小型スマート油圧アクチュエータ：Part1

1950年William C. Moog氏により開発されたノズルフラッパタイプのサーボ弁（図１）は，その後現在のサーボ弁と同様な形となり，50年以上経った現在でも基本的な原理は変わらず，様々な分野で活躍している。

図1　1950年のサーボ弁とUS特許書類

スマートアクチュエータの概要

過去20年ほどの間に電動モータ・電動アクチュエータの参入により，装置の中で油圧＝高出力・大型，電動＝低～中出力・小型というような棲み分けができた印象を受ける。

しかしながら，近年，様々な用途の自動化の中で，電動ではサイズに対する出力不足や，耐環境性能の問題から，油圧のもつ「高パワー密度」，「耐環境性」及び「しなやかな力・トルク特性」を備えた小型の油圧制御製品の需要が増加してきている。

そのような状況の中，数年前，イタリアの研究機関から，4足モビリティロボットの足関節向けの「小型スマート油圧アクチュエータ」の開発の依頼を受け，金属プリンタで成形された小型軽量ボディに，小型サーボ弁，油圧シリンダ，位置・圧力センサ及び通信機能を持つ制御基板が１つになった電動油圧式スマートアクチュエータ「ISA（インテグレーテッド・スマート・アクチュエータ）」（図2）を完成させた。（直訳すると，「（多機能が）統合されたスマートなアクチュエータ」という意味である．）

図2　インテグレーテッド・スマート・アクチュエータ

ISAの特長

1. ピストン径：　21.5㎜
2. ロッド径：　12㎜
3. ストローク長：　100㎜
4. 最大出力：　7,500 N @ 21 MPa
5. 最大速度@66%最大出力時：　264 mm/sec
6. 全長（最縮時取付間長）：　295㎜
7. 本体金属素材：　チタン
8. 質量：　1.6ｋｇ
9. 通信：CANopenまたはEtherCAT

「スマート」と呼ぶ最大の理由は，内蔵された位置センサ，圧力センサ及び制御基板により，クローズドループ制御を内部で構築でき，さらにCANopenまたはEtherCATによる上位コントローラとのリアルタイム通信機能を備えているからである．油圧アクチュエータの制御システムに必要となるサーボ弁，油圧シリンダ，センサ及び制御装置を小型なボディに全て内蔵し，上位コントローラとの通信により，アクチュエータの制御や内部パラメータの設定が可能な小型でスマートな油圧アクチュエータである。

Part2では，このような「小型スマート油圧アクチュエータ」が開発可能になった背景と現在の課題，そして将来の展望を紹介する。

「小型スマート油圧アクチュエータ：Part2」へ、つづく。