JPH08170603A

JPH08170603A - アクチュエータ

Info

Publication number: JPH08170603A
Application number: JP6312917A
Authority: JP
Inventors: Takao Otsuka; 隆夫大塚
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1996-07-02

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、繰り返し伸縮に起因する耐久性の向上が図れるよ
うにする。【構成】ゴムチューブ１０及び該ゴムチューブ１０の
表面に設けられる繊維補強層１１から成る編組補強ホー
ス９と、この編組補強ホース９の両端に設けられる封止
金具１３及び接続金具１４とから構成され、その内部の
加圧状態に応じた膨張を生じさせ、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、封
止金具１３、接続金具１４の装着部分にのみ繊維補強層
１１を覆う緩衝層１２を設け、前記各金具と繊維補強層
１１の擦れを防止する。

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１０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１１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「ＲｕｂｂｅｒＷｏｒｌｄ」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１２のよう
な駆動機構に用いることができる。図１２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。

【０００６】アクチュエータ６は、図１３に示すよう
に、編組補強ホース１の一端に封止金具７（加圧媒体が
漏れ出ないように編組補強ホース１の端部を閉塞するた
めのもの）を圧着し、他端に接続金具８（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）を圧着して構成されている。封止金具７及び接続金
具８は、図１３に示したように、各部材に対する取付金
具を兼ねている。

【０００７】このようなアクチュエータ６に対して、接
続金具８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６内
に加圧媒体を供給することができ、常態である図１３の
姿態に対し、加圧時には図１４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６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１３の状態に
戻されて全長は初期状態になる。

【０００８】図１２における動作を説明すると、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液体
（またはエアー等の気体）を加圧供給することにより、
図１３の状態から図１４の状態に変化し、これに伴って
アクチュエータ６の全長が短くなる。この長さ変化によ
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。

【０００９】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。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のアクチュエータは内圧をかける必要から、両端に金具
（封止金具、接続金具等）を装着する必要がある。とこ
ろが、金具に接する繊維補強層の部分は内圧によって編
組角度が変わることはないが、金具から外れた部分は内
圧によって大きな変形を生じるため、繊維と金具との間
に生じる摩擦が繰り返される結果、耐久性を得ることが
難しい。

【００１１】そこで、本発明の目的は、編組補強ホース
を用いたアクチュエータにあって、繰り返し伸縮に起因
する耐久性の向上を図ることが可能なアクチュエータを
提供することにある。

【００１２】

【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
と、この編組補強ホースの両端に設けられる接続用また
は封止用の金具とから構成され、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、前記金具の装着部分にのみ前記繊維補強層を
覆う緩衝層を設けるようにしている。

【００１３】前記緩衝層は、耐候性又は耐油性に優れる
ゴム材料を用いることができる。また、上記の目的は、
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と、この編組補強ホー
スの両端に設けられる接続用または封止用の金具とから
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、前記繊維補
強層の中央部分の編組角度に対し、前記金具の装着部分
の編組角度を大きくすることによっても達成される。

【００１４】この場合、前記繊維補強層の中央部分の編
組角度は１５〜４５度に設定できると共に前記金具装着
部分の編組角度は４５〜６５度に設定することができ
る。

【００１５】

【作用】上記した手段によれば、編組補強ホースの金具
が装着（締結）される部分を覆うように設けられた緩衝
層は、金具と繊維補強層を接触させない緩衝材として機
能し、金具と繊維補強層が擦れ合わないようにする。こ
れにより、アクチュエータの耐久性を向上させることが
できる。

【００１６】緩衝層に耐候性又は耐油性に優れるゴム材
料を用いた場合、外気や油等に接触しても緩衝層の劣化
を生じ難くする。この結果、緩衝層ひいてはアクチュエ
ータの寿命を延ばすことができる。また、上記した他の
手段によれば、編組補強ホースの繊維補強層にあって、
その中央部に対して金具装着部の編組角度を大きく設定
することにより、この部分の加減圧に伴う伸縮量は中央
部分に比べて小さくなり、繊維補強層と金具の擦れを低
減することができる。この結果、アクチュエータの耐久
性を向上させることができる。

【００１７】特に、繊維補強層の中央部分の編組角度を
１５〜４５度に設定した場合、収縮力が大きくとれ、ア
クチュエータとして用いても駆動力に不足を生じること
がない。そして、前記金具装着部分の編組角度を４５〜
６５度に設定した場合、理論的な値である静止角度（＝
５４度４４分）または近傍の角度値になり、繊維補強層
と金具との擦れが低減する。したがって、アクチュエー
タの耐久性を向上させることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。〔実施例１〕図１は本発明によるアクチュエータの編組
補強ホースの金具部分における断面図であり、図２は図
１のアクチュエータにおける編組補強ホースを示す正面
図である。

【００１９】図１に示すように、本発明によるアクチュ
エータの編組補強ホース９には、３層構造が採用されて
いる。最も内側にはニトリルゴム等を用いたゴムチュー
ブ１０が配設され、この表面にポリエステル糸を編組角
度を３０度にして編組した繊維補強層１１が設けられて
いる。更に、繊維補強層１１上には、図２に示すよう
に、金具が装着される部分にのみ緩衝層としての外面ゴ
ム層１２が設けられている。なお、外面ゴム層１２を金
具装着部分にのみ設ける理由は、編組補強ホース９の中
央部分に設けると繊維補強層１１の動きが拘束され、加
減圧によるゴムチューブ１０の動きに支障をきたすため
である。

【００２０】外面ゴム層１２には、耐候性を重視する場
合にはクロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレ
ンゴム等のゴム、耐油性を重視する場合にはニトリルゴ
ム、アクリルゴム等のゴムを用いることができる。この
外面ゴム層１２の表面に封止金具１３、接続金具１４
（なお、両方とも接続金具１４にしてもよい）が圧着に
より装着されば、図３（正面図）に示すように、アクチ
ュエータが完成する。なお、図４は加圧によって膨張が
生じた状態を示す正面図である。

【００２１】なお、外面ゴム層１２の形成方法として
は、例えば、繊維補強層１１の全域に外面ゴム層１２を
押し出しにより形成した後、両側にカッター等で切り込
みを設け、切り込み位置間のゴムを除去する方法を採用
することができる。本発明者らは、以上説明したアクチ
ュエータを用い、図３に示した状態と図４に示した状態
を交互に繰り返す試験を行った。この試験は油圧２ＭＰ
ａで３０回／毎分で行ったが、その結果、外面ゴム層を
有しない従来のアクチュエータでは５万回程度で糸の擦
れによる破断が生じたのに対し、本発明によれば、１０
万回の繰り返し駆動を行っても破断は生ぜず、耐久性の
向上が確認された。これは、外面ゴム層１２が緩衝材と
して機能したものと考えることができる。

【００２２】〔実施例２〕図５は本発明によるアクチュ
エータの他の実施例を示す正面図、図６は図５のアクチ
ュエータにおける編組補強ホースの詳細を示す正面図で
ある。本実施例も金具部分における繊維補強層と金具と
の摩擦（擦れ）を防止することを目的としており、上記
実施例で必要とした外面ゴム層を設けることなく、擦れ
を防止できるようにしたところに特長がある。

【００２３】本実施例における編組補強ホース１５は、
ゴムチューブ１０と繊維補強層１１から構成され、その
繊維補強層１１の中央部分における編組角度と両端部
（金具の装着部分）における編組角度とを異なる値にし
ている。すなわち、中央部分における編組角度を３０度
にし、両端部の編組角度を５４度４４分にしている。こ
のような構成の編組補強ホース１５の両端に、封止金具
１３及び接続金具１４（両端とも接続金具１４であって
もよい）を圧着等により装着すれば、図５に示すアクチ
ュエータが完成する。図５の状態は加圧前の状態であ
り、この状態で編組補強ホース１５内を加圧すれば、図
７に示すように膨張し、全長が短くなる結果、油圧シリ
ンダと同様の駆動力を得ることができる。

【００２４】図８は編組角度と収縮力の関係を示す特性
図である。図８から明らかなように、編組角度を小さく
するほど収縮力は大きくなる。しかし、編組角度が１０
度付近では繊維の左、右の旋回による交差箇所が少ない
ため、繊維補強層１１の形状保持性に難がある。また、
編組角度が４５度を越えると収縮力が小さくなり、アク
チュエータとして用いるには適しない。このような事実
から、中央部分における編組角度は望ましくは３０度、
これ以外の値であれば１５〜４５度の範囲内にすればよ
く、これによりアクチュエータとして必要な収縮力を確
保することができる。

【００２５】一方、本発明者らは、図５の状態と図７の
状態とを交互に繰り返し、その耐久性を測定した。この
測定に際しては、中央部分における編組角度を３０度に
し、両端部の編組角度を３０〜７０度までの間における
寿命を５度毎に測定し、図９に示す結果を得た。図９か
ら明らかなように、加圧回数は理論的な値である静止角
度５４度４４分、及びこの静止角度を中心にして、±約
１０度の範囲内において最も良い結果を示し、２０万回
に至っても破裂等は見られなかった。このことから、両
端部の編組角度は５４度４４分が最良ではあるが、４５
〜６５度の範囲内にすれば、耐久性に差異を生じないよ
うにすることができる。

【００２６】

【発明の効果】上記した手段によれば、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
る編組補強ホースと、この編組補強ホースの両端に設け
られる接続用または封止用の金具とから構成され、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、前記金具の装着部分にのみ
前記繊維補強層を覆う緩衝層を設けるようにしたので、
金具と繊維補強層の擦れが防止され、アクチュエータの
耐久性を向上させることができる。

【００２７】そして、前記緩衝層に耐候性または耐油性
に優れるゴム材料を用いることにより、アクチュエータ
の寿命を延ばすことが可能になる。また、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と、この編組補強ホースの両端に設
けられる接続用または封止用の金具とから構成され、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、前記繊維補強層の中央部
分の編組角度に対し、前記金具の装着部分の編組角度を
大きくすることにより、繊維補強層と金具の擦れが低減
され、アクチュエータの耐久性を向上させることができ
る。

【００２８】この場合、前記繊維補強層の中央部分の編
組角度を１５〜４５度に設定し、前記金具装着部分の編
組角度を４５〜６５度に設定することにより、アクチュ
エータの耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるアクチュエータの編組補強ホース
の金具部分における断面図である。

【図２】図２は図１のアクチュエータにおける編組補強
ホースを示す正面図である。

【図３】本発明におけるアクチュエータの全体構成を示
す正面図である。

【図４】図３のアクチュエータが加圧で膨張した状態を
示す正面図である。

【図５】本発明によるアクチュエータの他の実施例を示
す正面図である。

【図６】図５のアクチュエータにおける編組補強ホース
の詳細を示す正面図である。

【図７】図５のアクチュエータの膨張時の状態を示す正
面図である。

【図８】編組補強ホースの中央部分の編組角度と収縮力
の関係を示す特性図である。

【図９】金具装着（締結）部分の編組角度と加圧回数の
関係を示す特性図である。

【図１０】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１１】図１０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１２】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。

【図１３】図１０の編組補強ホースに接続金具等を装着
してアクチュエータを完成させた状態を示す正面図であ
る。

【図１４】図１３のアクチュエータを加圧して膨張させ
た状態を示す正面図である。

【符号の説明】１，９，１５編組補強ホース２，１０ゴムチューブ３，１１繊維補強層４固定部材５可動部材８接続金具１２外面ゴム層１３封止金具１４接続金具

Claims

【特許請求の範囲】

【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と、こ
の編組補強ホースの両端に設けられる接続用または封止
用の金具とから構成され、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、前記編組補強ホースは、前記金具の装着部分に前記
繊維補強層を覆う緩衝層を有することを特徴とするアク
チュエータ。
【請求項２】前記緩衝層は、耐候性または耐油性に優
れるゴム材料を用いることを特徴とする請求項１記載の
アクチュエータ。
【請求項３】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と、こ
の編組補強ホースの両端に設けられる接続用または封止
用の金具とから構成され、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、前記編組補強ホースは、前記繊維補強層の中央部分
の編組角度に対し、前記金具の装着部分の編組角度を大
きくすることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】前記繊維補強層は中央部分の編組角度を
１５〜４５度に設定すると共に、前記金具装着部分の編
組角度を４５〜６５度に設定することを特徴とする請求
項３記載のアクチュエータ。