JPS6325201B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、油圧回転式作動機構、更に詳述す
れば作動機構のゲインを容易に変化させ得るよう
にした油圧回転式作動機構に関するものである。

「従来の技術」 従来のこの種作動機構が内蔵された揺動形また
は連続回転形の油圧式回転形サーボアクチユエー
タについて、第１図、第２図を参照して簡単に説
明すると、第１図、第２図は揺動形アクチユエー
タを示し、このアクチユエータは、本体１内に回
転可能自在に取り付けられた入力軸２と出力軸３
およびこれらの間に設けられた作動機構であるロ
ータリ案内弁４とを有する。

このロータリ案内弁４は、スリーブ状に形成さ
れかつ内周部に長溝５が形成されてなる作動体６
に、この長溝５に対向する外周部の予め定められ
た箇所に長溝７が形成されてなる駆動軸である入
力軸２を、回転可能に嵌合して構成されてなるも
のである。そしてこのロータリ案内弁４は、入力
軸２が角変位、角速度の入力信号によつて回転さ
れると、この案内弁４によつて流量が制御され、
これによりアクチユエータが作動して出力軸３を
入力軸２に追従させて回転させるものであると共
に、出力軸３の回転変化を案内弁４に自動的にフ
イードバツクする機能が構造的に備えられてなる
ものである。

「発明が解決しようとする問題点」 しかして、従来のアクチユエータは被駆動体の
負荷条件（例えば負荷慣性、精度、速度）とは、
別個のアクチユエータ固有のゲイン特性を有して
いるが、このため、負荷条件に応じたアクチユエ
ータの選定は、この選定幅が極めて狭いことから
正確に行わなければならず、その作業は極めて困
難を伴うものであるとともに、アクチユエータの
選定が負荷条件に対して正確に適合していない場
合には、アクチユエータ固有のゲインを決定する
フアクタである案内弁４の径の大きさを変更しな
ければならない。しかしながら、そのような手段
によつてゲインを変化させることは、ゲインの異
なる数種類の案内弁４を予め用意しておき、試行
錯誤のうえ最適な案内弁４を選定するという困難
な作業を余儀なくされる上、最適なものを見つけ
出せるという保証もない。また、このように案内
弁４の径の大きさを変えることは、構造上の制約
があつて極めて困難である。

ところで、上記長溝５，７のうち、一方の長溝
を長く、かつ他方の長溝を短くするとともに、上
記長い方の長溝の周方向の幅を変化させ、上記長
溝どうしの周方向における重合を、長い方の長溝
に対する短い方の長溝の軸方向の移動によつて、
零重合（長溝どうしの端縁が正確に一致）、正重
合（端縁どうしの間に若干の距離がある）、及び
負重合（端縁が向き合う長溝の中にある）に自由
に切り替え得るようにしたもの（特開昭49−
121093号）を本発明の出願人が先に開発したが、
案内弁４の重合量を変えようとしても重合量が小
さいために、第３図に示すように、ゲイン特性に
おいてリニアな部分が案内弁４の開度０付近の狭
い範囲しかなく、そのために、精度が悪く低トル
クしか使えないという不利不便があつた。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、高トルクから低ト
ルクまで簡単な操作で使用することのできる油圧
回転式作動機構を提供することにある。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、内周部に長溝５を形成したスリー
ブ状の作動体６に、外周部に長溝７を形成した駆
動軸２が回転自在に嵌入され、前記長溝５，７ど
うしを相互に連通自在に構成された油圧回転式作
動機構において、前記長溝５，７どうしをほぼ同
形状に形成し、また、前記駆動軸２は、前記作動
体６に対して軸方向に移動自在に構成するととも
に、前記駆動軸２に、該駆動軸２を軸方向に移動
させて駆動軸２の軸方向における前記長溝５，７
どうしの重合長を変化させる移動子１４，１７，
１９を、駆動軸２に取り付けられた一対の止め具
１２間に支持させて回転自在に嵌合したものであ
る。

「作用」 駆動軸を軸方向に移動可能に構成したので、長
溝どうしが全閉状態から全開状態（完全に重合の
状態）まで任意に変化することができ、低トルク
から高トルクまでの広範囲なトルク増幅を実現す
ることができる。

実施例 以下、この発明を第４図乃至第１０図に示す実
施例を参照して説明する。この実施例は油圧回転
式作動機構を内蔵した揺動形アクチユエータに実
施した場合を示したものである。なお、説明の重
複を避けるために従来例と同一のものは同一符号
を付してその説明を省略する。

第４図はこの発明の一実施例を示したもので、
第４図中１１は、可変ゲイン機構を示したもので
あつて揺動形アクチユエータを構成する本体１の
外部一端側に設けられている。この可変ゲイン機
構１１は、本体１の外部に突出する駆動軸である
入力軸２の外周部に一対の止め輪１２が間隔をあ
けて嵌合され、かつこの止め輪１２相互間にフラ
ンジ１３を有する円筒状の移動子１４が回転可能
に嵌合され、さらにこの移動子１４のフランジ１
３が複数枚重ね合せられたシム１５を介して出力
軸３の一端部にねじ１６によつて取り付けられて
なるものであつて、ねじ１６を取り外してシム１
５の枚数を調整することにより移動子１４を軸方
向に移動させて入力軸２を所望する位置に簡単に
移動させることができる。

また第５図は、可変ゲイン機構の第２実施例を
示したもので、上記実施例と同様に、入力軸２に
は、止め輪１２が嵌合され、かつこの止め輪１２
相互間に円筒状の移動子１７が回転可能に係合さ
れ、さらに移動子１７が出力軸３の内部に移動可
能に嵌合されているとともに、出力軸３の半径方
向に螺合されたねじ１８によつて固定されてなる
ものであつて、ねじ１８を緩めることにより移動
子１７を軸方向に移動させて入力軸２を所望する
位置に簡単に移動させることができる。

さらに第６図は、可変ゲイン機構の第３実施例
を示したもので、上記各実施例と同様に入力軸２
には止め輪１２が嵌合され、かつこの止め輪１２
の相互間には袋ナツト状の移動子１９が回転可能
に嵌合され、さらにこの移動子１９が出力軸３に
螺合されてなるものであつて、この移動子１９を
回し動かすことにより入力軸２をその軸方向に簡
単に移動させることができる。

このようにして入力軸２をその軸方向に回転さ
せることにより、第７図乃至第９図に示すように
作動機構であるロータリ案内弁４の有効ポート長
入力軸２の軸方向における長溝５，７の重合長長
を可変させることができる。すなわち、第７図は
ロータリ案内弁４を構成する各長溝５，７が重合
した長さである有効ポート長L₀が標準の大きさ
に設定されている場合を示し、第１０図に示す固
有のゲイン特性を有する。この状態からロータリ
案内弁４の有効ポート長を大きくするには可変ゲ
イン機構１１を作動して入力軸２をその軸方向の
第４図乃至第６図中左方向に移動させると、第８
図に示すように、大きい有効ポート長L₁を得る
ことができる。従つてロータリ案内弁４の有効ポ
ート長を大きく（重合を大に）することによつて
アクチユエータのゲインが高くなり、精度も向上
しこれに比例して応答性が向上するようになる。

また、前記標準ポート長L₀からこれを小さく
するには、可変ゲイン機構１１を作動して入力軸
２をその軸方向の第４図乃至第６図右方向に移動
させると、第９図に示すように小さい有効ポート
長L₂を得ることができる。従つて、ロータリ案
内弁４の有効ポート長を小さく（重合を小に）す
ることによつてアクチユエータのゲインが低くな
り精度も低下し、これに比例して安定性は向上す
るようになる。なお、第１０図に示すように、案
内弁４の重合度（開度）が大から小まで広範囲な
ので、ゲイン特性図においてリニアな部分が広
く、大トルク（高精度）から小トルク（低精度）
まで広範囲に使用することができる。

以上のような調整方法で安定性、応答性の双方
を同時に満足し得る最適点を設定できる。

なお、被駆動体の負荷条件、例えば負荷慣性が
大きい場合には、ロータリ案内弁４の有効ポート
長を短かくしてゲインを低くし安定性を増す。ま
た、これと逆に慣性負荷が小さい場合には、有効
ポート長を長くしてゲインを高め応答性を高め
る。このように被駆動体に対して最適の制御を行
うことができる。

なお、油圧式回転サーボアクチユエータに内蔵
せず、作動機構単体として実施することもできる
ことは勿論である。

「発明の効果」 この発明は、移動子を止め具によつて支持した
状態で駆動軸に回転可能に嵌合したものなので、
駆動軸を軸方向に移動させて長溝どうしの重合度
合を、現場などにおいて制御弁を必要に応じて実
際に作動させながら、危険なく迅速かつ簡単に変
化させ、ゲイン特性を負荷条件に対応して最良の
状態に的確に調整することができる。また、ほぼ
同形状の長溝どうしの駆動軸の軸方向における重
合長を駆動軸の軸方向移動によつて変化させる構
成なので、重合度合を全開から全閉まで任意に変
化させることができ、得られるゲイン特性図にお
いてリニアな部分が広範囲となり、低トルクから
高トルクまで広い範囲で使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来のアクチユエータを示
し、第１図は縦断側面図、第２図は第１図−
線矢視横断正面図、第３図は従来のアクチユエー
タを構成するロータリ案内弁の重合量別ゲイン特
性図、第４図はこの発明の一実施例を示した縦断
側面図、第５図は第２実施例を示した縦断側面
図、第６図は第３実施例を示した縦断側面図、第
７図乃至第９図はロータリ案内弁の有効ポート長
を可変させた場合のロータリ案内弁拡大断面図、
第１０図はこの発明のアクチユエータを構成する
ロータリ案内弁の有効ポート長を変化させた場合
のゲイン特性図である。 ２……駆動軸（入力軸）、４……作動機構（ロ
ータリ案内弁）、５，７……長溝、６……作動体、
１４，１７，１９……移動子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内周部に長溝５を形成したスリーブ状の作動
   体６に、外周部に長溝７を形成した駆動軸２が回
   転自在に嵌入され、前記長溝５，７どうしを相互
   に連通自在に構成された油圧回転式作動機構にお
   いて、前記長溝５，７どうしはほぼ同形状に形成
   され、また、前記駆動軸２は、前記作動体６に対
   して軸方向に移動自在に構成されるとともに、前
   記駆動軸２には、該駆動軸２を軸方向に移動させ
   て駆動軸２の軸方向における前記長溝５，７どう
   しの重合長を変化させる移動子１４，１７，１９
   が、駆動軸２に取り付けられた一対の止め具１２
   間に支持された状態で回転自在に嵌合されたこと
   を特徴とする油圧回転式作動機構。