TW317527B - - Google Patents

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317527 A7 B7 五、發明説明（/ ) 發明背景 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A、發明領域 本發明關於一種電動壓力伺服閥且（更特定地）闞於 一種包括回饋回路以提供一個負荷的蓮動的更高的速率至 一個被指示的位置且在同時提供媛衝給被作用於該負荷的 減震力。雖然未受限制，本發明的電動壓力伺服閥在動物 電子學（原文為an i ma t r on i c s)的領域中特 別有用。動物電子學的領域是利用機械的、電子的以及液 壓的裝置的各種組合Μ模擬生物。 Β、習知技藝描述 已經有人建議或實施供操作型機械人型式的設備所用 的各種控制系統，這些控制糸統採用伺服回路，這些伺服 回路有控制訊號以及回饋訊號Μ決定一個特定的裝備的位 置，這個特定的裝備可Κ是在一機械人裝備上的操作器臂 或類似的裝備。這些控制設備被應用於各種型式的工作， 例如把一個工件放至一種接受設備或類似的設備上。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 被用在本說明以及申請專利範圍中的一名詞"柔性" 的定義是在一制動器回路的傳統的位置回饋Κ外的低權威 的（較少由控制單元下達控制）、與力有關係的回饋。這 種力回饋通常是這樣的：被作用於該系統的力或初始負荷 造成一個壓力閥的開啟，其傾向於緩衝這樣的力（而非對 抗這樣的力）而該位置回路同步地對抗它們Κ達到或維持 -3 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 317527 Α7 Β7 五、發明説明（江） 被指示的位置。這樣的柔性在動物電子學中特別有用。在 這樣的動物電子學的應用中，柔性的目的是：允許高慣性 動作（例如肩膀帶動被伸展的手臂）的更高運動速率而不 破壞機械人（原文為f i sure)的結構（突然的起動 與停止都會造成很大的慣性負荷Μ破壞機械人的结構）； 提供動力的減幅Μ避免被減震不足的動作的"反彈〃的出 現；提供更自然的外觀給整個被横仿的對象，在相同的结 構（例如手肘）中其他不相連的動作回應加速度或減速度 (可能是突然的起動或停止）而不需特定的位置控制告訴 它們這樣做。動物電子學的整體目的是使機械人的動作看 起來儘可能地自然。 申請人所知道的使用柔性的前案通常僅處理降低一種 被壓力地或電機地驅動的設備的外觀的僵硬性至一外力。 這通常被用來允許這樣的裝置（例如操控型機器人）執行 裝配的工作，這種工作需要較低的價硬性Μ允許工作的變 異Μ及位置的移動。若這樣的工作未被完成則極度價硬的 何服系統會迫使該工件進人該承接設備且若二者未被精確 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 被予回。如被 子淮是饋例 5 例被制回 ί 1 的 ί 控力統 7 型中性的系 2 典之柔則人 9 種 ◦， 法械 7 一 3 中算機 4 的 9 構計型 . 構 6 结制控 Ο 结 ο 種控操 Ν 種 2 這一的利 這 5 在入似專 。 。輸類國 壞 .} 被他美 損 ο 人由其的 被 Ν 等經或y 能案 a 是人k 可利W成械 S 件專 a 達機 r Η 國k其型 a 則美 a 且控 B 齊在 h 力操予 對示 S 外種准 地顯 I 應這被 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 317527 A7 B7 五、發明説明（3) 専向僅硬性（外力所造成）而非慣性價硬性。上述的被准 予Ba r s ky的專利更被導向 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 目前在習知技藝的動物電子學系統中為人所知的柔性 通常是使用多個負荷單元與制動器聯结元件串聯Μ提供力 回饋訊號而達成。這種结構製造不容忽視的機械的組装缺 點，因為在該動物電子的操控型機械人之中可供使用以承 接這些结構的空間通常極為有限。舉例而言，需要一條較 長的制動器組件Μ併用該傳導器（例如該負荷單元）且該 電線計數（原文為count)Μ供應該力傳導器電線。 除了上述者Μ外，典型的習知技藝的柔性糸統有一個穗定 狀態的位置錯誤，這種錯誤是由被供應至該結構的一靜負 荷所造成。這種情形的一個例子發生在制動器被要求抬起 一肢或一被延伸的頸或頭，例如發生在孔龍型式的活動的 結構中的情形。通常這種型式的活動的形體被規畫於定位 而柔性被關掉；然後*啟動柔性時，必須重新啟動程式Κ 獲得位置的精確性。這需要額外的花費且若負荷因為任何 特別的動作而被移動至某種程度則其结果可能是該形體的 不當的動作。 申請人所知道的其他前案尚包括： 美國專利 Nos· 4510428、4164167、 4031813、48261 10、4598626、 4712470、5206569、3 7 6 3 7 4 6， 蘇俄專利No· 7 5 7 7 7 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ____B7_ 五、發明説明（） 日本専利申請案No· 2 — 263127(於1990 年1 0月2日被提出，其名稱為柔性控制方法。 發明摘要 本發明闞於一種電子壓力伺服閥，其包括一柱塞被放 在一個殼體內的一個柱形空間之内，電子訊號被供應至一 個驅動馬達，驅動馬達帶動該柱塞來回運動Μ控制受到壓 力而從一液體來源流至一對柱形埠Μ連接該液體至一制動 器以及一個負荷。該伺服閥有經體合式柔性且包括一種裝 置Μ偵測出現在該柱形埠的液體的壓力Μ及另一種裝置Κ 偵測該柱塞的位置。在每種情形中，所產生的電子訊號正 比於所偵測到的壓力Κ及位置。另有一種装置把每一個回 饋訊號連接到該驅動馬達。 更特定地，本發明又提供一經完全整合式次系統，其 包含全部的元件，包括該伺服閥、與力相闞的回饋訊號Μ 及提供所需的柔性所需的訊號調整與控制電子元件。 本發明的一項目的在於Κ一種形式來提供經整合式次 糸統Μ允許把上述的次系統簡單地併用至新的動物電子學 的應用而使用者僅需要最少量的整合。 本發明的另一項目的在於提供一種經整合式組件Μ允 許已經存在的糸統的改型以提供柔性，在此處Μ前僅有制 動器位置的控制被使用過。 本發明的另一項目的在於Μ—種形式來提供經整合式 次糸統，前注一伺服閥（有這樣的柔性）的控制訊號介面 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ^---.------、裝------訂------^ ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 317527 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 五、發明説明 ( ) 1 1 可 與 傳 統 的 非 柔 性 何 服 閥 的 控 制 訊 號 介 面 相 同 〇 1 1 本 發 明 的 另 一 項 巨 的 在 於 刪 除 為 了 傳 送 力 回 饋 訊 號 至 1 I 柔 性 系 铳 而 使 用 的 制 動 器 連 接 元 件 中 的 負 荷 單 元 所 造 成 的 請 先 1 閲 I 費 用 以 及 憐 械 的 複 雜 性 〇 讀 背 1 1 本 發 明 的 另 項 巨 的 在 於 提 供 —' 種 獨 特 的 髙 性 能 的 壓 之 1 注 1 力 回 饋 工 具 t 在 動 物 電 子 學 的 柔 性 應 用 中 Μ 及 在 一 般 工 業 意 事 1 | 應 用 中 有 儍 點 〇 再 填 寫 裝 1 本 發 明 的 另 —» 項 百 的 在 於 提 供 —* 種 柔 性 系 統 其 中 被 頁 該 柔 性 糸 統 造 成 的 靜 態 的 位 置 錯 誤 被 滅 至 最 少 〇 S.__« 1 | 圖 式 簡 述 1 I 圖 1 是 一 幅 方 塊 圖 顯 示 傳 統 的 一 種 流 控 制 伺 服 閥 9 1 1 訂 1 具 有 一 外 回 路 供 力 回 饋 訊 號 使 用 如 習 知 技 藝 中 為 人 所 知 者 0 1 I 圖 2 是 一 幅 示 意 圖 顯 示 —* 電 子 壓 力 伺 服 閥 具 本 發 1 I 明 的 回 饋 訊 號 〇 1 Λ 圖 3 是 一 幅 方 塊 圖 類 似 圖 1 但 顯 示 一 直 接 驅 動 伺 1 服 閥 具 本 發 明 的 經 整 合 式 柔 性 0 1 1 圖 4 是 一 幅 示 意 圖 顯 示 經 整 合 式 直 接 驅 動 伺 服 閥 1 I 具 柔 性 且 依 據 本 發 明 的 原 則 被 建 造 0 1 i 1 圖 5 是 一 幅 部 分 剖 面 視 圖 顯 示 本 發 明 的 壓 力 傳 感 器 ! 的 配 置 以 及 連 接 0 Ί 1 0 位 置 指 令 輸 入 1 I 1 2 加 法 點 - 7- 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 317527 at B7 五、發明説明（） 1 4 制 動 器 1 6 位 置 回 饋 訊 號 調 整 電 路 1 8 力 回 饋 訊 號 調 整 電 路 2 0 位 置 迴 路 放 大 器 2 2 何 服 閥 2 4 加 法 放 大 器 2 6 直 接 驅 動 閥 ( D D V ) 2 8 直 接 驅 動 何 服 閥 ( D D V )馬達 3 0 柱 塞 3 2 壓 力 缸 3 4 壓 力 缸 室 3 6 壓 力 缸 室 3 8 活 塞 4 0 活 塞 桿 4 2 負 荷 4 4 斷 線 4 6 制 動 器 位 置 傳 感 器 4 8 斷 線 5 0 電 線 5 2 加 法 放 大 器 5 4 導 管 5 6 導 管 5 8 差 值 壓 力 傳 感 器 -8 - I - H ^ 裝—-1 訂 ^ ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 6 0 線 6 2 柱 塞 位 置 傳 感 器 6 4 斷 線 6 6 電 線 6 8 制 動 器 位 置 回 饋 訊 號 調整 7 0 加 法 點 7 Σ 位 置 迴 路 放 大 器 7 4 整 合 式 柔 性 系 統 7 6 柱 塞 位 置 訊 號 調 整 電 路 7 8 壓 力 訊 號 調 整 電 路 8 〇 直 流 電 8 1 加 法 接 點 8 2 加 法 點 8 4 伺 服 閥 訊 調 理 器 8 6 殼 體 8 8 直 接 驅 動 伺 服 閥 馬 達 9 0 夾 持 器 9 2 夾 持 器 9 4 固 定 器 9 6 固 定 器 9 8 溝 0 0 整 合 式 電 子 組 件 0 2 螺 栓 -9- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（) 10 3 電線 104/104’ 壓力傳感器 106/106’ 壓力傳感器 108/108’ 控制埠 110 通道 112/112’ 控制埠 116 電線 1 1 8 柱塞 12 0 驅動軸 12 2 箭頭 12 4 壓力缸 13 0 歧管 實施例詳述 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 雖然熟於此技藝者應該瞭解本發明在許多工業應用中 (例如操控型機械人）或任何採用伺服閥糸統的領域中都 有用，實施例詳述將強調本發明在動物電子學中的應用。 在動物電子學的領域之中，參觀者在主題館、展覽會、顯 示幕中所看到的活動的形體愈像真實生命愈好，在今日的 高科技社會中這種要求特別被重視。當使用活動的形體的 展覽要求該活動的形體的一肢的快速動作（舉例而言）* 該活動形體的規晝者很難達成所需的加速度而不使該活動 形體突然停在所需的終點位置；該移動的肢的慣性结合因 為壓力K及機械結構所造成的彈簧效應造成該肢的動作看 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 A7 B7 五、發明説明（） 起來有突然抖動的琨象。雖然經由非常小心地規耋加速度 Μ及減速度可Μ達成一種較自然的外觀（動作），若能取 消上述的〃反跳〃或〃抖動"而不需要由規晝者下達任何 特定的控制，則在達成自然的外観的簡易性與效率上將對 使用者非常有利。更難畫的是該形動中的剩下的動作對於 個別的動作的突然的加速度以及減速度的反應。為了達成 這種效應（自然地發生在任何生物中）’規晝者必須估計 在真實的生物中的動作的慣性效應並把輕微的位置控制輸 入未被連接的動作Μ達成這些效應。直接回應於在未被連 接的動作的慣性，不需要規畫者的努力’將更能達成更為 自然的動作。本發明的經整合式柔性的實施消除快速動作 的抖動而需要規晝者的努力且更允許未被連接的動作回應 於慣性效應而不需要規盡者的努力。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖1顯示一種典型的習知技藝的系統。如圖1所示， 一個位置控制訊號從一個位置控制輸入1〇被傳送至一加 法點1 2。一個位置回饋訊號從制動器1 4被傳送至一個 位置回饋訊號調整電路1 6 *這個位置回饋訊號被該位置 回饋訊號調整電路1 6調整之後被傳送至該加法點1 2。 此外，被串聯的多個負荷單元產生一種力回饋訊號，這種 力回饋訊號被傳送至力回饋訊號調整電路1 8，這種力回 饋訊號被該力回饋訊號調整電路18調整之後也被傳送至 該加法點1 2。從該加法點1 2的输出被供輸至一個放大 器20，該放大器20提供一種訊號至一伺服閥22。如 -1 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部中央榡準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（） 热於此技藝者所 级，該第二级Μ 回饋。通常，該 械式地連在該柱 圖1所示的 該制動器1 4串 力回饋訊號随後 動器1 4所用之 變壓器（L V D D i f f e r e M及一線性電位 變壓器（R V D D i f f e r e 所構成，取決於 熟於此技藝者應 被併入該外位置 當一種靜態 示的電路將製造 至該制動器1 4 的控制訊號而成 而造成該肢、頭 的不當動作。结 構，則該位置控 知 地 該 典 型 的 伺 服 及 該 第 一 級 ( 或 力 矩 回 饋 訊 號 的 形 式 可 能 塞 與 該 力 矩 馬 達 之 間 典 型 的 習 知 的 糸 統 的 聯 的 負 荷 單 元 提 供 被 該 訊 號 調 整 電 路 1 位 置 回 饋 訊 號 是 由 — Τ L ί η e a r η t i a 1 T r a 計 — 轉 動 電 位 計 或 Τ R 〇 t a Γ y η t i a 1 T r a 制 動 器 >λ 及 所 涉 及 的 該 注 意 該 力 回 饋 訊 回 饋 回 路 且 與 該 控 制 的 負 荷 被 施 加 於 該 制 種 穩 定 狀 態 位 置 誤 的 負 荷 因 為 無 從 該 位 為 常 數 t 則 一 種 穩 定 尾 或 被 模 擬 的 生 物 果 f 若 如 圖 1 所 示 的 制 輸 入 1 0 的 規 晝 必 閥包括第一Μ及第二 馬達）之間有機械的 是一條回饋電線被機 0 結構通常使用多個與 該力回饋訊號，這種 8調整。通常供該制 線性的可變的差值的 Variable nsformer) 轉動的可變的差值的 Variable nsformer) 應用的特特別型式。 Μ及位置回饋訊號都 訊號被合計。 動器1 4，如圖1所 差。換言之，若被連 置控制輸入10而來 狀態位置誤差將發生 的其他的這樣的结構 柔性被供輸至一種.结 須被重做Μ恢復位置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） A7 B7 317527 五、發明説明（） 的正確性，因此造成額外的柔性、成本與維修問題。 (請先Η讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 規在請參考圖2，圖2所示的糸統包括與本發明的原 則一致的經整合式柔性。如圖所示，一位置控制輸入1 0 提供一種訊號至加法放大器24。位置控制輪入1 0可採 用任何所需的型式，但通常是被用來促使被模擬的生物以 一種經預定的形式來動作的電腦程式所產生的輸出電子訊 號。每隔一段時間可經由重新規晝電腦以改變這種形式， 若要求互動的反應，則這些訊號可Μ在被模擬的生物的表 演中被修改。當這些位置控制訊號输入訊號被產生，它們 與一些適當的回饋訊號被加在一起且被供應至直接驅動閥 (DDV)馬達26並從該直接驅動閥馬達26被傳送至 一直接驅動伺服馬達2 8。該直接驅動伺服馬達2 8被機 械式地直接地接到一柱塞3 0Μ控制受到壓力而從一個源 頭流至一個制動器1 4的液體的流動。如習於此技藝者所 熟知，該制動器14包括一壓力缸32，壓力缸32包括 兩個室34Κ及36，兩個室34以及36被一活塞38 分開。活塞38連著一根活塞桿40，活塞桿40穿出該 壓力缸3 2且被接到一個負荷42，如圖中的斷線44所 示。Μ這種方式，電腦程式或該位置控制輸出1 0所產生 的其他形式的訊號經由控制該活塞3 8的移動Κ使該負荷 42有許多不同的位置。 及時知道該負荷42在任何時刻的位置是重要的，負 荷4 2的位置正比於該活塞3 8的位置。一個位置傳感器 -1 3- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） A7 _B7__ 五、發明説明（） 4 6被用來達上述的目的，該位置傳感器4 6的型式可為 (如上所述地）一個LVDT。該位置46被連到該活塞 38，如圖中的斷線48所示。該位置傳感器46產生一 種電子訊號，瑄種電子訊號正比於該活塞3 8的位置且經 由該電線被供應至該加法放大器2 4。如热於此技藝者所 知，來自該位置控制输入1 0的輸出訊號與來自該位置傳 感器4 6的訊號之間的差值提供一種訊號，這種訊號被供 應至該加法放大器52，該加法放大器52接著提供該驅 動訊號至該馬達驅動器26。 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 依據本發明的原則，一條導管54接通該柱塞3 0與 該壓力缸32的室34，一條導管56接通該柱塞30與 該壓力缸32的室36，經由偵測在該導管54與56之 中流動的壓力的壓力可獲得在該柱塞30的輸出的壓力， 進而提供一種回饋訊號，該回饋訊號正比於被施加的力。 一個差值壓力傅感器5 8可被用來偵測上述的壓力，該差 值壓力傳感器5 8經由該電線6 0提供一個電子訊號K作 為輸入訊號進入該加法放大器5 2。換種方式，可設置一 個傳感器在該導管54另設置一個傳感器在該導管5 6， 這兩個傳感器的輸出訊號被電子式地加在一起Μ提供流入 電線的6 0的差值壓力。來自該差值壓力傳感器5 8正比 於在壓力缸3 2的室34之中的液壓與在該壓力缸3 2的 室3 6之中的壓力的差值。這個液壓差值可代表正在液動 的液體的懕力中的差值，液體的流動則是因為被供應至該 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( ) 1 1 I 直 接 驅 動 伺 服 閥 的 訊 號 > 換 一 種 方 式 $ 這 個 壓 力 差 值 可 正 1 1 比 於 被 該 負 荷 4 2 供 應 至 該 活 塞 桿 4 0 的 力 〇 上 述 之 任 一 1 1 種 情 形 都 提 供 '~- 種 電 子 訊 號 » 這 種 訊 號 正 比 於 出 現 在 柱 塞 請 先 閲 I 3 0 的 兩 個 輸 出 埠 的 差 值 壓 力 〇 背 1 1 應 注 音 抵、 該 柱 塞 3 0 與 —1. « 柱 塞 位 置 傳 感 器 6 2 被 接 通 9 之 1 注 1 如 圖 中 的 斷 線 6 4 所 示 0 這 種 柱 塞 位 置 傳 感 器 6 2 的 形 式 意 事 1 項 1 可 為 一 L V D T Μ 發 展 一 種 電 子 回 饋 訊 號 * 這 種 電 子 訊 號 再 填 經 由 該 電 線 6 6 被 傳 送 而 作 為 一 種 輸 入 訊 號 進 入 該 加 法 放 寫 本 頁 裝 1 大 器 5 2 〇 換 種 方 式 一 傳 感 器 例 如 被 併 入 該 直 接 驅 動 1 I 伺 服 馬 達 2 8 的 一 電 位 計 或 霍 爾 效 應 設 備 ( Η a 1 1 1 1 E f f e C t ) 可 被 用 來 偵 測 該 直 接 驅 動 伺 服 閥 柱 塞 1 1 訂 位 置 〇 J 藉 由 考 慮 如 圖 2 中 的 方 塊 圖 所 示 的 結 構 將 發 現 以 一 1 1 種 差 值 壓 力 的 形 式 存 在 的 該 力 回 饋 訊 號 被 直 接 併 入 供 該 直 1 I 接 驅 動 伺 服 閥 2 8 的 柱 塞 3 0 所 用 的 電 子 式 位 置 回 路 不 1 Λ 像 在 習 知 技 藝 中 與 圖 1 所 示 的 情 形 中 被 傳 入 該 制 動 器 位 置 ‘·，h 1 回 路 0 在 如 圖 2 所 示 的 結 雄 稱 的 一 種 實 施 例 中 該 差 值 懕 力 1 1 傳 感 器 5 8 的 形 式 可 為 一 種 壓 電 結 晶 體 0 僅 當 該 導 管 5 4 1 I 與 5 6 之 間 的 差 值 壓 力 變 化 這 種 壓 電 结 晶 體 才 提 供 一 種 1 1 1 輸 出 訊 號 於 該 電 線 6 〇 0 即 然 如 此 當 壓 力 為 靜 態 9 無 壓 r 力 被 供 應 於 該 電 線 6 0 0 這 消 除 了 上 述 的 習 知 技 藝 的 靜 態 Ί 位 置 誤 差 0 I I 熟 於 此 技 藝 者 將 發 現 在 如 圖 2 所 示 的 结 構 所 提 供 的 設 1 1 - 15 - 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X 297公釐） 317527 A7 B7 五、發明説明（） 備中，該柔性（壓力）回饋的權威完全無關於該制動器位 置回路增益。這樣的结構允許如在動物電子學的領域中的 工作者所希望的低制動器回路增益的調整而不干涉該柔性 回饋糸統的運作。熟於此技藝者又將發現該柔性回饋是在 一高頻回應回路（相較於該制動器回路）之中，高頻回應 回路比低頻的制動器位置回路更能允許突然的加速度。 屬於如圖2所示的型式Μ及如本說明書將配合圖4與 圖5更詳细地描述的一種结構的何服閥提供一種完全整合 式次糸統，瑄種完全整合式次糸統包含為了把柔性併入複 雜的糸統中所需的全部元件。在過去，這樣的糸統僅實現 制動器位置的控制Μ提供所需的動物電子學的動作。進入 這樣的伺服閥的該控制訊號介面可與供如本說明書中相關 技藝所述的傳統的伺服閥（不提供柔性功能）所用的控制 訊號介面相同。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 當該壓力傳感器5 8的型式是壓電型式且Μ這種方式 僅回應於改變的壓力訊號，被整合於一種現存的位置控制 回路中的柔性伺服閥的改型不會導致靜態的位置誤差。在 這些條件下，在柔性被添加時，該動物電子學的形體的原 始的規盡可被使用而無回轉的需要。 熟於此技藝者將認出把壓力回饋應用在壓力伺服系統 之中以達到阻尼穩定化與力控制乃為人所熟知的。在習知 技藝中使用這樣的壓力回饋的结構至少包括如後述的幾個 例子：淮予Wa 1 ter s等人的第4031813號美 -16- 本紙張尺度適¥中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 ______B7_ 五、發明説明（） 國專利；淮予Ima i等人的第4164167號美國專 利；淮予Dunn e的第45 1 0428號美國專利；准 予Sc hm i t z的第47 1 2470號美國專利Μ及淮 予Bo丨t的第5 1 54207號美國專利。上述的各項 專利中與本案最有關係的是准予D u η n e的専利。這件 專利揭示一種被用在操控型機械手臂中的控制糸統，這種 控制系統併用間接壓力回饋與直接壓力回饋，其使用間接 壓力回饋以進行慣性比例而使用直接壓力回饋Μ代表加速 度項。這件專利被専向慣性比例的観念，在其中差值壓力 被偵測Μ決定該操控型機械手臂的動力慣性。這種比例隨 後被供應給該加速度控制Μ動力地修正該回路增益並Μ這 種方式使該回路增益達到最大值Μ應付任何操控機械手臂 慣性情況。該直接壓力回饋被用以關閉該加速度控制回路 且亦提供額外的優點：提供阻尼給該速度控制回路。熟於 此技藝者應注意本發明的柔性系統不使用任何速度控制回 路或加速度控制回路。此外，熟於此技藝者亦應該注意由 Du η n e所揭示的结構未曾提及壓力回饋的柔性觀念。 被淮予Ima i等人的專利也有闞於本案，這件專利 揭示一種壓力伺服機構，在其中壓力回饋被用來消除在被 應用於一種振動測試糸統中的壓力系統中的震動。然而， 這些震動被定義為發生在該測試配備的輸出的加速度波形 所發生的扭曲且其發生是因為該伺服閥的非線性。被用被 用來表現這個完全無關的問題的糸铳本質上異於本發明所 -1 7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. -59 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（） 揭示的系統。 圖3是一方塊圖，其顯示依循本發明的原則所構建的 系統的方塊圖為了達成所需的柔性的元件被併入一個完全 整合的次糸統。如圖3所示，該位置控制輸入1 0提供一 棰訊號給該加法點70。此外，來自該制動器位置傳感器 的位置訊號經由該電線5 0被傳送至一個制動器位置回饋 訊號調整電路6 8，該制動器位置回饋訊號調整電路6 8 稍後提供一個輸入訊號給該加法點7 0。從該加法點7 0 的輸出訊號被供應至一涸位置回路放大器7 2。該位置回 路放大器隨後提供一種輸入訊號給本發明的整合式柔性糸 統74。整合式柔性糸統包一些與圖2所示者相同的元件 且相同的號碼被用來表示相同的元件。如圖3所示，來自 該柱塞3 0的該柱塞位置傳感器訊號經由電線6 6被供應 至一個柱塞位置訊號調整電路7 6，該柱塞位置訊號調整 電路76的輸出訊號被輸入一個加法點82。此外，出現 在該電線6 0的差值壓力訊號被供應至一颳力訊號調整電 路7 8，這個訊號稍後從該壓力訊號調整電路7 8被供應 給一個直流電聯结網路8 0且該直流電聯结網路8 0的輸 出訊號被輸入該加法點8 1 。壓力訊號調整電路7 8從分 開的壓力傳感器接收獨立的訊號且把這些訊號轉換成一種 壓力差值訊號的一種典型的電路。壓力訊號調整電路7 8 為習知技藝中為人所熟知者且可包括一種或更多的橋式電 路Μ提供輸入訊號給一作業的放大器。該直流電聯结網路 _ 1 8 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂' ^17527 A7 B7 五、發明説明（） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 8 0可為所需的任何直流電，舉例而言，該直流電聯结網 路8 0可包括一個低通過溏器與接在其後面的一種典型的 電阻器一電容器（R—C)聯结電路，該低通過滤器阻擋 高頻雜訊，該電阻器-電容器聯结電路僅傳送動態訊號而 阻擂靜態訊號。 該位置回路放大器7 2的輸出訊號被當作輸入訊號供 應給該加法點81。該加法點81的輸出訊號被當作一種 輸入訊號供應給該何服訊號調整器84，該伺服訊號調整 器84的輸出訊號也被當作一種輸入訊號供應給該加法點 82。該加法點82的輸出訊號接著被供應到該伺服閥馬 達驅動器26且接著被供應給該伺服閥馬達28，該伺服 閥馬達2 8定位該柱塞3 0。如上配合圈2所示，依據本 發明的最佳實施例，伺服閥驅動器馬達26與柱塞30K 一種直接驅動伺服閥的形式被聯结在一起。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 熟於此技藝者將從圖3所示的方塊圖發現該壓力回饋 訊號與柱塞位置訊號K及適當的訊號調整電路可被整合成 如斷線所圈住的單一整合式柔性系統74。這種结構可被 當作整體系統（包括該制動器與該位置控制輸入）的一部 分。然而斷線74所圈住的整合式柔性糸統74可被做成 一種插入型單元，這種插入型單元可被用來換裝現存的系 統Μ提供依循本發明的原則的柔性而不干擾已經存在的該 外回路回饋與位置控制以提供所需的動物電子學的形體的 動作。 -1 9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（) 現在請參考圖4，圖4顯示一種依循本發明的原則所 構建的直接驅動何服閥。如圖所示，該直接驅動伺服閥有 一個殼體86，一個直接驅動伺服馬達88被裝在該殻體 86上面。如前所述，該馬達88可被適當的夾持器90 與92夾著，夾持器90與92分別被適當的固定器94 與96固定在該殻體86上面。該夾持器90與92伸入 一條溝98之中，溝98提供馬達88的調整且使從其延 伸的該直接驅動機構咽合於該柱塞3 0。一個整合式電子 組件100被適當的固定器（例如一螺栓102或類似的 元件）固定在該馬達88上面。一條電線103提供適當 的控制輸入訊號給該電子組件1 00。在Μ下的討論中， 請注意有兩個如上所述的壓力傳感器结構。為了圖面的清 楚，僅有一個被顯示在圖4之中。在圖4之中，與另一個 壓力缸堉栢連的一個相同的结構被該伺服馬達8 8遮住。 被設置在該殻體8 6之中的是第一壓力傳感器與第二壓力 傳感器，其中的一個被標Ml 04。該壓力傳感器1 04 與該控制埠1 08被一條通道1 1 0接通。其他的壓力傳 感器（未被顯示）與另一個控制埠（未被顯示）同樣地被 一條通道（未被顯示）接通。分開的壓力傳感器提供一種 不貴的方式Μ產生一種電子訊號，這個電子訊號正比於出 現在兩個控制埠1 08與1 1 2處的差值壓力，如同出現 在圖2所示的制動器1 4的室34與36之中的壓力。依 據這種方式被產生的電子訊號經由數條電線116 (僅有 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1· ^^^1 ^—Bi n ml nn^ ml I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 317527 A7 B7 五、發明説明（) 一條被顯示）被提供給整合式電子組件100。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 應該注意如圖4與圖5所示的结構使用該壓力傳感器 1 04與1 06，這兩個傳感器1 〇4與1 06直接被放 在該殼體86的结構之中，一柱塞1 1 8被放在殼體86 中且可在其中來回運動。如圖5更清楚所示，當一個訊號 被供應給該馬達88，一驅動袖1 20M有限的角速度轉 動依循箭頭122所示的方向轉動Μ直接驅使柱塞1 18 在該殻體8 6的壓力缸1 24之中來回運動。依據運動的 方向，從源頭Ρ滾出的液體通過兩個埠1 08與1 1 2之 中的一個而流到該制動器，同時回流R被連到這兩個埠中 的另一個。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 應該注意在一些特定的環境中，該殻體8 6可能小到 無法容納該傳感器於其中。在這樣的環境中，可使用如圖 5中的斷線所圈住的分開的歧管1 30。這歧管有兩個控 制埠108與1 12，通過該歧管130的直接導管接到 該控制堉1 08與1 1 2。圖所示的壓力傳感器1 04' 與106'被設置在該歧管130之中且被接通於該控制 埠108與112的延伸部108'與112'。然後被 這些傳感器產生的電子訊號被如上所述地提供給整合式電 子組件1 00，在該電子組件1 00之中，該差值壓力被 電子式地測量，並且一種適當的訊號被產生以代表該差值 壓力，Μ提供所需的壓力回饋訊號Μ完成依循本發明的原 則的柔性。 -2 1- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 ^17527 a? B7 五、發明説明（） 申請人瞭解准予Bo 1 t的専利揭示一種差值壓力傳 感器被放在一個殼體之中，該差值壓力傳感器被附著於一 氣動伺服閥或被放在一個分開的傳感器殻體之中*該差值 壓力傳感器、該氣動伺服閥與該制動器彼此相連。這種機 構異於本發明Μ及圖4與圖5所揭示的機構，因為獨立的 壓力傳慼器被被配給每一個壓力缸埠且該傳感器被固定於 或被插入該伺服閥或該歧管而非被併入一個分開的傳感器 骹體之中。此外，依據本發明的最佳實施例，該流體來源 是液體而非氣體。 Κ這種方式本案揭示一種整合式柔性伺服閥，本發明 的整合式柔性伺服閥在動物電子學的領域之中有特別的效 用，其中壓力回饋訊號被併入供直接驅動伺服閥的柱塞所 用的電子式位置回路而非被併入制動器位置回路。這種液 壓回饋訊號因此與該制動器的速度（正比於該伺服閥的柱 塞位置）被加在一起而非該制動器的位置。瑄樣的结構因 此提供所需的整合式柔性訊號，其完全無關於該制動器位 置回路增益且被用在較高頻的回應回路，因此允許對更突 然的加速度的更好的控制。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. -*1Τ

Claims (1)

1. 317527 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申.請專利範園 1 1 1 -- 種 整 合 式 柔 性 電 動 液 壓 伺 服 閥 f 這 種 電 子 壓 力 1 1 | 伺 服 閥 有 一 柱 塞 被 設 置 在 壓 力 缸 之 中 且 來 回 運 動 9 該 柱 1 "1 塞 針 對 被 供 應 至 一 個 驅 動 馬 達 的 電 子訊 號 K 控 制 在 壓 力 作 請 先 r 閲 1 用 下 從 源 頭 流 到 對 汽 缸 埠 的 流 體 的 流 動 Μ 連 接 該 流 體 * 背 I Λ 至 — 負 荷 t 該 伺 服 閥 有 整 合 式 柔 性 f 該 柔 性 包 括 之 注 1 1 一 種 裝 置 Μ 偵 測 出 現 在 該 汽 缸 埠 的 壓 力 且 提 供 與 之 成 意 事 項 1 1 正 比 的 第 一 種 電 子 回 饋 訊 號 再 填 1 一 種 裝 置 以 偵 測 在 該 汽 缸 之 中 的 該 柱 塞 的 位 置 並 提 供 寫 本 頁 裝 1 與 之 成 正 比 的 第 二 種 電 子 回 饋 訊 號 1 1 一 種 裝 置 傳 送 該 第 一 棰 回 饋 訊 號 至 該 驅 動 馬 達 與 1 I 一 種 裝 置 以 傳 送 該 第 二 種 回 饋 訊 號 至 該 驅 動 馬 達 〇 1 訂 2 Λ 如 申 請 專 利 範 圍 第 1 項 所 述 之 整 合 式 柔 性 電 動 液 1 壓 伺 服 閥 其 中 該 壓 力 偵 測 裝 置 包 括 壓 力 傳 懸 器 裝 置 被 聯 1 1 結 至 該 對 壓 力 缸 埠 0 1 1 3 如 請 專 利 範 圍 第 2 項 所 述 之 整 合 式 柔 性 電 動 液 'L、 壓 词 服 閥 其 中 該 壓 力 傳 感 器 裝 置 包 括 一 個 分 開 的 壓 力 傳 i | 感 器 被 聯 结 於 每 個 汽 缸 埠 0 1 1 4 如 串 請 專 利 範 圍 第 3 項 所 述 之 整 合 式 柔 性 電 動 液 1 1 壓 伺 服 閥 包 括 涸 殻 體 itk 界 定 該 汽 缸 其 中 每 一 個 分 開 I 的 壓 力 傳 感 器 被 設 置 在 該 穀 體 之 中 〇 I · I 5 Ν 如 申 請 專 利 範 圍 第 1 項 所 逑 之 整 合 式 柔 性 電 動 液 1 1 壓 伺 服 閥 包 括 —- 個 殼 體 與 一 根 歧 管 該 殼 體 界 定 該 汽 缸 1 1 > 該 歧 管 形 成 第 一 通 道 與 第 二 通 道 被 聯 結 於 該 埠 9 該 殼 體 1 1 - 1- 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 317527 々、申請專利範圍 被架設在該歧管上*其中每一個分開的傳感器被設置於該 歧管之中且被聯結於該第一通道與第二通道之中的一條。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 6、 如申請專利範圍第2項所述之整合式柔性電動液 壓伺服閥，其中用於聯結該第一回饋訊號的裝置是一個直 流電聯结裝置。 7、 如申請專利範圍第6項所述之整合式柔性電動液 壓伺服閥，其中該直流電聯结裝置包括一電線延遲補償裝 置。 8、 如申請專利範圍第1項所述之整合式柔性電動液 壓伺服閥，其中該壓力偵測裝置包括一個壓電傳感器裝置 0 9、 如申請專利範圍第1項所述之整合式柔性電動液 壓伺服閥，其中該伺服閥是直接驅動伺服閥且該第一回饋 訊號被併入該柱塞的電子式位置回路。 1 0、如申請專利範圍第9項所述之整合式柔性電動 液壓伺服閥，其中該第一回饋訊號與第二回饋訊號被加在 一起然後被供應至該驅動馬達。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 11、如申請專利範圍第10項所述之整合式柔性電 動液壓伺服閥，其中該伺服閥是一個整合式系統。 1 2、為被模擬的生物的動作提供自然的外觀的一種 系統，這種系統包括： 一種整合式柔性電動液壓伺服閥，包括一個驅動馬達 以控制來自一個源頭的流體的流動； -2- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 317527 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 經濟部中央標率局員工消費合作社却聚 一種控制訊號的來源，被聯结至該整合式柔性電動液 壓伺服閥Μ控制被模擬的生物的至少一部分Μ移動； 一種制動器，有一個活塞被聯结在該整合式柔性電動 液壓伺服閥與被模擬的生物的至少一部分之間Μ接納來自 該整合式柔性電動液壓伺服閥的流體Μ施加被控制的運動 給被模擬的生物； 一種裝置以連續地偵測出現在該活塞的兩側的壓力且 提供正比於這些壓力的電子回饋訊號； 一種裝置Μ聯結該電子回饋訊號至該驅動馬達； 一種裝置以產生第二回饋訊號Μ代表該活塞的位置； 第一裝置Μ合計該第二回饋訊號與該控制訊號Κ發展 一種差值訊號Μ供應該整合式柔性電動液壓伺服閥；Κ及 第二裝置Κ合計被供應至該第二加法裝置的差值訊號 與壓力回饋訊號。 1 3、如申請專利範圍第1 3項所述之系統，其中該 壓力回饋訊號正比於跨過該活塞的差值壓力。 1 4、如申請專利範圍第1 4項所述之系統，其中該 整合式柔性電動液壓伺服閥是一個直接驅動閥。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 《裝- 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）