JPH0926012A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２自由度を有すると共に、エアシリンダを利
用しても効率よく大きな駆動力を出力することができる
アクチュエータを提供する。 【構成】 エアシリンダ１１，１２の直線運動をスプロ
ケット１５，１６とチェーンベルト１８とで回転運動に
変換する。また、エアシリンダ２１，２２の直線運動を
スプロケット２５，２６とチェーンベルト２８とで回転
運動に変換する。更に、この２つの回転運動を傘歯車３
１，３２，３３によって、傘歯車３１，３２の回転軸１
６ａ，２６ａを中心とした曲げ運動と、連結回転軸３４
を中心とした回転運動に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットあるいは工場
内の自動化に利用されるアクチュエータに係り、特に、
エアシリンダ等による直線運動を被駆動体の曲げ運動と
回転運動に変換するためのアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エアシリンダを利用したアクチュ
エータでは、エアシリンダの直線運動を、ピニオンとラ
ックを用いて回転運動に変換したり、あるいは１つのス
プロケットの回りに配したチェーンを一対のエアシリン
ダで互いに反対の方向に引っ張ることにより回転運動に
変換していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アクチュエータは、ピニオンとラックあるいは１つのス
プロケットを用いてエアシリンダの直線運動を回転運動
に変換するのみであったので、１自由度しか持ちえなか
った。そのため、２自由度を得るためには、２つのアク
チュエータが必要となり、従来のアクチュエータを複雑
な動きが要求されるロボットのマニピュレータに利用し
ようとすると、ロボットの構成が複雑となってしまうと
いう問題があった。

【０００４】また、従来のエアシリンダを利用したアク
チュエータは、油圧シリンダを利用したものに比べて、
駆動源として空気を用いるので汚れが少なく、空気の圧
縮性により柔軟性を有するという利点がある反面、駆動
力が小さいという問題があった。更に、１つのスプロケ
ットの回りに配したチェーンを一対のエアシリンダで互
いに反対の方向に引っ張ることによりエアシリンダの直
線運動を回転運動に変換する場合には、一方のエアシリ
ンダがチェーンを引っ張っているときに他方のエアシリ
ンダは駆動力を発生しないため、効率が悪いという問題
もあった。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、駆動源から得られる直線運動を被駆
動体の曲げ運動と回転運動に変換することができ、２自
由度を有すると共に、駆動源としてエアシリンダを利用
しても効率よく大きな駆動力を出力することができるア
クチュエータを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のアクチュ
エータは、駆動源により得られた第１の直線運動を第１
の回転運動に変換する第１の変換手段と、駆動源により
得られた第１の直線運動と平行な第２の直線運動を第１
の回転運動の回転面と平行な面内での第２の回転運動に
変換する第２の変換手段と、前記第１の変換手段によっ
て変換された第１の回転運動と前記第２の変換手段によ
って変換された第２の回転運動とを、被駆動体を第１の
回転運動および第２の回転運動と回転面が平行な面にそ
って曲げ駆動するための曲げ運動、および被駆動体を第
１の回転運動および第２の回転運動の回転面に対して垂
直な面内において回転駆動するための回転運動の少なく
とも一方の運動に変換する第３の変換手段とを備えたも
のである。

【０００７】このアクチュエータでは、第１の変換手段
によって第１の直線運動を第１の回転運動に変換し、第
２の変換手段によって第２の直線運動を第２の回転運動
に変換する。更に、第３の変換手段によって、この第１
の回転運動と第２の回転運動とを、曲げ運動および回転
運動の少なくともいずれか一方の運動に変換して、被駆
動体を駆動させる。

【０００８】請求項２記載のアクチュエータは、請求項
１記載のものにおいて、前記第１の変換手段および第２
の変換手段が、それぞれ、直線運動を行う直線運動機構
と、この直線運動機構の運動方向にそって離間して配置
された一対の回転体と、この一対の回転体の間に掛け渡
されると共に前記直線運動機構が連結され前記直線運動
機構の直線運動の作用により前記一対の回転体の間で回
転移動し前記一対の回転体を回転運動させるベルト部材
とを含むように構成したものである。

【０００９】このアクチュエータでは、直線運動機構に
よる直線運動が一対の回転体に掛け渡されたベルト部材
に伝達され、これによって回転体が回転し、直線運動が
回転運動に変換される。

【００１０】請求項３記載のアクチュエータは、請求項
２記載のものにおいて、前記直線運動機構が、互いに平
行な直線運動を行う一対の直線運動体を有し、この一対
の直線運動体のそれぞれが、直線往復運動の両方向にお
いて前記ベルト部材に対して作用を及ぼすように構成し
たものである。

【００１１】このアクチュエータでは、直線往復運動の
両方向において作用を及ぼすことができる一対の直線運
動体によってベルト部材が回転駆動される。従って、直
線運動往復の一方向しか作用を及ぼすことができない従
来の直線運動体に比べて効率よく駆動力を伝達すること
ができる。また、２つ組み合わせて一対とすることによ
り２倍の力で作用させることができる。

【００１２】請求項４記載のアクチュエータは、請求項
３記載のものにおいて、前記一対の直線運動体が、それ
ぞれ、ピストンによって内部が２つの室に区画されると
共にこの２つの室の室内圧をそれぞれ調節してピストン
を移動させるシリンダと、ピストンおよび前記ベルト部
材に連結されピストンの移動に合わせて直線運動をして
前記ベルト部材に対して往復両方向において作用を及ぼ
すロッドとを含むように構成したものである。

【００１３】このアクチュエータでは、ピストンによっ
て内部が２つの室に区画されたシリンダの２つの室の室
内圧がそれぞれ調節される。これにより、ピストンの移
動に応じて直線運動をするロッドは、直線運動の往復両
方向においてベルト部材に対して作用を及ぼすことがで
きる。

【００１４】請求項５記載のアクチュエータは、請求項
４記載のものにおいて、前記一対の直線運動体が、更
に、前記一方のシリンダの一方の室の室内圧と前記他方
のシリンダの一方の室の室内圧とを共に調節する第１の
制御手段と、前記一方のシリンダの他方の室の室内圧と
前記他方のシリンダの他方の室の室内圧とを共に調節す
る第２の制御手段とを有するように構成したものであ
る。

【００１５】このアクチュエータでは、一対のシリンダ
のうちの一方のシリンダの一方の室の室内圧と他方のシ
リンダの一方の室の室内圧とが第１の制御手段によって
調節される。また、一方のシリンダの他方の室の室内圧
と他方のシリンダの他方の室の室内圧とが第２の制御手
段によって調節される。

【００１６】請求項６記載のアクチュエータは、請求項
３乃至５のいずれか１に記載のものにおいて、前記直線
運動体をエアシリンダによって構成したものである。

【００１７】請求項７記載のアクチュエータは、請求項
１乃至６のいずれか１に記載のものにおいて、前記第３
の変換手段が、前記第１の変換手段によって得られる第
１の回転運動に関連して回転する第１の傘歯車と、この
第１の傘歯車と同軸的に設けられると共に前記第２の変
換手段によって得られる第２の回転運動に関連して回転
する第２の傘歯車と、被駆動体が連結されると共に回転
中心となる連結回転軸を有し、かつ前記第１の傘歯車お
よび第２の傘歯車に同時に噛み合うように配設され、第
１の傘歯車と第２の傘歯車との回転状態に応じて、前記
第１の傘歯車および第２の傘歯車の回転軸を中心に回転
する曲げ運動、および前記連結用回転軸を中心とした回
転運動の少なくとも一方の運動を行う第３の傘歯車とを
含むように構成したものである。

【００１８】このアクチュエータでは、第１の変換手段
によって変換された第１の回転運動に応じて第１の傘歯
車が回転し、第２の変換手段によって変換された第２の
回転運動に応じて第２の傘歯車が回転する。第１の傘歯
車と第２の傘歯車との回転状態に応じて、第３の傘歯車
が、第１の傘歯車および第２の傘歯車の回転軸を中心と
した回転運動（曲げ運動）、および自身の連結回転軸を
中心とした回転運動の少なくともいずれか一方の運動を
することにより、被駆動体が曲げあるいは回転駆動され
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００２０】図１は本発明の一実施例に係るアクチュエ
ータの全体構成を表すものであり、図１（ａ）は図１
（ｂ）に示したＸ方向から見た側面図，（ｂ）は図１
（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。本実施例のア
クチュエータは、駆動源から得られた直線運動を回転運
動と曲げ運動、あるいはこれらのいずれか一方の運動に
変換して被駆動体を駆動するためのものであって、第１
の変換手段１０によって、駆動源により得られる第１の
直線運動を第１の回転運動に変換すると共に、第２の変
換手段２０によって、駆動源により得られる第１の直線
運動と平行な第２の直線運動を第１の回転運動と回転面
が平行な第２の回転運動に変換し、更に、第３の変換手
段３０によって、これらの２つの回転運動を曲げ運動お
よび回転運動、あるいはこれらの運動のいずれか一方に
変換して被駆動体を駆動するようになっている。

【００２１】第１の変換手段１０は、第１の直線運動を
行う直線運動機構として、各々互いに平行な直線運動を
する一対の直線運動体（本実施例では、エアシリンダ１
１，１２）を有している。エアシリンダ１１は、シリン
ダ１１ａの一方の端部から延出したロッド１１ｂを有し
ており、シリンダ１１ａ内に供給されるエア量に応じロ
ッド１１ｂを延出方向にそって直線運動させるようにな
っている。シリンダ１１ａの他方の端部は、取付板１３
に対して取り付けられており、一方の端部は、支持板１
４に対して取り付けられている。エアシリンダ１２もエ
アシリンダ１１と同一の構成を有しており、エアシリン
ダ１１と同様に取付板１３および支持板１４に対してそ
れぞれ取り付けられている。なお、支持板１４には、ロ
ッド１１ｂ，１２ｂそれぞれを貫通させるため孔が形成
されている。

【００２２】第１の変換手段１０は、また、第１の回転
運動を行う回転体として、ロッド１１ｂ，１２ｂの直線
運動の方向と回転面が平行な一対のスプロケット１５，
１６を有している。スプロケット１５は、ロッド１１ｂ
とロッド１２ｂとの間で支持板１４に形成された支持部
１４ａによって回転自在に支持されている。スプロケッ
ト１６は、スプロケット１５からロッド１１ｂ，１２ｂ
の延長方向に向かって適宜に離間した位置に支持部１７
ａによって回転自在に支持されている。スプロケット１
６の回転面は、スプロケット１５の回転面と同一平面を
形成するようになっている。支持部１７ａは、支持柱１
４ｂを介して支持板１４に接続された他の支持板１７に
形成されている。

【００２３】第１の変換手段１０は、更に、直線運動機
構と回転体とを連結するためのベルト部材として、チェ
ーンベルト１８を有している。チェーンベルト１８は、
支持板１７に形成された孔を介してスプロケット１５と
スプロケット１６との間に掛け渡されている。チェーン
ベルト１８の一方の辺には、ロッド１１ｂの先端部が連
結されており、ロッド１１ｂの直線運動をチェーンベル
ト１８に伝達できるようになっている。チェーンベルト
１８の他方の辺には、ロッド１２ｂの先端部が結合され
ており、ロッド１１ｂの直線運動をチェーンベルト１８
に伝達できるようになっている。すなわち、チェーンベ
ルト１８には、エアシリンダ１１，１２両方の駆動力が
伝達されるようになっている。

【００２４】第２の変換手段２０は、第１の変換手段１
０と実質的に同一の構成を有している。すなわち、第２
の変換手段２０は、第２の直線運動を行う直線運動機構
と、第２の回転運動を行う回転体と、直線運動機構と回
転体とを接続するベルト部材とを有している。以下、第
２の変換手段２０において第１の変換手段と同一の構成
要素については、第１の変換手段１０において付した符
号を２０番台の符号に代えて説明する。

【００２５】第３の変換手段３０は、スプロケット１６
の回転軸１６ａに対して回転中心を一致させて配設され
た第１の傘歯車としての傘歯車３１と、スプロケット２
６の回転軸２６ａに対して回転軸を一致させて配設され
た第２の傘歯車としての傘歯車３２とを有している。す
なわち、スプロケット１６，２６とチェーンベルト１
８，２８とによってエアシリンダ１１，１２，２１，２
２の直線運動から変換された回転運動が傘歯車３１，３
２にそれぞれ伝達されるようになっている。なお、傘歯
車３１，３２の歯数は同じに設定されている。

【００２６】傘歯車３１の回転面と傘歯車３２の回転面
とは互いに平行に設定され、これらの傘歯車３１，３２
はそれぞれ同時に第３の傘歯車としての傘歯車３３に噛
み合っている。傘歯車３３の回転中心には連結回転軸３
４が設けられている。連結回転軸３４の先端には連結部
３５が設けられている。すなわち、傘歯車３３は、傘歯
車３１，３２それぞれの回転状態に応じて、曲げ運動
（すなわち、傘歯車３１，３２の回転軸１６ａ，２６ａ
を中心とした回転運動）と、傘歯車３３の連結回転軸３
４を中心とした回転運動をし、連結部３５を介して図示
していない被駆動体を曲げあるいは回転駆動するように
なっている。

【００２７】図２は図１に示したエアシリンダ１１，１
２に対しエアを供給するエア供給管の配管構成を表すも
のである。

【００２８】エアシリンダ１１は、シリンダ１１ａ内が
ピストン１１ｃによって２つのエア室１１Ａ，１１Ｂに
区画されている。エア室１１Ａは、シリンダ１１ａの一
方の端部近傍に配設されたエア供給管４１によって、図
示しないエア供給源に連通されている。エア室１１Ｂ
は、シリンダ１１ａの他方の端部近傍に配設されたエア
供給管４２によって、図示しないエア供給源に連通され
ている。

【００２９】ピストン１１ｃの一面にはロッド１１ａの
後端部が接続されており、エア室１１Ａとエア室１１Ｂ
との空気圧の差に応じてピストン１１ｃがシリンダ１１
ａ内を移動するのに伴って、ロッド１１ａが直線運動す
るようになっている。

【００３０】エア供給管４１の途中には、制御装置５１
に接続された３方向弁よりなる制御弁５２が配設されて
いる。この制御弁５２は、エア室１１Ａをエア供給源に
連通させてエア室１１Ａにエアを供給する状態と、エア
室１１Ａを外部に連通させてエア室１１Ａからエアを外
部に排出する状態と、エア室１１Ａをエア供給源または
外部のいずれにも連通させずにエア室１１Ａを密閉させ
る状態の中から１の状態を選択するようになっており、
制御装置５１からの制御信号に基づいて切り換えられる
ようになっている。

【００３１】エア供給管４２の途中には、制御装置５１
に接続された制御弁５２と同一の構成を有する制御弁５
３が配設されており、制御装置５１からの制御信号に基
づいて状態が切り換えられるようになっている。このよ
うにエア室１１Ａとエア室１１Ｂ双方の空気圧を制御弁
５２，５３によって調節するようにしているのは、ロッ
ド１１ｂの駆動力を直線運動の往復両方向に作用させる
ためである。

【００３２】エアシリンダ１２は、エアシリンダ１１と
同一の構成を有している。エアシリンダ１２のエア室１
２Ａは、シリンダ１２ａの一方の端部近傍に配設された
エア供給管４３によって、制御弁５３とシリンダ１１ａ
との間でエア供給管４２に連通されている。従って、エ
ア室１２Ａの空気圧は、エア室１１Ｂの空気圧と共に制
御弁５３によって制御されるようになっている。エア室
１２Ｂは、シリンダ１２ａの他方の端部近傍に配設され
たエア供給管４４によって、制御弁５２とシリンダ１１
ａとの間でエア供給管４１に連通されている。従って、
エア室１２Ｂの空気圧は、エア室１１Ａの空気圧と共に
制御弁５２によって制御されるようになっている。

【００３３】すなわち、本実施例では、エア室１１Ａの
空気圧とエア室１２Ｂの空気圧、また、エア室１１Ｂの
空気圧とエア室１２Ａの空気圧とがそれぞれ同一であ
り、ロッド１１ｂとロッド１２ｂとは互いに逆向きに動
作をするようになっており、チェーンベルト１８に対し
て同一方向の駆動力を作用させるようになっている。

【００３４】なお、エアシリンダ２１，２２に対するエ
ア供給管の配管構成も、エアシリンダ１１，１２に対す
る配管と同一となっている。すなわち、シリンダ２１の
エア室２１Ａとシリンダ２２のエア室２２Ｂの空気圧が
制御弁５２と同一構成の制御弁５４（図示せず）によっ
て制御され、シリンダ２１のエア室２１Ｂとシリンダ２
２のエア室２２Ａの空気圧が制御弁５３と同一構成の制
御弁５５（図示せず）によって制御されるようになって
いる。これらの制御弁５４，５５もまた、制御装置５１
にそれぞれ接続されており、制御装置５１からの制御信
号に基づいて制御されるようになっている。

【００３５】次に、本実施例に係るアクチュエータの動
作について説明する。

【００３６】このアクチュエータは、被駆動体をどのよ
うに駆動させるかによって、エアシリンダ１１，１２，
２１，２２におけるエア室内の圧力の制御方法が異な
る。

【００３７】先ず、図３を参照して、被駆動体を曲げ駆
動させる場合について説明する。

【００３８】まず、このアクチュエータでは、制御装置
５１によって制御弁５２，５３を制御し、エア室１１Ａ
をエア室１１Ｂに対して、またエア室１２Ｂをエア室１
２Ａに対してそれぞれ加圧状態とする。ここにおいて、
エア室１１Ａとエア室１２Ｂの空気圧は同一の制御弁５
２によって制御され、エア室１１Ｂとエア室１２Ａの空
気圧は同一の制御弁５３によって制御されるので、エア
室１１Ａとエア室１２Ｂの空気圧は同一となり、またエ
ア室１１Ｂとエア室１２Ａの空気圧は同一となる。

【００３９】これによりロッド１１ｂは下降し、反対に
ロッド１２ｂはロッド１１ｂが下降した分だけ上昇す
る。

【００４０】従って、チェーンベルト１８は、ロッド１
１ｂおよびロッド１２ｂ双方からの駆動力の作用を受け
て、図３中において矢印で示したようにスプロケット１
５とスプロケット１６との間で回転移動する。このチェ
ーンベルト１８の回転移動により、スプロケット１５，
１６も回転し、傘歯車３１もスプロケット１６の回転に
応じて矢印で示したように回転する。

【００４１】このアクチュエータでは、また、制御装置
５１によって、制御弁５２，５３を制御すると共に制御
弁５４，５５も制御し、エア室２１Ａをエア室２２Ｂに
対して、またエア室２２Ｂをエア室２２Ａに対してそれ
ぞれ加圧状態とする。ここにおいて、エア室２１Ａとエ
ア室２１Ｂの空気圧を、ロッド１１ｂが下降した分だけ
ロッド２１ｂが下降するように調節する。すなわち、エ
ア室２２Ａとエア室２２Ｂの空気圧をロッド１２ｂが上
昇した分だけロッド２２ｂが上昇するように調節する。

【００４２】これにより、ロッド２１ｂはロッド１１ｂ
が下降した分だけ下降し、反対にロッド２２ｂはロッド
１２ｂが上昇した分だけ上昇する。

【００４３】従って、チェーンベルト２８は、チェーン
ベルト１８と同一方向に同一量だけスプロケット２５と
スプロケット２６との間で回転移動する。この移動によ
り、スプロケット２５，２６も回転し、傘歯車３２も傘
歯車３１と同一方向に同一量だけ回転する。

【００４４】これにより、傘歯車３３は、図３に示した
ように傘歯車３１，３２が回転した分だけ、傘歯車３
１，３２の回転軸１６ａ，２６ａを中心として回転す
る。すなわち、傘歯車３３は、ロッド１１ｂ，１２ｂ，
２１ｂ，２２ｂの直線運動の方向に対して平行な面内で
曲げ運動をし、連結部３５に連結された被駆動体が曲げ
駆動される。

【００４５】なお、被駆動体を図３とは逆の方向に曲げ
駆動させたい場合には、上述とは逆に、エア室１１Ａを
エア室１１Ｂに対して、またエア室１２Ｂをエア室１２
Ａに対してそれぞれ減圧状態とすると共に、エア室２１
Ａをエア室２１Ｂに対して、またエア室２２Ｂをエア室
２２Ａに対して同様に減圧状態とすればよい。

【００４６】次に、図４に示したように、被駆動体を水
平方向に回転駆動（すなわち，連結回転軸３４を中心に
した回転運動）させる場合について説明する。

【００４７】まず、このアクチュエータでは、制御装置
５１によって制御弁５２，５３を制御し、エア室１１Ａ
をエア室１１Ｂに対して、またエア室１２Ｂをエア室１
２Ａに対してそれぞれ減圧状態とする。これによりロッ
ド１１ｂは上昇し、反対にロッド１２ｂはロッド１１ｂ
が上昇した分だけ下降する。

【００４８】従って、チェーンベルト１８は、図４中に
おいて矢印で示したようにスプロケット１５とスプロケ
ット１６との間で回転移動し、スプロケット１５，１６
および傘歯車３１も矢印で示したように回転する。

【００４９】このアクチュエータでは、また、制御装置
５１によって、制御弁５２，５３を制御すると共に制御
弁５４，５５も制御し、エア室２１Ａをエア室２２Ｂに
対して、またエア室２２Ｂをエア室２２Ａに対してそれ
ぞれ加圧状態とする。ここにおいて、エア室２１Ａとエ
ア室２１Ｂの空気圧を、ロッド１１ｂが上昇した分だけ
ロッド２１ｂが下降するように調節する。すなわち、エ
ア室２２Ａとエア室２２Ｂの空気圧をロッド１２ｂが下
降した分だけロッド２２ｂが上昇するように調節する。

【００５０】これにより、ロッド２１ｂはロッド１１ｂ
が上昇した分だけ下降し、反対にロッド２２ｂはロッド
１２ｂが下降した分だけ上昇する。

【００５１】従って、チェーンベルト２８は、チェーン
ベルト１８と逆方向にチェーンベルト１８と同一量だけ
スプロケット２５とスプロケット２６との間で回転移動
する。この移動により、スプロケット２５，２６も回転
し、傘歯車３２も傘歯車３１と逆方向に傘歯車３１と同
一量だけ回転する。

【００５２】これにより、傘歯車３３は、図４に示した
ように傘歯車３１，３２が回転した分だけ、連結回転軸
３４を中心に水平回転し、被駆動体が回転駆動される。

【００５３】なお、被駆動体を図４とは逆の方向に回転
させたい場合には、上述とは逆に、エア室１１Ａをエア
室１１Ｂに対して、またエア室１２Ｂをエア室１２Ａに
対してそれぞれ加圧状態とすると共に、エア室２１Ａを
エア室２１Ｂに対して、またエア室２２Ｂをエア室２２
Ａに対して同様に減圧状態とすればよい。

【００５４】次に、図５を参照して、被駆動体の曲げ駆
動と回転駆動を同時に行う場合の動作について説明す
る。

【００５５】まず、このアクチュエータでは、制御装置
５１によって制御弁５２，５３を制御し、エア室１１Ａ
をエア室１１Ｂに対して、またエア室１２Ｂをエア室１
２Ａに対してそれぞれ加圧状態とする。これにより、ロ
ッド１１ｂは下降し、反対にロッド１２ｂはロッド１１
ｂが下降した分だけ上昇する。

【００５６】従って、チェーンベルト１８は、図５中に
おいて矢印で示したようにスプロケット１５とスプロケ
ット１６との間で回転移動し、スプロケット１５，１６
および傘歯車３１も矢印で示したように回転する。

【００５７】このアクチュエータでは、また、制御装置
５１によって、制御弁５２，５３を制御すると共に制御
弁５４，５５も制御し、エア室２１Ａをエア室２２Ｂに
対して、またエア室２２Ｂをエア室２２Ａに対してそれ
ぞれ加圧状態とする。ここにおいて、エア室２１Ａとエ
ア室２１Ｂの空気圧を、ロッド１１ｂが下降した分より
もロッド２１ｂが大きく下降するように調節する。すな
わち、エア室２２Ａとエア室２２Ｂの空気圧をロッド１
２ｂが上昇した分よりも大きくロッド２２ｂが上昇する
ように調節する。これにより、ロッド２１ｂはロッド１
１ｂが下降した分よりも大きく下降し、反対にロッド２
２ｂはロッド１２ｂが上昇した分よりも大きく上昇す
る。

【００５８】従って、チェーンベルト２８は、チェーン
ベルト１８と同一方向に、かつチェーンベルト１８より
も大きくスプロケット２５とスプロケット２６との間で
回転移動する。この移動により、スプロケット２５，２
６も回転し、傘歯車３２も傘歯車３１と同一方向に傘歯
車３１よりも大きく回転する。

【００５９】これにより、傘歯車３３は、図５に示した
ように、傘歯車３１の回転状態と傘歯車３２の回転状態
とに応じて、回転軸１６ａ，２６ａを中心に回転運動
（曲げ運動）すると同時に、連結回転軸３４を中心に水
平回転する。すなわち、被駆動体は、曲げ駆動と回転駆
動を同時に受ける。

【００６０】このように本実施例では、エアシリンダ１
１，１２の直線運動をスプロケット１５，１６とチェー
ンベルト１８とで回転運動に変換すると共に、エアシリ
ンダ２１，２２の直線運動をスプロケット２５，２６と
チェーンベルト２８とで回転運動に変換し、これら２つ
の回転運動を傘歯車３１，３２，３３によって曲げ運動
と回転運動とに変換することができる。すなわち、２自
由度を有するアクチュエータを構成することができる。
従って、複雑な動きが要求されるロボットのマニピュレ
ータに利用する場合であっても、ロボットの構成を簡単
なものとすることができる。

【００６１】また、本実施例では、エアシリンダ１１，
１２，２１，２２の２つのエア室１１Ａ，１１Ｂ；１２
Ａ，１２Ｂ；２１Ａ，２１Ｂ；２２Ａ，２２Ｂの空気圧
をそれぞれ調節するように構成したので、ロッド１１
ｂ，１２ｂ，２１ｂ，２２ｂは、直線運動の往復両方向
においてチェーンベルト１８，２８に対してそれぞれ駆
動力を作用させることができる。従って、直線運動の一
方向しか作用させることができない従来のエアシリンダ
に比べて効率よく駆動力を伝達することができる。ま
た、エアシリンダを２つ組み合わせて一対とすることに
より、直線運動往復の一方向しか作用させることができ
ない従来のエアシリンダに比べて２倍の力で駆動させる
ことができる。よって、駆動力が小さいという従来のエ
アシリンダの欠点を解決することができ、大きな駆動力
の要求される場合にもエアシリンダを利用することがで
きる。

【００６２】更に、本実施例では、エアシリンダ１１の
エア室１１Ａの空気圧とエアシリンダ１２のエア室１２
Ｂの空気圧とを制御弁５２によって調節し、エアシリン
ダ１１のエア室１１Ｂの空気圧とエアシリンダ１２のエ
ア室１２Ａの空気圧とを制御弁５３によって調節するよ
うに構成し、またエアシリンダ２１のエア室２１Ａの空
気圧とエアシリンダ２２のエア室２２Ｂの空気圧とを制
御弁５４によって調節し、エアシリンダ２１のエア室２
１Ｂの空気圧とエアシリンダ２２のエア室２２Ａの空気
圧とを制御弁５４によって調節するように構成したの
で、各エア室の空気圧をそれぞれ個別に調節する場合に
比べて制御弁の数を半分とすることができる。従って、
制御および構成を簡易とすることができる。

【００６３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施例
では、直線運動体をエアシリンダで構成するようにした
が、エアシリンダに限るものではなく、油圧シリンダな
どであってもよい。また、回転体をスプロケットで構成
し、ベルト部材をチェーンベルトで構成するようにした
が、回転体を歯の形成されていない円盤などで構成し、
ベルト部材を平ベルトなどで構成するようにしてもよ
い。

【００６４】また、上記実施例では、連結部３５に被駆
動体を配設する場合について説明したが、図６に示した
ように、１つのアクチュエータの連結部３５に他のアク
チュエータの取付板１３を配設して、２つのアクチュエ
ータを連結して使用するようにしてもよい。これによ
り、４自由度のアクチュエータを簡単に構成することが
できる。更に、複数のアクチュエータを接続することに
より、多自由度のアクチュエータを簡単に構成すること
ができる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１乃至６に記
載のアクチュエータによれば、駆動源により得られた第
１の直線運動を第１の回転運動に変換する第１の変換手
段と、駆動源により得られた第１の直線運動と平行な第
２の直線運動を第１の回転運動の回転面と平行な面内で
の第２の回転運動に変換する第２の変換手段と、前記第
１の変換手段によって変換された第１の回転運動と前記
第２の変換手段によって変換された第２の回転運動と
を、被駆動体を第１の回転運動および第２の回転運動と
回転面が平行な面にそって曲げ駆動するための曲げ運
動、および被駆動体を第１の回転運動および第２の回転
運動の回転面に対して垂直な面内において回転駆動する
ための回転運動の少なくとも一方の運動に変換する第３
の変換手段とを備えるようにしたので、駆動源により得
られた直線運動を、被駆動体の曲げ運動と回転運動に変
換することができる。すなわち、２自由度を有するアク
チュエータを構成することができ、複雑な動きが要求さ
れるロボットのマニピュレータに利用する場合であって
も、ロボットの構成を簡単なものとすることができると
いう効果を奏する。

【００６６】また、請求項３記載のアクチュエータによ
れば、第１の変換手段および第２の変換手段の直線運動
機構を、互いに平行な直線運動を行う一対の直線運動体
によって構成し、この一対の直線運動体のそれぞれが直
線運動往復の両方向においてベルト部材に対して作用を
及ぼすように構成したので、直線運動の一方向しか作用
させることができない直線運動体に比べて効率よく駆動
力を伝達することができるという効果を奏する。また、
直線運動体を２つ組み合わせて一対とすることにより、
直線運動往復の一方向しか作用させることができない直
線運動体に比べて２倍の力で作用させることができると
いう効果も奏する。よって、特に、請求項６記載のアク
チュエータのように、直線運動体をエアシリンダにより
構成した場合には、駆動力が小さいという欠点を解決す
ることができ、大きな駆動力の要求される場合にも利用
することができるという効果を奏する。

【００６７】更に、請求項５記載のアクチュエータによ
れば、直線運動体の一対のシリンダのうちの一方のシリ
ンダの一方の室の室内圧と他方のシリンダの一方の室の
室内圧とを第１の制御手段によって調節し、一方のシリ
ンダの他方の室の室内圧と他方のシリンダの他方の室の
室内圧とを第２の制御手段によって調節するように構成
したので、各室の室内圧をそれぞれ調節する場合に比べ
て制御手段の数を半分とすることができる。従って、制
御および構成を簡易とすることができるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るアクチュエータの側面
構成および断面構成を表す図である。

【図２】図１のアクチュエータのエアシリンダに対する
配管構成図である。

【図３】図１のアクチュエータの曲げ駆動動作を説明す
るための部分断面側面図である。

【図４】図１のアクチュエータの回転駆動動作を説明す
るための部分断面側面図である。

【図５】図１のアクチュエータの曲げおよび回転駆動動
作を説明するための部分断面側面図である。

【図６】図１に示したアクチュエータの応用例を説明す
るための側面図である。

【符号の説明】

１０ 第１の変換手段 ２０ 第２の変換手段 １１，１２，２１，２２ エアシリンダ（直線運動機
構） １５，１６，２５，２６ スプロケット（回転体） １８，２８ チェーンベルト（ベルト部材） ３０ 第３の変換手段 ３１，３２，３３ 傘歯車 ５１ 制御装置 ５２，５３，５４，５５ 制御弁

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動源により得られた第１の直線運動を
   第１の回転運動に変換する第１の変換手段と、 駆動源により得られた第１の直線運動と平行な第２の直
   線運動を第１の回転運動の回転面と平行な面内での第２
   の回転運動に変換する第２の変換手段と、 前記第１の変換手段によって変換された第１の回転運動
   と前記第２の変換手段によって変換された第２の回転運
   動とを、被駆動体を第１の回転運動および第２の回転運
   動と回転面が平行な面にそって曲げ駆動するための曲げ
   運動、および被駆動体を第１の回転運動および第２の回
   転運動の回転面に対して垂直な面内において回転駆動す
   るための回転運動の少なくとも一方の運動に変換する第
   ３の変換手段とを備えたことを特徴とするアクチュエー
   タ。
2. 【請求項２】 前記第１の変換手段および第２の変換手
   段は、それぞれ、直線運動を行う直線運動機構と、この
   直線運動機構の運動方向にそって離間して配置された一
   対の回転体と、この一対の回転体の間に掛け渡されると
   共に前記直線運動機構が連結され前記直線運動機構の直
   線運動の作用により前記一対の回転体の間で回転移動し
   前記一対の回転体を回転運動させるベルト部材とを含む
   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】 前記直線運動機構は、互いに平行な直線
   運動を行う一対の直線運動体を有し、この一対の直線運
   動体のそれぞれが、直線往復運動の両方向において前記
   ベルト部材に対して作用を及ぼすように構成したことを
   特徴とする請求項２記載のアクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記一対の直線運動体は、それぞれ、ピ
   ストンによって内部が２つの室に区画されると共にこの
   ２つの室の室内圧をそれぞれ調節してピストンを移動さ
   せるシリンダと、ピストンおよび前記ベルト部材に連結
   されピストンの移動に合わせて直線運動をして前記ベル
   ト部材に対して往復両方向において作用を及ぼすロッド
   とを含むことを特徴とする請求項３記載のアクチュエー
   タ。
5. 【請求項５】 前記一対の直線運動体は、更に、前記一
   方のシリンダの一方の室の室内圧と前記他方のシリンダ
   の一方の室の室内圧とを共に調節する第１の制御手段
   と、前記一方のシリンダの他方の室の室内圧と前記他方
   のシリンダの他方の室の室内圧とを共に調節する第２の
   制御手段とを有することを特徴とする請求項４記載のア
   クチュエータ。
6. 【請求項６】 前記直線運動体はエアシリンダによって
   構成されたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか
   １に記載のアクチュエータ。
7. 【請求項７】 前記第３の変換手段は、前記第１の変換
   手段によって得られる第１の回転運動に関連して回転す
   る第１の傘歯車と、この第１の傘歯車と同軸的に設けら
   れると共に前記第２の変換手段によって得られる第２の
   回転運動に関連して回転する第２の傘歯車と、被駆動体
   が連結されると共に回転中心となる連結回転軸を有し、
   かつ前記第１の傘歯車および第２の傘歯車に同時に噛み
   合うように配設され、第１の傘歯車と第２の傘歯車との
   回転状態に応じて、前記第１の傘歯車および第２の傘歯
   車の回転軸を中心に回転する曲げ運動、および前記連結
   用回転軸を中心とした回転運動の少なくとも一方の運動
   を行う第３の傘歯車とを含むことを特徴とする請求項１
   乃至６のいずれか１に記載のアクチュエータ。