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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】P2023090573
(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
B25J 19/00 20060101ALI20230622BHJP
【ＦＩ】
F15B15/10 H
B25J19/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021205601
(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】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100186015
【弁理士】
【氏名又は名称】小松 靖之
(72)【発明者】
【氏名】安井 仁
【テーマコード（参考）】
3C707
3H081
【Ｆターム（参考）】
3C707DS01
3C707ES05
3C707EU11
3C707EV12
3C707EV14
3C707HS21
3H081AA18
3H081BB02
3H081BB03
3H081CC29
3H081DD07
3H081HH10
(57)【要約】
【課題】流体圧アクチュエータの有用性を向上させる。
【解決手段】本開示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及び収縮する流体圧アクチュエータにおいて、先端側に取り付けられているアタッチメントを備え、前記アタッチメントは、厚み方向の一方側に把持面を備えるへら状部であり、前記へら状部は、先端側の薄肉部と、前記薄肉部の基端側に位置し、前記把持面で隆起している又は隆起可能な隆起部により、前記薄肉部より肉厚となる隆起厚肉部と、を備える。
【選択図】図５Ａ
【解決手段】本開示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及び収縮する流体圧アクチュエータにおいて、先端側に取り付けられているアタッチメントを備え、前記アタッチメントは、厚み方向の一方側に把持面を備えるへら状部であり、前記へら状部は、先端側の薄肉部と、前記薄肉部の基端側に位置し、前記把持面で隆起している又は隆起可能な隆起部により、前記薄肉部より肉厚となる隆起厚肉部と、を備える。
【選択図】図５Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体の圧力によって膨張及び収縮する流体圧アクチュエータにおいて、
先端側に取り付けられているアタッチメントを備え、
前記アタッチメントは、厚み方向の一方側に把持面を備えるへら状部であり、
前記へら状部は、
先端側の薄肉部と、
前記薄肉部の基端側に位置し、前記把持面で隆起している又は隆起可能な隆起部により、前記薄肉部より肉厚となる隆起厚肉部と、を備える、流体圧アクチュエータ。
先端側に取り付けられているアタッチメントを備え、
前記アタッチメントは、厚み方向の一方側に把持面を備えるへら状部であり、
前記へら状部は、
先端側の薄肉部と、
前記薄肉部の基端側に位置し、前記把持面で隆起している又は隆起可能な隆起部により、前記薄肉部より肉厚となる隆起厚肉部と、を備える、流体圧アクチュエータ。
【請求項2】
円筒状のチューブと、前記チューブの外周面を覆うスリーブと、を備えるアクチュエータ部を備え、
前記アタッチメントは、前記チューブの軸方向の先端側で、前記アクチュエータ部に連なる、請求項１に記載の流体圧アクチュエータ。
前記アタッチメントは、前記チューブの軸方向の先端側で、前記アクチュエータ部に連なる、請求項１に記載の流体圧アクチュエータ。
【請求項3】
前記へら状部の前記把持面は、前記薄肉部の位置から、前記隆起厚肉部の前記隆起部の頂部の位置まで、段差なく連続している、請求項１又は２に記載の流体圧アクチュエータ。
【請求項4】
前記隆起部は、前記厚み方向に弾性変形可能である、請求項１から３のいずれか１つに記載の流体圧アクチュエータ。
【請求項5】
前記隆起部は、流体により拡張可能な拡張膜部により形成されている、請求項４に記載の流体圧アクチュエータ。
【請求項6】
前記へら状部は、前記把持面の裏側に、前記把持面より摩擦が小さい滑り面を備える、請求項１から５のいずれか１つ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】
本開示は、流体圧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が知られている。例えば、特許文献１には、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を有する流体圧アクチュエータ（いわゆるマッキベン型の流体圧アクチュエータ）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－０８８９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、流体圧アクチュエータのロボットアーム等への適用が進む中で、流体圧アクチュエータの有用性の更なる向上が求められている。
【0005】
かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、流体圧アクチュエータの有用性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示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及び収縮する流体圧アクチュエータにおいて、先端側に取り付けられているアタッチメントを備え、前記アタッチメントは、厚み方向の一方側に把持面を備えるへら状部であり、前記へら状部は、先端側の薄肉部と、前記薄肉部の基端側に位置し、前記把持面で隆起している又は隆起可能な隆起部により、前記薄肉部より肉厚となる隆起厚肉部と、を備える。
この構成により、へら状部について、隙間への挿入性と、把持する対象物に対するグリップ性と、を両立できる。
この構成により、へら状部について、隙間への挿入性と、把持する対象物に対するグリップ性と、を両立できる。
【0007】
本開示に係る流体圧アクチュエータでは、円筒状のチューブと、前記チューブの外周面を覆うスリーブと、を備えるアクチュエータ部を備え、前記アタッチメントは、前記チューブの軸方向の先端側で、前記アクチュエータ部に連なる。
この構成により、マッキンベン型の流体圧アクチュエータにおけるへら状部について、隙間への挿入性と、把持する対象物に対するグリップ性と、を両立できる。
この構成により、マッキンベン型の流体圧アクチュエータにおけるへら状部について、隙間への挿入性と、把持する対象物に対するグリップ性と、を両立できる。
【0008】
本開示に係る流体圧アクチュエータでは、前記へら状部の前記把持面は、前記薄肉部の位置から、前記隆起厚肉部の前記隆起部の頂部の位置まで、段差なく連続している。
この構成により、把持する対象物を、把持面により、所望の姿勢にて把持しやすくなる。
この構成により、把持する対象物を、把持面により、所望の姿勢にて把持しやすくなる。
【0009】
本開示に係る流体圧アクチュエータでは、前記隆起部は、前記厚み方向に弾性変形可能である。
この構成により、へら状部について、把持する対象物に対するグリップ性を、より高めることができる。
この構成により、へら状部について、把持する対象物に対するグリップ性を、より高めることができる。
【0010】
本開示に係る流体圧アクチュエータでは、前記隆起部は、流体により拡張可能な拡張膜部により形成されている。
この構成により、へら状部について、隙間への挿入性、及び、把持する対象物に対するグリップ性を、より高めることができる。
この構成により、へら状部について、隙間への挿入性、及び、把持する対象物に対するグリップ性を、より高めることができる。
【0011】
本開示に係る流体圧アクチュエータでは、前記へら状部は、前記把持面の裏側に、前記把持面より摩擦が小さい滑り面を備える。
この構成により、へら状部について、隙間への挿入性を、より高めることができる。
この構成により、へら状部について、隙間への挿入性を、より高めることができる。
【発明の効果】
【0012】
本開示によれば、流体圧アクチュエータの有用性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本開示の一実施形態に係る流体圧アクチュエータの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本開示に係る流体圧アクチュエータの実施形態について、図面を参照して説明する。各図において同一の構成には同一の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なる場合があることに留意されたい。
【0015】
（流体圧アクチュエータの概略構成）
はじめに、図１、図２、図３及び図４を参照して、本開示の第１の実施形態に係る流体圧アクチュエータ１の概略構成を説明する。本実施形態の流体圧アクチュエータ１は、マッキンベン型の流体圧アクチュエータであるが、この構成に限られず、他の流体圧アクチュエータであってもよい。図１は、本実施形態に係る流体圧アクチュエータ１の側面図である。図２は、流体圧アクチュエータ１の一部分解斜視図である。図３は、図１に示される第１封止部１３Ａを含む流体圧アクチュエータ１の軸方向に沿った一部断面図である。図４は、図１におけるＡ－Ａ’での流体圧アクチュエータの径方向に沿った断面図である。
はじめに、図１、図２、図３及び図４を参照して、本開示の第１の実施形態に係る流体圧アクチュエータ１の概略構成を説明する。本実施形態の流体圧アクチュエータ１は、マッキンベン型の流体圧アクチュエータであるが、この構成に限られず、他の流体圧アクチュエータであってもよい。図１は、本実施形態に係る流体圧アクチュエータ１の側面図である。図２は、流体圧アクチュエータ１の一部分解斜視図である。図３は、図１に示される第１封止部１３Ａを含む流体圧アクチュエータ１の軸方向に沿った一部断面図である。図４は、図１におけるＡ－Ａ’での流体圧アクチュエータの径方向に沿った断面図である。
【0016】
図１に示されるように、流体圧アクチュエータ１は、アクチュエータ部１０、アタッチメント２０及び支持部４０を備える。アクチュエータ部１０は、チューブ１１、スリーブ１２、第１封止部１３Ａ、第２封止部１３Ｂ、及び、拘束部材１７、を備える。
【0017】
流体圧アクチュエータ１のチューブ１１には、第１封止部１３Ａに設けられた接続口１４Ｄを介して流体を流入させることができる。アクチュエータ部１０は、チューブ１１内への流体の流入によって、アクチュエータ部１０の軸方向において収縮し、径方向において膨張する。一方で、アクチュエータ部１０は、チューブ１１からの流体の流出によって、アクチュエータ部１０の軸方向において膨張し、径方向において収縮する。このようなアクチュエータ部１０の形状変化によって、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ことができる。
【0018】
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型であり、人工筋肉として適用可能であるとともに、より高い能力（収縮力）が要求されるロボットの体肢、手又は指としても用いることができる。
【0019】
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が、特に、流体圧アクチュエータ１は、アクチュエータ部１０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。
【0020】
以下、流体圧アクチュエータ１の構成要素について、図面を参照して詳細に説明する。
【0021】
チューブ１１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１１は、流体による収縮及び膨張を繰り返すため、ブチルゴムなどの弾性材料によって構成されている。ただし、チューブ１１を構成する弾性部材は、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されてもよい。
【0022】
本開示において、チューブ１１の延在する方向、即ち、チューブ１１の中心軸と並行な方向を、チューブ１１の軸方向という。チューブ１１の軸方向と直交する方向を、チューブ１１の径方向という。そして、チューブ１１の中心軸の軸周り方向を、チューブ１１の周方向という。以降において、チューブ１１の軸方向、チューブ１１の径方向及びチューブ１１の周方向は、それぞれ単に「軸方向」、「径方向」及び「周方向」とも称される。また、図面において、「軸方向」は「ＤＡＸ」と示され、「径方向」は「ＤＲ」と示される。また、本開示では、流体圧アクチュエータ１において、チューブ１１の軸方向に沿って、アタッチメント２０が設けられている側を「先端側」と称し、先端側と反対側を「基端側」と称す。さらに、本開示では、チューブ１１の径方向において、チューブ１１の中心軸に近い側を「径方向内側」と称し、チューブ１１の中心軸から遠い側を「径方向外側」と称する。
【0023】
スリーブ１２は、円筒状であり、チューブ１１の外周面を覆う。スリーブ１２は、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、配向された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１２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１１の収縮及び膨張を規制しつつ追従する。
【0024】
スリーブ１２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）又はポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等の繊維コードを用いることが好ましい。ただし、スリーブ１２を構成する繊維コードは、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）などの高強度繊維コードであってもよい。
【0025】
第１封止部１３Ａ及び第２封止部１３Ｂは、それぞれ軸方向におけるチューブ１１の端部（先端及び基端）を封止している。本実施形態では、第１封止部１３Ａが、軸方向におけるチューブ１１の基端を封止し、第２封止部１３Ｂが、軸方向におけるチューブ１１の先端を封止している。本開示において、第１封止部１３Ａ及び第２封止部１３Ｂは、特に区別されない場合には、単に「封止部１３」と総称される。
【0026】
図２に示されるように、封止部１３（図示例は第１封止部１３Ａ）は、封止部材１４、係止リング１５及びかしめ部材１６を含む。
【0027】
封止部材１４は、チューブ１１の軸方向の端部を封止する。封止部材１４は、頭部１４Ａと、頭部１４Ａから軸方向に延びる胴部１４Ｂとを有する。胴部１４Ｂは、チューブ１１の軸方向外側からチューブ１１に挿入される。封止部材１４は、頭部１４Ａ及び胴部１４Ｂに加え、他の部材を連結させるための連結部１４Ｃが設けられていてもよい。
【0028】
連結部１４Ｃは、頭部１４Ａから軸方向において胴部１４Ｂと反対側に突出している。連結部１４Ｃには、他の部材を連結しやすくするために、径方向に延在する貫通孔が区画されていてもよい。図１を参照すると、本実施形態では、第１封止部１３Ａの連結部１４Ｃに、アクチュエータ部１０を支持する支持部４０が取り付けられており、第２封止部１３Ｂの連結部１４Ｃに、アタッチメント２０が取り付けられている。
【0029】
封止部材１４は、ステンレス鋼などの金属を用いて構成されるが、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構成されてもよい。
【0030】
再び図２を参照すると、係止リング１５は、封止部材１４にスリーブ１２を係止する、リング状の部材である。具体的には、図３に示されるように、スリーブ１２は、係止リング１５を介して径方向外側に折り返されている。
【0031】
再び図２を参照して、係止リング１５には、封止部材１４と係合できるように一部が切り欠かれた切欠き部１５Ａが形成されている。係止リング１５は、封止部材１４と同様の金属、硬質プラスチック材料などの材料、或いは、自然繊維（自然繊維の糸）、ゴム（例えばＯリング）などの材料を用いて構成されてもよい。
【0032】
かしめ部材１６は、チューブ１１及びスリーブ１２を封止部材１４とともにかしめる。かしめ部材１６は、封止部材１４の胴部１４Ｂの外径よりも大きい、筒状の部材である。かしめ部材１６は、チューブ１１及びスリーブ１２の、封止部材１４が挿入された部分の径方向外側を覆うように設けられ、治具によってかしめられることで、チューブ１１及びスリーブ１２を締め付け、封止部材１４に密着固定させる。
【0033】
かしめ部材１６は、アルミニウム合金、真鍮又は鉄などの金属を用いて構成されてもよい。図１に示されるように、かしめ部材１６の外周面には、治具によってかしめられた痕である圧痕１６Ａが形成されていてもよい。
【0034】
第１封止部１３Ａと第２封止部１３Ｂとの相違点は、封止部材１４に接続口１４Ｄ及び通過孔１４Ｅが設けられているか否かである。図３に示されるように、本実施形態では、第１封止部１３Ａの封止部材１４に、接続口１４Ｄ及び通過孔１４Ｅが設けられている。
【0035】
接続口１４Ｄには、流体圧アクチュエータ１の駆動圧力源、具体的には、気体又は液体等のコンプレッサと接続されたホース（管路）が取り付けられる。接続口１４Ｄを介して流入した流体は、封止部材１４の内部に区画された通過孔１４Ｅを通過して、チューブ１１の内部に流入する。本実施形態では、接続口１４Ｄは、封止部材１４の頭部１４Ａの径方向外側に向けて開口するように設けられている。通過孔１４Ｅは、頭部１４Ａ及び胴部１４Ｂに亘って形成されている。接続口１４Ｄとチューブ１１内とは、通過孔１４Ｅにより連通している。
【0036】
再び図２を参照して、スリーブ１２の径方向内側には、拘束部材１７が設けられる。拘束部材１７は、スリーブ１２の径方向内側において、軸方向の基端側から先端側に亘って設けられている。
【0037】
拘束部材１７は、軸方向には圧縮せず、径方向（撓み方向とも称される）に沿ってのみ変形可能である。つまり、拘束部材１７は、軸方向に沿った圧縮に対して抵抗し、軸方向に直交する直交方向（径方向）に曲げ変形可能である。
【0038】
拘束部材１７は、拘束部材１７が設けられているチューブ１１の周方向の位置において、径方向外側へのチューブ１１（及びスリーブ１２）の膨張を拘束（規制）する。
【0039】
拘束部材１７は、例えば、板バネ（leaf spring）を用いて形成されている。板バネの寸法は、アクチュエータ部１０のサイズ、及び必要とされる発生力などに応じて選択されればよく、特に限定されない。また、板バネの材料についても特に限定されないが、典型的には、ステンレス鋼などの金属など、曲げ易く、圧縮に強い材料であればよい。例えば、拘束部材１７は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）の薄板などによって形成されてもよい。ＣＦＲＰは、金属に比べて塑性変形をし難いため、アクチュエータ部１０が湾曲後、元の真っ直ぐな状態に戻りやすい。
【0040】
図４に示されるように、拘束部材１７は、チューブ１１とスリーブ１２との間に設けられる。図４は、図１におけるＡ－Ａ’での流体圧アクチュエータ１の径方向に沿った断面図である。拘束部材１７は、チューブ１１及びスリーブ１２と密着していてもよいし、拘束部材１７と、チューブ１１及び／またはスリーブ１２との間、及び拘束部材１７の側方には、多少隙間が形成されていてもよい。ただし、拘束部材１７は、チューブ１１内に埋設されていてもよく、或いは、チューブ１１の径方向内側に設けられていてもよい。
【0041】
拘束部材１７は、チューブ１１（及びスリーブ１２）の周方向における一部に設けられる。すなわち、チューブ１１は、周方向において拘束部材１７に覆われている部分と覆われていない部分を有している。チューブ１１の幅は、特に限定されないが、チューブ１１の外径を基準とすれば、例えば、この外径の半分程度とされてよい。
【0042】
なお、本実施形態では、拘束部材１７は、平板状であるが、撓み方に影響がない範囲において、チューブ１１及びスリーブ１２の断面形状に沿って多少湾曲していてもよい。
【0043】
拘束部材１７は、チューブ１１及びスリーブ１２の軸方向における基端側から先端側に亘って設けられている。具体的には、拘束部材１７は、第１封止部１３Ａから第２封止部１３Ｂに亘って設けられていてもよい。本実施形態では、拘束部材１７は、チューブ１１と略等しい長さとされている。
【0044】
ただし、拘束部材１７は、必ずしも完全に第１封止部１３Ａから第２封止部１３Ｂに亘って設けられていなくてもよく、第１封止部１３Ａ及び第２封止部１３Ｂの何れか一方（特に、湾曲時に自由端となる可能性が高い第２封止部１３Ｂ側）には、拘束部材１７が延在していなくてもよい。
【0045】
再び図１を参照して、アタッチメント２０は、チューブ１１の軸方向の先端側で、アクチュエータ部１０に連なっている。アタッチメント２０は、流体圧アクチュエータ１が駆動して対象物を加圧、把持等する際に、対象物と接触するハンド部である。本実施形態では、アタッチメント２０は、アクチュエータ部１０の第２封止部１３Ｂに含まれる封止部材１４に軸方向先端側から取り付けられている。
【0046】
図５Ａは、図１に示されるアタッチメント２０を示す斜視図である。図５Ｂは、アタッチメント２０の側面図である。図５Ｃは、図５ＢのＢ－Ｂ’でのアタッチメント２０の断面図である。アタッチメント２０は、厚み方向の一方側に把持面２１ａを備えるへら状部２１である。図５Ａ～図５Ｃにおいて、「へら状部２１の厚み方向」は「ＤＨ」で示されている。アタッチメント２０をへら状部２１とすることで、例えば、段ボール箱等の容器の内部に収容されているワークなどの対象物を、取り出しやすい。アタッチメント２０としてのへら状部２１の詳細、及び、へら状部２１による対象物を把持する動作の詳細（図６Ａ、図６Ｂ参照）、は後述する。
【0047】
アタッチメント２０は、例えば、ゴム、プラスチック、金属等の材料を用いて構成されてよい。ただし、アタッチメント２０は、これらの材料に限られず、流体圧アクチュエータ１の用途に応じて、任意の材料を用いて構成されていてもよい。後述するように、アタッチメント２０としてのへら状部２１は、例えば、流体により拡張可能な拡張膜部２６を含んでもよい（図７Ａ参照）。
【0048】
アタッチメント２０は、アクチュエータ部１０から着脱可能とされてもよい。本実施形態では、アタッチメント２０は、第２封止部１３Ｂに含まれる封止部材１４の軸方向先端側に設けられた連結部１４Ｃに着脱可能な接続部２４を備える。つまり、本実施形態のアタッチメント２０は、接続部２４により、アクチュエータ部１０の連結部１４Ｃに対して着脱可能である。これにより、アタッチメント２０に破損等が生じた場合に、容易に交換することができる。ただし、アタッチメント２０は、アクチュエータ部１０から着脱不可能とされてもよい。例えば、アタッチメント２０は、第２封止部１３Ｂに含まれる封止部材１４と一体として形成されてもよい。
【0049】
（流体圧アクチュエータの動作）
次に、図６Ａ、図６Ｂを参照して、本開示の一実施形態に係る流体圧アクチュエータ１の動作を説明する。図６Ａ、図６Ｂは、図１に示される流体圧アクチュエータ１の動作を示す概略図である。図６Ａ、図６Ｂでは、２つの流体圧アクチュエータ１を用いて、段ボール等の容器Ｔの内部のワーク等の対象物Ｏを把持して取り出す動作を示している。図６Ａ、図６Ｂでは、２つの流体圧アクチュエータ１が、アクチュエータ部１０の基端側で、１つの支持部４０に固定されている。換言すれば、２つの流体圧アクチュエータ１は、先端側が自由に移動できる状態である。つまり、流体圧アクチュエータ１の基端側が固定端であり、先端側が自由端である。
次に、図６Ａ、図６Ｂを参照して、本開示の一実施形態に係る流体圧アクチュエータ１の動作を説明する。図６Ａ、図６Ｂは、図１に示される流体圧アクチュエータ１の動作を示す概略図である。図６Ａ、図６Ｂでは、２つの流体圧アクチュエータ１を用いて、段ボール等の容器Ｔの内部のワーク等の対象物Ｏを把持して取り出す動作を示している。図６Ａ、図６Ｂでは、２つの流体圧アクチュエータ１が、アクチュエータ部１０の基端側で、１つの支持部４０に固定されている。換言すれば、２つの流体圧アクチュエータ１は、先端側が自由に移動できる状態である。つまり、流体圧アクチュエータ１の基端側が固定端であり、先端側が自由端である。
【0050】
上述したように、流体圧アクチュエータ１のチューブ１１の内部に流体が流入すると、チューブ１１が軸方向に収縮しようとするが、チューブ１１の周方向の一部に、軸方向に亘って拘束部材１７が設けられているため、チューブ１１の、拘束部材１７が設けられている周方向の部分において、チューブ１１の軸方向に沿った収縮が拘束（規制）される。一方で、チューブ１１の、拘束部材１７が設けられていない部分は収縮しようとするため、拘束部材１７が背骨のような役割を果たし、拘束部材１７が設けられているチューブ１１の周方向の位置と反対側において、各流体圧アクチュエータ１（具体的には、各流体圧アクチュエータ１のチューブ１１及びスリーブ１２）が撓む。図６Ａ、図６Ｂでは、２つの流体圧アクチュエータ１の先端側の自由端が、相互に近づくように、２つの流体圧アクチュエータ１の対向方向に撓む。
【0051】
一方で、流体圧アクチュエータ１の内部から流体が流出すると、流体圧アクチュエータ１は元の直線状の姿勢に戻る。これにより、流体圧アクチュエータ１を、例えば、ロボットアーム、又は、或いはロボットハンドの指、として利用することができる。例えば、図６Ａ、図６Ｂに示されるように、２つの流体圧アクチュエータ１を駆動させて、容器Ｔの内部に収容された対象物Ｏを、側方から挟持して持ち上げる際に、２つの流体圧アクチュエータ１それぞれのアタッチメント２０を、容器Ｔの内壁と対象物Ｏの側壁との隙間に挿入し（図６Ａの白抜き矢印参照）、２つの流体圧アクチュエータ１を対向方向に撓ませることで（図６Ｂの白抜き矢印参照）、２つのアタッチメント２０で対象物Ｏを挟み込んで持ち上げることができる。
【0052】
図６Ａ、図６Ｂでは、２つの流体圧アクチュエータ１により対象物Ｏを把持して持ち上げる動作を例示しているが、流体圧アクチュエータ１の数は２つに限られない。対象物Ｏを把持して持ち上げる流体圧アクチュエータ１の数は、３つ以上であってもよい。
【0053】
ここで、上述したように、アタッチメント２０は、厚み方向の一方側に把持面２１ａを備えるへら状部２１である。
【0054】
図５Ａ～図５Ｃに示すように、へら状部２１は、薄肉部２２と、隆起厚肉部２３と、接続部２４と、を備える。薄肉部２２は、へら状部２１の先端側の扁平板状の部位である。隆起厚肉部２３は、薄肉部２２の基端側に位置する。隆起厚肉部２３は、把持面２１ａで隆起している隆起部２５により、薄肉部２２より肉厚となる部位である。接続部２４は、へら状部２１のうちアクチュエータ部１０に接続される部位である。本実施形態のへら状部２１は、接続部２４を介してアクチュエータ部１０に着脱可能であるが、へら状部２１は、アクチュエータ部１０に着脱不能に接続されていてもよい。
【0055】
へら状部２１が、上述の薄肉部２２を備えることで、容器Ｔの内壁と対象物Ｏの側壁との隙間に挿入されやすく、上述の隆起厚肉部２３を備えることで、対象物Ｏを把持するためのグリップ力を高めることができる。薄肉部２２のみの構成では、隙間への挿入性は向上するが、対象物Ｏに対するグリップ性が制限される。これに対して、隆起厚肉部２３のみの構成では、対象物Ｏに対するグリップ性は向上するが、隙間への挿入性が制限される。つまり、へら状部２１が、上述の薄肉部２２及び隆起厚肉部２３を備えることで、隙間への挿入性と、把持する対象物Оに対するグリップ性と、を両立できる。これにより、流体圧アクチュエータ１の有用性を向上させることができる。
【0056】
薄肉部２２は、へら状部２１の先端を含む。本実施形態の薄肉部２２は、へら状部２１の延在方向（チューブ１１の軸方向と同じ方向）において、隆起厚肉部２３の先端から、へら状部２１の先端まで、延在している。本実施形態の薄肉部２２の厚みは、基端側から先端側に向かって漸減する構成であるが、一様な厚みを有していてもよい。但し、薄肉部２２は、本実施形態のように、基端側から先端側に向かって漸減することが好ましい。このようにすることで、流体圧アクチュエータ１を用いて容器Ｔ内の対象物Ｏを把持して持ち上げる際に（図６Ａ、図６Ｂ参照）、薄肉部２２の先端で構成されるへら状部２１の先端は、容器Ｔの内壁と対象物Ｏの側壁との間に、より入り込みやすくなる。
【0057】
本実施形態の隆起厚肉部２３は、薄肉部２２の基端側に連なっている。図５Ａ、図５Ｂに示すように、本実施形態の隆起厚肉部２３は、へら状部２１の幅方向の中央部のみに形成されているが、この構成に限られない。隆起厚肉部２３の他の構成例は後述する（図７Ａ～図７Ｃ参照）。図５Ａ～図５Ｃにおいて、「へら状部２１の幅方向」は「ＤＷ」で示されている。
【0058】
図５Ｃに示すように、本実施形態のへら状部２１の把持面２１ａは、へら状部２１の厚み方向において薄肉部２２の一方側（図５Ｃでは上側）に位置する先端側把持面２１ａ１と、へら状部２１の厚み方向において隆起厚肉部２３の一方側（図５Ｃでは上側）に位置する基端側把持面２１ａ２と、を備える。基端側把持面２１ａ２は、隆起部２５により形成される隆起面である。
【0059】
図５Ｃに示すように、把持面２１ａは、薄肉部２２の位置から、隆起厚肉部２３の隆起部２５の頂部２５ａの位置まで、段差なく連続していることが好ましい。より具体的に、上述した薄肉部２２の先端側把持面２１ａ１と、隆起厚肉部２３の基端側把持面２１ａ２とは、段差なく連続していることが好ましい。更に、隆起厚肉部２３の基端側把持面２１ａ２は、先端側把持面２１ａ１と連なる隆起部２５の裾部２５ｂの位置から、隆起部２５の頂部２５ａまで、段差なく連続していることが好ましい。このようにすることで、把持面２１ａにより把持される対象物Ｏ（図６Ａ、図６Ｂ参照）が、把持面２１ａの段差に引っ掛かり、転倒、破損等することを抑制できる。そのため、対象物Ｏを、把持面２１ａにより、所望の姿勢にて把持しやすくなる。
【0060】
隆起部２５の裾部２５ｂから頂部２５ａまでは、段差なく連続していれば、その形状は特に限定されない。但し、図５Ｃに示すように、隆起厚肉部２３の基端側把持面２１ａ２は、先端側把持面２１ａ１と連なる隆起部２５の裾部２５ｂの位置では凹状湾曲面であり、頂部２５ａの位置では凸状湾曲面である、ことが好ましい。そして、図５Ｃに示すように、これら凹状湾曲面及び凸状湾曲面が滑らかに連なることで、隆起厚肉部２３の基端側把持面２１ａ２が、裾部２５ｂから頂部２５ａまで段差なく連続する面を形成していることが好ましい。このようにすることで、把持面２１ａの基端側把持面２１ａ２の位置で、意図せずに対象物Ｏ（図６Ａ、図６Ｂ参照）が引っ掛かることを抑制できると共に、基端側把持面２１ａ２の対象物Ｏに対する高いグリップ性を得やすくなる。
【0061】
また、隆起部２５は、へら状部２１の厚み方向に弾性変形可能であることが好ましい。このような隆起部２５としては、例えば、ゴム製の隆起部２５が挙げられる。隆起部２５が対象物Ｏ（図６Ａ、図６Ｂ参照）を加圧して把持する際に、隆起部２５が、へら状部２１の厚み方向に圧縮変形することで、基端側把持面２１ａ２の対象物Ｏに対するグリップ性を、より高めることができる。へら状部２１の厚み方向に弾性変形可能な隆起部２５は、本実施形態の構成に限られない。後述するように、流体により拡張可能な拡張膜部２６により形成されている隆起部２５であってもよい（図７Ａ参照）。
【0062】
また、へら状部２１は、厚み方向の把持面２１ａの裏側に、滑り面２１ｂを備える。滑り面２１ｂは、把持面２１ａより摩擦が小さい。より具体的に、滑り面２１ｂは、把持面２１ａより摩擦抵抗が小さい面により構成されている。滑り面２１ｂは、例えば、各種の滑り加工が施されていてよい。滑り面２１ｂは、例えば、把持面２１ａより表面粗さが小さい面であってよい。表面粗さとしては、例えば、算術平均高さＲａ等により比較されてよい。また、滑り面２１ｂは、例えば、摩擦係数の低い材料により構成されていてもよい。更に、滑り面２１ｂは、微細な突起を設けて接触面積を減らして摩擦抵抗を小さくした構成であってもよい。このように、へら状部２１の把持面２１ａの裏側の面を滑り面２１ｂとすることで、容器Ｔの内壁と対象物Ｏの側壁との間にへら状部２１を挿入する際（図６Ａ、図６Ｂ参照）に、滑り面２１ｂと容器Ｔの内壁とが接触する場合でも、摺動しやすくなる。そのため、滑り面２１ｂと容器Ｔの内壁との間の隙間へのへら状部２１の挿入性を、より高めることができる。
【0063】
【0064】
本実施形態のへら状部２１は、本体部３１と、この本体部３１から隆起する隆起部２５と、を備える。
【0065】
本体部３１は、略直方体状の基部３１ａと、この基部３１ａの先端側に連なり、先端まで厚みが漸減する先細り板部３１ｂと、基部３１ａの基端側に連なり、アクチュエータ部１０と接続可能な接続筒部３１ｃと、を備える。本実施形態の先細り板部３１ｂにおいて、へら状部２１の厚み方向の一方側（図５Ｃでは上側）の面が、へら状部２１の延在方向（チューブ１１の軸方向と同じ方向）に対して傾斜する傾斜面である。本実施形態の先細り板部３１ｂの傾斜面は、凹状湾曲面であるが、この構成に限られない。但し、先細り板部３１ｂの傾斜面を凹状湾曲面とすることで、隆起部２５の裾部２５ｂの凹状湾曲面と段差なく連続させやすくなる。また、本実施形態の先細り板部３１ｂにおいて、へら状部２１の厚み方向の他方側（図５Ｃでは下側）が、へら状部２１の延在方向に平行な平面である。但し、先細り板部３１ｂの両面が、先端側に向かうにしたがって近づくように、へら状部２１の延在方向に対して傾斜する傾斜面であってもよい。
【0066】
接続筒部３１ｃは、例えば、アクチュエータ部１０の連結部１４Ｃが内嵌されることで、アクチュエータ部１０と接続される。
【0067】
隆起部２５は、本体部３１からへら状部２１の厚み方向の一方側（図５Ｃでは上側）に向かって隆起している。より具体的に、本実施形態の隆起部２５は、へら状部２１の延在方向において、本体部３１の基部３１ａと先細り板部３１ｂとに跨る位置に設けられている。
【0068】
つまり、本実施形態のへら状部２１では、へら状部２１の延在方向において隆起部２５より先端側に位置する、本体部３１の先細り板部３１ｂの一部により、上述の薄肉部２２が構成されている。また、本実施形態のへら状部２１では、隆起部２５、及び、本体部３１の基部３１ａ及び先細り板部３１ｂのうち隆起部２５とへら状部２１の厚み方向で重なる部分により、上述の隆起厚肉部２３が構成されている。更に、本実施形態のへら状部２１では、本体部３１の接続筒部３１ｃにより、上述の接続部２４が構成されている。
【0069】
また、本実施形態のへら状部２１の把持面２１ａは、本体部３１の基部３１ａ及び先細り板部３１ｂの厚み方向の一方側（図５Ｃでは上側）の面、並びに、隆起部２５の隆起面、により構成されている。更に、本実施形態のへら状部２１の滑り面２１ｂは、本体部３１の基部３１ａ及び先細り板部３１ｂの厚み方向の他方側（図５Ｃでは下側）の面により構成されている。
【0070】
本実施形態の本体部３１及び隆起部２５は、ゴム、樹脂等の単一材料により形成されているが、この構成に限られない。本体部３１及び隆起部２５は、例えば、別々の材料により形成されていてもよい。一例として、隆起部２５を構成する材料を、本体部３１に対して弾性率の小さい材料としてよい。このようにすることで、対象物Ｏ（図６Ａ、図６Ｂ参照）を把持する際に弾性変形し易い隆起部２５を容易に実現できる。
【0071】
また、本実施形態の本体部３１は、滑り面２１ｂを形成する滑り層を備えてもよい。滑り層は、例えばフッ素樹脂など、摩擦係数の小さい樹脂材料により構成される層であってよい。また、本体部３１の隆起部２５側の上面と、その反対側の下面と、で表面粗さを異ならせることにより、上述の滑り面２１ｂが形成されていてもよい。このように、本体部３１の滑り面２１ｂは、各種の滑り加工により実現されてよい。
【0072】
本実施形態の本体部３１は、上述した基部３１ａ、先細り板部３１ｂ及び接続筒部３１ｃを備えるが、この構成に限られない。本体部３１は、例えば基部３１ａを備えない構成であってもよい。また、本体部３１の接続筒部３１ｃの形状についても、アクチュエータ部１０の連結部１４Ｃの構成に応じて、適宜設計されてよい。
【0073】
次に、図７Ａ～図７Ｃを参照して、アタッチメント２０としてのへら状部２１の変形例について説明する。図７Ａでは、隆起部２５が拡張膜部２６により形成されている、へら状部２１を示している。図７Ａに示すへら状部２１は、本体部３１と、この本体部３１に取り付けられている隆起部２５としての拡張膜部２６と、を備える。拡張膜部２６は、空気などの流体により拡張可能である。具体的に、図７Ａに示す拡張膜部２６の周縁部は、本体部３１に接着等により接合されている。図７Ａに示す拡張膜部２６の中央部は、本体部３１に接合されておらず、本体部３１との間に、流体を収容可能な収容空間２６ａを区画している。図７Ａに示すように、空気等の流体が、チューブ２７を通じて、収容空間２６ａに供給されると、拡張膜部２６が拡張し、把持面２１ａで隆起する。
【0074】
このように、隆起部２５は、把持面２１ａで隆起している構成に限られず、隆起可能な構成であってよい。隆起可能な隆起部２５とすることで、例えば、へら状部２１を容器Ｔの内壁と対象物Ｏの側壁との間に挿入する際（図６Ａ、図６Ｂ参照）に、隆起部２５を、隆起しない収縮状態とすることができる。このようにすることで、へら状部２１の挿入性を、より高めることができる。そして、へら状部２１を容器Ｔの内壁と対象物Ｏの側壁との間の所望の位置まで挿入した後で、隆起部２５を拡張させて拡張状態とする。このようにすることで、隆起部２５による対象物Ｏの把持位置を安定化させることができる。つまり、隙間への挿入性、及び、把持する対象物Оに対するグリップ性を、より高めることができる。
【0075】
図７Ａに示す隆起可能な隆起部２５は、本体部３１との間に収容空間２６ａを区画する拡張膜部２６により形成されているが、この構成に限られない。隆起部２５は、例えば、本体部３１上に保持され、内部に収容空間を区画するバルーン部であってもよい。
【0076】
また、図７Ｂに示すように、隆起部２５は、へら状部２１の幅方向の全域に亘って配置されていてもよく、図７Ｃに示すように、へら状部２１の幅方向に離間して複数配置されていてもよい。図７Ｃに示す各隆起部２５は、図５Ａに示す隆起部２５の形状と同様である。但し、図７Ｃに示す各隆起部２５の形状は、この形状に限られず、例えば、本体部３１から突出するフィン状の板部であってよい。
【0077】
（流体圧アクチュエータを用いたシステム）
図８を参照して、流体圧アクチュエータ１を用いたシステムの一構成例を説明する。図８は、流体圧アクチュエータ１を用いたシステムの一構成例を示す概略側面図である。具体的には、図８に示されるシステムは、流体圧アクチュエータ１を駆動させることにより対象物を把持する把持システム５０である。
図８を参照して、流体圧アクチュエータ１を用いたシステムの一構成例を説明する。図８は、流体圧アクチュエータ１を用いたシステムの一構成例を示す概略側面図である。具体的には、図８に示されるシステムは、流体圧アクチュエータ１を駆動させることにより対象物を把持する把持システム５０である。
【0078】
図８に示されるように、把持システム５０は、台座部５１、支柱部５２、第１アクチュエータ接続部５３、伸縮型アクチュエータ５４、第２アクチュエータ接続部５５、及び流体圧アクチュエータ１を備えている。
【0079】
台座部５１の上面には、支柱部５２が立設されている。支柱部５２の上端部は、下方に向けて折り返されており、支柱部５２の先端部分には、第１アクチュエータ接続部５３が連結されている。
【0080】
第１アクチュエータ接続部５３には、伸縮型アクチュエータ５４が吊り下げられている。伸縮型アクチュエータ５４は、流体圧アクチュエータ１の上下方向の位置を調整する。伸縮型アクチュエータ５４は、上述した流体圧アクチュエータ１のような拘束部材１７は備えられておらず、一般的なマッキベン型のアクチュエータであってよい。このため、伸縮型アクチュエータ５４は、軸方向（図中の白抜き矢印方向）に沿って収縮及び膨張する。つまり、伸縮型アクチュエータ５４は、単に軸方向の長さが変化するだけであり、上述した拘束部材１７を有する流体圧アクチュエータ１のように湾曲することはできない。ただし、伸縮型アクチュエータ５４は、拘束部材１７を備え、湾曲することが可能であってもよい。また、伸縮型アクチュエータ５４は、マッキベン型のアクチュエータに限られず、別の構成のアクチュエータであってもよい。
【0081】
伸縮型アクチュエータ５４の下端には、第２アクチュエータ接続部５５が連結されている。第２アクチュエータ接続部５５には、流体圧アクチュエータ１が吊り下げられている。
【0082】
図示例では、流体圧アクチュエータ１は、４つのアクチュエータ部１０と、４つのアクチュエータ部１０を基端側で支持する１つの支持部４０と、を備えている。４つのアクチュエータ部１０のそれぞれには、チューブ１１の軸方向に亘って拘束部材１７が設けられている。また、４つのアクチュエータ部１０のそれぞれには、チューブ１１の先端側にアタッチメント２０が連なっている。但し、支持部４０に支持される流体圧アクチュエータ１の数は、４つに限られない。上述したように、支持部４０には、２つの流体圧アクチュエータ１が支持される構成であってもよい（図６Ａ、図６Ｂ参照）
【0083】
本開示に係る流体圧アクチュエータは、上述した実施形態及び変形例に示す具体的な構成に限られず、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限り、種々の変形、変更、組み合わせが可能である。
【産業上の利用可能性】
【0084】
本開示は流体圧アクチュエータに関する。
【符号の説明】
【0085】
１：流体圧アクチュエータ、 １０：アクチュエータ部、 １１：チューブ、 １２：スリーブ、 １３：封止部（１３Ａ：第１封止部、 １３Ｂ：第２封止部）、 １４：封止部材、 １４Ａ：頭部、 １４Ｂ：胴部、 １４Ｃ：連結部、 １４Ｄ：接続口、 １４Ｅ：通過孔、 １５：係止リング、 １５Ａ：切欠き部、 １６：かしめ部材、 １６Ａ：圧痕、 １７：拘束部材、 ２０：アタッチメント、 ２１：へら状部、 ２１ａ：把持面、 ２１ａ１：先端側把持面、 ２１ａ２：基端側把持面、 ２１ｂ：滑り面、 ２２：薄肉部、 ２３：隆起厚肉部、 ２４：接続部、 ２５：隆起部、 ２５ａ：頂部、 ２５ｂ：裾部、 ２６：拡張膜部、 ２６ａ：収容空間、 ２７：チューブ、 ３１：本体部、 ３１ａ：基部、 ３１ｂ：先細り板部、 ３１ｃ：接続筒部、 ４０：支持部、 ５０：把持システム、 ５１：台座部、 ５２：支柱部、 ５３：アクチュエータ接続部、 ５４：伸縮型アクチュエータ、 ５５：第２アクチュエータ接続部、 Ｏ：対象物、 Ｔ：作業台、 ＤＡＸ：軸方向、 ＤＲ：径方向、 ＤＨ：へら状部の厚み方向、 ＤＷ：へら状部の幅方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】