JPH0721729B2 - 如意棒型電磁力アクチユエ−タ - Google Patents
如意棒型電磁力アクチユエ−タInfo
- Publication number
- JPH0721729B2 JPH0721729B2 JP60268771A JP26877185A JPH0721729B2 JP H0721729 B2 JPH0721729 B2 JP H0721729B2 JP 60268771 A JP60268771 A JP 60268771A JP 26877185 A JP26877185 A JP 26877185A JP H0721729 B2 JPH0721729 B2 JP H0721729B2
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- JP
- Japan
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- mover
- force
- type electromagnetic
- actuator
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- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電磁吸引力を利用して可動子を軸方向へ移動
させる如意棒型電磁力アクチュエータに関するものであ
る。
させる如意棒型電磁力アクチュエータに関するものであ
る。
従来、電気アクチュエータとしては一般に電動機が用い
られており、新型の電気アクチュエータとしてはダイレ
クトドライブモータが注目されている。ロボットなどに
おけるダイレクトドライブでは、可動部分にモータを配
置し、ギヤを介さず直接アームを制御している。また、
一般の電動機の外には、リニアモータを使用する例もあ
る。
られており、新型の電気アクチュエータとしてはダイレ
クトドライブモータが注目されている。ロボットなどに
おけるダイレクトドライブでは、可動部分にモータを配
置し、ギヤを介さず直接アームを制御している。また、
一般の電動機の外には、リニアモータを使用する例もあ
る。
ところで、上記の如き従来の電気アクチュエータは、い
ずれも固定空隙形でフレミングの左手の法則を使って磁
束の方向と直角の方向に電磁力を発生させるものであ
る。そのため、回転形の場合には、長ストロークのもの
を作るには好適であるが、回転形であっても直線形（リ
ニアモータ）であってもあまり強力なトルクを発生させ
ることはできない。従って、必要なトルクを確保しよう
とすると大型化してしまう。そのため、そのようなアク
チュエータをロボットなどのアームの先端に配置する
と、アームの先端が重くなりアームの小型、軽量化も難
しくなる。このように、従来の電気アクチュエータで
は、それ自体の小型、軽量化が困難であるばかりでな
く、これを搭載する装置の小型、軽量化を制約する要因
となっている。
ずれも固定空隙形でフレミングの左手の法則を使って磁
束の方向と直角の方向に電磁力を発生させるものであ
る。そのため、回転形の場合には、長ストロークのもの
を作るには好適であるが、回転形であっても直線形（リ
ニアモータ）であってもあまり強力なトルクを発生させ
ることはできない。従って、必要なトルクを確保しよう
とすると大型化してしまう。そのため、そのようなアク
チュエータをロボットなどのアームの先端に配置する
と、アームの先端が重くなりアームの小型、軽量化も難
しくなる。このように、従来の電気アクチュエータで
は、それ自体の小型、軽量化が困難であるばかりでな
く、これを搭載する装置の小型、軽量化を制約する要因
となっている。
本発明は、上記の問題点を解決するものであって、小型
にして強い力が得られると共に長ストローク化にも容易
に対応できる如意棒型電磁力アクチュエータを提供する
ことを目的とするものである。
にして強い力が得られると共に長ストローク化にも容易
に対応できる如意棒型電磁力アクチュエータを提供する
ことを目的とするものである。
そのために本発明の如意棒型電磁力アクチュエータは、
電磁吸引力により直線移動する可動子、該可動子の移動
方向に２分されて可動子の両先端との間でそれぞれ可変
空隙を形成する突出部を有し可動子を被うように配設し
た固定子、２分されたそれぞれの固定子に巻回され可動
子に対して互いに反対の移動方向へ可変空隙形の電磁吸
引力を発生するコイル、及び位置指令によりそれぞれの
コイルを励起して２分された固定子間の電磁吸引力の差
により可動子の位置を連続的に制御する制御手段からな
ることを特徴とするものであり、さらには、このような
アクチュエータユニットを複数個従続接続したことを特
徴とするものである。
電磁吸引力により直線移動する可動子、該可動子の移動
方向に２分されて可動子の両先端との間でそれぞれ可変
空隙を形成する突出部を有し可動子を被うように配設し
た固定子、２分されたそれぞれの固定子に巻回され可動
子に対して互いに反対の移動方向へ可変空隙形の電磁吸
引力を発生するコイル、及び位置指令によりそれぞれの
コイルを励起して２分された固定子間の電磁吸引力の差
により可動子の位置を連続的に制御する制御手段からな
ることを特徴とするものであり、さらには、このような
アクチュエータユニットを複数個従続接続したことを特
徴とするものである。
本発明の如意棒型電磁力アクチュエータでは、可動子の
移動方向両側へ可変空隙形の電磁吸引力を発生するよう
に２分されたそれぞれの固定子にコイルを巻回している
ので、磁界と同じ方向の電磁吸引力が可動子に作用し、
フレミングの左手の法則により磁界と直角の方向の力が
可動子に作用するようになっていた従来のものよりも遥
かに大きな力を得ることができる。従って、このアクチ
ュエータユニットをさらに複数個縦続接続することによ
って、各アクチュエータユニットのストロークのｎ倍の
長ストロークの制御ができる。
移動方向両側へ可変空隙形の電磁吸引力を発生するよう
に２分されたそれぞれの固定子にコイルを巻回している
ので、磁界と同じ方向の電磁吸引力が可動子に作用し、
フレミングの左手の法則により磁界と直角の方向の力が
可動子に作用するようになっていた従来のものよりも遥
かに大きな力を得ることができる。従って、このアクチ
ュエータユニットをさらに複数個縦続接続することによ
って、各アクチュエータユニットのストロークのｎ倍の
長ストロークの制御ができる。
以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
第１図は本発明に係る如意棒型電磁力アクチュエータの
１実施例構成を示す図、第２図は可動子にテーパを設け
た形状を採用した場合の特性を説明するための図、第３
図は第１図に示すアクチュエータを１ユニットとして用
いた本発明に係る如意棒型電磁力アクチュエータの他の
実施例構成を示す図、第４図は本発明に係る如意棒型電
磁力アクチュエータの位置制御系と機械系の構成例を示
すブロック図である。図中、１と２は固定子、３と４は
コイル、５は可動子、６は絶縁部、７は駆動シャフト、
８ないし11は空隙部、12はアクチュエータユニット、13
は連結部、14は外枠、15と16はネジ部、TPはテーパを示
す。
１実施例構成を示す図、第２図は可動子にテーパを設け
た形状を採用した場合の特性を説明するための図、第３
図は第１図に示すアクチュエータを１ユニットとして用
いた本発明に係る如意棒型電磁力アクチュエータの他の
実施例構成を示す図、第４図は本発明に係る如意棒型電
磁力アクチュエータの位置制御系と機械系の構成例を示
すブロック図である。図中、１と２は固定子、３と４は
コイル、５は可動子、６は絶縁部、７は駆動シャフト、
８ないし11は空隙部、12はアクチュエータユニット、13
は連結部、14は外枠、15と16はネジ部、TPはテーパを示
す。
本発明に係る如意棒型電磁力アクチュエータは、第１図
に示すように絶縁部６を挟んでコイル３を有する左側の
固定子１とコイル４を有する右側の固定子２とを結合
し、その中空部分に可動子５を嵌め込み、コイル３、４
を励磁することによって発生する電磁吸引力を利用して
可動子５を左右の直線方向へ駆動するようにしたもので
ある。この可動子５のストロークは、その右端に固定さ
れた駆動シャフト７の先端より得られ、駆動シャフト７
は、右側の固定子２の外部へ細い孔を通して導出され
る。従って、固定子１、２及び可動子５は、強磁性体を
用いるのに対し、絶縁部６は、非磁性体を用いてもよい
が、空隙部８、９に比べて大きな空隙で構成してもよい
し、固定子１により構成する磁路と固定子２により構成
する磁路とが不連続になるように固定子１と固定子２に
よる磁路を回転させて固定してもよい。
に示すように絶縁部６を挟んでコイル３を有する左側の
固定子１とコイル４を有する右側の固定子２とを結合
し、その中空部分に可動子５を嵌め込み、コイル３、４
を励磁することによって発生する電磁吸引力を利用して
可動子５を左右の直線方向へ駆動するようにしたもので
ある。この可動子５のストロークは、その右端に固定さ
れた駆動シャフト７の先端より得られ、駆動シャフト７
は、右側の固定子２の外部へ細い孔を通して導出され
る。従って、固定子１、２及び可動子５は、強磁性体を
用いるのに対し、絶縁部６は、非磁性体を用いてもよい
が、空隙部８、９に比べて大きな空隙で構成してもよい
し、固定子１により構成する磁路と固定子２により構成
する磁路とが不連続になるように固定子１と固定子２に
よる磁路を回転させて固定してもよい。
すなわち、本発明に係る如意棒型電磁力アクチュエータ
では、左側が固定子１とコイル３により可動子５を左方
向へ移動させる可変空隙形の電磁吸引力を発生するよう
なプランジャ構成とし、右側が固定子２とコイル４によ
り可動子５を右方向へ移動させる可変空隙形の電磁吸引
力を発生するようなプランジャ構成としている。従っ
て、コイル３、４は、それぞれ可動子５に対してその移
動方向へ可変空隙形の電磁吸引力を発生するように固定
子１、２に巻回すればよく、第１図に示す突起部Ａを長
くしてここに巻回してもよいし、第１図に示すようにコ
イル３、４を巻回した場合には、突起部Ａをなくしても
よい。また、可動子５の外周部と固定子１、２の内周部
との間に存在する空隙部８、９は、可動子５のストロー
ク運動に支障のない範囲で可能な限り小さくし、可動子
５の左右両端部とこの左右両端部に対向する固定子１、
２の内面との間に存在する空隙部10、11は、所要のスト
ロークに対応して確保される。なお、ストローク制御を
行うためには図示しないが空隙部10、11のいずれかにギ
ャップセンサーが適宜取り付けられる。また、空隙部
８、９にはストローク運動における応答性の向上、円滑
な運動を保証するためにベアリングを配設してもよいこ
とは勿論である。
では、左側が固定子１とコイル３により可動子５を左方
向へ移動させる可変空隙形の電磁吸引力を発生するよう
なプランジャ構成とし、右側が固定子２とコイル４によ
り可動子５を右方向へ移動させる可変空隙形の電磁吸引
力を発生するようなプランジャ構成としている。従っ
て、コイル３、４は、それぞれ可動子５に対してその移
動方向へ可変空隙形の電磁吸引力を発生するように固定
子１、２に巻回すればよく、第１図に示す突起部Ａを長
くしてここに巻回してもよいし、第１図に示すようにコ
イル３、４を巻回した場合には、突起部Ａをなくしても
よい。また、可動子５の外周部と固定子１、２の内周部
との間に存在する空隙部８、９は、可動子５のストロー
ク運動に支障のない範囲で可能な限り小さくし、可動子
５の左右両端部とこの左右両端部に対向する固定子１、
２の内面との間に存在する空隙部10、11は、所要のスト
ロークに対応して確保される。なお、ストローク制御を
行うためには図示しないが空隙部10、11のいずれかにギ
ャップセンサーが適宜取り付けられる。また、空隙部
８、９にはストローク運動における応答性の向上、円滑
な運動を保証するためにベアリングを配設してもよいこ
とは勿論である。
本発明に係る如意棒型電磁力アクチュエータは、上述の
如く左右のプランジャ２個を用いた差動形のユニット構
成となっているが、次にこの如意棒型電磁力アクチュエ
ータの作用を説明する。
如く左右のプランジャ２個を用いた差動形のユニット構
成となっているが、次にこの如意棒型電磁力アクチュエ
ータの作用を説明する。
今、左右のプランジャが発生する力をそれぞれFL，FRと
し、磁気回路に漏れがないと仮定すれば FL＝ｆ（ｘ）IL 2 ……（１） FR＝ｆ（x0−ｘ）IR 2 ……（２） となり、これらを合計すると、可動子に右向きに働く力
Ｆは、 Ｆ＝FR−FL となる。ただし、IL，IRはそれぞれのコイルの電流であ
る。なお、ｆ（ｘ）の形は、 である。ただし、μ0は真空の透磁率、Ａは磁気回路の
断面積、Ｎはコイルの巻数である。この形は位置ｘによ
ってf0（ｘ）が大きく変化することを表しており、空隙
を精密に制御する上で不利益を招く。そこで、可動子に
テーパTPをもうけると、第２図に示すようにｘによって
あまり変化しないｆ（ｘ）を得ることができ、空隙長に
対する非線形性を改善することができる。なお、磁気回
路には必ず漏れがあることから、力FL，FRは正確に
IL 2，IR 2に比例するとは限らないが、これらは後述する
位置制御系で十分に補償可能であるから特に考慮する必
要はない。
し、磁気回路に漏れがないと仮定すれば FL＝ｆ（ｘ）IL 2 ……（１） FR＝ｆ（x0−ｘ）IR 2 ……（２） となり、これらを合計すると、可動子に右向きに働く力
Ｆは、 Ｆ＝FR−FL となる。ただし、IL，IRはそれぞれのコイルの電流であ
る。なお、ｆ（ｘ）の形は、 である。ただし、μ0は真空の透磁率、Ａは磁気回路の
断面積、Ｎはコイルの巻数である。この形は位置ｘによ
ってf0（ｘ）が大きく変化することを表しており、空隙
を精密に制御する上で不利益を招く。そこで、可動子に
テーパTPをもうけると、第２図に示すようにｘによって
あまり変化しないｆ（ｘ）を得ることができ、空隙長に
対する非線形性を改善することができる。なお、磁気回
路には必ず漏れがあることから、力FL，FRは正確に
IL 2，IR 2に比例するとは限らないが、これらは後述する
位置制御系で十分に補償可能であるから特に考慮する必
要はない。
第１図に示すアクチュエータを１ユニットとしてこれを
複数個縦続接続して如意棒型電磁力アクチュエータを構
成した例を示したのが第３図である。第３図に示す例
は、可動子５の一端に固定された駆動シャフト７を隣接
するユニットの固定子に連結して縦続接続したものであ
る。従って、この如意棒型電磁力アクチュエータの制御
は、例えば如意棒の長さX*で指定される或る位置指令に
対してユニット数ｎでこれを等分し、各ユニットの位置
指令x*とすればよい。すなわち、 x*＝（X*−X0）/n ……（５） ただし、X0は如意棒の最大長と最小長の平均である。こ
れは、各ユニットへの指令は、同一の長さだけ伸びる
（又は縮む）ように送ることを意味している。この場合
の協調制御はきわめて容易に行える。
複数個縦続接続して如意棒型電磁力アクチュエータを構
成した例を示したのが第３図である。第３図に示す例
は、可動子５の一端に固定された駆動シャフト７を隣接
するユニットの固定子に連結して縦続接続したものであ
る。従って、この如意棒型電磁力アクチュエータの制御
は、例えば如意棒の長さX*で指定される或る位置指令に
対してユニット数ｎでこれを等分し、各ユニットの位置
指令x*とすればよい。すなわち、 x*＝（X*−X0）/n ……（５） ただし、X0は如意棒の最大長と最小長の平均である。こ
れは、各ユニットへの指令は、同一の長さだけ伸びる
（又は縮む）ように送ることを意味している。この場合
の協調制御はきわめて容易に行える。
本発明に係る如意棒型電磁力アクチュエータの位置制御
系と機械系の構成例を示したのが第４図である。この第
４図に示すように力指令F*は電流制御系の応答速度で実
現できるから、位置制御系は位置指令x*と位置信号ｘよ
り力指令F*を生成するサーボ補償器21、力指令F*に応じ
てプランジャに駆動力Ｆを与えるイコライザと電流制御
系22による簡単な構成で実現可能であり、位置制御の応
答を増すために、いわゆる速度帰還25を施している。つ
まり、サーボ補償器21からの力指令F*が位置制御系の出
力として与えられ、そのとき、左右のコイルに流すべき
電流の指令値IL *，IR *がイコライザによって与えられ
る。これらは外から見た場合、力指令F*を与えることに
よって、電流制御の遅れγiのみで忠実に所望の力Ｆを
実現するブロックと見ることができる。
系と機械系の構成例を示したのが第４図である。この第
４図に示すように力指令F*は電流制御系の応答速度で実
現できるから、位置制御系は位置指令x*と位置信号ｘよ
り力指令F*を生成するサーボ補償器21、力指令F*に応じ
てプランジャに駆動力Ｆを与えるイコライザと電流制御
系22による簡単な構成で実現可能であり、位置制御の応
答を増すために、いわゆる速度帰還25を施している。つ
まり、サーボ補償器21からの力指令F*が位置制御系の出
力として与えられ、そのとき、左右のコイルに流すべき
電流の指令値IL *，IR *がイコライザによって与えられ
る。これらは外から見た場合、力指令F*を与えることに
よって、電流制御の遅れγiのみで忠実に所望の力Ｆを
実現するブロックと見ることができる。
なお、第４図におけるGP（ｓ）、KPの設計には、古典制
御理論・現代制御理論いずれを用いてもよい。また、1/
（sM＋Ｂ）のブロック23および1/sのブロック24はアク
チュエータの物理的構造を表現したものであり、ここ
で、Ｍは可動部分の実効質量、Ｂは摩擦抵抗係数であ
る。またFDは外力である。
御理論・現代制御理論いずれを用いてもよい。また、1/
（sM＋Ｂ）のブロック23および1/sのブロック24はアク
チュエータの物理的構造を表現したものであり、ここ
で、Ｍは可動部分の実効質量、Ｂは摩擦抵抗係数であ
る。またFDは外力である。
上記位置の制御系において、位置指令x*は各ユニット毎
に与えられる指令であり、実際位置Ｘとの偏差から力指
令F*を作る。なおブロック21のサーボ補償器GP（ｓ）は
積分器を含み、 で与えられる。
に与えられる指令であり、実際位置Ｘとの偏差から力指
令F*を作る。なおブロック21のサーボ補償器GP（ｓ）は
積分器を含み、 で与えられる。
イコライザと電流制御系のブロック22は、力指令F*に対
応する電流指令IR *，IL *を生成するイコライザと、その
電流指令を実現するための電流制御系で構成されるが、
次にその具体的な構成例を説明する。第５図は力指令か
ら電流指令を生成するイコライザの構成例を示すブロッ
ク図、第６図は電流制御系の構成例を示すブロック図で
ある。
応する電流指令IR *，IL *を生成するイコライザと、その
電流指令を実現するための電流制御系で構成されるが、
次にその具体的な構成例を説明する。第５図は力指令か
ら電流指令を生成するイコライザの構成例を示すブロッ
ク図、第６図は電流制御系の構成例を示すブロック図で
ある。
第５図に示すイコライザでは、力指令F*が位置制御系の
出力として与えられると、ブロック31は力指令F*≧０の
ときだけ働いて力指令F*をそのまま出力する。これに対
してブロック32とブロック33は、前記（２）式の逆算を
行う部分であり、力指令F*を実現するための電流指令IR
*を作る。
出力として与えられると、ブロック31は力指令F*≧０の
ときだけ働いて力指令F*をそのまま出力する。これに対
してブロック32とブロック33は、前記（２）式の逆算を
行う部分であり、力指令F*を実現するための電流指令IR
*を作る。
他方、力指令F*＜０のときには、左側のコイルを生かす
必要があるためブロック34が働く。ブロック35,36は前
述のブロック32,33と同じく前記（１）式の逆算をする
部分であり、力指令F*を実現するための電流指令IR *を
作る。言い換えると、右向きの力指令が与えられるとき
には右側コイルを励磁し、左向きの力指令が与えられる
ときには左側コイルを励磁する必要があるが、この振り
分けを行うものがブロック31と34である。これに対し
て、ブロック32、33、及びブロック35、36は、各々の力
指令を実現するために流すべき電流の値（これが電流制
御系への指令となる）を演算する部分である。ブロック
32、35の部分は、第２図の逆関数であって、ダイオード
を用いた折れ線近似などで実現すればよい。
必要があるためブロック34が働く。ブロック35,36は前
述のブロック32,33と同じく前記（１）式の逆算をする
部分であり、力指令F*を実現するための電流指令IR *を
作る。言い換えると、右向きの力指令が与えられるとき
には右側コイルを励磁し、左向きの力指令が与えられる
ときには左側コイルを励磁する必要があるが、この振り
分けを行うものがブロック31と34である。これに対し
て、ブロック32、33、及びブロック35、36は、各々の力
指令を実現するために流すべき電流の値（これが電流制
御系への指令となる）を演算する部分である。ブロック
32、35の部分は、第２図の逆関数であって、ダイオード
を用いた折れ線近似などで実現すればよい。
上記のようにして生成された電流指令IL *，IR *が与えら
れれば、通常の制御手法に従って電流制御系を構成する
ことができ、そのブロック図を示したのが第６図であ
る。ここで、EL，ERは左右それぞれのコイルの電圧（こ
れが実際の制御入力）、L,Rはコイルのインダクタンス
および抵抗である。
れれば、通常の制御手法に従って電流制御系を構成する
ことができ、そのブロック図を示したのが第６図であ
る。ここで、EL，ERは左右それぞれのコイルの電圧（こ
れが実際の制御入力）、L,Rはコイルのインダクタンス
および抵抗である。
電流制御器41、45としては、古典制御理論に従って、 とするので十分であろうが、現代制御理論を用いて構成
すればさらに好成績が期待できる。
すればさらに好成績が期待できる。
第６図に示す電流制御系では、電流実際値（IR又はIL）
が負帰還されて電流指令値（IR *又はIL *）との偏差がと
られ、電流制御器41、45〔PI制御器GI（ｓ）〕を通じて
コイルに加えるべき電圧の演算が行われる。KVは可動子
の動きによって生じる速度逆起電力であるが、電流制御
器41、45のゲインを十分大きくすれば押さえることがで
きる。なお、電流制御器41、45に積分器が入っているの
はアクチュエータの持っているゼロ点を相殺するためで
あるが、詳細は、DCモータの電流制御系と同じであるか
ら省略する。
が負帰還されて電流指令値（IR *又はIL *）との偏差がと
られ、電流制御器41、45〔PI制御器GI（ｓ）〕を通じて
コイルに加えるべき電圧の演算が行われる。KVは可動子
の動きによって生じる速度逆起電力であるが、電流制御
器41、45のゲインを十分大きくすれば押さえることがで
きる。なお、電流制御器41、45に積分器が入っているの
はアクチュエータの持っているゼロ点を相殺するためで
あるが、詳細は、DCモータの電流制御系と同じであるか
ら省略する。
第７図は本発明に係る如意棒型電磁力アクチュエータを
ロボットアームに使用した例を示す図であり、51はロボ
ットアーム、52は如意棒型電磁力アクチュエータ、53は
54は連結部、55は支点を示す。
ロボットアームに使用した例を示す図であり、51はロボ
ットアーム、52は如意棒型電磁力アクチュエータ、53は
54は連結部、55は支点を示す。
アクチュエータをロボットアームに使用する場合、大き
なトルクが得られれば支点55の近傍に配設でき、その結
果短いストロークでもロボットアームを所望の量だけ駆
動できる。本発明に係る如意棒型電磁力アクチュエータ
は、可変空隙形の電磁吸引力を利用して可動子を吸引す
ることによって大きなトルクを得ることができ、さらに
これらを縦続接続することによって長いストロークを得
ることができるが、第７図に示すようにロボットアーム
51の支点55の近傍に配設すれば長ストローク化への要求
は軽減される。
なトルクが得られれば支点55の近傍に配設でき、その結
果短いストロークでもロボットアームを所望の量だけ駆
動できる。本発明に係る如意棒型電磁力アクチュエータ
は、可変空隙形の電磁吸引力を利用して可動子を吸引す
ることによって大きなトルクを得ることができ、さらに
これらを縦続接続することによって長いストロークを得
ることができるが、第７図に示すようにロボットアーム
51の支点55の近傍に配設すれば長ストローク化への要求
は軽減される。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従来
の電気アクチュエータは、回転形であり固定空隙形でフ
レミングの左手の法則により電界と直角の方向に作用す
る電磁力を利用しているため、長トスロークではあるが
微弱なトルクしか発生できなかったのに対して、本発明
に係る如意棒型電磁力アクチュエータは、可動子に対し
て磁界と同じ方向に可変空隙形の電磁吸引力を作用させ
直線方向に伸縮するような構造にしているため、従来の
ものに比べて100倍、現在の製造レベルでも60倍程度の
極めて強い力を発生させることができる。しかもこれを
ユニットとして複数個縦続接続することによって各ユニ
ットで所望の力を発生させながら長ストローク化に対応
できる。また、１ユニットにプランジャ２個を用いて差
動形としているので、正負方向の力を全く対等に発生で
き、ストローク制御の精度の向上を図ることができる。
さらには、位置（空隙）を制御することによってストロ
ークを連続的に制御することができる。また、本発明に
係る如意棒型電磁力アクチュエータユニットの発生する
電磁吸引力は入力電流および空隙に関して基本的に非線
形の性質をもっているが、イコライザを使用したり可動
子部分にテーパを設けることによって線形化を図ること
ができる。
の電気アクチュエータは、回転形であり固定空隙形でフ
レミングの左手の法則により電界と直角の方向に作用す
る電磁力を利用しているため、長トスロークではあるが
微弱なトルクしか発生できなかったのに対して、本発明
に係る如意棒型電磁力アクチュエータは、可動子に対し
て磁界と同じ方向に可変空隙形の電磁吸引力を作用させ
直線方向に伸縮するような構造にしているため、従来の
ものに比べて100倍、現在の製造レベルでも60倍程度の
極めて強い力を発生させることができる。しかもこれを
ユニットとして複数個縦続接続することによって各ユニ
ットで所望の力を発生させながら長ストローク化に対応
できる。また、１ユニットにプランジャ２個を用いて差
動形としているので、正負方向の力を全く対等に発生で
き、ストローク制御の精度の向上を図ることができる。
さらには、位置（空隙）を制御することによってストロ
ークを連続的に制御することができる。また、本発明に
係る如意棒型電磁力アクチュエータユニットの発生する
電磁吸引力は入力電流および空隙に関して基本的に非線
形の性質をもっているが、イコライザを使用したり可動
子部分にテーパを設けることによって線形化を図ること
ができる。
第１図は本発明に係る如意棒型電磁力アクチュエータの
１実施例構成を示す図、第２図は可動子にテーパを設け
た形状を採用した場合の特性を説明するための図、第３
図は第１図に示すアクチュエータを１ユニットとして用
いた本発明に係る如意棒型電磁力アクチュエータの他の
実施例構成を示す図、第４図は本発明に係る如意棒型電
磁力アクチュエータの位置制御系と機械系の構成例を示
すブロック図、第５図は力指令から電流指令を生成する
イコライザの構成例を示すブロック図、第６図は電流制
御系の構成例を示すブロック図、第７図は本発明に係る
如意棒型電磁力アクチュエータをロボットアームに使用
した例を示す図である。 １と２……固定子、３と４……コイル、５……可動子、
６……絶縁部、７……駆動シャフト、８ないし11……空
隙部、12……アクチュエータユニット、13と17……連結
部、14……外枠、15と16……ネジ部。
１実施例構成を示す図、第２図は可動子にテーパを設け
た形状を採用した場合の特性を説明するための図、第３
図は第１図に示すアクチュエータを１ユニットとして用
いた本発明に係る如意棒型電磁力アクチュエータの他の
実施例構成を示す図、第４図は本発明に係る如意棒型電
磁力アクチュエータの位置制御系と機械系の構成例を示
すブロック図、第５図は力指令から電流指令を生成する
イコライザの構成例を示すブロック図、第６図は電流制
御系の構成例を示すブロック図、第７図は本発明に係る
如意棒型電磁力アクチュエータをロボットアームに使用
した例を示す図である。 １と２……固定子、３と４……コイル、５……可動子、
６……絶縁部、７……駆動シャフト、８ないし11……空
隙部、12……アクチュエータユニット、13と17……連結
部、14……外枠、15と16……ネジ部。
Claims (6)
- 【請求項１】電磁吸引力により直線移動する可動子、該
可動子の移動方向に２分されて可動子の両先端との間で
それぞれ可変空隙を形成する突出部を有し可動子を被う
ように配設した固定子、２分されたそれぞれの固定子に
巻回され可動子に対して互いに反対の移動方向へ可変空
隙形の電磁吸引力を発生するコイル、及び位置指令によ
りそれぞれのコイルを励起して２分された固定子間の電
磁吸引力の差により可動子の位置を連続的に制御する制
御手段からなることを特徴とする如意棒型電磁力アクチ
ュエータ。 - 【請求項２】固定子の突出部の先端にテーパを設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の如意棒型電
磁力アクチュエータ。 - 【請求項３】制御手段は、イコライザにより位置制御系
の力指令に対応する電流指令を生成しコイルを励磁する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の如意棒型
電磁力アクチュエータ。 - 【請求項４】電磁吸引力により直線移動する可動子、該
可動子の移動方向に２分されて可動子の両先端との間で
それぞれ可変空隙を形成する突出部を有し可動子を被う
ように配設した固定子、２分されたそれぞれの固定子に
巻回され可動子に対して互いに反対の移動方向へ可変空
隙形の電磁吸引力を発生するコイルからなる複数個のア
クチュエータユニットを従続接続すると共に、位置指令
により各アクチュエータユニットのそれぞれのコイルを
励起して２分された固定子間の電磁吸引力の差により可
動子の位置を連続的に制御する制御手段を備えたことを
特徴とする如意棒型電磁力アクチュエータ。 - 【請求項５】各アクチュエータユニットの固定子の突出
部の先端にテーパを設けたことを特徴とする特許請求の
範囲第４項記載の如意棒型電磁力アクチュエータ。 - 【請求項６】制御手段は、イコライザにより位置制御系
の力指令に対応する電流指令を生成しコイルを励磁する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の如意棒型
電磁力アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60268771A JPH0721729B2 (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 如意棒型電磁力アクチユエ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60268771A JPH0721729B2 (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 如意棒型電磁力アクチユエ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62128302A JPS62128302A (ja) | 1987-06-10 |
| JPH0721729B2 true JPH0721729B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=17463070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60268771A Expired - Lifetime JPH0721729B2 (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 如意棒型電磁力アクチユエ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0721729B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009044429A1 (ja) * | 2007-10-03 | 2009-04-09 | Mitsubishi Electric Corporation | 電磁操作装置およびそれを用いた開閉器 |
| JP7411325B2 (ja) | 2018-12-26 | 2024-01-11 | 富士通コンポーネント株式会社 | 計測器 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5627893U (ja) * | 1979-08-08 | 1981-03-16 | ||
| JPS57154291U (ja) * | 1981-03-20 | 1982-09-28 | ||
| JPS5810946A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-01-21 | Fujitsu Ltd | 信号断検出方式 |
| FR2553567B1 (fr) * | 1983-10-14 | 1987-03-20 | Marchal Equip Auto | Verin electromagnetique comportant au moins deux circuits magnetiques distincts |
-
1985
- 1985-11-29 JP JP60268771A patent/JPH0721729B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62128302A (ja) | 1987-06-10 |
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