专利名称：致动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及致动器，尤其涉及通过流体流动而被驱动的致动器。
背景技术：
作为机器人等的动力，有利用施加于空气的压力使该空气流动从而被驱动的空气致动器的动力。此种空气致动器具有由工作缸和活塞构成的如注射器的构造，并具备用于向工作缸送出压缩空气的气罐及压缩机。当从压缩机经由气罐向工作缸送入压缩空气时， 作为可动部的活塞动作。作为此种结构的致动器，例如有下述的专利文献1等。但是，上述结构的致动器需要气罐及压缩机，从而变成大规模的结构。因此，下述专利文献2公开了如下的致动器利用形状记忆合金，通过对该形状记忆合金加热并使其收缩，从而使与形状记忆合金连接的活塞滑动。专利文献1特开2005-230949号公报专利文献2特开2001-M8601号公报在上述专利文献2记载的致动器中，确实构成了比上述专利文献1小规模的结构， 但需要使用形状记忆合金这样比较高价的部件。此外，因为需要对致动器进行加热，因此在能效方面也存在问题。进而，在利用形状记忆合金使可动部即活塞动作的情况下，与利用流体的流动来驱动可动部的现有技术相比，存在动作僵硬的问题。
发明内容
本发明的一方式的目的之一在于提供至少能够解决上述任一问题的致动器。为了解决上述问题，本发明的一方式的致动器具备第一可动部，其利用第一流体的流入量的变动来动作；第一工作缸，其包含所述第一流体，且构成为能够向所述第一可动部供给所述第一流体；活塞，其构成为向所述第一工作缸内的所述第一流体施加压力；电动机，其产生旋转力；动力变换器，其将所述旋转力变换为使所述活塞动作的力。根据所述结构的致动器，不需要使用如压缩机或气罐这样的大型的部件，能够提供小型的致动器。此外，当使致动器动作时不需要加热，因此能够提供能效优良的致动器。 进而，通过使空气等流体流动，从而使可动部动作，因此能够提供可进行比较柔顺平滑动作的致动器。此外，还可使上述致动器具备安全装置，该安全装置构成为，当利用施加于所述第一可动部的力而对所述第一流体施加了压力时，能够使所述第一流体的一部分流入。根据所述结构的致动器，当对第一可动部施加由外部因素产生的力并对第一流体施加压力时，安全装置吸收该压力，因此能够防止包括第一可动部的致动器被破坏。此外，还可使所述安全装置设置在所述第一可动部和所述第一工作缸之间且构成为能够膨胀。此外，还可使所述致动器具备压力传感器和电动机控制部，所述压力传感器对施加于所述第一流体的压力进行测定，所述电动机控制部根据由所述压力传感器测定的压力来控制由所述电动机产生的旋转力。根据所述结构，能够提供可控制应施加于第一流体的压力，从而可更精密地动作的致动器。此外，还可使本发明的一方式的致动器具备第二可动部和第二工作缸，所述第二可动部利用第二流体的流入量的变动来动作，所述第二工作缸包含所述第二流体且构成为能够向所述第二可动部供给所述第二流体，所述活塞构成为也向所述第二工作缸内的所述第二流体施加压力。根据所述结构的致动器，能够提供可使多个可动部同时动作的致动器。此外，若使用可使多个可动部同时动作且具有一方伸展而一方收缩的关系的致动器，则在进行与人的臂部的肌肉等类似的动作时有效。即，由于人的臂部的肌肉以当一侧的肌肉伸展时另一侧的肌肉收缩的方式动作，因此上述致动器能够进行与人的臂部的肌肉的动作类似的动作。
图1是表示本发明的致动器的结构的图。图2是表示使可动部动作的状态的致动器的图。图3是表示安全装置动作的状态的致动器的图。图4是表示具备电动机控制部的致动器的结构的图。图5是表示具有多个可动部的致动器的结构的第一图。图6是表示具有多个可动部的致动器的结构的第二图。符号说明100……电动机、110……螺纹构件、120……滑动螺母、130……活塞、131……活
塞、140......工作缸、141......工作缸、150......流体管、151......流体管、160......可动部、
161……可动部、170……安全装置、171……安全装置、180……压力传感器、190……电动机控制部
具体实施例方式对于本发明涉及的实施方式，根据以下的结构，参照附图并具体说明。但是，以下说明的实施方式只不过是本发明的一例，并不是限定本发明的技术范围。另外，在各附图中，对同一部件标注同一符号，有时省略其说明。1.实施方式1(1)致动器的结构(2)致动器的动作(3)包括压力传感器及电动机控制部的结构(4)实施方式1的特征2.实施方式2(1)具备多个可动部的致动器的结构(2)具备多个可动部的致动器的动作(3)实施方式2的特征3.本发明的可应用性
<1.实施方式1><(1)致动器的结构〉图1是表示本实施方式1涉及的致动器的结构的图。如图1所示，本实施方式1 的致动器包括电动机100、螺纹构件110、滑动螺母120、活塞130、工作缸140、流体管150、 可动部160及安全装置170。电动机100构成为利用来自外部的控制来产生旋转力。由电动机100产生的旋转力输送到螺纹构件110。另外，也可在电动机100和螺纹构件110之间具备减速机，该减速机将由电动机100产生的旋转力进行调整之后输送到螺纹构件110。螺纹构件110构成为，将来自电动机100的旋转力变换为使滑动螺母120及活塞 130沿直线方向动作的力。S卩，螺纹构件110为将电动机100的旋转力变换为直线方向的力的动力变换器的一种。滑动螺母120及活塞130构成为利用从螺纹构件110输送的力而沿直线方向动作。具体来说，通过螺纹构件110旋转而使滑动螺母120滑动，并使与该滑动螺母120连接的活塞130动作。由此，活塞130能够在工作缸140内前后运动。活塞130通过该前后运动而向工作缸140内的空气施加压力。另外，前后运动是指图1中上下方向且活塞130在工作缸140内滑动时的运动。另外，本实施方式1中具备滑动螺母120，但滑动螺母120并不是必需的，也可将螺纹构件110与活塞130直接连接。工作缸140例如包含空气，且当活塞130对该空气施加压力时，包含在工作缸140 中的空气被压缩。工作缸140构成为能够将该压缩后的空气经由流体管150供给到可动部 160。流体管150构成为将工作缸140、可动部160及安全装置170之间连通，从而能够
输送空气。可动部160构成为空气能够流入。此外，当施加规定以上的压力时，该可动部160 的侧面能够膨胀，并通过膨胀而收容大量的空气。此外，可动部160构成为其侧面膨胀，但上表面及下表面不膨胀。可动部160的上表面连接并固定于流体管150，但下表面可以变位。从而，可动部160根据流入的空气的量而膨胀，并通过膨胀而使该可动部160的下表面产生变位，从而产生直线运动。安全装置170连接配置于流体管150，并构成为当由外部因素产生的力施加于可动部160而使压力施加于空气时，该安全装置170吸收该压力。具体来说，安全装置170构成为当对流体管150施加一定以上的压力时，安全装置170膨胀，并能够使流体管150的流体暂时流入(待避)该膨胀的安全装置170中。<(2)致动器的动作〉接着，参照图2及图3，对本实施方式1的致动器的动作进行说明。图2是表示可动部160膨胀后的状态的图。电动机100产生规定的旋转力而使螺纹构件110旋转，从而使可动部160动作。螺纹构件110利用从电动机100施加的旋转力来旋转，并将该旋转变换为直线方向的力而输送到滑动螺母120。滑动螺母120变位图2中由a表示的量。此外，当滑动螺母120移动时，活塞130也同样移动。当活塞130向图2的上方向移动时，工作缸140内的空气被压缩。由工作缸140压缩后的空气经由流体管150 送出到可动部160。可动部160在其中的空气达到一定的压力之前不膨胀，但当超过一定的压力时开始膨胀。于是，达到一定以上的压力的空气流入膨胀的可动部160。由此，可动部 160的下表面变位b。图3是表示可动部160及安全装置170膨胀后的状态的图。在如图2所示的可动部160膨胀后的状态下，有时对可动部160的下表面施加由外部因素产生的力。此时，如图 3所示，可动部160的下表面变位了 C。利用该变位，对包含于可动部160的空气施加压力。 在此，当由于外部因素而施加于空气的压力达到一定以上时，安全装置170膨胀，能够使流体管150中包含的流体的一部分流入。由此，能够防止空气的压力达到一定以上，从而将致动器内的空气压抑制在一定的范围内。< (3)包括压力传感器及电动机控制部的结构>上面对简单结构的致动器进行了说明，但本实施方式1的致动器也可具备压力传感器及电动机控制部。图4是表示具备压力传感器180及电动机控制部190的致动器的结构的图。压力传感器180例如在工作缸140内连接配置于活塞130。压力传感器180构成为能够对施加于工作缸140内的空气的压力进行测定。电动机控制部190将由压力传感器180测定的压力的信号作为输入信号来接收， 并根据该信号来控制电动机100需产生的旋转。例如，电动机控制部190带有表示施加于空气的压力和可动部160的变位之间的关系的表，并能够控制电动机100的旋转，调整施加于空气的压力，以使可动部160的变位达到期望的值。<⑷实施方式1的特征>如上所述，本实施方式1中记载的致动器具备利用空气的流入量的变动而动作的可动部160、包含空气且构成为能够根据施加于空气的压力而向可动部160供给空气的工作缸140、构成为向工作缸140内的空气施加压力的活塞130。进而，致动器具备产生旋转力的电动机100、将该旋转力变换为使活塞130动作的力的螺纹构件110及滑动螺母 120。另外，空气被封入可动部160、工作缸140及流体管150。根据上述结构的致动器，不需要使用如压缩机或气罐这样的大型的部件，能够提供小型的致动器。此外，能够仅由空气的流动来使致动器动作，不需要加热致动器的一部分等，能够提供能效优良的致动器。进而，由于通过使空气流动而使可动部动作，因此能够提供可进行接近人的动作的自然动作的致动器。此外，本实施方式1的致动器还具备安全装置170，当由于施加于可动部160的外部因素所产生的力而使压力施加于空气时，该安全装置170通过使该空气流入而能够吸收施加在空气上的压力。根据上述结构的致动器，当对可动部160施加由外部因素产生的力，并使压力施加于空气时，安全装置170吸收该压力，因此能够防止包含可动部160的致动器被破坏。另外，安全装置170设置在可动部160和工作缸140之间，并且构成为能够膨胀。此外，本实施方式1的致动器还具备压力传感器180，其设置于工作缸140内且对施加于空气的压力进行测定；电动机控制部190，其根据由该压力传感器180测定的压力来控制由电动机100产生的旋转力。根据此种结构的致动器，能够提供可动态控制应施加于空气的压力，从而可更精密地动作的致动器。
另外，本实施方式1中，作为包含在工作缸140、流体管150及可动部160中的物质以空气为例进行了说明，但并不限定于此。即，也可使用气体或液体来代替空气。使用空气是由于在低成本和容易实现自然的动作等方面具有优点。使用液体具有在例如周围的压力高的水中等也可使用的优点。此外，若使用气体的比重轻的气体，则能够使自重轻量化。此外，在本实施方式1中，作为使活塞130运动的动力使用了电动机100、螺纹构件 110及滑动螺母120，但并不限定于此。例如也可使用电动机和齿轮等，也可使用其他对于本领域技术人员来说可想到的方法来代替。此外，在本实施方式1中，例示了在工作缸140内配置有压力传感器180，但只要在包含空气的部位，压力传感器180可以配置在任何部分。<2.实施方式2>< (1)具备多个可动部的致动器的结构>接着，对于具备多个可动部的致动器简单地进行说明。另外，在本实施方式2的致动器中，有时对于与实施方式1的致动器同样的结构省略说明。图5是表示具有两个可动部的致动器的结构的图。如图5所示，致动器具备可动部160及可动部161。通过比较图5与图1可知，本实施方式2的致动器对于实施方式1的致动器增加了活塞131、工作缸141、流体管151、可动部161及安全装置171。活塞131、工作缸141、流体管151、可动部161及安全装置171分别具有与活塞130、工作缸140、流体管 150、可动部160及安全装置170同样的结构及功能。电动机100、螺纹构件110及滑动螺母 120在上述两组结构中共用。< (2)具备多个可动部的致动器的动作>接着，对于本实施方式2的致动器的动作简单地进行说明。电动机100产生规定的旋转力而使螺纹构件110旋转。螺纹构件110利用从电动机100施加的旋转力来旋转，并将该旋转变换为直线方向的力而输送到滑动螺母120。在此，滑动螺母120使活塞130及131同时向相互反方向变位。由此，工作缸140内的空气的压力升高时，工作缸141内的空气的压力降低，工作缸140内的空气的压力降低时，工作缸 141内的空气的压力升高。于是，在可动部160和161之间，膨胀和收缩相反，若一方向膨胀方向变位，则另一方向收缩方向变位。< (3)实施方式2的特征>如上所述，本实施方式2的致动器中，除了实施方式1的致动器的结构以外，还具备可动部161、工作缸141及活塞131。活塞131构成为向工作缸141的空气施加压力，且空气被封入可动部161和工作缸141。另外，被封入可动部161和工作缸141的空气相对于被封入可动部160和工作缸140的空气是独立的。根据本实施方式2的致动器，能够提供使多个可动部同时动作的致动器。此外，此种能够使多个可动部同时动作且处在一方伸展而一方收缩的关系中的致动器在进行与人的臂部的肌肉等类似的动作时有效。即，由于人的臂部的肌肉以当一侧的肌肉伸展时另一侧的肌肉收缩的方式动作，因此上述致动器能够进行与该人的臂部的肌肉的动作类似的动作。另外，在本实施方式2中，对每个工作缸分别使用活塞的例进行了说明，但上述活塞也可为一个活塞。即，活塞由活塞的一部分130及活塞的一部分131构成，活塞的一部分130和活塞的一部分131可以分别对包含于工作缸140和工作缸141的空气施加压力。另外，在本实施方式2中，以具有两个可动部的致动器为例进行了说明，但其也可作为具有三个以上的可动部的致动器来使用。此外，两个可动部并不必须向反方向变位，例如也可向相同方向变位。此外，通过改变活塞和工作缸的组合的大小，也可在一可动部和另一可动部之间设置变位的差。具体来说，可设置成当可动部160变位Icm时可动部161变位2cm等。在该情况下，能够利用一个电动机100使变位量带有一定关系的两个可动部动作。<3.本发明的可应用性〉上述实施方式只不过是本发明的一方式，本发明包括本领域技术人员根据上述的实施方式可想到的范围内的发明。例如，可以是具备多个可动部及工作缸且在各个工作缸内设置压力传感器的结构等。另一方面，也可是具备多个可动部及工作缸但仅在一个工作缸内设置压力传感器的结构。在该情况下，多个工作缸内包含的空气的压力通常具有相关关系，因此能够通过一组压力传感器及电动机控制部来控制空气的压力。由此，致动器内不需要设置多个压力传感器， 使成本降低。此外，在上述实施方式中说明的致动器可以应用于机器人、FA设备及康复用具等设备，本发明也包含上述设备。
权利要求
1 一种致动器，其特征在于，具备第一可动部，其利用第一流体的流入量的变动来动作；第一工作缸，其包含所述第一流体，且构成为能够向所述第一可动部供给所述第一流体；活塞，其构成为向所述第一工作缸内的所述第一流体施加压力； 电动机，其产生旋转力；动力变换器，其将所述旋转力变换为使所述活塞动作的力。
2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述致动器还具备安全装置，该安全装置构成为，当利用施加于所述第一可动部的力而对所述第一流体施加了压力时，能够使所述第一流体的一部分流入。
3.根据权利要求2所述的致动器，其特征在于，所述安全装置设置在所述第一可动部和所述第一工作缸之间且构成为能够膨胀。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的致动器，其特征在于， 所述致动器还具备压力传感器和电动机控制部，所述压力传感器对施加于所述第一流体的压力进行测定，所述电动机控制部根据由所述压力传感器测定的压力来控制由所述电动机产生的旋转力。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的致动器，其特征在于， 所述致动器还具备第二可动部和第二工作缸，所述第二可动部利用第二流体的流入量的变动来动作，所述第二工作缸包含所述第二流体且构成为能够向所述第二可动部供给所述第二流体，所述活塞构成为也向所述第二工作缸内的所述第二流体施加压力。
全文摘要
本发明提供一种小规模且低价的致动器。本发明的一方式的光电变换装置具备根据空气的流入量的变动而动作的可动部(160)、包含空气且根据施加于空气的压力而向可动部(160)送出空气的工作缸(140)、对工作缸(140)内的空气施加压力的活塞(130)。进而，致动器具备产生旋转力的电动机(100)、将该旋转力变换为使活塞(130)动作的力的螺纹构件(110)及滑动螺母(120)。而且，空气被封入可动部(160)、工作缸(140)及流体管(150)。
文档编号F15B7/00GK102162474SQ20111004237
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年2月19日
发明者松本哲郎 申请人:精工爱普生株式会社