JPS6032044B2 - 高速サ−ボアクチユエ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、振動台を駆動するアクチュェータ、原子炉模
型試験の加振機などの使用に適する高速サーボアクチユ
ヱータに関するものである。

第１図は従釆のサーボアクチュェータを示すもので、図
において、１は両ロッド形のアクチュェータで、このア
クチユエーターはアクチユエータ本体２と、このアクチ
ュェータ本体２内に摺動可能に内蔵したピストン３と、
ピストンロッド４ａ，４ｂとから構成されている。ピス
トンロッド４ａは例えば振動台などの負荷５に連結され
ている。６はアクチュェータ１を駆動するサーボ弁で、
このサーボ弁６はその弁体６ａの切換えによりボート７
からの圧油をアクチュヱータ１の油室Ｒ，またはＲ２に
供給するとともに油室Ｒ２またはＲ，内の圧油をボート
８に排出させる。

上述したように、アクチュヱータ１をサーボ弁６によっ
て駆動するサーボアクチュェータ系はサーボ弁６に加え
られる電気入力量を油圧力に変換してアクチユェータ１
を操作し、このアクチユェータ１に連結する負荷５を加
振する。

このような加振動作を行なうサーボァクチュェ−タ系は
、近年数ＨＺから１００日２程度までの広帯域の加振性
能が要求されている。

この要求を満たすにはァクチュェータ１の共振周波数を
駆動周波数に応じて変える必要がある。このために種々
改善を加えているが十分なものではない。すなわち、前
述したサーボアクチュェータ系の伝達関数Ｇ（ｓ）を求
めると、｛１’式に示すようにこ）でＫ，：サーボ弁体
６ａの変位−流量ゲイン均：サーボ弁６の圧力−流量ゲ
インＡ：ピストン３の有効面積 Ｂ：作動油の圧縮率 Ｖ：ピストン３のストロークＬとＡとの積（最大ストロ
ーク容積） Ｗ：負荷５の重量 ｇ：重力の加速度 ｓ：ラプラス演算子 となる。

そして上記｛１ー式よりこの系の共振周波数ｆａはｆｎ
＝歩解．左布 ．・…Ｚ となる。

この（２｝式より、共振周波数ｆｎはピストン３のスト
ロークＬ、ピストン３の有効面積Ａおよび負荷５の重量
Ｗの要素によって決定されるが、一般にはＷとＬとの値
は使用目的の要求から予め決められてしまう。このため
、共振周波数ｆａを大きくするためには、ピストン３の
有効面積Ａを大きくしなければならない。ところが、こ
のＡの値を大きくすると、アクチュェータ１全体が大き
くなり、これに伴なつてアクチュェータ１で消費される
圧油流量が増加し、サーボ弁６が大形化し、さらには油
圧源の容量が増加する。この結果、全体として高価とな
る健みがある。また別の問題点として前述したようにた
とえ、ピストン３の有効面積Ａを大きくしたとしても、
駆動周波数には大きく影響しないため、サーボ系として
の応答周波数が小さくなり要求された仕様を満足できな
いなどの欠点がある。本発明は上記の点にかんがみ、ア
クチュェータの共振周波数を駆動周波数に応じて変化さ
せることができる高速サーボアクチュェータを提供する
ことを目的とする。

本発明の特徴とするところは、サーボ弁によって駆動さ
れるピストンをアクチュェータ本体内に摺動可能に内蔵
し、このピストンのロッドをアクチュェータ本体の両側
より突出せしめた両ロッド形の高速サーボアクチュェー
外こおいて、ピストンの両側部におけるアクチュェータ
本体内に、アクチュェータ容積を変えるためのサブピス
トンを摺敷可能に装設し、このサブピストンの位置をア
クチュェータの駆動周波数に応じて変えるようにしたも
のである。

すなわち、アクチュェータを高い駆動周波数で駆動する
場合にはピストンのストロークを小しくしてアクチュェ
ータの共振周波数を大きくし、またアクチュェータを低
い駆動周波数で駆動する場合にはピストンのストローク
を大きくしてアクチュェータの共振周波数を小さくした
ものである。以下本発明のアクチュェータの実施例を図
面について説明する。

第２図は本発明のアクチュェータの一例を示すもので、
図において、第１図と同符号のものは同一部分または相
当する部分である。

ピストン３の両側部におけるアクチュェータ本体２内に
は、それぞれサブピストン７ａ，７ｂが摺敷可能に菱談
されている。このサブピストン７ａ，７ｂはそのつば部
８とアクチュェー夕本体２内の背部９との係合によって
アクチュヱータ本体２の端部からそれぞれＬだけ変位す
ることができる。このサブピストン７ａ，７ｂの背部に
はアクチュェータ本体２とにより補助圧油室１０ａ，１
０ｂが形成されている。この補助圧油室１０ａ，１０ｂ
は管１１および電磁弁１２を介して油圧源１３に連結し
ている。電磁弁１２はアクチュェータ１を低周波数で駆
動するときには、管１１を油槽１４に蓮通せしめて、補
助圧油室１０ａ，１０ｂ内の高圧油を排出するように切
換わる。これにより、サブピストン７ａ，７ｂはアクチ
ュェータ本体２の端部に向って変位することができる。
また電磁弁１２はアクチュヱータ１を高周波数で駆動す
るときには、油圧源１３からの高圧油を管１１を通って
補助圧油室１０ａ，１０ｂに供給するように切換わる。
これにより、サブピストン７ａ，７ｂは第２図に示すよ
うに変位Ｌ，だけピストン３の方向に変位することがで
きる。このサブピストン７ａ，７ｂの変位によりアクチ
ュェータ容積が変化し、アクチュェータ１の駆動周波数
に応じてアクチュェータ１の共振周波数を変えることが
できる。つぎに上述した本発明のアクチュェータの動作
を説明する。まず、アクチュェータ１を低周波数で駆動
するときには、電磁弁１２は管１１を油槽１４に蓮適す
るように切換えられている。

このため、アクチユェータ本体２内のサプピストン７ａ
，７ｂはそれぞれサーボ弁６から供給される圧油により
、アクチュェータ本体２の端部に押し出される。これに
より、ピストン３は大きなストロークをもって変位する
ことができる。上述した駆動状態において、いま駆動周
波数が高くなり、共振周波数に近づくと、電磁弁１２は
切換えられて、油圧源１３からの高圧油を補助圧油室１
０ａ，１０ｂに供給する。

これによりサプピストン７ａ，７ｂは第２図に示すよう
にピストン３に向ってＬだけ変位し、油室Ｒ，，Ｒ２の
容積を４・ごくする。この結果、サーボ系の共振周波数
を駆動周波数に応じて高くすることができる。以上詳述
したように、本発明の高速サーボアクチュヱー外よ、ア
クチュヱータの駆動周波数に応じてその共振周波数を変
えることができるので、ァクチュェータの使用範囲およ
び負荷制御範囲を従釆のものにくらべて拡大することが
できるとともに、サーボ系の応答性も向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のサーボアクチュェータの構成を示す図、
第２図は本発明のサーボアクチュェータの一例の構成を
示す図である。 １……アクチユエータ、２……アクチユエータ本体、３
・・…・ピストン、４ａ，４ｂ・…・・ピストンロッド
、６……サーボ弁、７ａ，７ｂ……サブピストン。 第１図 第Ｚ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ サーボ弁によつて駆動されるピストンをアクチユエ
   ータ本体内に摺動可能に内蔵し、このピストンのロツド
   をアクチユエータ本体の両側より突出せしめた両ロツド
   形の高速サーボアクチユエータにおいて、ピストンの両
   側部におけるアクチユエータ本体内に、アクチユエータ
   容積を変えるためのサブピストンを摺動可能に装設し、
   このサブピストンの位置をアクチユエータの駆動周波数
   に応じて変えるようにしたことを特徴とする高速サーボ
   アクチユエータ。 ２ サブピストンの位置変更手段は、サブピストンの背
   部に圧油を作用させる機構で構成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の高速サーボアクチユエータ
   。