JP6011957B2 - Actuator system - Google Patents

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Description

本発明は、管内作業を行うマイクロマシン等に使用するアクチュエータシステムに関する。   The present invention relates to an actuator system used for a micromachine or the like that performs in-pipe work.

例えば、直径の小さな(例えば10mm程度の)管内などの空間で走行や作業を行うマイクロマシンを製作する場合、小型で高パワー密度(単位体積あたりのパワーが大きいこと)のアクチュエータシステムを使用するのが好ましい。高パワー密度という点では、パワー源として流体を使うことが効果的である。また、小型化という点では、ER(Electro−Rheological)流体等の機能性流体(外部刺激により特定の性質、機能を示す流体)を使うことが有効である(特許文献1参照)。   For example, when manufacturing a micromachine for running and working in a space such as a pipe having a small diameter (for example, about 10 mm), an actuator system having a small size and high power density (high power per unit volume) is used. preferable. In terms of high power density, it is effective to use a fluid as a power source. In terms of miniaturization, it is effective to use a functional fluid such as an ER (Electro-Rheological) fluid (a fluid exhibiting specific properties and functions by external stimulation) (see Patent Document 1).

ER流体は、電界を印加すると粘度が可逆的に増加する。したがって、例えば、ポンプの力で配管中を流れるER流体に対し、いわゆるERマイクロバルブによって電界を印加することで、ER流体の流量を調節することができる。つまり、配管中を流れるER流体に電界を印加すると、ER流体の粘度が増加し、ER流体の流量が減少する。このような手法では、機械的な摺動等の動作が不要なので、装置全体の小型化が可能となる。   The ER fluid reversibly increases in viscosity when an electric field is applied. Therefore, for example, the flow rate of the ER fluid can be adjusted by applying an electric field to the ER fluid flowing in the pipe with the force of the pump by a so-called ER microvalve. That is, when an electric field is applied to the ER fluid flowing in the pipe, the viscosity of the ER fluid increases and the flow rate of the ER fluid decreases. In such a method, since an operation such as mechanical sliding is unnecessary, the entire apparatus can be reduced in size.

ここで、図7を参照して、ER流体を用いた従来のアクチュエータシステムについて説明する。図7に示すように、従来のアクチュエータシステムでは、単一のポンプでER流体に加力することで、ER流体が配管、アクチュエータ、ER流体収容部を循環する。各アクチュエータユニットでは、ER流体によってアクチュエータを駆動する。   Here, a conventional actuator system using an ER fluid will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, in the conventional actuator system, the ER fluid circulates in the piping, the actuator, and the ER fluid housing portion by applying force to the ER fluid with a single pump. In each actuator unit, the actuator is driven by the ER fluid.

アクチュエータユニットでは、ER流体によって、ベローズアクチュエータ(内部流体量の増減によって伸縮するアクチュエータ)などのアクチュエータが動作する。具体的には、アクチュエータの上流と下流に、それぞれ、電界印加部と電界制御部からなるERマイクロバルブを設け、それらのERマイクロバルブによってER流体に印加する電界の強度を調節することでアクチュエータ内部のER流体の量を調節し、アクチュエータを駆動することができる。   In the actuator unit, an actuator such as a bellows actuator (an actuator that expands and contracts by increasing or decreasing the amount of internal fluid) is operated by the ER fluid. Specifically, an ER microvalve comprising an electric field application unit and an electric field control unit is provided upstream and downstream of the actuator, respectively, and the intensity of the electric field applied to the ER fluid is adjusted by these ER microvalves so that the inside of the actuator The amount of ER fluid can be adjusted to drive the actuator.

特開2001−343005号公報JP 2001-343005 A

しかしながら、図7に示す従来のアクチュエータシステムでは、アクチュエータユニットごとに配管が2本ずつ必要であり、その分、構造が複雑になり、小型化も制約されるという問題があった。
そこで、本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、アクチュエータシステムにおいて、高パワー密度とともに、構造の簡素化と小型化を実現することを課題とする。
However, the conventional actuator system shown in FIG. 7 requires two pipes for each actuator unit, and there is a problem that the structure is complicated and size reduction is restricted.
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to achieve simplification and downsizing of the structure as well as high power density in an actuator system.

前記課題を解決するために、本発明のアクチュエータシステムは、電界または磁界によって粘度が高まる機能性流体を内部に収容し、内部の前記機能性流体の量が増加または減少したときに動作するアクチュエータと、電界および磁界がない場合の前記機能性流体よりも粘度が低い低粘度流体を内部に収容し、内部の前記低粘度流体に対して陽圧と陰圧を定期的に交互に繰り返し与える交流圧力部と、前記アクチュエータと前記交流圧力部との間に設けられ、仕切り部材によって分けられた一方の空間に前記機能性流体を収容し、他方の空間に前記低粘度流体を収容し、収容した前記機能性流体と前記低粘度流体の間で相互に圧力を伝達させあう圧力伝達部と、 前記交流圧力部と前記圧力伝達部との間に設けられ、前記交流圧力部と前記圧力伝達部の他方の空間との間で前記低粘度流体を流通させる第一の配管と、 前記アクチュエータと前記圧力伝達部との間に設けられ、前記アクチュエータと前記圧力伝達部の一方の空間との間で前記機能性流体を流通させる第二の配管と、前記第二の配管に対して設けられ、前記第二の配管の内部の前記機能性流体に対して電界または磁界を印加する印加部と、を備える。
そして、前記印加部は、前記交流圧力部が内部の前記低粘度流体に対して陽圧を与えているときよりも陰圧を与えているときのほうが、前記第二の配管の内部の前記機能性流体に対して印加する電界または磁界の強度を大きくすることで、前記アクチュエータの内部の前記機能性流体の量を増加させて当該アクチュエータを駆動し、前記交流圧力部が内部の前記低粘度流体に対して陽圧を与えているときよりも陰圧を与えているときのほうが、前記第二の配管の内部の前記機能性流体に対して印加する電界または磁界の強度を小さくすることで、前記アクチュエータの内部の前記機能性流体の量を減少させて当該アクチュエータを駆動する。
その他の手段については後記する。
In order to solve the above problems, an actuator system of the present invention contains a functional fluid whose viscosity is increased by an electric field or a magnetic field, and operates when the amount of the functional fluid inside increases or decreases. AC pressure that contains a low-viscosity fluid whose viscosity is lower than that of the functional fluid in the absence of an electric field and a magnetic field, and alternately and repeatedly alternately applies positive pressure and negative pressure to the low-viscosity fluid inside. Part, the actuator and the AC pressure part, the functional fluid is accommodated in one space divided by a partition member, the low-viscosity fluid is accommodated in the other space, and the accommodated A pressure transmission unit that transmits pressure between the functional fluid and the low-viscosity fluid; and provided between the AC pressure unit and the pressure transmission unit, the AC pressure unit and the pressure A first pipe for allowing the low-viscosity fluid to circulate between the other space of the transmission unit; and provided between the actuator and the pressure transmission unit; and between the actuator and one space of the pressure transmission unit. a second pipe for circulating the functional fluid between, provided for the second pipe, and applying section for applying an electric field or magnetic field to the functional fluid of the inside of the second pipe .
Then, the function of the application inside the second pipe is greater when the application unit is applying a negative pressure than when the AC pressure unit is applying a positive pressure to the low-viscosity fluid inside. By increasing the strength of the electric field or magnetic field applied to the functional fluid, the amount of the functional fluid inside the actuator is increased to drive the actuator, and the AC pressure unit is the low-viscosity fluid inside. By reducing the strength of the electric field or magnetic field applied to the functional fluid inside the second pipe when negative pressure is applied rather than when positive pressure is applied to The actuator is driven by reducing the amount of the functional fluid inside the actuator.
Other means will be described later.

本発明によれば、アクチュエータシステムにおいて、高パワー密度とともに、構造の簡素化と小型化を実現することができる。   According to the present invention, in the actuator system, simplification and downsizing of the structure can be realized with high power density.

(a)は、本発明の第1実施形態に係るアクチュエータシステムの構成図で、(b)は、そのアクチュエータシステムにおいて交流圧力源が内部の水を押した場合の各構成の様子を示す図で、(c)は、そのアクチュエータシステムにおいて交流圧力源が内部の水を引いた場合の各構成の様子を示す図である。(A) is a block diagram of the actuator system which concerns on 1st Embodiment of this invention, (b) is a figure which shows the mode of each structure when alternating current pressure source pushes the water of the inside in the actuator system. (C) is a figure which shows the mode of each structure when an alternating current pressure source draws internal water in the actuator system. (a)は、本発明の第2実施形態に係るアクチュエータシステムの構成図で、(b)は、そのアクチュエータシステムにおいて交流圧力源が内部の水を押した場合の各構成の様子を示す図で、(c)は、そのアクチュエータシステムにおいて交流圧力源が内部の水を引いた場合の各構成の様子を示す図である。(A) is a block diagram of the actuator system which concerns on 2nd Embodiment of this invention, (b) is a figure which shows the mode of each structure when alternating current pressure source pushes the water of the inside in the actuator system. (C) is a figure which shows the mode of each structure when an alternating current pressure source draws internal water in the actuator system. 本発明の第2実施形態に係るアクチュエータシステムについて、(a)は、アクチュエータ伸張動作時の様子を示すグラフで、(b)は、アクチュエータ収縮動作時の様子を示すグラフで、(c)は、アクチュエータ停止時の様子を示すグラフである。Regarding the actuator system according to the second embodiment of the present invention, (a) is a graph showing the state during the actuator extension operation, (b) is a graph showing the state during the actuator contraction operation, and (c) is It is a graph which shows the mode at the time of an actuator stop. 本発明の第2実施形態に係るアクチュエータシステムにおける処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process in the actuator system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るアクチュエータシステムの構成図である。It is a block diagram of the actuator system which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係るアクチュエータシステムの構成図である。It is a block diagram of the actuator system which concerns on 4th Embodiment of this invention. 従来のアクチュエータシステムの構成図である。It is a block diagram of the conventional actuator system.

以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態と称する。)に係るアクチュエータシステムについて、図面を参照しながら説明する。具体的には、第1実施形態〜第4実施形態について説明する。   Hereinafter, an actuator system according to a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings. Specifically, the first to fourth embodiments will be described.

<第1実施形態>
図1(a)に示すように、第1実施形態のアクチュエータシステムSは、アクチュエータユニット1、交流圧力源2(交流圧力部)、および、それらを接続する配管3(第一の配管)を備えて構成される。
<First Embodiment>
As shown to Fig.1 (a), the actuator system S of 1st Embodiment is equipped with the actuator unit 1, the alternating current pressure source 2 (alternating pressure part), and the piping 3 (1st piping) which connects them. Configured.

アクチュエータユニット1は、圧力伝達部11、アクチュエータ12、配管13(第二の配管)、電界印加部14(印加部)、電界制御部15(印加部)を備えている。
圧力伝達部11は、アクチュエータ12と交流圧力源2との間に設けられ、ダイヤフラム111(仕切り部材)によって分けられた一方の空間(図1(a)中の右側の空間)に、電界によって粘度が高まる機能性流体であるER流体5を収容する。また、圧力伝達部11は、他方の空間(図1(a)中の左側の空間)に、電界がない場合のER流体5よりも粘度が低い低粘度流体である水4を収容する。そして、圧力伝達部11は、ダイヤフラム111の可撓性により、収容したER流体5と水4の間で相互に圧力を伝達させあう。
The actuator unit 1 includes a pressure transmission unit 11, an actuator 12, a pipe 13 (second pipe), an electric field application unit 14 (application unit), and an electric field control unit 15 (application unit).
The pressure transmission unit 11 is provided between the actuator 12 and the AC pressure source 2 and has a viscosity generated by an electric field in one space (a space on the right side in FIG. 1A) divided by a diaphragm 111 (a partition member). The ER fluid 5 which is a functional fluid in which the flow rate increases is accommodated. Moreover, the pressure transmission part 11 accommodates the water 4 which is a low-viscosity fluid whose viscosity is lower than the ER fluid 5 when there is no electric field in the other space (the space on the left side in FIG. 1A). And the pressure transmission part 11 transmits a pressure mutually between the accommodated ER fluid 5 and the water 4 with the flexibility of the diaphragm 111.

なお、交流圧力源2と圧力伝達部11は、配管3によって、水4の流通が可能なように接続されている。また、圧力伝達部11とアクチュエータ12は、配管13によって、ER流体5の流通が可能なように接続されている。   The AC pressure source 2 and the pressure transmission unit 11 are connected by a pipe 3 so that water 4 can flow. Further, the pressure transmission unit 11 and the actuator 12 are connected by a pipe 13 so that the ER fluid 5 can flow.

アクチュエータ12は、ここでは、ER流体5を内部に収容し、内部のER流体5の量が増加または減少したときに動作(伸縮)するベローズアクチュエータである。
電界印加部14は、配管13に対して設けられ、電界制御部15からの指示信号により、配管13の内部のER流体5に対して電界を印加する。
Here, the actuator 12 is a bellows actuator that accommodates the ER fluid 5 therein and operates (expands / contracts) when the amount of the internal ER fluid 5 increases or decreases.
The electric field applying unit 14 is provided for the pipe 13 and applies an electric field to the ER fluid 5 inside the pipe 13 by an instruction signal from the electric field control unit 15.

電界制御部15は、所定のプログラムやユーザからの指示入力にしたがい、電界印加部14に対して電界の印加を指示する指示信号を送信する。なお、以下では、説明を簡潔にするために、「電界制御部15からの指示信号により、電界印加部14が電界を印加する」を、単に「電界印加部14が電界を印加する」と記載するなど、電界制御部15の動作に関する記載を適宜省略する。   The electric field control unit 15 transmits an instruction signal instructing application of the electric field to the electric field application unit 14 in accordance with a predetermined program or an instruction input from the user. Hereinafter, in order to simplify the description, “the electric field application unit 14 applies an electric field according to an instruction signal from the electric field control unit 15” is simply referred to as “the electric field application unit 14 applies an electric field”. The description regarding the operation of the electric field control unit 15 is omitted as appropriate.

交流圧力源2は、内部空間における配管3の側の空間に水4を収容し、その内部の水4に対して陽圧と陰圧を定期的(例えば0.1秒ごと)に交互に繰り返し与える(以下、交流圧力源2が与える圧力を「交流圧力」とも表現する)。なお、以下では、内部の水4に対して陽圧を与える交流圧力源2の動きを「押す」と表現し、内部の水4に対して陰圧を与える交流圧力源2の動きを「引く」と表現する場合がある。交流圧力源2は、例えば、ボイスコイルモータとピストンを連結したポンプにより、実現することができる。   The AC pressure source 2 contains water 4 in the space on the side of the pipe 3 in the internal space, and positive and negative pressures are alternately and periodically repeated (for example, every 0.1 second) against the water 4 in the internal space. (Hereinafter, the pressure applied by the AC pressure source 2 is also expressed as “AC pressure”). In the following, the movement of the AC pressure source 2 that applies positive pressure to the internal water 4 is expressed as “push”, and the movement of the AC pressure source 2 that applies negative pressure to the internal water 4 is “pulled”. May be expressed. The AC pressure source 2 can be realized by, for example, a pump in which a voice coil motor and a piston are connected.

このようなアクチュエータシステムSによれば、図1(b)に示すように、交流圧力源2が内部の水4を押したときに、その陽圧が配管3を経由して圧力伝達部11に伝えられ、圧力伝達部11内でその陽圧が水4からER流体5にダイヤフラム111を介して伝えられ、ER流体5が圧力伝達部11の内部から配管13を経由してアクチュエータ12の内部に流れ込むことで、アクチュエータ12が動作する。なお、このとき、電界印加部14によって電界を印加すれば、配管13内のER流体5の流通量を減少させ、アクチュエータ12に流入するER流体5の量を減少させることができる。   According to such an actuator system S, as shown in FIG. 1 (b), when the AC pressure source 2 pushes the internal water 4, the positive pressure is transferred to the pressure transmission unit 11 via the pipe 3. In the pressure transmission unit 11, the positive pressure is transmitted from the water 4 to the ER fluid 5 via the diaphragm 111, and the ER fluid 5 passes from the inside of the pressure transmission unit 11 to the inside of the actuator 12 via the pipe 13. The actuator 12 operates by flowing in. At this time, if an electric field is applied by the electric field applying unit 14, the flow amount of the ER fluid 5 in the pipe 13 can be reduced, and the amount of the ER fluid 5 flowing into the actuator 12 can be reduced.

また、図1(c)に示すように、交流圧力源2が内部の水4を引いたときに、その陰圧が配管3を経由して圧力伝達部11に伝えられ、圧力伝達部11内でその陰圧が水4からER流体5にダイヤフラム111を介して伝えられ、ER流体5がアクチュエータ12の内部から配管13を経由して圧力伝達部11の内部に流れ込むことで、アクチュエータ12が動作する。なお、このとき、電界印加部14によって電界を印加すれば、配管13内のER流体5の流通量を減少させ、アクチュエータ12から流出するER流体5の量を減少させることができる。   Further, as shown in FIG. 1C, when the AC pressure source 2 draws the internal water 4, the negative pressure is transmitted to the pressure transmission unit 11 via the pipe 3, and the pressure transmission unit 11 Then, the negative pressure is transmitted from the water 4 to the ER fluid 5 through the diaphragm 111, and the ER fluid 5 flows from the inside of the actuator 12 into the pressure transmitting portion 11 through the pipe 13, so that the actuator 12 operates. To do. At this time, if an electric field is applied by the electric field applying unit 14, the flow amount of the ER fluid 5 in the pipe 13 can be reduced, and the amount of the ER fluid 5 flowing out from the actuator 12 can be reduced.

また、交流圧力源2が押しと引きの動作を何度も繰り返した場合という長期的視点で見ると、次のことが言える。つまり、交流圧力源2が内部の水4に対して陽圧を与えているときよりも陰圧を与えているときのほうが、電界印加部14が印加する電界の強度を大きくすることで、アクチュエータ12の内部のER流体5の量を累積的に増加させて、アクチュエータ12を駆動することができる。   Further, the following can be said from the long-term viewpoint that the AC pressure source 2 repeats pushing and pulling operations many times. That is, when the AC pressure source 2 is applying a negative pressure to the internal water 4, the electric field applied by the electric field applying unit 14 is increased to increase the strength of the actuator. The amount of ER fluid 5 inside 12 can be cumulatively increased to drive the actuator 12.

また、交流圧力源2が内部の水4に対して陽圧を与えているときよりも陰圧を与えているときのほうが、電界印加部14が印加する電界の強度を小さくすることで、アクチュエータ12の内部のER流体5の量を累積的に減少させて、アクチュエータ12を駆動することができる。   In addition, when the AC pressure source 2 applies a positive pressure to the internal water 4, the electric field applied by the electric field applying unit 14 is made smaller than when the negative pressure is applied. The amount of ER fluid 5 inside 12 can be cumulatively reduced to drive the actuator 12.

このように、第1実施形態のアクチュエータシステムSによれば、交流圧力を発生させる交流圧力源2と、交流圧力の陽圧と陰圧の切り替えに合わせてER流体5に与える電界の大きさを変化させる電界印加部14の協働によって、高パワー密度とともに、アクチュエータユニット1ごとに配管が1本ずつで済むという構造の簡素化と、それによる小型化を実現することができる。   As described above, according to the actuator system S of the first embodiment, the magnitude of the electric field applied to the ER fluid 5 in accordance with the switching between the AC pressure source 2 that generates the AC pressure and the positive pressure and the negative pressure of the AC pressure. With the cooperation of the electric field application unit 14 to be changed, it is possible to realize a simplification of the structure that only one pipe is required for each actuator unit 1 and a reduction in size due to the high power density.

なお、ER流体は、電界がない状態でも水に比べて粘度が約20倍高い。そこで、アクチュエータシステムSでは、配管中の液体の流通による圧力損失を低減するために、交流圧力源2から圧力伝達部11までの流路では、圧力伝達用の液体として粘度の低い水4を用いた。しかし、水4を用いずに、すべての液体をER流体5としてもよい。   The ER fluid has a viscosity about 20 times higher than that of water even in the absence of an electric field. Therefore, in the actuator system S, in order to reduce the pressure loss due to the flow of the liquid in the pipe, in the flow path from the AC pressure source 2 to the pressure transmission unit 11, water 4 having a low viscosity is used as the pressure transmission liquid. It was. However, all liquids may be used as the ER fluid 5 without using the water 4.

つまり、図1のアクチュエータシステムSと比べて、圧力伝達部11を無くし、すべての液体をER流体5として、アクチュエータシステムを構成してもよい。その場合でも、アクチュエータシステムSとほぼ同様の作用や効果を実現することができる。   That is, as compared with the actuator system S of FIG. 1, the pressure transmission unit 11 may be eliminated, and the actuator system may be configured using all the liquid as the ER fluid 5. Even in that case, substantially the same operation and effect as the actuator system S can be realized.

<第2実施形態>
次に、図2を参照して、第2実施形態のアクチュエータシステムSaについて説明する。なお、以下、「アクチュエータシステムS」と「アクチュエータシステムSa」のように、類似または同一の構成については、符号に「a」、「b」などの小文字のアルファベットを付し、重複する説明を適宜省略する。
Second Embodiment
Next, an actuator system Sa according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the following, similar or identical components, such as “actuator system S” and “actuator system Sa”, are denoted by lowercase alphabets such as “a” and “b”, and overlapping descriptions are appropriately provided. Omitted.

図2に示すアクチュエータシステムSaは、図1に示すアクチュエータシステムSと比べて、アクチュエータユニット1aにおいて、電界印加部14b、電界制御部15b、配管16(第三の配管)およびER流体収容部17(機能性流体収容部)が追加されている点で異なっている。   The actuator system Sa shown in FIG. 2 is different from the actuator system S shown in FIG. 1 in the actuator unit 1a in the electric field application unit 14b, the electric field control unit 15b, the pipe 16 (third pipe), and the ER fluid storage part 17 ( This is different in that a functional fluid storage part) is added.

配管16は、配管13における電界印加部14a(第一の印加部)(電界制御部15a(第一の印加部)とペア)よりも圧力伝達部11の側から分岐し、配管13とER流体収容部17との間でER流体5を流通させる役割を果たす。
電界印加部14b(第二の印加部)は、配管16に対して設けられ、配管16の内部のER流体5に対して電界を印加する。
The pipe 16 branches from the pressure transmission unit 11 side than the electric field application unit 14a (first application unit) (a pair with the electric field control unit 15a (first application unit)) in the pipe 13, and the pipe 13 and the ER fluid. It plays a role of circulating the ER fluid 5 between the housing part 17.
The electric field applying unit 14 b (second applying unit) is provided for the pipe 16 and applies an electric field to the ER fluid 5 inside the pipe 16.

電界制御部15b(第二の印加部)は、所定のプログラムやユーザからの指示信号にしたがい、電界印加部14bに対して電界の印加を指示する。
ER流体収容部17は、ER流体5を収容する。
The electric field control unit 15b (second application unit) instructs the electric field application unit 14b to apply an electric field in accordance with a predetermined program or an instruction signal from the user.
The ER fluid storage unit 17 stores the ER fluid 5.

このようなアクチュエータシステムSaによれば、図1に示すアクチュエータシステムSの場合と比べて、ER流体収容部17とアクチュエータ12との間でER流体5の受け渡しができるので、アクチュエータ12をより大きな振幅で伸縮させることができる。以下、詳細に説明する。   According to such an actuator system Sa, compared with the case of the actuator system S shown in FIG. 1, the ER fluid 5 can be transferred between the ER fluid accommodating portion 17 and the actuator 12. Can be expanded and contracted. Details will be described below.

(アクチュエータ伸張動作)
アクチュエータ12の伸張動作について、図2(b)(c)、図3(a)を適宜参照して説明する。アクチュエータ12を伸張動作させる場合、交流圧力源2が内部の水4を押している時間帯は、電界印加部14aによる電界(アクチュエータ側電界)を「0」にし、電界印加部14bによる電界(ER流体収容部側電界)を「ON」にすることで、アクチュエータ12の内部にER流体5を流入させ、アクチュエータ12を伸ばすことができる(図2(b)参照)。その際、電界印加部14bにより印加された電界のため、配管16ではER流体5がほとんど流れない。
(Actuator extension operation)
The extension operation of the actuator 12 will be described with reference to FIGS. 2B, 2C, and 3A as appropriate. When the actuator 12 is extended, the electric field by the electric field application unit 14a (actuator side electric field) is set to “0” during the time period in which the AC pressure source 2 pushes the internal water 4 and the electric field by the electric field application unit 14b (ER fluid) By turning the “accommodating portion side electric field” “ON”, the ER fluid 5 can flow into the actuator 12 and the actuator 12 can be extended (see FIG. 2B). At that time, the ER fluid 5 hardly flows through the pipe 16 because of the electric field applied by the electric field applying unit 14b.

また、交流圧力源2が内部の水4を引いている時間帯は、電界印加部14aによる電界(アクチュエータ側電界)を「ON」にし、電界印加部14bによる電界(ER流体収容部側電界)を「0」にすることで、ER流体収容部17から圧力伝達部11にER流体5を流入させることができる(図2(c)参照)。その際、電界印加部14aにより印加された電界のため、配管13における該当部分ではER流体5がほとんど流れない。   Further, during the time period in which the AC pressure source 2 draws the internal water 4, the electric field applied by the electric field application unit 14 a (actuator side electric field) is turned “ON”, and the electric field applied by the electric field application unit 14 b (ER fluid accommodation unit side electric field) By setting “0” to “0”, the ER fluid 5 can be caused to flow from the ER fluid accommodating portion 17 to the pressure transmitting portion 11 (see FIG. 2C). At that time, because of the electric field applied by the electric field applying unit 14 a, the ER fluid 5 hardly flows in the corresponding part of the pipe 13.

このような動作を繰り返すことで、アクチュエータ12の長さを累積的に伸ばすことができる(図3(a)の「アクチュエータの長さ」参照)。
なお、アクチュエータ側電界とER流体収容部側電界の一方を「0」にしなくても、交流圧力源2が内部の水4を押している時間帯は、アクチュエータ側電界の強度よりもER流体収容部側電界の強度を大きくし、交流圧力源2が内部の水4を引いている時間帯は、アクチュエータ側電界の強度よりもER流体収容部側電界の強度を小さくすることで、アクチュエータ12の長さを累積的に伸ばすことができる。
By repeating such an operation, the length of the actuator 12 can be cumulatively extended (see “actuator length” in FIG. 3A).
Even if one of the electric field on the actuator side and the electric field on the ER fluid housing part side is not set to “0”, the time zone during which the AC pressure source 2 pushes the internal water 4 is larger than the strength of the electric field on the actuator side. In the time zone in which the strength of the side electric field is increased and the AC pressure source 2 pulls the internal water 4, the strength of the electric field on the ER fluid accommodating portion side is made smaller than the strength of the actuator side electric field, thereby increasing the length of the actuator 12. Can be extended cumulatively.

(アクチュエータ収縮動作)
また、図3(b)に示すように、アクチュエータ伸張動作時と比べて、アクチュエータ側電界とER流体収容部側電界の「ON」と「0」を逆にすることで、アクチュエータ12の長さを累積的に短くすることができる。
(Actuator contraction operation)
Further, as shown in FIG. 3B, the length of the actuator 12 can be reduced by reversing the “ON” and “0” of the actuator-side electric field and the ER fluid housing portion-side electric field as compared with the actuator extension operation. Can be shortened cumulatively.

なお、アクチュエータ側電界とER流体収容部側電界の一方を「0」にしなくても、交流圧力源2が内部の水4を押している時間帯は、アクチュエータ側電界の強度よりもER流体収容部側電界の強度を小さくし、交流圧力源2が内部の水4を引いている時間帯は、アクチュエータ側電界の強度よりもER流体収容部側電界の強度を大きくすることで、アクチュエータ12の長さを累積的に短くすることができる。   Even if one of the electric field on the actuator side and the electric field on the ER fluid housing part side is not set to “0”, the time zone during which the AC pressure source 2 pushes the internal water 4 is larger than the strength of the electric field on the actuator side. In the time zone in which the strength of the side electric field is reduced and the AC pressure source 2 pulls the internal water 4, the strength of the electric field on the ER fluid housing unit side is made larger than the strength of the actuator side electric field, thereby Can be shortened cumulatively.

(アクチュエータ停止)
また、図3(c)に示すように、アクチュエータ側電界とER流体収容部側電界を常時「ON」にすることで、アクチュエータ12の内部、および、ER流体収容部17の内部のER流体5の量をほとんど変えず、アクチュエータ12をほぼ停止させることができる。
(Actuator stop)
Further, as shown in FIG. 3C, the actuator-side electric field and the ER fluid housing part-side electric field are always “ON”, whereby the ER fluid 5 inside the actuator 12 and the ER fluid container 17 is inside. The actuator 12 can be almost stopped without changing the amount of the actuator.

(アクチュエータシステムSaにおける処理フロー)
したがって、アクチュエータシステムSaでは、前記した「アクチュエータ伸張動作」、「アクチュエータ収縮動作」および「アクチュエータ停止」における処理を組み合わせることで、アクチュエータ12を自由に制御できる。以下、図4を参照して、アクチュエータシステムSaにおける処理フローについて説明する(適宜図2、図3参照)。
(Processing flow in actuator system Sa)
Therefore, in the actuator system Sa, the actuator 12 can be freely controlled by combining the processes in the “actuator extension operation”, “actuator contraction operation”, and “actuator stop”. Hereinafter, a processing flow in the actuator system Sa will be described with reference to FIG. 4 (see FIGS. 2 and 3 as appropriate).

アクチュエータシステムSaにおいて、アクチュエータ12を伸張動作させる場合(ステップS1でYes)、交流圧力源2による動作が「押」のとき(ステップS2で「押」)、アクチュエータ側電界を「0」にしてER流体収容部側電界を「ON」にし(ステップS3)、ステップS1に戻る。   In the actuator system Sa, when the actuator 12 is extended (Yes in step S1), when the operation by the AC pressure source 2 is “push” (“push” in step S2), the actuator side electric field is set to “0” and ER The electric field on the fluid container side is set to “ON” (step S3), and the process returns to step S1.

交流圧力源2による動作が「引」のとき(ステップS2で「引」)、アクチュエータ側電界を「ON」にしてER流体収容部側電界を「0」にし(ステップS4)、ステップS1に戻る。
このように、交流圧力源2が発生させる交流圧力の陽圧と陰圧の切り替えに合わせてステップS3,S4を切り替えることで、前記したように、アクチュエータ12を累積的に伸ばすことができる。
ステップS1でNoの場合、ステップS5に進む。
When the operation by the AC pressure source 2 is “pull” (“pull” in step S2), the actuator-side electric field is set to “ON”, and the ER fluid housing portion-side electric field is set to “0” (step S4), and the process returns to step S1. .
As described above, the actuator 12 can be cumulatively extended as described above by switching the steps S3 and S4 in accordance with the switching between the positive pressure and the negative pressure of the AC pressure generated by the AC pressure source 2.
If No in step S1, the process proceeds to step S5.

アクチュエータ12を収縮動作させる場合(ステップS5でYes)、交流圧力源2による動作が「押」のとき(ステップS6で「押」)、アクチュエータ側電界を「ON」にしてER流体収容部側電界を「0」にし(ステップS7)、ステップS1に戻る。   When the actuator 12 is contracted (Yes in step S5), when the operation by the AC pressure source 2 is “push” (“push” in step S6), the actuator-side electric field is set to “ON” and the ER fluid container side electric field Is set to “0” (step S7), and the process returns to step S1.

交流圧力源2による動作が「引」のとき(ステップS6で「引」)、アクチュエータ側電界を「0」にしてER流体収容部側電界を「ON」にし(ステップS8)、ステップS5に戻る。
このように、交流圧力源2が発生させる交流圧力の陽圧と陰圧の切り替えに合わせてステップS7,S8を切り替えることで、前記したように、アクチュエータ12を累積的に短くすることができる。
ステップS5でNoの場合、ステップS9に進む。
When the operation by the AC pressure source 2 is “pull” (“pull” in step S6), the actuator-side electric field is set to “0”, and the ER fluid container side electric field is set to “ON” (step S8), and the process returns to step S5. .
As described above, the actuator 12 can be shortened cumulatively by switching the steps S7 and S8 in accordance with the switching between the positive pressure and the negative pressure of the AC pressure generated by the AC pressure source 2.
If No in step S5, the process proceeds to step S9.

アクチュエータ12を停止させる場合(ステップS9でYes)、交流圧力源2による交流圧力の陽圧と陰圧の切り替えに関わらず、アクチュエータ側電界およびER流体収容部側電界を「ON」にし(ステップS10)、ステップS9に戻る。これにより、アクチュエータ12を停止させることができる。
ステップS9でNoの場合、ステップS1に戻る。
When the actuator 12 is stopped (Yes in step S9), the actuator-side electric field and the ER fluid accommodating portion-side electric field are set to “ON” regardless of the switching between the positive pressure and the negative pressure of the AC pressure by the AC pressure source 2 (step S10). ), The process returns to step S9. Thereby, the actuator 12 can be stopped.
If No in step S9, the process returns to step S1.

このようにして、アクチュエータシステムSaでは、アクチュエータ12の伸張、収縮および停止を自由に制御できる。   Thus, in the actuator system Sa, the extension, contraction, and stop of the actuator 12 can be freely controlled.

<第3実施形態>
次に、図5を参照して、第3実施形態のアクチュエータシステムSbについて説明する。図5に示すアクチュエータシステムSbは、図2に示すアクチュエータシステムSaと比べて、アクチュエータユニット1aが複数、交流圧力源2に対して並列に設けられている点で異なっている。そして、複数のアクチュエータユニット1aそれぞれについて、独立して、電界印加部14aと電界印加部14bによって印加する電界を調節することで、アクチュエータ12を制御することができる。
<Third Embodiment>
Next, the actuator system Sb of the third embodiment will be described with reference to FIG. The actuator system Sb shown in FIG. 5 differs from the actuator system Sa shown in FIG. 2 in that a plurality of actuator units 1a are provided in parallel with the AC pressure source 2. The actuator 12 can be controlled by independently adjusting the electric field applied by the electric field applying unit 14a and the electric field applying unit 14b for each of the plurality of actuator units 1a.

このように、第3実施形態のアクチュエータシステムSbによれば、アクチュエータユニット1aごとに交流圧力源2からの配管が1本ずつで済むという構造の簡素化により、アクチュエータユニット1aが複数(多自由度)であっても、高パワー密度とともにシステム全体の小型化を実現することができる。   Thus, according to the actuator system Sb of the third embodiment, a plurality of actuator units 1a (multiple degrees of freedom) can be obtained by simplifying the structure that only one pipe from the AC pressure source 2 is required for each actuator unit 1a. ), The entire system can be downsized with high power density.

<第4実施形態>
次に、図6を参照して、第4実施形態のアクチュエータシステムScについて説明する。図6に示すアクチュエータシステムScでは、いわゆるバイモルフと同様の原理により屈曲するアクチュエータとしてフレキシブルチューブ18を用いる。ここで、バイモルフとは、2枚の圧電素子を貼り合わせた構造を指す。バイモルフでは、2枚の圧電素子のそれぞれに反対向きの電圧を加えることで、一方の圧電素子が伸び、他方の圧電素子が縮み、それにより効率的に屈曲が生ずる。
<Fourth embodiment>
Next, an actuator system Sc of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the actuator system Sc shown in FIG. 6, the flexible tube 18 is used as an actuator that bends on the same principle as a so-called bimorph. Here, the bimorph refers to a structure in which two piezoelectric elements are bonded together. In a bimorph, by applying a voltage in the opposite direction to each of the two piezoelectric elements, one piezoelectric element is stretched and the other piezoelectric element is contracted, thereby efficiently bending.

アクチュエータユニット1bにおけるフレキシブルチューブ18は、2本の棒状で長手方向に伸縮するフレキシブルチューブを接着することで形成されるが、便宜上、その2本の棒状のフレキシブルチューブのうち、図6(a)における上側のものを上側フレキシブルチューブ181(第一のフレキシブル部材)、下側のものを下側フレキシブルチューブ182(第二のフレキシブル部材)と称する。   The flexible tube 18 in the actuator unit 1b is formed by adhering two flexible rods that extend and contract in the longitudinal direction. For convenience, of the two rod-shaped flexible tubes, the flexible tube 18 in FIG. The upper one is called the upper flexible tube 181 (first flexible member), and the lower one is called the lower flexible tube 182 (second flexible member).

上側フレキシブルチューブ181および下側フレキシブルチューブ182は、ER流体5を内部に収容する。
そして、フレキシブルチューブ18は、上側フレキシブルチューブ181と下側フレキシブルチューブ182のそれぞれの内部のER流体5の量の差が変化したときに屈曲(動作)する。
The upper flexible tube 181 and the lower flexible tube 182 accommodate the ER fluid 5 therein.
The flexible tube 18 bends (operates) when the difference in the amount of the ER fluid 5 inside each of the upper flexible tube 181 and the lower flexible tube 182 changes.

フレキシブルチューブ18を図6の下方向(以下、単に「下方向」と称する。)に屈曲させる場合、交流圧力源2が内部の水4を押している時間帯は、電界印加部14c(第一の印加部)(電界制御部15c(第一の印加部)とペア)による電界を「0」にし、電界印加部14d(第二の印加部)(電界制御部15d(第二の印加部)とペア)による電界を「ON」にすることで、圧力伝達部11aの内部のER流体5を配管13a(第二の配管)経由で上側フレキシブルチューブ181の内部に流入させ、フレキシブルチューブ18を下方向に屈曲させることができる(図6(b)参照)。その際、下側フレキシブルチューブ182の内部のER流体5の量はほとんど変わらない。   When the flexible tube 18 is bent downward in FIG. 6 (hereinafter, simply referred to as “downward”), the time period during which the AC pressure source 2 pushes the internal water 4 is limited to the electric field application unit 14c (first The electric field by the application unit (a pair with the electric field control unit 15c (first application unit)) is set to “0”, and the electric field application unit 14d (second application unit) (electric field control unit 15d (second application unit) By turning on the electric field by the pair), the ER fluid 5 inside the pressure transmission part 11a is caused to flow into the upper flexible tube 181 via the pipe 13a (second pipe), and the flexible tube 18 is moved downward. (See FIG. 6B). At that time, the amount of the ER fluid 5 inside the lower flexible tube 182 is hardly changed.

また、交流圧力源2が内部の水4を引いている時間帯は、電界印加部14cによる電界を「ON」にし、電界印加部14d(第二の印加部)による電界を「0」にすることで、下側フレキシブルチューブ182の内部のER流体5を配管16a(第三の配管)経由で圧力伝達部11aの内部に流入させ、フレキシブルチューブ18を下方向にさらに屈曲させることができる(図6(c)参照)。その際、上側フレキシブルチューブ181の内部のER流体5の量はほとんど変わらない。   Also, during the time period in which the AC pressure source 2 draws the internal water 4, the electric field applied by the electric field application unit 14 c is set to “ON”, and the electric field applied by the electric field application unit 14 d (second application unit) is set to “0”. Thus, the ER fluid 5 inside the lower flexible tube 182 can be caused to flow into the pressure transmitting portion 11a via the pipe 16a (third pipe), and the flexible tube 18 can be further bent downward (see FIG. 6 (c)). At that time, the amount of the ER fluid 5 inside the upper flexible tube 181 is hardly changed.

このような動作を繰り返すことで、フレキシブルチューブ18を下方向に累積的に屈曲させることができる。
なお、電界の強度の切り替えは、「0」と「ON」でなくてもよい。
つまり、上側フレキシブルチューブ181の内部のER流体5の量から、下側フレキシブルチューブ182の内部のER流体5の量を引いた差を増やすことでフレキシブルチューブ18を下方向に屈曲させる場合、次の条件を満たせばよい。
By repeating such an operation, the flexible tube 18 can be cumulatively bent downward.
Note that the switching of the electric field strength does not have to be “0” and “ON”.
That is, when the flexible tube 18 is bent downward by increasing the difference obtained by subtracting the amount of the ER fluid 5 inside the lower flexible tube 182 from the amount of the ER fluid 5 inside the upper flexible tube 181, It only has to satisfy the conditions.

交流圧力源2が内部の水4を押している時間帯は、電界印加部14cが印加する電界の強度よりも、電界印加部14dが印加する電界の強度が大きければよい。
交流圧力源2が内部の水4を引いている時間帯は、電界印加部14cが印加する電界の強度よりも、電界印加部14dが印加する電界の強度が小さければよい。
In the time zone in which the AC pressure source 2 pushes the water 4 inside, it is sufficient that the strength of the electric field applied by the electric field applying unit 14d is larger than the strength of the electric field applied by the electric field applying unit 14c.
In the time zone in which the AC pressure source 2 draws the internal water 4, the electric field applied by the electric field applying unit 14d should be smaller than the electric field applied by the electric field applying unit 14c.

また、同様にして、フレキシブルチューブ18を図6の上方向に累積的に屈曲させることもできる。   Similarly, the flexible tube 18 can be cumulatively bent upward in FIG.

なお、図2に示すアクチュエータシステムSaでは、アクチュエータユニット1aにおいて、ER流体収容部17に対するER流体5の流入や流出は、アクチュエータ12の駆動に寄与しなかった。一方、図6に示す第4実施形態のアクチュエータシステムScによれば、ER流体5のすべての動きをフレキシブルチューブ18の屈曲動作に効率的に寄与させることができる。   In the actuator system Sa shown in FIG. 2, the inflow or outflow of the ER fluid 5 with respect to the ER fluid housing portion 17 does not contribute to the driving of the actuator 12 in the actuator unit 1 a. On the other hand, according to the actuator system Sc of the fourth embodiment shown in FIG. 6, all the movements of the ER fluid 5 can be efficiently contributed to the bending operation of the flexible tube 18.

以上で本実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
例えば、本実施形態では、交流圧力源2による交流圧力の陽圧と陰圧の切り替えと、ER流体5に与える電界の切り替えのタイミングを完全に一致させたが、水4やER流体5の伝播時間や電界印加部14の応答時間などを考慮し、それらのタイミングを多少ずらしてもよい。
Although description of this embodiment is finished above, the aspect of the present invention is not limited to these.
For example, in this embodiment, the switching timing of the positive pressure and the negative pressure of the AC pressure by the AC pressure source 2 and the switching timing of the electric field applied to the ER fluid 5 are completely matched. In consideration of time, response time of the electric field application unit 14, and the like, the timings may be slightly shifted.

また、水4やER流体5が気化するのを防止するために、それらに一定以上の圧力を常時かけるようにしておいてもよい。
また、機能性流体として、ER流体のほかに、MR(Magneto-Rheological)流体などの別の流体を用いてもよい。MR流体を用いる場合は、電界の代わりに磁界をかければよい。
Further, in order to prevent the water 4 and the ER fluid 5 from being vaporized, a certain pressure or more may be constantly applied to them.
In addition to the ER fluid, another fluid such as an MR (Magneto-Rheological) fluid may be used as the functional fluid. When MR fluid is used, a magnetic field may be applied instead of an electric field.

また、低粘度流体として、水4のほかに、空気などの別の低粘度の流体を用いてもよい。空気を用いる場合は、圧縮や膨張を考慮する必要があるので、例えば、バネなどの弾性体と併用することも考えられる。
また、交流圧力源2の交流圧力の周波数は、例えば5〜20Hz程度が考えられるが、他の周波数であってもよい。
Further, as the low-viscosity fluid, in addition to the water 4, another low-viscosity fluid such as air may be used. When air is used, it is necessary to consider compression and expansion, and for example, it is conceivable to use it together with an elastic body such as a spring.
Further, the frequency of the AC pressure of the AC pressure source 2 may be about 5 to 20 Hz, for example, but may be another frequency.

また、圧力伝達部11において、ダイヤフラム111の代わりにピストン機構等の他の手段を用いて、内部に収容したER流体5と水4の間で相互に圧力を伝達させあうようにしてもよい。   Moreover, in the pressure transmission part 11, you may make it transmit a pressure mutually between the ER fluid 5 and the water 4 which were accommodated inside using other means, such as a piston mechanism, instead of the diaphragm 111. FIG.

また、アクチュエータは、ベローズアクチュエータやフレキシブルチューブ型アクチュエータのほかに、シリンダ型アクチュエータ、回転型アクチュエータなど、他のタイプのものであってもよい。なお、シリンダ型アクチュエータを用いる場合、一時的に小さな体積変化を許容する弾性体要素を併せて使えばよい。なぜなら、シリンダ型アクチュエータではピストン前後の容積の和が一定であるが、本実施形態のアクチュエータシステムでは容積の増加と減少が半周期ずれ、そのずれを吸収する部材(要素)が必要であるからである。   In addition to the bellows actuator and the flexible tube actuator, the actuator may be other types such as a cylinder actuator and a rotary actuator. In the case of using a cylinder type actuator, an elastic element that temporarily allows a small volume change may be used together. This is because in the cylinder type actuator, the sum of the volumes before and after the piston is constant, but in the actuator system of this embodiment, the increase and decrease in volume are shifted by a half cycle, and a member (element) that absorbs the shift is required. is there.

また、第2実施形態のアクチュエータシステムSaにおけるアクチュエータユニット1aを複数、交流圧力源2に対して並列に設けることで、第3実施形態のアクチュエータシステムSbとした。これと同様に、第1実施形態のアクチュエータシステムSや、第4実施形態のアクチュエータシステムScについても、アクチュエータユニット1,1bを複数、交流圧力源2に対して並列に設けるようにしてもよい。
その他、ハードウェアやフローチャートなどの具体的な構成について、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
Further, by providing a plurality of actuator units 1a in the actuator system Sa of the second embodiment in parallel to the AC pressure source 2, the actuator system Sb of the third embodiment is obtained. Similarly, in the actuator system S of the first embodiment and the actuator system Sc of the fourth embodiment, a plurality of actuator units 1, 1 b may be provided in parallel to the AC pressure source 2.
In addition, specific configurations such as hardware and flowcharts can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

1,1a,1b アクチュエータユニット
2 交流圧力源(交流圧力部)
3 配管(第一の配管)
4 水(低粘度流体)
5 ER流体(機能性流体)
11,11a 圧力伝達部
12 アクチュエータ
13,13a 配管(第二の配管)
14 電界印加部(印加部)
14a 電界印加部(第一の印加部)
14b 電界印加部(第二の印加部)
14c 電界印加部(第一の印加部)
14d 電界印加部(第二の印加部)
15 電界制御部(印加部)
15a 電界制御部(第一の印加部)
15b 電界制御部(第二の印加部)
15c 電界制御部(第一の印加部)
15d 電界制御部(第二の印加部)
16,16a 配管(第三の配管)
17 ER流体収容部(機能性流体収容部)
18 フレキシブルチューブ(アクチュエータ)
111 ダイヤフラム(仕切り部材)
181 上側フレキシブルチューブ
182 下側フレキシブルチューブ
S,Sa,Sb,Sc アクチュエータシステム
1, 1a, 1b Actuator unit 2 AC pressure source (AC pressure part)
3 Piping (first piping)
4 Water (low viscosity fluid)
5 ER fluid (functional fluid)
11, 11a Pressure transmission part 12 Actuator 13, 13a Piping (second piping)
14 Electric field application part (application part)
14a Electric field application part (first application part)
14b Electric field application section (second application section)
14c Electric field application section (first application section)
14d Electric field application part (second application part)
15 Electric field control unit (applying unit)
15a Electric field control unit (first application unit)
15b Electric field control unit (second application unit)
15c Electric field control unit (first application unit)
15d Electric field control unit (second application unit)
16, 16a piping (third piping)
17 ER fluid container (functional fluid container)
18 Flexible tube (actuator)
111 Diaphragm (partition member)
181 Upper flexible tube 182 Lower flexible tube S, Sa, Sb, Sc Actuator system

Claims (6)

電界または磁界によって粘度が高まる機能性流体を内部に収容し、内部の前記機能性流体の量が増加または減少したときに動作するアクチュエータと、
電界および磁界がない場合の前記機能性流体よりも粘度が低い低粘度流体を内部に収容し、内部の前記低粘度流体に対して陽圧と陰圧を定期的に交互に繰り返し与える交流圧力部と、
前記アクチュエータと前記交流圧力部との間に設けられ、仕切り部材によって分けられた一方の空間に前記機能性流体を収容し、他方の空間に前記低粘度流体を収容し、収容した前記機能性流体と前記低粘度流体の間で相互に圧力を伝達させあう圧力伝達部と、
前記交流圧力部と前記圧力伝達部との間に設けられ、前記交流圧力部と前記圧力伝達部の他方の空間との間で前記低粘度流体を流通させる第一の配管と、
前記アクチュエータと前記圧力伝達部との間に設けられ、前記アクチュエータと前記圧力伝達部の一方の空間との間で前記機能性流体を流通させる第二の配管と、
前記第二の配管に対して設けられ、前記第二の配管の内部の前記機能性流体に対して電界または磁界を印加する印加部と、を備え、
前記印加部は、
前記交流圧力部が内部の前記低粘度流体に対して陽圧を与えているときよりも陰圧を与えているときのほうが、前記第二の配管の内部の前記機能性流体に対して印加する電界または磁界の強度を大きくすることで、前記アクチュエータの内部の前記機能性流体の量を増加させて当該アクチュエータを駆動し、
前記交流圧力部が内部の前記低粘度流体に対して陽圧を与えているときよりも陰圧を与えているときのほうが、前記第二の配管の内部の前記機能性流体に対して印加する電界または磁界の強度を小さくすることで、前記アクチュエータの内部の前記機能性流体の量を減少させて当該アクチュエータを駆動する
ことを特徴とするアクチュエータシステム。
An actuator that contains a functional fluid whose viscosity is increased by an electric field or a magnetic field, and that operates when the amount of the functional fluid inside increases or decreases;
AC pressure part that contains a low-viscosity fluid whose viscosity is lower than that of the functional fluid in the absence of an electric field and a magnetic field, and alternately and repeatedly alternately applies positive pressure and negative pressure to the low-viscosity fluid inside When,
The functional fluid is provided between the actuator and the AC pressure part, and the functional fluid is accommodated in one space divided by a partition member, the low-viscosity fluid is accommodated in the other space, and the functional fluid is accommodated. And a pressure transmission part for mutually transmitting pressure between the low-viscosity fluid,
A first pipe that is provided between the AC pressure part and the pressure transmission part, and circulates the low-viscosity fluid between the AC pressure part and the other space of the pressure transmission part;
A second pipe that is provided between the actuator and the pressure transmission unit, and distributes the functional fluid between the actuator and one space of the pressure transmission unit;
An application unit that is provided for the second pipe and applies an electric field or a magnetic field to the functional fluid inside the second pipe;
The application unit includes:
When the AC pressure part applies a negative pressure to the low-viscosity fluid inside, a negative pressure is applied to the functional fluid inside the second pipe. By increasing the strength of the electric or magnetic field, the amount of the functional fluid inside the actuator is increased to drive the actuator,
When the AC pressure part applies a negative pressure to the low-viscosity fluid inside, a negative pressure is applied to the functional fluid inside the second pipe. An actuator system, wherein the actuator is driven by reducing the amount of the functional fluid inside the actuator by reducing the strength of the electric field or magnetic field.
電界または磁界によって粘度が高まる機能性流体を内部に収容し、内部の前記機能性流体の量が増加または減少したときに動作するアクチュエータと、
電界および磁界がない場合の前記機能性流体よりも粘度が低い低粘度流体を内部に収容し、内部の前記低粘度流体に対して陽圧と陰圧を定期的に交互に繰り返し与える交流圧力部と、
前記アクチュエータと前記交流圧力部との間に設けられ、仕切り部材によって分けられた一方の空間に前記機能性流体を収容し、他方の空間に前記低粘度流体を収容し、収容した前記機能性流体と前記低粘度流体の間で相互に圧力を伝達させあう圧力伝達部と、
前記交流圧力部と前記圧力伝達部との間に設けられ、前記交流圧力部と前記圧力伝達部の他方の空間との間で前記低粘度流体を流通させる第一の配管と、
前記アクチュエータと前記圧力伝達部との間に設けられ、前記アクチュエータと前記圧力伝達部の一方の空間との間で前記機能性流体を流通させる第二の配管と、
前記第二の配管に対して設けられ、前記第二の配管の内部の前記機能性流体に対して電界または磁界を印加する第一の印加部と、
前記機能性流体を収容する機能性流体収容部と、
前記第二の配管における前記第一の印加部よりも前記圧力伝達部の側から分岐し、前記第二の配管と前記機能性流体収容部との間で前記機能性流体を流通させる第三の配管と、
前記第三の配管に対して設けられ、前記第三の配管の内部の前記機能性流体に対して電界または磁界を印加する第二の印加部と、を備え、
前記アクチュエータの内部の前記機能性流体の量を増加させて当該アクチュエータを駆動する場合、
前記交流圧力部が内部の前記低粘度流体に対して陽圧を与えているとき、前記第一の印加部が印加する電界または磁界の強度よりも、前記第二の印加部が印加する電界または磁界の強度を大きくし、
前記交流圧力部が内部の前記低粘度流体に対して陰圧を与えているとき、前記第一の印加部が印加する電界または磁界の強度よりも、前記第二の印加部が印加する電界または磁界の強度を小さくし、
前記アクチュエータの内部の前記機能性流体の量を減少させて当該アクチュエータを駆動する場合、
前記交流圧力部が内部の前記低粘度流体に対して陽圧を与えているとき、前記第一の印加部が印加する電界または磁界の強度よりも、前記第二の印加部が印加する電界または磁界の強度を小さくし、
前記交流圧力部が内部の前記低粘度流体に対して陰圧を与えているとき、前記第一の印加部が印加する電界または磁界の強度よりも、前記第二の印加部が印加する電界または磁界の強度を大きくする
ことを特徴とするアクチュエータシステム。
An actuator that contains a functional fluid whose viscosity is increased by an electric field or a magnetic field, and that operates when the amount of the functional fluid inside increases or decreases;
AC pressure part that contains a low-viscosity fluid whose viscosity is lower than that of the functional fluid in the absence of an electric field and a magnetic field, and alternately and repeatedly alternately applies positive pressure and negative pressure to the low-viscosity fluid inside When,
The functional fluid is provided between the actuator and the AC pressure part, and the functional fluid is accommodated in one space divided by a partition member, the low-viscosity fluid is accommodated in the other space, and the functional fluid is accommodated. And a pressure transmission part for mutually transmitting pressure between the low-viscosity fluid,
A first pipe that is provided between the AC pressure part and the pressure transmission part, and circulates the low-viscosity fluid between the AC pressure part and the other space of the pressure transmission part;
A second pipe that is provided between the actuator and the pressure transmission unit, and distributes the functional fluid between the actuator and one space of the pressure transmission unit;
A first application unit that is provided to the second pipe and applies an electric field or a magnetic field to the functional fluid inside the second pipe;
A functional fluid containing portion for containing the functional fluid;
A third branch that branches from the pressure transmission unit side than the first application unit in the second pipe and causes the functional fluid to flow between the second pipe and the functional fluid storage unit. Piping,
A second application unit that is provided for the third pipe and applies an electric field or a magnetic field to the functional fluid inside the third pipe;
When driving the actuator by increasing the amount of the functional fluid inside the actuator,
When the AC pressure unit applies a positive pressure to the low-viscosity fluid inside, the electric field applied by the second application unit or the strength of the magnetic field applied by the first application unit or Increase the strength of the magnetic field,
When the AC pressure unit applies a negative pressure to the low-viscosity fluid inside, the electric field applied by the second application unit or the strength of the magnetic field applied by the first application unit or Reduce the strength of the magnetic field,
When driving the actuator by reducing the amount of the functional fluid inside the actuator,
When the AC pressure unit applies a positive pressure to the low-viscosity fluid inside, the electric field applied by the second application unit or the strength of the magnetic field applied by the first application unit or Reduce the strength of the magnetic field,
When the AC pressure unit applies a negative pressure to the low-viscosity fluid inside, the electric field applied by the second application unit or the strength of the magnetic field applied by the first application unit or An actuator system characterized by increasing the strength of the magnetic field.
電界または磁界によって粘度が高まる機能性流体を内部に収容する、棒状で長手方向に伸縮する第一のフレキシブル部材と、棒状で長手方向に伸縮する第二のフレキシブル部材とを長手方向に接着して形成され、前記第一のフレキシブル部材と前記第二のフレキシブル部材のそれぞれの内部の前記機能性流体の量の差が変化したときに動作するアクチュエータと、
電界および磁界がない場合の前記機能性流体よりも粘度が低い低粘度流体を内部に収容し、内部の前記低粘度流体に対して陽圧と陰圧を定期的に交互に繰り返し与える交流圧力部と、
前記アクチュエータと前記交流圧力部との間に設けられ、仕切り部材によって分けられた一方の空間に前記機能性流体を収容し、他方の空間に前記低粘度流体を収容し、収容した前記機能性流体と前記低粘度流体の間で相互に圧力を伝達させあう圧力伝達部と、
前記交流圧力部と前記圧力伝達部との間に設けられ、前記交流圧力部と前記圧力伝達部の他方の空間との間で前記低粘度流体を流通させる第一の配管と、
前記第一のフレキシブル部材と前記圧力伝達部との間に設けられ、前記第一のフレキシブル部材と前記圧力伝達部の一方の空間との間で前記機能性流体を流通させる第二の配管と、
前記第二の配管に対して設けられ、前記第二の配管の内部の前記機能性流体に対して電界または磁界を印加する第一の印加部と、
前記第二のフレキシブル部材と前記圧力伝達部との間に設けられ、前記第二のフレキシブル部材と前記圧力伝達部の一方の空間との間で前記機能性流体を流通させる第三の配管と、
前記第三の配管に対して設けられ、前記第三の配管の内部の前記機能性流体に対して電界または磁界を印加する第二の印加部と、を備え、
前記第一のフレキシブル部材の内部の前記機能性流体の量から、前記第二のフレキシブル部材の内部の前記機能性流体の量を引いた差を増やすことで前記アクチュエータを駆動する場合、
前記交流圧力部が内部の前記低粘度流体に対して陽圧を与えているとき、前記第一の印加部が印加する電界または磁界の強度よりも、前記第二の印加部が印加する電界または磁界の強度を大きくし、
前記交流圧力部が内部の前記低粘度流体に対して陰圧を与えているとき、前記第一の印加部が印加する電界または磁界の強度よりも、前記第二の印加部が印加する電界または磁界の強度を小さくし、
前記第一のフレキシブル部材の内部の前記機能性流体の量から、前記第二のフレキシブル部材の内部の前記機能性流体の量を引いた差を減らすことで前記アクチュエータを駆動する場合、
前記交流圧力部が内部の前記低粘度流体に対して陽圧を与えているとき、前記第一の印加部が印加する電界または磁界の強度よりも、前記第二の印加部が印加する電界または磁界の強度を小さくし、
前記交流圧力部が内部の前記低粘度流体に対して陰圧を与えているとき、前記第一の印加部が印加する電界または磁界の強度よりも、前記第二の印加部が印加する電界または磁界の強度を大きくする
ことを特徴とするアクチュエータシステム。
Adhering a functional fluid whose viscosity is increased by an electric field or a magnetic field inside, a first flexible member extending in the longitudinal direction in a rod shape, and a second flexible member extending in the longitudinal direction in a rod shape An actuator that is formed and operates when a difference in amount of the functional fluid inside each of the first flexible member and the second flexible member changes;
AC pressure part that contains a low-viscosity fluid whose viscosity is lower than that of the functional fluid in the absence of an electric field and a magnetic field, and alternately and repeatedly alternately applies positive pressure and negative pressure to the low-viscosity fluid inside When,
The functional fluid is provided between the actuator and the AC pressure part, and the functional fluid is accommodated in one space divided by a partition member, the low-viscosity fluid is accommodated in the other space, and the functional fluid is accommodated. And a pressure transmission part for mutually transmitting pressure between the low-viscosity fluid,
A first pipe that is provided between the AC pressure part and the pressure transmission part, and circulates the low-viscosity fluid between the AC pressure part and the other space of the pressure transmission part;
A second pipe that is provided between the first flexible member and the pressure transmission unit, and distributes the functional fluid between the first flexible member and one space of the pressure transmission unit;
A first application unit that is provided to the second pipe and applies an electric field or a magnetic field to the functional fluid inside the second pipe;
A third pipe that is provided between the second flexible member and the pressure transmission unit and distributes the functional fluid between the second flexible member and one space of the pressure transmission unit;
A second application unit that is provided for the third pipe and applies an electric field or a magnetic field to the functional fluid inside the third pipe;
When driving the actuator by increasing a difference obtained by subtracting the amount of the functional fluid inside the second flexible member from the amount of the functional fluid inside the first flexible member,
When the AC pressure unit applies a positive pressure to the low-viscosity fluid inside, the electric field applied by the second application unit or the strength of the magnetic field applied by the first application unit or Increase the strength of the magnetic field,
When the AC pressure unit applies a negative pressure to the low-viscosity fluid inside, the electric field applied by the second application unit or the strength of the magnetic field applied by the first application unit or Reduce the strength of the magnetic field,
When driving the actuator by reducing a difference obtained by subtracting the amount of the functional fluid inside the second flexible member from the amount of the functional fluid inside the first flexible member,
When the AC pressure unit applies a positive pressure to the low-viscosity fluid inside, the electric field applied by the second application unit or the strength of the magnetic field applied by the first application unit or Reduce the strength of the magnetic field,
When the AC pressure unit applies a negative pressure to the low-viscosity fluid inside, the electric field applied by the second application unit or the strength of the magnetic field applied by the first application unit or An actuator system characterized by increasing the strength of the magnetic field.
前記アクチュエータと、前記圧力伝達部と、前記第二の配管と、前記第一の印加部と、前記機能性流体収容部と、前記第三の配管と、前記第二の印加部と、を備えるアクチュエータユニットが複数、前記交流圧力部に対して並列に設けられている
ことを特徴とする請求項に記載のアクチュエータシステム。
The actuator, the pressure transmission unit, the second pipe, the first application unit, the functional fluid storage unit, the third pipe, and the second application unit. The actuator system according to claim 2 , wherein a plurality of actuator units are provided in parallel to the AC pressure unit.
前記アクチュエータと、前記圧力伝達部と、前記第二の配管と、前記第一の印加部と、前記第三の配管と、前記第二の印加部と、を備えるアクチュエータユニットが複数、前記交流圧力部に対して並列に設けられている
ことを特徴とする請求項に記載のアクチュエータシステム。
A plurality of actuator units including the actuator, the pressure transmission unit, the second pipe, the first application unit, the third pipe, and the second application unit, the AC pressure The actuator system according to claim 3 , wherein the actuator system is provided in parallel to the unit.
前記低粘度流体は水であることを特徴とする請求項から請求項のいずれか一項に記載のアクチュエータシステム。 The actuator system according to any one of claims 1 to 5 low viscosity fluid which is a water.
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