JP2002266804A - アクチュエータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作動流体として機能性流体を用いたアクチュ
エータ装置の動作性能を向上させる。 【解決手段】 本発明に係るアクチュエータ装置におい
ては、アクチュエータ１と第１及び第２のポンプ２１，
２２とを配管系３によって接続し、該配管系３に介在す
る第１〜第８のバルブ４１〜４８の開閉を制御すること
によって、第１及び第２のポンプ２１，２２から吐出さ
れる機能性流体をアクチュエータ１に供給し、ピストン
１２を駆動する。ここで、第１のポンプ２１と第２のポ
ンプ２２は、互いに位相をずらして駆動することによ
り、両ポンプ２１，２２からアクチュエータ１へ供給す
る機能性流体の流量を一定とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁気的なエネル
ギーを受けて粘性が変化する機能性流体を動作流体とし
て使用したアクチュエータ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、動作流体を用いたアクチュエー
タとしては、油圧式のものが多く用いられている。この
油圧式のアクチュエータは、ポンプから供給される油等
の動作流体をシリンダ内へ送り込んで、ピストンを移動
させるものである。この種のアクチュエータにおいて
は、ピストンを往復移動させるために、ピストンの両側
に形成された一対のシリンダ室に動作流体を交互に供給
するべく、動作流体の供給経路を切り換えるための弁機
構が配備されている。この弁機構としては、通常、複数
の電磁弁を組み合わせて用いることが多く、各電磁弁を
開閉制御することによって、ピストンの移動方向が切り
換えられる。

【０００３】しかしながら、このような従来の油圧式の
アクチュエータにおいては、圧油を送るために油圧ポン
プや油タンク等が必要となるため、大きく複雑な構造と
なる問題がある。又、機械的な弁機構を用いるため、負
荷側からアクチュエータを動作させることが出来ず、然
も、電磁弁の反応速度が遅いため、高速で駆動されるポ
ンプの動作に追従することが出来ず、高速できめ細かい
制御を行なうことが困難である問題があった。この問題
を解決するべく、動作流体として電気粘性流体を用いた
アクチュエータ装置が提案されている(特開平１１−３
０３８０４号参照)。該アクチュエータ装置によれば、
油圧式のアクチュエータと比較して高い応答速度を実現
することが可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、該アク
チュエータ装置においては、電気粘性流体を送り出すポ
ンプの動作に、流量が変化しない死点が存在するため、
アクチュエータが動作しない死点が存在することとな
り、そのため、アクチュエータの動作が脈動的となっ
て、速度制御が困難となる問題点がある。本発明は、こ
のような問題に鑑みてなされたものであり、動作流体と
して機能性流体を用いたアクチュエータ装置において動
作性能を向上させることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】本発明に係るアクチュエー
タ装置は、電磁気的なエネルギーを受けて粘性が変化す
る機能性流体を動作流体として、シリンダ内のピストン
を往復移動させるアクチュエータと、前記アクチュエー
タに対して並列に接続され、該アクチュエータのシリン
ダ内にピストンを隔てて形成される一対のシリンダ室の
内、何れか一方のシリンダ室へ機能性流体を吐出すると
共に他方のシリンダ室の機能性流体を吸入するための第
１及び第２の流体供給装置と、前記第１及び第２の流体
供給装置の動作を制御する制御回路とを具えている。

【０００６】前記第１及び第２の流体供給装置はそれぞ
れ、前記アクチュエータの両シリンダ室に繋がる配管系
と、前記配管系に介在し、シリンダ内におけるピストン
の往復移動によって機能性流体を吐出／吸入するポンプ
手段と、前記配管系の複数箇所に配備されて、配管系を
流れる機能性流体に電磁気的なエネルギーを与えること
によって配管系の複数箇所で機能性流体の流れを阻止
し、前記ポンプ手段の吐出口から前記アクチュエータの
一方のシリンダ室へ至る流路と、前記アクチュエータの
他方のシリンダ室から前記ポンプ手段の吸入口へ戻る流
路とを形成するためのバルブ手段とを具えている。

【０００７】前記制御回路は、前記第１及び第２の流体
供給装置に装備されたポンプ手段のピストンの移動方向
を検出する第１及び第２の検出手段と、前記第１及び第
２の検出手段からの検出信号に基づいて、前記バルブ手
段の動作を制御する制御手段とを具え、前記制御手段
は、前記ポンプ手段のピストン移動方向の切り替わりに
伴う吐出口の切り替わりに拘わらず、該吐出口から前記
アクチュエータの同じシリンダ室へ至る流路を形成する
と共に、前記ポンプ手段のピストン移動方向の切り替わ
りに伴う吸入口の切り替わりに拘わらず、前記アクチュ
エータの同じシリンダ室から該吸入口へ戻る流路を形成
する様、前記バルブ手段の動作を制御する。又、前記第
１の流体供給装置に装備された第１のポンプ手段と前記
第２の流体供給装置に装備された第２のポンプ手段と
は、それぞれのピストンの変位位相を互いにずらして駆
動される。

【０００８】上記本発明のアクチュエータ装置において
は、第１の流体供給装置に装備されている第１のポンプ
手段と、第２の流体供給装置に装備されている第２のポ
ンプ手段を、互いに位相をずらして駆動する。この過程
で、制御回路は、各ポンプ手段の動作方向(ピストン移
動方向)に応じて、各検出手段からの検出信号に基づい
て、各バルブ手段の動作を制御する。これによって、前
記ポンプ手段のピストン移動方向の切り替わりに伴う吐
出口の切り替わりに拘わらず、その吐出口から前記アク
チュエータの同じシリンダ室へ至る流路が形成されると
共に、前記ポンプ手段のピストン移動方向の切り替わり
に伴う吸入口の切り替わりに拘わらず、前記アクチュエ
ータの同じシリンダ室からその吸入口へ戻る流路が形成
される。この結果、第１及び第２の流体供給装置の両方
からアクチュエータの一方のシリンダ室へ機能性流体が
吐出されると共に、アクチュエータの他方のシリンダ室
から第１及び第２の流体供給装置の両方へ機能性流体が
吸入されて、アクチュエータのピストンは同じ方向へ移
動する。

【０００９】この過程で、第１のポンプ手段と第２のポ
ンプ手段は、互いに位相をずらして動作するので(図６
(ａ)(ｂ)参照)、第１のポンプ手段から吐出される機能
性流体の流量の変化と、第２のポンプ手段から吐出され
る機能性流体の流量の変化も、同様に位相がずれること
になる(図６(ｃ)参照)。ところが、上述の如く各ポンプ
手段の動作方向(ピストン移動方向)が逆転しても、バル
ブ手段の切替えによって、各ポンプ手段から吐出される
機能性流体はアクチュエータの同じシリンダ室へ送り込
まれるので、第１のポンプ手段からアクチュエータへ供
給される機能性流体の流量と第２のポンプ手段からアク
チュエータへ供給される機能性流体の流量とは、互いに
逆の位相で変動することになる(図６(ｄ)参照)。この結
果、第１のポンプ手段からアクチュエータへ供給される
機能性流体の流量と第２のポンプ手段からアクチュエー
タへ供給される機能性流体の流量の合計は略一定の値と
なって(図６(ｅ)参照)、アクチュエータのピストンは略
等しい速度で一方向へ移動するのである。

【００１０】具体的構成において、前記機能性流体は電
気粘性流体であって、前記バルブ手段は、電気粘性流体
の流路を挟んで両側に配置された一対の電極を具えてい
る。該具体的構成においては、一つの電極間に電圧を印
加すると、これによって形成される電界中の電気粘性流
体の粘性が増大して、流れに対する抵抗が増大し、流れ
が殆ど止まることになる。これによって、バルブを閉じ
たような状態とすることが出来る。

【００１１】又、具体的構成において、前記第１の検出
手段は、第１のポンプ手段が介在する配管内の機能性流
体の流れ方向を検出することによってピストン移動方向
を検出するものであり、前記第２の検出手段は、第２の
ポンプ手段が介在する配管内の機能性流体の流れ方向を
検出することによってピストン移動方向を検出するもの
である。

【００１２】又、具体的構成において、前記配管系は閉
ループを形成する環状配管を具え、該環状配管の２箇所
が２本の配管を経て前記アクチュエータの両シリンダ室
に繋がると共に、該環状配管の前記２箇所と交差関係の
２箇所が１本の配管を経て互いに繋がっており、該１本
の配管に前記ポンプ手段が介在すると共に、該環状配管
の他の配管との連結点に挟まれた４箇所に前記バルブ手
段が配備されている。該具体的構成によれば、環状配管
に配備された４つのバルブ手段の内、互いに対角位置に
配備された２つのバルブ手段を開くと共に、互いに対角
位置に配備された他の２つのバルブ手段を閉じることに
よって、ポンプ手段の動作方向(ピストンの移動方向)に
応じて、ポンプ手段の吐出口からアクチュエータの一方
のシリンダ室へ至る流路が形成されると共に、アクチュ
エータの他方のシリンダ室からポンプ手段の吸入口へ至
る流路が形成される。そして、ポンプ手段の動作方向
(ピストンの移動方向)が逆転したときは、開くべき対角
位置の２つのバルブ手段と閉じるべき対角位置の２つの
バルブ手段を入れ替えることによって、ポンプ手段の吐
出口からアクチュエータの一方のシリンダ室へ至る流路
が形成されると共に、アクチュエータの他方のシリンダ
室からポンプ手段の吸入口へ至る流路が形成される。こ
の様にバルブ手段の開閉を切り替えることによって、ポ
ンプ手段の動作方向に拘わらず、常に、ポンプ手段から
アクチュエータの同じシリンダ室へ機能性流体を吐出す
る共に、アクチュエータの同じシリンダ室からポンプ手
段へ機能性流体を吸入することが出来る。

【００１３】又、具体的構成において、前記制御手段
は、前記第１及び／又は第２の検出手段によって検出さ
れる第１及び／又は第２のポンプ手段のピストン移動方
向が逆転するタイミングに同期して、前記バルブ手段の
動作を制御する。これによって、機能性流体の逆流が防
止される。

【００１４】又、具体的構成において、前記制御手段
は、第１のポンプ手段が第１の方向へ動作しているとき
に該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエ
ータへ送り込むと共に、第２のポンプ手段が第１の方向
へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能
性流体をアクチュエータへ送り込むべく、バルブ手段を
制御する第１モードと、第１のポンプ手段が第１の方向
へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能
性流体をアクチュエータへ送り込むと共に、第２のポン
プ手段が第２の方向へ動作しているときに該ポンプ手段
から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込む
べく、バルブ手段を制御する第２モードと、第１のポン
プ手段が第２の方向へ動作しているときに該ポンプ手段
から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込む
と共に、第２のポンプ手段が第１の方向へ動作している
ときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチ
ュエータへ送り込むべく、バルブ手段を制御する第３モ
ードと、第１のポンプ手段が第２の方向へ動作している
ときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチ
ュエータへ送り込むと共に、第２のポンプ手段が第２の
方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される
機能性流体をアクチュエータへ送り込むべく、バルブ手
段を制御する第４モードとを繰り返す。

【００１５】上記の第１〜第４モードを繰り返すことに
よって、第１及び第２の流体供給装置の両方からアクチ
ュエータの一方のシリンダ室へ機能性流体を吐出すると
共に、アクチュエータの他方のシリンダ室から第１及び
第２の流体供給装置の両方へ機能性流体を吸入すること
が出来、この結果、アクチュエータのピストンは同じ方
向へ移動する。この過程で、第１のポンプ手段と第２の
ポンプ手段は、互いに９０度の位相差で動作することに
なり(図６(ａ)(ｂ)参照)、この結果、第１のポンプ手段
から吐出される機能性流体の流量の変化と、第２のポン
プ手段から吐出される機能性流体の流量の変化も、互い
に９０度の位相差となる(図６(ｃ)参照)。ところが、上
述の如く各ポンプ手段の動作方向が逆転しても、バルブ
手段の切替えによって、各ポンプ手段から吐出される機
能性流体はアクチュエータの同じシリンダ室へ送り込ま
れるので、第１のポンプ手段からアクチュエータへ供給
される機能性流体の流量と第２のポンプ手段からアクチ
ュエータへ供給される機能性流体の流量とは、互いに逆
の位相で変動することになる(図６(ｄ)参照)。この結
果、第１のポンプ手段からアクチュエータへ供給される
機能性流体の流量と第２のポンプ手段からアクチュエー
タへ供給される機能性流体の流量の合計は一定値となっ
て(図６(ｅ)参照)、アクチュエータのピストンは等速で
一方向へ移動するのである。

【００１６】又、具体的構成において、前記第１及び第
２のポンプ手段はそれぞれ、ピストンが一方向へ移動す
る過程で、該ピストンの速度を時間に対して直線的に変
化させる。これによって、第１のポンプ手段からアクチ
ュエータへ供給される機能性流体の流量と第２のポンプ
手段からアクチュエータへ供給される機能性流体の流量
の合計は厳密に一定の値となって、アクチュエータのピ
ストンは厳密に一定の速度で移動することになる。

【００１７】

【発明の効果】本発明に係るアクチュエータ装置によれ
ば、第１及び第２の流体供給装置からアクチュエータへ
供給する機能性流体の総流量を、ポンプ手段の動作方向
の切り替わりに拘わらず、一定値若しくは略一定の値に
設定することが出来るので、アクチュエータの脈動的な
動作を防止して、アクチュエータの動作が止まる死点を
なくすことが出来る。これによって、アクチュエータの
速度制御が可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面に沿って具体的に説明する。本発明に係るアク
チュエータ装置は、図１に示す様に、電圧を印加するこ
とによって粘性が高くなる電気粘性流体を動作流体とす
る直動式のアクチュエータ１と、アクチュエータ１へ向
けて電気粘性流体を吐出し、或いはアクチュエータ１か
ら電気粘性流体を吸入する第１及び第２のポンプ２１，
２２と、アクチュエータ１と両ポンプ２１，２２を所定
の経路で接続する配管系３と、その配管系３の８箇所に
設けられたバルブ４１〜４８とを具えており、配管系３
の内部には電気粘性流体が充填されている。

【００１９】配管系３は、第１〜第８の部分配管３０１
〜３０８を具えており、第１〜第４の部分配管３０１〜
３０４を順次接合して１つの環状の配管を構成すると共
に、第５〜第８の部分配管３０５〜３０８を順次接合し
て１つの環状の配管を構成している。

【００２０】第１及び第２の部分配管３０１，３０２の
接合部分に第１のバルブ４１が配置され、第２及び第３
の部分配管３０２，３０３の接合部分に第２のバルブ４
２が配置され、第３及び第４の部分配管３０３，３０４
の接合部分に第３のバルブ４３が配置され、第４及び第
１の部分配管３０４，３０１の接合部分に第４のバルブ
４４が配置され、第５及び第６の部分配管３０５，３０
６の接合部分に第５のバルブ４５が配置され、第６及び
第７の部分配管３０６，３０７の接合部分に第６のバル
ブ４６が配置され、第７及び第８の部分配管３０７，３
０８の接合部分に第７のバルブ４７が配置され、第８及
び第５の部分配管３０８，３０５の接合部分に第８のバ
ルブ４８が配置されている。

【００２１】更に、配管系３は、第１の部分配管３０１
と第５の部分配管３０５とを繋ぐ第９の部分配管３０９
と、第３の部分配管３０３と第７の部分配管３０７とを
繋ぐ第１０の部分配管３１０とを具えている。尚、第１
〜第１０の部分配管３０１〜３１０で構成される配管の
内部には電気粘性流体が充填されている。

【００２２】第１のバルブ４１は、陰極電極４１ａと陽
極電極４１ｂとからなる電極対を具え、該電極対によっ
て流路を挟み込んで構成されている。同様に、第２のバ
ルブ４２は、陰極電極４２ａと陽極電極４２ｂとからな
る電極対で構成され、第３のバルブ４３は、陰極電極４
３ａと陽極電極４３ｂとからなる電極対で構成され、第
４のバルブ４４は、陰極電極４４ａと陽極電極４４ｂと
からなる電極対で構成され、第５のバルブ４５は、陰極
電極４５ａと陽極電極４５ｂとからなる電極対で構成さ
れ、第６のバルブ４６は、陰極電極４６ａと陽極電極４
６ｂとからなる電極対で構成され、第７のバルブ４７
は、陰極電極４７ａと陽極電極４７ｂとからなる電極対
で構成され、第８のバルブ４８は、陰極電極４８ａと陽
極電極４８ｂとからなる電極対で構成されている。そし
て、これら第１〜第８のバルブ４１〜４８は、それぞれ
を構成する電極対間に電圧を印加することにより、電極
対で挟み込まれた流路内の機能性流体の粘性を高めて、
バルブを閉じたような状態とすることが出来る。

【００２３】又、配管系３は、アクチュエータ１と第９
の部分配管３０９とを繋ぐ第１１の部分配管３１１と、
アクチュエータ１と第１０の部分配管３１０とを繋ぐ第
１２の部分配管３１２とを具えている。アクチュエータ
１は、円筒形状のシリンダ１１と、そのシリンダ１１内
において移動可能に配置され、シリンダ１１内のシリン
ダ室を分割するピストン１２とを具えている。ピストン
１２は、断面積の等しい第１のピストンロッド１２ａと
第２のピストンロッド１２ｂとを具えており、両ピスト
ンロッド１２ａ、１２ｂは、シリンダ１１の外部に繋が
っており、外部に出力を伝達する。尚、シリンダ１１の
内部においてピストン１２により隔てられた一対のシリ
ンダ室には、それぞれ電気粘性流体が充填されている。

【００２４】シリンダ１１の一端１１ａには、第１１の
部分配管３１１の一端が接続され、この第１１の部分配
管３１１の他端は、第９の部分配管３０９に接続されて
いる。シリンダ１１の他端１１ｂには、第１２の部分配
管３１２の一端が接続され、この第１２の部分配管３１
２の他端は、第１０の部分配管３１０に接続されてい
る。そして、シリンダ１１の内部においてピストン１２
により隔てられた一対のシリンダ室の内、一方のシリン
ダ室に機能性流体が流入すると共に、他方のシリンダ室
から機能性流体が流出することによって、ピストン１２
が往復移動することになる。

【００２５】更に、配管系３は、第１のポンプ２１と第
２の部分配管３０２とを繋ぐ第１３の部分配管３１３
と、第１のポンプ２１と第４の部分配管３０４とを繋ぐ
第１４の部分配管３１４とを具えると共に、第２のポン
プ２２と第６の部分配管３０６とを繋ぐ第１５の部分配
管３１５と、第２のポンプ２２と第８の部分配管３０８
とを繋ぐ第１６の部分配管３１６とを具えている。

【００２６】第１のポンプ２１の内部は、図２に示す様
に、第１のシリンダ室２１１と第２のシリンダ室２１２
とに分割されており、両シリンダ室２１１，２１２内に
は、電気粘性流体が充填されている。ポンプ２１の第１
のシリンダ室２１１には、第１３の部分配管３１３の一
端が接続され、この第１３の部分配管３１３の他端は、
第２の部分配管３０２の中央部に接続されている。ポン
プ２１の第２のシリンダ室２１２には、第１４の部分配
管３１４の一端が接続され、この第１４の部分配管３１
４の他端は、第４の部分配管３０４の中央部に接続され
ている。又、第１のポンプ２１はシリンダ２１４の原動
ピストン２１３を具えており、該原動ピストン２１３の
一方向への移動によって、第１のシリンダ室２１１内の
電気粘性流体を第１３の部分配管３１３に吐出すると共
に、第１４の部分配管３１４内の電気粘性流体を第２の
シリンダ室２１２内に吸入し、該原動ピストン２１３の
他方向への移動によって、第２のシリンダ室２１２内の
電気粘性流体を第１４の部分配管３１４に吐出すると共
に、第１３の部分配管３１３内の電気粘性流体を第１の
シリンダ室２１１内に吸入する。

【００２７】原動ピストン２１３は磁化されており、シ
リンダ２１４の周囲にピストン２１３を包囲する様にリ
ング状の磁石２１５が配備され、該磁石の磁力によって
原動ピストン２１３の軸方向の位置決めが可能である。
リング状磁石２１５は、溝カム２１６を介してモータ２
１７に繋がっている。溝カム２１６には、モータ２１７
が定速回転を行なうことによってリング状磁石２１５が
一定速度で往復運動する様にカム溝が切られている。モ
ータ２１７が定速回転することにより、リング状磁石２
１５が第１３の部分配管３１３側へ移動し、これによっ
て、原動ピストン２１３が第１３の部分配管３１３側へ
移動し、第１のシリンダ室２１１内の電気粘性流体を第
１３の部分配管３１３へ吐出すると共に、第１４の部分
配管３１４内の電気粘性流体を第２のシリンダ室２１２
内に吸入する。逆に、リング状磁石２１５が第１４の部
分配管３１４側へ移動することによって、原動ピストン
２１３が第１４の部分配管３１４側へ移動し、第２のシ
リンダ室２１２内の電気粘性流体を第１４の部分配管３
１４へ吐出すると共に、第１３の部分配管３１３内の電
気粘性流体を第１のシリンダ室２１１内に吸入する。第
２のポンプ２２の構成も、第１のポンプ２１の構成と同
様のため、その図示及び説明を省略する。尚、第１及び
第２のポンプ２１，２２は後述の如く位相を９０度ずら
して動作する(図６(ａ)(ｂ)参照)。

【００２８】又、本発明のアクチュエータ装置は、図１
に示す如く、第１のポンプ２１の原動ピストン位置を検
出する第１の位置検出器５１を具えると共に、第２のポ
ンプ２２の原動ピストンの位置を検出する第２の位置検
出器５２を具えており、これら第１及び第２の位置検出
器５１，５２の出力は、制御回路６に入力される。制御
回路６は、マイクロコンピュータ６１と、マイクロコン
ピュータ６１から出力される制御信号を増幅する第１〜
第４の増幅器６２〜６５とを具えている。マイクロコン
ピュータ６１は、第１及び第２の位置検出器５１，５２
によって検出された位置を読み込むことにより、各位置
検出器５１，５２の出力の微分係数や両位置検出器５
１，５２間の位置信号の差を演算するものであり、その
演算結果と、操作者から入力されたアクチュエータ１の
駆動方向を指示する指令信号とに基づいて、第１〜第８
のバルブ４１〜４８に対して制御信号を出力するもので
ある。第１の増幅器６２はその制御信号を増幅して第１
及び第３のバルブ４１，４３に伝達し、第２の増幅器６
３はその制御信号を増幅して第２及び第４のバルブ４
２，４４に伝達し、第３の増幅器６４はその制御信号を
増幅して第５及び第７のバルブ４５，４７に伝達し、第
４の増幅器６５はその制御信号を第６及び第８のバルブ
４６，４８に伝達するものである。

【００２９】第１〜第４の各バルブ４１〜４４は、マイ
クロコンピュータ６１からの制御信号に基づき、原動ピ
ストン２１３が上死点又は下死点の位置にあるタイミン
グ、即ち吐出と吸入の切替えのタイミングに同期して、
配管内の機能性流体に電圧を印加した状態と、電圧を印
加していない状態とが切り替えられる。第５〜第８の各
バルブ４５〜４８は、マイクロコンピュータ６１からの
制御信号に基づき、原動ピストン２２３が上死点又は下
死点の位置にあるタイミング、即ち吐出と吸入の切替え
のタイミングに同期して、配管内の機能性流体に電圧を
印加した状態と、電圧を印加していない状態とが切り替
えられる。電圧が印加された部分では、配管内の電気粘
性流体のせん断応力が高くなって、電気粘性流体の流動
が規制され、これによって、電圧が印加された配管は、
弁を閉じたような状態となる。

【００３０】このような構成のアクチュエータ装置にお
いて、アクチュエータ１のピストン１２を、図５中に矢
印Ａで示す方向(図の上方向)へ移動させる場合の動作に
ついて、図３のフローチャートに沿って説明する。先
ず、図３のステップＳ１にて、マイクロコンピュータ６
１から第１〜第８のバルブ４１〜４８に対して全てのバ
ルブ４１〜４８を開放、即ち、電圧を印加しない様に制
御する制御信号が出力される。この制御信号を受けて、
第１〜第８のバルブ４１〜４８が開放される。又、併せ
て、第１及び第２のポンプ２１，２２の原動ピストンの
往復駆動が開始される。ここで、第１及び第２のポンプ
２１，２２の原動ピストンは、図６(ａ)(ｂ)に示す様に
互いに位相が９０度ずれた状態で、３６０度を１周期と
する三角波状に速度が変化する様、駆動される。

【００３１】次に図３のステップＳ２では、第１の位置
検出器５１によって検出される第１のポンプ２１の原動
ピストンの位置を表わす位置信号Ｃ１と、第２の位置検
出器５２によって検出される第２のポンプ２２の原動ピ
ストンの位置を表わす位置信号Ｃ２とが、マイクロコン
ピュータ６１に入力される。

【００３２】これに応じてマイクロコンピュータ６１
は、ステップＳ３にて、両位置信号Ｃ１，Ｃ２の微分係
数△Ｃ１、△Ｃ２を算出する。そして、ステップＳ４で
は、両位置信号Ｃ１，Ｃ２の微分係数△Ｃ１、△Ｃ２の
何れか一方の値がゼロとなり、符号が変わったかどうか
を判断する。ここでイエスと判断されたときは、ステッ
プＳ５に移行して、第１及び第２のポンプ２１，２２の
原動ピストンの移動方向(動作方向)を判断する。次に、
ステップＳ６では、判断された第１及び第２のポンプ２
１，２２の動作方向に応じて、図４に示すモードＡ〜Ｄ
を識別し、そのモードに対応して８つのバルブ制御信号
を作成し、各バルブに出力する。

【００３３】例えば、第１及び第２のポンプ２１，２２
の動作方向が共に図５に矢印Ｂで示す如く左方向である
とき、図４に示すモードＡが識別され、該モードに対応
した８つのバルブ制御信号が出力される。即ち、モード
Ａにおいては、マイクロコンピュータ６１から増幅器６
２を介して第１及び第３のバルブ４１，４３を閉鎖、即
ち電圧を印加するという制御信号が出力されると共に、
増幅器６３を介して第２及び第４のバルブ４２，４４を
開放、即ち電圧を印加しないという制御信号が出力され
る。又、マイクロコンピュータ６１から増幅器６４を介
して第５及び第７のバルブ４５，４７を閉鎖、即ち電圧
を印加するという制御信号が出力されると共に、増幅器
６５を介して第６及び第８のバルブ４６，４８を開放、
即ち電圧を印加しないという制御信号が出力される。

【００３４】この結果、第１のポンプ２１から第１３の
部分配管３１３に電気粘性流体が吐出され、該電気粘性
流体は、図５に矢印で示す様に、第２の部分配管３０
２、第２のバルブ４２、第３の部分配管３０３、第１０
の部分配管３１０、及び第１２の部分配管３１２を経
て、シリンダ１１の一端１１ｂからシリンダ室内に送り
込まれる。又、第２のポンプ２２から第１５の部分配管
３１５に電気粘性流体が吐出され、該電気粘性流体は、
図５に矢印で示す様に、第６の部分配管３０６、第６の
バルブ４６、第７の部分配管３０７、第１０の部分配管
３１０、及び第１２の部分配管３１２を経て、シリンダ
１１の一端１１ｂからシリンダ室内に送り込まれる。こ
れに伴って、ピストン１２が図５の上方へ移動すること
になる。

【００３５】一方、図３のステップＳ４にてノーと判断
されたときは、各ピストンが一方向へ移動している途中
であるので、ステップＳ６へ移行して、そのモードに応
じた制御信号の出力を継続する。そして、ステップＳ６
を経た後、ステップＳ２に戻って、位置信号Ｃ１，Ｃ２
の検出〜制御信号の出力を繰り返す。この様にして、第
１及び第２の位置検出器５１，５２にて検出される位置
信号Ｃ１，Ｃ２の微分係数△Ｃ１、△Ｃ２の何れか一方
の値がゼロとなる毎に、モードを切り替えることによ
り、アクチュエータのピストン１２を図１の上方に移動
させることが出来る。尚、ピストン１２を図１の下方に
移動させる場合にも、第１及び第２の位置検出器５１，
５２にて検出される位置信号Ｃ１，Ｃ２の微分係数△Ｃ
１、△Ｃ２の何れか一方の値がゼロとなる毎にモードを
切り替える同様の制御方式が採用可能である。

【００３６】例えば、図６の場合、第１のポンプ２１及
び第２のポンプ２２の吐出量は同図(ｃ)の如く三角波状
に変動するが、両ポンプの動作方向に応じ、図４に示す
モード切替え方式に従って、第１〜第８のバルブ４１〜
４８の開閉を切り替えることによって、第１及び第２の
各ポンプからアクチュエータへ供給される電気粘性流体
の流量は、図６(ｄ)の如く変動し、第１のポンプからの
供給流量と第２のポンプからの供給流量とは、互いに逆
位相で変動することになる。従って、両ポンプによって
アクチュエータへ供給される電気粘性流体の総流量は、
各ポンプの動作方向の切り替わりに拘わらず、図６(ｅ)
の如く一定の値となる。

【００３７】上述の如く、本発明に係るアクチュエータ
装置においては、第１及び第２の位置検出器５１，５２
によって検出される微分係数△Ｃ１、△Ｃ２の何れか一
方がゼロとなったときに、第１〜第８のバルブ４１〜４
８の開放／閉鎖を切り替える制御方式を採用しているた
め、バルブ切替え時に電気粘性流体の逆流が生じること
がない。又、第１及び第２のポンプ２１，２２の原動ピ
ストンを、位相を９０度ずらして移動させる制御方式の
採用によって、図６(ｅ)に示す様に、アクチュエータの
シリンダ１１に流入する電気粘性流体の流量は、脈動す
ることなく常に一定となるので、アクチュエータのピス
トン１２を一定速度で移動させることが可能となり、ア
クチュエータ装置の運転性能を向上させることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアクチュエータ装置の構成を表わ
す系統図である。

【図２】該アクチュエータ装置に配備されているポンプ
の構成を説明する図である。

【図３】該アクチュエータ装置の動作を表わすフローチ
ャートである。

【図４】該アクチュエータ装置におけるモードの切り替
わりを説明する図表である。

【図５】１つのモードにおける流体の流れ方向を説明す
る系統図である。

【図６】該アクチュエータ装置の動作を説明するタイム
チャートである。

【符号の説明】

１ ：アクチュエータ １１ ：シリンダ １２ ：ピストン ２１ ：第１のポンプ ２２ ：第２のポンプ ３ ：配管系 ４１ ：第１のバルブ ４２ ：第２のバルブ ４３ ：第３のバルブ ４４ ：第４のバルブ ４５ ：第５のバルブ ４６ ：第６のバルブ ４７ ：第７のバルブ ４８ ：第８のバルブ ５１ ：第１の位置検出器 ５２ ：第２の位置検出器 ６ ：制御回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁気的なエネルギーを受けて粘性が変
   化する機能性流体を動作流体として、シリンダ内のピス
   トンを往復移動させるアクチュエータと、 前記アクチュエータに対して並列に接続され、該アクチ
   ュエータのシリンダ内にピストンを隔てて形成される一
   対のシリンダ室の内、何れか一方のシリンダ室へ機能性
   流体を吐出すると共に他方のシリンダ室の機能性流体を
   吸入するための第１及び第２の流体供給装置と、 前記第１及び第２の流体供給装置の動作を制御する制御
   回路とを具え、前記第１及び第２の流体供給装置はそれ
   ぞれ、 前記アクチュエータの両シリンダ室に繋がる配管系と、 前記配管系に介在し、シリンダ内におけるピストンの往
   復移動によって機能性流体を吐出／吸入するポンプ手段
   と、 前記配管系の複数箇所に配備されて、配管系を流れる機
   能性流体に電磁気的なエネルギーを与えることによって
   配管系の複数箇所で機能性流体の流れを阻止し、前記ポ
   ンプ手段の吐出口から前記アクチュエータの一方のシリ
   ンダ室へ至る流路と、前記アクチュエータの他方のシリ
   ンダ室から前記ポンプ手段の吸入口へ戻る流路とを形成
   するためのバルブ手段とを具え、前記制御回路は、 前記第１及び第２の流体供給装置に装備されたポンプ手
   段のピストンの移動方向を検出する第１及び第２の検出
   手段と、 前記第１及び第２の検出手段からの検出信号に基づい
   て、前記バルブ手段の動作を制御する制御手段とを具
   え、前記制御手段は、前記ポンプ手段のピストン移動方
   向の切り替わりに伴う吐出口の切り替わりに拘わらず、
   該吐出口から前記アクチュエータの同じシリンダ室へ至
   る流路を形成すると共に、前記ポンプ手段のピストン移
   動方向の切り替わりに伴う吸入口の切り替わりに拘わら
   ず、前記アクチュエータの同じシリンダ室から該吸入口
   へ戻る流路を形成する様、前記バルブ手段の動作を制御
   すると共に、前記第１の流体供給装置に装備された第１
   のポンプ手段と前記第２の流体供給装置に装備された第
   ２のポンプ手段とは、それぞれのピストンの変位位相を
   互いにずらして駆動されることを特徴とするアクチュエ
   ータ装置。
2. 【請求項２】 前記機能性流体は電気粘性流体であっ
   て、前記バルブ手段は、機能性流体の流路を挟んで両側
   に配置された一対の電極を具えている請求項１に記載の
   アクチュエータ装置。
3. 【請求項３】 前記第１の検出手段は、第１のポンプ手
   段が介在する配管内の機能性流体の流れ方向を検出する
   ことによってピストン移動方向を検出するものであり、
   前記第２の検出手段は、第２のポンプ手段が介在する配
   管内の機能性流体の流れ方向を検出することによってピ
   ストン移動方向を検出するものである請求項１又は請求
   項２に記載のアクチュエータ装置。
4. 【請求項４】 前記配管系は閉ループを形成する環状配
   管を具え、該環状配管の２箇所が２本の配管を経て前記
   アクチュエータの両シリンダ室に繋がると共に、該環状
   配管の前記２箇所と交差関係の２箇所が１本の配管を経
   て互いに繋がっており、該１本の配管に前記ポンプ手段
   が介在すると共に、該環状配管の他の配管との連結点に
   挟まれた４箇所に前記バルブ手段が配備されている請求
   項１又は請求項３の何れかに記載のアクチュエータ装
   置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記第１及び／又は第
   ２の検出手段によって検出される第１及び／又は第２の
   ポンプ手段のピストン移動方向が逆転するタイミングに
   同期して、前記バルブ手段の動作を制御する請求項１乃
   至請求項４の何れかに記載のアクチュエータ装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、第１のポンプ手段が第
   １の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出さ
   れる機能性流体をアクチュエータへ送り込むと共に、第
   ２のポンプ手段が第１の方向へ動作しているときに該ポ
   ンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ
   送り込むべく、バルブ手段を制御する第１モードと、 第１のポンプ手段が第１の方向へ動作しているときに該
   ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータ
   へ送り込むと共に、第２のポンプ手段が第２の方向へ動
   作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流
   体をアクチュエータへ送り込むべく、バルブ手段を制御
   する第２モードと、 第１のポンプ手段が第２の方向へ動作しているときに該
   ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータ
   へ送り込むと共に、第２のポンプ手段が第１の方向へ動
   作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流
   体をアクチュエータへ送り込むべく、バルブ手段を制御
   する第３モードと、 第１のポンプ手段が第２の方向へ動作しているときに該
   ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータ
   へ送り込むと共に、第２のポンプ手段が第２の方向へ動
   作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流
   体をアクチュエータへ送り込むべく、バルブ手段を制御
   する第４モードとを繰り返す請求項１乃至請求項５の何
   れかに記載のアクチュエータ装置。
7. 【請求項７】 前記第１のポンプ手段と前記第２のポン
   プ手段は、それぞれのピストンの往復移動の位相を互い
   に９０度ずらして駆動される請求項６に記載のアクチュ
   エータ装置。
8. 【請求項８】 前記第１及び第２のポンプ手段はそれぞ
   れ、ピストンが一方向へ移動する過程で、該ピストンの
   速度を時間に対して直線的に変化させる請求項１乃至請
   求項７の何れかに記載のアクチュエータ装置。