JP5214365B2 - Actuator device and power assist device - Google Patents

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JP5214365B2 JP2008204050A JP2008204050A JP5214365B2 JP 5214365 B2 JP5214365 B2 JP 5214365B2 JP 2008204050 A JP2008204050 A JP 2008204050A JP 2008204050 A JP2008204050 A JP 2008204050A JP 5214365 B2 JP5214365 B2 JP 5214365B2
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Description

本発明は、流体が供給されることによって駆動するアクチュエータを備えたアクチュエータ装置およびそれを搭載したパワーアシスト装置に関する。   The present invention relates to an actuator device including an actuator that is driven when a fluid is supplied, and a power assist device equipped with the actuator device.

例えば、人の力を増幅させて出力するアクチュエータ装置として、油圧シリンダ等の流体圧シリンダと、流体圧シリンダに流体を供給するポンプと、ポンプを駆動するモータと、を備えたアクチュエータ装置が知られている(例えば、特許文献1〜3参照)。   For example, an actuator device that includes a fluid pressure cylinder such as a hydraulic cylinder, a pump that supplies fluid to the fluid pressure cylinder, and a motor that drives the pump is known as an actuator device that amplifies and outputs human force. (For example, refer to Patent Documents 1 to 3).

図7に、そのようなアクチュエータ装置の一例を示す。このアクチュエータ装置100は、油圧シリンダ101と、油圧ポンプ102と、油圧ポンプ102を駆動するモータ103とを備えている。油圧シリンダ101はシリンダ本体101aとピストンロッド101bとを備えている。シリンダ本体101aの内部は、ピストンロッド101bによって第1圧力室111と第2圧力室112とに区画されている。油圧ポンプ102と第1圧力室111とは、管路104を介して連通している。油圧ポンプ102と第2圧力室112とは、管路105を介して連通している。   FIG. 7 shows an example of such an actuator device. The actuator device 100 includes a hydraulic cylinder 101, a hydraulic pump 102, and a motor 103 that drives the hydraulic pump 102. The hydraulic cylinder 101 includes a cylinder body 101a and a piston rod 101b. The inside of the cylinder body 101a is partitioned into a first pressure chamber 111 and a second pressure chamber 112 by a piston rod 101b. The hydraulic pump 102 and the first pressure chamber 111 communicate with each other via a pipe line 104. The hydraulic pump 102 and the second pressure chamber 112 communicate with each other via a pipe line 105.

モータ103は双方向に回転可能である。モータ103が図7における時計回り方向に回転すると、第1圧力室111内の油が管路104を通じて油圧ポンプ102に吸入される一方、油圧ポンプ102から管路105を通じて第2圧力室112に油が供給される。その結果、第2圧力室112の推力(なお、推力=受圧面積×圧力である。)が第1圧力室111の推力よりも高くなり、ピストンロッド101bは左方向に移動し、収縮する。逆に、モータ103が図7における反時計回り方向に回転すると、第2圧力室112内の油が管路105を通じて油圧ポンプ102に吸入される一方、油圧ポンプ102から管路104を通じて第1圧力室111に油が供給される。その結果、第1圧力室111の推力が第2圧力室112の推力よりも大きくなり、ピストンロッド101bは右方向に移動し、伸長する。なお、モータ103の回転方向とピストンロッド101bの移動方向の関係は上記関係に限定されるわけではなく、上記関係と逆の関係であってもよい。すなわち、モータ103が時計回り方向に回転するとピストンロッド101bが右方向に移動し、逆に、モータ103が反時計回り方向に回転するとピストンロッド101bが左方向に移動してもよい。   The motor 103 can rotate in both directions. When the motor 103 rotates in the clockwise direction in FIG. 7, the oil in the first pressure chamber 111 is sucked into the hydraulic pump 102 through the conduit 104, while the oil is supplied from the hydraulic pump 102 to the second pressure chamber 112 through the conduit 105. Is supplied. As a result, the thrust of the second pressure chamber 112 (where thrust = pressure receiving area × pressure) is higher than the thrust of the first pressure chamber 111, and the piston rod 101b moves to the left and contracts. Conversely, when the motor 103 rotates counterclockwise in FIG. 7, the oil in the second pressure chamber 112 is sucked into the hydraulic pump 102 through the conduit 105, while the first pressure is supplied from the hydraulic pump 102 through the conduit 104. Oil is supplied to the chamber 111. As a result, the thrust of the first pressure chamber 111 becomes larger than the thrust of the second pressure chamber 112, and the piston rod 101b moves rightward and extends. In addition, the relationship between the rotation direction of the motor 103 and the movement direction of the piston rod 101b is not limited to the above relationship, and may be a relationship opposite to the above relationship. That is, when the motor 103 rotates in the clockwise direction, the piston rod 101b may move in the right direction. Conversely, when the motor 103 rotates in the counterclockwise direction, the piston rod 101b may move in the left direction.

上記アクチュエータ装置100では、ピストンロッド101bの伸縮の速度は、油圧ポンプ102の回転速度によって定まり、油圧ポンプ102の回転速度は、モータ103の回転速度に依存する。したがって、ピストンロッド101bは、モータ103を制御することによって制御される。   In the actuator device 100, the expansion / contraction speed of the piston rod 101 b is determined by the rotation speed of the hydraulic pump 102, and the rotation speed of the hydraulic pump 102 depends on the rotation speed of the motor 103. Therefore, the piston rod 101 b is controlled by controlling the motor 103.

ところで、例えば、慣性が大きくなりがちな大型の装置や、機敏な操作が行われる装置等においては、人もしくはコントローラからの操作入力とピストンロッド101bの動作との間に何らかの応答遅れが生じ、人もしくはコントローラが指示する方向と逆向きにピストンロッド101bが移動してしまう状況が発生する場合がある。上記アクチュエータ装置100では、そのような場合には、モータ103を制御することによって、ピストンロッド101bの移動を減衰させることとしていた。すなわち、速度情報のフィードバックなどにより、モータ103に対して逆方向に回転する成分の駆動信号を付加することによって、ピストンロッド101bの移動をソフトウェア的にかつアクティブに減衰させることとしていた。
特開平1−247805号公報 特開平7−110006号公報 特開平7−190003号公報
By the way, for example, in a large device that tends to have large inertia or a device that performs an agile operation, some response delay occurs between the operation input from the person or the controller and the operation of the piston rod 101b. Alternatively, a situation may occur in which the piston rod 101b moves in the direction opposite to the direction instructed by the controller. In the actuator device 100, in such a case, the movement of the piston rod 101b is attenuated by controlling the motor 103. That is, the movement of the piston rod 101b is actively attenuated in software by adding a drive signal of a component that rotates in the opposite direction to the motor 103 by feedback of speed information or the like.
JP-A-1-247805 JP 7-110006 A JP 7-190003 A

しかしながら、上述の方式では、制御の不安定化を招くおそれがある。例えば、モータ103へ駆動信号を付加したとしても、実際にピストンロッド101bの駆動力が発生するまでに遅れがある場合などに、不安定化を引き起こすおそれがある。次に、図8を参照しながら、そのような不安定現象について説明する。   However, the above-described method may cause control instability. For example, even if a drive signal is added to the motor 103, instability may occur if there is a delay before the drive force of the piston rod 101b is actually generated. Next, such an unstable phenomenon will be described with reference to FIG.

図8において、符号V1、S1、D1は、ピストンロッド101bの速度、モータ103へ付加される駆動信号、ピストンロッド101bに発生する駆動力をそれぞれ表している。図8(a)に示すように、例えばピストンロッド101bが正の方向に動いているときに、人もしくはコントローラがこれを止めようと操作する場合、人若しくはコントローラは負の方向の駆動信号S1をモータ103に付加することとなる。これにより、ピストンロッド101bは減速していく。しかし、図8(b)に示すように、速度V1が0に達して駆動信号S1の付加を止めても、遅れが生じると、ピストンロッド101bの負の方向への駆動力D1が出続けて、ピストンロッド101bは減速状態から負の方向への加速へと転じることになる(図8(b)の領域DL1参照)。これを受け、人もしくはコントローラは、今度は反対に正の方向の駆動信号S1をモータ103へ付加し、負の方向の速度を減速させ、速度が0になるまで加速するが、やはりピストンロッド101bの駆動力の遅れによって、正の方向への加速に転じてしまう(領域DL2参照)。このようなことを繰り返すことにより、不安定な振動現象が発生することがある。   In FIG. 8, symbols V1, S1, and D1 represent the speed of the piston rod 101b, the drive signal added to the motor 103, and the drive force generated in the piston rod 101b, respectively. As shown in FIG. 8 (a), for example, when the person or the controller operates to stop this when the piston rod 101b is moving in the positive direction, the person or the controller outputs the drive signal S1 in the negative direction. This is added to the motor 103. Thereby, the piston rod 101b decelerates. However, as shown in FIG. 8B, when the speed V1 reaches 0 and the addition of the drive signal S1 is stopped, if a delay occurs, the drive force D1 in the negative direction of the piston rod 101b continues to be output. The piston rod 101b turns from the decelerated state to the acceleration in the negative direction (see the region DL1 in FIG. 8B). In response, the person or controller, in turn, adds a positive direction drive signal S1 to the motor 103, decelerates the speed in the negative direction, and accelerates until the speed becomes zero, but again the piston rod 101b. Due to the delay of the driving force, acceleration in the positive direction starts (see region DL2). By repeating this, an unstable vibration phenomenon may occur.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アクチュエータの動作を減衰させる機能と共に振動現象の発生を抑制する機能を有するアクチュエータ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide an actuator device having a function of attenuating the operation of the actuator and a function of suppressing the occurrence of a vibration phenomenon.

本発明に係るアクチュエータ装置は、流体が供給されることによって駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータに流体を供給するポンプと、前記ポンプと前記アクチュエータとをつなぐ管路と、前記ポンプを駆動するモータと、前記管路に設けられ、前記管路を流れる前記流体の流量を低減させる絞り状態と前記管路を流れる前記流体の流量を実質的に低減させない非絞り状態とに切り換え自在な絞り機構と、前記アクチュエータの動作を検出するセンサと、前記モータへ指令を与えることで前記ポンプを介して前記アクチュエータを操作するための操作装置と、前記操作装置から前記モータに与えられる指令と前記アクチュエータの動作とに基づいて前記絞り機構を前記絞り状態もしくは前記非絞り状態に設定する制御装置と、を備えている。前記操作装置から正の指令が与えられたときに前記アクチュエータに発生すべき駆動力の方向を正方向とし、前記操作装置から負の指令が与えられたときに前記アクチュエータに発生すべき駆動力の方向を負方向としたときに、前記制御装置は、前記操作装置が与えようとしている指令(以下、当初指令という。)の符号と前記センサによって検出される前記アクチュエータの速度の符号とを比較し、前記当初指令と前記アクチュエータの速度との符号が異なっている場合には、前記操作装置から前記モータに実際に与えられる指令の絶対値を0または前記当初指令の絶対値よりも小さくするとともに、前記絞り機構を前記絞り状態に設定し、前記当初指令と前記アクチュエータの速度との符号が同じである場合には、前記当初指令を前記操作装置から前記モータに実際に与えられる指令とし、前記絞り機構を前記非絞り状態に設定する。 An actuator device according to the present invention includes an actuator that is driven when fluid is supplied, a pump that supplies fluid to the actuator, a conduit that connects the pump and the actuator, a motor that drives the pump, provided in the conduit, and freely stop mechanism switched between a non-aperture state which does not substantially reduce the flow rate of the fluid and the diaphragm state flow through the conduit to reduce the flow rate of the fluid flowing through the conduit, wherein A sensor for detecting the operation of the actuator, an operating device for operating the actuator via the pump by giving a command to the motor, a command given to the motor from the operating device, and an operation of the actuator And a control device for setting the diaphragm mechanism to the throttle state or the non-throttle state based on To have. The direction of the driving force that should be generated in the actuator when a positive command is given from the operating device is the positive direction, and the direction of the driving force that should be generated in the actuator when a negative command is given from the operating device. When the direction is the negative direction, the control device compares the sign of the command (hereinafter referred to as the initial command) that the operating device is giving with the sign of the speed of the actuator detected by the sensor. When the sign of the initial command and the speed of the actuator is different, the absolute value of the command actually given to the motor from the operating device is 0 or smaller than the absolute value of the initial command, When the aperture mechanism is set to the aperture state and the signs of the initial command and the speed of the actuator are the same, the initial command is It was actually given command from the device to the motor, to set the diaphragm mechanism to the non-stop state.

上記アクチュエータ装置によれば、絞り機構が前記管路を流れる流体の流量を低減させることにより、アクチュエータの動作を減衰させる減衰機能を発揮することができる。また、前記絞り機構は、モータの制御を工夫することによってアクチュエータの動作を速度情報のフィードバックなどによりソフトウェア的かつアクティブに減衰させる従来技術と異なり、アクチュエータをアクティブに作動させるものではない。そのため、アクチュエータを減衰させるつもりが振動させてしまうといったおそれはない。したがって、アクチュエータに振動現象を発生させることなく減衰させることができる。また、上記アクチュエータ装置によれば、当初指令とアクチュエータの速度との符号が異なっている場合には、操作装置からモータに実際に与えられる指令の絶対値を0または当初指令の絶対値よりも小さくするとともに、絞り機構が絞り状態に設定されることにより、管路を流れる油の流量が低減される。これにより、アクチュエータの動作が減衰され、それに伴い不安定動作も抑えられる。一方、当初指令とアクチュエータの速度との符号が同じである場合には、当初指令を操作装置からモータに実際に与えられる指令とし、絞り機構が非絞り状態に設定されることにより、管路を流れる油の流量は実質的に低減されない。これにより、アクチュエータの動作に関して、絞り機構がない場合と同等の性能が得られる。 According to the actuator device described above, the throttle mechanism can exhibit a damping function that attenuates the operation of the actuator by reducing the flow rate of the fluid flowing through the pipe. Further, the diaphragm mechanism does not activate the actuator actively unlike the conventional technique in which the operation of the actuator is damped in software and actively by feedback of speed information by devising the control of the motor. Therefore, there is no risk that the actuator will vibrate if it is intended to attenuate. Therefore, the actuator can be damped without causing a vibration phenomenon. Further, according to the actuator device described above, when the signs of the initial command and the actuator speed are different, the absolute value of the command actually given to the motor from the operating device is 0 or smaller than the absolute value of the initial command. In addition, the flow rate of the oil flowing through the pipeline is reduced by setting the throttle mechanism to the throttle state. As a result, the operation of the actuator is attenuated, and the unstable operation is suppressed accordingly. On the other hand, when the signs of the initial command and the actuator speed are the same, the initial command is actually given to the motor from the operating device, and the throttle mechanism is set to the non-throttle state, so that The flow rate of the flowing oil is not substantially reduced. Thereby, with respect to the operation of the actuator, the same performance as in the case where there is no diaphragm mechanism can be obtained.

本発明に係るアクチュエータ装置は、流体が供給されることによって駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータに流体を供給するポンプと、前記ポンプと前記アクチュエータとをつなぐ管路と、前記ポンプを駆動するモータと、前記管路に設けられ、前記管路を流れる前記流体の流量を低減させる絞り状態と前記管路を流れる前記流体の流量を実質的に低減させない非絞り状態とに切り換え自在な絞り機構と、前記アクチュエータの動作を検出するセンサと、前記モータへ指令を与えることで前記ポンプを介して前記アクチュエータを操作するための操作装置と、前記操作装置から前記モータに与えられる指令と前記アクチュエータの動作とに基づいて前記絞り機構を前記絞り状態もしくは前記非絞り状態に設定する制御装置と、を備えている。前記制御装置は、前記操作装置から前記モータに与えられる指令と前記アクチュエータの動作とに基づいて前記アクチュエータの動作が安定か否かを判定し、安定している場合には前記絞り機構を前記非絞り状態に設定し、安定していない場合には前記絞り機構を前記絞り状態に設定する。An actuator device according to the present invention includes an actuator that is driven when fluid is supplied, a pump that supplies fluid to the actuator, a conduit that connects the pump and the actuator, a motor that drives the pump, A throttling mechanism provided in the pipe and capable of switching between a throttling state in which the flow rate of the fluid flowing through the pipe is reduced and a non-throttling state in which the flow rate of the fluid flowing through the pipe is not substantially reduced; A sensor for detecting the operation of the actuator, an operating device for operating the actuator via the pump by giving a command to the motor, a command given to the motor from the operating device, and an operation of the actuator And a control device for setting the diaphragm mechanism to the throttle state or the non-throttle state based on To have. The control device determines whether or not the operation of the actuator is stable based on a command given to the motor from the operating device and the operation of the actuator. If the aperture state is not stable, the aperture mechanism is set to the aperture state.

上記アクチュエータ装置によれば、絞り機構が前記管路を流れる流体の流量を低減させることにより、アクチュエータの動作を減衰させる減衰機能を発揮することができる。また、前記絞り機構は、モータの制御を工夫することによってアクチュエータの動作を速度情報のフィードバックなどによりソフトウェア的かつアクティブに減衰させる従来技術と異なり、アクチュエータをアクティブに作動させるものではない。そのため、アクチュエータを減衰させるつもりが振動させてしまうといったおそれはない。したがって、アクチュエータに振動現象を発生させることなく減衰させることができる。また、上記アクチュエータ装置によれば、アクチュエータの動作が安定していない場合には、絞り機構が絞り状態に設定されることにより、管路を流れる油の流量が低減される。これにより、アクチュエータの動作が減衰され、それに伴い不安定動作も抑えられる。一方、アクチュエータの動作が安定している場合には、絞り機構が非絞り状態に設定されることにより、管路を流れる油の流量は実質的に低減されない。これにより、アクチュエータの動作に関して、絞り機構がない場合と同等の性能が得られる。According to the actuator device described above, the throttle mechanism can exhibit a damping function that attenuates the operation of the actuator by reducing the flow rate of the fluid flowing through the pipe. Further, the diaphragm mechanism does not activate the actuator actively unlike the conventional technique in which the operation of the actuator is damped in software and actively by feedback of speed information by devising the control of the motor. Therefore, there is no risk that the actuator will vibrate if it is intended to attenuate. Therefore, the actuator can be damped without causing a vibration phenomenon. Also, according to the actuator device, when the operation of the actuator is not stable, the throttle mechanism is set to the throttle state, whereby the flow rate of the oil flowing through the pipeline is reduced. As a result, the operation of the actuator is attenuated, and the unstable operation is suppressed accordingly. On the other hand, when the operation of the actuator is stable, the flow rate of oil flowing through the pipeline is not substantially reduced by setting the throttle mechanism to the non-throttle state. Thereby, with respect to the operation of the actuator, the same performance as in the case where there is no diaphragm mechanism can be obtained.

前記アクチュエータは、シリンダ本体と、前記シリンダ本体内を第1圧力室と第2圧力室とに区画すると共に、前記第2圧力室内を通って前記シリンダ本体外に延びるピストンロッドと、を有する流体圧シリンダからなり、前記管路は、前記ポンプと前記第1圧力室とを連通する第1管路と、前記ポンプと前記第2圧力室とを連通する第2管路とを有し、前記ピストンロッドが伸びると、前記ポンプから前記第1圧力室に向かって流体が流れる前記第1管路に流体を補給し、前記ピストンロッドが縮むと、前記ポンプから前記第2圧力室に向かって流れる前記第2管路の流体の一部を回収する貯留手段をさらに備えていてもよい。   The actuator includes a cylinder body, a fluid pressure having a cylinder body and a piston rod that divides the inside of the cylinder body into a first pressure chamber and a second pressure chamber and extends outside the cylinder body through the second pressure chamber. The cylinder includes a first pipe that communicates the pump and the first pressure chamber, and a second pipe that communicates the pump and the second pressure chamber. When the rod is extended, the fluid is supplied to the first conduit through which the fluid flows from the pump toward the first pressure chamber, and when the piston rod is contracted, the fluid flows from the pump toward the second pressure chamber. You may further provide the storage means which collect | recovers some fluids of a 2nd pipe line.

このことにより、管路における流体の過不足がなくなり、アクチュエータとしていわゆる片ロッド型の流体圧シリンダを用いた場合であっても、円滑な動作を行うことができる。   This eliminates excess or deficiency of fluid in the pipe line, and smooth operation can be performed even when a so-called single rod type fluid pressure cylinder is used as the actuator.

前記絞り機構は、絞り量を任意に調整可能に構成されていてもよい。   The aperture mechanism may be configured such that the aperture amount can be arbitrarily adjusted.

このことにより、例えば操作者が絞り機構の絞り量を任意に調整することで、アクチュエータの動作速度を適宜に制限することができる。   Accordingly, for example, the operator can arbitrarily limit the aperture amount of the aperture mechanism, so that the operation speed of the actuator can be appropriately limited.

本発明に係るパワーアシスト装置は、前記アクチュエータ装置を搭載したものである。   A power assist device according to the present invention is equipped with the actuator device.

本発明によれば、アクチュエータの動作を振動させることなく減衰させる機能を有するアクチュエータ装置を実現することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the actuator apparatus which has a function which attenuates the operation | movement of an actuator without vibrating can be implement | achieved.

<実施形態1>
図1は、本実施形態に係るアクチュエータ装置1の構成を示すブロック図である。図1に示すように、アクチュエータ装置1は、アクチュエータとしての油圧シリンダ2と、油圧ポンプ3と、油圧ポンプ3を駆動するモータ4とを備えている。油圧シリンダ2は、シリンダ本体2aと、シリンダ本体2aに挿入されたピストンロッド2bとを有している。シリンダ本体2aの内部は、ピストンロッド2bにより、第1圧力室11と第2圧力室12とに区画されている。ピストンロッド2bは、第2圧力室12内を通ってシリンダ本体2a外に延びている。本油圧シリンダ2は、いわゆる片ロッド型の油圧シリンダである。油圧ポンプ3は双方向に回転可能であり、一端3aから油を吐出しかつ他端3bから油を吸入する運転と、一端3aから油を吸入しかつ他端3bから油を吐出する運転とを実行可能である。モータ4は双方向に回転可能なモータであり、油圧ポンプ3に連結されている。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an actuator device 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the actuator device 1 includes a hydraulic cylinder 2 as an actuator, a hydraulic pump 3, and a motor 4 that drives the hydraulic pump 3. The hydraulic cylinder 2 has a cylinder body 2a and a piston rod 2b inserted into the cylinder body 2a. The inside of the cylinder body 2a is partitioned into a first pressure chamber 11 and a second pressure chamber 12 by a piston rod 2b. The piston rod 2b extends through the second pressure chamber 12 and out of the cylinder body 2a. The hydraulic cylinder 2 is a so-called single rod type hydraulic cylinder. The hydraulic pump 3 is rotatable in both directions, and performs an operation of discharging oil from one end 3a and sucking oil from the other end 3b, and an operation of sucking oil from the one end 3a and discharging oil from the other end 3b. It is feasible. The motor 4 is a bidirectionally rotatable motor and is connected to the hydraulic pump 3.

油圧ポンプ3の一端3aは、第1管路5を介して油圧シリンダ2の第1圧力室11に連通している。一方、油圧ポンプ3の他端3bは、第2管路6を介して油圧シリンダ2の第2圧力室12に連通している。第1管路5には第1絞り機構7が設けられ、第2管路6には第2絞り機構8が設けられている。第1絞り機構7は第1管路5を流れる油の流量を低減可能な機構であり、第2絞り機構8は第2管路6を流れる油の流量を低減可能な機構である。また、絞り機構7,8は、それぞれ管路5,6を流れる油の流量を実質的に低減させない状態にも設定可能である。すなわち、第1絞り機構7および第2絞り機構8は、油の流量を低減させる状態である絞り状態と、油の流量を実質的に低減させない状態である非絞り状態とに切り換え自在である。第1絞り機構7および第2絞り機構8は、絞り量を任意に調整可能に構成されていてもよい。第1絞り機構7および第2絞り機構8の具体的構成は何ら限定されないが、例えば、第1絞り機構7および第2絞り機構8として、比例電磁式流量調整弁、比例電磁式減圧弁等を好適に用いることができる。   One end 3 a of the hydraulic pump 3 communicates with the first pressure chamber 11 of the hydraulic cylinder 2 through the first pipe 5. On the other hand, the other end 3 b of the hydraulic pump 3 communicates with the second pressure chamber 12 of the hydraulic cylinder 2 via the second pipe 6. A first throttle mechanism 7 is provided in the first pipeline 5, and a second throttle mechanism 8 is provided in the second pipeline 6. The first throttle mechanism 7 is a mechanism capable of reducing the flow rate of oil flowing through the first pipeline 5, and the second throttle mechanism 8 is a mechanism capable of reducing the flow rate of oil flowing through the second pipeline 6. Further, the throttle mechanisms 7 and 8 can be set to a state in which the flow rate of oil flowing through the pipelines 5 and 6 is not substantially reduced. That is, the first throttling mechanism 7 and the second throttling mechanism 8 can be switched between a throttling state in which the oil flow rate is reduced and a non-throttle state in which the oil flow rate is not substantially reduced. The first diaphragm mechanism 7 and the second diaphragm mechanism 8 may be configured such that the diaphragm amount can be arbitrarily adjusted. The specific configurations of the first throttle mechanism 7 and the second throttle mechanism 8 are not limited at all. For example, as the first throttle mechanism 7 and the second throttle mechanism 8, a proportional electromagnetic flow rate adjusting valve, a proportional electromagnetic pressure reducing valve, or the like can be used. It can be used suitably.

第1管路5における油圧ポンプ3と第1絞り機構7との間には、第1パイロットチェック弁21を介してタンク23が接続されている。また、第2管路6における油圧ポンプ3と第2絞り機構8との間には、第2パイロットチェック弁22を介してタンク23が接続されている。片ロッド型の油圧シリンダ2と油圧ポンプ3とを第1管路5および第2管路6により接続すると、油圧シリンダ2のロッドの体積差に応じた油の過不足が生じる。そこで、タンク23には、これを補うことができるだけの量の油が貯留されている。   A tank 23 is connected between the hydraulic pump 3 and the first throttle mechanism 7 in the first pipeline 5 via a first pilot check valve 21. A tank 23 is connected between the hydraulic pump 3 and the second throttle mechanism 8 in the second pipeline 6 via a second pilot check valve 22. When the single rod type hydraulic cylinder 2 and the hydraulic pump 3 are connected by the first pipe line 5 and the second pipe line 6, excess or deficiency of oil corresponding to the volume difference of the rods of the hydraulic cylinder 2 occurs. Therefore, the tank 23 stores an amount of oil that can compensate for this.

アクチュエータ装置1は、操作装置14を備えている。操作装置14は、操作者もしくはコントローラによって操作される装置である。操作装置14の具体的構成は何ら限定されない。操作装置14として、例えば、操作レバーや操作ハンドル等を好適に利用することができる。また、操作装置14として、例えば、パーソナルコンピュータ等からの制御指令が入力できる装置を用いてもよい。   The actuator device 1 includes an operation device 14. The operation device 14 is a device operated by an operator or a controller. The specific configuration of the operating device 14 is not limited at all. For example, an operation lever or an operation handle can be suitably used as the operation device 14. Further, as the operation device 14, for example, a device that can input a control command from a personal computer or the like may be used.

また、アクチュエータ装置1は、制御装置15を備えている。制御装置15は、操作装置14に対する操作入力に基づいてモータ4を駆動する。すなわち、操作者が操作装置14を操作すると(言い換えると操作装置14に操作入力が与えられると)、制御装置15が操作装置14の操作入力に応じてモータ4を駆動し、油圧シリンダ2のピストンロッド2bを伸縮させる。   In addition, the actuator device 1 includes a control device 15. The control device 15 drives the motor 4 based on an operation input to the operation device 14. That is, when the operator operates the operation device 14 (in other words, when an operation input is given to the operation device 14), the control device 15 drives the motor 4 according to the operation input of the operation device 14, and the piston of the hydraulic cylinder 2 The rod 2b is expanded and contracted.

モータ4が図1における時計回り方向に回転すると、油圧ポンプ3の一端3aから油が吸入され、他端3bから油が吐出される。すると、油圧シリンダ2の第1圧力室11内の油は第1圧力室11から流出し、第1管路5を通じて油圧ポンプ3に流入する。その結果、第1圧力室11の油圧は低下する。一方、油圧ポンプ3の他端3bから吐出された油は、第2管路6を通じて第2圧力室12に流れ込む。その結果、第2圧力室12の油圧は増加する。これにより、第2圧力室12の推力は第1圧力室11の推力よりも大きくなり、その推力差によってピストンロッド2bが図1の左側に移動する。つまり、ピストンロッド2bが収縮する。なお、この際、第2管路6から導入されるパイロット圧により第1パイロットチェック弁21が開かれ、余剰の油がタンク23に排出される。   When the motor 4 rotates in the clockwise direction in FIG. 1, oil is sucked from one end 3a of the hydraulic pump 3, and oil is discharged from the other end 3b. Then, the oil in the first pressure chamber 11 of the hydraulic cylinder 2 flows out of the first pressure chamber 11 and flows into the hydraulic pump 3 through the first pipe 5. As a result, the hydraulic pressure in the first pressure chamber 11 decreases. On the other hand, the oil discharged from the other end 3 b of the hydraulic pump 3 flows into the second pressure chamber 12 through the second pipe 6. As a result, the hydraulic pressure in the second pressure chamber 12 increases. Thereby, the thrust of the 2nd pressure chamber 12 becomes larger than the thrust of the 1st pressure chamber 11, and the piston rod 2b moves to the left side of FIG. 1 by the thrust difference. That is, the piston rod 2b contracts. At this time, the first pilot check valve 21 is opened by the pilot pressure introduced from the second pipe 6, and excess oil is discharged to the tank 23.

一方、モータ4が図1における反時計回り方向に回転すると、油圧ポンプ3の一端3aから油が吐出され、他端3bから油が吸入される。すると、油圧シリンダ2の第2圧力室12内の油は第2圧力室12から流出し、第2管路6を通じて油圧ポンプ3に流入する。その結果。第2圧力室12の油圧は低下する。一方、油圧ポンプ3の一端3aから吐出された油は、第1管路5を通じて第1圧力室11に流れ込む。その結果、第1圧力室11の油圧は増加する。これにより、第1圧力室11の推力は第2圧力室12の推力よりも大きくなり、その推力差によってピストンロッド2bが図1の右側に移動する。つまり、ピストンロッド2bが伸長する。なお、この際、第1管路5から導入されるパイロット圧により第2パイロットチェック弁22が開かれ、タンク23内の油が第2管路6に補給される。   On the other hand, when the motor 4 rotates counterclockwise in FIG. 1, oil is discharged from one end 3a of the hydraulic pump 3 and oil is sucked from the other end 3b. Then, the oil in the second pressure chamber 12 of the hydraulic cylinder 2 flows out of the second pressure chamber 12 and flows into the hydraulic pump 3 through the second pipe 6. as a result. The hydraulic pressure in the second pressure chamber 12 decreases. On the other hand, the oil discharged from the one end 3 a of the hydraulic pump 3 flows into the first pressure chamber 11 through the first pipe 5. As a result, the hydraulic pressure in the first pressure chamber 11 increases. Thereby, the thrust of the 1st pressure chamber 11 becomes larger than the thrust of the 2nd pressure chamber 12, and the piston rod 2b moves to the right side of FIG. 1 by the thrust difference. That is, the piston rod 2b extends. At this time, the second pilot check valve 22 is opened by the pilot pressure introduced from the first pipe 5, and the oil in the tank 23 is supplied to the second pipe 6.

本実施形態では、アクチュエータ装置1は、ピストンロッド2bの伸縮動作を検出するセンサ16を備えている。センサ16は、ピストンロッド2bがどれくらい収縮しているのか、あるいはどれくらい伸長しているのかを検出可能である。なお、センサ16の具体的構成は何ら限定されない。例えば、センサ16は、ピストンロッド2bの先端の位置を検出する位置センサ等であってもよい。そして、センサ16により得られた位置情報は、制御装置15によって、ピストンロッド速度に演算されてもよい。   In the present embodiment, the actuator device 1 includes a sensor 16 that detects the expansion / contraction operation of the piston rod 2b. The sensor 16 can detect how much the piston rod 2b contracts or how much it extends. The specific configuration of the sensor 16 is not limited at all. For example, the sensor 16 may be a position sensor that detects the position of the tip of the piston rod 2b. Then, the position information obtained by the sensor 16 may be calculated by the control device 15 as the piston rod speed.

本実施形態では、制御装置15は、操作装置14に対する操作入力とピストンロッド2bの動作とに基づいて、油圧シリンダ2の動作が安定しているか否かを判定する。なお、ここで安定とは、シリンダ2が操作者もしくはコントローラの意図通りに動作している状態を言い、逆に、不安定とは、シリンダ2が操作者もしくはコントローラの意図していない動作をしている状態を言う。   In the present embodiment, the control device 15 determines whether or not the operation of the hydraulic cylinder 2 is stable based on the operation input to the operation device 14 and the operation of the piston rod 2b. Here, stable means that the cylinder 2 is operating as intended by the operator or controller. Conversely, unstable means that the cylinder 2 operates unintended by the operator or controller. Say that state.

制御装置15は、油圧シリンダ2の動作が安定している場合には、第1絞り機構7および第2絞り機構8を非絞り状態に設定する。例えば、第1絞り機構7および第2絞り機構8が流量調整弁によって構成されている場合に、それらの弁を全開状態に設定する。一方、制御装置15は、油圧シリンダ2の動作が安定していない場合には、第1絞り機構7または第2絞り機構8を絞り状態に設定する。例えば、第1絞り機構7および第2絞り機構8が流量調整弁によって構成されている場合、少なくとも一方の弁を所定開度に絞り、第1管路5、第2管路6、またはその両方を流れる油の流量を低減させる。これにより、油圧シリンダ2の第1圧力室11と第2圧力室12とにおける推力差は、緩やかに変化することになる。その結果、第1絞り機構7または第2絞り機構8がいわゆるダンパとして機能し、ピストンロッド2bの収縮動作または伸長動作が緩やかになる。なお、第1管路5と第2管路6とを同時に絞る場合は、図2に示すような回路構成を採用することがより好ましい。図2に示す回路では、チェック弁25を有する通路が絞り機構7,8と並列に配置されている。   When the operation of the hydraulic cylinder 2 is stable, the control device 15 sets the first throttle mechanism 7 and the second throttle mechanism 8 to the non-throttle state. For example, when the 1st throttle mechanism 7 and the 2nd throttle mechanism 8 are comprised by the flow regulating valve, those valves are set to a full open state. On the other hand, the control device 15 sets the first throttle mechanism 7 or the second throttle mechanism 8 to the throttle state when the operation of the hydraulic cylinder 2 is not stable. For example, when the first throttling mechanism 7 and the second throttling mechanism 8 are configured by flow rate adjusting valves, at least one of the valves is throttled to a predetermined opening, and the first pipe line 5, the second pipe line 6, or both Reduce the flow rate of oil flowing through. As a result, the thrust difference between the first pressure chamber 11 and the second pressure chamber 12 of the hydraulic cylinder 2 changes gently. As a result, the first throttle mechanism 7 or the second throttle mechanism 8 functions as a so-called damper, and the contraction operation or extension operation of the piston rod 2b becomes gentle. In addition, when narrowing down the 1st pipe line 5 and the 2nd pipe line 6 simultaneously, it is more preferable to employ | adopt a circuit structure as shown in FIG. In the circuit shown in FIG. 2, the passage having the check valve 25 is arranged in parallel with the throttle mechanisms 7 and 8.

油圧シリンダ2の動作が安定か否かを判定する方法は、何ら限定される訳ではないが、ここでは、いわゆる仮想パワーモニタを備え、当該仮想パワーモニタによって動作の安定性を判断するものを例に示す(特許第3809614号公報参照)。   A method for determining whether or not the operation of the hydraulic cylinder 2 is stable is not limited in any way, but here, an example is provided in which a so-called virtual power monitor is provided and the stability of the operation is determined by the virtual power monitor. (See Japanese Patent No. 3809614).

図3に示すように、本実施形態に係るアクチュエータ装置1は、人の力を増幅して出力するパワーアシスト装置20のアクチュエータ装置である。   As shown in FIG. 3, the actuator device 1 according to the present embodiment is an actuator device of the power assist device 20 that amplifies and outputs a human force.

図3において、記号Kusrは力の増幅率(パワーアシストゲイン)を表している。記号Uhは操作者から与えられる操作力(操作入力ともいう)、記号Uusrは増幅後の力をそれぞれ表している。本実施形態では、油圧シリンダ2のピストンロッド2bが上記増幅後の力Uusrを出力するように、モータ4が制御される。   In FIG. 3, symbol Kusr represents a force amplification factor (power assist gain). Symbol Uh represents an operating force (also referred to as an operation input) given by the operator, and symbol Uusr represents an amplified force. In the present embodiment, the motor 4 is controlled so that the piston rod 2b of the hydraulic cylinder 2 outputs the amplified force Uusr.

本パワーアシスト装置20では、制御系(以下、単にシステムという)の入出力(なお、ここでは操作者の操作力Uhをシステムの入力とし、センサ16の出力をシステムの出力としている。)を仮想パワーモニタ31で観測し、下記式に示すように、観測結果Pvから計算される仮想エネルギEvによってシステムの安定性を評価する。

Figure 0005214365
In the power assist device 20, the input / output of a control system (hereinafter simply referred to as a system) (here, the operator's operating force Uh is used as the system input and the output of the sensor 16 is used as the system output) is virtual. Observed by the power monitor 31, the stability of the system is evaluated by the virtual energy Ev calculated from the observation result Pv as shown in the following equation.
Figure 0005214365

不安定挙動(例えば、Ev<0などであるが、不安定/安定の判断基準は、これに限られず、システムの特性などにより任意に決めてよい。)を検知すると、システムにおける重み(本実施形態では第1絞り機構7および第2絞り機構8の絞り具合)を調整し、ピストンロッド2bの動きを減衰させることにより、システムの安定化を図る。安定性の評価は、観測結果Pvから計算される仮想エネルギEvによって行い、仮想パワーリミッタ32が上記仮想エネルギEvに基づいて、第1絞り機構7および第2絞り機構8の重みWv1、Wv2を調整する。すなわち、第1絞り機構7および第2絞り機構8の絞りの程度(言い換えると、第1管路5および第2管路6の油の流量)を調整する。   When an unstable behavior (for example, Ev <0, etc., the criteria for determination of instability / stability is not limited to this, but may be arbitrarily determined according to system characteristics) is detected. In the embodiment, the first diaphragm mechanism 7 and the second diaphragm mechanism 8 are adjusted to reduce the movement of the piston rod 2b, thereby stabilizing the system. The stability is evaluated based on the virtual energy Ev calculated from the observation result Pv, and the virtual power limiter 32 adjusts the weights Wv1 and Wv2 of the first diaphragm mechanism 7 and the second diaphragm mechanism 8 based on the virtual energy Ev. To do. That is, the degree of restriction of the first throttle mechanism 7 and the second throttle mechanism 8 (in other words, the flow rate of oil in the first pipe line 5 and the second pipe line 6) is adjusted.

仮想パワーモニタ31によりシステムが安定していると判定されると、第1絞り機構7および第2絞り機構8は、油の流量を実質的に低減させない非絞り状態に設定される。例えば、第1絞り機構7および第2絞り機構8が比例電磁式流量調整弁の場合には、全開状態に設定される。一方、仮想パワーモニタ31によりシステムが安定していないと判定されると、安定度合いに応じて第1絞り機構7および第2絞り機構によって油の流量が絞られる。例えば、第1絞り機構7および第2絞り機構8が比例電磁式流量調整弁の場合には、油の流量を低減させるべくそれぞれ所定の開度に設定される。   When the virtual power monitor 31 determines that the system is stable, the first throttling mechanism 7 and the second throttling mechanism 8 are set to a non-throttle state that does not substantially reduce the oil flow rate. For example, when the first throttling mechanism 7 and the second throttling mechanism 8 are proportional electromagnetic flow control valves, the fully throttled state is set. On the other hand, if it is determined by the virtual power monitor 31 that the system is not stable, the flow rate of the oil is throttled by the first throttle mechanism 7 and the second throttle mechanism according to the degree of stability. For example, when the first throttling mechanism 7 and the second throttling mechanism 8 are proportional electromagnetic flow rate adjusting valves, the respective opening amounts are set to reduce the oil flow rate.

本実施形態においても、システムが安定状態にあるときには、第1絞り機構7および第2絞り機構8が非絞り状態に設定されるので、油圧シリンダ2のピストンロッド2bは円滑に伸縮する。一方、システムが不安定状態にあるときには、第1絞り機構7または第2絞り機構8によって、ピストンロッド2bの動作を減衰させることができるとともに、振動現象の発生を抑制することができる。   Also in the present embodiment, when the system is in a stable state, the first throttle mechanism 7 and the second throttle mechanism 8 are set to the non-throttle state, so that the piston rod 2b of the hydraulic cylinder 2 expands and contracts smoothly. On the other hand, when the system is in an unstable state, the first throttle mechanism 7 or the second throttle mechanism 8 can attenuate the operation of the piston rod 2b and suppress the occurrence of a vibration phenomenon.

本実施形態では、システムが安定しているか否かを仮想パワーモニタ31によって検知することとした。そのため、システムの安定性を、より高度に検知することができる。   In the present embodiment, the virtual power monitor 31 detects whether or not the system is stable. Therefore, the stability of the system can be detected at a higher level.

<実施形態2>
実施形態1は、システムが安定か否かに基づいて絞り機構7,8を制御するものであった。しかし、絞り機構7,8の制御は、システムが安定か否かに基づくものに限られる訳ではない。実施形態2は、操作装置14が与えようとしている指令(以下、当初指令という。)とピストンロッド2bの速度との符号が一致するか否かに基づいて、絞り機構7,8を制御するものである。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, the diaphragm mechanisms 7 and 8 are controlled based on whether the system is stable or not. However, the control of the diaphragm mechanisms 7 and 8 is not limited to that based on whether the system is stable or not. In the second embodiment, the throttle mechanisms 7 and 8 are controlled based on whether or not the sign of the command to be given by the operating device 14 (hereinafter referred to as the initial command) matches the speed of the piston rod 2b. It is.

図4は、本実施形態に係る制御ブロック図である。実施形態1と同様、アクチュエータ装置1は、油圧シリンダ2と、油圧ポンプ3と、モータ4とを備えている。また、油圧ポンプ3と油圧シリンダ2の第1圧力室11とをつなぐ第1管路5には、第1絞り機構7が配置されている。油圧ポンプ3と油圧シリンダ2の第2圧力室12とをつなぐ第2管路6には、第2絞り機構8が配置されている。その他、実施形態1と同様の部分には同様の符号を付し、それらの説明は省略する。   FIG. 4 is a control block diagram according to the present embodiment. Similar to the first embodiment, the actuator device 1 includes a hydraulic cylinder 2, a hydraulic pump 3, and a motor 4. A first throttle mechanism 7 is disposed in the first pipeline 5 that connects the hydraulic pump 3 and the first pressure chamber 11 of the hydraulic cylinder 2. A second throttle mechanism 8 is disposed in the second pipeline 6 that connects the hydraulic pump 3 and the second pressure chamber 12 of the hydraulic cylinder 2. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to Embodiment 1, and those description is abbreviate | omitted.

以下の説明では、記号yは操作入力を表し、記号Uusrは操作装置14がモータ4に与えようとしている電流指令、すなわち当初指令を表す。また、記号uは、判定部30による制御の結果としてモータ4に与えられる電流指令、すなわちモータ4に実際に与えられる電流指令を表す。記号yは、アクチュエータ速度を表す。記号Wuは、判定部30による重みを表し、記号Wv1は第1絞り機構7の重みを表し、記号Wv2は第2絞り機構8の重みを表す。 In the following description, the symbols y d represent the operation input symbol Uusr represents a current command, namely initial instruction operating device 14 is about to give the motor 4. The symbol u represents a current command given to the motor 4 as a result of control by the determination unit 30, that is, a current command actually given to the motor 4. The symbol y represents the actuator speed. Symbol Wu represents the weight by the determination unit 30, symbol Wv1 represents the weight of the first diaphragm mechanism 7, and symbol Wv2 represents the weight of the second diaphragm mechanism 8.

アクチュエータの動作を絞り機構7,8で減衰させるか否かは、例えば、当初指令Uusrの符号とアクチュエータ速度yの符号とを比較し、それらの符号が同じか異なっているかに基づいて判定することができる。具体的には、判定部30は、それらの符号が同符号の場合は、減衰不要と判定することができる。それらの符号が異なっている場合は、減衰させる必要があると判定することができる。   Whether or not the operation of the actuator is attenuated by the aperture mechanisms 7 and 8 is determined based on, for example, comparing the sign of the initial command Uusr and the sign of the actuator speed y and whether the signs are the same or different. Can do. Specifically, the determination unit 30 can determine that attenuation is not necessary when the codes are the same. If the signs are different, it can be determined that attenuation is necessary.

図5は、制御の一例を示すタイミングチャートである。本例では、当初指令Uusrとアクチュエータ速度yとが同符号の場合は、重みWu=1、Wv1=Wv2=0とする。すなわち、当初指令Uusrとアクチュエータ速度yとの符号が同じである場合には、当初指令Uusrを操作装置14からモータ4に実際に与えられる指令とする(u=Uusr)。また、第1絞り機構7および第2絞り機構8を非絞り状態に設定する。一方、当初指令Uusrとアクチュエータ速度yとが異符号の場合は、重みWu=0とする。すなわち、当初指令Uusrとアクチュエータ速度yとの符号が異なっている場合には、モータ4を駆動するための信号を与えない(u=0)。また、第1絞り機構7および第2絞り機構8の少なくとも一方を絞り状態に設定する。具体的には、第1絞り機構7の重みWv1または第2絞り機構8の重みWv2を、当初指令Uusrに見合った値とする。すなわち、0<Wv1≦1、または、0<Wv2≦1とする。なお、ここで1は最大絞り状態を表す。   FIG. 5 is a timing chart showing an example of control. In this example, when the initial command Uusr and the actuator speed y have the same sign, the weights Wu = 1 and Wv1 = Wv2 = 0. That is, when the signs of the initial command Uusr and the actuator speed y are the same, the initial command Uusr is set as a command that is actually given from the controller 14 to the motor 4 (u = Uusr). Further, the first diaphragm mechanism 7 and the second diaphragm mechanism 8 are set to the non-throttle state. On the other hand, if the initial command Uusr and the actuator speed y have different signs, the weight Wu = 0. That is, when the signs of the initial command Uusr and the actuator speed y are different, a signal for driving the motor 4 is not given (u = 0). Further, at least one of the first aperture mechanism 7 and the second aperture mechanism 8 is set to the aperture state. Specifically, the weight Wv1 of the first aperture mechanism 7 or the weight Wv2 of the second aperture mechanism 8 is set to a value commensurate with the initial command Uusr. That is, 0 <Wv1 ≦ 1 or 0 <Wv2 ≦ 1. Here, 1 represents the maximum aperture state.

なお、第1絞り機構7または第2絞り機構8は、絞り量をアナログ的に(言い換えると、絞り量を任意に設定可能なように連続的に)変更可能なように構成されていてもよく、絞り量をデジタル的に(言い換えると、絞り量を段階的に設定可能なように非連続的に)変更可能なように構成されていてもよい。   The first diaphragm mechanism 7 or the second diaphragm mechanism 8 may be configured to be able to change the diaphragm amount in an analog manner (in other words, continuously so that the diaphragm amount can be arbitrarily set). The aperture amount may be configured to be changed digitally (in other words, discontinuously so that the aperture amount can be set stepwise).

このように、本実施形態に係るアクチュエータ装置1によれば、当初指令と油圧シリンダ2の速度との符号が一致していない場合には、第1絞り機構7または第2絞り機構8によって、第1管路5または第2管路6の油の流量を低減させることとしている。よって、当初指令と油圧シリンダ2の速度との符号が一致していないときには、油圧シリンダ2の動作(厳密には、ピストンロッド2bの伸縮動作)を減衰させることができる。また、モータ4の制御を工夫することによってピストンロッド2bの移動をソフトウェア的にかつアクティブに減衰させる従来技術と異なり、第1絞り機構7および第2絞り機構8は、ピストンロッド2bをアクティブに移動させるものではない。そのため、原理的に、ピストンロッド2bを減衰させる動作しか行わない。したがって、従来の問題点であったような、油圧シリンダの動作を減衰させようとして反対方向に加速してしまうことはない。よって、本実施形態によれば、動作を減衰させる機能と共に振動現象の発生を抑制する機能を有するアクチュエータ装置1を得ることができる。   As described above, according to the actuator device 1 according to the present embodiment, when the signs of the initial command and the speed of the hydraulic cylinder 2 do not match, the first throttle mechanism 7 or the second throttle mechanism 8 The flow rate of oil in the first pipeline 5 or the second pipeline 6 is reduced. Therefore, when the signs of the initial command and the speed of the hydraulic cylinder 2 do not match, the operation of the hydraulic cylinder 2 (strictly speaking, the expansion and contraction operation of the piston rod 2b) can be attenuated. Further, unlike the prior art in which the movement of the piston rod 2b is actively attenuated by software by devising the control of the motor 4, the first throttle mechanism 7 and the second throttle mechanism 8 actively move the piston rod 2b. It doesn't let you. Therefore, in principle, only the operation of damping the piston rod 2b is performed. Therefore, there is no acceleration in the opposite direction in an attempt to damp the operation of the hydraulic cylinder, which was a problem in the prior art. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain the actuator device 1 having a function of attenuating the operation and a function of suppressing the occurrence of the vibration phenomenon.

また、本実施形態によれば、当初指令と油圧シリンダ2の速度との符号が一致している場合には、第1絞り機構7および第2絞り機構8を非絞り状態に設定することとしている。そのため、第1絞り機構7および第2絞り機構8が設けられているにも拘わらず、当初指令と油圧シリンダ2の速度との符号が一致している場合には、第1管路5および第2管路6における油の流動抵抗が抑えられる。したがって、ピストンロッド2bを円滑に伸縮させることができる。また、ピストンロッド2bの動作を不必要に減衰させることはない。   Further, according to this embodiment, when the signs of the initial command and the speed of the hydraulic cylinder 2 match, the first throttle mechanism 7 and the second throttle mechanism 8 are set to the non-throttle state. . For this reason, when the signs of the initial command and the speed of the hydraulic cylinder 2 coincide with each other even though the first throttle mechanism 7 and the second throttle mechanism 8 are provided, the first pipeline 5 and the second throttle mechanism The flow resistance of oil in the two pipe lines 6 is suppressed. Therefore, the piston rod 2b can be extended and contracted smoothly. Further, the operation of the piston rod 2b is not unnecessarily attenuated.

なお、上記実施形態では、当初指令Uusrとアクチュエータ速度yとの符号が異なる場合には、重みWu=0とした(図5参照)。しかし、図6に示すように、当初指令Uusrとアクチュエータ速度yとの符号が異なる場合に、0<Wu<1としてもよい。すなわち、操作装置14からモータ4に実際に与えられる指令uの絶対値を、零よりも大きくかつ当初指令Uusrの絶対値よりも小さな値としてもよい。これにより、省エネルギー化を図ることもできる。なお、この場合にも、第1絞り機構7および第2絞り機構8の少なくとも一方は絞り状態に設定される。   In the above embodiment, when the signs of the initial command Uusr and the actuator speed y are different, the weight Wu = 0 is set (see FIG. 5). However, as shown in FIG. 6, 0 <Wu <1 may be set when the signs of the initial command Uusr and the actuator speed y are different. That is, the absolute value of the command u actually given to the motor 4 from the operating device 14 may be a value larger than zero and smaller than the absolute value of the initial command Uusr. Thereby, energy saving can also be achieved. Also in this case, at least one of the first aperture mechanism 7 and the second aperture mechanism 8 is set to the aperture state.

<変形例>
なお、前記各実施形態において、第1絞り機構7、第2絞り機構8を絞ったときに、それぞれ第1管路5、第2管路6の内部圧力が上昇する場合がある。そこで、第1管路5または第2管路6の内部圧力が予め定めた所定圧力以上になると、モータ4のトルクを規制するようにしてもよい。すなわち、モータ4にトルクリミッタを設けるようにしてもよい。また、第1管路5および第2管路6に、所定圧力以上になると開放されるリリーフ弁を配置するようにしてもよい。
<Modification>
In each of the above-described embodiments, when the first throttle mechanism 7 and the second throttle mechanism 8 are throttled, the internal pressures of the first pipeline 5 and the second pipeline 6 may increase, respectively. Therefore, the torque of the motor 4 may be regulated when the internal pressure of the first pipeline 5 or the second pipeline 6 is equal to or higher than a predetermined pressure. That is, the motor 4 may be provided with a torque limiter. Moreover, you may make it arrange | position the relief valve open | released in the 1st pipe line 5 and the 2nd pipe line 6 when it becomes more than predetermined pressure.

前記各実施形態では、第1管路5に第1絞り機構7を設け、第2管路6に第2絞り機構8を設けていた。しかし、第1絞り機構7および第2絞り機構8のいずれか一方を省略することも可能である。すなわち、油圧ポンプ3と第1圧力室11との間にのみ絞り機構を設けるようにしてもよく、油圧ポンプ3と第2圧力室12との間にのみ絞り機構を設けるようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the first throttle mechanism 7 is provided in the first pipeline 5, and the second throttle mechanism 8 is provided in the second pipeline 6. However, one of the first aperture mechanism 7 and the second aperture mechanism 8 can be omitted. That is, a throttle mechanism may be provided only between the hydraulic pump 3 and the first pressure chamber 11, or a throttle mechanism may be provided only between the hydraulic pump 3 and the second pressure chamber 12.

前記各実施形態では、アクチュエータとして油圧シリンダ2が用いられていた。しかし、本発明に係るアクチュエータは、油圧シリンダ以外の流体圧シリンダ、例えば、水圧シリンダ、エアシリンダ等であってもよい。また、流体圧シリンダ以外のアクチュエータ、例えば油圧モータ等であってもよい。   In each of the embodiments described above, the hydraulic cylinder 2 is used as the actuator. However, the actuator according to the present invention may be a fluid pressure cylinder other than the hydraulic cylinder, for example, a hydraulic cylinder, an air cylinder, or the like. Further, an actuator other than the fluid pressure cylinder, such as a hydraulic motor, may be used.

前記各実施形態では、アクチュエータとして片ロッド型の油圧シリンダ2が用いられ、第1管路5および第2管路6には、油圧シリンダ2の伸縮動作に伴う油の過不足を解消するために、貯留手段としてタンク23が設けられていた。しかし、貯留手段は、タンク23に限られず、例えばアキュムレータ等の他の手段であってもよいことは勿論である。貯留手段として、例えば配管内に組み込まれたアキュムレータを用いることとすれば、タンクを配管以外の土台等に固定する場合と異なり、アクチュエータ装置1の姿勢を変更させることが可能となり、ひいてはアクチュエータ装置1に任意の姿勢をとらせることができるようになる。このことにより、アクチュエータ装置1を含む装置を設計する際、取付方向に自由度が大きいため、設計を容易にできるようになる。   In each of the above-described embodiments, the single rod type hydraulic cylinder 2 is used as an actuator, and the first pipe line 5 and the second pipe line 6 are used to eliminate the excess and deficiency of oil accompanying the expansion and contraction of the hydraulic cylinder 2. The tank 23 was provided as a storage means. However, the storage means is not limited to the tank 23 and may be other means such as an accumulator. If, for example, an accumulator incorporated in the piping is used as the storage means, unlike the case where the tank is fixed to a base other than the piping, the posture of the actuator device 1 can be changed. Can take any posture. As a result, when designing a device including the actuator device 1, the degree of freedom in the mounting direction is large, so that the design can be facilitated.

アクチュエータの動作の安定性を判定する手法は、前記実施形態1の手法に限定される訳ではなく、他の手法を用いることも可能である。   The method for determining the stability of the operation of the actuator is not limited to the method of the first embodiment, and other methods can be used.

以上のように、本発明は、例えば、機械装置における振動抑制や安全性の確保、パワーアシストシステム等に好適なアクチュエータ装置について有用である。   As described above, the present invention is useful for an actuator device suitable for, for example, suppressing vibrations in a mechanical device, ensuring safety, a power assist system, and the like.

実施形態1に係るアクチュエータ装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of an actuator device according to a first embodiment. 変形例に係るアクチュエータ装置のブロック図である。It is a block diagram of an actuator device concerning a modification. 実施形態1に係る制御ブロック図である。3 is a control block diagram according to Embodiment 1. FIG. 実施形態2に係るパワーアシスト装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power assist apparatus which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態に係る制御のタイミングチャートである。6 is a timing chart of control according to the second embodiment. 変形例に係る制御のタイミングチャートである。It is a timing chart of control concerning a modification. 従来のアクチュエータ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional actuator apparatus . 従来のアクチュエータ装置において、動作の減衰時に振動現象が発生することを説明する図である。It is a figure explaining that a vibration phenomenon occurs in the conventional actuator device at the time of operation attenuation.

符号の説明Explanation of symbols

1 アクチュエータ装置
2 油圧シリンダ(アクチュエータ)
2a シリンダ本体
2b ピストンロッド
3 油圧ポンプ
4 モータ
5 第1管路
6 第2管路
7 第1絞り機構
8 第2絞り機構
14 操作装置
15 制御装置
16 センサ
20 パワーアシスト装置
1 Actuator device 2 Hydraulic cylinder (actuator)
2a Cylinder body 2b Piston rod 3 Hydraulic pump 4 Motor 5 First pipe 6 Second pipe 7 First throttle mechanism 8 Second throttle mechanism 14 Operating device 15 Control device 16 Sensor 20 Power assist device

Claims (5)

流体が供給されることによって駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータに流体を供給するポンプと、
前記ポンプと前記アクチュエータとをつなぐ管路と、
前記ポンプを駆動するモータと、
前記管路に設けられ、前記管路を流れる前記流体の流量を低減させる絞り状態と前記管路を流れる前記流体の流量を実質的に低減させない非絞り状態とに切り換え自在な絞り機構と、
前記アクチュエータの動作を検出するセンサと、
前記モータへ指令を与えることで前記ポンプを介して前記アクチュエータを操作するための操作装置と、
前記操作装置から前記モータに与えられる指令と前記アクチュエータの動作とに基づいて前記絞り機構を前記絞り状態もしくは前記非絞り状態に設定する制御装置と、を備え、
前記操作装置から正の指令が与えられたときに前記アクチュエータに発生すべき駆動力の方向を正方向とし、前記操作装置から負の指令が与えられたときに前記アクチュエータに発生すべき駆動力の方向を負方向としたときに、
前記制御装置は、
前記操作装置が与えようとしている指令(以下、当初指令という。)の符号と前記センサによって検出される前記アクチュエータの速度の符号とを比較し、
前記当初指令と前記アクチュエータの速度との符号が異なっている場合には、前記操作装置から前記モータに実際に与えられる指令の絶対値を0または前記当初指令の絶対値よりも小さくするとともに、前記絞り機構を前記絞り状態に設定し、
前記当初指令と前記アクチュエータの速度との符号が同じである場合には、前記当初指令を前記操作装置から前記モータに実際に与えられる指令とし、前記絞り機構を前記非絞り状態に設定する、アクチュエータ装置。
An actuator that is driven by fluid supply;
A pump for supplying fluid to the actuator;
A conduit connecting the pump and the actuator;
A motor for driving the pump;
A throttling mechanism that is provided in the pipe and can be switched between a throttling state that reduces the flow rate of the fluid flowing through the pipe line and a non-throttle state that does not substantially reduce the flow rate of the fluid flowing through the pipe line ;
A sensor for detecting the operation of the actuator;
An operating device for operating the actuator via the pump by giving a command to the motor;
A control device that sets the diaphragm mechanism to the throttle state or the non-throttle state based on a command given to the motor from the operation device and an operation of the actuator;
The direction of the driving force that should be generated in the actuator when a positive command is given from the operating device is the positive direction, and the direction of the driving force that should be generated in the actuator when a negative command is given from the operating device. When the direction is negative,
The control device includes:
A sign of a command (hereinafter referred to as an initial command) to be given by the operating device is compared with a sign of the speed of the actuator detected by the sensor;
When the signs of the initial command and the speed of the actuator are different, the absolute value of the command actually given to the motor from the operating device is set to 0 or smaller than the absolute value of the initial command, and Set the aperture mechanism to the aperture state,
An actuator that, when the sign of the initial command and the speed of the actuator are the same, sets the initial command as a command that is actually given to the motor from the operating device, and sets the throttle mechanism to the non-throttle state apparatus.
流体が供給されることによって駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータに流体を供給するポンプと、
前記ポンプと前記アクチュエータとをつなぐ管路と、
前記ポンプを駆動するモータと、
前記管路に設けられ、前記管路を流れる前記流体の流量を低減させる絞り状態と前記管路を流れる前記流体の流量を実質的に低減させない非絞り状態とに切り換え自在な絞り機構と、
前記アクチュエータの動作を検出するセンサと、
前記モータへ指令を与えることで前記ポンプを介して前記アクチュエータを操作するための操作装置と、
前記操作装置から前記モータに与えられる指令と前記アクチュエータの動作とに基づいて前記絞り機構を前記絞り状態もしくは前記非絞り状態に設定する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記操作装置から前記モータに与えられる指令と前記アクチュエータの動作とに基づいて前記アクチュエータの動作が安定か否かを判定し、安定している場合には前記絞り機構を前記非絞り状態に設定し、安定していない場合には前記絞り機構を前記絞り状態に設定する、アクチュエータ装置。
An actuator that is driven by fluid supply;
A pump for supplying fluid to the actuator;
A conduit connecting the pump and the actuator;
A motor for driving the pump;
A throttling mechanism that is provided in the pipe and can be switched between a throttling state that reduces the flow rate of the fluid flowing through the pipe line and a non-throttle state that does not substantially reduce the flow rate of the fluid flowing through the pipe line;
A sensor for detecting the operation of the actuator;
An operating device for operating the actuator via the pump by giving a command to the motor;
A control device that sets the diaphragm mechanism to the throttle state or the non-throttle state based on a command given to the motor from the operation device and an operation of the actuator;
The control device determines whether or not the operation of the actuator is stable based on a command given to the motor from the operating device and the operation of the actuator. An actuator device that is set to an aperture state and sets the aperture mechanism to the aperture state when it is not stable .
前記アクチュエータは、シリンダ本体と、前記シリンダ本体内を第1圧力室と第2圧力室とに区画すると共に、前記第2圧力室内を通って前記シリンダ本体外に延びるピストンロッドと、を有する流体圧シリンダからなり、
前記管路は、前記ポンプと前記第1圧力室とを連通する第1管路と、前記ポンプと前記第2圧力室とを連通する第2管路とを有し、
前記ピストンロッドが伸びると、前記ポンプから前記第1圧力室に向かって流体が流れる前記第1管路に流体を補給し、前記ピストンロッドが縮むと、前記ポンプから前記第2圧力室に向かって流れる前記第2管路の流体の一部を回収する貯留手段をさらに備えた、
請求項1または2に記載のアクチュエータ装置。
The actuator includes a cylinder body, a fluid pressure having a cylinder body and a piston rod that divides the inside of the cylinder body into a first pressure chamber and a second pressure chamber and extends outside the cylinder body through the second pressure chamber. Consisting of cylinders,
The pipe has a first pipe that communicates the pump and the first pressure chamber, and a second pipe that communicates the pump and the second pressure chamber,
When the piston rod extends, fluid is supplied to the first conduit through which fluid flows from the pump toward the first pressure chamber, and when the piston rod contracts, the pump moves toward the second pressure chamber. A storage means for recovering a part of the fluid in the second pipe flowing;
The actuator device according to claim 1 or 2 .
前記絞り機構は、絞り量を任意に調整可能に構成されている、
請求項1〜のいずれか一つに記載のアクチュエータ装置。
The aperture mechanism is configured to be able to arbitrarily adjust the aperture amount.
The actuator device according to any one of claims 1 to 3 .
請求項1〜のいずれか一つに記載のアクチュエータ装置を搭載したパワーアシスト装置。 A power assist device equipped with the actuator device according to any one of claims 1 to 4 .
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3111092B1 (en) 2014-02-28 2021-04-21 Project Phoenix LLC Pump integrated with two independently driven prime movers
EP3134648B1 (en) 2014-04-22 2023-06-14 Project Phoenix, LLC Fluid delivery system with a shaft having a through-passage
EP3149342B1 (en) 2014-06-02 2020-04-15 Project Phoenix LLC Linear actuator assembly and system
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US10072676B2 (en) 2014-09-23 2018-09-11 Project Phoenix, LLC System to pump fluid and control thereof
AU2015321757B2 (en) * 2014-09-23 2019-07-18 Project Phoenix, LLC System to pump fluid and control thereof
EP3779122A1 (en) 2015-09-02 2021-02-17 Project Phoenix LLC System to pump fluid and control thereof
CN115059720B (en) * 2022-05-13 2023-07-04 江苏徐工工程机械研究院有限公司 Rear suspension vibration buffer control system of tractor and tractor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03292401A (en) * 1990-04-10 1991-12-24 Hitachi Constr Mach Co Ltd Hydraulic actuating device
JPH061804U (en) * 1992-06-19 1994-01-14 新キャタピラー三菱株式会社 Front damping circuit of hydraulic excavator
JP3828680B2 (en) * 1999-06-28 2006-10-04 株式会社神戸製鋼所 Hydraulic circuit for work machine and hybrid work machine
JP3863785B2 (en) * 2002-01-21 2006-12-27 株式会社不二越 Pressure / flow rate control method and apparatus for bi-directional variable discharge pump
JP2006029366A (en) * 2004-07-12 2006-02-02 Nachi Fujikoshi Corp Position control method and device for hydraulic closed circuit
JP2006105229A (en) * 2004-10-04 2006-04-20 Kayaba Ind Co Ltd Selector valve and hydraulic driving unit

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