(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有するシリンダと、
前記内部空間に収容され、前記シリンダと共に一対の圧力室を形成し、前記シリンダに対して相対移動するピストンと、
前記一対の圧力室の一方に接続され、且つ、第１流体シリンダ、第１電動モータ及び第１直動機構を有している第１アクチュエータと、
前記一対の圧力室の他方に接続され、且つ、第２流体シリンダ、第２電動モータ及び第２直動機構を有している第２アクチュエータと、
前記シリンダに対する前記ピストンの位置を検出する位置検出器と、
前記一対の圧力室のいずれか一方の圧力室における圧力を検出する圧力検出器と、
前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータを制御する制御器と、を備え、
前記制御器は、
前記位置検出器により検出された位置が目標位置に近づくように前記第１アクチュエータを制御し、前記圧力検出器により検出された圧力が目標圧力に近づくように前記第２アクチュエータを制御するよう構成され、
前記第１アクチュエータの制御において、前記目標位置、及び、前記位置検出器により検出された前記ピストンの位置に基づいて、前記第１電動モータの目標回転速度を算出し、
前記目標回転速度、及び、回転速度センサにより検出された前記第１電動モータの回転速度に基づいて、又は、前記目標回転速度、及び、前記位置検出器により検出された前記ピストンの位置に応じた移動速度に基づいて、前記第１電動モータの回転を制御している、アクチュエータ装置。
【請求項２】
前記シリンダは、前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータにより前記一対の圧力室のそれぞれの液体の圧力が調整される液圧シリンダ、または、前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータにより前記一対の圧力室のそれぞれの気体の圧力が調整される気圧シリンダである、請求項１に記載のアクチュエータ装置。
【請求項３】
前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータが液圧シリンダまたは気圧シリンダである、請求項１または２に記載のアクチュエータ装置。
【請求項４】
先端が医療用器具の施術部分に接続され、かつ、基端が前記ピストンに結合されるロッドをさらに備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項５】
内部空間を有するシリンダと、
前記内部空間に収容され、前記シリンダと共に一対の圧力室を形成し、前記シリンダに対して相対移動するピストンと、
前記一対の圧力室の一方に接続され、且つ、第１流体シリンダ、第１電動モータ及び第１直動機構を有している第１アクチュエータと、
前記一対の圧力室の他方に接続され、且つ、第２流体シリンダ、第２電動モータ及び第２直動機構を有している第２アクチュエータと、
前記シリンダに対する前記ピストンの位置を検出する位置検出器と、
前記一対の圧力室のいずれか一方の圧力室における圧力を検出する圧力検出器と、を備えた、アクチュエータ装置の制御方法であって、
前記位置検出器により検出された位置が目標位置に近づくように前記第１アクチュエータを制御し、前記圧力検出器により検出された圧力が目標圧力に近づくように前記第２アクチュエータを制御し、
前記第１アクチュエータの制御において、前記目標位置、及び、前記位置検出器により検出された前記ピストンの位置に基づいて、前記第１電動モータの目標回転速度を算出し、
前記目標回転速度、及び、回転速度センサにより検出された前記第１電動モータの回転速度に基づいて、又は、前記目標回転速度、及び、前記位置検出器により検出された前記ピストンの位置に応じた移動速度に基づいて、前記第１電動モータの回転を制御する、アクチュエータ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダを備えるアクチュエータ装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダを備えるアクチュエータ装置を用いた例として、たとえば、特許文献１の手術用ロボットなどが知られている。この手術用ロボットは鉗子を備え、鉗子にはその開閉部を開閉するピストンおよびシリンダが設けられている。
【０００３】
また、ピストンの位置決めを行いつつ、シリンダの圧力室の圧力を制御する装置として、たとえば、特許文献２の液圧装置が知られている。この液圧装置には、液圧シリンダ、ロッド、液圧シリンダと流路により接続される液圧ポンプ、および液圧ポンプを駆動する電動モータが設けられている。液圧シリンダに対するロッドの位置、および、シリンダに接続される流路の圧力に基づいて、電動モータを制御している。そして、この位置制御および圧力制御を切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１００６７７号公報
【特許文献２】特開２００４−２６３６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の手術用ロボットのようなシリンダは小型であるため、ピストンに作用する推力に対してピストンとシリンダとの間の摩擦力が大きい。これにより、シリンダに対しピストンを動かす際、シリンダとピストンとの間に作用する動摩擦抵抗と静止摩擦抵抗との違いによってスティックスリップ現象が生じ易い。これにより、ピストンが円滑に移動せず、高精度な位置決めを行うことができない。
【０００６】
また、位置決め精度を向上させるためには、シリンダの圧力室における圧力を一定に保つことが要求される。しかしながら、特許文献２の液圧装置では、位置制御および圧力制御を切り替えて行っている。これにより、シリンダの圧力を一定に保つことは困難であるため、高い精度の位置決めを維持することができない。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、高精度に位置決めを行うことができるアクチュエータ装置および制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様に係るアクチュエータ装置は、内部空間を有するシリンダと、前記内部空間に収容され、前記シリンダと共に一対の圧力室を形成し、前記シリンダに対して相対移動するピストンと、前記一対の圧力室の一方に接続される第１アクチュエータと、前記一対の圧力室の他方に接続される第２アクチュエータと、前記シリンダに対する前記ピストンの位置を検出する位置検出器と、前記一対の圧力室のいずれか一方の圧力室における圧力を検出する圧力検出器と、前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータを制御する制御器と、を備え、前記制御器は、前記位置検出器により検出された位置が目標位置に近づくように前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータの一方を制御し、前記圧力検出器により検出された圧力が目標圧力に近づくように前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータの他方を制御するよう構成されている。
【０００９】
この構成によれば、シリンダに対するピストンの位置を第１アクチュエータおよび第２アクチュエータの一方のアクチュエータで制御すると同時に、ピストンにより仕切られたシリンダ内の圧力を他方のアクチュエータで制御することができる。このため、ピストンの位置を高精度に位置決めし、かつ、位置決め精度を高く維持することができる。
【００１０】
このアクチュエータ装置では、前記シリンダは、前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータにより前記一対の圧力室のそれぞれの液体の圧力が調整される液圧シリンダ、または、前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータにより前記一対の圧力室のそれぞれの気体の圧力が調整される気圧シリンダであってもよい。
【００１１】
また、アクチュエータ装置では、前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータが液圧シリンダまたは気圧シリンダであってもよい。
【００１２】
さらに、アクチュエータ装置は、先端が医療用器具の施術部分に接続され、かつ、基端が前記ピストンに結合されるロッドをさらに備えてもよい。これにより、高い位置決め精度が要求される医療用器具の施術部分をピストンの動きに連動させて、この位置決めを高い精度で行うことができる。
【００１３】
本発明の他の態様に係るアクチュエータ装置の制御方法は、内部空間を有するシリンダと、前記内部空間に収容され、前記シリンダと共に一対の圧力室を形成し、前記シリンダに対して相対移動するピストンと、前記一対の圧力室の一方に接続される第１アクチュエータと、前記一対の圧力室の他方に接続される第２アクチュエータと、前記シリンダに対する前記ピストンの位置を検出する位置検出器と、前記一対の圧力室のいずれか一方の圧力室における圧力を検出する圧力検出器と、を備えた、アクチュエータ装置の制御方法であって、前記位置検出器により検出された位置が目標位置に近づくように前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータの一方を制御し、前記圧力検出器により検出された圧力が目標圧力に近づくように前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータの他方を制御する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、以上に説明した構成を有し、高精度に位置決めを行うことができるアクチュエータ装置および制御方法を提供することができるという効果を奏する。
【００１５】
本発明の上記目的、他の目的、特徴および利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係るアクチュエータ装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００１８】
（実施の形態）
まず、本発明の実施の形態に係るアクチュエータ装置１０の構成について、図１を参照して説明する。以下、本発明に係るアクチュエータ装置１０を医療用器具１１に適用した場合について説明する。ただし、アクチュエータ装置１０は医療用器具１１に適用する場合に限定されない。
【００１９】
医療用器具１１は、たとえば、ロボットアームなどのマニピュレータ（図示せず）に接続されている。医療用器具１１としては、たとえば、鉗子、焼灼器、電気メスおよび撮像装置が例示され、この実施の形態では、鉗子が採用されている。医療用器具１１は、アクチュエータ装置１０、可動部１２および施術部分１３を備えている。施術部分１３として鉗子の開閉部が用いられている。可動部１２は、リンク機構であって、アクチュエータ装置１０の動きを施術部分１３に応じた動きに変換する。この実施の形態では、ピストン２１の動きを施術部分１３である開閉部の開閉動作に代えている。
【００２０】
アクチュエータ装置１０は、シリンダ２０、ピストン２１、第１アクチュエータ３０、第２アクチュエータ４０、位置検出器２２、圧力検出器２３および制御器５０を備えている。制御器５０は、たとえば、ユーザの操作による指令が入力される入力器（図示せず）と接続されていてもよい。
【００２１】
シリンダ２０は、液圧シリンダであり、油および生理食塩水などの液体が作動流体として用いられる。シリンダ２０は小径の小型シリンダであって、たとえば、その径が５ｍｍ程度である。シリンダ２０は、内部空間を有し、たとえば、円筒形状の側壁部および側壁部の両端開口のそれぞれを覆う端壁部により構成されている。シリンダ２０の内部空間にはピストン２１が収容されている。
【００２２】
ピストン２１は、たとえば、円盤形状であって、シリンダ２０と共に一対の圧力室２４、２５を形成する。ピストン２１の側端にはパッキン２６が設けられている。パッキン２６は、樹脂およびゴムなどにより形成されており、ピストン２１の側端とシリンダ２０の側壁部との隙間に介在する。これにより、ピストン２１がシリンダ２０に対して相対移動可能な状態で、パッキン２６は隙間を密閉する。
【００２３】
ロッド２７は、たとえば、棒状の長尺部材であって、その基端がピストン２１に結合されている。ロッド２７は、シリンダ２０の内部空間を通り、シリンダ２０の端壁部を貫通して、その先端に医療用器具１１の施術部分１３が接続されている。
【００２４】
第１アクチュエータ３０は、一対の圧力室２４、２５の一方（この実施の形態では、ロッド側圧力室）２４に第１経路２８により接続されている。このロッド側圧力室２４は、ロッド２７が通っているロッド２７側の圧力室である。第１アクチュエータ３０は、第１経路２８を介して液体をロッド側圧力室２４に対し供給または排出して、ロッド側圧力室２４における液体の圧力を調整する。
【００２５】
第１アクチュエータ３０は、この実施の形態では、液圧シリンダである。第１アクチュエータ３０は、第１シリンダ３１、第１ピストン３２、第１ロッド３３、第１直動機構３４および第１モータ３５を備えている。第１シリンダ３１は、液圧シリンダであって、そのヘッド側の圧力室（ヘッド側第１圧力室）３６は、シリンダ２０のロッド側圧力室２４に第１経路２８により連通している。第１ロッド３３は第１ピストン３２から延びて、第１直動機構３４を介して第１モータ３５に接続される。第１モータ３５は、たとえば、両方向に回転可能なサーボモータであり、この回転運動は制御器５０に制御される。第１モータ３５には、その回転速度を検出する第１回転速度センサ３７が設けられており、この検出位置は制御器５０に出力される。第１直動機構３４は第１モータ３５の回転運動を直線運動に変換し、この直線運動は第１ロッド３３を介して第１ピストン３２に伝達される。
【００２６】
第２アクチュエータ４０は、一対の圧力室２４、２５の他方（この実施の形態では、ヘッド側圧力室）２５に第２経路２９により接続されている。このヘッド側圧力室２５は、ロッド２７が通っていないヘッド側の圧力室である。第２アクチュエータ４０は、第２経路２９を介して液体をヘッド側圧力室２５に対し供給または排出して、ヘッド側圧力室２５における液体の圧力を調整する。
【００２７】
第２アクチュエータ４０は、この実施の形態では、液圧シリンダである。第２アクチュエータ４０は、第２シリンダ４１、第２ピストン４２、第２ロッド４３、第２直動機構４４および第２モータ４５を備えている。第２シリンダ４１は、液圧シリンダであって、そのヘッド側の圧力室（ヘッド側第２圧力室）４６は、シリンダ２０のヘッド側圧力室２５に第２経路２９により連通している。第２ロッド４３は第２ピストン４２から延びて、第２直動機構４４を介して第２モータ４５に接続される。第２モータ４５は、たとえば、両方向に回転可能なサーボモータであり、この回転運動は制御器５０に制御される。第２モータ４５には、その回転速度を検出する第２回転速度センサ４７が設けられており、この検出位置は制御器５０に出力される。第２直動機構４４は第２モータ４５の回転運動を直線運動に変換し、この直線運動は第２ロッド４３を介して第２ピストン４２に伝達される。
【００２８】
位置検出器２２は、シリンダ２０に対するピストン２１の位置を検出するセンサであり、たとえば、光または磁気を利用したセンサが例示される。ピストン２１の位置は、ピストン２１の移動方向、たとえば、円盤形状のピストン２１に対して直交する方向の位置である。また、ピストン２１の位置は、たとえば、初期値からの移動量の積算した値であってもよいし、または、シリンダ２０の基準位置からのピストン２１の距離であってもよい。位置検出器２２は、たとえば、ロッド２７に設けられ、検出した位置を制御器５０へ出力する。
【００２９】
圧力検出器２３は、シリンダ２０のヘッド側圧力室２５における圧力を検出するセンサであり、検出した圧力を制御器５０へ出力する。圧力検出器２３には、たとえば、歪ゲージまたは圧電効果を利用したセンサが例示される。圧力検出器２３は、この実施の形態では、第２経路２９に設けられている。ただし、圧力検出器２３は、ヘッド側圧力室２５または、第２シリンダ４１のヘッド側第２圧力室４６に設けられていてもよい。
【００３０】
制御器５０は、演算部（図示せず）および記憶部（図示せず）を備えている。制御器５０は、たとえば、マイクロコントローラ等のコンピュータを備えたロボットコントローラである。なお、制御器５０は、集中制御する単独の制御器によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御器によって構成されていてもよい。
【００３１】
記憶部には、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が用いられ、ロボットコントローラとしての基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部は、ＣＰＵ等が用いられ、記憶部に記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、アクチュエータ装置１０の第１アクチュエータ３０および第２アクチュエータ４０を制御する。
【００３２】
制御器５０は、第１制御部５１および第２制御部５２を備えている。第１制御部５１は、位置制御部５３、第１速度制御部５４および第１インバータ部５５を有し、第２制御部５２は、圧力制御部５６、第２速度制御部５７および第２インバータ部５８を有している。第１インバータ部５５は第１モータ３５に第１配線により接続され、第１配線に第１カレントセンサ５９が設けられている。第２インバータ部５８は第２モータ４５に第２配線により接続され、第２配線に第２カレントセンサ６０が設けられている。
【００３３】
第１制御部５１は、たとえば、位置検出器２２により検出された位置が目標位置に近づくように第１アクチュエータ３０および第２アクチュエータ４０の一方（この実施の形態では、第１アクチュエータ３０）を制御する。第２制御部５２は、圧力検出器２３により検出された圧力が目標圧力に近づくように第１アクチュエータ３０および前記第２アクチュエータ４０の他方（この実施の形態では、第２アクチュエータ４０）を制御する。
【００３４】
次に、アクチュエータ装置１０の動作（制御方法）について、図１を参照して説明する。この動作は制御器５０により制御される。たとえば、ユーザによる入力器の操作によって、目標位置が第１制御部５１に入力され、目標圧力が第２制御部５２に入力される。
【００３５】
この目標位置は、医療用器具１１を到達すべき位置に配置するためのピストン２１の位置である。目標圧力は、種々の条件に応じて変化する圧力であってもよいし、変化しない一定の圧力であってもよい。たとえば、医療用器具１１に外力が加わったり、医業用器具の向きが変わってピストン２１に作用する医療用器具１１の重力が変化したりした際に、ピストン２１の位置が変化しないように、ピストン２１の位置を維持することができる圧力である。また、ピストン２１が移動する際に、スティックスリップ現象を抑制するように、シリンダ２０とピストン２１との間の摩擦力がピストン２１の推力に対してできるだけ小さくなる圧力である。この際、シリンダ２０の耐久性などを考慮して目標圧力は設定される。
【００３６】
また、第１制御部５１の位置制御部５３は、位置検出器２２により検出された位置からピストン２１の位置（現在位置）を取得する。そして、ピストン２１の目標位置と現在位置との差分（位置差分）を算出し、位置差分に応じた第１モータ３５の目標回転速度を求める。なお、位置差分と目標回転速度は予め設定されている。たとえば、位置差分が大きい場合には第１モータ３５の回転速度を速めるように第１モータ３５の目標回転速度は高く設定される。また、位置差分が０の場合には第１モータ３５の目標回転速度が０に設定される。これにより、第１モータ３５の回転速度が０になり、ピストン２１が目標位置に位置づけられる。
【００３７】
第１速度制御部５４は、第１回転速度センサ３７により検出された第１モータ３５の回転速度（現回転速度）を取得する。そして、第１モータ３５の現回転速度と第１モータ３５の目標回転速度との差分（速度差分）を算出する。この速度差分に応じた目標電流を求める。なお、速度差分と目標電流との関係は予め定められている。
【００３８】
第１インバータ部５５は、第１カレントセンサ５９により検出された電流（検出電流）を取得し、目標電流と検出電流との差分（電流差分）を求める。そして、電流差分が小さくなるように第１モータ３５の回転を制御する。
【００３９】
これにより、第１モータ３５が回転し、この回転運動が第１直動機構３４を介して第１ピストン３２に伝達される。第１ピストン３２は第１シリンダ３１に対しては位置差分に応じて移動する。そして、第１ピストン３２がヘッド側へ移動すると、ヘッド側第１圧力室３６からロッド側圧力室２４に液体が供給される。
【００４０】
これに対し、第１ピストン３２が第１ロッド３３側へ移動すると、ロッド側圧力室２４からヘッド側第１圧力室３６に液体が排出される。この液体の供給または排出によるロッド側圧力室２４とヘッド側圧力室２５との差圧に応じた推力により第１ピストン３２が目標位置へ移動し、第１ピストン３２に接続された医療用器具１１が到達すべき位置に配置される。
【００４１】
一方、第２制御部５２の圧力制御部５６は、圧力検出器２３により検出された圧力からシリンダ２０のロッド側圧力室２４の圧力（現在圧力）を取得する。そして、ロッド側圧力室２４の目標圧力と現在圧力との差分（圧力差分）を算出し、圧力差分に応じて第２モータ４５の目標回転速度を求める。この圧力差分と第２モータ４５の目標回転速度との関係は予め定められている。たとえば、圧力差分が大きいほど、第２モータ４５の回転速度を速めるように第２モータ４５の目標回転速度は高く設定される。また、圧力差分が０の場合には第２モータ４５の目標回転速度が０に設定される。これにより、第２モータ４５の回転速度が０になり、ロッド側圧力室２４の圧力が目標圧力に維持される。
【００４２】
第２速度制御部５７は、第２回転速度センサ４７により検出された第２モータ４５の回転速度（現回転速度）を取得する。そして、第２モータ４５の現回転速度と目標回転速度との差分（速度差分）を算出する。この速度差分に応じた目標電流を求める。なお、速度差分と目標電流との関係は予め定められている。
【００４３】
第２インバータ部５８は、第２カレントセンサ６０により検出された電流（検出電流）を取得し、目標電流と検出電流との差分（電流差分）を求め、電流差分が小さくなるように第２モータ４５の回転を制御する。
【００４４】
これにより、第２モータ４５が回転し、この回転運動が第２直動機構４４を介して第２ピストン４２に伝達される。第２ピストン４２は第２シリンダ４１に対しては圧力差分に応じて移動する。これにより、第２ピストン４２がヘッド側へ移動すると、ヘッド側第２圧力室４６からヘッド側圧力室２５に液体が供給される。一方、第２ピストン４２が第２ロッド４３へ移動すると、ヘッド側圧力室２５からヘッド側第２圧力室４６に液体が排出される。この液体の供給または排出によりヘッド側圧力室２５の圧力が目標圧力に調整される。
【００４５】
このように、１つのシリンダ２０を第１アクチュエータ３０および第２アクチュエータ４０で制御している。これにより、シリンダ２０に対するピストン２１の位置とシリンダ２０の圧力室の圧力との２つの変数を同時に制御することができる。
【００４６】
この第１アクチュエータ３０および第２アクチュエータ４０の一方によりシリンダ２０に対するピストン２１の位置制御を行うと共に、他方によりシリンダ２０の圧力室の圧力制御を行っている。これにより、ピストン２１の位置を目標位置に移動させつつ、シリンダ２０の圧力室の圧力を種々の条件に応じた最適な任意の圧力に調整することができる。
【００４７】
また、ピストン２１の推力Ｆは、ロッド側圧力室２４の液体から受ける力Ｆ１、ヘッド側圧力室２５の液体から受ける力Ｆ２、および、その他の力Ｆ３により決まる。ロッド側圧力室２４の力Ｆ１は、ロッド側圧力室２４の液体がピストン２１に作用する圧力と面積との積により算出される。ヘッド側圧力室２５の力Ｆ２は、ヘッド側圧力室２５の液体がピストン２１に作用する圧力と面積との積により算出される。その他の力Ｆ３としては、たとえば、ピストン２１とシリンダ２０との間の摩擦力が挙げられる。
【００４８】
このピストン２１の推力Ｆ＝｜Ｆ１−Ｆ２｜−Ｆ３として表される。ここで、Ｆ１、Ｆ２がＦ、Ｆ３より非常に大きい（Ｆ、Ｆ３＜＜Ｆ１、Ｆ２）場合、ピストン２１の位置を高精度に定めることができる。
【００４９】
また、シリンダ２０とピストン２１との間の摩擦力がピストン２１の推力に対して小さくなるようにロッド側圧力室２４の圧力が調整されると、スティックスリップ現象を抑制し、高精度でピストン２１を位置決めすることができる。
【００５０】
（その他の実施の形態）
上記実施の形態では、シリンダ２０に液圧シリンダを用いたが、これに代えて、シリンダ２０に気圧シリンダを用いてもよい。この場合、気圧シリンダには、空気などが作動流体として用いられる。
【００５１】
上記実施の形態では、第１アクチュエータ３０に第１シリンダ３１などを用い、第２アクチュエータ４０に第２シリンダ４１などを用いた。ただし、第１アクチュエータ３０および第２アクチュエータ４０は、シリンダ２０のロッド側圧力室２４およびヘッド側圧力室２５の液体の圧力をそれぞれ調整することができるものであれば、これに限定されない。
【００５２】
上記実施の形態では、第１シリンダ３１および第２シリンダ４１に液圧シリンダを用いたが、これに代えて、第１シリンダ３１および／または第２シリンダ４１に気圧シリンダを用いてもよい。この場合、気圧シリンダには、空気などが作動流体として用いられる。
【００５３】
上記実施の形態では、第１アクチュエータ３０がシリンダ２０のロッド側圧力室２４に接続され、第２アクチュエータ４０がシリンダ２０のヘッド側圧力室２５に接続された。ただし、これに限定されず、第１アクチュエータ３０がシリンダ２０のヘッド側圧力室２５に接続され、第２アクチュエータ４０がシリンダ２０のロッド側圧力室２４に接続されてもよい。
【００５４】
上記実施の形態では、シリンダ２０に対するピストン２１の位置制御が第１アクチュエータ３０により行われ、シリンダ２０のヘッド側圧力室２５の圧力制御が第２アクチュエータ４０により行われた。ただし、これに限定されず、シリンダ２０に対するピストン２１の位置制御が第２アクチュエータ４０により行われ、シリンダ２０のヘッド側圧力室２５の圧力制御が第１アクチュエータ３０により行われもよい。さらに、この位置制御および圧力制御を制御中に切り替えてもよい。この場合、圧力検出器２３は、第１経路２８、ロッド側圧力室２４またはヘッド側第１圧力室３６に設けられ、シリンダ２０のロッド側圧力室２４における圧力を検出する。
【００５５】
上記実施の形態では、第１回転速度センサ３７による検出値に基づいた第１モータ３５の現回転速度から第１モータ３５の目標電流を求めた。ただし、これに限らず、ピストン２１の移動速度から第１モータ３５の目標電流を求めてもよい。
【００５６】
この場合、第１速度制御部５４は、たとえば、位置検出器２２による検出位置が微分されたピストン２１の移動速度（現移動速度）を取得する。そして、この現移動速度と位置制御部５３からの目標回転速度との差分（速度差分）を算出し、速度差分に応じた目標電流を求める。この速度差分と目標電流との関係は予め定められている。
【００５７】
上記実施の形態では、第２制御部５２は、圧力制御部５６、第２速度制御部５７および第２インバータ部５８を有していた。そして、圧力制御部５６が圧力差分に応じて第２モータ４５の目標回転速度を求め、第２速度制御部５７が目標回転速度と第２回転速度センサ４７からの現回転速度との差分に応じて目標電流を求めた。これに対し、第２制御部５２は、圧力制御部５６および第２インバータ部５８を有していてもよい。この場合、圧力制御部５６は、圧力差分に応じて第２モータ４５の目標電流を求めてもよい。なお、圧力差分と目標電流との関係は予め定められている。
【００５８】
上記実施の形態において、アクチュエータ装置１０は補正部をさらに有していてもよく、また、補正部は制御器５０に備えられていてもよい。たとえば、入力器から目標位置および目標圧力が入力されると、補正部は、現在位置、負荷条件、個体差および周辺環境などの条件に応じて、目標位置を補正してもよい。これにより各条件を応じてより高精度にピストン２１を目標位置に位置決めすることができる。
【００５９】
上記実施の形態において、圧力検出器２３は、シリンダ２０のヘッド側圧力室２５における圧力を検出した。ただし、圧力検出器２３は、シリンダ２０のロッド側圧力室２４における圧力を検出してもよい。この場合、圧力検出器２３は、第１経路２８、ロッド側圧力室２４またはヘッド側第１圧力室３６に設けられていてもよい。
【００６０】
上記実施の形態では、第１モータ３５に第１回転速度センサ３７が設けられ、第２モータ４５に第２回転速度センサ４７が設けられている。これに対し、第１回転速度センサ３７に代えて第１位置センサが第１モータ３５に設けられ、第２回転速度センサ４７に代えて第２位置センサが第２モータ４５に設けられてもよい。この場合、第１位置センサは、第１モータ３５のロータ位置を検出し、第１モータ３５の回転量を記憶して制御器５０に出力する。第２位置センサは、第２モータ４５のロータ位置を検出し、第２モータ４５の回転量を記憶して制御器５０に出力する。制御器５０の第１速度制御部５４は第１位置センサの回転量を微分して第１モータ３５の回転速度（現回転速度）を算出し、第２速度制御部５７は第２位置センサの回転量を微分して第２モータ４５の回転速度（現回転速度）を算出する。
【００６１】
また、上記全実施の形態は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせてもよい。
【００６２】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のアクチュエータ装置および制御方法は、高精度に位置決めを行うことができるアクチュエータ装置および制御方法等として有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  ：アクチュエータ装置
１２  ：医療用器具
２０  ：シリンダ
２１  ：ピストン
２２  ：位置検出器
２３  ：圧力検出器
２４  ：ロッド側圧力室（圧力室）
２５  ：ヘッド側圧力室（圧力室）
２７  ：ロッド
３０  ：第１アクチュエータ
４０  ：第２アクチュエータ
５０  ：制御器
【図１】
0006511010.tif 000002