JP2001059503A - Electrically/pneumatically driven hybrid actuator - Google Patents

Electrically/pneumatically driven hybrid actuator

Info

Publication number
JP2001059503A
JP2001059503A JP11235233A JP23523399A JP2001059503A JP 2001059503 A JP2001059503 A JP 2001059503A JP 11235233 A JP11235233 A JP 11235233A JP 23523399 A JP23523399 A JP 23523399A JP 2001059503 A JP2001059503 A JP 2001059503A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
electric
pneumatic
output
hybrid actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11235233A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sadao Kawamura
貞夫 川村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Society for Promotion of Science
Ritsumeikan Trust
Japan Society For Promotion of Machine Industry
Original Assignee
Japan Society for Promotion of Science
Ritsumeikan Trust
Japan Society For Promotion of Machine Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Society for Promotion of Science, Ritsumeikan Trust, Japan Society For Promotion of Machine Industry filed Critical Japan Society for Promotion of Science
Priority to JP11235233A priority Critical patent/JP2001059503A/en
Publication of JP2001059503A publication Critical patent/JP2001059503A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Actuator (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve power control performance and a power weight ratio by interlockingly connecting rotary shafts of electric and pneumatic motors to an output shaft, operating the electrically driven motor in the case where an accuracy is necessitated for an output shaft rotating angle or rotating speed, and operating both motors in the case where a high power is necessitated. SOLUTION: In the case where an accuracy is necessitated for a rotating angle and rotating speed of an output shaft 5, a selector valve 10 disposed in an intake/exhaust port 3c of a pneumatic motor 3 and a selector valve 11 disposed in an intake/exhaust port 3d are set to an exhaust position, and an electric motor 2 is driven. When driving power of a motor 2 is controlled, a rotating angle, rotating speed, and the like are finely controlled. In the case where a high output is demanded to an outside, the selector valves 10, 11 are operated, compressed air is supplied from an air tank 9 in which compressed air is filled to the port 3c, air is exhausted from the port 3d into the motor 3, the motor 3 is driven, and the motors 2, and 3 are driven in the same rotating directions. The high power is generated with resultant force of large driving force of the motor 3 and driving force of the motor 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットなどのオ
ートメーション機器に使用される電動・空気圧駆動のア
クチュエータに関する。
The present invention relates to an electric / pneumatic actuator used for automation equipment such as a robot.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、周知のとおり、ロボットなどのオ
ートメーション機器の分野において、空気圧モータ、電
動モータなどはアクチュエータとして利用されている。
特に電動モータは制御しやすく、且つ、電力・電気信号
線の配線のみで、空気圧モータのように配管を必要とし
ないため、取り扱いが便利である等の理由により、当該
分野において、多く利用されている。
2. Description of the Related Art As is well known, pneumatic motors, electric motors and the like have been used as actuators in the field of automation equipment such as robots.
In particular, electric motors are easily used in the field because they are easy to control, and only require wiring of electric and electric signal lines, and do not require piping as in a pneumatic motor. I have.

【0003】今日のロボットなどのオートメーション機
器の分野においては、装置全体の小型化やエネルギー効
率の向上が望まれており、これらの要望に応えるための
手段の一つに前記電動モータの出力対自重比(単位重量
当たりの出力)の向上が挙げられている。ところが、前
記電動モータは、技術的にある程度熟したものであり、
早急な出力対自重比の向上は望めない。
[0003] In the field of automation equipment such as robots today, it is desired to reduce the size of the entire apparatus and improve energy efficiency. One of the means for meeting these demands is the output of the electric motor versus its own weight. Improvements in the ratio (output per unit weight) are mentioned. However, the electric motor is technically mature to some extent,
Immediate improvement in the output-to-weight ratio cannot be expected.

【0004】上記のように前記電動モータに早急な出力
対自重比の向上が望めないのであれば、これに代わって
前記アクチュエータの一つである空気圧モータの利用が
考えられる。しかし、空気圧モータは出力対自重比こそ
優れているが、該空気圧モータの回転軸の回転数及び回
転角度の制御が難しい、つまり、出力の制御性能が悪い
ので細かな制御が要求されるロボットなどにはあまり向
かない。また、動力源として圧縮空気を供給する必要が
あり、コンプレッサを近くに設置し、そこより前記空気
圧モータまで配管しなければならないので、若干の重量
とサイズが大きくなり、また、取扱いも不便であるとい
った問題点を有する。かかる理由により、空気圧モータ
がロボットなどのオートメーション機器に採用される箇
所は、細かな制御が不要なところであり、その他の箇所
にはあまり多く採用されていない。
If it is not possible to immediately increase the output-to-weight ratio of the electric motor as described above, a pneumatic motor, which is one of the actuators, may be used instead. However, although the pneumatic motor has an excellent output-to-weight ratio, it is difficult to control the number of rotations and the rotation angle of the rotating shaft of the pneumatic motor, that is, a robot that requires fine control because its output control performance is poor. Not very suitable for In addition, it is necessary to supply compressed air as a power source, and a compressor must be installed nearby and piped from there to the pneumatic motor, so that the weight and size are slightly increased, and handling is inconvenient. There is a problem that. For this reason, where a pneumatic motor is used in automation equipment such as a robot, detailed control is not required, and it is not often used in other places.

【0005】以上説明したように、現用のアクチュエー
タにおいては出力の制御性能が良く、且つ、出力対自重
比が優れたものがない。この結果、ロボットなどのオー
トメーション機器は重量が大きく、大型の装置となって
おり、これに伴なってエネルギー効率も良くない。
[0005] As described above, there is no current actuator that has good output control performance and an excellent output-to-weight ratio. As a result, automation devices such as robots are heavy and large devices, and accordingly energy efficiency is not good.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の課題
に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ロボッ
トなどのオートメーション機器の小型化、軽量化を図る
ために、出力の制御性能が良く、且つ、出力対自重比が
優れたアクチュエータを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to control output in order to reduce the size and weight of automation devices such as robots. An object of the present invention is to provide an actuator having good performance and an excellent output-to-weight ratio.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明によ
る電動・空気圧駆動のハイブリッドアクチュエータは、
電動モータと空気圧モータを備えたハイブリッドアクチ
ュエータであって、前記電動モータの回転軸と前記空気
圧モータの回転軸が連動連結手段によって出力軸に連動
連結されたものである。
According to the first aspect of the present invention, an electric / pneumatic hybrid actuator is provided.
A hybrid actuator comprising an electric motor and a pneumatic motor, wherein a rotating shaft of the electric motor and a rotating shaft of the pneumatic motor are connected to an output shaft by a connecting means.

【0008】請求項2記載の発明による電動・空気圧駆
動のハイブリッドアクチュエータは、請求項1におい
て、空気圧モータの給排気ポートに配管された切換弁と
該切換弁に配管された空気タンクとを備え、前記連動連
結手段と前記出力軸の間にクラッチが設けられたもので
ある。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electric / pneumatic drive hybrid actuator according to the first aspect, further comprising: a switching valve provided in a supply / exhaust port of a pneumatic motor; and an air tank provided in the switching valve. A clutch is provided between the interlocking connection means and the output shaft.

【0009】請求項3記載の発明による電動・空気圧駆
動のハイブリッドアクチュエータは、請求項1又は請求
項2において、前記連動連結手段と前記空気圧モータの
回転軸の間にクラッチが設けられたものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric / pneumatically driven hybrid actuator according to the first or second aspect, wherein a clutch is provided between the interlocking connection means and a rotating shaft of the pneumatic motor. .

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第一の実施形態に
係る電動・空気圧駆動のハイブリッドアクチュエータ1
について図面に基づいて説明する。該電動・空気圧駆動
のハイブリッドアクチュエータ1は、図1に示すよう
に、電動モータ2と空気圧モータ3とを備えたハイブリ
ッドアクチュエータであって、前記電動モータ2の回転
軸2aと前記空気圧モータ3の回転軸3aが連動連結手
段4によって出力軸5に連動連結されたことを特徴とす
る電動・空気圧駆動のハイブリッドアクチュエータであ
る。以下、更に詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an electric / pneumatic hybrid actuator 1 according to a first embodiment of the present invention will be described.
Will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the electric / pneumatic drive hybrid actuator 1 is a hybrid actuator including an electric motor 2 and a pneumatic motor 3, and includes a rotation shaft 2 a of the electric motor 2 and a rotation of the pneumatic motor 3. An electric / pneumatic drive hybrid actuator characterized in that the shaft 3a is linked to the output shaft 5 by the linking means 4. Hereinafter, this will be described in more detail.

【0011】前記電動・空気圧駆動のハイブリッドアク
チュエータ1は、図1に示すように、前記電動モータ2
の回転軸2aに設けられた歯車2bと前記空気圧モータ
3の回転軸3aに設けられた歯車3bが前記出力軸5に
設けられた歯車5aに係合される前記連動連結手段4に
よって、前記電動モータ2の回転軸2aと前記空気圧モ
ータ3の回転軸3aとが前記出力軸5に連動連結されて
いる。そして、前記出力軸5には、回転数を検出するた
めのエンコーダ5bと回転駆動力を検出するためのトル
クセンサ5cが付設されている。
As shown in FIG. 1, the electric / pneumatic drive hybrid actuator 1
The gear 2b provided on the rotating shaft 2a of the motor and the gear 3b provided on the rotating shaft 3a of the pneumatic motor 3 are engaged with the gear 5a provided on the output shaft 5 by the interlocking connection means 4, whereby the electric motor is driven. A rotating shaft 2a of the motor 2 and a rotating shaft 3a of the pneumatic motor 3 are linked to the output shaft 5. The output shaft 5 is provided with an encoder 5b for detecting the rotational speed and a torque sensor 5c for detecting the rotational driving force.

【0012】前記電動モータ2の回転軸2aと前記空気
圧モータ3の回転軸3aが連動連結されるための前記連
動連結手段4は、これに限定されるものではなく前記歯
車2b、3b、5aの代わりに、図2に示すように、ベ
ルト車8aを固定して、これらを無端状のベルト8bで
つないで前記電動モータ2の回転軸2aと前記空気圧モ
ータ3の回転軸3aとを前記出力軸5に連動連結する連
動連結手段4Aや、図3に示すように、前記空気圧モー
タ3の回転軸3aを両端に突出させて一端を前記電動モ
ータ2の回転軸2aと直結し、他端を前記出力軸5と直
結することにより、前記電動モータ2の回転軸2aと前
記空気圧モータ3の回転軸3aとを前記出力軸5に連動
連結する連動連結手段4Bでもよい。
The interlocking connection means 4 for interlockingly connecting the rotating shaft 2a of the electric motor 2 and the rotating shaft 3a of the pneumatic motor 3 is not limited to this, but may be any of the gears 2b, 3b, 5a. Instead, as shown in FIG. 2, a belt wheel 8a is fixed, and these are connected by an endless belt 8b to connect the rotation shaft 2a of the electric motor 2 and the rotation shaft 3a of the pneumatic motor 3 to the output shaft. 5, and a rotating shaft 3a of the pneumatic motor 3 is protruded at both ends, one end of which is directly connected to the rotating shaft 2a of the electric motor 2, and the other end is formed as shown in FIG. The direct connection with the output shaft 5 may be an interlocking connection means 4B for interlockingly connecting the rotation shaft 2a of the electric motor 2 and the rotation shaft 3a of the pneumatic motor 3 to the output shaft 5.

【0013】なお、前記空気圧モータ3は、図4に示す
空気圧用ベーンモータのように、その回転軸3aに回転
力を与えれば、給排気ポート3c、或いは、前記給排気
ポート3dから圧縮空気が生成されてコンプレッサとし
ての機能を果たすものであれば良い。他には、空気圧用
ラジアルピストン型モータなどが挙げられる。
The pneumatic motor 3 generates compressed air from the air supply / exhaust port 3c or the air supply / exhaust port 3d if a rotational force is applied to its rotating shaft 3a as in the air pressure vane motor shown in FIG. What is necessary is just to perform the function as a compressor. Another example is a pneumatic radial piston motor.

【0014】以上のように構成された電動・空気圧駆動
のハイブリッドアクチュエータ1は1つのアクチュエー
タとして筐体7の中に配設されている。
The hybrid actuator 1 of the electric / pneumatic drive constructed as described above is provided in the housing 7 as one actuator.

【0015】前記空気圧モータ3の給排気ポート3c、
3dは、図1に示すように、本電動・空気圧駆動のハイ
ブリッドアクチュエータ1と別に設けられた空気タンク
9に切換弁10、11を介して配管され、該空気タンク
9には圧縮空気を充填するためのコンプレッサ12が配
管されて設けられている。
The air supply / exhaust port 3c of the pneumatic motor 3
As shown in FIG. 1, 3d is connected to an air tank 9 provided separately from the electric / pneumatic drive hybrid actuator 1 via switching valves 10 and 11, and the air tank 9 is filled with compressed air. Is provided by piping.

【0016】以上のように構成された前記電動・空気圧
駆動のハイブリッドアクチュエータ1とその他の機器類
は、別に設けられた制御部13によって各部の動作が制
御される。前記制御部13に入力される情報及び前記制
御部13から出される命令は、主に、前記電動モータ2
への制御された駆動電力、前記切換弁10、11の弁の
開閉状態と開閉命令、前記空気タンク9の内部の空気圧
力、前記出力軸5の回転数とトルクである。これらの情
報である各機器の電気信号はA/D(アナログ/デジタ
ル)変換器14を介して前記制御部13に入力される。
或いは、前記制御部13から出された命令の電気信号
は、前記A/D変換器14を介して各機器へ出力され
る。前記制御部13はこれらの電気信号と決められた制
御プログラムを基に本電動・空気圧駆動のハイブリッド
アクチュエータ1を制御する。
The operation of the electric / pneumatically driven hybrid actuator 1 and other components configured as described above is controlled by a control unit 13 provided separately. The information input to the control unit 13 and the command issued from the control unit 13 mainly include the electric motor 2
, Controlled opening / closing state and opening / closing command of the switching valves 10 and 11, air pressure inside the air tank 9, rotation speed and torque of the output shaft 5. The electrical signal of each device, which is such information, is input to the control unit 13 via an A / D (analog / digital) converter 14.
Alternatively, the electric signal of the command issued from the control unit 13 is output to each device via the A / D converter 14. The control unit 13 controls the electric / pneumatic hybrid actuator 1 based on these electric signals and a determined control program.

【0017】前記電動モータ2は繊細な回転角、回転数
等の制御に優れている点を長所とする反面、出力対自重
比が低いという短所を持ち、前記空気圧モータ3は出力
対自重比が高いという長所を有する反面、回転角、回転
数等の制御は不得手といった短所を持つ。これらの前記
電動モータ2と前記空気圧モータ3を組み合わせること
により、互いの長所のみを利用できるようにしたもの
が、本電動・空気圧駆動のハイブリッドアクチュエータ
1である。従って、本電動・空気圧駆動のハイブリッド
アクチュエータ1を使用して、外部に対して出力する場
合は、要求される出力の種類によって前記電動モータ2
と前記空気圧モータ3を使い分けるための制御が必要で
ある。以下、前記要求される出力の種類を前記出力軸5
の回転角、回転数について精度が要求される場合と高出
力が要求される場合とに分けて説明する。
The electric motor 2 has the advantage of being excellent in delicate control of the rotation angle and the number of revolutions, but has the disadvantage of a low output-to-weight ratio, and the pneumatic motor 3 has a low output-to-weight ratio. Although it has the advantage of being high, it has the disadvantage that it is not good at controlling the rotation angle, the number of rotations, and the like. The electric / pneumatic drive hybrid actuator 1 is such that the electric motor 2 and the pneumatic motor 3 are combined to use only the advantages of each other. Therefore, when the electric / pneumatic drive hybrid actuator 1 is used to output to the outside, the electric motor 2 is required depending on the type of output required.
And control for properly using the pneumatic motor 3 is required. Hereinafter, the kind of the required output is referred to as the output shaft 5.
The rotation angle and the number of rotations will be described separately when accuracy is required and when high output is required.

【0018】まず、前記出力軸5の回転角、回転数につ
いて精度が要求される場合について説明する。上記で述
べたとおり、前記電動モータ2は繊細な回転角、回転数
等の制御に優れているが、前記空気圧モータ3はこれら
の制御を不得手とする。そこで、前記出力軸5の回転角
について精度が要求される場合には、前記空気圧モータ
3は働かせずに、前記電動モータ2のみを働かせて、前
記出力軸5に駆動力を伝達するようにする。
First, a case where accuracy is required for the rotation angle and the number of rotations of the output shaft 5 will be described. As described above, the electric motor 2 is excellent in delicate control of the rotation angle, the number of rotations, and the like, but the pneumatic motor 3 is not good at controlling these. Therefore, when precision is required for the rotation angle of the output shaft 5, the driving force is transmitted to the output shaft 5 by operating only the electric motor 2 without operating the pneumatic motor 3. .

【0019】具体的には、前記空気圧モータ3の前記給
排気ポート3cに配管された前記切換弁10と前記給排
気ポート3dに配管された前記切換弁11を共に排気位
置(前記給排気ポート3c、3dが大気開放状態となる
前記切換弁10、11の弁の位置)にして、前記空気圧
モータ3が前記電動モータ2の駆動力によって回転して
も、空気圧モータ3が負荷を発生しないようにしておき
ながら、前記電動モータ2を駆動させる。後は該電動モ
ータ2の駆動電力を制御すれば前記の繊細な回転角、回
転数などの制御が実現できる。
Specifically, both the switching valve 10 piped to the air supply / exhaust port 3c of the pneumatic motor 3 and the switching valve 11 piped to the air supply / exhaust port 3d are both set to the exhaust position (the air supply / exhaust port 3c). 3d, the switching valves 10 and 11 are opened to the atmosphere) so that the pneumatic motor 3 does not generate a load even if the pneumatic motor 3 is rotated by the driving force of the electric motor 2. The electric motor 2 is driven while keeping it. Thereafter, if the driving power of the electric motor 2 is controlled, the delicate control of the rotation angle, the number of rotations and the like can be realized.

【0020】或いは、図5に示すように前記空気圧モー
タ3の回転軸3aと前記連動連結手段4との間に接続遮
断可能なクラッチ15を設ければ、これを遮断するだけ
でよい。この場合は、前記空気圧モータ3の一切の抵抗
を受けることがないためエネルギーの損失が少ない。
Alternatively, as shown in FIG. 5, if a clutch 15 capable of disconnecting connection is provided between the rotary shaft 3a of the pneumatic motor 3 and the interlocking connection means 4, it is only necessary to disconnect this clutch. In this case, there is little energy loss because the pneumatic motor 3 does not receive any resistance.

【0021】次に、外部に対して高出力が要求される場
合について説明する。上記で述べたとおり、前記空気圧
モータ3は出力対自重比が大きいが、前記電動モータ2
は出力対自重比が小さい。そこで、外部に対して高出力
が要求される場合には、前記空気圧モータ3と前記電動
モータ2を共に働かせて、出力軸5に駆動力を伝達する
ようにする。
Next, a case where a high output is required for the outside will be described. As described above, the pneumatic motor 3 has a large output-to-weight ratio, but the electric motor 2
Has a small output-to-weight ratio. Therefore, when a high output is required for the outside, the driving force is transmitted to the output shaft 5 by operating both the pneumatic motor 3 and the electric motor 2.

【0022】具体的には、図1に示すように、前記空気
圧モータ3の前記給排気ポート3cと前記給排気ポート
3dに配管された前記切換弁10と前記切換弁11を作
動させて、圧縮空気が充填された前記空気タンク9から
前記給排気ポート3c(又は前記給排気ポート3d)へ
圧縮空気を供給し、前記給排気ポート3d(又は前記給
排気ポート3c)からは前記空気圧モータ3内の空気を
排気させて前記空気圧モータ3を駆動させ、前記電動モ
ータ2も前記空気圧モータ3と同じ回転方向で駆動させ
る。このようにすることで、前記出力軸5には前記空気
圧モータ3の大きな駆動力と前記電動モータ2の駆動力
の合力が出力されることになり、高出力を発生させるこ
とができる。なお、図5に示すように、前記空気圧モー
タ3の回転軸3aと前記歯車3bの間に前記クラッチ1
5が設けられている場合は、該クラッチ15を接続した
状態にしておく。
More specifically, as shown in FIG. 1, the switching valve 10 and the switching valve 11 piped to the supply / exhaust port 3c and the supply / exhaust port 3d of the pneumatic motor 3 are operated to compress the air. Compressed air is supplied from the air tank 9 filled with air to the supply / exhaust port 3c (or the supply / exhaust port 3d), and the compressed air is supplied from the supply / exhaust port 3d (or the supply / exhaust port 3c) to the inside of the pneumatic motor 3. The air is exhausted to drive the pneumatic motor 3, and the electric motor 2 is also driven in the same rotation direction as the pneumatic motor 3. By doing so, a large driving force of the pneumatic motor 3 and a driving force of the electric motor 2 are output to the output shaft 5, and a high output can be generated. As shown in FIG. 5, the clutch 1 is disposed between the rotating shaft 3a of the pneumatic motor 3 and the gear 3b.
When the clutch 5 is provided, the clutch 15 is kept connected.

【0023】次に本発明の第二の実施形態に係る電動・
空気圧駆動のハイブリッドアクチュエータ1Aについて
図面に基づいて説明する。該電動・空気圧駆動のハイブ
リッドアクチュエータ1Aは、図6に示すように、上記
電動・空気圧駆動のハイブリッドアクチュエータ1にお
いて、前記空気圧モータ3の給排気ポート3cに配管さ
れた切換弁10と前記空気圧モータ3の給排気ポート3
dに配管された切換弁11とこれら切換弁10、11に
配管された空気タンク9とを備え、前記連動連結手段4
と前記出力軸5の間にクラッチ16が設けられたたこと
を特徴とする電動・空気圧駆動のハイブリッドアクチュ
エータである。
Next, the electric motor according to the second embodiment of the present invention
The pneumatically driven hybrid actuator 1A will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 6, the electric / pneumatically driven hybrid actuator 1A is the same as the electric / pneumatically driven hybrid actuator 1 except that the switching valve 10 and the pneumatic motor 3 are connected to a supply / exhaust port 3c of the pneumatic motor 3. Supply / exhaust port 3
d, and an air tank 9 piped to these switching valves 10 and 11.
An electric / pneumatically driven hybrid actuator characterized in that a clutch 16 is provided between the actuator and the output shaft 5.

【0024】また、前記空気圧モータ3と前記切換弁1
0、11の間及び前記切換弁10、11と前記空気タン
ク9の間に設けられた配管が短くなっており、或いは、
前記空気圧モータ3と前記切換弁10、11及び前記切
換弁10、11と前記空気タンク9が直に接続されてお
り、前記電動・空気圧駆動のハイブリッドアクチュエー
タ1Aは一つのアクチュエータとして筐体7Aの配設さ
れている。なお、前記電動・空気圧駆動のハイブリッド
アクチュエータ1Aは前記電動・空気圧駆動のハイブリ
ッドアクチュエータ1のように外部に前記コンプレッサ
12必要としない(理由は後述する)ので外部への配管
が不要である。
The pneumatic motor 3 and the switching valve 1
Pipes provided between 0 and 11 and between the switching valves 10 and 11 and the air tank 9 are shortened, or
The pneumatic motor 3 and the switching valves 10, 11 and the switching valves 10, 11 and the air tank 9 are directly connected, and the electric / pneumatic hybrid actuator 1A is provided as a single actuator in a housing 7A. Has been established. The electric / pneumatically driven hybrid actuator 1A does not require the compressor 12 externally (the reason will be described later) unlike the electric / pneumatically driven hybrid actuator 1 and therefore does not require piping to the outside.

【0025】前記切換弁10と前記切換弁11には、こ
れらの弁の開閉操作を遠隔でできるバルブ、例えば、電
磁弁が採用されており、該電磁弁を遠隔で操作するため
に前記A/D変換器14を介して前記制御部13と配線
で接続されている。
The switching valve 10 and the switching valve 11 employ valves that can remotely open and close these valves, for example, solenoid valves. It is connected to the control unit 13 via a D converter 14 by wiring.

【0026】前記電動・空気圧駆動のハイブリッドアク
チュエータ1Aが、外部のコンプレサを必要としないの
は、前記空気圧モータ3を前記電動モータ2でもって回
転させれば、前記空気圧モータ3の内部で圧縮空気が生
成されるため、これをコンプレサとして利用することが
できるからである。具体的には、前記空気圧モータ3の
回転軸3aと前記電動モータ2の回転軸2aが連動連結
された状態において、前記連動連結手段4と前記出力軸
5との間に設けられたクラッチ16を遮断して、前記電
動モータ2を駆動させると、前記給排気ポート3c又
は、前記給排気ポート3dから圧縮空気が吐出されて、
前記切換弁10、11を切り換えて前記空気タンク9へ
圧縮空気を充填させる。よって、この空気タンク9に蓄
えられた圧縮空気を前記空気圧モータ3の動力源として
使用することができるので、前記空気タンク9に前記電
動・空気圧駆動のハイブリッドアクチュエータ1のよう
に別設された前記コンプレッサ12から余分な配管を設
ける必要がなく、従って、外観が美しく、且つ、軽量
化、小型化を図ることができる。
The reason that the electric / pneumatic hybrid actuator 1A does not require an external compressor is that if the pneumatic motor 3 is rotated by the electric motor 2, compressed air is generated inside the pneumatic motor 3. Because it is generated, it can be used as a compressor. Specifically, in a state where the rotation shaft 3a of the pneumatic motor 3 and the rotation shaft 2a of the electric motor 2 are connected in an interlocking manner, the clutch 16 provided between the interlocking connection means 4 and the output shaft 5 is disengaged. When the electric motor 2 is driven by shutting off, the compressed air is discharged from the supply / exhaust port 3c or the supply / exhaust port 3d,
The switching valves 10 and 11 are switched to charge the air tank 9 with compressed air. Therefore, the compressed air stored in the air tank 9 can be used as a power source of the pneumatic motor 3, so that the air tank 9 is separately provided like the electric / pneumatic drive hybrid actuator 1. There is no need to provide an extra pipe from the compressor 12, so that the appearance is beautiful, and the weight and size can be reduced.

【0027】以上説明した上記電動・空気圧駆動のハイ
ブリッドアクチュエータ1Aの出力対自重比の具体例を
図7に示す。この図7のグラフは矢印17の方向(右
下)であれば、出力対自重比が高く、優れているという
ことになる。このグラフが示すように、ある程度の出力
以上では、上記に説明したとおり、電動モータの出力対
自重比は低く、空気圧モータの出力対自重比はそれより
高い。これらと比較して前記電動・空気圧駆動のハイブ
リッドアクチュエータ1Aは、例えば、出力が200
[W]の空気圧モータと出力が50[W]の電動モータ
を有するものであり、グラフが示すように、出力が20
0[W]の電動モータよりも出力対自重比が高く、該電
動モータより軽量のアクチュエータであるといえる。出
力が200[W]以上においては、前記電動モータの出
力対自重比が低くなる度合いが増すため、前記電動・空
気圧駆動のハイブリッドアクチュエータ1Aの軽量化の
度合いは益々高くなる。また、外部に前記切換弁10、
11、前記コンプレッサ12、前記空気タンク9を有す
る前記電動・空気圧駆動のハイブリッドアクチュエータ
1の場合は、自重が少なくなるので、当然に、出力対自
重比は、前記電動・空気圧駆動のハイブリッドアクチュ
エータ1Aより大きくなると考えられる。
FIG. 7 shows a specific example of the output-to-weight ratio of the above-described electric / pneumatically driven hybrid actuator 1A. If the graph of FIG. 7 is in the direction of arrow 17 (lower right), it means that the output-to-weight ratio is high and excellent. As shown in this graph, above a certain output, as described above, the output-to-weight ratio of the electric motor is low, and the output-to-weight ratio of the pneumatic motor is higher. In comparison with these, the electric / pneumatic hybrid actuator 1A has, for example, an output of 200
It has a pneumatic motor of [W] and an electric motor of output of 50 [W]. As shown in the graph, the output is 20 [W].
It can be said that the actuator has a higher output-to-weight ratio than the electric motor of 0 [W] and is lighter than the electric motor. When the output is 200 [W] or more, the degree to which the output-to-weight ratio of the electric motor becomes lower increases, and the degree of weight reduction of the electric / pneumatic drive hybrid actuator 1A further increases. Further, the switching valve 10,
In the case of the electric / pneumatically driven hybrid actuator 1 having the compressor 11, the compressor 12, and the air tank 9, the self-weight is reduced, so that the output-to-self-weight ratio is naturally higher than that of the electric / pneumatically driven hybrid actuator 1A. It is thought to grow.

【0028】[0028]

【発明の効果】請求項1記載の電動・空気圧駆動のハイ
ブリッドアクチュエータは、前記電動モータの回転軸と
前記空気圧モータの回転軸が連動連結手段によって出力
軸に連動連結されたものであるので、出力軸の回転角、
回転数について精度が要求される場合は電動モータを駆
動させ、外部に対して高出力が要求される場合は空気圧
モータと前記電動モータを同時に駆動させて高出力を発
生させることができる。つまり、出力の制御性能と出力
対自重比が共に優れている。
According to the first aspect of the present invention, since the electric / pneumatic drive hybrid actuator has the rotating shaft of the electric motor and the rotating shaft of the pneumatic motor linked to the output shaft by the linking means, the output is increased. Shaft rotation angle,
When high precision is required for the number of revolutions, the electric motor is driven, and when high output is required to the outside, a high output can be generated by simultaneously driving the pneumatic motor and the electric motor. That is, the output control performance and the output-to-weight ratio are both excellent.

【0029】請求項2記載の電動・空気圧駆動のハイブ
リッドアクチュエータは、請求項1の空気圧モータの給
排気ポートに配管された切換弁と該切換弁に配管された
空気タンクとを備え、前記連動連結手段と前記出力軸の
間にクラッチが設けられたものであるので、上記に説明
したように外部にコンプレサを必要せず、外部と配管す
る必要がない。従って、本電動・空気圧駆動のハイブリ
ッドアクチュエータが取付けられる装置全体の軽量化、
小型化を図ることができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electric / pneumatic drive hybrid actuator comprising: a switching valve provided in a supply / exhaust port of the pneumatic motor of the first aspect; and an air tank provided in the switching valve. Since a clutch is provided between the means and the output shaft, as described above, no external compressor is required, and there is no need to provide piping to the outside. Therefore, the weight of the entire device to which the electric / pneumatic hybrid actuator is mounted is reduced,
The size can be reduced.

【0030】請求項3記載の電動・空気圧駆動のハイブ
リッドアクチュエータは、請求項1又は請求項2に記載
された電動・空気圧駆動のハイブリッドアクチュエータ
において、前記連動連結手段と前記空気圧モータの回転
軸の間にクラッチが設けられたものであるので、電動モ
ータを空気圧モータから独立して駆動させることが可能
となる。よって、電動モータ一方を駆動させる場合は、
前記空気圧モータの駆動抵抗の影響を受けないので、エ
ネルギー効率において利点がある。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric / pneumatic drive hybrid actuator according to the first or second aspect, wherein the electric / pneumatic drive hybrid actuator is provided between the interlocking connection means and a rotary shaft of the pneumatic motor. Since the electric motor is provided with a clutch, the electric motor can be driven independently of the pneumatic motor. Therefore, when driving one electric motor,
There is an advantage in energy efficiency since it is not affected by the driving resistance of the pneumatic motor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第一の実施形態に係る電動・空気圧駆動のハイ
ブリッドアクチュエータの説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view of an electric / pneumatic drive hybrid actuator according to a first embodiment.

【図2】電動モータと空気圧モータの連動連結手段の一
例を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of an interlocking connection means between an electric motor and a pneumatic motor.

【図3】電動モータと空気圧モータの連動連結手段の一
例を示した図である。
FIG. 3 is a view showing an example of an interlocking connection means between an electric motor and a pneumatic motor.

【図4】空気圧モータの一例として示すベーンモータの
斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of a vane motor shown as an example of a pneumatic motor.

【図5】空気圧モータの回転軸と連動連結手段の間にク
ラッチが設けられた場合を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a case where a clutch is provided between a rotating shaft of a pneumatic motor and an interlocking connection means.

【図6】第二の実施形態に係る電動・空気圧駆動のハイ
ブリッドアクチュエータの説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an electric / pneumatic drive hybrid actuator according to a second embodiment.

【図7】第二の実施形態に係る電動・空気圧駆動のハイ
ブリッドアクチュエータの出力対自重比を示したグラフ
である。
FIG. 7 is a graph showing an output-to-weight ratio of an electric / pneumatic drive hybrid actuator according to a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 電動モータ 2a 電動モータの回転軸 3 空気圧モータ 3a 空気圧モータの回転軸 4 連動連結手段 5 出力軸 2 Electric motor 2a Rotary shaft of electric motor 3 Pneumatic motor 3a Rotary shaft of pneumatic motor 4 Interlocking connection means 5 Output shaft

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年6月9日(2000.6.9)[Submission date] June 9, 2000 (200.6.9)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0007[Correction target item name] 0007

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明によ
る電動・空気圧駆動のハイブリッドアクチュエータは、
電動モータと空気圧モータを備えたハイブリッドアクチ
ュエータであって、前記電動モータの回転軸と前記空気
圧モータの回転軸が連動連結手段によって出力軸に連動
連結され、前記空気圧モータの給気排気ポートに配管さ
れた切換弁と該切換弁に配管された空気タンクとを備
え、前記出力軸の回転角又は回転数について精度が要求
される場合に、前記電動モータのみを働かせ、外部に対
して高出力が要求される場合に、前記空気圧モータと前
記電動モータを働かせるように、前記電動モータへの駆
動電力と前記切換弁が制御されるものである。
According to the first aspect of the present invention, an electric / pneumatic hybrid actuator is provided.
A hybrid actuator comprising an electric motor and a pneumatic motor, wherein a rotating shaft of the electric motor and a rotating shaft of the pneumatic motor are interlockedly connected to an output shaft by interlocking connecting means, and are connected to a supply / exhaust port of the pneumatic motor.
A switching valve and an air tank connected to the switching valve.
The accuracy is required for the rotation angle or the number of rotations of the output shaft.
If only the electric motor is operated,
When high output is required, the pneumatic motor and
Drive the electric motor so that the electric motor works.
The dynamic power and the switching valve are controlled .

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0008[Correction target item name] 0008

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0008】請求項2記載の発明による電動・空気圧駆
動のハイブリッドアクチュエータは、請求項1におい
て、前記連動連結手段と前記出力軸の間にクラッチが設
けられたものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electric / pneumatic drive hybrid actuator according to the first aspect, wherein a clutch is provided between the interlocking connection means and the output shaft.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0028[Correction target item name] 0028

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0028】[0028]

【発明の効果】請求項1記載の発明による電動・空気圧
駆動のハイブリッドアクチュエータは、電動モータと空
気圧モータを備えたハイブリッドアクチュエータであっ
て、前記電動モータの回転軸と前記空気圧モータの回転
軸が連動連結手段によって出力軸に連動連結され、前記
空気圧モータの給気排気ポートに配管された切換弁と該
切換弁に配管された空気タンクとを備え、前記出力軸の
回転角又は回転数について精度が要求される場合に、前
記電動モータのみを働かせ、外部に対して高出力が要求
される場合に、前記空気圧モータと前記電動モータを働
かせるように、前記電動モータへの駆動電力と前記切換
弁が制御されるものであるので、出力軸の回転角、回転
数について精度が要求される場合は電動モータを駆動さ
せ、外部に対して高出力が要求される場合は空気圧モー
タと前記電動モータを同時に駆動させて高出力を発生さ
せることができる。つまり、出力の制御性能と出力対自
重比が共に優れている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electric / pneumatic drive hybrid actuator comprising an electric motor and a pneumatic motor, wherein a rotation axis of the electric motor and a rotation axis of the pneumatic motor are interlocked. Linked to the output shaft by connecting means ,
A switching valve piped to an air supply / exhaust port of a pneumatic motor;
An air tank piped to the switching valve; and
If accuracy is required for the rotation angle or rotation speed,
High output is demanded from outside by using only the electric motor
Is operated, the pneumatic motor and the electric motor are operated.
Drive power to the electric motor and the switching
Since the valve is controlled, the electric motor is driven when accuracy is required for the rotation angle and the number of rotations of the output shaft, and when a high output is required for the outside, the pneumatic motor and the electric motor are used. Can be simultaneously driven to generate a high output. That is, the output control performance and the output-to-weight ratio are both excellent.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0029[Correction target item name] 0029

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0029】請求項2記載の発明による電動・空気圧駆
動のハイブリッドアクチュエータは、請求項1におい
て、前記連動連結手段と前記出力軸の間にクラッチが設
けられたものであるので、空気圧モータの回転軸と電動
モータの回転軸が連動連結された状態において、このク
ラッチを遮断して前記電動モータを駆動させると、前記
空気圧モータの前記給排気ポートから圧縮空気が吐出さ
れて前記空気タンクへこの圧縮空気を充填させる。よっ
て、外部にコンプレサを必要せず、外部と配管する必
要がない。従って、本電動・空気圧駆動のハイブリッド
アクチュエータが取付けられる装置全体の軽量化、小型
化を図ることができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electric / pneumatic hybrid actuator according to the first aspect, wherein a clutch is provided between the interlocking connection means and the output shaft. And electric
When the rotating shaft of the motor is
When the electric motor is driven by closing the latch,
Compressed air is discharged from the supply / exhaust port of the pneumatic motor.
Then, the compressed air is filled in the air tank. Yo
Therefore , no external compressor is required and there is no need for piping to the outside. Therefore, it is possible to reduce the weight and size of the entire device to which the present electric / pneumatic hybrid actuator is attached.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H081 AA34 BB03 DD18 FF14 FF27 FF47 5H607 BB01 CC01 CC03 DD03 EE28 EE31 FF08  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3H081 AA34 BB03 DD18 FF14 FF27 FF47 5H607 BB01 CC01 CC03 DD03 EE28 EE31 FF08

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電動モータと空気圧モータを備えたハイ
ブリッドアクチュエータであって、前記電動モータの回
転軸と前記空気圧モータの回転軸が連動連結手段によっ
て出力軸に連動連結されたことを特徴とする電動・空気
圧駆動のハイブリッドアクチュエータ。
1. A hybrid actuator comprising an electric motor and a pneumatic motor, wherein a rotating shaft of the electric motor and a rotating shaft of the pneumatic motor are interlockedly connected to an output shaft by interlocking connecting means.・ Pneumatically driven hybrid actuator.
【請求項2】 前記空気圧モータの給気排気ポートに配
管された切換弁と該切換弁に配管された空気タンクとを
備え、前記連動連結手段と前記出力軸の間にクラッチが
設けられたことを特徴とする請求項1記載の電動・空気
圧駆動のハイブリッドアクチュエータ。
2. A switching valve provided in an air supply / exhaust port of the pneumatic motor and an air tank provided in the switching valve, and a clutch is provided between the interlocking connection means and the output shaft. The electric / pneumatically driven hybrid actuator according to claim 1.
【請求項3】 前記連動連結手段と前記空気圧モータの
回転軸の間にクラッチが設けられたことを特徴とする請
求項1又は請求項2記載の電動・空気圧駆動のハイブリ
ッドアクチュエータ。
3. The electric / pneumatic hybrid actuator according to claim 1, wherein a clutch is provided between the interlocking connection means and a rotation shaft of the pneumatic motor.
JP11235233A 1999-08-23 1999-08-23 Electrically/pneumatically driven hybrid actuator Pending JP2001059503A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11235233A JP2001059503A (en) 1999-08-23 1999-08-23 Electrically/pneumatically driven hybrid actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11235233A JP2001059503A (en) 1999-08-23 1999-08-23 Electrically/pneumatically driven hybrid actuator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001059503A true JP2001059503A (en) 2001-03-06

Family

ID=16983061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11235233A Pending JP2001059503A (en) 1999-08-23 1999-08-23 Electrically/pneumatically driven hybrid actuator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001059503A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013530342A (en) * 2010-06-16 2013-07-25 エイチビー・スパイダー,エルエルシー Compressed air engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013530342A (en) * 2010-06-16 2013-07-25 エイチビー・スパイダー,エルエルシー Compressed air engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8638013B2 (en) Electromechanical device, actuator using the same, and motor
JP3933455B2 (en) Variable turbocharger
JP4805519B2 (en) Electric actuator applied to fluid control valve
CN100540954C (en) A kind of integrated electric auto-shifting device that is applied to transmission case of commercial vehicle
KR100914989B1 (en) Drive device and power output device having the same
WO2006027983A1 (en) Speed change gear
JPS6385234A (en) Throttle valve control device
JP2006121820A (en) Coupling device having same transmission characteristics in two directions or transmission characteristics different from each other
JPH11507118A (en) Control device for controlling the output of the drive machine
JP2001059503A (en) Electrically/pneumatically driven hybrid actuator
CN102713197B (en) Transmission system and exhaust gas turbocharger
US5828136A (en) Combined power system using a rotation speed and torque detector
JP7376501B2 (en) Linear compact electric actuator with elastic kinematic chain
CN214238287U (en) Mechanical arm
CN102667279B (en) Actuating device for housed or housingless valves
JPH0341030B2 (en)
JPS6385231A (en) Throttle valve control device for engine
CN114683306A (en) Mechanical arm
CN211624266U (en) High-pressure ball valve driving device
CN108869833A (en) Eccentric drive change valve device
EP4124487A1 (en) Hybrid power transmission mechanism
CN210738734U (en) Hydraulic motor control system and mechanical equipment
CN214081509U (en) Intelligent integrated robot joint
CN202125346U (en) Electric actuator integrated with compressor casing
JPH08296757A (en) Valve actuator using ultrasonic motor