形成して
もよい。

また、アクチュエータの外形が形成された後に繊維を巻
装したり、あるいは繊維を巻装する代わりに環状の繊維
状部材を複数個装着してもよい。前者の方法を用いれば
、圧力室の圧力差による接着部の剥離が防止され、アク
チュエータの湾曲の度合いを大きくすることができる。

後者の方法を用いれば繊維とゴムとの剥離が防止される
一方、アクチュエータの半径方向への膨張変形も防止す
ることができるので、加えた圧力に対する必要な方向へ
の変形量が大きくアクチュエータとなる。また、いずれ
の方法であってもアクチュエータの肉厚を薄くすること
ができるので、結果的にアクチュエータがより一層細径
化される。

第１９図は本発明の第６の実施例を示すアクチュエータ
の斜視図である。本実施例では第２０図（ハ）。

υに示すように、金属あるいはＥｎ（ｌｉｎｅｅｒｉｎ
（］　ＰＩａＳｔｉｃなどからなる強化部材１６３と、
ゴムなどからなる弾性部材１６４とを軸方向に交互に密
着固着することによりアクチュエータ１６５を形成して
いる。

ここで強化部材１６３はワイヤカット放電加工やプレス
打復き加工などにより製作され、弾性部材１６４は前述
した押出し成形などにより製作されている。また、強化
部材１６３と弾性部材１６４との固着により形成される
圧力室２１．２３．２５の形状は第１の実施例のものと
同一形状となるようにしであるが、部材１６３．　１６
４の固着の際に軸を中心とした回転角を持たせながら固
着していってもよい。

こうすることにより圧力室の形状を任意に形成すること
ができ、複錐な動作を行うアクチュエータとすることが
できる。この時、圧力室どうしの流体の漏れがないよう
に密閉するために、強化部材１６３の孔１６６、　１６
７、１６８の大きさを第２０図（Ｃ）のように小さくし
てもよい。以上のように構成すると、強化部材１６３に
より外部からの衝撃や圧力に対して耐久性のあるアクチ
ュエータ１６５となる。

また、強化部材１６３の厚みを弾性部材１６４の厚みよ
り薄くすれば１．動作範囲が大きくなる。

次に本発明の更なる実施例として、複合アクチュエータ
を説明する。ここでいう複合アクチュエータとは、今ま
で述べてきたアクチュエータの複合体である。第２１図
は複合アクチュエータの一実施例を示す斜視図であり、
第１の実施例に示したアクチュエータを３つ直列に連結
してなる複合アクチュエータ２００でおる。３つのアク
チュエータ２０１、　２０２．　２０３はそれぞれ３つ
の圧力室２０１ａ。

２０１ｂ、　２０１ｃ、　２０２ａ、　２０２ｂ、　２
０２ｃ、　２０３ａ、　、２０３ｂ。

２０３Ｃを持ち、それぞれの圧力室とつながったチュー
ブにより、それぞれ独立に圧力の調整ができる。

図をわかりやすくするために、第２１図では圧力室２０
１ｂ、　２０２ｂ、　２０３ｂの圧力をそれぞれ調整す
るチューブ２１０．　２１１．　２１２のみを示すが、
他の圧力室についても同様にチューブが接続される。以
下、圧力室２０１ｂ、　２０２ｂ、　２３０ｂとチュー
ブ２１０．　２１１゜２１２について説明するが、他の
圧力室とチューブの構成も全と同じである。

圧力室２０１ｂの圧力を調整するチューブ２１０は、ア
クチュエータ２０２の圧力室２０２ｂ、および圧力室２
０３ｂ内を貫通し、図面右方向に存在する複合アクチュ
エータ基部を経て圧力制御装置（図示しない）へつなが
る。この際、チューブ２１０は圧力室２０２ｂ。

２０３ｂを貫通しているだけであり、圧力室２０２ｂ。

２０３ｂ内の流体とチューブ２１０内の流体は相互に流
通しないため、圧力室２０２ｂ、　２０３ｂ内の圧力は
チュ−１２１０内の圧力の影響を受けない。

一方、同様に圧力室２０２ｂの圧力を調整するチューブ
２１１は、アクチュエータ２０３の圧力室２０３ｂ内を
貫通し、図面右方向に存在する複合アクチュエータ基部
を経て、圧力制御装置（図示しない）へつながる。また
、圧力室２０３ｂの圧力を調整するチューブ２１２は直
接複合アクチュエータ基部を経て、圧力制御装置へつな
がる。やはり同様に圧力室２０３ｂ内の流体とチューブ
２１１内の流体は相互に流通しないため、圧力室２０３
ｂ内の圧力はチューブ２１１内の圧力の影響を受けない
。

また、図示するように、他のアクチュエータを貫通する
チューブは、貫通するアクチュエータの動作を妨害しな
いように、貫通する圧力室内で余裕をもっていることが
必要である。通常は、圧力室内で撓ませる程度・でよい
が、例えばチューブをカール状に形成して圧力室内を通
すことも有効である。いずれの場合も、複合アクチュエ
ータ２００全体としての変形量を考慮してチューブ全長
を決定することが好ましい。

このように構成することにより、計９つの圧力室の圧力
を調整する９本のチューブが複合アクチュエータ２００
基部から伸びることになるので、複合アクチュエータ２
００をそのままマニピュレータとして利用することもで
き、しかも先端側のアクチュエータを駆動するチューブ
が根元側アクチュエータ内部に収納されるため、複合ア
クチュエータ２００の外部に凸部ができず、複合アクチ
ュエータ２００の細径化も可能となり、また極めて簡素
な外観となる。

次にアクチュエータ２０１．　２０２．　２０３それぞ
れの接続方法について、アクチュエータ２０２、アクチ
ュエータ２０３間の接続を例にとって説明する。

第２３図、第２４図はアクチュエータ２０２．７クチユ
工−タ２０３間の接続法の一例を示す正断面図および側
断面図である。アクチュエータの接続は、アクチュエー
タ２０２．　２０３のそれぞれ対応する圧力室２０２ａ
、　２０３ａ、　２０２ｂ、　２０３ｂ、　２０２ｃ、
　２０３ｃにそれぞれ嵌合し固着された接続金具２２０
ａ、　２２０ｂ、　２２０ｃによって行われる。接続金
具２０６ａ、　２０６ｂ、　２０６ｃは各圧力室断面と
同じ形状でおる。本実施例ではアクチュエータ２０２．
　２０３が同一形状の圧力室を有しているが、異なる場
合は段つき金具となる。各接続金具２０６ａ、　２０６
ｂ、　２０６ｃには各々２つの穴が設けられ、ここをア
クチュエータ２０１．　２０２を駆動するチューブ（例
えば接続金具２０６ｂの場合、チューブ２１０．　２１
１＞が挿入固着される。接続金具とチューブ、およびア
クチュエータとは完全に接着され、アクチュエータ２０
２．　２０３の圧力室間の流体漏れは防止される。

本実施例では同一形状の３つのアクチュエータを用いた
が、アクチュエータの接続数はいくつであっても、チュ
ーブの本数が変わるだけで全く同様に実施できる。また
、用いるアクチュエータは同一形状である必要はなく、
動作形態が異なるもの同志であってもよい。また、接続
するアクチュエータの自由度は必ずしも同じでおる必要
はなく、例えば３つの圧力室を有し３自由度動作を行う
アクチュエータと、２つの圧力室を有し２自由度動作を
行うアクチュエータとの接続であっても、あるいは１つ
のみの圧力室を有し１自由度の動作を行うアクチュエー
タとの接続であってもよい。

別の実施例として、２自由度と３自由度のアクチュエー
タを接続した複合アクチュエータについて説明する。第
２２図に示すように、３つの圧力室２０５ａ、　２０５
ｂ、　２０５ｃを有し、任意方向への湾曲動作と軸方向
の伸縮動作ができるアクチュエータ２０５と、２つの圧
力室２０４ａ、　２０４ｂを有し、圧力室間の隔壁と垂
直方向への湾曲動作と軸方向の伸縮動作ができるアクチ
ュエータ２０４とを接続した複合アクチュエータ２２０
で必り、圧力室２０４ａ、　２０４ｂの圧力を調整する
チューブ２１３．　２１４はアクチュエータ２０５の圧
力室２０５ａ、　２０５ｂ内を貫通し、図面右方向に存
在する複合アクチュエータ２２０基部を経て圧力制御装
置（図示しない）へつながっている。

第２５図、第２６図はアクチュエータ２０４、アクチュ
エータ２０５間の接続法の一例を示す正断面図および側
断面図である。アクチュエータ２０４．　２０５の圧力
室２０４ａ、　２０４ｂ、　２０５ａ、　２０５ｂ、　
２０５Ｃにはそれぞれ接続金具２０７ａ、　２０７ｂ、
　２０８ａ、　２０８ｂ、　２０８ｃが嵌合し固着され
ている。このうち接続金具２０７ａ。

２０７１）、　２０８ａ、　２０８ｂにはアクチュエー
タ２０４．　２０５を接続面２３０で重ね合わせた場合
に同一位置にくる連通孔を有し、ここをチューブ２１３
．　２１４が挿通し、それぞれの接続金具と固着される
。一方、アクチュエータ２０４．　２０５同志も接続金
具、弾性壁で固着される。

このように異構造のアクチュエータからなる複合アクチ
ュエータであっても、個々のアクチュエータの自由度を
損ねることなく駆動が行える。また細径化も可能で惨め
て簡素な外観となる。

以上のように複合アクチュエータは、その用途によって
任意のアクチュエータを連結し、必要な自由度を得るこ
とができるので、複数の自由度が要求されるロボットア
ームやマニピューレータとして利用することもできる。

また複合アクチュエータは上）ボしたように、細径化が
可能でしかも表面に凹凸が無いので、工業用や医療用の
内視鏡としても応用できる。

なお、これらの発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば、本実施例の中では弾性隔壁も異方性弾性
材料により形成したが筒状弾性体だけ異方性弾性材料と
して弾性隔壁は異方性弾性材料でなくとも実施できる。

また筒状弾性体は複数の筒状弾性体を接着させて一体と
したが、まず繊維２７により骨組みを形成し、ゴムによ
り被覆し、その後に弾性隔壁を設けることによって、複
数の筒状弾性体を接着させずに上記各実施例の形状にす
ることも可能である。また上蓋、下蓋は金属てなくとも
剛性の高い部材で実施することもできるし、筒状弾性体
と一体成形させて接着等の工程を省略させることもでき
る。また、異方性弾性材料の代わりに短繊維強化ゴム（
ゴム中に例えば直径０．３Ｊ１１ｎ、長ざ３０ＪＪＪＩ
Ｋの繊維を分散させたもの）を用いてもよい。また、例
えば第３の実施例における４つ隻の圧力室１０９．　１
１１．　１１３．　１１５を有するアクチュエータ１６
１において各圧力室に作用させε力る圧力の調整方法は−通りではない。例えば１１室１１
３のみの圧力を上げて１５９方向に湾曲させることも可
能である。またアクチュエータとは別個１こ設けられた
圧力制御装置のトラブルなどにより圧力を上下させるこ
とができない圧力室があっても他の圧力室により動作さ
せることもできる。また圧力室の容積は全て一致させる
必要はなく、大小の差をつ（ブてもよい。また圧力室の
数は使用状態により種々選定できるものである。また圧
力制御装置は自動制御回路により制御できるし、手動に
よっても制御可能である。またアクチュエータの作動速
度及び作動力も自由に制御できるものでおる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、円滑で多自由度な動作が
可能であり、しかも構造の簡単なアクチュエータが実現
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るアクチュエータの全
体斜視図、第２図は第１図の分解斜視図、第３図は第１
図のＡ−Ａ矢視断面図、第４図は第１図のＢ−８矢視断
面図、第５図は第１図のＣ−Ｃ矢視断面図、第６図は本
発明の第２実施例に係るアクチュエータの全体斜視図、
第７図は第６図の分解斜視図、第８図は第６図のＤ−Ｄ
矢視断面図、第９図は第６図のＥ−Ｅ矢視断面図、第１
０図は第６図のＦ−Ｆ矢視断面図、第１１図は本発明の
第３実施例に係るアクチュエータの全体斜視図、第１２
図は第１１図の分解斜視図、第１３図は第１１図のＧ−
Ｃ矢視断面図、第１４図は第１１図の１１−日矢視断面
図、第１５図は第１１図のＩ−Ｉ矢視断面図、第１６図
は本発明の第４実施例に係るアクチュエータの正断面図
、第１７図は本発明の第５実施例に係るアクチュエータ
の全体斜視図、第１８図は第１７図のアクチュエータの
繊維巻装方向を示す斜視図、第１９図は本発明の第６実
施例に係るアクチュエータの分解斜視図、第２０図は第
１９図のアクチュエータの本体を形成する部材を示す斜
視図、第２１図は本発明のアクチュエータを連結してな
る複合アクチュエータの第１実施例を示す透視斜視図、
第２２図は同じく複合アクチュエータの第２実施例を示
す透視斜視図、第２３図は第２１図のＪ−Ｊ矢視断面図
、第２４図は第２３図のに−に矢視断面図、第２５図は
第２２図のＬ−Ｌ、Ｍ−Ｍ矢視断面図、第２６図は第２
５図のＮ−Ｎ矢視断面図、第２７図と第２８図は従来例
を示す図である。１．９８，１６１，１８２，１６５・・・アクチュエー
タ２００、２２０・・・複合アクチュエータ（アクチュ
エータ）３．６１，９９，１６４・・・筒状弾性体１５、１７．
１９．６３．１０１．１０３．１０５．１０７・・・弾
性隔壁２１．２３，２５，２６，６７．６９，１０９，
１１１゜１１３、１１５．１６６、１６７、１６８・・
・圧力室２６・・・貫通部１６３・・・強化部材１６６、１６７、１６８・・・孔代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　松山光速第４図　　　　第５図ｆｓ７第１３図第１４図　　　　　第１５図第１６図（°）　　　第２５図　　（ｂ）第２６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸方向に延設された隔壁によって内部が複数の圧
力室に分離された筒状弾性体からなり、前記圧力室の各
々の圧力を調整することにより動作することを特徴とす
るアクチュエータ。
（２）前記アクチュエータの少なくとも外周部に、弾性
係数に関して異方性を持たせたことを特徴とする請求項
１記載のアクチュエータ。
（３）縦弾性係数の小さい方向を前記アクチュエータの
軸方向とすることを特徴とする請求項２記載のアクチュ
エータ。
（４）縦弾性係数の小さい方向を前記アクチュエータの
軸方向から傾いた方向とすることを特徴とする請求項２
記載のアクチュエータ。
（５）縦弾性係数の小さい方向を任意の２方向以上とす
ることを特徴とする請求項２記載のアクチュエータ。
（６）請求項１記載のアクチュエータをその軸方向に複
数連結してなることを特徴とするアクチュエータ。
（７）前記アクチュエータの軸方向に貫通してなる貫通
部を設けることを特徴とする請求項１記載のアクチュエ
ータ。
（８）軸方向に延設された隔壁によって内部が複数の圧
力室に分離された筒状弾性体と、弾性変形しにくい材質
からなり前記筒状弾性体と交互に連結され、連結された
前記筒状弾性体の前記圧力室の圧力が相互に伝わるよう
に孔を設けた強化部材とを有することを特徴とするアク
チュエータ。