(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟性があるチューブと、
前記チューブの両端に接続され前記チューブ内部に流体を供給および排出する流体給排手段と、
前記チューブの側面に接するように設置される駆動部材と、
前記駆動部材の駆動範囲を制限するためのストッパー手段と、
前記チューブをはさんで前記駆動部材と対向する側に、前記チューブの側面に接するように設置され、かつ、前記チューブを支持固定するチューブ支持部材と、を備え、
前記駆動部材は、前記チューブの膨張収縮につれて、前記チューブ支持部材の対向する面に対して平行移動することを特徴とするアクチュエーター。
【請求項２】
一方の端部が閉じられた柔軟性のあるチューブと、
前記チューブのもう一方の端部に接続され前記チューブ内部に流体を供給および排出する流体給排手段と、
前記チューブの側面に接するように設置される駆動部材と、
前記駆動部材の駆動範囲を制限するためのストッパー手段と、
前記チューブをはさんで前記駆動部材と対向する側に、前記チューブの側面に接するように設置され、かつ、前記チューブを支持固定するチューブ支持部材と、を備え、
前記駆動部材は、前記チューブの膨張収縮につれて、前記チューブ支持部材の対向する面に対して平行移動することを特徴とするアクチュエーター。
【請求項３】
両端部が閉じられた柔軟性があるチューブと、
前記チューブの側面には、前記チューブ内部に流体を供給および排出するための1個以上の流体給排口が設けられており、
前記流体給排口に接続された流体給排手段と、
前記チューブの側面に接するように設置される駆動部材と、
前記駆動部材の駆動範囲を制限するためのストッパー手段と、
前記チューブをはさんで前記駆動部材と対向する側に、前記チューブの側面に接するように設置され、かつ、前記チューブを支持固定するチューブ支持部材と、を備え、
前記駆動部材は、前記チューブの膨張収縮につれて、前記チューブ支持部材の対向する面に対して平行移動することを特徴とするアクチュエーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柔軟性のあるチューブ内に流体を供給したり排出したりして該チューブの半径方向のサイズを変えることにより、機械駆動を行うアクチュエーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械的運動を行う各種の装置において機械駆動を行うアクチュエーターとしては、ピストン、モーター、モーターとギアの組み合わせ等の機械的運動要素が従来からよく使用されている。
【０００３】
これらの従来の機械的運動要素は一般に剛性のある構造であり、その剛性によって高い位置決め精度および運動精度を有するものである。しかし、これらの従来の機械的運動要素は、所定の運動をしているときに他の物体に当たると機械的衝撃を生ずる事がある。
【０００４】
またモーターなどは、比較的重量があり、また駆動に比較的大きなエネルギーを必要とするため、各種装置において多数のモーターを使用すると装置全体の重量が重くなったり、消費エネルギーが大きくなったりするという問題がある。
【０００５】
上記のような従来の機械的運動要素のもつ問題点を解決するために、伸縮性を持つチューブ内部に圧縮空気などを供給することにより、機械的衝撃を発生させない柔軟な動きが可能なフレキシブルアクチュエーターが提案されている（例えば特許文献１）。
【０００６】
また、保護編み紐内に挿入された膨張性チューブの内部の流体を増加または減少させて膨張性チューブを膨張または収縮させ、それによって保護編み紐の長さが収縮または伸長することにより駆動力を生み出すアクチュエーターも提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
伸縮性または膨張性のチューブを使用したこれらのアクチュエーターは、比較的軽い重量で構成でき、また比較的少ない消費エネルギーで運転できるという利点がある。
【０００８】
しかしながら特許文献１および特許文献２などに記載の技術では、駆動力はチューブの長さ方向と同じ方向に発生するようになっている。そのため、駆動方向にチューブ設置のためのスペースを広く取らざるを得ないし、また例えば長尺の細長い板状部材や面積の広い板状部材を、その面の法線方向に変位させたい場合などに、一様な変位量や部材のたわみ発生防止を考慮すると、多数個のアクチュエーターが必要となるという問題がある。
【０００９】
【特許文献１】特許第２６３３７９８号
【特許文献２】特表２００３−５０４５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、駆動方向にそれほど設置スペースを必要とせず、長尺の細長い板状部材や面積の広い板状部材を駆動する場合でも少数個で精度良く駆動することが可能な、チューブアクチュエーターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため請求項１の発明では、柔軟性があるチューブと、
前記チューブの両端に接続され前記チューブ内部に流体を供給および排出する流体給排手段と、
前記チューブの側面に接するように設置される駆動部材と、
前記駆動部材の駆動範囲を制限するためのストッパー手段と、
前記チューブをはさんで前記駆動部材と対向する側に、前記チューブの側面に接するように設置され、かつ、前記チューブを支持固定するチューブ支持部材と、を備え、
前記駆動部材は、前記チューブの膨張収縮につれて、前記チューブ支持部材の対向する面に対して平行移動することを特徴とするアクチュエーターとしたものである。
【００１２】
また、請求項２の発明では、一方の端部が閉じられた柔軟性のあるチューブと、
前記チューブのもう一方の端部に接続され前記チューブ内部に流体を供給および排出する流体給排手段と、
前記チューブの側面に接するように設置される駆動部材と、
前記駆動部材の駆動範囲を制限するためのストッパー手段と、
前記チューブをはさんで前記駆動部材と対向する側に、前記チューブの側面に接するように設置され、かつ、前記チューブを支持固定するチューブ支持部材と、を備え、
前記駆動部材は、前記チューブの膨張収縮につれて、前記チューブ支持部材の対向する面に対して平行移動することを特徴とするアクチュエーターとしたものである。
【００１３】
また、請求項３の発明では、両端部が閉じられた柔軟性があるチューブと、
前記チューブの側面には、前記チューブ内部に流体を供給および排出するための1個以上の流体給排口が設けられており、
前記流体給排口に接続された流体給排手段と、
前記チューブの側面に接するように設置される駆動部材と、
前記駆動部材の駆動範囲を制限するためのストッパー手段と、
前記チューブをはさんで前記駆動部材と対向する側に、前記チューブの側面に接するように設置され、かつ、前記チューブを支持固定するチューブ支持部材と、を備え、
前記駆動部材は、前記チューブの膨張収縮につれて、前記チューブ支持部材の対向する面に対して平行移動することを特徴とするアクチュエーターとしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のアクチュエーターは以上の構成であるから、次のような効果がある。すなわち、機械的衝撃を発生させない柔軟な動きが可能で、比較的軽い重量で構成でき、また比較的少ない消費エネルギーで運転でき、かつ、駆動方向にそれほど設置スペースを必要とせず、長尺の細長い板状部材や面積の広い板状部材を駆動する場合でも少数個で精度良く駆動することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明のチューブアクチュエーターの、チューブの長さ方向に切った断面図であり、（Ａ）チューブ内部に流体が供給されたときの模式図、（Ｂ）チューブ内部から流体が排出されたときの模式図である。また図２は、図１のａ−ａ’線での断面図である。
【００１６】
図１、図２において、１は柔軟性のあるチューブである。チューブ１の両端部１１は、図示せぬ流体給排手段への接続口となっており、チューブ１内部への流体の供給および排出はこの接続口１１を介して行われる。なお１は内部に流体が供給された状態のチューブを示し、１’は内部の流体が排出された状態のチューブを示す。
【００１７】
図示せぬ流体給排手段は接続口１１に接続され、チューブ１の内部に流体を供給（矢印４）または排出（矢印４’）する。チューブ１内部へ供給される流体としては、各種の気体や液体を選ぶことができる。例えば圧縮空気を選べば給排手段を安価で簡単な構成とすることが可能である。またオイルなどの液体を選べば、駆動部材２および駆動部材を介して移動させるべき対象物の重量が大きい場合にも駆動が可能になる。
【００１８】
駆動部材２および支持部材３はともにチューブ１の側面に接するように、かつ互いに対向するような位置に配置される。このときチューブ１は支持部材３により支持固定されているので、流体の供給または排出により、チューブ１が膨張（１の状態）または収縮（１’の状態）すると、駆動部材２は、チューブ１を介して支持部材３と離れたり（２の状態）近づいたり（２’の状態）するように動く（矢印５）。この駆動部材２の動きにより、図示せぬ駆動対象物が移動する。
【００１９】
チューブ１膨張時の駆動部材２の駆動範囲を制限するために、駆動部材２の外側にはストッパー２５が設けられている。駆動部材２が膨張したチューブ１によりストッパー２５に押し付けられて停止すると、チューブ１内部の体積は一定となり、チューブ１内部の流体はほとんど静止した状態となる。この状態ではチューブ１内部には全体に渡って均等な圧力が発生するため、チューブ１は駆動部材２を全体にわたって均一な力で押すことができ、従って駆動部材２の駆動位置精度を一様かつ高いものとすることが可能となる。
【００２０】
この、駆動部材２が膨張したチューブ１によりストッパー２５に押し付けられて停止するような動作を実現するためには、チューブ１が完全に膨張しきるよりも手前の位置で、駆動部材２を停止させられるように、ストッパー２５を配置する必要がある。
【００２１】
駆動部材２が長尺で細長い部材である場合、該部材は長さ方向にたわみが発生しやすく、その各部分（特に長さ方向の、両端部同士、および両端部と中央部）を同じ駆動量だけ平行に動かすことは、一般的に困難である。しかし本発明のチューブアクチュエーターによれば、駆動部材２の長さに対してチューブ１の長さを適宜設定しさえすれば、そのような長尺で細長い駆動部材に対しても、平行かつ位置決め精度の高い駆動を実施することができる。
【００２２】
なお、必要であれば、チューブ１の収縮時の駆動部材２の駆動範囲を制限するためのストッパー（不図示）を設けてもよい。また、駆動部材２には所定の方向（図２では矢印５の方向）に動くように、レールや溝などによるガイド（不図示）を設けてもよい。また、図２には駆動部材２が支持部材３に対して平行移動する場合を示しているが、他の動きに導くようなガイドなどを使用して、平行移動以外の動作をさせることも可能である。
【００２３】
駆動部材２の駆動量または駆動範囲（図２では矢印５の長さ）は、チューブ１の直径を適宜選択すること、および収縮時の駆動部材２の駆動範囲を制限するためのストッパー（不図示）の位置を設定することで調節可能である。
【００２４】
例えば、外径６ｍｍ、内径５ｍｍのシリコーンゴム製チューブを使用した場合で、支持部材３と駆動部材２の間が最大で５ｍｍになるようにストッパー２５を配置し、チューブ１収縮時のストッパー不使用とすると、駆動部材２の駆動量を２ｍｍ程度とすることができる。また、駆動量がもっと小さくてよい場合は、チューブ１収縮時のストッパーを適宜箇所に配置すれば、駆動量をそれ以下に設定することもできる。
【００２５】
駆動部材２の駆動量を大きくしたい場合は、外径および内径が大きいものをチューブ１として選択すればよい。
【００２６】
このように本願発明のチューブアクチュエーターは、長尺の細長い板状部材や面積の広い板状部材を、位置決め精度良く、１ｍｍ前後〜数ｃｍ平行駆動するのに非常に適している。
【００２７】
またチューブが１の状態から１’の状態になったときに、駆動部材が２の状態から２’の状態になるよう駆動部材２を戻すため、バネなどの戻し手段を設けたり、チューブ１と駆動部材２との接触面を接着したりしてもよい。あるいは、矢印５の方向を重力の方向と一致させられる場合には、チューブが１’の状態になったときに、駆動部材が２’の位置に重力により下りてくるようにしてもよい。
【００２８】
図１では駆動部材２が１つの場合を示しているが、この駆動部材２は複数個あってもよい。チューブ１の長さを、駆動部材２の長さに比べて相対的に長くして、複数個の駆動部材２が１本のチューブ１の側面に接するように配置すれば、複数個の駆動部材２を同期して駆動することが可能となる。
【００２９】
また、本実施形態のチューブアクチュエーター複数個を、分岐配管を介して１つの流体給排手段に接続すれば、複数の該チューブアクチュエーターを同期して動作させることも可能である。
【００３０】
本実施形態では流体給排手段への接続口をチューブ１の両端部としたが、片端部は流体が漏れないように閉じ、流体給排手段への接続口はもう一方の端部のみとするような実施形態も可能である。あるいは、チューブ１の両端部は閉じてしまい、チューブ１の側面に流体給排口を設けるような実施形態も可能である。
【００３１】
チューブ１の材質としては、チューブ内部に流体が供給されたときには直径方向に膨らみ、流体が排出されたときに押しつぶされたような形に変形が可能な、適度な柔軟性のあるものであれば何でも良く、シリコーンゴムなどの各種ゴムを使用することが可能である。
【００３２】
なお、チューブ１の材質は伸縮性（膨張性）を備えていてもいなくてもかまわないが、伸縮性が高すぎるものは支持部材３と駆動部材２の間からはみ出て（例えば図２では上方向など）しまい、チューブ１内部の体積が一定にならず、均等な圧力を発生できない場合があるので注意が必要である。そのような場合は、例えば図２の支持部材３を断面がＬ字形状ではなくコ字形状のものにしてチューブ１の直径方向の膨張を制限し、さらに長さ方向の膨張を制限するためチューブ１の端部を固定するなどして、膨張時のチューブ１内部の体積が一定になるようにすればよい。
【００３３】
駆動部材２および支持部材３の材質としては、チューブ１の直径方向の変形を駆動力として伝達するために、適度に剛性のあるものなら各種金属、硬質プラスチックなど何でもよい。
【００３４】
本発明のチューブアクチュエーターは、使用するチューブの長さを駆動部材や駆動対象物の大きさに合わせて設定することができる。それにより広い面積を持つ部材を駆動する場合でも少数のアクチュエーターで対応することが可能である。また駆動方向はチューブの直径方向であり、したがって駆動方向の設置スペースは、チューブ１外径と支持部材３および駆動部材２の厚さの分だけで済む、という長所がある
【００３５】
また、柔軟性のあるチューブ内部に流体を給排するという構造なので、機械的衝撃を発生させない柔軟な動きが可能で、比較的軽い重量で構成でき、また比較的少ない消費エネルギーで運転できる、という利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、機械的運動を行う各種の装置において、機械駆動を行うアクチュエーターとして利用することが可能である。その際、機械的衝撃を発生させない柔軟な動きが可能で、比較的軽い重量で構成でき、また比較的少ない消費エネルギーで運転でき、かつ、駆動方向にそれほど設置スペースを必要とせず、広い面積を持つ部材を駆動する場合でも少数個で駆動することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のチューブアクチュエーターのチューブの長さ方向に切った断面図で、（Ａ）チューブ内部に流体が供給されたときの模式図、（Ｂ）チューブ内部から流体が排出されたときの模式図。
【図２】図１のａ−ａ’線での断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１、１’・・・チューブ
１１・・・・チューブ端部の流体給排手段への接続口
２、２’・・・駆動部材
３・・・・・支持部材
４、４’・・・流体の供給および排出の方向
５・・・・・駆動部材の駆動方向
２５・・・・ストッパー
【図１】
0005023938.tif 000002
【図２】
0005023938.tif 000003