JP6925785B2 - Actuator system - Google Patents

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Description

本発明は、アクチュエータシステムに関する。 The present invention relates to an actuator system.

従来、例えば、特許文献1に示すように、精密位置決め装置等に用いられるアクチュエータシステムとして、流体が供給されることにより推力を発生する流体圧アクチュエータを備えたシステムが知られている。このアクチュエータシステムでは、流体圧アクチュエータに対してサーボ弁を介して流体を供給している。 Conventionally, for example, as shown in Patent Document 1, as an actuator system used for a precision positioning device or the like, a system including a fluid pressure actuator that generates thrust by supplying a fluid is known. In this actuator system, fluid is supplied to the fluid pressure actuator via a servo valve.

特開2004−144196号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-144196

上記特許文献1に記載のアクチュエータシステムでは、例えばシステムの系内で消費される流体の消費流量(以下、単に「消費流量」ともいう)が生じる結果、得られる推力が低下してしまう可能性がある。そこで、当該消費流量を考慮してより多くの流体を流体圧アクチュエータへ供給しようとすると、より能力が高く大きなサーボ弁が必要となり、システムの小型化が困難となる。よって、小型化を図りつつ得られる推力の低下を抑制するという点で、改善の余地がある。 In the actuator system described in Patent Document 1, for example, a flow rate of fluid consumed in the system of the system (hereinafter, also simply referred to as "flow rate of consumption") may occur, and as a result, the thrust obtained may decrease. be. Therefore, in order to supply a larger amount of fluid to the fluid pressure actuator in consideration of the consumption flow rate, a servo valve having a higher capacity and a larger size is required, which makes it difficult to miniaturize the system. Therefore, there is room for improvement in terms of suppressing a decrease in the thrust obtained while reducing the size.

そこで本発明は、小型化を図りつつ得られる推力の低下を抑制することができるアクチュエータシステムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an actuator system capable of suppressing a decrease in thrust obtained while reducing the size.

上記課題を解決するため、本発明に係るアクチュエータシステムは、流体が供給されることにより推力を発生する流体圧アクチュエータを備えたアクチュエータシステムであって、供給源からの流体の供給量を制御する切替部が設けられ、流体を流体圧アクチュエータに供給する第一流路と、第一流路と並列に接続され、第一流路から流体圧アクチュエータに供給される流体の供給量を補う第二流路と、を備えている。 In order to solve the above problems, the actuator system according to the present invention is an actuator system including a fluid pressure actuator that generates a thrust by supplying a fluid, and is switched to control the amount of fluid supplied from the supply source. A first flow path that supplies fluid to the fluid pressure actuator, and a second flow path that is connected in parallel with the first flow path and supplements the supply amount of fluid supplied from the first flow path to the fluid pressure actuator. It has.

本発明では、第一流路から流体圧アクチュエータに供給される流体の供給量が、第二流路により補われる。よって、例えばシステムの系内で流体が消費された場合であっても、第一流路からの供給量そのものを増やすことなく、その消費された流体の不足分を補うことができる。その結果、第一流路からの供給量を増やすために切替部を大型化しなくても、得られる推力の低下を抑制することができる。以上より、小型化を図りつつ得られる推力の低下を抑制することができる。 In the present invention, the supply amount of the fluid supplied from the first flow path to the fluid pressure actuator is supplemented by the second flow path. Therefore, for example, even when the fluid is consumed in the system of the system, it is possible to make up for the shortage of the consumed fluid without increasing the supply amount itself from the first flow path. As a result, it is possible to suppress a decrease in the obtained thrust without increasing the size of the switching portion in order to increase the supply amount from the first flow path. From the above, it is possible to suppress a decrease in the thrust obtained while reducing the size.

また、本発明に係るアクチュエータシステムにおいて、流体圧アクチュエータに流体を供給する第三流路を更に備え、第二流路は、第三流路から分岐しており、流体圧アクチュエータは、第一流路及び第二流路から流体が供給される第一被供給部と、第三流路から流体が供給される第二被供給部と、を有してもよい。この場合、第一被供給部内の圧力と第二被供給部内の圧力との差に応じて流体圧アクチュエータの推力が発生する。第二被供給部には、第三流路から流体が供給される。一方、第一被供給部には、第一流路及び第二流路から流体が供給される。これにより、例えばシステムの系内で流体が消費された場合であっても、第一流路からの供給量そのものを増やすことなく、第二流路からの流体の供給によって、その消費された流体の不足分を補うことで、第一被供給部内の圧力に寄与する流体の量を確保することができる。その結果、第一流路からの供給量を増やすために切替部を大型化しなくても、得られる推力の低下を抑制することができる。以上より、小型化を図りつつ得られる推力の低下を抑制する。 Further, in the actuator system according to the present invention, a third flow path for supplying a fluid to the fluid pressure actuator is further provided, the second flow path is branched from the third flow path, and the fluid pressure actuator is the first flow path. And may have a first supplied portion to which the fluid is supplied from the second flow path and a second supplied portion to which the fluid is supplied from the third flow path. In this case, the thrust of the fluid pressure actuator is generated according to the difference between the pressure in the first supplied portion and the pressure in the second supplied portion. A fluid is supplied to the second supplied portion from the third flow path. On the other hand, the fluid is supplied to the first supplied portion from the first flow path and the second flow path. Thereby, for example, even when the fluid is consumed in the system of the system, the consumed fluid is supplied by the supply of the fluid from the second flow path without increasing the supply amount itself from the first flow path. By compensating for the shortage, the amount of fluid that contributes to the pressure in the first supplied portion can be secured. As a result, it is possible to suppress a decrease in the obtained thrust without increasing the size of the switching portion in order to increase the supply amount from the first flow path. From the above, it is possible to suppress the decrease in thrust obtained while reducing the size.

また、本発明に係るアクチュエータシステムでは、第二流路は、供給量を補う流体の補填流量を調整する調整機構を有し、調整機構は、第一流路における少なくとも切替部より上流側における供給源からの流体の供給量と、補填流量との合計が、システムの系内で消費される流体の消費流量よりも多くなるように、補填流量を調整してもよい。この場合、補填流量が調整されることによって、第一流路における少なくとも切替部より上流側における供給源からの流体の供給量と、補填流量との合計が、システムの系内で消費される流体の消費流量よりも多くなっている。その結果、システムの系内で消費される流体によって目標の推力を得るのに不足している分の流体が補填流量によって確実に補われるため、目標の推力を確実に得ることができる。 Further, in the actuator system according to the present invention, the second flow path has an adjusting mechanism for adjusting the filling flow rate of the fluid supplementing the supply amount, and the adjusting mechanism is a supply source at least upstream of the switching portion in the first flow path. The replenishment flow rate may be adjusted so that the sum of the amount of fluid supplied from the system and the replenishment flow rate is larger than the flow rate of the fluid consumed in the system of the system. In this case, by adjusting the replenishment flow rate, the sum of the amount of fluid supplied from the supply source at least upstream of the switching portion in the first flow path and the replenishment flow rate is the sum of the fluid consumed in the system of the system. It is higher than the consumption flow rate. As a result, the amount of fluid that is insufficient to obtain the target thrust due to the fluid consumed in the system of the system is surely supplemented by the compensation flow rate, so that the target thrust can be surely obtained.

また、本発明に係るアクチュエータシステムでは、第一流路における切替部の位置又は少なくとも切替部より下流側に接続され、第一流路内の流体を低圧側へ排出する第四流路を更に備え、第四流路は、流体の排出流量を調整する排出調整機構を有してもよい。この場合、第一流路から流体圧アクチュエータに供給される流体の供給量が第二流路により補われる一方で、第四流路の排出調整機構によって第一流路内から低圧側へ排出される流体の排出流量を調整することができる。その結果、アクチュエータシステムにおける出力特性を容易に調整することが可能となる。 Further, the actuator system according to the present invention further includes a fourth flow path that is connected to the position of the switching portion in the first flow path or at least downstream of the switching portion and discharges the fluid in the first flow path to the low pressure side. The four flow paths may have a discharge adjusting mechanism for adjusting the discharge flow rate of the fluid. In this case, the amount of fluid supplied from the first flow path to the fluid pressure actuator is supplemented by the second flow path, while the fluid discharged from the first flow path to the low pressure side by the discharge adjustment mechanism of the fourth flow path. The discharge flow rate can be adjusted. As a result, the output characteristics of the actuator system can be easily adjusted.

本発明によれば、小型化を図りつつ得られる推力の低下を抑制することができるアクチュエータシステムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an actuator system capable of suppressing a decrease in thrust obtained while reducing the size.

本発明の第1実施形態に係るアクチュエータシステムを示す概略側面図及び概略断面図である。It is a schematic side view and the schematic sectional view which shows the actuator system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 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概略構成図である。It is a schematic block diagram of the actuator system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 種々の絞り機構を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows various diaphragm mechanisms. 制御圧室に対する流体の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the fluid with respect to the control pressure chamber. 制御圧室内の圧力に対するサーボ弁の流量特性を示すグラフである。It is a graph which shows the flow rate characteristic of a servo valve with respect to the pressure in a control pressure chamber. 本発明の第2実施形態に係るアクチュエータシステムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the actuator system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. アクチュエータシステムの圧力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the pressure characteristic of an actuator system.

以下、添付図面を参照しながら本発明に係るアクチュエータシステムの実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the actuator system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, the same or equivalent elements will be designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

(第1実施形態)
本実施形態に係るアクチュエータシステムは、流体を用いる流体圧アクチュエータを備え、当該流体圧アクチュエータへ流体を供給することによって推力を生じさせるシステムである。本実施形態に係るアクチュエータシステムは、流体を用いるシリンダを流体圧アクチュエータとして備え、例えば半導体製造の後工程に用いられるダイボンダ、ウェブ搬送装置におけるロールの張力制御等に用いられる。なお、流体は、例えば圧縮空気でもよいし、その他の種々の流体でもよい。
(First Embodiment)
The actuator system according to the present embodiment is a system that includes a fluid pressure actuator that uses a fluid and generates thrust by supplying a fluid to the fluid pressure actuator. The actuator system according to the present embodiment includes a cylinder using a fluid as a fluid pressure actuator, and is used, for example, for controlling the tension of a roll in a die bonder or a web transfer device used in a post-process of semiconductor manufacturing. The fluid may be, for example, compressed air or various other fluids.

図1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を示す概略側面図及び概略断面図である。図1の(a)は、アクチュエータシステムの概略側面図を示し、図1の(b)は、図1の(a)のII-II線に沿った概略断面図を示している。図2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概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic side view and a schematic cross-sectional view showing an actuator system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a schematic side view of the actuator system, and FIG. 1B shows a schematic cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1A. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an actuator system according to the first embodiment of the present invention.

図1に示すように、アクチュエータシステム1は、シリンダ10(流体圧アクチュエータ)と、サーボ弁20(切替部)と、マニホールドブロック30と、を備えている。シリンダ10は、略円筒状であって、位置決め制御及び荷重制御等を行う駆動機構である。サーボ弁20は、流体(本実施形態では、圧縮空気)の供給源からシリンダ10へ供給される流体の供給量を制御する。 As shown in FIG. 1, the actuator system 1 includes a cylinder 10 (fluid pressure actuator), a servo valve 20 (switching portion), and a manifold block 30. The cylinder 10 has a substantially cylindrical shape, and is a drive mechanism that performs positioning control, load control, and the like. The servo valve 20 controls the supply amount of the fluid supplied to the cylinder 10 from the supply source of the fluid (compressed air in this embodiment).

マニホールドブロック30は、例えば一体形成された金属製のブロックである。マニホールドブロック30は、例えばシリンダ10とサーボ弁20との間に配置されている。マニホールドブロック30には、供給源からの流体をシリンダ10へ供給するための流路を構成する管路及び開口部等が複数形成されている。すなわち、アクチュエータシステム1は、供給源からの流体をシリンダ10へ供給するための流路を複数備えている。以下、図2を参照して、シリンダ10、サーボ弁20、及び、供給源からの流体をシリンダ10へ供給するための流路について詳細に説明する。 The manifold block 30 is, for example, an integrally formed metal block. The manifold block 30 is arranged, for example, between the cylinder 10 and the servo valve 20. The manifold block 30 is formed with a plurality of pipelines, openings, and the like that form a flow path for supplying the fluid from the supply source to the cylinder 10. That is, the actuator system 1 includes a plurality of flow paths for supplying the fluid from the supply source to the cylinder 10. Hereinafter, the cylinder 10, the servo valve 20, and the flow path for supplying the fluid from the supply source to the cylinder 10 will be described in detail with reference to FIG.

図2に示すように、シリンダ10は、円筒状のハウジング11と、ハウジング11内に進退自在に収容されたピストン12と、ピストン12と一体的に形成されており、ハウジング11の外部に突出しているロッド13と、を備えている。ハウジング11の内周面11aとピストン12及びロッド13との隙間には、例えば不図示の静圧軸受(エアベアリング)が形成されている。供給部40からの流体が静圧軸受に供給されることにより、ハウジング11の内周面11aとピストン12及びロッド13との隙間には流体の層が形成される。これにより、ピストン12は、ハウジング11の内周面11aに対して非接触状態とされている。 As shown in FIG. 2, the cylinder 10 is integrally formed with a cylindrical housing 11, a piston 12 housed in the housing 11 so as to be movable back and forth, and a piston 12, and protrudes to the outside of the housing 11. The rod 13 and the rod 13 are provided. For example, a hydrostatic bearing (air bearing) (not shown) is formed in the gap between the inner peripheral surface 11a of the housing 11 and the piston 12 and the rod 13. By supplying the fluid from the supply unit 40 to the hydrostatic bearing, a fluid layer is formed in the gap between the inner peripheral surface 11a of the housing 11 and the piston 12 and the rod 13. As a result, the piston 12 is in a non-contact state with respect to the inner peripheral surface 11a of the housing 11.

ピストン12は、その両端側にそれぞれヘッド部12a,12bを有している。ハウジング11内には、ピストン12のヘッド部12aの端面12fとハウジング11の内周面11aとで区画される定圧室10A(第二被供給部)と、ピストン12のヘッド部12bの端面12eとハウジング11の内周面11aとで区画される制御圧室10B(第一被供給部)とが形成されている。なお、定圧室10A内にはロッド13が導入されている。ピストン12は、ハウジング11の内周面11aに対して非接触とされた状態で、進行移動及び退行移動を繰り返す。ここで、進行移動とは、制御圧室10B側から定圧室10A側へ向かう方向への移動(以下、単に「進行移動」ともいう)である。退行移動とは、定圧室10A側から制御圧室10B側へ向かう方向の移動(以下、単に「退行移動」ともいう)である。 The piston 12 has head portions 12a and 12b on both ends thereof, respectively. Inside the housing 11, a constant pressure chamber 10A (second supplied portion) partitioned by an end surface 12f of the head portion 12a of the piston 12 and an inner peripheral surface 11a of the housing 11 and an end surface 12e of the head portion 12b of the piston 12 A control pressure chamber 10B (first supplied portion) partitioned by an inner peripheral surface 11a of the housing 11 is formed. A rod 13 is introduced in the constant pressure chamber 10A. The piston 12 repeats forward movement and backward movement in a state of being non-contact with the inner peripheral surface 11a of the housing 11. Here, the traveling movement is a movement in the direction from the control pressure chamber 10B side to the constant pressure chamber 10A side (hereinafter, also simply referred to as “progressive movement”). The regressive movement is a movement in a direction from the constant pressure chamber 10A side to the control pressure chamber 10B side (hereinafter, also simply referred to as “regression movement”).

定圧室10Aには、供給部40(供給源)からの流体が一定圧で供給される。制御圧室10Bには、供給部40からの流体が制御された制御流量で供給される。定圧室10A及び制御圧室10Bへの流体の供給に応じて、ピストン12の進行移動及び退行移動が行われる。すなわち、定圧室10A内の圧力と制御圧室10B内の圧力との差に応じ、シリンダ10の推力が発生する。 The fluid from the supply unit 40 (supply source) is supplied to the constant pressure chamber 10A at a constant pressure. The fluid from the supply unit 40 is supplied to the control pressure chamber 10B at a controlled controlled flow rate. The piston 12 is moved forward and backward according to the supply of the fluid to the constant pressure chamber 10A and the control pressure chamber 10B. That is, the thrust of the cylinder 10 is generated according to the difference between the pressure in the constant pressure chamber 10A and the pressure in the control pressure chamber 10B.

サーボ弁20は、後述する制御流路31に設けられている。サーボ弁20には、供給部40からの流体がレギュレータ41を通って一定圧に調節された状態で流入している。サーボ弁20は、シリンダ10の制御圧室10Bへ供給される流体の供給量を制御する。サーボ弁20は、サーボ弁20に入力された電気信号に応じて、この流体の供給量を高精度及び高応答に制御する。 The servo valve 20 is provided in the control flow path 31 described later. The fluid from the supply unit 40 flows into the servo valve 20 through the regulator 41 in a state of being adjusted to a constant pressure. The servo valve 20 controls the amount of fluid supplied to the control pressure chamber 10B of the cylinder 10. The servo valve 20 controls the supply amount of this fluid with high accuracy and high response according to the electric signal input to the servo valve 20.

サーボ弁20は、例えば、シリンダ10の定圧室10A及び制御圧室10Bにそれぞれ設けられた圧力センサ(不図示)によって検出された定圧室10A及び制御圧室10B内の各圧力を示す信号が入力されると、当該信号が示す定圧室10A及び制御圧室10B内の各圧力が適切な状態となるように、供給部40からの流体の供給量を制御する。ここで、適切な状態とは、例えば、定圧室10A内の圧力と制御圧室10B内の圧力の差として出力されるシリンダ10の推力が所望の大きさとなる状態である。サーボ弁20は、例えば、予め設定された流量特性(例えば、所望の大きさの推力を生じさせるために必要な制御圧室10B内の圧力に対応した制御流量)に基づき、流体の供給量を制御してもよい。サーボ弁20は、制御された制御流量で、流体を制御圧室10Bへ供給する。 The servo valve 20 receives, for example, a signal indicating each pressure in the constant pressure chamber 10A and the control pressure chamber 10B detected by pressure sensors (not shown) provided in the constant pressure chamber 10A and the control pressure chamber 10B of the cylinder 10, respectively. Then, the amount of fluid supplied from the supply unit 40 is controlled so that the pressures in the constant pressure chamber 10A and the control pressure chamber 10B indicated by the signal are in an appropriate state. Here, the appropriate state is, for example, a state in which the thrust of the cylinder 10 output as the difference between the pressure in the constant pressure chamber 10A and the pressure in the control pressure chamber 10B becomes a desired magnitude. The servo valve 20 supplies a fluid amount based on, for example, a preset flow rate characteristic (for example, a control flow rate corresponding to the pressure in the control pressure chamber 10B required to generate a thrust of a desired magnitude). It may be controlled. The servo valve 20 supplies a fluid to the control pressure chamber 10B at a controlled control flow rate.

サーボ弁20は、供給部40からの流体が供給される供給ポートPsと、制御された制御流量で流体を制御圧室10Bへ供給する制御ポートPcと、流体を大気中へ排気(排出)する排気ポートExとを有している。サーボ弁20は、供給ポートPs、制御ポートPc、及び排気ポートExの三方向に流体の出入口を有する三方弁である。 The servo valve 20 exhausts (exhausts) the fluid into the atmosphere, the supply port Ps to which the fluid is supplied from the supply unit 40, the control port Pc that supplies the fluid to the control pressure chamber 10B at the controlled control flow rate, and the fluid. It has an exhaust port Ex. The servo valve 20 is a three-way valve having fluid inlets and outlets in three directions of a supply port Ps, a control port Pc, and an exhaust port Ex.

サーボ弁20としては、例えばスプール型又はノズルフラッパ型のサーボ弁を用いてもよい。なお、サーボ弁20として例えばスプール型のサーボ弁を用いた場合には、大容量で流体を流すことができる。また、サーボ弁20として例えばノズルフラッパ型のサーボ弁を用いた場合には、応答性を速くすることができる。 As the servo valve 20, for example, a spool type or nozzle flapper type servo valve may be used. When, for example, a spool type servo valve is used as the servo valve 20, a large volume of fluid can flow. Further, when, for example, a nozzle flapper type servo valve is used as the servo valve 20, the responsiveness can be increased.

アクチュエータシステム1は、供給部40からの流体をサーボ弁20により制御して制御圧室10Bへ供給する制御流路31(第一流路)と、供給部40からの流体を定圧室10Aへ供給する定圧流路33(第三流路)と、制御流路31により制御圧室10Bへ供給される流体の供給量を補う補填流路32(第二流路)と、を備えている。なお、本実施形態において、各流路における上流側及び下流側とは、流体が供給部40側から定圧室10A側又は制御圧室10B側へ流れる方向での上流側及び下流側を示す。 The actuator system 1 supplies a control flow path 31 (first flow path) that controls the fluid from the supply unit 40 by the servo valve 20 and supplies the fluid to the control pressure chamber 10B, and supplies the fluid from the supply unit 40 to the constant pressure chamber 10A. It includes a constant pressure flow path 33 (third flow path) and a compensation flow path 32 (second flow path) that supplements the supply amount of the fluid supplied to the control pressure chamber 10B by the control flow path 31. In the present embodiment, the upstream side and the downstream side in each flow path indicate the upstream side and the downstream side in the direction in which the fluid flows from the supply unit 40 side to the constant pressure chamber 10A side or the control pressure chamber 10B side.

制御流路31は、その一端が供給部40に接続されており、その他端が制御圧室10Bに接続されている。制御流路31には、レギュレータ41及びサーボ弁20が設けられている。制御流路31は、レギュレータ41により供給部40からの流体を一定圧に調整する。そして、制御流路31は、一定圧に調整された流体をサーボ弁20により制御し、サーボ弁20により制御された制御流量で制御圧室10Bへ供給する。 One end of the control flow path 31 is connected to the supply unit 40, and the other end is connected to the control pressure chamber 10B. The control flow path 31 is provided with a regulator 41 and a servo valve 20. The control flow path 31 adjusts the fluid from the supply unit 40 to a constant pressure by the regulator 41. Then, the control flow path 31 controls the fluid adjusted to a constant pressure by the servo valve 20 and supplies the fluid to the control pressure chamber 10B at the control flow rate controlled by the servo valve 20.

定圧流路33は、その一端が制御流路31における少なくともサーボ弁20よりも上流側の位置に接続されており、その他端が定圧室10Aに接続されている。例えば、定圧流路33は、レギュレータ41とサーボ弁20との間の位置と、定圧室10Aとに接続されている。すなわち、定圧流路33は、制御流路31のレギュレータ41とサーボ弁20との間の位置から分岐している。定圧流路33は、レギュレータ41により一定圧に調整された流体を、サーボ弁20を介することなく一定圧の状態で定圧室10Aへ供給する。 One end of the constant pressure flow path 33 is connected to at least a position upstream of the servo valve 20 in the control flow path 31, and the other end is connected to the constant pressure chamber 10A. For example, the constant pressure flow path 33 is connected to the position between the regulator 41 and the servo valve 20 and the constant pressure chamber 10A. That is, the constant pressure flow path 33 branches from the position between the regulator 41 and the servo valve 20 of the control flow path 31. The constant pressure flow path 33 supplies the fluid adjusted to a constant pressure by the regulator 41 to the constant pressure chamber 10A in a constant pressure state without passing through the servo valve 20.

補填流路32は、例えば、その一端が定圧流路33に接続されていると共に、その他端側が制御流路31における少なくともサーボ弁20よりも下流側の位置(サーボ弁20と制御圧室10Bとの間の位置)に接続されている。すなわち、補填流路32は、定圧流路33を介して制御流路31のレギュレータ41とサーボ弁20との間の位置に接続されていると共に、サーボ弁20と制御圧室10Bとの間の位置で制御流路31に合流している。このように、補填流路32は、制御流路31と並列に接続されている。補填流路32には、絞り機構(調整機構)35が設けられている。 For example, one end of the compensation flow path 32 is connected to the constant pressure flow path 33, and the other end side is at least downstream of the servo valve 20 in the control flow path 31 (servo valve 20 and control pressure chamber 10B). It is connected to the position between). That is, the compensation flow path 32 is connected to the position between the regulator 41 and the servo valve 20 of the control flow path 31 via the constant pressure flow path 33, and is between the servo valve 20 and the control pressure chamber 10B. It joins the control flow path 31 at the position. In this way, the filling flow path 32 is connected in parallel with the control flow path 31. The filling flow path 32 is provided with a throttle mechanism (adjustment mechanism) 35.

絞り機構35は、制御流路31からの流体の供給量を補う流体の量である補填流量を調整する。補填流路32は、レギュレータ41により一定圧に調整された流体の流量を、絞り機構35により絞って所定の補填流量に調整する。補填流路32は、当該補填流量の流体を、制御流路31におけるサーボ弁20からの流体に合流させる。これにより、補填流路32は、制御流路31からの流体の供給量を補う。 The throttle mechanism 35 adjusts the compensation flow rate, which is the amount of fluid that supplements the supply amount of fluid from the control flow path 31. The compensation flow path 32 adjusts the flow rate of the fluid adjusted to a constant pressure by the regulator 41 to a predetermined compensation flow rate by reducing the flow rate by the throttle mechanism 35. The replenishment flow path 32 merges the fluid of the replenishment flow rate with the fluid from the servo valve 20 in the control flow path 31. As a result, the filling flow path 32 supplements the amount of fluid supplied from the control flow path 31.

補填流量とは、シリンダ10の目標推力を得るために制御圧室10B内へ供給する必要がある流体の流量(以下、「必要流量」ともいう)に対し、制御流路31からの供給量では足りない不足分を補う量である。例えば、補填流量とは、必要流量から供給量を差し引いた差分を減らすように、供給量を補う量である。制御流路31からの供給量では足りない不足分は、例えばアクチュエータシステム1の系内での流体の消費に起因して生じる。補填流量は、例えばこの流体の消費に起因して生じた不足分によってシリンダ10の推力が低下してしまわないように、制御流路31から制御圧室10Bへ供給される流体の供給量を補う量である。以下、系内での流体の消費を単に「消費」ともいい、系内で消費される流体の流量を単に「消費流量」ともいう。消費流量とは、例えば制御圧室10B内への供給以外に費やされてしまう量、又は、制御圧室10B外へ流出してしまう量等、制御圧室10B内の圧力に寄与しない流体の量である。 The supplementary flow rate is the amount of fluid supplied from the control flow path 31 with respect to the flow rate of the fluid that needs to be supplied into the control pressure chamber 10B in order to obtain the target thrust of the cylinder 10 (hereinafter, also referred to as “required flow rate”). It is an amount to make up for the shortage. For example, the compensation flow rate is an amount that supplements the supply amount so as to reduce the difference obtained by subtracting the supply amount from the required flow rate. The shortage that the supply amount from the control flow path 31 is insufficient occurs, for example, due to the consumption of fluid in the system of the actuator system 1. The compensation flow rate supplements the supply amount of the fluid supplied from the control flow path 31 to the control pressure chamber 10B so that the thrust of the cylinder 10 does not decrease due to the shortage caused by the consumption of the fluid, for example. The quantity. Hereinafter, the consumption of the fluid in the system is also simply referred to as "consumption", and the flow rate of the fluid consumed in the system is also simply referred to as "consumption flow rate". The consumption flow rate is a fluid that does not contribute to the pressure in the control pressure chamber 10B, such as an amount that is consumed other than the supply into the control pressure chamber 10B or an amount that flows out of the control pressure chamber 10B. The amount.

また、補填流量は、推力の低下を抑制することができるだけでなく、目標の推力を確実に得ることができる量であってもよい。例えば、補填流量は、必要流量から供給量を差し引いた差分を無くすように、又は、必要流量よりも多くの流量の流体が制御圧室10B内へ供給されるように、供給量を補う量であってもよい。 Further, the compensation flow rate may be an amount that can surely obtain the target thrust as well as suppress the decrease in the thrust. For example, the compensation flow rate is an amount that supplements the supply amount so as to eliminate the difference obtained by subtracting the supply amount from the required flow rate, or to supply a fluid having a flow rate larger than the required flow rate into the control pressure chamber 10B. There may be.

絞り機構35は、流体の流れに圧力損失を生じさせる抵抗性を有する機構である。絞り機構35は、流体の流量を絞って、その前後(補填流路32における絞り機構35の上流側及び下流側)に圧力差を生じさせる。絞り機構35によって調整される補填流量は、固定量であってもよく、可変量であってもよい。絞り機構35によって調整される補填流量は、予め設定されていてもよく、アクチュエータシステム内の状態(例えば、消費流量、又は圧力等)に応じた所定の設定値となるように不図示の制御装置等によって制御されていてもよい。なお、補填流量の調整範囲の詳細については、後述する。 The throttle mechanism 35 is a mechanism having resistance to cause a pressure loss in the flow of the fluid. The throttle mechanism 35 throttles the flow rate of the fluid and causes a pressure difference before and after the flow rate (upstream side and downstream side of the throttle mechanism 35 in the compensation flow path 32). The compensation flow rate adjusted by the drawing mechanism 35 may be a fixed amount or a variable amount. The compensation flow rate adjusted by the throttle mechanism 35 may be preset, and is a control device (not shown) so as to have a predetermined set value according to a state (for example, consumption flow rate, pressure, etc.) in the actuator system. It may be controlled by such as. The details of the adjustment range of the compensation flow rate will be described later.

図3は、種々の絞り機構35を示す概念図である。例えば図3の(a)に示すように、絞り機構35として、補填流路32の途中にオリフィス36を形成してもよい。オリフィス36は、例えば中心に円形の孔を有する仕切り板である。この中心にある孔の径によって、補填流量が調整される。また、例えば図3の(b)に示すように、絞り機構35として、補填流路32の途中に流量調整ノズル37を形成してもよい。また、例えば図3の(c)に示すように、絞り機構35として、補填流路32の途中に絞り弁38を形成してもよい。絞り弁38は、先端がテーパ状のネジ部39と、ネジ部39の先端に沿ったテーパ状の流路部32aとを有している。絞り弁38は、ネジ部39を上下させることによって流路部32aを通る流体の流量を変化させる。これにより、絞り弁38は、補填流量を調整する。なお、ネジ部39のネジ孔の径αは、流路部32aの上流側の流路径βよりも大きい。 FIG. 3 is a conceptual diagram showing various diaphragm mechanisms 35. For example, as shown in FIG. 3A, an orifice 36 may be formed in the middle of the filling flow path 32 as the throttle mechanism 35. The orifice 36 is, for example, a partition plate having a circular hole in the center. The filling flow rate is adjusted by the diameter of the hole in the center. Further, for example, as shown in FIG. 3B, the flow rate adjusting nozzle 37 may be formed in the middle of the filling flow path 32 as the throttle mechanism 35. Further, for example, as shown in FIG. 3C, the throttle valve 38 may be formed in the middle of the filling flow path 32 as the throttle mechanism 35. The throttle valve 38 has a threaded portion 39 having a tapered tip and a flow path portion 32a having a tapered tip along the tip of the threaded portion 39. The throttle valve 38 changes the flow rate of the fluid passing through the flow path portion 32a by moving the screw portion 39 up and down. As a result, the throttle valve 38 adjusts the compensation flow rate. The diameter α of the screw hole of the screw portion 39 is larger than the flow path diameter β on the upstream side of the flow path portion 32a.

また、例えば図3の(d)に示すように、絞り機構35として、補填流路32の途中に絞り弁50を形成してもよい。絞り弁50は、略円柱状のマイクロメータ51と、マイクロメータ51の先端51aに対向する位置に設けられたノズル52とを有している。マイクロメータ51は、矢印X方向に駆動可能となっている。絞り弁50は、マイクロメータ51を矢印X方向に駆動させることにより、マイクロメータ51の先端51aとノズル52との間の距離を変化させ、この間を通る流体の流量を変化させる。これにより、絞り弁50は、補填流量を調整する。なお、マイクロメータ51の駆動は、手動で行われてもよく、不図示の制御装置等によって制御されて自動で行われてもよい。絞り弁50は、補填流路32に対し、予め組み込まれていてもよく、後付けされていてもよい。また、これらに限られず、絞り機構35として、その他の種々の構成を採用してもよい。 Further, for example, as shown in FIG. 3D, the throttle valve 50 may be formed in the middle of the filling flow path 32 as the throttle mechanism 35. The throttle valve 50 has a substantially cylindrical micrometer 51 and a nozzle 52 provided at a position facing the tip 51a of the micrometer 51. The micrometer 51 can be driven in the direction of arrow X. The throttle valve 50 changes the distance between the tip 51a of the micrometer 51 and the nozzle 52 by driving the micrometer 51 in the direction of the arrow X, and changes the flow rate of the fluid passing through the distance. As a result, the throttle valve 50 adjusts the compensation flow rate. The micrometer 51 may be driven manually or automatically by being controlled by a control device (not shown) or the like. The throttle valve 50 may be preliminarily incorporated or retrofitted to the filling flow path 32. Further, the aperture mechanism 35 is not limited to these, and various other configurations may be adopted.

次に、図1及び図2を参照し、アクチュエータシステム1全体における流体の流れについて説明する。 Next, the flow of the fluid in the entire actuator system 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

まず、制御圧室10Bへ流体が供給される供給時における流体の流れを説明する。なお、図2において、供給時に制御流路31、定圧流路33、及び補填流路32をそれぞれ流体が流れる方向を実線の矢印で示している。供給時において、まず、供給部40からの流体は、制御流路31を流れ、レギュレータ41を通過して一定圧に調整される。レギュレータ41を通過した流体は、サーボ弁20の上流側において、そのまま制御流路31を流れる流れと、制御流路31から定圧流路33へ分岐して流れる流れとに分かれる。 First, the flow of the fluid at the time of supply when the fluid is supplied to the control pressure chamber 10B will be described. In FIG. 2, solid arrows indicate the directions in which the fluid flows through the control flow path 31, the constant pressure flow path 33, and the compensation flow path 32 at the time of supply. At the time of supply, first, the fluid from the supply unit 40 flows through the control flow path 31, passes through the regulator 41, and is adjusted to a constant pressure. The fluid that has passed through the regulator 41 is divided into a flow that flows directly through the control flow path 31 and a flow that branches from the control flow path 31 to the constant pressure flow path 33 on the upstream side of the servo valve 20.

サーボ弁20の上流側で制御流路31を流れる流体は、サーボ弁20の供給ポートPsへ流入する。すなわち、供給ポートPsからサーボ弁20内へ(図1の(b)の紙面下側から紙面上側へ)流体が流れる。当該サーボ弁20内に流入した流体は、サーボ弁20によってその流量が制御される。そして、制御された制御流量の流体がサーボ弁20の制御ポートPcから流出する。すなわち、制御ポートPcからシリンダ10の制御圧室10Bへ(図1の(b)の紙面上側から紙面下側へ)、制御された制御流量の流体が流れる。 The fluid flowing through the control flow path 31 on the upstream side of the servo valve 20 flows into the supply port Ps of the servo valve 20. That is, the fluid flows from the supply port Ps into the servo valve 20 (from the lower side of the paper surface to the upper side of the paper surface in FIG. 1B). The flow rate of the fluid flowing into the servo valve 20 is controlled by the servo valve 20. Then, the fluid of the controlled controlled flow rate flows out from the control port Pc of the servo valve 20. That is, a fluid with a controlled controlled flow rate flows from the control port Pc to the control pressure chamber 10B of the cylinder 10 (from the upper side of the paper surface to the lower side of the paper surface in FIG. 1B).

サーボ弁20の上流側で、定圧流路33に分岐して流れる流体は、絞り機構35の上流側において、補填流路32に分岐して流れる流れと、そのまま定圧流路33を流れる流れとに分かれる。補填流路32を流れる流体は、絞り機構35によって補填流量に調整され、制御流路31に合流する。これにより、制御流路31から制御圧室10Bへ供給される流体の供給量が補われ、制御流路31からの制御流量と補填流路32からの補填流量とを合計した量の流体が制御圧室10Bへ供給される。これにより、制御圧室10B内の圧力が上昇し、ピストン12が進行移動する。定圧流路33へ分岐して流れる流体は、一定圧に調整された状態のまま、シリンダ10の定圧室10Aに供給される。 The fluid that branches and flows into the constant pressure flow path 33 on the upstream side of the servo valve 20 is divided into a flow that branches to the compensation flow path 32 and a flow that flows directly through the constant pressure flow path 33 on the upstream side of the throttle mechanism 35. Divide. The fluid flowing through the compensation flow path 32 is adjusted to the compensation flow rate by the throttle mechanism 35 and joins the control flow path 31. As a result, the supply amount of the fluid supplied from the control flow path 31 to the control pressure chamber 10B is supplemented, and the total amount of the fluid of the control flow rate from the control flow path 31 and the compensation flow rate from the compensation flow path 32 is controlled. It is supplied to the pressure chamber 10B. As a result, the pressure in the control pressure chamber 10B rises, and the piston 12 advances and moves. The fluid branched into the constant pressure flow path 33 is supplied to the constant pressure chamber 10A of the cylinder 10 while being adjusted to a constant pressure.

続いて、制御圧室10Bから流体が排気される排気時における流体の流れを説明する。なお、図2において、排気時に制御流路31を流体が流れる方向を点線の矢印で示している。排気時に補填流路32及び定圧流路33を流体が流れる方向は、供給時と同様であるため図示を省略している。排気時において、制御流路31では、制御圧室10Bから流出した流体がサーボ弁20の制御ポートPcへ流入する。すなわち、制御ポートPcからサーボ弁20へ(図1の(b)の紙面下側から紙面上側へ)流体が流れる。サーボ弁20へ流入した流体は、排気ポートExから大気中へ排気される。このように、制御圧室10Bからの流体が大気中へ排気されることにより、制御圧室10B内の圧力が減少し、ピストン12が退行移動する。 Subsequently, the flow of the fluid at the time of exhaust when the fluid is exhausted from the control pressure chamber 10B will be described. In FIG. 2, the direction in which the fluid flows through the control flow path 31 at the time of exhaust is indicated by a dotted arrow. The direction in which the fluid flows through the compensation flow path 32 and the constant pressure flow path 33 at the time of exhaust is the same as that at the time of supply, and thus the illustration is omitted. At the time of exhaust, in the control flow path 31, the fluid flowing out from the control pressure chamber 10B flows into the control port Pc of the servo valve 20. That is, the fluid flows from the control port Pc to the servo valve 20 (from the lower side of the paper surface to the upper side of the paper surface in FIG. 1B). The fluid flowing into the servo valve 20 is exhausted into the atmosphere from the exhaust port Ex. By exhausting the fluid from the control pressure chamber 10B into the atmosphere in this way, the pressure in the control pressure chamber 10B is reduced, and the piston 12 regresses.

なお、排気時において、定圧流路33及び補填流路32では、供給時と同様に流体が流れる。ここで、補填流路32を流れる流体は、絞り機構35によって調整された補填流量で制御流路31に合流するが、後述するように補填流量は小流量であるため、制御圧室10Bからの流体の排気に与える補填流量の影響は無視することができる。 At the time of exhaust, the fluid flows in the constant pressure flow path 33 and the compensation flow path 32 in the same manner as in the case of supply. Here, the fluid flowing through the compensation flow path 32 joins the control flow path 31 at the compensation flow rate adjusted by the throttle mechanism 35, but since the compensation flow rate is small as described later, the fluid flows from the control pressure chamber 10B. The effect of the compensation flow rate on the exhaust of the fluid can be ignored.

次に、アクチュエータシステムの系内で消費が生じることによる従来の問題点と、この問題に対する本実施形態に係るアクチュエータシステム1の作用効果を説明する。まず、図2を参照して、従来の問題点について説明する。アクチュエータシステム1においては、例えば、図2に示すように、サーボ弁20内での消費L1、又は、シリンダ10内での消費L2等が生じる場合がある。 Next, the conventional problem caused by the consumption in the system of the actuator system and the action and effect of the actuator system 1 according to the present embodiment on this problem will be described. First, the conventional problems will be described with reference to FIG. In the actuator system 1, for example, as shown in FIG. 2, consumption L1 in the servo valve 20 or consumption L2 in the cylinder 10 may occur.

消費L1は、サーボ弁20における供給ポートPsからの流体が制御ポートPcへ流れずに排気ポートExへ流れて大気へ排気されることにより生じる消費である。例えば消費L1が生じると、サーボ弁20における供給ポートPsから制御ポートPcへ流れる流体の流量が減少する。すなわち、制御ポートPcから制御圧室10Bへ供給される制御流量が減少する。また、消費L2は、シリンダ10のハウジング11とピストン12のヘッド部12bとの空隙部分における流体が大気中へ排気されることにより生じる消費である。このような消費L2が生じると、制御圧室10B内の流体が減少する。なお、このような消費L2は、シリンダ10におけるエアベアリングを形成するために供給部40からの流体が利用されている結果生じる消費である。 The consumption L1 is consumption caused by the fluid flowing from the supply port Ps in the servo valve 20 not flowing to the control port Pc but flowing to the exhaust port Ex and being exhausted to the atmosphere. For example, when consumption L1 occurs, the flow rate of the fluid flowing from the supply port Ps to the control port Pc in the servo valve 20 decreases. That is, the control flow rate supplied from the control port Pc to the control pressure chamber 10B is reduced. Further, the consumption L2 is consumption caused by exhausting the fluid in the gap between the housing 11 of the cylinder 10 and the head portion 12b of the piston 12 into the atmosphere. When such consumption L2 occurs, the fluid in the control pressure chamber 10B decreases. It should be noted that such consumption L2 is consumption resulting from the use of the fluid from the supply unit 40 to form the air bearing in the cylinder 10.

よって、これらの消費L1,L2等が起因して、制御圧室10B内の圧力を適切に上昇させることができず、流体圧アクチュエータの推力が低下してしまう可能性がある。このため、従来のアクチュエータシステムでは、消費L1,L2等を考慮して、サーボ弁20自体の能力を上げてより多くの流体を供給する必要が生じ、サーボ弁20が大型化するという問題があった。 Therefore, due to these consumptions L1, L2, etc., the pressure in the control pressure chamber 10B cannot be appropriately increased, and the thrust of the fluid pressure actuator may decrease. Therefore, in the conventional actuator system, it is necessary to increase the capacity of the servo valve 20 itself to supply more fluid in consideration of consumption L1, L2, etc., and there is a problem that the servo valve 20 becomes large. rice field.

これに対し、図4を参照して、本実施形態に係るアクチュエータシステム1における制御圧室10Bに対する流体の流れを説明する。図4は、制御圧室10Bに対する流体の流れを示す図である。なお、図4においては、定圧室10Aに対する流体の流れを省略して示している。すなわち、定圧流路33を省略し、制御流路31及び補填流路32のみを示している。また、図4においては図示を省略しているが、実際には、上述した通り、制御流路31のサーボ弁20よりも上流側の位置において定圧流路33が接続されており、定圧流路33から補填流路32が分岐している。図4に示すように、アクチュエータシステム1では、制御流路31からの制御流量Qin2(i)だけでなく、補填流路32の補填流量Qin1(φd)が制御圧室10Bへ供給されている。よって、例えば消費L1,L2等が生じた場合であっても、サーボ弁20自体の能力を上げて制御流路31からの制御流量Qin2そのものを増やすことなく、消費L1,L2等の消費流量を補填流路32により補うことができる。その結果、制御流量Qin2(i)を増やすためにサーボ弁20を大型化しなくても、得られる推力の低下を抑制することができる。これにより、小型化を図りつつ得られる推力の低下を抑制することができる。なお、制御流量Qin2(i)は、例えばサーボ弁20の電流i等に依存する。また、補填流量Qin1(φd)は、例えば絞り機構35をオリフィス36とした場合、オリフィス36の中心の孔径φd等に依存する。 On the other hand, with reference to FIG. 4, the flow of the fluid with respect to the control pressure chamber 10B in the actuator system 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing the flow of fluid with respect to the control pressure chamber 10B. In FIG. 4, the flow of the fluid with respect to the constant pressure chamber 10A is omitted. That is, the constant pressure flow path 33 is omitted, and only the control flow path 31 and the compensation flow path 32 are shown. Further, although not shown in FIG. 4, in reality, as described above, the constant pressure flow path 33 is connected at a position upstream of the servo valve 20 of the control flow path 31, and the constant pressure flow path 33 is connected. The compensation flow path 32 branches from 33. As shown in FIG. 4, in the actuator system 1, not only the control flow rate Q in 2 (i) from the control flow path 31 but also the compensation flow rate Q in 1 (φd) of the compensation flow path 32 is supplied to the control pressure chamber 10B. There is. Therefore, for example, even when consumption L1, L2 or the like occurs, the consumption flow rate of consumption L1, L2 or the like is not increased by increasing the capacity of the servo valve 20 itself to increase the control flow rate Qin2 itself from the control flow path 31. Can be supplemented by the filling flow path 32. As a result, it is possible to suppress a decrease in the obtained thrust without increasing the size of the servo valve 20 in order to increase the control flow rate Q in 2 (i). As a result, it is possible to suppress a decrease in the thrust obtained while reducing the size. The control flow rate Q in 2 (i) depends on, for example, the current i of the servo valve 20 and the like. Further, the compensation flow rate Q in 1 (φd) depends on the hole diameter φd at the center of the orifice 36, for example, when the throttle mechanism 35 is an orifice 36.

さらに、絞り機構35は、制御圧室10B内の圧力Pを上昇させて目標の推力を確実に得るため、補填流量Qin1(φd)の調整範囲を次のように設定してもよい。以下、図4を参照し、アクチュエータシステム1の系内の消費流量として、消費L1の消費流量Qout(s)及び消費L2の消費流量Qout(h)が生じる場合における補填流量Qin1(φd)の調整範囲の一例を説明する。なお、消費流量Qout(s)は、サーボ弁20の構造上の隙間の容積s等に依存し、消費流量Qout(h)は、シリンダ10のハウジング11とピストン12のヘッド部12bとの空隙の容積h等に依存する。 Further, the throttle mechanism 35 may set the adjustment range of the compensation flow rate Q in 1 (φd) as follows in order to increase the pressure P 1 in the control pressure chamber 10B to surely obtain the target thrust. Hereinafter, with reference to FIG. 4, the supplementary flow rate Q in 1 (φd ) when the consumption flow rate Q out (s) of consumption L1 and the consumption flow rate Q out (h) of consumption L2 occur as the consumption flow rate in the system of the actuator system 1. ) Will be described as an example of the adjustment range. The consumption flow rate Q out (s) depends on the volume s of the structural gap of the servo valve 20, and the consumption flow rate Q out (h) is between the housing 11 of the cylinder 10 and the head portion 12b of the piston 12. It depends on the volume h of the void and the like.

この場合において、絞り機構35は、例えば、制御流路31における少なくともサーボ弁20の上流側の位置における供給量Qsと、補填流路32からの補填流量Qin1(φd)との合計が、アクチュエータシステム1の系内での消費流量である消費流量Qout(s)及び消費流量Qout(h)よりも多くなるように、補填流量Qin1(φd)を調整する。すなわち、本実施形態において、絞り機構35は、以下の数式(1)の関係が成り立つように、補填流量Qin1(φd)を調整する。なお、供給量Qsは、制御流路31における少なくともサーボ弁20を通過する前の供給部40から供給される流体の量であって、供給部40の出力等に依存する。

Figure 0006925785
In this case, in the throttle mechanism 35, for example, the sum of the supply amount Qs at least at the position on the upstream side of the servo valve 20 in the control flow path 31 and the compensation flow rate Q in 1 (φd) from the compensation flow path 32 is the actuator. The compensation flow rate Q in 1 (φd) is adjusted so as to be larger than the consumption flow rate Q out (s) and the consumption flow rate Q out (h), which are the flow rates consumed in the system of the system 1. That is, in the present embodiment, the throttle mechanism 35 adjusts the compensation flow rate Q in 1 (φd) so that the relationship of the following mathematical formula (1) is established. The supply amount Qs is the amount of fluid supplied from the supply unit 40 at least before passing through the servo valve 20 in the control flow path 31, and depends on the output of the supply unit 40 and the like.
Figure 0006925785

なお、上記数式(1)における各流量は、制御圧室10B内の圧力Pに応じて異なる。絞り機構35は、制御圧室10B内の圧力Pが目標の圧力であるときに上記数式(1)の関係が成り立つように、補填流量Qin1(φd)を調整してもよい。また、絞り機構35は、制御圧室10B内の圧力Pが初期状態のときの圧力から目標の圧力となるまでの全範囲の圧力で上記数式(1)の関係が成り立つように、補填流量Qin1(φd)を調整してもよい。 Each flow rate in the above equation (1) varies depending on the pressure P 1 in the control pressure chamber 10B. The throttle mechanism 35 may adjust the compensation flow rate Q in 1 (φd) so that the relationship of the above equation (1) holds when the pressure P 1 in the control pressure chamber 10B is the target pressure. The diaphragm mechanism 35, so that the pressure P 1 in the control pressure chamber 10B relationship of the equation (1) holds at a pressure in the entire range from the pressure when the initial state to the target pressure, filling flow rate Q in 1 (φd) may be adjusted.

ここで、供給量Qsに対し、制御ポートPcから流出して制御圧室10Bへ供給される制御流量Qin2(i)は、消費L1の消費流量Qout(s)の分、減少する。これにより、以下の数式(2)の関係が成り立つ。

Figure 0006925785
Here, with respect to the supply amount Qs, the control flow rate Q in 2 (i) flowing out of the control port Pc and being supplied to the control pressure chamber 10B is reduced by the consumption flow rate Q out (s) of the consumption L1. As a result, the relationship of the following mathematical formula (2) is established.
Figure 0006925785

よって、数式(1)及び数式(2)に基づき、以下の数式(3)の関係、すなわち以下の数式(4)の関係が成り立つ。すなわち、以下の数式(3)に示すように、制御圧室10Bから流出してしまう消費流量Qout(h)よりも、制御圧室10B内へ流入してくる制御流量Qin2(i)と補填流量Qin1(φd)との合計の方が大きければ、制御圧室10B内の圧力Pを上昇させることができ、目標の推力を得ることができる。

Figure 0006925785
Therefore, based on the mathematical formulas (1) and (2), the relation of the following mathematical formula (3), that is, the relation of the following mathematical formula (4) is established. That is, as shown in the following mathematical formula (3), the controlled flow rate Q in 2 (i) flowing into the control pressure chamber 10B rather than the consumption flow rate Q out (h) flowing out from the control pressure chamber 10B. If the sum with the compensation flow rate Q in 1 (φd) is larger, the pressure P 1 in the control pressure chamber 10B can be increased, and the target thrust can be obtained.
Figure 0006925785

図5に、上記の数式(4)を満たす関係の一例を示す。図5は、制御圧室10B内の圧力Pに対するサーボ弁20の流量特性を示すグラフである。図5は、レギュレータ41によって流体の供給圧がPs[MPa]に調整されている場合のグラフを示している。図5の横軸は、制御圧室10B内の圧力[MPa]を示し、図5の縦軸は、流体の流量[L/min]を示す。 FIG. 5 shows an example of a relationship satisfying the above mathematical formula (4). Figure 5 is a graph showing the flow characteristics of the servo valve 20 with respect to the pressure P 1 in the control pressure chamber 10B. FIG. 5 shows a graph when the supply pressure of the fluid is adjusted to Ps [MPa] by the regulator 41. The horizontal axis of FIG. 5 indicates the pressure [MPa] in the control pressure chamber 10B, and the vertical axis of FIG. 5 indicates the flow rate [L / min] of the fluid.

図5のグラフ5aは、制御流量Qin2(i)を示す。図5のグラフ5bは、消費L2の消費流量Qout(h)を示す。図5のグラフ5cは、消費L2の消費流量Qout(h)から補填流量Qin1(φd)を差し引いた差分を示す。 Graph 5a in FIG. 5 shows the controlled flow rate Q in 2 (i). Graph 5b of FIG. 5 shows the consumption flow rate Q out (h) of the consumption L2. Graph 5c of FIG. 5 shows the difference obtained by subtracting the compensation flow rate Q in 1 (φd) from the consumption flow rate Q out (h) of the consumption L2.

図5のグラフ5aに示すように、サーボ弁20による制御流量Qin2(i)は、制御圧室10B内の圧力の上昇に対応して減少する。その一方で、図5のグラフ5bに示すように、消費流量Qout(h)は、制御圧室10B内の圧力の上昇に対応して増加する。これにより、例えば図示するように、目標の推力を発生させるために必要な制御圧室10B内の圧力Pmに対応する制御流量Qin2(i)よりも、当該圧力Pmに対応する消費流量Qout(h)が多くなってしまっている。この場合、制御圧室10Bへ流入していく流量の方が、制御圧室10Bから流出していく流量よりも少なくなってしまい、制御流量Qin2(i)だけでは圧力Pmにするのに適切な流量の流体を制御圧室10B内へ供給することができず、目標の推力を発生することができない。 As shown in the graph 5a of FIG. 5, the controlled flow rate Q in 2 (i) by the servo valve 20 decreases in accordance with the increase in the pressure in the control pressure chamber 10B. On the other hand, as shown in graph 5b of FIG. 5, the consumption flow rate Q out (h) increases in response to an increase in pressure in the control pressure chamber 10B. As a result, for example, as shown in the figure, the consumption flow rate Q out corresponding to the pressure Pm is higher than the control flow rate Q in 2 (i) corresponding to the pressure Pm in the control pressure chamber 10B required to generate the target thrust. (H) has increased. In this case, the flow rate flowing into the control pressure chamber 10B is smaller than the flow rate flowing out from the control pressure chamber 10B, and the control flow rate Q in 2 (i) alone is appropriate for achieving the pressure Pm. A fluid with a large flow rate cannot be supplied into the control pressure chamber 10B, and a target thrust cannot be generated.

これに対し、グラフ5cは、グラフ5bに示す消費流量Qout(h)から補填流量Qin1(φd)を差し引いた分、グラフ5bよりも下方にシフトしている。これにより、グラフ5cは、グラフ5aよりも下方側の領域に位置している。例えば、目標の圧力Pmのとき、消費流量Qout(h)は、制御流量Qin2(i)より多い。これに対し、目標の圧力Pmのとき、消費流量Qout(h)から補填流量Qin1(φd)を差し引いた結果は、制御流量Qin2(i)よりも少なくなっている。これにより、制御圧室10Bへ流入していく流量の方が、制御圧室10Bから流出していく流量よりも多くすることができ、圧力Pmにするのに適切な流量の流体を制御圧室10B内へ供給することができる。その結果、目標の推力を発生することができる。 On the other hand, the graph 5c is shifted downward from the graph 5b by the amount obtained by subtracting the compensation flow rate Q in 1 (φd) from the consumption flow rate Q out (h) shown in the graph 5b. As a result, the graph 5c is located in the region below the graph 5a. For example, at the target pressure Pm, the consumption flow rate Q out (h) is larger than the control flow rate Q in 2 (i). On the other hand, when the target pressure is Pm, the result of subtracting the compensation flow rate Q in 1 (φd) from the consumption flow rate Q out (h) is smaller than the control flow rate Q in 2 (i). As a result, the flow rate flowing into the control pressure chamber 10B can be made larger than the flow rate flowing out from the control pressure chamber 10B, and a fluid having an appropriate flow rate for achieving the pressure Pm is supplied to the control pressure chamber. It can be supplied into 10B. As a result, a target thrust can be generated.

また、補填流量Qin1(φd)が多すぎると、制御圧室10B内の力が定圧室10A内の力よりも大きくなり過ぎて、ピストン12が進行移動したままとなりその後の退行移動ができなくなる場合がある。このため、補填流量Qin1(φd)は、目標の圧力において、制御圧室10Bへ流入していく流量の方が、制御圧室10Bから流出していく流量よりも多くできれば足り(すなわち消費流量Qout(h)から補填流量Qin1(φd)を差し引いた値が制御流量Qin2(i)よりも少しでも多い関係を満たせば足り)、例えば2〜10L/minの小流量である。また、補填流量Qin1(φd)は、例えば定圧室10A内の圧力と制御圧室10B内の圧力との差が0.1MPa以下となるように調整してもよい。 Further, if the compensation flow rate Q in 1 (φd) is too large, the force in the control pressure chamber 10B becomes too large than the force in the constant pressure chamber 10A, and the piston 12 remains moving and cannot move backward. In some cases. Therefore, it is sufficient for the compensation flow rate Q in 1 (φd) if the flow rate flowing into the control pressure chamber 10B is larger than the flow rate flowing out from the control pressure chamber 10B at the target pressure (that is, the consumption flow rate). It suffices that the value obtained by subtracting the compensation flow rate Q in 1 (φd) from Q out (h) is slightly larger than the control flow rate Q in 2 (i)), for example, a small flow rate of 2 to 10 L / min. Further, the compensation flow rate Q in 1 (φd) may be adjusted so that the difference between the pressure in the constant pressure chamber 10A and the pressure in the control pressure chamber 10B is, for example, 0.1 MPa or less.

以上、本実施形態に係るアクチュエータシステム1によれば、制御流路31から制御圧室10Bに供給される流体の供給量が、補填流路32により補われる。よって、例えばアクチュエータシステム1の系内で流体が消費された場合であっても、制御流路31からの供給量そのものを増やすことなく、その消費された流体の不足分を補填流路32により補うことができる。その結果、制御流路31からの供給量を増やすためにサーボ弁20を大型化しなくても、得られる推力の低下を抑制することができる。以上より、小型化を図りつつ得られる推力の低下を抑制することができる。 As described above, according to the actuator system 1 according to the present embodiment, the supply amount of the fluid supplied from the control flow path 31 to the control pressure chamber 10B is supplemented by the compensation flow path 32. Therefore, for example, even when the fluid is consumed in the system of the actuator system 1, the shortage of the consumed fluid is supplemented by the compensation flow path 32 without increasing the supply amount itself from the control flow path 31. be able to. As a result, it is possible to suppress a decrease in the obtained thrust without increasing the size of the servo valve 20 in order to increase the supply amount from the control flow path 31. From the above, it is possible to suppress a decrease in the thrust obtained while reducing the size.

また、アクチュエータシステム1によれば、シリンダ10の定圧室10Aには、定圧流路33から流体が供給される。一方、シリンダ10の制御圧室10Bには、制御流路31及び補填流路32から流体が供給される。これにより、例えばアクチュエータシステム1の系内で流体が消費された場合であっても、制御流路31からの供給量そのものを増やすことなく、補填流路32からの流体の供給によって、その消費された流体の不足分を補うことで、制御圧室10B内の圧力に寄与する流体の量を確保することができる。その結果、制御流路31からの供給量を増やすためにサーボ弁20を大型化しなくても、得られる推力の低下を抑制することができる。以上より、小型化を図りつつ得られる推力の低下を抑制することができる。 Further, according to the actuator system 1, fluid is supplied from the constant pressure flow path 33 to the constant pressure chamber 10A of the cylinder 10. On the other hand, fluid is supplied to the control pressure chamber 10B of the cylinder 10 from the control flow path 31 and the compensation flow path 32. As a result, even when the fluid is consumed in the system of the actuator system 1, for example, the fluid is consumed by the supply of the fluid from the compensation flow path 32 without increasing the supply amount itself from the control flow path 31. By compensating for the shortage of the fluid, the amount of the fluid that contributes to the pressure in the control pressure chamber 10B can be secured. As a result, it is possible to suppress a decrease in the obtained thrust without increasing the size of the servo valve 20 in order to increase the supply amount from the control flow path 31. From the above, it is possible to suppress a decrease in the thrust obtained while reducing the size.

また、アクチュエータシステム1によれば、補填流量Qin1(φd)が調整されることによって、供給量Qsと補填流量Qin1(φd)との合計が、消費流量Qout(s)と、消費流量Qout(h)との合計よりも多くなっている。その結果、アクチュエータシステム1の系内で消費される流体によって目標の推力を得るのに不足している分の流体が補填流量Qin1(φd)によって確実に補われるため、目標の推力を確実に得ることができる。 Further, according to the actuator system 1, by compensating the flow rate Q in1 (φd) is adjusted, the sum of the supply amount Qs and compensating flow rate Q in1 (φd) is the flow consumption Q out (s), flow consumption It is more than the total with Q out (h). As a result, the fluid consumed in the system of the actuator system 1 ensures that the amount of fluid insufficient to obtain the target thrust is supplemented by the compensation flow rate Q in 1 (φd), so that the target thrust is surely obtained. Obtainable.

また、アクチュエータシステム1によれば、絞り機構35によって、補填流量Qin1(φd)を可変量として調整することができる。これにより、消費流量Qout(s)にばらつきがあったとしても、消費流量Qout(s)に応じて任意に補填流量Qin1(φd)を調整することができる。したがって、アクチュエータシステム1の消費流量Qout(s)の個体差による性能ばらつきが抑制される。複数のアクチュエータシステム1を併用して同時に制御する必要がある場合には、各アクチュエータシステム1における性能差異を小さくする事ができ、システムとしてより良い性能を期待することができる。 Further, according to the actuator system 1, the compensation flow rate Q in 1 (φd) can be adjusted as a variable amount by the throttle mechanism 35. Thus, even if there are variations in flow consumption Q out (s), it can be adjusted arbitrarily padding flow Q in1 (φd) in accordance with the consumption rate Q out (s). Therefore, the performance variation due to the individual difference of the consumption flow rate Q out (s) of the actuator system 1 is suppressed. When it is necessary to use a plurality of actuator systems 1 in combination and control them at the same time, the performance difference in each actuator system 1 can be reduced, and better performance can be expected as a system.

(第2実施形態)
次に、図6を参照して、第2実施形態に係るアクチュエータシステム1Aについて説明する。なお、アクチュエータシステム1Aは、第1実施形態に係るアクチュエータシステム1と同様の要素や構造を備えている。そのため、第1実施形態に係るアクチュエータシステム1と同様の要素や構造には同一の符号を付して詳細な説明は省略し、第1実施形態と異なる部分について説明する。
(Second Embodiment)
Next, the actuator system 1A according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The actuator system 1A has the same elements and structures as the actuator system 1 according to the first embodiment. Therefore, the same elements and structures as those of the actuator system 1 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and parts different from those of the first embodiment will be described.

図6は、第2実施形態に係るアクチュエータシステム1Aを示す概略構成図であって、図2に対応する図である。図6に示すように、本実施形態に係るアクチュエータシステム1Aは、制御流路31、定圧流路33及び補填流路32に加えて、排気流路34(第四流路)を備えている点で、第1実施形態に係るアクチュエータシステム1と異なっている。なお、本実施形態において、各流路における上流側及び下流側とは、流体が供給部40側から定圧室10A側、制御圧室10B側、又は大気側へ流れる方向での上流側及び下流側を示す。 FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing the actuator system 1A according to the second embodiment, and is a diagram corresponding to FIG. As shown in FIG. 6, the actuator system 1A according to the present embodiment includes an exhaust flow path 34 (fourth flow path) in addition to the control flow path 31, the constant pressure flow path 33, and the compensation flow path 32. Therefore, it is different from the actuator system 1 according to the first embodiment. In the present embodiment, the upstream side and the downstream side in each flow path are the upstream side and the downstream side in the direction in which the fluid flows from the supply unit 40 side to the constant pressure chamber 10A side, the control pressure chamber 10B side, or the atmosphere side. Is shown.

排気流路34は、その一端が制御流路31に接続されており、その他端が低圧側に連通されている。低圧側とは、排気流路34内の流体の圧よりも低い圧側を示し、本実施形態では、例えば大気側である。排気流路34は、制御流路31における少なくともサーボ弁20より下流側に接続されている。排気流路34は、例えば、制御流路31におけるサーボ弁20と、制御流路31における定圧流路33との合流点との間に接続されている。なお、排気流路34は、例えば制御流路31における定圧流路33との合流点に接続されていてもよく、制御流路31における定圧流路33との合流点と制御圧室10Bとの間に接続されていてもよい。 One end of the exhaust flow path 34 is connected to the control flow path 31, and the other end is communicated with the low pressure side. The low pressure side indicates a pressure side lower than the pressure of the fluid in the exhaust flow path 34, and in the present embodiment, for example, the atmospheric side. The exhaust flow path 34 is connected to at least downstream of the servo valve 20 in the control flow path 31. The exhaust flow path 34 is connected, for example, between the servo valve 20 in the control flow path 31 and the confluence point of the constant pressure flow path 33 in the control flow path 31. The exhaust flow path 34 may be connected to, for example, the confluence point with the constant pressure flow path 33 in the control flow path 31, and the confluence point with the constant pressure flow path 33 in the control flow path 31 and the control pressure chamber 10B. It may be connected in between.

排気流路34は、制御流路31を流れる流体の一部を低圧側(本実施形態では、大気側)へ排気(排出)する。排気流路34は、例えば制御圧室10Bへ流体が供給される供給時において、サーボ弁20によって流量を制御された後の流体の一部を大気側へ排気する。また、排気流路34は、例えば制御圧室10Bから流体が排気される排気時において、制御圧室10Bからサーボ弁20へ流入する前の流体の一部を大気側へ排気する。 The exhaust flow path 34 exhausts (exhausts) a part of the fluid flowing through the control flow path 31 to the low pressure side (in the present embodiment, the atmosphere side). The exhaust flow path 34 exhausts a part of the fluid after the flow rate is controlled by the servo valve 20 to the atmosphere side when the fluid is supplied to the control pressure chamber 10B, for example. Further, the exhaust flow path 34 exhausts a part of the fluid before flowing into the servo valve 20 from the control pressure chamber 10B to the atmosphere side at the time of exhausting the fluid from the control pressure chamber 10B, for example.

排気流路34には、絞り機構35A(排出調整機構)が設けられている。絞り機構35Aは、大気側へ排気する流体の排気流量(排出流量)を所定の排気流量に調整する。絞り機構35Aは、上述した絞り機構35と同様、流体の流れに圧力損失を生じさせる抵抗性を有する機構である。絞り機構35Aは、流体の流量を絞って、その前後(排気流路34における絞り機構35Aの上流側及び下流側)に圧力差を生じさせる。 The exhaust flow path 34 is provided with a throttle mechanism 35A (exhaust adjustment mechanism). The throttle mechanism 35A adjusts the exhaust flow rate (exhaust flow rate) of the fluid to be exhausted to the atmosphere side to a predetermined exhaust flow rate. The throttle mechanism 35A is a mechanism having resistance that causes a pressure loss in the flow of the fluid, like the throttle mechanism 35 described above. The throttle mechanism 35A throttles the flow rate of the fluid and causes a pressure difference before and after the flow rate (upstream side and downstream side of the throttle mechanism 35A in the exhaust flow path 34).

絞り機構35Aによって調整される排気流量は、固定量であってもよく、可変量であってもよい。絞り機構35Aによって調整される排気流量は、予め設定されていてもよく、アクチュエータシステム内の状態(例えば、消費流量、又は圧力等)に応じた所定の設定値となるように不図示の制御装置等によって制御されていてもよい。絞り機構35Aとしては、絞り機構35と同様、例えば図3の(a)〜(d)に示す構成、又はその他の種々の構成を採用することができる。 The exhaust flow rate adjusted by the throttle mechanism 35A may be a fixed amount or a variable amount. The exhaust flow rate adjusted by the throttle mechanism 35A may be preset, and is a control device (not shown) so as to have a predetermined set value according to a state (for example, consumption flow rate, pressure, etc.) in the actuator system. It may be controlled by such as. As the diaphragm mechanism 35A, for example, the configurations shown in FIGS. 3A to 3D, or various other configurations can be adopted as in the diaphragm mechanism 35.

排気流路34は、流体の排気流量を絞り機構35Aによって絞って所定の排気流量に調整する。これにより、排気流路34は、制御圧室10B内の流体の流量、すなわち制御圧室10B内の圧力が適切な値になるように調整する。 The exhaust flow path 34 adjusts the exhaust flow rate of the fluid to a predetermined exhaust flow rate by reducing the exhaust flow rate of the fluid by the throttle mechanism 35A. As a result, the exhaust flow path 34 is adjusted so that the flow rate of the fluid in the control pressure chamber 10B, that is, the pressure in the control pressure chamber 10B becomes an appropriate value.

次に、図7を参照して、アクチュエータシステム1Aが補填流路32に加えて排気流路34を備えることによる作用及び効果について、より詳細に説明する。図7は、アクチュエータシステム1Aの圧力特性を示すグラフである。アクチュエータシステム1Aの圧力特性とは、サーボ弁20への入力信号に応じたシリンダ10の制御圧室10B内の圧力の変化を示す。なお、制御圧室10B内の圧力は、シリンダ10において生じる推力に対応している。図7の横軸は、入力信号として電流値[mA]を示し、図7の縦軸は、圧力[MPa]を示している。 Next, with reference to FIG. 7, the operation and effect of the actuator system 1A including the exhaust flow path 34 in addition to the filling flow path 32 will be described in more detail. FIG. 7 is a graph showing the pressure characteristics of the actuator system 1A. The pressure characteristic of the actuator system 1A indicates a change in pressure in the control pressure chamber 10B of the cylinder 10 in response to an input signal to the servo valve 20. The pressure in the control pressure chamber 10B corresponds to the thrust generated in the cylinder 10. The horizontal axis of FIG. 7 indicates a current value [mA] as an input signal, and the vertical axis of FIG. 7 indicates a pressure [MPa].

図7のグラフ7aは、補填流路32による流体の補填及び排気流路34による流体の排気を行わない場合(以下、「通常状態」ともいう)の圧力特性を示す。図7のグラフ7bは、補填流路32による流体の補填を行う場合(以下、「補填状態」ともいう)の圧力特性を示す。図7のグラフ7cは、排気流路34による流体の排気を行う場合(以下、「排気状態」)の圧力特性を示す。 Graph 7a of FIG. 7 shows the pressure characteristics when the fluid is not filled by the filling flow path 32 and the fluid is not exhausted by the exhaust flow path 34 (hereinafter, also referred to as “normal state”). Graph 7b of FIG. 7 shows the pressure characteristics when the fluid is replenished by the replenishment flow path 32 (hereinafter, also referred to as “replenishment state”). Graph 7c of FIG. 7 shows the pressure characteristics when the fluid is exhausted through the exhaust flow path 34 (hereinafter, “exhaust state”).

図7のグラフ7a〜7cに示すように、アクチュエータシステム1Aは、サーボ弁20に入力された電流(以下、「入力電流」ともいう)に応じて、制御圧室10B内の圧力(以下、「推力」ともいう)が変化する。図7のグラフ7bに示すように、補填状態では、通常状態に比べて、低い圧力が持ち上げられるような特性になる。図7のグラフ7cに示すように、排気状態では、通常状態に比べて、最大圧力が小さくなるような圧力特性を示している。 As shown in graphs 7a to 7c of FIG. 7, the actuator system 1A receives a pressure in the control pressure chamber 10B (hereinafter, “) according to a current (hereinafter, also referred to as“ input current ”) input to the servo valve 20. (Also called "thrust") changes. As shown in the graph 7b of FIG. 7, in the filled state, the characteristic is such that a lower pressure is lifted as compared with the normal state. As shown in the graph 7c of FIG. 7, in the exhaust state, the pressure characteristic is shown so that the maximum pressure becomes smaller than in the normal state.

一般に、アクチュエータシステムにおける圧力特性の誤差要因として、各流路のコンダクタンスの誤差と、サーボ弁そのものの性能誤差とがある。これらの要因により、アクチュエータシステムにおける流量特性や圧力特性等の出力特性に差異や性能ばらつきが生じる。 Generally, the error factors of the pressure characteristics in the actuator system include the conductance error of each flow path and the performance error of the servo valve itself. Due to these factors, there are differences and performance variations in output characteristics such as flow rate characteristics and pressure characteristics in the actuator system.

特に複数のアクチュエータシステムを併用する場合には、各アクチュエータ間の性能差異が、システム全体としての性能を劣化させる場合がある。このため、一般に各アクチュエータ間の性能差異ができるだけ小さい状態で各アクチュエータを組み合わせることが望ましい。 In particular, when a plurality of actuator systems are used in combination, the performance difference between the actuators may deteriorate the performance of the system as a whole. Therefore, in general, it is desirable to combine the actuators in a state where the performance difference between the actuators is as small as possible.

ここで、上述したように、排気流路34による流体の排気を行うことなく、補填流路32による流体の補填のみを行う場合には、図7のグラフ7bに示すように、通常状態に比べて、低圧側の推力が底上げされる。すなわち、補填流量を大きくすることによって、圧力特性を調整することができる。しかしながら、補填流路32による流体の補填のみでは、入力電流に対して、圧力特性の調整は限定的である。 Here, as described above, when only the fluid is replenished by the replenishment flow path 32 without exhausting the fluid through the exhaust flow path 34, as shown in the graph 7b of FIG. 7, as compared with the normal state. Therefore, the thrust on the low pressure side is raised. That is, the pressure characteristic can be adjusted by increasing the compensation flow rate. However, the adjustment of the pressure characteristic with respect to the input current is limited only by the filling of the fluid by the filling flow path 32.

これに対し、補填流路32による流体の補填だけでなく、排気流路34による流体の排気を行う場合には、その調整によって、高圧側の特性を押し下げることができる。つまり、圧力特性のグラフを、図7のグラフ7bに示すように低圧側で底上げすることも、図7のグラフ7cに示すように高圧側で押し下げることも可能になる。その結果、流量特性や圧力特性等の出力特性を一定の範囲内で任意に調整することができる。 On the other hand, when not only the fluid is filled by the filling flow path 32 but also the fluid is exhausted by the exhaust flow path 34, the characteristics on the high pressure side can be suppressed by the adjustment. That is, the graph of pressure characteristics can be raised on the low pressure side as shown in graph 7b of FIG. 7, or pushed down on the high pressure side as shown in graph 7c of FIG. 7. As a result, output characteristics such as flow rate characteristics and pressure characteristics can be arbitrarily adjusted within a certain range.

以上、本実施形態においても、制御流路31からの供給量そのものを増やすことなく、消費流量による不足分を補填流路32により補うことができる。その結果、制御流路31からの供給量を増やすためにサーボ弁20を大型化しなくても、得られる推力の低下を抑制することができる。以上より、小型化を図りつつ得られる推力の低下を抑制することができる。 As described above, also in the present embodiment, the shortage due to the consumption flow rate can be compensated by the compensation flow path 32 without increasing the supply amount itself from the control flow path 31. As a result, it is possible to suppress a decrease in the obtained thrust without increasing the size of the servo valve 20 in order to increase the supply amount from the control flow path 31. From the above, it is possible to suppress a decrease in the thrust obtained while reducing the size.

さらに、本実施形態に係るアクチュエータシステム1Aによれば、制御流路31から制御圧室10Bに供給される流体の供給量が補填流路32により補われる一方で、排気流路34の絞り機構35Aによって制御流路31内から低圧側へ排気される流体の排気流量を調整することができる。その結果、アクチュエータシステム1Aにおける流量特性や圧力特性等の出力特性を容易に調整することが可能となる。 Further, according to the actuator system 1A according to the present embodiment, the supply amount of the fluid supplied from the control flow path 31 to the control pressure chamber 10B is supplemented by the compensation flow path 32, while the throttle mechanism 35A of the exhaust flow path 34 The exhaust flow rate of the fluid exhausted from the control flow path 31 to the low pressure side can be adjusted. As a result, it becomes possible to easily adjust the output characteristics such as the flow rate characteristic and the pressure characteristic in the actuator system 1A.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他に適用してもよい。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and the gist described in each claim may be modified or applied to others without changing the gist.

例えば、上記実施形態では、アクチュエータシステム1がマニホールドブロック30を備えているとしたが、マニホールドブロック30を備えていなくてもよく、例えば、シリンダ10とサーボ弁20とが直接固定されて一体化されていてもよい。また、制御流路31、補填流路32、及び定圧流路33は、マニホールドブロック30とは別の部材等で構成されていてもよく、例えばパイプ等によって構成されていてもよい。また、制御流路31、補填流路32、及び定圧流路33は、シリンダ10又はサーボ弁20内に形成されていてもよい。 For example, in the above embodiment, the actuator system 1 is provided with the manifold block 30, but the manifold block 30 may not be provided. For example, the cylinder 10 and the servo valve 20 are directly fixed and integrated. May be. Further, the control flow path 31, the compensation flow path 32, and the constant pressure flow path 33 may be composed of a member or the like different from the manifold block 30, or may be composed of, for example, a pipe or the like. Further, the control flow path 31, the compensation flow path 32, and the constant pressure flow path 33 may be formed in the cylinder 10 or the servo valve 20.

また、上記実施形態では、制御流路31が供給部40と接続され、制御流路31から定圧流路33が分岐し、定圧流路33から更に補填流路32が分岐しているとしたが、これに限られない。例えば、制御流路31及び定圧流路33がそれぞれ供給部40と直接接続されていてもよく、制御流路31及び定圧流路33の少なくとも一つと供給部40とが導入流路等の別の流路を介して接続されていてもよい。また、制御流路31に代えて定圧流路33が供給部40と接続され、定圧流路33から制御流路31が分岐していてもよい。また、レギュレータ41が、定圧流路33に設けられていてもよい。 Further, in the above embodiment, the control flow path 31 is connected to the supply unit 40, the constant pressure flow path 33 branches from the control flow path 31, and the compensation flow path 32 further branches from the constant pressure flow path 33. , Not limited to this. For example, the control flow path 31 and the constant pressure flow path 33 may be directly connected to the supply section 40, respectively, and at least one of the control flow path 31 and the constant pressure flow path 33 and the supply section 40 are different from each other such as an introduction flow path. It may be connected via a flow path. Further, the constant pressure flow path 33 may be connected to the supply unit 40 instead of the control flow path 31, and the control flow path 31 may branch from the constant pressure flow path 33. Further, the regulator 41 may be provided in the constant pressure flow path 33.

また、補填流路32は、制御流路31に合流しているとしたが、これに限られない。補填流路32は、制御流路31からの供給量を補填できる位置で流体を供給できればよく、例えば、制御圧室10Bに直接接続されていてもよい。 Further, the filling flow path 32 is said to merge with the control flow path 31, but the present invention is not limited to this. The replenishment flow path 32 may be directly connected to the control pressure chamber 10B, for example, as long as the fluid can be supplied at a position where the supply amount from the control flow path 31 can be replenished.

上記実施形態では、排気流路34は、制御流路31における少なくともサーボ弁20より下流側に接続されているとしたが、これに限られない。例えば、排気流路34は、サーボ弁20の位置に接続されていてもよい。具体的に、排気流路34は、サーボ弁20と一体化されていてもよい。 In the above embodiment, the exhaust flow path 34 is connected to at least downstream of the servo valve 20 in the control flow path 31, but the present invention is not limited to this. For example, the exhaust flow path 34 may be connected to the position of the servo valve 20. Specifically, the exhaust flow path 34 may be integrated with the servo valve 20.

排気流路34によって流体が排気される先は、排気流路34内の流体の圧よりも低圧側であればよく、大気側に限定されず、例えば真空状態であってもよい。 The destination where the fluid is exhausted by the exhaust flow path 34 may be on the lower pressure side than the pressure of the fluid in the exhaust flow path 34, and is not limited to the atmospheric side, and may be in a vacuum state, for example.

1,1A…アクチュエータシステム、10…シリンダ(流体圧アクチュエータ)、10A…定圧室、10B…制御圧室、31…制御流路(第一流路)、32…補填流路(第二流路)、33…定圧流路(第三流路)、34…排気流路(第四流路)、35…絞り機構(調整機構)、35A…絞り機構(排出調整機構)、40…供給部(供給源)、Qs…供給量、Qin1(φd)…補填流量、Qout(s),Qout(h)…消費流量。 1,1A ... Actuator system, 10 ... Cylinder (fluid pressure actuator), 10A ... Constant pressure chamber, 10B ... Control pressure chamber, 31 ... Control flow path (first flow path), 32 ... Compensation flow path (second flow path), 33 ... constant pressure flow path (third flow rate), 34 ... exhaust flow rate (fourth flow path), 35 ... throttle mechanism (adjustment mechanism), 35A ... throttle mechanism (discharge adjustment mechanism), 40 ... supply unit (supply source) ), Qs ... Supply amount, Q in 1 (φd) ... Compensation flow rate, Q out (s), Q out (h) ... Consumption flow rate.

Claims (3)

流体が供給されることにより推力を発生する流体圧アクチュエータを備えたアクチュエータシステムであって、
供給源からの流体の供給量を制御する切替部が設けられ、前記流体を前記流体圧アクチュエータに供給する第一流路と、
前記第一流路と並列に接続され、前記第一流路から前記流体圧アクチュエータに供給される前記流体の供給量を補う第二流路と、
前記流体圧アクチュエータに前記流体を供給する第三流路と、を備え、
前記第二流路は、前記第三流路から分岐しており、
前記流体圧アクチュエータは、前記第一流路及び前記第二流路から前記流体が供給される第一被供給部と、前記第三流路から前記流体が供給される第二被供給部と、を有し、
前記切替部は、前記流体圧アクチュエータの前記第一被供給部の圧力と前記第二被供給部の圧力の差が所望の大きさとなるように前記流体の供給量を制御し、
前記第二流路は、絞り機構を有し、
前記絞り機構は、前記第一被供給部へ供給する必要がある前記流体の流量から前記第一流路における前記流体の前記供給量を差し引いた差分を無くすように、前記供給量の不足分を補う補填流量の前記流体を前記第二流路から供給し、
前記不足分は、前記切替部及び前記流体圧アクチュエータにおける前記流体の消費に起因して生じる消費流量である、アクチュエータシステム。
An actuator system equipped with a fluid pressure actuator that generates thrust when fluid is supplied.
A switching unit for controlling the amount of fluid supplied from the supply source is provided, and a first flow path for supplying the fluid to the fluid pressure actuator, and
A second flow path that is connected in parallel with the first flow path and supplements the supply amount of the fluid supplied from the first flow path to the fluid pressure actuator.
A third flow path for supplying the fluid to the fluid pressure actuator is provided.
The second flow path branches from the third flow path, and is branched from the third flow path.
The fluid pressure actuator has a first supplied portion to which the fluid is supplied from the first flow path and the second flow path, and a second supplied portion to which the fluid is supplied from the third flow path. Have and
The switching unit controls the supply amount of the fluid so that the difference between the pressure of the first supplied portion and the pressure of the second supplied portion of the fluid pressure actuator becomes a desired magnitude.
The second flow path has a drawing mechanism and has a drawing mechanism.
The throttle mechanism compensates for the shortage of the supply amount so as to eliminate the difference obtained by subtracting the supply amount of the fluid in the first flow path from the flow rate of the fluid that needs to be supplied to the first supply unit. The fluid of the supplementary flow rate is supplied from the second flow path,
The shortfall, Ru flow consumption der caused by the consumption of the fluid in the switching unit and the hydraulic actuator, the actuator system.
前記絞り機構は、前記補填流量を可変量として調整する、請求項1に記載のアクチュエータシステム。 The actuator system according to claim 1, wherein the throttle mechanism adjusts the compensation flow rate as a variable amount. 前記第一流路における前記切替部の位置又は少なくとも前記切替部より下流側に接続され、前記第一流路内の前記流体を低圧側へ排出する第四流路を更に備え、
前記第四流路は、前記流体の排出流量を調整する排出絞り機構を有する、請求項1又は2に記載のアクチュエータシステム。
A fourth flow path, which is connected to the position of the switching portion in the first flow path or at least downstream of the switching portion and discharges the fluid in the first flow path to the low pressure side, is further provided.
The actuator system according to claim 1 or 2, wherein the fourth flow path has a discharge throttle mechanism for adjusting the discharge flow rate of the fluid.
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