(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの圧力室を備え、当該圧力室に導入される流体圧によって駆動されるアクチュエータと、上記各圧力室を連通する通路と、当該通路の途中に設けられてモータにより駆動される双方向吐出ポンプとを備え、当該双方向吐出ポンプの吐出方向を切換えることにより上記アクチュエータの作動方向を切換える流体圧駆動装置において、上記双方向吐出ポンプとモータとの間にセルフロックギヤを設け、当該セルフロックギヤは、上記モータの回転を減速して上記双方向吐出ポンプに伝達すると共に、上記双方向吐出ポンプ側からのトルク入力に対しては回転しないことを特徴とする流体圧駆動装置。
【請求項２】
上記通路に上記双方向吐出ポンプと並列に第一バイパス路と第二バイパス路を設け、当該第一バイパス路に一方の圧力室が高圧となったときに開弁するリリーフ弁とを備え、上記第二のバイパス路に他方の圧力室が高圧となったときに開弁するリリーフ弁とを備えることを特徴とする請求項１に記載の流体圧駆動装置。
【請求項３】
上記第一、第二のバイパス路に、当該各パイパス路に設けたリリーフ弁の下流に絞りをそれぞれ設けることを特徴とする請求項２に記載の流体圧駆動装置。
【請求項４】
上記通路に作動流体を貯留するタンクと、低圧側の圧力室を上記タンクへ接続する低圧優先弁を備えることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の流体圧駆動装置。
【請求項５】
上記セルフロックギヤが曲がり歯傘歯車機構を有し、上記モータの保持トルクで上記双方向吐出ポンプからのトルク入力に対する回転を阻止することを可能とするギヤ比に設定されることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の流体圧駆動装置。
【請求項６】
上記セルフロックギヤが非可逆回転のウォームギヤとすることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の流体圧駆動装置。
【請求項７】
上記アクチュエータがシリンダと、このシリンダ内を軸方向に移動するロッドと、このロッドに固定されると共に上記シリンダ内に摺動可能に挿入されて上記シリンダ内を二つの圧力室に区画するピストンとからなり、上記ロッドの移動により起こる上記アクチュエータの形態変化を感知するセンサを備えることを特徴とする請求項１から請求項６に記載の流体圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被駆動体を駆動して姿勢変化させる駆動装置に関し、特に、流体圧をアクチュエータに導入して被駆動体を駆動する流体圧駆動装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
被駆動体を駆動して姿勢変化させる駆動装置としては、例えば、電気モータ（以下、単に「モータ」という）により被駆動体を駆動するものが知られている。
【０００３】
しかしながら、天体や人工衛星等に常に対向して、その観測や電波の受信等を行う追従装置等の被駆動体を駆動する場合、駆動源をモータとする駆動装置では、被駆動体の姿勢を維持するために何らかの姿勢維持装置が必要である。
【０００４】
また、被駆動体が大型で、特に被駆動体が屋外に設置される場合においては、被駆動体自体の重量に加えて風などによる外力がアクチュエータに作用することから、充分なトルクを得るためにモータの大型化を招く。
【０００５】
そこで、モータにより駆動されるポンプを使用してアクチュエータに流体圧を導入し、被駆動体を駆動する流体圧駆動装置の利用が検討されている。
【０００６】
例えば、上記流体圧駆動装置としては、特許文献１に開示のものが知られている。
【０００７】
この特許文献１に開示の流体圧駆動装置にあっては、二つの圧力室を備え、当該圧力室に導入される流体圧によって駆動されるアクチュエータと、上記各圧力室を連通する通路と、当該通路の途中に設けられてモータにより駆動される双方向吐出ポンプとを有してなる。
【０００８】
そして、上記通路に双方向吐出ポンプと並列に設けられて当該双方向吐出ポンプを迂回するリリーフ弁を備えたバイパス路と、このバイパス路よりも双方向吐出ポンプよりに設けられた電磁シャットオフ弁とを備え、当該電磁シャットオフ弁は、上記通路を連通状態とする連通ポジションと遮断状態とする遮断ポジションとからなる。
【０００９】
上記構成を有することにより、ポンプやアクチュエータを適宜選択することにより、モータを大型化することなく被駆動体を駆動するに際し、充分な動力を得ることが可能となる。
【００１０】
更には、例えば、モータを駆動せずとも、電磁シャットオフ弁を遮断ポジションとして通路を作動流体が移動することを阻止し、被駆動体の姿勢を維持することが可能となる。
【００１１】
尚、アクチュエータに被駆動体側から一定以上の外力が作用した場合には、バイパス路に設けられたリリーフ弁が開弁して駆動装置各部の過負荷を防ぐようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−２７６６０６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記した特許文献１に開示の流体圧駆動装置においては、モータを大型化することがなく、モータが失陥した場合にアクチュエータの作動を停止して被駆動体の姿勢を維持することが可能な点で有用であるが、以下のような改善が求められている。
【００１４】
上記従来の構成にあっては、モータの失陥を感知して電磁シャットオフ弁に伝達するための電気回路が必要となり、構造が複雑で、流体圧駆動装置を生産するに当たりコスト高となる。
【００１５】
また、被駆動体を上記した天体や人工衛星等に常に対向してその観測や電波の受信等を行う追従装置とする場合においては、追従装置を駆動するアクチュエータを微動制御する必要がある。
【００１６】
つまり、従来の流体圧駆動装置においては、モータの回転数に対するアクチュエータの駆動量が大きく、アクチュエータを精度よく微動制御することが困難である。
【００１７】
そこで、本発明は、上記した事情を鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、電磁シャットオフ弁を使用することなく通路を遮断状態とすると共に、アクチュエータを微動制御する際の精度を向上することが可能で、微動制御に適した流体圧駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するための手段は、二つの圧力室を備え、当該圧力室に導入される流体圧によって駆動されるアクチュエータと、上記各圧力室を連通する通路と、当該通路の途中に設けられてモータにより駆動される双方向吐出ポンプとを備え、当該双方向吐出ポンプの吐出方向を切換えることにより上記アクチュエータの作動方向を切換える流体圧駆動装置において、上記双方向吐出ポンプとモータとの間にセルフロックギヤを設け、当該セルフロックギヤは、上記モータの回転を減速して上記双方向吐出ポンプに伝達すると共に、上記双方向吐出ポンプ側からのトルク入力に対しては回転しないことを特徴とすることである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、双方向吐出ポンプとモータとの間にセルフロックギヤを設け、当該セルフロックギヤが双方向吐出ポンプ側からのトルク入力に対しては回転しないことから、風などの外力がアクチュエータに作用する場合においても、モータは上記外力による双方向吐出ポンプ側からのトルク入力を受けて回転することがなく、双方向吐出ポンプが上記外力により発生した油圧で回されることを防ぐ。
【００２０】
また、モータが失陥した場合においても、上記セルフロックギヤを備えることにより、双方向吐出ポンプ側からのトルク入力を受けてモータが回転して作動流体が通路内を移動することを阻止し、通路を遮断状態としてアクチュエータの作動を停止し被駆動体の姿勢を維持することが可能となる。
【００２１】
更には、セルフロックギヤがモータの回転を減速して双方向吐出ポンプに伝達することから、アクチュエータを微動制御する際の精度を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態における流体圧駆動装置の流体圧回路図。
【図２】本発明に係る液体圧駆動装置の使用状態を示す側面図。
【図３】本発明の他の実施の形態における流体圧駆動装置の流体圧回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を示す液体圧駆動装置について、図面を参照して説明する。
【００２４】
本発明の実施の形態を示す液体圧駆動装置は、図１に示すように、二つの圧力室２１、２２を備え、当該圧力室２１、２２に導入される流体圧によって駆動されるアクチュエータ２と、上記各圧力室２１、２２を連通する通路１０と、当該通路１０の途中に設けられてモータＭにより駆動される双方向吐出ポンプＰとを備え、当該双方向吐出ポンプＰの吐出方向を切換えることにより上記アクチュエータ２の作動方向を切換える。
【００２５】
そして、上記双方向吐出ポンプＰとモータＭとの間にセルフロックギヤ３が設けられてなり、当該セルフロックギヤ３は、上記モータＭの回転を減速して上記双方向吐出ポンプＰに伝達すると共に、上記双方向吐出ポンプＰ側からのトルク入力に対しては回転しない。
【００２６】
つまり、双方向吐出ポンプＰとモータＭとの間にセルフロックギヤ３を設け、当該セルフロックギヤ３が双方向吐出ポンプＰ側からのトルク入力に対しては回転しないことから、風などの外力がアクチュエータ２に作用する場合においても、モータＭは上記外力による双方向吐出ポンプＰ側からのトルク入力を受けて回転することがなく、双方向吐出ポンプＰが上記外力により駆動されることを防ぐ。
【００２７】
また、モータＭが失陥した場合においても、上記セルフロックギヤ３を備えることにより、双方向吐出ポンプＰ側からのトルク入力を受けてモータＭが回転して作動流体が通路１０内を移動することを阻止し、通路１０を遮断状態としてアクチュエータ２の作動を停止し被駆動体の姿勢を維持することが可能となる。
【００２８】
更には、セルフロックギヤ３がモータＭの回転を減速して双方向吐出ポンプＰに伝達することから、アクチュエータ２を微動制御する際の精度を向上することことが可能となる。
【００２９】
図２には、本発明に係る上記流体圧駆動装置を、天体の日周運動に追従してその観測を行うことを目的とする追従装置に利用した一実施の形態を示す。
【００３０】
上記追従装置は、天体の観測を行う観測部４０と、当該観測部４０を支える支持部４１と、上記観測部４０を天体の日周運動に追従させるための追従手段４とを有してなる。
【００３１】
当該追従手段４は、仰角調整手段４ａと方位角調整手段４ｂとからなり、図２には、仰角調整手段４ａとして本発明に係る流体圧駆動装置を用いた実施の形態を示す。
【００３２】
即ち、本発明に係る流体圧駆動装置は、観測部４０と支持部４１との間に設けられ、観測部４０を駆動して観測部４０と支持部４１とのなす角度を変更し、これにより追従装置の仰角を調整する。
【００３３】
この場合において、本発明に係る流体圧駆動装置によって駆動される被駆動体は観測部４０であり、以下の説明において被駆動体とは、別段の定めがない限り、観測部４０をいうものとする。
【００３４】
上記方位角調整手段４ａは、基台４２と、この基台４２に水平方向に回転可能に設けられて上記支持部４１が起立する回転台４３と、当該回転台４３を駆動する駆動手段（図示せず）とからなり、当該駆動手段により回転台４３を回転して追従装置の方位角を調整する。
【００３５】
上記駆動手段として本発明に係る流体圧駆動装置を用いることも勿論可能であり、この場合にあっては、本発明に係る流体駆動装置を使用することによる上記効果を達成できる。この場合における被駆動体は、回転台４３が相当する。
【００３６】
尚、本実施の形態においては、本発明に係る流体圧駆動装置を天体の観測を目的とする追従装置に使用しているがこの限りではなく、天体の日周運動のように単位時間当たりの移動量の少ない他の観察物の追従や、その他の微動制御を要する装置に使用することも可能である。
【００３７】
そして、本発明に係る上記流体圧駆動装置は、図２に示すように、適宜部材を介して上記追従装置の観測部４０と支持部４１との間に仰角調整手段４ａとして設けられ、図１に示すように、伸縮して追従装置の仰角を変更するアクチュエータ２と、当該アクチュエータ２に流体圧を導入してアクチュエータ２を伸縮させる流体圧回路１とからなる。
【００３８】
そして、上記アクチュエータ２は、追従装置の観測部４０にその上端側を揺動可能に設けられたシリンダ２０と、このシリンダ２０内を軸方向に移動すると共に基端側を支持部に揺動可能に設けられたロッド２３と、このロッド２３の先端に固定されると共に上記シリンダ２０内に摺動可能に挿入されて上記シリンダ２０内を二つの圧力室２１、２２に区画するピストン２４とからなるシリンダ装置である。
【００３９】
即ち、上記構成を備えることにより、ロッド２３の移動によるアクチュエータ２の伸縮に伴い観測部４０と支持部４１とがなす角度が変化し、追従装置の仰角を調整することが可能である。
【００４０】
上記追従装置の仰角の調整、即ち、アクチュエータ２の伸縮量の調整は、上記ピストン２４の位置を感知するセンサ２５によって得た位置情報に基づき、アクチュエータ２の各圧力室２１、２２に作動流体を導入する指示を出すコントローラ（図示せず）によって行われる。
【００４１】
上記センサ２５は、シリンダ２０内に設けられてピストン２４を貫通するセンサロッド２６に対するピストン２４の位置を感知する。
【００４２】
そして、上記センサ２５は、その位置情報をコントローラに伝達することにより、コントローラはアクチュエータ２の伸縮状態を把握することが可能であるが、アクチュエータ２の伸縮状態を把握するための手段はこの限りでなく、適宜選択することが可能である。
【００４３】
尚、追従装置の仰角を調整すればよいので、観測部４０と支持部４１とがなす角度を角度センサにより感知し、その角度に基づいてアクチュエータ２の伸縮を行うとしても良い。
【００４４】
また、上記アクチュエータ２はシリンダ装置に限らず、適宜構成を選択することが可能であり、図示しないが、円筒形のハウジングと、このハウジング内に回転自在に設けられると共に二つの圧力室に区画するベーンとからなるロータリーアクチュエータ等を採用することも可能である。
【００４５】
上記アクチュエータ２に流体圧を導入してアクチュエータ２を伸縮させる前記流体圧回路１は、アクチュエータ２の各圧力室２１、２２を連通する通路１０と、この通路１０の途中に設けられてモータＭにより駆動される双方向吐出ポンプＰと、上記モータＭと上記双方向吐出ポンプＰとの間に設けたセルフロックギヤ３とを有してなる。
【００４６】
そして、上記コントローラからの指示を受けて上記モータＭがセルフロックギヤ３を介して上記双方向吐出ポンプＰを駆動し、アクチュエータ２を伸張させる場合には、双方向吐出ポンプＰを正転させて反ロッド側の圧力室２１に作動流体を導入し、アクチュエータ２を収縮させる場合には、双方向吐出ポンプ２を反転させてロッド側の圧力室２２に作動流体を導入する。
【００４７】
上記通路１０は、双方向吐出ポンプＰと並列に、第一、第二バイパス路１１、１２と、作動流体を貯留するタンクＴと、低圧側の圧力室を上記タンクＴへ接続する低圧優先弁５とを備えてなり、この低圧優先弁５と反ロッド側の圧力室２１とを連通する通路１０を反ロッド側通路１０Ａ、上記低圧優先弁５とロッド側の圧力室２２とを連通する通路１０をロッド側通路１０Ｂとする。
【００４８】
上記低圧優先弁５は、反ロッド側の圧力室２１がロッド側の圧力室２２よりも低圧となったとき、反ロッド側通路１０ＡとタンクＴとを連通してロッド側通路１０ＢとタンクＴとを不通とする反ロッド側圧力室連通ポジション５ａと、ロッド側の圧力室２２が反ロッド側の圧力室２１よりも低圧となったとき、ロッド側通路１０ＢとタンクＴとを連通して反ロッド側通路１０ＡとタンクＴとを不通とするロッド側圧力室連通ポジション５ｃと、上記反ロッド側圧力室連通ポジション５ａと上記ロッド側圧力室連通ポジション５ｂとの間に設けられて、各圧力室２１、２２の圧力差がないとき、即ち、双方向吐出ポンプＰが停止しているときに、反ロッド側通路１０Ａとロッド側通路１０ＢとタンクＴとを連通状態とする通路連通ポジション５ｂとからなる。
【００４９】
つまり、反ロッド側圧力室連通ポジション５ａ及びロッド側圧力室連通ポジション５ｃを備えることにより、双方向吐出ポンプＰの吸込側に位置して低圧側となる圧力室をタンクＴとを連通し、各圧力室２１、２２に収容される作動流体に過不足を生じさせることがない。
【００５０】
即ち、通常、本実施の形態で示すような片ロッド型のシリンダ装置たるアクチュエータ２において、ピストン２４がシリンダ２０内を移動した場合には、各圧力室２１、２２においてロッド２３の出没する体積相当量の作動流体の過不足が生じる。
【００５１】
しかしながら、上述したように低圧側となる圧力室はタンクＴと連通するため、過不足する分の作動流体はタンクＴに吸収され、各圧力室２１、２２に作動流体の過不足が生じてピストン２４の円滑な移動を妨げたり、シリンダ２０や通路１０に負荷をかけたりすることがない。
【００５２】
また、各圧力室２１、２２の圧力差がないときに、通路１０とタンクＴとを連通状態とする通路連通ポジション５ｂを備えることにより、双方向吐出ポンプＰを稼動していない場合に、温度変化による作動流体の体積変化を上記タンクＴで補償することが可能となる。
【００５３】
そして、双方向吐出ポンプＰと並列に設けられる上記第一バイパス路１１は、反ロッド側２１の圧力室が高圧となったときに開弁するリリーフ弁１１ａと、このリリーフ弁１１ａの下流に位置する絞り１１ｂとを備え、上記第二のバイパス路１２は、ロッド側の圧力室２２が高圧となったときに開弁するリリーフ弁１２ａと、このリリーフ弁１２ａの下流に位置する絞り１２ｂとを備えてなる。
【００５４】
即ち、当該構成を備えることにより、アクチュエータ２に外力が作用して圧力室２１、２２が加圧された場合に、各リリーフ弁１１ａ、１２ａが開弁して、加圧された圧力室と通じる通路１０に負荷がかかることを防ぐと共に、上記絞り１１ｂ、１２ｂにより流量が制限されることから、アクチュエータ２の伸縮が急激に起こらず被駆動体の姿勢変化を緩慢にして、被駆動体が急激に姿勢変化することを防止することが可能となる。
【００５５】
次に、双方向吐出ポンプＰとモータＭとの間に設けられるセルフロックギヤ３は、歯車機構を有し、上記モータＭの保持トルクで上記双方向吐出ポンプＰからのトルク入力に対する回転を阻止することを可能とするギヤ比に設定される。
【００５６】
例えば、上記非可逆性の歯車機構として、ギヤ比が１対９０から１２０の曲がり歯傘歯車、例えば、ハイポイド（登録商標）ギヤ等を採用することが好ましい。
【００５７】
つまり、上記歯車機構を採用することにより、歯数比が大きく、従って大きいギヤ比を得ることが可能となる。
【００５８】
また、上記ギヤ比はこの限りではなく、双方向吐出ポンプＰからのトルク入力に対する回転を阻止することが可能な範囲であれば、ギヤ比を適宜選択することができる。
【００５９】
当該ギヤ比を備えることにより、風などの外力がアクチュエータ２に作用する場合においても、モータＭは上記外力による双方向吐出ポンプＰ側からのトルク入力を受けて回転することがなく、双方向吐出ポンプＰが上記外力により駆動されることを防ぐ。
【００６０】
また、モータＭが失陥した場合においても、上記セルフロックギヤ３を備えることにより、双方向吐出ポンプＰ側からのトルク入力を受けてモータＭが回転し、作動流体が通路１０内を移動することを阻止して通路１０を遮断状態とし、これによりアクチュエータ２の作動を停止して被駆動体の姿勢を維持することが可能となる。
【００６１】
更には、セルフロックギヤ３がモータＭの回転を減速して双方向吐出ポンプＰに伝達することから、ギヤ比を上記設定とした場合においては、モータＭの回転数に対するアクチュエータ２の駆動量が小さい。
【００６２】
例えば、上記ギヤ比を１対１２０とした場合においては、モータＭが１２０回転したときセルフロックギヤ３が１回転することから、モータＭの回転数に対するアクチュエータ２の駆動量が従来の１／１２０となる。
【００６３】
つまり、上記ギヤ比とすることにより、アクチュエータ２を微動制御する際の精度を向上することことが可能となる。
【００６４】
更には、上記場合にあっては、モータＭの必要とするトルクが１／１２０となるため、モータＭの小型化を図ることが可能となる。
【００６５】
また、上記セルフロックギヤ３を非可逆回転のウォームギヤとしても良く、この場合においても上記ギヤ比を有する歯車機構と同様の効果を得ることが可能である。
【００６６】
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく改造、変形及び変更を行うことができることは理解すべきである。
【００６７】
例えば、図３に示すように、本発明の上記構成に加えて、風力測定結果により開弁制御される電磁ソレノイド６を設けるとしても良い。
【００６８】
上記電磁ソレノイド６は、上記第一、第二のバイパス路１１、１２の上流側で、これらと並列に設けた第三のバイパス路１５の途中に設けられてなり、上記第三のバイパス路１５を連通状態とする連通ポジション６ａと、上第三のバイパス路を遮断状態とする遮断ポジション６ｂとを有してなる。
【００６９】
そして、上記当該第三のバイパス路１５には、上記電磁ソレノイド６と直列に絞り１５ｂが設けられてなり、当該構成を備えることにより、強風の際には、上記絞り１５ｂによって作動流体の流速が制限されることのみによってアクチュエータ２の伸張速度が制限され、被駆動体が強風に煽られて減速されながら姿勢変化することが可能である。
【００７０】
よって、被駆動体に作用する外力を逃がして、当該被駆動体を支える追従装置における各部材の負荷を軽減することが可能となる。
【００７１】
また、図２、３には、アクチュエータ２を片ロッド型のシリンダ装置として記載したがこの限りではなく、両ロッド型の装置としても良い。
【００７２】
上記ロッド径が等しい場合には、各圧力室２１、２２の断面積が等しくなり、各圧力室２１、２２においてピストン２４の移動に伴う作動流体の過不足が起こらず、タンクＴの容量を小さくすることが可能であり、タンクＴの容量は温度変化による作動流体の体積変化分を補償可能であれば足りる。
【符号の説明】
【００７３】
Ｍ  モータ
Ｐ  双方向吐出ポンプ
Ｔ  タンク
１  流体圧回路
２  アクチュエータ
３  セルフロックギヤ
４  追従手段
５  低圧優先弁
６  電磁ソレノイド
１０  通路
１１  第一バイパス路
１２  第二バイパス路
１５  第三バイパス路
２０  シリンダ
２１、２２  圧力室
２３  ロッド
２４  ピストン
２５  センサ
２６  センサロッド
【図１】
0005417073.tif 000002
【図２】
0005417073.tif 000003
【図３】
0005417073.tif 000004