JP3268843B2 - Variable spring constant linear actuator - Google Patents

Variable spring constant linear actuator

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JP3268843B2 JP23661392A JP23661392A JP3268843B2 JP 3268843 B2 JP3268843 B2 JP 3268843B2 JP 23661392 A JP23661392 A JP 23661392A JP 23661392 A JP23661392 A JP 23661392A JP 3268843 B2 JP3268843 B2 JP 3268843B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、励磁電流の調節によ
り、求めるばね定数に応じて出力軸方向の推力を自在に
調節することができるばね定数可変式リニアアクチュエ
ータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable spring constant type linear actuator capable of freely adjusting a thrust in an output shaft direction in accordance with a required spring constant by adjusting an exciting current.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4に示すように、従来の圧力制御弁
は、スプール1の側面をスプール変位の正方向Aに付勢
するばね2の固定位置を、ねじ3の操作によって調節す
るようになっている。この圧力制御弁では、ねじ3の調
節によりスプール1に抗して流れる油の圧力P(2次
圧)を調節可能である。Qは油の流れを示す。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 4, in a conventional pressure control valve, a fixed position of a spring 2 for urging a side surface of a spool 1 in a positive direction A of spool displacement is adjusted by operating a screw 3. Has become. In this pressure control valve, the pressure P (secondary pressure) of the oil flowing against the spool 1 can be adjusted by adjusting the screw 3. Q indicates the flow of the oil.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き圧力制御弁にあっては、油圧Pをねじ3によって調
節する方式であるため、圧力Pを自動調節することがで
きなかった。
However, in the pressure control valve as described above, the pressure P cannot be automatically adjusted because the oil pressure P is adjusted by the screw 3.

【0004】そこで、本発明は、任意の圧力を電気的に
設定可能にすることで、圧力制御弁に適用したとき圧力
制御を高速・高精度に行えるようにすることのできるば
ね定数可変式リニアアクチュエータを提供することを目
的とする。
[0004] Therefore, the present invention provides a linear spring-constant linear system that can perform high-speed and high-precision pressure control when applied to a pressure control valve by electrically setting an arbitrary pressure. It is an object to provide an actuator.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、対向する左右のセンターヨークに左右のコイ
ルがそれぞれ巻かれた固定子と、両センターヨークを貫
通して両端が左右のリニアベアリングで支持された出力
軸と、両センターヨークの対向面間に配置されて前記出
力軸に固定された可動子とを備えたリニアアクチュエー
タにおいて、左センターヨークの右側面およびこれと対
向する可動子の左側面に、互いに反発する極性に着磁さ
れた左側の永久磁石をそれぞれ設けるとともに、右セン
ターヨークの左側面およびこれと対向する可動子の右側
面に、互いに反発する極性に着磁された右側の永久磁石
をそれぞれ設けて、前記左側の永久磁石どうしが反発す
る極性と、前記右側の永久磁石どうしが反発する極性と
が、同一の反発極性となるように構成し、前記左右のコ
イルにあらかじめ決められた一方向に流す電流値を調節
することで、求めるばね定数に応じて前記左右同一の反
発極性による反発力を加減するように構成したばね定数
可変式リニアアクチュエータである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is directed to a stator having left and right coils wound around opposed left and right center yokes, and a linear motor having both ends passing through both center yokes. In a linear actuator having an output shaft supported by a bearing and a mover disposed between opposing surfaces of both center yokes and fixed to the output shaft, a right side surface of a left center yoke and a mover opposed thereto Are provided on the left side surface thereof, and the left side permanent magnets are magnetized to have mutually repelling polarities, and the left side surface of the right center yoke and the right side surface of the mover opposed thereto are magnetized to have mutually repelling polarities. The right permanent magnets are provided, respectively, and the repelling polarity of the left permanent magnets is the same as the repelling polarity of the right permanent magnets. By adjusting a current value flowing in a predetermined direction to the left and right coils, a repulsion force due to the same left and right repulsion polarities is adjusted according to a desired spring constant. This is a variable spring constant linear actuator.

【0006】[0006]

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。図1は本発明の一実施例に係るばね定数可変
式リニアアクチュエータを、従来例で示した圧力制御弁
への適用例で示す断面説明図、図2はその特性を示すグ
ラフ、図3はその制御回路のブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view showing an example of applying a variable spring constant type linear actuator according to one embodiment of the present invention to a pressure control valve shown in a conventional example, FIG. 2 is a graph showing its characteristics, and FIG. It is a block diagram of a control circuit.

【0007】図1において、本例のリニアアクチュエー
タ4は、相対向するセンターヨーク5L,5Rを備えた
固定子6と、両センターヨーク5L,5Rを貫通し、両
端をリニアベアリング7L,7Rで支持された出力軸8
と、前記出力軸8に固定され、その両端面を両センター
ヨーク5L,5Rの側面にそれぞれ対向させて配置され
た可動子9と、を備えている。出力軸8の一端は、圧力
調整弁本体VALのスプール1と接続されている。
In FIG. 1, a linear actuator 4 of this embodiment has a stator 6 having center yokes 5L and 5R opposed to each other, and penetrates both center yokes 5L and 5R, and both ends are supported by linear bearings 7L and 7R. Output shaft 8
And a mover 9 fixed to the output shaft 8 and arranged so that both end faces thereof face the side faces of the center yokes 5L and 5R, respectively. One end of the output shaft 8 is connected to the spool 1 of the pressure regulating valve body VAL.

【0008】各センターヨーク5L,5Rの側面には、
前記出力軸8の移動方向上で各センターヨーク5L,5
Rに関してそれぞれ反対方向に着磁された永久磁石10
L,10Rが設けられている。また、前記可動子9の側
面には、対向するセンターヨーク5L,5Rに備えた永
久磁石10L,10Rの着磁方向とは反対方向に着磁さ
れた永久磁石11L,11Rが設けられている。さら
に、各センターヨーク5L,5Rには、前記可動子9及
び前記センターヨーク5L,5Rに備えた永久磁石の反
発力、即ち可動子9を中心位置に保持する力を調節する
ためのコイル12L,12Rが設けられている。各コイ
ル12L,12Rは、これに励磁電流Iを流すとき、磁
束Φ,Φが可動子9方向に発生するよう巻かれてい
る。固定子6の中央部には、可動子9にて補極13が設
けられる。すなわち、各コイル12L,12Rには、あ
らかじめ決められた一方向に励磁電流Iを流すようにな
っている。
[0008] On the side face of each of the center yokes 5L and 5R,
Each of the center yokes 5L, 5L in the moving direction of the output shaft 8
Permanent magnets 10 magnetized in opposite directions with respect to R
L, 10R are provided. Further, on the side surface of the mover 9, permanent magnets 11L and 11R magnetized in the direction opposite to the magnetization direction of the permanent magnets 10L and 10R provided on the opposed center yokes 5L and 5R are provided. Further, each center yoke 5L, 5R has a coil 12L, which adjusts the repulsive force of the mover 9 and the permanent magnet provided in the center yokes 5L, 5R, that is, the force for holding the mover 9 at the center position. 12R are provided. Each of the coils 12L and 12R is wound so that magnetic fluxes Φ L and Φ R are generated in the direction of the mover 9 when the exciting current I flows through the coils 12L and 12R. An auxiliary pole 13 is provided at the center of the stator 6 by the mover 9. That is, the exciting current I flows through the coils 12L and 12R in one predetermined direction.

【0009】以上の構成のリニアアクチュエータ4にお
いて、可動子9の両側面及び各センターヨーク5L,5
Rの側面には、相互に反発し合う永久磁石10L,11
L、10R,11Rが設けられているので、図2に示す
ように変位及び推力の特性は可動子9の中心位置を原点
0とする直線的特性となる。また、図2において、コイ
ル12L,12Rに流す励磁電流Iを変化させることに
より、その傾きを自由に調節することができる。すなわ
ち、図2において、可動子9がその中心位置(原点0)
より左にあるとき、コイル12L,12Rに流す励磁電
流IをIからその2倍の2Iに増加させると、それ
にともなって推力も増加することが分かる。
In the linear actuator 4 having the above structure, both side surfaces of the mover 9 and the center yokes 5L, 5L
On the side of R, the permanent magnets 10L, 11 repelling each other.
Since L, 10R, and 11R are provided, the displacement and thrust characteristics are linear characteristics with the center position of the mover 9 as the origin 0 as shown in FIG. In FIG. 2, the inclination can be freely adjusted by changing the exciting current I flowing through the coils 12L and 12R. That is, in FIG. 2, the mover 9 is at its center position (origin 0).
When more to the left, the coil 12L, increasing the exciting current I flowing in the 12R to 2I 0 twice that from I 0, thrust also can be seen to increase accordingly.

【0010】図3において、本例の圧力制御回路は、圧
力設定端子14が圧力比較器15のプラス(+)入力端
子と接続されている。比較器15の出力端子はアンプ1
6に接続され、アンプ16からコイル12L,12Rへ
励磁電流Iを出力するようになっている。圧力制御弁V
ALの2次側圧は圧力センサ17によって検出され、そ
の検出値が前記比較器15のマイナス(−)入力端子に
フィードバックされている。
Referring to FIG. 3, in the pressure control circuit of the present embodiment, a pressure setting terminal 14 is connected to a plus (+) input terminal of a pressure comparator 15. The output terminal of the comparator 15 is the amplifier 1
6 to output the exciting current I from the amplifier 16 to the coils 12L and 12R. Pressure control valve V
The secondary side pressure of AL is detected by the pressure sensor 17, and the detected value is fed back to the minus (-) input terminal of the comparator 15.

【0011】以上の圧力制御回路の構成により、圧力設
定端子に所定の圧力Pを設定すると、比較器15にフ
ィードバックされる圧力値Pが設定圧になるよう励磁電
流Iが自動調節される。この設定圧力Pは、時間的に
任意に変化させることができる。
[0011] The structure of the above pressure control circuit, setting the predetermined pressure P 0 to the pressure setting terminal, the excitation current I so that the pressure value P which is fed back to the comparator 15 reaches the set pressure is automatically adjusted. The set pressure P 0 can be temporally changed arbitrarily.

【0012】以上の圧力制御回路及びリニアアクチュエ
ータ4並びに圧力制御弁VALの組合せにより、端子1
4に任意の圧力Pを設定すると、以後、圧力制御弁V
ALの2次圧Pを常時Pとすることができる。具体的
には圧力差P−Pが大であれば、その差を小さくする
よう(図1の例ではスプール2に加わる力が弱くなるよ
う)アンプ16が電流Iを制御する。しかも、設定圧P
は、任意に変化させることができるので、種々の自動
制御に対応できる。例えば、油圧プレス機械において、
プレス最大圧等を例えばワークに応じて変化させようと
するとき、ワークの情報に応じて自動的にプレス最大圧
を適性化する等である。
With the combination of the pressure control circuit, the linear actuator 4 and the pressure control valve VAL, the terminal 1
4 is set to an arbitrary pressure P 0 , the pressure control valve V
It can be always P 0 the secondary pressure P of the AL. Specifically, if the pressure difference P 0 −P is large, the amplifier 16 controls the current I so as to reduce the difference (in the example of FIG. 1, the force applied to the spool 2 is reduced). Moreover, the set pressure P
Since 0 can be arbitrarily changed, it can correspond to various automatic controls. For example, in a hydraulic press machine,
For example, when the maximum press pressure or the like is to be changed according to the work, the maximum press pressure is automatically adjusted to suit the information on the work.

【0013】上記実施例では、ばね定数可変式のリニア
アクチュエータ4を、油圧制御弁VALに接続した例で
示したが、リニアアクチュエータ4の適用例はこれに限
定されるものではない。例えば空気制御器や機械的圧力
の加わる各種圧力機器やシステムに適用可能である。
In the above embodiment, the example in which the linear actuator 4 of the variable spring constant type is connected to the hydraulic control valve VAL has been described, but the application example of the linear actuator 4 is not limited to this. For example, the present invention is applicable to an air controller and various pressure devices and systems to which mechanical pressure is applied.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上の通り、本発明は特許請求の範囲に
記載の通りのばね定数可変式リニアアクチュエータであ
るので、ばね定数を電気的にかつ任意に変化させること
ができ、そのため、圧力制御弁に適用したとき圧力制御
を高速・高精度に行うことができる。
As described above, since the present invention is a linear actuator having a variable spring constant as described in the claims, the spring constant can be electrically and arbitrarily changed. When applied to a valve, pressure control can be performed at high speed and with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例に係るリニアアクチュエータを
圧力制御弁との関係において示す断面説明図。
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing a linear actuator according to an embodiment of the present invention in relation to a pressure control valve.

【図2】図1に示すリニアアクチュエータの変位及び推
力特性を示す説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing displacement and thrust characteristics of the linear actuator shown in FIG.

【図3】図1に示すリニアアクチュエータを制御する圧
力制御回路のブロック図。
FIG. 3 is a block diagram of a pressure control circuit that controls the linear actuator shown in FIG.

【図4】従来の油圧制御弁の断面図。FIG. 4 is a sectional view of a conventional hydraulic control valve.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スプール 4 リニアアクチュエータ 5L,5R センターヨーク 6 固定子 7L,7R リニアベアリング 8 出力軸 9 可動子 10L,10R、11L,11R 永久磁石 12L,12R コイル I 励磁電流 Reference Signs List 1 spool 4 linear actuator 5L, 5R center yoke 6 stator 7L, 7R linear bearing 8 output shaft 9 mover 10L, 10R, 11L, 11R permanent magnet 12L, 12R coil I exciting current

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 対向する左右のセンターヨーク(5L,
5R)に左右のコイル(12L,12R)がそれぞれ巻
かれた固定子(6)と、 両センターヨーク(5L,5R)を貫通して両端が左右
のリニアベアリング(7L,7R)で支持された出力軸
(8)と、 両センターヨーク(5L,5R)の対向面間に配置され
て前記出力軸(8)に固定された可動子(9)とを備え
たリニアアクチュエータにおいて、 左センターヨーク(5L)の右側面およびこれと対向す
る可動子(9)の左側面に、互いに反発する極性に着磁
された左側の永久磁石(10L,11L)をそれぞれ設
けるとともに、 右センターヨーク(5R)の左側面およびこれと対向す
る可動子(9)の右側面に、互いに反発する極性に着磁
された右側の永久磁石(10R,11R)をそれぞれ設
けて、 前記左側の永久磁石(10L,11L)どうしが反発す
る極性と、前記右側の永久磁石(10R,11R)どう
しが反発する極性とが、同一の反発極性となるように構
成し、 前記左右のコイル(12L,12R)にあらかじめ決め
られた一方向に流す電流値を調節することで、求めるば
ね定数に応じて前記左右同一の反発極性による反発力を
加減するように構成したことを特徴とするばね定数可変
式リニアアクチュエータ。
1. A left and right center yoke (5L,
5R), the left and right coils (12L, 12R) are wound around the stator (6), and both ends are supported by the left and right linear bearings (7L, 7R) through both center yokes (5L, 5R). In a linear actuator including an output shaft (8) and a mover (9) disposed between opposing surfaces of both center yokes (5L, 5R) and fixed to the output shaft (8), a left center yoke ( 5L) and left permanent magnets (10L, 11L) magnetized to polarities repelling each other are provided on the right side surface of the mover (9) and the left side surface of the mover (9) opposed thereto, respectively. The left side permanent magnet (10R, 11R) is provided on the left side surface and the right side surface of the mover (9) opposed thereto, respectively, with the right side permanent magnets (10R, 11R) magnetized to have mutually repelling polarities. 1L) The repelling polarity between the right and left permanent magnets (10R, 11R) is the same as the repelling polarity between the right-side permanent magnets (10R, 11R). The right and left coils (12L, 12R) are determined in advance. A spring constant variable linear actuator characterized in that the current value flowing in one direction is adjusted so that the repulsion force due to the same left and right repulsion polarities is adjusted according to the required spring constant.
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CN113490553B (en) * 2019-02-19 2022-06-17 株式会社村田制作所 Linear vibration motor and linear vibration system

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