(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非加圧状態に偏平断面形状となり、加圧状態に円形断面形状となる可撓性の偏平チューブ（１）と、
前記偏平チューブの座屈部（１ａ）を形成かつ保持し、該座屈部により発生する推進力により前記偏平チューブに沿って移動可能なスライダ（２）と
を具備するリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記スライダは、
前記偏平チューブの座屈部を形成かつ保持するための第１、第２のローラ（２１、２２）と、
前記偏平チューブの座屈部の前記第１、第２のローラ側への飛び出しを防止するためのストッパローラ（２３）と
を具備する請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記第１、第２のローラ及び前記ストッパローラは三角形状の頂点に位置し、前記偏平チューブは前記第１、第２のローラの内側かつ前記ストッパローラの外側を通過する請求項２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記ストッパローラの位置は前記第１、第２のローラに対して固定である請求項２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
前記ストッパローラの位置は前記第１、第２のローラに対して可動である請求項２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項６】
さらに、前記スライダは前記座屈部の前記第１、第２のローラと反対側への飛び出しを抑制するための飛び出し抑制ストッパ（２４）を具備する請求項２に記載のリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は偏平チューブを用いたリニアアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高年齢化社会で増大する要介護者、介護者の支援、リハビリテーション等の場で活躍する機械、ロボットには可撓性要素より構成されるリニアアクチュエータが用いられている。
【０００３】
第１の従来のリニアアクチュエータは、可撓性ホースと、このホースを閉塞して保持可能なスライダとを備え、また、スライダは、このホース内周面に接してホースを閉塞（シール）する２つのボールと、これらの間のホースの膨らみ部を把持する２つのローラとを有する。この場合、ボールの径はホースの内径より大きい（参照：非特許文献１）。
【０００４】
第２の従来のリニアアクチュエータは、可撓性ホースと、可撓性ホースを閉塞させる２つのピンチローラを有するスライダとを備えている（参照：特許文献１）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の第１の従来のリニアアクチュエータにおいては、内圧によりホースの径が膨張した際にホースの閉塞を十分に行うために、大きな締め代をもってボールを押入する必要があり、この結果、装置の大型化、摩擦力による損失の増大を招くという課題があった。また、ボールの潤滑性を保持するための潤滑油等の挿入等の保存管理が必要という課題もあった。
【０００６】
また、上述の第２の従来のリニアアクチュエータにおいては、ピンチローラによる押さえによりホースを閉塞するために、ホースの内圧によるホースの膨らみを抑える力が必要であり、従って、ピンチングには大きな力を必要とする。この結果、やはり、装置の大型化、摩擦力による損失の増大を招くという課題があった。
【非特許文献１】T.Akagi, S.Dohtaet al., “Development of a Flexible Pneumatic Actuator with a Flexible Tube”, Proc INTERMAC2001 Joint Tech. Conf.,  Japan, F-1093, 1-10, 2001
【特許文献１】特開２００７−４０３６５号公報
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するために、本発明に係るリニアアクチュエータは、非加圧状態に偏平断面形状となり、加圧状態に円形断面形状となる可撓性の偏平チューブと、この偏平チューブの座屈部を形成かつ保持し、座屈部により発生する推進力により偏平チューブに沿って移動可能なスライダとを具備するものである。これにより、座屈部により発生する推進力をスライダの運動に変換する。
【０００８】
また、スライダは、偏平チューブの座屈部を形成かつ保持するための第１、第２のローラと、偏平チューブの座屈部の第１、第２のローラ側への飛び出しを防止するためのストッパローラとを具備する。
【０００９】
さらに、スライダは座屈部の第１、第２のローラと反対側への飛び出しを抑制するための飛び出し抑制ストッパを具備する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ホース（本発明では、偏平チューブ）の膨らみを抑えるローラ（ピンチローラ）を必要としないので、装置を小型化でき、また、摩擦力による損失もない。さらに、潤滑性の保持も必要ないので、保存管理も容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明に係るリニアアクチュエータに用いられる可撓性の偏平チューブの斜視図であって、（Ａ）は非加圧状態、（Ｂ）は加圧状態を示す。偏平チューブは熱可塑性チューブたとえばウレタンチューブを加熱状態で偏平させ、そのまま冷却させることによって得られる。非加圧状態では、図１の（Ａ）に示すごとく、チューブ剛性の低下により偏平断面形状となり、また、加圧状態では、図１の（Ｂ）に示すごとく、円形断面形状となる。
【００１２】
図２は本発明に係るリニアアクチュエータの実施の形態を示す概略図である。
【００１３】
図２のリニアアクチュエータは、偏平チューブ１及び偏平チューブ１に沿って移動可能なスライダ２により構成されている。スライダ２は偏平チューブ１の座屈部１ａを形成かつ保持する。偏平チューブ１は座屈部１ａにおいて閉塞状態となっている。このような座屈部１ａの閉塞状態において、偏平チューブ１の一方たとえば図２の左方から加圧すると、座屈部１ａの上流側は円形断面形状となり、他方、座屈部１ａの下流側は偏平断面形状となる。このように、座屈部１ａが円形断面形状と偏平断面形状との間に位置すると、座屈部１ａから推進力が発生する。スライダ２はこの推進力を自分の運動に変換する。
【００１４】
図３は図２のリニアアクチュエータの詳細を示す図である。
【００１５】
図３に示すごとく、スライダ２は、偏平チューブ１の座屈部１ａを形成かつ保持するためのローラ２１、２２及び偏平チューブ１の座屈部１ａのローラ２１、２２側への飛び出しを防止するためのストッパローラ２３を有する。
【００１６】
ローラ２１、２２及びストッパローラ２３はスライダ２上の三角形状の頂点に固定され、つまり、ストッパローラ２３はローラ２１、２２に対して固定されている。また、偏平チューブ１はローラ２１、２２の内側かつストッパローラ２３の外側を通過している。
【００１７】
図３に示すリニアアクチュエータは偏平チューブ１の形状からΛドライブと呼ぶことができる。
【００１８】
図３の動作を図４を参照して説明する。すなわち、図４の左方から流体たとえば空気が送入されると、偏平チューブ１が非加圧状態から加圧状態に変化し、座屈部１ａまでの偏平断面形状が円形断面形状へ変化する。この結果、ローラ２１は図４の右方へ移動する。さらに、円形断面形状が閉塞されている座屈部１ａに到達すると、座屈部１ａを超えた偏平断面形状部分の偏平チューブ１が直線になろうとする力f1、つまり、偏平チューブ１を繰り出す力F1が作用する。従って、この力F1によってローラ２２は動滑車として推進力を発揮することになり、スライダ２は図４の右方へ移動することになる。
【００１９】
図４の右方から流体たとえば空気を送入した場合には、スライダ２は上述と反対方向つまり図４の左方へ移動することになる。
【００２０】
発明者らは偏平チューブ１の座屈部１ａにて発生する推進力を次の条件の基で実験測定を行った。
加圧状態での偏平チューブ１の内径、外径、厚さ：7.5mm、10mm、2.5mm；
ローラ２１、２２、ストッパローラ２３の外径：16mm；
ローラ２１、２２間距離：48mm；
ローラ２１、２２を結ぶ線とストッパローラ２３との距離：20mm
この結果、推進力の実験測定値は偏平チューブ１の円形断面形状の面積と空気の印加圧力との積で与えられる最大理論効率時の推進力に対してほぼ７５％得られた。尚、２５％の低下は、ローラー配置に依存する偏平チューブ１の姿勢、偏平チューブ１の粘性抵抗、ローラー２１、２２の回転抵抗によるものと考えられる。なお、姿勢による低下は、次に示す変更例にて改善することが可能となる。
【００２１】
図６は図４の変更例を示す。図６においては、ストッパローラ２３はローラ２１、２２に対して可動である。つまり、スライダ２は、ローラ２１、２２間距離を保持する支持部材２ａ及び支持部材２ａのほぼ中央に回転自在に設けられた回転部材２ｂを有し、ストッパローラ２３は回転部材２ｂのローラ２１、２２から離れた位置に設けられている。これにより、座屈部１ａからより効率よく推進力が発生する。また、座屈部１ａがローラ２１、２２の反対側に飛び出し過ぎると、座屈部１ａからの推進力を効率よく発生できない。このような座屈部１ａのローラ２１、２２の反対側の飛び出しを抑制するために飛び出し抑制ストッパ２４を設けてある。この飛び出し抑制ストッパ２４は回転部材２ｂに固定されている。従って、飛び出し抑制ストッパ２４はストッパローラ２３と共にローラ２１、２２に対して可動である。
【００２２】
図６の動作は図７に示される。ストッパローラ２３がローラ２１、２２に対して可動であるので、図４に比べて座屈部１ａはスライダ２の移動方向に向いている。この結果、座屈部１ａを超えた偏平断面形状部分の偏平チューブ１が直線となろうとする力f2は図４の力f1より大きくなる。これにより、座屈部１ａからの推進力F2も大きくなる。
【００２３】
尚、図６の飛び出し抑制ストッパ２４は図３のストッパローラ２３側に設けることもできる。
【００２４】
本発明に係るリニアアクチュエータは非加圧状態では偏平断面形状をなしているので、撓んでよく、この結果、図８に示す能動ファスナあるいは図９に示す運搬装置に適用することができる。
【００２５】
図８において、ファスナは務歯（エレメント）８０１及びスライダ８０２よりなる。本発明に係るリニアアクチュエータの偏平チューブ１は務歯８０１に接合し、スライダ２はファスナのスライダ８０２に接合する。これにより、偏平チューブ１に加圧することによりファスナは自在に開閉可能となる。たとえば、介護の現場で衣服に取り付けることにより被介護者が容易にファスナを開閉できる。
【００２６】
図９において、運搬装置９０１には本発明に係るスライダ２’が固定され、スライダ２’には本発明に係る偏平チューブに相当する消防ホース１’が接続されている。これにより、消火活動が行われている現場へ容易に救援器具、救助ロボット等を送り込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るリニアアクチュエータに用いられる可撓性の偏平チューブの斜視図であって、（Ａ）は非加圧状態、（Ｂ）は加圧状態を示す。
【図２】本発明に係るリニアアクチュエータの実施の形態を示す概略図である。
【図３】図２のリニアアクチュエータの詳細を示す図である。
【図４】図３のリニアアクチュエータの動作を説明する図である。
【図５】図３のリニアアクチュエータの推進力の実験測定を示すグラフである。
【図６】図３のリニアアクチュエータの変更例を示す図である。
【図７】図６のリニアアクチュエータの動作を説明する図である。
【図８】本発明に係るリニアアクチュエータが適用されたファスナを示す斜視図である。
【図９】本発明に係るリニアアクチュエータが適用された運搬装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１、１’：偏平チューブ
１ａ： 座屈部
２、２’：スライダ
２ａ：支持部材
２ｂ：回転部材
２１、２２： ローラ
２３：ストッパローラ
２４： 飛び出し抑制ストッパ
８０１：務歯（エレメント） 
８０２： スライダ
９０１：運搬装置
【図１】
0005126842.tif 000002
【図２】
0005126842.tif 000003
【図３】
0005126842.tif 000004
【図４】
0005126842.tif 000005
【図５】
0005126842.tif 000006
【図６】
0005126842.tif 000007
【図７】
0005126842.tif 000008
【図８】
0005126842.tif 000009
【図９】
0005126842.tif 000010