JP2022098283A - Fluid pressure linear motion actuator, composite actuator, and control method for composite actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は横荷重を検出可能な流体圧直動アクチュエータ、複合アクチュエータ、および複合アクチュエータの制御方法に関する。 The present invention relates to a fluid pressure linear actuator capable of detecting a lateral load, a composite actuator, and a control method for the composite actuator.
直動アクチュエータに対する横荷重に関連して以下のような発明が開示されている。 The following inventions are disclosed in relation to the lateral load on the linear actuator.
特許文献1(特開2019-116927号公報)には、空圧シリンダ、油圧シリンダ、電動シリンダ、などの直動アクチュエータの損耗検出方法およびシステムが開示されている。 Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-116927) discloses a wear detection method and a system for linear actuators such as pneumatic cylinders, hydraulic cylinders, and electric cylinders.
特許文献1では、ロッドに接続された押引部材が直動方向とは異なる横荷重を与えながら被加圧物を押引する直動アクチュエータに物理量検出センサを取付け、被加圧物を押引する際に取り付け部材とチューブとの間に生じる外力を物理量検出センサにおいて検出し、演算記憶判定処理装置において記憶されている異常がない状態において検出された標準外力データと比較演算して正常状態であるか異常状態であるか演算判定している。 In Patent Document 1, a physical quantity detection sensor is attached to a linear acting actuator that pushes and pulls a pressurized object while a pushing and pulling member connected to the rod applies a lateral load different from the linear moving direction, and pushes and pulls the pressurized object. The external force generated between the mounting member and the tube is detected by the physical quantity detection sensor, and is compared with the standard external force data detected in the state where there is no abnormality stored in the calculation storage judgment processing device. It is determined whether it is in an abnormal state or not.
特許文献2(特開平05-332323号公報)には、ピストンロッドの直進性がよい複合アクチュエータが開示されている。 Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 05-332323) discloses a composite actuator having good straightness of a piston rod.
特許文献2では、直動アクチュエータのピストンロッドの先端に、該ロッドと一体往復動および一体回転可能にテーブルを取付け、テーブルに、これと一体往復動および相対回転可能に軸受ハウジングを取付ける。この軸受ハウジングに、ピストンロッドと平行で直動アクチュエータのロッドカバーおよび揺動アクチュエータのボディに設けたガイド孔で案内されるガイドロッドを設けることにより、ピストンロッドの往復動をこれと平行なガイドロッドによって案内させ、その直進性を向上させている。 In Patent Document 2, a table is attached to the tip of a piston rod of a linear actuator so that it can reciprocate and rotate integrally with the rod, and a bearing housing is attached to the table so that the piston rod can reciprocate and rotate relative to the table. By providing the bearing housing with a guide rod parallel to the piston rod and guided by a guide hole provided in the rod cover of the linear actuator and the body of the swing actuator, the reciprocating movement of the piston rod is parallel to the guide rod. The guide is made to improve the straightness.
また、平行に配置され、1つの被加圧物を押し引きする複数の直動アクチュエータからなる構成については、以下の特許文献3(特開2005-189075号公報)、特許文献4(特開平5-11156号公報)が開示されている。 Further, regarding the configuration including a plurality of linear acting actuators arranged in parallel and pushing and pulling one pressurized object, the following Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-189875) and Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 5) -11156A) is disclosed.
特許文献3には、同一平面上で支持台と相対的に自由運動するテーブルと、テーブルと対向してテーブルを支持する支持台と、同一平面上でテーブルを支持台と相対的に自由運動させる複数のテーブル運動手段と、を備え、複数のテーブル運動手段のそれぞれは、支持台上面に装着され、テーブル運動手段の一端側を回動可能に支持する第1の回動支持部材と、テーブル下面に装着され、テーブル運動手段の他端側を回動可能に支持する第2の回動支持部材と、第1の回動支持部材と第2の回動支持部材との間にあってテーブルを駆動する駆動手段と、を備えたことを特徴とするテーブルの自由運動機構が記載されている。 In Patent Document 3, a table that freely moves relative to a support table on the same plane, a support table that supports the table facing the table, and a table that freely moves relative to the support table on the same plane. A plurality of table motion means, each of which is mounted on the upper surface of the support table and rotatably supports one end side of the table motion means, and a lower surface of the table. A second rotation support member that is mounted on the table and rotatably supports the other end side of the table moving means, and is located between the first rotation support member and the second rotation support member to drive the table. A free-moving mechanism of the table, characterized in that it is equipped with a driving means, is described.
また、特許文献4には、同一平面上で支持台と相対的に自由運動するテーブルと、テーブルと対向してテーブルを支持する支持台と、同一平面上でテーブルを支持台と相対的に自由運動させる複数のテーブル運動手段と、を備え、複数のテーブル運動手段のそれぞれは、支持台上面に装着され、テーブル運動手段の一端側を回動可能に支持する第1の回動支持部材と、テーブル下面に装着され、テーブル運動手段の他端側を回動可能に支持する第2の回動支持部材と、第1の回動支持部材と第2の回動支持部材との間にあってテーブルを駆動する駆動手段と、を備えたことを特徴とするテーブルの自由運動機構が記載されている。 Further, in Patent Document 4, a table that freely moves relative to the support table on the same plane, a support table that supports the table facing the table, and a table that is relatively free to move the table on the same plane with the support table. A first rotary support member, which comprises a plurality of table motion means for exercising, and each of the plurality of table motion means is mounted on the upper surface of a support table and rotatably supports one end side of the table motion means. A second rotation support member mounted on the lower surface of the table and rotatably supporting the other end side of the table moving means, and a table between the first rotation support member and the second rotation support member. A free-moving mechanism of a table is described, characterized in that it comprises a driving means for driving.
直動アクチュエータでは、シリンダチューブに収納されたピストンロッドを、筒状のロッドブッシュとロッドブッシュの外周を覆うリテーナとで構成された軸受部で支えている。そして、リテーナはタイロッドおよび六角ナットでシリンダチューブに固定されている。この場合、ロッドブッシュは、ピストンロッドに平行に固定されなければならない。ロッドブッシュがピストンロッドと平行でない場合、ロッドパッキンの円周方向の一部に負荷がかかり、ロッドパッキンの摩耗などの劣化が進むためである。直動アクチュエータの据付作業においては、このために、ピストンロッドと軸受部との芯出し(シャフトアライメント)を行う。しかし、シリンダの据付作業において、ロッドブッシュとピストンロッドとの平行度を高精度に調整することは困難であり、作業効率が悪かった。
また、ロッドブッシュとピストンロッドの平行度が高精度に調整された場合でも、ピストンロッドの先端にピストンロッドの軸方向に垂直な方向の荷重が印加された場合には、軸受部のロッドパッキンの円周方向の一部に負荷がかかり、ロッドパッキンの摩耗などの劣化が進む。
これらの直動アクチュエータの軸受部のロッドパッキンの摩耗等による劣化を防ぐためには、ピストンロッドにかかる横荷重の検知が必要である。
In the linear actuator, the piston rod housed in the cylinder tube is supported by a bearing portion composed of a cylindrical rod bush and a retainer covering the outer circumference of the rod bush. The retainer is fixed to the cylinder tube with a tie rod and a hexagon nut. In this case, the rod bush must be fixed parallel to the piston rod. This is because if the rod bush is not parallel to the piston rod, a load is applied to a part of the rod packing in the circumferential direction, and deterioration such as wear of the rod packing progresses. In the installation work of the linear actuator, centering (shaft alignment) between the piston rod and the bearing portion is performed for this purpose. However, in the cylinder installation work, it is difficult to adjust the parallelism between the rod bush and the piston rod with high accuracy, and the work efficiency is poor.
Even when the parallelism between the rod bush and the piston rod is adjusted with high accuracy, if a load in the direction perpendicular to the axial direction of the piston rod is applied to the tip of the piston rod, the rod packing of the bearing portion A load is applied to a part of the circumferential direction, and deterioration such as wear of the rod packing progresses.
In order to prevent deterioration due to wear of the rod packing of the bearing portion of these linear actuators, it is necessary to detect the lateral load applied to the piston rod.
また、複数の直動アクチュエータを平行に配置し、連携して1つの被加圧物を押し引きする複合アクチュエータでは、複数の直動アクチュエータのそれぞれが被加圧物を押し引きする力のバランスが崩れると、やはり、ピストンロッドに横荷重がかかり、軸受の摩耗、劣化が起きる。 Further, in the composite actuator in which a plurality of linear acting actuators are arranged in parallel and one pressurized object is pushed and pulled in cooperation with each other, the balance of the force of each of the plurality of linear acting actuators pushing and pulling the pressurized object is balanced. If it collapses, a lateral load is also applied to the piston rod, causing wear and deterioration of the bearing.
特許文献1に記載の直動アクチュエータの損耗検出方法およびシステムでは、横荷重を与えながら作動する直動アクチュエータにおいて、ピストンロッドにかかる軸方向の力を検知し、軸方向の力の正常状態からの変化を検知することで、間接的に横荷重を検知し、直動アクチュエータの損耗を検出している。
この場合、シリンダの据付作業の効率改善に用いることができないだけでなく、直動アクチュエータの損耗検出においても、特定の「ロッドに接続された押引部材が直動方向とは異なる横荷重を与えながら被加圧物を押引する直動アクチュエータ」にのみ使用可能であり、幅広い用途において横荷重を検知することはできない。
In the wear detection method and system of the linear actuator described in Patent Document 1, in the linear actuator that operates while applying a lateral load, the axial force applied to the piston rod is detected, and the axial force is applied from the normal state. By detecting the change, the lateral load is indirectly detected, and the wear of the linear actuator is detected.
In this case, not only can it not be used to improve the efficiency of cylinder installation work, but also in the wear detection of the linear motion actuator, a specific "push-pull member connected to the rod applies a lateral load different from the linear motion direction. However, it can be used only for "a linear actuator that pushes and pulls a pressurized object", and it cannot detect a lateral load in a wide range of applications.
特許文献2に記載のガイドロッド付き複合アクチュエータは、ピストンロッドの横荷重を検知するのではなく、ピストンロッドと平行で、直動アクチュエータのロッドカバーの
ガイド孔に案内されるガイドロッドを設けることにより、ピストンロッドの横荷重を減少させるという発明である。
この場合も、シリンダの据付作業の効率改善に用いることができないだけでなく、ガイドロッドの無い通常の直動アクチュエータに適用することはできない。
The composite actuator with a guide rod described in Patent Document 2 does not detect the lateral load of the piston rod, but by providing a guide rod parallel to the piston rod and guided to the guide hole of the rod cover of the linear acting actuator. , Is an invention to reduce the lateral load of the piston rod.
In this case as well, not only can it not be used to improve the efficiency of cylinder installation work, but it cannot be applied to a normal linear actuator without a guide rod.
特許文献3に記載のテーブルの自由運動機構では、2台のテーブル運動機構が略平行に配置され、連携してテーブルを駆動している。特許文献3に記載の2台のテーブル運動機構は、専用コントローラの内蔵クロックによりモータに指令値を与えて変位量を制御しており、2台のテーブル運動機構の変位量を正確に制御することができる。これに対して、液圧アクチュエータの場合は変位量の制御が難しいため、そのままでは、特許文献3に記載のテーブルの自由運動機構に用いることはできない。 In the free motion mechanism of the table described in Patent Document 3, two table motion mechanisms are arranged substantially in parallel and drive the table in cooperation with each other. The two table motion mechanisms described in Patent Document 3 control the displacement amount by giving a command value to the motor by the built-in clock of the dedicated controller, and accurately control the displacement amount of the two table motion mechanisms. Can be done. On the other hand, in the case of a hydraulic actuator, it is difficult to control the displacement amount, so that it cannot be used as it is for the free motion mechanism of the table described in Patent Document 3.
特許文献4に記載のステージ装置では、2本の平行な直動アクチュエータとしてのピエゾアクチュエータとこれにプリロードを与えるカウンタバネとが配設され、連携してYステージを動かしている。一般のピエゾ素子では、同一電圧ないしは、同一電荷を与えても、負荷によってその変位は異なってくることは良く知られているが、特許文献4に記載のピエゾアクチュエータは、自己内にフィードバック素子(例えば歪計)を有し、変位量が自己完結型のものが用いられている。すなわち特許文献4の場合も、ピエゾアクチュエータとして、変位量を正確に制御することができる。これに対して、液圧アクチュエータの場合は変位量の制御が難しいため、そのままでは、特許文献4に記載のテーブルのステージ装置に用いることはできない。 In the stage device described in Patent Document 4, a piezo actuator as two parallel linear acting actuators and a counter spring for giving a preload to the piezo actuator are arranged to move the Y stage in cooperation with each other. It is well known that in a general piezo element, even if the same voltage or the same charge is applied, the displacement differs depending on the load. However, the piezo actuator described in Patent Document 4 is a feedback element (in-self). For example, a strain gauge) having a self-contained displacement amount is used. That is, also in the case of Patent Document 4, the displacement amount can be accurately controlled as a piezo actuator. On the other hand, in the case of a hydraulic actuator, it is difficult to control the displacement amount, so that it cannot be used as it is for the stage device of the table described in Patent Document 4.
本発明の主な目的は、流体圧直動アクチュエータの軸受にセンサを内蔵し、ピストンロッドにかかる横荷重を検知することによって、シリンダの据付の作業効率を改善するとともに、作動中における軸受の摩耗などの状態を監視し、漏洩等の不具合発生を事前に防止することのできる流体圧直動アクチュエータを提供することにある。
本発明の第2の目的は、複数の流体圧直動アクチュエータが互いに平行に配置され、連携して1つの被加圧物を押し引きする、複合アクチュエータにおいて、各流体圧直動アクチュエータの横荷重が小さくなるように各アクチュエータの作動量を制御することのできる複合アクチュエータ、および、複合アクチュエータの制御方法を提供することにある。
A main object of the present invention is to improve the work efficiency of cylinder installation by incorporating a sensor in the bearing of a fluid pressure linear actuator and detecting the lateral load applied to the piston rod, and to improve the work efficiency of the cylinder installation and to wear the bearing during operation. It is an object of the present invention to provide a fluid pressure direct acting actuator capable of monitoring such a state and preventing the occurrence of a defect such as a leak in advance.
A second object of the present invention is the lateral load of each fluid pressure direct acting actuator in a composite actuator in which a plurality of fluid pressure direct acting actuators are arranged in parallel with each other and push and pull one pressurized object in cooperation with each other. It is an object of the present invention to provide a composite actuator capable of controlling the operating amount of each actuator so as to reduce the pressure, and a method for controlling the composite actuator.
(1)
一局面に従う流体圧直動アクチュエータは、軸受部に力覚センサを円周方向に複数個内蔵し、軸受部にかかる横荷重の大きさと方向とを出力する。
(1)
The fluid pressure linear actuator according to one aspect has a plurality of force sensors built in the bearing portion in the circumferential direction, and outputs the magnitude and direction of the lateral load applied to the bearing portion.
ピストンロッドは、シリンダ内でピストンに固定されるとともに軸受部で摺動可能に固定されている。ピストンロッドに横荷重が印加された場合、ピストンロッドが軸受部を横荷重の印加された方向に押す。したがって、軸受部に円周方向に複数個力覚センサを内蔵すれば、どの力覚センサがどのくらいの力を受けたかを調べることによって、軸受け部にかかる横荷重の大きさと方向とを検知することができる。
これにより、ピストンロッドに横向きにかかる荷重と方向が数値でわかるため、これまで作業者の経験に頼っていたシリンダの据付作業が、効率的かつ確実に行うことができる。さらに、ピストンの長期にわたる使用によって軸が傾くと軸受部に荷重がかかり摩耗が進みピストン内部の流体が漏洩するという不具合が生じていたが、軸受部に荷重がかかった段階で異常を発見することができるため、不具合の発生を事前に防止することができる。
The piston rod is fixed to the piston in the cylinder and slidably fixed by the bearing portion. When a lateral load is applied to the piston rod, the piston rod pushes the bearing portion in the direction in which the lateral load is applied. Therefore, if multiple force sensors are built in the bearing in the circumferential direction, the magnitude and direction of the lateral load applied to the bearing can be detected by investigating which force sensor receives how much force. Can be done.
As a result, the load and direction applied laterally to the piston rod can be known numerically, so that the cylinder installation work, which has relied on the experience of the operator so far, can be performed efficiently and reliably. Furthermore, when the shaft is tilted due to long-term use of the piston, a load is applied to the bearing part and wear progresses, causing a problem that the fluid inside the piston leaks. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of defects in advance.
(2)
第2の発明にかかる流体圧直動アクチュエータは、一局面に従う流体圧直動アクチュエータにおいて、軸受部は筒状のロッドブッシュと、ロッドブッシュの外周を覆うリテーナまたは取付フランジとで構成され、力覚センサはひずみゲージであって、ロッドブッシュと、リテーナまたは取付フランジとの間に配設されてもよい。
流体圧直動アクチュエータには、リテーナの外側にリテーナを固定する取付金具が配置されたものと、リテーナと取付金具とが一体化した取付フランジが直接ロッドブッシュの外周を覆っているものとがある。取付フランジが直接ロッドブッシュの外周を覆っている直動アクチュエータの場合は、力覚センサは、ロッドブッシュと取付フランジとの間に配設される。
(2)
The fluid pressure linear motion actuator according to the second invention is a fluid pressure linear motion actuator according to one aspect, and the bearing portion is composed of a tubular rod bush and a retainer or a mounting flange that covers the outer periphery of the rod bush. The sensor is a strain gauge and may be disposed between the rod bush and the retainer or mounting flange.
Some fluid pressure direct acting actuators have a mounting bracket that fixes the retainer on the outside of the retainer, and some have a mounting flange that integrates the retainer and the mounting bracket that directly covers the outer circumference of the rod bush. .. In the case of a linear actuator in which the mounting flange directly covers the outer circumference of the rod bush, the force sensor is disposed between the rod bush and the mounting flange.
軸受部において、ピストンロッドは筒状のロッドブッシュに摺動可能に固定され、ロッドブッシュの外周をリテーナが覆っている。ピストンロッドからロッドブッシュに印加された横荷重はロッドブッシュからリテーナに伝わるため、ロッドブッシュとリテーナとの間にひずみゲージを配設することにより、横荷重が印加される方向に配設されたひずみゲージで、軸受け部にかかる横荷重の大きさを検知することができる。 In the bearing portion, the piston rod is slidably fixed to the cylindrical rod bush, and the retainer covers the outer circumference of the rod bush. Since the lateral load applied from the piston rod to the rod bush is transmitted from the rod bush to the retainer, by disposing a strain gauge between the rod bush and the retainer, the strain disposed in the direction in which the lateral load is applied. The gauge can detect the magnitude of the lateral load applied to the bearing.
(3)
第3の発明にかかる流体圧直動アクチュエータは、一局面から第2の発明にかかる流体圧直動アクチュエータにおいて、力覚センサは3個、または4個であって、軸受部の円周方向に等間隔に配置され、軸受け部にかかる横荷重の大きさと方向とは、複数個の力覚センサのうちの2個の力覚センサで検出された力に基づいて計算されてもよい。
(3)
The fluid pressure linear motion actuator according to the third invention is the fluid pressure linear motion actuator according to the second aspect from the first aspect, and has three or four force sensors in the circumferential direction of the bearing portion. The magnitude and direction of the lateral load applied to the bearings, which are arranged at equal intervals, may be calculated based on the force detected by two of the plurality of force sensors.
力覚センサが3個の場合はそれぞれ隣接する2個の力覚センサとロッドブッシュの軸心とのなす角度を120度に設定し、力覚センサが4個の場合はそれぞれ隣接する2個の力覚センサとロッドブッシュの軸心とのなす角度を90度に設定することが望ましい。どちらの場合も横荷重は2個の力覚センサに検知される。横荷重の大きさと方向は、それぞれの力覚センサに検知された力の大きさから計算することができる。 When there are three force sensors, the angle between the two adjacent force sensors and the axis of the rod bush is set to 120 degrees, and when there are four force sensors, the two adjacent force sensors are set. It is desirable to set the angle between the force sensor and the axis of the rod bush to 90 degrees. In both cases, the lateral load is detected by the two force sensors. The magnitude and direction of the lateral load can be calculated from the magnitude of the force detected by each force sensor.
(4)
第4の発明にかかる流体圧直動アクチュエータは、第3の発明にかかる流体圧直動アクチュエータにおいて、さらに、表示装置を備え、表示装置は、対象となるピストンロッドおよび力覚センサの諸元を入力することで、横荷重の荷重値および方向を表示、および/または、外部に出力してもよい。
(4)
The fluid pressure linear actuator according to the fourth aspect of the invention further comprises a display device in the fluid pressure linear actuator according to the third invention, and the display device includes the specifications of the piston rod and the force sensor. By inputting, the load value and direction of the lateral load may be displayed and / or output to the outside.
この場合、2個の力覚センサの出力をセンサの感度を参照して荷重値に変換し、これらの荷重値をもとに横荷重の荷重値および方向を計算して表示、および/または、外部に出力してもよい。また、ピストンロッドの先端からピストンまでの距離と軸受部からピストンまでの距離との比を用いて、ピストンロッドの先端に横荷重がかかっているとした場合の荷重値を表示、および/または、外部に出力してもよい。 In this case, the outputs of the two force sensors are converted into load values by referring to the sensitivity of the sensors, and the load values and directions of the lateral load are calculated and displayed based on these load values, and / or. It may be output to the outside. In addition, using the ratio of the distance from the tip of the piston rod to the piston and the distance from the bearing to the piston, the load value when a lateral load is applied to the tip of the piston rod is displayed and / or. It may be output to the outside.
(5)
第5の発明にかかる流体圧直動アクチュエータは、第4の発明にかかる流体圧直動アクチュエータにおいて、表示装置は横荷重の荷重値を常時監視し、適正範囲外の荷重値を検出した場合に警報信号を出力、および/または、流体圧直動アクチュエータの駆動装置に停止信号を出力してもよい。
(5)
The fluid pressure linear actuator according to the fifth invention is the fluid pressure linear actuator according to the fourth invention, when the display device constantly monitors the load value of the lateral load and detects a load value outside the appropriate range. An alarm signal may be output and / or a stop signal may be output to the drive device of the fluid pressure linear actuator.
適正範囲外の横荷重が印加された場合、警報信号により操作者に知らせるとともに、流体圧直動アクチュエータの駆動装置に停止信号を出力することによって流体圧直動アクチュエータの作動を停止することができる。 When a lateral load outside the proper range is applied, the operation of the fluid pressure linear actuator can be stopped by notifying the operator with an alarm signal and outputting a stop signal to the drive device of the fluid pressure linear actuator. ..
(6)
第6の発明にかかる流体圧直動アクチュエータは、第4から第5の発明にかかる流体圧直動アクチュエータにおいて、表示装置は横荷重の方向を常時監視し、適正範囲外の方向の横荷重を検出した場合に警報信号を出力してもよい。
(6)
The fluid pressure linear actuator according to the sixth invention is the fluid pressure linear actuator according to the fourth to fifth inventions. The display device constantly monitors the direction of the lateral load, and the lateral load in the direction outside the appropriate range is applied. An alarm signal may be output when it is detected.
ピストンロッドに横荷重が常時印加される用途においても、適正範囲外の方向の横荷重が印加された場合には、警報信号により操作者に知らせることができる。 Even in applications where a lateral load is constantly applied to the piston rod, if a lateral load is applied in a direction outside the appropriate range, the operator can be notified by an alarm signal.
(7)
他の局面に従う複合アクチュエータは、互いに平行に配置され、連携して1つの被加圧物を押し引きする、複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータのそれぞれを駆動する駆動装置と、駆動装置を制御する制御装置と、を備え、複数のアクチュエータは、一局面から第3の発明にかかる流体圧直動アクチュエータを含み、流体圧直動アクチュエータが横荷重の大きさと方向とを制御装置に出力し、制御装置は流体圧直動アクチュエータの横荷重の大きさが小さくなるように駆動装置を制御する。
すなわち、複数の流体圧直動アクチュエータのうちの少なくとも1つは一局面から第3の発明にかかる流体圧直動アクチュエータであって、横荷重の大きさと方向とを制御装置に出力し、制御装置は複数の流体圧直動アクチュエータの横荷重の大きさが小さくなるように駆動装置を制御する。
(7)
The compound actuators according to the other aspects are arranged in parallel with each other and control a plurality of actuators that push and pull one pressurized object in cooperation with each other, a drive device for driving each of the plurality of actuators, and a drive device. The plurality of actuators include a control device, and the plurality of actuators include the fluid pressure direct acting actuator according to the third aspect of the invention, and the fluid pressure direct acting actuator outputs the magnitude and direction of the lateral load to the control device for control. The device controls the drive device so that the magnitude of the lateral load of the fluid pressure linear actuator is small.
That is, at least one of the plurality of fluid pressure direct acting actuators is the fluid pressure direct acting actuator according to the third aspect of the present invention, and outputs the magnitude and direction of the lateral load to the control device and controls the control device. Controls the drive so that the magnitude of the lateral load of the plurality of fluid pressure linear actuators is small.
複数の流体圧直動アクチュエータを用いて1つの被加圧物を加圧する複合アクチュエータにおいては、それぞれの流体圧直動アクチュエータの作動量が完全に一致しているか否かを確認するのは困難であり、実際には作動量がアクチュエータ毎に異なる場合がある。このように複合アクチュエータは、各アクチュエータで作動量が異なると、装置内部で歪が生じるため、金属疲労による部品の破断など、故障の原因となっていた。
この場合、各ピストンロッドには横荷重が発生する。例えば、平行で左右対称に配置された2つの流体圧直動アクチュエータで1つの被加圧物を押す場合、右側の流体圧直動アクチュエータの作動量が大きいと、ピストンロッドに左方向の横荷重が印加される。複数の流体圧直動アクチュエータのうちの少なくとも1つを一局面から第3の発明にかかる流体圧直動アクチュエータとすれば、この左方向の横荷重を検出することができることから、左方向の横荷重が小さくなるよう左右のアクチュエータの駆動力を制御することができる。
これにより、各アクチュエータの作動量を均一にすることができるため、各アクチュエータの力を確実に効率よく被加圧物に伝えることができるとともに、複合アクチュエータの故障を防止することができる。
なお、複数の流体圧直動アクチュエータを駆動する駆動装置としては、各アクチュエータにそれぞれ駆動装置(ポンプ)を接続してもよいし、各アクチュエータと1つのポンプとの間にそれぞれ切換弁またはサーボ弁を挿入した構成としてもよい。
In a composite actuator that pressurizes one object to be pressurized using multiple fluid pressure direct acting actuators, it is difficult to confirm whether or not the operating amounts of the respective fluid pressure direct acting actuators are completely the same. Actually, the operating amount may differ for each actuator. As described above, when the operating amount of each actuator is different, the composite actuator is distorted inside the device, which causes a failure such as breakage of parts due to metal fatigue.
In this case, a lateral load is generated on each piston rod. For example, when pushing one object to be pressed by two fluid pressure linear actuators arranged in parallel and symmetrically, if the amount of operation of the fluid pressure linear actuator on the right side is large, a lateral load in the left direction is applied to the piston rod. Is applied. If at least one of the plurality of fluid pressure direct acting actuators is the fluid pressure direct acting actuator according to the third aspect from one aspect, the lateral load in the left direction can be detected, so that the lateral load in the left direction can be detected. The driving force of the left and right actuators can be controlled so that the load becomes small.
As a result, the operating amount of each actuator can be made uniform, so that the force of each actuator can be reliably and efficiently transmitted to the object to be pressurized, and the failure of the composite actuator can be prevented.
As the drive device for driving the plurality of fluid pressure direct acting actuators, a drive device (pump) may be connected to each actuator, or a switching valve or a servo valve between each actuator and one pump, respectively. It may be configured by inserting.
(8)
さらに他の局面に従う複合アクチュエータの制御方法は、互いに平行に配置され、連携して1つの被加圧物を押し引きする、複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータのそれぞれを駆動する駆動装置と、駆動装置を制御する制御装置とを備える複合アクチュエータの制御方法であって、複数のアクチュエータのうちの少なくとも1つが流体圧直動アクチュエータであり、流体圧直動アクチュエータが横荷重の大きさと方向を検出し、制御装置に入力するステップ(入力ステップ)と、制御装置が、横荷重の大きさが小さくなるように、複数のアクチュエータのそれぞれに対する駆動装置の駆動力を制御するステップ(制御ステップ)と、を含む。
(8)
The control method of the composite actuator according to still another aspect is to drive a plurality of actuators, which are arranged in parallel with each other and push and pull one pressurized object in cooperation with each other, and a drive device for driving each of the plurality of actuators. A method of controlling a composite actuator including a control device for controlling a device, in which at least one of a plurality of actuators is a fluid pressure direct acting actuator, and the fluid pressure direct acting actuator detects the magnitude and direction of a lateral load. , A step of inputting to the control device (input step) and a step of controlling the driving force of the driving device with respect to each of the plurality of actuators so that the control device reduces the magnitude of the lateral load (control step). include.
複数の互いに平行に配置された流体圧直動アクチュエータで連携して1つの被加圧物を押し引きする場合、複数の流体圧直動アクチュエータの変位量が異なると、ピストンロッドに横荷重が発生する。この場合、流体圧直動アクチュエータの横荷重を検出し、横荷重が小さくなるように、複数の駆動装置のそれぞれの駆動力を制御することにより、横荷重を小さくすることができる。 When pushing and pulling one pressurized object in cooperation with multiple fluid pressure linear actuators arranged in parallel with each other, if the displacement amounts of the plurality of fluid pressure linear actuators are different, a lateral load is generated on the piston rod. do. In this case, the lateral load can be reduced by detecting the lateral load of the fluid pressure linear actuator and controlling the driving force of each of the plurality of driving devices so that the lateral load becomes small.
(9)
第9の発明にかかる流体圧直動アクチュエータの制御方法は、さらに他の局面に従う複合アクチュエータの制御方法において、複数のアクチュエータのそれぞれに対する駆動装置の駆動力を制御するステップ(制御ステップ)は、1つの被加圧物を連携して押す場合、横荷重が検出された方向に配置されたアクチュエータの押す方向の駆動力を増加させ、1つの被加圧物を連携して引く場合、横荷重が検出された方向に配置されたアクチュエータの引く方向の駆動力を減少させるように制御してもよい。
すなわち、1つの被加圧物を連携して押す場合、一方の端部に配置され、内側方向の横荷重が大きい流体圧直動アクチュエータの駆動力を減少させ、他方の端部に配置され、外側方向の横荷重が大きい流体圧直動アクチュエータの駆動力を増加させるように制御してもよい。
(9)
In the control method of the fluid pressure direct acting actuator according to the ninth aspect of the present invention, in the control method of the composite actuator according to still another aspect, the step (control step) of controlling the driving force of the driving device for each of the plurality of actuators is 1. When pushing two objects to be pressed in cooperation, the driving force in the pushing direction of the actuator arranged in the direction in which the lateral load is detected is increased, and when one object to be pressed is pulled in cooperation, the lateral load is applied. It may be controlled to reduce the driving force in the pulling direction of the actuator arranged in the detected direction.
That is, when pushing one pressurized object in cooperation, it is arranged at one end, reduces the driving force of the fluid pressure linear actuator having a large lateral load in the inward direction, and is arranged at the other end. It may be controlled to increase the driving force of the fluid pressure linear actuator having a large lateral load in the outward direction.
複数の互いに平行に配置された流体圧直動アクチュエータで連携して1つの被加圧物を押す場合、一方の端部の変位が大きいとその端部の流体圧直動アクチュエータには内側方向の横荷重が印加され、他方の端部の流体圧直動アクチュエータには外側方向の横荷重が印加される。したがって、一方の端部の流体圧直動アクチュエータと他方の端部の流体圧直動アクチュエータとの横荷重の方向と大きさとを検知し、内側方向の横荷重が大きい流体圧直動アクチュエータの駆動力を減少させ、外側方向の横荷重が大きい流体圧直動アクチュエータの駆動力を増加させることにより、横荷重の小さい状態で1つの被加圧物を押すことができる。
なお、複数の互いに平行に配置された流体圧直動アクチュエータで連携して1つの被加圧物を引く場合には、内側方向の横荷重が大きい直動アクチュエータの駆動力を増加させ、外側方向の横荷重が大きい直動アクチュエータの駆動力を減少させる必要がある。
When pushing one object to be pressed in cooperation with multiple fluid pressure linear actuators arranged in parallel with each other, if the displacement of one end is large, the fluid pressure linear actuator at that end is inward. A lateral load is applied, and an outward lateral load is applied to the fluid pressure linear actuator at the other end. Therefore, the direction and magnitude of the lateral load between the fluid pressure linear actuator at one end and the fluid pressure linear actuator at the other end are detected, and the drive of the fluid pressure linear actuator having a large lateral load in the inward direction is detected. By reducing the force and increasing the driving force of the fluid pressure linear actuator having a large lateral load, one object to be pressed can be pushed with a small lateral load.
When pulling one pressurized object in cooperation with a plurality of fluid pressure linear acting actuators arranged in parallel with each other, the driving force of the linear acting actuator having a large lateral load in the inward direction is increased, and the driving force in the outward direction is increased. It is necessary to reduce the driving force of the linear actuator with a large lateral load.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付す。また、同符号の場合には、それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さないものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are designated by the same reference numerals. Further, in the case of the same reference numeral, their names and functions are also the same. Therefore, detailed explanations about them will not be repeated.
[第1の実施形態]
図1は第1の実施形態の流体圧直動アクチュエータ本体100の構造を示す模式的断面図、図2は図1の流体圧直動アクチュエータ本体100のA-A’面の模式的断面図、図3は力覚センサ80の構成の一例を示す模式的斜視図、図4(a)は横荷重がない場合のひずみゲージ85とロッドブッシュ40とリテーナ50との関係、図4(b)は下方向に横荷重がかかった場合の関係、図4(c)は上方向に横荷重がかかった場合の関係を示す模式図である。
また、図5は力覚センサ80が4個の場合の横荷重と各力覚センサ80に印加される荷重との関係を示す模式的説明図、図6は力覚センサ80が3個の場合の横荷重と各力覚センサ80に印加される荷重との関係を示す模式的説明図、図7は流体圧直動アクチュエータ200の全体構成を示す模式的ブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the fluid pressure linear
Further, FIG. 5 is a schematic explanatory view showing the relationship between the lateral load when the
流体圧直動アクチュエータ本体100は、図1の断面図に示す通り、ピストンロッド10、ピストン20、シリンダチューブ30、ロッドブッシュ40、リテーナ50、ダストパッキン60、ロッドパッキン70、ヘッドカバー90などから構成されている。ロッドブッシュ40とリテーナ50とはピストンロッド10の軸受部55を構成する。
本発明の流体圧直動アクチュエータ本体100には、軸受部55に印加される横荷重を検知するために力覚センサ80が軸受部55のロッドブッシュ40とリテーナ50との間に配置されている。ロッドブッシュ40の外周部には力覚センサ80を挿入するための凹部が形成されており、力覚センサ80は、ロッドブッシュ40の外周部に形成された凹部に、円周方向等間隔に3個、または4個配置されている。図2は力覚センサ80が4個の場合である。図2において、例えばピストンロッド10に下方向の横荷重が印加された場合、Cの力覚センサ80に荷重が印加され、ピストンロッド10に右下方向の横荷重が印加された場合は、CおよびDの力覚センサ80に荷重が印加される。
なお、流体圧直動アクチュエータ本体100には、リテーナ50の外側にリテーナ50を固定する取付金具が配置されたものと、リテーナ50と取付金具とが一体化した取付フランジが直接ロッドブッシュ40の外周を覆っているものとがある。取付フランジが直接ロッドブッシュ40の外周を覆っているアクチュエータの場合は、力覚センサ80は、ロッドブッシュ40と取付フランジとの間に配設される。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 1, the fluid pressure direct acting actuator
In the fluid pressure direct acting actuator
In the fluid pressure direct acting actuator
(力覚センサ80の構造と動作)
力覚センサ80としてはひずみゲージ85を弾性体82に貼り付けたものを用いることができる。図3に力覚センサ80の構成の一例を示した。力覚センサ80はひずみゲージ85をひずみゲージ85の長手方向(ひずみに対する抵抗変化の大きい方向)が横荷重の印加される方向と平行になるように、弾性体82に貼り付けることが望ましい。
なお、弾性体82としては、弾性変形領域のある鉄鋼材料を用いることが望ましい。
また、弾性体82を使用せず、ロッドブッシュ40に凹部を設け、ロッドブッシュ40の凹部にひずみゲージ85を直接貼り付けてもよい。
(Structure and operation of force sensor 80)
As the
As the
Further, instead of using the
図4(a)は、ピストンロッド10からロッドブッシュ40に横荷重が印加されない場合のロッドブッシュ40、力覚センサ80、リテーナ50の状態を示す。また、図4(b)および(c)はピストンロッド10からロッドブッシュ40に力Fが印加された場合の状態を示す。図4(b)のように下向きの力Fが印加された場合には、ロッドブッシュ40とリテーナ50との間の隙間が小さくなり、その分、力覚センサ80は上下方向に圧縮される。一方、図4(c)のように上向きの力Fが印加された場合はロッドブッシュ40とリテーナ50との間の隙間が大きくなるが、力覚センサ80とリテーナ50との間にも隙間ができ、力覚センサ80の形状は変化しない。したがって、図4の力覚センサ80は下方向に力Fが印加された場合にのみ出力(ひずみゲージ85の抵抗値)が変化する。
FIG. 4A shows the states of the
(複数の力覚センサによる横荷重の大きさと方向の検知方法)
図5には、力覚センサ80が4個の場合の横荷重と各力覚センサ80に印加される荷重との関係を、図6には、力覚センサ80が3個の場合の横荷重と各力覚センサ80に印加される荷重との関係を示した。
図5は、力Fが、4個の力覚センサ80のうちのCとDの間であってCとの角度がθの方向に印加された場合の、Cの力覚センサ80にかかる力F1とDの力覚センサ80にかかる力F2を示している。
図5より、F1=Fcos(θ)、F2=Fsin(θ)である。
したがって、力Fは、
(Method of detecting the magnitude and direction of lateral load by multiple force sensors)
FIG. 5 shows the relationship between the lateral load when there are four
FIG. 5 shows the force applied to the
From FIG. 5, F1 = Fcos (θ) and F2 = Fsin (θ).
Therefore, the force F is
(式1)
で表される。また、力FとC方向とのなす角度θは、
(Equation 1)
It is represented by. Further, the angle θ formed by the force F and the C direction is
(式2)
で表される。
(Equation 2)
It is represented by.
図6は、力Fが、3個の力覚センサ80のうちのBとCの間であってCとの角度がθの方向に印加された場合の、Cの力覚センサ80にかかる力F1とDの力覚センサ80にかかる力F2とを示している。
この場合、平行四辺形の面積Sは、
S=F1×F2×sin(120°)
S=F×F1×sin(θ)
S=F×F2×sin(120°-θ)
で表すことができるので、これらを組み合わせることにより、力FとC方向とのなす角度θは、
FIG. 6 shows the force applied to the
In this case, the area S of the parallelogram is
S = F1 × F2 × sin (120 °)
S = F × F1 × sin (θ)
S = F × F2 × sin (120 ° -θ)
By combining these, the angle θ between the forces F and the C direction can be calculated by.
(式3)
で表される。また、力Fの大きさは、上記θを用いて、
(Equation 3)
It is represented by. Further, the magnitude of the force F is determined by using the above θ.
(式4)
で表される。
(Equation 4)
It is represented by.
(流体圧直動アクチュエータ200の全体構成)
図7には流体圧直動アクチュエータ本体100と表示装置130とからなる流体圧直動アクチュエータ200の構成を示す。表示装置130は、制御回路110および表示器120で構成されており、力覚センサ80のA、B、C、およびD(力覚センサ80が3個の場合は、A、B、およびC)の出力は表示装置130に入力され、制御回路110で横荷重の大きさFおよび角度θが計算される。計算された横荷重の大きさFおよび角度θは表示器120に表示されるとともに外部の遠隔監視装置140に出力される。遠隔監視装置140としては、例えば、パーソナルコンピュータ、またはスマートフォンなどを使用することができる。また、流体圧直動アクチュエータ200は駆動装置210で駆動されている。
(Overall configuration of fluid pressure direct acting actuator 200)
FIG. 7 shows the configuration of the fluid pressure
(芯出し(シャフトアライメント)方法)
従来、流体圧直動アクチュエータ200は、ピストンロッド10と軸受部55とを芯出し(シャフトアライメント)するために、以下のような方法で据付されていた。
手順1:ピストンロッド10をシリンダチューブ30に引き込んだ状態で装置に仮止めする。
手順2:芯出しができているか確認する。
この芯出しができているかを確認する方法としては、例えば、以下の方法が用いられる。
a)流体圧直動アクチュエータ200を動作させ、ピストンロッド10の動作中にビビリ(スティックスリップ:摩擦面間に生ずる微視的な摩擦面の付着、滑りの繰り返しによって引き起こされる自励振動のこと)がないことを確認する。
b)流体圧直動アクチュエータ200の取付方向が鉛直下向きの場合、流体圧直動アクチュエータ本体100にタコ糸を垂らせて、シリンダチューブ30およびシリンダチューブ30から引き出されたピストンロッド10がともに鉛直方向であることを確認する。
c)ピストンロッド10にダイヤルゲージを当てて、流体圧直動アクチュエータ本体100を動作させ、ダイヤルゲージのダイヤルの振れがないことを確認する。
手順3:芯ずれがある場合は芯ずれをなくすように調整する。
この芯ずれを調整する方法としては、例えば、以下の方法が用いられる。
d)直動アクチュエータを固定している装置と軸受部55との間にシム(間隔調整用の薄板)をはさむ。
e)装置側にアジャスタボルト等の調整機構がある場合は、調整機構により装置側取付プレートの傾きを調整する。
(Centering (shaft alignment) method)
Conventionally, the fluid pressure
Step 1: Temporarily fix the
Step 2: Check if the centering is done.
As a method for confirming whether or not the centering is completed, for example, the following method is used.
a) The fluid pressure
b) When the mounting direction of the fluid pressure
c) A dial gauge is applied to the
Step 3: If there is misalignment, adjust so that the misalignment is eliminated.
As a method for adjusting this misalignment, for example, the following method is used.
d) A shim (thin plate for adjusting the spacing) is sandwiched between the device fixing the linear actuator and the bearing
e) If there is an adjustment mechanism such as an adjuster bolt on the device side, the tilt of the device side mounting plate is adjusted by the adjustment mechanism.
第1の実施形態の流体圧直動アクチュエータ200では、上記手順2および3をより簡単にかつ高精度に行うことができる。具体的には、ピストンロッド10をシリンダチューブ30から引き出した状態で横荷重(力覚センサ80の出力)の大きさと方向を検出する。
そして、横荷重が一定以上検出された場合には、横荷重の検出された方向の軸受部55と装置との間にシムを挿入するか、または調整機構で軸受部55と装置との間の距離を大きくする。
その後、再度横荷重を検出し、必要であればさらに調整を続ける。
この方法では、横荷重の大きさと方向が目で見てわかるため、横荷重の検出結果を見ながら調整することができる。
In the fluid pressure
When a lateral load is detected above a certain level, a shim is inserted between the bearing
After that, the lateral load is detected again, and further adjustment is continued if necessary.
In this method, since the magnitude and direction of the lateral load can be visually recognized, adjustment can be made while observing the detection result of the lateral load.
流体圧直動アクチュエータ本体100のピストンロッド10は、周囲の構造物との接触等により、想定外の大きな横荷重を受けたり、想定外の方向から横荷重を受けたりすることがある。また、通常の作業中においても、軸受の摩耗等により、軸受部55に大きな横荷重が印加されることもある。
これらの想定外の横荷重を受けた場合に迅速に対応するために、本実施形態の流体圧直動アクチュエータ200では、適正範囲外の荷重値を検出した場合、および/または、適正範囲外の方向の横荷重を検出した場合には、表示装置130の表示器120に警戒信号を表示するとともに、音声等により警戒信号を出力する。さらに、流体圧直動アクチュエータ200を駆動する駆動装置210に停止信号を送り、流体圧直動アクチュエータ200の駆動を停止することが望ましい。
また、表示装置130が遠隔監視装置140に接続されている場合は、遠隔監視装置140に警報信号を送信することが望ましい。
なお、表示装置130は、例えば常時横荷重を監視する必要がない場合には、必要な時だけ流体圧直動アクチュエータ本体100に接続してもよい。
The
In order to quickly respond to these unexpected lateral loads, the fluid pressure
When the
The
[第2の実施形態]
図8は、第2の実施形態の複合アクチュエータ250の構成を示す模式的ブロック図である。図8の複合アクチュエータ250は、2台の流体圧直動アクチュエータ本体100a,100b、制御装置220、および2台の駆動装置210a、210bで構成されている。駆動装置210a、210bは両方向ポンプおよび両方向モータで構成されている。
なお、第1の実施形態の流体圧直動アクチュエータ本体100は横荷重の大きさと方向とを出力できるため、例えば流体圧直動アクチュエータ本体100aを第1の実施形態の流体圧直動アクチュエータ本体100とし、流体圧直動アクチュエータ本体100bは横荷重の検出機能のないアクチュエータとしてもよい。
図8の複合アクチュエータ250では、流体圧直動アクチュエータ本体100a、100bのピストンロッド10a、10bが1つの被加圧物230に固定され、連携して被加圧物230を押し上げる。この場合、例えば流体圧直動アクチュエータ本体100aの被加圧物230を押し上げる力が流体圧直動アクチュエータ本体100bの力より大きく、ピストンロッド10bをピストンロッド10aよりも上方向に押し上げようとすると、ピストンロッド10a、10bに左向きの横荷重がかかる。そして、左向きの横荷重がかかると、軸受部55のダストパッキン60やロッドパッキン70(図1参照)にピストンロッド10a、10bの横荷重が印加され、パッキンの摩耗からさらには流体のリークにもつながる可能性がある。また、この場合、複合アクチュエータ250内部で歪が生じるため、金属疲労による部品の破断など、故障の原因になることも考えられる。
このピストンロッド10a、10bへの横荷重の印加を避けるためには、駆動装置210a、210bの駆動力のバランスを調整する必要がある。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a schematic block diagram showing the configuration of the
Since the fluid pressure direct acting actuator
In the
In order to avoid applying the lateral load to the
第2の実施形態の複合アクチュエータ250では、流体圧直動アクチュエータ本体100a(または流体圧直動アクチュエータ本体100aと流体圧直動アクチュエータ本体100b)から横荷重の大きさと方向との情報を制御装置220に入力し、制御装置220が駆動装置210a、210bの駆動力を調整することにより、ピストンロッド10a、10bに横荷重が印加されないように制御している。
具体的には、例えば2台の流体圧直動アクチュエータ本体100a、100bを備える複合アクチュエータ250が被加圧物230を押し上げる場合、左向き(流体圧直動アクチュエータ本体100aの外側方向、および流体圧直動アクチュエータ本体100bの内側方向)の横荷重が検出された場合には右側の流体圧直動アクチュエータ本体100bを駆動する駆動装置210bの駆動力を減少させ、右向きの横荷重が検出された場合には右側の流体圧直動アクチュエータ本体100bを駆動する駆動装置210bの駆動力を増加させることにより、ピストンロッド10a、10bに横荷重が印加されないようにすることができる。
また、複合アクチュエータ250が連携して1つの被加圧物230を引く場合には、左向きの横荷重が検出された場合には右側の流体圧直動アクチュエータ本体100bを駆動する駆動装置210bの駆動力を増加させ、右向きの横荷重が検出された場合には右側の流体圧直動アクチュエータ本体100bを駆動する駆動装置210bの駆動力を減少させることにより、ピストンロッド10a、10bに横荷重が印加されないようにすることができる。
また、本実施形態では、流体圧直動アクチュエータ本体100a、100bは2台であるが、例えば3台とするなど、台数を増やしてもよい。この場合、一方の端部の流体圧直動アクチュエータと他方の端部の流体圧直動アクチュエータの駆動力とを調整することで、横荷重を少なくすることができる。
In the
Specifically, for example, when the
Further, when the
Further, in the present embodiment, the number of the fluid pressure direct acting actuator
図9は、第2の実施形態の複合アクチュエータ250の他の構成を示す模式的ブロック図である。図8では、流体圧直動アクチュエータ本体100a、100bのそれぞれに両方向ポンプおよび両方向モータで構成されている駆動装置210a、210bが接続されているのに対して、図9では、流体圧直動アクチュエータ本体100a、100bのそれぞれと片方向ポンプおよび片方向モータで構成されている駆動装置210との間に比例制御機能を備えた切換弁260a、260bが挿入されている。また、流体圧直動アクチュエータ本体100a、100bをより高精度に制御する場合は、切換弁260a、260bをサーボ弁に変更することが望ましい。
FIG. 9 is a schematic block diagram showing another configuration of the
この場合において、2以上の直動アクチュエータ200を備える複合アクチュエータ250は、全ての直動アクチュエータ200が、横荷重がゼロとなるように(ゼロに近づくように)制御することが最も好ましい。または、各直動アクチュエータ200の横荷重の値の合計値が、最小となるように制御してもよい。
または、直動アクチュエータ200が3以上ある場合は、横荷重が最大値になるアクチュエータおよび/または横荷重が最小値になる直動アクチュエータ200を制御することによって、横荷重の値が突出している直動アクチュエータ200の数を減らすように制御してもよい。
このようにして、複合アクチュエータ250の据付作業時に各直動アクチュエータ200の作動量を調整することができる。
さらに、複合アクチュエータ250を動作させるときに、被加圧物230の重心(作用点)と複合アクチュエータ250の力点とが一致しない場合がる。そうすると、直動アクチュエータ200毎に異なる反力が生じるために、直動アクチュエータ200毎に作動量が変わり、横荷重が発生する場合がある。そのような場合には、被加圧物230に応じて横荷重が小さくなるように制御することによって、各アクチュエータの作動量を均一にすることができる。これにより、各直動アクチュエータ200の力を確実に効率よく被加圧物230に伝えることができるとともに、複合アクチュエータ250の故障を防止することができる。
In this case, in the
Alternatively, when there are three or more
In this way, the operating amount of each
Further, when operating the
本発明において、力覚センサ80が『力覚センサ』に相当し、軸受部55が『軸受部』に相当し、流体圧直動アクチュエータ本体100、100a、100b、および、流体圧直動アクチュエータ200が『流体圧直動アクチュエータ』に相当し、表示装置130が『表示装置』に相当し、ロッドブッシュ40が『ロッドブッシュ』に相当し、リテーナ50が『リテーナ』に相当し、ひずみゲージ85が『ひずみゲージ』に相当し、ピストンロッド10、10a、10bが『ピストンロッド』に相当し、被加圧物230が『被加圧物』に相当し、駆動装置210、210a、210bが『駆動装置』に相当し、制御装置220が『制御装置』に相当し、複合アクチュエータ250が『複合アクチュエータ』に相当する。
In the present invention, the
本発明の好ましい一実施形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。 A preferred embodiment of the present invention is as described above, but the present invention is not limited thereto. It will be appreciated that various embodiments are made that do not deviate from the spirit and scope of the invention. Further, in the present embodiment, the actions and effects according to the constitution of the present invention are described, but these actions and effects are examples and do not limit the present invention.
10 ピストンロッド
40 ロッドブッシュ
50 リテーナ
55 軸受部
80 力覚センサ
85 ひずみゲージ
100、100a、100b 流体圧直動アクチュエータ本体
130 表示装置
200 流体圧直動アクチュエータ
210、210a、210b 駆動装置
220 制御装置
230 被加圧物
250 複合アクチュエータ
10
Claims (9)
前記力覚センサはひずみゲージであって、前記ロッドブッシュと、前記リテーナまたは取付フランジとの間に配設される、請求項1に記載の流体圧直動アクチュエータ。 The bearing portion is composed of a cylindrical rod bush and a retainer or a mounting flange that covers the outer circumference of the rod bush.
The fluid pressure direct acting actuator according to claim 1, wherein the force sensor is a strain gauge and is disposed between the rod bush and the retainer or the mounting flange.
前記軸受部にかかる前記横荷重の大きさと方向とは、複数個の前記力覚センサのうちの2個の前記力覚センサで検出された力に基づいて計算される、請求項1または2に記載の流体圧直動アクチュエータ。 The force sense sensors are three or four, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the bearing portion.
The magnitude and direction of the lateral load applied to the bearing portion are calculated based on the force detected by two of the plurality of force sensors, according to claim 1 or 2. The fluid pressure direct acting actuator described.
前記表示装置は、対象となるピストンロッドおよび前記力覚センサの諸元を入力することで、前記横荷重の荷重値および方向を表示、および/または、外部に出力する、請求項3に記載の流体圧直動アクチュエータ。 In addition, it is equipped with a display device.
The third aspect of claim 3, wherein the display device displays and / or outputs the load value and direction of the lateral load by inputting the specifications of the target piston rod and the force sensor. Fluid pressure direct acting actuator.
前記複数のアクチュエータのそれぞれを駆動する駆動装置と、
前記駆動装置を制御する制御装置と、を備え、
前記複数のアクチュエータは、請求項1から3のいずれか1項に記載の流体圧直動アクチュエータを含み、前記流体圧直動アクチュエータが前記横荷重の大きさと方向とを前記制御装置に出力し、
前記制御装置は前記流体圧直動アクチュエータの前記横荷重の大きさが小さくなるように前記駆動装置を制御する、複合アクチュエータ。 Multiple actuators that are arranged parallel to each other and work together to push and pull one pressurized object,
A drive device that drives each of the plurality of actuators,
A control device for controlling the drive device is provided.
The plurality of actuators include the fluid pressure direct acting actuator according to any one of claims 1 to 3, and the fluid pressure direct acting actuator outputs the magnitude and direction of the lateral load to the control device.
The control device is a composite actuator that controls the drive device so that the magnitude of the lateral load of the fluid pressure direct acting actuator becomes small.
前記複数のアクチュエータのうちの少なくとも1つが流体圧直動アクチュエータであり、前記流体圧直動アクチュエータが横荷重の大きさと方向を検出し、前記制御装置に入力するステップと、
前記制御装置が、前記横荷重の大きさが小さくなるように、前記複数のアクチュエータのそれぞれに対する前記駆動装置の駆動力を制御するステップと、を含む、複合アクチュエータの制御方法。 A composite including a plurality of actuators arranged in parallel with each other and cooperating to push and pull one pressurized object, a drive device for driving each of the plurality of actuators, and a control device for controlling the drive device. It ’s an actuator control method.
At least one of the plurality of actuators is a fluid pressure direct acting actuator, and the step of detecting the magnitude and direction of the lateral load by the fluid pressure direct acting actuator and inputting the input to the control device.
A method for controlling a composite actuator, comprising a step of controlling the driving force of the driving device with respect to each of the plurality of actuators so that the control device reduces the magnitude of the lateral load.
1つの被加圧物を連携して押す場合、前記横荷重が検出された方向に配置された前記アクチュエータの押す方向の駆動力を増加させ、
1つの被加圧物を連携して引く場合、前記横荷重が検出された方向に配置された前記アクチュエータの引く方向の駆動力を減少させるように制御する、請求項8に記載の複合アクチュエータの制御方法。
The step of controlling the driving force of the driving device for each of the plurality of actuators is
When pushing one pressurized object in cooperation, the driving force in the pushing direction of the actuator arranged in the direction in which the lateral load is detected is increased.
The composite actuator according to claim 8, wherein when one pressurized object is pulled in cooperation with each other, the driving force in the pulling direction of the actuator arranged in the direction in which the lateral load is detected is controlled to be reduced. Control method.
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