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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022074608
(43)【公開日】2022-05-18
(54)【発明の名称】アクチュエータ、及びそれを用いた運搬装置
(51)【国際特許分類】
F15B 15/10 20060101AFI20220511BHJP
【ＦＩ】
F15B15/10 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020184778
(22)【出願日】2020-11-05
(71)【出願人】
【識別番号】000000077
【氏名又は名称】アキレス株式会社
(72)【発明者】
【氏名】石黒 正
(72)【発明者】
【氏名】今野 浩行
(72)【発明者】
【氏名】畠井 秀
【テーマコード（参考）】
3H081
【Ｆターム（参考）】
3H081AA18
3H081BB03
3H081CC26
3H081DD14
3H081DD36
3H081FF24
3H081HH10
(57)【要約】
【課題】 本発明は、波状に変形させる動作の速度を上げることが可能な柔軟性を有するアクチュエータを提供することを目的とする。
【解決手段】 エア給排気手段と、動作部と、エア給排気路とを備えたアクチュエータであって、 前記エア給排気手段は、エア制御部、エア供給部、エア排気部及び切替部を備え、前記動作部は、複数の仕切られた気室を有するシート状本体と、当該各気室内に挿入された伸縮部材とを備え、前記伸縮部材と前記エア給排気手段とが前記エア給排気路によって接続され、前記エア給排気手段によって前記伸縮部材にエアを給排気することで前記動作部を波状に変形可能であることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】 エア給排気手段と、動作部と、エア給排気路とを備えたアクチュエータであって、 前記エア給排気手段は、エア制御部、エア供給部、エア排気部及び切替部を備え、前記動作部は、複数の仕切られた気室を有するシート状本体と、当該各気室内に挿入された伸縮部材とを備え、前記伸縮部材と前記エア給排気手段とが前記エア給排気路によって接続され、前記エア給排気手段によって前記伸縮部材にエアを給排気することで前記動作部を波状に変形可能であることを特徴とする。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エア給排気手段と、動作部と、エア給排気路とを備えたアクチュエータであって、
前記エア給排気手段は、エア制御部、エア供給部、エア排気部及び切替部を備え、
前記動作部は、複数の仕切られた気室を有するシート状本体と、当該各気室内に挿入された伸縮部材とを備え、
前記伸縮部材と前記エア給排気手段とが前記エア給排気路によって接続され、
前記エア給排気手段によって前記伸縮部材にエアを給排気することで前記動作部を波状に変形可能であることを特徴とするアクチュエータ。
前記エア給排気手段は、エア制御部、エア供給部、エア排気部及び切替部を備え、
前記動作部は、複数の仕切られた気室を有するシート状本体と、当該各気室内に挿入された伸縮部材とを備え、
前記伸縮部材と前記エア給排気手段とが前記エア給排気路によって接続され、
前記エア給排気手段によって前記伸縮部材にエアを給排気することで前記動作部を波状に変形可能であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項2】
エア給排気手段と、動作部と、エア給排気路とを備えたアクチュエータであって、
前記エア給排気手段は、エア制御部、エア供給部、エア排気部及び切替部を備え、
前記動作部は、複数の仕切られた気室を有するシート状本体と、当該各気室の外側に設けられた伸縮部材とを備え、
前記気室と前記エア給排気手段とが前記エア給排気路によって接続され、
前記エア給排気手段によって前記気室にエアを給排気することで前記動作部を波状に変形可能であることを特徴とするアクチュエータ。
前記エア給排気手段は、エア制御部、エア供給部、エア排気部及び切替部を備え、
前記動作部は、複数の仕切られた気室を有するシート状本体と、当該各気室の外側に設けられた伸縮部材とを備え、
前記気室と前記エア給排気手段とが前記エア給排気路によって接続され、
前記エア給排気手段によって前記気室にエアを給排気することで前記動作部を波状に変形可能であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項3】
前記エア排気部に、真空発生器が接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項4】
請求項１～３に記載のアクチュエータを用いた運搬装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、柔軟性を有するアクチュエータ及びそれを用いた運搬装置に関する。
【背景技術】
【0002】
熱可塑性樹脂又はゴムなどの柔軟性を有する素材を用いた、所謂ソフトアクチュエータが知られている。当該ソフトアクチュエータは、その柔軟性から人工筋肉として、又は人や物を掴む、移動させる、運搬する装置などに用いられている。
【0003】
ソフトアクチュエータの主な動力源として圧縮空気（エア）などの流体が用いられており、例えば、本出願人は、複数の仕切られた気室を有するシート状のソフトアクチュエータであって、各気室へのエアの給気と排気を交互に行うことで、当該アクチュエータを波状に変形させ、当該アクチュエータ上に乗せた物体を移動させることができる運搬装置を提案している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特願２０２０－１２４９７４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１の運搬装置ではエアの供給はコンプレッサを用いているが、気室への給気と排気の切り替えに時間がかかってしまい、当該アクチュエータを波状に変形する動作の速度が十分ではなく、実用化するためにはさらなる改良が必要であった。
【0006】
そこで、本発明は、波状に変形させる動作の速度を上げることが可能な柔軟性を有するアクチュエータ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】
【0007】
本発明者らは、気室への給気と排気の切り替えの際、排気に時間がかかっていることに着目し検討したところ、当該排気時間の短縮によりアクチュエータの動作速度が上がることを見出し、本発明にいたったものである。
【0008】
本発明は、エア給排気手段と、動作部と、エア給排気路とを備えたアクチュエータであって、
前記エア給排気手段は、エア制御部、エア供給部、エア排気部及び切替部を備え、
前記動作部は、複数の仕切られた気室を有するシート状本体と、当該各気室内に挿入された伸縮部材とを備え、
前記伸縮部材と前記エア給排気手段とが前記エア給排気路によって接続され、
前記エア給排気手段によって前記伸縮部材にエアを給排気することで前記動作部を波状に変形可能であることを特徴とする。
前記エア給排気手段は、エア制御部、エア供給部、エア排気部及び切替部を備え、
前記動作部は、複数の仕切られた気室を有するシート状本体と、当該各気室内に挿入された伸縮部材とを備え、
前記伸縮部材と前記エア給排気手段とが前記エア給排気路によって接続され、
前記エア給排気手段によって前記伸縮部材にエアを給排気することで前記動作部を波状に変形可能であることを特徴とする。
【0009】
また、本発明は、エア給排気手段と、動作部と、エア給排気路とを備えたアクチュエータであって、
前記エア給排気手段は、エア制御部、エア供給部、エア排気部及び切替部を備え、
前記動作部は、複数の仕切られた気室を有するシート状本体と、当該各気室の外側に設けられた伸縮部材とを備え、
前記気室と前記エア給排気手段とが前記エア給排気路によって接続され、
前記エア給排気手段によって前記気室にエアを給排気することで前記動作部を波状に変形可能であることを特徴とする。
前記エア給排気手段は、エア制御部、エア供給部、エア排気部及び切替部を備え、
前記動作部は、複数の仕切られた気室を有するシート状本体と、当該各気室の外側に設けられた伸縮部材とを備え、
前記気室と前記エア給排気手段とが前記エア給排気路によって接続され、
前記エア給排気手段によって前記気室にエアを給排気することで前記動作部を波状に変形可能であることを特徴とする。
【0010】
本発明では、気室内又は外側に伸縮部材を有するため、排気時間の短縮ができる。
さらに排気時間の短縮のため、エア排気部に、真空発生器が接続されていることが好ましい。
さらに排気時間の短縮のため、エア排気部に、真空発生器が接続されていることが好ましい。
【0011】
本発明のアクチュエータは、動作速度が上がったことで、運搬装置として適用できる。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、波状に変形させる動作の速度を上げることが可能な柔軟性を有するアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下に、本発明の実施態様について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施態様のアクチュエータ１を説明する図、図２は図１のＡ－Ａ断面図であって、（ａ）気室に給気する前の状態 （ｂ）気室に給気した状態を説明する図であり、図３は本発明の第２実施態様のアクチュエータ１０を説明する図、図４は図３のＢ－Ｂ断面図であって、（ａ）気室に給気する前の状態 （ｂ）気室に給気した状態を説明する図である。また、図５は、本発明の運搬装置を説明する図である。なお、本発明は当該実施態様に限定されるものではない。
【0015】
〔第１実施態様〕
本発明の第１実施態様であるアクチュエータ１は、図１に示すように、エア給排気手段２と、動作部３と、エア給排気路Ｌとを備える。この動作部３は、複数の仕切られた気室Ｒを有するシート状本体３ａと、当該各気室Ｒ内に挿入された袋状の伸縮部材３ｂとを備え、伸縮部材３ｂとエア給排気手段２とがエア給排気路Ｌによって接続されている。
ここで、気室Ｒとは、シート状本体３ａで囲まれた領域のことである。図１には、シート状本体部３ａを気室Ｒ毎に突出させた開口部４を設ける態様を示しているが、当該開口部４は、伸縮部材３ｂとエア給排気路Ｌとを接続する部分であり、本発明の気室Ｒには当該開口部４は含めない。
図１において、伸縮部材３ｂの点線で示された部分は気室Ｒ及び開口部４内に挿入された部分であり、当該伸縮部材３ｂの実線で示された先端は、シート状本体部３ａの開口部４から出るよう配置されている。この部分にエア給排気路Ｌを接続し、固定手段５で固定されている。このとき、エア給排気路Ｌの先端は伸縮部材３ｂ内にあって、気室入口付近（気室Ｒと開口部４との境界）まで挿入されている。
本発明の第１実施態様であるアクチュエータ１は、図１に示すように、エア給排気手段２と、動作部３と、エア給排気路Ｌとを備える。この動作部３は、複数の仕切られた気室Ｒを有するシート状本体３ａと、当該各気室Ｒ内に挿入された袋状の伸縮部材３ｂとを備え、伸縮部材３ｂとエア給排気手段２とがエア給排気路Ｌによって接続されている。
ここで、気室Ｒとは、シート状本体３ａで囲まれた領域のことである。図１には、シート状本体部３ａを気室Ｒ毎に突出させた開口部４を設ける態様を示しているが、当該開口部４は、伸縮部材３ｂとエア給排気路Ｌとを接続する部分であり、本発明の気室Ｒには当該開口部４は含めない。
図１において、伸縮部材３ｂの点線で示された部分は気室Ｒ及び開口部４内に挿入された部分であり、当該伸縮部材３ｂの実線で示された先端は、シート状本体部３ａの開口部４から出るよう配置されている。この部分にエア給排気路Ｌを接続し、固定手段５で固定されている。このとき、エア給排気路Ｌの先端は伸縮部材３ｂ内にあって、気室入口付近（気室Ｒと開口部４との境界）まで挿入されている。
【0016】
アクチュエータ１は、伸縮部材３ｂにエアを給気することで、図２（ａ）に示す給気前の状態から、図２（ｂ）に示すように、気室Ｒは、厚み方向Ｚに膨らみ、それに応じてエアが給気される方向Ｙと直交する方向Ｘ（幅方向）に縮むよう変形する。後述するように、エアの供給方向を切替部２ｄによって気室Ｒへの給気方向からエア排気部２ｃの方向に切り替えると、変形した気室Ｒはエアを給気する前の状態に戻る。
アクチュエータ１は、シート状本体３ａの各気室Ｒ内には伸縮部材３ｂを備えているため、当該伸縮部材３ｂの伸縮力によってその内部のエアの排気を促すことにより、変形した気室Ｒがエアを給気する前の状態に戻るまでの時間（排気時間）を短縮することができる。
このように、アクチュエータ１によれば、伸縮部材３ｂへのエアの給気と排気の切り替えがすばやくでき、排気時間が短縮されることで、後述する波状に変形させるといったアクチュエータ１の動作速度を上げることが可能となる。
アクチュエータ１は、シート状本体３ａの各気室Ｒ内には伸縮部材３ｂを備えているため、当該伸縮部材３ｂの伸縮力によってその内部のエアの排気を促すことにより、変形した気室Ｒがエアを給気する前の状態に戻るまでの時間（排気時間）を短縮することができる。
このように、アクチュエータ１によれば、伸縮部材３ｂへのエアの給気と排気の切り替えがすばやくでき、排気時間が短縮されることで、後述する波状に変形させるといったアクチュエータ１の動作速度を上げることが可能となる。
【0017】
伸縮部材３ｂの形状としては、袋状又は筒状のものが用いられる。例えば、ゴム風船、ゴムチューブなどが挙げられ、開口部分はエア給排気路Ｌを接続して塞がれるため、密閉状態となる。なお、筒状の場合は両端に開口部分を有するため、一方を任意の接合手段で塞ぐか、両方にエア給排気路Ｌを接続すれば密閉状態を維持できる。
伸縮部材３ｂは、エア給排気路Ｌを介してエアが供給されると膨張するが、シート状本体３ａの各気室Ｒの領域以上には膨張しないよう規制されている。エアを排気する際には、伸縮部材３ｂが伸びた分だけ収縮しようとする力が働き、伸縮部材３ｂ内のエアの排気を促すこととなるため、各気室内で伸縮部材３ｂが十分に膨張できないとその排気時間が短縮しにくくなる。
一方、シート状本体３ａをエアの給排気によって波状に変形させる際、各気室の内部圧力が、０．０５ＭＰａ以上必要である。また、シート状本体３ａを構成する素材にもよるが、上限値が０．８ＭＰａ程度の圧力範囲で調整される。そのため、伸縮部材３ｂとしては、内部圧力が０．０５ＭＰａ～０．８ＭＰａの範囲内で各気室Ｒの領域と同程度に膨張するよう、大きさを設定すればよい。
伸縮部材３ｂは、エア給排気路Ｌを介してエアが供給されると膨張するが、シート状本体３ａの各気室Ｒの領域以上には膨張しないよう規制されている。エアを排気する際には、伸縮部材３ｂが伸びた分だけ収縮しようとする力が働き、伸縮部材３ｂ内のエアの排気を促すこととなるため、各気室内で伸縮部材３ｂが十分に膨張できないとその排気時間が短縮しにくくなる。
一方、シート状本体３ａをエアの給排気によって波状に変形させる際、各気室の内部圧力が、０．０５ＭＰａ以上必要である。また、シート状本体３ａを構成する素材にもよるが、上限値が０．８ＭＰａ程度の圧力範囲で調整される。そのため、伸縮部材３ｂとしては、内部圧力が０．０５ＭＰａ～０．８ＭＰａの範囲内で各気室Ｒの領域と同程度に膨張するよう、大きさを設定すればよい。
【0018】
伸縮部材３ｂに用いる素材としては、通気性がなく伸縮性を有するものであって、その伸縮力によってエアの排出を促せるものであればよい。具体的には、天然ゴムや合成ゴム、熱可塑性樹脂、又はそれらと織布、編布、不織布といった任意の布帛との積層体などが挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレンアクル共重合系樹脂（ＥＭＡ、ＥＭＭＡ、ＥＥＡなど）などのポリオレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリル酸エステル共重合樹脂、ウレタン系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂などが用いられる。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレンアクル共重合系樹脂（ＥＭＡ、ＥＭＭＡ、ＥＥＡなど）などのポリオレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリル酸エステル共重合樹脂、ウレタン系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂などが用いられる。
【0019】
伸縮部材３ｂは、破断伸度が６０％以上のものが好ましい。なお、本発明の破断伸度とは、引張試験機（株式会社エー・アンド・デイ製、テンシロン万能材料試験機）を用い、標線間距離５０ｍｍ（Ｌ０）とし、２５ｍｍ×１５０ｍｍの試料を速度２００ｍｍ／ｍｉｎで引張り、試料が破断するときの標線間距離（Ｌ）を測定し、以下の式にて算出された値である。
破断伸度（％）＝｛（Ｌ－Ｌ０）／Ｌ０｝×１００
破断伸度（％）＝｛（Ｌ－Ｌ０）／Ｌ０｝×１００
【0020】
シート状本体３ａは、軟質素材であって、伸縮部材３ｂの膨張を規制できればよい。軟質素材としては、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂（ＴＰＵ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレンアクル共重合系樹脂（ＥＭＡ、ＥＭＭＡ、ＥＥＡなど）などのポリオフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。特に、波状の変形のしやすさの面でＴＰＵが好ましい。
【0021】
本発明でいう軟質素材としては、波状に変形できるものであればよい。例えば、厚さが０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下で、ＪＩＳ Ｋ ７３１１に準拠してＡ型硬度計で測定した値が、５０～１００のシート又はフィルムが使用できる。
【0022】
第１実施態様では、２枚のシート状本体３ａの間に複数の仕切られた気室Ｒを有するものを示したが、気室の数や位置は特に限定されない。また、第１実施態様においては、伸縮部材３ｂによって気室Ｒが変形すればいいため、気室Ｒは必ずしも密閉されていなくてもよい。さらに、シート状本体３ａの外側には、本発明の効果を損ねなければ、耐摩耗性、耐汚染性、耐水性などの機能層を付与してもよい。
【0023】
アクチュエータ１のエア給排気手段２は、図１に示すように、エア制御部２ａ、エア供給部２ｂ、エア排気部２ｃ及び切替部２ｄを備えており、各気室Ｒに接続されているエア給排気路Ｌに切替部２ｄが設置され、当該切替部２ｄとエア供給部２ｂ、エア排気部２ｃが接続されている。また、エア制御部２ａによって各切替部２ｄの動作が制御できるよう接続されている。
【0024】
エア制御部２ａは、シーケンス制御を行うコントローラであり、エア供給部２ｂからのエア供給方向を、気室Ｒ、すなわち伸縮部材３ｂの方向か、エア排気部２ｃの方向かの切り替えを行う切替部２ｄの動作を制御するものである。
【0025】
エア供給部２ｂは、例えばコンプレッサを用いることができる。
【0026】
エア排気部２ｃは、エア給排気路Ｌを大気圧下に開放する部分である。例えば、後述する切替部２ｄに設けられた大気圧下に通じる穴、又は当該穴に接続されたチューブなどが挙げられる。
また、エア排気部２ｃには、真空発生器が接続されていることが好ましい。真空発生器としては、真空ポンプや真空エジェクタなどが挙げられ、エア給排気路Ｌを通じて伸縮部材３ｂ内のエアを強制的に排気させるものが用いられる。特に、排気時間の短縮のために真空発生器を用いることが好ましく、エア給排気手段２の小型化のためにエア供給部２ｂからの圧縮エアを用いて真空を発生させる真空エジェクタを用いることがより好ましい。
また、エア排気部２ｃには、真空発生器が接続されていることが好ましい。真空発生器としては、真空ポンプや真空エジェクタなどが挙げられ、エア給排気路Ｌを通じて伸縮部材３ｂ内のエアを強制的に排気させるものが用いられる。特に、排気時間の短縮のために真空発生器を用いることが好ましく、エア給排気手段２の小型化のためにエア供給部２ｂからの圧縮エアを用いて真空を発生させる真空エジェクタを用いることがより好ましい。
【0027】
切替部２ｄは、エア供給部２ｂからのエア供給方向を、気室Ｒ、すなわち伸縮部材３ｂの方向か、エア排気部２ｃの方向かに切り替えるものである。例えば、電磁弁などが挙げられる。
【0028】
アクチュエータ１のエア給排気路Ｌは、エア給排気手段２と動作部３の伸縮部材３ｂとを接続しており、シート状本体３ａの複数の仕切られた気室Ｒ内に挿入された伸縮部材３ｂに給排気できるよう配置されている。エア給排気路Ｌとしてはエアの給排気ができれば特に限定されないが、軟質のエアチューブが使用でき、管状や軟質フィルムを筒状に丸めたものでもよく、断面形状は円形、略扁平形状のものなどを使用できる。また、用途に応じて長さを設定すればよい。
【0029】
〔第２実施態様〕
本発明の第２実施態様であるアクチュエータ１０は、図３に示すように、エア給排気手段２と、動作部３とを備える。この動作部３は、複数の仕切られた気室Ｒを有するシート状本体３ａと、当該各気室Ｒの外側に設けられた伸縮部材３ｃとを備え、各気室Ｒとエア給排気手段２とがエア給排気路Ｌによって接続されている。当該伸縮部材３ｃは、各気室の表と裏両面をそれぞれ被覆しており、その大きさは各気室の平面視による大きさよりも若干小さくしている。
ここで、気室Ｒとは、シート状本体３ａで囲まれた領域のことである。図３には、シート状本体部３ａを気室Ｒ毎に突出させた開口部４を設ける態様を示しているが、当該開口部４は、エア給排気路Ｌを接続する部分であり、本発明の気室Ｒには当該開口部４は含めない。また、第２実施態様においては、気室Ｒを変形させるためには密閉されている必要がある。
シート状本体部３ａの開口部４にはエア給排気路Ｌが接続され、固定手段５で固定されている。このとき、エア給排気路Ｌの先端は開口部４内にあって、気室入口付近（気室Ｒと開口部４との境界）まで挿入されている。
本発明の第２実施態様であるアクチュエータ１０は、図３に示すように、エア給排気手段２と、動作部３とを備える。この動作部３は、複数の仕切られた気室Ｒを有するシート状本体３ａと、当該各気室Ｒの外側に設けられた伸縮部材３ｃとを備え、各気室Ｒとエア給排気手段２とがエア給排気路Ｌによって接続されている。当該伸縮部材３ｃは、各気室の表と裏両面をそれぞれ被覆しており、その大きさは各気室の平面視による大きさよりも若干小さくしている。
ここで、気室Ｒとは、シート状本体３ａで囲まれた領域のことである。図３には、シート状本体部３ａを気室Ｒ毎に突出させた開口部４を設ける態様を示しているが、当該開口部４は、エア給排気路Ｌを接続する部分であり、本発明の気室Ｒには当該開口部４は含めない。また、第２実施態様においては、気室Ｒを変形させるためには密閉されている必要がある。
シート状本体部３ａの開口部４にはエア給排気路Ｌが接続され、固定手段５で固定されている。このとき、エア給排気路Ｌの先端は開口部４内にあって、気室入口付近（気室Ｒと開口部４との境界）まで挿入されている。
【0030】
アクチュエータ１０は、シート状本体３ａの気室Ｒに給気をすると、図４（ａ）に示す給気前の状態から、図４（ｂ）に示すように、気室Ｒは厚み方向Ｚに膨らみ、それに応じてエアが給気される方向Ｙと直交する方向Ｘ（幅方向）に縮むよう変形する。エアの供給方向を切替部２ｄによって気室Ｒへの給気方向からエア排気部２ｃの方向に切り替えると、変形した気室Ｒはエアを給気する前の状態に戻る。
アクチュエータ１０は、気室Ｒの外側に伸縮部材３ｃを備えているため、当該伸縮部材３ｃの伸縮力によって気室Ｒ内のエアの排気を促すことにより、変形した気室Ｒがエアを給気する前の状態に戻るまでの時間（排気時間）を短縮することができる。
このように、アクチュエータ１０によれば、気室Ｒへのエアの供給と排気の切り替えがすばやくでき、排気時間が短縮されることで、後述する波状に変形させるといったアクチュエータ１０の動作速度を上げることが可能となる。
アクチュエータ１０は、気室Ｒの外側に伸縮部材３ｃを備えているため、当該伸縮部材３ｃの伸縮力によって気室Ｒ内のエアの排気を促すことにより、変形した気室Ｒがエアを給気する前の状態に戻るまでの時間（排気時間）を短縮することができる。
このように、アクチュエータ１０によれば、気室Ｒへのエアの供給と排気の切り替えがすばやくでき、排気時間が短縮されることで、後述する波状に変形させるといったアクチュエータ１０の動作速度を上げることが可能となる。
【0031】
伸縮部材３ｃの形状は、シート又はフィルムである。伸縮部材３ｃは、気室Ｒにエアが供給されると、それに応じて伸び、気室Ｒ内のエアを排気する際には、伸縮部材３ｃが伸びた分だけ収縮しようとする力が働き、気室Ｒ内のエアの排気を促すこととなる。このとき、伸縮部材３ｃが気室Ｒの変形によって伸ばされる量は限られるため、その排気時間が短縮しにくくなる。そのため、予め一定量伸ばした状態で気室Ｒの外側に固定することが好ましい。また、伸縮部材３ｃは、各気室Ｒの変形に対応するよう気室Ｒ毎に設けられており、その位置としては図４に示すように表と裏の両面に設けてもいいし、一方の面に設けてもよい。
【0032】
伸縮部材３ｃに用いる素材としては、その伸縮力によってエアの排出を促せるものであればよく、伸縮部材３ｂで挙げたものを用いることができる。
具体的には、天然ゴムや合成ゴム、熱可塑性樹脂、又はそれらと織布、編布、不織布といった任意の布帛との積層体などが挙げられる。なお、伸縮部材３ｃは、伸縮部材３ｂとは違い、通気性があってもよい。
具体的には、天然ゴムや合成ゴム、熱可塑性樹脂、又はそれらと織布、編布、不織布といった任意の布帛との積層体などが挙げられる。なお、伸縮部材３ｃは、伸縮部材３ｂとは違い、通気性があってもよい。
【0033】
本発明のアクチュエータ１、１０の動作について説明する。
例えば、エア給排気手段２を用いて、シート状本体３ａの複数ある気室Ｒ（伸縮部材３ｂ）のいくつかにエアを給気して、当該気室Ｒを厚み方向Ｚに膨らませ、それに応じてエアが給気される方向Ｙと直交する方向Ｘ（幅方向）に縮むよう変形させる。次いで、エアの供給方向を給気から排気に切り替えて気室Ｒ（伸縮部材３ｂ）内のエアを排気して元の状態に戻すと同時に、先に給気した気室Ｒ（伸縮部材３ｂ）と隣接する一方の気室Ｒ（伸縮部材３ｂ）に給気する、といったエアの給排気を順番に行うことで、動作部３を波状に変形させることができる。また、任意の方向に波状変形を伝搬させることもできる。
動作部３の波長や振幅、周期は、用途や使用状況によって適宜設定される。
例えば、エア給排気手段２を用いて、シート状本体３ａの複数ある気室Ｒ（伸縮部材３ｂ）のいくつかにエアを給気して、当該気室Ｒを厚み方向Ｚに膨らませ、それに応じてエアが給気される方向Ｙと直交する方向Ｘ（幅方向）に縮むよう変形させる。次いで、エアの供給方向を給気から排気に切り替えて気室Ｒ（伸縮部材３ｂ）内のエアを排気して元の状態に戻すと同時に、先に給気した気室Ｒ（伸縮部材３ｂ）と隣接する一方の気室Ｒ（伸縮部材３ｂ）に給気する、といったエアの給排気を順番に行うことで、動作部３を波状に変形させることができる。また、任意の方向に波状変形を伝搬させることもできる。
動作部３の波長や振幅、周期は、用途や使用状況によって適宜設定される。
【0034】
エアの給気と排気との切り替えをスムーズに行うために、気室Ｒ又は伸縮部材３ｂへ挿入されたエア給排気路Ｌの先端は、気室入口付近（気室Ｒと開口部４との境界）に位置することが好ましい。当該先端を内部まで挿入した状態では、エアの排気速度が遅くなる傾向にある。
【0035】
本発明のアクチュエータ１、１０は、例えば、動作部３に載せた物を移動させる運搬装置２０に適用できる。当該運搬装置２０としては、図５に示すように、エア給排気手段２と動作部３の他、必要に応じて、固定部６、落下防止ガイド７、形状維持部８などを設けてもよい。
【0036】
固定部６は、動作部３及び／又はエア給排気路Ｌを設置個所に固定される部分であり、当該固定部６により、動作部３を波状に変形させることで、上に載せた対象物を運搬させるものであるが、動作部３自体が波状の変形によって移動してしまうのを防ぐことができる。
【0037】
固定部６の位置は、動作部３の動作を阻害しない位置とすればよく、図５では動作部３の移動方向に対して両端部にヒレ状の固定部６を設けているが、動作部３の側面やエア給排気路Ｌに設けてもよい。また、動作部３の四隅に固定部６を設けてもよく、当該位置であれば、動作部３の動作を阻害すことなく固定できる。固定部６は、動作部３及び／又はエア給排気路Ｌと脱着自在に設けられていてもよく、動作部３及び／又はエア給排気路Ｌと接合し一体化してもよい。
【0038】
固定部６の形状としては特に限定されず、図５で示すヒレ状以外に袋状としてもよい。
例えば、ヒレ状の固定部６を用いる場合、固定部６にピンを打って固定してもよいし、ピンが打てない箇所であれば、固定部６に土などの重しを載せて固定することもできる。袋状の固定部６を用いる場合、袋状内部に水や土を充填して重しとして固定することができる。
例えば、ヒレ状の固定部６を用いる場合、固定部６にピンを打って固定してもよいし、ピンが打てない箇所であれば、固定部６に土などの重しを載せて固定することもできる。袋状の固定部６を用いる場合、袋状内部に水や土を充填して重しとして固定することができる。
【0039】
固定部６は、シート状本体３ａと同様に軟質素材から形成されることが好ましい。軟質素材としては、シート状本体３ａで挙げた熱可塑性樹脂を用いてればよい。
【0040】
その他、本発明では、地面以外にもトラックの荷台や高所（木の間）などに固定して使用することもでき、その際の固定手段も固定部６とする。例えば、紐やワイヤー、リング、フック、カラビナ、磁石などが使用できる。
【0041】
本発明の落下防止ガイド７は、使用時に動作部３から対象物が落下しないように設けられるものであって、例えば、図５に示すような複数の略円筒状の気柱ｉと当該気柱ｉ間に幕体ｊを取り付けたものや、図示しないが動作部３の長さ方向に沿って設けられた壁状の気柱を用いることができる。
【0042】
落下防止ガイド７は、軟質素材で形成されることが好ましい。また、軟質素材としては、動作部３で挙げた熱可塑性樹脂を用いればよい。
【0043】
落下防止ガイド７の取付位置は、動作部３の動作を阻害しない位置とすればよい。図５では、固定部６に略円筒状の気柱ｉを接合し、幕体ｊは気柱ｉにのみ接合し動作部３には接合していないため、動作部３が波状に変形することを阻害しない。また、落下防止ガイド７は、動作部３、固定部６又はエア給排気路Ｌと脱着自在に設けられていてもよく、動作部３又は固定部６と接合して一体化してもよい。
【0044】
本発明の形状維持部８は、使用時にシート状本体３ａが捻じれることや撓むことを防ぐために設けられるものであって、例えば、図５に示すような板状の気柱ｋを用いることができる。
【0045】
形状維持部８は、軟質素材で形成されることが好ましい。軟質素材としては、シート状本体３ａで挙げた熱可塑性樹脂を用いればよい。また、必要に応じて設置面と接する箇所に滑り止めを設けてもよい。
【0046】
形状維持部８の取付位置は、動作部３の動作を阻害しない位置とすればよい。図５では、動作部３の裏側に板状の気柱ｋを設けているが、固定部６のみに固定しており、動作部３の動きに追従できる程度の柔軟性となるよう、充填するエアの圧力を調整しているため、動作部３が波状に変形することを阻害しない。形状維持部８は、動作部３や固定部６、落下防止ガイド７と脱着自在に設けられていてもよく、動作部３や固定部６、エア給排気路Ｌ、落下防止ガイド７と接合して一体化してもよい。
【0047】
なお、形状維持部８の役割は、固定部６又は落下防止ガイド７で担ってもよい。
【0048】
本発明は、その他、自走式の移動部、点検ロボット、などの用途にも適用できる。
【実施例0049】
本発明について、実施例を用いて説明するが、これに限定されるものではない。
【0050】
〔実施例１〕
図１に示す第１実施態様のアクチュエータ１を作成した。
長さ５００ｃｍ、幅１２０ｃｍ、厚み３００μｍの熱可塑性ポリウレタンフィルム（ダイニック社製、「Ｕ－７３０５」）を２枚重ね、開口部４を除く周囲と幅方向に沿って一定間隔で２枚のフィルムを高周波ウェルダー溶着によって接合し気室Ｒを有するシート状本体３ａを形成した。次いで、接合されていない開口部４から、ゴム製の袋状伸縮部材３ｂ（アメゴムチューブ、破断伸度６９０％）を各気室Ｒに挿入し、チューブ先端が外部に出るよう配置して、本発明の動作部３を作成した。
次に、動作部３のゴムチューブにエア給排気路Ｌ（エアチューブ）を接続し、当該ゴムチューブと、当該エア給排気路Ｌと、当該開口部４とを結束バンド（固定手段５）でエアが漏れないように固定し、他端をエア切替部２ｄに接続し、さらにエア切替部２ｄとエア供給部２ｂであるコンプレッサ、エア排気部２ｃであるエアチューブをそれぞれ接続し、アクチュエータを得た。エア切替部２ｄとしては、エア制御部２ａによって制御可能な電磁弁を用いた。
図１に示す第１実施態様のアクチュエータ１を作成した。
長さ５００ｃｍ、幅１２０ｃｍ、厚み３００μｍの熱可塑性ポリウレタンフィルム（ダイニック社製、「Ｕ－７３０５」）を２枚重ね、開口部４を除く周囲と幅方向に沿って一定間隔で２枚のフィルムを高周波ウェルダー溶着によって接合し気室Ｒを有するシート状本体３ａを形成した。次いで、接合されていない開口部４から、ゴム製の袋状伸縮部材３ｂ（アメゴムチューブ、破断伸度６９０％）を各気室Ｒに挿入し、チューブ先端が外部に出るよう配置して、本発明の動作部３を作成した。
次に、動作部３のゴムチューブにエア給排気路Ｌ（エアチューブ）を接続し、当該ゴムチューブと、当該エア給排気路Ｌと、当該開口部４とを結束バンド（固定手段５）でエアが漏れないように固定し、他端をエア切替部２ｄに接続し、さらにエア切替部２ｄとエア供給部２ｂであるコンプレッサ、エア排気部２ｃであるエアチューブをそれぞれ接続し、アクチュエータを得た。エア切替部２ｄとしては、エア制御部２ａによって制御可能な電磁弁を用いた。
【0051】
〔実施例２〕
図３に示す第２実施態様のアクチュエータ１０を作成した。
長さ５００ｃｍ、幅１２０ｃｍ、厚み３００μｍの熱可塑性ポリウレタンフィルム（ダイニック社製、「Ｕ－７３０５」）を２枚重ね、開口部４を除く周囲と幅方向に沿って一定間隔で２枚のフィルムを高周波ウェルダー溶着によって接合し気室を有するシート状本体３ａを形成した。次いで、接合されていない開口部４から、各気室にエアチューブ（エア給排気路Ｌ）を挿入し、当該開口部は高周波ウェルター溶着（固定手段５）を用いてエアが漏れないように固定した。次いで、ゴム製のシート状伸縮部材３ｃ（アメゴムシート、破断伸度６００％）を気室Ｒの両側に固定し、本発明の動作部３を作成した。
次に、動作部３のエアチューブ（エア給排気路Ｌ）をエア切替部２ｄに接続し、さらにエア切替部２ｄとエア供給部２ｂであるコンプレッサ、エア排気部２ｃであるエアチューブをそれぞれ接続し、アクチュエータを得た。エア切替部２ｄとしては、エア制御部２ａによって制御可能な電磁弁を用いた。
図３に示す第２実施態様のアクチュエータ１０を作成した。
長さ５００ｃｍ、幅１２０ｃｍ、厚み３００μｍの熱可塑性ポリウレタンフィルム（ダイニック社製、「Ｕ－７３０５」）を２枚重ね、開口部４を除く周囲と幅方向に沿って一定間隔で２枚のフィルムを高周波ウェルダー溶着によって接合し気室を有するシート状本体３ａを形成した。次いで、接合されていない開口部４から、各気室にエアチューブ（エア給排気路Ｌ）を挿入し、当該開口部は高周波ウェルター溶着（固定手段５）を用いてエアが漏れないように固定した。次いで、ゴム製のシート状伸縮部材３ｃ（アメゴムシート、破断伸度６００％）を気室Ｒの両側に固定し、本発明の動作部３を作成した。
次に、動作部３のエアチューブ（エア給排気路Ｌ）をエア切替部２ｄに接続し、さらにエア切替部２ｄとエア供給部２ｂであるコンプレッサ、エア排気部２ｃであるエアチューブをそれぞれ接続し、アクチュエータを得た。エア切替部２ｄとしては、エア制御部２ａによって制御可能な電磁弁を用いた。
【0052】
〔実施例３〕
エア排気部２ｃに、真空エジェクタ（ＳＭＣ社製、インラインエジェクタ）を接続したこと以外は、実施例１と同様にアクチュエータを作成した。
エア排気部２ｃに、真空エジェクタ（ＳＭＣ社製、インラインエジェクタ）を接続したこと以外は、実施例１と同様にアクチュエータを作成した。
【0053】
〔比較例１〕
伸縮部材３ｂを用いないこと以外は、実施例１と同様にアクチュエータを作成した。
伸縮部材３ｂを用いないこと以外は、実施例１と同様にアクチュエータを作成した。
【0054】
〔比較例２〕
エア排気部２ｃであるエアチューブに、真空エジェクタ（ＳＭＣ社製、インラインエジェクタ）を接続したこと以外は、比較例１と同様にアクチュエータを作成した。
エア排気部２ｃであるエアチューブに、真空エジェクタ（ＳＭＣ社製、インラインエジェクタ）を接続したこと以外は、比較例１と同様にアクチュエータを作成した。
【0055】
得られたアクチュエータを用いて、以下のように排気時間と排気体積を測定し、排気体積当たりの排気速度（体積変化速度）を算出した。結果を表１に示す。
【0056】
〔排気時間〕
気室にエアが入っていない状態での動作部の厚み：ｄ０と、内圧が０．２ＭＰａとなるように給気した状態での動作部の厚み：ｄ１を測定しておき、給気した状態から排気によって動作部の厚みがｄ０に戻るまでの時間とした。
気室にエアが入っていない状態での動作部の厚み：ｄ０と、内圧が０．２ＭＰａとなるように給気した状態での動作部の厚み：ｄ１を測定しておき、給気した状態から排気によって動作部の厚みがｄ０に戻るまでの時間とした。
【0057】
〔排気体積〕
内圧が０．２ＭＰａとなるように給気した状態とし、動作部の厚みがｄ０になるまでに排出されたエアの体積を、シリンジを用いて測定した。
内圧が０．２ＭＰａとなるように給気した状態とし、動作部の厚みがｄ０になるまでに排出されたエアの体積を、シリンジを用いて測定した。
【0058】
【表1】
【0059】
表１より、実施例１～３では、比較例１、２と比較して、体積変化速度が上がっていることが示された。
【0060】
実施例１～３で得られたアクチュエータは、比較例１，２と比較して、波状に変形させる動作の速度が上がることが確認できた。また、真空エジェクタを用いた実施例３で得られたアクチュエータが最も速度の向上が見られた。
【符号の説明】
【0061】
１、１０ アクチュエータ
２ エア給排気手段
２ａ エア制御部 ２ｂ エア供給部 ２ｃ エア排気部 ２ｄ 切替部
３ 動作部
３ａ シート状本体 ３ｂ 伸縮部材（袋状） ３ｃ 伸縮部材（シート状）
４ 開口部
５ 固定手段
Ｌ エア給排気路
Ｒ 気室
７ 固定部
８ 落下防止ガイド
９ 形状維持部
ｉ 気柱 ｊ 幕体 ｋ 板状の気柱
２０ 運搬装置
２ エア給排気手段
２ａ エア制御部 ２ｂ エア供給部 ２ｃ エア排気部 ２ｄ 切替部
３ 動作部
３ａ シート状本体 ３ｂ 伸縮部材（袋状） ３ｃ 伸縮部材（シート状）
４ 開口部
５ 固定手段
Ｌ エア給排気路
Ｒ 気室
７ 固定部
８ 落下防止ガイド
９ 形状維持部
ｉ 気柱 ｊ 幕体 ｋ 板状の気柱
２０ 運搬装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】