專利名稱：：流體壓式致動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種通過空氣等流體的供排而被驅(qū)動的流體壓式致動裝置。
背景技術(shù)：
：近年，有人提議將專利文獻1至專利文獻3中所記載的彈性膨脹體(以下記為流體壓式致動裝置)作為機器的驅(qū)動源使用。對于現(xiàn)有的流體壓式致動裝置而言，例如，在空氣壓式致動裝置中，在橡膠制管的外周，用不具有伸縮性的網(wǎng)狀被覆體進行被覆，通過供給空氣使管膨脹，從而可增大被覆體的直徑。被覆體的直徑增大引起了長度尺寸的縮小，通過該長度的縮小而產(chǎn)生驅(qū)動力。專利文獻1:日本專利特開平7-24771號公報專利文獻2:日本專利特開平2002-103270號公報專利文獻3:國際公開WO2004/085856上述文獻中公開的空氣壓式致動裝置如果膨脹與收縮反復(fù)進行，則隨著反復(fù)次數(shù)的增加，被覆體的網(wǎng)眼會破壞。例如，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)當為了獲得驅(qū)動力向空氣壓式致動裝置中供給空氣時，空氣壓式致動裝置長度方向的兩個端部附近膨脹成球形，被覆體網(wǎng)眼的大小比長度方向的中間部位更加擴大。這樣，一旦被覆體的網(wǎng)眼擴大，則供給空氣膨脹的橡膠制管的部分從網(wǎng)眼突出，管被夾在被覆體的網(wǎng)眼之間而造成破損。根據(jù)本申請發(fā)明人的試驗結(jié)果可清楚地得知，例如，將某種樣式的空氣壓式致動裝置以4次/分鐘的頻率反復(fù)膨脹與收縮，經(jīng)過數(shù)萬次就出現(xiàn)破損。如果管破損，所供給的空氣就從管中漏出，從而空氣壓式致動裝置的功能被損壞。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了解決上述課題而進行的，目的在于提高上述空氣壓式致動裝置的耐久性。本發(fā)明的流體壓式致動裝置的特征在于，它具有兩端被塞部件密封、通過供排流體而進行膨脹收縮的膨脹收縮體，覆蓋所述膨脹收縮體的外周且其兩端緊固并固定于所述塞部件的被覆體，設(shè)置于所述塞部件的流體的供排口，以及將流體供給至所述膨脹收縮體時防止或抑制所述被覆體向外側(cè)膨脹而產(chǎn)生的局部變形的輔助部件。根據(jù)本發(fā)明，通過設(shè)置輔助部件，可大幅增加在被覆體的端部產(chǎn)生局部變形之前的膨脹與收縮的反復(fù)次數(shù)(耐久性)。圖1是說明本發(fā)明的第1實施方式的空氣壓式致動裝置的縱截面圖。圖2是說明本發(fā)明的第2實施方式的空氣壓式致動裝置的縱截面圖。圖3是說明本發(fā)明的第2實施方式的空氣壓式致動裝置的縱截面圖。圖4是表示空氣壓式致動裝置的耐久試驗法的圖。圖5是表示以往的空氣壓式致動裝置端部的局部變形的圖。具體實施例方式以下利用附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。圖1是說明本發(fā)明的第1實施方式的空氣壓式致動裝置的縱斷面圖。如圖1所示，本發(fā)明的第1實施方式的空氣壓式致動裝置由以下構(gòu)件構(gòu)成:通過供給空氣而膨脹的橡膠制的管(以下，記為內(nèi)管)l，密封內(nèi)管l兩端的橡膠制的塞2和3，以貫穿橡膠塞2并到達內(nèi)管1的內(nèi)部空間的方式進行設(shè)置的空氣供排管4，覆蓋內(nèi)管1的外周的網(wǎng)狀第1被覆體(以下記為第1網(wǎng)狀套管)5，覆蓋第1網(wǎng)狀套管5外周的網(wǎng)狀第2被覆體(以下記為第2網(wǎng)狀套管)6，將網(wǎng)狀套管5、6緊固并固定于橡膠塞2、3的固定器具(省略圖示)。另外，在空氣供排管4中，通過連接省略了圖示的空氣供排裝置例如空氣壓縮機，從空氣壓縮機經(jīng)由空氣供排管4向內(nèi)管1的內(nèi)部供給空氣，或?qū)?nèi)管l內(nèi)部的空氣排出，從而將空氣壓式致動裝置驅(qū)動。內(nèi)管1的外周被網(wǎng)狀的第1網(wǎng)狀套管5覆蓋，覆蓋內(nèi)管1的外周的第1網(wǎng)狀套管5的外周被第2網(wǎng)狀套管6覆蓋。這些網(wǎng)狀套管5、6可以使用線材(filament)材質(zhì)和粗度、構(gòu)成網(wǎng)眼的單絲數(shù)以及網(wǎng)狀套管的直徑相同的。也就是說，網(wǎng)狀套管5、6形成雙層結(jié)構(gòu)。網(wǎng)狀套管5、6由對負荷的伸長非常小的樹脂制成，例如，由尼龍纖維、聚酯纖維等高張力纖維的線材(filament)編織而成，且以該網(wǎng)眼與網(wǎng)狀套管的長度方向具有規(guī)定的角度地從2個方向交叉的方式編織而成。此類網(wǎng)狀套管的原料可以舉出TECHFLEXInc.(所在地美國新澤西州)制的CLEANCUTPET(CLEANCUT為TECHFLEXInc.的美國注冊商標)。對于由網(wǎng)狀套管5、6所覆蓋的內(nèi)管1而言，在它們的長度方向兩端部如圖所示被塞2、3塞住而固定。其固定方法為，首先，在內(nèi)管1的兩端，將橡膠塞2、3插入到內(nèi)管1的內(nèi)部，然后，將兩端裝配有橡膠塞2、3的內(nèi)管1插入到切割成比內(nèi)管1稍長的網(wǎng)狀套管5的內(nèi)部，再在網(wǎng)狀套管5的外周覆蓋網(wǎng)狀套管6。網(wǎng)狀套管6的長度與內(nèi)管1大致相等。然后，將網(wǎng)狀套管5的端部向中央方向折回，插入到網(wǎng)狀套管6的內(nèi)側(cè)，用緊固器具將內(nèi)管1和網(wǎng)狀套管5、6緊固在橡膠塞2、3上。折回、并與橡膠塞2、3緊固的網(wǎng)狀套管5的端部形成可與用于承擔負荷而安裝的彎鉤相連接的形狀。需要說明的是，空氣供排管4要插入到網(wǎng)狀套管5所覆蓋的橡膠塞2中，因此網(wǎng)狀套管5的部分被擠壓擴大。按照圖4所示的方式對如上所述構(gòu)成的本發(fā)明的空氣壓式致動裝置和以往的空氣壓式致動裝置進行耐久試驗。即，空氣壓式致動裝置的方式為網(wǎng)狀套管的原料5、6的額定直徑為1.5英寸，無負荷時的網(wǎng)狀套管的外徑為約30mm，最大負荷時的網(wǎng)狀套管的外徑為約50mm，空氣壓式致動裝置在無負荷時的長度為400mm。該致動裝置可以掛30kg的重壓物。然后，作為耐久試驗，采用通過與空氣供排管相連的壓縮機以10循環(huán)/分鐘反復(fù)交替進行如圖4(a)和圖4(b)的狀態(tài)(反復(fù)供排空氣)的方法。以往的具有單一的網(wǎng)狀套管5的空氣壓式致動裝置若進行了超過數(shù)千次的試驗，則構(gòu)成致動裝置的網(wǎng)狀套管5的兩端附近部分就開始變形為具有比中央部分大的直徑的球形(參考圖5)。一旦網(wǎng)狀套管5開始球狀變形，則在球狀變形部分處網(wǎng)孔的間隙就會擴大，內(nèi)管l就會從該間隙突出。接著，當從網(wǎng)眼的間隙突出的內(nèi)管l在轉(zhuǎn)換至排出空氣的過程時，被網(wǎng)眼之間夾住，因摩擦而開始引起損傷，引起內(nèi)管l破損而空氣泄露，致動裝置陷入不能工作。與此相比較，具有應(yīng)用了本發(fā)明的雙層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀套管5、6的空氣壓式致動裝置即使進行耐久試驗，構(gòu)成致動裝置的網(wǎng)狀套管5的兩端附近部分也不會產(chǎn)生球形的變形。即，對于本發(fā)明的空氣壓式致動裝置而言，即使在進行耐久試驗，網(wǎng)狀套管5反復(fù)進行空氣供給、排出的情況下，也是幾乎全長保持均一直徑的同時進行膨脹收縮。因此，即使是在網(wǎng)狀套管5的兩端附近的部分也和中央部分相同，直徑變大的部分長度會縮小，網(wǎng)眼不會產(chǎn)生間隙。因此，內(nèi)管1不會進入到網(wǎng)狀套管5的網(wǎng)眼的間隙中，不會產(chǎn)生因摩擦而引起損傷。另外，具有雙層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀套管的空氣壓式致動裝置若進行數(shù)十萬次的反復(fù)工作，內(nèi)管1的橡膠會產(chǎn)生疲勞斷裂而致動裝置陷入不能工作。耐久試驗的結(jié)果如表1所示，本發(fā)明的空氣壓式致動裝置從試驗開始直到破損的反復(fù)工作次數(shù)與以往的僅用1個網(wǎng)狀套管5覆蓋內(nèi)管的空氣壓式致動裝置相比較，提高到約5.59倍左右。具有雙層網(wǎng)狀套管5、6的樣品在表1中沒有顯示，但可以看出比單層結(jié)構(gòu)的樣品的長IO倍左右壽命的樣品。從該結(jié)果可以確認應(yīng)用了本發(fā)明的空氣壓式致動裝置的優(yōu)越性。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>接著，通過圖2對本發(fā)明的第2實施方式進行說明。圖2是本發(fā)明的第2實施方式的空氣壓式致動裝置的縱截斷圖。在該實施方式下，第2網(wǎng)狀套管11與第1網(wǎng)狀套管5的材料不同，例如，在它由耐熱性高的材料或耐磨損性高的材料構(gòu)成這一方面與第1實施方式不同。這樣的耐熱性和磨損性高的材料，例如，由特氟隆纖維的線材(filament)編織而成，且該網(wǎng)眼按照與網(wǎng)狀套管的長度方向具有規(guī)定的角度地從2個方向交叉的方式編織而成。此類網(wǎng)狀套管的原料可以舉出上述TECHFLEXInc.制的TEFLON(TF)(Teflon為杜邦公司的注冊商標)。本實施方式的空氣壓式致動裝置與第l實施方式相同，在提高耐久性的同時也可提高耐熱性，因此可在高溫環(huán)境中使用。接著，通過圖3對本發(fā)明的第3實施方式進行說明。圖3是本發(fā)明的第3實施方式的空氣壓式致動裝置的縱截面圖。在該實施方式下，與第l實施方式相比，在第1網(wǎng)狀套管5和第2網(wǎng)狀套管6的之間配置有對第2網(wǎng)狀套管6的摩擦系數(shù)比對第1網(wǎng)狀套管小的筒狀低摩擦體12這一方面不同。該低摩擦體12以覆蓋第1網(wǎng)狀套管5整體的方式進行配置，由緊固器具將內(nèi)管1和網(wǎng)狀套管5、6—并緊固并固至橡膠塞2、3。作為低摩擦體的材料，可使用在長筒襪等中所使用的可伸縮的布材。此類布材通過例如在聚氨酯的芯纖維中組合尼龍纖維而成的合成纖維構(gòu)成。本發(fā)明的實施方式下的空氣壓式致動裝置可減少網(wǎng)狀套管5和6之間的摩擦所引起的驅(qū)動力的損失。另外，可防止由于網(wǎng)狀套管5、6的摩擦而引起的損傷。因此，可實現(xiàn)空氣壓式致動裝置的長壽命化。以上以實施方式為基礎(chǔ)說明本發(fā)明，但也可在不影響本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)進行變形。將本發(fā)明簡要來說，本發(fā)明的特征在于，它具有可防止或抑制第1網(wǎng)狀套管5的兩端附近部分產(chǎn)生局部變形的方法。作為可防止或抑制第1網(wǎng)狀套管5的兩端附近部分產(chǎn)生局部變形的方法，從上述第1實施方式到第3實施方式，將被覆體(網(wǎng)狀套管)做成雙層結(jié)構(gòu)，也可做成3層以上的多層結(jié)構(gòu)。另外，將流體供給于膨脹收縮體時，或在供給流體的過程中，通過在網(wǎng)狀套管5的兩端附近部分處不產(chǎn)生局部變形的方式，將與網(wǎng)狀套管5的中央部的直徑的變化率具有相同直徑變化率的部件覆蓋于網(wǎng)狀部件的兩端附近部分，也可獲得與第1實施方式相同的效果。另外，在上述實施方式中，以使用空氣作為流體的空氣壓式致動裝置為例進行說明，供給于膨脹收縮體的流體不僅限定于空氣，也可根據(jù)用途采用水、油、氣體等各種流體。本發(fā)明相關(guān)的流體壓式致動裝置也可作為例如，康復(fù)用機器(例如，CPM(ContinuousPassiveMotion)裝置)或護理機器等驅(qū)動用的致動裝置而使用。另外，也可作為人們穿戴的穿戴型機器人套裝(robotsuit)的驅(qū)動用致動裝置即作為人工肌肉使用。另外，也可使用于產(chǎn)業(yè)用的機器人或建設(shè)用機械等。通過本發(fā)明改善了具有如此寬范圍用途的流體壓式致動裝置的耐久性，期待它的用途更加擴大。權(quán)利要求1.一種流體壓式致動裝置，其特征在于，具有兩端被塞部件密封、通過供給·排出流體而進行膨脹收縮的膨脹收縮體，覆蓋所述膨脹收縮體的外周且其兩端緊固并固定于所述塞部件的第1被覆體，設(shè)置于所述塞部件的流體的供排口，以及當流體被供給至所述膨脹收縮體時，使所述第1被覆體在包括它的兩端附近部分在內(nèi)的幾乎全長以均一直徑膨脹的輔助部件。2.根據(jù)權(quán)利要求9所述的流體壓式致動裝置，其特征在于，所述輔助部件為覆蓋所述第1被覆體且其兩端緊固并固定于所述塞部件的第2被覆體。3.—種流體壓式致動裝置，其特征在于，具有-兩端被塞部件密封并且通過流體的供給排出而進行膨脹收縮的膨脹收縮體，覆蓋所述膨脹收縮體的外周的第1被覆體和覆蓋所述第1被覆體的外周的第2被覆體的兩端部緊固并固定于所述塞部件而形成的雙層結(jié)構(gòu)的被覆體，以及設(shè)置于所述塞部件的流體的供排口。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體壓式致動裝置，其特征在于，所述第l被覆體和第2被覆體由網(wǎng)狀筒狀體構(gòu)成，所述網(wǎng)狀筒狀體當供給所述流體使所述膨脹收縮體膨脹時，直徑增大、長度縮小。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體壓式致動裝置，其特征在于，所述第l被覆體和第2被覆體的直徑、材質(zhì)、網(wǎng)眼的單絲數(shù)相同。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體壓式致動裝置，其特征在于，所述第l被覆體和第2被覆體的特性不同。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流體壓式致動裝置，其特征在于，所述第l被覆體和第2被覆體的一方與另一方比較具有高耐熱性。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流體壓式致動裝置，其特征在于，所述第l被覆體和第2被覆體的一方較另一方具有高耐磨損性。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體壓式致動裝置，其特征在于，具有還至少用第3被覆體覆蓋所述第1被覆體和第2被覆體而形成的多層結(jié)構(gòu)的被覆體。10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體壓式致動裝置，其特征在于，在第l被覆體和第2被覆體之間配置有筒狀低摩擦體，所述筒狀低摩擦體由相對于第2被覆體的摩擦系數(shù)比第1被覆體小的材料構(gòu)成。11.一種流體壓式致動裝置，其特征在于，具有兩端被塞部件密封并且通過流體的供給排出而進行膨脹收縮的膨脹收縮體，覆蓋所述膨脹收縮體的外周且其兩端緊固并固定于所述塞部件的被覆體，設(shè)置于所述塞部件的流體的供排口，將流體供給于所述膨脹收縮體時，防止或抑制所述被覆體向外側(cè)膨脹而產(chǎn)生的局部變形的輔助部件。全文摘要本發(fā)明提供一種流體壓式致動裝置，其特征在于，為了提高耐久性，具有兩端被塞部件密封并且通過流體的供給·排出而進行膨脹收縮的膨脹收縮體，覆蓋所述膨脹收縮體的外周且其兩端緊固并固定于所述塞部件的被覆體，設(shè)置于所述塞部件的流體的供排口，以及將流體供給至所述膨脹收縮體時防止或抑制所述被覆體向外側(cè)膨脹而產(chǎn)生的局部變形的輔助部件。文檔編號F15B15/10GK101310115SQ200680042349公開日2008年11月19日申請日期2006年11月6日優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日發(fā)明者佐藤裕,小浪信,平松萬明,松下泰介,稻員拓海申請人:株式會社日立醫(yī)藥