WO2023106037A1 - 液圧トランスミッション - Google Patents

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WO2023106037A1
WO2023106037A1 PCT/JP2022/042034 JP2022042034W WO2023106037A1 WO 2023106037 A1 WO2023106037 A1 WO 2023106037A1 JP 2022042034 W JP2022042034 W JP 2022042034W WO 2023106037 A1 WO2023106037 A1 WO 2023106037A1
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pressure chamber
hydraulic
pressure
piston
rod
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PCT/JP2022/042034
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Inventor
相昊 玄
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学校法人立命館
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/06—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor involving features specific to the use of a compressible medium, e.g. air, steam
    • F15B11/072—Combined pneumatic-hydraulic systems
    • F15B11/076—Combined pneumatic-hydraulic systems with pneumatic drive or displacement and speed control or stopping by hydraulic braking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B3/00—Intensifiers or fluid-pressure converters, e.g. pressure exchangers; Conveying pressure from one fluid system to another, without contact between the fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B7/00—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors
    • F15B7/02—Systems with continuously-operating input and output apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B7/00—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors
    • F15B7/06—Details
    • F15B7/10—Compensation of the liquid content in a system

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic transmission that drives a hydraulic actuator.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 As a hydraulic drive method using tap water or the like as a hydraulic fluid, for example, a hydrostatic transmission consisting of a pair of master cylinder and slave cylinder described in Non-Patent Documents 1 and 2 is known. A completely harmless remotely driven robot can be realized by using tap water. When using this in an automatically controlled hydraulically driven robot, the problem is how to configure the master cylinder.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 use an electric actuator as the master cylinder, but there is a problem that an electric actuator that can generate a large force that can withstand the use of a robot or the like is expensive.
  • Patent Literature 1 discloses a method of obtaining high hydraulic pressure by configuring the master cylinder with an air-liquid pressure booster.
  • the hydraulic drive device described in Patent Document 1 includes first and second air-liquid pressure boosters for converting air pressure supplied from an air pressure source into hydraulic pressure, a hydraulic actuator having first and second pressure chambers, An operating state acquisition unit that acquires the operating state of the hydraulic actuator, and first and second air pressures provided in the first and second air supply passages that supply air from the air pressure source to the first and second air-liquid pressure boosters, respectively.
  • the control device controls the first and second air pressure valves based on the acquisition result of the operating state acquiring section.
  • the control device controls the first and second air pressure valves based on the acquisition result of the operating state acquiring section.
  • two air-liquid pressure boosters and two pneumatic servo valves are used, there is a problem that not only the size of the driving device increases, but also the cost increases.
  • the present invention provides a hydraulic transmission that is smaller and less expensive than conventional ones, and that can easily control various high-load hydraulic actuators, such as hydraulic actuators. It is an object.
  • the hydraulic transmission according to claim 1 includes a drive means (drive section 3) driven by fluid pressure (for example, air pressure or hydraulic pressure), a hydraulic actuator (4) driven by the hydraulic fluid supplied from the driving means (driving section 3);
  • the driving means (3) is a hollow cylinder chamber (30); a piston (31) reciprocally provided in the cylinder chamber (30); a rod (left rod 32, right rod 33) provided on the piston (31), One end (left end 32a) of the rod (left rod 32) is provided with a first pressure chamber (left pressure chamber 34) filled with liquid (working fluid L1), A second pressure chamber (right pressure chamber 35) filled with liquid (working fluid L2) is provided at the other end (right end 33a) of the rod (right rod 33),
  • the piston (31) partitions the inside of the cylinder chamber (30) into a first driving pressure chamber (left driving pressure chamber 36) and a second driving pressure chamber (right driving pressure chamber 37), The area of the ends (left end 31a, right end 31b) of the piston (31) is larger than the area of the ends
  • the hydraulic pressure transmission is connected to the hydraulic actuator (4) and the drive means (drive section 3).
  • the preload is adjusted according to the state of the hydraulic actuator (4), and the liquids (working fluids L1, L2 ) is provided (for example, a pump 15 and a tank T).
  • a hydraulic hydraulic transmission according to claim 3 is the hydraulic transmission (1B) according to claim 1 or 2, wherein the hydraulic actuator (4) and the driving means (driving section 3) are connected to each other.
  • the supply paths (first supply path 13, second supply path 14) are characterized by being provided with a hydraulic cylinder (4B) or a rotary pump.
  • the hydraulic actuator (4) can be driven only by driving the driving means (driving section 3) using fluid pressure (for example, air pressure or hydraulic pressure).
  • the hydraulic actuator (4) can be driven only by the drive means (drive section 3) without preparing the first and second pneumatic-liquid converters as in the prior art.
  • the area of the ends (left end 31a, right end 31b) of the piston (31) is made larger than the area of the ends (left end 32a, right end 33a) of the rods (left rod 32, right rod 33).
  • various high-load hydraulic actuators can be easily controlled, and the size and cost can be made smaller and cheaper than before.
  • the supply passages (first supply passage 13, second supply passage 14) connected to the hydraulic actuator (4) and the drive means (drive section 3) are provided with the hydraulic pressure Since a mechanism is provided to adjust the preload according to the state of the actuator (4) and to supply the liquids (working fluids L1 and L2) that are insufficient due to leakage, the preload can be adjusted simply and easily. Therefore, it is possible to prevent the liquids (working liquids L1 and L2) from becoming negative pressure. Furthermore, the amount of leakage can be compensated.
  • the supply paths (first supply path 13, second supply path 14) connected to the hydraulic actuator (4) and the drive means (drive section 3) have a hydraulic pressure
  • the presence of a cylinder (4B) or rotary pump facilitates precise control of the hydraulic actuator (4).
  • bilateral control and power assist control can be realized by operating the hydraulic cylinder (4B) or the rotary pump with another actuator or human power.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a hydraulic transmission according to one embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 5 is a schematic diagram of a hydraulic transmission according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a hydraulic transmission according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a hydraulic transmission according to another embodiment of the present invention
  • the hydraulic transmission in this embodiment is used for underwater work such as fisheries, harbors, rivers, and dams, high-pressure washing, waste disposal, medicines and cosmetics, food processing, sinks such as restaurants, markets, toilets, hospitals and nursing facilities, and agriculture and forestry. , livestock industry, power generation facilities, firefighting equipment, etc.
  • the hydraulic transmission 1 is mainly composed of a servo valve 2, a driving section 3, and a hydraulic actuator 4. As shown in FIG. Each configuration will be described in detail below.
  • the servo valve 2 is a 3-position, 5-port servo valve. Furthermore, the control port 2c communicates with the second control path 12, and the discharge ports 2d and 2e communicate with the outside.
  • the servo valve 2 has a spool driven by a solenoid, and depending on the position of the spool, it is possible to steplessly change the supply/cutoff of the air pressure with good responsiveness. ing. That is, when the spool is positioned on the left side in FIG. 1, the supply port 2a communicates with the first control path 11 and the discharge port 2e communicates with the second control path 12. FIG. As a result, the air pressure supplied from the air pressure source 10 is supplied to the first control path 11 .
  • the supply port 2a is communicated with the second control path 12 and the discharge port 2d is communicated with the first control path 11.
  • the air pressure supplied from the air pressure source 10 is supplied to the second control path 12 .
  • the drive unit 3 includes a hollow cylinder chamber 30, a piston 31 reciprocally provided in the cylinder chamber 30, a left rod 32 provided at a left end portion 31a of the piston 31, a piston and a right rod 33 provided at the right end portion 31b of 31 .
  • a left pressure chamber 34 in which the left rod 32 can freely move is provided on the left end portion 32a side of the left rod 32.
  • the left pressure chamber 34 contains water. Hydraulic fluid L1 such as is enclosed.
  • a right pressure chamber 35 in which the right rod 33 can freely move is provided on the right end portion 33a side of the right rod 33.
  • the right pressure chamber 35 contains water. Hydraulic fluid L2 such as is enclosed.
  • the first supply passage 13 connected to the hydraulic actuator 4 is connected to the left pressure chamber 34, and the hydraulic actuator 4 is connected to the right pressure chamber 35.
  • a second supply path 14 is connected.
  • the inside of the cylinder chamber 30 is divided into a left driving pressure chamber 36 and a right driving pressure chamber 37 by the piston 31.
  • the left driving pressure chamber 36 is connected to the first control path 11.
  • a second control path 12 is connected to the right drive pressure chamber 37 .
  • the left drive pressure chamber 36 and the right drive pressure chamber 37 are filled with air, and as shown in FIG.
  • the right rod 33 is arranged and fixed to 37 as shown in FIG.
  • the pressure increase ratio of the hydraulic fluid L1 is expressed by the area of the left end portion 31a of the piston 31/the area of the left end portion 32a of the left rod 32
  • the pressure increase ratio of the hydraulic fluid L2 is expressed by the right end portion of the piston 31.
  • the area of the right end portion 33a of the right rod 33 is represented by the area of 31b. Therefore, unless the relationship of the area of the left end portion 31a of the piston 31>the area of the left end portion 32a of the left rod 32, the area of the right end portion 31b of the piston 31>the area of the right end portion 33a of the right rod 33, the hydraulic fluid L1 , L2 are not boosted.
  • the hydraulic fluid L3 such as water stored in the tank T is discharged at a constant pressure (for example, pressure P 0 ) by the pump 15, and the check valve 16 is added to the first supply line 13 via the , and is added to the second supply line 14 via the check valve 17 .
  • This can prevent the hydraulic fluids L1 and L2 from becoming negative pressure. That is, when the right rod 33 enters the right pressure chamber 35 and the hydraulic fluid L2 sealed in the right pressure chamber 35 is supplied to the hydraulic actuator 4 through the second supply passage 14, the vacuum effect , the hydraulic fluid L1 in the left pressure chamber 34 tends to have a negative pressure.
  • a constant pressure (for example, pressure P 0 ) is applied to the first supply path 13 and the second supply path 14 as preload.
  • the pressure of the hydraulic fluid L1 flowing through the first supply passage 13 fluctuates, and the pressure of the hydraulic fluid L2 flowing through the second supply passage 14 fluctuates with respect to this constant pressure (for example, the pressure P 0 ). It will happen. Therefore, by applying this constant pressure (for example, pressure P 0 ), it is possible to prevent the hydraulic fluids L1 and L2 from becoming negative pressure. Thus, by doing so, it is possible to easily adjust the preload, thereby preventing the hydraulic fluids L1 and L2 from becoming negative pressure.
  • the check valve 16 prevents the hydraulic fluid L1 flowing through the first supply passage 13 from flowing to the pump 15 side
  • the check valve 17 prevents the hydraulic fluid L2 flowing through the second supply passage 14 from flowing toward the pump 15 side. It is intended to prevent
  • the hydraulic actuator 4 includes a hollow cylinder chamber 40, a piston 41 reciprocally provided in the cylinder chamber 40, a left rod 42 provided at a left end portion 41a of the piston 41, and a right rod 43 provided at the right end portion 41 b of the piston 41 .
  • the cylinder chamber 40 is partitioned into a left pressure chamber 44 and a right pressure chamber 45 by the piston 41.
  • the left pressure chamber 44 is connected to the second supply passage 14, A first supply path 13 is connected to the pressure chamber 45 .
  • the left pressure chamber 44 is filled with a hydraulic fluid L4 such as water
  • the right pressure chamber 45 is filled with a hydraulic fluid L5 such as water.
  • the left pressure chamber 44 has the left rod 42 fixed therein
  • the right pressure chamber 45 has the right rod 43 fixed therein, as shown in FIG.
  • a second pressure sensor P2 is connected to the second control path 12 to detect the pressure of the air pressure flowing through the second control path 12 .
  • a fourth pressure sensor Pb is connected to the first supply path 13 to detect the pressure of the hydraulic fluid flowing through the first supply path 13, and the second supply path 14 is connected to the second supply path.
  • a third pressure sensor P a is connected to detect the pressure of the hydraulic fluid flowing through the passage 14 .
  • a fifth pressure sensor P0 is connected to the discharge side of the pump 15 to detect the pressure of the discharged hydraulic fluid L3.
  • the hydraulic actuator 4 is provided with a position detection sensor 18 that detects the position of the piston 41 .
  • the servo valve 2 is controlled, the supply port 2 a and the first control path 11 are communicated, and air pressure is supplied from the air pressure source 10 to the first control path 11 .
  • the piston 31 moves rightward in FIG. 1, and the right rod 33 accordingly moves rightward in FIG.
  • the right rod 33 enters the right pressure chamber 35, thereby pushing out the hydraulic fluid L2 enclosed in the right pressure chamber 35 and supplying it to the left pressure chamber 44 through the second supply passage 14. be done.
  • the hydraulic fluid L2 is supplied from the second supply passage 14 to the left pressure chamber 44, the amount of the hydraulic fluid L4 sealed in the left pressure chamber 44 is increased. Move to the right as indicated. Accordingly, the right rod 43 and the left rod 42 move rightward in FIG.
  • the servo valve 2 is controlled, the supply port 2a and the second control path 12 are communicated, and air pressure is supplied from the air pressure source 10 to the second control path 12.
  • the piston 31 moves leftward in FIG. 1, and the left rod 32 accordingly moves leftward in FIG.
  • the left rod 32 enters the left pressure chamber 34, thereby pushing out the hydraulic fluid L1 enclosed in the left pressure chamber 34 and supplying it to the right pressure chamber 45 through the first supply passage 13. be done.
  • the hydraulic fluid L1 is supplied from the first supply passage 13 to the right pressure chamber 45, the amount of the hydraulic fluid L5 sealed in the right pressure chamber 45 is increased. to the left as indicated.
  • control unit (not shown). Specifically, first, arbitrary target values (or trajectories) are set for the position, velocity, and force of the piston 41 of the hydraulic actuator 4 by the user or a higher-level controller. Control is performed so that the error between the target value and the actual value or estimated value detected by the sensors (position detection sensor 18, third pressure sensor P a , fourth pressure sensor P b ) is small. A section (not shown) controls the servo valve 2 and feedback-controls the drive section 3 . At this time, the control unit (not shown) operates the fifth pressure sensor P 0 so that a constant pressure (for example, pressure P 0 ) is applied to the first supply path 13 and the second supply path 14 as preload. I am watching.
  • a constant pressure for example, pressure P 0
  • Each estimated value is calculated by a control unit (not shown).
  • force estimation The thrust of the piston 41 is calculated by multiplying the pressure difference by the pressure receiving area of the piston 41 .
  • the pressure difference is the value detected by the third pressure sensor P a ⁇ the value detected by the fourth pressure sensor P b , and can be positive or negative.
  • This calculation is based on the differential pressure of the air pressure sensor (that is, the detected value detected by the first pressure sensor P1 - the detected value detected by the second pressure sensor P2 ) and the pressure increase ratio (the above-described piston 31 divided by the area of the left end 32a of the left rod 32). In that case, the third pressure sensor P a and the fourth pressure sensor P b are unnecessary.
  • position estimation will be described.
  • the drive unit 3 may be provided with a position detection sensor 19 for detecting the position of the piston 31, as shown in FIG. Thereby, the position of the piston 41 can be estimated by detecting the position of the piston 31 . In this way, the position and force of the hydraulic actuator 4 can be remotely controlled without attaching a separate sensor to the hydraulic actuator 4 and without using the third pressure sensor P a and the fourth pressure sensor P b . It will be possible.
  • hydraulic fluids L1 to L5 are denoted by different reference numerals, but they are all the same hydraulic fluid.
  • the hydraulic actuator 4 can be driven only by driving the driving portion 3 using air pressure.
  • the hydraulic actuator 4 can be driven only by the drive section 3 without preparing a liquid converter.
  • the hydraulic fluid supplied to the hydraulic actuator 4 is increased.
  • L1 and L2 can be boosted.
  • the leakage amount is compensated as follows.
  • a magnetic sensor is arranged on the piston 41 of the hydraulic actuator 4 so that the corresponding relationship can be found, and the switch is set to be turned on at a certain reference position.
  • the positional relationship between the drive unit 3 and the piston 31 (left side, right side, etc.) can be known. Therefore, the hydraulic fluid L3 such as water stored in the tank T is temporarily pumped by the pump 15 so that the piston 41 of the hydraulic actuator 4 returns to the desired position (to the right if leftward, and to the left if rightward).
  • the higher the differential pressure the larger the supply amount. This makes it possible to compensate for the amount of leakage. If a sensor capable of continuously acquiring the position of the hydraulic actuator 4 on the side of the piston 41 is available, such leakage compensation can be realized more easily.
  • the first supply path 13 is connected to the right pressure chamber 45, and the second supply path 14 is connected to the right pressure chamber 45. is connected to the left pressure chamber 44 , but the first supply passage 13 may be connected to the left pressure chamber 44 and the second supply passage 14 may be connected to the right pressure chamber 45 .
  • the present invention is not limited to this.
  • the left driving pressure chamber 36 and the right driving pressure chamber 37 may be filled with oil instead of air, and hydraulic servo valves may be used instead of the pneumatic servo valves 2 .
  • the pump 15 and the tank T are merely examples, and may be driven by a hand pump, an electric pump, an air-hydro converter, an air-hydro booster, or the like.
  • check valves 16 and 17 are provided, but they are not essential and may be provided as necessary.
  • a hydraulic transmission 1A shown in FIG. 3 has the same configuration except that the servo valve 2 shown in FIG. . It should be noted that the type of pump to be employed is not limited to this.
  • Both rotary pumps 2A are fluid pressure pumps, and as shown in FIG. 3, can be rotated in the direction of arrow Y1 (horizontal direction in the drawing) by a servomotor SM. More specifically, when the servomotor SM is rotated leftward in the figure using a control unit (not shown), the fluid is pressure-fed to the first control path 11 . At this time, since the left drive pressure chamber 36 is filled with the fluid, the piston 31 moves rightward in FIG. 3, and accordingly the right rod 33 moves rightward in FIG. As a result, the right rod 33 enters the right pressure chamber 35, and the hydraulic fluid L2 enclosed in the right pressure chamber 35 is pressure-fed to the hydraulic actuator 4 through the second supply passage 14. becomes. As the piston 31 moves rightward in FIG. 3, the fluid filling the right drive pressure chamber 37 is discharged to the second control path 12 . As a result, the fluid passes through the second control path 12 and is discharged to both rotary pumps 2A.
  • the fluid is pressure-fed to the second control path 12 .
  • the piston 31 moves leftward in FIG. 2, and the left rod 32 moves leftward in FIG.
  • the left rod 32 enters the left pressure chamber 34, thereby pushing out the hydraulic fluid L1 sealed in the left pressure chamber 34, passing through the first supply passage 13, and pumping it to the hydraulic actuator 4. It will be done.
  • the fluid filling the left driving pressure chamber 36 is discharged to the first control path 11 .
  • the fluid passes through the first control path 11 and is discharged to both rotary pumps 2A.
  • the hydraulic actuator 4 can be driven only by driving the driving portion 3 using the fluid, and the conventional first and second pneumatic-liquid converters can be used. It is possible to drive the hydraulic actuator 4 only by the driving section 3 without any preparation. Furthermore, by making the area of the left end portion 31a and the right end portion 31b of the piston 31 larger than the area of the left end portion 32a and the right end portion 33a of the left rod 32 and the right rod 33, the hydraulic fluid supplied to the hydraulic actuator 4 is increased. L1 and L2 can be boosted. Therefore, even in this way, various high-load hydraulic actuators can be easily controlled, and the size and cost can be made smaller and cheaper than before. Further, when liquid is used as the fluid, if the dual rotary pump 2A is used, the liquid is circulated as described above, so a tank for storing the liquid is unnecessary.
  • the hydraulic transmission 1B shown in FIG. 4 only has a small hydraulic cylinder 4B newly provided between the first supply passage 13 and the second supply passage 14, and the rest of the configuration is similar to that shown in FIG. 1 has the same configuration as the hydraulic transmission 1 shown in FIG. Therefore, the same reference numerals are given to the other configurations, and description thereof is omitted.
  • the small hydraulic cylinder 4B includes a hollow cylinder chamber 40B, a piston 41B reciprocatingly provided in the cylinder chamber 40B, and a rod 42B provided in the piston 41B. have.
  • the inside of the cylinder chamber 40B is divided into a left fluid chamber 43B and a right fluid chamber 44B by a piston 41B.
  • the left fluid chamber 43B is filled with hydraulic fluid L6B such as water.
  • a hydraulic fluid L7B such as water is enclosed.
  • the left fluid chamber 43B is connected to the left pressure chamber 44 of the hydraulic actuator 4 via the second supply path 14, and the right fluid chamber 44B is connected to the hydraulic actuator 4 via the first supply path 13. is connected to the right pressure chamber 45 of the .
  • FIG. 4 shows a modification of the hydraulic transmission 1 shown in FIG. 1, but it is also applicable to the hydraulic transmission 1 shown in FIG. 2 and the hydraulic transmission 1A shown in FIG. Moreover, although FIG. 4 shows an example in which a small hydraulic cylinder 4B is provided, it may be changed to a small rotary motor instead.
  • 1, 1A, 1B hydraulic transmission 3 driving unit (driving means) 15 pump (mechanism) 30 cylinder chamber 31 piston 31a left end (end) 31b right end (end) 32 left rod (rod) 32a left end (one end, end) 33 right rod (rod) 33a right end (other end, end) 34 left pressure chamber (first pressure chamber) 35 right pressure chamber (second pressure chamber) 36 left drive pressure chamber (first drive pressure chamber) 37 right drive pressure chamber (second drive pressure chamber) 4 hydraulic actuator 40 cylinder chamber 41 piston 42 left rod 43 right rod 44 left pressure chamber 45 right pressure chamber 13 first supply path (supply path) 14 second supply channel (supply channel) 4B Hydraulic cylinders 16, 17 Check valves L1, L2, L4, L5 Hydraulic fluid (liquid) T tank (mechanism)

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Abstract

小型で安価な液圧トランスミッションを提供する。　左駆動圧力室３６に流体圧が供給されると、内部のピストン３１が右に移動し、右圧力室３５の中の作動液Ｌ２が、ピストン３１とロッド３３との面積の比だけ高い圧力を持って、液圧アクチュエータ４の左圧力室４４へ押し出され、さらに液圧アクチュエータ４の右圧力室４５から左圧力室３４へ作動液Ｌ５が戻される。逆の動きも同様。これにより、従来のような第一、第二空液変換器を用意しなくとも、高い圧力で液圧アクチュエータ４を駆動させることが可能となるので、高負荷の液圧ロボットに好適である。また、ピストン３１の位置と、左右圧力室の圧力をセンサで測定するだけで、遠隔部におかれたアクチュエータに別途センサを取り付けることなく、アクチュエータの位置や力を遠隔制御できる。

Description

液圧トランスミッション
　本発明は、液圧アクチュエータを駆動させる液圧トランスミッションに関する。
　作動液として、水道水などを利用した液圧駆動方法として、例えば、非特許文献１，２に記載の一対のマスタシリンダとスレーブシリンダからなる静水圧トランスミッションが知られている。水道水を利用すれば完全に無害な遠隔駆動ロボットが実現できる。これを自動制御される液圧駆動ロボットに用いる場合、マスタシリンダをどのように構成するかが課題となる。
G. Ganesh, R. Gassert, E. Burdet, and H. Bleuler, "Dynamics and control of an MRI compatible master-slave system with hydrostatic transmission," IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2004, pp. 1288-1294. J. P. Whitney, M. F. Glisson, E. L. Brockmeyer, and J. K. Hodgins, "A low-friction passive fluid transmission and fluid-tendon soft actuator," IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2014, pp. 2801-2808. 国際公開第２０２１／０７０８２８号公報
　非特許文献１，２ではマスタシリンダとして電動アクチュエータを利用しているが、ロボット等の利用に耐えうる大きな力が出せる電動アクチュエータはコストが高いという問題があった。一方、マスタシリンダを空液増圧器で構成することで、高い液圧を得る方法が特許文献１に示されている。特許文献１に記載の液圧駆動装置は、空気圧源から供給される空気圧を液圧に変換する第一、第二空液増圧器と、第一、第二圧力室を有する液圧アクチュエータと、液圧アクチュエータの作動状態を取得する作動状態取得部と、空気圧源から第一、第二空液増圧器へ空気を供給する第一、二給気路のそれぞれに設けられる第一、第二空気圧弁と、を備え、制御装置は、作動状態取得部の取得結果に基づき、第一、第二空気圧弁を制御するというものである。しかし、２台の空液増圧器と２台の空気圧サーボ弁を用いるため、駆動装置が大型化するだけでなく、コストが高くなるという問題があった。
　そこで、本発明は、上記問題に鑑み、水圧アクチュエータを代表とする様々な高負荷の液圧アクチュエータの制御を容易に実現することができる、従来よりも小型で安価な液圧トランスミッションを提供することを目的としている。
　上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
　請求項１に係る液圧トランスミッションは、流体圧（例えば、空気圧や油圧）によって駆動される駆動手段（駆動部３）と、
　前記駆動手段（駆動部３）より供給される圧液によって駆動する液圧アクチュエータ（４）と、を有し、
　前記駆動手段（３）は、
　中空状のシリンダ室（３０）と、
　前記シリンダ室（３０）内に往復動可能に設けられるピストン（３１）と、
　前記ピストン（３１）に設けられるロッド（左ロッド３２，右ロッド３３）と、を有し、
　前記ロッド（左ロッド３２）の一端部（左端部３２ａ）には液体（作動液Ｌ１）が封入されている第１圧力室（左圧力室３４）が設けられ、
　前記ロッド（右ロッド３３）の他端部（右端部３３ａ）には液体（作動液Ｌ２）が封入されている第２圧力室（右圧力室３５）が設けられ、
　前記ピストン（３１）により前記シリンダ室（３０）内が第１駆動圧力室（左駆動圧力室３６）と、第２駆動圧力室（右駆動圧力室３７）とに区画され、
　前記ピストン（３１）の端部（左端部３１ａ，右端部３１ｂ）の面積は、前記ロッド（左ロッド３２，右ロッド３３）の端部（左端部３２ａ，右端部３３ａ）の面積よりも大きくなっており、
　前記第１駆動圧力室（左駆動圧力室３６）に、前記流体圧が供給されると、前記ピストン（ピストン３１）が移動し、前記第１圧力室（右圧力室３５）内の液体（作動液Ｌ２）が押し出されることによって、前記液圧アクチュエータ（４）へ該液体（作動液Ｌ２）が供給され、さらに、該液圧アクチュエータ（４）から前記第２圧力室（左圧力室３４）に液体（作動液Ｌ５）が戻されてなり、
　前記第２駆動圧力室（右駆動圧力室３７）に、前記流体圧が供給されると、前記ピストン（３１）が移動し、前記第２圧力室（左圧力室３４）内の液体（作動液Ｌ１）が押し出されることによって、前記液圧アクチュエータ（４）へ該液体（作動液Ｌ１）が供給され、さらに、該液圧アクチュエータ（４）から前記第１圧力室（右圧力室３５）に液体（作動液Ｌ４）が戻されてなることを特徴としている。
　請求項２に係る液圧液圧トランスミッションは、上記請求項１に記載の液圧トランスミッション（１，１Ａ，１Ｂ）において、前記液圧アクチュエータ（４）と前記駆動手段（駆動部３）に接続されている供給路（第１供給路１３，第２供給路１４）には、該液圧アクチュエータ（４）の状態に応じて予圧を調節したり、漏れによって不足した前記液体（作動液Ｌ１，Ｌ２）を供給したりする機構（例えば、ポンプ１５、タンクＴ）が設けられてなることを特徴としている。
　請求項３に係る液圧液圧トランスミッションは、上記請求項１又は２に記載の液圧トランスミッション（１Ｂ）において、前記液圧アクチュエータ（４）と前記駆動手段（駆動部３）に接続されている供給路（第１供給路１３，第２供給路１４）には、液圧シリンダ（４Ｂ）又はロータリーポンプが設けられてなることを特徴としている。
　次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
　請求項１に係る発明によれば、流体圧（例えば、空気圧や油圧）を用いて駆動手段（駆動部３）を駆動させるだけで、液圧アクチュエータ（４）を駆動させることができ、さらには、従来のような第一、第二空液変換器を用意しなくとも、駆動手段（駆動部３）だけで液圧アクチュエータ（４）を駆動させることが可能となる。さらに、ピストン（３１）の端部（左端部３１ａ，右端部３１ｂ）の面積を、ロッド（左ロッド３２，右ロッド３３）の端部（左端部３２ａ，右端部３３ａ）の面積よりも大きくすることで、液圧アクチュエータ（４）に供給される液体（作動液Ｌ１，Ｌ２）を増圧することができる。これにより、本発明によれば、様々な高負荷の液圧アクチュエータの制御を容易に実現することができ、さらに、従来よりも小型で安価にすることができる。
　請求項２に係る発明によれば、液圧アクチュエータ（４）と駆動手段（駆動部３）に接続されている供給路（第１供給路１３，第２供給路１４）には、該液圧アクチュエータ（４）の状態に応じて予圧を調節したり、漏れによって不足した液体（作動液Ｌ１，Ｌ２）を供給したりする機構が設けられているから、予圧を簡単容易に調整することができ、もって、液体（作動液Ｌ１，Ｌ２）が負圧とならないようにすることができる。さらに、漏れ量を補償することができる。
　請求項３に係る発明によれば、液圧アクチュエータ（４）と前記駆動手段（駆動部３）に接続されている供給路（第１供給路１３，第２供給路１４）には、液圧シリンダ（４Ｂ）又はロータリーポンプが設けられているから、液圧アクチュエータ（４）の精密制御が容易となる。さらに、その液圧シリンダ（４Ｂ）又はロータリーポンプを別のアクチュエータや人力で操作することにより、バイラテラル制御やパワーアシスト制御を実現することができる。
本発明の一実施形態に係る液圧トランスミッションの概略模式図である。 本発明の他実施形態に係る液圧トランスミッションの概略模式図である。 本発明の他の実施形態に係る液圧トランスミッションの概略模式図である。 本発明の他の実施形態に係る液圧トランスミッションの概略模式図である。
　以下、本発明に係る液圧トランスミッションの一実施形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明において、上下左右の方向を示す場合は、図示正面から見た場合の上下左右をいうものとする。
　本実施形態における液圧トランスミッションは、漁業・港湾・河川・ダムなどの水中作業、高圧洗浄、汚物処理、薬品・化粧品、食品加工、食堂などのシンク、市場、トイレ、病院・介護施設、農林業、畜産業、発電施設、消防装備などに用いられるものである。具体的には、図１に示すように、液圧トランスミッション１は、サーボ弁２と、駆動部３と、液圧アクチュエータ４と、で主に構成されている。以下、各構成について詳しく説明することとする。
＜サーボ弁の説明＞
　サーボ弁２は、図１に示すように、３位置５ポートのサーボ弁であって、供給ポート２ａが、空気圧を供給するコンプレッサ等からなる空気圧源１０に、制御ポート２ｂが第１制御路１１に、制御ポート２ｃが第２制御路１２に、排出ポート２ｄ，２ｅが外部にそれぞれ連通されている。
　ところで、サーボ弁２は、詳しくは図示しないが、ソレノイドによって駆動されるスプールを備えており、スプールの位置によって、空気圧の供給遮断を応答性が良くかつ無段階に変化させることができるようになっている。すなわち、スプールが図１に示す左側に位置していた場合、供給ポート２ａが第１制御路１１に連通され、排出ポート２ｅが第２制御路１２に連通される。これにより、空気圧源１０より供給される空気圧が、第１制御路１１に供給されることとなる。
　また、スプールが図１に示す右側に位置していた場合、供給ポート２ａが第２制御路１２に連通され、排出ポート２ｄが第１制御路１１に連通される。これにより、空気圧源１０より供給される空気圧が、第２制御路１２に供給されることとなる。
　さらに、スプールが図１に示す真ん中に位置していた場合、供給ポート２ａが、第１制御路１１、第２制御路１２へ連通されないように遮断される。これにより、空気圧源１０より供給される空気圧が、第１制御路１１、第２制御路１２何れにも供給されなくなる。なお、このようなサーボ弁２は、フィードバック制御系に組み込んで使用することで液圧アクチュエータの位置や力を応答性良く制御できることが知られている。
＜駆動部の説明＞
　駆動部３は、図１に示すように、中空状のシリンダ室３０と、シリンダ室３０内に往復動可能に設けられるピストン３１と、ピストン３１の左端部３１ａに設けられる左ロッド３２と、ピストン３１の右端部３１ｂに設けられる右ロッド３３と、を有している。そして、図１に示すように、左ロッド３２の左端部３２ａ側には、左ロッド３２が内部を自由に移動可能な左圧力室３４が設けられており、この左圧力室３４には、水などの作動液Ｌ１が封入されている。さらに、図１に示すように、右ロッド３３の右端部３３ａ側には、右ロッド３３が内部を自由に移動可能な右圧力室３５が設けられており、この右圧力室３５には、水などの作動液Ｌ２が封入されている。なお、図１に示すように、左圧力室３４には、液圧アクチュエータ４に接続されている第１供給路１３が接続され、右圧力室３５には、液圧アクチュエータ４に接続されている第２供給路１４が接続されている。
　一方、シリンダ室３０内は、図１に示すように、ピストン３１によって、左駆動圧力室３６と、右駆動圧力室３７に区画され、左駆動圧力室３６には、第１制御路１１が接続されており、右駆動圧力室３７には、第２制御路１２が接続されている。なお、左駆動圧力室３６及び右駆動圧力室３７内には空気が充満されており、左駆動圧力室３６には、図１に示すように、左ロッド３２が配置固定され、右駆動圧力室３７には、図１に示すように、右ロッド３３が配置固定されている。
　かくして、このような駆動部３は、第１制御路１１に空気圧が供給されると、ピストン３１が図１に示す右方向に移動し、これに伴い、右ロッド３３が図１に示す右方向に移動する。これにより、右ロッド３３が、右圧力室３５内に侵入し、もって、右圧力室３５に封入されている作動液Ｌ２が押し出され、第２供給路１４を通って、液圧アクチュエータ４に供給されることとなる。なお、ピストン３１が図１に示す右方向に移動したことに伴い、右駆動圧力室３７内に充満されていた空気の一部は、第２制御路１２に排出される。これにより、その空気は、第２制御路１２を通って、排出ポート２ｅより外部に排出されることとなる。
　また、第２制御路１２に空気圧が供給されると、ピストン３１が図１に示す左方向に移動し、これに伴い、左ロッド３２が図１に示す左方向に移動する。これにより、左ロッド３２が、左圧力室３４内に侵入し、もって、左圧力室３４に封入されている作動液Ｌ１が押し出され、第１供給路１３を通って、液圧アクチュエータ４に供給されることとなる。なお、ピストン３１が図１に示す左方向に移動したことに伴い、左駆動圧力室３６内に充満されていた空気の一部は、第１制御路１１に排出される。これにより、その空気は、第１制御路１１を通って、排出ポート２ｄより外部に排出されることとなる。
　ところで、作動液Ｌ１，Ｌ２が液圧アクチュエータ４に供給される際、作動液Ｌ１が左ロッド３２によって圧縮され、作動液Ｌ２が右ロッド３３によって圧縮されることによって、増圧され、圧液として供給されることとなる。
　すなわち、ピストン３１が図１に示す右方向に動作しようとする静的な圧力関係式は、ピストン３１の右端部３１ｂの面積×（第１制御路１１の圧力－第２制御路１２の圧力）＝右ロッド３３の右端部３３ａの面積×（第２供給路１４の圧力－第１供給路１３の圧力）で表される。
　さらに、ピストン３１が図１に示す左方向に動作しようとする静的な圧力関係式は、ピストン３１の左端部３１ａの面積×（第２制御路１２の圧力－第１制御路１１の圧力）＝左ロッド３２の左端部３２ａの面積×（第１供給路１３の圧力－第２供給路１４の圧力）で表される。
　しかるに、上記のことから、作動液Ｌ１の増圧比は、ピストン３１の左端部３１ａの面積／左ロッド３２の左端部３２ａの面積で表され、作動液Ｌ２の増圧比は、ピストン３１の右端部３１ｂの面積／右ロッド３３の右端部３３ａの面積で表されることとなる。そのため、ピストン３１の左端部３１ａの面積＞左ロッド３２の左端部３２ａの面積、ピストン３１の右端部３１ｂの面積＞右ロッド３３の右端部３３ａの面積という関係になっていなければ、作動液Ｌ１，Ｌ２は増圧されないこととなる。それゆえ、作動液Ｌ１，Ｌ２を増圧するにあたっては、ピストン３１の左端部３１ａの面積＞左ロッド３２の左端部３２ａの面積、ピストン３１の右端部３１ｂの面積＞右ロッド３３の右端部３３ａの面積という関係にするだけで良いため、液圧アクチュエータ４の用途に応じて簡単容易に増圧させることができる。
　一方、図１に示すように、予圧を調節する機構として、ポンプ１５によってタンクＴに貯留されている水などの作動液Ｌ３が一定圧（例えば、圧力Ｐ０）で吐出され、逆止弁１６を介して第１供給路１３に付加され、逆止弁１７を介して第２供給路１４に付加されている。これにより、作動液Ｌ１，Ｌ２が負圧とならないようにすることができる。すなわち、右ロッド３３が、右圧力室３５内に侵入し、右圧力室３５に封入されている作動液Ｌ２が第２供給路１４を通って、液圧アクチュエータ４に供給された際、バキューム効果で引っ張られることから、左圧力室３４内の作動液Ｌ１が負圧になりやすい。また、左ロッド３２が、左圧力室３４内に侵入し、左圧力室３４に封入されている作動液Ｌ１が第１供給路１３を通って、液圧アクチュエータ４に供給された際、バキューム効果で引っ張られることから、右圧力室３５内の作動液Ｌ２が負圧になりやすい。仮に、負圧となった場合、作動液Ｌ１，Ｌ２が外部の空気を吸い込み、キャビテーションが発生し、もって、作動不良の原因となる可能性がある。
　そこで、本実施形態においては、予圧として、第１供給路１３，第２供給路１４に一定圧（例えば、圧力Ｐ０）を付加するようにしている。これにより、この一定圧（例えば、圧力Ｐ０）を基準として、第１供給路１３に流れる作動液Ｌ１の圧力が上下動し、第２供給路１４に流れる作動液Ｌ２の圧力が上下動することとなる。そのため、この一定圧（例えば、圧力Ｐ０）を付加することにより、作動液Ｌ１，Ｌ２が負圧とならないようにすることができる。しかして、このようにすれば、予圧を簡単容易に調整することができ、もって、作動液Ｌ１，Ｌ２が負圧とならないようにすることができる。なお、逆止弁１６は、第１供給路１３に流れる作動液Ｌ１がポンプ１５側に流れないようにし、逆止弁１７は、第２供給路１４に流れる作動液Ｌ２がポンプ１５側に流れないようにするものである。
＜液圧アクチュエータの説明＞
　液圧アクチュエータ４は、図１に示すように、中空状のシリンダ室４０と、シリンダ室４０内に往復動可能に設けられるピストン４１と、ピストン４１の左端部４１ａに設けられる左ロッド４２と、ピストン４１の右端部４１ｂに設けられる右ロッド４３と、を有している。そして、シリンダ室４０内は、図１に示すように、ピストン４１によって、左圧力室４４と、右圧力室４５に区画され、左圧力室４４には、第２供給路１４が接続され、右圧力室４５には、第１供給路１３が接続されている。そしてさらに、左圧力室４４には、水などの作動液Ｌ４が封入され、右圧力室４５には、水などの作動液Ｌ５が封入されている。なお、左圧力室４４には、図１に示すように、左ロッド４２が配置固定され、右圧力室４５には、図１に示すように、右ロッド４３が配置固定されている。
　かくして、このような液圧アクチュエータ４は、左圧力室４４に第２供給路１４より作動液Ｌ２が供給されると、左圧力室４４に封入されている作動液Ｌ４が増量することとなる。これにより、その分、ピストン４１が図１に示す右方向に移動し、もって、右ロッド４３及び左ロッド４２が図１に示す右方向に移動することとなる。この際、ピストン４１が右方向に移動した分、右圧力室４５に封入されている作動液Ｌ５が第１供給路１３に排出され、もって、作動液Ｌ５が第１供給路１３を通って、左圧力室３４に供給されることとなる。なお、第１供給路１３を通る作動液Ｌ５は、逆止弁１６によって、ポンプ１５側に流れることはない。
　一方、右圧力室４５に第１供給路１３より作動液Ｌ１が供給されると、右圧力室４５に封入されている作動液Ｌ５が増量することとなる。これにより、その分、ピストン４１が図１に示す左方向に移動し、もって、右ロッド４３及び左ロッド４２が図１に示す左方向に移動することとなる。この際、ピストン４１が左方向に移動した分、左圧力室４４に封入されている作動液Ｌ４が第２供給路１４に排出され、もって、作動液Ｌ４が第２供給路１４を通って、右圧力室３５に供給されることとなる。なお、第２供給路１４を通る作動液Ｌ４は、逆止弁１７によって、ポンプ１５側に流れることはない。
　ところで、上記のように構成される液圧トランスミッション１には、図１に示すように、第１制御路１１に、第１制御路１１を流れる空気圧の圧力を検出する第１圧力センサＰ１が接続され、第２制御路１２に、第２制御路１２を流れる空気圧の圧力を検出する第２圧力センサＰ２が接続されている。そして、図１に示すように、第１供給路１３に、第１供給路１３を流れる圧液の圧力を検出する第４圧力センサＰｂが接続され、第２供給路１４に、第２供給路１４を流れる圧液の圧力を検出する第３圧力センサＰａが接続されている。さらに、図１に示すように、ポンプ１５の吐出側には、吐出される作動液Ｌ３の圧力を検出する第５圧力センサＰ０が接続されている。一方、図１に示すように、液圧アクチュエータ４には、ピストン４１の位置を検出する位置検出センサ１８が設けられている。
＜液圧トランスミッションの動作説明＞
　かくして、上記のように構成される液圧トランスミッション１は、次のように使用されることとなる。
　例えば、図１に示すように、液圧アクチュエータ４の右ロッド４３に負荷Ｎが接続されている場合で、負荷Ｎを右方向に移動させたい場合、以下のように動作させる。
　すなわち、まず、サーボ弁２を制御し、供給ポート２ａと第１制御路１１を連通させ、第１制御路１１に空気圧源１０より空気圧を供給する。これにより、ピストン３１が図１に示す右方向に移動し、これに伴い、右ロッド３３が図１に示す右方向に移動する。これにより、右ロッド３３が、右圧力室３５内に侵入し、もって、右圧力室３５に封入されている作動液Ｌ２が押し出され、第２供給路１４を通って、左圧力室４４に供給される。そして、左圧力室４４に第２供給路１４より作動液Ｌ２が供給されると、左圧力室４４に封入されている作動液Ｌ４が増量することとなるから、その分、ピストン４１が図１に示す右方向に移動する。これに伴い、右ロッド４３及び左ロッド４２が図１に示す右方向に移動することとなり、もって、負荷Ｎが右方向に移動することとなる。なお、ピストン４１が右方向に移動した分、右圧力室４５に封入されている作動液Ｌ５が第１供給路１３に排出され、もって、作動液Ｌ５が第１供給路１３を通って、左圧力室３４に供給されることとなる。
　一方、負荷Ｎを左方向に移動させたい場合、まず、サーボ弁２を制御し、供給ポート２ａと第２制御路１２を連通させ、第２制御路１２に空気圧源１０より空気圧を供給する。これにより、ピストン３１が図１に示す左方向に移動し、これに伴い、左ロッド３２が図１に示す左方向に移動する。これにより、左ロッド３２が、左圧力室３４内に侵入し、もって、左圧力室３４に封入されている作動液Ｌ１が押し出され、第１供給路１３を通って、右圧力室４５に供給される。そして、右圧力室４５に第１供給路１３より作動液Ｌ１が供給されると、右圧力室４５に封入されている作動液Ｌ５が増量することとなるから、その分、ピストン４１が図１に示す左方向に移動する。これに伴い、右ロッド４３及び左ロッド４２が図１に示す左方向に移動することとなり、もって、負荷Ｎが左方向に移動することとなる。なお、ピストン４１が左方向に移動した分、左圧力室４４に封入されている作動液Ｌ４が第２供給路１４に排出され、もって、作動液Ｌ４が第２供給路１４を通って、右圧力室３５に供給されることとなる。
　ところで、上記説明した一連の動作は、図示しない制御部により実行される。具体的に説明すると、まず、ユーザ又は上位のコントローラより、液圧アクチュエータ４のピストン４１の位置、速度、力に対して任意の目標値（または軌道）が設定される。その目標値に対して、センサ（位置検出センサ１８、第３圧力センサＰａ、第４圧力センサＰｂ）で検出された実際の値、又は、推定値との誤差が小さくなるように、制御部（図示せず）は、サーボ弁２を制御し、駆動部３をフィードバック制御することとなる。この際、制御部（図示せず）は、予圧として、第１供給路１３，第２供給路１４に一定圧（例えば、圧力Ｐ０）が付加されるように、第５圧力センサＰ０を監視している。
　なお、各推定値は、制御部（図示せず）によって算出される。まず、力の推定について述べる。ピストン４１の推力は、圧力差×ピストン４１の受圧面積によって算出される。ここで圧力差とは、第３圧力センサＰａにて検出した検出値－第４圧力センサＰｂにて検出した検出値であり、正負の値を取り得る。なお、この演算は、空気圧センサの差圧（すなわち、第１圧力センサＰ１にて検出した検出値－第２圧力センサＰ２にて検出した検出値）に増圧比（上記にて説明したピストン３１の左端部３１ａの面積を左ロッド３２の左端部３２ａの面積で除した値）を掛けることによっても代用することができる。その場合、第３圧力センサＰａ、第４圧力センサＰｂは不要となる。次に、位置の推定について述べる。これは、ピストン４１の位置を検出する位置検出センサ１８に代え、図２に示すように、駆動部３に、ピストン３１の位置を検出する位置検出センサ１９を設けるようにしても良い。これにより、ピストン４１の位置は、ピストン３１の位置検出によって推定することが可能となる。このようにすれば、液圧アクチュエータ４に別途センサを取り付けることなく、さらには、第３圧力センサＰａ、第４圧力センサＰｂを用いずとも、液圧アクチュエータ４の位置や力を遠隔制御できることとなる。
　なお、本実施形態においては、説明の都合上、作動液Ｌ１～Ｌ５とし、それぞれ別々の符号を付しているが、これらは、全て同じ作動液である。
　しかして、以上説明した本実施形態によれば、空気圧を用いて駆動部３を駆動させるだけで、液圧アクチュエータ４を駆動させることができ、さらには、従来のような第一、第二空液変換器を用意しなくとも、駆動部３だけで液圧アクチュエータ４を駆動させることが可能となる。さらに、ピストン３１の左端部３１ａ，右端部３１ｂの面積を、左ロッド３２，右ロッド３３の左端部３２ａ，右端部３３ａの面積よりも大きくすることで、液圧アクチュエータ４に供給される作動液Ｌ１，Ｌ２を増圧することができる。これにより、本実施形態によれば、様々な高負荷の液圧アクチュエータの制御を容易に実現することができ、さらに、従来よりも小型で安価にすることができる。
　ところで、上記説明においては、第１供給路１３，第２供給路１４に一定圧（例えば、圧力Ｐ０）を付加する予圧機構のみを例示して説明したが、単に予圧を確保するのみならず、漏れ量を補償するようにすることもできる。すなわち、完全に密閉することは難しいことから、何らかの理由で、作動液Ｌ１，Ｌ２が外部に漏れ出た場合、その外部に漏れ出た外部漏れ量と、ピストン４１を介して作動液Ｌ１と作動液Ｌ２との間で漏れ出た内部漏れ量とを、補償する機能を持たせることができる。
　これらの漏れ量を放置すると、駆動部３のピストン３１と、液圧アクチュエータ４のピストン４１との相対位置関係がずれてしまい、図２に示すピストン３１の位置を検出する位置検出センサ１９だけで、液圧アクチュエータ４のピストン４１の位置を制御することが不可能になったり、液圧アクチュエータ４のピストン４１が片側に寄り過ぎて正しく機能しなかったりする恐れがあるためである。
　そこで、本実施形態においては、次のように漏れ量を補償している。すなわち、対応関係が分かるように、例えば、液圧アクチュエータ４のピストン４１に磁気センサを配置し、ある基準位置でスイッチがＯＮとなるようにセットする。これにより、駆動部３のピストン３１との位置関係（左寄りか、右寄りか等）が分かることとなる。そこで、所望の位置に液圧アクチュエータ４のピストン４１が戻るように（左寄りならば右へ、右寄りならば左へ）、ポンプ１５によってタンクＴに貯留されている水などの作動液Ｌ３を一時的に供給すれば良い。そのためには、差圧が高いほど供給量が多くなるため、逆止弁１６，１７に圧力差が生まれるよう、予圧を一時的に大きくすれば良い。これにより、漏れ量を補償することができる。なお、液圧アクチュエータ４のピストン４１側の位置を連続的に取得できるセンサが利用できる場合は、このような漏れ補償は、より簡単に実現することができる。
　ところで、本実施形態において示した形状等はあくまで一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、本実施形態においては、１個のサーボ弁２を用いて、空気圧を供給する例を示したが、それに限らず、２個のサーボ弁を用いて、駆動部３に空気圧を供給するようにしても良い。
　また、本実施形態においては、駆動部３のピストン３１の動きと、液圧アクチュエータ４のピストン４１の動きを合わせるため、第１供給路１３を右圧力室４５に接続し、第２供給路１４を左圧力室４４に接続する例を示したが、それに限らず、第１供給路１３を左圧力室４４に接続し、第２供給路１４を右圧力室４５に接続しても良い。
　また、本実施形態においては、空気圧源１０にて空気圧を供給する例を示したが、それに限らず、空気圧源１０に代え、油圧ユニット等の油圧源として、油圧を供給するようにしても良い。この際、左駆動圧力室３６及び右駆動圧力室３７内には、空気に代え、油を充満させておけば良く、空気圧のサーボ弁２に代え、油圧サーボ弁を利用すれば良い。
　また、本実施形態においては、ポンプ１５と、タンクＴを用いた例を示したが、不要であれば設けなくとも良い。しかしながら、設けた方が好ましい。作動液Ｌ１，Ｌ２が負圧とならないようにすることができ、さらには、漏れ量を補償することができるためである。なお、本実施形態において例示したポンプ１５と、タンクＴは、あくまで一例であり、ハンドポンプ、電動ポンプ、エアハイドロコンバータ、エアハイドロブースタ等で駆動するようにしても良い。
　また、本実施形態においては、逆止弁１６，１７を設ける例を示したが、必須ではなく、必要に応じて設けるようにすれば良い。
　また、本実施形態においては、サーボ弁２を用いて、駆動部３を駆動する例を示したが、それに限らず、サーボ弁２に代え、両回転ポンプを用いるようにしても良い。この点、具体的に例示すると、図３に示すような構成となる。以下、この図３に示す液圧トランスミッション１Ａについて説明することとする。なお、この図３に示す液圧トランスミッション１Ａを説明するにあたり、図１に示す液圧トランスミッション１と同一構成については、同一の符号を付し、説明は省略することとする。
　図３に示す液圧トランスミッション１Ａは、図１に示すサーボ弁２が、例えば、固定容量式または可変容量式ポンプからなる両回転ポンプ２Ａに変更されただけで、それ以外の構成は同一である。なお、採用されるポンプの種類は、これに限定されるものではない。
　両回転ポンプ２Ａは、流体圧ポンプからなるもので、図３に示すように、サーボモータＳＭにより矢印Ｙ１方向（図示左右方向）に回転させることができる。詳しく説明すると、制御部（図示せず）を用いて、サーボモータＳＭを図示左方向に回転させると、第１制御路１１に流体が圧送される。この際、左駆動圧力室３６には流体が充満されているから、ピストン３１が図３に示す右方向に移動し、これに伴い、右ロッド３３が図３に示す右方向に移動する。これにより、右ロッド３３が、右圧力室３５内に侵入し、もって、右圧力室３５に封入されている作動液Ｌ２が第２供給路１４を通って、液圧アクチュエータ４に圧送されることとなる。なお、ピストン３１が図３に示す右方向に移動したことに伴い、右駆動圧力室３７内に充満されている流体は、第２制御路１２に排出される。これにより、その流体は、第２制御路１２を通って、両回転ポンプ２Ａに排出されることとなる。
　一方、制御部（図示せず）を用いて、サーボモータＳＭを図示右方向に回転させると、第２制御路１２に流体が圧送される。この際、右駆動圧力室３７には流体が充満されているから、ピストン３１が図２に示す左方向に移動し、これに伴い、左ロッド３２が図３に示す左方向に移動する。これにより、左ロッド３２が、左圧力室３４内に侵入し、もって、左圧力室３４に封入されている作動液Ｌ１が押し出され、第１供給路１３を通って、液圧アクチュエータ４に圧送されることとなる。なお、ピストン３１が図３に示す左方向に移動したことに伴い、左駆動圧力室３６内に充満されている流体は、第１制御路１１に排出される。これにより、その流体は、第１制御路１１を通って、両回転ポンプ２Ａに排出されることとなる。
　しかして、このようにしても、流体を用いて駆動部３を駆動させるだけで、液圧アクチュエータ４を駆動させることができ、さらには、従来のような第一、第二空液変換器を用意しなくとも、駆動部３だけで液圧アクチュエータ４を駆動させることが可能となる。さらに、ピストン３１の左端部３１ａ，右端部３１ｂの面積を、左ロッド３２，右ロッド３３の左端部３２ａ，右端部３３ａの面積よりも大きくすることで、液圧アクチュエータ４に供給される作動液Ｌ１，Ｌ２を増圧することができる。それゆえ、このようにしても、様々な高負荷の液圧アクチュエータの制御を容易に実現することができ、さらに、従来よりも小型で安価にすることができる。また、流体として液体を用いる場合、両回転ポンプ２Ａを用いれば、上記説明したように液体が循環されることとなるから、液体を貯蔵しておくタンクは不要である。
　一方、図４に示す液圧トランスミッション１Ｂにようにすることもできる。すなわち、図４に示す液圧トランスミッション１Ｂは、第１供給路１３，第２供給路１４との間に、新たに、小型の液圧シリンダ４Ｂを設けただけで、それ以外の構成は図１に示す液圧トランスミッション１と同一構成である。そのため、それ以外の構成については、同一の符号を付し、説明は省略することとする。
　小型の液圧シリンダ４Ｂは、図４に示すように、中空状のシリンダ室４０Ｂと、シリンダ室４０Ｂ内に往復動可能に設けられるピストン４１Ｂと、ピストン４１Ｂに設けられているロッド４２Ｂと、を有している。このシリンダ室４０Ｂ内は、ピストン４１Ｂにより左液室４３Ｂと右液室４４Ｂとに区画されており、左液室４３Ｂには、水などの作動液Ｌ６Ｂが封入され、右液室４４Ｂには、水などの作動液Ｌ７Ｂが封入されている。そして、この左液室４３Ｂは、第２供給路１４を介して、液圧アクチュエータ４の左圧力室４４に接続され、右液室４４Ｂは、第１供給路１３を介して、液圧アクチュエータ４の右圧力室４５に接続されている。これにより、ロッド４２Ｂによってピストン４１Ｂを移動させれば、作動液Ｌ６Ｂが左圧力室４４に供給され、作動液Ｌ７Ｂが右圧力室４５に供給されることとなる。しかるに、この小型の液圧シリンダ４Ｂによって、液圧アクチュエータ４を駆動させることが可能となる。そのため、電動アクチュエータでロッド４２Ｂを駆動させれば、微小体積移動による精密制御が容易になり、ロッド４２Ｂを人が手動で操作すれば、制御対象の液圧アクチュエータ４にかかる反力を人が感じながら、バイラテラル制御をすることが可能となる。さらには、人の操作に応じて、駆動部３を駆動するようにすれば、自動車のパワーステアリングのようなパワーアシスト制御を同時に実現することが可能となる。なお、作動液Ｌ６Ｂ，Ｌ７Ｂは説明の都合上、異なる符号を付したが、作動液Ｌ１～Ｌ５と同じ作動液である。
　なお、言うまでもないが、図４では、図１に示す液圧トランスミッション１の変形例を示したが、図２に示す液圧トランスミッション１、図３に示す液圧トランスミッション１Ａにも適用可能である。また、図４では、小型の液圧シリンダ４Ｂを設ける例を示したが、それに代え、小型ロータリーモータに変更しても良い。
１，１Ａ，１Ｂ　　　　　液圧トランスミッション
３　　　　　　　　　　　駆動部（駆動手段）
１５　　　　　　　　　　ポンプ（機構）
３０　　　　　　　　　　シリンダ室
３１　　　　　　　　　　ピストン
３１ａ　　　　　　　　　左端部（端部）
３１ｂ　　　　　　　　　右端部（端部）
３２　　　　　　　　　　左ロッド（ロッド）
３２ａ　　　　　　　　　左端部（一端部、端部）
３３　　　　　　　　　　右ロッド（ロッド）
３３ａ　　　　　　　　　右端部（他端部、端部）
３４　　　　　　　　　　左圧力室（第１圧力室）
３５　　　　　　　　　　右圧力室（第２圧力室）
３６　　　　　　　　　　左駆動圧力室（第１駆動圧力室）
３７　　　　　　　　　　右駆動圧力室（第２駆動圧力室）
４　　　　　　　　　　　液圧アクチュエータ
４０　　　　　　　　　　シリンダ室
４１　　　　　　　　　　ピストン
４２　　　　　　　　　　左ロッド
４３　　　　　　　　　　右ロッド
４４　　　　　　　　　　左圧力室
４５　　　　　　　　　　右圧力室
１３　　　　　　　　　　第１供給路（供給路）
１４　　　　　　　　　　第２供給路（供給路）
４Ｂ　　　　　　　　　　液圧シリンダ
１６，１７　　　　　　　逆止弁
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４，Ｌ５　作動液（液体）
Ｔ　　　　　　　　　　　タンク（機構）
 

Claims (3)

  1. 　流体圧によって駆動される駆動手段と、
    　前記駆動手段より供給される圧液によって駆動する液圧アクチュエータと、を有し、
    　前記駆動手段は、
    　中空状のシリンダ室と、
    　前記シリンダ室内に往復動可能に設けられるピストンと、
    　前記ピストンに設けられるロッドと、を有し、
    　前記ロッドの一端部には液体が封入されている第１圧力室が設けられ、
    　前記ロッドの他端部には液体が封入されている第２圧力室が設けられ、
    　前記ピストンにより前記シリンダ室内が第１駆動圧力室と、第２駆動圧力室とに区画され、
    　前記ピストンの端部の面積は、前記ロッドの端部の面積よりも大きくなっており、
    　前記第１駆動圧力室に、前記流体圧が供給されると、前記ピストンが移動し、前記第１圧力室内の液体が押し出されることによって、前記液圧アクチュエータへ該液体が供給され、さらに、該液圧アクチュエータから前記第２圧力室に液体が戻されてなり、
    　前記第２駆動圧力室に、前記流体圧が供給されると、前記ピストンが移動し、前記第２圧力室内の液体が押し出されることによって、前記液圧アクチュエータへ該液体が供給され、さらに、該液圧アクチュエータから前記第１圧力室に液体が戻されてなる液圧トランスミッション。
  2. 　前記液圧アクチュエータと前記駆動手段に接続されている供給路には、該液圧アクチュエータの状態に応じて予圧を調節したり、漏れによって不足した前記液体を供給したりする機構が設けられてなる請求項１に記載の液圧トランスミッション。
  3. 　前記液圧アクチュエータと前記駆動手段に接続されている供給路には、液圧シリンダ又はロータリーポンプが設けられてなる請求項１又は２に記載の液圧トランスミッション。
     
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