JP7215788B1 - cylinder type actuator - Google Patents
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Abstract
【課題】駆動軸を高速移動させる途中の任意のタイミングで大きな駆動力を発生させることが可能なシリンダ型アクチュエータを提供すること。【解決手段】一実施形態のシリンダ型アクチュエータは、駆動軸と、前記駆動軸の軸方向への前進又は後退を制御する第1シリンダ部と、前記第1シリンダ部を作動させる第1シリンダ駆動部と、前記駆動軸及び前記第1シリンダ部の前記軸方向への前進又は後退を、作動流体を用いて制御する第2シリンダ部と、前記第2シリンダ部を作動させる第2シリンダ駆動部と、を備える。【選択図】図1A cylinder-type actuator capable of generating a large driving force at an arbitrary timing during high-speed movement of a drive shaft is provided. A cylinder-type actuator in one embodiment includes a drive shaft, a first cylinder section for controlling axial advancement or retraction of the drive shaft, and a first cylinder drive section for operating the first cylinder section. a second cylinder portion for controlling the axial advancement or retraction of the drive shaft and the first cylinder portion using a working fluid; and a second cylinder drive portion for operating the second cylinder portion; Prepare. [Selection drawing] Fig. 1
Description
本発明は、シリンダ型アクチュエータに関する。特に、シリンダ及び駆動軸を含むシリンダ型アクチュエータに関する。 The present invention relates to cylinder type actuators. More particularly, it relates to cylinder-type actuators that include a cylinder and a drive shaft.
従来、ダイカストマシンなどの成形機では、中子を有する金型を使用する際、金型への中子の挿入又は引き抜きを行うためにシリンダ型アクチュエータが用いられている。シリンダ型アクチュエータは、シリンダチューブの中に配置されたピストンを電気エネルギー又は油圧エネルギーによって駆動することにより、ピストンに固定されたロッド(駆動軸ともいう)を軸方向に移動させる装置である。ロッドの先端に中子を連結し、シリンダ型アクチュエータを動作させてロッドを移動させることにより中子の挿入又は引き抜きを行うことができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a molding machine such as a die casting machine, when using a die having a core, a cylinder type actuator is used to insert or withdraw the core from the die. A cylinder-type actuator is a device that moves a rod (also called a drive shaft) fixed to a piston in the axial direction by driving a piston arranged in a cylinder tube with electrical or hydraulic energy. The core can be inserted or withdrawn by connecting the core to the tip of the rod and operating the cylinder type actuator to move the rod.
上記成形機は、金型から中子を引き抜く際、製品から中子を引き離す必要があるため、シリンダ型アクチュエータに大きな駆動力が要求される。また、製品から中子が引き離された後は、成形機のサイクルタイムを短縮させるために、シリンダ型アクチュエータを高速に動作させ、中子を高速に後退させることが要求される。このような要求に対応するため、特許文献1~3には、ボールねじを用いて電気的にロッドを移動させる機能と油圧によりピストンを動かしてロッドを後退させる機能とを備えたシリンダ型アクチュエータが開示されている。 When the core is pulled out of the mold, the molding machine needs to pull the core away from the product, so a large driving force is required for the cylinder type actuator. Further, after the core is separated from the product, it is required to operate the cylinder type actuator at high speed to retract the core at high speed in order to shorten the cycle time of the molding machine. In order to meet such demands, Patent Documents 1 to 3 disclose cylinder type actuators having a function of electrically moving a rod using a ball screw and a function of hydraulically moving a piston to retract the rod. disclosed.
上述した従来のシリンダ型アクチュエータは、製品からロッドを引き離す際の初動時に油圧エネルギーを用いた大きな駆動力を発生させることができるが、その後は、ボールねじを用いてロッドを後退させることしかできない。つまり、従来のシリンダ型アクチュエータでは、製品からロッドを引き離す際の初動時以外に大きな駆動力を要する場合について対応することができないという問題があった。 The conventional cylinder-type actuator described above can generate a large driving force using hydraulic energy at the initial movement when the rod is pulled away from the product, but after that, the ball screw can only be used to retract the rod. In other words, the conventional cylinder type actuator has a problem that it cannot cope with the case where a large driving force is required except for the initial movement when the rod is pulled away from the product.
本発明の課題の一つは、駆動軸を高速移動させる途中の任意のタイミングで大きな駆動力を発生させることが可能なシリンダ型アクチュエータを提供することにある。 One of the objects of the present invention is to provide a cylinder-type actuator capable of generating a large driving force at an arbitrary timing during high-speed movement of the drive shaft.
本発明の一実施形態のシリンダ型アクチュエータは、駆動軸と、前記駆動軸の軸方向への前進又は後退を制御する第1シリンダ部と、前記第1シリンダ部を作動させる第1シリンダ駆動部と、前記駆動軸及び前記第1シリンダ部の前記軸方向への前進又は後退を、作動流体を用いて制御する第2シリンダ部と、前記第2シリンダ部を作動させる第2シリンダ駆動部と、を備える。 A cylinder-type actuator according to one embodiment of the present invention includes a drive shaft, a first cylinder section for controlling axial advancement or retreat of the drive shaft, and a first cylinder drive section for operating the first cylinder section. a second cylinder section for controlling the axial advance or retreat of the drive shaft and the first cylinder section using a working fluid; and a second cylinder drive section for operating the second cylinder section. Prepare.
上記シリンダ型アクチュエータにおいて、前記第2シリンダ部は、第2シリンダ、及び、前記第1シリンダ部の前方端に固定されたピストンロッドを含んでもよい。前記ピストンロッドは、前記第2シリンダを貫通する筒状部、及び、前記筒状部の外周に沿って配置されると共に前記第2シリンダの内側に位置する環状のピストン部を有していてもよい。前記駆動軸は、前記筒状部の内側を貫通していてもよい。前記第2シリンダの内側は、前記筒状部、及び、前記ピストン部によって2つの第2シリンダ室に区分されていてもよい。前記第2シリンダ駆動部は、前記2つの第2シリンダ室の間に前記作動流体の圧力差を発生させることにより、前記ピストンロッドの前記軸方向への前進又は後退を制御してもよい。 In the above cylinder-type actuator, the second cylinder part may include a second cylinder and a piston rod fixed to the front end of the first cylinder part. The piston rod may have a cylindrical portion passing through the second cylinder, and an annular piston portion disposed along the outer circumference of the cylindrical portion and positioned inside the second cylinder. good. The drive shaft may pass through the inner side of the tubular portion. The inside of the second cylinder may be divided into two second cylinder chambers by the cylindrical portion and the piston portion. The second cylinder driving section may control the advancing or retreating of the piston rod in the axial direction by generating a pressure difference in the working fluid between the two second cylinder chambers.
上記シリンダ型アクチュエータにおいて、前記第1シリンダ駆動部は、回転動力により前記第1シリンダ部を作動させてもよい。 In the cylinder-type actuator described above, the first cylinder drive section may operate the first cylinder section with rotational power.
上記シリンダ型アクチュエータにおいて、前記第1シリンダ部は、第1シリンダ、前記第1シリンダの後方端を貫通して前記第1シリンダの内部に挿入されたねじ軸、及び、前記第1シリンダの内部において前記駆動軸の後方端に固定されると共に前記ねじ軸に螺合されたナットを含んでもよい。前記ねじ軸の前方端は、前記駆動軸に設けられた中空部分に挿入されていてもよい。前記第1シリンダ部は、前記ねじ軸を回転させることにより前記ナット及び前記駆動軸を前記軸方向に前進又は後退させてもよい。 In the cylinder-type actuator, the first cylinder part includes a first cylinder, a threaded shaft penetrating through the rear end of the first cylinder and inserted into the first cylinder, and A nut may be included secured to the rearward end of the drive shaft and threaded onto the threaded shaft. A front end of the screw shaft may be inserted into a hollow portion provided in the drive shaft. The first cylinder portion may move the nut and the drive shaft forward or backward in the axial direction by rotating the screw shaft.
上記シリンダ型アクチュエータにおいて、前記第1シリンダ駆動部は、作動流体の圧力差により前記第1シリンダ部を作動させてもよい。 In the above cylinder type actuator, the first cylinder drive section may operate the first cylinder section by a pressure difference of working fluid.
上記シリンダ型アクチュエータは、前記第1シリンダ駆動部及び前記第2シリンダ駆動部を制御する制御部をさらに含んでもよい。前記第1シリンダ部は、第1シリンダ、及び、前記駆動軸の後方端に固定されると共に前記第1シリンダの内部を2つの第1シリンダ室に区分するピストンを含んでもよい。前記第1シリンダ駆動部は、モータ、前記モータによって駆動されると共に前記作動流体を吐出する加圧ポンプ、前記制御部と前記モータとの間に設けられたモータアンプ、及び、配管内における前記作動流体の移動方向を制御する方向制御弁を含んでもよい。前記第1シリンダ駆動部は、前記2つの第1シリンダ室の間に前記作動流体の圧力差を発生させることにより、前記ピストン及び前記駆動軸を前記軸方向に前進又は後退させてもよい。前記制御部は、前記モータアンプから出力される電流値に基づいて、前記第2シリンダ駆動部を制御してもよい。 The cylinder-type actuator may further include a control section that controls the first cylinder driving section and the second cylinder driving section. The first cylinder section may include a first cylinder and a piston fixed to the rear end of the drive shaft and dividing the interior of the first cylinder into two first cylinder chambers. The first cylinder drive unit includes a motor, a pressure pump driven by the motor and discharging the working fluid, a motor amplifier provided between the control unit and the motor, and the operation in the pipe. A directional control valve may be included to control the direction of fluid movement. The first cylinder drive section may advance or retreat the piston and the drive shaft in the axial direction by generating a pressure difference in the working fluid between the two first cylinder chambers. The control section may control the second cylinder driving section based on a current value output from the motor amplifier.
上記シリンダ型アクチュエータは、前記第1シリンダ駆動部及び前記第2シリンダ駆動部を制御する制御部をさらに含んでもよい。前記第1シリンダ部は、第1シリンダ、及び、前記駆動軸の後方端に固定されると共に前記第1シリンダの内部を2つの第1シリンダ室に区分するピストンを含んでもよい。前記第1シリンダ駆動部は、配管内における前記作動流体の移動方向を制御する方向制御弁、及び、前記2つの第1シリンダ室の内圧を検出する圧力センサを含んでもよい。前記第1シリンダ駆動部は、前記2つの第1シリンダ室の間に前記作動流体の圧力差を発生させることにより、前記ピストン及び前記駆動軸を前記軸方向に前進又は後退させてもよい。前記制御部は、前記圧力センサから出力される検出値に基づいて、前記第2シリンダ駆動部を制御してもよい。 The cylinder-type actuator may further include a control section that controls the first cylinder driving section and the second cylinder driving section. The first cylinder section may include a first cylinder and a piston fixed to the rear end of the drive shaft and dividing the interior of the first cylinder into two first cylinder chambers. The first cylinder drive section may include a directional control valve that controls a moving direction of the working fluid in the pipe, and a pressure sensor that detects internal pressures of the two first cylinder chambers. The first cylinder drive section may advance or retreat the piston and the drive shaft in the axial direction by generating a pressure difference in the working fluid between the two first cylinder chambers. The control section may control the second cylinder driving section based on a detection value output from the pressure sensor.
以下、本発明の実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。例えば、図面に示された具体的な構造は、あくまで一例であって本発明を限定するものではない。本明細書と各図面において、既出の図面に関して説明した要素と同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in various aspects without departing from the gist thereof, and should not be construed as being limited to the description of the embodiments illustrated below. For example, specific structures shown in the drawings are merely examples and do not limit the present invention. In this specification and each drawing, elements having the same functions as those described with respect to the previous drawings may be denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions may be omitted.
本明細書及び図面において、駆動軸が第1シリンダ部から突出する方向を「前方」と呼び、駆動軸が前方に進むことを「前進」と定義する。また、駆動軸が第1シリンダ部の内部に進む方向を「後方」と呼び、駆動軸が後方に進むことを「後退」と定義する。 In this specification and drawings, the direction in which the drive shaft protrudes from the first cylinder portion is called "forward", and the forward movement of the drive shaft is defined as "advance". Further, the direction in which the drive shaft advances into the first cylinder portion is called "rear", and the movement of the drive shaft rearward is defined as "retreat".
〈第1実施形態〉
(シリンダ型アクチュエータの構成)
図1は、第1実施形態のシリンダ型アクチュエータ100の構成を示す模式図である。本実施形態のシリンダ型アクチュエータ100は、回転動力による駆動と油圧による駆動とを併用したハイブリッド形式のシリンダ型アクチュエータである。
<First embodiment>
(Configuration of cylinder type actuator)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a cylinder-
本実施形態のシリンダ型アクチュエータ100は、駆動軸110、第1シリンダ部120、第2シリンダ部130、第1シリンダ駆動部140、第2シリンダ駆動部150、及び制御部160を含む。ただし、本実施形態のシリンダ型アクチュエータ100の構成は、この例に限られるものではなく、他の要素が追加されていてもよい。
The cylinder-
駆動軸110は、ワーク(金型、中子等の被駆動体)を移動させるためのロッド状の部材である。本実施形態の駆動軸110は、金属材料で構成された円柱状の部材であり、内部に中空部分110aを有する。図1に示すように、駆動軸110は、第1シリンダ121の内部から前方側に突出し、第2シリンダ131を貫通して第2シリンダ部130よりも前方に突出する。駆動軸110の前方端にワークが連結される。以下の説明において、駆動軸110の長手方向を「軸方向」と呼ぶ。
The
第1シリンダ部120は、駆動軸110の軸方向への前進又は後退を制御する機能を有する。本実施形態の第1シリンダ部120は、第1シリンダ121、ねじ軸122及びナット123を含む。ただし、第1シリンダ部120は、この例に限られるものではなく、他の要素を含んでもよい。
The
第1シリンダ121は、第1シリンダ部120の筐体に相当する。第1シリンダ121は、内部に中空部分を有する円筒形状の部材であり、前方端及び後方端は、それぞれ蓋部121a及び121bによって閉じられている。蓋部121aには、駆動軸110が貫通する開口部121aaが設けられている。蓋部121bには、ねじ軸122が貫通する開口部121baが設けられている。
The
ねじ軸122は、駆動軸110と共通の軸心10を有するロッド状の部材であり、外周面にねじが切られている。本実施形態では、ねじ軸122として、ボールねじを用いる。ねじ軸122は、第1シリンダ121の後方端を貫通して第1シリンダ121の内部に挿入される。具体的には、ねじ軸122は、第1シリンダ121の後方端に設けられた開口部121baを介して第1シリンダ121の内部に挿入される。このとき、ねじ軸122の前方端は、駆動軸110の内部に設けられた中空部分110aに挿入される。他方、ねじ軸122の後方端は、後述する第1シリンダ駆動部140の従動側プーリ141bに連結される。
The
ナット123は、第1シリンダ121の内部に配置され、ねじ軸122に螺合されると共に駆動軸110の後方端に固定されている。図示は省略するが、ナット123には、第1シリンダ121の内壁に係合する廻り止め機構が設けられており、ねじ軸122が回転しても、ナット123は、回転しない構成となっている。そのため、ねじ軸122の回転に伴い、ナット123及び駆動軸110は、第1シリンダ121の内部を軸方向に前進又は後退する。ただし、ナット123の外径は、第1シリンダ121に設けられた開口部121aa及び121baの径よりも大きいため、ナット123の移動は、第1シリンダ121の内部に制限される。
The
以上のように、第1シリンダ部120は、ねじ軸122の回転運動を駆動軸110の直進運動に変換する駆動機構である。第1シリンダ部120に対して回転動力を与える第1シリンダ駆動部140については後述する。
As described above, the
次に、第2シリンダ部130について説明する。第2シリンダ部130は、駆動軸110及び第1シリンダ部120の軸方向への前進又は後退を、作動流体を用いて制御する機能を有する。本実施形態の第2シリンダ部130は、第2シリンダ131及びピストンロッド132を含む。ただし、第2シリンダ部130は、この例に限られるものではなく、他の要素を含んでもよい。また、本実施形態では、作動流体として作動油を用いるが、この例に限られるものではない。例えば、作動流体として、水、空気又はガスなどの加圧可能な他の作動流体を用いることも可能である。
Next, the
第2シリンダ131は、第2シリンダ部130の筐体に相当する。第2シリンダ131は、内部に中空部分を有する円筒形状の部材であり、前方端及び後方端は、それぞれ蓋部131a及び131bによって閉じられている。蓋部131a及び131bには、ピストンロッド132(具体的には、ピストンロッド132の筒状部132a)が貫通する開口部131aa及び131baが設けられている。
The
図示は省略するが、シリンダ型アクチュエータ100を使用する際、第2シリンダ131は、金型等に固定された固定台に対し、ネジ止め等により固定される。すなわち、第2シリンダ131は、金型等の作業対象物に対して固定される。
Although illustration is omitted, when using the cylinder-
ピストンロッド132は、第2シリンダ131と組み合わせて用いられる部材であり、筒状部132aとピストン部132bとを含む。筒状部132aは、ピストンロッド132のうち、円筒状の部分であり、第2シリンダ131に設けられた開口部131aa及び131baを貫通する。また、駆動軸110は、筒状部132aの内側を貫通する。図1に示すように、筒状部132aの後方端は、第1シリンダ部120の第1シリンダ121の前方端に固定される。ここでは、筒状部132aと第1シリンダ121とを別部材で構成した例を説明するが、両者は、一体物であってもよい。
The
ピストン部132bは、ピストンロッド132のうち、筒状部132aの長手方向に対して略垂直な方向(図1における左右方向)に突出した部分である。図1に示すように、ピストン部132bは、第2シリンダ131の内側に位置する。このとき、ピストン部132bの外径は、第2シリンダ131の開口部131aa及び131baの径よりも大きいため、ピストン部132bの移動は、第2シリンダ131の内部に制限される。
The
図2は、第1実施形態のシリンダ型アクチュエータ100における第2シリンダ部130を後方側から見た図である。具体的には、図2(A)は、第2シリンダ131を後方側から見た図であり、図2(B)は、ピストンロッド132を後方側から見た図である。図2(B)に示すように、本実施形態のピストン部132bは、筒状部132aの外周に沿って配置される環状の部材である。なお、図2(B)では、ピストン部132bとして円環状の部材を示しているが、この例に限らず、ピストン部132bの外形は、多角形状であってもよい。
FIG. 2 is a rear view of the
また、図1及び図2(A)に示すように、第2シリンダ131の開口部131baと筒状部132aとの間には間隙15が形成され、第2シリンダ131の内壁とピストン部132bとの間には間隙16が形成されている。このとき、間隙15及び16は、それぞれシール材20で封止されている。第2シリンダ部130において、シール材20は、いずれも黒丸で示されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2A, a
このように、第2シリンダ131の内側は、筒状部132a及びピストン部132bによって前方側第2シリンダ室31aと後方側第2シリンダ室31bとに区分される。前述のように、第2シリンダ131は、円筒形状の部材であり、ピストン部132bも円環状の部材であるため、前方側第2シリンダ室31a及び後方側第2シリンダ室31bは、いずれも円筒状の空間になる。
In this way, the inside of the
本実施形態の第2シリンダ部130は、作動流体(本実施形態では、作動油)を用いて制御される。具体的には、後述する第2シリンダ駆動部150から吐出された作動油が前方側第2シリンダ室31a及び後方側第2シリンダ室31bに供給される。これにより、2つの第2シリンダ室の間に作動油の圧力差を発生させ、その発生させた圧力差でピストンロッド132を前進又は後退させる。このとき、ピストンロッド132は、第1シリンダ部120の第1シリンダ121に固定されているため、ピストンロッド132の移動と共に駆動軸110及び第1シリンダ部120も軸方向へ前進又は後退する。
The
以上のように、第2シリンダ部130は、作動油の圧力差による動力を駆動軸110及び第1シリンダ部120の直進運動に変換する駆動機構である。第2シリンダ部130に作動油を供給する第2シリンダ駆動部150については後述する。
As described above, the
次に、第1シリンダ駆動部140について説明する。第1シリンダ駆動部140は、回転動力により第1シリンダ部120を作動させる機能を有する。具体的には、第1シリンダ駆動部140は、第1シリンダ部120のねじ軸122に与える回転動力を生成及び伝達する駆動部である。
Next, the first
図1に示すように、第1シリンダ駆動部140は、動力伝達部141、制動部142、第1モータ143及び第1モータアンプ144を含む。動力伝達部141は、駆動側プーリ141a、従動側プーリ141b及び駆動ベルト141cを有する巻き掛け伝動装置である。駆動側プーリ141aには第1モータ143によって発生した回転動力が伝達される。駆動側プーリ141aに伝達された回転動力は、駆動ベルト141cを介して従動側プーリ141bに伝達される。従動側プーリ141bには、ねじ軸122が連結されており、従動側プーリ141bの回転により、ねじ軸122に対して回転動力が伝達される。
As shown in FIG. 1 , the first
第1モータ143の出力は、第1モータアンプ144によって制御される。具体的には、制御部160からの指示信号に基づいて、第1モータアンプ144は、第1モータ143が必要な速度及びトルクで必要な位置まで回転するよう制御する。第1モータ143の出力は、第1モータアンプ144に戻されてフィードバック制御が行われる。
The output of the
制動部142は、従動側プーリ141bを停止させ、ねじ軸122の回転を停止させる役割を有する。具体的には、本実施形態では、制動部142として電磁ブレーキを用いる。図1に示す電磁ブレーキ(制動部142)は、電磁コイル142a、スプリング142b及びブレーキディスク142cを含むが、他の要素が追加されていてもよい。本実施形態の制動部142は、第2シリンダ部130によって駆動軸110及び第1シリンダ部120が前進又は後退する際、ピストンロッド132の動きを駆動軸110に伝達させるために、ねじ軸122の回転を停止させる。
The
次に、第2シリンダ駆動部150について説明する。第2シリンダ駆動部150は、作動流体(ここでは、作動油)の圧力差により第2シリンダ部130を作動させる機能を有する。具体的には、第2シリンダ駆動部150は、第2シリンダ部130の前方側第2シリンダ室31a及び後方側第2シリンダ室31bに対して作動油を供給し、2つの第2シリンダ室の間に作動油の圧力差を発生させる。これにより、第2シリンダ駆動部150は、ピストンロッド132の軸方向への前進又は後退を制御する。
Next, the second
図1に示すように、第2シリンダ駆動部150は、加圧ポンプ151、第2モータ152及び第2モータアンプ153を含む。加圧ポンプ151は、作動油を吐出するポンプであり、本実施形態では、油圧ポンプを用いる。加圧ポンプ151は、第2モータ152から供給された動力によって作動し、駆動軸110の移動方向に応じて前方側第2シリンダ室31a又は後方側第2シリンダ室31bに対して作動油を供給するよう制御される。
As shown in FIG. 1 , the second
具体的には、ピストンロッド132を前進させるとき(つまり、駆動軸110を前進させるとき)、加圧ポンプ151は、後方側第2シリンダ室31bに作動油を供給する(Bで示す経路)。逆に、ピストンロッド132を後退させるとき(つまり、駆動軸110を後退させるとき)、加圧ポンプ151は、前方側第2シリンダ室31aに作動油を供給する(Aで示す経路)。
Specifically, when advancing the piston rod 132 (that is, when advancing the drive shaft 110), the
第2モータ152の出力は、第2モータアンプ153によって制御される。具体的には、制御部160からの指示信号に基づいて、第2モータアンプ153は、前方側第2シリンダ室31a又は後方側第2シリンダ室31bが必要な油圧を保持するに至るまで(すなわち、前方側第2シリンダ室31aと後方側第2シリンダ室31bとの間に必要な圧力差が発生するまで)第2モータ152を回転するよう制御する。第2モータ152の出力は、第2モータアンプ153に戻されてフィードバック制御が行われる。
The output of the
以上説明したとおり、本実施形態では、第1シリンダ駆動部140及び第2シリンダ駆動部150の両方を用いて駆動軸110の前進又は後退を実現させることができる。第1シリンダ駆動部140を用いて駆動軸110を移動させるか、第2シリンダ駆動部150を用いて駆動軸110を移動させるかは、第1モータアンプ144及び第2モータアンプ153から出力される電流値に基づいて制御部160が決定する。以下、本実施形態のシリンダ型アクチュエータ100の動作について説明する。
As described above, in the present embodiment, both the first
(シリンダ型アクチュエータの動作)
図3は、第1実施形態のシリンダ型アクチュエータ100の動作を説明するためのフローチャート図である。具体的には、図3は、駆動軸110の前方端に連結したワークを高速に移動させている途中で、一時的に過負荷が発生した際におけるシリンダ型アクチュエータ100の動作の一例を示している。
(Operation of cylinder type actuator)
FIG. 3 is a flow chart for explaining the operation of the
図3に示すように、シリンダ型アクチュエータ100が作動すると、第1シリンダ駆動部140によって第1シリンダ部120が駆動される。すなわち、制御部160は、第1モータ143を用いて動力伝達部141を作動させることにより、駆動軸110を移動させる(ステップS301)。
As shown in FIG. 3 , when the
ステップS301では、まず、制御部160の指示に従い、第1モータアンプ144が第1モータ143を作動させる。第1モータ143の回転動力は、動力伝達部141を介してねじ軸122に伝達され、ねじ軸122が回転する。ねじ軸122の回転により、ナット123及び駆動軸110は、軸方向に前進する。第1シリンダ駆動部140による制御は、電気的な制御であるため、高速動作が可能であり、また、高い精度を得ることができる。そのため、第1シリンダ部120は、駆動軸110を高速かつ高い精度で前進させることができる。例えば、第1シリンダ部120による制御により、駆動軸110を約200mm/secの速度で移動させることができる。
In step S<b>301 , first, the
次に、制御部160は、第1モータアンプ144から出力される電流値を監視して、第1モータ143の定格最大トルクを超えたか否かを判定する(ステップS302)。駆動軸110の前進を妨げる事象が発生した場合、第1モータ143に高い駆動力(トルク)が要求される(過負荷が掛かる)ため、第1モータアンプ144から出力される電流値が大きくなる。制御部160は、この電流値の変化を検出し、第1モータ143に要求されるトルクが第1モータ143の定格最大トルクを超えたか否かを判定している。
Next, the
ステップS302において、NOと判定された場合、制御部160は、作業が終了したか否かを判定する(ステップS351)。ステップS351において、YESと判定された場合、制御部160は、第1シリンダ駆動部140の制御を終了する。ステップS351において、NOと判定された場合、制御部160は、ステップS302に戻り、再び第1モータアンプ144の出力を監視する。
When determined as NO in step S302, the
ステップS302において、YESと判定された場合、第1シリンダ駆動部140は、第1モータ143を停止させ、制動部142を作動させる(ステップS303)。ステップS303では、制動部142として機能する電磁ブレーキが作動し、ブレーキディスク142cによってねじ軸122の回転が停止する。なお、第1モータ143を定格最大トルクで動作させることにより、ねじ軸122の回転を停止させることが可能であれば、制動部142を省略することもできる。
When determined as YES in step S302, the first
制動部142を作動させた後、第2シリンダ駆動部150によって第2シリンダ部130が駆動される。すなわち、制御部160は、第2モータ152を用いて加圧ポンプ151を作動させることにより、駆動軸110を移動させる(ステップS304)。
After operating the
ステップS304では、まず、制御部160の指示に従い、第2モータアンプ153が第2モータ152を作動させる。第2モータ152の回転動力によって加圧ポンプ151が作動し、後方側第2シリンダ室31bに対して作動油が供給される。これにより、後方側第2シリンダ室31bの作動油による内圧が前方側第2シリンダ室31aの作動油による内圧よりも高くなり、ピストンロッド132が前方に移動する。このとき、第1シリンダ121とねじ軸122とが制動部142によって固定されているため、ピストンロッド132の動きはそのまま駆動軸110に伝達される。すなわち、ピストンロッド132の動きに連動して、駆動軸110は、軸方向に前進する。
In step S<b>304 , first, the
第2シリンダ駆動部150による制御は、油圧制御であり、高い駆動力を得ることができるように構成されている。例えば、本実施形態では、加圧ポンプ151として、高い圧力で作動油を吐出可能な油圧ポンプを用いる。したがって、第2シリンダ部130は、駆動軸110を高い駆動力で前進させ、駆動軸110の移動を妨げる事象が発生しても途中で止まることなく、正常に駆動軸110を駆動することができる。例えば、第2シリンダ駆動部150による制御によれば、駆動軸110は、移動速度は20mm/sec程度と比較的遅いものの、第1シリンダ駆動部140による制御に比べて高い駆動力を発揮することができる。
The control by the second
次に、制御部160は、第2モータアンプ153から出力される電流値を監視して、第2モータ152のトルクが所定の閾値を下回ったか否かを判定する(ステップS305)。具体的には、制御部160は、第2モータ152のトルクが、第1シリンダ部120によって駆動軸110を移動させるのに十分な値まで低下したか否かを判定する。例えば、所定の閾値として、第1モータ143の定格最大トルクに対応する値の90%(好ましくは80%)の値に設定することができる。
Next, the
ステップS305において、NOと判定された場合、制御部160は、作業が終了したか否かを判定する(ステップS352)。ステップS352において、YESと判定された場合、制御部160は、第2シリンダ駆動部150の制御を終了する。ステップS352において、NOと判定された場合、制御部160は、ステップS305に戻り、再び第2モータアンプ153の出力を監視する。
When determined as NO in step S305, the
ステップS305において、YESと判定された場合、第2シリンダ駆動部150は、第2モータ152を停止させる(ステップS306)。ステップS306で第2モータ152が停止すると、加圧ポンプ151も停止するため、前方側第2シリンダ室31a及び後方側第2シリンダ室31bにおける作動油による内圧が維持され、ピストンロッド132の位置は固定される。
If determined as YES in step S305, the second
第2モータ152を停止させた後、再び第1シリンダ駆動部140によって第1シリンダ部120が駆動される。すなわち、制御部160は、第1モータ143を用いて動力伝達部141を作動させることにより、駆動軸110を移動させる(ステップS307)。これにより、駆動軸110は、再び前方への高速移動を開始する。
After the
次に、制御部160は、作業が終了したか否かを判定する(ステップS308)。ステップS308において、YESと判定された場合、制御部160は、第1シリンダ駆動部140の制御を終了する。ステップS308において、NOと判定された場合、制御部160は、ステップS302に戻り、再び第1モータアンプ144の出力を監視する。
Next, the
以上のとおり、本実施形態のシリンダ型アクチュエータ100は、高速動作が可能な第1シリンダ駆動部140による制御と、大きな駆動力を出力可能な第2シリンダ駆動部150による制御とを適宜切り替えることにより、駆動軸110を高速に移動させたり、高い駆動力で移動させたりすることができる。特に、シリンダ型アクチュエータ100は、駆動軸110がどのような位置にあっても第1シリンダ駆動部140による制御から第2シリンダ駆動部150による制御に切り替えることが可能であるため、駆動軸110の初動時に限らず、高速移動中の任意のタイミングで、高い駆動力を有する移動へ切り替えることができる。
As described above, the cylinder-
なお、本実施形態では、シリンダ型アクチュエータ100の動作に関して、駆動軸110を前進させる場合について説明したが、同様の制御を行うことにより、駆動軸110を後方に移動させることも可能である。すなわち、駆動軸110を後退させる場合、第1シリンダ駆動部140は、前進制御の場合とは逆向きに第1モータ143を回転させればよい。また、第2シリンダ駆動部150は、前方側第2シリンダ室31aに作動油を供給すればよい。
In this embodiment, regarding the operation of the
また、第1シリンダ駆動部140を作動させている際、加圧ポンプ151を制御して前方側第2シリンダ室31a又は後方側第2シリンダ室31bに作動油を供給し、ピストンロッド132の位置を第2シリンダ131の軸方向における中間位置に近づけることも可能である。ピストンロッド132を第2シリンダ131の中間位置に近づけておくと、再び第2シリンダ駆動部150による制御を実行した際、ピストンロッド132の移動距離(ストローク)が長くできるため、大きな駆動力による駆動軸110の移動距離を長くすることができる。
Further, when the first
第1シリンダ駆動部140によって駆動軸110を制御している間は、駆動軸110が高速で移動している。そのため、駆動軸110が高速移動している間に第2シリンダ駆動部150によってピストンロッド132を移動させても、相対的に駆動軸110の移動は僅かであるため、作業に実質的な影響を与えることがない。
While the
〈第2実施形態〉
(シリンダ型アクチュエータの構成)
本発明の第2実施形態におけるシリンダ型アクチュエータ200について図4を参照して説明する。なお、本実施形態のシリンダ型アクチュエータ200において、第1実施形態のシリンダ型アクチュエータ100と共通する部分には、同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
<Second embodiment>
(Configuration of cylinder type actuator)
A
図4は、第2実施形態のシリンダ型アクチュエータ200の構成を示す模式図である。本実施形態のシリンダ型アクチュエータ200は、駆動軸210、第1シリンダ部220、第2シリンダ部130、第1シリンダ駆動部240、第2シリンダ駆動部150、及び制御部260を含む。ただし、本実施形態のシリンダ型アクチュエータ200の構成は、この例に限られるものではなく、他の要素が追加されていてもよい。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of a cylinder-
駆動軸210は、ワークを移動させるためのロッド状の部材である。本実施形態の駆動軸210は、金属材料で構成された円柱状の部材である。第1実施形態と同様に、駆動軸210は、第1シリンダ221の内部から前方側に突出し、第2シリンダ131を貫通して第2シリンダ部130よりも前方に突出する。
The
第1シリンダ部220は、駆動軸210の軸方向への前進又は後退を制御する機能を有する。本実施形態の第1シリンダ部220は、第1シリンダ221及びピストン222を含む。ただし、第1シリンダ部220は、この例に限られるものではなく、他の要素を含んでもよい。
The
第1シリンダ221は、第1シリンダ部220の筐体に相当する。第1シリンダ221は、内部に中空部分を有する円筒形状の部材であり、前方端及び後方端は、それぞれ蓋部221a及び221bによって閉じられている。蓋部221aには、駆動軸210が貫通する開口部221aaが設けられている。
The
ピストン222は、第1シリンダ221の内部に配置されると共に駆動軸210の後方端に固定されている。なお、図1では、駆動軸210とピストン222とを別部材で構成した例を示すが、駆動軸210及びピストン222は一体物であってもよい。このとき、ピストン222の外径は、第1シリンダ221に設けられた開口部221aaの径よりも大きいため、ピストン222の移動は、第1シリンダ221の内部に制限される。
The
第1シリンダ221の内壁とピストン222との間の間隙には、シール材30が設けられている。第1シリンダ部220において、シール材30は、いずれも黒丸で図示されている。このように、第1シリンダ221の内側は、ピストン222によって前方側第1シリンダ室21aと後方側第1シリンダ室21bとに区分される。前述のように、第1シリンダ221は、円筒形状の部材であり、ピストン222も円柱状の部材であるため、前方側第1シリンダ室21a及び後方側第1シリンダ室21bは、いずれも円筒状の空間になる。
A
本実施形態の第1シリンダ部220は、作動流体(本実施形態では、作動油)を用いて制御される。第1シリンダ駆動部240は、作動油の圧力差により第1シリンダ部220を作動させる機能を有する。具体的には、第1シリンダ駆動部240は、第1シリンダ部220の前方側第1シリンダ室21a及び後方側第1シリンダ室21bに対して作動油を供給し、2つの第1シリンダ室の間に作動油の圧力差を発生させる。これにより、第1シリンダ駆動部240は、ピストン222及び駆動軸210の軸方向への前進又は後退を制御する。
The
図1に示すように、第1シリンダ駆動部240は、加圧ポンプ241、第1モータ242、第1モータアンプ243並びに方向制御弁244及び245を含む。加圧ポンプ241は、作動油を吐出するポンプであり、本実施形態では、油圧ポンプを用いる。加圧ポンプ241は、第1モータ242から供給された動力によって作動し、駆動軸210の移動方向に応じて前方側第1シリンダ室21a又は後方側第1シリンダ室21bに対して作動油を供給するよう制御される。
As shown in FIG. 1, the first
具体的には、ピストン222を前進させるとき(つまり、駆動軸210を前進させるとき)、加圧ポンプ241は、後方側第1シリンダ室21bに作動油を供給する。逆に、ピストン222を後退させるとき(つまり、駆動軸210を後退させるとき)、加圧ポンプ241は、前方側第1シリンダ室21aに作動油を供給する。作動油を供給する際、方向制御弁244及び245はいずれも開状態とする。
Specifically, when advancing the piston 222 (that is, when advancing the drive shaft 210), the
第1モータ242の出力は、第1モータアンプ243によって制御される。具体的には、制御部260からの指示信号に基づいて、第1モータアンプ243は、前方側第1シリンダ室21a又は後方側第1シリンダ室21bが必要な油圧を保持するに至るまで(すなわち、前方側第1シリンダ室21aと後方側第1シリンダ室21bとの間に必要な圧力差が発生するまで)第1モータ242を回転するよう制御する。第1モータ242の出力は、第1モータアンプ243に戻されてフィードバック制御が行われる。
The output of the
方向制御弁244及び245は、配管内における作動油の移動方向を制御する役割を有する。本実施形態では、方向制御弁244及び245として電磁弁を用いる。ただし、この例に限られるものではなく、同様の機能を有する他の弁を用いることも可能である。
The
本実施形態のシリンダ型アクチュエータ200において、第2シリンダ部130及び第2シリンダ駆動部150は、第1実施形態のシリンダ型アクチュエータ100と同じ構成であるため、詳細な説明は省略する。本実施形態においても、第2シリンダ部130は、作動油の圧力差による動力を駆動軸210及び第1シリンダ部220の直進運動に変換する。第1実施形態と同様に、第2シリンダ部130は、作動油を用いて制御される。具体的には、第2シリンダ駆動部150から吐出された作動油により前方側第2シリンダ室31aと後方側第2シリンダ室31bとに間に圧力差を発生させ、その発生させた圧力差でピストンロッド132及び駆動軸210を軸方向へ前進又は後退させる。
In the
以上説明したとおり、本実施形態では、第1シリンダ駆動部240及び第2シリンダ駆動部150の両方を用いて駆動軸210の前進又は後退を実現させることができる。第1シリンダ駆動部240を用いて駆動軸210を移動させるか、第2シリンダ駆動部150を用いて駆動軸210を移動させるかは、第1モータアンプ243及び第2モータアンプ153から出力される電流値に基づいて制御部260が決定する。以下、本実施形態のシリンダ型アクチュエータ200の動作について説明する。
As described above, in this embodiment, both the first
(シリンダ型アクチュエータの動作)
図5は、第2実施形態のシリンダ型アクチュエータ200の動作を説明するためのフローチャート図である。具体的には、図5は、駆動軸210の前方端に連結したワークを高速に移動させている途中で、一時的に過負荷が発生した際におけるシリンダ型アクチュエータ200の動作の一例を示している。
(Operation of cylinder type actuator)
FIG. 5 is a flow chart for explaining the operation of the
図5に示すように、シリンダ型アクチュエータ200が作動すると、第1シリンダ駆動部240によって第1シリンダ部220が駆動される。すなわち、制御部260は、第1モータ242を用いて加圧ポンプ241を作動させることにより、駆動軸210を移動させる(ステップS401)。
As shown in FIG. 5 , when the
ステップS401では、まず、制御部260の指示に従い、第1モータアンプ243が第1モータ242を作動させる。第1モータ242の回転動力によって加圧ポンプ241が作動し、後方側第1シリンダ室21bに対して作動油が供給される。これにより、後方側第1シリンダ室21bの作動油による内圧が前方側第1シリンダ室21aの作動油による内圧よりも高くなり、ピストン222及び駆動軸210が前方に移動する。
In step S<b>401 , first, the
本実施形態において、第1シリンダ駆動部240による制御は、油圧制御であり、高速でピストン222を移動させることができるように構成されている。例えば、本実施形態では、加圧ポンプ241として、単位時間当たりの吐出量が多い油圧ポンプを用いるため、駆動軸210を高速に前進させることができる。
In this embodiment, the control by the first
次に、制御部160は、第1モータアンプ243から出力される電流値を監視して、第1モータ242の定格最大トルクを超えたか否かを判定する(ステップS402)。駆動軸210の前進を妨げる事象が発生した場合、第1モータ242に高い駆動力(トルク)が要求される(過負荷が掛かる)ため、第1モータアンプ243から出力される電流値が大きくなる。制御部260は、この電流値の変化を検出し、第1モータ242に要求されるトルクが第1モータ242の定格最大トルクを超えたか否かを判定している。
Next, the
ステップS402において、NOと判定された場合、制御部260は、作業が終了したか否かを判定する(ステップS451)。ステップS451において、YESと判定された場合、制御部260は、第1シリンダ駆動部240の制御を終了する。ステップS451において、NOと判定された場合、制御部260は、ステップS402に戻り、再び第1モータアンプ243の出力を監視する。
When determined as NO in step S402, the control unit 260 determines whether or not the work is finished (step S451). If YES is determined in step S451, the control unit 260 terminates the control of the first
ステップS402において、YESと判定された場合、第1シリンダ駆動部240は、第1モータ242を停止させ、方向制御弁244及び245を閉状態にする(ステップS403)。ステップS403では、方向制御弁244及び245として機能する電磁弁が作動して閉状態となり、前方側第1シリンダ室21a及び後方側第1シリンダ室21bの作動油による内圧が維持される。なお、第1モータ242を定格最大トルクで作動させることにより、前方側第1シリンダ室21a及び後方側第1シリンダ室21bの内圧を維持することが可能であれば、方向制御弁244及び245を省略することもできる。
If the determination in step S402 is YES, the first
方向制御弁244及び245を作動させた後、第2シリンダ駆動部150によって第2シリンダ部130が駆動される。すなわち、制御部260は、第2モータ152を用いて加圧ポンプ151を作動させることにより、駆動軸210を移動させる(ステップS404)。
After actuating the
ステップS404では、まず、制御部260の指示に従い、第2モータアンプ153が第2モータ152を作動させる。第2モータ152の回転動力によって加圧ポンプ151が作動し、後方側第2シリンダ室31bに対して作動油が供給される。これにより、後方側第2シリンダ室31bの作動油による内圧が前方側第2シリンダ室31aの作動油による内圧よりも高くなり、ピストンロッド132が前方に移動する。このとき、第1シリンダ部220では、前方側第1シリンダ室21a及び後方側第1シリンダ室21bの作動油による内圧が維持されているため、第1シリンダ221の内部におけるピストン222の位置が固定される。つまり、第1シリンダ221と駆動軸210とが固定されるため、ピストンロッド132の動きはそのまま駆動軸210に伝達される。したがって、ピストンロッド132の動きに連動して、駆動軸210は、軸方向に前進する。
In step S<b>404 , first, the
第1実施形態にて説明したとおり、第2シリンダ駆動部150による制御は、高い駆動力を得ることができるように構成されている。したがって、第2シリンダ部130は、駆動軸210を高い駆動力で前進させ、駆動軸210の移動を妨げる事象が発生しても途中で止まることなく、正常に駆動軸210を駆動することができる。
As described in the first embodiment, the control by the second
次に、制御部260は、第2モータアンプ153から出力される電流値を監視して、第2モータ152のトルクが所定の閾値を下回ったか否かを判定する(ステップS405)。具体的には、制御部260は、第2モータ152のトルクが、第1シリンダ部220によって駆動軸210を移動させるのに十分な値まで低下したか否かを判定する。例えば、所定の閾値として、第1モータ242の定格最大トルクに対応する値の90%(好ましくは80%)の値に設定することができる。
Next, the control unit 260 monitors the current value output from the
ステップS405において、NOと判定された場合、制御部260は、作業が終了したか否かを判定する(ステップS452)。ステップS452において、YESと判定された場合、制御部260は、第2シリンダ駆動部150の制御を終了する。ステップS452において、NOと判定された場合、制御部260は、ステップS405に戻り、再び第2モータアンプ153の出力を監視する。
When determined as NO in step S405, the control unit 260 determines whether or not the work is finished (step S452). If the determination in step S452 is YES, the control unit 260 terminates the control of the second
ステップS405において、YESと判定された場合、第2シリンダ駆動部150は、第2モータ152を停止させる(ステップS406)。ステップS406で第2モータ152が停止すると、加圧ポンプ151も停止するため、前方側第2シリンダ室31a及び後方側第2シリンダ室31bにおける作動油による内圧が維持され、ピストンロッド132の位置は固定される。
When it is determined YES in step S405, the second
第2モータ152を停止させた後、再び第1シリンダ駆動部240によって第1シリンダ部220が駆動される。すなわち、制御部260は、第1モータ242を用いて加圧ポンプ241を作動させることにより、駆動軸210を移動させる(ステップS407)。これにより、駆動軸210は、再び前方への高速移動を開始する。
After the
次に、制御部260は、作業が終了したか否かを判定する(ステップS408)。ステップS408において、YESと判定された場合、制御部260は、第1シリンダ駆動部240の制御を終了する。ステップS408において、NOと判定された場合、制御部260は、ステップS402に戻り、再び第1モータアンプ243の出力を監視する。
Next, the control unit 260 determines whether or not the work has ended (step S408). If the determination in step S408 is YES, the control unit 260 terminates the control of the first
以上のとおり、本実施形態のシリンダ型アクチュエータ200は、高速動作が可能な第1シリンダ駆動部240による制御と、大きな駆動力を出力可能な第2シリンダ駆動部150による制御とを適宜切り替えることにより、駆動軸210を高速に移動させたり、高い駆動力で移動させたりすることができる。本実施形態においても、第1実施形態と同様に、シリンダ型アクチュエータ200は、駆動軸210がどのような位置にあっても第1シリンダ駆動部240による制御から第2シリンダ駆動部150による制御に切り替えることが可能である。そのため、駆動軸210の初動時に限らず、高速移動中の任意のタイミングで、高い駆動力を有する移動へ切り替えることができる。
As described above, the cylinder-
なお、本実施形態では、シリンダ型アクチュエータ200の動作に関して、駆動軸210を前進させる場合について説明したが、同様の制御を行うことにより、駆動軸210を後方に移動させることも可能である。すなわち、駆動軸210を後退させる場合、第1シリンダ駆動部240は、前方側第1シリンダ室21aに作動油を供給すればよく、第2シリンダ駆動部150は、前方側第2シリンダ室31aに作動油を供給すればよい。
In this embodiment, regarding the operation of the
〈第3実施形態〉
(シリンダ型アクチュエータの構成)
本発明の第3実施形態におけるシリンダ型アクチュエータ300について図6を参照して説明する。なお、本実施形態のシリンダ型アクチュエータ300において、第1実施形態のシリンダ型アクチュエータ100及び第2実施形態のシリンダ型アクチュエータ200と共通する部分には、同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
<Third Embodiment>
(Configuration of cylinder type actuator)
A
図6は、第3実施形態のシリンダ型アクチュエータ300の構成を示す模式図である。本実施形態のシリンダ型アクチュエータ300は、駆動軸210、第1シリンダ部320、第2シリンダ部330、第1シリンダ駆動部340、第2シリンダ駆動部350、及び制御部360を含む。ただし、本実施形態のシリンダ型アクチュエータ300の構成は、この例に限られるものではなく、他の要素が追加されていてもよい。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of a
本実施形態のシリンダ型アクチュエータ300において、第1シリンダ部320は、第2実施形態の第1シリンダ部220に対して前方側第1圧力センサ51a及び後方側第1圧力センサ51bを追加した構成となっている。したがって、第1シリンダ部320の基本的な構造についての説明は省略し、前方側第1圧力センサ51a及び後方側第1圧力センサ51bに着目して説明する。
In the
前方側第1圧力センサ51aは、前方側第1シリンダ室21aの作動油による内圧を検出するためのセンサである。後方側第1圧力センサ51bは、後方側第1シリンダ室21bの作動油による内圧を検出するためのセンサである。前方側第1圧力センサ51a及び後方側第1圧力センサ51bの検出値は、制御部360によって監視される。制御部360は、前方側第1圧力センサ51a又は後方側第1圧力センサ51bの検出値と所定の閾値とを比較し、その比較結果に基づいて、第1シリンダ駆動部340を制御する。
The front
第2シリンダ部330は、第1実施形態の第2シリンダ部130に対して前方側第2圧力センサ52a及び後方側第2圧力センサ52bを追加した構成となっている。したがって、第2シリンダ部330の基本的な構造についての説明は省略し、前方側第2圧力センサ52a及び後方側第2圧力センサ52bに着目して説明する。
The
前方側第2圧力センサ52aは、前方側第2シリンダ室31aの作動油による内圧を検出するためのセンサである。後方側第2圧力センサ52bは、後方側第2シリンダ室31bの作動油による内圧を検出するためのセンサである。前方側第2圧力センサ52a及び後方側第2圧力センサ52bの検出値は、制御部360によって監視される。制御部360は、前方側第2圧力センサ52a又は後方側第2圧力センサ52bの検出値と所定の閾値とを比較し、その比較結果に基づいて、第2シリンダ駆動部350を制御する。
The front
本実施形態のシリンダ型アクチュエータ300は、第2実施形態のシリンダ型アクチュエータ200と同様に、第1シリンダ駆動部340及び第2シリンダ駆動部350が作動油の圧力差によりそれぞれ第1シリンダ部320及び第2シリンダ部330を作動させる。まだ、第1シリンダ駆動部340は、高速動作が可能な構成となっており、第2シリンダ駆動部350は、大きな駆動力を出力可能な構成となっている。
In the cylinder-
第1シリンダ駆動部340は、第1方向制御弁341及び第1制御弁アンプ342を含む。第1方向制御弁341は、油圧ユニット(図示せず)に連結される。第1方向制御弁341は、配管内における作動油の移動方向を制御する機能を有し、第1制御弁アンプ342によって制御される。
The first
第1制御弁アンプ342は、制御部360からの指示信号に基づいて第1方向制御弁341を制御することにより、配管内を流れる作動油の移動方向を決定する。第1シリンダ駆動部340は、第1方向制御弁341を制御することにより、第1シリンダ部320における前方側第1シリンダ室21a及び後方側第1シリンダ室21bに対して作動油を供給し、2つの第1シリンダ室の間に圧力差を発生させて、駆動軸210の前進又は後退を制御する。
The first
第2シリンダ駆動部350は、第2方向制御弁351及び第2制御弁アンプ352を含む。第2方向制御弁351及び第2制御弁アンプ352の機能は、それぞれ第1方向制御弁341及び第1制御弁アンプ342の機能と同じであるため、詳細な説明は省略する。第2シリンダ駆動部350は、第2方向制御弁351を制御することにより、第2シリンダ部330における前方側第2シリンダ室31a及び後方側第2シリンダ室31bに対して作動油を供給し、2つの第2シリンダ室の間に圧力差を発生させて、駆動軸210の前進又は後退を制御する。
The second
以上説明したとおり、本実施形態では、第1シリンダ駆動部340及び第2シリンダ駆動部350の両方を用いて駆動軸210の前進又は後退を実現させることができる。第1シリンダ駆動部340を用いて駆動軸210を移動させるか、第2シリンダ駆動部350を用いて駆動軸210を移動させるかは、前方側第1圧力センサ51a、後方側第1圧力センサ51b、前方側第2圧力センサ52a及び後方側第2圧力センサ52bから出力される検出値に基づいて制御部360が決定する。以下、本実施形態のシリンダ型アクチュエータ300の動作について説明する。
As described above, in this embodiment, both the first
(シリンダ型アクチュエータの動作)
図7は、第3実施形態のシリンダ型アクチュエータ300の動作を説明するためのフローチャート図である。具体的には、図7は、駆動軸210の前方端に連結したワークを高速に移動させている途中で、一時的に過負荷が発生した際におけるシリンダ型アクチュエータ300の動作の一例を示している。
(Operation of cylinder type actuator)
FIG. 7 is a flow chart for explaining the operation of the
図7に示すように、シリンダ型アクチュエータ300が作動すると、第1シリンダ駆動部340によって第1シリンダ部320が駆動される。すなわち、制御部360は、第1制御弁アンプ342を介して第1方向制御弁341を作動させることにより、駆動軸210を移動させる(ステップS501)。
As shown in FIG. 7 , when the
ステップS501では、まず、制御部360の指示に従い、第1制御弁アンプ342が第1方向制御弁341を作動させ、第1シリンダ部320の後方側第1シリンダ室21bに作動油を供給する。これにより、後方側第1シリンダ室21bの作動油による内圧が前方側第1シリンダ室21aの作動油による内圧よりも高くなり、ピストン222及び駆動軸210が前方に移動する。
In step S<b>501 , first, according to an instruction from the
本実施形態において、第1シリンダ駆動部340による制御は、油圧制御であり、高速でピストン222を移動させることができるように構成されている。例えば、本実施形態では、単位時間当たりの吐出量が多くなるように第1方向制御弁341を制御するため、駆動軸210を高速に前進させることができる。
In this embodiment, the control by the first
次に、制御部360は、後方側第1圧力センサ51bからの検出値を監視して、後方側第1圧力センサ51bの検出値が所定の閾値を超えたか否かを判定する(ステップS502)。駆動軸210の前進を妨げる事象が発生した場合、ピストン222の前進が滞る一方で、後方側第1シリンダ室21bに作動油が供給され続けるため、後方側第1シリンダ室21bの内圧が高まる。つまり、後方側第1圧力センサ51bの検出値が大きくなる。制御部360は、この検出値の変化に基づいて、駆動軸210の前進を妨げる事象が発生していることを検出する。所定の閾値としては、例えば、第1方向制御弁341の供給圧(供給可能な圧力の上限値)に設定してもよいし、当該供給圧に対応する値の90%(好ましくは80%)の値に設定してもよい。
Next, the
ステップS502において、NOと判定された場合、制御部360は、作業が終了したか否かを判定する(ステップS551)。ステップS551において、YESと判定された場合、制御部360は、第1シリンダ駆動部340の制御を終了する。ステップS551において、NOと判定された場合、制御部360は、ステップS502に戻り、再び後方側第1圧力センサ51bの検出値を監視する。
When determined as NO in step S502, the
ステップS502において、YESと判定された場合、第1シリンダ駆動部340は、第1方向制御弁341を閉状態にする(ステップS503)。ステップS503では、第1方向制御弁341が閉状態になることによって前方側第1シリンダ室21a及び後方側第1シリンダ室21bの内圧が維持される。
If the determination in step S502 is YES, the first
第1方向制御弁341を閉状態にさせた後、第2シリンダ駆動部350によって第2シリンダ部330が駆動される。すなわち、第2シリンダ駆動部350は、第2制御弁アンプ352を介して第2方向制御弁351を作動させることにより、駆動軸210を移動させる(ステップS504)。
After closing the first
ステップS504では、まず、制御部360の指示に従い、第2制御弁アンプ352が第2方向制御弁351を作動させ、第2シリンダ部330の後方側第2シリンダ室31bに作動油を供給する。これにより、後方側第2シリンダ室31bの作動油による内圧が前方側第2シリンダ室31aの作動油による内圧よりも高くなり、ピストンロッド132が前方に移動する。このとき、第1シリンダ部320では、前方側第1シリンダ室21a及び後方側第1シリンダ室21bの作動油による内圧が維持されているため、第1シリンダ221の内部におけるピストン222の位置が固定される。つまり、第1シリンダ221と駆動軸210とが固定されるため、ピストンロッド132の動きはそのまま駆動軸210に伝達される。したがって、ピストンロッド132の動きに連動して、駆動軸210は、軸方向に前進する。
In step S504, first, according to an instruction from the
第2実施形態と同様に、第2シリンダ駆動部350による制御は、高い駆動力を得ることができるように構成されている。したがって、第2シリンダ部330は、駆動軸210を高い駆動力で前進させ、駆動軸210の移動を妨げる事象が発生しても途中で止まることなく、正常に駆動軸210を駆動することができる。
As in the second embodiment, the control by the second
次に、制御部360は、後方側第2圧力センサ52bからの検出値を監視して、後方側第2圧力センサ52bの検出値が所定の閾値を下回ったか否かを判定する(ステップS505)。具体的には、制御部360は、後方側第2シリンダ室31bの作動油による内圧が、第1シリンダ部320によって駆動軸210を移動させるのに十分な値まで低下したか否かを判定する。所定の閾値としては、例えば、第1方向制御弁341の供給圧(供給可能な圧力の上限値)に対応する値に設定してもよいし、当該供給圧に対応する値の90%(好ましくは80%)の値に設定してもよい。
Next, the
ステップS505において、NOと判定された場合、制御部360は、作業が終了したか否かを判定する(ステップS552)。ステップS552において、YESと判定された場合、制御部360は、第2シリンダ駆動部350の制御を終了する。ステップS552において、NOと判定された場合、制御部360は、ステップS505に戻り、再び後方側第2圧力センサ52bの検出値を監視する。
When determined as NO in step S505, the
ステップS505において、YESと判定された場合、第2シリンダ駆動部350は、第2方向制御弁351を閉状態にする(ステップS506)。ステップS506では、第2方向制御弁351が閉状態になることによって前方側第2シリンダ室31a及び後方側第2シリンダ室31bの内圧が維持され、ピストンロッド132の位置は固定される。
If the determination in step S505 is YES, the second
第2方向制御弁351を閉状態にさせた後、再び第1シリンダ駆動部340によって第1シリンダ部320が駆動される。すなわち、制御部360は、第1制御弁アンプ342を介して第1方向制御弁341を作動させることにより、駆動軸210を移動させる(ステップS507)。これにより、駆動軸210は、再び前方への高速移動を開始する。
After the second
次に、制御部360は、作業が終了したか否かを判定する(ステップS508)。ステップS508において、YESと判定された場合、制御部360は、第1シリンダ駆動部340の制御を終了する。ステップS508において、NOと判定された場合、制御部360は、ステップS502に戻り、再び後方側第1圧力センサ51bの検出値を監視する。
Next, the
以上のとおり、本実施形態のシリンダ型アクチュエータ300は、高速動作が可能な第1シリンダ駆動部340による制御と、大きな駆動力を出力可能な第2シリンダ駆動部350による制御とを適宜切り替えることにより、駆動軸210を高速に移動させたり、高い駆動力で移動させたりすることができる。本実施形態においても、第1実施形態及び第2実施形態と同様に、シリンダ型アクチュエータ300は、駆動軸210がどのような位置にあっても第1シリンダ駆動部340による制御から第2シリンダ駆動部350による制御に切り替えることが可能である。そのため、駆動軸210の初動時に限らず、高速移動中の任意のタイミングで、高い駆動力を有する移動へ切り替えることができる。
As described above, the cylinder-
なお、本実施形態では、シリンダ型アクチュエータ300の動作に関して、駆動軸210を前進させる場合について説明したが、同様の制御を行うことにより、駆動軸210を後方に移動させることも可能である。すなわち、駆動軸210を後退させる場合、第1シリンダ駆動部340は、前方側第1シリンダ室21aに作動油を供給すればよく、制御部360は、前方側第1圧力センサ51aの検出値を監視すればよい。また、第2シリンダ駆動部350は、前方側第2シリンダ室31aに作動油を供給すればよく、制御部360は、前方側第2圧力センサ52aの検出値を監視すればよい。
In this embodiment, regarding the operation of the
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、ステップの追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。 Each of the embodiments described above as embodiments of the present invention can be implemented in combination as appropriate as long as they do not contradict each other. Based on each embodiment, a person skilled in the art appropriately adds, deletes, or changes the design of components, or adds, omits, or changes the conditions of steps, and also includes the gist of the present invention. as long as it is within the scope of the present invention.
また、上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。 In addition, even if there are other effects that are different from the effects brought about by the aspects of each embodiment described above, those that are obvious from the description of this specification or those that can be easily predicted by those skilled in the art, Naturally, it is understood that it is brought about by the present invention.
10…軸心、15、16…間隙、20…シール材、21a…前方側第1シリンダ室、21b…後方側第1シリンダ室、30…シール材、31a…前方側第2シリンダ室、31b…後方側第2シリンダ室、51a…前方側第1圧力センサ、51b…後方側第1圧力センサ、52a…前方側第2圧力センサ、52b…後方側第2圧力センサ、100…シリンダ型アクチュエータ、110…駆動軸、110a…中空部分、120…第1シリンダ部、121…第1シリンダ、121a、121b…蓋部、121aa、121ba…開口部、122…ねじ軸、123…ナット、130…第2シリンダ部、131…第2シリンダ、131a、131b…蓋部、131aa、131ba…開口部、132…ピストンロッド、132a…筒状部、132b…ピストン部、140…第1シリンダ駆動部、141…動力伝達部、141a…駆動側プーリ、141b…従動側プーリ、141c…駆動ベルト、142…制動部、142a…電磁コイル、142b…スプリング、142c…ブレーキディスク、143…第1モータ、144…第1モータアンプ、150…第2シリンダ駆動部、151…加圧ポンプ、152…第2モータ、153…第2モータアンプ、160…制御部、200…シリンダ型アクチュエータ、210…駆動軸、220…第1シリンダ部、221…第1シリンダ、221a、221b…蓋部、221aa…開口部、222…ピストン、240…第1シリンダ駆動部、241…加圧ポンプ、242…第1モータ、243…第1モータアンプ、244、245…方向制御弁、260…制御部、300…シリンダ型アクチュエータ、320…第1シリンダ部、330…第2シリンダ部、340…第1シリンダ駆動部、341…第1方向制御弁、342…第1制御弁アンプ、350…第2シリンダ駆動部、351…第2方向制御弁、352…第2制御弁アンプ、360…制御部
Reference Signs List 10:
Claims (3)
前記駆動軸の軸方向への前進又は後退を制御する第1シリンダ部と、
回転動力により前記第1シリンダ部を作動させる第1シリンダ駆動部と、
前記駆動軸及び前記第1シリンダ部の前記軸方向への前進又は後退を、作動流体を用いて制御する第2シリンダ部と、
前記第2シリンダ部を作動させる第2シリンダ駆動部と、
を備え、
前記第1シリンダ部は、前記駆動軸の一部が内部に配置された第1シリンダを含み、
前記第2シリンダ部は、第2シリンダ、及び、前記第1シリンダの前方端に固定されたピストンロッドを含み、
前記駆動軸は、前記第1シリンダの内部から前方側に突出するとともに、前記第2シリンダ及び前記ピストンロッドを貫通して前記第2シリンダ部よりも前方に突出する、シリンダ型アクチュエータ。 a drive shaft;
a first cylinder portion for controlling axial advancement or retraction of the drive shaft;
a first cylinder driving section that operates the first cylinder section with rotational power ;
a second cylinder portion that controls the axial advancement or retraction of the drive shaft and the first cylinder portion using a working fluid;
a second cylinder driving section that operates the second cylinder section;
with
The first cylinder part includes a first cylinder in which part of the drive shaft is arranged,
the second cylinder section includes a second cylinder and a piston rod fixed to the front end of the first cylinder;
The drive shaft protrudes forward from inside the first cylinder, passes through the second cylinder and the piston rod, and protrudes forward beyond the second cylinder portion.
前記駆動軸は、前記筒状部の内側を貫通し、
前記第2シリンダの内側は、前記筒状部、及び、前記ピストン部によって2つの第2シリンダ室に区分され、
前記第2シリンダ駆動部は、前記2つの第2シリンダ室の間に前記作動流体の圧力差を発生させることにより、前記ピストンロッドの前記軸方向への前進又は後退を制御する、請求項1に記載のシリンダ型アクチュエータ。 The piston rod has a cylindrical portion penetrating the second cylinder, and an annular piston portion disposed along the outer circumference of the cylindrical portion and positioned inside the second cylinder,
The drive shaft penetrates the inner side of the tubular portion,
The inside of the second cylinder is divided into two second cylinder chambers by the cylindrical portion and the piston portion,
2. The method according to claim 1, wherein the second cylinder driving section controls the advancing or retreating of the piston rod in the axial direction by generating a pressure difference of the working fluid between the two second cylinder chambers. Cylinder type actuator as described.
前記ねじ軸の前方端は、前記駆動軸に設けられた中空部分に挿入され、
前記第1シリンダ部は、前記ねじ軸を回転させることにより前記ナット及び前記駆動軸を前記軸方向に前進又は後退させる、請求項1又は2に記載のシリンダ型アクチュエータ。 The first cylinder part includes the first cylinder, a threaded shaft penetrating through the rear end of the first cylinder and inserted into the first cylinder, and a screw shaft inside the first cylinder behind the drive shaft. a nut affixed to the end and threaded onto the threaded shaft;
a front end of the screw shaft is inserted into a hollow portion provided in the drive shaft;
3. The cylinder-type actuator according to claim 1, wherein said first cylinder part advances or retreats said nut and said drive shaft in said axial direction by rotating said screw shaft.
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