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公開番号2025062348
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-14
出願番号2023171351
出願日2023-10-02
発明の名称サーボシリンダ
出願人ピー・エス・シー株式会社
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類F15B 13/043 20060101AFI20250407BHJP(流体圧アクチュエータ;水力学または空気力学一般)
要約【課題】制御システムを簡略化でき、コンパクト化も実現し易いサーボシリンダを提供すること。
【解決手段】サーボシリンダ1が、X方向に延在するシリンダ摺動室18を有する筐体3と、シリンダ摺動室18に対してX方向に摺動可能にシリンダ摺動室18内に配置され、外周面に設けられる環状溝5c、環状溝5cのX方向一方側に設けられる大径部5d、及び大径部5dのX方向一方側に段部19を介して連なると共に大径部5dよりも小径の小径部5eを含むシリンダ5と、X方向他方側の力を段部19に付与する気体が収容される第1気圧室12と、X方向一方側の力をシリンダ5のX方向他方側の端面に付与する気体が収容される第2気圧室13と、第1気圧室12の気圧と第2気圧室13の気圧に気圧差を生成する気圧差生成機構4と、気圧差生成機構4に固定される一端部、及び環状溝5cに収容される他端部を有するフィードバックバネ6と、を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
一方向に延在するシリンダ摺動室を有する筐体と、
前記シリンダ摺動室に対して前記一方向に摺動可能に前記シリンダ摺動室内に配置され、外周面に設けられる凹部、前記凹部の前記一方向の第１の側に設けられる大径部、及びその大径部の前記一方向の第１の側に段部を介して連なると共に前記大径部よりも小径の小径部を含むシリンダと、
前記一方向の第２の側の力を前記段部に付与する気体が収容される第１気圧室と、
前記一方向の第１の側の力を前記シリンダの前記一方向の第２の側の端面に付与する気体が収容される第２気圧室と、
前記第１気圧室の気圧と前記第２気圧室の気圧に気圧差を生成する気圧差生成機構と、
前記気圧差生成機構に固定される一端部、及び前記凹部に収容される他端部を有するフィードバックバネと、
を備えるサーボシリンダ。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記気圧差生成機構が、直線状に延在するアーマチュアと、前記アーマチュアと一体に設けられて、前記アーマチュアと相俟ってＴ字状の部材を構成するフラッパと、前記アーマチュアの中央よりも一方側に巻回される第１コイルと、前記アーマチュアの中央よりも他方側に巻回される第２コイルと、前記第１コイル及び前記第２コイルに電流が流れていない場合において、前記フラッパの延在方向に略直交する直交方向に延在して前記フラッパとの距離が略同一となると共に前記フラッパを介して前記直交方向に対向する第１ノズル及び第２ノズルと、前記第１ノズルと前記第１気圧室とを連通する第１背圧路と、前記第２ノズルと前記第２気圧室とを連通する第２背圧路と、を含む、請求項１に記載のサーボシリンダ。
【請求項３】
前記気圧差生成機構が、直線状に延在するアーマチュアと、前記アーマチュアと一体に設けられて、前記アーマチュアと相俟ってＴ字状の部材を構成するフラッパと、前記アーマチュアの中央よりも一方側に巻回される第１コイルと、前記アーマチュアの中央よりも他方側に巻回される第２コイルと、前記第１コイル及び前記第２コイルに電流が流れていない場合において、前記フラッパの延在方向に略直交する直交方向に延在して前記フラッパとの距離が略同一となると共に前記フラッパを介して前記直交方向に対向する第１ノズル及び第２ノズルと、流量ブースター弁と、を含み、
前記流量ブースター弁が、２つの気体供給ポート、排気ポート、及び２つの出力ポートを有するスリーブと、前記スリーブ内を摺動可能なスプールと、前記スプールの軸方向の第１の側の外方に設けられる第３気圧室と、前記スプールの前記軸方向の第２の側の外方に設けられる第４気圧室と、前記スプールに前記軸方向の力を付与する力付与部と、を含み、
前記スプールは、前記軸方向に間隔をおいて配置される３つの大径のランドと、前記ランドよりも小さな外径を有して隣接するランドの間を接続する２つのステムを有し、
前記力付与部は、前記出力ポートが前記気体供給ポート及び前記排気ポートの両方に連通しない位置に前記スプールを位置させる力を前記スプールに付与し、
更に、前記第１ノズル及び前記第２ノズルのうちの一方を、前記第３気圧室及び前記第４気圧室のうちの一方に連通させる第１背圧路と、
前記第１ノズル及び前記第２ノズルのうちの他方を、前記第３気圧室及び前記第４気圧室のうちの他方に連通させる第２背圧路と、
前記２つの出力ポートのうちの一方を、前記第１気圧室及び前記第２気圧室のうちの一方に連通させる第３背圧路と、
前記２つの出力ポートのうちの他方を、前記第１気圧室及び前記第２気圧室のうちの他方に連通させる第４背圧路と、を備え、
前記第１コイル及び前記第２コイルに電流が流れていない前記スプールの中立位置において、前記出力ポートが前記気体供給ポート及び前記排気ポートの両方に連通しない一方、前記スプールが前記中立位置から前記軸方向に移動すると、前記２つの出力ポートのうちの一方が、前記２つのステムのうちの一方を介して前記排気ポートに連通し、前記２つの出力ポートのうちの他方が、前記２つのステムのうちの他方を介して前記２つの気体供給ポートのうちの片方に連通する、請求項１に記載のサーボシリンダ。
【請求項４】
前記フィードバックバネが、両端部以外の箇所に変位し易い易変位部を有する、請求項１から３のいずれか１つに記載のサーボシリンダ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、サーボシリンダに関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、サーボシリンダシステムとしては、特許文献１に記載されているものがある。このサーボシリンダシステムは、圧力室の圧力に応じて制御対象を直線方向に進退させるエアシリンダと、圧力室に圧縮エアを給排気するサーボバルブと、制御対象の位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段が検出する検出位置を入力して目標位置との偏差を求め、偏差に基づいてサーボバルブに指令電圧を出力するコントローラと、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－１４１８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記サーボシリンダシステムでは、エアシリンダ及びサーボバルブが互いに別個に構成されるので、制御システムが複雑化し易くて、システムも大型化し易い。そこで、本開示の目的は、制御システムを簡略化でき、コンパクト化も実現し易いサーボシリンダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本開示に係るサーボシリンダは、一方向に延在するシリンダ摺動室を有する筐体と、前記シリンダ摺動室に対して前記一方向に摺動可能に前記シリンダ摺動室内に配置され、外周面に設けられる凹部、前記凹部の前記一方向の第１の側に設けられる大径部、及びその大径部の前記一方向の第１の側に段部を介して連なると共に前記大径部よりも小径の小径部を含むシリンダと、前記一方向の第２の側の力を前記段部に付与する気体が収容される第１気圧室と、前記一方向の第１の側の力を前記シリンダの前記一方向の第２の側の端面に付与する気体が収容される第２気圧室と、前記第１気圧室の気圧と前記第２気圧室の気圧に気圧差を生成する気圧差生成機構と、前記気圧差生成機構に固定される一端部、及び前記凹部に収容される他端部を有するフィードバックバネと、を備える。
【０００６】
本開示によれば、気圧差生成機構によってシリンダの両側端面に力を付与する第１及び第２気圧室の気圧差がダイレクトに制御され、その気圧差とフィードバックバネの復元力に基づいてシリンダの位置を制御する。したがって、エアシリンダ及びサーボバルブが互いに別個に構成される場合との比較において、制御システムを簡略化でき、コンパクト化も実現し易い
【０００７】
また、前記気圧差生成機構が、直線状に延在するアーマチュアと、前記アーマチュアと一体に設けられて、前記アーマチュアと相俟ってＴ字状の部材を構成するフラッパと、前記アーマチュアの中央よりも一方側に巻回される第１コイルと、前記アーマチュアの中央よりも他方側に巻回される第２コイルと、前記第１コイル及び前記第２コイルに電流が流れていない場合において、前記フラッパの延在方向に略直交する直交方向に延在して前記フラッパとの距離が略同一となると共に前記フラッパを介して前記直交方向に対向する第１ノズル及び第２ノズルと、前記第１ノズルと前記第１気圧室とを連通する第１背圧路と、前記第２ノズルと前記第２気圧室とを連通する第２背圧路と、を含んでもよい。
【０００８】
本構成によれば、簡素な構成で、サーボシリンダを構成でき、コンパクト化を効果的に実現できる。
【０００９】
また、前記気圧差生成機構が、直線状に延在するアーマチュアと、前記アーマチュアと一体に設けられて、前記アーマチュアと相俟ってＴ字状の部材を構成するフラッパと、前記アーマチュアの中央よりも一方側に巻回される第１コイルと、前記アーマチュアの中央よりも他方側に巻回される第２コイルと、前記第１コイル及び前記第２コイルに電流が流れていない場合において、前記フラッパの延在方向に略直交する直交方向に延在して前記フラッパとの距離が略同一となると共に前記フラッパを介して前記直交方向に対向する第１ノズル及び第２ノズルと、流量ブースター弁と、を含み、前記流量ブースター弁が、２つの気体供給ポート、排気ポート、及び２つの出力ポートを有するスリーブと、前記スリーブ内を摺動可能なスプールと、前記スプールの軸方向の第１の側の外方に設けられる第３気圧室と、前記スプールの前記軸方向の第２の側の外方に設けられる第４気圧室と、前記スプールに前記軸方向の力を付与する力付与部と、を含み、前記スプールは、前記軸方向に間隔をおいて配置される３つの大径のランドと、前記ランドよりも小さな外径を有して隣接するランドの間を接続する２つのステムを有し、前記力付与部は、前記出力ポートが前記気体供給ポート及び前記排気ポートの両方に連通しない位置に前記スプールを位置させる力を前記スプールに付与し、更に、前記第１ノズル及び前記第２ノズルのうちの一方を、前記第３気圧室及び前記第４気圧室のうちの一方に連通させる第１背圧路と、前記第１ノズル及び前記第２ノズルのうちの他方を、前記第３気圧室及び前記第４気圧室のうちの他方に連通させる第２背圧路と、前記２つの出力ポートのうちの一方を、前記第１気圧室及び前記第２気圧室のうちの一方に連通させる第３背圧路と、前記２つの出力ポートのうちの他方を、前記第１気圧室及び前記第２気圧室のうちの他方に連通させる第４背圧路と、を備え、前記第１コイル及び前記第２コイルに電流が流れていない前記スプールの中立位置において、前記出力ポートが前記気体供給ポート及び前記排気ポートの両方に連通しない一方、前記スプールが前記中立位置から前記軸方向に移動すると、前記２つの出力ポートのうちの一方が、前記２つのステムのうちの一方を介して前記排気ポートに連通し、前記２つの出力ポートのうちの他方が、前記２つのステムのうちの他方を介して前記２つの気体供給ポートのうちの片方に連通してもよい。
【００１０】
本構成によれば、流量ブースター弁の動作によってシリンダを動かすときに第１気圧室や第２気圧室に流入する気体の単位時間当りの流量を増大させることができる。したがって、シリンダの移動速度を上げることができ、サーボシリンダの応答性を向上できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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