WO2020129743A1 - 流体圧アクチュエータ - Google Patents

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WO2020129743A1
WO2020129743A1 PCT/JP2019/048201 JP2019048201W WO2020129743A1 WO 2020129743 A1 WO2020129743 A1 WO 2020129743A1 JP 2019048201 W JP2019048201 W JP 2019048201W WO 2020129743 A1 WO2020129743 A1 WO 2020129743A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sleeve
axial direction
sealing member
fluid pressure
actuator
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/048201
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
信吾 大野
櫻井　良
Original Assignee
株式会社ブリヂストン
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ブリヂストン filed Critical 株式会社ブリヂストン
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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

Definitions

  • the present invention relates to a fluid pressure actuator that expands and contracts a tube by using a gas or a liquid, and specifically relates to a so-called McKibben type fluid pressure actuator.
  • the main body of the actuator which is composed of a tube and a sleeve, is sealed by fixing sealing members made of metal on both ends.
  • the sleeve is a tubular structure in which high-tensile fiber such as polyamide fiber or metal cord is woven, and regulates the expansion movement of the tube within a predetermined range.
  • Such a fluid pressure actuator is used in various fields, but it is particularly preferably used as an artificial muscle for care and welfare equipment.
  • the fluid pressure actuator as described above can be used not only for artificial muscles of nursing/welfare equipment but also for robots and the like. Higher contraction force is required for such a fluid pressure actuator. Therefore, it is conceivable that the fluid pressure actuator is hydraulically driven using mineral oil or the like as the fluid.
  • the fluid pressure actuator includes an actuator body and a sealing mechanism.
  • the actuator main body is composed of a cylindrical tube that expands and contracts due to the pressure of fluid, and a sleeve that is a structure in which cords oriented in a predetermined direction are woven and that covers the outer peripheral surface of the tube.
  • the sealing mechanism seals the end of the actuator body in the axial direction.
  • the sealing mechanism includes a sealing member that is inserted into the actuator main body, a restraint member that is provided on an outer peripheral surface of a portion of the actuator main body where the sealing member is inserted, and that restrains the actuator main body to the sealing member.
  • An engaging member for engaging the sleeve with the stopping member.
  • the sealing member includes a body portion that includes one end of the sealing member and is inserted into the tube, a head portion that is axially continuous with the body portion, and a sleeve locked portion that is provided between the body portion and the head portion.
  • a locking member is arranged on the sleeve locked portion and the sleeve is in contact therewith.
  • the sleeve locked part is connected to the flange part, which is convex outward in the radial direction of the actuator body rather than the body part, and to the head side of the flange part. And a reduced-diameter portion in which the size at is reduced.
  • the fluid pressure actuator having the above configuration, even when a high pressure is applied to the inside such as hydraulically driven, it is possible to prevent the sealing member from coming off from the tube and the sleeve and becoming inoperable.
  • FIG. 1 is a side view of a fluid pressure actuator 10 according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a partially exploded perspective view of the fluid pressure actuator 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of a single unit of the sealing member 210 according to this embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the sealing member 210 taken along the line IV-IV of FIG.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view along the axial direction D AX of the fluid pressure actuator 10 including the sealing mechanism 200 according to this embodiment.
  • FIG. 6 is a perspective view of the sealing mechanism 200A according to the first modified example of the present embodiment in a state before the caulking ring 230 is caulked to the sealing member 210.
  • FIG. 1 is a side view of a fluid pressure actuator 10 according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a partially exploded perspective view of the fluid pressure actuator 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of a single unit of the sealing member
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view along the axial direction D AX of the fluid pressure actuator 10 including the sealing mechanism 200A according to the first modified example of the present embodiment.
  • FIG. 8 is a single perspective view of the sealing member 210B according to the second modified example of the present embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the sealing member 210B taken along the line IX-IX of FIG.
  • FIG. 10 is a single perspective view of a sealing member 210C according to a third modification example of the present embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the sealing member 210C taken along the line XI-XI of FIG.
  • FIG. 12 is a single perspective view of the sealing member 210D according to the fourth modified example of the present embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the sealing member 210D taken along the line XIII-XIII of FIG.
  • FIG. 1 is a side view of a fluid pressure actuator 10 according to the present embodiment.
  • the fluid pressure actuator 10 includes a tubular actuator body 100, a sealing mechanism 200, and a sealing mechanism 300.
  • the sealing mechanism 200 and the sealing mechanism 300 seal both ends of the actuator body 100 in the axial direction D AX of the actuator body 100.
  • the sealing mechanism 200 includes a sealing member 210 and a caulking ring 230.
  • the sealing member 210 seals the end of the actuator body 100 in the axial direction D AX by inserting a part thereof.
  • the caulking ring 230 is provided on the outer peripheral surface of the portion of the actuator body 100 where the sealing member 210 is inserted, and crimps the actuator body 100 to the sealing member 210.
  • An indentation 231 is formed on the outer peripheral surface of the crimp ring 230, which is a trace of crimping the crimp ring 230 with a jig.
  • the sealing mechanism 300 seals the end of the actuator body 100 opposite to the end sealed by the sealing mechanism 200.
  • the difference between the sealing mechanism 200 and the sealing mechanism 300 is that the fluid connection port 211a provided in the sealing mechanism 200 is not provided in the sealing mechanism 300.
  • the actuator body 100 is composed of a tube 110 and a sleeve 120. A fluid flows into the actuator body 100 through the connection port 211a.
  • Actuator body portion 100 the inflow of fluid into the tube 110, contracts in the axial direction D AX of the actuator body portion 100, perpendicular to the axial direction D AX, expands in the radial direction D R of the actuator body portion 100. Further, the actuator body portion 100, the outflow of fluid from the tube 110 expands in the axial direction D AX of the actuator body portion 100, to radially contract D R.
  • the fluid pressure actuator 10 exerts a function as an actuator by such a shape change of the actuator main body 100.
  • the fluid used to drive the fluid pressure actuator 10 may be either a gas such as air or a liquid such as water or mineral oil.
  • the fluid pressure actuator 10 according to the present embodiment has high durability capable of withstanding hydraulic drive in which a high pressure is applied to the inside of the actuator body 100.
  • such a fluid pressure actuator 10 is of a so-called McKibben type and can be applied not only to artificial muscles but also to body limbs (such as upper limbs and lower limbs) of robots that require higher performance (contraction force). Can also be preferably used.
  • FIG. 2 is a partially exploded perspective view of the fluid pressure actuator 10. As shown in FIG. 2, the fluid pressure actuator 10 includes an actuator body 100 and a sealing mechanism 200.
  • the actuator body 100 is composed of the tube 110 and the sleeve 120 as described above.
  • the tube 110 is a cylindrical body that expands and contracts due to the pressure of fluid.
  • the tube 110 is made of an elastic material such as butyl rubber because it repeatedly contracts and expands with a fluid.
  • the inner diameter of the tube 110 is 9.5 mm.
  • the material of the tube 110 is at least one selected from the group consisting of nitrile rubber (NBR) having high oil resistance, hydrogenated NBR, chloroprene rubber, and epichlorohydrin rubber. May be
  • the sleeve 120 has a cylindrical shape and covers the outer peripheral surface of the tube 110.
  • the sleeve 120 is a structure in which cords oriented in a predetermined direction are woven.
  • the mesh pattern of the sleeve 120 is formed by repeating oriented diamonds by intersecting oriented cords. Since the mesh pattern has a rhombus shape, the cords of the sleeve 120 are slidable with respect to each other so that when the diagonal shape of the rhombus shape is contracted in one diagonal direction, the other cord extends in the other diagonal direction. Therefore, the sleeve 120 follows the contraction and expansion of the tube 110 while restricting the contraction and expansion of the tube 110 within the slidable range of the cord of the sleeve 120.
  • the cord forming the sleeve 120 it is preferable to use a fiber cord of aromatic polyamide (aramid fiber) or polyethylene terephthalate (PET).
  • aramid fiber aromatic polyamide
  • PET polyethylene terephthalate
  • a high strength fiber such as polyparaphenylenebenzobisoxazole (PBO) fiber or a metal cord constituted by an ultrafine filament may be used.
  • the sealing mechanism 200 seals the end of the actuator body 100 in the axial direction D AX .
  • the sealing mechanism 200 includes a sealing member 210, a locking ring 220, and a caulking ring 230.
  • the sealing member 210 is inserted into the tubular actuator body 100.
  • a metal such as stainless steel can be preferably used as the sealing member 210, but the sealing member 210 is not limited to such a metal, and a hard plastic material or the like may be used.
  • the locking ring 220 locks the sleeve 120 to the sealing member 210.
  • the locking ring 220 constitutes a locking member. Specifically, the sleeve 120 is folded radially D R outward through the locking ring 220 (see FIG. 5).
  • the locking ring 220 is formed with a notch 221 that is partially notched so that it can be engaged with the sealing member 210.
  • a material such as a hard plastic material, or a material such as natural fiber (thread of natural fiber) or rubber (for example, O ring) can be used.
  • the caulking ring 230 is provided on the outer peripheral surface of the portion of the actuator body 100 where the sealing member 210 is inserted, and crimps the actuator body 100 to the sealing member 210. That is, in the present embodiment, the caulking ring 230 constitutes a restraint member that restrains the actuator body 100 with the sealing member 210.
  • the caulking ring 230 caulks and fixes the actuator body 100 to the sealing member 210.
  • a metal such as an aluminum alloy, brass and iron can be used.
  • an indentation 231 is formed.
  • FIG. 3 is a perspective view of the sealing member 210 alone.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the sealing member 210 taken along the line IV-IV of FIG.
  • the sealing member 210 includes a head portion 211, a body portion 212, and a sleeve locked portion 213.
  • the sealing member 210 also includes a connecting portion 216.
  • the body portion 212 is a portion that is inserted into the tube 110 (see FIGS. 1 and 2) and includes one end portion of the sealing member 210 in the axial direction D AX . Specifically, the body portion 212 is inserted into the tube 110 and is in contact with the inner peripheral surface of the tube 110.
  • a stepped portion 212 a is formed on the outer peripheral surface of the body portion 212 to prevent the tube 110 from coming off the sealing member 210.
  • the stepped portion 212a is convex outward in the radial direction D R (see FIG. 1) so as to be resistant to the pulling direction of the tube 110 from the body portion 212.
  • the head portion 211 is continuous with the body portion 212 in the axial direction D AX (see FIG. 1). Specifically, the head portion 211 is provided outside the body portion 212 with respect to the center of the fluid pressure actuator 10 in the axial direction D AX (see FIG. 1 ). A connection port 211a is formed on the head 211.
  • connection port 211a is connected to a drive pressure source of the fluid pressure actuator 10, specifically, a hose (pipe) connected to a gas or liquid compressor or the like.
  • the head portion 211 has a contact surface 211b that comes into contact with the end surface 232 (see FIGS. 2 and 5) of the caulking ring 230 in the axial direction D AX .
  • the contact surface 211b is a flat surface that can make surface contact with the end surface 232.
  • the sleeve locked portion 213 is provided between the body portion 212 and the head portion 211.
  • the sleeve locked portion 213 includes a flange portion 214 and a reduced diameter portion 217.
  • the flange portion 214 is formed on the body portion 212 side of the sleeve locked portion 213 in the axial direction D AX . Specifically, the flange portion 214 is provided adjacent to the body portion 212. The flange portion 214 is convex outward of the body portion 212 in the radial direction D R. In this embodiment, the flange portion 214 protrudes in the radial direction D R outward from the outer circumferential surface of the body portion 212, the radially outer end, an annular shape having a constant outer diameter in the axial direction D AX. The diameter of the flange portion 214 is 13 mm.
  • the flange portion 214 has a contact surface 214a that comes into contact with the end surface 111 (see FIGS. 2 and 5) of the tube 110 in the axial direction D AX .
  • the contact surface 214a is a flat surface that can make surface contact with the end surface 111.
  • the reduced diameter portion 217 is continuous with the head portion 211 side of the flange portion 214 in the axial direction D AX .
  • the reduced diameter portion 217 has a size that decreases in the radial direction D R toward the head portion 211 side in the axial direction D AX .
  • the reduced diameter portion 217 has a tapered shape in which the outer diameter is reduced with a constant gradient in the axial direction D AX .
  • the sleeve locked portion 213 further includes a small diameter portion 218 having an outer diameter that is constant in the axial direction.
  • the small diameter portion 218 is provided between the head portion 211 and the reduced diameter portion 217.
  • the small diameter portion 218 has an outer diameter equal to or smaller than the size of the end portion of the reduced diameter portion 217 on the head side 211.
  • the small diameter portion 218 has an outer diameter of the same size as the head 211 side end portion of the outer surface of which the diameter reducing portion 217 is reduced in the axial direction D AX . Specifically, the small diameter portion 218 is continuous with the end of the tapered surface of the reduced diameter portion 217 on the side of the head portion 211. In the present embodiment, the diameter of the small diameter portion 218 is 8 mm.
  • a through hole 215 is formed inside the sealing member 210 along the axial direction D AX .
  • the through hole 215 communicates with the connection port 211a.
  • the fluid flows into the actuator body 100 via the through hole 215.
  • the diameter of the through hole 215 is 3 mm.
  • the size of each part of the sealing member 210 according to the above-described embodiment is about the same.
  • the sealing member 210 is provided with a connecting portion 216.
  • the connecting portion 216 is provided outside the head 211 in the axial direction D AX .
  • An engaging hole 216a is formed in the connecting portion 216 to engage a member or the like forming the body limb of the robot.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the fluid pressure actuator 10 included in the sealing mechanism 200 along the axial direction D AX .
  • the body portion 212 is inserted into the tube 110.
  • the contact surface 214a contacts the end surface 111 of the tube 110.
  • the contact surface 214a is in surface contact with the end surface 111.
  • the stepped portion 212 a bites into the inner peripheral surface of the tube 110 by crimping the actuator body 100 to the sealing member 210 with the crimp ring 230, and prevents the tube 110 from coming off the body portion 212.
  • the locking ring 220 is provided on the outer peripheral surface of the sleeve 120.
  • the locking ring 220 locks the sleeve 120 to the sealing member 210.
  • the locking ring 220 is arranged on the sleeve locked portion 213. Specifically, when the sleeve 120 is locked by the locking ring 220, the sleeve 120 is in contact with the small diameter portion 218 of the sleeve locked portion 213. The sleeve 120 is folded back to the center side of the fluid pressure actuator 10 in the axial direction D AX via the locking ring 220, that is, the body portion 212 side of the sealing member 210.
  • the sleeve 120 has a folded-back portion 120 a that is folded back via the locking ring 220. Further, the folded-back portion 120 a is folded back to the outside in the radial direction D R via the locking ring 220 and contacts the inner peripheral surface of the caulking ring 230.
  • the caulking ring 230 fixes the sealing member 210 to the actuator body 100 by caulking the sleeve 120 folded back via the tube 110 and the locking ring 220 to the sealing member 210.
  • the caulking ring 230 has a chamfer 233.
  • the chamfer 233 is formed at the end of the fluid pressure actuator 10 on the center side in the axial direction D AX .
  • the chamfered portion 233 has a shape in which the inner diameter of the caulking ring 230 expands toward the center side of the fluid pressure actuator 10 in the axial direction D AX .
  • the chamfered portion 233 is formed in order to avoid excessive contact between the end portion on the central side of the fluid pressure actuator 10 in the axial direction D AX of the crimp ring 230 and the folded-back portion 120a.
  • the contact surface 211b of the head 211 contacts the end surface 232 of the crimp ring 230. Specifically, the contact surface 211b is in surface contact with the end surface 232.
  • both ends of the actuator main body 100 formed by the tube 110 and the sleeve 120 are sealed by the sealing mechanisms 200 and 300.
  • the sealing member 210 of the sealing mechanism 200 includes a flange portion 214 is convex outward in the radial direction D R of the actuator body portion 100 than the body portion 212, continuous with the 211 side head flange portion 214, the shaft sleeve engaged portion 213 including a reduced diameter portion 217 size decreases in the radial direction D R As the toward the head 211 side in the direction D AX is provided.
  • the sleeve 120 is locked to the sleeve locked portion 213 by the locking ring 220 and the caulking ring 230, and the sleeve 120 is in contact with the sleeve locked portion 213.
  • the actuator body 100 is constrained to the sealing member 210 by the caulking ring 230.
  • the fluid pressure actuator 10 even when a force of pulling the sleeve 120 toward the body portion 212 side in the axial direction D AX acts, the body portion in the axial direction D AX of the sleeve 120 via the folded sleeve 120.
  • the movement toward the 212 side is suppressed by the caulking ring 230 and the flange portion 214. As a result, it is possible to prevent the tube 110 from coming off the body portion 212 of the sealing member 210.
  • the sleeve 120 is directly restrained by the caulking ring 230 and the flange portion 214, so that the flange portion 214 is not provided. Compared with the above, the retaining effect of the actuator body 100 is significantly improved.
  • the fluid pressure actuator 10 described above even if the fluid pressure actuator 10 is pulled by a force equivalent to 20 kN in the axial direction D AX , the cord of the sleeve 120 restrained by the caulking ring 230 and the flange portion 214 withstands the pulling force. As a result, it has been confirmed that the actuator body 100 does not come off from the sealing mechanism 200.
  • the sealing member 210 is provided with a sleeve locked portion 213 including a flange portion 214 and a reduced diameter portion 217.
  • the sleeve 120 is locked to the sleeve locked portion 213 by a locking ring 220 and a caulking ring 230.
  • a reduced diameter portion 217 is formed on the sleeve locked portion 213 in a state where the movement of the locking ring 220 toward the body portion 212 side in the axial direction D AX is restricted by the caulking ring 230 and the flange portion 214. Therefore, as compared with the case where the reduced diameter portion 217 is not provided, the bending angle of the sleeve 120 with respect to the axial direction D AX at the portion contacting the boundary between the flange portion 214 and the reduced diameter portion 217 is reduced. Therefore, it is possible to prevent the sleeve 120 from being rubbed against the end portion of the flange portion 214 to be worn and deformed. As a result, it is possible to prevent the sleeve 120 from coming off from the sealing member 210.
  • the fluid pressure actuator using the sealing member having the structure in which the reduced diameter portion 217 is omitted when the fluid pressure actuator is pulled in the axial direction, the pulling force of up to 10 kN is obtained by the action of the caulking ring 230 and the flange portion 214. Can bear.
  • the fluid pressure actuator 10 of the present embodiment using the sealing member 210 in which the reduced diameter portion 217 is formed the durability of the sleeve 120 is significantly improved as compared with the case where the reduced diameter portion 217 is not formed. As can be seen, it has been confirmed that it can withstand a tensile force equivalent to 20 kN.
  • the sleeve 120 is folded back toward the body portion 212 side in the axial direction D AX via the locking ring 220.
  • the movement of the sleeve 120 folded back via the locking ring 220 toward the body portion 212 side is further suppressed, and the tube 110 can be prevented from coming off the body portion 212.
  • the sleeve locked portion 213 includes a small diameter portion 218 whose outer diameter is constant in the axial direction D AX .
  • the sleeve locked portion 213 is provided between the head portion 211 and the reduced diameter portion 217, and is smaller than or equal to the size of the end portion of the reduced diameter portion 217 on the head 211 side. Has an outer diameter of.
  • the locking ring 220 urges the sleeve 120 in the radial direction with respect to the small diameter portion 218 to lock the sleeve 120. Therefore, the effect of preventing the sleeve 120 from coming off the sealing member 210 can be further enhanced.
  • the reduced diameter portion 217 has a tapered shape in which the outer diameter is reduced with a constant gradient in the axial direction D AX .
  • Compatibility with the effect of restricting the movement to the body portion 212 side in the direction D AX can be simply designed by setting the slope of the tapered surface.
  • the flange portion 214 is a circular ring projecting from the outer peripheral surface of the body portion 212 in the radial direction D R outward. As a result, the flange portion 214 comes into surface contact with the sleeve 120, so that the retaining effect of the actuator body 100 can be further improved.
  • the flange portion 214 has a contact surface 214a that contacts the end surface 111 of the tube 110. Further, the head portion 211 has a contact surface 211b that contacts the end surface 232 of the caulking ring 230.
  • the sealing performance of the sealing member 210 can be improved, and the fluid leakage under high pressure can further improve the retaining effect of the actuator body 100.
  • the chamfered portion 233 of the caulking ring 230 has a shape in which the inner diameter of the caulking ring 230 increases toward the center side of the fluid pressure actuator 10 in the axial direction D AX . This prevents the folded-back portion 120a of the sleeve 120 from being damaged, and prevents the actuator main body 100 from coming off due to the damage.
  • FIG. 6 is a perspective view of the sealing mechanism 200A in a state before the caulking ring 230 is caulked on the sealing member 210.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view along the axial direction D AX of the fluid pressure actuator 10 including the sealing mechanism 200A. Note that FIG. 6 shows a state before the sleeve 120 is folded back.
  • a locking wire 220A is used instead of the locking ring 220. Similar to the locking ring 220, the locking wire may be made of metal, hard plastic material, natural fiber (natural fiber thread), rubber (for example, O-ring), or the like.
  • the locking wire 200A is a metal wire.
  • the locking wire 200A is wound around the outer peripheral surface of the sleeve 120 in the area of the sleeve locked portion 213 (see FIGS. 3 to 5) of the sealing member 210.
  • the locking wire 220A is an example of a modification of the locking member.
  • the locking wire 220A is preferably wound around the outer peripheral surface of the sleeve 120 at least several times. Further, both ends of the locking wire 220A may be twisted and bound together, or may be simply wrapped around the neck 213 without being bound.
  • the locking wire 220A can fasten the sleeve 120 to the sealing member 210 as compared with the locking ring 220, and can further improve the retaining effect of the sleeve 120.
  • FIG. 8 is a perspective view of a single unit of the sealing member 210B according to the second modified example.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the sealing member 210B taken along the line IX-IX of FIG.
  • the small-diameter portion 218 is continuous with the outer surface of which the diameter is reduced at the end of the diameter-reduced portion 217 on the head 211 side toward the head 211 side in the axial direction D AX . ..
  • the reduced diameter portion 217B of the sleeve locked portion 213B of the sealing member 210B according to the second modified example as shown in FIG. 9, the end on the head 211 side in the axial direction D AX is flat.
  • the end of the reduced diameter portion 217B on the side of the head 211 is orthogonal to the axial direction D AX position.
  • the small diameter portion 218 is adjacent to the reduced diameter portion 217B and is continuous with the flat end surface 219B formed at the axial direction D AX end of the reduced diameter portion 217B.
  • the length of the reduced diameter portion 217B in the axial direction D AX is shorter than the length of the flange portion 214B.
  • the outer diameter of the reduced diameter portion 217B is tapered so as to reduce with a constant gradient in the axial direction D AX .
  • the flange portion 214B protrudes in a convex shape from the outer peripheral surface of the body portion 212 in the radial direction D R outward.
  • the flange portion 214B is formed so as to project in an annular shape whose outer diameter is constant in the axial direction D AX .
  • the diameter of the flange portion 214B is 13 mm.
  • the small diameter portion 218 has a diameter of 8 mm, and the radial step in the cross section between the flange portion 214B and the small diameter portion 218 is 2.5 mm. That is, in the reduced diameter portion 217B, the sum of the height of the end surface 219B and the height of the reduced diameter portion in the radial direction is 2.5 mm.
  • the second modification in terms of cross-sectional shapes protruding outward in the radial direction D R from the outer peripheral surface of the small diameter portion 218 to form an annular projection formed in a rectangular shape in the sealing member 210B, a circular annular projection
  • the reduced diameter portion 217B may be a range in which the chamfered surface in the axial direction D AX formed by chamfering the edge on the side of the head 211 is located.
  • the locking ring 220 causes the end surface 219B of the reduced diameter portion 217B via the sleeve 120. and to abut axially D AX, the sleeve 120, further enhances the effect of suppressing the movement of the body portion 212 side in the axial direction D AX. This can improve the effect of preventing the tube 110 from coming off the body portion 211.
  • the reduced diameter portion 217B of the sealing member 210 is rubbed against the edge of the flange portion 214B at the radially outer end on the side of the head portion 211 in the axial direction D AX and the sleeve to be worn.
  • the outer diameter of the reduced diameter portion 217C is tapered so as to reduce with a constant gradient in the axial direction D AX .
  • the sealing member 210C is formed with an annular projection having a rectangular cross-section protruding outward from the outer peripheral surface of the small-diameter portion 218 in the radial direction D R , and then the annular projection
  • the radius reducing portion 217C may be a range in which the chamfered surface in the axial direction D AX formed by round chamfering the edge on the side of the head 211 is located.
  • FIG. 12 is a perspective view of a single unit of the sealing mechanism 210D.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the sealing member 210D taken along the line XIII-XIII of FIG.
  • the reduced diameter portion 217 is continuous with the small diameter portion 218 in the axial direction D AX .
  • the reduced diameter portion 217D of the sleeve locked portion 213D extends to the head portion 211 in the axial direction D AX .
  • the outer diameter of the reduced diameter portion 217D is tapered so as to reduce with a constant gradient in the axial direction D AX .
  • the contact surface 214a of the flange portion 214 is a flat surface that can be in surface contact with the end surface 111 of the tube 110, but this surface need not be a flat surface.
  • the contact surface 211b of the head portion 211 does not have to be a flat surface that can make surface contact with the end surface 232 of the caulking ring 230.
  • the chamfered portion 233 of the crimp ring 230 does not necessarily have to be formed.
  • the flange portion 214 has an annular shape, but it does not necessarily have to have an annular shape, and may have a polygonal shape (for example, an octagon).
  • the connecting portion 216 of the sealing member 210 does not have to be provided. That is, the connecting portion 216 may or may not be provided depending on the application of the fluid pressure actuator 10. Further, a threaded portion may be formed on the connecting portion 216 so that it can be attached to and detached from the head portion 211.
  • the sleeve 120 is folded back via the locking ring 220, but the sleeve 120 does not necessarily have to be folded back to the center side of the fluid pressure actuator 10 in the axial direction D AX .

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Abstract

流体圧アクチュエータは、チューブ（１１０）とチューブ（１１０）外周面を覆うスリーブ（１２０）を含むアクチュエータ本体部（１００）と、アクチュエータ本体部（１００）の封止機構（２００，３００）を備える。封止機構（２００）は、アクチュエータ本体部（１００）に挿通される封止部材（２１０）、アクチュエータ本体部（１００）を封止部材（２１０）に拘束するかしめリング（２３０）、及び封止部材（２１０）にスリーブ（１２０）を係止する係止リング（２２０）を備える。封止部材（２１０）は、頭部（２１１）、チューブ（１１０）に挿通される胴体部（２１２）、及び頭部（２１１）と胴体部（２１２）の間に設けられるスリーブ被係止部（２１３）を有する。スリーブ被係止部（２１３）は、フランジ部分（２１４）と、フランジ部分（２１４）から頭部（２１１）側に向かって外径が縮小する縮径部分（２１７）を含む。

Description

流体圧アクチュエータ
　本発明は、気体または液体を用いてチューブを膨張及び収縮させる流体圧アクチュエータに関し、具体的には、いわゆるマッキベン型の流体圧アクチュエータに関する。
　従来、気体または液体を用いてチューブを膨張及び収縮させる流体圧アクチュエータとしては、空気圧によって膨張、収縮するゴム製のチューブ（管状体）と、チューブの外周面を覆うスリーブ（網組補強構造）とを有する構造（いわゆるマッキベン型）が広く用いられている（特許文献１参照）。
　チューブ及びスリーブによって構成されるアクチュエータ本体部は、両端に金属で形成された封止部材を固定することで封止されている。
　スリーブは、ポリアミド繊維などの高張力繊維または金属のコードを編み込んだ筒状の構造体であり、チューブの膨張運動を所定範囲に規制する。
　このような流体圧アクチュエータは、様々な分野で用いられているが、特に、介護・福祉用機器の人工筋肉として好適に用いられている。
特開昭６１－２３６９０５号公報
　上述したような流体圧アクチュエータは、介護・福祉用機器の人工筋肉以外に、ロボットなどにも用い得る。このような流体圧アクチュエータには、より高い収縮力が求められる。このため、流体圧アクチュエータを、流体に鉱物油などを用いた油圧駆動とすることが考えられる。
　流体圧アクチュエータが油圧駆動である場合、流体圧アクチュエータの内部には、極めて高い圧力（５ＭＰａ程度）が掛かる。このため、流体圧アクチュエータが故障する可能性が高まる。具体的には、流体圧アクチュエータの動作等によってスリーブと封止部材とが擦れた場合、スリーブの一部が摩耗し変形することで、アクチュエータ本体部、つまり、チューブ及びスリーブから封止部材が外れてしまい、作動不能になり得る。
　本発明の実施形態では、油圧駆動とした場合など、内部に高い圧力が掛かる場合でも、チューブ及びスリーブから封止部材が外れてしまい作動不能となることを防止し得る流体圧アクチュエータの提供を目的とする。
　本発明の実施形態に係る流体圧アクチュエータは、アクチュエータ本体部と、封止機構とを備える。アクチュエータ本体部は、流体の圧力によって膨張及び収縮する円筒状のチューブと、所定方向に配向されたコードを編み込んだ構造体でありチューブの外周面を覆うスリーブと、によって構成される。封止機構は、アクチュエータ本体部の軸方向における端部を封止する。封止機構は、アクチュエータ本体部に挿通される封止部材と、アクチュエータ本体部の封止部材が挿通された部分の外周面に設けられアクチュエータ本体部を封止部材に拘束する拘束部材と、封止部材にスリーブを係止する係止部材とを備える。封止部材は、封止部材における一方の端を含みチューブに挿通される胴体部と、胴体部と軸方向に連なる頭部と、胴体部と頭部との間に設けられるスリーブ被係止部とを有する。スリーブ被係止部には、係止部材が配置されてスリーブが当接している。スリーブ被係止部は、胴体部よりもアクチュエータ本体部の径方向の外側に凸状であるフランジ部分と、フランジ部分の頭部側に連なり、軸方向において頭部側に向かうに連れて径方向におけるサイズが小さくなる縮径部分と、を含む。
　上記構成に係る流体圧アクチュエータによれば、油圧駆動とした場合など、内部に高い圧力が掛かる場合でも、チューブ及びスリーブから封止部材が外れてしまい作動不能となることを防止し得る。
図１は、本実施形態に係る流体圧アクチュエータ１０の側面図である。 図２は、本実施形態に係る流体圧アクチュエータ１０の一部分解斜視図である。 図３は、本実施形態に係る封止部材２１０の単体斜視図である。 図４は、図３のＩＶ-ＩＶ線に沿った封止部材２１０の断面図である。 図５は、本実施形態に係る封止機構２００を含む流体圧アクチュエータ１０の軸方向ＤＡＸに沿った一部断面図である。 図６は、本実施形態の第１変形例に係る封止機構２００Ａの、かしめリング２３０を封止部材２１０にかしめる前の状態における斜視図である。 図７は、本実施形態の第１変形例に係る封止機構２００Ａを含む流体圧アクチュエータ１０の軸方向ＤＡＸに沿った一部断面図である。 図８は、本実施形態の第２変形例に係る封止部材２１０Ｂの単体斜視図である。 図９は、図８のＩＸ-ＩＸ線に沿った封止部材２１０Ｂの断面図である。 図１０は、本実施形態の第３変形例に係る封止部材２１０Ｃの単体斜視図である。 図１１は、図１０のＸＩ-ＸＩ線に沿った封止部材２１０Ｃの断面図である。 図１２は、本実施形態の第４変形例に係る封止部材２１０Ｄの単体斜視図である。 図１３は、図１２のＸＩＩＩ-ＸＩＩＩ線に沿った封止部材２１０Ｄの断面図である。
　以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。
　（１）流体圧アクチュエータの全体概略構成
　図１は、本実施形態に係る流体圧アクチュエータ１０の側面図である。図１に示すように、流体圧アクチュエータ１０は、管状のアクチュエータ本体部１００、封止機構２００及び封止機構３００を備える。
　封止機構２００及び封止機構３００は、アクチュエータ本体部１００の軸方向ＤＡＸにおいて、アクチュエータ本体部１００の両端部を封止する。具体的には、封止機構２００は、封止部材２１０及びかしめリング２３０を含む。封止部材２１０は、その一部を挿通することによって、アクチュエータ本体部１００の軸方向ＤＡＸの端部を封止する。かしめリング２３０は、アクチュエータ本体部１００の封止部材２１０が挿通された部分の外周面に設けられ、アクチュエータ本体部１００を封止部材２１０にかしめる。かしめリング２３０の外周面には、治具によってかしめリング２３０がかしめられた痕である圧痕２３１が形成される。
　封止機構３００は、封止機構２００が封止するアクチュエータ本体部１００の端部と反対側の端部を封止するものである。封止機構２００と封止機構３００との相違点は、封止機構２００に設けられている流体用の接続口２１１ａが封止機構３００に設けられていない点である。
　アクチュエータ本体部１００は、チューブ１１０とスリーブ１２０とによって構成される。アクチュエータ本体部１００には、接続口２１１ａを介して流体が流入する。
　アクチュエータ本体部１００は、チューブ１１０内への流体の流入によって、アクチュエータ本体部１００の軸方向ＤＡＸに収縮し、軸方向ＤＡＸに垂直な、アクチュエータ本体部１００における径方向ＤＲに膨張する。また、アクチュエータ本体部１００は、チューブ１１０からの流体の流出によって、アクチュエータ本体部１００の軸方向ＤＡＸに膨張し、径方向ＤＲに収縮する。このようなアクチュエータ本体部１００の形状変化によって、流体圧アクチュエータ１０は、アクチュエータとしての機能を発揮する。
　流体圧アクチュエータ１０の駆動に用いられる流体は、空気などの気体、または水、鉱物油などの液体のどちらでもよい。ただし、特に、本実施形態に係る流体圧アクチュエータ１０は、アクチュエータ本体部１００の内部に高い圧力が掛かる油圧駆動にも耐え得る高い耐久性を有する。
　また、このような流体圧アクチュエータ１０は、いわゆるマッキベン型であり、人工筋肉用として適用できることは勿論のこと、より高い能力（収縮力）が要求されるロボットの体肢（上肢や下肢など）用としても好適に用い得る。
　図２は、流体圧アクチュエータ１０の一部分解斜視図である。図２示すように、流体圧アクチュエータ１０は、アクチュエータ本体部１００及び封止機構２００を備える。
　アクチュエータ本体部１００は、上述したように、チューブ１１０とスリーブ１２０とによって構成される。
　チューブ１１０は、流体の圧力によって膨張及び収縮する円筒状の筒状体である。チューブ１１０は、流体による収縮及び膨張を繰り返すため、ブチルゴムなど弾性材料によって構成される。本実施形態では、チューブ１１０の内径が、９．５ｍｍである。
　流体圧アクチュエータ１０を油圧駆動とする場合には、チューブ１１０の材料として、耐油性が高いニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ＮＢＲ、クロロプレンゴム、及びエピクロロヒドリンゴムからなる群より選択される少なくとも一種であってもよい。
　スリーブ１２０は、円筒状であり、チューブ１１０の外周面を覆う。スリーブ１２０は、所定方向に配向されたコードを編み込んだ構造体である。スリーブ１２０の網目パターンは、配向されたコードが交差することによって菱形形状が繰り返されている。網目パターンが菱形形状を有するため、スリーブ１２０のコードは、菱形形状の一方の対角方向に縮むと他方の対角方向が伸びるように、互いに摺動可能である。このため、スリーブ１２０は、チューブ１１０の収縮及び膨張をスリーブ１２０のコードの摺動可能範囲で規制しつつ、チューブ１１０の収縮及び膨張に追従する。
　スリーブ１２０を構成するコードとしては、芳香族ポリアミド（アラミド繊維）やポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）の繊維コードを用いることが好ましい。但し、このような種類の繊維コードに限定されるものではなく、例えば、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維などの高強度繊維や、極細のフィラメントによって構成される金属製のコードでもよい。
　封止機構２００は、アクチュエータ本体部１００の軸方向ＤＡＸにおける端部を封止する。封止機構２００は、封止部材２１０、係止リング２２０及びかしめリング２３０によって構成される。
　封止部材２１０は、管状のアクチュエータ本体部１００に挿通される。封止部材２１０としては、ステンレス鋼などの金属を好適に用い得るが、このような金属に限定されず、硬質プラスチック材料などを用いてもよい。
　係止リング２２０は、封止部材２１０にスリーブ１２０を係止する。第１実施形態において、係止リング２２０は、係止部材を構成する。具体的に、スリーブ１２０は、係止リング２２０を介して径方向ＤＲ外側に折り返される（図５参照）。
　係止リング２２０には、封止部材２１０と係合できるように一部が切り欠かれた切欠き部２２１が形成されている。係止リング２２０としては、封止部材２１０と同様の金属、硬質プラスチック材料などの材料や、自然繊維（自然繊維の糸）、ゴム（例えばＯリング）などの材料を用いることができる。
　かしめリング２３０は、アクチュエータ本体部１００の封止部材２１０が挿通された部分の外周面に設けられ、アクチュエータ本体部１００を封止部材２１０にかしめ付ける。つまり、本実施形態において、かしめリング２３０は、アクチュエータ本体部１００を封止部材２１０に拘束する拘束部材を構成する。
　かしめリング２３０は、アクチュエータ本体部１００を封止部材２１０にかしめて固定している。かしめリング２３０としては、アルミニウム合金、真鍮及び鉄などの金属を用いることができる。かしめ用の治具によってかしめリング２３０がかしめられると、圧痕２３１（図１参照）が形成される。
　（２）封止機構の構成
　次に、図３～図５を参照して、封止機構２００の具体的な構成について説明する。
　（２．１）封止部材２１０の形状
　図３は、封止部材２１０の単体斜視図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った封止部材２１０の断面図である。
　図３及び図４に示すように、封止部材２１０は、頭部２１１、胴体部２１２及びスリーブ被係止部２１３を備える。また、封止部材２１０は、連結部２１６を備える。
　胴体部２１２は、チューブ１１０（図１，２参照）に挿通される部分であり、軸方向ＤＡＸにおける封止部材２１０の一方の端部を含む。具体的には、胴体部２１２は、チューブ１１０に挿通されて、チューブ１１０の内周面と接する。
　胴体部２１２の外周面には、チューブ１１０が封止部材２１０から抜け難くするための段状部分２１２ａが形成される。段状部分２１２ａは、チューブ１１０の胴体部２１２からの引き抜き方向に対して抵抗となるように、径方向ＤＲ（図１参照）外側に向けて凸となっている。
　頭部２１１は、軸方向ＤＡＸ（図１参照）において胴体部２１２に連なる。具体的には、頭部２１１は、流体圧アクチュエータ１０の軸方向ＤＡＸ（図１参照）中央に対して、胴体部２１２の外側に設けられる。頭部２１１には、接続口２１１ａが形成される。
　接続口２１１ａは、流体圧アクチュエータ１０の駆動圧力源、具体的には、気体や液体のコンプレッサなどと接続されたホース（管路）が接続される。
　また、頭部２１１は、軸方向ＤＡＸにおけるかしめリング２３０の端面２３２（図２，５参照）と当接する当接面２１１ｂを有する。当接面２１１ｂは、端面２３２と面接触できる平坦な面である。
　スリーブ被係止部２１３は、胴体部２１２と頭部２１１との間に設けられる。スリーブ被係止部２１３は、フランジ部分２１４と、縮径部分２１７とを含む。
　フランジ部分２１４は、軸方向ＤＡＸにおいて、スリーブ被係止部２１３における胴体部２１２側に形成される。具体的には、フランジ部分２１４は、胴体部２１２に隣接して設けられる。フランジ部分２１４は、胴体部２１２よりも径方向ＤＲ外側に凸状である。本実施形態において、フランジ部分２１４は、胴体部２１２の外周面から径方向ＤＲ外側に突出し、径方向外側端が、軸方向ＤＡＸにおいて一定の外径を有する円環状である。フランジ部分２１４の直径は、１３ｍｍである。
　また、フランジ部分２１４は、軸方向ＤＡＸにおけるチューブ１１０の端面１１１（図２，５参照）と当接する当接面２１４ａを有する。当接面２１４ａは、端面１１１と面接触できる平坦な面である。
　縮径部分２１７は、フランジ部分２１４の軸方向ＤＡＸにおける頭部２１１側に連なる。縮径部分２１７は、軸方向ＤＡＸにおける頭部２１１側に向かうに連れて径方向ＤＲにおけるサイズが小さくなる。具体的には、本実施形態において、縮径部分２１７は、軸方向ＤＡＸにおいて一定の勾配で外径が縮小するテーパ状である。
　本実施形態において、スリーブ被係止部２１３は、外径が軸方向において一定である小径部分２１８をさらに含む。小径部分２１８は、頭部２１１と縮径部分２１７との間に設けられる。小径部分２１８は、縮径部分２１７の頭部側２１１の端部におけるサイズ以下の外径を有する。
　本実施形態において、小径部分２１８は、縮径部分２１７の軸方向ＤＡＸにおいて縮径する外表面の頭部２１１側端部と同じサイズの外径を有する。具体的には、小径部分２１８は、縮径部分２１７におけるテーパ面の頭部２１１側の端部と連なっている。本実施形態において、小径部分２１８の直径は、８ｍｍである。
　封止部材２１０の内部には、軸方向ＤＡＸに沿って貫通孔２１５が形成される。貫通孔２１５は、接続口２１１ａに連通している。流体は、貫通孔２１５を介してアクチュエータ本体部１００に流入する。本実施形態では、貫通孔２１５の直径は、３ｍｍである。
　なお、小径部分２１８の直径を細くし過ぎると、アクチュエータ本体部１００が膨張した際の張力によって小径部分２１８が破断し易くなる。一方、流体の円滑な通過を妨げないようにする観点からは、貫通孔２１５の内径はある程度大きくしたい。従って、上述した実施形態に係る封止部材２１０の各部のサイズ程度とすることが好ましい。
　また、封止部材２１０には、連結部２１６が設けられる。具体的には、連結部２１６は、頭部２１１の軸方向ＤＡＸ外側に設けられる。連結部２１６には、ロボットの体肢を構成する部材などを係合するために、係合孔２１６ａが形成される。
　（２．２）封止機構２００の構成
　図５は、封止機構２００の含む流体圧アクチュエータ１０の軸方向ＤＡＸに沿った一部断面図である。
　図５に示すように、胴体部２１２は、チューブ１１０に挿通される。当接面２１４ａは、チューブ１１０の端面１１１と当接する。具体的には、当接面２１４ａは、端面１１１と面接触する。また、段状部分２１２ａは、かしめリング２３０でアクチュエータ本体部１００を封止部材２１０にかしめることによって、チューブ１１０の内周面に食い込み、チューブ１１０が胴体部２１２から抜けることを防止する。
　係止リング２２０は、スリーブ１２０の外周面に設けられる。係止リング２２０は、スリーブ１２０を封止部材２１０に係止する。本実施形態では、係止リング２２０は、スリーブ被係止部２１３に配置される。具体的には、スリーブ１２０が係止リング２２０で係止された状態において、スリーブ１２０は、スリーブ被係止部２１３の小径部分２１８と当接している。なお、スリーブ１２０は、係止リング２２０を介して軸方向ＤＡＸにおける流体圧アクチュエータ１０の中央側、つまり封止部材２１０の胴体部２１２の側に折り返される。具体的には、スリーブ１２０は、係止リング２２０を介して折り返された折り返し部分１２０ａを有する。また、折り返し部分１２０ａは、係止リング２２０を介して径方向ＤＲ外側に折り返されており、かしめリング２３０の内周面と当接する。
　かしめリング２３０は、チューブ１１０及び係止リング２２０を介して折り返されたスリーブ１２０を封止部材２１０にかしめることによって、アクチュエータ本体部１００に封止部材２１０を固定する。
　かしめリング２３０は、面取り部２３３を有する。面取り部２３３は、軸方向ＤＡＸにおける流体圧アクチュエータ１０の中央側の端部に形成される。面取り部２３３は、軸方向ＤＡＸにおける流体圧アクチュエータ１０の中央側に向かうに連れてかしめリング２３０の内径が広がる形状を有する。面取り部２３３は、かしめリング２３０の軸方向ＤＡＸにおける流体圧アクチュエータ１０の中央側の端部と、折り返し部分１２０ａとの過度な接触を回避するために形成される。
　また、上述したように、頭部２１１の当接面２１１ｂは、かしめリング２３０の端面２３２と当接する。具体的には、当接面２１１ｂは、端面２３２と面接触する。
　（３）作用・効果
　上述したように、流体圧アクチュエータ１０では、チューブ１１０及びスリーブ１２０によって構成されるアクチュエータ本体部１００の両端が封止機構２００，３００によって封止されている。封止機構２００の封止部材２１０には、胴体部２１２よりもアクチュエータ本体部１００の径方向ＤＲの外側に凸状であるフランジ部分２１４と、フランジ部分２１４の頭部２１１側に連なり、軸方向ＤＡＸにおいて頭部２１１側に向かうに連れて径方向ＤＲにおけるサイズが小さくなる縮径部分２１７を含むスリーブ被係止部２１３が設けられる。スリーブ被係止部２１３には、スリーブ１２０が係止リング２２０とかしめリング２３０によって係止されており、スリーブ１２０がスリーブ被係止部２１３に当接している。この結果、アクチュエータ本体部１００は、かしめリング２３０によって封止部材２１０に拘束されている。
　流体圧アクチュエータ１０によれば、スリーブ１２０に対して、軸方向ＤＡＸの胴体部２１２側に引っ張る力が作用した場合でも、折り返されたスリーブ１２０を介したスリーブ１２０の軸方向ＤＡＸの胴体部２１２側への移動が、かしめリング２３０とフランジ部分２１４とによって抑制される。この結果、チューブ１１０が封止部材２１０の胴体部２１２から抜けてしまうことを防止できる。
　具体的には、かしめリング２３０によってアクチュエータ本体部１００が封止部材２１０にかしめ付けられる際に、かしめリング２３０とフランジ部分２１４とによって、スリーブ１２０が直接拘束されるため、フランジ部分２１４がない構造と比較すると、アクチュエータ本体部１００の抜け止め効果が大幅に向上する。
　上述した流体圧アクチュエータ１０によれば、軸方向ＤＡＸにおいて流体圧アクチュエータ１０を２０ｋＮ相当の力で引っ張っても、かしめリング２３０とフランジ部分２１４とで拘束されたスリーブ１２０のコードが引っ張り力に耐えること、その結果としてアクチュエータ本体部１００が封止機構２００から抜けないことが確認できている。
　封止部材２１０には、フランジ部分２１４と縮径部分２１７とを含むスリーブ被係止部２１３が設けられている。スリーブ被係止部２１３には、スリーブ１２０が係止リング２２０とかしめリング２３０によって係止されている。
　係止リング２２０の軸方向ＤＡＸの胴体部２１２側への移動がかしめリング２３０とフランジ部分２１４とによって規制された状態において、スリーブ被係止部２１３に縮径部分２１７が形成されている。このため、縮径部分２１７が無い場合と比較すると、フランジ部分２１４と縮径部分２１７との境界に接触する箇所におけるスリーブ１２０の軸方向ＤＡＸに対する湾曲角度が低減する。このため、フランジ部分２１４の端部にスリーブ１２０が擦れて摩耗し変形することを抑制することができる。この結果、スリーブ１２０が封止部材２１０から外れてしまうことを防止することができる。
　縮径部分２１７を省略した構造の封止部材を用いた流体圧アクチュエータでは、軸方向において流体圧アクチュエータを引っ張ると１０ｋＮ相当の引っ張り力まではかしめリング２３０とフランジ部分２１４との作用によって引っ張り力に耐えることができる。縮径部分２１７が形成された封止部材２１０を用いた本実施形態の流体圧アクチュエータ１０によれば、縮径部分２１７が形成されない場合よりもスリーブ１２０の耐久性が大幅に向上し、上述したとおり、２０ｋＮ相当の引っ張り力に耐えることが確認できている。
　以上のように、流体圧アクチュエータ１０を油圧駆動とした場合など、内部に高い圧力が掛かる場合でも、チューブ１１０及びスリーブ１２０が封止部材２１０から外れてしまうことによって、流体圧アクチュエータ１０が作動不能となることを防止し得る。
　スリーブ１２０は、本実施形態のように、係止リング２２０を介して軸方向ＤＡＸにおける胴体部２１２側に折り返されている。これにより、係止リング２２０を介して折り返されたスリーブ１２０の、胴体部２１２側への移動がより抑制され、チューブ１１０が胴体部２１２から抜けてしまうことを防止することができる。
　スリーブ被係止部２１３は、外径が軸方向ＤＡＸにおいて一定である小径部分２１８を含む。小径部分２１８は、本実施形態のように、スリーブ被係止部２１３は、頭部２１１と縮径部分２１７との間に設けられ、縮径部分２１７の頭部２１１側の端部におけるサイズ以下の外径を有する。
　スリーブ被係止部２１３が小径部分２１８を含むため、係止リング２２０によってスリーブ１２０が小径部２１８に対して径方向で付勢され、係止される。このため、スリーブ１２０が封止部材２１０から抜けることを防止する効果がさらに高め得る。
　縮径部分２１７は、軸方向ＤＡＸにおいて一定の勾配で外径が縮小するテーパ状である。この構成によれば、スリーブ１２０に対して、軸方向ＤＡＸにおける胴体部２１２側に引っ張る力が作用した状態における、スリーブ１２０が摩耗し変形することを抑制する効果と、係止リング２２０の軸方向ＤＡＸにおける胴体部２１２側への移動を規制する効果との両立を、テーパ面の勾配を設定することによって簡便に設計することができる。
　また、本実施形態では、フランジ部分２１４は、胴体部２１２の外周面から径方向ＤＲ外側に突出した円環状である。これにより、フランジ部分２１４は、スリーブ１２０と面接触するため、アクチュエータ本体部１００の抜け止め効果をさらに向上し得る。
　本実施形態では、フランジ部分２１４は、チューブ１１０の端面１１１と当接する当接面２１４ａを有する。また、頭部２１１は、かしめリング２３０の端面２３２と当接する当接面２１１ｂを有する。これにより、封止部材２１０による密封性を高めることができ、高圧力下において流体が漏れ出すことによって、アクチュエータ本体部１００の抜け止め効果をさらに向上し得る。
　本実施形態では、かしめリング２３０の面取り部２３３は、軸方向ＤＡＸにおける流体圧アクチュエータ１０の中央側に向かうに連れてかしめリング２３０の内径が広がる形状を有する。これにより、スリーブ１２０の折り返し部分１２０ａの損傷が防止され、当該損傷に起因するアクチュエータ本体部１００の抜けを防止し得る。
　（４）封止機構の変形例
　次に、図６～図１３を参照して、封止機構の変形例について説明する。以下、上述した実施形態に係る封止機構２００と異なる部分について主に説明し、同様の部分については、その説明を適宜省略する。
　（４．１）第１変形例
　図６は、封止機構２００Ａの、かしめリング２３０を封止部材２１０にかしめる前の状態における斜視図である。図７は、封止機構２００Ａを含む流体圧アクチュエータ１０の軸方向ＤＡＸに沿った一部断面図である。なお、図６では、スリーブ１２０が折り返される前の状態を示している。
　封止機構２００Ａでは、係止リング２２０に代えて係止ワイヤ２２０Ａが用いられる。係止ワイヤとしては、係止リング２２０と同様に、金属、硬質プラスチック材料、自然繊維（自然繊維の糸）、ゴム（例えばＯリング）などの材料を用い得る。本変形例において、係止ワイヤ２００Ａは、金属製の針金である。係止ワイヤ２００Ａは、封止部材２１０のスリーブ被係止部２１３（図３～図５参照）の領域において、スリーブ１２０の外周面に巻き付けられる。係止ワイヤ２２０Ａは、係止部材の変形例の一例である。
　係止ワイヤ２２０Ａは、スリーブ１２０の外周面に少なくとも数回巻き付けられることが好ましい。また、係止ワイヤ２２０Ａの両端部は、互いに捻って結束してもよいし、結束せずに、単に首部２１３に巻き付けるようにしてもよい。
　係止ワイヤ２２０Ａは、係止リング２２０と比較すると、スリーブ１２０を封止部材２１０に締結でき、スリーブ１２０の抜け止め効果をさらに向上し得る。
　（４．２）第２変形例、第３変形例
　図８は、第２変形例に係る封止部材２１０Ｂの単体斜視図である。図９は、図８のＩＸ-ＩＸ線に沿った封止部材２１０Ｂの断面図である。
　実施形態の封止部材２１０では、小径部分２１８が、縮径部分２１７の頭部２１１側の端において、軸方向ＤＡＸの頭部２１１側に向かうに連れて縮径する外表面と連なっていた。これに対して、第２変形例に係る封止部材２１０Ｂのスリーブ被係止部２１３Ｂにおける縮径部分２１７Ｂは、図９に示すように、軸方向ＤＡＸにおける頭部２１１側の端が平面状であり、縮径部分２１７Ｂの頭部２１１側の端は、軸方向ＤＡＸ位置に対して直交している。具体的には、第２変形例において、小径部２１８は、縮径部分２１７Ｂと隣接し、縮径部分２１７Ｂの軸方向ＤＡＸ端に形成された平面状の端面２１９Ｂと連なっている。第２変形例において、縮径部分２１７Ｂの軸方向ＤＡＸの長さは、フランジ部分２１４Ｂの長さよりも短い。なお、第２変形例において、縮径部分２１７Ｂの外径は、軸方向ＤＡＸにおいて一定の勾配で縮小するテーパ状である。
　なお、第２変形例においても、フランジ部分２１４Ｂは、胴体部２１２の外周面から径方向ＤＲ外側に凸状に突出している。具体的には、フランジ部分２１４Ｂは、外径が軸方向ＤＡＸにおいて一定である円環状に突出して形成されている。具体的には、第２変形例において、フランジ部分２１４Ｂの直径は１３ｍｍである。第２変形例において、小径部分２１８の直径は８ｍｍであり、フランジ部分２１４Ｂと小径部分２１８との断面内における径方向の段差は２．５ｍｍである。つまり、縮径部分２１７Ｂでは、径方向における、端面２１９Ｂの高さと縮径する部分の高さとの和が、２．５ｍｍとなっている。
　第２変形例は、封止部材２１０Ｂに小径部分２１８の外周面から径方向ＤＲの外側に突出して断面形状が矩形状に形成された円環状突起を形成したうえで、該円環状突起の頭部２１１側の縁を面取りして形成した軸方向ＤＡＸにおける面取り面が位置する範囲を縮径部分２１７Ｂとしたものであってもよい。
　第２変形例では、スリーブ１２０に対して、軸方向ＤＡＸにおける胴体部２１２側に引っ張る力が作用した場合であっても、係止リング２２０がスリーブ１２０を介して縮径部分２１７Ｂの端面２１９Ｂと軸方向ＤＡＸで当接するため、スリーブ１２０の、軸方向ＤＡＸにおける胴体部２１２側への移動を抑制する効果がさらに高まる。これにより、チューブ１１０が胴体部２１１から抜けてしまうことを防止する効果を向上させることができる。
　第２変形例で示したように、封止部材２１０の縮径部分２１７Ｂは、フランジ部分２１４Ｂの軸方向ＤＡＸの頭部２１１側における径方向外側端の縁とスリーブとが擦れて摩耗することを抑制できる構成であればよい。図１０、図１１に示すように、第３変形例に係る封止部材２１０Ｃにおける縮径部分２１７Ｃの外表面は、フランジ部分２１４Ｃから縮径部分２１７Ｃの端面２１９Ｃまで滑らかに連なるものであってもよい。なお、第３変形例において、縮径部分２１７Ｃの外径は、軸方向ＤＡＸにおいて一定の勾配で縮小するテーパ状である。
　第３変形例は、封止部材２１０Ｃに小径部分２１８の外周面から径方向ＤＲの外側に突出して断面形状が矩形状に形成された円環状突起を形成したうえで、該円環状突起の頭部２１１側の縁をＲ面取り（ｒｏｕｎｄ　ｃｈａｍｆｅｒｉｎｇ）して形成した軸方向ＤＡＸにおける面取り面が位置する範囲を縮径部分２１７Ｃとしたものであってもよい。
　（４．３）第４変形例
　図１２は、封止機構２１０Ｄの単体斜視図である。図１３は、図１２のＸＩＩＩ-ＸＩＩＩ線に沿った封止部材２１０Ｄの断面図である。
　実施形態のスリーブ被係止部２１３では、縮径部分２１７が、軸方向ＤＡＸにおいて小径部分２１８と連なっていた。これに対して、第４変形例では、スリーブ被係止部２１３Ｄの縮径部分２１７Ｄが、軸方向ＤＡＸにおいて頭部２１１まで延びている。なお、第４変形例において、縮径部分２１７Ｄの外径は、軸方向ＤＡＸにおいて一定の勾配で縮小するテーパ状である。
　この構成によれば、スリーブ１２０に対して軸方向ＤＡＸにおける胴体部２１２側に引っ張る力が作用して、係止リング２２０が軸方向ＤＡＸにおける胴体部２１２側に移動させられた場合でも、係止リング２２０とスリーブ１２０とは、縮径部分２１７Ｄとかしめリング２３０とに挟まれて、軸方向ＤＡＸにおける胴体部２１２側への移動が規制される。このため、フランジ部分２１４Ｄと縮径部分２１７Ｄとの境界に接触する箇所におけるスリーブ１２０の軸方向ＤＡＸに対する湾曲角度が低減する。これにより、スリーブ１２０とフランジ部分２１４Ｄとが擦れた場合に生じるスリーブ１２０の摩耗をさらに低減することができる。
　（５）その他の実施形態
　以上、実施形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
　例えば、上述した実施形態では、フランジ部２１４の当接面２１４ａは、チューブ１１０の端面１１１と面接触できる平坦な面であったが、この面は平坦な面でなくても構わない。同様に、頭部２１１の当接面２１１ｂは、かしめリング２３０の端面２３２と面接触できる平坦な面でなくても構わない。さらに、かしめリング２３０の面取り部２３３も、必ずしも形成されていなくても構わない。
　上述した実施形態では、フランジ部２１４は円環状であったが、必ずしも円環状でなくてもよく、多角形状（例えば、八角形）などでもよい。
　また、封止部材２１０の連結部２１６は、設けられていなくてよい。つまり、連結部２１６は、流体圧アクチュエータ１０の用途に応じて設けられてよいし、設けられなくてもよい。さらに、連結部２１６にねじ部を形成し、頭部２１１に対して着脱可能としてもよい。
　上述した実施形態では、スリーブ１２０は係止リング２２０を介して折り返されていたが、スリーブ１２０は、必ずしも軸方向ＤＡＸにおける流体圧アクチュエータ１０の中央側に折り返されていなくてもよい。
　特願２０１８－２３５２５６号（出願日：２０１８年１２月１７日）の全内容は、ここに援用される。
　上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
 

Claims (6)

  1. 　流体の圧力によって膨張及び収縮する円筒状のチューブと、所定方向に配向されたコードを編み込んだ構造体であり前記チューブの外周面を覆うスリーブと、によって構成されるアクチュエータ本体部と、
    　前記アクチュエータ本体部の軸方向における端部を封止する封止機構と、を備える流体圧アクチュエータであって、
    　前記封止機構は、
    　　前記アクチュエータ本体部に挿通される封止部材と、
    　　前記アクチュエータ本体部の前記封止部材が挿通された部分の外周面に設けられ、前記アクチュエータ本体部を前記封止部材に拘束する拘束部材と、
    　　前記封止部材に前記スリーブを係止する係止部材と、を備え、
    　前記封止部材は、
    　　前記封止部材における一方の端を含み、前記チューブに挿通される胴体部と、
    　　前記胴体部と前記軸方向に連なる頭部と、
    　　前記胴体部と前記頭部との間に設けられるスリーブ被係止部と、を有し、
    　前記スリーブ被係止部には、前記係止部材が配置されて前記スリーブが当接しており、
    　前記スリーブ被係止部は、
    　　前記胴体部よりも前記アクチュエータ本体部の径方向の外側に凸状であるフランジ部分と、
    　　前記フランジ部分の頭部側に連なり、前記軸方向において前記頭部側に向かうに連れて前記径方向におけるサイズが小さくなる縮径部分と、を含む流体圧アクチュエータ。
  2. 　前記スリーブは、前記係止部材を介して前記軸方向における前記胴体部の側に折り返される請求項１に記載の流体圧アクチュエータ。
  3. 　前記スリーブ被係止部は、外径が前記軸方向において一定である小径部分をさらに含み、
    　前記小径部分は、前記頭部と前記縮径部分との間に設けられ、
    　前記小径部分は、前記軸方向において、前記縮径部分の前記頭部側の端におけるサイズ以下の外径を有する請求項１または２に記載の流体圧アクチュエータ。
  4. 　前記フランジ部分は、外径が前記軸方向において一定であり、
    　前記縮径部分は、前記頭部側の端が平面状であり、
    　前記縮径部分の前記頭部側の端は、前記軸方向に対して直交しており、
    　前記軸方向において、前記縮径部分の幅が前記フランジ部分の幅よりも短い請求項３に記載の流体圧アクチュエータ。
  5. 　前記縮径部分は、前記軸方向において前記頭部まで延びる請求項２に記載の流体圧アクチュエータ。
  6. 　前記縮径部分は、前記軸方向において一定の勾配で外径が縮小するテーパ状である、請求項１～５の何れか一項に記載の流体圧アクチュエータ。
     
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