JPS63235708A - 電気−油圧式アクチユエ−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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気−油圧式アクチュエータに関する。

更に詳しくは機械的な仕事をするに必要な油圧のエネル
ギー発生源と、この油圧源から機械的出力手段に供給す
る油流量の制御手段、および該出力手段から出力される
機械的変位の作動と停止ならびに変位方向を指定する手
段と、を構造的機能的に一体化して内蔵し電気的入力に
応じた機械的変位を出力する電気−油圧式アクチュエー
タに関する。

〔従来の技術〕

油圧を駆動源にして製減的出力を得る方法および装置は
他の駆動源を用いる方法および装置に比べていわゆる　
力／慣性比　または　トルク／慣性比　に優れ、高出力
、高速応答の性能を発揮することは電気−油圧サーボ機
構として工作機械、建設機械、精密機械その他の分野に
使用され、従来からよく知られているところである。　
この機構は演算、検出、および信号伝達を司る電子的手
段と、機械的出力手段との間に介在するサーボ弁など電
子−油圧変換手段の性能に依存するところが大きい。　
この変換手段の優れたパワー増幅機能、入力信号に対す
る連応性および制御精度が前記サーボ機構の高出力、高
操作性、および高精度を支えている。　一方近時前記電
子的手段は低廉で信頼性が高く操作し易いマイクロプロ
セッサの登場以来システム制御のディジタル化が急速に
進み、経済的にシステムの高精度化が図れるようになっ
た。　従来技術の前記電気−油圧サーボ機構はこのディ
ジタル制御技術と融合し得るように、より安価なそして
より操作性の優れた電気−油圧変換手段および機械的出
力手段の改良技術が待たれている現状である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記した従来技術の電気−油圧サーボ機構は作動用の圧
油の中にたまたまゴミが混入していると前記電気−油圧
変換手段はその作動が阻害され、その結果このサーボ機
構の機能が損なわれて前記した本来の高性能が発揮し得
なくなるというひ弱さがあり該サーボ機構全体の信頼性
の問題点となっている。　また前記電気−油圧変換手段
は技術的にＩＪｉｉＢ複雑でかつ高価であり、またこの
手段に機械的出力手段と油圧源とを包含した油圧系全体
にメインテナンスフリーの簡易さが無いという不都合が
ある。　更にこの電気−油圧変換手段が伝統的に技術原
理としてきた電磁的変換では応答性をはじめとした性能
面での飛躍的改良が難しい現状から経済的にシステムの
高精度化を図れるようになったディジタル制御技術への
油圧系の整合性に経済的技術的および信頼性の面で問題
がある。

〔問題点を解決するための手段〕

前述した従来技術の欠点に鑑み、本発明の第一の目的は
電歪もしくは圧電駆動体を油室と一体化した油圧発生源
を備え、更にこの駆動体の作動調節により前記機械的手
段に供給する油圧源を直接制御し得る面素にして低廉で
ありかつ高速応答性に特に優れた新規な電気−油圧結合
手段を提供することにある。

本発明の第二の目的は機械的出力手段から出力される機
械的変位の作動と停止、ならびに変位動作方向を指定す
る手段を前記した油流量制御手段と分離して設けること
により、技術的にｗＩ素化しかつ保守を容易ならしめそ
の結果信頼性を高めた経済的な油圧系統を提供すること
にある。

本発明の第三の目的は前記した簡素ｉ手段を構成体とす
る前提により作動油を大気に接することなく密閉状の閉
じた系とすることにより、油中へのゴミの混入機会を与
えない信頼性の高い電気−油圧サーボ機構を提供するこ
とにある。

本発明のこのような目的は電気−油圧式アクチュエータ
であって、電気的入力の指示に基づき作動する電歪もし
くは圧電駆動体と油室とを一体に形成した油圧発生と油
流量制御とを兼ねた圧油生成制御手段と、電気的入力の
指示に基づき出力手段への圧油の供給停止、ならびに動
作の向きに応じて給油する油路のｔ旨定を行う動作指定
手段と、この動作指定手段の出力と前記した圧油生成制
御手段の出力とを入力として作動する機械的変位出力手
段とを備えることを特徴とする電気−油圧式アクチュエ
ータを提供することにより達成される。

特に電気的入力に基づき機械的変位出力を与えるための
電気−油圧変換手段について、油流量制御機能と圧油の
供給停止ならびに給油する油路の指定機能とを分離した
ことにより技術的な簡素化と低廉化が可能となったばか
りでなく更に前記油流量制御機能が油圧生成機能と一体
となったことにより油圧系全体の簡素化と密閉した閉じ
た系の構成が可能となったので、保守の容易化と信頼性
の向上とが図れるばかりでなく電気−油圧変換要素を電
歪もしくは圧電駆動体としたことで、応答性能が飛躍的
に向上し高精度化のためのディジタル制御技術に整合し
た電気−油圧サーボ機構の構成が可能である。

〔作用〕

以下に本発明の特定の実施例について添付の図面を参照
して説明する。

第１図は本発明に基づく電気−油圧式アクチュエータの
構成を図解した説明図である。　電歪もしくは圧電駆動
体１）（以下駆動体１）と略称する）がパルス電圧の印
加に応じて伸縮すると、この駆動体１）に連接棒１２を
介して連接しかつ油圧シリンダ１４に滑合しているピス
トン１３がこのシリンダの軸線方向に往復動する。　　
ピストン１３とシリンダ１４とから画成される２つの油
室１４ａと１４ｂとは前記ピストン１３の動きによりそ
れぞれに油室縮小の相にあるときは油圧が上昇し、油室
拡大の相にあるときは油圧が低下する。

４つの逆止弁　１５ａ、１５’ａ、１５ｂ、およびＩ５
”ｂ、はそれぞれに接続する油室１４ａまたは１４ｂが
縮小の相にあるときは開弁し、拡大の相にあるときは閉
弁状態にある。　一方４つの逆止弁１６ａ、１６’ａ、
１６ｂ、および１６°ｂ、はそれぞれに接続する油室１
４ａ、または１４ｂ、が縮小の相にあるときは閉弁し、
拡大の相にあるときは開弁の状態にある。　したがって
いま仮に油室１４ａが縮小の相に、油室１４ｂが拡大の
相にあるとすれば逆止弁１５ａ、１５ｂ、１６’ａ、お
よび１６’ｂ、が開弁し、逆止弁１５’ａ、　　１５’
ｂ。

１６ａ、および１６ｂが閉弁の状態にある。　ゆ′えに
拡大相にある油室１４ｂには油が流入し縮小相こある油
室１４ａからは油が流出する。　同様にして油室の縮小
相と拡大相がこれと逆転すれば油室への流入と油室から
の流出も逆転することになる。　また逆止弁１５ａと逆
止弁１５”ａとからの、流出油は油路１７ａに導かれ、
逆止弁１５ｂと逆止弁１５゛ｂとからの流出油は油路１
７ｂに導かれるようになっている。　一方逆止弁１６ａ
と逆止弁１６’ａ、からの流入油は油路１８ａから分岐
して形成され、逆止弁１６ｂと逆止弁１６’ｂ、からの
流入油は油路１８ｂから分岐して形成されている。　し
たがって駆動体１）の駆動に伴うピストン１３の往復動
により生起される油室１４ａと油室１４ｂとの交番的な
圧力上昇と圧力低下が２つの油路１７ａ、１７ｂに連続
的な流出油流を、２つの油路１８ａ、１８ｂに連続的な
流入油流を与えることができる。　　これらの油流の流
量は一定時間当たりのピストン変位量によって決まるか
ら駆動体１）の伸縮量を制御する印加電圧によって油流
量が制御される。　すなわち圧油生成制御手段　七　は
印加電圧の入力指令に応じて制御された圧油流を作り出
す機能を有する。

１９ｃは応急弁で応急の際開弁して油路１９ａと１９ｂ
とにより油室１４ａと１４ｂとを導通させて圧力を平衡
させ、ピストン１３の作動を応急停止するために設ける
。

動作指定手段　ｌ　は前記２つの油路１７ａと１７ｂか
ら油流を導入し、また前記した２つの油路１８ａ、１８
ｂへ油流を導出するように形成して圧油生成制御手段　
七　と連結している。一方該手段　先　は４つの油路２
７ａ、２７ｂ、２８　ａおよび２８ｂによって機械的変
位出力手段　１　と連結している。

第２図は本発明に基づく電気−油圧式アクチュエータの
動作指定手段　Ｌ　の構成を示す説明図である。　該手
段　ム　は圧油生成制御手段　１に連なる油路と機械的
変位出力手段　Ｉ　に連なる油路との連結または遮断を
行う機能を有し、第２図（ａ）に示すように同一構造の
２つの組立体２Ａと２Ｂとから構成される。以下に組立
体２Ａについて説明する。　２１ａは電歪もしくは圧電
（以下駆動体と略称する）であってその一端にピストン
２２ａを備えている。２３ａはプランジャでありシリン
ダ部材２５ａに滑合し、ばね２４ａによってストッパ２
９°ａに当接している。　プランジャ２３ａには連通孔
２６ａ、２６”ａ　が穿設されている。　また前記ピス
トン２２ａとプランジャ２３ａとシリンダ部材２９ａと
で油室２０ａが画成されている。　第２図（ａ）は前記
駆動体２１ａに電圧が印加されていない状態を示すもの
で、いま入力信号があって電圧が印加されるとこの駆動
体２１ａは伸長し、十分に受圧面積の大きいピストン２
２ａは前記油室２０ａの容稜を縮小する方向に移動する
からこの油室２０ａ内の油圧が上昇し、この油圧力によ
り前記ピストン２２ａに比べて受圧面積が十分に小さい
前記プランジャ２３ａは他端の方へ前記ばね２４ａの弾
性力に抗して大きく移動し、ストッパ２５”ａ　に当接
して停止する。　この状態で圧油生成制御手段　七に連
なる油路１７ａと機械的変位出力手段　よに連なる油路
２７ａ−とが連通孔２６ａを経由して連結する。　同様
に油路１８ａと油路２８ａとが連通孔２６′ａ　を経由
して連結する。第２図（ｂ）はこの状態を示す説明図で
ある。

組立体２Ｂは駆動体２１ｂガその一端にピストン２２ｂ
を備え、連通孔２６ｂ、２６’ｂ　　を穿設したプラン
ジャ２３ｂはシリンダ部材２５ｂに滑合し、ばね２４ｂ
によってストッパ２９゛ｂに当接している。　また前記
ピストン２２ｂとプランジャ２３ｂとシリンダ部材２９
ｂとで油室２０ｂを画成しているから組立体旦のばあい
と同様に駆動体２１ｂに電圧を印加するとプランジャ２
３ｂの連通孔２６ｂを経て油路１７ｂと油路２７ｂとが
連結し、同時に連通孔２６”ｂを経て油Ｒ１８ｂと油路
２８ｂとが連結した状態になる。

このような構成であるから組立体２人と２Ｂとは共に電
圧印加が無ければ圧油生成制御手段　Ｌと機械的変位出
力手段　よ　との間に圧油の繋がりはない。　電圧印加
は組立体旦または２Ｂの何れかを択一するようになして
いる。　前記したことから明らかなように組立体旦に電
圧印加があれば前記した油路１７ａと油路２７ａならび
に前記油路１８ａと油路２８ａとが連通の状態になる。

　一方組立体２Ｂに電圧印加があれば前記した油路１７
ｂと２７ｂ並びに前記した油路１８ｂと２８ｂとが連通
の状態になる。

機械的変位出力手段　１　はシリンダ３０に出力端とな
るロッド３１と一体に形成してなるピストン３２を滑合
した構成となっている。ピストンの１面とシリンダ３０
とで画成される油室３０ａには前記した油路２’？　ａ
と２８ａとが連接している。　一方、ピストンの他面と
シリンダ３０とで画成される油室３０ｂには前記した油
路２７ｂとが連接している。　かかる構成であるから前
記組立体旦に人力信号があったとき（電圧が印加された
とき）作動油は油室３０ａに供給され、油室３０ｂ内の
作動油は流出してピストン３２が油室３Ｑａを拡大し油
室３０ｂを縮小する向きに移動することによりロッド３
１が出力としての変位を与える。　前記組立体２Ｂに入
力信号があったときは同様の理由に・よりロッド３１は
前記と反対の向きに出力としての変位を与える。　前記
ピストン３２の所望変位量に応じてその受圧面積を手段
ｌ　の構成要素であるピストン１３の受圧面積との比率
を予め定めて所要の拡大または縮小率を定める。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明になる電気−油圧式アクチュエ
ータによれば作動油については油圧発生源から出力端に
至るまで密閉した閉じた系となっているのでゴミの混入
による不測の事態発生の懸念もなく著しく信頼性の向上
に寄与できる。　また出力変位２制御手段を変位の位置
制御を司る部分と変位の作動停止ならびに作動の向きを
指定する部分とに部分し位置の制御を行う手段としての
油流量制御は圧油生成量の加減によるから、圧油生成と
同一機能で行うことができ、装置の簡素化と低廉化に寄
与できる。　前述の動作指定手段は油流の導通または遮
断の単なる弁の開閉動作によるから従来の２位置動作油
圧制御弁の技術で達成できると共に保守を容易にできる
。　更に圧油生成の電歪もしくは圧電駆動体は従来技術
の電磁的手段に比し飛躍的に応答性能が優れていること
に　　゛より進歩したディジタル制御技術と整合するこ
とで高精度な電気−油圧サーボ機構を構成し得るという
効果を奏する。　また油圧発生源から出力端まで油圧系
は完全に閉じた系であるから出力変位手段と圧油生成制
御手段の両者の構成要素に油圧シリンダを用いたばあい
、両者のピストンの受圧面積比を自由に選択することに
よって出力変位の範囲、変位の分解能、などの仕様を任
意に定め得るから一般産業機械、工作機械、あるいは精
密機械など各種、産業分野の特徴に応じた仕様のアクチ
ュエータを提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく電気−油圧アクチュエータの構
成を示す説明図である。 第２図（ａ）は動作指定手段の構成を示す説明図であり
、 第２図（ｂ）はその動作例を示す説明図である。 Ｌ　：圧油生成制御手段　−？−：動作指定手段２Ａ：
組立体　　　　　　ム坦：組立体Ｌ　＝機械的変位出力
手段 ｌｌ：電歪もしくは圧電　１３：ピストン駆動体 １４ａ、１４ｂ：油室 １５ａ、１５ｂ、１５’ａ、１５’ｂ：逆止弁１６ａ、
１６ｂ、１６’ａ、１６’ｂ：逆止弁１７ａ、　１７ｂ
、　１８ａ、　１８ｂ：油路２０ａ、２０ｂ：油　路 ２１ａ、２１ｂ：電歪もしくは圧電駆動体２３ａ、２３
ｂニブランジヤ ２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ：油　路３０：　シリ
ンダ ３０ａ、３０ｂ：油　室 ３２：　ピストン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気−油圧式アクチュエータであって、電気的入
   力の指示に基づいて作動する電歪もしくは圧電駆動体と
   油室とを一体に形成した油圧発生と油流量制御とを兼ね
   た圧油生成制御手段と、電気的入力の指示に基づき前記
   圧油生成制御手段からの圧油の供給と遮断ならびに方向
   制御を行う動作指定手段と、前記圧油生成制御手段およ
   び前記動作指定手段とから与えられた圧油を入力として
   作動する機械的変位出力手段とを備えることを特徴とす
   る電気−油圧式アクチュエータ。
2. （２）前記圧油生成制御手段において、 油室が油圧シリンダで形成され電歪もしくは圧電駆動体
   と直結したピストンが該駆動体の往復動に連動して往復
   動する構成としたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の電気−油圧式アクチュエータ。