JP2001090702A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 進退駆動に加えて強力な力駆動もサーボモ
ータで行う。 【解決手段】サーボモータ１０と、その出力を作動部７
０に伝達する伝動機構３０と、この伝動機構３０に設け
られ回転運動を直線運動に変換する変換機構３２とを備
えた駆動装置において、伝動機構３０の一部として変換
機構３２の後段に設けられ且つ複数の液体保持空間６ａ
〜６ｄが形成されていて変換機構３２からの推力を液体
保持空間６ａ〜６ｄ同士の又はそれらと他の液体容器５
８との連通状態に応じて選択的に増力しこれを作動部７
０へ伝達する増力機構５０を具える。これにより、力駆
動時には液体保持空間等の選択的連通に基づいて推力が
増力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、帰還制御付きの
電動機を用いた駆動装置に関し、詳しくは、進退駆動に
加えて進退停止状態や準停止状態での力駆動もその電動
機にて行う駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プレスやダイキャストマシーン等におけ
る一部の駆動部、例えばクランプ機構等では、作動部を
直線的に進退駆動するとともに、その作動限への到達時
等には外力や反力に抗してそのときの停止状態等を維持
発展させるように大きな力を出して力駆動を行うことが
必要とされる場合があり、そのための駆動装置として、
複雑なリンク機構にて進退駆動および力駆動の双方とも
行う全機械式の駆動装置や、進退駆動を油圧システムに
委ねたハイブリッド方式の駆動装置、進退駆動を空圧シ
ステムで行い力駆動を油圧システムで行う駆動装置な
ど、種々のものが開発されている。

【０００３】また、駆動源にサーボモータを導入した駆
動装置も知られている。その場合、サーボモータに加え
て、ボールネジ機構等からなる変換機構を含んだ伝動機
構も設けられる。そして、伝動機構にてサーボモータの
出力を作動部へ伝達する際、変換機構にてサーボモータ
の出力軸からの回転運動を直線運動に変換して、それで
進退駆動を行うとともに、作動部の作動限への到達時等
にも同一のサーボモータで力駆動まで行うのである。こ
のように、サーボモータの位置制御または速度制御によ
って進退駆動の制御を行うとともに、そのサーボモータ
の力制御によって力駆動の制御を行うことで、制御の簡
素化および容易化に加えて動作の安定化まで達成される
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、後者の
ようなサーボモータの利用は、進退駆動時ばかりか力駆
動時にも大して強力な駆動は必要としないところに限ら
れる。大きな力を継続的に出すには可成り大型のサーボ
モータが必要であり、そうすると、装置が不所望に大型
化してしまうばかりか、サーボモータの応答性低下等に
よって本来の利点である制御性の良さまで失われてしま
いかねない。このため、クランプなど、強力な力駆動を
必要とする前者の駆動装置のようなものに、一のサーボ
モータで進退駆動および力駆動の双方を行う方式を適用
することは、容易では無い。

【０００５】そこで、サーボモータに油圧システムを組
み合わせてハイブリッドシステムにするといったことも
考えられるが、油圧ポンプやサーボバルブ等を具えた大
がかりな油圧システム等を組み合わせたのでは、装置規
模が却って増大してしまいかねないばかりか、異種の制
御系を統合して協動させることまで必要となって、一の
サーボモータによる位置制御等および力制御にて進退駆
動に加えて力駆動も行うことの利点が損なわれてしま
う。

【０００６】そこで、小形のサーボモータ或いは少なく
とも帰還制御を伴った電動機にて進退駆動および力駆動
の双方を行う方式を前提としつつも、その利点を損なわ
ずに、その弱点である力不足を補えるように改良するこ
とが技術的な課題となる。その際、油圧ポンプ等の別駆
動源が要らなくて、比較的小規模な機構等を付加する程
度の改造で済むようにすることも重要である。この発明
は、このような課題を解決するためになされたものであ
り、進退駆動に加えて強力な力駆動もサーボモータ等を
利用して行える駆動装置を実現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために発明された第１乃至第４の解決手段について、
その構成および作用効果を以下に説明する。

【０００８】［第１の解決手段］第１の解決手段の駆動
装置は（、出願当初の請求項１に記載の如く）、帰還制
御を伴った電動機と、その出力を作動部に伝達する伝動
機構と、この伝動機構に設けられ回転運動を直線運動に
変換する変換機構とを備えた駆動装置において、前記伝
動機構の一部として前記変換機構の後段に設けられ且つ
複数の液体保持空間が形成されていて前記変換機構から
の推力を前記液体保持空間同士の又はそれらと他の液体
容器との連通状態に応じて選択的に増力しこれを前記作
動部へ伝達する増力機構を具えた、というものである。

【０００９】なお、上記「帰還制御を伴った電動機」と
しては、電流帰還をマイナーループとするサーボモータ
が典型的なものであるが、電流帰還が必須な訳では無
く、電流以外のものであっても何らかの物理量を得てそ
れを電動機の制御に帰還させていれば該当する。

【００１０】このような第１の解決手段の駆動装置にあ
っては、サーボモータ等の帰還制御付き電動機の出力に
よる回転運動を直線運動に変換して伝達することで作動
部に対する進退駆動に加えてその力駆動も一のサーボモ
ータ等で行えるが、その際、特に力駆動時に、増力機構
によって推力を増力して伝達することで、力駆動が強化
されて強力になる。また、増力の不要な進退駆動時に
は、サーボモータ等の出力による推力をそのまま伝達す
ることで、サーボモータ等本来の優れた制御性を損なう
こと無く維持して発揮させることができる。

【００１１】これにより、サーボモータ等の帰還制御付
き電動機が小形であっても、十分に強力な力駆動がなさ
れるとともに、適切な進退駆動もなされる。なお、増力
が液体を利用して行われるようにしたことにより、しか
も、複数の液体保持空間同士の又はそれらと他の液体容
器との連通状態に応じて選択的に行われるようにしたこ
とにより、増力機構には連通状態を変える機能が有れば
良いので、増力機構がポンプやサーボバルブ等を含まな
い簡便なもので済ませられることとなる。また、その増
力によってサーボモータの制御系が断たれることも無
く、競合する別の制御系が導入されることも無い。した
がって、この発明によれば、進退駆動に加えて強力な力
駆動も帰還制御付き電動機を利用して行える駆動装置を
実現することができる。

【００１２】［第２の解決手段］第２の解決手段の駆動
装置は（、出願当初の請求項２に記載の如く）、上記の
第１の解決手段の駆動装置であって、前記液体保持空間
内の圧力を検出して前記電動機の制御に帰還させる力検
出手段が設けられている、というものである。

【００１３】このような第２の解決手段の駆動装置にあ
っては、液体保持空間と圧力計等との連通状態が確保で
きれば、必要な力の検出が行えるので、ロードセル等を
用いる場合に比べて、圧力計の選定や配置などの自由度
が向上する。また、その検出結果がサーボモータ等の帰
還制御付き電動機に帰還されるので、力駆動までもが、
サーボモータ等のフィードバック制御による力制御を利
用して的確かつ簡便に行えることとなる。これにより、
液体を用いた増力機構の導入に便乗して、力検出関連の
設計容易性を向上させ得るばかりか、的確な力駆動を簡
便になし得ることとなる。したがって、この発明によれ
ば、進退駆動に加えて強力で的確な力駆動も帰還制御付
き電動機を利用して行える駆動装置を容易かつ簡便に実
現することができる。

【００１４】［第３の解決手段］第３の解決手段の駆動
装置は（、出願当初の請求項３に記載の如く）、上記の
第１，第２の解決手段の駆動装置であって、前記増力機
構が、同心配置され前記液体保持空間を形成する内外二
重の液圧シリンダと、受けた切換指令に応じて前記液体
保持空間同士の連通状態を切り換える切換手段と、前記
液体保持空間同士の及びそれらと前記液体容器との圧力
の大小に応じて相互の連通状態を切り換える切換補助部
材とを具えている、というものである。

【００１５】このような第３の解決手段の駆動装置にあ
っては、液体保持空間が複数であっても同心に配置され
るので、増力機構がコンパクトに纏まる。しかも、それ
ら液体保持空間や液体容器相互の圧力状態に応じて勝手
に切り替わる切換補助部材を組み合わせたので、切換指
令を与えなければならない切換手段の個数が少なくて済
む。これにより、増力機構が小形で而も制御し易い簡素
なものとなる。したがって、この発明によれば、進退駆
動に加えて強力な力駆動も帰還制御付き電動機を利用し
て行える駆動装置を簡易かつ小形に実現することができ
る。

【００１６】［第４の解決手段］第４の解決手段の駆動
装置は（、出願当初の請求項４に記載の如く）、上記の
第３の解決手段の駆動装置であって、前記切換補助部材
が前記液圧シリンダの内部に組み込まれている、という
ものである。

【００１７】このような第４の解決手段の駆動装置にあ
っては、切換補助部材が液圧シリンダの内部に収まっ
て、外部に出てこないため、それらの部材間の配管等を
液圧シリンダ内の穿孔等にて間に合わせることも可能で
ある。これにより、増力機構の小形化が一段と進むう
え、液体を使用してもそのための配管等は少なくて済む
こととなる。したがって、この発明によれば、進退駆動
に加えて強力な力駆動も帰還制御付き電動機を利用して
行える駆動装置を一層小型に実現することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】このような解決手段で達成された
本発明の駆動装置について、これを実施するための具体
的な形態を、以下の第１，第２実施例により説明する。
図１〜図３に示した第１実施例は、上述した第１〜第３
の解決手段を具現化したものであり、図４に示した第２
実施例は、第４の解決手段も具現化したものである。な
お、それらの図示等に際しては、簡明化のため、発明の
説明に必要な又は好都合な要素を示し、付随的・補助的
なフレームや締結具等の他の要素は図示を割愛した。ま
た、油圧配管は細線で図示し、それとの区別のために、
電気信号線は細い長破線で図示した。

【００１９】

【第１実施例】本発明の駆動装置の第１実施例につい
て、その具体的な構成を、図１の模式図を引用して説明
する。

【００２０】この駆動装置は、帰還制御付き電動機の位
置制御によって進退駆動の制御を行うとともにその帰還
制御付き電動機の力制御によって力駆動の制御を行うた
めに、帰還制御付き電動機としてのサーボモータ１０
と、伝動機構３０とを具えている。また、その伝動機構
３０は、サーボモータ１０の出力を作動部へ伝達するも
のであるが、その際、サーボモータ１０の回転運動を直
線運動に変換するために、伝動機構３０には、変換機構
としてのボールネジ機構３２が含まれている。また、駆
動対象である作動部７０は、例えば一対の可動部材７１
と固定部７２とからなり、これらは、対向していて、可
動部材７１の進退移動によって離接しうるようになって
いる。

【００２１】さらに、それだけでなく、この駆動装置に
は、直線運動に変換された推力がボールネジ機構３２か
ら作動部７０へ伝達される際にその推力を必要に応じて
増力するために、後述する液圧シリンダ５１，５２等を
具えた増力機構５０が、伝動機構の一部として変換機構
３２の後段に設けられている。すなわち、液圧シリンダ
ユニット（５１，５２）がボールネジ機構３２のボール
ネジ３４と作動部７０の可動部材７１との連結部に介挿
されている。

【００２２】サーボモータ１０は、ドライバ１２によっ
て電流駆動される電動モータ１３と、ドライバ１２を介
して電動モータ１３の回転速度や出力トルクを制御する
コントローラ１１とを具えている。コントローラ１１に
よる電動モータ１３の制御は、電流制御をマイナールー
プとし速度制御をその外のフィードバックループとした
一般的な速度制御を基本としたものであり、ドライバ１
２の出力電流を電流検出部１４にて検出してコントロー
ラ１１へ帰還させるとともに、電動モータ１３のモータ
出力軸１６の回転速度を速度検出部１５にて検出してこ
れもコントローラ１１へ帰還させるようになっている。

【００２３】コントローラ１１は、改造等の容易なソフ
トウェアサーボを実現すべく、適宜な入出力回路等の付
加されたマイクロプロセッサシステムとなっており、そ
のプログラム処理によって、適切な電流制御や速度制御
さらには位置制御や力制御を実現するのに必要な演算等
を行って、ドライバ１２に与える電流指令を生成するよ
うになっている。そして、図示しない上位コントローラ
等から位置指令Ｐｃ及び力指令Ｆｃを受けるとともに、
後述する検出部５３，５４の検出結果である位置Ｐｆ及
び力Ｆｆの帰還も受けて、電流制御等をマイナーループ
にしたフィードバック制御手法によって、位置指令Ｐｃ
に位置Ｐｆを追従させる位置制御と、力指令Ｆｃに力Ｆ
ｆを追従させる力制御とを選択的に切り換えて行う。進
退駆動時には位置制御を行う一方、力駆動時には力制御
を行うようになっている。

【００２４】その制御手法には、周知のＰＩＤ制御を適
用したものや、ｄ−ｑ変換を利用したもの（特開平１０
−２９１２４１号公報など参照）等が、何れか単独で或
いは適宜組み合わせて採用されている。なお、コントロ
ーラ１１の処理内容がプログラム変更等によって一般的
なものと相違するようになった点は、増力機構５０の導
入に伴ってその電磁切換弁５７に対する切換指令として
ソレノイド信号Ｓａ，Ｓｂを送出するようになったこと
である。その内容や送出タイミングについては動作説明
にて詳述する。

【００２５】また、サーボモータ１０における他の構成
要素についても詳述すると、電動モータ１３には、ブラ
シレスＤＣサーボモータや誘導モータの何れも使用可能
であり、ブラシレスＤＣサーボモータでは永久磁石同期
モータ等が用いられ、誘導モータではかご形誘導モータ
が多用される。ドライバ１２には、大パワーを効率良く
出せて制御性も良い３相電圧形ＰＷＭインバータ等が好
まれ、電流検出部１４には、応答性に優れ精度も良いホ
ール素子等が多用され、速度検出部１５には、光の断続
に基づくエンコーダなど、各種の速度センサが、用いら
れる。

【００２６】伝動機構３０には、電動モータ１３のモー
タ出力軸１６に連結された減速ギヤ３１や伝動ベルト等
が必要に応じて適宜設けられるが、それに加えて又はそ
れに代えて、上述したように変換機構も組み込まれてい
る。この変換機構としては、ボールナット３３とボール
ネジ３４とを組み合わせたボールネジ機構３２が多用さ
れており、これは、電動モータ１３の出力である回転運
動を可動部材７１の進退に必要な直線運動進退に変換す
るために、ボールナット３３が減速ギヤ３１から回転伝
動を受けるとともに、その回転量に対応してボールネジ
３４が前進または後退するようになっている。

【００２７】増力機構５０には、ボールネジ３４から可
動部材７１への推力に対する増力を液体保持空間同士の
又はそれらと他の液体容器との連通状態に応じて選択的
に行うために、液体として油を用いた液圧シリンダユニ
ット（５１，５２）に加えて電磁切換弁５７やチェック
弁Ｃ１〜Ｃ４も設けられている。電磁切換弁５７は、切
換手段として、コントローラ１１から切換指令を受け
て、それに応じて液体保持空間同士の連通状態を切り換
えるものであり、チェック弁Ｃ１〜Ｃ４は、切換補助部
材として、液体保持空間同士の及びそれらと液体容器と
の圧力の大小に応じて相互の連通状態を切り換えるもの
である。その詳細は後述する。

【００２８】液圧シリンダユニット（５１，５２）は、
伝動機構３０と作動部７０との間のところに固定して設
置された外側の固定シリンダ５１と、その内腔へ摺動可
能に収められて固定シリンダ５１に対しては両ロッド付
きのピストンとして働く可動シリンダ５２と、その内腔
へ摺動可能に収められた進退ロッド５５及びピストン５
６とを具えている。そのようなシリンダ５１，５２は、
内外二重の同心配置された液圧シリンダとなっており、
両シリンダ５１，５２の間には、固定シリンダ５１のピ
ストン部に相当する張り出し摺動部によって前後に区分
されて、油圧空間５ｃ及び油圧空間５ｂが形成されてい
る。また、可動シリンダ５２の内腔には、ピストン５６
によって前後に区分されて、油圧空間５ｄ及び油圧空間
５ａが形成されている。すなわち、液圧シリンダ５１，
５２の中には、複数の液体保持空間として四つの油圧空
間５ａ〜５ｄが形成されている。

【００２９】固定シリンダ５１には、そのうちの油圧空
間５ｂに連通するように、力検出手段としての圧力計５
３が付設されている。圧力計５３は、ストレインゲージ
やアンプ等を一体的に纏めた一般的な油圧用プレッシャ
ーセンサが使用可能であり、固定シリンダ５１に直接取
り付けても良く、適宜の配管やホースを介在させて別の
ところに置いても良いので、設計が楽であり、さらにコ
スト面でも有利である。この圧力計５３にて検出した油
圧空間５ｂ内の圧力は、力Ｆｆとしてサーボモータ１０
へ帰還させるために、適宜のシールドケーブル等を介し
てコントローラ１１へ送出されるようになっている。

【００３０】また、固定シリンダ５１から作動部７０側
へ突出した可動シリンダ５２の端部には、可動部材７１
が取着される一方、その反対側へ可動シリンダ５２から
突き出した進退ロッド５５の端部はボールネジ３４に連
結されている。この進退ロッド５５の突出端部および同
じ方の可動シリンダ５２端部には、両者の相対位置を検
出する位置検出手段としてのポジションセンサ５４も設
けられている。ポジションセンサ５４には、磁気式や光
学式のリニアエンコーダを利用したもの等が多用されて
いる。このポジションセンサ５４にて検出した進退ロッ
ド５５の相対位置は、位置Ｐｆとしてサーボモータ１０
へ帰還させるために、やはり適宜のシールドケーブル等
を介してコントローラ１１へ送出されるようになってい
る。

【００３１】電磁切換弁５７には、適宜の例えば３位置
４ポートの油圧弁等が用いられており、これは、適宜の
油圧ホースや配管等を介して液体保持空間としての油圧
空間５ｂ，５ｃ及び液体容器としてのタンク５８に連通
接続されるとともに、切換指令として一組の電気信号で
あるソレノイド信号Ｓａ，Ｓｂを受けて三つの切換状態
を採りうるようになっている。そして、ソレノイド信号
Ｓａ，Ｓｂの何れも受けていない又は何れも有意でない
ときには、油圧空間５ｂと油圧空間５ｃとを連通させ、
ソレノイド信号Ｓａを受けているとき又はそれが有意の
ときには、油圧空間５ｂとタンク５８とを連通させ、ソ
レノイド信号Ｓｂを受けているとき又はそれが有意のと
きには、油圧空間５ｃとタンク５８とを連通させるもの
となっている。

【００３２】チェック弁Ｃ１は、油圧空間５ａと油圧空
間５ｃとを繋ぐ油路へ直列に介挿されていて、油圧空間
５ａから低圧の油圧空間５ｃへの向きに限って油を流す
ようになっている。チェック弁Ｃ２は、タンク５８と油
圧空間５ａとを繋ぐ油路へ直列に介挿されていて、タン
ク５８から油圧空間５ａへの向きに限って油を流すよう
になっている。チェック弁Ｃ３は、油圧空間５ｄと油圧
空間５ｂとを繋ぐ油路へ直列に介挿されていて、油圧空
間５ｄから油圧空間５ｂへの向きに限って油を流すよう
になっている。チェック弁Ｃ４は、タンク５８と油圧空
間５ｄとを繋ぐ油路へ直列に介挿されていて、タンク５
８から油圧空間５ｄへの向きに限って油を流す。これら
のチェック弁Ｃ１〜Ｃ４は、油圧空間５ａ〜５ｄ同士の
及びそれらとタンク５８との圧力の大小に応じて相互の
連通状態を切り換えるものとなっている。

【００３３】要するに、この駆動装置では、サーボモー
タ１０の駆動によって、ボールネジ３４と進退ロッド５
５とピストン５６は、所定の進退方向（図中左右）へ一
体的に移動し、可動シリンダ５２と可動部材７１もその
進退方向へ一体的に移動するようになっている。可動シ
リンダ５２等の移動は固定部７２によっても規制され、
ボールネジ３４等と可動シリンダ５２等との相対移動は
油圧空間５ａ〜５ｄにおける圧力状態の影響も受ける。
また、ボールナット３３と固定シリンダ５１と固定部７
２は、少なくとも上記進退方向には移動しないように固
定されている。

【００３４】この第１実施例の駆動装置について、その
使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図２
は、進退ロッド５５等が固定部７２の方へ前進する往路
における駆動状態を示し、図３は、進退ロッド５５等が
ボールナット３３の方へ後退する復路における駆動状態
を示している。

【００３５】ここでも、クランプを行う場合を例に挙げ
て説明する。進退ロッド５５や可動シリンダ５２等が初
期位置まで後退している状態から動作を開始するものと
するが（図２（ａ）参照）、この場合、往路では、高速
前進から低速前進への移行も有るのに対応して、位置指
令Ｐｃが、途中までは一定傾斜で直線的に増加し、可動
部材７１と固定部７２との近接位置からは緩やかに増加
する。位置指令Ｐｃは、そのような値で与えられる。一
方、力指令Ｆｃは、定圧制御等に対応した一定値で与え
られる。

【００３６】先ず、初期位置では（図２（ａ）参照）、
ボールネジ３４と進退ロッド５５とピストン５６は、最
も後退しており（図では左方に来ている）、可動シリン
ダ５２及び可動部材７１も最も後退しており、さらに、
ピストン５６は、可動シリンダ５２との相対位置でも最
も後退したところに来ている。ソレノイド信号Ｓａ，Ｓ
ｂは出されない。これらに対応して、可動部材７１は固
定部７２から十分に離れている。

【００３７】次に、高速前進及び低速前進では（図２
（ｂ）参照）、コントローラ１１によって位置制御が行
われ、位置指令Ｐｃの変化に応じて、電動モータ１３が
前進向きに回転する。この段階では、ソレノイド信号Ｓ
ａ，Ｓｂが未だ出されないので、油圧空間５ｂと油圧空
間５ｃは連通しており、可動シリンダ５２は固定シリン
ダ５１内で移動できる。そこで、サーボモータ１０の位
置制御による進退駆動がなされて、ボールネジ３４と進
退ロッド５５とピストン５６と可動シリンダ５２と可動
部材７１とが纏まって固定部７２の方へ前進する。途中
までは高速で進み終わり近くで減速する。

【００３８】そして、可動部材７１が固定部７２に当接
したところで（図２（ｃ）参照）、コントローラ１１の
制御が位置制御から力制御に切り替わるとともに、ソレ
ノイド信号Ｓｂが出されて、増力およびクランプが行わ
れる。すなわち、電磁切換弁５７の切換によって、油圧
空間５ｃがタンク５８に連通させられる一方、油圧空間
５ｂはタンク５８から遮断されたままで、ピストン５６
に推力が掛けられる。そして、これによって油圧空間５
ｄが高圧となり、その圧油がチェック弁Ｃ３を介して油
圧空間５ｂに流れる。

【００３９】その流量は、油圧空間５ｂにおける油の圧
縮分だけであり、油圧空間５ｄの部分的縮小で賄える。
この縮小は、可動シリンダ５２等が停止している状態で
ピストン５６等が前進することで行われる。また、その
前進に対応した油圧空間５ａの拡大は、タンク５８から
チェック弁Ｃ２を介する補給で賄われる。この状態で
は、ボールネジ３４等の推力は油圧空間５ｄの圧力を介
してそのまま可動シリンダ５２へ伝達されるが、それと
同時に、油圧空間５ｄとほぼ等圧の油圧空間５ｂの圧力
も可動シリンダ５２の推力として加わる。こうして、電
動モータ１３から直接取り出せる推力の何倍もの推力が
可動部材７１に与えられ、小形の電動モータ１３であっ
ても強力な力駆動が行われる。

【００４０】次に、復路について述べる。この場合、低
速後退から高速後退に移って再び低速後退に戻るため
に、位置指令Ｐｃは、緩やかに減少し、それから一定傾
斜で直線的に減少し、初期位置近くでは再び緩やかに減
少する。復路では、位置指令Ｐｃがそのような値で与え
られるが、そのような後退動作に先だって電磁切換弁５
７による圧抜きが行われるとともに、後退動作の最後に
はやはり電磁切換弁５７の作動による初期位置への原点
復帰も行われる。以下、時系列に沿って詳述する。

【００４１】先ず、圧抜きでは（図３（ａ）参照）、サ
ーボモータ１０を停止させるとともに、ソレノイド信号
Ｓａが出される。ソレノイド信号Ｓｂは出されない。そ
うすると、電磁切換弁５７の切換によって、油圧空間５
ｂがタンク５８に連通させられて、その中の圧油が抜か
れる。これに伴い、チェック弁Ｃ３及び油圧空間５ｂを
介して油圧空間５ｄの圧油も抜かれる。

【００４２】次に、後退では（図３（ｂ）参照）、ソレ
ノイド信号Ｓａの送出が止められるとともに、コントロ
ーラ１１によって再び位置制御が行われ、位置指令Ｐｃ
の変化に応じて、適宜の加減速を伴って電動モータ１３
が逆回転する。この状態では、電磁切換弁５７を介して
油圧空間５ｂから油圧空間５ｃへ油が流れるとともに、
チェック弁Ｃ１を介して油圧空間５ａからも油圧空間５
ｃへ油が流れる。また、油圧空間５ｄへはチェック弁Ｃ
４を介してタンク５８から補給がなされる。そして、こ
れらの流れによって可動シリンダ５２等やピストン５６
等が移動可能となり、それらがサーボモータ１０の回転
駆動に従って後退する。

【００４３】そして、原点復帰では（図３（ｃ）参
照）、ボールネジ３４等が最も後退したところで、サー
ボモータ１０を停止させるとともに、ソレノイド信号Ｓ
ａ，Ｓｂが交互に出されて、油圧空間５ａ，５ｂ等の残
圧も確実に抜かれる。こうして、制御に優れた小形のサ
ーボモータ１０を用いて適切な位置制御が行われるとと
もに、増力機構５０の介助を得てサーボモータ１０の出
力を超えた強力な力駆動が行われるのである。

【００４４】

【第２実施例】本発明の駆動装置の第２実施例につい
て、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図
４は、液圧シリンダ等の断面模式図である。

【００４５】この駆動装置が上述した第１実施例のと相
違するのは、切換補助部材が液圧シリンダの内部に組み
込まれた点である。具体的には、チェック弁Ｃ１〜Ｃ４
が、可動シリンダ５２に埋設または植設されていること
である。可動シリンダ５２には、穿孔等にて、油圧空間
５ａ〜５ｄ同士を連通させる適宜の油路が形成されると
ともに、その油路の一部は太く形成されてそこにチェッ
ク弁Ｃ１〜Ｃ４が挿着されている。

【００４６】これにより、チェック弁Ｃ２，Ｃ３のとこ
ろから出た油圧ホースがタンク５８へ延びているだけ
で、チェック弁Ｃ１〜Ｃ４を介して油圧空間５ａ〜５ｄ
同士を連通させるための油圧ホースや配管は無くなって
いる。そして、この場合も、上述した第１実施例のと同
様に動作する。

【００４７】

【その他】なお、上記実施例では、作動部がクランプ機
構の場合を述べたが、この発明の応用はクランプ工程に
限られるもので無く、進退駆動に加えて強い力駆動も必
要なものであれば、この発明の応用が可能であり、有益
である。例えば、プレス装置やダイキャストマシーンの
他、ガラス用成形機や，射出成形機，圧入部品装着装
置，移載装置，ロボットアーム等、種々の分野への応用
が可能である。

【００４８】また、液体は、油圧が普及しており使い易
いが、油圧に限られるもので無く、例えばアプリケーシ
ョンの特質や制約事項等にもよるが、水や、化学合成さ
れた液体、異種液体の混合液、粉粒材の混入液などを用
いても良い。さらに、電磁切換弁５７による油圧空間５
ｂ，５ｃの圧力初期化も、往復駆動の終了後に限らず、
駆動の前に行うようにしても良く、前後に行うようにし
ても良く、間欠的にしか行わないようにしても良い。

【００４９】コントローラ１１は、力指令Ｆｃや位置指
令Ｐｃを内部で生成しても良い。また、その処理は、マ
イクロプロセッサによるプログラム処理に限られるもの
で無く、適宜のハードウェアロジック等にて具体化して
も良く、幾つかのソフトウェアと幾つかの個別ハードウ
ェアとで具体化しても良く、さらにはマイクロプロセッ
サが複数個含まれていても良い。さらに、コントローラ
１１は、位置指令Ｐｃに代えて速度指令を受けるととも
に位置制御に代えて速度制御を行うようにしても良い。
あるいは、高速前進は速度制御で行い低速前進は位置指
令Ｐｃ等に基づく位置制御で行い増力およびクランプは
力制御で行うようにしても良い。レノイド信号Ｓａ，Ｓ
ｂの送出も、コントローラ１１に限らず、他の上位コン
トローラ等が行うようにしても良い。

【００５０】上記実施例では、可変速送り後に定圧制御
を行う場合を述べたが、可変速を伴った位置制御や定圧
制御は制御方法の一例に過ぎない。この発明は、それに
限られるもので無く、例えば定速送りや可変の力制御を
行う場合についても、力指令Ｆｃも適宜変化するが、有
効に機能する。

【００５１】また、位置Ｐｆの検出は、ポジションセン
サ５４に限らず、他の検出装置を用いても良く、他の部
材に装着した検出装置によって絶対位置等を検出するよ
うにしても良い。力Ｐｆの検出も、圧力計５３による油
圧空間５ｂの圧力に限らず、他の油圧空間（５ｄ等）の
圧力を検出するようにしても良い。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１の解決手段の駆動装置にあっては、液体保持空間
等の選択的連通に基づいて力駆動時には推力を増力しう
るようにしたことにより、進退駆動に加えて強力な力駆
動も帰還制御付き電動機を利用して行える駆動装置を実
現することができたという有利な効果が有る。

【００５３】また、本発明の第２の解決手段の駆動装置
にあっては、液体を用いた増力機構の導入に便乗して力
検出を行うとともに、その検出結果に基づき力駆動も帰
還制御付き電動機のフィードバック制御にて行えるよう
にしたことにより、進退駆動に加えて強力で的確な力駆
動も帰還制御付き電動機を利用して行える駆動装置を容
易かつ簡便に実現することができたという有利な効果を
奏する。

【００５４】さらに、本発明の第３の解決手段の駆動装
置にあっては、切換指令を与える部材が少なくて済むよ
うにしたことにより、増力機構が小形で而も制御し易い
簡素なものとなって、その結果、進退駆動に加えて強力
な力駆動も帰還制御付き電動機を利用して行える駆動装
置を簡易かつ小形に実現することができたという有利な
効果が有る。

【００５５】また、本発明の第４の解決手段の駆動装置
にあっては、液体使用に伴う付加部材がなるべく外部に
出て来ないようにしたことにより、液体を使用しても、
進退駆動に加えて強力な力駆動も帰還制御付き電動機を
利用して行える駆動装置を一層小型に実現することがで
きたという有利な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の駆動装置の第１実施例について、その
構造を示す模式図である。

【図２】 その駆動状態（往路）の変化を示す模式図で
ある。

【図３】 その駆動状態（復路）の変化を示す模式図で
ある。

【図４】本発明の駆動装置の第２実施例について、その
要部の模式図である。

【符号の説明】

１０ サーボモータ（帰還制御付き電動機、帰還制御を
伴った電動機） １１ コントローラ（サーボ制御回路、制御装置、
帰還・追従制御部） １２ ドライバ（ＰＷＭインバータ、電流出力回
路、電力変換回路） １３ 電動モータ（永久磁石同期モータ、かご形誘
導モータ、電動機） １４ 電流検出部（ホールＣＴ、ホール素子、絶縁
アンプ） １５ 速度検出部（タコジェネレータ、レゾルバ、
エンコーダ） １６ モータ出力軸（回転駆動部材） ３０ 伝動機構 ３１ 減速ギヤ（ベルト、チェーン、回転伝達部
材） ３２ ボールネジ機構（回転運動から直線運動への
変換機構） ３３ ボールナット（回転運動部） ３４ ボールネジ（進退部材、直線運動部） ５０ 増力機構（油圧シリンダユニット、液圧シリンダ
部） ５１ 固定シリンダ（外側の液圧シリンダ） ５２ 可動シリンダ（中間ピストンロッド兼用の内
側液圧シリンダ） ５３ 圧力計（反力検出、作用力検出、伝達力検
出、力検出部） ５４ ポジションセンサ（位置検出部材） ５５ 進退ロッド（内側液圧シリンダ内の最内側ピ
ストンロッド部） ５６ ピストン（内側液圧シリンダ内の最内側ピス
トンロッド部） ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 油圧空間（液圧シリンダ内の
高圧液体保持空間） ５７ 電磁切換弁（切換手段） Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ チェック弁（逆止弁、切換補
助部材） ５８ タンク（ドレインタンク、補充・環流用常圧
液体の容器） ７０ 作動部 ７１ 可動部材（可動部、反力発生部） ７２ 固定部（固定部材、反力発生部） Ｓａ ソレノイド信号Ｓａ（圧抜の切換指令） Ｓｂ ソレノイド信号Ｓｂ（増力の切換指令）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帰還制御を伴った電動機と、その出力を作
   動部に伝達する伝動機構と、この伝動機構に設けられ回
   転運動を直線運動に変換する変換機構とを備えた駆動装
   置において、前記伝動機構の一部として前記変換機構の
   後段に設けられ且つ複数の液体保持空間が形成されてい
   て前記変換機構からの推力を前記液体保持空間同士の又
   はそれらと他の液体容器との連通状態に応じて選択的に
   増力しこれを前記作動部へ伝達する増力機構を具えたこ
   とを特徴とする駆動装置。
2. 【請求項２】前記液体保持空間内の圧力を検出して前記
   電動機の制御に帰還させる力検出手段が設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
3. 【請求項３】前記増力機構は、同心配置され前記液体保
   持空間を形成する内外二重の液圧シリンダと、受けた切
   換指令に応じて前記液体保持空間同士の連通状態を切り
   換える切換手段と、前記液体保持空間同士の及びそれら
   と前記液体容器との圧力の大小に応じて相互の連通状態
   を切り換える切換補助部材とを具えたものであることを
   特徴とする請求項１又は請求項２に記載された駆動装
   置。
4. 【請求項４】前記切換補助部材が前記液圧シリンダの内
   部に組み込まれていることを特徴とする請求項３記載の
   駆動装置。