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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024167744
(43)【公開日】2024-12-04
(54)【発明の名称】水圧制御システム
(51)【国際特許分類】
F15B 17/00 20060101AFI20241127BHJP
F04B 1/04 20200101ALI20241127BHJP
F03C 1/047 20060101ALI20241127BHJP
【ＦＩ】
F15B17/00
F04B1/04
F03C1/047
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023084021
(22)【出願日】2023-05-22
(71)【出願人】
【識別番号】595112258
【氏名又は名称】株式会社リベックス
(74)【代理人】
【識別番号】110002295
【氏名又は名称】弁理士法人Ｍ＆Ｐａｒｔｎｅｒｓ
(72)【発明者】
【氏名】三木 正之
【テーマコード（参考）】
3H070
3H084
【Ｆターム（参考）】
3H070AA03
3H070BB03
3H070CC37
3H070DD96
3H084AA04
3H084BB30
3H084CC70
(57)【要約】 （修正有）
【課題】本発明は、力伝達手段として水圧を利用し、水圧を制御し、遠隔操作も可能とする水圧制御システムを提供する。
【解決手段】水圧制御システムは、サーボモータ１と、水圧ポンプ２と、サーボモータを制御する制御装置１７と、水圧ポンプと配管ユニット１８により連結された水圧アクチュエータ装置２１とを備えており、水圧ポンプはラジアルピストン型ポンプである。水圧ポンプは、サーボモータの回転力により駆動され、水圧アクチュエータ装置は、水圧ポンプから配管ユニットを介して供給される水により駆動する。
【選択図】図２
【解決手段】水圧制御システムは、サーボモータ１と、水圧ポンプ２と、サーボモータを制御する制御装置１７と、水圧ポンプと配管ユニット１８により連結された水圧アクチュエータ装置２１とを備えており、水圧ポンプはラジアルピストン型ポンプである。水圧ポンプは、サーボモータの回転力により駆動され、水圧アクチュエータ装置は、水圧ポンプから配管ユニットを介して供給される水により駆動する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サーボモータと、水圧ポンプと、前記サーボモータを制御する制御装置と、前記水圧ポンプと配管ユニットにより連結された水圧アクチュエータ装置とを備え、
前記水圧ポンプはラジアルピストン型ポンプであり、
前記水圧ポンプは、前記サーボモータの回転力により駆動され、
前記水圧アクチュエータ装置は、前記水圧ポンプから前記配管ユニットを介して供給される水により駆動することを特徴とする水圧制御システム。
前記水圧ポンプはラジアルピストン型ポンプであり、
前記水圧ポンプは、前記サーボモータの回転力により駆動され、
前記水圧アクチュエータ装置は、前記水圧ポンプから前記配管ユニットを介して供給される水により駆動することを特徴とする水圧制御システム。
【請求項2】
前記水圧アクチュエータ装置は、ラジアルピストン型モータであることを特徴とする
請求項１記載の水圧制御システム。
請求項１記載の水圧制御システム。
【請求項3】
前記水圧アクチュエータ装置は、水圧シリンダであることを特徴とする
請求項１記載の水圧制御システム。
請求項１記載の水圧制御システム。
【請求項4】
前記配管ユニットに接続された水温調整ユニットを備えることを特徴とする請求項１記載の水圧制御システム。
【請求項5】
入力装置をさらに備え、
前記入力装置は、中央処理装置及び操作装置を有し、
前記中央処理装置は、前記操作装置を介して入力された指令に応じて、前記制御装置に指令信号を出力し、
前記制御装置は前記指令信号にしたがって前記サーボモータを制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の水圧制御システム。
前記入力装置は、中央処理装置及び操作装置を有し、
前記中央処理装置は、前記操作装置を介して入力された指令に応じて、前記制御装置に指令信号を出力し、
前記制御装置は前記指令信号にしたがって前記サーボモータを制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の水圧制御システム。
【請求項6】
前記制御装置は前記入力装置に負荷信号を出力し、
前記操作装置は、前記負荷信号にしたがって力覚を提示することを特徴とする
請求項５項記載の水圧制御システム。
前記操作装置は、前記負荷信号にしたがって力覚を提示することを特徴とする
請求項５項記載の水圧制御システム。
【請求項7】
請求項１記載の前記水圧制御システムの前記水圧ポンプと前記水圧アクチュエータ装置との間に設けられ、
前記配管ユニットに接続されたリザーバユニットと
前記配管ユニットに接続された分岐回路とを有し、
前記分岐回路は前記リザーバユニットと前記水圧アクチュエータ装置との間に設けられ、
前記リザーバユニットは温度調整機能を有するタンクを有し、
前記分岐回路は電磁弁を有し、前記電磁弁により短絡、遮断制御可能な、
前記配管ユニット間の分岐路を構成する
ことを特徴とする水温調整ユニット。
前記配管ユニットに接続されたリザーバユニットと
前記配管ユニットに接続された分岐回路とを有し、
前記分岐回路は前記リザーバユニットと前記水圧アクチュエータ装置との間に設けられ、
前記リザーバユニットは温度調整機能を有するタンクを有し、
前記分岐回路は電磁弁を有し、前記電磁弁により短絡、遮断制御可能な、
前記配管ユニット間の分岐路を構成する
ことを特徴とする水温調整ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水を媒介とする水圧制御システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、マスタ側より、離隔するスレイブ側のアクチュエータを操作する技術が知られている。（例えば特許文献１）
このような操作技術においては、マスタ側からスレイブ側に電気信号が伝達され、スレイブ側においては、電気信号に基づいて、電力により制御可能なアクチュエータ（又は電動機）が駆動する構成である。
このような操作技術においては、マスタ側からスレイブ側に電気信号が伝達され、スレイブ側においては、電気信号に基づいて、電力により制御可能なアクチュエータ（又は電動機）が駆動する構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平１－１３３１１７号公報
【特許文献2】ＷＯ２０１４／２０３９６２（参考文献）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、電磁的ノイズの多い環境、可燃性ガス等の発生リスクにより火気の使用が禁止される環境、高温のため通常の制御用電子回路の動作が保証されない環境、高い清浄度が要求される環境等の使用においては、マスタ側からスレイブ側に対する電気的制御が、必ずしも最適ではないと考えられる環境もある。
【0005】
上記課題を鑑み、本発明は、力伝達手段として水圧を利用し、水圧を制御することで、遠隔操作も可能とする水圧制御システムの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る水圧制御システムは、
サーボモータと、水圧ポンプと、前記サーボモータを制御する制御装置と、前記水圧ポンプと配管ユニットにより連結された水圧アクチュエータ装置とを備え、
前記水圧ポンプはラジアルピストン型ポンプであり、
前記水圧ポンプは、前記サーボモータの回転力により駆動され、
前記水圧アクチュエータ装置は、前記水圧ポンプから前記配管ユニットを介して供給される水により駆動することを特徴とする。
サーボモータと、水圧ポンプと、前記サーボモータを制御する制御装置と、前記水圧ポンプと配管ユニットにより連結された水圧アクチュエータ装置とを備え、
前記水圧ポンプはラジアルピストン型ポンプであり、
前記水圧ポンプは、前記サーボモータの回転力により駆動され、
前記水圧アクチュエータ装置は、前記水圧ポンプから前記配管ユニットを介して供給される水により駆動することを特徴とする。
【0007】
このような構成の水圧制御システムとすることで、水を媒体とする水圧ポンプを介して、サーボモータの制御技術により、水圧アクチュエータ装置を制御、すなわち水圧サーボ制御することが可能となる。
【0008】
また、本発明にかかる水圧制御システムは、上記構成において、
前記水圧アクチュエータ装置は、ラジアルピストン型モータであってもよい。
前記水圧アクチュエータ装置は、ラジアルピストン型モータであってもよい。
【0009】
このような構成の水圧制御システムとすることで、制御されたサーボモータの回転運動を水圧アクチュエータ装置によって出力することができる。
【0010】
また、本発明にかかる水圧制御システムは、上記構成において、
前記水圧アクチュエータ装置は、水圧シリンダであってもよい。
前記水圧アクチュエータ装置は、水圧シリンダであってもよい。
【0011】
このような構成の水圧制御システムとすることで、水圧シリンダは、別途の切り替えバルブ等による力の伝達損失を回避しながら、制御されたサーボモータの回転運動を並進運動として出力することができる。
【0012】
また、本発明にかかる水圧制御システムは、上記構成において、
前記配管ユニットに接続された水温調整ユニットを備えてもよい。
前記配管ユニットに接続された水温調整ユニットを備えてもよい。
【0013】
このような構成の水圧制御システムとすることで、作動液である水の温度を調整し、水の凍結や異常加熱による動作不良等を回避することが可能となる。
【0014】
また、本発明にかかる水圧制御システムは、上記構成において、
入力装置をさらに備え、
前記入力装置は、中央処理装置及び操作装置を有し、
前記中央処理装置は、前記操作装置を介して入力された指令に応じて、前記制御装置に指令信号を出力し、
前記制御装置は前記指令信号にしたがって前記サーボモータを制御してもよい。
入力装置をさらに備え、
前記入力装置は、中央処理装置及び操作装置を有し、
前記中央処理装置は、前記操作装置を介して入力された指令に応じて、前記制御装置に指令信号を出力し、
前記制御装置は前記指令信号にしたがって前記サーボモータを制御してもよい。
【0015】
このような構成の水圧制御システムとすることで、操作者は入力装置を介してサーボモータを制御し、水圧アクチュエータ装置を操作することが可能となり、操作性を向上させることができる。
【0016】
また、本発明にかかる水圧制御システムは、上記構成において、
前記制御装置は前記入力装置に負荷信号を出力し、
前記操作装置は、前記負荷信号にしたがって力覚を提示してもよい。
前記制御装置は前記入力装置に負荷信号を出力し、
前記操作装置は、前記負荷信号にしたがって力覚を提示してもよい。
【0017】
このような構成の水圧制御システムとすることで、操作者は力覚を知覚しながら水圧アクチュエータ装置を制御することができる。
【0018】
本発明に係る水温調整ユニットは、
前記水圧制御システムの前記水圧ポンプと前記水圧アクチュエータ装置との間に設けられ、
前記配管ユニットに接続されたリザーバユニットと
前記配管ユニットに接続された分岐回路とを有し、
前記分岐回路は前記リザーバユニットと前記水圧アクチュエータ装置との間に設けられ、
前記リザーバユニットは温度調整機能を有するタンクを有し、
前記分岐回路は電磁弁を有し、前記電磁弁により短絡、遮断制御可能な、
前記配管ユニット間の分岐路を構成することを特徴とする。
前記水圧制御システムの前記水圧ポンプと前記水圧アクチュエータ装置との間に設けられ、
前記配管ユニットに接続されたリザーバユニットと
前記配管ユニットに接続された分岐回路とを有し、
前記分岐回路は前記リザーバユニットと前記水圧アクチュエータ装置との間に設けられ、
前記リザーバユニットは温度調整機能を有するタンクを有し、
前記分岐回路は電磁弁を有し、前記電磁弁により短絡、遮断制御可能な、
前記配管ユニット間の分岐路を構成することを特徴とする。
【0019】
このような水温調整ユニットとすることにより、少なくとも一部の水を配管ユニットからリザーバユニットに導き、温度調整して配管ユニットに戻すことにより、水を所定の温度範囲に維持することができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、力の伝達手段として水圧を利用し、水圧を制御し、遠隔操作も可能とする水圧制御システムを提供することができる。
電気的制御が困難、又は回避が望まれる環境においても、本発明は好適に使用することができる。なお、本発明の水圧制御システムの使用環境が上記のような環境に限定するものではない。
電気的制御が困難、又は回避が望まれる環境においても、本発明は好適に使用することができる。なお、本発明の水圧制御システムの使用環境が上記のような環境に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】図１は水圧制御モジュール５０の主要な構成を示す模式図である。図１（Ａ）は、サーボモータ１と水圧ポンプ２との接続関係を示す模式図であり、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）は水圧ポンプ２の断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は、いずれも本発明の要旨の認定において限定的な解釈を与えるものではない。また、同一又は同種の部材については同じ参照符号を付して、説明を省略することがある。
さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」、「対向」、「多角形」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」、「対向」、「多角形」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【0023】
（実施形態１）
以下、実施形態１にかかる水圧制御モジュール５０及びそれを利用した水圧制御システム２００について説明する。
以下、実施形態１にかかる水圧制御モジュール５０及びそれを利用した水圧制御システム２００について説明する。
【0024】
図１は水圧制御モジュール５０の主要な構成を示す模式図である。図１（Ａ）は、サーボモータ１と水圧ポンプ２との接続関係を示す模式図であり、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）は水圧ポンプ２の断面を示す模式図である。水圧ポンプ２はサーボモータ１により駆動される。
なお、水圧及び水流の方向をサーボモータ１を用いて制御するため、サーボモータ１の制御の手法により、例えば操作者又はプログラムの指令に従い、水圧及び水流方向を制御することが可能となる。この意味において本発明の水圧制御は、水圧サーボ制御と称することもできる。
なお、サーボモータ１の制御については、トルク制御等の既知の制御方法を利用することができる。
なお、水圧及び水流の方向をサーボモータ１を用いて制御するため、サーボモータ１の制御の手法により、例えば操作者又はプログラムの指令に従い、水圧及び水流方向を制御することが可能となる。この意味において本発明の水圧制御は、水圧サーボ制御と称することもできる。
なお、サーボモータ１の制御については、トルク制御等の既知の制御方法を利用することができる。
【0025】
水圧制御モジュール５０は、サーボモータ１と水圧ポンプ２とを備え、水圧ポンプ２は、作動液である水を連続的に吐出が可能なラジアルピストン型ポンプを採用できる。
図１に示す例において、サーボモータ１と水圧ポンプ２とは、同一の基台３上に固定されている。サーボモータ１は正転及び逆転が可能なモータが好適に使用され、サーボモータ１は、ロータに連結された回転軸芯４（回転シャフト４）を介して、出力である回転力を水圧ポンプ２側に伝達する。
なお、サーボモータ１はＡＣサーボモータであってもよく、ＤＣサーボモータであってもよい。
図１に示す例において、サーボモータ１と水圧ポンプ２とは、同一の基台３上に固定されている。サーボモータ１は正転及び逆転が可能なモータが好適に使用され、サーボモータ１は、ロータに連結された回転軸芯４（回転シャフト４）を介して、出力である回転力を水圧ポンプ２側に伝達する。
なお、サーボモータ１はＡＣサーボモータであってもよく、ＤＣサーボモータであってもよい。
【0026】
ラジアルピストン型ポンプについては、ＷＯ２０１４／２０３９６２に詳細に説明されている。以下では、ラジアルピストン型ポンプである水圧ポンプ２について簡単に説明する。
【0027】
水圧ポンプ２はシャフト５（非偏心シャフト５）を有し、シャフト５には、作動液（水）の２つの流路６（第１の流路６Ａ及び第２の流路６Ｂ）が設けられている。シャフト５はアーム７により固定され、支持されている。アーム７は基台３に固定されている。
水圧ポンプ２のシャフト５は入出力ポート８（第１の入出力ポート８）に連結されている。入出力ポート８は、水圧ポンプ２の２つの流路６と連通する２つの接続部９（第１の接続部９Ａ、第２の接続部９Ｂ）を有している。接続部９には配管（又はチューブ）を接続することが可能である。
水圧ポンプ２は２つの流路６から、入出力ポート８の２つの接続部９を介して、作動液（水）を外部に流出（吐出）、流入（吸入）することができ、流路６は作動液である水の流出入路である。
水圧ポンプ２のシャフト５は入出力ポート８（第１の入出力ポート８）に連結されている。入出力ポート８は、水圧ポンプ２の２つの流路６と連通する２つの接続部９（第１の接続部９Ａ、第２の接続部９Ｂ）を有している。接続部９には配管（又はチューブ）を接続することが可能である。
水圧ポンプ２は２つの流路６から、入出力ポート８の２つの接続部９を介して、作動液（水）を外部に流出（吐出）、流入（吸入）することができ、流路６は作動液である水の流出入路である。
【0028】
図１（Ｂ）は水圧ポンプ２のシャフト５の長さ方向に平行な断面図であり、図１（Ｃ）は水圧ポンプ２のシャフト５の長さ方向に垂直な断面図である。
水圧ポンプ２は複数のピストン１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ）を有する。ピストン１０のそれぞれは、シリンダバレル１１に設けられているシリンダ部１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ）に収容されている。シャフト５の周囲は円形であり、各ピストン１０は、シャフト５の周囲の外側に配置されている。また、各ピストン１０は対応する各シリンダ部１２の内部でシリンダバレル１１の動径方向に摺動可能である。
水圧ポンプ２は複数のピストン１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ）を有する。ピストン１０のそれぞれは、シリンダバレル１１に設けられているシリンダ部１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ）に収容されている。シャフト５の周囲は円形であり、各ピストン１０は、シャフト５の周囲の外側に配置されている。また、各ピストン１０は対応する各シリンダ部１２の内部でシリンダバレル１１の動径方向に摺動可能である。
【0029】
各シリンダ部１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ）には、それぞれ摺動面１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ）が設けられている。
各ピストン１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ）は、その内部に設けられたバネＳｐにより、シリンダバレル１１の動径方向の外向きに付勢されており、各ピストン１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ）の底部は、それぞれ、各摺動面１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ）に摺動可能に接触する。
各ピストン１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ）は、その内部に設けられたバネＳｐにより、シリンダバレル１１の動径方向の外向きに付勢されており、各ピストン１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ）の底部は、それぞれ、各摺動面１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ）に摺動可能に接触する。
【0030】
水圧ポンプ２はケーシング１４を有し、ケーシング１４はその内部にシリンダバレル１１及びピストン１０を収容する。
ケーシング１４は、シャフト５の長さ方向の中心軸を中心に回転可能である。すなわち、ケーシング１４の回転軸は、シャフト５の中心軸と一致する。
一方、シリンダバレル１１は、シャフト５の長さ方向の中心軸（ケーシング１４の回転軸）に対して所定量偏心している。そのため、シリンダバレル１１は、複数のピストン１０を、シャフト５に対して所定量偏心した位置に放射状に保持する。
ケーシング１４は、シャフト５の長さ方向の中心軸を中心に回転可能である。すなわち、ケーシング１４の回転軸は、シャフト５の中心軸と一致する。
一方、シリンダバレル１１は、シャフト５の長さ方向の中心軸（ケーシング１４の回転軸）に対して所定量偏心している。そのため、シリンダバレル１１は、複数のピストン１０を、シャフト５に対して所定量偏心した位置に放射状に保持する。
【0031】
ケーシング１４が回転すると、各摺動面１３を介して各ピストン１０に回転力が伝達され、シリンダバレル１１とともに各ピストン１０がシャフト５の回りを回転する。シリンダバレル１１は、シャフト５に対して偏心しているため、シャフト５の中心軸に対して回転するとともに、シャフト５の中心軸の動径方向に対して前後に移動する。その結果、各シリンダ部１２と各ピストン１０により構成される内部空間Ｖｓの体積が変化する。
さらに、シリンダバレル１１の回転にともない、各内部空間Ｖｓも回転移動し、各内部空間Ｖｓの位置に依存して、各内部空間Ｖｓは第１の流路６Ａ又は第２の流路６Ｂに選択的に連通する。
さらに、シリンダバレル１１の回転にともない、各内部空間Ｖｓも回転移動し、各内部空間Ｖｓの位置に依存して、各内部空間Ｖｓは第１の流路６Ａ又は第２の流路６Ｂに選択的に連通する。
【0032】
各内部空間Ｖｓの体積が減少すると、その内部に収容された作動液である水は、第１の流路６Ａ又は第２の流路６Ｂに吐出される。各内部空間Ｖｓの体積が増大すると、第１の流路６Ａ又は第２の流路６Ｂから作動液である水は、各内部空間Ｖｓの内部に吸入される。
そのため、水圧ポンプ２は、第１の流路６Ａ及び第２の流路６Ｂを介して、水を吐出又は吸入することができる。第１の流路６Ａ及び第２の流路６Ｂを移動する水の方向は、ケーシング１３の回転方向により制御可能である。例えば、ケーシング１４が第１の方向に回転すると、水は第１の流路６Ａから吐出されるとともに、第２の流路６Ｂから吸入され、ケーシング１４が第１の方向と反対方向である第２の方向に回転すると、水は第２の流路６Ｂから吐出されるとともに、第１の流路６Ａから吸入される。
第１の流路６Ａ及び第２の流路６Ｂは、それぞれ入出力ポート８の第１の接続部９Ａ及び第２の接続部９Ｂに連通しているため、作動液である水は、第１の接続部９Ａ及び第２の接続部９Ｂを経由して、吐出又は吸入される。
そのため、水圧ポンプ２は、第１の流路６Ａ及び第２の流路６Ｂを介して、水を吐出又は吸入することができる。第１の流路６Ａ及び第２の流路６Ｂを移動する水の方向は、ケーシング１３の回転方向により制御可能である。例えば、ケーシング１４が第１の方向に回転すると、水は第１の流路６Ａから吐出されるとともに、第２の流路６Ｂから吸入され、ケーシング１４が第１の方向と反対方向である第２の方向に回転すると、水は第２の流路６Ｂから吐出されるとともに、第１の流路６Ａから吸入される。
第１の流路６Ａ及び第２の流路６Ｂは、それぞれ入出力ポート８の第１の接続部９Ａ及び第２の接続部９Ｂに連通しているため、作動液である水は、第１の接続部９Ａ及び第２の接続部９Ｂを経由して、吐出又は吸入される。
【0033】
水圧ポンプ２は、第１のケース１５と第２のケース１６とを有している。ケーシング１４は、第１のケース１５と第２のケース１６に固定されている。
シリンダバレル１１及び各ピストン１０は、ケーシング１４、第１のケース１５及び第２のケース１６によって囲まれた水密な空間に収容されている。
ケーシング１４、第１のケース１５及び第２のケース１６は、一体となって、シャフト５の中心軸を回転軸として回転する。
シリンダバレル１１及び各ピストン１０は、ケーシング１４、第１のケース１５及び第２のケース１６によって囲まれた水密な空間に収容されている。
ケーシング１４、第１のケース１５及び第２のケース１６は、一体となって、シャフト５の中心軸を回転軸として回転する。
【0034】
サーボモータ１の回転軸芯４は水圧ポンプ２の第１のケース１５に連結され、第１のケース１５を介してケーシング１４に連結されており、サーボモータ１のモータ出力はケーシング１４に伝達可能である。サーボモータ１を駆動して、その回転軸芯４が回転すると、モータ出力である回転力（回転運動）がケーシング１４に伝達され、ケーシング１４が回転する。ピストン１０の底面は、平坦な表面を有する摺動面１３を介して、摺動可能にケーシング１４により支持されているため、ピストン１０が回転し、水圧ポンプ２は、第１の流路６Ａ及び第２の流路６Ｂを介して、作動液である水を流動させることができる。
したがって、水圧ポンプ２から吐出する水の圧力、流量、及び水の流れる方向は、サーボモータ１の回転軸芯４の回転速度及び回転方向により制御することができる。すなわち、サーボモータ１により、水圧ポンプ２を駆動し（機能させ）、水圧ポンプ２からの水圧、水流方向を制御できる。
なお、サーボモータ１の回転軸芯４と第１のケース１５とを、歯車やプーリーとベルトとの組み合わせを介して、回転軸芯４を第１のケース１５と連結してもよいが、力の伝達損失を防止するため、好適には回転軸芯４と第１のケース１５とを直接連結する。
したがって、水圧ポンプ２から吐出する水の圧力、流量、及び水の流れる方向は、サーボモータ１の回転軸芯４の回転速度及び回転方向により制御することができる。すなわち、サーボモータ１により、水圧ポンプ２を駆動し（機能させ）、水圧ポンプ２からの水圧、水流方向を制御できる。
なお、サーボモータ１の回転軸芯４と第１のケース１５とを、歯車やプーリーとベルトとの組み合わせを介して、回転軸芯４を第１のケース１５と連結してもよいが、力の伝達損失を防止するため、好適には回転軸芯４と第１のケース１５とを直接連結する。
【0035】
上記ラジアルピストン型の水圧ポンプ２は、一般的な羽根車を使用した水ポンプと異なり、ポンプ内での水の逆流等による動力の変換ロスが発生しないため、サーボモータ１の低速回転から高速回転まで、動力の伝達が可能であり、水圧ポンプ２の吐出圧は、サーボモータ１の駆動トルクに比例する。
【0036】
図２は水圧制御モジュール５０を利用した水圧制御システム２００の主要な構成を模式的に示す図である。図２（Ａ）は、駆動ユニット２０として水圧アクチュエータ装置である水圧モータ２１を採用した例、図２（Ｂ）は駆動ユニット２０として水圧シリンダ２８（水圧アクチュエータ装置）を採用した例を示す。水圧アクチュエータ装置は、水圧モータ２１により供給され（流動する）作動液である水により駆動される。
図２に示すように、水圧制御システム２００は、水圧制御モジュール５０と制御装置１７を有する水圧制御ユニット１００と、配管ユニット１８（伝達ユニット）、駆動ユニット２０（水圧アクチュエータユニット）を備えている。配管ユニット１８は第１の配管１８Ａ及び第２の配管１８Ｂを有している。第１の配管１８Ａ及び第２の配管１８Ｂの一端部は、それぞれ第１の接続部９Ａ及び第２の接続部９Ｂに接続されている。
また、適宜に（オプションとして）、リザーバユニット１９（水管理ユニット）を備えてもよい。
以下に説明するように、水圧制御システム２００は、制御装置１７によってサーボモータ１を制御することにより、離隔する駆動ユニット２０を遠隔操作することが可能な機能を有する。
図２に示すように、水圧制御システム２００は、水圧制御モジュール５０と制御装置１７を有する水圧制御ユニット１００と、配管ユニット１８（伝達ユニット）、駆動ユニット２０（水圧アクチュエータユニット）を備えている。配管ユニット１８は第１の配管１８Ａ及び第２の配管１８Ｂを有している。第１の配管１８Ａ及び第２の配管１８Ｂの一端部は、それぞれ第１の接続部９Ａ及び第２の接続部９Ｂに接続されている。
また、適宜に（オプションとして）、リザーバユニット１９（水管理ユニット）を備えてもよい。
以下に説明するように、水圧制御システム２００は、制御装置１７によってサーボモータ１を制御することにより、離隔する駆動ユニット２０を遠隔操作することが可能な機能を有する。
【0037】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）のいずれの構成においても、水圧ポンプ２と駆動ユニット２０とは、水を媒介として配管ユニット１８により連結されており、物理的に直接的に力の伝達が双方向に可能となる。水を運動の伝達媒体として、水圧ポンプ２（及びサーボモータ１）から駆動ユニット２０への力の伝達だけでなく、駆動ユニット２０に作用する力（反動等）の水圧ポンプ２（及びサーボモータ１）への伝達も可能である。また、配管ユニット１８には、切り替えバルブのような水圧の伝達を遮る機構はなく、切り替えバルブの開閉動作にともなう水圧の伝達遅延又は伝達の中断は発生しない。そのため、水圧制御モジュール５０は、スムーズに、また連続的に駆動ユニット２０を制御することができる。
【0038】
図２（Ａ）に示す例においては、駆動ユニット２０は水圧モータ２１を有し、水圧モータ２１は、上記ラジアルピストン型ポンプと同型の、すなわち同じ構成を有するラジアルピストン型モータを採用している。したがって、水圧モータ２１は、複数のピストン１０と、複数のピストン１０をシャフト５に対して所定量偏心した位置に放射状に保持して収容するシリンダバレル１１と、ピストン１０の底面を摺動可能に支持するケーシング１４を有する。
ラジアルピストン型モータは、ラジアルピストン型ポンプの逆の機構により動作する。
図１（Ｂ）に示すラジアルピストン型ポンプにおいて、第１の流路６Ａ及び第２の流路６Ｂに水を流入、流出させることで、各ピストン１０がラジアル方向（動径方向）に往復運動し、非偏心シャフト５の回りをシリンダバレル１１及びケーシング１４が回転し、その結果、第１のケース１５及び第２のケース１６が回転する。ケーシング１４に出力シャフトを連結し、出力シャフトを介して、ケーシング１４の回転運動を負荷に加えることができ、水圧モータとして機能することができる。ラジアルピストン型の水圧モータは、水流の方向に応じて回転方向を制御可能であり、水の圧力（又は流量）に応じて回転速度を制御することができる。また、水流を停止することで、ラジアルピストン型の水圧モータの制動（回転運動の停止）も可能であり、水圧モータの回転運動の加速だけでなく、減速も制御可能である。
ラジアルピストン型モータは、ラジアルピストン型ポンプの逆の機構により動作する。
図１（Ｂ）に示すラジアルピストン型ポンプにおいて、第１の流路６Ａ及び第２の流路６Ｂに水を流入、流出させることで、各ピストン１０がラジアル方向（動径方向）に往復運動し、非偏心シャフト５の回りをシリンダバレル１１及びケーシング１４が回転し、その結果、第１のケース１５及び第２のケース１６が回転する。ケーシング１４に出力シャフトを連結し、出力シャフトを介して、ケーシング１４の回転運動を負荷に加えることができ、水圧モータとして機能することができる。ラジアルピストン型の水圧モータは、水流の方向に応じて回転方向を制御可能であり、水の圧力（又は流量）に応じて回転速度を制御することができる。また、水流を停止することで、ラジアルピストン型の水圧モータの制動（回転運動の停止）も可能であり、水圧モータの回転運動の加速だけでなく、減速も制御可能である。
【0039】
水圧モータ２１は、入出力ポート２２（第２の入出力ポート２２）を有し、入出力ポート２２は第３の接続部２３Ａ及び第４の接続部２３Ｂを有している。
第３の接続部２３Ａは第１の配管１８Ａを介して第１の接続部９Ａに接続され、第４の接続部２３Ｂは第２の配管１８Ｂを介して第２の接続部９Ｂに接続されている。
第３の接続部２３Ａ及び第４の接続部２３Ｂを介して、作動液である水が流入及び流出し、水圧モータ２１の第３のケース２４が回転する。例えば、第１の接続部９Ａから流出した水は、第１の配管１８Ａを経由し、第３の接続部２３Ａに流入し、その後第４の接続部２３Ｂから流出し、第２の配管１８Ｂを経由して第２の接続部９Ｂに流入し、循環し、或いは、水は、その反対方向に循環する。
第３のケース２４は、トルクアーム２６に回転可能に支持された出力シャフト２５（駆動シャフト２５）に連結されている。
水圧モータ２１により生成された回転は、出力シャフト２５を介して負荷に伝達される。
第３の接続部２３Ａは第１の配管１８Ａを介して第１の接続部９Ａに接続され、第４の接続部２３Ｂは第２の配管１８Ｂを介して第２の接続部９Ｂに接続されている。
第３の接続部２３Ａ及び第４の接続部２３Ｂを介して、作動液である水が流入及び流出し、水圧モータ２１の第３のケース２４が回転する。例えば、第１の接続部９Ａから流出した水は、第１の配管１８Ａを経由し、第３の接続部２３Ａに流入し、その後第４の接続部２３Ｂから流出し、第２の配管１８Ｂを経由して第２の接続部９Ｂに流入し、循環し、或いは、水は、その反対方向に循環する。
第３のケース２４は、トルクアーム２６に回転可能に支持された出力シャフト２５（駆動シャフト２５）に連結されている。
水圧モータ２１により生成された回転は、出力シャフト２５を介して負荷に伝達される。
【0040】
ラジアルピストン型の水圧モータ２１は、サーボモータ１により発生する駆動トルクを、殆ど損失なく、再現可能である。
そのため、制御装置１７は、サーボモータ１を制御（トルク制御）することにより、水圧ポンプ２の出力を制御し、プログラムにより水圧モータ２１のトルクを制御することが可能であり、水圧モータ２１の回転速度を、低速回転から高速回転まで再現可能である。
そのため、制御装置１７は、サーボモータ１を制御（トルク制御）することにより、水圧ポンプ２の出力を制御し、プログラムにより水圧モータ２１のトルクを制御することが可能であり、水圧モータ２１の回転速度を、低速回転から高速回転まで再現可能である。
【0041】
水圧ポンプ２をラジアルピストン型ポンプとし、水圧モータ２１を水圧ポンプ２と同じ構成のラジアルピストン型モータとし、水圧ポンプ２に使用されているピストンの断面積と、水圧モータ２１に使用されているピストンの断面積とを同じにすることで、サーボモータ１が生成した回転力を忠実に水圧モータ２１に再現することができる。
【0042】
なお、水圧ポンプ２に使用されているピストンの断面積を、水圧モータ２１に使用されているピストンの断面積と異なる構成としてもよい。これらの断面積の比によって、水圧ポンプ２の出力と、水圧モータ２１の出力を制御することができる。例えば、水圧モータ２１に使用されているピストンの断面積を、水圧ポンプ２に使用されているピストンの断面積より大きくすることで、水圧モータ２１から出力される回転力（トルク）が増大することができ、回転数を減少させることも可能である。また、例えば、水圧モータ２１に使用されているピストンの断面積を、水圧ポンプ２に使用されているピストンの断面積より小さくすることも可能である。負荷に与える作用に応じて、水圧モータ２１に使用されているピストンの断面積と水圧ポンプ２に使用されているピストンの断面積との比を設定することができる。
【0043】
制御装置１７は、コントローラ１７１とサーボアンプ１７２を有する。
コントローラ１７１は、所定の条件、例えば所定のトルクや所定の回転数でサーボモータ１を回転させるため、指令値（又は指令信号）をサーボアンプ１７２に送信し、サーボアンプ１７２は、その指令値に応じたトルクや回転数（回転速度）を出力するようにサーボモータ１に電力を供給する。
コントローラ１７１は、例えばＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）やマイコン、パソコン等を使用することができる。
コントローラ１７１は、所定の条件、例えば所定のトルクや所定の回転数でサーボモータ１を回転させるため、指令値（又は指令信号）をサーボアンプ１７２に送信し、サーボアンプ１７２は、その指令値に応じたトルクや回転数（回転速度）を出力するようにサーボモータ１に電力を供給する。
コントローラ１７１は、例えばＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）やマイコン、パソコン等を使用することができる。
【0044】
制御装置１７は、センサ制御部１７３を有してもよい。駆動ユニット２０は、水圧モータ２１の出力を監視するため、出力センサを備えてもよい。出力センサとして、出力シャフト２５の回転速度を検出するための回転センサ２７を出力シャフト２５に設置してもよい。
センサ制御部１７３は、回転センサ２７に必要な電力を供給するとともに、回転センサ２７からの信号を受信する。
回転センサ２７として、例えば差動トランスを用いた回転検出器を採用することができる。差動トランスはノイズの影響を受けにくく、原子力発電設備等の電磁的ノイズの大きい場所でも、好適に使用することができる。
センサ制御部１７３は、回転センサ２７（差動トランス）に励磁信号を供給するとともに、回転センサ２７からの出力信号を受信し、出力信号に基づいて回転角度を取得し、コントローラ１７１に出力することができる。センサ制御部１７３が時計機能を有する場合、センサ制御部１７３は取得した回転角度から回転速度を算出し、コントローラ１７１に出力してもよい。
コントローラ１７１は、センサ制御部１７３からの検出値を受信し、その値をフィードバックして、サーボアンプ１７２を介してサーボモータ１を制御してもよい。
センサ制御部１７３は、回転センサ２７に必要な電力を供給するとともに、回転センサ２７からの信号を受信する。
回転センサ２７として、例えば差動トランスを用いた回転検出器を採用することができる。差動トランスはノイズの影響を受けにくく、原子力発電設備等の電磁的ノイズの大きい場所でも、好適に使用することができる。
センサ制御部１７３は、回転センサ２７（差動トランス）に励磁信号を供給するとともに、回転センサ２７からの出力信号を受信し、出力信号に基づいて回転角度を取得し、コントローラ１７１に出力することができる。センサ制御部１７３が時計機能を有する場合、センサ制御部１７３は取得した回転角度から回転速度を算出し、コントローラ１７１に出力してもよい。
コントローラ１７１は、センサ制御部１７３からの検出値を受信し、その値をフィードバックして、サーボアンプ１７２を介してサーボモータ１を制御してもよい。
【0045】
水圧制御システム２００はリザーバユニット１９を配管ユニット１８の途中に設けてもよい。リザーバユニット１９は、経時的な水圧等の変化に応じて、水の供給、排出により、水圧制御システム２００の水圧回路の調整を行うことができる。例えば、配管ユニット１８の水圧（静水圧）を監視し、リザーバユニット１９に内蔵する水圧ポンプによって、タンク内に貯蔵する水の供給や、タンク内に水を排出可能としてもよい。また、温度調整機能により、水圧回路の温度を調整してもよい。
また、リザーバユニット１９に水のバイパス回路を内蔵し、水圧モータ２１の初期設定等の際に、水をバイパスさせ、ティーチング作業、初期位置の設定作業等を容易化してもよい。
また、リザーバユニット１９はフィルタを内蔵し、フィルタにより異物等を除去してもよい。
また、リザーバユニット１９に水のバイパス回路を内蔵し、水圧モータ２１の初期設定等の際に、水をバイパスさせ、ティーチング作業、初期位置の設定作業等を容易化してもよい。
また、リザーバユニット１９はフィルタを内蔵し、フィルタにより異物等を除去してもよい。
【0046】
また図２（Ａ）に示すように、リザーバユニット１９と駆動ユニット２０との間において、第１の配管１８Ａと第２の配管１８Ｂとを繋ぐ第１の分岐回路１９０（水温調整用分岐回路）を設けてもよい。
図３（Ａ）は、第１の分岐回路１９０の構成を示す回路図である。図３（Ａ）に示すように、第１の分岐回路１９０は流量制御弁１９１ａ（絞り弁）と電磁弁１９１ｂとを有する。電磁弁１９１ｂはノーマルクローズ型であり、オフ時には水流を遮断し、オン時には双方向に水を流すことができる。
第１の分岐回路１９０は、電磁弁１９１ｂをオン又はオフすることにより、配管ユニット１８（第１の配管１８Ａと第２の配管１８Ｂ）の短絡又は遮断することができる分岐路（分岐配管）を構成する。
リザーバユニット１９に熱交換器等の水温調整機能を有する水タンクを設け、電磁弁１９１ｂをオン状態にすると、第１の分岐回路１９０により、媒体である水を、少なくとも部分的にリザーバユニット１９に導き、温度調整を行うことができる。リザーバユニット１９（特に水温調整機能を有する水タンク）に導かれた水は、所定の温度（０℃より高く６０℃より低い温度）範囲に調整され、リザーバユニット１９から配管１８に戻される。
その結果、水温を監視しながら、水温が０℃以下または６０℃以上とならないように制御することができる。また、流量制御弁１９１ａは可変絞り弁であってもよい。電磁弁１９１ｂは、制御装置１７により制御することができる。
なお、第１の配管１８Ａと第２の配管１８Ｂの少なくとも一方に温度計を設置し、温度計の測定結果を制御装置１７に入力し、水温を監視することが可能である。
また、水タンクに温度計を設け、制御装置１７により水温調整機能を制御し、水タンクの温度を制御することができる。
このように、第１の分岐回路１９０と水温調整機能を有する水タンクを有するリザーバユニット１９により水温調整ユニットを構成することができる。
水圧制御システム２００で使用される作動液である水の温度を所定の範囲内（０℃より高く６０℃より低い温度）に保持し、水の凍結（水温０℃以下）や異常加熱（６０℃以上）による動作不良の発生等を防止することができる。
図３（Ａ）は、第１の分岐回路１９０の構成を示す回路図である。図３（Ａ）に示すように、第１の分岐回路１９０は流量制御弁１９１ａ（絞り弁）と電磁弁１９１ｂとを有する。電磁弁１９１ｂはノーマルクローズ型であり、オフ時には水流を遮断し、オン時には双方向に水を流すことができる。
第１の分岐回路１９０は、電磁弁１９１ｂをオン又はオフすることにより、配管ユニット１８（第１の配管１８Ａと第２の配管１８Ｂ）の短絡又は遮断することができる分岐路（分岐配管）を構成する。
リザーバユニット１９に熱交換器等の水温調整機能を有する水タンクを設け、電磁弁１９１ｂをオン状態にすると、第１の分岐回路１９０により、媒体である水を、少なくとも部分的にリザーバユニット１９に導き、温度調整を行うことができる。リザーバユニット１９（特に水温調整機能を有する水タンク）に導かれた水は、所定の温度（０℃より高く６０℃より低い温度）範囲に調整され、リザーバユニット１９から配管１８に戻される。
その結果、水温を監視しながら、水温が０℃以下または６０℃以上とならないように制御することができる。また、流量制御弁１９１ａは可変絞り弁であってもよい。電磁弁１９１ｂは、制御装置１７により制御することができる。
なお、第１の配管１８Ａと第２の配管１８Ｂの少なくとも一方に温度計を設置し、温度計の測定結果を制御装置１７に入力し、水温を監視することが可能である。
また、水タンクに温度計を設け、制御装置１７により水温調整機能を制御し、水タンクの温度を制御することができる。
このように、第１の分岐回路１９０と水温調整機能を有する水タンクを有するリザーバユニット１９により水温調整ユニットを構成することができる。
水圧制御システム２００で使用される作動液である水の温度を所定の範囲内（０℃より高く６０℃より低い温度）に保持し、水の凍結（水温０℃以下）や異常加熱（６０℃以上）による動作不良の発生等を防止することができる。
【0047】
図２（Ｂ）に示す例においては、駆動ユニット２０として水圧アクチュエータ装置である水圧シリンダ２８を用いている。水圧シリンダ２８は、第５の接続部２９Ａ及び第６の接続部２９Ｂ、ロッド３０及びピストン３１を有している。第５の接続部２９Ａは第１の配管１８Ａを介して第１の接続部９Ａに接続され、第６の接続部２９Ｂは第２の配管１８Ｂを介して第２の接続部９Ｂに接続されている。
第５の接続部２９Ａ及び第６の接続部２９Ｂを介して水圧シリンダ２８の内部に水を流入、流出させ、ロッド３０を往復運動させることができる。ロッド３０の往復運動は負荷側に作用させることができる。
水圧シリンダ２８を用いることで、力の伝達の損失を極力少なくして、サーボモータ１の回転運動を並進運動に変換することができる。
第５の接続部２９Ａ及び第６の接続部２９Ｂを介して水圧シリンダ２８の内部に水を流入、流出させ、ロッド３０を往復運動させることができる。ロッド３０の往復運動は負荷側に作用させることができる。
水圧シリンダ２８を用いることで、力の伝達の損失を極力少なくして、サーボモータ１の回転運動を並進運動に変換することができる。
【0048】
水圧シリンダ２８に供給される水の流量（又は圧力）、流れ方向は、サーボモータ１により制御されるため、水圧シリンダ２８の出力、すなわちロッド３０の移動方向、及び移動速度を直接制御することができる。水圧シリンダ２８の給排水を切り替えるための別途の切り替えバルブを必要とせず、そのため切り替えバルブを制御する制御ラインを別途設ける必要もない。サーボモータ１の回転方向により、ロッド３０の移動方向（縮退、延伸）を変更することができ、サーボモータ１の回転速度によって、ロッド３０の移動速度を変更することができる。サーボモータ１の回転数とロッド３０の移動距離との相関関係を制御装置１７に設けられた記憶装置に記憶しておくことで、制御装置１７はロッド３０の移動量及び移動方向を制御することができる。
また、水圧ポンプ２に使用されているピストンの断面積と水圧シリンダ２８にしようされている内蔵ピストン３１の断面積との比を調整することで、ロッド３０の負荷への圧力や移動速度を調整することができる。
また、水圧ポンプ２に使用されているピストンの断面積と水圧シリンダ２８にしようされている内蔵ピストン３１の断面積との比を調整することで、ロッド３０の負荷への圧力や移動速度を調整することができる。
【0049】
なお、駆動ユニット２０は、水圧シリンダ２８の出力を監視するため、出力センサを備えてもよい。出力センサとして、水圧シリンダ２８のロッド３０又はピストン３１の位置を検出するため、変位検出器３２を設けてもよい。変位検出器３２として、例えば差動トランスを用いてもよい。
センサ制御部１７３は変位検出器３２からの検出値（位置情報）をコントローラ１７１に出力してもよい。コントローラ１７１は変位検出器３２からの検出値をフィードバックして、サーボアンプ１７２を介してサーボモータ１を制御してもよい。
なお、図２（Ｂ）に示す例においても、適宜リザーバユニット１９を設けてもよい。
センサ制御部１７３は変位検出器３２からの検出値（位置情報）をコントローラ１７１に出力してもよい。コントローラ１７１は変位検出器３２からの検出値をフィードバックして、サーボアンプ１７２を介してサーボモータ１を制御してもよい。
なお、図２（Ｂ）に示す例においても、適宜リザーバユニット１９を設けてもよい。
【0050】
図２（Ｂ）に示す例において、過剰に水圧が付加されることを防止（過圧防止）するために第２の分岐回路１９２（保護用分岐回路）を水圧ポンプ２（又はリザーバユニット１９）と駆動ユニット２０との間に設けてもよい。
図３（Ｂ）は、第２の分岐回路１９２の構成を示す回路図である。
第２の分岐回路１９２は、第１の逆止弁１９３、第２の逆止弁１９４、リリーフ弁１９５、及び低圧優先形シャトル弁１９６を有している。低圧優先形シャトル弁１９６は第１のポート１９６ａ、第２のポート１９６ｂ、第３のポート１９６ｃ（共通ポート）を有している。なお、第２の分岐回路１９２は水タンクＴを有してもよい。
図３（Ｂ）は、第２の分岐回路１９２の構成を示す回路図である。
第２の分岐回路１９２は、第１の逆止弁１９３、第２の逆止弁１９４、リリーフ弁１９５、及び低圧優先形シャトル弁１９６を有している。低圧優先形シャトル弁１９６は第１のポート１９６ａ、第２のポート１９６ｂ、第３のポート１９６ｃ（共通ポート）を有している。なお、第２の分岐回路１９２は水タンクＴを有してもよい。
【0051】
第１の逆止弁１９３の入口側は第１の配管１８Ａに接続され、第１の逆止弁１９３の出口側はリリーフ弁１９５に接続され、第１の配管１８Ａからリリーフ弁１９５へ向かう方向が順方向となる。第２の逆止弁１９４の入口側は第２の配管１８Ｂに接続され、第２の逆止弁１９４の出口側はリリーフ弁１９５に接続され、第２の配管１８Ｂからリリーフ弁１９５へ向かう方向が順方向となる。
低圧優先形シャトル弁１９６の第１のポート１９６ａは第１の配管１８Ａに接続され、低圧優先形シャトル弁１９６の第２のポート１９６ｂは第２の配管１８Ｂに接続されている。第３のポート１９６ｃは、水タンクＴに接続されている。
低圧優先形シャトル弁１９６の第１のポート１９６ａは第１の配管１８Ａに接続され、低圧優先形シャトル弁１９６の第２のポート１９６ｂは第２の配管１８Ｂに接続されている。第３のポート１９６ｃは、水タンクＴに接続されている。
【0052】
以下、第２の分岐回路１９２の動作について説明する。
第１の配管１８Ａに水が圧送され、水圧シリンダ２８のピストン３１が移動し、第２の配管１８Ｂ内の水圧に対して第１の配管１８Ａ内の水圧が所定値以上に上昇すると、第１の逆止弁１９３からの水圧によりリリーフ弁１９５が開弁し、タンクＴへと水が流れる。 また、低圧優先形シャトル弁１９６の第１のポート１９６ａには、第１の配管１８Ａからの水の圧力が加わり閉弁し、低圧側となる第２のポート１９６ｂは開弁する。
リリーフ弁１９５から吐出する水は、第２のポート１９６ｂを介して低圧側の第２の配管１８Ｂに流れ、駆動ユニット２０（水圧シリンダ２８）への過剰な水圧が加わることを防止する。
なお、リリーフ弁１９５から直接第２のポート１９６ｂに水が流れてもよく、リリーフ弁１９５からタンクＴを経由して第２のポート１９６ｂに水が流れてもよい。
なお、第２の配管１８Ｂに水が圧送され、第１の配管１８Ａ内の水圧に対して第２の配管１８Ｂ内の水圧が所定値以上に上昇した場合も同様である。
第１の配管１８Ａに水が圧送され、水圧シリンダ２８のピストン３１が移動し、第２の配管１８Ｂ内の水圧に対して第１の配管１８Ａ内の水圧が所定値以上に上昇すると、第１の逆止弁１９３からの水圧によりリリーフ弁１９５が開弁し、タンクＴへと水が流れる。 また、低圧優先形シャトル弁１９６の第１のポート１９６ａには、第１の配管１８Ａからの水の圧力が加わり閉弁し、低圧側となる第２のポート１９６ｂは開弁する。
リリーフ弁１９５から吐出する水は、第２のポート１９６ｂを介して低圧側の第２の配管１８Ｂに流れ、駆動ユニット２０（水圧シリンダ２８）への過剰な水圧が加わることを防止する。
なお、リリーフ弁１９５から直接第２のポート１９６ｂに水が流れてもよく、リリーフ弁１９５からタンクＴを経由して第２のポート１９６ｂに水が流れてもよい。
なお、第２の配管１８Ｂに水が圧送され、第１の配管１８Ａ内の水圧に対して第２の配管１８Ｂ内の水圧が所定値以上に上昇した場合も同様である。
【0053】
また、図３（Ｃ）に示すように、第２の分岐回路１９２の低圧優先形シャトル弁１９６の代わりに２つの接続された第３の逆止弁１９７ａ及び第４の逆止弁１９７ｂを用いてもよい。
リリーフ弁１９５の出力は、第３の逆止弁１９７ａと第４の逆止弁１９７ｂとの間の中間ポート１９８に接続されている。第３の逆止弁１９７ａは一端が中間ポート１９８、他端が第１の配管１８Ａに接続され、第４の逆止弁１９７ｂは一端が中間ポート１９８、他端が第２の配管１８Ｂに接続されている。第３の逆止弁１９７ａは中間ポート１９８から第１の配管１８Ａに向かう方向、第４の逆止弁１９７ｂは中間ポート１９８から第２の配管１８Ｂに向かう方向が順方向である。
図３（Ｃ）に示す回路において、例えば、第１の配管１８Ａ内の水圧が、第２の配管１８Ｂ内の水圧に対して所定値以上に上昇すると、リリーフ弁１９５が開弁する。
リリーフ弁１９５から吐出する水は中間ポート１９８を介して、第４の逆止弁１９７ｂの順方向である第２の配管１８Ｂへと流れる。その結果、駆動ユニット２０（水圧シリンダ２８）への過剰な水圧が加わることを防止することができる。
リリーフ弁１９５の出力は、第３の逆止弁１９７ａと第４の逆止弁１９７ｂとの間の中間ポート１９８に接続されている。第３の逆止弁１９７ａは一端が中間ポート１９８、他端が第１の配管１８Ａに接続され、第４の逆止弁１９７ｂは一端が中間ポート１９８、他端が第２の配管１８Ｂに接続されている。第３の逆止弁１９７ａは中間ポート１９８から第１の配管１８Ａに向かう方向、第４の逆止弁１９７ｂは中間ポート１９８から第２の配管１８Ｂに向かう方向が順方向である。
図３（Ｃ）に示す回路において、例えば、第１の配管１８Ａ内の水圧が、第２の配管１８Ｂ内の水圧に対して所定値以上に上昇すると、リリーフ弁１９５が開弁する。
リリーフ弁１９５から吐出する水は中間ポート１９８を介して、第４の逆止弁１９７ｂの順方向である第２の配管１８Ｂへと流れる。その結果、駆動ユニット２０（水圧シリンダ２８）への過剰な水圧が加わることを防止することができる。
【0054】
なお、図３（Ｂ）に示すように低圧優先形シャトル弁１９６を使用する場合、低圧側の配管１８への水の流れを、より確実なものとすることができる。
【0055】
本水圧制御システム２００においては、動力を伝達する作動液として水を採用している。水は油と比較して動粘度が非常に小さいため、圧力損失が小さく、水圧ポンプ２から駆動ユニット２０に、水圧を高速で伝達することができる。サーボモータ１に連結された、特に直接的に連結されたラジアルピストン型の水圧ポンプ２によって、サーボモータ１の回転運動を忠実に水圧（又は流量、流れ方向）に変換することができ、配管ユニット１８を介して、駆動ユニット２０（水圧アクチュエータユニット）に高速に水圧を伝達することができる。
【0056】
水は油と比較して熱伝導率が高く、負荷が高温環境に存在する場合でも、水圧ポンプ２側、水圧ポンプ２近傍の配管ユニット１８に例えば熱交換器等の冷却機構を設けることで、水圧モータ２１を作動させる水の異常加熱を防止することも可能である。
【0057】
一般に、電磁的ノイズが発生しやすい状況においては、電線ケーブルを用いて遠隔のモータを制御すると、誤動作が生じるリスクが高くなる。しかし、本水圧制御システム２００においては、動力を伝達する媒介が水であるため、電磁的ノイズの影響を受けることはない。また、媒介が水であるため、放射能を有する環境においても使用可能である。
【0058】
（実施形態２）
水圧制御システム２００を利用して、さらに操作性を考慮した遠隔操作システムを構築することができる。従来の遠隔操作技術は、電磁気的信号によりマスタ側からスレイブ側のアクチュエータを制御するものである。しかし、水圧をサーボ制御することを可能とする水圧制御システム２００を、水を媒介とした、遠隔操作システム（水圧遠隔操作システム３００）として構成することができる。
水圧制御システム２００を利用して、さらに操作性を考慮した遠隔操作システムを構築することができる。従来の遠隔操作技術は、電磁気的信号によりマスタ側からスレイブ側のアクチュエータを制御するものである。しかし、水圧をサーボ制御することを可能とする水圧制御システム２００を、水を媒介とした、遠隔操作システム（水圧遠隔操作システム３００）として構成することができる。
【0059】
図４は、実施形態２にかかる水圧遠隔操作システム３００の主要構成を示す。
水圧遠隔操作システム３００は、マスタＭＳとスレイブＳＬとを有する。マスタＭＳは主要構成要素として入力装置３３と水圧制御ユニット１００（制御装置１７、サーボモータ１、水圧ポンプ２）を含み、スレイブＳＬは主要構成要素である駆動ユニット２０としての水圧モータ２１を含む。
さらに、水圧制御ユニット１００に、操作者がリアルタイムでサーボモータ１を制御するために入力装置３３を設け、水圧遠隔操作システム３００を構成することができる。
マスタ側の入力装置３３、制御装置１７、サーボモータ１及び水圧モータ２１は、好適には、それぞれ近距離（例えば非限定的に数ｍ以内）の範囲内に設置されるが、制御装置１７、サーボモータ１及び水圧モータ２１を近距離に配置し、入力装置３３を制御装置１７に対して遠隔地に設置してもよい。
水圧遠隔操作システム３００は、マスタＭＳとスレイブＳＬとを有する。マスタＭＳは主要構成要素として入力装置３３と水圧制御ユニット１００（制御装置１７、サーボモータ１、水圧ポンプ２）を含み、スレイブＳＬは主要構成要素である駆動ユニット２０としての水圧モータ２１を含む。
さらに、水圧制御ユニット１００に、操作者がリアルタイムでサーボモータ１を制御するために入力装置３３を設け、水圧遠隔操作システム３００を構成することができる。
マスタ側の入力装置３３、制御装置１７、サーボモータ１及び水圧モータ２１は、好適には、それぞれ近距離（例えば非限定的に数ｍ以内）の範囲内に設置されるが、制御装置１７、サーボモータ１及び水圧モータ２１を近距離に配置し、入力装置３３を制御装置１７に対して遠隔地に設置してもよい。
【0060】
水圧ポンプ２の吐出水圧はサーボモータ１による駆動トルクに比例する。水圧遠隔操作システム３００において、水圧ポンプ２と駆動ユニット２０である水圧モータ２１とをラジアルピストン型で構成し、配管ユニット１８（第１の配管１８Ａ及び第２の配管１８Ｂ）により水圧ポンプ２と水圧モータ２１とを連結することにより、水圧ポンプ２から水圧モータ２１へ、及び水圧モータ２１から水圧ポンプ２へと、物理的に相互にトルクが伝達される。
【0061】
さらに水圧によるトルクの伝達損失は小さいという利点を有するため、マスタ側のサーボモータ１のトルクを検出し、水圧モータ２１のトルク又は負荷状態（抵抗力）をモニターすることも可能となる。また、サーボモータ１の駆動電流値を計測し、簡易的にサーボモータ１のトルクを検出し、水圧モータ２１のトルクをモニターすることも可能となる。
【0062】
水圧遠隔操作システム３００は、水圧モータ２１の状態を監視するために、スレイブＳＬ側にセンサ３６（出力センサ）、例えば回転角検出器、を有してもよい。センサ３６により、水圧モータ２１の回転数をリアルタイムに検出することができる。
センサ３６の出力を制御装置１７にフィードバックし、制御装置１７によってサーボモータ１の制御を実行してもよい。また、制御装置１７は、センサ３６の動作に必要な電力、信号を供給することができる。
センサ３６の出力を制御装置１７にフィードバックし、制御装置１７によってサーボモータ１の制御を実行してもよい。また、制御装置１７は、センサ３６の動作に必要な電力、信号を供給することができる。
【0063】
入力装置３３は、中央処理装置３３０、操作装置３３１を有する。操作装置３３１は、タッチパネル、キーボードや、ジョイスティック、レバー、ハンドル等であってもよい。操作者は、入力装置３３の操作装置３３１を介して、中央処理装置３３０に指令（所望する操作内容）を入力し、入力装置３３（中央処理装置３３０）は、サーボモータ１を駆動するために、入力された指令に応じて、制御装置１７に指令信号（指令値）を出力する。操作装置３３１として、操作者のリアルタイムの操作に有利な、ジョイスティック、レバー、ハンドル等が好適に採用される。制御装置１７は、入力された指令信号にしたがって、サーボモータ１を制御する。
入力装置３３と制御装置１７との通信は、電気的又は電磁気的な通信であり、有線通信であってもよく、無線通信であってもよい。さらに、インターネットを介して入力装置３３と制御装置１７とを通信してもよい。
入力装置３３と制御装置１７との通信は、電気的又は電磁気的な通信であり、有線通信であってもよく、無線通信であってもよい。さらに、インターネットを介して入力装置３３と制御装置１７とを通信してもよい。
【0064】
入力装置３３は表示装置３３２を有してもよい。表示装置３３２は、水圧モータ２１又は負荷３５の状態をリアルタイムで確認することができる。例えば、図示しないカメラで負荷３５を撮影し、カメラからの画像信号を表示装置３３２により、リアルタイムで可視化してもよい。または、負荷３５に設けた位置センサ、回転センサ等の出力を可視化してもよい。
操作者は、表示装置３３２により負荷３５側の状況を確認しながら、サーボモータ１を制御することができる。
また、各種のセンサからの情報を基に、仮想現実（バーチャルリアリティー）により、模擬的に負荷３５の状況を表示することを可能としてもよい。
また、入力装置３３はスピーカーを有してもよい。スピーカーを用い、サーボモータ１、水圧モータ２１、又は負荷３５に加わるトルクを音（例えば音の高低、音量等）により、操作者に知覚させてもよい。
操作者は、表示装置３３２により負荷３５側の状況を確認しながら、サーボモータ１を制御することができる。
また、各種のセンサからの情報を基に、仮想現実（バーチャルリアリティー）により、模擬的に負荷３５の状況を表示することを可能としてもよい。
また、入力装置３３はスピーカーを有してもよい。スピーカーを用い、サーボモータ１、水圧モータ２１、又は負荷３５に加わるトルクを音（例えば音の高低、音量等）により、操作者に知覚させてもよい。
【0065】
制御装置１７、特に内蔵されているサーボアンプ１７２が、サーボモータ１のトルク値等を負荷信号３４として出力し、入力装置３３が負荷信号３４を入力するように構成してもよい。入力装置３３の中央処理装置３３０は負荷信号３４に基づき、操作装置３３１を制御し、力覚として抵抗力を提示し、操作者に力覚を与えるように構成してもよい。例えば、操作装置３３１がジョイスティックの場合、ジョイスティックに、負荷信号３４に応じた制動力を加え、力覚を提示することができる。
例えば、水圧モータ２１が負荷３５から受ける抵抗力や反動力を入力装置３３にフィードバックして、操作者はジョイスティック等の操作装置３３１を介して、力覚として知覚することができる。この場合、操作装置３３１は力覚提示装置となる。
なお、センサ３６により水圧モータ２１に加わるトルクを検出し、その検出値を制御装置１７にフィードバックして、サーボモータ１を制御してもよく、また、入力装置３３の力覚提示装置である操作装置３３１により操作者に力覚として知覚させてもよい。
例えば、水圧モータ２１が負荷３５から受ける抵抗力や反動力を入力装置３３にフィードバックして、操作者はジョイスティック等の操作装置３３１を介して、力覚として知覚することができる。この場合、操作装置３３１は力覚提示装置となる。
なお、センサ３６により水圧モータ２１に加わるトルクを検出し、その検出値を制御装置１７にフィードバックして、サーボモータ１を制御してもよく、また、入力装置３３の力覚提示装置である操作装置３３１により操作者に力覚として知覚させてもよい。
【0066】
このように水圧遠隔操作システム３００によれば、操作者はマスタ側の操作装置３３１を操作し、スレイブ側の水圧モータ２１の動作を制御し、負荷３５に対して必要な処理を施すことができる。
【0067】
なお、駆動ユニット２０として水圧モータ２１を用いる例について説明したが、駆動ユニット２０として水圧シリンダ２８を用いてもよい。センサ３６（出力センサ）として変位検出器を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【0068】
本発明によれば、力の伝達手段として水圧を利用し、水圧をサーボ制御することによって、遠隔操作を可能とする水圧制御ユニット及び水圧制御システムを提供することができる。そのため、電磁ノイズの多い状況や、火気を避ける必要がある環境、清浄度を要する環境においても、本水圧制御システムを使用することができる。さらに水圧遠隔操作システムを構築することが可能となり、操作者の操作性を高めることができる。
本システムは、様々な環境において採用が可能であり、産業上の利用可能性は高い。
本システムは、様々な環境において採用が可能であり、産業上の利用可能性は高い。
【符号の説明】
【0069】
１ サーボモータ
２ 水圧ポンプ
３ 基台
４ 回転軸芯（回転シャフト）
５ シャフト（非偏心シャフト）
６ 流路
６Ａ 第１の流路
６Ｂ 第２の流路
７ アーム
８ 入出力ポート（第１の入出力ポート）
９ 接続部
９Ａ 第１の接続部
９Ｂ 第２の接続部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ ピストン
１１ シリンダバレル
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ シリンダ部
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ 摺動面
１４ ケーシング
１５ 第１のケース
１６ 第２のケース
１７ 制御装置
１７１ コントローラ
１７２ サーボアンプ
１７３ センサ制御部
１８ 配管ユニット（伝達ユニット）
１８Ａ 第１の配管
１８Ｂ 第２の配管
１９ リザーバユニット（水管理ユニット）
２０ 駆動ユニット（水圧アクチュエータユニット）
２１ 水圧モータ（水圧アクチュエータ装置）
２２ 入出力ポート（第２の入出力ポート）
２３Ａ 第３の接続部
２３Ｂ 第４の接続部
２４ 第３のケース
２５ 出力シャフト（駆動シャフト）
２６ トルクアーム
２７ 回転センサ
２８ 水圧シリンダ（水圧アクチュエータ装置）
２９Ａ 第５の接続部
２９Ｂ 第６の接続部
３０ ロッド
３１ ピストン
３２ 変位検出器
３３ 入力装置
３３０ 中央処理装置
３３１ 操作装置
３３２ 表示装置
３４ 負荷信号
３５ 負荷
３６ センサ（出力センサ）
５０ 水圧制御モジュール
１９０ 第１の分岐回路（水温調整用分岐回路）
１９１ａ 流量制御弁（絞り弁）
１９１ｂ 電磁弁
１９２ 第２の分岐回路（保護用分岐回路）
１９３ 第１の逆止弁
１９４ 第２の逆止弁
１９５ リリーフ弁
１９６ 低圧優先形シャトル弁
１９６ａ 第１のポート
１９６ｂ 第２のポート
１９６ｃ 第３のポート（共通ポート）
１９７ａ 第３の逆止弁
１９７ｂ 第４の逆止弁
１９８ 中間ポート
１００ 水圧制御ユニット
２００ 水圧制御システム
３００ 水圧遠隔操作システム
ＭＳ マスタ
ＳＬ スレイブ
Ｖｓ 内部空間
Ｔ 水タンク
２ 水圧ポンプ
３ 基台
４ 回転軸芯（回転シャフト）
５ シャフト（非偏心シャフト）
６ 流路
６Ａ 第１の流路
６Ｂ 第２の流路
７ アーム
８ 入出力ポート（第１の入出力ポート）
９ 接続部
９Ａ 第１の接続部
９Ｂ 第２の接続部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ ピストン
１１ シリンダバレル
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ シリンダ部
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ 摺動面
１４ ケーシング
１５ 第１のケース
１６ 第２のケース
１７ 制御装置
１７１ コントローラ
１７２ サーボアンプ
１７３ センサ制御部
１８ 配管ユニット（伝達ユニット）
１８Ａ 第１の配管
１８Ｂ 第２の配管
１９ リザーバユニット（水管理ユニット）
２０ 駆動ユニット（水圧アクチュエータユニット）
２１ 水圧モータ（水圧アクチュエータ装置）
２２ 入出力ポート（第２の入出力ポート）
２３Ａ 第３の接続部
２３Ｂ 第４の接続部
２４ 第３のケース
２５ 出力シャフト（駆動シャフト）
２６ トルクアーム
２７ 回転センサ
２８ 水圧シリンダ（水圧アクチュエータ装置）
２９Ａ 第５の接続部
２９Ｂ 第６の接続部
３０ ロッド
３１ ピストン
３２ 変位検出器
３３ 入力装置
３３０ 中央処理装置
３３１ 操作装置
３３２ 表示装置
３４ 負荷信号
３５ 負荷
３６ センサ（出力センサ）
５０ 水圧制御モジュール
１９０ 第１の分岐回路（水温調整用分岐回路）
１９１ａ 流量制御弁（絞り弁）
１９１ｂ 電磁弁
１９２ 第２の分岐回路（保護用分岐回路）
１９３ 第１の逆止弁
１９４ 第２の逆止弁
１９５ リリーフ弁
１９６ 低圧優先形シャトル弁
１９６ａ 第１のポート
１９６ｂ 第２のポート
１９６ｃ 第３のポート（共通ポート）
１９７ａ 第３の逆止弁
１９７ｂ 第４の逆止弁
１９８ 中間ポート
１００ 水圧制御ユニット
２００ 水圧制御システム
３００ 水圧遠隔操作システム
ＭＳ マスタ
ＳＬ スレイブ
Ｖｓ 内部空間
Ｔ 水タンク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】