(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁気的なエネルギーにより粘性が変化する機能性流体を充填した環状の配管と、該環状配管の機能性流体の流れる方向を切りかえる第１ないし第４の切替手段と、前記第１及び第２の切替手段の間において前記環状配管に一端が連通されるとともに、前記第３及び第４の切替手段の間において前記環状配管に他端が連通され、前記環状配管内の機能性流体を加圧または減圧する圧力発生手段と、前記第２及び第３の切替手段の間において前記環状配管に一端が連通されるとともに、前記第４及び第１の切替手段の間において前記環状配管に他端が連通されたシリンダとを備え、該シリンダの両端に作用する圧力差によってシリンダ内のピストンを移動させるアクチュエータであって、
前記圧力発生手段内におけるピストンの位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段の検出結果に基づいて前記第１ないし第４の切替手段の切替動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記位置検出手段にて検出されるピストンの位置が前記シリンダ内における死点位置に到達してから一定時間経過後に前記第１ないし第４の切替手段の切替動作が行われるように制御するものであるアクチュエータ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記切替動作において、前記第１ないし第４の切替手段が、一旦、機能性流体の流れる方向を制御しない開放状態となってから、機能性流体を流す方向に応じた制御状態に切り替わるように制御するものである請求項１記載のアクチュエータ装置。
【請求項３】
前記第１ないし第４の切替手段は、前記環状配管を等分する位置に配置されているものであり、前記シリンダは、前記第２及び第３の切替手段間を等分する位置に一端が連通され、前記第４及び第１の切替手段間を等分する位置に他端が連通されているものである請求項１または２記載のアクチュエータ装置。
【請求項４】
前記圧力発生手段は、前記第１及び第２の切替手段に繋がる配管内の機能性流体を吸引すると同時に、前記第３及び第４の切替手段に繋がる配管内に機能性流体を吐出するモードと、前記第１及び第２の切替手段に繋がる配管内に機能性流体を吐出すると同時に、前記第３及び第４の切替手段に繋がる配管内の機能性流体を吸引するモードとが、繰り返されるポンプを含むものである請求項１ないし３のいずれかに記載のアクチュエータ装置。
【請求項５】
前記第１ないし第４の切替手段は、前記環状配管の機能性流体に電磁気的エネルギーを印加する第１ないし第４のエネルギー印加手段を夫々含み、前記圧力発生手段は、前記第１及び第２のエネルギー印加手段の間において前記環状配管に一端が連通されるとともに、前記第３及び第４のエネルギー印加手段間において前記環状配管に他端が連通され、前記環状配管内の機能性流体を加圧または減圧するものである請求項１ないし４のいずれかに記載のアクチュエータ装置。
【請求項６】
前記第１ないし第４のエネルギー印加手段は、前記環状配管を等分する位置に配置されるものであり、前記圧力発生手段は、前記第１及び第２のエネルギー印加手段間を等分する位置に一端が連通され、前記第３及び第４のエネルギー印加手段間を等分する位置に他端が連通されるものであり、前記シリンダは、前記第２及び第３のエネルギー印加手段間を等分する位置に一端が連通され、前記第４及び第１のエネルギー印加手段間を等分する位置に他端が連通されるものである請求項５記載のアクチュエータ装置。
【請求項７】
電磁気的なエネルギーにより粘性が変化する機能性流体を充填した環状の配管と、該配管の４箇所において機能性流体に電磁気的エネルギーを印加する第１ないし第４のエネルギー印加手段と、第１及び第２のエネルギー印加手段の間において前記配管に一端が連通されるとともに、第３及び第４のエネルギー印加手段の間において前記配管に他端が連通され、前記配管内の機能性流体を加圧または減圧する圧力発生手段と、第２及び第３のエネルギー印加手段の間において前記配管に一端が連通されるとともに、第４及び第１のエネルギー印加手段の間において前記配管に他端が連通されたシリンダとを備え、該シリンダの両端に作用する圧力差によってシリンダ内のピストンを移動させるアクチュエータであって、
前記圧力発生手段内におけるピストンの位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段の検出結果に基づいて前記第１ないし第４のエネルギー印加手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記位置検出手段にて検出されるピストンの位置が前記シリンダ内における死点位置に到達してから一定時間経過後に前記第１ないし第４のエネルギー印加手段の切替動作が行われるように制御するものであるアクチュエータ装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記切替動作において、前記第１ないし第４のエネルギー印加手段が、一旦、前記第１ないし第４のエネルギー印加手段全てにエネルギーが印加されない開放状態となってから、前記第１ないし第４のエネルギー印加手段のうち機能性流体を流す方向に応じた２つのエネルギー印加手段にエネルギーが印加される制御状態に切り替わるように制御するものである請求項７記載のアクチュエータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁気的なエネルギーにより粘性が変化する機能性流体を動作流体として使用したアクチュエータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動作流体を用いたアクチュエータとしては、一般に油圧式のものが多く用いられている。この油圧式のアクチュエータは、圧力源であるモータやポンプ等からの圧力を、動作流体である油を介して、シリンダ内に配置されたピストンに伝達し、ピストンを移動させるものである。
【０００３】
そして、ピストンを往復動させるために、圧力源からピストンに伝達される圧力の方向を切り換える弁機構が配備されている。この弁機構としては、通常、複数の電磁弁を組み合わせて用いることが多く、各電磁弁を開閉制御することにより、ピストンの移動方向が切り換えられる。
【０００４】
しかしながら、このような従来の油圧式のアクチュエータにおいては、電磁弁の反応速度が遅いため、高速で駆動されるモータやポンプの動作に対応することができず、高速、且つ、木目細かい制御を行うことができないという問題があった。
【０００５】
これに対して、特開平１１−３０３８０４号公報には、動作流体として電気粘性流体を用い、電極対によりその流量を変化させるアクチュエータ装置が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このアクチュエータ装置では、油圧式のアクチュエータと比較して応答速度を速くすることができるものの、ポンプの動作に同期して電極対の印加電圧を変化させているため、ポンプから発生される圧力がピストンに伝達されるまでの間、電極対の反応に対してピストンの反応が遅延してしまう。このような遅延が生じた場合、電気粘性流体が配管内を逆流する虞があり、アクチュエータ装置の運転効率が低下していまうという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、動作流体として機能性流体を用いたアクチュエータ装置の運転効率を向上させたアクチュエータ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のアクチュエータ装置は、電磁気的なエネルギーにより粘性が変化する機能性流体を充填した環状の配管と、その環状配管の機能性流体の流れる方向を切りかえる第１ないし第４の切替手段と、第１及び第２の切替手段の間において環状配管に一端が連通されるとともに、第３及び第４の切替手段の間において環状配管に他端が連通され、環状配管内の機能性流体を加圧または減圧する圧力発生手段と、第２及び第３の切替手段の間において環状配管に一端が連通されるとともに、第４及び第１の切替手段の間において環状配管に他端が連通されたシリンダとを備え、そのシリンダの両端に作用する圧力差によってシリンダ内のピストンを移動させるアクチュエータであって、圧力発生手段内におけるピストンの位置を検出する位置検出手段と、その位置検出手段の検出結果に基づいて前記第１ないし第４の切替手段の切替動作を制御する制御手段とを備え、制御手段は、位置検出手段にて検出されるピストンの位置がシリンダ内における死点位置に到達してから一定時間経過後に前記第１ないし第４の切替手段の切替動作が行われるように制御するものである。
【０００９】
このような構成において、第２の切替手段において、シリンダの一端側に繋がる環状配管が開放され、第４の切替手段において、シリンダの他端側に繋がる環状配管が開放されている場合、圧力発生手段が第１及び第２の切替手段に繋がる配管内の機能性流体を加圧するとシリンダ内のピストンが一端側から他端側に移動し、逆に、圧力発生手段が第３及び第４の切替手段に繋がる配管内の機能性流体を加圧するとシリンダ内のピストンが他端側から一端側に移動する。
【００１０】
一方、第１の切替手段において、シリンダの他端側に繋がる環状配管が開放され、第３の切替手段において、シリンダの一端側に繋がる環状配管が開放されている場合、圧力発生手段が第１及び第２の切替手段に繋がる配管内の機能性流体を加圧するとシリンダ内のピストンが他端側から一端側に移動し、逆に、圧力発生手段が第３及び第４の切替手段に繋がる配管内の機能性流体を加圧するとシリンダ内のピストンが一端側から他端側に移動する。
【００１１】
そして、ピストンを移動させたい方向に応じて、制御手段が第１ないし第４の切替手段を切り替える。その際、位置検出手段にて検出されるピストンの位置がシリンダ内における死点位置に到達してから一定時間経過後に切替動作が行われる。
【００１２】
また、制御手段は、切替動作において、第１ないし第４の切替手段が、一旦、機能性流体の流れる方向を制御しない開放状態となってから、機能性流体を流す方向に応じた制御状態に切り替わるように制御するものである。
【００１３】
このような構成において、ピストンの位置がシリンダ内における死点位置に到達すると、第１ないし第４の切替手段が開放状態となり、配管内の機能性流体に作用する圧力が平準化される。その後、一定時間経過後に、第１及び第２の切替手段にてシリンダの一端側／他端側に繋がる機能性流体の流路が閉鎖されるとともに、第３及び第４の切替手段にてシリンダの他端側／一端側に繋がる機能性流体の流路が閉鎖される。
【００１４】
これにより、第１ないし第４の切替手段は、互いに圧力差のない状態で切り替えられるため、切り替え後に圧力発生手段から発生される圧力が効率的にピストンに伝達される。
【００１５】
また、第１ないし第４の切替手段は、環状配管を等分する位置に配置されているものであり、シリンダは、第２及び第３の切替手段間を等分する位置に一端が連結され、第４及び第１の切替手段間を等分する位置に他端が連通されているものである。
【００１６】
これにより、第2の切替手段から、環状配管の第２及び第３の切替手段間を等分する部分、シリンダ、環状配管の第１及び第４の切替手段間を等分する部分を経て第４の切替手段に至る機能性流体の流路と、第３の切替手段から、環状配管の第２及び第３の切替手段間を等分する部分、シリンダ、環状配管の第１及び第４の切替手段間を等分する部分を経て第１の切替手段に至る機能性流体の流路とが対称となり、両流路における圧損が等しくなる。
【００１７】
また、圧力発生手段は、第１及び第２の切替手段に繋がる配管内の機能性流体を吸引すると同時に、第３及び第４の切替手段に繋がる配管内に機能性流体を吐出するモードと、第１及び第２の切替手段に繋がる配管内に機能性流体を吐出すると同時に、第３及び第４の切替手段に繋がる配管内の機能性流体を吸引するモードとが、繰り返されるポンプを含むものである。
【００１８】
また、第１ないし第４の切替手段は、環状配管の機能性流体に電磁気的エネルギーを印加する第１ないし第４のエネルギー印加手段を夫々含み、圧力発生手段は、第１及び第２のエネルギー印加手段の間において環状配管に一端が連通されるとともに、第３及び第４のエネルギー印加手段間において環状配管に他端が連通され、環状配管内の機能性流体を加圧または減圧するものである。
【００１９】
このような構成において、第２及び第４のエネルギー印加手段を駆動して、その位置における機能性流体の粘性を高くしている場合、圧力発生手段が、第１及び第２のエネルギー印加手段間の機能性流体を加圧するとシリンダ内のピストンが一端側から他端側に移動し、逆に、第３及び第４のエネルギー印加手段間の機能性流体を加圧するとシリンダ内のピストンが他端側から一端側に移動する。
【００２０】
一方、第１及び第３のエネルギー印加手段を駆動して、その位置における機能性流体の粘性を高くしている場合、圧力発生手段が、第１及び第２のエネルギー印加手段間の機能性流体を加圧するとシリンダ内のピストンが他端側から一端側に移動し、逆に、第３及び第４のエネルギー印加手段間の機能性流体を加圧するとシリンダ内のピストンが一端側から他端側に移動する。
【００２１】
そして、ピストンを移動させたい方向に応じて、制御手段が第１及び第３のエネルギー印加手段と、第２及び第４のエネルギー印加手段とをそれぞれ１組として駆動させる。その際、位置検出手段にて検出されるピストンの位置がシリンダ内における死点位置に到達してから一定時間経過後に切替動作が行われる。
【００２２】
また、第１ないし第４のエネルギー印加手段は、環状配管を等分する位置に配置されるものであり、圧力発生手段は、第１及び第２のエネルギー印加手段間を等分する位置に一端が連通され、第３及び第４のエネルギー印加手段間を等分する位置に他端が連通されるものであり、シリンダは、第２及び第３のエネルギー印加手段間を等分する位置に一端が連通され、第４及び第１のエネルギー印加手段間を等分する位置に他端が連通されるものである。
【００２３】
これにより、環状配管において、第１及び第２のエネルギー印加手段間を等分する位置から、第１のエネルギー印加手段、シリンダ、第３のエネルギー印加手段を経て第３及び第４のエネルギー印加手段間を等分する位置に至る機能性流体の流路と、第３及び第４のエネルギー印加手段間を等分する位置から、第４のエネルギー印加手段、シリンダ、第２のエネルギー印加手段を経て第１及び第２のエネルギー印加手段間を等分する位置に至る機能性流体の路とが対称となり、両流路における圧損が等しくなる。
【００２４】
また、本発明のアクチュエータ装置は、電磁気的なエネルギーにより粘性が変化する機能性流体を充填した環状の配管と、その配管の４箇所において機能性流体に電磁気的エネルギーを印加する第１ないし第４のエネルギー印加手段と、第１及び第２のエネルギー印加手段の間において配管に一端が連通されるとともに、第３及び第４のエネルギー印加手段の間において配管に他端が連通され、配管内の機能性流体を加圧または減圧する圧力発生手段と、第２及び第３のエネルギー印加手段の間において配管に一端が連通されるとともに、第４及び第１のエネルギー印加手段の間において配管に他端が連通されたシリンダとを備え、そのシリンダの両端に作用する圧力差によってシリンダ内のピストンを移動させるアクチュエータであって、圧力発生手段内におけるピストンの位置を検出する位置検出手段と、その位置検出手段の検出結果に基づいて第１ないし第４のエネルギー印加手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、位置検出手段にて検出されるピストンの位置がシリンダ内における死点位置に到達してから一定時間経過後に第１ないし第４のエネルギー印加手段の切替動作が行われるように制御するものである。
【００２５】
また、制御手段は、切替動作において、第１ないし第４のエネルギー印加手段が、一旦、第１ないし第４のエネルギー印加手段全てにエネルギーが印加されない開放状態となってから、第１ないし第４のエネルギー印加手段のうち機能性流体を流す方向に応じた２つのエネルギー印加手段にエネルギーが印加される制御状態に切り替わるように制御するものである。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２７】
本実施の形態において、図１はアクチュエータ装置の概略構成を表す構成図、図２は図１のアクチュエータ装置におけるポンプ部の概略構成を表す構成図、図３は図１のアクチュエータ装置の動作を説明するフローチャート、図４及び図５は図１のアクチュエータ装置の動作を説明する動作説明図、図６は図４及び図５におけるアクチュエータ装置の動作モードを説明する表、図７は動作モードの切替タイミングを説明するタイムチャートである。
【００２８】
アクチュエータ装置は、図１に示すように、直動式のアクチュエータとして機能するアクチュエータ部１と、そのアクチュエータ部１に対して圧力を印加するポンプ部２と、アクチュエータ部１及びポンプ部２を所定の経路で接続する配管部３と、その配管部３の４箇所に設けられたバルブ部４とを備えており、これら各部の内部には、電圧を印加することにより粘性が高くなる電気粘性流体が充填されている。
【００２９】
配管部３は、内径及び長さが等しい第１〜第４の部分配管３１〜３４を備えており、これら第１〜第４の部分配管３１〜３４を順次接合して１つの環状の配管を構成している。第１及び第２の部分配管３１、３２の接合部分に第２のバルブ部４２が配置され、第２及び第３の部分配管３２、３３の接合部分に第３のバルブ部４３が配置され、第３及び第４の部分配管３３、３４の接合部分に第４のバルブ部４４が配置され、第４及び第１の部分配管３４、３１の接合部分に第１のバルブ部４１が配置されている。これにより、第１〜第４の部分配管３１〜３４で構成される環状配管を４等分する位置に第１〜第４のバルブ部４１〜４４がそれぞれ配置されることになる。なお、第１〜第４の部分配管３１〜３４で構成される環状配管内には電気粘性流体が充填されている。
【００３０】
第１のバルブ部４１は、陰極電極４１ａと陽極電極４１ｂとからなる電極対で構成され、第４及び第１の部分配管３４、３１の接合部分を挟み込むように配置されている。同様に、第２のバルブ部４２は、第１及び第２の部分配管３１、３２の接合部分を挟み込むように配置された陰極電極４２ａと陽極電極４２ｂとからなる電極対で構成され、第３のバルブ部４３は、第２及び第３の部分配管３２、３３の接合部分を挟み込むように配置された陰極電極４３ａと陽極電極４３ｂとからなる電極対で構成され、第４のバルブ部４４は、第３及び第４の部分配管３３、３４の接合部分を挟み込むように配置された陰極電極４４ａと陽極電極４４ｂからなる電極対で構成されている。
【００３１】
そして、これら第１〜第４のバルブ部４１〜４４は、それぞれを構成する電極対間に電圧を印加することにより、電極対で挟み込まれた配管内の機能性流体の粘性を高めて、バルブを閉じたような状態とすることができる。
【００３２】
また、配管部３は、アクチュエータ部１と第２の部分配管３２とを繋ぐ第５の部分配管３５と、アクチュエータ部１と第４の部分配管３４とを繋ぐ第６の部分配管３６とを備えている。
【００３３】
アクチュエータ部１は、円筒形状のシリンダ１１と、そのシリンダ１１内において移動可能に配置され、シリンダ１１内の空間を分割するピストン１２とを備えている。なお、シリンダ１１の内部においてピストン１２により分割される空間には、それぞれ電気粘性流体が充填されている。
【００３４】
シリンダ１１の一端１１ａには、第５の部分配管３５の一端が接続され、この第５の部分配管３５の他端は、第２の部分配管３２を２等分する位置に接続されている。シリンダ１１の他端１１ｂには、第６の部分配管３６の一端が接続され、この第６の部分配管３６の他端は、第４の部分配管３４を２等分する位置に接続されている。
【００３５】
そして、シリンダ１１の内部においてピストン１２により分割される空間内に充填された機能性流体それぞれに作用する圧力の差に応じてピストン１２が移動することになる。
【００３６】
更に、配管部３は、ポンプ部２と第１の部分配管３１とを繋ぐ第７の部分配管３７と、ポンプ部２と第３の部分配管３３とを繋ぐ第８の部分配管３８とを備えている。
【００３７】
ポンプ部２は、図２に示すように、第１の圧縮室２１と第２の圧縮室２２とに分割されており、両圧縮室２１、２２内には、電気粘性流体が充填されている。ポンプ部２の第１の圧縮室２１には、第７の部分配管３７の一端が接続され、この第７の部分配管３７の他端には、第１の部分配管３１を２等分する位置に接続されている。ポンプ部２の第２の圧縮室２２には、第８の部分配管３８の一端が接続され、この第８の部分配管３８の他端には、第３の部分配管３３を２等分する位置に接続されている。
【００３８】
また、ポンプ部２は、第１の圧縮室２１内の電気粘性流体を圧縮して第７の部分配管３７に吐出、または第７の部分配管３７内の電気粘性流体を吸引する第１の原動ピストン２３と、第２の圧縮室２２内の電気粘性流体を圧縮して第８の部分配管３８に吐出、または第８の部分配管３８内の電気粘性流体を吸引するための第２の原動ピストン２４とを備えている。第１及び第２の原動ピストン２３、２４は、中心部が磁化を帯びたロッド２５により一体化されており、そのロッド２５の周囲には、ロッド２５を包囲するようにリング状の第１及び第２の電磁石２６、２７が並設されている。
【００３９】
そして、第１の電磁石２６に通電すると、ロッド２５の中心部が第１の電磁石２６側に引き寄せられ、第１の圧縮室２１内から第７の部分配管３７に電気粘性流体が吐出されるとともに、第２の圧縮室２２内に第８の部分配管３８内の電気粘性流体が吸引される。これにより、第７の部分配管３７内の電気粘性流体が加圧され、第８の部分配管３８内の電気粘性流体が減圧される。逆に、第２の電磁石２７に通電すると、同様にして、第７の部分配管３７内の電気粘性流体が減圧され、第８の部分配管３８内の電気粘性流体が加圧される。
【００４０】
また、アクチュエータ装置には、ポンプ部２の第１の圧縮室２１内において、第１の原動ピストン２３が図中実線で示すように左側死点位置に到達したことを検出する第１の位置検出部５１が配置されるとともに、ポンプ部２の第２の圧縮室２２内において、第２の原動ピストン２４が図中破線で示すように右側死点位置に到達したことを検出する第２の位置検出部５２が配置されている。ここで、死点位置とは、ポンプ部２の第１及び第２のピストン２３、２４の可動限界位置を示すものとし、この死点位置において第１及び第２のピストン２３、２４の移動方向が切り替わる。
【００４１】
そして、第１の位置検出部５１は、第１の原動ピストン２３が左側死点位置に到達したことを検出すると、制御部６に検出信号を出力し、また、第２の位置検出部５２は、第２の原動ピストン２４が右側死点位置に到達したことを検出すると、制御部６に検出信号を出力する。
【００４２】
制御部６は、マイコン６１と、そのマイコン６１から出力される制御信号を増幅する第１及び第２のアンプ６２、６３とを備えている。
【００４３】
マイコン６１は、それぞれ死点位置を検出することにより出力される第１及び第２の位置検出部５１、５２の検出信号と、操作者から入力されたアクチュエータ部１の駆動方向を指示する指令信号とに基づいて、第１〜第４のバルブ部４１〜４４に対して制御信号を出力するものである。第１のアンプ６２はその制御信号を増幅して第１及び第３のバルブ部４１、４３に伝達し、第２のアンプ６３はその制御信号を第２及び第４のバルブ部４２、４４に伝達するものである。
【００４４】
第１〜第４の各バルブ部４１〜４４は、マイコン６１からの制御信号に基づき、配管内の機能性流体に電圧を印加した状態と、電圧を印加していない状態とが決定される。電圧が印加された部分では、配管内の電気粘性流体の粘性が高くなり、電気粘性流体の流動が規制される。すなわち、電圧が印加された配管は、弁を閉じたような状態となる。
【００４５】
このような構成のアクチュエータ装置の動作について、以下に具体的に説明する。
【００４６】
まず、アクチュエータ部１のピストン１２を、図４及び図５中黒矢印で示す図示上方向に移動させる場合の動作について、図３のフローチャート及び図７のタイミングチャートに沿って説明する。
【００４７】
アクチュエータ装置の駆動を開始させると、マイコン６１から第１〜第４のバルブ部４１〜４４に対して全てのバルブ部４１〜４４を開放、すなわち、電圧を印加しないように制御する制御信号が出力される。この制御信号を受けて、第１〜第４のバルブ部４１〜４４が開放される。また、併せて、ポンプ部２の原動ピストン２３、２４の往復運動が開始される。
【００４８】
これにより、シリンダ１１の一端及び第５の部分配管３５の接合部分における圧力Ｐ１と、シリンダ１１の他端及び第６の部分配管３６との接合部分における圧力Ｐ２は、図７に示すように、電気粘性流体自体の粘性によって、振幅は小さいが、ポンプ部２の往復に対応した圧力変化を示す。（ステップＳ０１）
そして、第１の位置検出部５１による第１の原動ピストン２３の位置検出と、第２の位置検出５２による第２の原動ピストン２４の位置検出が開始される。このとき、第１の原動ピストン２３が左側死点位置に到達することにより出力される第１の位置検出部５１からの検出信号と、第２の原動ピストン２４が右側死点位置に到達することにより出力される第２の位置検出部５２からの検出信号とが、順次マイコン６１に入力される。（ステップＳ０２）
次に、順次マイコン６１に入力される検出信号の中から、図７の時点Ｔ０における第２の位置検出部５２の検出信号が基準検出信号として選択される。（ステップＳ０３）
その後、マイコン６１は、選択された基準検出信号を受けてから、予め実験等により求めておいたシリンダ１１の両端に作用する圧力差を略０とするために必要な時間Δｔ経過した時点で、図６に示すモードＡに対応した制御信号を出力する。すなわち、このモードＡにおいては、マイコン６１からアンプ６２を介して第１及び第３のバルブ部４１、４３を閉鎖、すなわち電圧を印加するという制御信号が出力されるとともに、アンプ６３を介して第２及び第４のバルブ部４２、４４を開放、すなわち電圧を印加しないという制御信号が出力される。これにより、ポンプ部２にて第７の部分配管３７内の電気粘性流体に加圧された圧力は、図４において矢印で示すように、第１の部分配管３１、第２のバルブ部４２、第２の部分配管３２、第５の部分配管３５を経て、シリンダ１１の一端１１ａからシリンダ１１内の電気粘性流体に伝達され、ピストン１２が図示上方に移動する。（ステップＳ０４）
やがて、時刻Ｔ１において第１の原動ピストン２３が第１の圧縮室２１内において左側死点位置に至ると、第１の位置検出部５１からマイコン６１に検出信号が供給される。マイコン６１は、この検出信号を受けて、第１〜第４のバルブ部４１〜４４を開放、すなわち電圧を印加しないとうい制御信号を出力する。（ステップＳ０５）
そして、予め実験等により求めておいたシリンダ１１の両端に作用する圧力差を略０とするために必要な時間Δｔ経過後、マイコン６１から、図６に示すモードＢに対応した制御信号が出力される。すなわち、このモードＢにおいては、マイコン６１からアンプ６３を介して第２及び第４のバルブ部４２、４４を閉鎖、すなわち電圧を印加するという制御信号が出力されるともに、アンプ６２を介して第１及び第３のバルブ部４１、４３を開放、すなわち電圧を印加しないという制御信号が出力される。これにより、ポンプ部２にて第８の部分配管３８内の電気粘性流体に加圧された圧力は、図５において矢印で示すように、第３の部分配管３３、第３のバルブ部４３、第２の部分配管３２、第５の部分配管３５を経て、シリンダ１１の一端１１ａからシリンダ１１内の電気粘性流体に伝達され、ピストン１２が図示上方に移動する。（ステップＳ０６）
以後、第１及び第２の位置検出部５１、５２にてポンプ部２の第１及び第２の原動ピストン２３、２４の左右死点位置が検出される毎に、検出した時点からΔｔ経過したところでモードＡとＢを切り替えることにより、ピストン１２を図示上方に移動させることができる。
【００４９】
逆に、アクチュエータ部１のピストン１２を、図４及び図５中黒矢印で示す方向と反対方向に移動させる場合は、上述したステップＳ０３、Ｓ０４において、マイコン６１が、第１の位置検出部５１の検出信号を受けて、モードＡに対応した制御信号を出力すれればよい。
【００５０】
このように、本実施の形態によれば、位置検出部５１、５２にて検出されるポンプ部２の原動ピストン２３、２４が左右死点位置に到達してから、一定時間経過後に第１〜第４のバルブ部４１〜４４の切替動作が行われるように制御しているため、切替時において、ポンプ部２及びピストン１２間の圧力伝達の遅延に伴う所望方向と逆方向の力がピストン１２に作用することがなくなる。これにより、ポンプ部２の圧力を効率的にピストン１２に伝達することができ、アクチュエータ装置の運転効率の向上を図ることが可能となる。
【００５１】
また、本実施の形態によれば、位置検出部５１、５２にて検出されるポンプ部２の原動ピストン２３、２４が左右死点位置に到達するタイミングに同期して、第１〜第４のバルブ部４１〜４４を開放し、その後一定時間経過後に第１〜第４のバルブ部４１〜４４の閉塞動作が行われるように制御しているため、シリンダ１１の両端における圧力差が略ゼロになってからバルブ部４１〜４４の閉塞動作が行われる。これにより、ポンプ部２の圧力を効率的にピストン１２に伝達することができ、アクチュエータ装置の更なる運転効率の向上を図ることが可能となる。
【００５２】
また、第１〜第４の部分配管３１〜３４の内径及び長さを等しくし、且つ、第１〜第４のバルブ部４１〜４４を等間隔で配置し、且つ、ポンプ部２に繋がる第７及び第８の部分配管３７、３８を第１及び第３の部分配管３１、３３それぞれを等分する位置に接続し、且つ、アクチュエータ部１に繋がる第５及び第６の部分配管３５、３６を第２及び第４の部分配管３２、３４それぞれを等分する位置に接続しているため、各動作モードにおける機能性流体の流路における圧損が等しくなり、ポンプ部２の１ストロークによって移動するピストン１２の移動量が均一になる。これにより、ピストン１２の移動を精度良く制御することが可能となる。
【００５３】
なお、本実施の形態においては、第１〜第４の部分配管３１〜３４を接合して環状の配管を構成し、その接合部分に第１〜第４のバルブ部４１〜４４を配置する場合について説明したが、予め環状に形成された配管を用いる場合、その配管を４等分した位置に第１〜第４のバルブ部４１〜４４として電極対をそれぞれ配置すればよい。
【００５４】
また、上述した実施の形態においては、動作流体として電界によって粘性が変化する電気粘性流体を用いたが、それに限定されることなく、例えば、磁界によって粘性が変化する磁性流体等の機能性流体を用いてもよい。この場合、エネルギー発生手段としては、コイル等が使用できる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、位置検出手段にて検出されるピストンの位置が前記シリンダ内における死点位置に到達してから一定時間経過後に切替動作が行われるように制御しているため、切替時において、圧力発生手段及びピストン間の圧力伝達の遅延に伴う所望方向と逆方向の力がピストンに作用することがなくなる。これにより、圧力発生手段の圧力を効率的にピストンに伝達することができ、アクチュエータ装置の運転効率の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態におけるアクチュエータ装置の構成を表す構成図である。
【図２】  図１のアクチュエータ装置におけるポンプ部の概略構成を表す構成図である。
【図３】  図１のアクチュエータ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】  図１のアクチュエータ装置の動作を説明する動作説明図である。
【図５】  図１のアクチュエータ装置の動作を説明する動作説明図である。
【図６】  図４及び図５におけるアクチュエータ装置の動作モードを説明する表である。
【図７】  図４及び図５におけるアクチュエータ装置の動作モードを説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１    ：アクチュエータ部
１１  ：シリンダ
１２  ：ピストン
２    ：ポンプ部
３    ：配管部
４１  ：第１のバルブ部
４２  ：第２のバルブ部
４３  ：第３のバルブ部
４４  ：第４のバルブ部
５１  ：第１の位置検出部
５２  ：第２の位置検出部
６    ：制御部
【図１】
0003869617.tif 000002
【図２】
0003869617.tif 000003
【図３】
0003869617.tif 000004
【図４】
0003869617.tif 000005
【図５】
0003869617.tif 000006
【図６】
0003869617.tif 000007
【図７】
0003869617.tif 000008