JPH08166003A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 編組補強ホースを用いたアクチュエータにあ
って、その耐液性及び耐候性の向上を可能にする。 【構成】 ゴムチューブ及び該ゴムチューブの表面に設
けられる繊維補強層から成る編組補強ホースを主体に構
成され、その内部に導入される加圧用媒体の圧力変化に
応じて膨張を生じさせ、その膨張に伴う全長の伸縮作用
を作動力とするアクチュエータであって、前記ゴムチュ
ーブが、前記加圧用媒体に対して耐性を示すスチレン−
ブタジエンゴムを用いた内層ゴム７と、この内層ゴム７
の表面に設けられると共に、耐候性を持たせる様にクロ
ロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム等が
用いられる外層ゴム８との２層構造にされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チューブの内圧状態に
応じて生じる膨張によって変化する長さにより作動端を
移動させることのできるアクチュエータに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アクチュエータとして用いら
れている代表的なものに電磁ソレノイド、油圧シリン
ダ、リニアモータ等がある。しかし、これらは使用する
雰囲気によっては不適当な場合がある。例えば、湿度の
高い場所で電磁ソレノイドやリニアモータを使用すれ
ば、絶縁対策に苦慮すると共に漏電等に対する安全対策
も図らねばならない。また、油圧シリンダでは、油漏れ
の恐れを皆無にすることはできず、屋内の精密装置の製
造現場等での使用や家庭内で用いる機器への利用には不
向きである。

【０００３】ところが、近年、油圧も電気も用いないア
クチュエータが提案されている。その具体例が、日本機
械学会論文集、５７巻５４２号（１９９１−１０）、論
文Ｎｏ．９０−１５１９Ｂに記載されたＦＨＡ（ハイド
ロウリック・アクチュエータ）の如きアクチュエータで
ある。このアクチュエータは、図５に示すような２層か
らなる編組補強ホース１であり、内側に中空のゴムチュ
ーブ２（その素材には、スチレン−ブタジエンゴム等が
用いられる）を配し、このゴムチューブ２を被覆するよ
うにして繊維補強層３（その素材には、ポリエステル繊
維等の合成繊維、綿等の天然繊維等が用いられる）が設
けられた構造になっている。

【０００４】繊維補強層３は、図６に示すように、編組
角度（旋回角度）θが５４度４４分（これを静止角とい
う）にしたときに、内部を加圧した際の編組補強ホース
１の長手方向の伸びと、ゴムチューブ２の外径の膨らみ
とがつり合うことが知られている（この詳細について
は、例えば、雑誌「Ｒｕｂｂｅｒ Ｗｏｒｌｄ」１９６
８年１１月号に記載がある）。そして、一般の流体輸送
用途のホースにおいては、上記した静止角又はこれに近
い値で繊維が編まれている。

【０００５】このような編組補強ホースにあって、その
編み角度を５４度４４分より小さく設定（例えば、３０
度）すると、加圧時に引張力を発生させるアクチュエー
タとして作用させることができ、例えば、図７のような
駆動機構に用いることができる。図７においては、駆動
機構がベースとなる固定部材４と、この固定部材４に蝶
着された可動部材５とから構成され、これらに対し、上
記した編組補強ホース１を用いたアクチュエータ６の一
端が固定部材４に取り付けられ、他端が可動部材５に取
り付けられている。アクチュエータ６の中空部に不図示
の加圧装置によって気体または液体を加圧供給すること
により、編組補強ホース１が半径方向へ膨張し、これに
伴って編組補強ホース１の長さが短くなることによって
可動部材５は点線位置から実線位置へと回動する。この
ように、編組補強ホースを用いたアクチュエータ６は、
油圧シリンダと同様の機能を発揮し、パワーにおいても
十分な値が得られる。

【０００６】なお、アクチュエータを加圧するための媒
体には、石油系（作動油、マシン油等）、アルコール系
（グリセリン、ポリエチレングリコール等）又は水、も
しくはこれらをベースとする混合系を用いることができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アクチュエー
タを作動させる媒体として、例えば、ＪＩＳ Ｋ２２３
３で規定される自動車用ブレーキ液の第３種を用いた場
合、その成分がアルコール系であることから、編組補強
ホースのゴムチューブの素材にはスチレン−ブタジエン
ゴムやエチレン−プロピレンゴム等が適している。

【０００８】ところが、スチレン−ブタジエンゴムは耐
液性には優れるものの、耐オゾン性、耐紫外線等に対す
る特性が不十分なため、長期間の使用によって外表面に
亀裂が発生し、最終的にはゴムチューブの破裂を招く恐
れがある。また、エチレン−プロピレンゴムを用いた場
合、耐鉱物油性が不十分なため、例えばマシン油等に触
れると外表面が膨潤し、ゴムチューブの強度低下を招
き、やはりゴムチューブの破裂に至る恐れがある。

【０００９】以上のように、編組補強ホースのゴムチュ
ーブは、加圧用媒体の種類及び環境に対して万能ではな
く、長期にわたり安定した性能のアクチュエータを得る
ためには、加圧用媒体に対しては耐液性を備え、外表面
に対しては耐候性を備えている必要がある。そこで、本
発明は、編組補強ホースを用いたアクチュエータにあっ
て、その耐液性及び耐候性を向上させることを目的とし
ている。

【００１０】

【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、この発明は、ゴムチューブ及び該ゴムチューブの
表面に設けられる繊維補強層から成る編組補強ホースを
主体として構成され、その内部に導入される加圧用媒体
の圧力変化に応じて膨張し、その膨張に伴う全長の伸縮
作用を作動力とするアクチュエータにおいて、前記ゴム
チューブが、前記加圧用媒体に対して耐性を示す内層ゴ
ムと、耐候性を有して前記内層ゴムの表面に設けられる
外層ゴムとの２層構造にしている。

【００１１】なお、前記加圧用媒体がアルコール系の場
合、前記内層ゴムをスチレン−ブタジエンゴムにするこ
とができる。また、前記加圧用媒体がアルコール系の場
合、前記外層ゴムは、クロロプレンゴム又はクロロスル
ホン化ポリエチレンゴムにすることができる。

【００１２】

【作用】上記した手段によれば、２層構造にしたゴムチ
ューブは、その内層ゴムが中空部に導入される加圧媒体
に応じて最も耐液性に優れる材料が選択されることによ
り、亀裂等の劣化が防止され、ゴムチューブの破裂が防
止される。また、紫外線やオゾン、熱等は外層ゴムによ
って遮断され、内層ゴムに影響を与えることがない。更
に、外層ゴムは使用環境によってはマシン油等が外表面
に付着することがあるが、外層ゴムは耐候性を備えてお
り、オゾン、紫外線、熱等に対して劣化を生じることが
ない。

【００１３】加圧用媒体にアルコール系が用いられたと
き、この加圧用媒体による影響が少ないスチレン−ブタ
ジエンゴムを用いると、逆に耐候性に劣るという問題が
生じる。しかし、外層ゴムを設けたことにより、内層ゴ
ムには加圧用媒体による影響のみを考えればよく、例え
ばスチレン−ブタジエンゴムは耐液性に優れ、長時間の
使用に際しても亀裂等の劣化を生じさせることがない。

【００１４】同様に、外層ゴムにクロロプレンゴム又は
クロロスルホン化ポリエチレンゴムを用いた場合、内層
ゴムで補うことのできなかったマシン油等に対する耐鉱
物油性及びオゾンや紫外線に対する耐候性を有し、これ
らの外的要因によって外表面に亀裂等の劣化を発生させ
ることがない。なお、外層ゴムは耐液性を備えていない
が、その機能は内層ゴムが担っており、外層ゴムでは耐
候性のみを考慮すればよい。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明によるアクチュエータの一実施例に
おける編組補強ホースの構造を示す断面図、図２は図１
の編組補強ホースの正面図である。また、図３は本発明
によるアクチュエータの一実施例の全体構成を示す正面
図である。

【００１６】本発明による編組補強ホース１０は３層か
ら成り、ゴムチューブについては内側にスチレン−ブタ
ジエンゴムを用いた中空構造の内層ゴム７、その表面に
クロロプレンゴム（又は、クロロスルホン化ポリエチレ
ンゴム）を用いた外層ゴム８から成る。この外層ゴム８
の表面には、素材にポリエステル繊維を用いた繊維補強
層９が図２の様な編組状態で設けられる。この繊維補強
層９は、アクチュエータ８に十分な伸縮機能が得られる
ように、長手方向に対し旋回させる方法であればよく、
一般的には外層ゴム８の外表面全体が覆われる程度の糸
量を右旋回と左旋回が交互に編み込まれて行くように
し、編組角度は３０度に設定している。

【００１７】このような構成の編組補強ホースに対し、
図３に示すように、一端に封止金具１１（加圧媒体が漏
れ出ないように編組補強ホース１０の端部を閉塞するた
めのもの）を圧着し、他端に接続金具１２（加圧装置か
らの加圧媒体を搬送するための配管を接続するためのも
の）を圧着すれば、アクチュエータ１３が完成する。封
止金具１１及び接続金具１２は、図７に示したように、
各部材に対する取付金具を兼ねている。

【００１８】このようなアクチュエータ１３に対して、
接続金具１２に配管（不図示）を介してポンプ機能を有
する加圧装置（不図示）を接続すれば、アクチュエータ
１３内に加圧媒体を供給することができ、常態である図
３の姿態に対し、加圧時には図４に示すように膨張す
る。この膨張によってアクチュエータ１３の全長が短く
なり、また、加圧媒体を加圧装置へ回収すれば図３の状
態に戻されて全長が初期状態になる。この結果、油圧シ
リンダと同等の用い方が可能になる。

【００１９】本発明者らが実施したところによれば、４
０ＰＰＭのオゾン濃度雰囲気中で前記したようなブレー
キ液によって２ＭＰａの圧力をかけたり解放したりする
操作を３０回／毎分で繰り返した結果、図５に示す編組
補強ホースを用いたアクチュエータが２１万回で破裂に
至った。これに対し、図１に示す編組補強ホースを用い
た本発明のアクチュエータ１３は、４０万回の操作後で
も異常は見られなかった。このように、本発明によれ
ば、ゴムチューブを２層構造にしたことにより、加圧媒
体に対する耐性、外表面の耐候性を両立させることがで
き、加圧寿命を大幅に延ばすことが可能になる。

【００２０】なお、本発明によるゴムチューブの製作方
法としては、ゴム用の二重押出機によって作ることもで
きるし、内層ゴム７を押し出した後に接着処理して外層
ゴム８で被覆する方法にしてもよい。また、図３におい
ては、編組補強ホース１０の一端にのみ接続金具１２を
設けるものとしたが、両端に接続金具も設ける構成にし
てもよい。

【００２１】更に、アクチュエータと単独で用いるほ
か、複数を直列または並列接続して用いることも可能で
ある。

【００２２】

【発明の効果】以上説明した通り、この発明は、ゴムチ
ューブ及び該ゴムチューブの表面に設けられる繊維補強
層から成る編組補強ホースを主体として構成され、その
内部に導入される加圧用媒体の圧力変化に応じて膨張を
生じさせ、その膨張に伴う全長の伸縮作用を作動力とす
るアクチュエータにおいて、前記ゴムチューブが、前記
加圧用媒体に対して耐性を示す内層ゴムと、耐候性を有
して前記内層ゴムの表面に設けられる外層ゴムとの２層
構造にしたので、加圧媒体に対する耐液性及び使用雰囲
気に対する耐候性を備え、アクチュエータの長寿命化が
可能になる。

【００２３】そして、前記加圧用媒体がアルコール系の
場合、前記内層ゴムをスチレン−ブタジエンゴムにする
ことによってアルコール系加圧用媒体から受ける劣化を
最少にでき、また、前記外層ゴムを、クロロプレンゴム
又はクロロスルホン化ポリエチレンゴムにすることによ
ってオゾン、紫外線、熱等に対して耐性を示し、内層ゴ
ムをガードすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるアクチュエータの一実施例におけ
る編組補強ホースの構造を示す断面図である。

【図２】図１の編組補強ホースの正面図である。

【図３】本発明によるアクチュエータの一実施例の全体
構成を示す正面図である。

【図４】図３の状態に対し、媒体による加圧を行った状
態を示す正面図である。

【図５】従来のアクチュエータに用いられている編組補
強ホースの一例を示す斜視図である。

【図６】図５の編組補強ホースにおける編組角度の設定
例を示す説明図である。

【図７】編組補強ホースを用いたアクチュエータを適用
した駆動機構の一例を示す正面図である。

【符号の説明】

７ 内層ゴム ８ 外層ゴム ９ 繊維補強層 １０ 編組補強ホース １１ 封止金具 １２ 接続金具 １３ アクチュエータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴムチューブ及び該ゴムチューブの表面
   に設けられる繊維補強層から成る編組補強ホースによっ
   て構成され、その内部に導入される加圧用媒体の圧力変
   化に応じて径方向に膨張し、その膨張に伴なって長さ方
   向に伸縮する作用を作動力とするアクチュエータにおい
   て、前記ゴムチューブが、前記加圧用媒体に対して耐性
   を示す内層ゴムと、耐候性を有して前記内層ゴムの表面
   に設けられる外層ゴムとの２層構造であることを特徴と
   するアクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記内層ゴムは、前記加圧用媒体がアル
   コール系である場合、スチレン−ブタジエンゴムである
   ことを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記外層ゴムは、前記加圧用媒体がアル
   コール系である場合、クロロプレンゴム又はクロロスル
   ホン化ポリエチレンゴムであることを特徴とする請求項
   １記載のアクチュエータ。