JPH05566B2

JPH05566B2 -

Info

Publication number: JPH05566B2
Application number: JP59000051A
Authority: JP
Inventors: Takeo Takagi; Juji Sakaguchi; Yoshinori Imamura; Kazuo Pponma; Motoo Uno; Ikuo Takeuchi
Original assignee: Bridgestone Corp; Hitachi Ltd
Current assignee: Bridgestone Corp; Hitachi Ltd
Priority date: 1984-01-05
Filing date: 1984-01-05
Publication date: 1993-01-06
Also published as: JPS60146905A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は加圧流体としての圧縮空気の供給によ
つて、半径方向に膨径変形して軸線方向の収縮力
を生起するニユーマチツクアクチユエータを用い
た回動駆動装置に関するものである。

（従来技術とその問題点）アクチユエータをそのエネルギ源より分類すれ
ば、電気式、気圧式、油圧式に分けることができ
る。なかでも気圧式のものは、スパークの発生の
心配がないため防爆上の要求がある場合に好んで
用いられる。また油圧式のものは、動力源の占有
面積が大きく、作動油漏洩に供うアクチユエータ
を含めた装置周辺の汚染と言つた問題もある。そ
のため、前述した問題を避け、安価に設備できる
利点を生かし気圧式のものが用いられる。

ところで従来の空気式アクチユエータは、いゆ
るエアシリンダタイプのものが多い。しかし、シ
リンダチユーブ−ピストン組立体は鉄製のものが
多く、アクチユエータ自体の重量が大きくなると
言う問題がある。また、シリンダチユーブとピス
トンとの間の摺動抵抗に起因する機械的損失を避
けることができない。

一方、エアーバツクタイプのものも、たとえば
特公昭52−40387号公報その他から、ニユーマチ
ツクアクチユエータとして既知であり、これはエ
アーバツクに作用する圧縮空気の圧力を適宜調整
することにより、それが膨径変形する際に生起さ
れる軸線方向の収縮力を操作するものである。こ
のエアーバツクタイプのアクチユエータの主要な
特徴は、エアーバツク自体が軽量であり、摺動部
分がないため機械的損失が少ない点である。

ところで、この様なエアーバツクタイプのアク
チユエータは、加圧することにより軸線方向に収
縮力を生起するものであるため、駆動装置として
は少なくとも２本で１組として用いられ、操作部
に往復運動又は回転運動を賦与する構成のものが
多い。

このような駆動装置の一例を第１図に示す。
１，２はそれぞれアーム部材であり、アーム部材
２はその一端にシーブ３が固着されている。この
シーブ３の軸４をアーム部材１の端部に回転自在
に取り付ける。止め５を用いて２本のニユーマチ
ツクアクチユエータ６，７の各一端をアーム部材
１にピン連結する。そしてアクチユエータ６，７
の各他端をシーブ３に巻き掛けたワイヤ８を介し
て互いに連結する。

かかる回動駆動装置では、一方のアクチユエー
タ６に、図示しない接続孔を介して圧縮空気を供
給する一方、他方のアクチユエータ７からの抜気
を行うことにより、アクチユエータ６はその軸線
方向の収縮力を生起して、ワイヤ８は図に矢印Ｃ
で示す方向に変位する。したがつて、シーブ３は
ワイヤ８の運動につれ、その軸線のまわりに回転
してアーム部材２が図示の矢印の方向に変位す
る。

これに対し、他方のニユーマチツクアクチユエ
ータ７に圧縮空気を供給し、アクチユエータ６か
らの抜気を行つた場合には、アーム部材２は図に
点線で示す位置に変位する。

このようにここでは、各アクチユエータ６，７
に作用する空気圧を調整することにより、アーム
部材２を所要の位置へ駆動させることができる。

また、この回転駆動装置では、二本のニユーマ
チツクアクチユエータ６，７のいずれか一方を、
たとえば、コイルばねその他の既知の復元ばねと
した場合に比して、ニユーマチツクアクチユエー
タの有する非線形特性を補償することができると
いう利点を有する。

そこで、これらの利点をもたらすための、それ
ぞれのニユーマチツクアクチユエータ６，７の作
動を、それらのアクチユエータとして、一般的な
たとえば特公昭52−40378号公報に開示されてい
るような従来のアクチユエータを用いた場合につ
き、第２図に示すところに基づいて詳細に説明す
る。

はじめに、自然長をL₀、最大収縮率をε_naxとし
たそれぞれのアクチユエータ６，７に、収縮率が
ε_nax／２となるように内圧を充填し、これによ
り、それらのアクチユエータ６，７を第２図ａに
示すような中立状態とする。

その後は、いずれか一方のアクチユエータ、た
とえばアクチユエータ７の内圧を上昇させて、他
方のアクチユエータ６の内圧を降下させると、ア
ーム部材２は、第２図ｂに示すように、反時計回
りに回動して、アクチユエータ７の収縮率が最大
値ε_nax、アクチユエータ６の収縮率が最小値ε_nio
（≒０）となつたときに、アーム部材２の正方向
の最大回動角が得られる。

そして、これとは逆に、アクチユエータ６の内
圧を上昇させて、アクチユエータ７の内圧を降下
させると、アーム部材２は、第２図ｃに示すよう
に時計回りに回動して、アクチユエータ６の収縮
率が最大値ε_nax、アクチユエータ７の収縮率が最
小値ε_nio（≒０）となつたときに、アーム部材２
の負方向の最大回動角が得られる。

それぞれのニユーマチツクアクチユエータ６，
７をそのように作動させた場合には、上述したよ
うなそれぞれの利点をもたらすことができる。

ところが、従来のニユーマチツクアクチユエー
タ６，７を用いた回転駆動装置では、それらの両
アクチユエータ６，７の内圧がともに零になる
と、それらの収縮率も零となり、各アクチユエー
タ６，７自然長L₀となるため、第２図ｄに示す
ように、シーブ３に巻き掛けたワイヤ８の、その
シーブ３からの離脱のおそれが極めて高くなる。

すなわち、前述した中立状態および作動状態を
含む正常状態において、二本のアクチユエータ
６，７の長さと、ワイヤ８の長さｌとの和Ｌは、Ｌ＝2L₀（１−ε_nax／２）＋ｌ＝一定 (1) となるのに対し、それぞれのアクチユエータ内圧
が零となると、それらのアクチユエータの長さと
ワイヤ長さとの和L₁は、 L₁＝2L₀＋ｌ (2) となり、 L₁−Ｌ＝L₀ε_nax＞０ (3) となるので、アクチユエータ６，７およびワイヤ
８からなるシーブ駆動系に弛みが発生して、ワイ
ヤ８がシーブ３から逸脱することになる。

従つて、従来の一般的なアクチユエータを用い
た回動駆動装置では、装置の作動に先だつて、そ
れらのアクチユエータに若干の圧縮空気を供給し
て、各アクチユエータに、それの長さが L₀（１−ε_nax／２）以上になるのを阻止すべく、初期収縮力を付与することが必要になる。

これに対し、それぞれのアクチユエータ６，７
の自然長状態で、ワイヤ８を、第２図ａに示すよ
うにシーブ３に掛合させた場合は、それらのアク
チユエータ６，７はともに、収縮率が最小の伸長
限界状態にあるため、それぞれのアクチユエータ
６，７に対し、圧縮空気の、前述したような給排
を行つても、アーム部材２に回動運動を行わせる
ことが実質的に不可能となる。

（発明の目的）本発明は、前述したような回動駆動装置に特有
の利点はそのままにシーブからのワイヤの離脱の
おそれをほぼ完全に取り除いた回動駆動装置を提
供するものである。

（発明の構成）上記目的を達成するため、本発明の一の回動駆
動装置は、とくに、弾性材料よりなる管状体の外
周側に、高張力繊維類を耐張強化素子とする、そ
の管状体と実質的に等長の編組構造体を配設し、
また、管状体の両端開口に、それぞれの閉鎖部材
を封止合着させるとともに、それらの閉鎖部材の
少なくとも一方に接続孔を設け、さらに、管状体
の内部空洞内で、閉鎖部材間に、その管状体を軸
線方向に収縮させる弾性手段を張設したものであ
り、他の回動駆動装置は、上述したところにおい
て、管状体内への弾性手段の配設を省略して、管
状体の軸線方向長さを編組構造体のそれより短く
したものである。

このように構成してなるそれぞれの回動駆動装
置では、両端開口を閉鎖部材によつて封止合着し
た管状体の内部に、閉鎖部材に設けた接続孔を介
して、圧力源から、制御された圧縮空気を導入し
て、その管状体の外周側に配設した編組み構造体
に、パンタグラフ運動を伴う膨径変形を行わせる
ことにより、ニユーマチツクアクチユエータに軸
線方向の収縮力を生起させ得ることは勿論、とく
には、圧縮空気が作用しない時にあつても、管状
体内に張設した弾性手段の作用下で管状体に初期
収縮状態を予め付与することにより、または、管
状体の長さの予めの選択によつて、編組み構造体
に対して管状体があたかも初期収縮したかの如く
の状態とすることにより、それぞれのアクチユエ
ータに十分な伸長代を内在させることができるの
で、二本のアクチユエータへの充填内圧を零とし
た状態で、それらを連結するワイヤを、たとえば
第２図ａに示すようにシーブに掛合させることが
可能である。

従つて、それぞれのアクチユエータ内圧が零と
なつても、ワイヤひいては、ニユーマチツクアク
チユエータとシーブとの掛合が損なわれるおそれ
がなく、しかも、そのままの状態から直接的に圧
縮空気の給排を行つても、アーム部材を直ちに作
動させることができる。

第３図は、回動駆動装置の構成に用いるこの発
明に係るニユーマチツクアクチユエータを例示す
る要部断面図である。

図中１０は管状体を、１２はその外周側に配設
した編組構造体を、そして１３は、管状体１０の
両端を封止合着する閉鎖部材をそれぞれ示し、ま
た１４はかしめキヤツプを示す。

管状体１０は、エアー不透過性、可撓性の面で
ゴム又はゴム状弾性材料が有利であるが、均等材
料、たとえば各種のプラスチツクで代替すること
もできる。

編組構造体１２は、たとえば耐圧ゴムホースに
おける慣用に準ずるが、その場合いわゆる静止角
（54°44′）に近い編組み角とされるのに反して、
管状体１０の内圧充てんによる最大膨径におい
て、静止角に至るように、のぞましくは編組み角
度の初期値θ₀を20°程度において常用のひずみが
ほぼ0.3程度に至るように使用条件を定める。

この編組構造体１２に用いる耐張強化素子とし
ては、有機又は無機質高張力繊維類、たとえば芳
香族ポリアミド繊維（ケブラー：商品名）や、極
細金属ワイヤの如きフイラメントの、撚り又は無
撚りの束などを用いることができる。

さらに、この編組み構造体１２の外周側には、
適宜、耐候性、耐外傷性保護被膜の外皮を設けて
も良い。

それぞれの閉鎖部材１３は、管状体１０の両端
開口に緊密に、好ましくは接着剤を用いて封止合
着されるニツプル部分１５と、位置決めを司るフ
ランジ部分１６と、連結ピン孔をあけたアイ又は
クレビス端部分１７とからなり、ニツプル部分１
５の外周には、それの先端側に向く緩テーパー
と、反対側に向く急テーパーとを有する抜け止め
用の環状空条１８を設けることが好ましい。

このような封鎖部材１３の少なくとも一方に
は、ニツプル部分１５の中央孔を介して管状体１
０の内部空洞に連通する接続孔１９を設け、この
接続孔１９にフイツテイング２０を取り付ける。

かしめキヤツプ１４は、フランジ部分１６と係
合して管状体１０の端部外周にかぶさり、とくに
端縁にフレア２１を形成した円筒状金物より成
り、ニツプル部分１５に向けて半径方向に局部押
圧して閉鎖部材１３を管状体１０に封止合着す
る。図中２２はかしめ工具による圧痕を例示し
た。

本実施例では、ニツプル部分１５の先端に、プ
ラグ２４を介して、弾性手段としてのコイルばね
２６を張設するとともに、そのニツプル部分１５
の中央孔をプラグ２４の通気孔２５に連通させ
る。

ここで、コイルばね２６は、管状体１０は軸線
方向の収縮力をおよぼし、その管状体１０、ひい
ては、ニユーマチツクアクチユエータに、充填内
圧が零の状態の下での初期収縮をもたらす。なお
このときの初期収縮量は、従来のアクチユエータ
の、内圧零時の弛み量に相当し、各アクチユエー
タの自然長L₀に対しL₀ε_nax／２（(3)式参照）とな
る。

また、管状体１０に圧縮空気を導入して、アク
チユエータを膨径変形させるに際し、ばね２６
が、その自然長となるまではとくに問題は生じな
いが、その自然長以下の長さになる場合には、管
状体１０が生起する収縮力と逆向きの力を発生す
ることになるので、コイルばね２６としては、ば
ね定数の高いものでなく、ニユーマチツクアクチ
ユエータに所定の収縮量を与えることができるも
のであれば、ばね定数の低いものが適当である。

従つて、このようなニユーマチツクアクチユエ
ータによれば、それを用いた回動駆動装置におい
て、アクチユエータがたとえば無加圧状態になつ
てもニユーマチツクアクチユエータがシーブから
はずれることはなく、しかも、第１図に示すよう
な回動駆動装置本来の長所を損うことなく作動さ
せることができる。

第４，５図に本発明の他の実施例を示す。尚図
中第３図と同一の符号は、同一又は、同等の作用
をなすものである。

第４図に示す実施例は、弾性手段として、ゴム
又はゴム状の弾性棒状部材２６を両閉鎖部材１３
間に配設したものである。

その作用は第３図に示す実施例のコイルばねと
同様であるが、ここでは、通気孔２５をニツプル
１５の端部に設けることによつて、ニツプル部分
１５の中央孔と管状体１０とを連通させる。これ
は、本実施例においては通気孔２５をプラグ２４
に形成するよりはニツプル部分１５の端部に形成
する方が、加工が容易であるためであり、本実施
例の構成に限定されるものではない。

なお、第３，４図に示す実施例では弾性手段２
６が管状体１０の内部空洞空間の一部を占有する
ので消費する圧縮空気が少なくて良いという利点
もある。

第５図に示す実施例は、第３，４図に示す実施
例とは異なり、弾性手段２６を管状体１０と別個
に配設するのではなく、管状体それ自体に弾性手
段２６の役目も負わせるものである。

これがため、ここでは、管状体１０を、編組み
構造体１２よりも予じめ短か目に形成しておき、
閉鎖部材１３に封止合着する。

このように構成したアクチユエータを、例えば
第１図に示す駆動装置に用いると、第３，４図に
示す場合と同様に、アクチユエータの装着時にす
でにそれらのアクチユエータが初期収縮している
ので、アクチユエータが脱落したり、連結部に弛
みなどを生ずることがない。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明では、ニユーマチ
ツクアクチユエータを、管状体の膨径変形に先だ
つて、それを予じめ軸線方向に収縮させておくこ
とにより、回動駆動装置のニユーマチツクアクチ
ユエータに圧縮空気を供給しない状態の下にあつ
ても、ワイヤ、ひいては、アクチユエータとシー
ブとの掛合の解離を確実に防止することができ
る。

加えて、管状体内部空間内に管状体とは別個に
弾性手段を配設した場合には、その弾性手段の占
有体積分だけ操作用空気の給排量を減少させるこ
とができ、また、管状体それ自身を弾性体として
機能させた場合には、部品点数を少なくして、ア
クチユエータ構造を簡単にし、かつ、それの組立
作業を容易ならしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、回動駆動装置を示す略線図、第２図
は、第１図に示す装置の作動説明図、第３図は、
本発明係るアクチユエータを例示する要部断面
図、第４，５図は、それぞれ他のアクチユエータ
を例示する要部断面図である。１，２……アーム部材、３……シーブ、４……
軸、５……止め、６，７……ニユーマチツクアク
チユエータ、８……ワイヤ、１０……管状体、１
２……編組構造体、１３……閉鎖部材、１４……
かしめキヤツプ、１５……ニツプル部分、１６…
…フランジ部分、１７……アイ部分、１８……環
状突条、１９……接続孔、２０……フイツテイン
グ、２１……フレア、２２……圧痕、２４……プ
ラグ、２５……通気孔、２６……ばね。

Claims

【特許請求の範囲】１二本一対のニユーマチツクアクチユエータの
各一端を固定するとともに、それらのニユーマチ
ツクアクチユエータの他端を、シーブに巻き掛け
たワイヤを介して相互連結したところにおいて、各ニユーマチツクアクチユエータを、弾性材料
よりなる管状体と、この管状体の外周側に配設さ
れ、高張力繊維類を耐張強化素子とする、管状体
と実質的に等長の編組構造体と、管状体の両端開
口にそれぞれ封止合着され、少なくとも一方が接
続孔を有するそれぞれの閉鎖部材と、管状体の内
部空洞内で前記閉鎖部材間に張設されて、前記管
状体を軸線方向に収縮させる弾性手段とにより構
成してなる回動駆動装置。２二本一対のニユーマチツクアクチユエータの
各一端を固定するとともに、それらのニユーマチ
ツクアクチユエータの他端を、シーブに巻き掛け
たワイヤを介して相互連結したところにおいて、各ニユーマチツクアクチユエータを、弾性材料
よりなる管状体と、この管状体の外周側に配設さ
れ、高張力繊維類を耐張強化素子とする編組構造
体と、管状体の両端開口にそれぞれ封止合着さ
れ、少なくとも一方が接続孔を有するそれぞれの
閉鎖部材とで構成し、前記管状体の軸線方向長さ
を、編組構造体のそれより短かくしてなる回動駆
動装置。