JPH04194406A - Actuator - Google Patents
ActuatorInfo
- Publication number
- JPH04194406A JPH04194406A JP32756190A JP32756190A JPH04194406A JP H04194406 A JPH04194406 A JP H04194406A JP 32756190 A JP32756190 A JP 32756190A JP 32756190 A JP32756190 A JP 32756190A JP H04194406 A JPH04194406 A JP H04194406A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- elastic body
- actuator
- cylindrical elastic
- tip
- sealing part
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 18
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 10
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 10
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 8
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229920001875 Ebonite Polymers 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010073 coating (rubber) Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Actuator (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明はアクチュエータに係り、特に流体エネルギによ
り動作するアクチュエータ先端の湾曲伸縮の運動量が大
きくなるようにしたアクチュエータに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to an actuator, and particularly to an actuator that is operated by fluid energy and has a large momentum of bending and expansion/contraction at the tip of the actuator.
（従来の技術）
従来より空気や油といった流体の持つエネルギを利用し
て動作するアクチュエータとして、空油圧シリンダや空
油圧モータ等が広く用いられている。(Prior Art) Air-hydraulic cylinders, air-hydraulic motors, and the like have been widely used as actuators that operate using the energy of fluids such as air and oil.
これらの７クチユエータは一般にピストンやシリンダ笠
の摺動部を有するため、この摺動部から作動流体が漏洩
したり、部品の摺動摩擦により滑らかな動作や精密な位
置決めが難しいという問題がある。Since these 7 cutuators generally have sliding parts such as pistons and cylinder caps, there are problems such as leakage of working fluid from these sliding parts and difficulty in smooth operation and precise positioning due to sliding friction of parts.
これに対し、内部に圧力室の形成された筒状弾性体に作
動流体を作用させ、所定の変形を生じさせるようにした
アクチュエータが提案されている。In contrast, an actuator has been proposed in which a working fluid is applied to a cylindrical elastic body having a pressure chamber formed therein to cause a predetermined deformation.
（特開平１−２４７８０９号公報参照）。(Refer to Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-247809).
ここでこの筒状弾性体からなるアクチュエータの構造に
ついて第８図（ａ）及び（ｂ−）を参照して説明する。Here, the structure of the actuator made of this cylindrical elastic body will be explained with reference to FIGS. 8(a) and 8(b-).
−
アクチュエータを構成する筒状弾性体５０は第８図（ａ
）に示したように外周壁を形成する弾性体本体５１と、
この弾性体本体５１の両端に固着された先端封止部５２
、根元封止部５３と、この根元封止部５３に嵌挿された
３本の操作チニーブ５４ｇ、５４ｂ、５４ｃとから構成
されている。- The cylindrical elastic body 50 constituting the actuator is shown in FIG.
), an elastic main body 51 forming an outer peripheral wall;
Tip sealing parts 52 fixed to both ends of this elastic body 51
, a root sealing portion 53, and three operating tinibs 54g, 54b, and 54c fitted into the root sealing portion 53.
このうち弾性体本体５１は断面形状が扇形の同一形状か
らなる３′つの単位筒状弾性体５５ａ。Among these, the elastic body main body 51 includes 3' unit cylindrical elastic bodies 55a each having the same fan-shaped cross section.
５５ｂ、５５ｃをその軸方向に並列に接着することによ
り一体成形したものである。なお、単位筒状弾性体５５
ａ、５５ｂ、５５ｃは例えばシリコンゴムから製作され
ている。このため接着された部位により筒状弾性体の軸
方向に弾性隔壁５６゜５７．５８が延設され、これら弾
性隔壁５６゜５７．５８により筒状弾性体の内部には３
室の圧力室５９．６０．６１が形成されている。55b and 55c are integrally molded by adhering them in parallel in the axial direction. Note that the unit cylindrical elastic body 55
a, 55b, and 55c are made of silicone rubber, for example. For this reason, elastic partition walls 56° 57.58 are extended in the axial direction of the cylindrical elastic body by the bonded parts, and these elastic partition walls 56° 57.58 allow 3 parts inside the cylindrical elastic body.
A pressure chamber 59,60,61 of the chamber is formed.
また、上記単位筒状弾性体５５ａ、５５ｂ。Further, the unit cylindrical elastic bodies 55a and 55b.
５５ｃの外周には補強繊維６２が間隔を密にして螺旋状
に巻装されそおり、さらにその外周面を被覆するように
弾性材料のシリコンゴム被膜６３が形成されている。こ
のため上記筒状弾性体５０は上記補強繊維６２とシリコ
ンゴムとの複合作用により異方性弾性特性を示し、縦弾
性係数の小さい方向は筒状弾性体５０の軸方向と略一致
し、軸方向りには伸びやすく、一方、軸方向と直交する
半径方向Ｒに、は上記補強繊維６２が変形を拘束するた
め縦弾性係数が大きくなり、伸びにくくなっている。Reinforcing fibers 62 are spirally wound around the outer periphery of the reinforcing fibers 62 at close intervals, and a silicone rubber coating 63 made of an elastic material is formed to cover the outer periphery. Therefore, the cylindrical elastic body 50 exhibits anisotropic elastic properties due to the combined effect of the reinforcing fibers 62 and silicone rubber, and the direction in which the longitudinal elastic modulus is small approximately coincides with the axial direction of the cylindrical elastic body 50. On the other hand, in the radial direction R perpendicular to the axial direction, the reinforcing fibers 62 restrain deformation, so the longitudinal elastic modulus increases, making it difficult to stretch.
さらに上記先端封止部５２は金属などにより形成され、
上記単位筒状弾性体５５ａ、５５ｂ。Furthermore, the tip sealing portion 52 is formed of metal or the like,
The unit cylindrical elastic bodies 55a, 55b.
５５ｃに形成された各圧力室５９．６０．６１を封止す
るように扇形状をなし、その一端が単位筒状弾性体５５
ａ、５５ｂ、５５ｃに嵌挿固着されている。It has a fan shape so as to seal each pressure chamber 59, 60, 61 formed in 55c, and one end thereof is connected to the unit cylindrical elastic body 55.
a, 55b, and 55c.
また、上記根元封止部５３も先端封止部５２と同様に扇
形状をなし、一端か単位筒状弾性体５５ａ、５５ｂ、５
５ｃに嵌挿固着されている。Further, the root sealing part 53 also has a fan shape like the tip sealing part 52, and has one end connected to the unit cylindrical elastic bodies 55a, 55b, and 55.
5c is inserted and fixed.
さらに上記操作チューブ５４を接続するための取付孔５
３ａ、５３ｂ、５３ｃが各圧力室５９゜６０．６１に対
応して穿設されている。上記操作チューブは接着剤等に
より取付孔５３ａ、５３ｂ。Furthermore, a mounting hole 5 for connecting the operation tube 54
3a, 53b and 53c are bored corresponding to each pressure chamber 59°60.61. The operation tube has mounting holes 53a and 53b formed with adhesive or the like.
５３ｃに密封固着されており、他端は図示しない制御部
及び圧力源に接続されている。上記制御部は各圧力室に
送られる作動流体の圧力を自在に調整できるようになっ
ている。53c, and the other end is connected to a control unit and a pressure source (not shown). The control section is capable of freely adjusting the pressure of the working fluid sent to each pressure chamber.
次にこの筒状弾性体５０の動作を第８図（ｂ）を参照し
て説明する。Next, the operation of this cylindrical elastic body 50 will be explained with reference to FIG. 8(b).
まず図示しない圧力源から上記操作チューブ５４ａを通
じて作動流体を圧力室５９に送り、内部圧力を高める。First, a working fluid is sent from a pressure source (not shown) to the pressure chamber 59 through the operation tube 54a to increase the internal pressure.
このとき、第８図（ｂ）に示したように上記圧力室５９
は軸方向に伸び、筒状弾性一体５０が入方向に湾曲して
破線で示した状態になる。この状態でさらに操作チュー
ブ５４ｃを介して圧力室６１の圧力を高めれば、筒状弾
性体５０をさらにＢ方向に湾曲させることができる。At this time, as shown in FIG. 8(b), the pressure chamber 59
extends in the axial direction, and the cylindrical elastic body 50 is curved in the entry direction to be in the state shown by the broken line. In this state, if the pressure in the pressure chamber 61 is further increased via the operation tube 54c, the cylindrical elastic body 50 can be further curved in the B direction.
このようにして３つの圧力室５９，６０．６１に与える
圧力の組合わせを変えることにより、上記筒状弾性体５
０を任意の方向へ湾曲させることができる。また、３つ
の圧力室の圧力を等しく高めれば、筒状弾性体５０を軸
方向りに真直ぐに伸ばすことができる。By changing the combination of pressures applied to the three pressure chambers 59, 60, 61 in this way, the cylindrical elastic body 5
0 can be curved in any direction. Furthermore, by increasing the pressures in the three pressure chambers equally, the cylindrical elastic body 50 can be stretched straight in the axial direction.
このように、異方性弾性材料の特性を利用して３つの圧
力室の圧力を制御することにより上記筒状弾性体には湾
曲と伸縮の動作が同時に行える。In this way, by controlling the pressures in the three pressure chambers using the characteristics of the anisotropic elastic material, the cylindrical elastic body can simultaneously bend and expand/contract.
したがって、この筒状弾性体を用いることにより、細径
でコンパクトな構造のアクチュエータが実現でき、この
アクチュエータにより従来の空油圧シリンダに比べ、作
動流体が漏洩することもなく滑らかな動作が可能になる
。Therefore, by using this cylindrical elastic body, an actuator with a small diameter and compact structure can be realized, and this actuator enables smooth operation without leakage of working fluid compared to conventional air-hydraulic cylinders. .
（発明が解決しようとする課題） ゛しかしながら、
上述のアクチュエータでは筒状弾性体の外径寸法と、こ
の筒状弾性体を構成する弾性材料の弾性係数とが全体に
わたって一定となるように作られており、筒状弾性体の
一端から他端にかけて同一の曲率て湾曲するようになっ
ている。このためアクチュエータ先端での可動範囲が限
定され、広い範囲での動作が難しいという問題がある。(Problem to be solved by the invention) ゛However,
In the above-mentioned actuator, the outer diameter of the cylindrical elastic body and the elastic modulus of the elastic material constituting the cylindrical elastic body are made to be constant throughout, and from one end of the cylindrical elastic body to the other end. It curves with the same curvature throughout. Therefore, there is a problem that the movable range at the tip of the actuator is limited, making it difficult to operate over a wide range.
また、アクチュエータ先端が対象物に接触して負荷がか
かると基部の変形が大きくなりアクチュエータの姿勢制
御が困難になる場合もある。Furthermore, if the tip of the actuator comes into contact with an object and a load is applied, the deformation of the base becomes large, which may make it difficult to control the attitude of the actuator.
一方、上述のよう−にこのアクチュエータは細径でコン
パクトな構造であるため、マイクロマニピュレータのよ
うに装置先端において微小な運動の要求されるものに対
しても応用したいという要求がある。そのためにはアク
チュエータ先端の湾曲伸縮の運動量を大きくするととも
に、動作指令に対して感度の高い先端部を有するアクチ
ュエータが必要である。On the other hand, as mentioned above, since this actuator has a small diameter and a compact structure, there is a demand for its application to devices that require minute movements at the tip of the device, such as micromanipulators. To this end, it is necessary to increase the momentum of the actuator's tip for bending and expanding, and to provide an actuator that has a tip that is highly sensitive to operation commands.
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する
問題点を解消し、従来と同様の操作でアクチュエータ先
端の湾曲伸縮の運動量がより大きくなるような構造のア
クチュエータを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an actuator having a structure that eliminates the problems of the above-mentioned conventional techniques and allows the momentum of the bending, expansion and contraction of the tip of the actuator to be increased with the same operation as in the prior art.
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために、本発明は延設された隔壁に
より内部が複数の圧力室に区分された筒状弾性体の各圧
力室の圧力を調整して動作させるアクチュエータにおい
て、上記筒状弾性体の外径を一端から他端にかけて漸次
変化させたことを特徴とし、また延設された隔壁により
内部が複数の圧力室に区分された筒状弾性体の各圧力室
の圧力を調整して動作させるアクチュエータにおいて、
上記筒状弾性体の弾性係数を一端から他端にかけて漸次
変化させたことを特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention adjusts the pressure in each pressure chamber of a cylindrical elastic body whose interior is divided into a plurality of pressure chambers by an extended partition wall. The actuator is characterized in that the outer diameter of the cylindrical elastic body is gradually changed from one end to the other, and the inside of the cylindrical elastic body is divided into a plurality of pressure chambers by an extended partition wall. In the actuator that operates by adjusting the pressure in each pressure chamber,
It is characterized in that the elastic modulus of the cylindrical elastic body is gradually changed from one end to the other end.
（作 用）
本発明によれば、アクチュエータの筒状弾性体の外径を
一端から他端にかけて漸次変化させたので、またアクチ
ュエータの筒状弾性体の弾性係数を一端から他端にかけ
て漸次変化させたので、筒状弾性体の各圧力室の圧力を
調整して動作させた際に基部から先端にかけて湾曲曲率
と伸び量が大きくなり、アクチュエータ先端の動作範囲
を広くできるとともに微細な動作制御も可能となる。(Function) According to the present invention, since the outer diameter of the cylindrical elastic body of the actuator is gradually changed from one end to the other end, the elastic modulus of the cylindrical elastic body of the actuator is also gradually changed from one end to the other end. Therefore, when the pressure in each pressure chamber of the cylindrical elastic body is adjusted and operated, the curvature and elongation increase from the base to the tip, making it possible to widen the operating range of the actuator tip and also enable fine control of movement. becomes.
（実施例）
以下本発明によるアクチュエータの一実施例を第１図乃
至第４図を参照して説明する。(Embodiment) An embodiment of the actuator according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.
第１ｖ！Ｊは本発明によるアクチュエータ１を示してお
り、このアクチュエータ１は第８図（ａ）の従来のアク
チュエータと同様に外周壁を形成する円錐状弾性体２と
、この円錐状弾性体２の両端に固着された先端封止部３
、根元封止部４と、この根元封止部４に嵌挿された３本
の操作チニーブ５ａ、５ｂ、５ｃとから構成されている
。このうち上記円錐状弾性体２の形状は図示したように
基部から先端にかけて外径が漸次変化する円錐形状弾性
体２をなし、先端には小さなキャップ形状の先端封止部
３が固着されている。1st v! J indicates an actuator 1 according to the present invention, and this actuator 1 has a conical elastic body 2 forming an outer peripheral wall and a conical elastic body 2 at both ends, similar to the conventional actuator shown in FIG. 8(a). Fixed tip sealing part 3
, a base sealing part 4, and three operating chinives 5a, 5b, and 5c fitted into the base sealing part 4. As shown in the figure, the conical elastic body 2 has an outer diameter that gradually changes from the base to the tip, and a small cap-shaped tip sealing part 3 is fixed to the tip. .
またこの円錐状弾性体２は、第３図に示したように断面
形状が円形を３等分割した扇形をなして基部から先端に
かけて断面積が漸次減少するような３個の単位弾性体７
ａ、７ｂ、７ｃから構成されており、内部に形成された
弾性隔壁９． １０゜１１により３室の圧力室１２．１
３．１−４に区分されている。この圧力室１２．１３．
１４も断面積が同形を３等分割した扇形をなし、上述の
ように基部から先端にかけて断面積か漸次減少するよう
になっている。Further, as shown in FIG. 3, this conical elastic body 2 is composed of three unit elastic bodies 7 whose cross-sectional shape is fan-shaped, which is a circle divided into three equal parts, and whose cross-sectional area gradually decreases from the base to the tip.
a, 7b, and 7c, and an elastic partition wall 9 formed inside. 10° 11 creates 3 pressure chambers 12.1
It is divided into 3.1-4. This pressure chamber 12.13.
14 also has a fan shape with a cross-sectional area divided into three equal parts, and as mentioned above, the cross-sectional area gradually decreases from the base to the tip.
ここで上記円錐形弾性体２の製作手順について説明する
。Here, the manufacturing procedure of the conical elastic body 2 will be explained.
まず、上記圧力室の内面とほぼ同一形状の外形表面を有
する中子を用意する。この中子を芯として上述の単位弾
性体７のちととなる弾性部材をシリコンゴムで成形する
。そしてこのシリコンゴム製の弾性部材の外周面に間隔
が密にな−るように補強繊維１５を螺旋状に巻回し、円
錐台形を軸線方向に３分割した形状の単位弾性体７を製
作する。First, a core having an outer surface approximately the same shape as the inner surface of the pressure chamber is prepared. Using this core as a core, an elastic member that will become the unit elastic member 7 described above is molded from silicone rubber. Then, reinforcing fibers 15 are spirally wound around the outer circumferential surface of this elastic member made of silicone rubber so as to be closely spaced, thereby producing a unit elastic body 7 having a shape in which a truncated cone is divided into three parts in the axial direction.
次に３個の単位弾性体７ａ、７ｂ、７ｃを用いて円錐台
形状の円錐状弾性体２を製作する。まず円錐状弾性体２
の外形とほぼ同一形状の内面形状を有する雌型を用意す
る。そして上記３個の単位弾性体７ａ、７ｂ、７ｃを円
錐台形にまとめて上記雌型内に挿入するとともに、シリ
コンゴムを充填して各単位弾性体間±７ａ、７ｂ、７ｃ
を接着し、外周面に外周被膜を形成して単位弾性体７ａ
。Next, a truncated conical elastic body 2 is manufactured using the three unit elastic bodies 7a, 7b, and 7c. First, conical elastic body 2
A female mold having an inner surface shape that is almost the same as the outer shape is prepared. Then, the three unit elastic bodies 7a, 7b, 7c are inserted into the female mold in a truncated cone shape, and silicone rubber is filled between the unit elastic bodies 7a, 7b, 7c.
and form a peripheral coating on the outer peripheral surface to form a unit elastic body 7a.
.
７ｂ、７ｃを一体化させて円錐状弾性体２を形成する。7b and 7c are integrated to form the conical elastic body 2.
なお、上記円錐状弾性体２は単位弾性体７ａ。Note that the conical elastic body 2 is a unit elastic body 7a.
７ｂ、７ｃに補強繊維１５を巻回してその後一体化して
固着したが、補強繊維を巻回しない弾性部材を３個固看
して円錐台形状を形成してから外周面に上記補強繊維を
巻回してその表面をシリコンゴム被膜で被覆して製作し
ても良い。The reinforcing fibers 15 were wound around 7b and 7c, and then they were integrated and fixed, but three elastic members without the reinforcing fibers wound around them were fixed to form a truncated cone shape, and then the reinforcing fibers were wound around the outer peripheral surface. It may also be manufactured by turning it and covering its surface with a silicone rubber film.
そしてこの場合も上記円錐状弾性体２は上記補強繊維と
シリコンゴムとの複合作用により異方性弾性特性を示し
、弾性係数の小さい方向は円錐状弾性体２の軸方向と略
一致し、軸方向りには伸びやすく、一方、軸方向と直交
する半径方向Ｒには上記補強繊維１７が変形を拘束する
ため弾性係数が大きくなり、伸びにくくなっている。In this case as well, the conical elastic body 2 exhibits anisotropic elastic properties due to the combined action of the reinforcing fibers and silicone rubber, and the direction of the smaller elastic modulus approximately coincides with the axial direction of the conical elastic body 2. On the other hand, since the reinforcing fibers 17 restrain deformation in the radial direction R perpendicular to the axial direction, the elastic modulus increases, making it difficult to stretch.
また、上記根元封止部４は断面が扇形状をなした筒状で
、一端が単位弾性体７ａ、７ｂ、７ｃに嵌挿固着されて
いる。さらにこの根元封止部４には上記操作チニーブ５
を接続するための取付孔４ａ、４ｂ、４ｃが各圧力室１
２．１３．１４に対応して穿設されている。上記操作チ
ューブ５は接着剤等により取付孔４ａ、４ｂ、４ｃに密
封固着されており、他端は図示しない制御部及び圧力源
に接続されている。上記制御部は各圧力室に送られる参
気、水等の作動流体の圧力を自在に調整できるようにな
っている。Further, the root sealing portion 4 has a cylindrical shape with a fan-shaped cross section, and one end thereof is fitted and fixed to the unit elastic bodies 7a, 7b, and 7c. Furthermore, this root sealing part 4 has the above-mentioned operating chinibu 5.
Mounting holes 4a, 4b, 4c for connecting each pressure chamber 1
It is drilled in accordance with 2.13.14. The operation tube 5 is hermetically fixed to the mounting holes 4a, 4b, and 4c with adhesive or the like, and the other end is connected to a control section and a pressure source (not shown). The control section is capable of freely adjusting the pressure of the working fluid, such as air or water, sent to each pressure chamber.
したがって、本アクチュエータ１は上述のような構造の
ため先端の重量を軽くでき、大きな可動範囲を確保する
ことができる。Therefore, since the present actuator 1 has the above-described structure, the weight of the tip can be reduced, and a large movable range can be ensured.
ユニてこの円錐状弾性体２の動作を第２図を参照して説
明する。The operation of the conical elastic body 2 of the uni-lever will be explained with reference to FIG.
まず図示しない圧力源から上記操作チューブ５ａを通じ
て作動流体を圧力室１２に送り、内部圧力を高める。こ
のとき、第２図に示したように上記圧力室１２は軸方向
に伸び、円錐状弾性体２がＡ方向に湾曲して破線で示し
た状態に湾曲する。First, a working fluid is sent from a pressure source (not shown) to the pressure chamber 12 through the operation tube 5a to increase the internal pressure. At this time, as shown in FIG. 2, the pressure chamber 12 extends in the axial direction, and the conical elastic body 2 curves in the direction A, as shown by the broken line.
この湾曲状態での曲率半径は基部から先端にかけて小さ
くなり、最大に湾曲した状態で先端は後方の基部側を向
くことができる。この状態でさらに操作チューブ５Ｃを
介して圧力室１４の圧力を高めれば、円錐状弾性体２を
さらにＢ方向に湾曲させることができる。このようにし
て３つの圧力室１２．１３．１４に与える圧力の組合わ
せを変えることにより、上記円錐状弾性体２を任意の方
向へ湾曲させることができる。また、３つの圧力室の圧
力を等しく高めれば、円錐状弾性体２を軸方向りに真直
ぐに伸ばすことができる。In this curved state, the radius of curvature decreases from the base to the tip, and in the maximum curved state, the tip can face toward the rear base. In this state, if the pressure in the pressure chamber 14 is further increased via the operation tube 5C, the conical elastic body 2 can be further curved in the B direction. By changing the combination of pressures applied to the three pressure chambers 12, 13, 14 in this way, the conical elastic body 2 can be curved in any direction. Moreover, if the pressures in the three pressure chambers are equally increased, the conical elastic body 2 can be straightened in the axial direction.
このように、異方性弾性材料の特性を利用して３つの圧
力室の圧力を制御することにより上記円錐状弾性体は先
端において広範囲の湾曲と伸縮の動作が同時に行え、た
とえば、このアクチュエータを内視鏡等に適用し、先端
に撮影カメラを装着させることで広範囲の検査を行うこ
とができる。In this way, by controlling the pressure in the three pressure chambers using the properties of the anisotropic elastic material, the conical elastic body can simultaneously perform a wide range of bending and expansion/contraction operations at its tip. By applying it to an endoscope, etc., and attaching a camera to the tip, a wide range of inspections can be performed.
また、アクチュエータ本体を対象物に巻き付けるように
して対象物を把持することもてきる。It is also possible to grip an object by wrapping the actuator body around the object.
次に上記実施例の変形例として先端の剛性をさらに低減
させ、柔軟性を増すようにしたアクチエエータを第４図
を参照して説明する。Next, as a modification of the above embodiment, an actuator in which the rigidity of the tip is further reduced and the flexibility is increased will be explained with reference to FIG.
第４図（ａ）は上記実施例の円錐状弾性体２の縦断面を
示しており、外周壁の肉厚は一定である。FIG. 4(a) shows a longitudinal section of the conical elastic body 2 of the above embodiment, and the thickness of the outer peripheral wall is constant.
これに対して同図（ｂ）は先端に向って外周壁の肉厚を
薄くした例を示している。このような構造のアクチエエ
タでは先端の曲げ剛性あるいは軸剛性を同図（ａ）のも
の以上１こ低減することかでき、アクチュエータの先端
の機能が対象への軽い接触を目的としていたり、上記撮
影カメラを装着したりというようにソフトな動きか要求
される場合に適している。このアクチュエータの製作方
法としては上述の中子と雌型の形状を肉厚が所定の変化
を示すように設定すれば良い。On the other hand, FIG. 6(b) shows an example in which the thickness of the outer peripheral wall is reduced toward the tip. In an actuator with such a structure, the bending rigidity or axial rigidity of the tip can be reduced by 1 more than that shown in Figure (a). Suitable for cases where soft movements are required, such as when wearing a As a method of manufacturing this actuator, the shapes of the core and female mold described above may be set so that the thickness thereof shows a predetermined change.
また、同！１１（ｃ）は所定ピッチで内周壁に肉薄部１
６を形成したものである。このアクチュエータは中子の
表面に所定ピッチで環状の凸部を形成し、その外周に円
錐状弾性体２を形成したものである。このアクチュエー
タによれば円錐状弾性体２は肉薄部１６が大きな曲率で
湾曲し、全体として円弧状でなく多角形状をなして屈曲
変形する。Same again! 11(c) is a thin wall portion 1 on the inner peripheral wall at a predetermined pitch.
6 was formed. This actuator has annular protrusions formed at a predetermined pitch on the surface of a core, and a conical elastic body 2 formed on the outer periphery of the annular protrusions. According to this actuator, the thin portion 16 of the conical elastic body 2 is curved with a large curvature, and the entire conical elastic body 2 is bent to have a polygonal shape rather than a circular arc shape.
したがってアクチュエータ全体の剛性をほとんど低減さ
せずに先端に広範囲な湾曲と伸縮とを実現できる。Therefore, a wide range of curvature and expansion/contraction can be realized at the tip without substantially reducing the stiffness of the entire actuator.
次に他の発明としてアクチュエータの一端から他端にか
けて筒状弾性体を構成する弾性材料の弾性係数が小さく
なるように漸次変化させたアクチュエータについて第５
図乃至第７図を参照して説明する。Next, as another invention, the fifth invention concerns an actuator in which the elastic modulus of the elastic material constituting the cylindrical elastic body is gradually changed from one end of the actuator to the other end.
This will be explained with reference to FIGS. 7 to 7.
第５図は複数個の短筒状弾性体２０．２０・・・を軸線
方向に接合して筒状弾性体内の圧力室を製作したアクチ
ュエータを示しており、このアクチュエータを構成する
筒状弾性体２１は弾性係数が基部から先端にか、けて小
さくなるように設定されている。Fig. 5 shows an actuator in which a pressure chamber inside the cylindrical elastic body is fabricated by joining a plurality of short cylindrical elastic bodies 20, 20... in the axial direction. 21 is set so that the elastic modulus decreases from the base to the tip.
すな′わち、基部２１ａの弾性係数Ｅ１に対して先端２
１ｂの弾性係数ＥｎとするとＥｌ ＞Ｅｎとなる。That is, the elastic modulus E1 of the base 21a is
Letting the elastic modulus En of 1b be El > En.
第６図はこのアクチュエータ゛を分解説明した図を示し
ており、その構造は第８図（ａ）に示した従来の筒状弾
性体からなるアクチュエータとほぼ同様であり、同一部
材には同一の符号を付しである。FIG. 6 shows an exploded view of this actuator. Its structure is almost the same as the conventional actuator made of a cylindrical elastic body shown in FIG. It is attached.
本発明による筒状弾性体２１はたとえばシリコンゴムの
みのように単一弾性材料から構成される場合と、他の材
質の弾性材料とを複合的に使用して構成される場合とが
あるが、その製作は個々の短筒状弾性体２０．２０・・
・を軸方向に接合し、所定長さの筒状弾性体２１を製作
してその後に先端封止部５２と、根元封止部５３と、３
本の操作チューブ５５ａ、５５ｂ、５５ｃとを取付ける
ことにより行えば良い。The cylindrical elastic body 21 according to the present invention may be made of a single elastic material such as silicone rubber, or may be made of a combination of other elastic materials. Its production consists of individual short cylindrical elastic bodies 20.20...
- are joined in the axial direction to produce a cylindrical elastic body 21 of a predetermined length, and then the tip sealing part 52, the root sealing part 53, and the 3
This can be done by attaching the operating tubes 55a, 55b, and 55c.
たとえば筒状弾性体２１をシリコンゴム等の単一材料で
製作するような場合には材料製造時の加熱条件や触媒条
件を適宜変化させることにより弾性係数を変化させるこ
とができる。For example, when the cylindrical elastic body 21 is manufactured from a single material such as silicone rubber, the elastic modulus can be changed by appropriately changing the heating conditions and catalyst conditions during material manufacture.
一方、基部に生じる変形が小さくなるようにするには弾
性係数の高い異種材料を使用して複合材料からなる筒状
弾性体を製作すればよい。例えば、この異種材料として
アルミニウム等の金属筒を使用すればその部分での変形
は拘束され、アクチュエータの構造を補強することがで
きる。他の材料としではエンジニアリングプラスチック
や硬質ゴム等を使用することかできる。また、これらの
材料を使用した場合には接合部からの作動流体の漏洩を
防止するため密閉性の高い接合構造とすることが好まし
く、そのために各圧力室の断面形状を変えることも可能
である。On the other hand, in order to reduce the deformation occurring at the base, a cylindrical elastic body made of a composite material may be manufactured using different materials with high elastic modulus. For example, if a metal tube made of aluminum or the like is used as the dissimilar material, deformation at that portion can be restrained and the structure of the actuator can be reinforced. Other materials that can be used include engineering plastics and hard rubber. In addition, when these materials are used, it is preferable to have a highly airtight joint structure to prevent leakage of working fluid from the joint, and for this purpose it is also possible to change the cross-sectional shape of each pressure chamber. .
なお、第７図（ａ）は上記筒状弾性体２１の接合例を示
したものであるが、弾性係数を細かく別けて設定するこ
とが難しい場合には同図（ｂ）に示したように弾性係数
を変化させながら筒状弾性体２１の肉厚を変化させるこ
とも可能である。これにより弾性係数が一定の場合にも
筒状弾性体２１の断面積や断面２次モーメントを小さく
することができ、アクチュエータの湾曲伸縮状態を微妙
に変化させて設定することができる。Note that FIG. 7(a) shows an example of joining the cylindrical elastic body 21, but if it is difficult to set the elastic modulus finely, as shown in FIG. 7(b), It is also possible to change the wall thickness of the cylindrical elastic body 21 while changing the elastic modulus. As a result, even when the elastic modulus is constant, the cross-sectional area and the second moment of inertia of the cylindrical elastic body 21 can be made small, and the bending/expanding state of the actuator can be set by delicately changing.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、アク
チュエータの筒状弾性体の外径を一端から他端にかけて
漸次変化させたので、またアクチュエータの筒状弾性体
の弾性係数を一端から他端にかけて漸次変化させたので
、アクチュエータ先端の動作範囲を広くできるとともに
微細な動作制御を行え、アクチュエータを広い用途に適
用できるという効果を奏する。As is clear from the above description, according to the present invention, since the outer diameter of the cylindrical elastic body of the actuator is gradually changed from one end to the other, the elastic modulus of the cylindrical elastic body of the actuator is changed from one end to the other. Since it is gradually changed toward the end, it is possible to widen the operating range of the tip of the actuator, and also to perform fine control of the operation, which has the effect that the actuator can be applied to a wide range of applications.
第１図及び第２図は本発明によるアクチュエータの一実
施例を示した斜視図、第３図は同横断面図、第４図及び
第７図は筒状弾性体外周壁の変形例を示した縦断面図、
第５図及び第６図は他の発明によるアクチュエータの一
実施例を示した斜視図、第８図は従来の筒状弾性体から
なるアクチュエータの一例を示した斜視図である。
１・・・アクチュエータ、２・・・円錐状弾性体、１２
．１３．１４・・・圧力室、２ｏ・・・短筒状弾性体、
２１・・・筒些弾性体。
出願人代理人 佐 藤 −雄
＃、ｆ ａ
塾２胆
某３ 図
（ａ）
第７ 図1 and 2 are perspective views showing one embodiment of the actuator according to the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view of the same, and FIGS. 4 and 7 are modifications of the outer circumferential wall of the cylindrical elastic body. longitudinal section,
5 and 6 are perspective views showing one embodiment of an actuator according to another invention, and FIG. 8 is a perspective view showing an example of an actuator made of a conventional cylindrical elastic body. 1...Actuator, 2...Conical elastic body, 12
．． 13.14...pressure chamber, 2o...short cylindrical elastic body,
21...Tubular elastic body. Applicant's agent Sato-Yu #, f a Cram school 2 Iro 3 Figure (a) Figure 7
Claims (1)
れた筒状弾性体の各圧力室の圧力を調整して動作させる
アクチュエータにおいて、上記筒状弾性体の外径を一端
から他端にかけて漸次変化させたことを特徴とするアク
チュエータ。 ２、延設された隔壁により内部が複数の圧力室に区分さ
れた筒状弾性体の各圧力室の圧力を調整して動作させる
アクチュエータにおいて、上記筒状弾性体の弾性係数を
一端から他端にかけて漸次変化させたことを特徴とする
アクチュエータ。[Scope of Claims] 1. In an actuator that operates by adjusting the pressure in each pressure chamber of a cylindrical elastic body whose interior is divided into a plurality of pressure chambers by an extended partition wall, the outside of the cylindrical elastic body is An actuator characterized by having a diameter that gradually changes from one end to the other. 2. In an actuator that operates by adjusting the pressure in each pressure chamber of a cylindrical elastic body whose interior is divided into a plurality of pressure chambers by an extended partition wall, the elastic modulus of the cylindrical elastic body is changed from one end to the other. An actuator characterized in that the actuator is gradually changed over the period of time.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32756190A JPH04194406A (en) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | Actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32756190A JPH04194406A (en) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | Actuator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04194406A true JPH04194406A (en) | 1992-07-14 |
Family
ID=18200443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32756190A Pending JPH04194406A (en) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | Actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04194406A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003184819A (en) * | 2001-12-13 | 2003-07-03 | Seiko Epson Corp | Flexible actuator |
| JP2005249100A (en) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Ckd Corp | Actuator |
| JP2008046092A (en) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Ritsumeikan | Motion detection sensor and actuator system |
| ITFI20110091A1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-11-04 | Scuola Superiore Di Studi Universit Arie Di Perfe | ROBOT WITH SOFT ARTS USED FOR LOCOMOTION AND TAKING UP |
| JP2014500152A (en) * | 2010-10-22 | 2014-01-09 | メドロボティクス コーポレイション | Articulated robotic probe and methods for making and using such a probe |
| JP2020037968A (en) * | 2018-09-03 | 2020-03-12 | 学校法人 中央大学 | Actuator |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP32756190A patent/JPH04194406A/en active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003184819A (en) * | 2001-12-13 | 2003-07-03 | Seiko Epson Corp | Flexible actuator |
| JP2005249100A (en) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Ckd Corp | Actuator |
| JP2008046092A (en) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Ritsumeikan | Motion detection sensor and actuator system |
| JP2014500152A (en) * | 2010-10-22 | 2014-01-09 | メドロボティクス コーポレイション | Articulated robotic probe and methods for making and using such a probe |
| JP2015120034A (en) * | 2010-10-22 | 2015-07-02 | メドロボティクス コーポレイション | Articulating probe |
| US10238460B2 (en) | 2010-10-22 | 2019-03-26 | Medrobotics Corporation | Highly articulated robotic probes and methods of production and use of such probes |
| ITFI20110091A1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-11-04 | Scuola Superiore Di Studi Universit Arie Di Perfe | ROBOT WITH SOFT ARTS USED FOR LOCOMOTION AND TAKING UP |
| WO2012150551A1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-11-08 | Scuola Superiore Di Studi Universitari E Di Perfezionamento Sant'anna | Robot having soft arms for locomotion and grip purposes |
| US9314933B2 (en) | 2011-05-03 | 2016-04-19 | Scuola Superiore Di Studi Universitari E Di Perfezionamento Sant'anna | Robot having soft arms for locomotion and grip purposes |
| JP2020037968A (en) * | 2018-09-03 | 2020-03-12 | 学校法人 中央大学 | Actuator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4976191A (en) | Elastically deformable fluid actuator | |
| US6178872B1 (en) | Operating mechanism | |
| JP5246717B2 (en) | Fluid injection type actuator | |
| EP0146261B1 (en) | Axially contractable actuator | |
| EP2644083B1 (en) | Variably flexible pipe and manipulator | |
| JPH03113104A (en) | Bendable actuator | |
| JP2993506B2 (en) | Actuator | |
| JPH0348004A (en) | Double-acting type actuator | |
| US20020083828A1 (en) | Flexible actuator | |
| JPH04194406A (en) | Actuator | |
| JP3003702B2 (en) | Actuator | |
| US20060174761A1 (en) | Compressible fluid pressure actuator | |
| JPH04145206A (en) | Hollow elastic expansion body | |
| KR102243703B1 (en) | Metamaterial structure and complex structure including the same | |
| JPS6165796A (en) | Multi-joint arm | |
| JP7496113B2 (en) | Actuators and robots | |
| JPH04304983A (en) | In-pipe moving device and method for controlling it | |
| JP2009024835A (en) | Actuator | |
| JP2889279B2 (en) | Actuator | |
| JPH08313821A (en) | Flexible pipe of endoscope | |
| JP3183466B2 (en) | Walking robot | |
| KR102561982B1 (en) | A Power-efficient Soft Pneumatic Actuator Using Magnet Chamber Structure | |
| JPH05172118A (en) | Actuator and manufacture thereof | |
| JPH03149196A (en) | Actuator | |
| JP6354052B2 (en) | Composite fluid pressure actuator |