JP6727641B1 - サーボ弁ユニット及び機器 - Google Patents
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Abstract
Description
人型ロボットを実現するには、関節数に応じた多数のアクチュエータとその関連部品を人間と同程度の重量で設計するとともに、人間と同程度の体積に収容することが必要であり、しかも、個々のアクチュエータには、作業に応じた強力なパワーが求められる。
アクチュエータの方式は、電気、油圧、空圧の三種類であるが、以下に述べる理由から、いずれの方式においても上記の条件を満たすアクチュエータは実現されていない。
最も進化した制御技術であり、産業界で広く使用されている。電気サーボモーターを用いた人型ロボットも多くの研究者が開発を行っており、AI等を駆使することで、人に近いパフォーマンスを行うロボットも開発されている。その一方、モーターや減速器が非常に重いため、アクチュエータ単位体積あたりのパワーが小さい。パワーを大きくしようとするとアクチュエータが更に大きく重くなり、その効果を相殺してしまう。パワーを出すため、小型のアクチュエータに大電流を流すと、発熱量が増加して破損を生じる。これを防ぐには、冷却が必要となり、結局重量・体積が増加してしまう。このように重量と体積の問題のみを考えても、電気サーボモーターを多用する人型ロボットは実現不可能である。その上、動作制御にはサーボアンプが必要であり、過負荷、反力が掛かったときの破損防止のためにトルク検出や保護回路が必要であり、構造が複雑化し、高額になる問題がある。
電気サーボモーター制御技術と同様に産業界で広く使用されており、工作機械や産業用機械に欠かせない技術である。最大の利点は、アクチュエータ単位体積あたりのパワーが大きいことである。制御機器も豊富で、油圧のサーボ技術も高度に進化している。その一方、人型ロボットへの適用の観点では、油圧源を搭載しなくてはならないことが最大の欠点である。油圧源はモーターやエンジンで駆動するため、重量・体積が非常に大きくなる。サーボアンプも必要である。従って、油圧駆動方式で人型ロボットを実現するのは非常に難しい。また、油圧は圧縮性に乏しく過負荷により周囲の物や人に被害を及ぼす危険や油漏れで周りを汚す可能性もあり、対人用途の利用は困難である。
空圧シリンダ(空圧式アクチュエータ)は、主要部品にアルミを採用できるために軽量化が可能であり、単位体積あたりのパワーが大きい利点があり、様々な分野で駆動源として広く利用されている。しかし、空圧シリンダのサーボ制御は非常に難しい技術である。サーボの目的はピストン位置及び/又は速度の制御であるが、基本的に空圧シリンダの駆動には圧縮性と摩擦が伴うため、電気や油圧方式と比較すると、正確な制御は難しい。
空圧アクチュエータを駆動するためのサーボ弁ユニットであって、
第1端部及び第2端部を有するユニットボディと、
第1弁部と、
第2弁部と、
前記第1弁部を開閉する第1シール部材と、
前記第2弁部を開閉する第2シール部材と、
第1電気パルスにより前記第1シール部材を駆動する第1駆動機構と、
第2電気パルスにより前記第2シール部材を駆動する第2駆動機構と、
前記第1端部と前記第1弁部の間で延在する供給流路と、
前記第2端部と前記第2弁部の間で延在する排気流路と、
前記第1弁部及び前記第2弁部を介して前記供給流路及び前記排気流路に接続された共通流路と、
前記空圧アクチュエータに接続される駆動流路を有し、
前記第1駆動機構及び第2駆動機構は、前記第1端部と前記第2端部の間に位置する駆動機構配置部に配置され、
前記駆動流路は、
前記駆動機構配置部と前記第1端部の間に位置する分岐部で前記共通流路から分岐して前記第1端部まで延在し、又は、
前記駆動機構配置部と前記第2端部の間に位置する分岐部で前記共通流路から分岐して前記第2端部まで延在する、サーボ弁ユニットが開示される。
軸方向に配列された複数のボディパーツで構成されユニットボディであって、
第1弁部、
第2弁部、
前記第1弁部を開閉する第1シール部材、
前記第2弁部を開閉する第2シール部材、
第1電気パルスにより前記第1シール部材を前記軸方向に駆動する第1駆動機構、
第2電気パルスにより前記第2シール部材を前記軸方向に駆動する第2駆動機構、
前記ユニットボディの一端と前記第1弁部の間で前記軸方向に延在する供給流路、
前記ユニットボディの他端と前記第2弁部の間で前記軸方向に延在する排気流路、
前記第1弁部及び前記第2弁部を介して前記供給流路及び前記排気流路に接続された共通流路、及び、
空圧アクチュエータに接続される駆動流路を
有する前記ユニットボディと、
前記複数のボディパーツを前記軸方向で締め付ける締付具を有する、空圧アクチュエータを駆動するためのサーボ弁ユニットが開示される。
前記2つのユニットボディの前記供給流路が相互に接続され、前記供給流路と、前記2つのユニットボディの2つの前記駆動流路が前記ユニットボディの側面から引き出される。
1.共通流路11、供給流路12、排気流路13及び/又は駆動流路14が複数のボディパーツに跨って延在する場合、
2.共通流路11、供給流路12、排気流路13及び/又は駆動流路14の端部が隣接するボディパーツの境界に位置する場合、
3.付勢部材24やシール部材26等により隣接するボディパーツ間での力が作用する場合
には、上記効果が特に顕著である。
2(2R,2L),2A〜2F・・・サーボ弁ユニット
3A,3B,3AL,3AR,3BL,3BR・・・サーボ弁素子
10,10F・・・ユニットボディ(筐体)
10a・・・第1端部
10b・・・第2端部
11,11B・・・共通流路
11a・・・ノズル空間
11b・・・外周空間
11c・・・通溝
11d・・・バネ空間
11e・・・通孔
11f・・・連絡通路
12,12B・・・供給流路
12a・・・接続部
13,13B・・・排気流路
13a・・・開口
13b・・・空洞部
14,14B・・・駆動流路
14a・・・接続部
16・・・消音板
16a・・・弾性体
20,20A,20B・・・弁部
20R・・・第1弁部
20L・・・第2弁部
21,21B・・・ノズル
22,22B,22A2・・・シール部材
22A・・・円盤状弾性体
23,23A・・・磁性体
23a・・・側壁
23B・・・伸縮部材
24・・・付勢部材
25・・・固定磁心
26・・・ソレノイド
40・・・空圧シリンダ
41,42・・・シリンダ室
43・・・ピストン
44・・・付勢手段
45・・・位置センサー
50・・・コントローラ
S1,S2・・・電気パルス
Claims (7)
- 空圧アクチュエータを駆動するためのサーボ弁ユニットであって、
第1端部及び第2端部を有するユニットボディと、
第1弁部と、
第2弁部と、
前記第1弁部を開閉する第1シール部材と、
前記第2弁部を開閉する第2シール部材と、
第1電気パルスにより前記第1シール部材を駆動する第1駆動機構と、
第2電気パルスにより前記第2シール部材を駆動する第2駆動機構と、
前記第1端部と前記第1弁部の間で延在する供給流路と、
前記第2端部と前記第2弁部の間で延在する排気流路と、
前記第1弁部及び前記第2弁部を介して前記供給流路及び前記排気流路に接続された共通流路と、
前記空圧アクチュエータに接続される駆動流路を有し、
前記第1駆動機構及び第2駆動機構は、前記第1端部と前記第2端部の間に位置する駆動機構配置部に配置され、
前記駆動流路は、
前記駆動機構配置部と前記第1端部の間に位置する分岐部で前記共通流路から分岐して前記第1端部まで延在し、又は、
前記駆動機構配置部と前記第2端部の間に位置する分岐部で前記共通流路から分岐して前記第2端部まで延在する、サーボ弁ユニット。 - 前記分岐部は、前記駆動機構配置部と前記第1端部の間に位置し、
前記供給流路と前記駆動流路は、前記第1端部において前記ユニットボディの軸方向に延在する、請求項1のサーボ弁ユニット。 - 軸方向に配列された複数のボディパーツで構成されユニットボディであって、
第1弁部、
第2弁部、
前記第1弁部を開閉する第1シール部材、
前記第2弁部を開閉する第2シール部材、
第1電気パルスにより前記第1シール部材を前記軸方向に駆動する第1駆動機構、
第2電気パルスにより前記第2シール部材を前記軸方向に駆動する第2駆動機構、
前記ユニットボディの一端と前記第1弁部の間で前記軸方向に延在する供給流路、
前記ユニットボディの他端と前記第2弁部の間で前記軸方向に延在する排気流路、
前記第1弁部及び前記第2弁部を介して前記供給流路及び前記排気流路に接続された共通流路、及び、
空圧アクチュエータに接続される駆動流路を
有する前記ユニットボディと、
前記複数のボディパーツを前記軸方向で締め付ける締付具を有する、空圧アクチュエータを駆動するためのサーボ弁ユニット。
- 2つの前記ユニットボディが対向配置され、
前記2つのユニットボディの前記供給流路が相互に接続され、
前記供給流路と、前記2つのユニットボディの2つの前記駆動流路が前記ユニットボディの側面から引き出されている請求項1〜3のいずれかに記載のサーボ弁ユニット。 - 前記第1電気パルス及び前記第2電気パルスの周波数が100Hz以上である、請求項1〜4のいずれかに記載のサーボ弁ユニット。
- 前記第1駆動機構及び第2駆動機構がソレノイドを有し、
前記第1駆動機構及び第2駆動機構の前記ソレノイドが単一の磁性板を挟んで隣接配置されている、請求項1〜5のいずれかに記載のサーボ弁ユニット。 - 請求項1〜6のいずれかに記載のサーボ弁ユニットと、
前記空圧アクチュエータと、
前記空圧アクチュエータにより動作する可動部材
を有する機器。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPPCT/JP2019/002971 | 2019-01-29 | ||
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PCT/JP2020/000715 WO2020158352A1 (ja) | 2019-01-29 | 2020-01-10 | サーボ弁ユニット及び機器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6727641B1 true JP6727641B1 (ja) | 2020-07-22 |
JPWO2020158352A1 JPWO2020158352A1 (ja) | 2021-02-18 |
Family
ID=71663988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020524922A Active JP6727641B1 (ja) | 2019-01-29 | 2020-01-10 | サーボ弁ユニット及び機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6727641B1 (ja) |
-
2020
- 2020-01-10 JP JP2020524922A patent/JP6727641B1/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2020158352A1 (ja) | 2021-02-18 |
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