特開 2023-90536 流体圧アクチュエータ

(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】P2023090536

(43)【公開日】2023-06-29

(54)【発明の名称】流体圧アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/10 20060101AFI20230622BHJP

【ＦＩ】

F15B15/10 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021205530

(22)【出願日】2021-12-17

(71)【出願人】

【識別番号】000005278

【氏名又は名称】株式会社ブリヂストン

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】大野 信吾

(72)【発明者】

【氏名】藤田 俊吾

【テーマコード（参考）】

3H081

【Ｆターム（参考）】

3H081AA18

3H081CC24

3H081DD22

(57)【要約】      （修正有）

【課題】流体圧上昇時の過度な湾曲を防止可能であり且つ高い繰り返し耐久性を備えた流体圧アクチュエータを提供する。
【解決手段】流体圧アクチュエータ１は、膨張収縮可能なチューブ１０と、チューブ１０の外周面を覆うスリーブ２０と、チューブ１０の両端部１１を封止する一対の封止部材３０と、チューブ１０内に配置された複数の中駒４０，５０を備える。複数の中駒のうち軸方向ＸＡの両端の中駒４０が一対の封止部材３０に固定される。複数の中駒４０，５０は、流体の圧力で加圧されていない状態のチューブ１０内で、隣接する中駒が互いに当接する拘束側５７と、拘束側５７に対向する位置で隣接する中駒が互いに揺動可能になる隙間６１が生じる揺動側５９を備える。複数の中駒４０，５０が、流体の圧力で加圧されている状態のチューブ１０内においても拘束側５７で互いに隣接する中駒同士を当接した状態に保持する拘束機構を更に備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体の圧力によって膨張および収縮するチューブと、
所定方向に配向された繊維コードを編み込んだ伸縮性を有する構造体であり、前記チューブの外周面を覆うスリーブと、
前記チューブの軸方向における両端部を封止する一対の封止部材と、
前記チューブの内側に、前記軸方向に隣接して配置された複数の中駒と、を備え、
前記複数の中駒は、前記流体の圧力で加圧されていない状態の前記チューブ内で、隣接する中駒が互いに当接する拘束側と、前記拘束側に対向する位置において前記隣接する中駒が互いに揺動可能になる隙間が生じる揺動側と、を備える構成にされており、
前記複数の中駒が、前記流体の圧力で加圧されている状態の前記チューブ内においても前記拘束側で互いに隣接する中駒同士を当接した状態に保持する拘束機構をさらに備える、流体圧アクチュエータ。

【請求項2】

前記拘束機構は、互いに隣接する中駒の前記拘束側で連通するように各中駒に形成された第１貫通孔と、前記複数の中駒の前記軸方向における一端側から他端側に亘ってそれぞれの前記第１貫通孔に挿通されて前記拘束側における中駒同士を当接した状態に保持する拘束用繊維コードと、を備える請求項１に記載の流体圧アクチュエータ。

【請求項3】

前記拘束機構の前記第１貫通孔は各中駒に複数形成されており、複数の前記第１貫通孔に複数の前記拘束用繊維コードが挿通される、請求項２に記載の流体圧アクチュエータ。

【請求項4】

前記複数の中駒の前記軸方向における一端側から他端側に亘って互いに隣接する中駒の前記揺動側に形成された第２貫通孔と、前記複数の中駒の前記軸方向における一端側から他端側に亘ってそれぞれの前記第２貫通孔に挿通されて前記揺動側の前記隙間が、前記流体の圧力で加圧されていない状態よりも広がることを制限する逆反り防止コードをさらに備える、請求項１～３の何れか一項に記載の流体圧アクチュエータ。

【請求項5】

互いに隣接する中駒の前記揺動側に形成された前記隙間にクッション部材が配置され、
前記クッション部材が、前記複数の中駒の姿勢を、前記チューブ内が前記流体の圧力で加圧されていない状態に復元させる、請求項１～４の何れか一項に記載の流体圧アクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体圧アクチュエータに関し、具体的に、いわゆるマッキベン型の流体アクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、気体または液体を用いてチューブを膨張及び収縮させる流体圧アクチュエータとして、空気圧によって膨張、収縮するゴム製のチューブと、チューブの外周面を覆うスリーブとを有する構造（いわゆるマッキベン型）が広く用いられている。

【0003】

また、収縮時に、チューブ及びスリーブの軸方向に延びた状態から湾曲するマッキベン型の流体圧アクチュエータも知られている（特許文献１参照）。具体的には、流体圧アクチュエータのスリーブの内側に、軸方向の一端側から他端側に亘って設けられた板バネを備え、該板バネの作用によって湾曲可能な流体圧アクチュエータが知られている。このような湾曲するマッキベン型の流体圧アクチュエータでは、流体圧上昇時の過度な流体圧アクチュエータの湾曲が、スリーブの編角でチューブの湾曲を制限することによって抑制されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－８８９９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、従来の湾曲型流体圧アクチュエータでは、流体圧アクチュエータを湾曲させる板バネが、繰り返し湾曲させることにより徐々に塑性変形して復元力が低下する恐れがあった。

【0006】

本発明では、流体圧上昇時の過度な湾曲を防止可能であり、且つ繰り返し湾曲させた場合でも湾曲する前の状態への復元力が低下しにくい、即ち、高い繰り返し耐久性を備えた湾曲可能な流体圧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】

本発明の実施形態に係る流体圧アクチュエータは、流体の圧力によって膨張および収縮するチューブと、所定方向に配向された繊維コードを編み込んだ伸縮性を有する構造体であり、前記チューブの外周面を覆うスリーブと、前記チューブの軸方向における両端部を封止する一対の封止部材と、前記チューブの内側に、前記軸方向に隣接して配置された複数の中駒と、を備える。前記複数の中駒のうち前記軸方向の両端に配置された中駒が前記一対の封止部材に固定されている。前記複数の中駒は、前記流体の圧力で加圧されていない状態の前記チューブ内で、隣接する中駒が互いに当接する拘束側と、前記拘束側に対向する位置において前記隣接する中駒が互いに揺動可能になる隙間が生じる揺動側と、を備える構成にされている。前記複数の中駒が、前記流体の圧力で加圧されている状態の前記チューブ内においても前記拘束側で互いに隣接する中駒同士が当接した状態を保持する拘束機構をさらに備えている。

【発明の効果】

【0008】

上記構成によれば、流体圧上昇時の過度な湾曲を防止可能であり、且つ繰り返し湾曲させた場合でも湾曲する前の状態への復元力が低下しにくい、即ち、高い繰り返し耐久性を備えた湾曲可能な流体圧アクチュエータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、一実施形態に係る流体圧アクチュエータの収縮前の状態を模式的に示す、軸方向に沿った断面図である。

【図2】図２は、前記流体圧アクチュエータの収縮・湾曲した状態を模式的に示す断面図である。

【図3】図３は、前記流体圧アクチュエータの内部に配置される複数の中駒が互いに当接した状態を示す斜視図である。

【図4】図４は、湾曲前の前記複数の中駒を示す側面図である。

【図5】図５は、湾曲中の前記複数の中駒を示す側面図である。

【図6】図６は、前記複数の中駒のうち、封止部材に直接固定されない中駒の斜視図であり、図６（ａ）が主に左側面を看取できる斜視図であり、図６（ｂ）が主に右側面を看取できる斜視図である。

【図7】図７は、前記複数の中駒のうち、封止部材に直接固定されない中駒を示す六面図と、側面図の上下方向に延びる中心線位置における断面図であり、図７（ａ）が正面図、図７（ｂ）が背面図、図７（ｃ）が平面図、図７（ｄ）が底面図、図７（ｅ）が左側面図、図７（ｆ）が右側面図、図７（ｇ）が図7(f)にVIIg-VIIg線で示された前記断面図である。

【図8】図８は、本実施形態に係る流体圧アクチュエータの、収縮・湾曲した状態の断面図に、拘束側で中駒同士が当接した状態を保持する拘束用繊維コードと揺動側に配置された逆反り防止コードとを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

【0011】

（１）流体圧アクチュエータの全体概略構成
図１は、一実施形態に係る流体圧アクチュエータ１の収縮する前の状態を模式的に示す、軸方向ＸＡに沿った断面図である。図２は、流体圧アクチュエータ１の収縮・湾曲した状態を模式的に示す断面図である。

【0012】

図１に示すように、流体圧アクチュエータ１は、流体の圧力によって収縮および膨張するチューブ１０と、所定方向（所定の編角）に配向された繊維コードを編み込んだ伸縮性を有する構造体でありチューブ１０の外周面を覆うスリーブ２０と、チューブ１０の軸方向ＸＡにおける両端部１１を封止する一対の封止部材３０と、を備える。

【0013】

実施形態の流体圧アクチュエータ１は、基本的な特性として、チューブ１０内の流体圧を上昇させると、スリーブ２０を形成する繊維コードの張力で拘束されつつ径方向で膨張し、流体圧アクチュエータ１の軸方向ＸＡにおいて収縮する。そして、チューブ１０内の流体圧を低下させると、軸方向ＸＡ及び径方向の寸法が復元する。このような形状変化によって、流体圧アクチュエータ１は、アクチュエータとしての機能を発揮する。

【0014】

このような流体圧アクチュエータ１は、いわゆるマッキベン（McKibben）型の流体圧アクチュエータであり、人工筋肉用として適用できることは勿論のこと、より高い能力（ 収縮力） が要求されるロボットの体肢（上肢や下肢など）用としても好適に用い得る。一対の封止部材３０には、連結対象となる部材などに連結される連結部（不図示）等が設けられてもよい。

【0015】

本実施形態では、このような基本的な特性を有するマッキベン型の流体圧アクチュエータを用いつつ、軸方向ＸＡの圧縮を拘束し（規制または制限すると呼んでもよい、以下同）流体圧アクチュエータを湾曲変形させる部材として、チューブ１０の内側で軸方向XAに隣接するように配置された複数の中駒４０，５０を備える。

【0016】

図１に示すように、複数の中駒４０，５０のうち軸方向ＸＡの両端に配置された中駒４０が一対の封止部材３０に固定されている。また、図１に示すように、複数の中駒４０，５０は、流体の圧力で加圧されていない状態のチューブ１０内で、隣接する中駒４０，５０が互いに当接する拘束側５７と、拘束側５７に対向する位置において隣接する中駒４０，５０が互いに揺動可能になる隙間６１が生じる揺動側５９と、を備える構成にされている。

【0017】

チューブ１０内が流体の圧力で加圧された状態では、一対の封止部材３０間に配置された複数の中駒４０，５０の拘束側５７では、隣接する中駒４０，５０同士が互いに当接しており複数の中駒４０，５０が封止部材３０間に掛かるチューブ１０による圧縮に抵抗するため、軸方向ＸＡに沿ったチューブ１０の収縮が阻害される。このとき、揺動側５９では、隣接する中駒４０，５０同士が当接して隙間６１がなくなる状態（隙間６１が狭くなる状態）までは軸方向ＸＡでチューブ１０が収縮可能である。このため、揺動側５９におけるチューブ１０の長さが、拘束側５７におけるチューブ１０の長さよりも相対的に短くなって、図２に示されるように、本実施形態の流体圧アクチュエータ１は、図１に示した加圧前の軸方向XAに沿った状態から、揺動側５９に湾曲した湾曲状態に変形可能である。

【0018】

流体圧アクチュエータ１の駆動に用いられる流体は、空気などの気体、または水、鉱物油などの液体のどちらでもよい。流体圧アクチュエータ１は、チューブ１０およびスリーブ２０に高い圧力が掛かる油圧駆動にも耐え得る高い耐久性を有し得る。

【0019】

一対の封止部材３０は、軸方向ＸAにおけるチューブ１０の両端部１１を封止する。具体的に、各封止部材３０は、封止部材本体３１及びかしめ部材３３を含む。封止部材本体３１は、チューブ１０の軸方向ＸAの端部１１を封止する。また、かしめ部材３３は、チューブ１０およびスリーブ２０を封止部材本体３１とともにかしめる。かしめ部材３３の外周面には、治具によってかしめ部材３３がかしめられた痕である圧痕が形成されてもよい。

【0020】

一対の封止部材３０の少なくとも一方には、流体圧アクチュエータ１の駆動圧力源、具体的には、気体や液体のコンプレッサと接続されたホース（管路）を取り付けられる接続口が設けられている。この接続口に連通する流体通路を介して流体圧アクチュエータ１に流入、排出される流体によって、チューブ１０内部の流体圧が制御され、流体圧アクチュエータ１のチューブ１０が膨張、収縮する。

【0021】

（２）流体圧アクチュエータ１の構成
図１に示すように、流体圧アクチュエータ１は、上述したように、チューブ１０、スリーブ２０、一対の封止部材３０、及び複数の中駒４０，５０によって構成される。

【0022】

チューブ１０は、流体の圧力によって膨張及び収縮する円筒状の筒状体である。チューブ１０は、流体による膨張及び収縮を繰り返すため、ブチルゴムなど弾性材料によって構成される。また、流体圧アクチュエータ１を油圧駆動とする場合には、耐油性が高いＮBR（ニトリルゴム）、または水素化ＮＢＲ、クロロプレンゴム、及びエピクロロヒドリンゴムからなる群より選択される少なくとも一種とすることが好ましい。

【0023】

スリーブ２０は、円筒状であり、流体圧アクチュエータ１において、チューブ１０の外周面を覆う。スリーブ２０は、内部の流体圧を上昇させる前のチューブ１０の軸方向（流体圧アクチュエータ１の軸方向）ＸＡに対する所定方向に配向された繊維コードを編み込んだ伸縮性を有する構造体である。配向された繊維コードが交差することによって菱形の形状が繰り返されている。スリーブ２０は、このような形状を有することによって、パンタグラフ変形し、チューブ１０の収縮及び膨張を規制しつつ追従する。

【0024】

なお、マッキベン型の流体圧アクチュエータ１は、スリーブ２０に編み込まれた繊維コードの編角が５４．７deg.に収束するように駆動するため、編角が５４．７deg.より小さい場合は軸方向に収縮し、編角が５４．７deg.より大きい場合は伸長する。

【0025】

本実施形態に用いられているスリーブ２０は、伸縮前のスリーブ２０の繊維コードの配向が、加圧前の流体圧アクチュエータ１の軸方向ＸＡに対して５４．７deg. よりも小さい所定の編角をなすように編み込まれている。即ち、内部の流体圧の変化に伴うチューブ１０の変形を規制する繊維コードの配向は、チューブ１０が膨張すると流体圧アクチュエータ１が収縮する所定方向（所定の編角）となるように配向されている。具体的に、繊維コードは、編角が１５deg.～４０deg.となるようにスリーブ２０に編み込まれている。

【0026】

このスリーブ２０を用いた流体圧アクチュエータ１は、駆動時のスリーブ２０の編角が収縮前の編角よりも大きくなることで（５４．７deg.に近づくことで）、チューブ１０内の流体圧を上昇させた場合に収縮駆動する。

【0027】

スリーブ２０を構成する繊維コードとしては、芳香族ポリアミド（アラミド繊維）やポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）の繊維コードを用いることが好ましい。但し、このような種類の繊維コードに限定されるものではなく、例えば、ＰＢＯ繊維（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）などの高強度繊維のコードでもよい。

【0028】

また、本実施形態では、図１に示すように、複数の中駒４０，５０が、チューブ１０の内側で軸方向XAに隣接するように配置されている。複数の中駒４０，５０のうち軸方向ＸＡの両端に配置された中駒４０が、一対の封止部材３０に固定されている。そして、複数の中駒４０，５０は、加圧前のチューブ１０内で、隣接する中駒４０，５０が軸方向XAに垂直な一側（拘束側５７）で互いに当接しており、前記一側に対向する位置（揺動側５９）で、隣接する中駒４０，５０が互いに揺動可能になる隙間６１が形成されるように構成されている。

【0029】

複数の中駒４０，５０は、流体圧アクチュエータ１の加圧前の状態で、一方の封止部材３０から他方の封止部材３０まで拘束側５７における隣接する中駒の当接が確保されるように、流体圧アクチュエータ１の軸方向XAの長さに合わせた数の中駒４０，５０がチューブ１０内側に配置される。なお、チューブ１０の軸方向XAの長さが短い場合、一対の封止部材３０に固定される一対の中駒４０の一方のみに隣接する、或いは一対の中駒４０のいずれにも隣接しない中駒５０を省略して、複数の中駒を二つの中駒４０のみで形成してもよい。また、チューブ１０の軸方向XAの長さが長い場合、中駒４０間に配置する中駒５０の数を増やす、或いは中駒５０の長さを変更することで、中駒同士が拘束側５７で当接した状態を確保してもよい。

【0030】

複数の中駒４０，５０の材料は、流体圧アクチュエータ１を加圧してチューブ１０が軸方向XAに収縮駆動した場合に、特に拘束側５７における圧縮応力に対して変形しない圧縮剛性を備える材料から選択されればよい。複数の中駒４０，５０の材質は、熱可塑性の合成樹脂等の樹脂製や硬質プラスチック製、或いは硬質発泡合成樹脂等の硬質発泡材料であってよく、ステンレス鋼などの金属製であってもよい。なお、流体圧アクチュエータ１を軽量化することが好ましい場合、樹脂製や硬質プラスチック製、或いは硬質発泡材料とすることが好ましい。

【0031】

本実施形態における複数の中駒４０，５０の具体的な形状について、図３～７を参照して説明する。

【0032】

図３は、流体圧アクチュエータ１の内部に配置される複数の中駒４０，５０が互いに当接した状態を示す斜視図である。図４は、湾曲前の複数の中駒４０，５０を示す側面図である。図５は、湾曲後の複数の中駒４０，５０を示す側面図である。図６は、複数の中駒４０，５０のうち、封止部材３０に直接固定されない中駒５０の斜視図であり、図６（ａ）が主に左側面を看取できる斜視図である。図６（ｂ）は、主に右側面を看取できる斜視図である。図７（ａ）～７（ｆ）は、複数の中駒４０，５０のうち、封止部材３０に直接固定されない中駒５０を示す六面図である。図７（ｇ）は、図7(f)にVIIg-VIIg線で示された前記断面図である。なお、図７（ａ）～７（ｆ）の六面図は、図７（ａ）が正面図、図７（ｂ）が背面図、図７（ｃ）が平面図、図７（ｄ）が底面図、図７（ｅ）が左側面図、図７（ｆ）が右側面図である。

【0033】

図３，４は、チューブ１０内を加圧する前の状態（流体圧アクチュエータ１が湾曲する前の状態、図１の模式図で表された状態）で、流体圧アクチュエータ１のチューブ１０内に配置された複数の中駒４０，５０を示している。各中駒４０，５０は、隣接する中駒同士が拘束側５７で当接し、揺動側５９に隙間６１が生じた状態で配置されている。そして、図４に示すように、複数の中駒４０，５０は、互いに隣接した状態で、チューブ１０内側の空間の形状に合わせて軸方向ＸＡを軸にした略円柱状になっている。

【0034】

図５は、チューブ１０内を加圧した後の状態（流体圧アクチュエータ１が湾曲した後の状態、図２の模式図で表された状態）で、流体圧アクチュエータ１のチューブ１０内に配置された複数の中駒４０，５０を示している。この状態で、複数の中駒４０，５０は、拘束側５７の当接状態を保持したまま揺動側５９の隙間６１がない状態、或いは隙間６１が狭くなる状態まで複数の中駒４０，５０が湾曲している。

【0035】

次に、図６（ａ）～６（ｂ），図７（ａ）～７（ｇ）を参照して、封止部材３０に直接固定されない中駒５０（両端に配置された一対の中駒４０以外の中駒）の具体的な構造について説明する。

【0036】

図６（ａ），７（ｇ）に示すように、図７（ａ）の正面図に対する中駒５０の左側面には、拘束側５７（図７（ａ）の下側）に第１凸部６３が設けられ、揺動側５９（図７（ａ）の上側）に第１凹部６５が設けられる。そして、図６（ｂ），７（ｇ）に示すように、中駒５０の右側面には、揺動側５９に第２凸部６７が設けられ、拘束側５７に第２凹部６９が設けられる。

【0037】

複数の中駒５０を互いに隣接して配置させた場合、拘束側５７では、一方の中駒５０の第１凸部６３が他方の中駒５０の第２凹部６９に進入して第２凹部６９に当接する。これに対して、揺動側５９では、一方の中駒５０の第１凹部６５に他方の中駒５０の第２凸部６７が進入するが、第１凹部６５には当接せず、隙間６１が形成される。言い換えると、中駒５０では、第１凸部６３の軸方向XAにおける突出量が第２凹部６９の凹み量以上の突出量となっていることにより、拘束側５７で隣接する中駒５０同士が当接する。そして、第２凸部６７の軸方向XAにおける突出量が第１凹部６５の凹み量未満の突出量となっていることにより、揺動側５９で隣接する中駒５０同士の間には隙間６１が生じる。

【0038】

図７（ｂ），７（ｃ），７（ｇ）等に示されるように、拘束側５７、揺動側５９において、第１凸部６３，第１凹部６５、第２凸部６７，第２凹部６９が形成される中央部の両側には、第１凹部６５、第２凹部６９が形成された部位の両側部から軸方向ＸＡに突出する側壁７１が設けられている。なお、側壁７１の突出方向は、図７（ｇ）に示されるように、第１凹部６５の側部に形成された側壁７１は第１凸部６３側、第２凹部６９の側部に形成された側壁７１は第２凸部６７側にそれぞれ突出している。

【0039】

側壁７１は、チューブ１０内での各中駒４０，５０同士の軸方向XAを軸とする回転などの相対運動を拘束する。また、側壁７１は、流体圧アクチュエータ１に、軸方向XAに垂直な応力が掛かった場合でも、隣接する第１凸部６３或いは第2凸部６７と当接することで流体圧アクチュエータ１の湾曲方向以外への屈曲を防止する部位である。なお、側壁７１は、図７（ｇ）に示すように、中駒５０の揺動あるいは流体圧アクチュエータ１の湾曲を阻害しない突出量に形成される。

【0040】

図７（ｅ）、７（ｆ）に示されるように、中駒５０には、外周の円形状の中心位置に通気孔５１が貫通形成されている。さらに、拘束側５７に２つの第１貫通孔５３が形成されており、揺動側５９に第２貫通孔５５が形成されている。

【0041】

第１貫通孔５３は、図６（ａ），７（ａ），７（ｂ），７（ｄ）に示されるように、一端が第１凸部６３に開口しており、他端が、図６（ｂ）に示されるように、第２凹部６９内に開口している。そして、第２貫通孔５５は、図６（ａ），７（ｇ）に示されるように、一端が第１凹部６５に開口しており、他端が、図６（ｂ），７（ｃ），７（ｇ）に示されるように、第２凸部６７に開口している。

【0042】

図８は、本実施形態に係る流体圧アクチュエータ１の、収縮・湾曲した状態の断面図に、拘束側５７で中駒４０，５０同士が当接した状態を保持する拘束用繊維コード８０と、揺動側５９に配置された逆反り防止コード９０とを示した説明図である。

【0043】

図１，８に示すように、軸方向ＸＡの両端に配置されて一対の封止部材３０に固定されるように構成された中駒４０には、封止部材３０から流体を流入・流出可能な通気孔４１が貫通形成されている。また、図６（ａ）～６（ｂ），図７（ａ）～７（ｇ）に示した中駒５０と同様に、拘束側５７に2つの第１貫通孔４３が形成され、揺動側５９に１つの第２貫通孔４５が形成されている。

【0044】

本実施形態では、第２貫通孔４５の封止部材３０側の端部は、中駒４０の揺動側５９且つ封止部材３０側の位置に形成された切欠き（位置決め部）４７に開口している。なお、切り欠き４７は、中駒４０，５０が湾曲可能な揺動側５９を明示するアイマークとしても機能する。

【0045】

本実施形態では、図１に示すように、互いに隣接する中駒４０，５０の揺動側に形成された隙間６１には、ゴム製のクッション部材１００が配置されている。クッション部材１００は、流体圧アクチュエータ１の湾曲変形時に、中駒４０，５０の揺動を大幅に制限しないように圧縮可能であり、かつ流体圧アクチュエータ１のチューブ１０内が除圧されると中駒４０，５０を図１に示すような加圧前の姿勢まで復元する部材である。

【0046】

クッション部材１００の材料は、ゴム製、発泡ウレタン製など、流体圧アクチュエータ１の湾曲変形時における中駒４０，５０の揺動を大幅に制限しない所望の圧縮性と、繰り返しの圧縮変形に対して中駒４０，５０を加圧前の状態まで復元可能な優れた復元性を示す材料が好適に用いられる。

【0047】

なお、クッション部材１００が配置される隙間６１には、クッション部材１００が変形した状態で中駒４０，５０の湾曲変形が阻害されないように、圧縮変形したクッション部材１００の形状を考慮したクリアランスを設けてもよい。

【0048】

中駒４０を封止部材３０に対して固定する構成は、通気孔４１が封止部材３０からの流体の流入・排出を阻害しないように連通する状態で封止部材３０に対して固定されていればよい。

【0049】

例えば、図８に示すように、封止部材３０の外周に嵌合可能な軸方向XAの凹部を中駒４０の軸方向端部に設けてもよいし、封止部材３０の流体通路を流体の流路として必要な径よりも拡径した状態に形成し、中駒４０に軸方向XAに突出する部位を形成して封止部材３０の流体通路の内周面に嵌合するようにしてもよい。なお、中駒４０の通気孔４１は、封止部材３０から流体を流入・排出させるために必須であるが、中駒５０の通気孔５１は、中駒４０と中駒５０とが隣接する位置からチューブ１０内に流体が流入・排出可能であるため、中駒５０に形成しなくてもよい。

【0050】

封止部材３０は、流体圧アクチュエータ１の軸方向ＸＡにおいて、チューブ１０の端部１１を封止する。封止部材３０は、封止部材本体３１及びかしめ部材３３によって構成される。

【0051】

封止部材本体３１は、管状のチューブ１０に挿通される。具体的には、封止部材本体３１は、チューブ１０の内径よりも寸法が大きい頭部とチューブ１０の内径に対して挿通可能な外径を備える胴体部とを有する。胴体部は、チューブ１０に挿通される。

【0052】

封止部材本体３１としては、ステンレス鋼などの金属を好適に用い得るが、このような金属に限定されず、硬質プラスチック材料などを用いてもよい。

【0053】

かしめ部材３３は、封止部材本体３１に挿通されたチューブ１０、チューブ１０の外周面を覆うスリーブ２０を、封止部材本体３１とともにかしめる。具体的には、かしめ部材３３は、チューブ１０、及びスリーブ２０の封止部材本体３１が挿通された部分の外周面に設けられ、これらの部材を封止部材本体３１にかしめる。

【0054】

かしめ部材３３としては、アルミニウム合金、真鍮、及び鉄などの金属を用いることができる。かしめ用の治具によってかしめ部材３３がかしめられると、かしめ部材３３には、圧痕が形成され得る。

【0055】

なお、封止部材３０は、封止部材本体３１にスリーブ２０を係止する係止リングを備えてもよい（不図示）。具体的に、スリーブ２０は、係止リングを介して径方向外側に折り返されてもよい。

【0056】

係止リングの形状は、封止部材本体３１と係合可能な形状であってよい。また、係止リングの材料としては、封止部材本体３１と同様の金属、硬質プラスチック材料などの材料や、自然繊維（自然繊維の糸）、ゴム（例えばＯリング）などの材料を用いることができる。

【0057】

（３）拘束機構４３，５３，８０の構成
本実施形態の流体圧アクチュエータ１は、複数の中駒４０，５０が、流体の圧力で加圧されている状態のチューブ１０内において、拘束側５７で互いに隣接する中駒４０，５０同士が当接した状態に保持される拘束機構４３，５３，８０をさらに備える。

【0058】

中駒４０の第１貫通孔４３，中駒５０の第１貫通孔５３は、隣接させた状態で互いに連通するように形成されている。中駒４０の第２貫通孔４５，中駒５０の第２貫通孔５５も同様に、隣接させた状態で互いに連通するように形成されている。

【0059】

拘束機構４３，５３，８０は、このような、互いに隣接する中駒４０，５０の拘束側５７で連通するように各中駒４０，５０に形成された第１貫通孔４３，５３と、複数の中駒４０，５０の軸方向ＸＡにおける一端側から他端側に亘ってそれぞれの第１貫通孔４３，５３に挿通されて、拘束側５７における中駒４０，５０同士を当接した状態に保持する拘束用繊維コード８０を備える。

【0060】

拘束機構の第１貫通孔４３，５３は各中駒４０，５０に複数形成されていてもよい。本実施形態では、図６（ａ），６（ｂ）等に示されるように、２つの第１貫通孔４３，５３がそれぞれの中駒４０，５０に形成されている。

【0061】

このような複数の第１貫通孔４３，５３それぞれが複数の中駒４０，５０の軸方向ＸＡにおける一端側から他端側に亘って連通しており、各第１貫通孔４３，５３に拘束用繊維コード８０が挿通される。

【0062】

本実施形態では、２本の拘束用繊維コード８０が、複数の中駒４０，５０の軸方向ＸＡにおける一端側から他端側に亘って挿通されている。拘束用繊維コード８０の端部は、第１貫通孔４３，５３に挿通された状態で、第１貫通孔４３の内部に進入しない構造にされている。拘束用繊維コード８０は、第１貫通孔４３，５３に挿通された状態で、隣接する中駒４０，５０同士の相対的な運動を拘束する。さらに、２本の拘束用繊維コード８０によって拘束されているため、チューブ１０内での各中駒４０，５０同士の回転などの相対運動を拘束することができる。

【0063】

なお、拘束用繊維コード８０の材料は、スリーブ２０に用いられる繊維コードに使用し得る繊維コードの中から所望の引張り強度などを考慮して選択されればよい。

【0064】

複数の中駒４０，５０の軸方向ＸＡにおける一端側から他端側に亘って互いに隣接する中駒４０，５０の揺動側５９では、第２貫通孔４５，５５が複数の中駒４０，５０の軸方向ＸＡにおける一端側から他端側に亘って連通している。そして、第２貫通孔４５，５５には、揺動側５９の隙間６１が、流体の圧力で加圧されていない状態よりも広がることを制限する逆反り防止コード９０が挿通されている。

【0065】

逆反り防止コード９０は、図３，４等に示す湾曲していない状態で、両端に配置された中駒４０に設けられた揺動側５９の切り欠き４７における第２貫通孔４５の開口部間の距離と同等の長さを有し、図８に示すように、端部が第２貫通孔４５の内部に進入しない構造にされている。

【0066】

なお、図８に示すように、流体アクチュエータ１が湾曲した状態では、逆反り防止コード９０の端部が切り欠き４７における第２貫通孔４５の開口部から離れた状態、即ち逆反り防止コード９０に引張り張力が発生しない状態になっている。そして、流体アクチュエータ１が延びた状態から、揺動側５９の隙間６１が流体の圧力で加圧されていない状態よりも広がるような方向に湾曲しようとした場合、逆反り防止コード９０の端部が切り欠き４７における第２貫通孔４５の開口部に当接して逆反り防止コード９０に引張り張力が発生し、流体アクチュエータ１の逆反りを防止する構成になっている。

【0067】

また、逆反り防止コード９０の材料は、スリーブ２０に用いられる繊維コードに使用し得る繊維コードの中から所望の引張り強度などを考慮して選択されればよい。

【0068】

（４）封止機構の構成
図１，２，８に示すように、チューブ１０は、封止部材３０の封止部材本体３１の胴体部に挿通される。また、チューブ１０およびチューブ１０の外周面を覆うスリーブ２０は、かしめ部材３３によって、封止部材本体３１にかしめられている。

【0069】

かしめ部材３３は、封止部材本体３１の胴体部の外径よりも大きく、胴体部に挿通された上で治具によってかしめられる。かしめ部材３３は、チューブ１０及びスリーブ２０を封止部材本体３１とともにかしめる。

【0070】

（５）作用・効果
流体圧アクチュエータ１は、以下のような特徴を有している。

【0071】

・湾曲角度が大きい（１８０度以上曲がる）
・発生力が大きい（４０Ｎ程度）
・力の制御が容易（圧力に発生力が比例）
・構造がシンプル
・表面をコートすることによって、操作対象に直接触れることも可能
また、本実施形態の流体圧アクチュエータ１は、チューブ１０の伸縮を拘束する中駒４０，５０の構造に基づく所定の湾曲形状に湾曲させることができる。このため、流体圧アクチュエータ１では、過度にチューブ１０内の圧力が上昇した場合などでも、所定の湾曲形状を超えて流体圧アクチュエータ１が湾曲しすぎることがない。

【0072】

また、流体圧アクチュエータ１は繰り返し湾曲させた場合でも、圧縮剛性を備えた材料で形成された中駒４０，５０に拘束側５７，揺動側５９を設けることで流体圧アクチュエータ１を湾曲させるため、中駒４０，５０に変形が生じることがない。このため、流体圧アクチュエータ１は、繰り返し湾曲させた場合でも湾曲する前の状態への復元力が低下しにくくなっており、高い繰り返し耐久性を有する。

【0073】

また、拘束機構４３，５３，８０によって、隣接する中駒４０，５０同士の相対運動が拘束されるため、例えば、過度にチューブ１０内の圧力が上昇して封止部材３０間に引張り応力が掛かった場合などでも、流体圧アクチュエータ１の湾曲構造が維持される。

【0074】

また、流体圧アクチュエータ１では、チューブ１０内に中駒４０，５０が配置された状態で封止部材３０によって封止されるため、チューブ１０内の容積が、中駒４０，５０が配置されない場合のチューブ１０内の容積よりも小さくなる。このため、本実施形態の流体圧アクチュエータ１では、中駒４０，５０を用いない場合よりもチューブ内の圧力を容易に上昇させることができ、流体圧アクチュエータ１の応答速度を向上させることができる。

【0075】

（６）その他の実施形態
以上、実施形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

【0076】

本実施形態では、図３，４に示した、体圧アクチュエータ１の内部に配置される複数の中駒４０，５０が互いに当接した状態において、軸方向ＸＡを軸にした略円柱状となっており、隣接する中駒４０，５０が互いに当接する拘束側５７がチューブ１０に対して常に同じ周方向の第１側に配置されており、揺動側５９が前記第１側に対向する第２側に配置されていた。しかし、体圧アクチュエータ１の内部に配置される複数の中駒４０，５０における拘束側５７および揺動側５９のチューブ１０に対する配置はこれに限定されるものでない。

【0077】

複数の中駒４０，５０における拘束側５７および揺動側５９は、チューブ１０に対して常に同じ側にある必要はなく、拘束側５７と揺動側５９のチューブ１０に対する位置が途中で入れ替わる構成であってもよい。

【0078】

具体的に、チューブ１０の軸方向XAにおける一端から所定の位置までが第１側に拘束側５７、第２側に揺動側５９が配置され、前記所定の位置から他端まで第２側に拘束側５７、第１側に揺動側５９が配置されることで、チューブ１０の湾曲時における変形がS字型になってもよい。

【0079】

このとき、中駒５０は、例えば左側面の第１凸部６３と第１凹部６５との配置をそのままに、右側面の第２凹部６９が形成された部位に第２凸部６７が形成され、第２凸部６７が形成されていた位置に第２凹部６９を形成した中駒を配置し、さらに、該中駒内で第１貫通孔５３が第１凸部６３と第２凹部６９とを繋ぐように貫通形成され、第２貫通孔５５が第１凹部６５と第２凸部６７とを繋ぐように貫通形成される構成であってよい。

【0080】

また、本実施形態では、クッション部材１００としてゴム製、発泡ウレタン製などのものが用いられているが、クッション部材１００は、これに限定されるものではない。クッション部材１００としては、チューブ１０内部が加圧された状態で容易に圧縮変形可能であることで流体圧アクチュエータ１の湾曲性を確保し得る部材であり、かつチューブ１０内部が除圧された状態で中駒４０，５０の姿勢を加圧前の状態に復元可能な部材が選択されればよい。例えば、クッション部材１００としては、上記条件を満たす弾性率を備えたスプリングをクッション部材１００として隙間６１に配置してもよい。また、可能な限り大きな湾曲量が必要である場合、クッション部材１００を省略した構成にしてもよい。

【0081】

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

【符号の説明】

【0082】

１ 流体圧アクチュエータ
１０ チューブ
１１ チューブの端部
２０ スリーブ
３０ 封止部材
３１ 封止部材本体
３３ かしめ部材
４０ 両端の中駒
４１ 通気孔
４３ 第１貫通孔
４５ 第２貫通孔
４７ 切り欠き（位置決め部）
５０ 中駒
５１ 通気孔
５３ 第１貫通孔
５５ 第２貫通孔
５７ 拘束側
５９ 揺動側
６１ 隙間
６３ 第１凸部
６５ 第１凹部
６７ 第２凸部
６９ 第２凹部
７１ 側壁
４３，５３，８０ 拘束機構
８０ 拘束用繊維コード
９０ 逆反り防止コード
１００ クッション部材
XA 軸方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】