JPS60227003A - 高忠実性の内圧応動弾性収縮筒 - Google Patents
高忠実性の内圧応動弾性収縮筒Info
- Publication number
- JPS60227003A JPS60227003A JP8343584A JP8343584A JPS60227003A JP S60227003 A JPS60227003 A JP S60227003A JP 8343584 A JP8343584 A JP 8343584A JP 8343584 A JP8343584 A JP 8343584A JP S60227003 A JPS60227003 A JP S60227003A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- internal pressure
- reinforcing layer
- elastic
- braided structure
- thin
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
- F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type
- F15B15/103—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type using inflatable bodies that contract when fluid pressure is applied, e.g. pneumatic artificial muscles or McKibben-type actuators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/14—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid
- B25J9/142—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid comprising inflatable bodies
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- Fluid Mechanics (AREA)
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- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
流体圧力を利用するアクチュエータ一般、なかでもニュ
ーマチック駆動ロボットないしはマニピュレータの操作
部に好適な、内圧応動弾性収縮筒の改良に関連してこの
明細書で述べる技術内容は、該弾性収縮筒の忠実性改善
についての開発成果を提案することにある。
ーマチック駆動ロボットないしはマニピュレータの操作
部に好適な、内圧応動弾性収縮筒の改良に関連してこの
明細書で述べる技術内容は、該弾性収縮筒の忠実性改善
についての開発成果を提案することにある。
（背景技術）
この稗の内圧応動弾性収縮筒は、たとえばロボットの腕
や手首の関節運動に対する適合を目指して発明者らが開
発研究を進めて来たところであって、ゴム又は類似物の
弾性体よりなる薄肉内筒に４その外周を覆う伸縮可能な
綱組み構造の補強層を組合わせ、薄肉内筒の内圧による
膨径変形を有した、綱組み構造のパンタグラフ運動にて
、軸方向の収縮を導く仕組みにおいて、この編組み構造
の編組み角がいわゆる静止角に至る間の内圧適用にて適
切な収縮操作力を得る。
や手首の関節運動に対する適合を目指して発明者らが開
発研究を進めて来たところであって、ゴム又は類似物の
弾性体よりなる薄肉内筒に４その外周を覆う伸縮可能な
綱組み構造の補強層を組合わせ、薄肉内筒の内圧による
膨径変形を有した、綱組み構造のパンタグラフ運動にて
、軸方向の収縮を導く仕組みにおいて、この編組み構造
の編組み角がいわゆる静止角に至る間の内圧適用にて適
切な収縮操作力を得る。
（従来技術と問題点）
従来、薄肉内筒の外周を覆う伸縮可能な輪組み構造の補
強層には、モノフィラメントの編上げ、マルチフィラメ
ント東の編上げおよび撚りコードの綱上げになるものが
用いられたけれども、次の如き問題が実使用の面で伴わ
れることが明らかになった。
強層には、モノフィラメントの編上げ、マルチフィラメ
ント東の編上げおよび撚りコードの綱上げになるものが
用いられたけれども、次の如き問題が実使用の面で伴わ
れることが明らかになった。
ａ）モノフィラメント
フィラメント剛性が高いため、編上げ層の変形に際して
抵抗が高く、ヒステリシスロスが大きい上、フィラメン
トの交差域がずれ易＜、編組みが崩れて機能障害を起し
易い ｂ）マルチフィラメント フィラメント束を補強素子にすると７ぐンタグラフ運動
に対する抵抗はかなり低くヒステリシスロスも小さいが
、東のずれやばらけにより編組みが崩れるうれいがある
。
抵抗が高く、ヒステリシスロスが大きい上、フィラメン
トの交差域がずれ易＜、編組みが崩れて機能障害を起し
易い ｂ）マルチフィラメント フィラメント束を補強素子にすると７ぐンタグラフ運動
に対する抵抗はかなり低くヒステリシスロスも小さいが
、東のずれやばらけにより編組みが崩れるうれいがある
。
Ｃ）コード
編組みのたるみが生じ易いため有効操作力が得に＜＜、
ヒステリシスロスも太きいが編組みは崩れ難い。
ヒステリシスロスも太きいが編組みは崩れ難い。
（発明の目的）
内圧応動弾性収縮筒の補強層における編組みのくずれを
防止し、かつヒステリシスロスを低く抑えることによっ
て、操作圧力の適用に対して忠実な応答を達成し得る内
圧応動弾性収縮筒を与えることがこの発明の目的である
。
防止し、かつヒステリシスロスを低く抑えることによっ
て、操作圧力の適用に対して忠実な応答を達成し得る内
圧応動弾性収縮筒を与えることがこの発明の目的である
。
（発明の構成）
この発明は、ゴム又は類似物の弾性体よりなる薄肉内筒
にその外周を覆う伸縮可能な編組み構造の補強層を組合
わせ、薄肉内筒の内圧による膨径変形を介した−組み構
造のパンタグラフ運動にて軸線方向の収縮を導く内圧応
動弾性筒において、補強層の編組み＃Ｉ造が無結節網状
構造になることを特徴とする高忠実性の内圧応動弾性収
縮筒である。
にその外周を覆う伸縮可能な編組み構造の補強層を組合
わせ、薄肉内筒の内圧による膨径変形を介した−組み構
造のパンタグラフ運動にて軸線方向の収縮を導く内圧応
動弾性筒において、補強層の編組み＃Ｉ造が無結節網状
構造になることを特徴とする高忠実性の内圧応動弾性収
縮筒である。
この発明の実施は、無結節網状構造をなす補強素子交差
域に潤滑剤、とくにシリコン、二硫化モリブデンの如き
を塗布又は含浸させることがより有利である。
域に潤滑剤、とくにシリコン、二硫化モリブデンの如き
を塗布又は含浸させることがより有利である。
さて第１図に内圧応動弾性収縮筒の一般的具体例を示し
、図中１は薄肉内筒、２はその外周の編組み構造による
補強層、３は両端の閉鎖部材、４はかしめキャップであ
る。
、図中１は薄肉内筒、２はその外周の編組み構造による
補強層、３は両端の閉鎖部材、４はかしめキャップであ
る。
管状体１は、ゴム又はゴム状弾性劇料が工了−不透過性
、可撓性の面で重宝に活用され得るが、均等材料、たと
えば各種のプラスチックで代替してもよい。
、可撓性の面で重宝に活用され得るが、均等材料、たと
えば各種のプラスチックで代替してもよい。
補強層２は、たとえば耐圧ゴムホースにおける慣用に準
じるが、その場合にいわゆる静止角＋５４°４４′）に
近い編組み角とされるのに反して薄肉内筒１の内圧光て
んによる最大膨径において上記静止角に至るように、の
ぞましくは綱組み角度初期値θ。を、２Ｏ２程度におい
て、常用の歪みε・が４はは０．３程度に至るように使
用条件を定めるＯ 補強層２の編組み構造に用いる耐張補強素子は、無機又
は有機質高張力繊維類、たとえばガラス繊維や極細金属
ワイヤまた芳香族ポリアミド繊維（ケフラー：商品名）
の如きフィラメントの撚す又は無撚りの束などが適合す
る。
じるが、その場合にいわゆる静止角＋５４°４４′）に
近い編組み角とされるのに反して薄肉内筒１の内圧光て
んによる最大膨径において上記静止角に至るように、の
ぞましくは綱組み角度初期値θ。を、２Ｏ２程度におい
て、常用の歪みε・が４はは０．３程度に至るように使
用条件を定めるＯ 補強層２の編組み構造に用いる耐張補強素子は、無機又
は有機質高張力繊維類、たとえばガラス繊維や極細金属
ワイヤまた芳香族ポリアミド繊維（ケフラー：商品名）
の如きフィラメントの撚す又は無撚りの束などが適合す
る。
さらにこの編組み構造の外周には、適宜、耐候性、耐外
傷性保護被膜の外皮を設けるを可とする。
傷性保護被膜の外皮を設けるを可とする。
閉鎖部材３は、管状体１の両端開口に緊密に、好ましく
は接着剤を用い得る封止合着に供するニップル５と、位
置定めを司るフランジ６、さらには連結ピン孔をあけた
アイ又はクレビス端７とからなり、ニップル５の外周に
は、その先端に向う緩テーパーを、反対向きの急テーパ
ーとともに形成する、抜は止め用の環状中東８を設ける
を可とする。閉鎖部材８の一方は少くとも片側で、ニッ
プル５の長さ方向に形成した孔９を介し薄肉内筒１の内
部空洞ｌＯと連通ずる接続孔１１をあけ、ここにフィッ
ティング１２を取付ける。
は接着剤を用い得る封止合着に供するニップル５と、位
置定めを司るフランジ６、さらには連結ピン孔をあけた
アイ又はクレビス端７とからなり、ニップル５の外周に
は、その先端に向う緩テーパーを、反対向きの急テーパ
ーとともに形成する、抜は止め用の環状中東８を設ける
を可とする。閉鎖部材８の一方は少くとも片側で、ニッ
プル５の長さ方向に形成した孔９を介し薄肉内筒１の内
部空洞ｌＯと連通ずる接続孔１１をあけ、ここにフィッ
ティング１２を取付ける。
かしめキャップ４は、フランジ６と係合して菅状体ｌの
端部外周にかぶさり、とくに端縁にフレアー１３を形成
した円筒状金物より成り、ニップル５に向けて半径方向
に局部押圧して閉鎖部材８を管状体１に封止合着する。
端部外周にかぶさり、とくに端縁にフレアー１３を形成
した円筒状金物より成り、ニップル５に向けて半径方向
に局部押圧して閉鎖部材８を管状体１に封止合着する。
図中１４はがしめ工具による圧痕を例示した。
フィッティング１０には図示しないが操作圧力源たとえ
はエアーコンプレッサを、３方弁を含む管路により接続
し、管状体１の内部空洞１３内に操作圧力を適用するこ
とにより、編組み構造の編組み角θ。のθ工に至る拡大
つまり、バンクグラフ運動によって、管状体１の膨径と
、それに由来した軸方向の１８！縮すなわち閉鎖部材３
の連結ピン孔間距離の縮少をもたらし、このＩＩｙ縮力
Ｆは、次式％式％ 一方上記操作圧力の解放にて、内部空洞中のエアーは８
方弁を通して大気中に拡散され、管状体１は、編組み補
強構造２の編組み角θ工の減少の下に復元伸長するのは
いうまでもない。
はエアーコンプレッサを、３方弁を含む管路により接続
し、管状体１の内部空洞１３内に操作圧力を適用するこ
とにより、編組み構造の編組み角θ。のθ工に至る拡大
つまり、バンクグラフ運動によって、管状体１の膨径と
、それに由来した軸方向の１８！縮すなわち閉鎖部材３
の連結ピン孔間距離の縮少をもたらし、このＩＩｙ縮力
Ｆは、次式％式％ 一方上記操作圧力の解放にて、内部空洞中のエアーは８
方弁を通して大気中に拡散され、管状体１は、編組み補
強構造２の編組み角θ工の減少の下に復元伸長するのは
いうまでもない。
従ってこのよりなニューマチック・アクチュエータは、
たとえば関節連結をした作動アーム間にわたり両端の閉
鎖部材３のアイ又はクレビス７によってピン連結を行い
、作動アーム間に屈伸、関節連動を導くことができるの
は、明らかである。□補強層２の糾組み構造に用いる補
強素子は従来第２図ＣＦＩＪ 、 （ｂ）および（切に
示すような、モノフィラメントＪ５、マルチフィラメン
トの束１６そして撚りコード１７などが用いられたので
あるが、すでに対比した利害得失の下に綜合的には不満
足であった。そのうちヒステリシスロスにつ゛いては第
８図に示すように、内圧応動弾性収縮筒にて発生する収
縮力及び収縮率の関係につき、収縮率の増加に従う収縮
力の減少割合いと収縮率の減少に基く収縮率の増加割合
いとの間のギャップつまり図の矢印で示、した描線に囲
まれる三角形の面積であられされる。
たとえば関節連結をした作動アーム間にわたり両端の閉
鎖部材３のアイ又はクレビス７によってピン連結を行い
、作動アーム間に屈伸、関節連動を導くことができるの
は、明らかである。□補強層２の糾組み構造に用いる補
強素子は従来第２図ＣＦＩＪ 、 （ｂ）および（切に
示すような、モノフィラメントＪ５、マルチフィラメン
トの束１６そして撚りコード１７などが用いられたので
あるが、すでに対比した利害得失の下に綜合的には不満
足であった。そのうちヒステリシスロスにつ゛いては第
８図に示すように、内圧応動弾性収縮筒にて発生する収
縮力及び収縮率の関係につき、収縮率の増加に従う収縮
力の減少割合いと収縮率の減少に基く収縮率の増加割合
いとの間のギャップつまり図の矢印で示、した描線に囲
まれる三角形の面積であられされる。
この発明においては、補強層２の編組み構造につき、と
くに第４図（〜、（ｂ）に拡大図解した無結節網状構造
１８となし、さらにはその補強素子交差域１９．２０に
潤滑油の塗布又は含浸を施してより有利に、上記バンク
グラフ運動におけるヒステリシスロスを大幅に低減した
ものであり、それというのは該交差域１９．２０につき
、同図（〜の貫通式、また同じ＜（ｂ）の千鳥式の何れ
にあっても、網糸の寺子により合わせて網糸を構成し乍
ら、同時に相隣る２本の網糸の寺子をたがいに組合わせ
て網目をつくるものであるから、網目の変形つまりパン
タグラフ運動に伴われる摩擦抵抗が殆ど生じないからで
ある。
くに第４図（〜、（ｂ）に拡大図解した無結節網状構造
１８となし、さらにはその補強素子交差域１９．２０に
潤滑油の塗布又は含浸を施してより有利に、上記バンク
グラフ運動におけるヒステリシスロスを大幅に低減した
ものであり、それというのは該交差域１９．２０につき
、同図（〜の貫通式、また同じ＜（ｂ）の千鳥式の何れ
にあっても、網糸の寺子により合わせて網糸を構成し乍
ら、同時に相隣る２本の網糸の寺子をたがいに組合わせ
て網目をつくるものであるから、網目の変形つまりパン
タグラフ運動に伴われる摩擦抵抗が殆ど生じないからで
ある。
この場合に網目の大きさは、６ｗｌｌ０以下、よりのぞ
ましくは２ ｓｅａ 程度で機能上適合し、使用に当っ
ては網糸の相隣って鋭角をなす挟角が４０°以下、従っ
て編組角で云うと２０°以下、たとえばｌＯ〜５ にな
るように引伸ばした初期姿勢にて第・１図に示したよう
に薄肉内筒ｌと組合わせてもＮ交差域１９，２０におけ
るずれや、絹組みの乱れを生じることはなく、網糸から
みも生じ難いので確実な収縮力が得られる。
ましくは２ ｓｅａ 程度で機能上適合し、使用に当っ
ては網糸の相隣って鋭角をなす挟角が４０°以下、従っ
て編組角で云うと２０°以下、たとえばｌＯ〜５ にな
るように引伸ばした初期姿勢にて第・１図に示したよう
に薄肉内筒ｌと組合わせてもＮ交差域１９，２０におけ
るずれや、絹組みの乱れを生じることはなく、網糸から
みも生じ難いので確実な収縮力が得られる。
ポリエステル８０１１０（１／２の網糸８４本を用いて
１２１１１７ 、網目間隔５露にて無結節網に編組みし
た補強層を外径１１．４ＩＩｌｌｓ＋肉厚１削の薄肉内
筒と組合わせたとき編和み角度は５°であり、ここの弾
性収縮筒は、向後のエアーシリンダに対して１００倍以
上の高出力が容易に得られることがたしかめられでいる
。
１２１１１７ 、網目間隔５露にて無結節網に編組みし
た補強層を外径１１．４ＩＩｌｌｓ＋肉厚１削の薄肉内
筒と組合わせたとき編和み角度は５°であり、ここの弾
性収縮筒は、向後のエアーシリンダに対して１００倍以
上の高出力が容易に得られることがたしかめられでいる
。
（発明の効果）
この発明によれば、内圧応動弾性収縮体のヒステリシス
ロスが有効に抑制されて操作圧力に対して収縮力、収縮
率の確実な再現性が、高出力の下に実施され従ってまた
低圧の操作圧力に対してもすぐれた応答を呈するので、
ロボットアームやマニブユレータの操作要素に用いた場
合に位置制御、また力制御が非常にやり易くなる。
ロスが有効に抑制されて操作圧力に対して収縮力、収縮
率の確実な再現性が、高出力の下に実施され従ってまた
低圧の操作圧力に対してもすぐれた応答を呈するので、
ロボットアームやマニブユレータの操作要素に用いた場
合に位置制御、また力制御が非常にやり易くなる。
第１図は一般的な内圧応動弾性収縮体の要部を断面とし
た正面図、 第２図は従来の補強層における編組み構造の例を示す部
分図、 第３図はヒステリシス線図、 第４図はこの発明における補強層の編組み構造の具体例
を図解した部分図である。 １・・・薄肉内筒 ２・・・補強層 １８・・無結節網Ｓ市 １９．２１’ｌ・・・補強素子
交差域。 第１図 （ａ） すＸ 」１日を 力 ・ 曽 （ａ） ２図 （ｂ） １０ノ 第３図 返 −Ｉ／Ｘ ｌ車 窮４図 （ｂｒ
た正面図、 第２図は従来の補強層における編組み構造の例を示す部
分図、 第３図はヒステリシス線図、 第４図はこの発明における補強層の編組み構造の具体例
を図解した部分図である。 １・・・薄肉内筒 ２・・・補強層 １８・・無結節網Ｓ市 １９．２１’ｌ・・・補強素子
交差域。 第１図 （ａ） すＸ 」１日を 力 ・ 曽 （ａ） ２図 （ｂ） １０ノ 第３図 返 −Ｉ／Ｘ ｌ車 窮４図 （ｂｒ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ｌ ゴム又は類似物の弾性体よりなる薄肉内筒にその外
周を覆う伸縮可能な綱組み構造の補強層を組合わせ１薄
肉内筒の内圧による膨径変形を介した編組み構造の７々
ンタグラ７運動にて、軸線方向の収縮を導く内圧応動弾
性収縮筒において、 補強層の編組み構造が無結節網状構造になること を特徴とする、高忠実性の内圧応動弾性収縮筒。 ２ 無結節網状編組み構造の袖強素子交差域が潤滑剤の
塗布又は含浸に成る１記載の弾性収縮筒。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8343584A JPS60227003A (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | 高忠実性の内圧応動弾性収縮筒 |
| EP19850301620 EP0161750B1 (en) | 1984-04-25 | 1985-03-08 | Actuator |
| DE8585301620T DE3565577D1 (en) | 1984-04-25 | 1985-03-08 | Actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8343584A JPS60227003A (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | 高忠実性の内圧応動弾性収縮筒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60227003A true JPS60227003A (ja) | 1985-11-12 |
| JPH0447167B2 JPH0447167B2 (ja) | 1992-08-03 |
Family
ID=13802350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8343584A Granted JPS60227003A (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | 高忠実性の内圧応動弾性収縮筒 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0161750B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60227003A (ja) |
| DE (1) | DE3565577D1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007016331A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Bridgestone Corp | ホースの製造方法 |
| JP2009516139A (ja) * | 2005-11-19 | 2009-04-16 | ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト | 自動化マニュアルトランスミッション及び自動化摩擦クラッチ |
| JPWO2018084122A1 (ja) * | 2016-11-07 | 2019-09-19 | 株式会社ブリヂストン | 液圧式アクチュエータ |
| JPWO2019087267A1 (ja) * | 2017-10-30 | 2020-11-19 | 株式会社ブリヂストン | 空気圧式アクチュエータ |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| GB2207702A (en) * | 1987-07-23 | 1989-02-08 | Dr Colin George Morgan | Pneumatic or hydraulic actuator mechanism (an artificial muscle) |
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| US6015005A (en) * | 1997-09-24 | 2000-01-18 | Deere Company | Respective inflatable arbors for making backdraft cavity in sand core and for forming part of core lift device insertable in cavity |
| DE29906626U1 (de) | 1999-04-14 | 1999-07-15 | Festo Ag & Co | Betätigungseinrichtung |
| DE29906627U1 (de) * | 1999-04-14 | 1999-07-15 | Festo Ag & Co | Betätigungseinrichtung |
| DE59910070D1 (de) | 1999-06-09 | 2004-09-02 | Festo Ag & Co | Fluidbetätigter Drehantrieb |
| DE10009862A1 (de) | 2000-03-01 | 2001-09-06 | Festo Ag & Co | Antriebsvorrichtung |
| DE10015411C1 (de) * | 2000-03-28 | 2001-07-26 | Kuka Roboter Gmbh | Vorrichtung zum Gewichtsausgleich an einem Roboter |
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| DE10102910B4 (de) | 2001-01-23 | 2005-06-02 | Wilhelm Karmann Gmbh | Kraftfahrzeug, insbesondere Cabrio, mit aktiv angesteuerten Torsionsstabilisatoren |
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