JPS6073106A - 弾性収縮体の連結部駆動方法 - Google Patents
弾性収縮体の連結部駆動方法Info
- Publication number
- JPS6073106A JPS6073106A JP58180701A JP18070183A JPS6073106A JP S6073106 A JPS6073106 A JP S6073106A JP 58180701 A JP58180701 A JP 58180701A JP 18070183 A JP18070183 A JP 18070183A JP S6073106 A JPS6073106 A JP S6073106A
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- JP
- Japan
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- elastic
- control valve
- control device
- control
- inflow
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- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、入力信号に対して被駆動系を駆動するサーボ
機構、特に駆動系に弾性収縮体を用いた被駆動系の制御
装置に関するものである。
機構、特に駆動系に弾性収縮体を用いた被駆動系の制御
装置に関するものである。
（従来技術とその問題）
加圧流体を導入することにより半径方向に膨張しつつ長
手方向に収縮する弾性収縮体は、電動モータや液圧シリ
ンダを用いる装置に比べ、重量も軽く、連動がなめらか
で、位置決めが確実に行なえるなど、従来のアクチュエ
ータにない数多くの優れた特徴を有しており、その特性
を利用した種々の適用が考えられている。
手方向に収縮する弾性収縮体は、電動モータや液圧シリ
ンダを用いる装置に比べ、重量も軽く、連動がなめらか
で、位置決めが確実に行なえるなど、従来のアクチュエ
ータにない数多くの優れた特徴を有しており、その特性
を利用した種々の適用が考えられている。
ｍ１図は、）ルクモータ１とノズル２，３、フラッパ４
、絞り弁５，６とを有するサーボ弁、および直列に配列
された２本の弾性収縮体７．８よりなる加圧空気を用い
たＴｌｊ、線駆動装置である。その作動を説明すると、
トルクモータｌに電流が作用し、フラッパ４を図中矢印
Ａで示す方向に偏移させたとする。従って、ノズル２，
８とフラッパ４との間隔がノズル２の側では小さく、ノ
ズル８側で大きくなり、ノズル２側の背圧は加圧空気の
供給圧に近づき、ノズルａ側の背圧は大気圧に近づく。
、絞り弁５，６とを有するサーボ弁、および直列に配列
された２本の弾性収縮体７．８よりなる加圧空気を用い
たＴｌｊ、線駆動装置である。その作動を説明すると、
トルクモータｌに電流が作用し、フラッパ４を図中矢印
Ａで示す方向に偏移させたとする。従って、ノズル２，
８とフラッパ４との間隔がノズル２の側では小さく、ノ
ズル８側で大きくなり、ノズル２側の背圧は加圧空気の
供給圧に近づき、ノズルａ側の背圧は大気圧に近づく。
この果、弾性収縮体７に加圧空気が供給され、他の弾性
収縮体８からは加圧空気が排気されるので質点９は矢印
Ｂで示す方向に偏移することになる。７ラツバ４が矢印
Ａと逆方向に偏移すれば、質点９は矢印Ｂと逆方向に偏
移することになる。
収縮体８からは加圧空気が排気されるので質点９は矢印
Ｂで示す方向に偏移することになる。７ラツバ４が矢印
Ａと逆方向に偏移すれば、質点９は矢印Ｂと逆方向に偏
移することになる。
同様な捗憤′とじては、ノズルの背圧を変化させて案内
弁のスプールを動かし空気流量を変化させるものがある
。
弁のスプールを動かし空気流量を変化させるものがある
。
しかし上述の装置等においては、高価なトルクモータを
使用するのでコストの上昇が避けられないばかりか、装
置構造が複雑であり、応答速度も遅いなどの曲頭があっ
た。さらに、定常状態にあってもノズルから常に空気が
漏れているため、騒音が発生するばかりか、加圧空気の
消費量が大きいと言う問題がある。加えて弾性収縮体自
身の弾性のため、位置決めを正ケ４；に行なうことが困
難であるという問題もあった。
使用するのでコストの上昇が避けられないばかりか、装
置構造が複雑であり、応答速度も遅いなどの曲頭があっ
た。さらに、定常状態にあってもノズルから常に空気が
漏れているため、騒音が発生するばかりか、加圧空気の
消費量が大きいと言う問題がある。加えて弾性収縮体自
身の弾性のため、位置決めを正ケ４；に行なうことが困
難であるという問題もあった。
（発明の目的）
本発明は上述の点に鑑み、従来用いられてきた高価なサ
ーボ弁を用いることなく、弾性収縮体の連結部を駆動制
御すると共に加圧流体を有効に利用できる安価で応答特
性の優れた駆動制御装置を提供することにある。
ーボ弁を用いることなく、弾性収縮体の連結部を駆動制
御すると共に加圧流体を有効に利用できる安価で応答特
性の優れた駆動制御装置を提供することにある。
（発明の借成）
この目的を達成するため、本発明の弾性収縮体の連結部
駆動制御装置では、２本で一組の弾性収縮体への加圧流
体の給排により生ずる０１」配列性収縮体の軸方向の収
縮力により前記弾性収縮体の連結部の旋回および／また
は並進運動を制御する駆動制御装置において、前記加圧
流体の流入量を制御する流入量制御弁と、前記加圧流体
の流出量を制御する流出量制御弁とを前記各弾性収縮体
にそれぞれ設け、前記各弾性収縮体に設けた前記流入１
制御弁および前記流出量制御弁を互いに逆作動させると
共に、前記各弾性収縮体の前記各流入量制御弁を互いに
逆作動させる制御装置を具えたことを特徴とする。
駆動制御装置では、２本で一組の弾性収縮体への加圧流
体の給排により生ずる０１」配列性収縮体の軸方向の収
縮力により前記弾性収縮体の連結部の旋回および／また
は並進運動を制御する駆動制御装置において、前記加圧
流体の流入量を制御する流入量制御弁と、前記加圧流体
の流出量を制御する流出量制御弁とを前記各弾性収縮体
にそれぞれ設け、前記各弾性収縮体に設けた前記流入１
制御弁および前記流出量制御弁を互いに逆作動させると
共に、前記各弾性収縮体の前記各流入量制御弁を互いに
逆作動させる制御装置を具えたことを特徴とする。
（実施例）
以下図面の実施例に基づいて本発明の弾性収縮体の連結
部の駆動制御装置イを説明する。
部の駆動制御装置イを説明する。
第２図は加圧流体として加圧空気を用いた本発明の実施
例を示す。
例を示す。
弾性収縮体１０．１２はそれぞれ一端が固定壁に固定さ
れ、互いに苅向する端部を連結部拐または質点１２で連
結され、ている。１８，１４，１５゜１６は本発明に好
適な流量制御弁であり、制御装置からの制御信号に基づ
いて加圧流体の流入量および流出量を制御する電磁式流
量制御弁である。
れ、互いに苅向する端部を連結部拐または質点１２で連
結され、ている。１８，１４，１５゜１６は本発明に好
適な流量制御弁であり、制御装置からの制御信号に基づ
いて加圧流体の流入量および流出量を制御する電磁式流
量制御弁である。
この電磁式流石弁は、第８図に示す構造をしており、電
磁石１７に作用するコイル電圧を変化させ、加圧流体の
有するエネルギに抗して弁体１８を弁座１９方向に偏移
させる力を連続的に変化させ、流量制御を行なうもので
ある。なお、本発明装置に使用する流量制御弁は上述の
流量制御弁に限定されることはなく、制御信号に応じて
連続的に流量を制御するものであれば適用可能である。
磁石１７に作用するコイル電圧を変化させ、加圧流体の
有するエネルギに抗して弁体１８を弁座１９方向に偏移
させる力を連続的に変化させ、流量制御を行なうもので
ある。なお、本発明装置に使用する流量制御弁は上述の
流量制御弁に限定されることはなく、制御信号に応じて
連続的に流量を制御するものであれば適用可能である。
次にこのような装置の作動について説明する。
弾性収縮体に作用する空気圧をＰとした時、弾性収縮体
に生ずる収縮力Ｆは、一般に次のように表わされる。
に生ずる収縮力Ｆは、一般に次のように表わされる。
＝ ４ ” ｓｉｎ” ｏ、 （３ＣＯ’θｏ（１−ξ
）”−ＤキＫＩＰ −Ｋ２Ｐ ｇ −−−一−＜１）た
たし Ｄは弾性収縮体の外径、θ０は鼎１６上げ角、εは歪（
収縮率）である。
）”−ＤキＫＩＰ −Ｋ２Ｐ ｇ −−−一−＜１）た
たし Ｄは弾性収縮体の外径、θ０は鼎１６上げ角、εは歪（
収縮率）である。
今、両弾性収縮体に基準圧力Ｐ０が作用し両弾性収縮体
が互いに平衡状態にある時に、質点１２にＸなる偏移を
与えるため、制御装置からの制御信号に応じ流入量制御
弁１３をＤｉＪ＜と共に、流出量制御弁１４を絞り、弾
性収縮体１０に更にΔＰなる圧力を作用させる。一方、
これとは逆に流入１制御弁１５を絞ると共に、流出量制
御弁１６を開き、弾性収縮体１１に−ΔＰなる圧力を作
用させる。つまり弾性収縮体１０にはＰａ＝＝Ｐ、＋Δ
Ｐ１弾性収縮体１１にはＰｂ＝ Ｐ□−ΔＰなる圧力が
作用することになる。
が互いに平衡状態にある時に、質点１２にＸなる偏移を
与えるため、制御装置からの制御信号に応じ流入量制御
弁１３をＤｉＪ＜と共に、流出量制御弁１４を絞り、弾
性収縮体１０に更にΔＰなる圧力を作用させる。一方、
これとは逆に流入１制御弁１５を絞ると共に、流出量制
御弁１６を開き、弾性収縮体１１に−ΔＰなる圧力を作
用させる。つまり弾性収縮体１０にはＰａ＝＝Ｐ、＋Δ
Ｐ１弾性収縮体１１にはＰｂ＝ Ｐ□−ΔＰなる圧力が
作用することになる。
質点１２に作用する力をあらためてＦとおくと式（］）
より Ｆ＝に、（Ｐ、＋ΔＰ）−に２（Ｐ、＋ΔＰ）ε。
より Ｆ＝に、（Ｐ、＋ΔＰ）−に２（Ｐ、＋ΔＰ）ε。
−に、（Ｐ、−ΔＰ）＋に２（Ｐ□−ΔＰ）εｂ −−
−（３）ｌｏは弾性収縮体の自然長であり、簡略のため
弾性収縮体は同一とする。
−（３）ｌｏは弾性収縮体の自然長であり、簡略のため
弾性収縮体は同一とする。
式（３）に式（２） ｔ （４）を代入して整理すると
ｖ ＝ ＫｐΔＰ −ＰＩＫｘＸ −−−−−（５）式
（５）は図２に示す制御系における、力、圧力、変位の
関係を表わすものである。
ｖ ＝ ＫｐΔＰ −ＰＩＫｘＸ −−−−−（５）式
（５）は図２に示す制御系における、力、圧力、変位の
関係を表わすものである。
この時圧力の関係は次式であられされる。
ただしｆａｘ ＋ ｆａ２＊ ｆｂｌ ｐ ｆｂｇは各
流量制御弁の電磁力 Ａは電磁式流量制御弁のノズル部２ｏの有効断面積であ
る。
流量制御弁の電磁力 Ａは電磁式流量制御弁のノズル部２ｏの有効断面積であ
る。
ここで電磁力のコイルへの入力電圧Ｖａと電磁力が比例
す゛るとすると、ｆ ａｘ ” Ｐ ｏ Ａ −Ｋｖａ
Ｎ ｆａＢ＝ＫＶａ（但しＫは比例定数）なる関係が成
立するように弾性収縮体１０の′＃ｉ磁式流式流量制御
弁１８４に入力■１圧を加えると、式（７）を考慮して
ＰｏＡ−（ＰｏＡ−ＫＶａ）≦ＰａＡ≦ＫＶａ−−−−
− （８）となり整理すれはＰａ＝−ｉｖａとなる。こ
の式は入力電圧で弾性収縮体１０の圧力Ｐａを制御でき
ることを意味する。
す゛るとすると、ｆ ａｘ ” Ｐ ｏ Ａ −Ｋｖａ
Ｎ ｆａＢ＝ＫＶａ（但しＫは比例定数）なる関係が成
立するように弾性収縮体１０の′＃ｉ磁式流式流量制御
弁１８４に入力■１圧を加えると、式（７）を考慮して
ＰｏＡ−（ＰｏＡ−ＫＶａ）≦ＰａＡ≦ＫＶａ−−−−
− （８）となり整理すれはＰａ＝−ｉｖａとなる。こ
の式は入力電圧で弾性収縮体１０の圧力Ｐａを制御でき
ることを意味する。
しかし一般には、入力電圧と電磁力はヒステリシスの問
題があり、非線形であるので、本発明の制御回路におい
ては、図４に示すフィードバック補（ｉ′１を１１なう
。ここでＧ。（Ｓ）ｌｊ前向き補償要素であって、積分
要素、または微分・積分要素である。例えは微分・積分
要素である場合はＧ。（Ｓ）＝（］＋ＴＤＳ）／ＴＩＳ
である。この結果入力電圧■。
題があり、非線形であるので、本発明の制御回路におい
ては、図４に示すフィードバック補（ｉ′１を１１なう
。ここでＧ。（Ｓ）ｌｊ前向き補償要素であって、積分
要素、または微分・積分要素である。例えは微分・積分
要素である場合はＧ。（Ｓ）＝（］＋ＴＤＳ）／ＴＩＳ
である。この結果入力電圧■。
と圧力Ｐａとが比例することになる。しかし■ａ（Ｓ）
とｐａ（ｓ）との間には遅れがあるが、次式の様に一次
遅れで近似できるので問題はｔ（い。
とｐａ（ｓ）との間には遅れがあるが、次式の様に一次
遅れで近似できるので問題はｔ（い。
ただし■（ｖは比例感度
同様な補償を弾性収縮体１１に行なえは式（５）より質
点１２に作用する力Ｆは、Ｆ＝ＫｐΔＰ−ＰＩＫＸＸと
与えられているので、この糸の連動方程式は、質点１２
の質量をｍ１第２図に示す装置の有する等価粘性係数を
０１この装置に作用する外力をＤとずれば ｍ Ｘ ＋ ＯＸ ＋ Ｐ Ｉ ＫＸ Ｘ ” ＫｐΔ
Ｐ ＋ Ｄ −−−−−（ｎ）で与えられることになる
。式（１１）であられされる系、すなわち第２図に示す
装置を位置制御する場合のブロック線図を第５図に示す
。従って補償要素に必ず１個の積分要素を設けることに
より、系の定常偏差を零とすることができる。
点１２に作用する力Ｆは、Ｆ＝ＫｐΔＰ−ＰＩＫＸＸと
与えられているので、この糸の連動方程式は、質点１２
の質量をｍ１第２図に示す装置の有する等価粘性係数を
０１この装置に作用する外力をＤとずれば ｍ Ｘ ＋ ＯＸ ＋ Ｐ Ｉ ＫＸ Ｘ ” ＫｐΔ
Ｐ ＋ Ｄ −−−−−（ｎ）で与えられることになる
。式（１１）であられされる系、すなわち第２図に示す
装置を位置制御する場合のブロック線図を第５図に示す
。従って補償要素に必ず１個の積分要素を設けることに
より、系の定常偏差を零とすることができる。
また式（５）から明らかなように、本発明の駆動制御装
置においては、基準圧を釉々設定しても質点に作用する
力は基準圧に関係ｆ、「＜、差圧ΔＰのみで決定するこ
とができ、また弾性収縮体６５作用する外乱の影脣が少
ない、コンプライアンスの高い駆動制御装置を提供でき
る。
置においては、基準圧を釉々設定しても質点に作用する
力は基準圧に関係ｆ、「＜、差圧ΔＰのみで決定するこ
とができ、また弾性収縮体６５作用する外乱の影脣が少
ない、コンプライアンスの高い駆動制御装置を提供でき
る。
、 なお本発明の実施例として、直線駆動装置を用いて
本発明装置を説明したが、第６図に示すような旋回を行
なう装置、または連結部に作用する力を制御する装置に
も適用し得るものである。流入量、流出量制御弁はそれ
ぞれ直接に弾性収縮体に設け％舞でも良いが、口金と一
体として形成したものを用いると加圧流体の供給配管の
問題がなくなり一層翁利である。
本発明装置を説明したが、第６図に示すような旋回を行
なう装置、または連結部に作用する力を制御する装置に
も適用し得るものである。流入量、流出量制御弁はそれ
ぞれ直接に弾性収縮体に設け％舞でも良いが、口金と一
体として形成したものを用いると加圧流体の供給配管の
問題がなくなり一層翁利である。
（発明の効果）
本発明の駆動制御装置は電磁石に作用するコイル電圧を
変化させ流量制御を行なう電磁式流量制御弁４個を電気
的に結合したので従来のサーボ弁に比して応答性に優ね
、加Ｈ−流体の流ＪＪｊ ｆｔ１ｌＪ御を行うことによ
り、系固翁の非線形性に関係なく位置制御を行なえる。
変化させ流量制御を行なう電磁式流量制御弁４個を電気
的に結合したので従来のサーボ弁に比して応答性に優ね
、加Ｈ−流体の流ＪＪｊ ｆｔ１ｌＪ御を行うことによ
り、系固翁の非線形性に関係なく位置制御を行なえる。
またこの流刑制御弁は従来のサーボ弁に比べ安価である
ので装置の製造コストの低下に寄与すること大であり、
定常状態にあっては加圧流体の漏れがないので、加圧流
体の消費１が少なくなり、排気音などの問題がなくなる
。ま・た従来の圧力を制御する装置では使用圧力が高く
なれは作用する力も大きくなるのに対し、本発明装置で
は差圧で力を変化させることができ、基準圧を変えるこ
とにより系のコンプライアンスを必要に応じて変えるこ
とができる。
ので装置の製造コストの低下に寄与すること大であり、
定常状態にあっては加圧流体の漏れがないので、加圧流
体の消費１が少なくなり、排気音などの問題がなくなる
。ま・た従来の圧力を制御する装置では使用圧力が高く
なれは作用する力も大きくなるのに対し、本発明装置で
は差圧で力を変化させることができ、基準圧を変えるこ
とにより系のコンプライアンスを必要に応じて変えるこ
とができる。
第１図は従来の直線駆動装置の路線図、第２図は本発明
装置を適用した直線駆動装置の路線図、 第３図は本発明装置に使用するのに好適な電磁゛式流量
制御弁の断面図、 第４図は本発明装置のフィードバック補償系を示すブロ
ック線図、 第５図は本発明装置を位置制御に用いた場合のフィード
バック制御回路のブロック線図、第６図は本発明装置の
他の実施例の路線図である。 １・・・トルクモータ ２，３・・・ノズル４・・・フ
ラッパ ５，６・・・絞り弁７ 、８ 、 Ｎｏ 、
１１・・・弾性収縮体・９，１２質点 １８、］、４ｔ ｉ５，１６・・・電磁式流量制御弁１
７・・・電磁石 １８・・・弁体 １９・・・弁Ｊｔ？ ２０・・・ノズル部特許圧願人
ブリデストンタイヤ株式会社代１１ｉ人弁理士 杉 村
暁 動 向 弁す１（士 杉 利 興 作
装置を適用した直線駆動装置の路線図、 第３図は本発明装置に使用するのに好適な電磁゛式流量
制御弁の断面図、 第４図は本発明装置のフィードバック補償系を示すブロ
ック線図、 第５図は本発明装置を位置制御に用いた場合のフィード
バック制御回路のブロック線図、第６図は本発明装置の
他の実施例の路線図である。 １・・・トルクモータ ２，３・・・ノズル４・・・フ
ラッパ ５，６・・・絞り弁７ 、８ 、 Ｎｏ 、
１１・・・弾性収縮体・９，１２質点 １８、］、４ｔ ｉ５，１６・・・電磁式流量制御弁１
７・・・電磁石 １８・・・弁体 １９・・・弁Ｊｔ？ ２０・・・ノズル部特許圧願人
ブリデストンタイヤ株式会社代１１ｉ人弁理士 杉 村
暁 動 向 弁す１（士 杉 利 興 作
Claims (1)
- １．２本で一組の弾性収縮体への加圧流体の給排により
生ずる前記弾性収縮体の軸方向の収縮力により前記弾性
収縮体の連結部の旋回および／または並進連動を制御す
る駆動制御装置ｉｉ′ｉにおいて、前記加圧流体の流入
ｎを制御する流入ＢＹ制御弁と、前記加圧流体の流出量
を制御する流出量制御弁とを前記各弾性収縮体にそれぞ
れ設け、前記各弾性収縮体に設けた前記流入量制御弁お
よび前記流出量制御弁を互いに逆作動させると共に、前
記各弾性収縮体の前記各流入引、’ ？Ｉｉ制御弁を互
いに逆作動させる制御装置？’ｆを具えたことを特徴と
する弾性収縮体の連結部駆動制御装置。 λ 前記ｂ１１．入丹制御弁および前記流出量制御弁は
電気（ｉ４号に応じて連続的に前記加圧流体の流入髭お
よび流出量を変化制御できる電磁式流量制御弁である特
許請求の範囲第１項に記載の弾性収縮体の連結部駆動制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58180701A JPS6073106A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 弾性収縮体の連結部駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58180701A JPS6073106A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 弾性収縮体の連結部駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6073106A true JPS6073106A (ja) | 1985-04-25 |
| JPH05561B2 JPH05561B2 (ja) | 1993-01-06 |
Family
ID=16087798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58180701A Granted JPS6073106A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 弾性収縮体の連結部駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6073106A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61290202A (ja) * | 1985-06-18 | 1986-12-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | パルス作動型回転駆動装置 |
| JPS61290203A (ja) * | 1985-06-18 | 1986-12-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | パルス作動型直線状往復駆動装置 |
| JPS63191538A (ja) * | 1987-02-05 | 1988-08-09 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 精密加工機械における微小駆動機構 |
| US8978595B2 (en) | 2009-09-03 | 2015-03-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Piston engine having magnetic piston bearing |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS473916B1 (ja) * | 1968-05-29 | 1972-02-03 | ||
| JPS5125554B1 (ja) * | 1970-09-29 | 1976-07-31 | ||
| JPS5482574A (en) * | 1977-12-13 | 1979-06-30 | Kobe Steel Ltd | Control circuit of actuator |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5125554A (ja) * | 1974-08-27 | 1976-03-02 | Yardley Prod Corp | Sonyutai |
-
1983
- 1983-09-30 JP JP58180701A patent/JPS6073106A/ja active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05561B2 (ja) | 1993-01-06 |
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