JPH05561B2 - - Google Patents

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JPH05561B2
JPH05561B2 JP58180701A JP18070183A JPH05561B2 JP H05561 B2 JPH05561 B2 JP H05561B2 JP 58180701 A JP58180701 A JP 58180701A JP 18070183 A JP18070183 A JP 18070183A JP H05561 B2 JPH05561 B2 JP H05561B2
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JP
Japan
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elastic
control valve
connecting portion
pressure
contraction
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JP58180701A
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JPS6073106A (ja
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Juji Sakaguchi
Takeo Takagi
Yoshinori Imamura
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は駆動系に内部圧力に応じて収縮量が定
まる弾性収縮体を用いた被駆動系の駆動方法に関
するものである。
(従来技術とその問題) 加圧流体を導入することにより半径方向に膨脹
しつつ長手方向に収縮する弾性収縮体は、電動モ
ータや液圧シリンダを用いる装置に比べ、重量も
軽く、運動がなめらかで、位置決めが確実に行な
えるなど、従来のアクチユエータにない数多くの
優れた特徴を有しており、その特性を利用した
種々の適用が考えられている。
第1図は、トルクモータ1とノズル2,3、フ
ラツパ4、絞り弁5,6とを有するサーボ弁、直
列に配列された2本の弾性収縮体7,8、および
この2本の弾性収縮体に結合された質点9よりな
る加圧空気を用いた直線駆動装置である。その質
点9を駆動させる作動を説明する。まずトルクモ
ータ1に電流が作用し、フラツパ4を図中矢印A
で示す方向に偏移させたとする。従つて、ノズル
2,3とフラツパ4との間隔がノズル2の側では
小さく、ノズル3側では大きくなり、ノズル2側
の背圧は加圧空気の供給圧に近づき、ノズル3側
の背圧は大気圧に近づく。この結果、弾性収縮体
7に加圧空気が供給され、他の弾性収縮体8から
は加圧空気が排気されるので質点9は矢印Bで示
す方向に偏位することになる。フラツパ4が矢印
Aと逆方向に偏位すれば、質点9は矢印Bと逆方
向に偏位することになる。
しかし上述の駆動方法をとる装置等において
は、高価なトルクモータを使用するのでコストの
上昇が避けられないばかりか、応答速度も遅く、
常に加圧空気を放出しているため、質点9を静止
させた状態で2つの弾性収縮体7,8からなる駆
動系の、一般に弾性率Eの逆数で表されるコンプ
ライアンスを変化させたり、安定して保持するこ
とができないという問題があつた。このコンプラ
イアンスの問題は弾性収縮体を用いる駆動系にと
つて致命的な欠点と言える。
(発明の目的) 本発明は上記の問題を解決すべくなされたもの
であり、その目的は、従来用いられてきた高価な
サーボ弁を用いることなく、2本の弾性収縮体を
用い、しかもこれらの弾性収縮体に所望のコンプ
ライアンスを付与した状態で弾性収縮体の各々を
連結する連結部を所望の位置まで一層優れた応答
性のもとで駆動可能とし、さらに、このコンプラ
イアンスを安定した状態の下で容易に制御可能と
する連結部の駆動方法を提供することである。
(発明の構成) この目的を達成するため、本発明の弾性収縮体
の連結部駆動方法では、内部圧力に応じて収縮量
が定まる、2本で一組の弾性収縮体の各々に流入
量制御弁および流出量制御弁をそれぞれ設け、各
弾性収縮体への加圧流体の給排により生じる前記
弾性収縮体の軸方向の収縮力により前記弾性収縮
体の連結部を旋回および/または並進運動させる
に際し、 前記連結部の駆動に先立つて、それぞれの流出
量制御弁の閉止状態下でそれぞれの流入量制御弁
を開口状態として、それぞれの弾性収縮体を所定
の圧力まで加圧した後それぞれの流入量制御弁を
閉止状態として前記連結部を所定の位置で弾性保
持し、次いで連結部の駆動にあたり、一方の弾性
収縮体の流入量制御弁を開口してこの弾性収縮体
の内部圧力を当初圧力より高め、併せて、他方の
弾性収縮体の流出量制御弁を開口してこの弾性収
縮体の内部圧力を前記一方の弾性収縮体の圧力増
加分に略見合う圧力だけ低めてそれらの制御弁を
閉止し、これにより、前記連結部を弾性保持しな
がら所定の位置まで旋回および/または並進させ
て停止させることを特徴とする。
(実施例) 以下、本発明による弾性収縮体の連結部駆動方
法の一実施例を図面に記載した装置に基づいて説
明する。
第2図は、加圧流体として加圧空気を用いた本
発明の駆動方法を実現するための装置の一例を示
す模式図である。図において、10及び11は弾
性収縮体であり、これらの弾性体はθ0なる編上げ
角を有する補強コードを具え、これらの補強コー
ドは図に示すように各弾性収縮体の軸線に対し反
対方向に傾斜して相互に交差するようにゴムもし
くはゴム状弾性体に配設させている。弾性収縮体
10,11はそれぞれ一端が図の斜線で示す固定
壁に固定され、互いに対向するそれらの端部は連
結部材または質点12で連結されている。
図示の13,14,15,16は本発明に好適
な流量制御弁であり、これらの流量制御弁のうち
の図の13及び15が図示する制御装置からの制
御信号に基づいて加圧流体の流入量を制御する電
磁式流入量制御弁であり、流入量制御弁13が弾
性収縮体10に、流入制御弁15が弾性収縮体1
1に、それぞれ加圧流体導管部を通じて連結され
ている。
これらの流量制御弁13及び15は、図示して
いない加圧空気供給源から導管を介して図の下方
より加圧空気の供給を受け、その加圧空気を図の
上方の導管部を通じて弾性収縮体10及び11に
供給するよう構成している。また、図の14及び
16は、図の制御装置からの制御信号に基づいて
弾性収縮体10及び11の内部に充填された加圧
空気を導管部を通じて図の上方の大気圧側に放出
する流出量を制御する電磁式流出量制御弁であ
る。
流出量制御弁14が弾性収縮体10に、流出量
制御弁16が弾性収縮体11に、それぞれ加圧流
体導管部を通じて連結されている。
上記の流入量制御弁13,15及び流出量制御
弁14,16の構造体の一例を第3図に示す。電
磁石17は第2図に示す制御装置と電気的に接続
されていて、制御装置から出力される信号電圧に
基づき電磁石17のコイル電圧を連続して変化さ
せることにより電磁石17の電磁力を連続して変
えることが可能である。これにより、第3図に示
す上方に向う矢印の方向に作用する加圧流体の、
ノズル部20を介して作用する押圧力に抗して磁
性体よりなる弁体18を弁座19方向に偏移させ
る力を連続的に変化させ、流量制御を行なうもの
である。ここで流量制御とは、弁体18が開口し
て加圧流体を所定の量だけ第3図の右側に向う矢
印の方向に流入させもしくは流出させた後、弁体
18が閉止状態を保持することを意味する。
次に前記の装置を用いた場合の本発明の連結部
駆動方法について説明する。
まづ、弾性収縮体10及び11は、それぞれが
切り離されて独立している場合、それぞれの弾性
収縮体は、加圧空気を充填すると収縮作用を生
じ、その収縮量は加圧空気の圧力で定まる。した
がつて、第2図に示すように互に対向する弾性収
縮体10,11のそれぞれの一方の端部を連結部
材12に連結し、それぞれの他方の端部を固定壁
に固定した状態で、流出量制御弁14及び16を
閉止し、流入量制御弁13及び15を開口して所
定量の加圧空気を弾性収縮体10及び11に流入
させると、これらの両弾性収縮体に収縮力が生じ
る。この収縮力により弾性収縮体10及び11は
特定の値のコンプライアンスもしくは弾性率を有
することとなる。この場合、所定量の加圧空気を
流入させた後流入量制御弁13及び15を閉止す
る。
上記により、連結部12は特定のコンプライア
ンスの値を有する系により弾性保持される。また
連結部12は、弾性収縮体10及び11に作用す
る収縮力が釣合う位置で静止する。この場合、弾
性収縮体10及び11の内部圧力は必らずしも同
一である必要はなく異なる圧力としてもよい。
上記の静止した位置から連結部12を所望の位
置まで移動させるには、下記の方法に従えばよ
い。即ち、弾性収縮体10もしくは11のいずれ
か一方、例えば弾性収縮体11に設けた流出量制
御弁16のみを開口し、所定の量だけ加圧空気を
放出した後この流出量制御弁を閉止して、弾性収
縮体11の内部圧力を上記の初期圧力以下とす
る。かくすれば、弾性収縮体10及び11の収縮
力が相互に異なるので、その結果、相互の収縮力
が釣合う位置まで連結部12は特定のコンプライ
アンスの値をもつて弾性保持されながら、第2図
の右方向に移動偏移して停止し静止する。
上記は流出量制御弁16のみを開口し、他の制
御弁を閉止状態とした例であるが、弾性収縮体1
0の流入量制御弁13のみを開口し、他の制御弁
を全て閉止状態とすれば上記同様に連結部12
は、特定のコンプライアンスの値をもつて弾性保
持されながら、第2図の右方向に移動偏移して停
止し静止する。
第2図に示すように、弾性収縮体10及び11
を前記の方法により略同一の空気圧P1とした状
態を所定の基準とし、この状態から、弾性収縮体
10の流出量制御弁14を閉止下において流入量
制御弁13を開口して、弾性収縮体10に所定量
の加圧空気を流入せしめてこれの内部圧力をΔP
だけ高めた後に流入量制御弁13を閉止する動作
と、この動作に併せ、弾性収縮体11の流入量制
御弁15を閉止下において流出量制御弁16を開
口して、前記のΔPに略相当す加圧空気の量を弾
性収縮11より流出せしめた後に流出量制御弁1
6を閉止する動作とを行なわしめることにより、
連結部12は所定のコンプライアンスの値をもつ
て弾性保持されながら第2図に右方向に移動偏移
して、両方の弾性収縮体の収縮力が釣合う位置で
停止し静止する。
上記の一連の動作による連結部12の駆動は第
2図の制御装置からの信号電圧をそれぞれの制御
弁13,14,15及び16に加えることで達成
可能である。ここで、前記2本の弾性収縮体1
0,11からなる駆動系のコンプライアンスを、
連結部またはその質点12を所定の位置に保持した
まま変える場合、所望のコンプライアンスに応じ
て、閉止している流入量制御弁13,15を略同
時に開口し、弾性収縮体10,11の各々に略同
等量の加圧流体を供給するか、もしくは、閉止し
ている流出量制御弁14,16を略同時に開口
し、弾性収縮体10,11の各々から略同等量の
加圧流体を流出せしめる。このようにして弾性収
縮体10,11からなる駆動系のコンプライアン
スは所望の値に設定可能である。なお本発明に使
用する流量制御弁は上述の流量制御弁に限定され
ることなく、制御信号に応じて前記した一連の作
動を行い流量制御を可能とするものであれば適用
可能である。
次にこのような装置を用いて連結体12を駆動
偏移させる動作について数式を用いて説明する。
弾性収縮体10もしくは11に作用する空気圧を
Pとしたとき、各弾性収縮体に生ずる収縮力f
は、一般に次のように表わされ、質点12のmには
同一の力fが反対方向に作用し静止状態にある。
f=π/4D2P/sin2θ0{3cos2θ0(1−ε)2
1}≒k1P−k2Pε……(1) ただし、 Dは弾性収縮体に内圧Pを与えた際の外径、θ0
は補強コードの偏上げ角、εは弾性収縮体に内圧
Pを与えた際の歪である。
今、両弾性収縮体10及び11に所定圧力P1
が作用し両弾性収縮体の収縮力が互いに平衡状態
にあるときに、連結部の質点12に第2図の矢印
方向に向つてxなる偏移を与えるため、制御装置
からの制御信号に応じ弾性収縮体10の流出量制
御弁14を閉止状態として流入量制御弁13を開
口し、弾性収縮体に更にΔPなる圧力を作用させ
る。これに併せ、これとは逆に弾性収縮体11の
流入量制御弁15を閉止状態として流出量制御弁
16を開口し、弾性収縮体11に−ΔPなる減圧
力を作用させる。これらの動作が終した後に流入
量制御弁13及び流出量制御弁16を閉止する。
この状態において弾性収縮体10にはPa=P1
ΔP、弾性収縮体11にはPb=P1−ΔPなる圧力
が作用することになり、質点12は前記したよう
に第2図の右側に向う偏移を生じxの距離だけ移
動し停止する。
このxだけ移動する際に質点12に当初作用す
る力とあらためてFとおくと式(1)の各々のfの差
をとればよいので、 F=k1(P1+ΔP)−k2(P1+ΔP)εa−k1(P1−ΔP
)−k2(P1−ΔP)εb……(3) ただし、 l0は弾性収縮体の自然長であり、lは各弾性収
縮体の内部圧力をP1としたときの長さであり、
第2図はこのP1における状態を示している。ま
た簡略のため弾性収縮体を同一とする。
式(3)に式(2)、(4)を代入して整理すると F=kpΔP−P1kxx ……(5) ただし、 となり、式(5)は、第2図に示す駆動系において、
質点12、すなわち連結部12を偏位させる際に
連結部12に作用する力およびその偏移距離と弾
性収縮体10及び11に作用させる圧力との関係
を表わすものである。また、式(5)においてF=0
となるxの値のとき連結部12は停止し静止状態
を保つ。
なお本発明の連結部駆動方法の一実施例とし
て、直線駆動装置を用いて本発明を説明したが、
第4図に示すような旋回を行なう装置、または連
結部に作用する力を制御する装置にも適用し得る
ものである。流入量、流出量制御弁はそれぞれ直
接に弾性収縮体に設けても良いが、口金と一体と
して形成したものを用いると加圧流体の供給配管
の問題がなくり一層有利である。
(発明の効果) 本発明の駆動方法によれば、その駆動装置は電
磁石に作用するコイル電圧を変化させ流量制御を
行なう電磁式流量制御弁4個を電気的に結合した
ので従来のサーボ弁に比して応答性に優れ、安価
な装置で連結部の位置制御を行なえる。また本発
明によれば、簡易な構成で2本の弾性収縮体の基
準圧を変えることができ、また駆動系のコンプラ
イアンスを必要に応じて安定状態のもとで容易に
変えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の直線駆動装置の略線図、第2図
は本発明を好適に実現する直線駆動装置の略線
図、第3図は本発明に使用するのに好適な電磁式
流量制御弁の断面図、第4図は本発明の他の実施
例を実現する装置の略線図である。 1……トルクモータ、2,3……ノズル、4…
…フラツパ、5,5……絞り弁、7,8,10,
11……弾性収縮体、9,12……質点、13,
14,15,16……電磁式流量制御弁、17…
…電磁石、18……弁体、19……弁座、20…
…ノズル部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 内部圧力に応じて収縮量が定まる、2本で一
    組の弾性収縮体の各々に流入量制御弁および流出
    量制御弁をそれぞれ設け、各弾性収縮体への加圧
    流体の給排により生じる前記弾性収縮体の軸方向
    の収縮力により前記弾性収縮体の連結部を旋回お
    よび/または並進運動させるに際し、 前記連結部の駆動に先立つて、それぞれの流出
    量制御弁の閉止状態下でそれぞれの流入量制御弁
    を開口状態として、それぞれの弾性収縮体を所定
    の圧力まで加圧した後それぞれの流入量制御弁を
    閉止状態として前記連結部を所定の位置で弾性保
    持し、次いで連結部の駆動にあたり、一方の弾性
    収縮体の流入量制御弁を開口してこの弾性収縮体
    の内部圧力を当初圧力より高め、併せて、他方の
    弾性収縮体の流出量制御弁を開口してこの弾性収
    縮体の内部圧力を前記一方の弾性収縮体の圧力増
    加分に略見合う圧力だけ低めてそれらの制御弁を
    閉止し、これにより、前記連結部を弾性保持しな
    がら所定の位置まで旋回および/または並進させ
    て停止させることを特徴とする弾性収縮体の連結
    部駆動方法。
JP58180701A 1983-09-30 1983-09-30 弾性収縮体の連結部駆動方法 Granted JPS6073106A (ja)

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JPS6073106A JPS6073106A (ja) 1985-04-25
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JPS6073106A (ja) 1985-04-25

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