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マッキベン型アクチュエータ及びマッキベン型アクチュエータによる負荷牽引装置及び方法 新技術説明会

国内特許コード P110001812
掲載日 2011年3月17日
出願番号 特願2005-223937
公開番号 特開2007-040365
登録番号 特許第4737608号
出願日 平成17年8月2日(2005.8.2)
公開日 平成19年2月15日(2007.2.15)
登録日 平成23年5月13日(2011.5.13)
発明者
  • 赤木 徹也
  • 堂田 周治郎
出願人
  • 財団法人岡山県産業振興財団
発明の名称 マッキベン型アクチュエータ及びマッキベン型アクチュエータによる負荷牽引装置及び方法 新技術説明会
発明の概要

【課題】各種の機器・装置の駆動源として使用できるソフトでフレキシブルを流体圧シリンダを提供する。
【解決手段】流体を給排できる二つの給排口が形成された弾性材からなるエラストマーチューブの外周にカバーコードを被覆した弾性体チューブと、給排口の間に設けられ、弾性体チューブ内の流体の流通は不能にするが、弾性体チューブの摺動は可能にするステージとから構成されることを特徴とするソフトシリンダ。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要

ゴム等の弾性材からなるチューブの外周に繊維等からなるカバーコードを被覆した弾性体チューブの中にエアー等の流体を流入させて大きな力を発生させる流体圧によるマッキベン型アクチュエータは、人工筋肉等に適用されることが知られており(非特許文献1)、これに関して特許出願もされている(特許文献1及び2)。これは、マッキベン型アクチュエータを構成する弾性体チューブの中を流体で加圧すると、弾性体チューブが膨張し、それによって発生した半径方向の膨張力がカバーコードによって軸方向の収縮力に変換されて力を発生させる仕組みを利用したものである。


このマッキベン型アクチュエータは、弾性体チューブが膨張することでボアが拡がり、剛体で構成される同径の流体圧シリンダに比べて約10倍の力が出せること、軟質部材で可撓的(フレキシブル)に構成されることから、人体等に触れても安全であること、シリンダに必要なロッドが不要であることから(ロッドレス)、構造が簡単で、軽量及びコンパクトになること、直線的でない移動も可能である、といった数多くの利点を有しており、人工筋肉だけでなく、ロボット等の産業機械のアクチュエータ(駆動源)としての利用が期待されている。


しかし、膨張によるストロークが弾性体チューブの自然長の25%程度と小さいこと、ストロークと共に出力が低下し、殊に、ストロークエンド付近になると極端に低下すること、速度及び位置制御が難しい、といった問題があり、現実には、人工筋肉等に適用されている以外には、一般的な機器・装置のアクチュエータとして採用されるまでには至っていない。

【非特許文献1】長田 義仁他著「ソフトアクチュエータ開発の最前線」株式会社双文社印刷所 2004年

【特許文献1】特開昭48-098279号公報

【特許文献2】特開昭60-190948号公報

産業上の利用分野

本発明は、マッキベン型アクチュエータ及びマッキベン型アクチュエータによる負荷牽引装置及び方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】 流体を給排できる二つの給排口が形成された弾性材からなるエラストマーチューブの外周に径方向の膨張を軸方向の引張力に変換できるカバーコードを被覆した弾性体チューブと、給排口の間に設けられ、弾性体チューブ内の流体の流通は不能にするが、弾性体チューブの摺動は可能にする固定されたステージとから構成されるマッキベン型アクチュエータにおいて、ステージで分割される二つの弾性体チューブを減圧して撓ませた状態を弾性体チューブの一方側の加圧による膨張で他方側の撓みを除撓し、他方側に流体を供給、排出して膨張、弛緩、除撓を繰り返すことで他方側の端部で負荷を牽引して一定のストロークずつステージ側に移動させることを特徴とするマッキベン型アクチュエータによる負荷牽引装置。
【請求項2】 請求項1の弾性体チューブを二本以上並列させ、各弾性体チューブの両端をそれぞれ連結板で連結した請求項1のマッキベン型アクチュエータによる負荷牽引装置。
【請求項3】 次のa~dのステップをとることを特徴とする請求項1のマッキベン型アクチュエータによる負荷牽引方法
a.ステージの一方側の弾性体チューブを加圧して膨張させることで、他方側の弾性体チューブを弛緩状態から一方側の弾性体チューブの膨張による引張力で引っ張って撓みを取る除撓状態にする
b.ステージの他方側の弾性体チューブを加圧して膨張させてその引張力で当該弾性体チューブの端部で負荷を牽引しながら所定のストロークステージ側に移動させる
c.ステージの他方側の弾性体チューブを減圧して弛緩させるが、一方側の弾性体チューブの膨張による引張力で他方側の弾性体チューブを除撓状態にする
d.b→cを繰り返す
【請求項4】 次のa~eのステップをとることを特徴とする請求項2の二本以上を並列させたマッキベン型アクチュエータによる負荷牽引方法
a.ステージの一方側の弾性体チューブの各々を加圧して膨張させてその引張力で引っ張って他方側の各々の弾性体チューブを弛緩状態から除撓状態にする
b.ステージの他方側の弾性体チューブを少なくとも一本を残して加圧して膨張させてその引張力で他方側の連結板で負荷を牽引しながら所定のストロークステージ側に移動させ
c.bのステップでステージの他方側に残った弾性体チューブが負荷の移動で弛緩状態になると、当該弾性体チューブの一方側による引張力で当該他方側の弾性体チューブを除撓状態にする
d.ステージの他方側の膨張させた弾性体チューブを減圧して弛緩状態にするが、当該一方側の弾性体チューブの膨張による引張力で当該弾性体チューブを除撓状態にするとともに、他方側の除撓した弾性体チューブを加圧して膨張させてその引張力で他方側の連結板で負荷を牽引しながら所定のストロークステージ側に移動させる
e.b→dを繰り返す
産業区分
  • 機構・伝動
  • 高分子化合物
  • その他運輸
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005223937thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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