JPH03113104A - 湾曲可能なアクチュエータ - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明は、加圧流体の供給により湾曲して伸張する、
エアーバッグタイプのアクチュエータに関するものであ
る。

（従来の技術及びその課題） 電気的エネルギー又は加圧流体の有するエネルギーを機
械的エネルギーに変換するアクチュエータとしては、電
動モータ、流体圧シリンダー等が知られている。

しかしながら、電動モータにあっては、通例、歯車列を
含む減速機構を必要とし、またスパークの発生を不可避
であることから、爆発性雰囲気内での使用が制限される
と言う欠点がある。

一方、このような欠点に加え、加圧流体を作動媒体とし
て用いる流体圧シリンダにあっては、作動油の漏洩を完
全に阻止することが困難なことから、周囲への汚染が避
けられず、また、作動油の温度、清浄度を細かに管理す
る必要があり、出力の大きなアクチュエータを得ようと
、すれば、その形状寸法が必然的に大型化することとな
る。

加えて、その出力軸の運動は、何れの装置も回転又は直
線運動に限られていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり
、小型、軽量で、出力が大きく、また湾曲運動を行うこ
とができるアクチュエータを提供することをその目的と
する。

（課題を達成するための手段） この目的を達成するため、本発明アクチュエータは、ゴ
ム又はゴム状弾性材料よりなる管状体と、管状体を囲繞
する鳩組み補強構造体と、それら管状体及び編組み補強
構造体の両端開口部を封止し、管状体の内部空間に連通
ずる接続孔が少なくとも一方に形成された封止部材とを
具え、管状体内への加圧流体の適用により軸線方向に伸
張するアクチュエータにおいて、アクチュエータの軸線
方向への伸張を部分的に拘束する拘束部分を閉止部材間
の少なくとも一部に形成してなる。

（作　用） 接続孔を介して、アクチュエータを構成する管状体の内
部空間に加圧流体を適用すると、鳩組み補強構造体の編
組み角度の減少にともない、アクチュエータは軸線方向
に伸張しようとする。

しかしながら、閉止部材間の少なくとも一部に配設した
拘束部分により、アクチュエータの全体的な軸線方向へ
の伸張が部分的に拘束されるので、拘束部分が配設され
た側を内側にしてアクチュエータは湾曲することとなる
。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明アクチュエータの好適な実
施例について詳述する。

第１図は、本発明に係るアクチュエータ１０の一部を断
面にして示す図であり、管状体１２を編組み補強構造体
１４にて囲繞すると共に、それらの両端開口部を封止部
材１６にてそれぞれ封止し、更に、それら管状体１２、
編組み補強構造体１４が、封止部材１６から抜は落ちる
のを確実に阻止すべく、かしめリング１８が外方から圧
着されている。

管状体１２としては、その内部に適用される加圧空気、
加圧液体などの加圧流体を透−過することがなく、また
、その適用に際して充分に膨張し得る可撓性に優れたゴ
ム又はゴム状弾性材料、更には、その均等物を用いるこ
とが好ましい。

そして、本実施例に示す管状体１２は、第１図（ｂ）に
明示したように、その内周面の一部に軸線方向に延在す
る拘束部分２０を具える。この拘束部分２０は、本実施
例では、管状体１２を構成するゴム又はゴム状弾性材料
と同等な材料よりなるストリップを、管状体１２の内周
面に加硫又は接着剤を用いて一体的に接合した肉厚部分
として形成したが、予め軸線方向に沿って板厚を一部厚
くしたゴム又はゴム状弾性材料を出発材料として管状体
１２を成形すること、又は当該ストリップを管状体の軸
線方向に沿って部分的に配設すること、更には、それら
材料よりなる拘束部材の両端部を封止部材に固着し、管
状体の内周面に沿って接着することなく配置することに
より形成することもできる。

一方、編組み補強構造体１４としては、耐張力に優れた
有機又は無機質繊維、例えば、ポリエステル繊維、芳香
族ポリアミド繊維（ケブラー；商品名）、更には、極細
金属のワイヤのようなフィラメントの撚り、又は無撚り
の束等からなり、加圧流体の適用に伴う管状体１２の軸
線方向への最大伸長時に、初３１ＪＩ　編み組角度θ。

、好ましくは７０″〜８５°程度の角度範囲から、いわ
ゆる静止角（５４゜４４′）に至るような編み組構造を
したものをそれぞれ用いることができる。

また、それら管状体１２及び編組み補強構造体１４の両
端開口部を封止する封止部材１６の少なくとも一方には
、接続孔２２が設けられており、当該接続孔２２を介し
て管状体１２の内部空間１２ａに加圧流体を給排するこ
とができる。

これら封止部材１６は、例えば、アルミニューム、ステ
ンレス、鋼等の金属材料にて形成することもできるが、
アクチュエータ１０を一層軽量なものとするため、所謂
、エンジニアリングプラスチックにて形成することが好
ましい。

更に、本実施例にあっては、各封止部材１６の外方端面
に、管状体１２の軸線方向に突出して突起部を設け、当
該突起部におねじ部をそ−れぞれ形成し、それらおねじ
部を、適当な固定部材又は被駆動部材に形成しためねじ
部に螺合させることにより、アクチュエータ１０を固定
部材又は被駆動部材に一体的に容易に連結することがで
きる構成としたが、突起部にピン孔を形成し、固定部材
又は被駆動部材に取付けられた枢支ピンを挿通させて連
結する構造とすることもできる。

次に、本発明アクチュエータ１０の作動について説明す
る。

接続孔２２を介して、管状体の内部空間１２ａに加圧流
体を適用すると、編組み補強構造体１４は、パンタグラ
フ運動してその軸線方向に伸張する。

ところが、管状体１２の内周面の一部に、拘束部分２０
としての厚肉部分が形成されているため、管状体の軸線
方向への伸張の割合が、その周方向部分において異なる
こととなる。

このため、場組み補強構造体１４は、その周方向部分の
軸線方向への伸張が、拘束部分が存在する部分と、そう
でない部分とで異なるため、アクチュエータ１０として
は、第１図（Ｃ）に示したように、拘束部分２０を内側
にして湾曲しながら伸張する。

なお、本実施例にあっては、管状体１２の内周面に拘束
部材２２としての厚部分を配設する構成としたが、その
外周面に配設する構成としても良い。

また、管状体１２の軸線方向に延在する拘束部分２２の
配置位置に対応する編組み補強構造体１４の軸線方向へ
の延在部分の編組み部分を、適当な接着材を用いて相互
に固着して、そのパンタグラフ運動を拘束し、拘束部分
２０に協働させることにより、アクチュエータ１０とし
ての湾曲の程度を大きくすることもできる。勿論、編組
み補強構造体１４の当該部分だけを拘束部分２０として
供することもできる。

第２図は、本発明アクチュエータの他の実施例を示す図
である。なお、簡略のため、第１図に示した部分と同様
な作用をなすものについて、以後同一の符号を付して示
す。

第２図（ａ）に示す横断面図から明らかなように、本実
施例に示すアクチュエータ３０は、管状体１２と編組み
補強構造体１４との間に、編組・み補強構造体１４のよ
うな編組み角度の変化を生起しにくい材料、例えば、織
布又はフェルト材等からなる拘束部材を封止部材１６間
に亙って延在させて拘束部分２４を形成したものである
。

そして、アクチュエータ３０の管状体１２の内部空間１
２ａに加圧流体を適用すると、編組み補強構造体１４の
パンタグラフ運動に伴う初期編組み角度の減少により、
編組み補強構造体１４が伸張することとなる。

しかしながら、本実施例においても、管状体１２と厖組
み補強構造体１４との間に配設した拘束部分２４により
、アクチュエータ３０の周方向部分のその長さ方向への
均一な伸張が部分的に拘束されるので、その伸張形状は
、第２図（ｂ）に示したような湾曲形状をとる。

本実施例の場合にも、それら織布又はフェルト材等より
なる拘束部材を、接着剤を用いて管状体１２の外周にそ
の軸線方向に沿って部分的に接着すること、又は編組み
補強構造体１２の軸線方向に沿いその全長に亙って、又
は部分的に固着すること、更に管状体及び編組み補強構
造体に一体的に固着することにて拘束部分２４を形成す
ることができる。

勿論、績組み補強構造体１４の外周にその軸線方向に沿
って拘束部分を形成しても良い。

第３図に、本発明の他の実施例を示す。この実施例に示
すアクチュエータ４０は、編組み補強構造体１４を囲繞
して長手方向への伸縮を許容する、いわゆる蛇腹構造体
４２をその外周に配設し、断面形状が波板形状をした蛇
腹構造体４２の外方への突出部分のそれぞれの頂点部分
を結んでワイヤー４４を固着し、当該ワイヤーをそれぞ
れの封止部材１６１６間に亙って延在させたものである
。

この実施例にあっては、管状体の内部空間に加圧流体が
適用されると、編組み補強構造体の編組み角度の減少に
伴う管状体の伸張に際し、ワイヤー４４が部分的にその
伸張を拘束するので、同図に示したように湾曲しながら
伸張することとなる。

なお、ワイヤー４４は、蛇腹構造体４２の内方への突出
部分のそれぞれの頂点を連結するよう固着しても同様で
あり、当該ワイヤー４４を部扮的に延在させることもで
きる。

この実施例にあっては、蛇腹構造部分４２を耐候性及び
耐油性に優れた材料で構成することにより、鯛組み補強
構造体１４及び管状体１２を被覆することにより、それ
ら部材にとって、直接的には戯しい環境条件下にあって
も使用できるアクチュエータを提供することができる。

一方、第４図に示す本発明の他の実施例では、管状体１
２及び編組み補強構造体１４の両端開口を封止する封止
部材１６．１６間に配設された湾曲した案内手段５０を
具える。この案内手段５０は、一端が一方の封止部材１
６に固着された案内部材５０ａの他端が、これも一端が
他方の封止部材１６に固着された他の案内部材５０ｂの
軸線に沿って形成された案内孔に挿入されるものである
。

それゆえ、管状体１２の内部空間１２ａへの加圧流体の
適用による、編組み補強構造体１４のパンタグラフ運動
に関連して、アクチュエータは、案内手段５０の延在方
向に沿って伸張することとなる。また、案内手段は横方
向の剛性が高いので、アクチュエータとしての剛性を向
上させることができる。

第５図は、本発明アクチュエータの別な実施例を示す図
であり、封止部材間に亙ってワイヤー６０を二本、管状
体１２と編組み補強構造体１４との間に延在させると共
に、それらワイヤー６０．６０を、同図（ｂ）に示すよ
うに、管状体１２の周方向に相互に離間させたものであ
る。なお、それら二本のワイヤーのなす角度αは１８０
度未満とすることにより、アクチュエータの湾曲の曲率
半径を小さくすることができる他、アクチュエータの伸
張力に対する拘束力が大きくなるので、精度良く湾曲さ
せることができる。

また、本実施例では、拘束部分を構成するワイヤー６０
を、管状体１２と編組み補強構造体１４との間に配設し
たが、鳩組み補強構造体１４の外方に配設すること、ま
た、第５図（Ｃ）に示したように、−本のワイヤーを配
設することもでき、更には、使用するワイヤーの数及び
／又は直径を変更することにより、その拘束力を変更す
ることもできる。

一方、第６図に示す本発明の更に−ｇｌｌな実施例では
、拘束部分を構成するワイヤー６２、又はストリップの
両端部をかしめリング１８に固着すると共に、鳩組み補
強構造体１４の外周に螺旋に巻回したものであり、管状
体内部に加圧流体を適用すると、その軸線に対する拘束
部材としてのワイヤーのなす角度の減少に伴う軸線方向
長さの増大下で、アクチュエータは、管状体の軸線周り
に回転しながら伸張する。

なお、本発明はこれら実施例に限定さるものではなく、
拘束部分の一端を封止部材又はかしめリングに固定し、
その他端を他方の封止部材又はかしめリングの軸線周り
に回動自在に配設した連結具に固定することにより、当
該連結具を回動させることにより、管状体に対する拘束
部分の位置を変更して湾曲部分を偏移させることもでき
、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、本発明によれば、エアーバッグ
タイプのものであるので、加圧流体の有するエネルギー
を効率良く機械運動に変換することができる他、従来の
アクチュエータに比して小型、軽量であり、更に、その
運動方向を湾曲させることができ、適用範囲の広いアク
チュエータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明に係るアクチュエータを一部破
断して示す図、 第１図（ｂ）及び（Ｃ）は、第１図（ａ）の線Ａ−Ａに
沿う断面図及びその伸張時の様子を示す説明図、第２図
は、本発明の他の実施例の断面図及びその伸張時の様子
を示す説明図、 第３図及び第４図は、本発明の別な実施例をそれぞれ示
す図、 第５図（ａ）及び（ｂ）は、本発明の更に別な実施例の
伸張時の様子及びその線Ｂ−Ｂに沿う断面図を示す説明
図、 第５図（Ｃ）は、本発明の更に他の実施例を示す断面図
、そして 第６図は、本発明の更に別な実施ｅｌ＋を示す説明図で
ある。 １０．３０．４０−　アクチュエータ １２・・−管状体　　　　　　１４−［組み補強構造体
１６・〜・封止部材　　　　　１８−・かしめリング２
０．２４−ｍ−拘束部分　　　２２・−接続孔４２−蛇
腹構造体 ５〇−案内手段 ４４．６０．６２　　・−ワイヤー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ゴム又はゴム状弾性材料よりなる管状体と、管状体
   を囲繞する編組み補強構造体と、それら管状体及び編組
   み補強構造体の両端開口部を封止し、管状体の内部空間
   に連通する接続孔が少なくとも一方に形成された封止部
   材とを具え、管状体内への加圧流体の適用により軸線方
   向に伸張するアクチュエータにおいて、アクチュエータ
   の軸線方向への伸張を部分的に拘束する拘束部分を閉止
   部材間の少なくとも一部に形成したことを特徴とする湾
   曲可能なアクチュエータ。