JP3871334B2 - Push-stop electric cylinder - Google Patents

Push-stop electric cylinder Download PDF

Info

Publication number
JP3871334B2
JP3871334B2 JP2003434722A JP2003434722A JP3871334B2 JP 3871334 B2 JP3871334 B2 JP 3871334B2 JP 2003434722 A JP2003434722 A JP 2003434722A JP 2003434722 A JP2003434722 A JP 2003434722A JP 3871334 B2 JP3871334 B2 JP 3871334B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
brake mechanism
brake
electric cylinder
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2003434722A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005192375A (en
Inventor
恒男 長浜
正信 角南
浩輝 森本
Original Assignee
株式会社ツバキエマソン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ツバキエマソン filed Critical 株式会社ツバキエマソン
Priority to JP2003434722A priority Critical patent/JP3871334B2/en
Priority to TW093139929A priority patent/TW200522476A/en
Priority to DE102004063631A priority patent/DE102004063631B4/en
Publication of JP2005192375A publication Critical patent/JP2005192375A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3871334B2 publication Critical patent/JP3871334B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/2021Screw mechanisms with means for avoiding overloading
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/24Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • F16H25/2454Brakes; Rotational locks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Description

この発明は、ブレーキ機構付きモータによる回転運動を、ネジ軸とそれに螺合するナットとにより直線運動に変換し、ロッドを伸張及び収縮させる電動シリンダに関し、さらに詳しくは、ロッドに過負荷が加わった時に自動的にブレーキ機構付きモータを停止させる機能を有した押し付け停止型電動シリンダに関している。   The present invention relates to an electric cylinder that converts rotational motion by a motor with a brake mechanism into linear motion by a screw shaft and a nut screwed to the screw shaft, and expands and contracts the rod. More specifically, the rod is overloaded. The present invention relates to a pressing stop type electric cylinder having a function of automatically stopping a motor with a brake mechanism.

回転駆動されるネジ軸にナットを螺合させてロッドを伸縮させる、いわゆる電動シリンダにおいては、ロッドの過負荷を防止することが必要である。
そのため、回転駆動用のモータとして、給電を停止することによって回転軸を強制的に制動するブレーキを備えたブレーキ機構付きモータを用いると共に、バネ機構によりネジ軸を軸方向に付勢しながら移動可能に支持し、ロッドの押し付け時におけるバネの撓みをリミットスイッチで検出することによって、ブレーキ機構付きモータへの給電を停止させるリミットスイッチ方式の電動シリンダが知られている(例えば、特許文献1参照)。
In a so-called electric cylinder in which a rod is extended and contracted by screwing a nut to a rotationally driven screw shaft, it is necessary to prevent the rod from being overloaded.
For this reason, a motor with a brake mechanism equipped with a brake that forcibly brakes the rotating shaft by stopping power feeding is used as the motor for rotational drive, and the screw shaft can be moved while being urged in the axial direction by a spring mechanism. A limit switch type electric cylinder that stops power supply to a motor with a brake mechanism by detecting the bending of a spring at the time of pressing a rod with a limit switch is known (for example, see Patent Document 1). .

また、ロッドの押し付け時におけるモータ電流の上昇を検出することにより、ブレーキ機構付きモータへの給電を停止させるモータ電流検出方式の電動シリンダも知られている(例えば、特許文献2参照)。
特公昭58−33431号公報 特開2002−176746号公報
There is also known a motor current detection type electric cylinder that stops power feeding to a motor with a brake mechanism by detecting an increase in motor current when the rod is pressed (see, for example, Patent Document 2).
Japanese Patent Publication No.58-33431 JP 2002-176746 A

ところが、このような従来のリミットスイッチ方式の電動シリンダにおいては、バネの撓みによりストライカを動かし、リミットスイッチを動作させるため、リミットスイッチの動作点を調整するのに多くの工数を要すると共に、押し付け力の調整や変更が困難であった。
また、リミットスイッチから制御装置までの配線が必要となるため、装置構成の小型・軽量化、製造コスト削減等の点で改善が求められていた。
However, in such a conventional limit switch type electric cylinder, since the striker is moved by the bending of the spring to operate the limit switch, it takes a lot of man-hours to adjust the operating point of the limit switch and the pressing force It was difficult to adjust and change.
In addition, since wiring from the limit switch to the control device is required, improvements have been demanded in terms of reducing the size and weight of the device configuration and reducing manufacturing costs.

また、リミットスイッチ方式及びモータ電流検出方式のいずれの電動シリンダにおいても、ブレーキ機構付きモータへの給電停止と同時にブレーキ機構による制動が行われるため、すなわち、ブレーキ機構付きモータの回転軸が慣性により回転している最中に、ブレーキ機構による制動動作が行われるため、ブレーキ機構のライニングの摩耗が激しく、装置の長寿命化及びメンテナンスフリー化を妨げていた。   In both limit switch and motor current detection electric cylinders, braking by the brake mechanism is performed at the same time as power supply to the motor with the brake mechanism is stopped. That is, the rotation shaft of the motor with the brake mechanism rotates due to inertia. During the operation, since the braking operation by the brake mechanism is performed, the wear of the lining of the brake mechanism is severe, which hinders the extension of the life of the device and the maintenance-free operation.

さらに、ブレーキ機構付きモータへの給電停止時から、ブレーキ機構による制動によりブレーキ機構付きモータの回転が完全に停止するまでに要する制動時間中の回転軸の回転により、ロッドの押し付け力が変化するため、正確な押し付け力の制御が困難であった。   Furthermore, the rod pressing force changes due to the rotation of the rotating shaft during the braking time required from when the power supply to the motor with the brake mechanism is stopped until the rotation of the motor with the brake mechanism is completely stopped by braking by the brake mechanism. It was difficult to accurately control the pressing force.

そこで、本発明の目的は、上述した従来の電動シリンダの課題を解決することであって、すなわち、ブレーキ機構付きモータの回転軸が拘束されてブレーキ機構付きモータの回転が停止した状態でライニングと制動板とが摺動することなく密着状態でブレーキ機構を作動させてライニングの摩耗を大幅に減少させることができるとともに、装置の長寿命化、ランニングコストの削減、静粛性の向上、押し付け力の制御精度の向上を図ることができる押し付け停止型電動シリンダを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the conventional electric cylinder, that is, in a state where the rotation shaft of the motor with the brake mechanism is restrained and the rotation of the motor with the brake mechanism is stopped. The brake mechanism can be operated in close contact with the brake plate without sliding, greatly reducing lining wear, extending the life of the equipment, reducing running costs, improving quietness, and reducing the pressing force. An object of the present invention is to provide a pressing stop type electric cylinder capable of improving the control accuracy.

請求項1に係る発明は、ハウジングに対して出没自在に支持されたロッドと、前記ロッドに固定したナットに螺合するネジ軸と、前記ネジ軸を正逆回転駆動するブレーキ機構付きモータと、前記ブレーキ機構付きモータを制御する制御装置を備えた押し付け停止型電動シリンダにおいて、前記ネジ軸が、前記ハウジングに対して軸方向に遊動可能に支持され、前記ネジ軸の軸方向の遊動により生じる軸方向の力を吸収するバネ機構が、前記ネジ軸と前記ブレーキ機構付きモータの回転軸の間に装着され、前記ブレーキ機構付きモータのブレーキ機構が、回転軸を制動状態または解放状態にするライニングと制動板とを備え、前記制御装置が、前記ロッドに加わる外力により回転軸が拘束された後に前記ブレーキ機構を作動させて回転軸をロックし、前記ブレーキ機構の作動後に前記ブレーキ機構付きモータへの給電を停止するという一連のモータ制御を行うように構成されていることを特徴としている。   The invention according to claim 1 is a rod supported so as to be able to protrude and retract with respect to the housing, a screw shaft that is screwed into a nut fixed to the rod, a motor with a brake mechanism that drives the screw shaft to rotate forward and backward, In a pressing stop type electric cylinder provided with a control device for controlling the motor with a brake mechanism, the screw shaft is supported so as to be free to move in the axial direction with respect to the housing, and is generated by the axial movement of the screw shaft. A spring mechanism that absorbs a directional force is mounted between the screw shaft and the rotating shaft of the motor with the brake mechanism, and the brake mechanism of the motor with the brake mechanism is a lining that puts the rotating shaft into a braking state or a released state; A brake plate, and the controller locks the rotating shaft by operating the brake mechanism after the rotating shaft is restrained by an external force applied to the rod. And it is characterized in that it is configured to perform a series of motor control that stops the power supply to the brake mechanism with the motor after actuation of the brake mechanism.

また、請求項2に係る押し付け停止型電動シリンダは、請求項1に係る押し付け停止型電動シリンダの構成に加えて、制御装置が、モータ電流の検出により、回転軸の拘束状態を検出する機能を備えることにより、上述した課題の更なる解決を図るものである。   In addition to the configuration of the pressing stop type electric cylinder according to claim 1, the pressing stop type electric cylinder according to claim 2 has a function in which the control device detects the restraint state of the rotating shaft by detecting the motor current. By providing, the further solution of the subject mentioned above is aimed at.

さらに、請求項3に係る押し付け停止型電動シリンダは、請求項2に係る押し付け停止型電動シリンダの構成に加えて、制御装置が、モータ電流が所定の時間継続して基準値を超えたことを検出することにより、ブレーキ機構付きモータの起動後一定時間経過後に、回転軸の拘束状態を検出する機能を更に備えることにより、上述した課題を一層解決するものである。   Furthermore, in the pressing stop type electric cylinder according to claim 3, in addition to the configuration of the pressing stop type electric cylinder according to claim 2, the control device indicates that the motor current continuously exceeds the reference value for a predetermined time. By detecting this, the above-described problem is further solved by further providing a function of detecting the restrained state of the rotating shaft after a certain period of time has elapsed since the start of the motor with the brake mechanism.

請求項1に係る発明によれば、ハウジングに対して出没自在に支持されたロッドと、このロッドに固定したナットに螺合するネジ軸と、このネジ軸を正逆回転駆動するブレーキ機構付きモータと、このブレーキ機構付きモータを制御する制御装置を備えた押し付け停止型電動シリンダにおいて、ネジ軸がハウジングに対して軸方向に遊動可能に支持され、ネジ軸の軸方向の遊動により生じる軸方向の力を吸収するバネ機構がネジ軸とブレーキ機構付きモータの回転軸の間に装着され、ブレーキ機構付きモータのブレーキ機構が回転軸を制動状態または解放状態にするライニングと制動板とを備え、前記制御装置が、ロッドに加わる外力により回転軸が拘束された後にブレーキ機構を作動させて回転軸をロックし、前記ブレーキ機構の作動後にブレーキ機構付きモータへの給電を停止するという一連のモータ制御を行うように構成されていることにより、ブレーキ機構付きモータの回転軸が拘束されて、ブレーキ機構付きモータの回転が停止した状態で、ライニングと制動板とが摺動することなく密着状態でブレーキ機構が作動するので、従来のようなブレーキ機構付きモータが回転中にブレーキを作動する場合に比べて、ブレーキ機構のライニングの摩耗を大幅に減少させることができ、装置の長寿命化、ランニングコストの削減、静粛性の向上、押し付け力の制御精度の向上が図られる。   According to the first aspect of the present invention, a rod supported so as to be able to protrude and retract with respect to the housing, a screw shaft that is screwed into a nut fixed to the rod, and a motor with a brake mechanism that drives the screw shaft to rotate forward and backward. In the pressing stop type electric cylinder provided with the control device for controlling the motor with the brake mechanism, the screw shaft is supported so as to be free to move in the axial direction with respect to the housing, and the axial direction generated by the free movement of the screw shaft in the axial direction is supported. A spring mechanism for absorbing force is mounted between the screw shaft and the rotating shaft of the motor with the brake mechanism, and the brake mechanism of the motor with the brake mechanism includes a lining and a braking plate for bringing the rotating shaft into a braking state or a releasing state; The controller locks the rotating shaft by operating the brake mechanism after the rotating shaft is restrained by an external force applied to the rod, and after the brake mechanism is operated By being configured to perform a series of motor controls to stop power supply to the motor with the rake mechanism, the rotation shaft of the motor with the brake mechanism is restrained, and the rotation of the motor with the brake mechanism is stopped. Since the brake mechanism operates with the lining and the brake plate in close contact with each other without sliding, the wear of the lining of the brake mechanism is greatly increased compared to the case where the brake is operated while a conventional motor with a brake mechanism is rotating. Thus, the life of the apparatus can be extended, the running cost can be reduced, the silence can be improved, and the control accuracy of the pressing force can be improved.

また、請求項2に係る押し付け停止型電動シリンダによれば、請求項1に係る押し付け停止型電動シリンダが奏する効果に加えて、制御装置が、モータ電流が所定の時間継続して基準値を超えたことを検出することにより、回転軸の拘束状態を検出する機能を備えたことにより、回転軸の拘束状態を検出する構成にしために、回転検出センサ等の特別な部品を装置本体内に組み込む必要がなく、装置構成の簡素化・小型化・製造コスト削減が図られるとともに、押し付け力のより正確な制御が可能となる。   Further, according to the pressing stop type electric cylinder according to claim 2, in addition to the effect exerted by the pressing stop type electric cylinder according to claim 1, the control device causes the motor current to continuously exceed the reference value for a predetermined time. In order to provide a configuration for detecting the restraint state of the rotating shaft by providing a function for detecting the restraining state of the rotating shaft, a special part such as a rotation detection sensor is incorporated in the apparatus main body. This eliminates the need for simplifying, downsizing, and reducing the manufacturing cost of the apparatus configuration and enables more accurate control of the pressing force.

さらに、請求項3に係る押し付け停止型電動シリンダによれば、請求項2に係る押し付け停止型電動シリンダが奏する効果に加えて、制動装置が、ブレーキ機構付きモータの始動電流を考慮し、ブレーキ機構付きモータの起動後一定時間経過後に、回転軸の拘束状態を検出する機能を更に備えたことにより、ブレーキ機構付きモータの始動電流による誤動作が回避され、装置の信頼性が向上する。   Furthermore, according to the pressing stop type electric cylinder according to claim 3, in addition to the effect exerted by the pressing stop type electric cylinder according to claim 2, the braking device takes into account the starting current of the motor with the brake mechanism, By further providing a function of detecting the restraint state of the rotating shaft after a certain period of time has elapsed since the start of the motor with motor, malfunction due to the starting current of the motor with brake mechanism is avoided, and the reliability of the apparatus is improved.

以下、本発明の押し付け停止型電動シリンダの一実施例について、図面に基づいて説明する。図1は、本発明による押し付け停止型電動シリンダの装置構成を説明するために、装置の主要部を切断面として図示した説明図である。   Hereinafter, an embodiment of the pressing stop type electric cylinder of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the main part of the apparatus as a cut surface in order to explain the apparatus configuration of the pressing stop type electric cylinder according to the present invention.

この押し付け停止型電動シリンダ10は、図1に示すように、ハウジング12に対して出没自在に支持されたロッド14と、このロッド14に固定したナット16に螺合するネジ軸18と、このネジ軸18を正逆回転駆動するブレーキ機構付きモータ22と、このブレーキ機構付きモータ22を制御する制御装置20を備えている。
そして、ネジ軸18に延設された支持軸19とブレーキ機構付きモータ22の一方の回転軸24aとを連結金具26により、それぞれの軸の端部間に隙間を持たせて連結することにより、ネジ軸18がハウジング12に対して軸方向に遊動可能な状態で支持されている。
As shown in FIG. 1, the pressing stop type electric cylinder 10 includes a rod 14 supported so as to be able to protrude and retract with respect to a housing 12, a screw shaft 18 screwed into a nut 16 fixed to the rod 14, and the screw A motor 22 with a brake mechanism that drives the shaft 18 to rotate forward and reverse, and a control device 20 that controls the motor 22 with the brake mechanism are provided.
Then, by connecting the support shaft 19 extended to the screw shaft 18 and one rotating shaft 24a of the motor 22 with a brake mechanism with a coupling metal fitting 26 with a gap between the end portions of the respective shafts, The screw shaft 18 is supported so as to be freely movable in the axial direction with respect to the housing 12.

ブレーキ機構付きモータ22の他方の回転軸24bには、ブレーキ機構40として、給電時に回転軸の制動を解放し、給電停止時に回転軸を制動状態とする、いわゆる無励磁作動形(スプリング制動形)の電磁ブレーキが装着されている。
この電磁ブレーキは、ブレーキ機構付きモータの回転軸24bの先端に固着されたモータ空冷用のファン42aを兼ねる制動板42と、非給電時には、ブレーキスプリング44により付勢されて制動板42に密着するライニング41付きのアーマチュア43と、給電により磁界を発生させるマグネットコイル45を備えている。
そして、マグネットコイル45に給電することによって、アーマチュア43がマグネットコイル側に瞬時に吸引され、ライニング41と制動板42の間にギャップが生じ、回転軸24bの制動状態が完全に解かれて、ブレーキ機構付きモータが回転し始める。
反対にマグネットコイル45の給電を停止することによって、マグネットコイル45の吸引力は消滅し、アーマチュア43は、ブレーキスプリング44により制動板42側に押し戻されて、ライニング41が制動板42に接触し、両者の間に制動力が発生し、ブレーキ機構付きモータは制動状態となる。
The other rotating shaft 24b of the motor 22 with a brake mechanism is a so-called non-excitation actuating type (spring braking type) in which the rotating shaft 24b is released during power feeding and the rotating shaft is braked when power feeding is stopped. The electromagnetic brake is installed.
This electromagnetic brake is brought into close contact with the brake plate 42 by being urged by a brake spring 44 that also serves as a motor air-cooling fan 42a fixed to the tip of the rotary shaft 24b of the motor with a brake mechanism, and when not supplied with power. An armature 43 with a lining 41 and a magnet coil 45 that generates a magnetic field by feeding are provided.
By supplying power to the magnet coil 45, the armature 43 is instantaneously attracted to the magnet coil side, a gap is generated between the lining 41 and the brake plate 42, and the braking state of the rotating shaft 24b is completely released, so that the brake The motor with the mechanism starts to rotate.
On the contrary, when the power supply to the magnet coil 45 is stopped, the attractive force of the magnet coil 45 disappears, the armature 43 is pushed back to the brake plate 42 side by the brake spring 44, and the lining 41 contacts the brake plate 42. A braking force is generated between the two, and the motor with the brake mechanism enters a braking state.

なお、本実施例においては、ブレーキ機構40として、上述したような無励磁作動形電磁ブレーキを使用しているが、停電時にブレーキが解放し、押し付け力を不要とする用途には、給電することによって制動板とライニングが接触し、制動状態となる励磁作動形電磁ブレーキを使用することも可能である。   In this embodiment, the non-excitation operation type electromagnetic brake as described above is used as the brake mechanism 40. However, power is supplied to an application in which the brake is released at the time of a power failure and no pressing force is required. It is also possible to use an excitation actuated electromagnetic brake in which the brake plate and the lining come into contact with each other to enter a braking state.

連結金具26により、支持軸19の軸方向の遊動を許容しつつ、回転軸24と連結する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、支持軸19端部の外周面に軸方向に延びるキー(凸部)を形成し、これと摺動可能に係合するキー溝(凹部)を連結金具26の内周面に形成し、両者を係合させることにより、支持軸19を軸方向に遊動可能な状態で回転軸24と連結することができる。   The method of connecting the rotating shaft 24 while allowing the support shaft 19 to move freely in the axial direction by the connecting metal fitting 26 is not particularly limited. A key groove (concave portion) that extends slidably and a key groove (concave portion) that slidably engages therewith is formed on the inner peripheral surface of the coupling metal 26, and the support shaft 19 is pivoted by engaging both of them. The rotary shaft 24 can be connected in a state in which it can freely move in the direction.

また、ネジ軸18の軸方向の遊動により生じる軸方向の力を吸収するバネ機構30が、ネジ軸18とブレーキ機構付きモータの回転軸24aの間に装着されている。バネ機構30は、ネジ軸18の軸方向の遊動を円滑に吸収でき、要求される押し付け力と拮抗する弾性力を創出することが可能なものであれば、その構造やバネの種類については、特に限定されるものではない。
本実施例に用いているバネ機構30は、図1に示したように、底面の中央に挿通孔を穿孔した一対の有底円筒状バネホルダ34をそれぞれの底面外側にラジアルボールベアリング32を固着し開口側を対峙させて、両バネホルダ34の内側に伸縮動作が可能なコイルバネ38を装填している。
そして、このバネホルダ34をハウジング12内に固設された段状端部36aを有する単一の円筒状部材36の内周面に摺接させて、2つのラジアルボールベアリング32で支持軸19を軸承している。ネジ軸18の端部には、拡径形状に形成されたストッパ17が固着され、一方のラジアルボールベアリング32に当接している。
Further, a spring mechanism 30 that absorbs an axial force generated by the axial movement of the screw shaft 18 is mounted between the screw shaft 18 and the rotating shaft 24a of the motor with a brake mechanism. If the spring mechanism 30 can smoothly absorb the axial movement of the screw shaft 18 and can create an elastic force that antagonizes the required pressing force, the structure and the type of spring are as follows: It is not particularly limited.
As shown in FIG. 1, the spring mechanism 30 used in this embodiment has a pair of bottomed cylindrical spring holders 34 each having an insertion hole in the center of the bottom surface, and a radial ball bearing 32 fixed to the outside of each bottom surface. Coil springs 38 that can be expanded and contracted are loaded inside the spring holders 34 so that the opening sides face each other.
Then, the spring holder 34 is brought into sliding contact with the inner peripheral surface of a single cylindrical member 36 having a stepped end portion 36 a fixed in the housing 12, and the support shaft 19 is supported by two radial ball bearings 32. is doing. A stopper 17 formed in an enlarged shape is fixed to the end of the screw shaft 18 and is in contact with one radial ball bearing 32.

このような構造のバネ機構30を用いているため、支持軸19は、バネ機構30の存在に影響されることなく円滑に回転すると共に、バネホルダ34の軸方向の移動が確実に行われる。さらに、コイルバネ38の端面全体がバネホルダ34の底面に当接するため、コイルバネの伸縮に際し、こじれや捻れが発生することがない。   Since the spring mechanism 30 having such a structure is used, the support shaft 19 rotates smoothly without being affected by the presence of the spring mechanism 30, and the movement of the spring holder 34 in the axial direction is reliably performed. Furthermore, since the entire end surface of the coil spring 38 abuts against the bottom surface of the spring holder 34, no twisting or twisting occurs when the coil spring is expanded or contracted.

次に、本発明による押し付け停止型電動シリンダの動作について、図2に示した動作説明図及び図3に示したタイミングチャートに基づき説明する。   Next, the operation of the pressing stop type electric cylinder according to the present invention will be described based on the operation explanatory diagram shown in FIG. 2 and the timing chart shown in FIG.

図2(a)は、ロッド14に被駆動部材を接合せずに、無負荷状態で電動シリンダを駆動し、ロッド14の先端が固定位置Sより突出した状態を示している。すなわち、バネ機構30がフリーの状態にあり、ロッド14の先端部には、押し付け力は生じていない。   FIG. 2A shows a state in which the electric cylinder is driven in an unloaded state without joining the driven member to the rod 14 and the tip of the rod 14 protrudes from the fixed position S. That is, the spring mechanism 30 is in a free state, and no pressing force is generated at the tip of the rod 14.

図2(b)は、ロッド14に被駆動部材50を接合して電動シリンダを駆動し、ロッド14の先端が固定位置Sで押し付け状態となった様子を示している。
すなわち、ブレーキ機構付きモータ22の駆動力によりネジ軸18が回転しているにも関わらず、ロッド14が固定位置Sで制止されているため、ロッド14に固着されているナット16は前進することができず、その反作用として軸方向に遊動可能に支持されているネジ軸18が後退する。
その結果、バネ機構30が縮退し、フックの法則(Hooke’s law)に従う弾性力が押し付け力としてロッド14に生じる。
さらに、ブレーキ機構付きモータ22の回転を継続すると、最終的にブレーキ機構付きモータ22のトルクと押し付け力とが拮抗し、ブレーキ機構付きモータ22の回転が拘束される。
FIG. 2B shows a state in which the driven member 50 is joined to the rod 14 to drive the electric cylinder, and the tip end of the rod 14 is pressed at the fixed position S.
That is, although the screw shaft 18 is rotated by the driving force of the motor 22 with the brake mechanism, the rod 16 is restrained at the fixed position S, so that the nut 16 fixed to the rod 14 moves forward. As a reaction, the screw shaft 18 supported so as to be freely movable in the axial direction moves backward.
As a result, the spring mechanism 30 is degenerated, and an elastic force according to the Hooke's law is generated on the rod 14 as a pressing force.
Further, when the rotation of the motor 22 with brake mechanism is continued, the torque and the pressing force of the motor 22 with brake mechanism finally antagonize and the rotation of the motor 22 with brake mechanism is restricted.

ブレーキ機構付きモータ22の回転軸24aが拘束されたことが検出された後に、ブレーキ機構付きモータ22のブレーキ機構30を作動させて、図2(c)に示したように、回転軸24bを制動状態にする。
この時、既にブレーキ機構付きモータ22の回転軸24aが拘束されることによって、制動板42の回転が停止しているため、制動板42とライニング41が摺動することなく密着し回転軸24bがロックされる。
したがって、ブレーキ機構付きモータが回転中にブレーキを作動する場合に比べて、ライニングの摩耗が格段に少なく、電動シリンダの寿命を飛躍的に延ばすことが可能になる。 このようにして、回転軸がブレーキ機構30によりロックされた後に、ブレーキ機構付きモータ22への給電が停止される。そのため、ブレーキ機構付きモータ22への給電停止後に回転軸が逆転して、押し付け力が低下することなく、バネ機構30の弾性力により創出される押し付け力が維持される。
After detecting that the rotation shaft 24a of the motor 22 with brake mechanism is restrained, the brake mechanism 30 of the motor 22 with brake mechanism is operated to brake the rotation shaft 24b as shown in FIG. Put it in a state.
At this time, since the rotation shaft 24a of the motor 22 with the brake mechanism is already constrained, the rotation of the brake plate 42 is stopped, so that the brake plate 42 and the lining 41 are brought into close contact with each other without causing the rotation shaft 24b to slide. Locked.
Therefore, as compared with the case where the brake is operated while the motor with the brake mechanism is rotating, the lining wear is remarkably reduced, and the life of the electric cylinder can be greatly extended. In this way, after the rotating shaft is locked by the brake mechanism 30, the power supply to the motor 22 with the brake mechanism is stopped. Therefore, the pressing force created by the elastic force of the spring mechanism 30 is maintained without the rotating force being reversed after the power supply to the motor 22 with brake mechanism is stopped and the pressing force being reduced.

上述したブレーキ機構付きモータ22に関する一連の制御は、電動シリンダに付属する制御装置20により行われる。
ここで回転軸の拘束状態の検出は、回転センサによる検出等、種々の方法が考えられるが、モータ電流を検出し、その電流値の変化に基づき、回転軸が拘束状態となったことを検出する機能を制御装置20に持たせることにより、装置構成の簡素化及び押し付け力の正確な制御が可能となるため、特に好ましい。
さらに、ブレーキ機構付きモータの起動後一定時間経過後に回転軸の拘束状態を検出する機能を制御装置20に持たせることにより、始動時におけるモータ電流の過渡的上昇によって、回転軸が拘束状態になったと誤検出することが回避されるため、装置の信頼性を一層向上させることが可能になる。
A series of control regarding the motor 22 with a brake mechanism mentioned above is performed by the control apparatus 20 attached to an electric cylinder.
Here, various methods such as detection by a rotation sensor can be used to detect the rotational shaft restraint state. However, the motor current is detected, and based on the change in the current value, the rotational shaft is restrained. It is particularly preferable that the control device 20 has the function to perform the simplification of the device configuration and accurate control of the pressing force.
Further, by providing the control device 20 with a function of detecting the restraint state of the rotating shaft after a certain period of time has elapsed since the start of the motor with the brake mechanism, the rotating shaft becomes constrained due to a transient increase in the motor current at the start. Therefore, it is possible to further improve the reliability of the apparatus.

このような制御装置20によって行われる一連のモータ制御について、図3に示したタイムチャートを用いて詳述する。
図3(a)はブレーキ機構付きモータの回転速度の変化を、図3(b)はブレーキ機構付きモータのブレーキ電流を、図3(c)は電磁ブレーキの動作状態を、図3(d)は制御電源回路210の直流電圧Vccを所定の時定数の積分回路に入力した時の出力電圧、図3(e)はモータ電流に比例した電圧値を、さらに、図3(f)は、電動シリンダによって発生する押し付け力を示しており、縦軸にそれぞれの値の変化を、横軸にモータ起動開始からの時刻を対応させて示している。
A series of motor control performed by the control device 20 will be described in detail with reference to the time chart shown in FIG.
3A shows the change in the rotational speed of the motor with the brake mechanism, FIG. 3B shows the brake current of the motor with the brake mechanism, FIG. 3C shows the operating state of the electromagnetic brake, and FIG. Is the output voltage when the DC voltage Vcc of the control power supply circuit 210 is input to the integrating circuit of a predetermined time constant, FIG. 3 (e) is a voltage value proportional to the motor current, and FIG. The pressing force generated by the cylinder is shown, and the vertical axis shows the change of each value, and the horizontal axis shows the time from the start of the motor.

時刻0において電動シリンダが起動されると同時にブレーキ機構付きモータが駆動電源に接続されると共に図3(b)のようにブレーキ機構に電流が流れ、図3(c)に示すように時刻t1には、電磁ブレーキが完全に解放されて、ブレーキ機構付きモータの回転軸のロックが解かれる。
回転軸のロックが解放されることにより、図3(a)に示すようにブレーキ機構付きモータの回転速度が次第に上昇し、時刻t2に定常速度に到達し、ブレーキ機構付きモータの端子間電圧及びモータ電流も定常値に到達する。
At the time 0, the electric cylinder is started, and at the same time, the motor with the brake mechanism is connected to the drive power source, and a current flows through the brake mechanism as shown in FIG. 3B, and at time t1 as shown in FIG. The electromagnetic brake is completely released, and the rotary shaft of the motor with the brake mechanism is unlocked.
When the lock of the rotating shaft is released, the rotational speed of the motor with the brake mechanism gradually increases as shown in FIG. 3A, reaches the steady speed at time t2, and the voltage between the terminals of the motor with the brake mechanism and The motor current also reaches a steady value.

時刻t3にシリンダのロッド先端が固定位置に到達すると、バネ機構が縮退を始め、バネ機構の弾性力を受けて、図3(a)に示すようにブレーキ機構付きモータの回転速度が次第に低下すると共に、ブレーキ機構付きモータのトルクが上昇するためモータ電流が、図3(e)に示すように上昇する。
この時、図3(f)に示すように、ロッドにバネ機構の弾性力に等しい押し付け力が発生する。モータ電流に比例した電圧値が基準値E4に到達したことを検知したら(時刻t4)、ブレーキ機構付きモータの回転軸がほぼ拘束されたと判断し、その後、所定の時間T2経過後(時刻t6)に、図3(b)に示すようにブレーキ電流を停止して回転軸をロックする。T2の値は、モータ電流に比例した電圧値E3が基準値E4となる時からブレーキ機構付きモータの回転が完全に停止するまでに要する時間Tsよりも大きな値に設定している。
When the rod end of the cylinder reaches the fixed position at time t3, the spring mechanism starts to degenerate and receives the elastic force of the spring mechanism, and the rotational speed of the motor with the brake mechanism gradually decreases as shown in FIG. At the same time, since the torque of the motor with the brake mechanism increases, the motor current increases as shown in FIG.
At this time, as shown in FIG. 3F, a pressing force equal to the elastic force of the spring mechanism is generated on the rod. When it is detected that the voltage value proportional to the motor current has reached the reference value E4 (time t4), it is determined that the rotating shaft of the motor with the brake mechanism is substantially restrained, and then a predetermined time T2 has elapsed (time t6). In addition, as shown in FIG. 3B, the brake current is stopped to lock the rotating shaft. The value of T2 is set to a value larger than the time Ts required from when the voltage value E3 proportional to the motor current reaches the reference value E4 until the rotation of the motor with the brake mechanism completely stops.

ここで、ブレーキ機構付きモータの回転軸が完全に拘束された時、すなわち回転速度が0となった時におけるモータ電流に比例した電圧値E0ではなく、E0より低い値であるE4を基準値として、ブレーキ電流の停止を制御する理由は、電圧値E0は、臨界的な値(漸近値)であるので、何らかの原因でこの値が低下した場合、いつまでもブレーキ電流が停止されず、ブレーキ機構付きモータが過負荷になる恐れがあるからである。
これを回避するために、基準値E4に到達後、所定の時間T2経過後にブレーキ電流を停止することにより、制御の安定性を向上させている。
さらに、図3(e)に示すようにブレーキ機構付きモータの起動直後にブレーキ機構付きモータに過渡的な始動電流が流れ、モータ電流に比例した電圧値E3が、一時的に基準値E4を越えて誤動作を起こす恐れがあるため、ブレーキ機構付きモータの起動後一定時間T1経過するまでは、上述したような制御を行わないようにすることで、制御の信頼性を向上させることができる。
Here, when the rotation shaft of the motor with the brake mechanism is completely restrained, that is, when the rotation speed becomes 0, not the voltage value E0 proportional to the motor current but E4 which is a value lower than E0 as a reference value. The reason why the stop of the brake current is controlled is that the voltage value E0 is a critical value (asymptotic value). If this value decreases for some reason, the brake current is not stopped forever, and the motor with the brake mechanism This is because there is a risk of overloading.
In order to avoid this, the stability of the control is improved by stopping the brake current after a predetermined time T2 has elapsed after reaching the reference value E4.
Further, as shown in FIG. 3 (e), a transient starting current flows through the motor with the brake mechanism immediately after the motor with the brake mechanism is started, and the voltage value E3 proportional to the motor current temporarily exceeds the reference value E4. Therefore, the reliability of the control can be improved by not performing the above-described control until a predetermined time T1 has elapsed after the start of the motor with the brake mechanism.

ブレーキ電流停止後、所定の時間T3経過後(時刻t8)にブレーキ機構付きモータへの給電を停止することによって、一連のモータ制御が完了する。T3の値は、ブレーキ電流を停止した時から、ブレーキ機構付きモータの回転が完全にロックされるまでに要する時間Tcよりも大きな値に設定している。   A series of motor control is completed by stopping the power supply to the motor with the brake mechanism after a predetermined time T3 has elapsed (time t8) after the brake current is stopped. The value of T3 is set to a value larger than the time Tc required from when the brake current is stopped until the rotation of the motor with the brake mechanism is completely locked.

上述したような制御は、リレー回路や遅延回路を組み合わせたシーケンシャル制御装置や、マイクロコンピュータを用いたプログラム制御等、種々の方法により行うことが可能である。
本実施例では、演算回路(OPアンプ)や比較回路(コンパレータ)等を用いた電子回路により制御回路を構成した。以下に、本実施例で用いた制御回路について、図4に基づき説明する。
The control as described above can be performed by various methods such as a sequential control device combining a relay circuit and a delay circuit, and program control using a microcomputer.
In this embodiment, the control circuit is configured by an electronic circuit using an arithmetic circuit (OP amplifier), a comparison circuit (comparator), and the like. Hereinafter, the control circuit used in this embodiment will be described with reference to FIG.

図4は、本実施例に用いた制御装置200の回路図を示している。この制御装置は、制御電源回路210、始動回路230、モータ電流検出回路240、押し付け検出回路250、ブレーキ制御回路260、モータ制御回路270及びブレーキ電源回路280の各回路ユニットから構成されている。
以下、ブレーキ機構付きモータ220を正転させる場合、すなわち電動シリンダを前進させる場合について、制御装置200によるモータ制御について説明する。
FIG. 4 shows a circuit diagram of the control device 200 used in this embodiment. The control device includes circuit units of a control power supply circuit 210, a start circuit 230, a motor current detection circuit 240, a pressing detection circuit 250, a brake control circuit 260, a motor control circuit 270, and a brake power supply circuit 280.
Hereinafter, motor control by the control device 200 will be described in the case where the motor 220 with a brake mechanism is rotated forward, that is, when the electric cylinder is moved forward.

図示はされていないが、正転(前進)用電磁接触器が閉じられると、制御装置200の端子U1、V1、W1に三相交流電源が供給され、端子U1−W1間の交流電圧が制御電源回路210に入力される。
そして、制御電源回路210から、直流電圧Vccが出力される。直流電圧Vccは、直列に接続された2つの抵抗器211、212で分圧され、分圧された電圧E1が、始動回路230、押し付け検出回路250及びブレーキ制御回路260に出力される。
Although not shown, when the forward (forward) electromagnetic contactor is closed, three-phase AC power is supplied to the terminals U1, V1, and W1 of the control device 200, and the AC voltage between the terminals U1 and W1 is controlled. Input to the power supply circuit 210.
Then, the control power supply circuit 210 outputs a DC voltage Vcc. The DC voltage Vcc is divided by two resistors 211 and 212 connected in series, and the divided voltage E1 is output to the starting circuit 230, the pressing detection circuit 250, and the brake control circuit 260.

分圧された電圧E1は、始動回路230の比較器233の−端子に入力される。また、抵抗器231とコンデンサ232で構成される積分回路の出力電圧E2が、比較器233の+端子に入力される。この時、抵抗器231とコンデンサ232の値により規定される時定数に従い、積分回路の出力電圧E2は、直流電圧Vccの立ち上がりより遅れて上昇していく。   The divided voltage E1 is input to the negative terminal of the comparator 233 of the starting circuit 230. Further, the output voltage E2 of the integrating circuit composed of the resistor 231 and the capacitor 232 is input to the + terminal of the comparator 233. At this time, according to the time constant defined by the values of the resistor 231 and the capacitor 232, the output voltage E2 of the integrating circuit rises with a delay from the rise of the DC voltage Vcc.

そして、E1>E2である間は、比較器233の出力E7は、低レベル(Low)になり、ブレーキ制御回路260に出力され、比較器261の+端子に入力される。また、比較器261の−端子には、直流電圧Vccを抵抗器211、212で分圧した電圧E1が入力される。
この時、E7<E1となるので、比較器261の出力E8は、低レベル(Low)になり、直流電圧Vccから抵抗器262を通じて、直列に接続された2つのフォトカプラ263、264の一次側に電流が流れる。
一方のフォトカプラ263の二次側はブレーキ電源回路280へ、他方のフォトカプラ264の二次側は外部へ出力される。また、比較器261の出力E8は、モータ制御回路270へ出力される。
While E1> E2, the output E7 of the comparator 233 is at a low level (Low), is output to the brake control circuit 260, and is input to the + terminal of the comparator 261. The voltage E1 obtained by dividing the DC voltage Vcc by the resistors 211 and 212 is input to the negative terminal of the comparator 261.
At this time, since E7 <E1, the output E8 of the comparator 261 becomes a low level (Low), and the primary side of the two photocouplers 263 and 264 connected in series from the DC voltage Vcc through the resistor 262. Current flows through
The secondary side of one photocoupler 263 is output to the brake power supply circuit 280, and the secondary side of the other photocoupler 264 is output to the outside. The output E8 of the comparator 261 is output to the motor control circuit 270.

一方、ブレーキ電源回路280は、次のように動作する。制御装置200の端子U1−W1間に交流電圧Vaが加わると、ダイオード281、282で構成する半波整流回路より、電圧E13が出力され、抵抗器283、コンデンサ284及びツェナーダイオード285から構成されるゲート電源回路に入力され、このゲート電源回路からゲート電源電圧E11が出力される。
上述したブレーキ制御回路260のフォトカプラ263の一次側に電流が流れると、フォトカプラ263の二次側が導通し、ゲート電源電圧E11により、FET287のゲート・ソース間に並列に接続された抵抗器286に電流が流れ、FET287のゲート・ソース間の電圧が高レベル(High)になり、FET287が導通する。FET287が導通すると、半波整流回路から出力された電圧E13が、電磁ブレーキのマグネットコイル223に加わり、ブレーキ電流がマグネットコイル223に流れ、電磁ブレーキが開放する。
On the other hand, the brake power supply circuit 280 operates as follows. When the AC voltage Va is applied between the terminals U1 and W1 of the control device 200, the voltage E13 is output from the half-wave rectifier circuit formed by the diodes 281 and 282, and is configured by the resistor 283, the capacitor 284, and the Zener diode 285. The gate power supply circuit inputs the gate power supply voltage E11 from the gate power supply circuit.
When a current flows to the primary side of the photocoupler 263 of the brake control circuit 260 described above, the secondary side of the photocoupler 263 is turned on, and the resistor 286 connected in parallel between the gate and source of the FET 287 by the gate power supply voltage E11. Current flows, the voltage between the gate and the source of the FET 287 becomes high (High), and the FET 287 becomes conductive. When the FET 287 is turned on, the voltage E13 output from the half-wave rectifier circuit is applied to the magnet coil 223 of the electromagnetic brake, the brake current flows to the magnet coil 223, and the electromagnetic brake is released.

また、制御電源回路210の直流電圧Vccが立ち上がると、モータ制御回路270の比較器271の−端子に、抵抗器211、212で分圧された電圧E1が入力され、+端子には、直流電圧Vccから抵抗器274を通じてコンデンサ276に充電され、直流電圧Vccより遅れて立ち上がる充電電圧E9が入力される。
端子U1−W1間に交流電圧Vaが加わり、制御電源回路210の直流電圧Vccが立ち上がり始めると、E1>E9となり、比較器271の出力E10は、低レベル(Low)になり、直列接続された2つのフォトカプラ7a、8aの一次側に、直流電圧Vccから抵抗器277を通じて電流が流れ、二次側が導通する。
When the DC voltage Vcc of the control power supply circuit 210 rises, the voltage E1 divided by the resistors 211 and 212 is input to the negative terminal of the comparator 271 of the motor control circuit 270, and the DC voltage is applied to the positive terminal. The capacitor 276 is charged from Vcc through the resistor 274, and the charging voltage E9 that rises later than the DC voltage Vcc is input.
When the AC voltage Va is applied between the terminals U1 and W1 and the DC voltage Vcc of the control power supply circuit 210 starts to rise, E1> E9, and the output E10 of the comparator 271 becomes low level (Low) and is connected in series. A current flows from the DC voltage Vcc through the resistor 277 to the primary side of the two photocouplers 7a and 8a, and the secondary side becomes conductive.

フォトカプラ7a、8aの二次側が導通すると、それぞれのフォトカプラに接続された抵抗器7b、8bを通じて、半導体スイッチ7、8のゲートに、ゲート電流If、Igが流れ、半導体スイッチ7、8が導通し、モータ221に電流が流れる。   When the secondary sides of the photocouplers 7a and 8a are turned on, gate currents If and Ig flow to the gates of the semiconductor switches 7 and 8 through the resistors 7b and 8b connected to the respective photocouplers. Conduction occurs, and current flows through the motor 221.

さらに、ブレーキ制御回路260により、比較器261から低レベル(Low)の出力E8がモータ制御回路270に入力されると、直流電圧Vccから抵抗器274、273及びダイオード272を通じて電流が流れ、コンデンサ276の電圧E9は、E9<E1のままで、比較器271の出力E10は、低レベル(Low)を維持し、フォトカプラ7a、8aの一次側に電流が流れ、二次側が導通し、抵抗器7b、8bを通じて、半導体スイッチ7、8のゲートに、ゲート電流If、Igが流れ、半導体スイッチ7、8が導通し、モータ221に電流が流れ続ける。
その結果、ブレーキ機構付モータ220のモータ221にモータ電流が流れ、電磁ブレーキのマグネットコイル223にブレーキ電流が流れ、電磁ブレーキの制動状態が解放され、モータ221が始動する。
Further, when a low level (Low) output E8 is input from the comparator 261 to the motor control circuit 270 by the brake control circuit 260, a current flows from the DC voltage Vcc through the resistors 274 and 273 and the diode 272, and the capacitor 276 Voltage E9 remains E9 <E1, the output E10 of the comparator 271 is kept at a low level (Low), current flows to the primary side of the photocouplers 7a and 8a, and the secondary side becomes conductive, and the resistor Through the gates 7b and 8b, the gate currents If and Ig flow to the gates of the semiconductor switches 7 and 8, the semiconductor switches 7 and 8 become conductive, and the current continues to flow to the motor 221.
As a result, a motor current flows through the motor 221 of the motor 220 with the brake mechanism, a brake current flows through the magnet coil 223 of the electromagnetic brake, the braking state of the electromagnetic brake is released, and the motor 221 starts.

ブレーキ機構付モータ220のモータ221に流れるモータ電流は、モータ電流検出回路240の変流器241で検出される。変流器241で検出されたモータ電流(一次電流)は交流であるが、変流器の二次電流は整流平滑回路242に入力され、モータ電流の大きさに比例した直流電圧E3に変換され、演算増幅器246の+端子に入力される。   The motor current flowing through the motor 221 of the motor 220 with brake mechanism is detected by the current transformer 241 of the motor current detection circuit 240. Although the motor current (primary current) detected by the current transformer 241 is alternating current, the secondary current of the current transformer is input to the rectifying and smoothing circuit 242 and converted into a DC voltage E3 proportional to the magnitude of the motor current. , And input to the + terminal of the operational amplifier 246.

また、直流電圧Vccを抵抗器243、245及び可変抵抗器244で分圧した直流電圧E4が、演算増幅器246の−端子に入力される。電動シリンダが押し付け状態になり、押し付け力が大きくなるとモータ電流が上昇するが、可変抵抗器244を調整することにより、所定の押し付け力に相当するモータ電流に比例した直流電圧E4を基準値として、あらかじめ設定しておくことができる。   A DC voltage E4 obtained by dividing the DC voltage Vcc by the resistors 243 and 245 and the variable resistor 244 is input to the negative terminal of the operational amplifier 246. When the electric cylinder is in a pressing state and the pressing force increases, the motor current increases. It can be set in advance.

ブレーキ機構付きモータ220のモータ221の起動時に流れる始動電流や押し付け状態により過負荷電流が流れる時、演算増幅器246の+端子に入力されるモータ電流の大きさに比例した直流電圧E3の方が、演算増幅器246の−端子に入力される直流電圧E4(基準値)より高くなり、演算増幅器246の出力電圧E5は、高レベル(High)になる。
一方、正常な負荷で運転しているときは、演算増幅器246の+端子に入力されるモータ電流の大きさに比例した直流電圧E3の方が、演算増幅器246の−端子に入力される直流電圧E4(基準値)より低くなり、演算増幅器246の出力電圧E5は、低レベル(Low)になる。
When an overload current flows due to a starting current or pressing state that flows when the motor 221 of the motor 220 with a brake mechanism is started, the DC voltage E3 proportional to the magnitude of the motor current input to the + terminal of the operational amplifier 246 is The DC voltage E4 (reference value) input to the negative terminal of the operational amplifier 246 becomes higher, and the output voltage E5 of the operational amplifier 246 becomes high (High).
On the other hand, when operating with a normal load, the DC voltage E3 proportional to the magnitude of the motor current input to the + terminal of the operational amplifier 246 is the DC voltage input to the − terminal of the operational amplifier 246. It becomes lower than E4 (reference value), and the output voltage E5 of the operational amplifier 246 becomes a low level (Low).

モータ電流検出回路240の演算増幅器246からの出力電圧E5は、押し付け停止回路250の抵抗器251、253とコンデンサ252とからなる積分回路に入力され、その出力である積分値E6が比較器256の+端子に入力される。
一方、比較器256の−端子には、直流電圧Vccを抵抗器211、212で分圧された電圧E1が入力される。ブレーキ機構付きモータの起動時には、始動電流によりモータ電流検出回路240から高レベル(High)の出力電圧E5が積分回路に入力され、コンデンサ252の充電電圧は上昇し、E6>E1となるが、比較器256の出力E7は、前述した始動回路230の比較器233の出力と接続されていて、ブレーキ機構付きモータの起動後一定時間は、比較器233の出力が低レベル(Low)なので、E7は低レベル(Low)である。
比較器233の出力が低レベル(Low)の間にブレーキ機構付きモータの始動が完了すると、比較器233の出力が高レベル(High)になる前に、比較器256の出力が低レベル(Low)になる。そのため、始動電流により誤動作することなく、E7は低レベル(Low)を維持する。
The output voltage E5 from the operational amplifier 246 of the motor current detection circuit 240 is input to an integration circuit including resistors 251 and 253 and a capacitor 252 of the pressing stop circuit 250, and an integrated value E6 as an output thereof is output from the comparator 256. Input to the + terminal.
On the other hand, the voltage E1 obtained by dividing the DC voltage Vcc by the resistors 211 and 212 is input to the negative terminal of the comparator 256. When the motor with a brake mechanism is started, a high level (High) output voltage E5 is input from the motor current detection circuit 240 to the integration circuit by the starting current, and the charging voltage of the capacitor 252 increases, and E6> E1 The output E7 of the comparator 256 is connected to the output of the comparator 233 of the starting circuit 230 described above, and since the output of the comparator 233 is low (low) for a certain time after the start of the motor with the brake mechanism, E7 is Low level (Low).
When the start of the motor with the brake mechanism is completed while the output of the comparator 233 is low (Low), the output of the comparator 256 is low (Low) before the output of the comparator 233 becomes high (High). )become. Therefore, E7 maintains a low level (Low) without malfunctioning due to the starting current.

ブレーキ機構付きモータが回転し電動シリンダが前進し押し付け状態になると、電動シリンダのバネがたわみ、モータ電流が増大し、モータ電流検出回路240のE5出力電圧は、再び、高レベル(High)になる。積分回路による遅延時間は、バネのたわみによる反力でモータ軸が拘束される時間より少し長い時間になるように、抵抗器251とコンデンサ252の時定数で定められている。
従って、電動シリンダが押し付け状態になり、モータ軸が拘束され、モータ電流が増大すると、E7は高レベル(High)になる。
When the motor with the brake mechanism rotates and the electric cylinder moves forward and becomes pressed, the spring of the electric cylinder is deflected, the motor current increases, and the E5 output voltage of the motor current detection circuit 240 becomes high level (High) again. . The delay time by the integration circuit is determined by the time constants of the resistor 251 and the capacitor 252 so that the time is slightly longer than the time during which the motor shaft is restrained by the reaction force due to the deflection of the spring.
Accordingly, when the electric cylinder is pressed, the motor shaft is restrained, and the motor current increases, E7 becomes high level (High).

E7が高レベル(High)になると、Vccから抵抗器255、ダイオード254、抵抗器253を通じて、コンデンサ252に充電電流が流れ、E6>E1となり、比較器256の出力が高レベル(High)に維持され、E7の高レベル(High)状態を維持する。また、モータ電流が遮断され、E5が低レベル(Low)になると、Vccから抵抗器255、ダイオード254、抵抗器253、251を通じて、演算増幅器246に電流が流れ、E6>E1となり、比較器256の出力が高レベル(High)を維持し、E7の高レベル(High)状態を維持する。   When E7 becomes high level (High), the charging current flows from Vcc to the capacitor 252 through the resistor 255, the diode 254, and the resistor 253, E6> E1, and the output of the comparator 256 is maintained at high level (High). The high level (High) state of E7 is maintained. When the motor current is cut off and E5 becomes low level (Low), current flows from Vcc to the operational amplifier 246 through the resistor 255, the diode 254, and the resistors 253 and 251, and E6> E1, and the comparator 256. Maintains the high level (High), and maintains the high level (High) state of E7.

E7が高レベル(High)になると、ブレーキ制御回路260の比較器261に入力されるE1とE7は、E7>E1となり、比較器261の出力電圧E8が高レベル(High)になり、フォトカプラ263、264の一次側に流れていた電流が遮断され、ブレーキ電源回路280のフォトカプラ263の二次側が非導通となり、ゲート電圧E12が低レベル(Low)になり、FET287は非導通となり、ブレーキ電流が遮断される。   When E7 becomes high level (High), E1 and E7 input to the comparator 261 of the brake control circuit 260 become E7> E1, the output voltage E8 of the comparator 261 becomes high level (High), and the photocoupler The current flowing to the primary side of H.263, H.264 is cut off, the secondary side of the photocoupler 263 of the brake power supply circuit 280 is turned off, the gate voltage E12 becomes low level (Low), the FET 287 is turned off, and the brake The current is cut off.

ブレーキ電流が遮断された時点では、モータ電流は流れているが、トルクと押し付け力が拮抗しており、モータ軸は拘束状態にある。そして、モータ軸の回転が完全に停止した状態で、電磁ブレーキによりモータ軸がロックされる。   When the brake current is cut off, the motor current is flowing, but the torque and the pressing force are antagonizing, and the motor shaft is in a restrained state. The motor shaft is locked by the electromagnetic brake while the rotation of the motor shaft is completely stopped.

E8が高レベル(High)になると、モータ制御回路270のコンデンサ276に、直流電圧Vccから抵抗器274を通じて充電電流が流れ、コンデンサ276の充電電圧E6が上昇し、抵抗器274及びコンデンサ276の時定数で定められた時間の後、E9>E1となり、比較器271の出力E10は、高レベル(High)になる。E10が高レベル(High)になると、フォトカプラ7a、8aの一次側に流れる電流が遮断され、二次側が非導通となり、ゲート電流If、Igが遮断され、半導体スイッチ7、8が非導通となり、モータ電流が遮断される。
モータ電流が遮断されても、モータ軸は、電磁ブレーキでロックされているので、電動シリンダは、バネの反力による押し付け力を維持している。
When E8 becomes a high level (High), a charging current flows from the DC voltage Vcc through the resistor 274 to the capacitor 276 of the motor control circuit 270, the charging voltage E6 of the capacitor 276 increases, and the resistor 274 and the capacitor 276 are turned on. After a time determined by a constant, E9> E1 and the output E10 of the comparator 271 becomes high level (High). When E10 becomes high level (High), the current flowing to the primary side of the photocouplers 7a and 8a is cut off, the secondary side is turned off, the gate currents If and Ig are cut off, and the semiconductor switches 7 and 8 are turned off. The motor current is cut off.
Even if the motor current is cut off, the motor shaft is locked by the electromagnetic brake, so that the electric cylinder maintains the pressing force due to the reaction force of the spring.

以上は、本実施例の制御回路の概略であるが、制御回路の具体的構成については、これに限定されることはなく、本発明の技術的思想を実現できるものであれば、種々のものを適用することが可能である。   The above is an outline of the control circuit of the present embodiment, but the specific configuration of the control circuit is not limited to this, and various configurations can be used as long as the technical idea of the present invention can be realized. It is possible to apply.

本発明の電動シリンダの一実施例を示す一部を切断した説明図である。It is explanatory drawing which cut | disconnected a part which shows one Example of the electric cylinder of this invention. 図1に示す電動シリンダの動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement of the electric cylinder shown in FIG. 図1に示す電動シリンダの動作を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining operation | movement of the electric cylinder shown in FIG. 図1に示す電動シリンダに使用した制御装置の説明図である。It is explanatory drawing of the control apparatus used for the electric cylinder shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 ・・・ 押し付け停止型電動シリンダ
12 ・・・ ハウジング
14 ・・・ ロッド
16 ・・・ ナット
17 ・・・ ストッパ
18 ・・・ ネジ軸
19 ・・・ 支持軸
20 ・・・ 制御装置
22 ・・・ モータ
24 ・・・ 回転軸
26 ・・・ 連結金具
30 ・・・ バネ機構
32 ・・・ ラジアルボールベアリング
34 ・・・ バネホルダ
36 ・・・ 円筒状部材
36a ・・・ 段状端部
38 ・・・ コイルバネ
40 ・・・ ブレーキ機構
41 ・・・ ライニング
42 ・・・ 制動板
42a ・・・ ファン
43 ・・・ アーマチュア
44 ・・・ ブレーキスプリング
45 ・・・ マグネットコイル
200 ・・・ 制御装置
210 ・・・ 制御電源回路
220 ・・・ ブレーキ機構付きモータ
230 ・・・ 始動回路
240 ・・・ モータ電流検出回路
250 ・・・ 押し付け検出回路
260 ・・・ ブレーキ制御回路
270 ・・・ モータ制御回路
280 ・・・ ブレーキ電源回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Stopping type electric cylinder 12 ... Housing 14 ... Rod 16 ... Nut 17 ... Stopper 18 ... Screw shaft 19 ... Support shaft 20 ... Control device 22 ... · Motor 24 · · · Rotary shaft 26 · · · Connection fitting 30 · · · Spring mechanism 32 · · · Radial ball bearing 34 · · · Spring holder 36 · · · Cylindrical member 36a · · · Stepped end 38 · · · Coil spring 40 ... Brake mechanism 41 ... Lining 42 ... Brake plate 42a ... Fan 43 ... Armature 44 ... Brake spring 45 ... Magnet coil 200 ... Controller 210 ... Control power supply circuit 220 ... Brake mechanism motor 230 ... Starting circuit 240 ... Motor current detection circuit 250 · Pressing detection circuit 260 ... brake control circuit 270 ... motor control circuit 280 ... Brake power circuit

Claims (3)

ハウジングに対して出没自在に支持されたロッドと、前記ロッドに固定したナットに螺合するネジ軸と、前記ネジ軸を正逆回転駆動するブレーキ機構付きモータと、前記ブレーキ機構付きモータを制御する制御装置を備えた押し付け停止型電動シリンダにおいて、
前記ネジ軸が、前記ハウジングに対して軸方向に遊動可能に支持され、
前記ネジ軸の軸方向の遊動により生じる軸方向の力を吸収するバネ機構が、前記ネジ軸と前記ブレーキ機構付きモータの回転軸の間に装着され、
前記ブレーキ機構付きモータのブレーキ機構が、回転軸を制動状態または解放状態にするライニングと制動板とを備え、
前記制御装置が、前記ロッドに加わる外力により回転軸が拘束された後に前記ブレーキ機構を作動させて回転軸をロックし、前記ブレーキ機構の作動後に前記ブレーキ機構付きモータへの給電を停止するという一連のモータ制御を行うように構成されていることを特徴とする押し付け停止型電動シリンダ。
A rod supported so as to be able to move in and out with respect to the housing; a screw shaft screwed into a nut fixed to the rod; a motor with a brake mechanism that drives the screw shaft to rotate forward and reverse; and a motor with the brake mechanism. In the pressing stop type electric cylinder provided with the control device,
The screw shaft is supported so as to be axially movable with respect to the housing;
A spring mechanism that absorbs an axial force generated by the axial movement of the screw shaft is mounted between the screw shaft and the rotating shaft of the motor with the brake mechanism,
The brake mechanism of the motor with the brake mechanism includes a lining and a brake plate for bringing the rotating shaft into a braking state or a releasing state,
A sequence in which the control device locks the rotation shaft by operating the brake mechanism after the rotation shaft is restrained by an external force applied to the rod, and stops power supply to the motor with the brake mechanism after the operation of the brake mechanism. It is comprised so that motor control of may be performed, The pressing stop type electric cylinder characterized by the above-mentioned.
前記制御装置が、モータ電流が所定の時間継続して基準値を超えたことを検出することによって前記回転軸の拘束状態を検出する機能を有していることを特徴とする請求項1に係る押し付け停止型電動シリンダ。   2. The control device according to claim 1, wherein the controller has a function of detecting a restraint state of the rotating shaft by detecting that the motor current continuously exceeds a reference value for a predetermined time. Pushing stop type electric cylinder. 前記制御装置が、前記ブレーキ機構付きモータの始動電流による誤動作を回避するため、前記ブレーキ機構付きモータの起動後一定時間経過後に前記回転軸の拘束状態を検出する機能を更に有していることを特徴とする請求項2に係る押し付け停止型電動シリンダ。   The control device further has a function of detecting a restraint state of the rotating shaft after a predetermined time has elapsed after the start of the motor with the brake mechanism, in order to avoid malfunction due to a starting current of the motor with the brake mechanism. A pressing stop type electric cylinder according to claim 2,
JP2003434722A 2003-12-26 2003-12-26 Push-stop electric cylinder Expired - Lifetime JP3871334B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003434722A JP3871334B2 (en) 2003-12-26 2003-12-26 Push-stop electric cylinder
TW093139929A TW200522476A (en) 2003-12-26 2004-12-22 Forcing stop type motor driven cylinder
DE102004063631A DE102004063631B4 (en) 2003-12-26 2004-12-27 engine cylinder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003434722A JP3871334B2 (en) 2003-12-26 2003-12-26 Push-stop electric cylinder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005192375A JP2005192375A (en) 2005-07-14
JP3871334B2 true JP3871334B2 (en) 2007-01-24

Family

ID=34697777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003434722A Expired - Lifetime JP3871334B2 (en) 2003-12-26 2003-12-26 Push-stop electric cylinder

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP3871334B2 (en)
DE (1) DE102004063631B4 (en)
TW (1) TW200522476A (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4847108B2 (en) * 2005-11-25 2011-12-28 株式会社リコー Motor drive control device and image forming apparatus
DE102006002756B4 (en) * 2006-01-20 2008-10-30 Sommer Antriebs- Und Funktechnik Gmbh driving device
JP4738252B2 (en) * 2006-05-24 2011-08-03 株式会社ツバキエマソン Electric cylinder
JP2009050122A (en) * 2007-08-22 2009-03-05 Muscle Corp Electric cylinder and its drive controller
JP5348459B2 (en) * 2008-05-26 2013-11-20 日本精機株式会社 Power transmission device used for vehicle head-up display device
DE102008061117A1 (en) * 2008-12-09 2010-06-10 Suspa Holding Gmbh Spindelaktor
CN102884717A (en) * 2009-05-14 2013-01-16 熊月华 Electrical push device
JP5771369B2 (en) * 2010-07-16 2015-08-26 セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー Motor drive circuit
JP5642015B2 (en) * 2011-05-06 2014-12-17 三菱電機株式会社 Control device
JP6745194B2 (en) * 2016-10-27 2020-08-26 株式会社ミツバ Vehicle door opening/closing actuator
FR3088401B1 (en) * 2018-11-08 2020-10-23 Renault Sas PROCEDURE AND DEVICE FOR CONTROLLING THE ENGAGEMENT OF A PARKING FINGER

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL229665A (en) * 1957-07-24
JPS5833431B2 (en) * 1979-07-06 1983-07-19 株式会社椿本チエイン Safety device for linear actuator
JP3649667B2 (en) * 2000-12-06 2005-05-18 株式会社椿本チエイン Stopper type linear actuator

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004063631A1 (en) 2005-07-21
TWI299604B (en) 2008-08-01
JP2005192375A (en) 2005-07-14
DE102004063631B4 (en) 2013-12-24
TW200522476A (en) 2005-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3871334B2 (en) Push-stop electric cylinder
US8636079B2 (en) Method of operating a rotary tool
US6923268B2 (en) Electric rotational tool driving switch system
US6863165B2 (en) Overload protection arrangement for a rotatable power tool
US10630223B2 (en) Power tool
KR101653060B1 (en) Motor-driven compressor
US12059787B2 (en) Driving tool
KR20190093645A (en) Control Methods for Impact Portable Power Tools
EP1865593A2 (en) Electric motor brake engagement holdup system
JP4001376B2 (en) Push-stop electric cylinder
WO1990015476A1 (en) Driving system and controller therefor
CN109687793B (en) Motor control device
KR101652593B1 (en) Motor-driven compressor
JP2018096236A (en) Air turbine control device for wind power generation
US10935090B2 (en) Brake assembly and servo having the same
JP2018099748A (en) Brake diagnosis system and method for motor with brake
JP2002166456A (en) Horizontal molding machine
JP2007143311A (en) Motor controller and motor with electromagnetic brake
US20230361712A1 (en) Linear actuator and heating method
WO2019054376A1 (en) Electric brake device
JP2008286333A (en) Electromagnetic brake apparatus
JP2023137926A (en) Motor electromagnetic brake and motor
JP5967072B2 (en) Motor control system and motor control system failure determination method
JP4738252B2 (en) Electric cylinder
JP2023036431A (en) Power tool

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060327

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20061016

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20061016

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 3871334

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091027

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101027

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111027

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111027

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121027

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121027

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131027

Year of fee payment: 7

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term