JP6235010B2 - パルス制御されたリニアアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、パルス制御されたリニアアクチュエータであって、コンプレッサ／ポンプによる弁システムを通して取り入れられた媒体を受けるための作動シリンダと、当該作動シリンダにおいて自由に移動するように設置されたピストンと、そのアクチュエータの出力に相当するピストンシャンクとを含むパルス制御されたリニアアクチュエータに関する。

所定の方向の運動を伝達するアクチュエータが知られている。特許文献１には、多数のさまざまな目的のために、小さなサイズのアクチュエータを設置するのに適切な解決法が記載されている。しかしながら、長い動作距離を保証することができ、かつ、適切な小型構造を有する、同様の種類のアクチュエータが必要とされている。

ハンガリー特許第２２６８３８号

本発明の目的は、上記に従った小型リニアアクチュエータを提供することである。

本発明によって、上記に記載されたリニアアクチュエータが提供される。当該リニアアクチュエータは、中心ソレノイドと、少なくとも中心ソレノイドの上下に位置付けられ、対で配置された上下の鉄芯とをさらに含み、当該上下の鉄芯を、中心ソレノイドによって、かつ、対で配置された上下のソレノイドによって、交互に移動させる。中心ソレノイド及び鉄芯は上下のソレノイド間に配置される。鉄芯は、２つの別個の媒体空間を有するコンプレッサ／ポンプを形成する。上下の鉄芯間にある空間から、第１の媒体空間は、上部の制御された二重入口弁の第１の入口から、ピストンの上の作動シリンダの一部分内へと導かれ、さらに、下部の制御された二重入口弁の第１の入口から、ピストンの下の作動シリンダの一部分内へと導かれ、第２の媒体空間は、上下の鉄芯間の空間から鉄芯によって分離され、上部の制御された二重入口弁の第２の入口から、ピストンの上の作動シリンダの一部分内へと導かれ、さらに、下部の制御された二重入口弁の第２の入口から、ピストンの下の作動シリンダの一部分内へと導かれる。上下の制御された弁は、逆位相または位相パルス制御される。

本発明による実施形態のブロック図 弁の同等の配置を示す説明図

添付の図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

図１による実施形態において、中心ソレノイド１、及び一対のソレノイド２、すなわち、上下のソレノイド２は、一対の鉄芯３の周りに配置される。すなわち、中心ソレノイド１の周りに少なくともその上下において、上下の鉄芯３が対で配置される。これら鉄心３を、中心ソレノイド１及び上下のソレノイド２によって交互に移動させる。中心ソレノイド１及び鉄芯３は、上下のソレノイド２間に配置される。鉄芯３は、２つの別個の媒体空間１４、１５を有するコンプレッサ／ポンプを形成する。上下の鉄芯３間の空間から、第１の媒体空間１４は、上部の制御された二重入口弁４の第１の入口４ａから、ピストンシャンク１３を備えたピストン１０の上の作動シリンダ９の一部分内へと導かれ、さらに、下部の制御された二重入口弁８の第１の入口８ａから、ピストン１０の下の作動シリンダ９の一部分内へと導かれる。第２の媒体空間１５は、上下の鉄芯３間の空間から鉄芯３によって分離され、上部の制御された二重入口弁４の第２の入口４ｂから、ピストン１０の上の作動シリンダ９の一部分内へと導かれる。さらに、第２の媒体空間１５は、下部の制御された二重入口弁８の第２の入口８ｂから、ピストン１０の下の作動シリンダ９の一部分内へと導かれる。上下の制御された弁４、８は、逆位相または位相パルス制御される。

図１によると、媒体空間１４、１５は、コンジット６及びパイプ７、ならびに、一対のコンジット１２から形成される。しかしながら、他の構成も実現可能である。媒体空間１４、１５を何か他の幾何学的形成で実現することが可能である。

図１の例において、力をかけると、パイプ７の各端部は、第１の入口４ａ、８ａを通して弁４、８に連結する。

初期状態において、媒体空間１４は、パイプ７に対して下端で閉鎖され、一方、弁４、８の位置によって、作動シリンダ９の方向において上端で開放される。

初期状態において、媒体空間１５は、コンジット１２に対して下端で開放され、一方、弁４、８の位置によって、作動シリンダ９の方向から上端で閉鎖される。

鉄芯３は、中心ソレノイド１から最も遠い位置にある。

全てのソレノイドが遮断される。

第１のステップにおいて、ＰＷＭパルスがソレノイド１及びソレノイド５を駆動する。

中心ソレノイド１のＰＷＭパルスにより、鉄芯３はソレノイド１の方へ移動する。この移動中、ソレノイド５のＰＷＭパルスに起因して弁４、８は適所にある。

その結果、駆動媒体はコンジット６を通ってパイプ７に流れ込む。上部の弁４からの流体は作動シリンダ９に流れ込み、鉄芯３に加えられた力に比例する下向きの力を、作動シリンダ９におけるピストン１０に対してかけ、それによって、ピストン１０を下向きに移動させる。

ピストン１０の移動によって、媒体も下向きに移動する。媒体は、媒体空間１５に対して、底部で開放されかつ上部で閉鎖される弁８に流れ込む。その後、その媒体は、媒体空間１５の方へ、鉄芯３の膨張空間内へと導く一対のコンジット１２に自由に流れ込む。鉄芯３はその後、ソレノイド２から離れて移動していき、ソレノイド２はスイッチが切られた状態になる。

このように、媒体空間１４は閉鎖し、鉄芯３が中心ソレノイド１に到達するまで移動は継続することになる。

その後、中心ソレノイド１のＰＷＭパルスは終結し、ソレノイド２のスイッチが入れられる。同時に、ソレノイド５のスイッチが切られることで、弁４はその第２の入口４ｂで開放され、弁８はその第２の入口８ｂで閉鎖する。よって、鉄芯３はソレノイド２の方へ移動する。

この結果、駆動媒体は一対のコンジット１２に流れ込む。コンジット１２の端部は、先述した状態にある各弁４、８内へ導かれる。上部の弁４からの流体は作動シリンダ９に流れ込み、鉄芯３に加えられた力に比例する下向きの力を、ピストン１０に対してかけ、それによって、ピストン１０を下向きに移動させる。ピストン１０の移動によって、媒体も下向きに移動する。媒体は、パイプ７の方向において底部で開放されかつ上部で閉鎖される弁８に流れ込む。ここから、その媒体は、パイプ７の方へ自由に流れた後、コンジット６に流れ込み、コンジット６を通って、最終的に、鉄芯３の膨張空間に入る。鉄芯３はその後、中心ソレノイド１から離れて移動していき、中心ソレノイド１はスイッチが切られた状態になる。このように、媒体空間１５は閉鎖し、鉄芯３が一対のソレノイド２に到達するまで移動は継続することになる。その後、一対のソレノイド２のＰＷＭパルスのスイッチが切られる。一対のソレノイド５のスイッチが再び入れられる。よって、弁８はその第２の入口８ｂ側から開放し、弁４はその第２の入口４ｂ側から閉鎖する。このように、初期状態に戻される。初期状態において、媒体空間１４は、弁４、８の位置によって、作動シリンダ９の方向においてパイプ７に対して、下端で閉鎖され、上端で開放される。

代替実施形態において、媒体は、例えば油、水などの液体であってよい。他の実施形態において、例えば空気、窒素などの気体の媒体を使用することができる。媒体として、強磁性流体を使用することもできる。

対向する磁気素子であるソレノイド２が能動的（電磁的）である、または、鉄芯３が電磁的である、あるいは、永久磁石である場合、中心ソレノイド１の材料は、硬（永久）磁石であってよく、さらに、ばねまたは気体ばね機構を有することができる。

同じ設計がソレノイド２にも適用される。

本発明の説明において、用語の鉄芯３は広い意味で使用され、強磁性流体を含有する素子として認識可能である。膜で取り囲まれた強磁性流体の媒体によって、鉄芯３を具現化することができる。膜は、例えば、プラスチック製であってよい。

図２は、２つの逐次結合された単一入口弁１６、１７から弁４、８に従って制御される二重入口弁を製造する一例を示している。入口Ａ及びＢは、出口Ｃにおいて確実に同等に動作する。単一入口弁１６、１７は、同様に制御される。

ピストンシャンク１３及び作動シリンダ９は、湾曲または同心のものであってよく、この場合、確実に回転運動させることができる。

Claims (7)

1. パルス制御されたリニアアクチュエータであって、
   コンプレッサ／ポンプによる弁システムを通して取り入れられた媒体を受けるための作動シリンダと、
   前記作動シリンダにおいて自由に移動するピストンと、
   前記アクチュエータの出力に相当する、前記ピストンのピストンシャンクと、を含み、
   前記アクチュエータは、中心ソレノイド（１）と、少なくとも前記中心ソレノイド（１）の上下に位置付けられ、対で配置された上下の鉄芯（３）とをさらに含み、当該上下の鉄芯（３）を、前記中心ソレノイド（１）によって、かつ、対で配置された上下のソレノイド（２）によって交互に移動させ、前記中心ソレノイド（１）及び前記鉄芯（３）は前記上下のソレノイド（２）間に配置され、前記鉄芯（３）は、２つの別個の媒体空間（１４、１５）を有するコンプレッサ／ポンプを形成し、前記上下の鉄芯（３）間にある空間から、前記第１の媒体空間（１４）は、上部の制御された二重入口弁（４）の第１の入口（４ａ）から、前記ピストン（１０）の上の前記作動シリンダ（９）の一部分内へと導かれ、さらに、下部の制御された二重入口弁（８）の第１の入口（８ａ）から、前記ピストン（１０）の下の前記作動シリンダ（９）の一部分内へと導かれ、前記第２の媒体空間（１５）は、前記上下の鉄芯（３）間の空間から前記鉄芯（３）によって分離され、前記上部の制御された二重入口弁（４）の第２の入口（４ｂ）から、前記ピストン（１０）の上の前記作動シリンダ（９）の一部分内へと導かれ、さらに、前記下部の制御された二重入口弁（８）の第２の入口（８ｂ）から、前記ピストン（１０）の下の前記作動シリンダ（９）の一部分内へと導かれ、前記上下の制御された弁（４、８）は、逆位相または位相パルス制御される
   ことを特徴とするパルス制御されたリニアアクチュエータ。
2. 前記媒体は液体である
   請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記媒体は気体である
   請求項１に記載のアクチュエータ。
4. 前記上下の制御された弁（４、８）は、前記上下のソレノイド（２、５）によって交互に移動する鉄芯も備える
   請求項１に記載のアクチュエータ。
5. それぞれが、少なくとも、中心ソレノイド（１）、一対の鉄芯（３）、及び、一対のソレノイド（２）を有するコンプレッサ／ポンプブロックを含む
   請求項１に記載のアクチュエータ。
6. 前記鉄芯（３）は膜で取り囲まれた強磁性流体の媒体から形成される
   請求項１に記載のアクチュエータ。
7. 前記二重入口弁（４、８）は２つの逐次結合された単一入口弁（１６、１７）から形成される
   請求項１に記載のアクチュエータ。

Images