(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁気的なエネルギーを受けて粘性が変化する機能性流体を動作流体として、シリンダ内のピストンを往復移動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータに対して並列に接続され、該アクチュエータのシリンダ内にピストンを隔てて形成される一対のシリンダ室の内、何れか一方のシリンダ室へ機能性流体を吐出すると共に他方のシリンダ室の機能性流体を吸入するための第１及び第２の流体供給装置と、
前記第１及び第２の流体供給装置の動作を制御する制御回路
とを具え、前記第１及び第２の流体供給装置はそれぞれ、
前記アクチュエータの両シリンダ室に繋がる配管系と、
前記配管系に介在し、シリンダ内におけるピストンの往復移動によって機能性流体を吐出／吸入するポンプ手段と、
前記配管系の複数箇所に配備されて、配管系を流れる機能性流体に電磁気的なエネルギーを与えることによって配管系の複数箇所で機能性流体の流れを阻止し、前記ポンプ手段の吐出口から前記アクチュエータの一方のシリンダ室へ至る流路と、前記アクチュエータの他方のシリンダ室から前記ポンプ手段の吸入口へ戻る流路とを形成するためのバルブ手段
とを具え、前記制御回路は、
前記第１及び第２の流体供給装置に装備されたポンプ手段のピストンの移動方向を検出する第１及び第２の検出手段と、
前記第１及び第２の検出手段からの検出信号に基づいて、前記バルブ手段の動作を制御する制御手段
とを具え、前記制御手段は、前記ポンプ手段のピストン移動方向の切り替わりに伴う吐出口の切り替わりに拘わらず、該吐出口から前記アクチュエータの同じシリンダ室へ至る流路を形成すると共に、前記ポンプ手段のピストン移動方向の切り替わりに伴う吸入口の切り替わりに拘わらず、前記アクチュエータの同じシリンダ室から該吸入口へ戻る流路を形成する様、前記バルブ手段の動作を制御すると共に、前記第１の流体供給装置に装備された第１のポンプ手段と前記第２の流体供給装置に装備された第２のポンプ手段とは、それぞれのピストンの変位位相を互いにずらして駆動されることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項２】
前記機能性流体は電気粘性流体であって、前記バルブ手段は、機能性流体の流路を挟んで両側に配置された一対の電極を具えている請求項１に記載のアクチュエータ装置。
【請求項３】
前記第１の検出手段は、第１のポンプ手段が介在する配管内の機能性流体の流れ方向を検出することによってピストン移動方向を検出するものであり、前記第２の検出手段は、第２のポンプ手段が介在する配管内の機能性流体の流れ方向を検出することによってピストン移動方向を検出するものである請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ装置。
【請求項４】
前記配管系は閉ループを形成する環状配管を具え、該環状配管の２箇所が２本の配管を経て前記アクチュエータの両シリンダ室に繋がると共に、該環状配管の前記２箇所と交差関係の２箇所が１本の配管を経て互いに繋がっており、該１本の配管に前記ポンプ手段が介在すると共に、該環状配管の他の配管との連結点に挟まれた４箇所に前記バルブ手段が配備されている請求項１又は請求項３の何れかに記載のアクチュエータ装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１及び／又は第２の検出手段によって検出される第１及び／又は第２のポンプ手段のピストン移動方向が逆転するタイミングに同期して、前記バルブ手段の動作を制御する請求項１乃至請求項４の何れかに記載のアクチュエータ装置。
【請求項６】
前記制御手段は、
第１のポンプ手段が第１の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むと共に、第２のポンプ手段が第１の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むべく、バルブ手段を制御する第１モードと、
第１のポンプ手段が第１の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むと共に、第２のポンプ手段が第２の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むべく、バルブ手段を制御する第２モードと、
第１のポンプ手段が第２の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むと共に、第２のポンプ手段が第１の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むべく、バルブ手段を制御する第３モードと、
第１のポンプ手段が第２の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むと共に、第２のポンプ手段が第２の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むべく、バルブ手段を制御する第４モード
とを繰り返す請求項１乃至請求項５の何れかに記載のアクチュエータ装置。
【請求項７】
前記第１のポンプ手段と前記第２のポンプ手段は、それぞれのピストンの往復移動の位相を互いに９０度ずらして駆動される請求項６に記載のアクチュエータ装置。
【請求項８】
前記第１及び第２のポンプ手段はそれぞれ、ピストンが一方向へ移動する過程で、該ピストンの速度を時間に対して直線的に変化させる請求項１乃至請求項７の何れかに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を受けて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ものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、動作流体を用いたアクチュエータとしては、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、ポンプから供給される油等の動作流体をシリンダ内へ送り込んで、ピストンを移動させるものである。この種のアクチュエータにおいては、ピストンを往復移動させるために、ピストンの両側に形成された一対のシリンダ室に動作流体を交互に供給するべく、動作流体の供給経路を切り換えるための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って、ピストンの移動方向が切り換えられる。
【０００３】
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、圧油を送るために油圧ポンプや油タンク等が必要となるため、大きく複雑な構造となる問題がある。又、機械的な弁機構を用いるため、負荷側からアクチュエータを動作させることが出来ず、然も、電磁弁の反応速度が遅いため、高速で駆動されるポンプの動作に追従することが出来ず、高速できめ細かい制御を行なうことが困難である問題があった。
この問題を解決するべく、動作流体として電気粘性流体を用いたアクチュエータ装置が提案されている(特開平１１−３０３８０４号参照)。該アクチュエータ装置によれば、油圧式のアクチュエータと比較して高い応答速度を実現することが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、該アクチュエータ装置においては、電気粘性流体を送り出すポンプの動作に、流量が変化しない死点が存在するため、アクチュエータが動作しない死点が存在することとなり、そのため、アクチュエータの動作が脈動的となって、速度制御が困難となる問題点がある。
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において動作性能を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係るアクチュエータ装置は、
電磁気的なエネルギーを受けて粘性が変化する機能性流体を動作流体として、シリンダ内のピストンを往復移動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータに対して並列に接続され、該アクチュエータのシリンダ内にピストンを隔てて形成される一対のシリンダ室の内、何れか一方のシリンダ室へ機能性流体を吐出すると共に他方のシリンダ室の機能性流体を吸入するための第１及び第２の流体供給装置と、
前記第１及び第２の流体供給装置の動作を制御する制御回路
とを具えている。
【０００６】
前記第１及び第２の流体供給装置はそれぞれ、
前記アクチュエータの両シリンダ室に繋がる配管系と、
前記配管系に介在し、シリンダ内におけるピストンの往復移動によって機能性流体を吐出／吸入するポンプ手段と、
前記配管系の複数箇所に配備されて、配管系を流れる機能性流体に電磁気的なエネルギーを与えることによって配管系の複数箇所で機能性流体の流れを阻止し、前記ポンプ手段の吐出口から前記アクチュエータの一方のシリンダ室へ至る流路と、前記アクチュエータの他方のシリンダ室から前記ポンプ手段の吸入口へ戻る流路とを形成するためのバルブ手段
とを具えている。
【０００７】
前記制御回路は、
前記第１及び第２の流体供給装置に装備されたポンプ手段のピストンの移動方向を検出する第１及び第２の検出手段と、
前記第１及び第２の検出手段からの検出信号に基づいて、前記バルブ手段の動作を制御する制御手段
とを具え、前記制御手段は、前記ポンプ手段のピストン移動方向の切り替わりに伴う吐出口の切り替わりに拘わらず、該吐出口から前記アクチュエータの同じシリンダ室へ至る流路を形成すると共に、前記ポンプ手段のピストン移動方向の切り替わりに伴う吸入口の切り替わりに拘わらず、前記アクチュエータの同じシリンダ室から該吸入口へ戻る流路を形成する様、前記バルブ手段の動作を制御する。又、前記第１の流体供給装置に装備された第１のポンプ手段と前記第２の流体供給装置に装備された第２のポンプ手段とは、それぞれのピストンの変位位相を互いにずらして駆動される。
【０００８】
上記本発明のアクチュエータ装置においては、第１の流体供給装置に装備されている第１のポンプ手段と、第２の流体供給装置に装備されている第２のポンプ手段を、互いに位相をずらして駆動する。この過程で、制御回路は、各ポンプ手段の動作方向(ピストン移動方向)に応じて、各検出手段からの検出信号に基づいて、各バルブ手段の動作を制御する。
これによって、前記ポンプ手段のピストン移動方向の切り替わりに伴う吐出口の切り替わりに拘わらず、その吐出口から前記アクチュエータの同じシリンダ室へ至る流路が形成されると共に、前記ポンプ手段のピストン移動方向の切り替わりに伴う吸入口の切り替わりに拘わらず、前記アクチュエータの同じシリンダ室からその吸入口へ戻る流路が形成される。
この結果、第１及び第２の流体供給装置の両方からアクチュエータの一方のシリンダ室へ機能性流体が吐出されると共に、アクチュエータの他方のシリンダ室から第１及び第２の流体供給装置の両方へ機能性流体が吸入されて、アクチュエータのピストンは同じ方向へ移動する。
【０００９】
この過程で、第１のポンプ手段と第２のポンプ手段は、互いに位相をずらして動作するので(図６(ａ)(ｂ)参照)、第１のポンプ手段から吐出される機能性流体の流量の変化と、第２のポンプ手段から吐出される機能性流体の流量の変化も、同様に位相がずれることになる(図６(ｃ)参照)。ところが、上述の如く各ポンプ手段の動作方向(ピストン移動方向)が逆転しても、バルブ手段の切替えによって、各ポンプ手段から吐出される機能性流体はアクチュエータの同じシリンダ室へ送り込まれるので、第１のポンプ手段からアクチュエータへ供給される機能性流体の流量と第２のポンプ手段からアクチュエータへ供給される機能性流体の流量とは、互いに逆の位相で変動することになる(図６(ｄ)参照)。
この結果、第１のポンプ手段からアクチュエータへ供給される機能性流体の流量と第２のポンプ手段からアクチュエータへ供給される機能性流体の流量の合計は略一定の値となって(図６(ｅ)参照)、アクチュエータのピストンは略等しい速度で一方向へ移動するのである。
【００１０】
具体的構成において、前記機能性流体は電気粘性流体であって、前記バルブ手段は、電気粘性流体の流路を挟んで両側に配置された一対の電極を具えている。
該具体的構成においては、一つの電極間に電圧を印加すると、これによって形成される電界中の電気粘性流体の粘性が増大して、流れに対する抵抗が増大し、流れが殆ど止まることになる。これによって、バルブを閉じたような状態とすることが出来る。
【００１１】
又、具体的構成において、前記第１の検出手段は、第１のポンプ手段が介在する配管内の機能性流体の流れ方向を検出することによってピストン移動方向を検出するものであり、前記第２の検出手段は、第２のポンプ手段が介在する配管内の機能性流体の流れ方向を検出することによってピストン移動方向を検出するものである。
【００１２】
又、具体的構成において、前記配管系は閉ループを形成する環状配管を具え、該環状配管の２箇所が２本の配管を経て前記アクチュエータの両シリンダ室に繋がると共に、該環状配管の前記２箇所と交差関係の２箇所が１本の配管を経て互いに繋がっており、該１本の配管に前記ポンプ手段が介在すると共に、該環状配管の他の配管との連結点に挟まれた４箇所に前記バルブ手段が配備されている。
該具体的構成によれば、環状配管に配備された４つのバルブ手段の内、互いに対角位置に配備された２つのバルブ手段を開くと共に、互いに対角位置に配備された他の２つのバルブ手段を閉じることによって、ポンプ手段の動作方向(ピストンの移動方向)に応じて、ポンプ手段の吐出口からアクチュエータの一方のシリンダ室へ至る流路が形成されると共に、アクチュエータの他方のシリンダ室からポンプ手段の吸入口へ至る流路が形成される。そして、ポンプ手段の動作方向(ピストンの移動方向)が逆転したときは、開くべき対角位置の２つのバルブ手段と閉じるべき対角位置の２つのバルブ手段を入れ替えることによって、ポンプ手段の吐出口からアクチュエータの一方のシリンダ室へ至る流路が形成されると共に、アクチュエータの他方のシリンダ室からポンプ手段の吸入口へ至る流路が形成される。
この様にバルブ手段の開閉を切り替えることによって、ポンプ手段の動作方向に拘わらず、常に、ポンプ手段からアクチュエータの同じシリンダ室へ機能性流体を吐出する共に、アクチュエータの同じシリンダ室からポンプ手段へ機能性流体を吸入することが出来る。
【００１３】
又、具体的構成において、前記制御手段は、前記第１及び／又は第２の検出手段によって検出される第１及び／又は第２のポンプ手段のピストン移動方向が逆転するタイミングに同期して、前記バルブ手段の動作を制御する。
これによって、機能性流体の逆流が防止される。
【００１４】
又、具体的構成において、前記制御手段は、
第１のポンプ手段が第１の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むと共に、第２のポンプ手段が第１の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むべく、バルブ手段を制御する第１モードと、
第１のポンプ手段が第１の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むと共に、第２のポンプ手段が第２の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むべく、バルブ手段を制御する第２モードと、
第１のポンプ手段が第２の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むと共に、第２のポンプ手段が第１の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むべく、バルブ手段を制御する第３モードと、
第１のポンプ手段が第２の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むと共に、第２のポンプ手段が第２の方向へ動作しているときに該ポンプ手段から吐出される機能性流体をアクチュエータへ送り込むべく、バルブ手段を制御する第４モード
とを繰り返す。
【００１５】
上記の第１〜第４モードを繰り返すことによって、第１及び第２の流体供給装置の両方からアクチュエータの一方のシリンダ室へ機能性流体を吐出すると共に、アクチュエータの他方のシリンダ室から第１及び第２の流体供給装置の両方へ機能性流体を吸入することが出来、この結果、アクチュエータのピストンは同じ方向へ移動する。
この過程で、第１のポンプ手段と第２のポンプ手段は、互いに９０度の位相差で動作することになり(図６(ａ)(ｂ)参照)、この結果、第１のポンプ手段から吐出される機能性流体の流量の変化と、第２のポンプ手段から吐出される機能性流体の流量の変化も、互いに９０度の位相差となる(図６(ｃ)参照)。ところが、上述の如く各ポンプ手段の動作方向が逆転しても、バルブ手段の切替えによって、各ポンプ手段から吐出される機能性流体はアクチュエータの同じシリンダ室へ送り込まれるので、第１のポンプ手段からアクチュエータへ供給される機能性流体の流量と第２のポンプ手段からアクチュエータへ供給される機能性流体の流量とは、互いに逆の位相で変動することになる(図６(ｄ)参照)。
この結果、第１のポンプ手段からアクチュエータへ供給される機能性流体の流量と第２のポンプ手段からアクチュエータへ供給される機能性流体の流量の合計は一定値となって(図６(ｅ)参照)、アクチュエータのピストンは等速で一方向へ移動するのである。
【００１６】
又、具体的構成において、前記第１及び第２のポンプ手段はそれぞれ、ピストンが一方向へ移動する過程で、該ピストンの速度を時間に対して直線的に変化させる。
これによって、第１のポンプ手段からアクチュエータへ供給される機能性流体の流量と第２のポンプ手段からアクチュエータへ供給される機能性流体の流量の合計は厳密に一定の値となって、アクチュエータのピストンは厳密に一定の速度で移動することになる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明に係るアクチュエータ装置によれば、第１及び第２の流体供給装置からアクチュエータへ供給する機能性流体の総流量を、ポンプ手段の動作方向の切り替わりに拘わらず、一定値若しくは略一定の値に設定することが出来るので、アクチュエータの脈動的な動作を防止して、アクチュエータの動作が止まる死点をなくすことが出来る。これによって、アクチュエータの速度制御が可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係るアクチュエータ装置は、図１に示す様に、電圧を印加することによって粘性が高くなる電気粘性流体を動作流体とする直動式のアクチュエータ１と、アクチュエータ１へ向けて電気粘性流体を吐出し、或いはアクチュエータ１から電気粘性流体を吸入する第１及び第２のポンプ２１，２２と、アクチュエータ１と両ポンプ２１，２２を所定の経路で接続する配管系３と、その配管系３の８箇所に設けられたバルブ４１〜４８とを具えており、配管系３の内部には電気粘性流体が充填されている。
【００１９】
配管系３は、第１〜第８の部分配管３０１〜３０８を具えており、第１〜第４の部分配管３０１〜３０４を順次接合して１つの環状の配管を構成すると共に、第５〜第８の部分配管３０５〜３０８を順次接合して１つの環状の配管を構成している。
【００２０】
第１及び第２の部分配管３０１，３０２の接合部分に第１のバルブ４１が配置され、第２及び第３の部分配管３０２，３０３の接合部分に第２のバルブ４２が配置され、第３及び第４の部分配管３０３，３０４の接合部分に第３のバルブ４３が配置され、第４及び第１の部分配管３０４，３０１の接合部分に第４のバルブ４４が配置され、第５及び第６の部分配管３０５，３０６の接合部分に第５のバルブ４５が配置され、第６及び第７の部分配管３０６，３０７の接合部分に第６のバルブ４６が配置され、第７及び第８の部分配管３０７，３０８の接合部分に第７のバルブ４７が配置され、第８及び第５の部分配管３０８，３０５の接合部分に第８のバルブ４８が配置されている。
【００２１】
更に、配管系３は、第１の部分配管３０１と第５の部分配管３０５とを繋ぐ第９の部分配管３０９と、第３の部分配管３０３と第７の部分配管３０７とを繋ぐ第１０の部分配管３１０とを具えている。尚、第１〜第１０の部分配管３０１〜３１０で構成される配管の内部には電気粘性流体が充填されている。
【００２２】
第１のバルブ４１は、陰極電極４１ａと陽極電極４１ｂとからなる電極対を具え、該電極対によって流路を挟み込んで構成されている。同様に、第２のバルブ４２は、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４３は、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４４は、陰極電極４４ａと陽極電極４４ｂとからなる電極対で構成され、第５のバルブ４５は、陰極電極４５ａと陽極電極４５ｂとからなる電極対で構成され、第６のバルブ４６は、陰極電極４６ａと陽極電極４６ｂとからなる電極対で構成され、第７のバルブ４７は、陰極電極４７ａと陽極電極４７ｂとからなる電極対で構成され、第８のバルブ４８は、陰極電極４８ａと陽極電極４８ｂとからなる電極対で構成されている。そして、これら第１〜第８のバルブ４１〜４８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流路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出来る。
【００２３】
又、配管系３は、アクチュエータ１と第９の部分配管３０９とを繋ぐ第１１の部分配管３１１と、アクチュエータ１と第１０の部分配管３１０とを繋ぐ第１２の部分配管３１２とを具えている。
アクチュエータ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内のシリンダ室を分割するピストン１２とを具えている。ピストン１２は、断面積の等しい第１のピストンロッド１２ａと第２のピストンロッド１２ｂとを具えており、両ピストンロッド１２ａ、１２ｂは、シリンダ１１の外部に繋がっており、外部に出力を伝達する。尚、シリンダ１１の内部においてピストン１２により隔てられた一対のシリンダ室には、それぞれ電気粘性流体が充填されている。
【００２４】
シリンダ１１の一端１１ａには、第１１の部分配管３１１の一端が接続され、この第１１の部分配管３１１の他端は、第９の部分配管３０９に接続されている。シリンダ１１の他端１１ｂには、第１２の部分配管３１２の一端が接続され、この第１２の部分配管３１２の他端は、第１０の部分配管３１０に接続されている。
そして、シリンダ１１の内部においてピストン１２により隔てられた一対のシリンダ室の内、一方のシリンダ室に機能性流体が流入すると共に、他方のシリンダ室から機能性流体が流出することによって、ピストン１２が往復移動することになる。
【００２５】
更に、配管系３は、第１のポンプ２１と第２の部分配管３０２とを繋ぐ第１３の部分配管３１３と、第１のポンプ２１と第４の部分配管３０４とを繋ぐ第１４の部分配管３１４とを具えると共に、第２のポンプ２２と第６の部分配管３０６とを繋ぐ第１５の部分配管３１５と、第２のポンプ２２と第８の部分配管３０８とを繋ぐ第１６の部分配管３１６とを具えている。
【００２６】
第１のポンプ２１の内部は、図２に示す様に、第１のシリンダ室２１１と第２のシリンダ室２１２とに分割されており、両シリンダ室２１１，２１２内には、電気粘性流体が充填されている。ポンプ２１の第１のシリンダ室２１１には、第１３の部分配管３１３の一端が接続され、この第１３の部分配管３１３の他端は、第２の部分配管３０２の中央部に接続されている。ポンプ２１の第２のシリンダ室２１２には、第１４の部分配管３１４の一端が接続され、この第１４の部分配管３１４の他端は、第４の部分配管３０４の中央部に接続されている。
又、第１のポンプ２１はシリンダ２１４の原動ピストン２１３を具えており、該原動ピストン２１３の一方向への移動によって、第１のシリンダ室２１１内の電気粘性流体を第１３の部分配管３１３に吐出すると共に、第１４の部分配管３１４内の電気粘性流体を第２のシリンダ室２１２内に吸入し、該原動ピストン２１３の他方向への移動によって、第２のシリンダ室２１２内の電気粘性流体を第１４の部分配管３１４に吐出すると共に、第１３の部分配管３１３内の電気粘性流体を第１のシリンダ室２１１内に吸入する。
【００２７】
原動ピストン２１３は磁化されており、シリンダ２１４の周囲にピストン２１３を包囲する様にリング状の磁石２１５が配備され、該磁石の磁力によって原動ピストン２１３の軸方向の位置決めが可能である。
リング状磁石２１５は、溝カム２１６を介してモータ２１７に繋がっている。溝カム２１６には、モータ２１７が定速回転を行なうことによってリング状磁石２１５が一定速度で往復運動する様にカム溝が切られている。モータ２１７が定速回転することにより、リング状磁石２１５が第１３の部分配管３１３側へ移動し、これによって、原動ピストン２１３が第１３の部分配管３１３側へ移動し、第１のシリンダ室２１１内の電気粘性流体を第１３の部分配管３１３へ吐出すると共に、第１４の部分配管３１４内の電気粘性流体を第２のシリンダ室２１２内に吸入する。逆に、リング状磁石２１５が第１４の部分配管３１４側へ移動することによって、原動ピストン２１３が第１４の部分配管３１４側へ移動し、第２のシリンダ室２１２内の電気粘性流体を第１４の部分配管３１４へ吐出すると共に、第１３の部分配管３１３内の電気粘性流体を第１のシリンダ室２１１内に吸入する。
第２のポンプ２２の構成も、第１のポンプ２１の構成と同様のため、その図示及び説明を省略する。
尚、第１及び第２のポンプ２１，２２は後述の如く位相を９０度ずらして動作する(図６(ａ)(ｂ)参照)。
【００２８】
又、本発明のアクチュエータ装置は、図１に示す如く、第１のポンプ２１の原動ピストン位置を検出する第１の位置検出器５１を具えると共に、第２のポンプ２２の原動ピストンの位置を検出する第２の位置検出器５２を具えており、これら第１及び第２の位置検出器５１，５２の出力は、制御回路６に入力される。
制御回路６は、マイクロコンピュータ６１と、マイクロコンピュータ６１から出力される制御信号を増幅する第１〜第４の増幅器６２〜６５とを具えている。マイクロコンピュータ６１は、第１及び第２の位置検出器５１，５２によって検出された位置を読み込むことにより、各位置検出器５１，５２の出力の微分係数や両位置検出器５１，５２間の位置信号の差を演算するものであり、その演算結果と、操作者から入力されたアクチュエータ１の駆動方向を指示する指令信号とに基づいて、第１〜第８のバルブ４１〜４８に対して制御信号を出力するものである。第１の増幅器６２はその制御信号を増幅して第１及び第３のバルブ４１，４３に伝達し、第２の増幅器６３はその制御信号を増幅して第２及び第４のバルブ４２，４４に伝達し、第３の増幅器６４はその制御信号を増幅して第５及び第７のバルブ４５，４７に伝達し、第４の増幅器６５はその制御信号を第６及び第８のバルブ４６，４８に伝達するものである。
【００２９】
第１〜第４の各バルブ４１〜４４は、マイクロコンピュータ６１からの制御信号に基づき、原動ピストン２１３が上死点又は下死点の位置にあるタイミング、即ち吐出と吸入の切替えのタイミングに同期して、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切り替えられる。第５〜第８の各バルブ４５〜４８は、マイクロコンピュータ６１からの制御信号に基づき、原動ピストン２２３が上死点又は下死点の位置にあるタイミング、即ち吐出と吸入の切替えのタイミングに同期して、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切り替えられる。電圧が印加された部分では、配管内の電気粘性流体のせん断応力が高くなって、電気粘性流体の流動が規制され、これによって、電圧が印加された配管は、弁を閉じたような状態となる。
【００３０】
このような構成のアクチュエータ装置において、アクチュエータ１のピストン１２を、図５中に矢印Ａで示す方向(図の上方向)へ移動させる場合の動作について、図３のフローチャートに沿って説明する。
先ず、図３のステップＳ１にて、マイクロコンピュータ６１から第１〜第８のバルブ４１〜４８に対して全てのバルブ４１〜４８を開放、即ち、電圧を印加しない様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８のバルブ４１〜４８が開放される。又、併せて、第１及び第２のポンプ２１，２２の原動ピストンの往復駆動が開始される。ここで、第１及び第２のポンプ２１，２２の原動ピストンは、図６(ａ)(ｂ)に示す様に互いに位相が９０度ずれた状態で、３６０度を１周期とする三角波状に速度が変化する様、駆動される。
【００３１】
次に図３のステップＳ２では、第１の位置検出器５１によって検出される第１のポンプ２１の原動ピストンの位置を表わす位置信号Ｃ１と、第２の位置検出器５２によって検出される第２のポンプ２２の原動ピストンの位置を表わす位置信号Ｃ２とが、マイクロコンピュータ６１に入力される。
【００３２】
これに応じてマイクロコンピュータ６１は、ステップＳ３にて、両位置信号Ｃ１，Ｃ２の微分係数△Ｃ１、△Ｃ２を算出する。そして、ステップＳ４では、両位置信号Ｃ１，Ｃ２の微分係数△Ｃ１、△Ｃ２の何れか一方の値がゼロとなり、符号が変わったかどうかを判断する。ここでイエスと判断されたときは、ステップＳ５に移行して、第１及び第２のポンプ２１，２２の原動ピストンの移動方向(動作方向)を判断する。
次に、ステップＳ６では、判断された第１及び第２のポンプ２１，２２の動作方向に応じて、図４に示すモードＡ〜Ｄを識別し、そのモードに対応して８つのバルブ制御信号を作成し、各バルブに出力する。
【００３３】
例えば、第１及び第２のポンプ２１，２２の動作方向が共に図５に矢印Ｂで示す如く左方向であるとき、図４に示すモードＡが識別され、該モードに対応した８つのバルブ制御信号が出力される。即ち、モードＡにおいては、マイクロコンピュータ６１から増幅器６２を介して第１及び第３のバルブ４１，４３を閉鎖、即ち電圧を印加するという制御信号が出力されると共に、増幅器６３を介して第２及び第４のバルブ４２，４４を開放、即ち電圧を印加しないという制御信号が出力される。又、マイクロコンピュータ６１から増幅器６４を介して第５及び第７のバルブ４５，４７を閉鎖、即ち電圧を印加するという制御信号が出力されると共に、増幅器６５を介して第６及び第８のバルブ４６，４８を開放、即ち電圧を印加しないという制御信号が出力される。
【００３４】
この結果、第１のポンプ２１から第１３の部分配管３１３に電気粘性流体が吐出され、該電気粘性流体は、図５に矢印で示す様に、第２の部分配管３０２、第２のバルブ４２、第３の部分配管３０３、第１０の部分配管３１０、及び第１２の部分配管３１２を経て、シリンダ１１の一端１１ｂからシリンダ室内に送り込まれる。又、第２のポンプ２２から第１５の部分配管３１５に電気粘性流体が吐出され、該電気粘性流体は、図５に矢印で示す様に、第６の部分配管３０６、第６のバルブ４６、第７の部分配管３０７、第１０の部分配管３１０、及び第１２の部分配管３１２を経て、シリンダ１１の一端１１ｂからシリンダ室内に送り込まれる。これに伴って、ピストン１２が図５の上方へ移動することになる。
【００３５】
一方、図３のステップＳ４にてノーと判断されたときは、各ピストンが一方向へ移動している途中であるので、ステップＳ６へ移行して、そのモードに応じた制御信号の出力を継続する。
そして、ステップＳ６を経た後、ステップＳ２に戻って、位置信号Ｃ１，Ｃ２の検出〜制御信号の出力を繰り返す。
この様にして、第１及び第２の位置検出器５１，５２にて検出される位置信号Ｃ１，Ｃ２の微分係数△Ｃ１、△Ｃ２の何れか一方の値がゼロとなる毎に、モードを切り替えることにより、アクチュエータのピストン１２を図１の上方に移動させることが出来る。
尚、ピストン１２を図１の下方に移動させる場合にも、第１及び第２の位置検出器５１，５２にて検出される位置信号Ｃ１，Ｃ２の微分係数△Ｃ１、△Ｃ２の何れか一方の値がゼロとなる毎にモードを切り替える同様の制御方式が採用可能である。
【００３６】
例えば、図６の場合、第１のポンプ２１及び第２のポンプ２２の吐出量は同図(ｃ)の如く三角波状に変動するが、両ポンプの動作方向に応じ、図４に示すモード切替え方式に従って、第１〜第８のバルブ４１〜４８の開閉を切り替えることによって、第１及び第２の各ポンプからアクチュエータへ供給される電気粘性流体の流量は、図６(ｄ)の如く変動し、第１のポンプからの供給流量と第２のポンプからの供給流量とは、互いに逆位相で変動することになる。
従って、両ポンプによってアクチュエータへ供給される電気粘性流体の総流量は、各ポンプの動作方向の切り替わりに拘わらず、図６(ｅ)の如く一定の値となる。
【００３７】
上述の如く、本発明に係るアクチュエータ装置においては、第１及び第２の位置検出器５１，５２によって検出される微分係数△Ｃ１、△Ｃ２の何れか一方がゼロとなったときに、第１〜第８のバルブ４１〜４８の開放／閉鎖を切り替える制御方式を採用しているため、バルブ切替え時に電気粘性流体の逆流が生じることがない。
又、第１及び第２のポンプ２１，２２の原動ピストンを、位相を９０度ずらして移動させる制御方式の採用によって、図６(ｅ)に示す様に、アクチュエータのシリンダ１１に流入する電気粘性流体の流量は、脈動することなく常に一定となるので、アクチュエータのピストン１２を一定速度で移動させることが可能となり、アクチュエータ装置の運転性能を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアクチュエータ装置の構成を表わす系統図である。
【図２】該アクチュエータ装置に配備されているポンプの構成を説明する図である。
【図３】該アクチュエータ装置の動作を表わすフローチャートである。
【図４】該アクチュエータ装置におけるモードの切り替わりを説明する図表である。
【図５】１つのモードにおける流体の流れ方向を説明する系統図である。
【図６】該アクチュエータ装置の動作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
１１  ：シリンダ
１２  ：ピストン
２１  ：第１のポンプ
２２  ：第２のポンプ
３    ：配管系
４１  ：第１のバルブ
４２  ：第２のバルブ
４３  ：第３のバルブ
４４  ：第４のバルブ
４５  ：第５のバルブ
４６  ：第６のバルブ
４７  ：第７のバルブ
４８  ：第８のバルブ
５１  ：第１の位置検出器
５２  ：第２の位置検出器
６    ：制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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