(57)【要約】【課題】１系統による収縮と伸張の両動作を可能とし、かつ動作時に内圧を保持しガスの弾力性・伸縮性の活用を可能として、安価かつコンパクトなアクチュエータに結び付けられるガス圧シリンダ装置およびその制御方法を提供すること。【解決手段】本発明のガス圧シリンダ装置は、シリンダチューブ１内にピストン２を有し、ピストン２でシリンダチューブ１内を区切りピストン２の両側に２つの室４．５を形成するシリンダ手段３１と、一方の室４にガスを供給し、他方の室５からガスの排出を行う給排気手段３２とを備え、給排気手段３２は、排出するガスの排気流量を制御する排気スピードコントローラ１８、１９を有することを特徴とする。【選択図】        図１
2009281480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダチューブ内にピストンを有し、前記ピストンで前記シリンダチューブ内を区切り前記ピストンの両側に２つの室を形成するシリンダ手段と、
一方の前記室にガスを供給し、他方の前記室からガスの排出を行う給排気手段とを備えるガス圧シリンダ装置であって、
前記給排気手段は、排出する前記ガスの排気流量を制御する排気スピードコントローラを有することを特徴とするガス圧シリンダ装置。
【請求項２】
一方の前記室を収縮室、他方の前記室を伸張室とし、前記排気スピードコントローラとして収縮排気スピードコントローラと伸張排気スピードコントローラとを有し、
前記給排気手段として、
前記収縮室に接続された収縮側ガス室と、
前記伸張室に接続された伸張側ガス室と、
前記収縮側ガス室に並列に接続された伸張用給排管及び収縮用給気管と、
前記伸張側ガス室に並列に接続された収縮用給排管及び伸張用給気管と、
前記収縮側ガス室に圧搾ガスを供給する収縮側供給管と、
前記伸張側ガス室に圧搾ガスを供給する伸張側供給管と、
前記収縮排気スピードコントローラを経路中に有する収縮用排気管と、
前記伸張排気スピードコントローラを経路中に有する伸張用排気管と、
収縮側供給管及び伸張側供給管に接続された供給源管と、
前記収縮側供給管を前記収縮用給気管と前記収縮用給排管とに選択的に接続し、前記収縮側供給管を前記収縮用給気管に接続したときに前記収縮用排気管を前記収縮用給排管に接続する収縮動作制御機構と、
前記伸張側供給管を前記伸張用給気管と前記伸張用給排管とに選択的に接続し、前記伸張側供給管を前記伸張用給気管に接続したときに前記伸張用排気管を前記伸張用給排管に接続する伸張動作制御機構と、
前記伸張用給排管の経路中に接続された収縮側流入量制限機構と、
前記収縮用給排管の経路中に接続された伸張側流入量制限機構と、
前記収縮側供給管の経路中に接続された収縮逆流制限機構と、
前記伸張側供給管の経路中に接続された伸張逆流制限機構と、
を備え、
前記収縮側流入量制限機構では、前記収縮側ガス室へのガス流れを制限し、
前記伸張側流入量制限機構では、前記伸張側ガス室へのガス流れを制限し、
前記収縮逆流制限機構及び前記伸張逆流制限機構では、前記供給源管へのガス流れを制限することを特徴とする請求項１に記載のガス圧シリンダ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のガス圧シリンダ装置の制御方法であって、
前記収縮動作制御機構では、前記収縮側供給管を前記収縮用給排管に接続し、前記収縮用給気管を封止し、前記伸張動作制御機構では、前記伸張側供給管を前記伸張用給排管に接続し、前記伸張用給気管を封止する定常動作行程と、
前記収縮動作制御機構では、前記収縮側供給管を前記収縮用給気管に接続し、前記収縮用給排管を前記収縮用排気管に接続し、前記伸張動作制御機構では、前記伸張側供給管を前記伸張用給排管に接続し、前記伸張用給気管を封止する収縮動作行程と、
前記収縮動作制御機構では、前記収縮側供給管を前記収縮用給排管に接続し、前記収縮用給気管を封止し、前記伸張動作制御機構では、前記伸張側供給管を前記伸張用給気管に接続し、前記伸張用給排管を前記伸張用排気管に接続する伸張動作行程と、
を有することを特徴とするガス圧シリンダ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧搾ガスによって駆動するアクチュエータ、例えば、人工筋肉用のアクチュエータなどに利用されるガス圧シリンダ装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
従来のガス圧シリンダ装置として、ガス圧ラバーアクチュエータがある。このガス圧ラバーアクチュエータは、繊維を格子状に編み込み筒状に整形した編み込み部材と、圧搾ガスを封じ込めるための筒状のゴムチューブとを組み合わせたものであり、圧搾ガスの給入によるゴムチューブの膨張力を編み込み部材に伝達し、収縮方向への動作に変換することにより、アクチュエータとして機能させるものである。
例えば、図４に示すように、収縮用のガス圧ラバーアクチュエータ７１と伸張用のガス圧ラバーアクチュエータ７２の２系統を、筋肉基材７３に対向設置して、ガスが元来持つ伸縮性・弾力性を活かして、人工筋肉７０に用いられている。
一方、安定した位置決め性能を発揮するガス圧シリンダの位置決め制御方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
この制御方法は、ガス圧シリンダ装置のスライダの位置決め方法において、任意の位置で位置決めする場合に、ガス圧シリンダの摩擦力を推定し、電磁弁の給排気を切り換え、駆動力となる左右シリンダ空間の差圧に対し、摩擦力に相当するオフセット値として負荷質量、加速度からなる慣性力と速度、変位からなる電磁弁の給排気を切り換える条件式の値を加えることによりスライダを作動させるものである。
【特許文献１】特開平４−２０３６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記人工筋肉７０の伸張用のガス圧ラバーアクチュエータ７２は、伸張動作時の排気によりその室内の内圧が保持されずに萎み、圧搾ガス特有の柔軟性を損なっている。また、アクチュエータの機能としては収縮動作のみ可能であるため、ガス圧ラバーアクチュエータでは１系統で収縮と伸張を兼ねることが不可である。従って、ガス圧ラバーアクチュエータのようなガス圧シリンダ装置は、高価になりかつ構造が複雑になるという問題がある。
また、ガス圧シリンダの位置決め制御方法は、左右シリンダ空間の差圧を利用するものであり、ガス圧シリンダの内圧を保持することを考慮したものではない。従って、ガスの弾力性や伸縮性が活かされた柔軟なアクチュエータへの適用に困難な点がある。
【０００４】
したがって本発明は、１系統による収縮と伸張の両動作を可能とし、かつ動作時に内圧を保持しガスの弾力性・伸縮性の活用を可能として、安価かつコンパクトなアクチュエータのためのガス圧シリンダ装置およびその制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の本発明のガス圧シリンダ装置は、シリンダチューブ内にピストンを有し、前記ピストンで前記シリンダチューブ内を区切り前記ピストンの両側に２つの室を形成するシリンダ手段と、一方の前記室にガスを供給し、他方の前記室からガスの排出を行う給排気手段とを備えるガス圧シリンダ装置であって、前記給排気手段は、排出する前記ガスの排気流量を制御する排気スピードコントローラを有することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のガス圧シリンダ装置において、一方の前記室を収縮室、他方の前記室を伸張室とし、前記排気スピードコントローラとして収縮排気スピードコントローラと伸張排気スピードコントローラとを有し、前記給排気手段として、前記収縮室に接続された収縮側ガス室と、前記伸張室に接続された伸張側ガス室と、前記収縮側ガス室に並列に接続された伸張用給排管及び収縮用給気管と、前記伸張側ガス室に並列に接続された収縮用給排管及び伸張用給気管と、前記収縮側ガス室に圧搾ガスを供給する収縮側供給管と、前記伸張側ガス室に圧搾ガスを供給する伸張側供給管と、前記収縮排気スピードコントローラを経路中に有する収縮用排気管と、前記伸張排気スピードコントローラを経路中に有する伸張用排気管と、収縮側供給管及び伸張側供給管に接続された供給源管と、前記収縮側供給管を前記収縮用給気管と前記収縮用給排管とに選択的に接続し、前記収縮側供給管を前記収縮用給気管に接続したときに前記収縮用排気管を前記収縮用給排管に接続する収縮動作制御機構と、前記伸張側供給管を前記伸張用給気管と前記伸張用給排管とに選択的に接続し、前記伸張側供給管を前記伸張用給気管に接続したときに前記伸張用排気管を前記伸張用給排管に接続する伸張動作制御機構と、前記伸張用給排管の経路中に接続された収縮側流入量制限機構と、前記収縮用給排管の経路中に接続された伸張側流入量制限機構と、前記収縮側供給管の経路中に接続された収縮逆流制限機構と、前記伸張側供給管の経路中に接続された伸張逆流制限機構と、を備え、前記収縮側流入量制限機構では、前記収縮側ガス室へのガス流れを制限し、前記伸張側流入量制限機構では、前記伸張側ガス室へのガス流れを制限し、前記収縮逆流制限機構及び前記伸張逆流制限機構では、前記分岐配管へのガス流れを制限することを特徴とする。  請求項３記載の本発明のガス圧シリンダ装置の制御方法は、請求項２に記載のガス圧シリンダ装置の制御方法であって、前記収縮動作制御機構では、前記収縮側供給管を前記収縮用給排管に接続し、前記収縮用給気管を封止し、前記伸張動作制御機構では、前記伸張側供給管を前記伸張用給排管に接続し、前記伸張用給気管を封止する定常動作行程と、前記収縮動作制御機構では、前記収縮側供給管を前記収縮用給気管に接続し、前記収縮用給排管を前記収縮用排気管に接続し、前記伸張動作制御機構では、前記伸張側供給管を前記伸張用給排管に接続し、前記伸張用給気管を封止する収縮動作行程と、前記収縮動作制御機構では、前記収縮側供給管を前記収縮用給排管に接続し、前記収縮用給気管を封止し、前記伸張動作制御機構では、前記伸張側供給管を前記伸張用給気管に接続し、前記伸張用給排管を前記伸張用排気管に接続する伸張動作行程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のガス圧シリンダ装置およびその制御方法によれば、１系統での収縮と伸張の動作が可能であり、かつ動作時や停止時に内圧を保持してガスの持つ弾力性や伸縮性を活かすことができ、安価かつコンパクトなアクチュエータの提供が可能となる。
即ち、ガス圧ラバーアクチュエータと同様に圧搾ガス特有の弾力性を有するため、人体あるいは生体への適用が可能である。
また、任意の位置まで移動し一定の保持力を保ったまま停止することが可能なため、広範な用途に利用可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の第１の実施の形態によるガス圧シリンダ装置は、前記室にガスを供給し、他方の前記室からガスの排出を行う給排気手段とを備え、給排気手段は、排出する前記ガスの排気流量を制御する排気スピードコントローラを有するものである。
本実施の形態によれば、ピストンを往復移動させることで、１系統による収縮と伸張の両動作を行わせることができる。また、排気流量を制御することで、ピストンを移動させるときの排気側室内の圧力変化が抑えられ、内圧を保持してガスの持つ弾力性・伸縮性を活かすことができる。従って、安価かつコンパクトなアクチュエータのためのガス圧シリンダ装置を提供できる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるガス圧シリンダ装置において、一方の前記室を収縮室、他方の前記室を伸張室とし、前記排気スピードコントローラとして収縮排気スピードコントローラと伸張排気スピードコントローラとを有し、前記給排気手段として、前記収縮室に接続された収縮側ガス室と、前記伸張室に接続された伸張側ガス室と、前記収縮側ガス室に並列に接続された伸張用給排管及び収縮用給気管と、前記伸張側ガス室に並列に接続された収縮用給排管及び伸張用給気管と、前記収縮側ガス室に圧搾ガスを供給する収縮側供給管と、前記伸張側ガス室に圧搾ガスを供給する伸張側供給管と、前記収縮排気スピードコントローラを経路中に有する収縮用排気管と、前記伸張排気スピードコントローラを経路中に有する伸張用排気管と、収縮側供給管及び伸張側供給管に接続された供給源管と、前記収縮側供給管を前記収縮用給気管と前記収縮用給排管とに選択的に接続し、前記収縮側供給管を前記収縮用給気管に接続したときに前記収縮用排気管を前記収縮用給排管に接続する収縮動作制御機構と、前記伸張側供給管を前記伸張用給気管と前記伸張用給排管とに選択的に接続し、前記伸張側供給管を前記伸張用給気管に接続したときに前記伸張用排気管を前記伸張用給排管に接続する伸張動作制御機構と、前記伸張用給排管の経路中に接続された収縮側流入量制限機構と、前記収縮用給排管の経路中に接続された伸張側流入量制限機構と、前記収縮側供給管の経路中に接続された収縮逆流制限機構と、前記伸張側供給管の経路中に接続された伸張逆流制限機構とを備え、前記収縮側流入量制限機構では、前記収縮側ガス室へのガス流れを制限し、前記伸張側流入量制限機構では、前記伸張側ガス室へのガス流れを制限し、前記収縮逆流制限機構及び前記伸張逆流制限機構では、前記分岐配管へのガス流れを制限するものである。
本実施の形態によれば、ピストンの両側に配置されている伸張室と収縮室には、供給源管から供給されている圧搾ガスのガス圧が常時保持され、ピストンの位置は供給されているガス圧で保持されるので、任意の位置まで移動し一定の保持力を保ったまま停止することができる。
本発明の第３の実施の形態によるガス圧シリンダ装置の制御方法は、収縮動作制御機構では、前記収縮側供給管を前記収縮用給排管に接続し、前記収縮用給気管を封止し、前記伸張動作制御機構では、前記伸張側供給管を前記伸張用給排管に接続し、前記伸張用給気管を封止する定常動作行程と、前記収縮動作制御機構では、前記収縮側供給管を前記収縮用給気管に接続し、前記収縮用給排管を前記収縮用排気管に接続し、前記伸張動作制御機構では、前記伸張側供給管を前記伸張用給排管に接続し、前記伸張用給気管を封止する収縮動作行程と、前記収縮動作制御機構では、前記収縮側供給管を前記収縮用給排管に接続し、前記収縮用給気管を封止し、前記伸張動作制御機構では、前記伸張側供給管を前記伸張用給気管に接続し、前記伸張用給排管を前記伸張用排気管に接続する伸張動作行程とを有するものである。
本実施の形態によれば、定常動作行程では、ピストンの位置は供給されているガス圧で保持されるので、任意の位置まで移動し一定の保持力を保ったまま停止することができる。また、収縮動作行程と伸張動作行程では、排気流量を制御してピストンを往復移動させることで１系統による収縮動作及び伸張動作をスムーズに行わせることができる。
【実施例１】
【０００８】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施例にかかるガス圧シリンダ装置の模式図、図２は同装置の収縮動作状態を示す模式図、図３は同装置の伸張動作状態を示す模式図である。
図１において、本実施例によるガス圧シリンダ装置３０は、シリンダ手段３１と、シリンダ手段３１に圧搾ガスを給排する給排気手段３２とから構成される。
シリンダ手段３１は、シリンダチューブ１（以下、シリンダ１）と、ピストン２と、ロッド３とからなる。シリンダ手段３１は、一般に市販されている空気圧シリンダである。ピストン２は、ガスシリンダ１内における圧搾ガスの圧力差によって、シリンダ１内部を往復動作し、ロッド３は、ピストン２の動作を外部に伝達する出力手段である。
収縮室４および伸張室５は、ピストン２によってガス区切られたシリンダ１内部の空間である。そして、収縮室４および伸張室５の空間は、ピストン２の動作によってそれぞれ拡張および縮小する。
収縮室４に連通する収縮側ガス室６、および伸張室５に連通する伸張側ガス室７は、収縮室４および伸張室５へ圧搾ガスをそれぞれ流入するとともに収縮室４および伸張室５から圧搾ガスをそれぞれ排出するガス管である。
また、収縮用給排管８は、収縮動作に用いられて圧搾ガスを給排する管であり、伸張用給排管９は、伸張動作に用いられて圧搾ガスを給排する管である。収縮用給気管１２は、収縮動作に用いられて圧搾ガスを供給する管であり、伸張用給気管１３は、伸張動作に用いられて圧搾ガスを供給する管である。そして、収縮側ガス室６に、伸張用給排管９及び収縮用給気管１２を並列に接続し、伸張側ガス室７に、収縮用給排管８及び伸張用給気管１３を並列に接続している。
【０００９】
収縮室４側への圧搾ガスの流入量を制限する収縮側流入量制限機構１０、および伸張室５側への圧搾ガスの流入量を制限する伸張側流入量制限機構１１は、収縮室４および伸張室５から圧搾ガスを流出させる方向を順方向とし、収縮室４および伸張室５へ圧搾ガスを流入させる方向を逆方向として、収縮室４及び伸張室５への圧搾ガスの流入量を制限する機構である。
そして、収縮側流入量制限機構１０および伸張側流入量制限機構１１は、通常は逆流制限を最大に設定して、逆方向へ圧搾ガスが流れることのないように制御している。
【００１０】
収縮動作の制御に用いられる収縮動作制御機構１４、および伸張動作の制御に用いられる伸張動作制御機構１５は、例えば、切り替え式のメカバルブであり、定常時は、継ぎ手Ａと継ぎ手Ｒ１が内部で接続され、かつ継ぎ手Ｂと継ぎ手Ｐも内部で接続されている。そして、動作時は、継ぎ手Ａと継ぎ手Ｐが内部で接続され、かつ継ぎ手Ｂと継ぎ手Ｒ２が内部で接続される機構となっている。
継ぎ手Ｒ１はそれぞれ封止されている。そして、収縮動作制御機構１４の継ぎ手Ｒ２には収縮用排気管１６が接続され、伸張動作制御機構１５の継ぎ手Ｒ２には伸張用排気管１７が接続されている。更に、収縮用排気管１６に収縮排気スピードコントローラ１８を設け、伸張用排気管１７に伸張排気スピードコントローラ１９を設ける構成とし、それぞれの動作における排気流量を制限することにより、システムの動作速度の調整を可能としている。
収縮動作時に圧搾ガスの逆流を制限する収縮逆流制限機構２０、および伸張動作時に圧搾ガスの逆流を制限する伸張逆流制限機構２１は、圧搾ガスの供給源に連通する供給源管２６から供給される圧搾ガスを、供給源管２６に連通する分岐配管２４から収縮動作制御機構１４、および伸張動作制御機構１５へ流入させる方向を順方向とし、収縮動作制御機構１４、および伸張動作制御機構１５から分岐配管２４へ流出させる方向を逆方向として、収縮時及び伸張時の圧搾ガスの逆流を制限する機構である。
そして、収縮逆流制限機構２０および伸張逆流制限機構２１は、通常は逆流制限を最大に設定して、逆方向へ圧搾ガスが流れることのないように制御している。
更に、収縮側供給管２２は、収縮動作制御機構１４に圧搾ガスを供給する管であり、伸張側供給管２３は、伸張動作制御機構１５に圧搾ガスを供給する管である。そして、減圧器２５は、供給源管２６から供給される圧搾ガスを減圧する装置である。
【００１１】
ここで、本実施例におけるガス圧シリンダ装置の動作原理を、図面を参照して説明する。
本ガス圧シリンダ装置３０は、収縮動作制御機構１４あるいは伸張動作制御機構１５を操作することにより、ピストン２をガスシリンダ１の稼動範囲内において任意の位置へ移動させる装置である。
【００１２】
先ず、図１を用いて、収縮動作制御機構１４および伸張動作制御機構１５のいずれも操作していない定常動作状態を説明する。
定常動作状態においては、収縮動作制御機構１４および伸張動作制御機構１５のいずれも、継ぎ手Ａは継ぎ手Ｒ１と内部で接続され、かつ継ぎ手Ｂは継ぎ手Ｐと内部で接続している。
収縮室４内に封入されている圧搾ガスは、収縮側流入量制限機構１０および伸張動作制御機構１５を通過して伸張逆流制限機構２１まで到達可能であるが、伸張逆流制限機構２１を通過できない。また、供給源管２６から伸張側供給管２３および伸張動作制御機構１５の継ぎ手Ｐと継ぎ手Ｂを通過して収縮側流入量制限機構１０まで到達する圧搾ガスは、収縮側流入量制限機構１０を通過できない。更に、収縮用給気管１２を通じて収縮動作制御機構１４まで圧搾ガスは到達可能であるが、収縮動作制御機構１４の継ぎ手Ｒ１は封止されている。従って、収縮室４内の圧搾ガスは、外部とは遮断された状態となる。
同様に、伸張室５内に封入されている圧搾ガスは、伸張側流入量制限機構１１および収縮動作制御機構１４を通過して収縮逆流制限機構２０まで到達可能であるが、収縮逆流制限機構２０を通過できない。また、供給源管２６から収縮側供給管２２および収縮動作制御機構１４の継ぎ手Ｐと継ぎ手Ｂを通過して伸張側流入量制限機構１１まで到達する圧搾ガスは、伸張側流入量制限機構１１を通過できない。更に、伸張用給気管１３を通じて伸張動作制御機構１５まで圧搾ガスは到達可能であるが、伸張動作制御機構１５の継ぎ手Ｒ１は封止されている。従って、伸張室５内の圧搾ガスは、外部とは遮断された状態となる。
すなわち、定常状態においては、収縮室４および伸張室５内の圧搾ガスは、共に外部との流出入が遮断された状態にあり、定常状態においてピストン２の位置は変化しない。
【００１３】
次に、図２を用いて、収縮動作制御機構１４を操作した場合の、ガス圧シリンダ装置３０の収縮動作について説明する。
収縮動作制御機構１４が操作されている状態では、収縮動作制御機構１４内部で、継ぎ手Ａは継ぎ手Ｐと接続し、かつ継ぎ手Ｂは継ぎ手Ｒ２と接続している。そして、収縮側供給管２２から圧搾ガスが、継ぎ手Ｐおよび継ぎ手Ａを介して、収縮用給気管１２へ供給され、この圧搾ガスは収縮側ガス室６を介して収縮室４へ充填される。同時に、収縮用給気管１２へ供給された圧搾ガスは、収縮側流入量制限機構１０を通過して伸張逆流制限機構２１まで達することが可能であるが、伸張逆流制限機構２１を通過できない。
一方、伸張室５内の圧搾ガスは、伸張側ガス室７および収縮用給排管８を介して収縮動作制御機構１４に到達し、継ぎ手Ｂと継ぎ手Ｒ２を介して収縮用排気管１６から排気される。この収縮動作時の排気の流速（排気流量）を、収縮排気スピードコントローラ１８で調整する。
上述のように収縮室４へ圧搾ガスが充填されるとともに、伸張室５から圧搾ガスが排気されるので、ガスシリンダ１内のピストン２およびロッド３は、ガスシリンダ１の収縮動作方向へ移動し、ガスシリンダ１は収縮動作する。
【００１４】
次に、図３を用いて、伸張動作制御機構１５を操作した場合の、ガス圧シリンダ装置３０の伸張動作について説明する。
伸張動作制御機構１５が操作されている状態では、伸張動作制御機構１５内部で、継ぎ手Ａは継ぎ手Ｐと接続し、かつ継ぎ手Ｂは継ぎ手Ｒ２と接続している。そして、伸張側供給管２３から圧搾ガスが、継ぎ手Ｐおよび継ぎ手Ａを介して、伸張用給気管１３へ供給され、この圧搾ガスは伸張側ガス室７を介して伸張室５へ充填される。また、伸張用給気管１３へ供給された圧搾ガスは、伸張側流入量制限機構１１を通過して収縮逆流制限機構２０まで達することが可能であるが、収縮逆流制限機構２０を通過できない。
一方、収縮室４内の圧搾ガスは、収縮側ガス室６および伸張用給排管９を介して伸張動作制御機構１５に到達し、継ぎ手Ｂと継ぎ手Ｒ２を介して伸張用排気管１７から排気される。この伸張動作時の排気の流速を、伸張排気スピードコントローラ１９で調整する。
上述のように伸張室５へ圧搾ガスが充填されるとともに、収縮室４から圧搾ガスが排気されるので、ガスシリンダ１内のピストン２およびロッド３は、ガスシリンダ１の伸張動作方向へ移動し、ガスシリンダ１は伸張動作する。
【００１５】
次に、上記動作をするガス圧シリンダ装置の使用方法について説明する。
定常状態においては、伸張動作制御機構１５および収縮動作制御機構１４は操作されていない状態であり、伸張動作制御機構１５および収縮動作制御機構１４のいずれも弁の状態は、収縮用給排管８と伸張用給排管９のいずれに対しても給気動作となっているが、シリンダ手段３１のシリンダ１内のピストン２の両側に配置されている伸張室５と収縮室４には、供給源管２６から供給されている圧搾ガスのガス圧が常時保持されており、ピストン２の位置は供給されているガス圧で保持されるので、任意の位置まで移動し一定の保持力を保ったまま停止することができる。
【００１６】
また、ガス圧シリンダ装置の収縮動作時の使用方法においては、収縮動作制御機構１４を操作すると、伸張側ガス室７に接続される収縮用給排管８は排気を開始し、収縮側ガス室６に接続される収縮用給気管１２は圧搾ガス供給側に切り替わって圧搾ガスの供給を開始する。この状態において収縮室４は拡張し、伸張室５は圧搾ガスが流出して収縮するため、ピストン２は伸張室５側の方向へ移動し、ロッド３は収縮する。
この時、収縮排気スピードコントローラ１８が伸張室５内からの排気流量を制限して、収縮速度を調整する。即ち、収縮室４の拡張に伴うピストン２の収縮側への移動に合わせた排出を行うように制御する。従って、収縮排気スピードコントローラ１８は、収縮室４側から押されて動くピストン２のストローク分に相当する容量だけを排出させ、伸張室５内の圧力を保持するように、排気流量を制御する。ピストン２の移動が追い付かない程度に排気流量（流速）が大きいと、伸張室５内の圧力を保持することができないためである。
次に、収縮動作制御機構１４の操作を解除すると、伸張側ガス室７に接続される収縮用給排管８は給気側となって、速やかに圧搾ガス気圧を定常状態に戻す。
一方、収縮側ガス室６に接続される収縮用給気管１２は封止側に切り替わって、圧搾ガスの流入を遮断する。そのため、ピストン２はガス圧のバランスの取れる位置で停止し、停止位置にてピストン２を給排気手段３２に供給されているガス圧で保持するので、本発明のガス圧シリンダ装置は、ガス圧ラバーアクチュエータと同様な弾力性を有するアクチュエータ等に好適である。
【００１７】
また、ガス圧シリンダ装置の伸張動作時の使用方法においては、伸張動作制御機構１５を操作すると、収縮側ガス室６に接続される伸張用給排管９は排気を開始し、伸張側ガス室７に接続される伸張用給気管１３は圧搾ガス供給側に切り替わって圧搾ガスの供給を開始する。この状態において伸張室５は拡張し、収縮室４は圧搾ガスが流出して収縮するため、ピストン２は収縮室４側の方向へ移動し、ロッド３は伸張する。この時、伸張排気スピードコントローラ１９は、伸張室５側から押されて動くピストン２のストローク分に相当する容量だけを排出させ、収縮室４内の圧力を保持するように、排気流量を制御する。
次に、伸張動作制御機構１５の操作を解除すると、収縮側ガス室６に接続される伸張用給排管９は給気側となって、速やかに圧搾ガス気圧を定常状態に戻す。
一方、伸張側ガス室７に接続される伸張用給気管１３は封止側に切り替わって、圧搾ガスの流入を遮断する。そのため、ピストン２はガス圧のバランスの取れる位置で停止し、停止位置にてピストン２を給排気手段３２に供給されているガス圧で保持するので、弾力性を有するアクチュエータ等に好適である。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
以上のように、本発明にかかる圧搾ガスを使ったガス圧シリンダ装置およびその制御方法が、圧搾ガス特有の柔軟性を損なうことのないアクチュエータの実現を可能とするため、人体或いは生体へのアクチュエータの適用が容易になるばかりでなく、量産品であるガスエアシリンダをアクチュエータに使用できるようになり、安価かつコンパクトなアクチュエータの提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例によるガス圧シリンダ装置の模式図
【図２】同装置の収縮動作状態を示す模式図
【図３】同装置の伸張動作状態を示す模式図
【図４】従来の人工筋肉用のガス圧ラバーアクチュエータを示す図
【符号の説明】
【００２０】
１  シリンダチューブ（シリンダ）
２  ピストン
３  ロッド
４  収縮室
５  伸張室
６  収縮側ガス管
７  伸張側ガス管
８  収縮用給排管
９  伸張用給排管
１０  収縮側流入量制限機構
１１  伸張側流入量制限機構
１２  収縮用給気管
１３  伸張用給気管
１４  収縮動作制御機構
１５  伸張動作制御機構
１６  収縮用排気管
１７  伸張用排気管
１８  収縮排気スピードコントローラ
１９  伸張排気スピードコントローラ
２０  収縮逆流制限機構
２１  伸張逆流制限機構
２２  収縮側供給管
２３  伸張側供給管
２４  分岐配管
２５  減圧器
２６  供給源管
３０    ガス圧シリンダ装置
３１    シリンダ手段
３２    給排気手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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