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流体注入型アクチュエータ

国内特許コード P130009065
整理番号 CHUO-91
掲載日 2013年4月17日
出願番号 特願2009-514143
登録番号 特許第5246717号
出願日 平成20年5月9日(2008.5.9)
登録日 平成25年4月19日(2013.4.19)
国際出願番号 JP2008058605
国際公開番号 WO2008140032
国際出願日 平成20年5月9日(2008.5.9)
国際公開日 平成20年11月20日(2008.11.20)
優先権データ
  • 特願2007-126814 (2007.5.11) JP
発明者
  • 中村 太郎
  • 山本 健二
出願人
  • 学校法人 中央大学
発明の名称 流体注入型アクチュエータ
発明の概要

筒状体内に流体を注入して膨張させて長手方向の長さを伸縮させる際に、半径方向の膨張を長手方向に効率よく伝達することのできるアクチュエータを提供するために、流体注入型アクチュエータ10の膨張収縮部であるアクチュエータ本体11を、円筒状のゴムチューブ12と、このゴムチューブ12に内挿された、上記ゴムチューブ12の長手方向に延長する、グラスロービング繊維などの径が10μm程度の複数の繊維13を上記ゴムチューブ12の周方向に沿って環状に配列して成る複数の環状繊維群13A~13Cとから構成し、ゴムチューブ12が膨張した場合でも、上記アクチュエータ本体11の全面にわたって上記ゴムチューブ12を長手方向へ拘束することができるようにした。

従来技術、競合技術の概要


近年、人工筋肉として、中空状の弾性体内に空気を注入して膨張させ、上記弾性体をその長手方向に収縮させる形態のものが知られている。図9(a)は、従来から研究されているマッキベン(McKibben)型人工筋肉50の構成を示す図で、この人工筋肉50は、円筒状のゴムチューブ51の外側をスリーブ状に編みこんだ繊維コード52で覆った構造となっている。上記ゴムチューブ51と繊維コード52とは、その両端でターミナル53及び締付バンド54により強く固定されている。そして、上記ゴムチューブ51内に、上記ターミナル53に設けられた空気注入用パイプ55から空気を注入して膨張させると、図9(b)に示すように、上記繊維コード52の繊維52a,52aのなす角度θが変化し、上記人工筋肉50は長手方向に収縮する。したがって、上記人工筋肉50は上記ターミナル53,53間の距離が変化するアクチュエータとして動作する。
しかし、マッキベン(McKibben)型人工筋肉50はゴムチューブ51に繊維コード52を覆わせているだけなので、伸縮時にはゴムチューブ51と繊維コード52との間に摩擦が生じ、そのため、ゴムが破けるなどの問題があった。
そこで、図10(a),(b)に示すような、繊維をゴムチューブ内に内挿した形態のゴム人工筋60が提案されている。このゴム人工筋60のゴムチューブ61は、ゴムフィルム62に、上記ゴムチューブ61の長手方向に延長し当該ゴムチューブ61の長手方向の延びを拘束する複数本のタコ糸(綿糸)63を内挿したもので、これにより、上記タコ糸63は周りのゴムフィルム62と一体化される。したがって、ゴムチューブ61の伸縮時における繊維(タコ糸63)とゴム(ゴムフィルム62)との間の摩擦を解消することができるので、人工筋60の耐久性が向上する。(例えば、非特許文献1参照)。

【非特許文献1】松下:ゴム人工筋製作法ノート;「計測と制御」第7巻第12号(昭和43年12月):pp110-116

産業上の利用分野


本発明は、例えば、人工筋肉等に用いられるアクチュエータに関するもので、特に、弾性体から成る筒状体内に流体を注入して膨張させ、筒状体の長さを伸縮させる形態の流体注入型アクチュエータに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
弾性体から成る筒状体とこの筒状体の両端に設けられた蓋部材とで作られる空間に供給される流体の圧力により上記筒状体を径方向に膨張させて、上記筒状体の長手方向の長さを収縮させる流体注入型アクチュエータであって、上記筒状体には、筒状体の長手方向に延長する複数の繊維が上記筒状体の横断面において上記筒状体の周方向に沿って環状に配列された環状繊維群と、上記環状繊維群の径方向外側もしくは径方向内側に配置される、筒状体の長手方向に延長する複数の繊維とが内挿されていることを特徴とする流体注入型アクチュエータ。
【請求項2】
上記環状繊維群の径方向外側もしくは径方向内側に配置される複数の繊維は、上記筒状体の周方向に沿って環状に配列されて環状繊維群を形成していることを特徴とする請求項1に記載の流体注入型アクチュエータ。
【請求項3】
上記環状繊維群の隣接する繊維間の径方向内側もしくは径方向外側に他の環状繊維群の繊維が位置していることを特徴とする請求項2に記載の流体注入型アクチュエータ。
【請求項4】
上記繊維は弾性体で被覆されていることを特徴とする請求項1~請求項3のいずれかに記載の流体注入型アクチュエータ。
【請求項5】
上記筒状体は外周部に上記筒状体の径方向への膨張を制限するリングを備えていることを特徴とする請求項1~請求項4のいずれかに記載の流体注入型アクチュエータ。
産業区分
  • 機構・伝動
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009514143thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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