JPH0280803A - 液体作動形モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、外側に導き出されたピストンロットを有しシ
リンダケーシング内を移動できるピストン、シリンダケ
ーシング内に形成されビス１７面によって境界づけられ
た二つの液体室および圧電式ポンプ要素を持った液体作
動形モータに関する。

〔従来の技術〕

かかるモータは米国特許第３６３５０１６号明細書で公
知である。そのシリンダケーシングの中には外側に突出
したビス］・ンロノドを持−ニフピストンが移動可能に
案内されている。このモータは、ピストン面で境界つけ
られポンプ装置又は戻り配管に接続される二つの液体室
を備えている。液体室における液体の供給ないし圧力の
付勢は、−船釣な構造をしたポンプ装置によって行われ
、サボ弁装置を介して制御される。そのサーボ弁装置は
パイロット弁として作用するスライド弁ともう一つのス
ライド弁とを有している。パイロット弁は圧電式ポンプ
要素に接続されている。上述した特許明細書で公知の装
置の場合、圧電式ポンプ要素によりパイロット弁を付勢
ので、そのパイロット弁は迅速に作動されるが、ピスト
ンの敏感な移動およびビスＩ−ンの高周波の切換は、ポ
ンプ装置が一般的な構造で作られ、もう一つのスライド
弁を介して制御されるので行えない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、ピストンが敏感に移動でき、ピストン
が高い周波数で振動運動する場合の良好な周波数動特性
が保証されるような液体作動式モータを作ることにある
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によればこの目的は、ポンプ装置として多数の圧
電式ポンプ要素が設けられ、これらのポンプ要素がそれ
ぞれ逆に作用する二つの逆止め弁を介して液体室に接続
され、その都度二つのポンプ要素が一緒に投入され、一
緒に投入される二つのポンプ要素の同じように作用する
二つの逆止め弁が同じ液体室に接続されていることによ
って達成される。

〔発明の効果〕

本発明によればシリンダを、必要な弁機能を兼ね備える
サーボポンプによって、一緒に投入される少なくとも二
つのポンプ要素を振動制御あるいは振動調整して駆動す
ることができる。一緒に投入される少なくとも二つの圧
電式ポンプ要素から成るそのサーボポンプは弁機能を兼
ね備えているので、サーボ弁装置はなくなり、それに伴
ってシリンダの作動周波数およびピストンの敏感な移動
性が制限されることはなく、従って本発明に基づくモー
タは、高い振動周波数においても優れた振動特性を有す
る。ピストンの移動は本発明に基づいて圧電式ポンプ要
素の制御によって調整でき、その場合圧電式ポンプ要素
自体が、電圧制御により圧力の搬送およびシリンダの制
御に利用される。

圧電式ポンプ要素は特に敏感に調整できるので、ピスト
ンの移動設定値は高精度で達成される。モータないしシ
リンダは振動式に距離、力、速度、加速度あるいはそれ
らの値を任意に組み合わせて制御できる。密閉形液圧系
統の場合、サーボポンプとサーボシリンダとの間のホー
スのような可撓性の接続部はなくなる。本発明に基づく
モータは高いエネルギー効率を有する。というのは、例
えば一定した力が維持されねばならない運転様式の場合
、圧電式ポンプ要素はほとんどエネルギーを必要とせず
、また１０　オーム以上の抵抗の場合に僅かな放電電流
を補充するだけで済むからである。本発明に基づく実ｆ
Ｆ！態様において、非常に高い運転圧力およびそれに伴
って大きな付勢力が発生できる。圧電素子積層体のコン
デンサ的あるいは弾性的に蓄えられたエネルギーを回復
させることにより、ピストンによって付勢された物体例
えば被試験体に蓄えられたエネルギーは、一部を回収で
きる。一緒に投入される全部で二つのポンプ要素を使用
する場合、単純に作動するシリンダ即ち単動シリンダが
生ずる。ピストンが両方向に動かせる複動シリンダの場
合、一緒に投入される組のポンプ要素が設けられ、その
一方のポンプ要素組は液体の供給および又は圧力の付勢
のために第１の液体室に接続され、他方のポンプ要素組
は液体の供給および又は圧力の（−１勢のために第２の
液体室に接続される。

負荷に与えられないエネルギーを一部回収できるような
優れた効率の特に損失の少ない実施態様は、密閉液圧回
路を有している。

シール用に設けられた弾性へローズにより、ピストンの
液体作動に無関係に、意図して補助的な力例えばピスト
ン復帰力がピストンに機械的に与えられる。

本発明の有利な実施態様は特許請求の範囲の実施態様項
に記載されている。

〔実施例〕

以下図面に示した実施例を参照して本発明の詳細な説明
する。

図面は複動シリンダ、即ちそのピストンが両方向に液圧
で移動できるシリンダの形をした液体作動形モータを示
している。

図面において１はシリンダケーシングであり、その中に
ピストン２が気密に移動可能に案内されている。ピスト
ン２は両側にシリンダケーシング１から外側に突出する
ピストンロッドを有している。ピストンロッドの貫通部
をシールするために、シリンダケーシング１とピストン
２との間に弾性へローズ３，３′の形をした密封体が設
けられている。液体室４．４値シリンダケーシング１、
弾性ベローズ３，３′およびピストン２の端面によって
境界づけられている。液体室４．４は配管６．８ないし
５．７を介して圧電式ポンプ要素１０，１１ないし１２
．１３に接続されている。圧電式ポンプ要素１０．１１
．１２．１３はそれぞれ多数の円板状圧電素子を有し、
これらの圧電素子は電気制御により少なくとも軸方向に
変形させられるか、ないしはその変形に相応した力が発
生させられる。圧電式ポンプ要素は電圧の変化によって
制御され、その電圧に比例して積層圧電素子は伸びる。

円板状圧電素子はハウジングの中に、その圧電素子が最
大に伸びた際にはハウジングがほぼ完全にそれによって
充填され、他方で最小の変形の場合には搬送室１４．１
５，１６．１７が液体を収容するために所定の最大容積
となるように配置されている。ポンプ要素１０．１１，
１２．１３の搬送室１４．１５．１６．１７は逆向きに
作用する二つの逆止め弁１０ａ、１０ｂ；１１ａ、１１
ｂ；］２ａ、１２ｂ；１３ａ、１３ｂを介して両方の液
体室４，４′に接続されている。

搬送室１４．１５はポンプ要素１０．１１の逆止め弁１
０ａ、１１ａおよび配管６を介して図面左側の液体室１
４に接続されており、液体は逆止め弁１０ａ、１１ａを
介して搬送室１４ないし１５から液体室１４に流れるこ
とができる。ポンプ要素１０．１１の逆止め弁１０ｂ、
１１ｂは前記逆止め弁１０ａ、１１ａと逆向きの流れを
許す。

配管８および逆止め弁ｉｏｂ、ｉ１ｂを介して右側の液
体室４′から搬送室１４．１５に液体が流れることがで
きる。

搬送室１６．１７はポンプ要素１２．１３の逆止め弁１
２ａ、１３ａおよび配管７を介して図面右側の液体室４
に接続されており、液体は逆止め弁１２ａないし１３ａ
を介して搬送室１６．１７から液体室４に流れることが
できる。ポンプ要素１２．１３の逆止め弁１２ｂ、１３
ｂは前記逆止め弁１２ａ、１３ａと逆向きの流れを許す
。配管５および逆止め弁１２ｂ、１３ｂを介して左側液
体室４から搬送室１６．１７に液体が流れることができ
る。

ポンプ要素１０．１１ないしポンプ要素１２１３は、ポ
ンプ要素が作動した際に液体がシリンダの液体室４，４
に搬送され、これによってピストン２の変位ないし加圧
が行われるように、一緒に投入され電圧の変化によって
制御される。

休止状態において液体室４，４は液体として例えば圧油
が充項されており、この圧油は最大運転圧力の半分の圧
力に加圧されている。

ピストン２がその終端位置から離れて中間位置にある状
態から出発して、ポンプ要素１０は、それが吐出し行程
を行い即ち圧電素子が伸び搬送室１４の容積が縮小され
るように制御される。その場合ポンプ要素１１は、それ
が吸込み行程を行うように制御される。ポンプ要素１２
．１３の圧電素子は最大に伸びた状態にあるので、搬送
室１６】７は無視できる最小の容積を有している。

ポンプ要素１０は逆止め弁１０ａを介して液体室４に搬
送し、ポンプ要素１１の吸込み行程およびピストンの動
きによって圧油は、液体室４から吸込み行程を行うポン
プ要素１１の搬送室１５に逆止め弁１１ｂを介して押し
出され、その場合ポンプ要素１２．１３の搬送室１６．
１７はその圧電素子が最大に伸ばされていることにより
閉しられている。逆止め弁１１ａば、ポンプ要素１０に
よって搬出された液体が、吸込み行程を行うポンプ要素
１１の搬送室１５に送られることを阻止する。逆止め弁
１０ｂは、加圧状態の液体が液体室４′に送られること
を阻止する。この運転様式において、液体室４内の圧力
は増大し、および又はピストン２が移動され、詳しくは
図面において右側に移動される。

ポンプ要素１０の搬出行程完了後において、これは電圧
制御で吸込み行程にされ、ポンプ要素１１は吐出し行程
にされる。ポンプ要素１２．１３の圧電素子は最大に伸
びた状態のままにされる。

ポンプ要素１１は逆止め弁１１ａを介して液体室４に搬
送し、ポンプ要素１０は液体室４から押し出された容積
を逆止め弁１０ｂを介して収容する。

加圧状態にある液体が搬送室１４に送られることは、逆
止め弁］、　Ｏａにより阻止される。ビス）・ンの移動
方向は保持されるか、ないしは液体室４内の圧力が一層
増大される。ポンプ要素１０．１１を連続して交互に作
動することによって、圧力は更に一層増大されるか、ビ
スＩ−ンが更に右に移動される。

作動周波数を変化することによって、ポンプ要素の搬送
流量が調整される。

ピストン２を逆に動かすために、すべてのポンプ要素１
０．１１．１２．１３は電圧制御で圧電素子を最小の伸
び状態におかれ、圧力がバランスされる。

圧力がバランスされた後、ポンプ要素１０．１１は電圧
制御で最大に伸びた状態におかれ、この場合搬送室１．
４．１５は無視できる最小の容積を有する。

ポンプ要素１２．１３を交互に吐出し行程および吸込み
行程にすることによって、液体は液体室増大される。

ポンプ要素１２は逆止め弁１２ａを介して液体を 室４に搬送し、ピストン２の動きおよび吸込み行程によ
り圧油は液体室４から逆止め弁１３ｂを介して、吸込み
行程を行うポンプ要素１３の搬送室１７に押し込まれ、
その場合搬送室１４．１５はその圧電素子が最大に伸ば
されていることにより閉じられている。逆止め弁１３ａ
は、加圧状態の液体が搬送室１７に送られることを阻止
する。逆止め弁１２ｂは、加圧状態にある液体が液体室
４に送られることを阻止する。この運転様式において、
液体室４内の圧力は増大し、および又はピストン２が移
動され、詳しくは図面において左側に移動される。

ポンプ要素１２の搬出行程完了後において、これは電圧
制御で吸込み行程にされ、ポンプ要素１３は吐出し行程
にされる。ポンプ要素１０．１１の圧電素子は最大に伸
びたままにされる。ポンプ要素１３は逆止め弁１３ａを
介して液体室４に搬送し、ポンプ要素１２は液体室４か
ら押し出された液体を逆止め弁］、　２　ｂを介して収
容する。逆止め弁１２ａは、加圧状態の液体が搬送室１
６に送られることを阻止する。逆止め弁１３ｂは、加圧
状態の液体が液体室４に送られることを阻止する。

ポンプ要素１２．１３を連続して交互に作動することに
よって、液体室４′内の圧力は一層増大されるか、ない
しはピストン２が一層左側に移動される。

その場合ピストン２の動きの切換制御は、上述したよう
にして行われる。

ピストンが一方向だけしか液圧荷重で移動できないよう
にしなければならない場合、ポンプ要素１０．１１ある
いはポンプ要素１２．１３が省略される。ポンプ要素１
２．１３をなくした場合、ピストン２は右向きにだけ液
圧荷重で移動できる。

この場合ピストンの戻り運動はばね力によって行われる
。

ピストン 弾性ベローズ 液体室 ポンプ要素 ポンプ要素 ポンプ要素 ポンプ要素 出口人代理人 佐 藤

【図面の簡単な説明】

図面は複動シリンダの形をした本発明に基づく液体作動
形モータの概略断面図である。 １　　ンリングケーソング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外側に導き出されたピストンロッドを有しシリンダ
   ケーシング（１）内を移動できるピストン（２）、シリ
   ンダケーシング（１）内に形成されピストン面によって
   境界づけられた二つの液体室（４、４′）および圧電式
   ポンプ要素を持った液体作動形モータにおいて、 ポンプ装置として多数の圧電式ポンプ要素（１０、１１
   ないし１２、１３）が設けられ、これらのポンプ要素が
   それぞれ逆に作用する二つの逆止め弁（１０ａ、１０ｂ
   、１１ａ、１１ｂないし１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３
   ｂ）を介して液体室（４、４′）に接続され、その都度
   二つのポンプ要素（１０、１１ないし１２、１３）が一
   緒に投入され、一緒に投入される二つのポンプ要素（１
   ０、１１ないし１２、１３）の同じように作用する二つ
   の逆止め弁（１０ａ、１１ａ；１０ｂ、１１ｂないし１
   ２ａ、１３ａ；１２ｂ、１３ｂ）が同じ液体室（４、４
   ′）に接続されていることを特徴とする液体作動形モー
   タ。 ２、二組のポンプ要素（１０、１１；１２、１３）が設
   けられ、その一方のポンプ要素組が液体の供給および又
   は圧力の付勢のために第１の液体室（４）に接続され、
   他方のポンプ要素組が液体の供給および又は圧力の付勢
   のために第２の液体室（４′）に接続されていることを
   特徴とする請求項１記載のモータ。 ３、シリンダおよびポンプ要素（１０、１１、１２、１
   ３）が一つの密閉液圧回路の形に接続されていることを
   特徴とする請求項１又は２記載のモータ。 ４、一緒に投入されるポンプ要素（１０、１１；１２、
   １３）が、ポンプ運転に電圧制御された際、それぞれ逆
   の運転行程を行うことを特徴とする請求項１ないし３の
   いずれか１つに記載のモータ。 ５、一方の液体室（４、４′）に液体を供給する場合お
   よび又は圧力を付勢する場合、液体の供給および又は圧
   力の付勢のために他方の液体室（４、４′）に付属され
   たポンプ要素が、電圧制御で最大に伸びた状態に鎖錠さ
   れていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
   １つに記載のモータ。 ６、ピストンロッドの貫通部がピストン（２）とシリン
   ダケーシング（１）との間の弾性ベローズ（３、３）に
   よってシールされていることを特徴とする請求項１ない
   し５のいずれか１つに記載のモータ。 ７、液体室（４、４′）がピストン（２）の休止位置に
   おいて最大運転圧力の半分の圧力を有していることを特
   徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のモー
   タ。