JPS6241406A - 弾性収縮体を用いた駆動装置 - Google Patents

弾性収縮体を用いた駆動装置

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JPS6241406A
JPS6241406A JP18002985A JP18002985A JPS6241406A JP S6241406 A JPS6241406 A JP S6241406A JP 18002985 A JP18002985 A JP 18002985A JP 18002985 A JP18002985 A JP 18002985A JP S6241406 A JPS6241406 A JP S6241406A
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JP
Japan
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pressure
elastic
pressurized fluid
contractile
drive device
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Pending
Application number
JP18002985A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Sakaguchi
坂口 裕二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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Publication of JPS6241406A publication Critical patent/JPS6241406A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/10Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type
    • F15B15/103Characterised 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

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分骨) 本発明は、加圧流体の給排により膨径変形し、軸線方向
に収縮力を生起する弾性収縮体を用い、被駆動部材に所
定の変位を賦与することのできる駆動装置に関するもの
である。
(従来の技vl) 高張力繊維類の編組補強構造にて外周が補強さ杆、両端
開口を閉鎖部材にて対土合着した弾性材料の管状体より
なるエアーバック・タイプの弾性収縮体は、電動モータ
や液圧シリンダを用いた装置に比べ、重量も軽く、加圧
流体の有するエネルギを有効に利用できるなどの数多く
の特徴を具えている。
このような弾性収縮体を用いた駆動装置としては、たと
えば第4図(a))に示したように、2本で一組をなす
弾性収縮体1a、ibを用い、把持腕2を、矢印Aで示
す方向に回動させるものが考えられる。
この装置において、弾性収縮体1aに加圧流体を供給し
てその軸線方向に収縮力を生起させ、−5弾性収縮体1
bからは加圧流体を排出し&B線方向の収縮力を低減さ
せると、支持腕8の先端部に回動自在に軸支されたスプ
ロケット4に掛合し両弾性収縮体の端部に連結されたチ
ェーン5は、矢印Aで示す方向に運動する。この運動に
対応してスプロケット4も矢印aで示す方向に回動し、
スプロケット4を支持腕3の先端部に回動自在に支持す
る軸6をその軸線のまわりに回動させるので、この軸6
に一体に取付けられたブラケット7、そしてブラケット
7と一体に運動する把持腕2も軸6の軸線のまわりに回
動することになる。
(発明が解決しようとする問題点) このような駆動装置においては、把持腕2の運動部、す
なわち把持腕の軸6の軸線まわりの回動4、Hlを制御
するため、たとえば第4図(b)に明示したように位置
センサ8、たとえばロータリエンコーダ、ポテンショメ
ータを別個、装置の運動部分に関連させて設け、この位
置センサからの位置情報により把持腕2の位置制御を行
なっていた。
ところでこのような位置センサは、空気圧シリンダを含
め、油圧アクチュエータ、電動アクチュエータなどの種
々のアクチュエータの位置制御に適用可能である利点を
有するものであるが、比較的高価であることに加え、マ
ニプレータのように軽量であることが強く要求され、ま
た位1置センサの収容空間が問題となるものに対しては
、その適用が困難であると言う問題がある。
このことは、弾性収縮体のように、他のアクチュエータ
に比べてそれ自身が軽量であるものについては特に大き
な問題となるものである。
また、既知のロータリエンコーダ、ポテンショメータな
どの位置センサは、通常80mA〜150mAの定格電
流が適用されるため、過熱Jパークの発生などの問題が
あり、塗装工場などの引火性雰囲気内で使用することが
できず、このような位置センサを有する駆動装置は、そ
の適用範囲が限定されていた。
。 本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり
、弾性収縮体に適用されるガロ圧流体の圧力及びそのこ
とにて弾性収縮体に生起された収縮力を感知することに
より、位置センサを用いることなく被駆動部材の位置を
制御することのできる駆動装置を提供することを目的と
する。
(問題点を解決するための手段) 本発明駆動装置は、特に、弾性収縮体に適用される加圧
流体の圧力を感知する圧力感知手段と、弾性収縮体に生
起された収縮力を感知する収縮力感知手段と、これら感
知手段及び収縮力感知手段からのIIn圧流体の圧力及
び弾性収縮体の収縮力にそれぞれ対応した出力信号に基
づいて、弾性収縮体により直接又は間接に旋回および/
または並進運動を行なう被駆動部材の移動量を求める演
算手段とを具えてなる。
(作用) 弾性収縮体に圧力Pなるn0圧流体を適用すると、その
弾性収縮体に生起される収縮力fは、= K P −K
2Pε で与えられる。ただしDは弾性収縮体の直径、θ。は編
組補強構造の初期編上げ角、εはひずみを表わすものと
する。
今、ともに圧力Pなるガロ圧流体が適用されている弾性
収縮体の一方に更に加圧流体を供給しPa=P+ΔPな
る圧力の加圧流体を適用し、他方の弾性収縮体からは加
圧流体を排出しPb−P−ΔPなる圧力の加圧流体が適
用されるものとする。この時、被駆動部材に作用する力
Fは、各弾性収縮体に生起される収縮力を考慮すると次
式で与えられることになる。
F=KP・ΔP−Km−P−x           
−fl)(1)式は、本発明駆動装置における、力、圧
力そして変位の関係を表わしており、(1)式を変形す
ればとなり、各弾性収縮体に適用される圧力と、それぞ
れの弾性収縮体に生起された収縮力とが既知となれば、
被駆動部材の移動量を求めることができる。
(実施例) 以下図面を参照して本発明駆動装置について詳述する。
第1図は本発明駆動装置の一実施例を模式的に図す図で
あり、図中第4図と同等の部分には同一符号を付す。
la、Ibは固定ブラケット9に一端が連結された弾性
収縮体であり、各弾性収縮体の他端は、チェーン5を介
して互いに連結されている。チェーン5は、固定ブラケ
ット9に一体の支持腕3の先端部に回動自在に軸支され
たスプロケット4に掛合し、一方スプロケット4を支持
腕8に軸支しその軸線のまわりに回動する軸6には、把
持腕へも2を連結したブラケット7を固着スル。
ここで弾性収縮体として、特公昭52−40378号公
報に開示された既知のものを使用する場合には、加圧流
体の適用に際し各弾性収縮体に生起される収縮力を感知
するための収縮力感知手段として、たとえばロードセル
を、固定ブラケット9と各弾性収縮体との間、チェーン
5と各弾性収縮体との間、又は、チェーン5の一部に装
着する。
一方、各弾性収縮体に作用する加圧流体は、図”□゛示
しない操作圧力源、たとえばエアーフンプレッサを、流
量制御弁を有する管路にて各弾性収縮体に接続して適用
されるものであり、その圧力は各弾性収縮体の端部と上
記管路との接続部に、圧力感知手段としての、たとえば
半導体圧力センサを配置する。
このことにより、各弾性収縮体に適用される加圧流体の
圧力及び各弾性収縮体に生起された収縮力を感知するこ
とができる。ここで注意することは、これら各感知手段
の定格電流は数mA以下であり、ロータリエンフーダ、
ポテンショメータなどの既知の位置センサに比べ、定格
電流の値をV工。以下とすることができることである。
なお、本発明実施例では、圧力感知手段及び収縮力感知
手段をそれぞれ個別に取付ける必要のない、第2図に示
す弾性収縮体を用いるのが有利である。この弾性収縮体
10は、ゴム又はゴム状弾性材料の管状体11の外周を
、好適には繊維類の編組補強構造12にて補強し、その
両端開口を閉鎖部材18.14にて封止するとともに、
がしめキャップ15にて合着したものである。
一方の閉鎖部材13には、管状体11の内部空洞内に操
作圧力源からの加圧流体を導入するフィッティング16
を設けるとともに、圧力感知手段17としての、たとえ
ば半導体圧力センサを取付ける。17aは、内部空洞内
の加圧流体を圧力センサに導く導圧パイプであり、17
bは圧力センサのリード線である。
他方の閉鎖部材14には、一端にチェーン5が固着され
軸線方向にひずみゲージ18aを貼着した収縮力感知手
段18が連結される。符号181)は、収縮力感知手段
18、具体的にはひずみゲージ18aのリード線である
圧力感知手段17、収縮力感知手段18がらの出力信号
をリード線17b 、18bを介して演算手段19に接
続する。この* n手段19は、予じめ定′められた演
算を行ない、スプロケット4の回動量、すなわち把持腕
2の回動量を求め、その結果を表示する。それゆえ、こ
の表示に従って、各弾性収縮体に適用する加圧流体の圧
力を適宜調整□すれば、把持腕2を所定位置まで移動さ
せることができる。
具体的には、初期設定圧力としてP。なる加圧流体の適
用を受けている各弾性収縮体の一方に、更に加圧流体を
適用してその管状体内の圧力を(P。
+ΔP)と、他方からは加圧流体を排出してその管状体
内の圧力を(P−ΔP)とし、またスプロケット4に作
用するトルクをT1スプロケットの半径をrとし、(1
)弐又は(2)式を考慮すれば、スプロケットの回動量
α、すなわち被駆動部材としての把持腕の回動量は次式
で与えられる。
したがって各弾性収縮体に適用される加圧流体の圧力、
そしてそれらの収縮力が既知となれば、たとえば、マイ
クロコンピュータなどの適当な演算手段にて(3)式で
示す演算を行なうことにより、被駆動部材の移動量が求
まることになる。なお、各弾性収縮体には、それぞれ固
有の特性の差異及びヒステリシスなどがあるので、これ
らのことを考慮して(3)式で示す演算を行なえば、被
駆動部材の運動を一層正確に知ることができる。
第8図は、本発明の他の実施例を示す図である。
この実施例は、第1図に示した実施例とはほぼ同様な構
成をしているが、本実施例駆動装置は制御手段20を具
え、この制御手段は、演算手段に予じめ入力された、把
持腕の設定回動量、すなわち設定値と、圧力感知手段1
7、収縮力感知手段18からの出力信号に基づいて求め
た把持腕2の実際の回動量、すなわち実際値とを比較し
、これら設定値と実際値との間の偏差がある所定範囲内
に収束するよう、各弾性収縮体にそれぞれ適用されるn
O圧流体の圧力を調整する。
より具体的には、制御手段20は、各弾性収縮体への加
圧流体の供給管路に設けた弁手段、たとえば上記偏差に
対応する電気信号に関連して弁開度を自由に調整できる
電磁式流1け制御弁21を有し、設定値と実際値との間
の偏差に基づいてこれら制御弁21の弁開度を個々に調
整して各弾性収縮体に適用される加圧流体の圧力を変更
し、被駆動部材、すなわち把持腕を所定量回動させるも
のである。
このように制御手段を用いて駆動装置の把持腕を位置制
御する場合のブロック線図を第3(b)に示す。
なお本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、
少なくとも2本で1組をなす弾性収縮体の一方を、ばね
素子で置き換えも良く、又被駆動部材が並進運動を行な
うもの、更には、この装置を互いに連結して多自由度と
した装置であっても良く、特許請求の範囲内で種々の変
更が可能である。
(発明の効果) 以上詳述したように本発明駆動装置は、加圧流体の供給
により膨径変形し、軸線方向に収縮力を生起するエアー
バック・タイプの弾性収縮体を用い、適用される加圧流
体の圧力と、弾性収縮体に生起される収縮力とを、たと
えば半導体圧力センサ及びひずみゲージの各センサによ
り感知することにより、被駆動部材の位置制御を行なう
ことができるので、ロータリエンコーダ、ポテンショメ
ータなどの占有空間が大きく、重量のある既知の位置セ
ンサを用いる必要がなく、それ自身軽量である弾性収縮
体の特徴を充分生かした軽量な駆動装置で゛アル。特に
、ロータリエンコーダ、ポテンショメータなどの位置セ
ンサに比べて、半導体圧力センサ、ひずみゲージなどは
、定格電流が数mA以下であり、上述した位置センサの
1/1o以下とすることができので、過熱やスパークの
発生の恐れがなく、それゆえ本発明装置は引火性の雰囲
気内でも使用することができ、その適用範囲が広い駆動
装置と言える。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明駆動装置を模式的に示す説明図、 第2図は、第1図に示す装置に使用して好適な弾性収縮
体の断面図、 第3図(a)、(b)は、本発明駆動装置の他の実施例
を模式的に示す説明図及び、その制御の様子を示すブロ
ック線図、 第4図(a)、(b)は、弾性収縮体を用いた他の駆動
装置を示す模式図及びその一部の拡大部分断面図である
。 1a、1b、10・・・弾性収縮体 2・・・把持腕      8・・・支持腕4・・・ス
プロケット   5・・・チェーン6・・・軸    
    7・・・ブラケット8・・・位置センサ   
 9・・・固定ブラケット10・・・弾性収縮体   
11・・・管状体12・・・編組補強構造  13.1
4・・・閉鎖部材15・・・かしめキャップ  16・
・・フイツテイング・17・・・圧力感知手段   1
8・・・収縮力感知手段17b、 18b・・・リード
線 19・・・演算手段20・・・制一手段     
21・・・制御弁特許出願人  株式会社ブリデストン 第1図 第2図 b

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、加圧流体の給排により軸線方向に収縮力を生起する
    、少なくとも1の弾性収縮体への加圧流体の給排を制御
    し、弾性収縮体に直接又は間接に連結された被駆動部材
    に旋回および/または並進運動を賦与する駆動装置にお
    いて、 駆動装置は、弾性収縮体に適用される加圧 流体の圧力を感知する圧力感知手段と、弾性収縮体に生
    起された収縮力を感知する収縮力感知手段と、これら圧
    力感知手段及び収縮力感知手段からの前記圧力及び収縮
    力にそれぞれ対応する出力信号に基づいて、被駆動部材
    の旋回および/または並進運動の移動量を求める演算手
    段とを具えてなることを特徴とする弾性収縮体を用いた
    駆動装置。 2、被駆動部材の旋回および/または並進運動の移動量
    とその設定量に対応する演算手段からの出力信号に基づ
    いて、弾性収縮体への加圧流体の給排を制御する制御手
    段を具えてなる特許請求の範囲第1項に記載の駆動装置
JP18002985A 1985-08-17 1985-08-17 弾性収縮体を用いた駆動装置 Pending JPS6241406A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006018791A (ja) * 2004-06-04 2006-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 弾性体アクチュエータ駆動型可動機構の制御装置及び制御方法
JP2007285439A (ja) * 2006-04-18 2007-11-01 Hino Motors Ltd 変速装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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