(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その底部に第１開口および第２開口が設けられたシリンダチューブと、
前記シリンダチューブ内に、その軸方向に往復摺動可能に設けられたピストンと、
気体を収容するタンクと、
前記タンク内に気体を注入する経路に設けられた第１バルブと、
前記第２開口を介して前記シリンダチューブの内部空間に気体を注入する経路に設けられた第２バルブと、
前記シリンダチューブの底面に設けられ、前記ピストンを前記シリンダチューブの底面側に引きつける磁石と、
を備え、
前記ピストンが前記磁石によって前記シリンダチューブの底面に引きつけられた状態において、前記シリンダチューブ内の前記ピストンの受圧面と前記シリンダチューブの内壁が形成する空間は、前記第１開口を介して前記タンクと連通する第１空間と、前記第２開口を介して前記第２バルブと連通する第２空間とに区画されていることを特徴とするシリンダ装置。
【請求項２】
前記第１バルブおよび前記第２バルブをともに開いた状態で、前記タンク内に気体を注入する第１モードと、
前記第１バルブを開き、前記第２バルブを閉じた状態で前記タンク内に気体を注入し、その後前記第２バルブを開く第２モードと、
が切りかえ可能であることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
【請求項３】
前記第１、第２モードに加えて、前記第１バルブを開き、前記第２バルブを閉じた状態で前記タンク内に気体を注入し続ける第３モードと、が切りかえ可能であることを特徴とする請求項２に記載のシリンダ装置。
【請求項４】
前記第１開口および前記第２開口の一方は、前記シリンダチューブの底面の中央に設けられ、
前記第１開口および前記第２開口の他方は、前記シリンダチューブの底面の外周側に設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシリンダ装置。
【請求項５】
前記第１開口は、前記シリンダチューブの側面に設けられ、
前記第２開口は、前記シリンダチューブの底面の中央に設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシリンダ装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のシリンダ装置を備え、
前記シリンダ装置のピストンに連結されたロッドの先端部に物体を載せ、前記ピストンの加速度を物体に伝達することにより、前記物体を投擲することを特徴とする投擲装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の投擲装置としては、空圧シリンダをもちいたものが知られている。図１は、本発明者らが検討した空圧シリンダを用いた投擲装置の構成を示す図である。投擲装置４ｒは、空圧シリンダ１０ｒ、タンク２０ｒ、バルブ２１ｒを備える。タンク２０ｒ内には、ある圧力で圧縮された空気が封入される。空圧シリンダ１０ｒは、シリンダチューブ１２ｒと、ピストン１４ｒを備える。ピストン１４ｒは、シリンダチューブ１２内に、その軸方向に往復摺動可能に設けられる。ピストン１４ｒの受圧面１６と空圧シリンダ１０ｒの内壁によって形成される内部空間１８ｒは、バルブ２１ｒを介してタンク２０ｒと連通している。ピストン１４ｒと連結されたロッド２８の先端部３０には、投擲される物体６ｒが搭載される。
【０００３】
バルブ２１ｒを閉じた（遮断）状態で、タンク２０ｒ内に空気を供給する。タンク２０内の圧力がある程度高くなった後に、バルブ２１ｒを開く（導通）と、タンク２０ｒ内の気体の圧力がピストン１４ｒの受圧面に作用し、ピストン１４ｒが押し出される。その結果、物体６ｒが加速され投擲される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１の投擲装置４ｒでは、バルブ２１ｒを開くとシリンダ内の圧力が急速に上昇するが、シリンダ内の圧力がまだ十分高くならないうちに、ピストンが動き出してしまう。そのためピストンが動き出す時点からその後にかけて十分大きな加速度を得ることができない。
【０００５】
また図１の投擲装置４ｒでは、ピストン１４ｒのスライドにともない、内部空間１８ｒの体積が増大する。物体６ｒを遠方に投擲するためには、ピストン１４ｒの受圧面に大きな圧力を与え続けなければならず、つまりは、内部空間１８ｒの体積の増大にともない、体積の増大量に相当する空気をタンク２０ｒから内部空間１８ｒに供給し続けなければならない。
【０００６】
ところが図１の投擲装置４ｒでは、タンク２０ｒと内部空間１８ｒの間に設けられたバルブ２１ｒによって、内部空間１８ｒへの空気の供給量が制限される。タンク２０ｒからの空気の供給量が、内部空間１８ｒの増大量を下回ると、内部空間１８ｒ内の圧力つまりピストン１４ｒの受圧が低下し、加速度が低下する。つまり、図１の投擲装置４ｒでは、物体６ｒに与えられる力は、バルブ２１ｒを開けた直後に最大となり、その後、ピストン１４ｒのスライド量が大きくなるにしたがい低下していく。
【０００７】
この問題は、バルブ２１ｒを大型化することにより解決できるが、それは投擲装置４ｒ全体の大型化、高コスト化という別の問題をもたらす。
【０００８】
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、物体に大きな力を持続的に与えることが可能であるとともに、物体に与える力を制御可能なシリンダ装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様は、シリンダ装置に関する。シリンダ装置は、その底部に第１開口および第２開口が設けられたシリンダチューブと、シリンダチューブ内に、その軸方向に往復摺動可能に設けられたピストンと、気体を収容するタンクと、タンク内に気体を注入する経路に設けられた第１バルブと、第２開口を介してシリンダチューブの内部空間に気体を注入する経路に設けられた第２バルブと、シリンダチューブの底面に設けられ、ピストンをシリンダチューブの底面側に引きつける磁石と、を備える。ピストンが磁石によってシリンダチューブの底面に引きつけられた状態において、シリンダチューブ内のピストンの受圧面とシリンダチューブの内壁が形成する内部空間は、第１開口を介してタンクと連通する第１空間と、第２開口を介して第２バルブと連通する第２空間とに区画されている。
【００１０】
このシリンダ装置では、ピストンが受圧面に受ける力が、磁石の引力を上回ると磁石からピストンが開放され、ピストンが加速される。そしてピストンが磁石による引力から解放された後は、第１空間と第２空間はひとつの内部空間となる。
この態様によると、磁力でピストンを引き寄せてあり、その磁力に打ち勝つまで圧力が十分上昇しなければピストンは動き出さない。そのため加速度は最初から大きな値となる。
また、第１開口はバルブを経由せずにタンクと連通しているため、内部空間にバルブの抵抗を受けずに気体が供給される。その結果、ピストンのスライドにともなう内部空間内の圧力の低下を抑制でき、物体に大きな力を持続的に与えることができる。
さらに、第１バルブと第２バルブの開閉のタイミングを制御することにより、物体に与える力を制御することができる。なお、本明細書においてシリンダチューブの「底部」とは、ピストンが底面側に押しつけられた状態における内部空間と接する箇所をいい、シリンダの底面のみでなく側面も含む。
【００１１】
第２バルブは、タンクと第２開口の間に設けられてもよい。あるいは第２バルブは、第１バルブを介してタンク内に気体を供給するポンプと、第２開口の間に設けられてもよい。あるいは第２バルブは、第２開口と第１バルブの間に設けられてもよい。
【００１２】
シリンダ装置は、（１）第１バルブおよび第２バルブをともに開いた状態で、タンク内に気体を注入する第１モードと、（２）第１バルブを開き、第２バルブを閉じた状態でタンク内に気体を注入し、その後第２バルブを開く第２モードと、が切りかえ可能であってもよい。
第１空間からのピストンの受圧面積をＳ１、第２空間からのピストンの受圧面積をＳ２とする。第１モードでは、第１空間と第２空間内の圧力は、タンク内の圧力ＰＴＡＮＫと等しくなり、ピストンが受ける力Ｆは、ＰＴＡＮＫ×（Ｓ１＋Ｓ２）となる。タンク内の圧力ＰＴＡＮＫが時間とともに上昇し、力Ｆが磁石による引力ＦＭＡＧを上回ると、ピストンが開放される。ピストンが開放されるときのタンク内の圧力（第１しきい値という）ＰＬは、磁石の引力ＦＭＡＧを用いて、式（１）で与えられる。
ＰＬ＝ＦＭＡＧ／（Ｓ１＋Ｓ２）    …（１）
つまり、第１モードでは、磁石の引力ＦＭＡＧに応じて定まる力を物体に与えることができる。
【００１３】
第２バルブを閉じた状態では、ピストンが受ける力Ｆは、ＰＴＡＮＫ×Ｓ１となる。この状態でピストンが開放されるときのタンク内の圧力（第２しきい値ＰＨ）は、式（２）で与えられ、ＰＨ＞ＰＬが成り立つ。
ＰＨ＝ＦＭＡＧ／Ｓ１      …（２）
第２モードにおいて、タンク内の圧力ＰＴＡＮＫが、ＰＬ＜ＰＴＡＮＫ＜ＰＨの範囲のときに第２バルブを開くと、開いた瞬間にピストンが受ける力Ｆ’は、式（３）となり、磁石の引力ＦＭＡＧよりも大きくなる。
Ｆ’＝ＰＴＡＮＫ×（Ｓ１＋Ｓ２）      …（３）
したがって第２モードによれば、第１モードよりも大きな力を物体に与えることが可能となり、さらには、その力を、第２バルブを開くタイミングにおけるタンク内の圧力に応じて調節することができる。
【００１４】
シリンダ装置は、第１、第２モードに加えて、第１バルブを開き、第２バルブを閉じた状態でタンク内に気体を注入し続ける第３モードと、が切りかえ可能であってもよい。
第３モードでは、タンク内の圧力が式（２）のしきい値ＰＨに達すると、ピストンが開放される。
【００１５】
磁石はピストンと同心のリング形状を有してもよい。シリンダ装置は、磁石とピストンの間に設けられ、第１空間と第２空間を区画するＯリングをさらに備えてもよい。
この場合、Ｏリングの径に応じて、第１空間と第２空間の受圧面積を規定できる。
【００１６】
第１開口および第２開口の一方は、シリンダチューブの底面の中央に設けられ、第１開口および第２開口の他方は、シリンダチューブの底面の外周側に設けられてもよい。
【００１７】
第１開口は、シリンダチューブの側面に設けられ、第２開口は、シリンダチューブの底面の中央に設けられてもよい。第１開口を、側面に設けることにより、底面に設ける場合よりも面積を大きくでき、ピストン開放後に内部空間に供給される気体の流動抵抗を低減できる。
【００１８】
本発明の別の態様は、投擲装置に関する。投擲装置は、上述のいずれかの態様のシリンダ装置を備える。
この態様によれば、ピストンに連結されたロッドの先端部に、物体を載せ、ピストンの加速度を物体に伝達することにより、物体を投擲することができる。そして投擲距離、あるいは投擲高さを、制御することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のある態様のシリンダ装置によれば、物体に大きな力を持続的に与えることが可能となり、また物体に与える力を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明者らが検討した空圧シリンダを用いた投擲装置の構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態に係るシリンダ装置の構成を示す断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のシリンダ装置のＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、図２のシリンダチューブの、受圧面よりも底部側の斜視図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は、シリンダ装置の動作を示す時間波形図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、変形例に係るシリンダ装置の構成を示す図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、変形例に係るシリンダ装置の構成を示す図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、シリンダ装置を投擲装置として用いた移動ロボットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図２（ａ）は、実施の形態に係るシリンダ装置１００の構成を示す断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のシリンダ装置１００のＩ−Ｉ線断面図である。シリンダ装置１００は、シリンダチューブ１２、ピストン１４、タンク２０、磁石２２、第１バルブ２４、第２バルブ２６を備える。
【００２３】
ピストン１４は、円筒型のシリンダチューブ１２内に、その軸方向に往復摺動可能に設けられる。ピストン１４の受圧面１６とシリンダチューブ１２の内壁の間には、内部空間１８（１８ａ、１８ｂ）が形成される。シリンダチューブ１２の底部には、第１開口３２および第２開口３４が設けられる。第１開口３２、第２開口３４にはそれぞれ、第１アダプタ３８、第２アダプタ４０が嵌合され、外部の配管と接続可能となっている。
【００２４】
タンク２０は気体を収容するアキュムレータである。タンク２０の容積は、シリンダチューブ１２の容積よりも十分に大きいことが好ましい。第１バルブ２４は、タンク２０内に気体を注入する経路に設けられる。第１バルブ２４には図示しないポンプが接続されており、第１バルブ２４を介して空気などの気体を、タンク２０内に注入する。第２バルブ２６は、第２開口３４を介してシリンダチューブ１２の内部空間１８に気体を注入する経路に設けられる。具体的には、第２バルブ２６は、タンク２０と第２開口３４の間に設けられる。
【００２５】
シリンダチューブ１２の上部にも開口４２が設けられる。ピストン１４のエンドへの激突を緩和するため、開口４２にはエアクッション機構を付加することが望ましい。エアクッション機構は公知の技術で、エンド直前でピストン１４自身が開口４２の大部分を塞ぎ、ピストン速度を急減速させるものである。
【００２６】
ピストン１４には磁性体１５が取り付けられている。磁石２２は、シリンダチューブ１２の底面に設けられ、磁性体１５との間に作用する磁力によって、ピストン１４をシリンダチューブ１２の底面側に引きつける。ピストン１４そのものを磁性体で形成してもよい。
【００２７】
磁性体１５は、ピストン１４と同心のリング形状を有する。なお磁性体１５の形状は特に限定されず、複数の磁石２２をシリンダチューブ１２の底部に配置してもよい。
【００２８】
図２（ｂ）は、ピストン１４の受圧面１６を示しており、ピストン１４がシリンダチューブ１２の底部に引きつけられた状態において、Ｏリング３６よりも内側の領域Ｓ１が第１空間１８ａから圧力を受け、Ｏリング３６より外側の領域Ｓ２が第２空間１８ｂから圧力を受ける。
【００２９】
図３（ａ）、（ｂ）は、図２のシリンダチューブ１２の、受圧面１６よりも底部側の斜視図である。ピストン１４が磁石２２によってシリンダチューブ１２の底面に引きつけられた状態において、シリンダチューブ１２内の、ピストン１４の受圧面１６とシリンダチューブ１２の内壁が形成する内部空間１８は、Ｏリング３６によって第１空間１８ａと第２空間１８ｂに区画されている。第１空間１８ａは、第１開口３２を介してタンク２０と連通しており、第２空間１８ｂは、第２開口３４および第２バルブ２６を介してタンク２０と連通している。
【００３０】
図３（ａ）は、図２（ａ）に対応した構造を示しており、シリンダチューブ１２の底部は、２重の円筒形状を有している。内側の円筒部１２ｂは、磁石２２の内側に入り込んでおり、Ｏリング３６は円筒部１２ｂの上部に嵌合している。つまり内側の円筒部１２ｂとＯリング３６によって、内部空間１８が、第１空間１８ａと第２空間１８ｂに区画される。
【００３１】
図３（ｂ）では、Ｏリング３６は、磁石２２の上面に設けられる。この構成では、図３（ｂ）の円筒部１２ｂは不要であり、磁石２２とＯリング３６によって、内部空間１８が、第１空間１８ａと第２空間１８ｂに区画される。これによれば、リング状の磁石２２の範囲において、Ｏリング３６の径、すなわち受圧面積Ｓ１、Ｓ２を変更することができる。図３（ａ）、（ｂ）の他にも、さまざまな構造によって第１空間１８ａと第２空間１８ｂを区画でき、それらも本発明の範囲に含まれる。
【００３２】
以上がシリンダ装置１００の構成である。続いてその動作を説明する。
このシリンダ装置１００では、ピストン１４が受圧面１６に受ける力Ｆが、磁石２２の引力ＦＭＡＧを上回ると磁石２２からピストン１４が開放され、ピストン１４が加速される。そしてピストン１４が磁石２２による引力ＦＭＡＧから解放された後は、第１空間１８ａと第２空間１８ｂはつながり、ひとつの内部空間１８となる。
【００３３】
ここで第１開口３２はバルブを経由せずにタンク２０と連通しているため、内部空間１８にバルブの抵抗を受けずに気体を供給できる。その結果、ピストン１４のスライドにともなう内部空間１８内の圧力の低下を抑制でき、物体に大きな力を持続的に与えることが可能となる。
【００３４】
また、第１バルブと第２バルブの開閉のタイミングを制御することにより、物体に与える力を制御することができる。具体的には、シリンダ装置１００は第１モードから第３モードのいずれかで動作させることができる。以下、各モードの動作を説明する。
【００３５】
図４（ａ）〜（ｄ）は、シリンダ装置１００の動作を示す時間波形図である。図４（ａ）は、タンク２０の内部圧力ＰＴＡＮＫを、図４（ｂ）は第１モードの第１バルブ２４、第２バルブ２６の状態Ｖ１、Ｖ２を、図４（ｃ）は第２モードの第１バルブ２４、第２バルブ２６の状態Ｖ１、Ｖ２を、図４（ｄ）は第３モードの第１バルブ２４、第２バルブ２６の状態Ｖ１、Ｖ２を示す。状態Ｖ１は、ローレベルが閉状態を、ハイレベルが開状態を示す。
【００３６】
（第１モード）
はじめに図４（ａ）、（ｂ）を参照し、第１モードの動作を説明する。第１モードでは、第１バルブ２４および第２バルブ２６をともに開いた状態で、タンク２０内に気体を注入する。その結果、図４（ａ）に示すようにタンク内圧力ＰＴＡＮＫは時間とともに上昇していく。
【００３７】
第１モードでは、第２バルブ２６が開いているため、第１空間１８ａと第２空間１８ｂ内の圧力は、タンク２０内の圧力ＰＴＡＮＫと等しい。したがってピストン１４が受ける力Ｆは、ＰＴＡＮＫ×（Ｓ１＋Ｓ２）となる。
タンク内の圧力ＰＴＡＮＫが時間とともに上昇し、時刻ｔＬに、力Ｆが磁石による引力ＦＭＡＧを上回ると、ピストン１４が開放される。ピストン１４が開放されるときのタンク２０内の圧力（第１しきい値という）ＰＬは、磁石の引力ＦＭＡＧを用いて、式（１）で与えられる。
ＰＬ＝ＦＭＡＧ／（Ｓ１＋Ｓ２）    …（１）
【００３８】
つまり、第１モードでは、磁石２２の引力ＦＭＡＧおよび受圧面積Ｓ１、Ｓ２に応じて定まる力を物体に与えることができる。
【００３９】
（第３モード）
順序が逆になるが、図４（ａ）、（ｄ）を参照し、第３モードを説明する。
第３モードでは、第１バルブ２４を開き、第２バルブ２６を閉じた状態で、タンク２０内に気体を注入し続ける。
第２バルブ２６を閉じた状態では、ピストン１４が受ける力Ｆは、ＰＴＡＮＫ×Ｓ１となる。時刻ｔＨにおいて、力Ｆが磁石による引力ＦＭＡＧを上回ると、ピストン１４が開放される。ピストン１４が開放されるときのタンク２０内の圧力（第２しきい値ＰＨ）は、式（２）で与えられ、ＰＨ＞ＰＬが成り立つ。
ＰＨ＝ＦＭＡＧ／Ｓ１      …（２）
【００４０】
つまり、第３モードでは、磁石２２の引力ＦＭＡＧおよび受圧面積Ｓ１に応じて定まる力を物体に与えることができる。
【００４１】
（第２モード）
続いて、図４（ａ）、（ｃ）を参照し、第２モードの動作を説明する。第２モードでは、第１バルブ２４を開き、第２バルブ２６を閉じた状態でタンク２０内に気体を注入し、その後、ある時刻ｔ１に第２バルブ２６を開く。
【００４２】
第２モードにおいて、タンク内の圧力ＰＴＡＮＫが、ＰＬ＜ＰＴＡＮＫ＜ＰＨの範囲のときに第２バルブを開くと、開いた瞬間にピストンが受ける力Ｆは、Ｆ＝ＰＴＡＮＫ×Ｓ１から式（３）で与えられる力Ｆ’に急激に増大する。
Ｆ’＝ＰＴＡＮＫ×（Ｓ１＋Ｓ２）      …（３）
ＰＬ＜ＰＴＡＮＫ＜ＰＨが成り立つとき、力Ｆ’は磁石２２の引力ＦＭＡＧよりも大きいため、第２バルブを開いた直後にピストン１４は磁石２２の引力から解放される。
【００４３】
したがって第２モードによれば、第１モードよりも大きな力を物体に与えることが可能となり、さらには、その力を、第２バルブ２６を開くタイミングｔ１に応じて調節することができる。
【００４４】
以上がシリンダ装置１００の動作である。このシリンダ装置１００では、第２バルブ２６のサイズは小さくてよいという利点がある。なぜならば、第１モードから第３モードのいずれにおいても、ピストン１４が開放された後には、第１空間１８ａと第２空間１８ｂは繋がるため、第２バルブ２６のサイズが小さく、第２開口３４を介した気体の流量が少ない場合であっても、バルブが設けられない第１開口３２を介して大量の気体を供給することができるからである。この観点から、第１開口３２の断面積は大きい方が好ましい。
【００４５】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
【００４６】
図５（ａ）〜（ｃ）は、変形例に係るシリンダ装置の構成を示す図である。
図５（ａ）のシリンダ装置１００ａは、第１空間１８ａと第２空間１８ｂが、図２とは逆になっている。
図５（ｂ）のシリンダ装置１００ｂでは、第１開口３２がシリンダチューブ１２の側面に設けられる。この場合、第１開口３２の面積を図５（ａ）に比べて大きくでき、ピストン開放後に内部空間１８に供給される気体の流動抵抗を低減できる。
【００４７】
図５（ｃ）に示すように、タンク２０ｃの内部に、シリンダチューブ１２の一部、あるいは全部が収容されてもよい。つまり、シリンダチューブ１２の外壁とタンク２０ｃの内壁の間の空間１９に、第１バルブ２４から供給される気体が蓄えられる。第１開口３２はシリンダチューブ１２の側面に複数設けられており、第１開口３２を介して第１空間１８ａと空間１９が繋がっている。
この構成によれば、第１開口３２をシリンダチューブ１２の底面に設ける場合に比べてその面積を大きくできるため、ピストン１４が開放された後に、タンク２０ｃから内部空間１８に対して、大量の気体を供給できる。
【００４８】
図２および図５では、第２バルブ２６が、第２開口３４とタンク２０の間に設けられる場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。図６（ａ）、（ｂ）は、変形例に係るシリンダ装置の構成を示す図である。図６（ａ）のシリンダ装置１００ｄでは、第２バルブ２６は、第２開口３４と、タンク２０内に気体を供給するポンプ（不図示）の間に設けられる。図６（ｂ）のシリンダ装置１００ｅでは、第２バルブ２６は、第１バルブ２４と第２開口３４の間に設けられる。
第２バルブ２６はそれほど大きな流量を必要としないため、図６（ａ）、（ｂ）のように、タンク２０を経由せずに、第２バルブ２６に気体を供給したとしても、図２や図５のシリンダ装置と同様の効果を得ることができる。当然のことながら、図６の変形例は、図５の任意の変形例と組み合わせることも可能である。
【００４９】
最後にシリンダ装置１００の用途を説明する。シリンダ装置１００は、物体に力を与え、あるいは加速させる任意の用途に利用可能であるが、例えば物体の投擲装置に利用可能である。
図７（ａ）、（ｂ）は、シリンダ装置１００を投擲装置４として用いた移動ロボット２００を示す図である。移動ロボット２００は、人間が近づけない箇所に対してテザー２を投擲し、その箇所の情報を取得するために利用される。テザーとは、ロープ、チューブ、紐などの部材をいう。
【００５０】
移動ロボット２００は、テザー２、投擲装置４、吸着体もしくはおもりなど（以下、子機と称する）６およびテザー回収装置１５０を備える。テザー２の先端には、子機６が取り付けられる。投擲装置４は、上述したシリンダ装置１００で構成される。上述のように、ピストンを固定した状態でシリンダに空気を圧縮し、ピストンを開放すると、圧縮空気の膨張に応じて、ピストンから子機６に運動エネルギーが与えられ、子機６が勢いよく放出される。テザー２はテザー回収装置１５０内に収容されており、子機６の投擲時には、テザー回収装置１５０のピンチローラーが開放されている。
【００５１】
子機６が探索箇所に到達すると、テザー２をガイドとしてカメラを送りこむことができる。あるいはテザー２がチューブであれば、探索箇所の周囲のガスを吸引してサンプルを回収できる。
【００５２】
投擲装置４のロッド２８の先端部には、テーパーケース８が設けられる。テザー２の一部は、テザー回収装置１５０の内部に螺旋状に収容され、また先端部のテーパーケース８にも螺旋状に収容される。テーパーケース８は、その断面が円弧となる複数の部材に分割して構成され、投擲時には放射状に展開可能となっている。テーパーケース８は、シリンダが最長に伸展した時点で展開することが好ましい。
【００５３】
以上が投擲装置４の構成である。上述のシリンダ装置１００を投擲装置４として利用することにより、子機６に対して大きな力を与えることが可能となり、子機６を遠方に、あるいは高く投擲できる。またシリンダ装置１００の各モードに応じて、子機６に与える力を制御できるため、投擲距離、高さを制御できる。
【００５４】
さらに投擲時には、子機６のみでなく、テザー２のテーパーケース８に収容された部分２ａにも運動エネルギーが与えられることになり、先端部にテザー２を収容しない場合に比べて、より遠方に子機６を投擲できる。
【００５５】
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【００５６】
２…テザー、４…投擲装置、６…子機、１００…シリンダ装置、１２…シリンダチューブ、１４…ピストン、１５…磁性体、１６…受圧面、１８…内部空間、１８ａ…第１空間、１８ｂ…第２空間、２０…タンク、２２…磁石、２４…第１バルブ、２６…第２バルブ、２８…ロッド、３０…先端部、３２…第１開口、３４…第２開口、３６…Ｏリング、３８…第１アダプタ、４０…第２アダプタ、４２…開口、１５０…テザー回収装置、２００…移動ロボット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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