JPS61153008A - トルク・アクチユエ−タ - Google Patents
トルク・アクチユエ−タInfo
- Publication number
- JPS61153008A JPS61153008A JP27528184A JP27528184A JPS61153008A JP S61153008 A JPS61153008 A JP S61153008A JP 27528184 A JP27528184 A JP 27528184A JP 27528184 A JP27528184 A JP 27528184A JP S61153008 A JPS61153008 A JP S61153008A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tubular body
- reinforcing structure
- pressurized fluid
- torque
- rubber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Actuator (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）
本発明は加圧流体の有するエネルギを回転力に変換する
装置、特に補強構造体を外周に螺線巻回した弾性管状体
への加圧流体の給排により回転力を発生する装置に関す
るものである。
装置、特に補強構造体を外周に螺線巻回した弾性管状体
への加圧流体の給排により回転力を発生する装置に関す
るものである。
（従来技術とその問題）
上述したように加圧流体の有するエネルギを回転運動に
変換する装置としては圧油を用いるもの、圧縮空気を用
いるものなどあり、更にその構造の違いにより多数の種
類に分類することができる。
変換する装置としては圧油を用いるもの、圧縮空気を用
いるものなどあり、更にその構造の違いにより多数の種
類に分類することができる。
しかし、圧油を用いる装置は構造が複雑で装置自体の重
量が大きく、高価であり、油が漏れた場合には周囲の機
器が損傷することがあり、頻繁に・保守点検を行なわな
ければならないと言う問題がある。更には作動油の廃棄
に伴う環境汚染の問題もある。
量が大きく、高価であり、油が漏れた場合には周囲の機
器が損傷することがあり、頻繁に・保守点検を行なわな
ければならないと言う問題がある。更には作動油の廃棄
に伴う環境汚染の問題もある。
これに対し、圧縮空気を用いるものは、作動流体が空気
であるため、例えば漏洩が生じたとしても周囲への影響
がなく軽量でクリーンな装置と言える０ところが電気機
械系のものに比べ総合効率が一般に低いと言う欠点があ
る。さらには作ｓ ｍ体の圧縮性が大きいため、位置決
め、連応性が劣り、出力も小さいＡｋ鴬４４覧又、摺動
抵抗も大きく、構造が複雑な場合には空気漏れ防止が困
難であると言う問題がある。
であるため、例えば漏洩が生じたとしても周囲への影響
がなく軽量でクリーンな装置と言える０ところが電気機
械系のものに比べ総合効率が一般に低いと言う欠点があ
る。さらには作ｓ ｍ体の圧縮性が大きいため、位置決
め、連応性が劣り、出力も小さいＡｋ鴬４４覧又、摺動
抵抗も大きく、構造が複雑な場合には空気漏れ防止が困
難であると言う問題がある。
一方電気を利用する装置は、上述した各装置の欠点や問
題はないが、一般に高価であり、減速機を必要とする場
合が多く、スパークの発生が不可避であり防爆を必要と
される場所に使用できないと言う欠点がある。
題はないが、一般に高価であり、減速機を必要とする場
合が多く、スパークの発生が不可避であり防爆を必要と
される場所に使用できないと言う欠点がある。
（発明の目的）
本発明の目的は、加圧流体の供給により半径方向に膨張
しつつ軸線方向に収縮するアクチュエータを利用し、上
述した問題のないトルク・アクチュエータを提供するこ
とである。
しつつ軸線方向に収縮するアクチュエータを利用し、上
述した問題のないトルク・アクチュエータを提供するこ
とである。
（発明の構成）
上記目的は、次の事項を骨子とする構想により、有利に
達成される。
達成される。
ゴム又はゴム状弾性材料の管状体と、管状体外周に螺線
巻回した補強構造体と、補強構造体と共に管状体の両端
開口をそれぞれ封止合着する固定部材および可動部材と
、管状体の軸線方向に交差して外周に配置され補強構造
体が固着される環状を有してなる。
巻回した補強構造体と、補強構造体と共に管状体の両端
開口をそれぞれ封止合着する固定部材および可動部材と
、管状体の軸線方向に交差して外周に配置され補強構造
体が固着される環状を有してなる。
（実施例及び作用）
以下本発明のトルク・アクチュエータを図示の実施例に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
第１図の（ａ）および（ｂ）は本発明装置の断面および
外観をそれぞれ示す図であり、１は管状体、２はその外
周の補強構造体、３は固定部材、７は可動部材、そして
８はかしめキャップである。
外観をそれぞれ示す図であり、１は管状体、２はその外
周の補強構造体、３は固定部材、７は可動部材、そして
８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材料がエアー不透過性
、可撓性の面で重宝に活用されるが均等材料、たとえば
各種のプラスチック材料で代替しても良い。
、可撓性の面で重宝に活用されるが均等材料、たとえば
各種のプラスチック材料で代替しても良い。
補強構造体２は、管状体ｌの軸線方向とのなす角度θが
４０〜７０ であるよう螺線巻回するのが好適であり、
材料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
イヤの如きフィラメントの撚り、または無撚りの束など
が適している。
４０〜７０ であるよう螺線巻回するのが好適であり、
材料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
イヤの如きフィラメントの撚り、または無撚りの束など
が適している。
管状体ｌの一方の開口を補強構造体２と共に封止合着す
る固定部材ａは、図示はしないが制御弁を含む管路に接
続された操作圧力源、たとえばエアーフンプレツサから
の駆動媒体としての加圧流体を管状体１の内部空洞４に
給排する給排口５を有する。本実施例では固定部材３に
、貫通孔６を裏数個有する７ラング部を形成しこれら貫
通孔を介して固定部に固着できるようにする。これに対
し、管状体ｌの他方の開口を封止合着する可動部材７に
は、連結ピン孔７ａを設け、この連結ピン孔を介して被
駆動体に可動部材７を連結できるようにする。
る固定部材ａは、図示はしないが制御弁を含む管路に接
続された操作圧力源、たとえばエアーフンプレツサから
の駆動媒体としての加圧流体を管状体１の内部空洞４に
給排する給排口５を有する。本実施例では固定部材３に
、貫通孔６を裏数個有する７ラング部を形成しこれら貫
通孔を介して固定部に固着できるようにする。これに対
し、管状体ｌの他方の開口を封止合着する可動部材７に
は、連結ピン孔７ａを設け、この連結ピン孔を介して被
駆動体に可動部材７を連結できるようにする。
管状体１と補強構造体２との固定部材８および可動部材
７への封止合着に際し本実施例では、かしめキャップ８
を固定部材、可動部材に協働させたが、接着剤を併わせ
で用いても良い。あるいはかしめキャップを用いること
なく接着剤だけで封止合着しても良い。
７への封止合着に際し本実施例では、かしめキャップ８
を固定部材、可動部材に協働させたが、接着剤を併わせ
で用いても良い。あるいはかしめキャップを用いること
なく接着剤だけで封止合着しても良い。
なお補強構造体２は、第２図に明らかなように、管状体
ｌの軸線方向に交差して、管状体外周に配置した金属あ
るいはプラスチックの環状部材９、本実施例では管状体
１の軸線方向に平行に等間隔で離間して配置した３個の
環状部材９に巻き付けて固着し、補強構造体２が所定位
置関係を保持すると共に繊維がばらけるのを阻止する。
ｌの軸線方向に交差して、管状体外周に配置した金属あ
るいはプラスチックの環状部材９、本実施例では管状体
１の軸線方向に平行に等間隔で離間して配置した３個の
環状部材９に巻き付けて固着し、補強構造体２が所定位
置関係を保持すると共に繊維がばらけるのを阻止する。
環状部材９としては種々の形状のものが考えられるが、
管状体１の表面および補強構造体２を損傷することがな
いものが特に適しており、たとえば第３図（ａ）〜（Ｃ
）に示す線状の部材を屈曲させて形成したもの、あるい
は第８図（ｄ）に示したように環状の帯板に切込みを設
け、切込み部を半径方向外方に屈曲させ、これら屈曲部
分に補強構造体を固着しても良い。
管状体１の表面および補強構造体２を損傷することがな
いものが特に適しており、たとえば第３図（ａ）〜（Ｃ
）に示す線状の部材を屈曲させて形成したもの、あるい
は第８図（ｄ）に示したように環状の帯板に切込みを設
け、切込み部を半径方向外方に屈曲させ、これら屈曲部
分に補強構造体を固着しても良い。
すなわち、補強構造体２は、固定部材８、可ＩＢＪ部材
７そして環状部材９に係止固着される。なお補強構造体
２の環状部材９への固着は上述したような機械的な固着
方法に限定されるものでなく、接着剤を用いて固着して
も良いことは勿論である。
７そして環状部材９に係止固着される。なお補強構造体
２の環状部材９への固着は上述したような機械的な固着
方法に限定されるものでなく、接着剤を用いて固着して
も良いことは勿論である。
次いでこのように構成してなる本発明装置の作動を第４
図を参照しながら説明する０ たとえば管状体１の長さをＬ１直径をり。、径まわりの
補強構造体の数をｎ１補強構造体２の管状体１の軸線方
向に対する角度、すなわちねじれ角をθとすると、補強
構造体のピッチ数ｍ。は次式で与えられる。
図を参照しながら説明する０ たとえば管状体１の長さをＬ１直径をり。、径まわりの
補強構造体の数をｎ１補強構造体２の管状体１の軸線方
向に対する角度、すなわちねじれ角をθとすると、補強
構造体のピッチ数ｍ。は次式で与えられる。
ここで加圧流体の作用により補強構造体２が母ＩＡＢに
対しα（ｒａｄ ）ねじれたとする０この時のピッチ数
ｍは（１）式を考慮すると ただし、固定部材および可動部材の影響がなく、固定部
材２と可動部材７との間の距離は一定であり、管状体が
膨径変形のみ行うと仮定する〇一方、直径り。はＤに変
形するが上記仮定を考慮すれは、補強構造体のねじれ角
θは一定であるので πＤ Ｌ二□ｍ ・・・・・・（３）ｔａ
ｎθ あるいは Ｌ ｔａｎθ Ｄ＝□ ・曲・（３）′πｍ （８）′式に（２）式を代入すると また周方向の力のつりあいを考えれば加圧流体の作用す
る圧力をＰとした時 ＰＬＤ＝２Ｉ’ｇｉｎθ−ｎ −ｍ −（
５）よって管状体に作用するねじりモーメント’ｒｏｒ
は、（４）、（５）式を考慮すれば ｒｏｒ ＝ ｎ −？ ａｉｎ ｅ −−２−＝ ＰＬ
Ｄ３− ！−２４ｆｆｌ となる。しかし実際にはこの他に、ゴム又はゴム状弾性
体固有の弾性に起因する力（モーメント）が１乍用する
ので、ねじりモーメントすなわちトルクＴｏｒは次式で
表わすのが良い。
対しα（ｒａｄ ）ねじれたとする０この時のピッチ数
ｍは（１）式を考慮すると ただし、固定部材および可動部材の影響がなく、固定部
材２と可動部材７との間の距離は一定であり、管状体が
膨径変形のみ行うと仮定する〇一方、直径り。はＤに変
形するが上記仮定を考慮すれは、補強構造体のねじれ角
θは一定であるので πＤ Ｌ二□ｍ ・・・・・・（３）ｔａ
ｎθ あるいは Ｌ ｔａｎθ Ｄ＝□ ・曲・（３）′πｍ （８）′式に（２）式を代入すると また周方向の力のつりあいを考えれば加圧流体の作用す
る圧力をＰとした時 ＰＬＤ＝２Ｉ’ｇｉｎθ−ｎ −ｍ −（
５）よって管状体に作用するねじりモーメント’ｒｏｒ
は、（４）、（５）式を考慮すれば ｒｏｒ ＝ ｎ −？ ａｉｎ ｅ −−２−＝ ＰＬ
Ｄ３− ！−２４ｆｆｌ となる。しかし実際にはこの他に、ゴム又はゴム状弾性
体固有の弾性に起因する力（モーメント）が１乍用する
ので、ねじりモーメントすなわちトルクＴｏｒは次式で
表わすのが良い。
ただしＲ（φ：ゴム又はゴム状弾性体の固有の弾性に起
因する力であってαと関連するＯＣ＝定数 上式よりトルクＴｏｒは、内圧Ｐに比例し、直径・Ｄｏ
の三乗に比例することがわかる。なおαはゴム又はゴム
状弾性体の弾性定数に比例する。
因する力であってαと関連するＯＣ＝定数 上式よりトルクＴｏｒは、内圧Ｐに比例し、直径・Ｄｏ
の三乗に比例することがわかる。なおαはゴム又はゴム
状弾性体の弾性定数に比例する。
従って第１図に示したように、管状体１の内部空洞４に
給排口を介して加圧流体を給排することにより可動部材
７を内圧に比例して回転させることができる。なお加圧
流体を内部空洞４から排出すれば可動部材７は初期位置
に復帰することは勿論である。
給排口を介して加圧流体を給排することにより可動部材
７を内圧に比例して回転させることができる。なお加圧
流体を内部空洞４から排出すれば可動部材７は初期位置
に復帰することは勿論である。
第５図は、本発明装置の他の実施例であり、その一部を
断面斜視図として示したものである◇なお簡略のため第
１図と同一符号を付したものは同等の作用をなす。
断面斜視図として示したものである◇なお簡略のため第
１図と同一符号を付したものは同等の作用をなす。
本実施例では、管状体１の外周に固着することなく補強
構造体２を設けることは第１図に示した実施例と同等で
あるが、管状体１と補強構造体２との間の相対運動を滑
らかに行なうよう、これら両者間に、たとえば二硫化モ
リブデン、シリコン等の潤滑層１０を設けたものである
。従って補強構造体２により管状体１の運動が阻害され
ることがなく、運動が一段と滑らかなトルク・アクチュ
エータを得る。
構造体２を設けることは第１図に示した実施例と同等で
あるが、管状体１と補強構造体２との間の相対運動を滑
らかに行なうよう、これら両者間に、たとえば二硫化モ
リブデン、シリコン等の潤滑層１０を設けたものである
。従って補強構造体２により管状体１の運動が阻害され
ることがなく、運動が一段と滑らかなトルク・アクチュ
エータを得る。
（発明の効果）
以上詳述したように、本発明のトルク・アクチュエータ
は、加圧流体の給排によるゴム又はゴム状弾性材料の管
状体の膨径変形を利用してトルクを生起するので、従来
のアクチュエータに比して構造が簡単で重態も軽く、摺
動抵抗が小さく、か□つ安価なトルク・アクチュエータ
を得ることができる◇また加圧流体の圧力を調整するこ
とによりトルクを制御することができるので取扱いが簡
単で位置制御も容易である。更にゴム又はゴム状弾性体
の管状体と補強構造体とが別体に構成されているので、
管状体と補強構造体とを加硫接層する一体の構成のもの
に比べ、管状体の耐久性が向上するばかりでなく、相互
に干渉することがないので発生するトルクが大きいなど
数多くの利点を有する。
は、加圧流体の給排によるゴム又はゴム状弾性材料の管
状体の膨径変形を利用してトルクを生起するので、従来
のアクチュエータに比して構造が簡単で重態も軽く、摺
動抵抗が小さく、か□つ安価なトルク・アクチュエータ
を得ることができる◇また加圧流体の圧力を調整するこ
とによりトルクを制御することができるので取扱いが簡
単で位置制御も容易である。更にゴム又はゴム状弾性体
の管状体と補強構造体とが別体に構成されているので、
管状体と補強構造体とを加硫接層する一体の構成のもの
に比べ、管状体の耐久性が向上するばかりでなく、相互
に干渉することがないので発生するトルクが大きいなど
数多くの利点を有する。
第１図の（ａ）は、本発明トルク・アクチュエータを照
面にして示す正面図、 第１図の（ｂ）は、第１図に示すトルク・アクチュエー
タの外覗を示す図、 第２図は、第１図に示すトルク・アクチュエータの一部
を斜視図にして示す図、 第３図の（ａ）〜（ｄ）は、本発明トルク・アクチュエ
ータに好適な環状部材の説明図、 第４図は、本発明トルク・アクチュエータの作動を示す
ための説明図、 第５図は、本発明トルク・アクチュエータの他の実施例
の一部を示す断面斜視図である０１・・・管状体
２・・・補強構造体３・・・固定部材
４・・内部空洞６・・・給排口 ６・・・貫
通孔７・・・可動部材 ７ａ・・・連結ビン孔
８・・・かしめキャップ ９・・・環状部材ｌＯ・・
・潤滑層 特許出願人 株式会社ブリヂストン 第２図 第３図 （ａ） （ｂ、） （Ｃ）（ｄ） 第４図 （ｂ）
面にして示す正面図、 第１図の（ｂ）は、第１図に示すトルク・アクチュエー
タの外覗を示す図、 第２図は、第１図に示すトルク・アクチュエータの一部
を斜視図にして示す図、 第３図の（ａ）〜（ｄ）は、本発明トルク・アクチュエ
ータに好適な環状部材の説明図、 第４図は、本発明トルク・アクチュエータの作動を示す
ための説明図、 第５図は、本発明トルク・アクチュエータの他の実施例
の一部を示す断面斜視図である０１・・・管状体
２・・・補強構造体３・・・固定部材
４・・内部空洞６・・・給排口 ６・・・貫
通孔７・・・可動部材 ７ａ・・・連結ビン孔
８・・・かしめキャップ ９・・・環状部材ｌＯ・・
・潤滑層 特許出願人 株式会社ブリヂストン 第２図 第３図 （ａ） （ｂ、） （Ｃ）（ｄ） 第４図 （ｂ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ゴム又はゴム弾性材料の管状体と、管状体外周に螺
線巻回した補強構造体と、補強構造体と共に管状体の両
端開口をそれぞれ封止合着する固定部材および可動部材
と、管状体の軸線方向に交差して外周に配置され補強構
造体を固着する環状部材とを具え、固定部材および可動
部材の少なくとも一方は管状体の内部空洞に加圧流体を
給排する給排口を有してなることを特徴とするトルク・
アクチュエータ。 ２、前記管状体は、少なくとも補強構造体に接触する領
域に潤滑層を具える特許請求の範囲第１項に記載のトル
ク・アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27528184A JPS61153008A (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | トルク・アクチユエ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27528184A JPS61153008A (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | トルク・アクチユエ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61153008A true JPS61153008A (ja) | 1986-07-11 |
| JPH0578687B2 JPH0578687B2 (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=17553235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27528184A Granted JPS61153008A (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | トルク・アクチユエ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61153008A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05332324A (ja) * | 1992-05-27 | 1993-12-14 | Ckd Corp | 回転アクチュエータ |
| EP1059459A1 (de) * | 1999-06-09 | 2000-12-13 | Festo AG & Co | Fluidbetätigter Drehantrieb |
| WO2003067097A1 (fr) * | 2002-02-07 | 2003-08-14 | Hitachi Medical Corporation | Verin hydraulique et son procede de fabrication |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58195178A (ja) * | 1982-05-10 | 1983-11-14 | Hitachi Lighting Ltd | 光感応タイムスイツチ |
-
1984
- 1984-12-25 JP JP27528184A patent/JPS61153008A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58195178A (ja) * | 1982-05-10 | 1983-11-14 | Hitachi Lighting Ltd | 光感応タイムスイツチ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05332324A (ja) * | 1992-05-27 | 1993-12-14 | Ckd Corp | 回転アクチュエータ |
| EP1059459A1 (de) * | 1999-06-09 | 2000-12-13 | Festo AG & Co | Fluidbetätigter Drehantrieb |
| WO2003067097A1 (fr) * | 2002-02-07 | 2003-08-14 | Hitachi Medical Corporation | Verin hydraulique et son procede de fabrication |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0578687B2 (ja) | 1993-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |