JPH01189375A - 電気−油圧式アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 −１ノ 本発明は、制御及び非制御の２通りの使用に適している
電気−油圧式アクチュエータに関するものである。

従」ノとＬＬ 従来、振動発生機の１種として、電気−油圧式アクチュ
エータが公知となっている。

今、ここで、従来公知の電気−油圧式アクチュエータの
典型的な構成を略図により示すと、添付図面の第４図の
とおりである。すなわち、同図に示すように、この電気
−油圧式アクチュエータは、動電形振勃発生機２０によ
り制御されるサーボ弁２１を使用し、油圧によりアクチ
ュエータ２２（ピストン２３を有する振動発生部）を振
動させる方式となっているが、この方式のものは、非常
に大きな振動力のものを製作することが可能であること
、大変位、大速度が得られることなどの特徴を有してお
り、各分野に広く使用されている。この電気−油圧式ア
クチュエータの作動原理は、サーボ弁２１のパイロット
ステージ２４の油圧弁２５のスプール２５．が動電形振
勃発生機２０により上下に駆動されると、この油圧弁２
５に油圧管２６から供給されている圧力Ｐの圧力油が、
サーボ弁２１のパワーステージ２７の油圧弁２８のスプ
ール２８１の上下に作用をし、この油圧弁２８の油圧管
２９から供給されている圧力Ｐの圧力油をアクチュエー
タ２２のピストン２３の上下に供給し、これによりアク
チュエータ２２のピストン２３が上下に振動され、この
ピストン２３に連結されている振動板３０が振動をする
ようになっている。

このように、パワーステージ２７の油圧弁２８が、動電
形振勃発生機２０により制御されて振動変位を行うと、
これに伴って、パワーステージ２７を介してアクチュエ
ータ２２のピストン２３の上下に流出入する圧力油が変
化し、振動板３０には、それに比例した振動速度が発生
することとなる。なお、この電気−油圧式アクチュエー
タの電気油圧系統は、帰還ループを形成しており、サー
ボ弁２１内の動電式振動発生機２０は、入力信号と帰還
信号との差信号により駆動されるようになっているが、
この電気−油圧式アクチュエータの振動数応答は、油の
圧縮性によるばね性と、試験体を含む可動部質量とが、
ばね−質量系を形成して共振し、ある特定の振動数にお
いて振動数応答が最大となることが、理論的に計算され
ることは、周知のところであるが、その詳細は、本考案
とは直接的には関係が無いので、ここではこの詳細な説
明は省略する。

また、このような典型的な構成を有している電気−油圧
式アクチュエータの性能に対しては、その構成上並びに
付属するサーボ弁の定格流量などから、ある制限があり
、これを振動数と、変位との関係について定性的に現す
と、添付図面の第５図に示すとおりとなるが、この線図
は、−船釣には、「能力限度線図」と呼ばれている。こ
の線図から分かるように、アクチュエータの変位には、
ある一定の振動数までは、その油圧シリンダの長さによ
り定まる制限域があり、これに続いて、サーボ弁の定格
流量により決まる速度制限域があり、更に、これに続い
て、油圧シリンダのピストンの断面積及び油圧により決
定される加速度制限域がある。従って、電気−油圧式ア
クチュエータは、同線図におけるこれらの制限域により
囲まれたハツチを描かれた範囲内だけにおいて、動作が
可能となっている。

このように、この種の電気−油圧式アクチュエータは、
仕様により定められた能力限度線図の範囲内だけで使用
するように設計されなけらばならず。

能力限度線図の範囲を越えて油圧ピストンを動かすごと
は、性能上不可能となっている。

従って、外乱を受けて振動をする機器類、例えば、免震
装置を従来の電気−油圧式アクチュエータにより振動制
御のために使用する場合には、外乱につれ機器類の振動
が大きくなり、電気−油圧式アクチュエータの能力限度
線図の範囲を越える事態が生ずると、油圧シリンダを機
器類から切り離す必要があった。また、切り離さないよ
うにすると、機器類の予想される振動以上の能力限度性
能を有している電気−油圧式アクチュエータを使用する
必要があった。

しかしながら、前者の場合には、切り離しの手段は、そ
の機構が複雑であり、また、後者の場合には、必要以上
の能力を有している電気−油圧式アクチュエータを使用
することになり、不経済となる。

Ｆｌ　　イ　゛　　　。

そこで、本発明は、上記のように、従来公知の電気−油
圧式アクチュエータにおける問題点を解決し、制御に必
要な最小限の能力であり且つ機器類から切り離す必要が
無い、改良された新規な電気−泊正式アクチュエータを
得ることを、その目的とするものである。

。パた 本発明は、この目的を達成するために、添付図面の第１
図に示すように、油圧シリンダ（４）と、この内部に移
動自在に取り付けられているピストン（５）と、油圧シ
リンダ〈４）の内部の油圧ピストン（５）により分割さ
れた各油圧シリンダ室内に圧力油を供給するためのそれ
ぞれの油路（ａ、ｄ）に連結された各管路（６１，６２
）と、各管路（６，，６２）に、それぞれ、連結可能と
された油路（ｅＪ、ｇ、ｈ、ｅ’　Ｊ’　）を有するサ
ーボ弁（９）と、サーボ弁（９）の各油路に連結可能と
された管路（１ｏ、　、ｔｏ２＞を有している油圧パワ
ーユニット（１０）と、油圧シリンダ（４）の各油圧シ
リンダ室からの管路（６３，Ｌ）を相互に連結するバイ
パス管路（７）と、バイパス管路（７）を開閉させるた
めの油路開閉弁（８）とを有しており、また、油ｌ開閉
弁（８）の開閉を制御するための油路開閉弁駆動回路（
１３）及びサーボ弁（９）を制御するためのスイッチ（
１２）を有しており、油路開閉弁駆動回路（１３）は、
油圧ピストン（５）の位置、速度、負荷圧力又はこれら
と同等の物理量を検出するためのセンサ（１４）に連結
され、更に、サーボ弁（９）を駆動するサーボアンプ（
１１）が設けられ、これがスイッチ（１２）に連結され
ている電気−油圧式アクチュエータを特徴とするもので
ある。

犬−ＪＬＪＬ 以下、本発明をその１実施例を示す添付図面の第１〜３
図に基づいて詳細に説明をする。

まず、第１図には、本発明による電気−油圧式アクチュ
エータを、外乱を受けて振動する機器として、水平な地
盤、又は、建物の床面１の上に配置された免震装置２を
、外乱が小さい場合には、それに強制的に加振力を積極
的に与えるが、外乱が大きくなった場合には、その自由
な振動を許すようにするために適用されたものとして示
しであるが、免震装置２の上には、免震されるべき機器
３が８置されており、地盤など１から入る外乱（地震力
など）が、機器３へ伝達することを極力抑制するように
している。なお、この免震装置２には、第１図に略図に
より示しであるように、それと、地盤１などとは、弾性
部材２．及びＷｔ衝器２２を介して相互に連結されてお
り、地震の発生時に、地盤１などが振動した場合、免震
装置２が、これらの部材の作用により免震作用を行うよ
うになって゛いるが、この免震装置２は、その性質上、
地震力などの外乱が加えられた場合に、外乱が小さな場
合には免震効果が比較的小さく、外乱がある程度大きく
なると、始めて本来の免震効果を発揮することができる
ので、この免震装置２に本発明による電気−油圧式アク
チュエータ２０を連結し、外乱が小さな時には、免震装
置２に加振力を積極的に与えるが、外乱が大きな時には
、免震装置２には何らの抵抗力をも加えること無く、こ
れにより、免震装置２が外乱の大小に無関係に、それに
最大の免震効果を発揮させるようにしであるものとしで
ある。

さて、本発明による電気−油圧式アクチュエータ２０は
、その油圧回路としては、アクチュエータを構成してい
る油圧シリンダ４と、その内部に往復運動自在に収容さ
れている油圧ピストン５と、この油圧ピストン５により
分割される油圧シリンダ４の両方のシリンダ室に油路ａ
及びｄにおいて連結されている多管Ｉ８６．及び６□を
、それぞれ、その途中の箇所す及びＣにおいて連結して
いるバイパス管路７と、このバイパス管路フを開閉する
ように連結されている油路開閉弁８と、各管路６５，６
□の端部に油路開閉弁８の上流において連結されている
サーボ弁９と、このサーボ弁９に、それぞれ、管路１０
．及び１０．を介して連結されている油圧パワーユニッ
ト１０とから成り立っている。また、この油圧回路を電
気的に制御するための電気回路として、免震装Ｗ２がら
、その上に載置された機器３の変位や、加速度などの電
気信号を受け、これを適当な電気信号に変換するための
サーボアンプ１１と、これとサーボ弁９との間の電気接
続を開閉するスイッチ１２と、スイッチ１２に線１３．
を介して接続された油路開閉弁駆動回路１３とから成り
立っており、との−油路開閉弁駆動回路１３は、線１３
２を介して油路開閉弁８の電磁要素に連結されている外
、線１４＋を介してセンサ１４にも接続されている。ス
イッチ１２は、線１２．を介してサーボ弁９の電磁要素
に接続されており、また、センサ１４は、油圧シリンダ
４の油圧ピストン５の位置や、速度や、負荷圧力、又は
、これらと同等な物理量を検出し、これを電気信号とし
て、線１４．を介して油路開閉弁駆動回路１３に供給す
るものである。

本発明は、このような構成を有しているが、次に、その
作動を、それが第１図に示すように、免震装置２に応用
されたものとして説明をする。

まず、本発明による電気−油圧式アクチュエータ２０の
内、これを構成している油圧シリンダ４の油圧ピストン
５は、第１図に示すように、最大ストローク２Ｌを有し
ているが、制御時は、センサ１４により、常時、油圧ピ
ストン５の位置、ピストン５の速度、負荷圧力などが検
出され、この検出値が、電気信号として線１４１を介し
て油路開閉弁駆動回路１３へ供給され、以下に説明をさ
れるように、その制御により、油圧ピストン５は、その
限界性能線図の動作可能範囲（第５図のハツチを参照）
内のあらかじめ設定された範囲内だけしか動かないよう
にされており、制御時のストロークは、２１（＜２Ｌ）
となるようにされている。

この制御時における油路が、第２図に示されているが、
図に示すように、この状態は、油圧シリンダ４の油圧ピ
ストン５の位置、速度、負荷圧力、又は、これらと同等
に物理量がセンサ１４により検出され、その検出値が、
それぞれのあらかじめ設定されている設定値以内である
と、油路開閉弁駆動回路１３によって判断されると、油
路開閉弁駆動回路１３は、その旨の信号を発し、これに
基づいて、線１３２を経て油路開閉弁８が作動され、油
圧シリンダ４の油路ａ及びｄに連通する管路６１及び６
□を、箇所す及びＣにおいて相互に連結しているバイパ
ス回路７を遮断する。また、同時に、油路開閉弁駆動回
路１３からの信号により、スイッチ１２は、「閉」とさ
れる。この状態においては、サーボ弁９が作動され、ア
クチュエータ２０の油圧シリンダ４の油路ａ、ｄに、そ
れぞれ連通している管路８．．６２を、サーボ弁９の油
路ｅ及びｆに連通させるか、あるいは、油路ｅ°及びｒ
゛に連通させるかし、それぞれ、管路６１，６□を管路
１０゜及び１０．を介して、それぞれ、油圧パワーユニ
ット１０の油タンク１０．及び油圧源１０．に連通させ
るか、又は、その逆に連通させ、油圧シリンダ４の油圧
ピストン５を、第１図で見て左方へ動かすか、あるいは
、右方へ動かすようにし、油圧ピストン５に積極的に振
動運動を与え、これにより、免震袋Ｍ２に、ｍｉ的に加
振力を加える。

これに対し、外乱が大きくなり、油圧シリンダ４の油圧
ピストン５の位置、速度、負荷圧力、又は、これらと同
等の物理量の一つでも、設定値を超過すると、第３図に
示すように、油路開閉駆動弁駆動回路１３は、油路開閉
弁８を、油圧シリンダ４の油路ａ、ｄの管路６１６２を
箇所す及びＣにおいて連結しているバイパス管路７を連
通させ、また、同時に、スイッチ１２は「開」とされ、
これにより、サーボ弁９は、管路６１゜６２と、管路１
０＋　、１０２との間の連通を遮断する油路ｇ。

ｈの位置を取るようになる。このようにして、本発明に
よる電気−油圧式アクチュエータ２０は、非制御の状態
となる。

この状態においては、油圧シリンダ４内の作動油は、油
圧ピストン５の動きに伴って、管路６．６□、油路開閉
弁８及びバイパス管路７を経て自由に移動することがで
きるようになる。従って、免震装置２は、油圧−電気式
アクチュエータ２０から何らの抵抗をも受けること無く
、自由に運動を行うことができるようになる。

なお、参考として、油路開閉弁駆動回路１３の働きをフ
ローチャートにより示すと、第６図のとおりとなる。

光Ｗニー 本発明は、上記のような構成及び作用を有しており、特
に、油圧シリンダ４の両方のシリンダ室を連通させるよ
うに、油路開閉弁８を設けたので、外乱を受けて振動す
る機器類の振動を制御するための電気−油圧式アクチュ
エータにおいて、その制御能力の限界が、機器類の振動
が外乱につれて大きくなり、電気−油圧式アクチュエー
タの能力限界線図の範囲を越えた場合には、油路開閉弁
８の作用により、油圧シリンダ４を機器類から機能的に
自動的に切り離すことができるので、従来公知のこの種
類の電気−油圧式アクチュエータにおける問題点を解消
した改良された新規な電気−油圧式アクチュエータを提
供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例を、それが免震装置に応用
されたものとして示す全体の配置図、第２図は、そのア
クチュエータ部分を制御時の状態で示す配置図、第３図
は、同じく非制御時の状態で示す配置図、第４図は、従
来の典型的な電気−油圧式アクチュエータの１例を示す
略図、第５図は、その油圧シリンダの限界性能線図の１
例を定性的に示す図、第６図は、油路開閉弁駆動回路１
３の働きを示すフローチャートである。 １・・・地盤（又は建物）、２・・・免震装置、３・・
・機器類、４・・・油圧シリンダ、５・・・油圧ピスト
ン、７・・・バイパス管路、８・・・油路開閉弁、９・
・・サーボ弁、１０・・・油圧パワーユニット、１１・
・・サーボアンプ、１２・・・スイッチ、１３・・・油
路開閉弁駆動回路、１４・・・センサ、２０・・・電気
−油圧式アクチュエータ。 第４図 第５図 観ｖＪ敏　□

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、油圧シリンダと、この内部に移動自在に取り付けら
   れ油圧シリンダ内部を２個の油圧シリンダ室に分割して
   いる油圧ピストンと、分割された各油圧シリンダ室内に
   圧力油を供給するために、それぞれ管路を介して連結さ
   れたサーボ弁と、サーボ弁に圧力油を供給するための油
   圧パワーユニットと、油圧シリンダの各油圧シリンダ室
   とサーボ弁とを連結する管路を相互に連結するバイパス
   管路と、バイパス管路を開閉させるための油路開閉弁と
   を有しており、また、油路開閉弁の開閉を制御するため
   の油路開閉弁駆動回路及びサーボ弁を制御するためのス
   イッチを有しており、油路開閉弁駆動回路は、油圧ピス
   トンの位置、速度、負荷圧力又はこれらと同等の物理量
   を検出するためのセンサに連結され、更に、サーボ弁を
   駆動するサーボアンプが設けられ、これがスイッチに連
   結されていることを特徴とする電気−油圧式アクチュエ
   ータ。 ２、油圧パワーユニットが、サーボ弁に圧力油を供給又
   はそれから排出するための油圧源及び油タンクに有して
   いる請求項１記載の電気−油圧式アクチュエータ。 ３、センサが、油圧シリンダの油圧ピストンから検出し
   た物理量の各値が、それぞれの設定値以下である場合に
   は、油路開閉弁駆動回路及び油路開閉弁を介してバイパ
   ス回路を遮断する位置にあるようにするが、設定値が一
   つでも超過された場合には、油路開閉弁駆動回路及び油
   路開閉弁を介してバイパス回路を開放するようにした請
   求項１又は２記載の電気−油圧式アクチュエータ。