JPH10299724A - Stepping cylinder - Google Patents
Stepping cylinderInfo
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- JPH10299724A JPH10299724A JP11295297A JP11295297A JPH10299724A JP H10299724 A JPH10299724 A JP H10299724A JP 11295297 A JP11295297 A JP 11295297A JP 11295297 A JP11295297 A JP 11295297A JP H10299724 A JPH10299724 A JP H10299724A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タによる回転角変位を油圧シリンダの軸方向変位に変換
するステッピングシリンダに係り、特に、手動操作から
自動モードへ切り替える時の衝撃を防止するステッピン
グシリンダに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stepping cylinder for converting a rotational angular displacement by a stepping motor into an axial displacement of a hydraulic cylinder, and more particularly to a stepping cylinder for preventing an impact when switching from a manual operation to an automatic mode. Things.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ステッピングシリンダは、ステッピング
モータによる回転角変位を油圧シリンダの軸方向変位に
変換すると共に油圧による強力な力を得ることができ
る。その構成は、図５に示されるように、ピストン２を
移動させるための動作油のポートを、ピストン内に形成
したスリーブ６に開口させ、このスリーブ６内に上記ポ
ートを開閉するスプール１１を収容し、スプール１１の
移動位置に応じて動作油の流路が切り替わるように構成
（弁を形成）すると共に、このスプール１１にボールネ
ジ１５を挿通し、このボールネジ１５にステッピングモ
ータ１４を連結し、このステッピングモータ１４の回転
によりスプール１１を軸方向に移動させ、このスプール
１１の移動に追随してピストン２が移動するようにした
ものである。2. Description of the Related Art A stepping cylinder converts a rotational angular displacement by a stepping motor into an axial displacement of a hydraulic cylinder and can obtain a strong force by hydraulic pressure. As shown in FIG. 5, the structure is such that a port for operating oil for moving the piston 2 is opened in a sleeve 6 formed in the piston, and a spool 11 for opening and closing the port is housed in the sleeve 6. A configuration (a valve is formed) so that the flow path of the operating oil is switched according to the moving position of the spool 11, a ball screw 15 is inserted into the spool 11, and a stepping motor 14 is connected to the ball screw 15. The rotation of the stepping motor 14 moves the spool 11 in the axial direction, and the piston 2 moves following the movement of the spool 11.
【０００３】ステッピングモータ１４の回転角変位は微
小角刻みで正確に与えることができるので、ピストン２
の位置制御はオープンループにて、即ち位置センサがな
くとも精密に行うことができる。[0003] Since the rotational angular displacement of the stepping motor 14 can be accurately given in small angular increments, the piston 2
Can be accurately controlled in an open loop, that is, without a position sensor.
【０００４】この種のステッピングシリンダは、その位
置制御の正確さ、容易さから、種々の分野で使用され
る。[0004] Stepping cylinders of this kind are used in various fields because of their precise and easy position control.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の油圧
シリンダを使用していた設備では、油圧シリンダの運転
前に手動による位置合わせを行っていた。この設備に従
来の油圧シリンダに代えてステッピングシリンダを導入
しようとすると、手動による位置合わせが問題となる。
なぜなら、油圧が印加され、ステッピングモータが励磁
されていると手動でピストンを移動できないから、油圧
の印加を停止し、ステッピングモータの励磁を停止して
位置合わせを行うことになる。ところが、この手動によ
る位置合わせの後、油圧を印加し、ステッピングモータ
を励磁すると、このステッピングシリンダは急激にピス
トンを移動させようとする。このためピストンのロッド
を介して対象物に衝撃が及んでしまう。In the equipment using a conventional hydraulic cylinder, manual alignment was performed before the operation of the hydraulic cylinder. If an attempt is made to introduce a stepping cylinder instead of a conventional hydraulic cylinder into this equipment, manual alignment becomes a problem.
Because the piston cannot be moved manually when the oil pressure is applied and the stepping motor is excited, the application of the oil pressure is stopped, the excitation of the stepping motor is stopped, and the positioning is performed. However, when the hydraulic pressure is applied after the manual alignment and the stepping motor is excited, the stepping cylinder tends to move the piston rapidly. For this reason, an impact is exerted on the target object via the rod of the piston.
【０００６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、手動操作から自動モードへ切り替える時の衝撃を防
止するステッピングシリンダを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a stepping cylinder which solves the above-mentioned problems and prevents an impact when switching from a manual operation to an automatic mode.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、油圧シリンダのピストン内にスリーブを形
成し、このスリーブに軸方向移動自在にスプールを収容
し、スプールの移動位置に応じて動作油の流路が切り替
わるように構成すると共に、上記スプールがステッピン
グモータに連結されたボールネジの回転により移動する
ようにしたステッピングシリンダにおいて、上記スリー
ブに上記スプールの移動によって付勢されるバネを設け
たものである。According to the present invention, a sleeve is formed in a piston of a hydraulic cylinder, and a spool is accommodated in the sleeve so as to be movable in the axial direction. In the stepping cylinder in which the flow path of the operating oil is switched and the spool is moved by rotation of a ball screw connected to a stepping motor, a spring biased by the movement of the spool to the sleeve is provided. It is provided.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【０００９】図１に示されるように、本発明のステッピ
ングシリンダにあっては、油圧シリンダ１にピストン２
が収容されている。油圧シリンダ１内は、ピストン２に
よってロッド側油室３とヘッド側油室４とに区画されて
いる。ピストン２内にはその軸心部にボールネジ収容部
５とスリーブ６とが形成されている。スリーブ６は、ピ
ストン２のヘッド部７の内面よりロッド側に所定の奥行
きまで形成されており、そこから奥は径の細いボールネ
ジ収容部５となっている。スリーブ６には、ロッド側油
室３に連通する油路８と、ヘッド側油室４に連通する油
路９と、油圧シリンダ１外に連通する油路１０とが開口
されている。スリーブ６には軸方向移動自在にスプール
１１が収容されている。スプール１１は、ロッド側の端
部とヘッド側の端部とがそれぞれスリーブ６の内径にほ
ぼ等しい外径になっている。スプール１１の移動位置
（スリーブ６との相対位置）に応じて、ロッド側油室３
に連通する油路８及び油圧シリンダ外に連通する油路１
０が開閉されるように構成されており、ヘッド側油室４
に連通する油路９はスプール１１の移動位置によらず開
くように構成されている。スプール１１がロッド側油室
３に連通する油路８を開く位置にあると、ロッド側油室
３がヘッド側油室４に連通し、逆に、スプール１１が油
圧シリンダ１外に連通する油路１０を開く位置にある
と、ヘッド側油室４が油圧シリンダ１外に連通すること
になる。ロッド側油室３がヘッド側油室４に連通したと
きには、ピストンの受圧面積の相違によりピストンがロ
ッド側に移動し、相対的にスプール１１がヘッド側に移
動する。ヘッド側油室４が油圧シリンダ１外に連通した
ときには、動作油が排出されてピストン２がヘッド側に
移動し、相対的にスプール１１がロッド側に移動する。
図１には、スプール１１が中立のバランス位置にある状
態が示されている。油圧シリンダ１外には、ロッド側油
室３に給油圧力ＰS で油圧を印加するポンプ１２が設け
られていると共に、排出圧力ＰT で動作油を排出するた
めのタンク１３が設けられている。As shown in FIG. 1, in a stepping cylinder according to the present invention, a hydraulic cylinder 1 is
Is housed. The inside of the hydraulic cylinder 1 is partitioned by a piston 2 into a rod-side oil chamber 3 and a head-side oil chamber 4. A ball screw housing 5 and a sleeve 6 are formed in the piston 2 at its axial center. The sleeve 6 is formed to a predetermined depth from the inner surface of the head portion 7 of the piston 2 to the rod side, and from the depth to the ball screw housing portion 5 having a small diameter. The sleeve 6 has an oil passage 8 communicating with the rod-side oil chamber 3, an oil passage 9 communicating with the head-side oil chamber 4, and an oil passage 10 communicating with the outside of the hydraulic cylinder 1. A spool 11 is accommodated in the sleeve 6 so as to be movable in the axial direction. The end of the spool 11 on the rod side and the end on the head side each have an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the sleeve 6. Depending on the moving position of the spool 11 (relative position with respect to the sleeve 6), the rod-side oil chamber 3
8 that communicates with the hydraulic cylinder and 1 that communicates outside the hydraulic cylinder
0 is opened and closed, and the head side oil chamber 4
The oil passage 9 communicating with the spool 11 is configured to open regardless of the moving position of the spool 11. When the spool 11 is located at a position where the oil passage 8 communicating with the rod-side oil chamber 3 is opened, the rod-side oil chamber 3 communicates with the head-side oil chamber 4, and conversely, the spool 11 communicates with the outside of the hydraulic cylinder 1. When the path 10 is in the position to open, the head side oil chamber 4 communicates with the outside of the hydraulic cylinder 1. When the rod-side oil chamber 3 communicates with the head-side oil chamber 4, the piston moves to the rod side due to the difference in pressure receiving area of the piston, and the spool 11 relatively moves to the head side. When the head side oil chamber 4 communicates with the outside of the hydraulic cylinder 1, the operating oil is discharged, the piston 2 moves to the head side, and the spool 11 relatively moves to the rod side.
FIG. 1 shows a state where the spool 11 is at a neutral balance position. The outer hydraulic cylinder 1, together with the pump 12 to apply a hydraulic pressure to the rod side oil chamber 3 by the fueling pressure P S is provided, it is provided a tank 13 for discharging the operation oil at the discharge pressure P T .
【００１０】油圧シリンダには、駆動パルスに応じて微
小角刻みで回転するステッピングモータ１４が取り付け
られている。このステッピングモータ１４の回転軸には
ボールネジ１５が連結されている。このボールネジ１５
は、ピストン２に軸方向に挿通されている。このボール
ネジ１５にはスプール１１が螺合されているが、このス
プール１１は回転が規制されている。従って、ボールネ
ジ１５が回転するとスプール１１が軸方向に移動するよ
うになっている。The hydraulic cylinder is provided with a stepping motor 14 that rotates at minute intervals in accordance with a drive pulse. A ball screw 15 is connected to a rotation shaft of the stepping motor 14. This ball screw 15
Are inserted through the piston 2 in the axial direction. The spool 11 is screwed into the ball screw 15, and the rotation of the spool 11 is restricted. Therefore, when the ball screw 15 rotates, the spool 11 moves in the axial direction.
【００１１】スリーブ６には、スプール１１の移動によ
って付勢されるバネ１６がスプール１１の軸方向両側に
設けられている。一方のバネ１６は、スリーブ６とボー
ルネジ収容部５との段差に当接され、他方のバネ１６
は、ヘッド部７の内面に当接されている。従って、これ
らのバネ１６は、スプール１１がロッド側に移動すれば
ヘッド側に戻す力を持ち、スプール１１がヘッド側に移
動すればロッド側に戻す力を持つことになる。図１のよ
うに、スプール１１が中立のバランス位置にある状態で
は、バネ１６も中立の状態となっている。The sleeve 6 is provided with springs 16 urged by the movement of the spool 11 on both axial sides of the spool 11. One spring 16 is in contact with a step between the sleeve 6 and the ball screw housing 5, and the other spring 16
Are in contact with the inner surface of the head 7. Therefore, these springs 16 have a force to return to the head side when the spool 11 moves to the rod side, and have a force to return to the rod side when the spool 11 moves to the head side. As shown in FIG. 1, when the spool 11 is in the neutral balance position, the spring 16 is also in the neutral state.
【００１２】図２及び図３に、ピストンを手動で移動さ
せる装置を示す。FIGS. 2 and 3 show an apparatus for manually moving the piston.
【００１３】図２のものは、ステッピングシリンダ２１
のロッド２２に、手動部材２３が装着されており、この
手動部材２３をステッピングシリンダ２１の軸方向に移
動させるてこ式手動具２４が設けられている。図３のも
のは、ステッピングシリンダ２１のロッド２２に、歯付
きの手動部材３３が装着されており、この歯に噛み合わ
された歯車（図示せず）と、この歯車を回転させて手動
部材３３を移動させるハンドル３４が設けられている。FIG. 2 shows a stepping cylinder 21.
A manual member 23 is mounted on the rod 22 of this embodiment, and a lever-type manual tool 24 for moving the manual member 23 in the axial direction of the stepping cylinder 21 is provided. In FIG. 3, a toothed manual member 33 is mounted on the rod 22 of the stepping cylinder 21, and a gear (not shown) meshed with the teeth and the manual member 33 are rotated by rotating the gear. A handle 34 for movement is provided.
【００１４】図１のステッピングシリンダの動作を説明
する。The operation of the stepping cylinder shown in FIG. 1 will be described.
【００１５】スリーブ６には、スプール１１の軸方向両
側にスプール１１が移動できる空間があり、その長さを
バルブストローク量と言う（バルブたまり量とも言
う）。しかし、油圧が印加されていると、メカニカルフ
ィードバックが働くため、スリーブ６とスプール１１と
がバランス位置と呼ばれる、ある決まった相対位置関係
を保とうとする。The sleeve 6 has spaces on both sides in the axial direction of the spool 11 in which the spool 11 can move. The length of the space is referred to as a valve stroke amount (also referred to as a valve accumulation amount). However, when hydraulic pressure is applied, mechanical feedback acts, so that the sleeve 6 and the spool 11 try to maintain a certain relative positional relationship called a balance position.
【００１６】油圧の印加を停止して行う手動モードで
は、人力によりピストン２が移動される。従来技術で
は、ステッピングモータを励磁したまま行うと、スリー
ブ６がスプール１１に関係なく移動していた。また、バ
ルブストローク量以上にスリーブ６を移動させるため
に、ステッピングモータの励磁を停止した場合、スプー
ル１１がスリーブ端に当るとスプール１１も移動される
ようになる。本発明にあっては、油圧の印加を停止し、
ステッピングモータの励磁を停止して行う。このときス
リーブ６にスプール１１の移動によって付勢されるバネ
１６が設けられているので、スリーブ６が移動すると、
バネ１６の力によりスプール１１が移動する。このため
スリーブ６とスプール１１との相対位置関係がバランス
位置に保持されつつピストン２が移動されることにな
る。In the manual mode in which the application of the hydraulic pressure is stopped, the piston 2 is moved manually. In the related art, when the stepping motor is performed while being excited, the sleeve 6 moves regardless of the spool 11. When the excitation of the stepping motor is stopped in order to move the sleeve 6 beyond the valve stroke, the spool 11 is also moved when the spool 11 hits the end of the sleeve. In the present invention, the application of the hydraulic pressure is stopped,
This is performed by stopping the excitation of the stepping motor. At this time, since the spring 16 is provided on the sleeve 6 to be urged by the movement of the spool 11, when the sleeve 6 moves,
The spool 11 moves by the force of the spring 16. For this reason, the piston 2 is moved while the relative positional relationship between the sleeve 6 and the spool 11 is maintained at the balance position.
【００１７】手動による位置合わせが終了したときも、
スリーブ６とスプール１１とのバランス位置が保たれて
いる。従って、自動モードに戻すために、ステッピング
モータ１４を励磁してスプール１１を固定し、油圧を印
加しても、急激にピストンが移動されることがない。When the manual alignment is completed,
The balance position between the sleeve 6 and the spool 11 is maintained. Therefore, even when the stepping motor 14 is excited to fix the spool 11 and hydraulic pressure is applied to return to the automatic mode, the piston is not suddenly moved.
【００１８】図４は、バネ力の設定に用いる特性図であ
る。横軸はスリーブに対するスプールの相対位置であ
り、縦軸はバネ荷重である。横軸の中央に示された中立
点４０において、バネ荷重は最低（初期荷重）になり、
スプールがどちらに移動してもバネ荷重が増えるように
なっている。バルブストローク４１の両端でバネ荷重は
最高になる。従って、油圧のバランス位置にバネ力の中
立点４０が重なるようにバネを設ければよいことにな
る。FIG. 4 is a characteristic diagram used for setting the spring force. The horizontal axis is the relative position of the spool with respect to the sleeve, and the vertical axis is the spring load. At the neutral point 40 shown in the center of the horizontal axis, the spring load becomes the minimum (initial load),
Whichever the spool moves, the spring load increases. The spring load is highest at both ends of the valve stroke 41. Therefore, the spring may be provided so that the neutral point 40 of the spring force overlaps the hydraulic pressure balance position.
【００１９】[0019]
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。The present invention exhibits the following excellent effects.
【００２０】（１）手動操作から自動モードへ切り替え
る時の衝撃が防止されるので、ステッピングシリンダ自
体が衝撃にさらされないことはもとより、対象物にも衝
撃が及ばなくなる。(1) Since the impact when switching from the manual operation to the automatic mode is prevented, not only the stepping cylinder itself is not exposed to the impact but also the impact on the object is eliminated.
【図１】本発明の一実施形態を示すステッピングシリン
ダの側断面図である。FIG. 1 is a side sectional view of a stepping cylinder showing one embodiment of the present invention.
【図２】手動操作機構の側面図である。FIG. 2 is a side view of a manual operation mechanism.
【図３】手動操作機構の側面図である。FIG. 3 is a side view of a manual operation mechanism.
【図４】本発明によるバネのバネ力特性図である。FIG. 4 is a spring force characteristic diagram of a spring according to the present invention.
【図５】従来のステッピングシリンダの部分側断面図で
ある。FIG. 5 is a partial side sectional view of a conventional stepping cylinder.
２ ピストン ６ スリーブ １１ スプール １４ ステッピングモータ １５ ボールネジ １６ バネ 2 Piston 6 Sleeve 11 Spool 14 Stepping motor 15 Ball screw 16 Spring
Claims (1)
形成し、このスリーブに軸方向移動自在にスプールを収
容し、スプールの移動位置に応じて動作油の流路が切り
替わるように構成すると共に、上記スプールがステッピ
ングモータに連結されたボールネジの回転により移動す
るようにしたステッピングシリンダにおいて、上記スリ
ーブに上記スプールの移動によって付勢されるバネを設
けたことを特徴とするステッピングシリンダ。1. A sleeve is formed in a piston of a hydraulic cylinder, a spool is accommodated in the sleeve so as to be movable in an axial direction, and a flow path of operating oil is switched according to a moving position of the spool. A stepping cylinder in which a spool is moved by rotation of a ball screw connected to a stepping motor, wherein a spring biased by the movement of the spool is provided on the sleeve.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11295297A JPH10299724A (en) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | Stepping cylinder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11295297A JPH10299724A (en) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | Stepping cylinder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10299724A true JPH10299724A (en) | 1998-11-10 |
Family
ID=14599646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11295297A Pending JPH10299724A (en) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | Stepping cylinder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10299724A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008128438A1 (en) * | 2007-04-23 | 2008-10-30 | Wensheng Wu | Oil cylinder with oil-electricity mixture |
| CN102287416A (en) * | 2011-09-01 | 2011-12-21 | 无锡市长江液压缸厂 | Numeric hydraulic cylinder |
| CN104847863A (en) * | 2015-03-17 | 2015-08-19 | 北京理工大学 | Electro-hydraulic combined type linear motion mechanism |
| CN104930014A (en) * | 2015-06-05 | 2015-09-23 | 上海美西为机电设备有限公司 | Digital servo hydraulic cylinder |
| CN105179376A (en) * | 2015-08-13 | 2015-12-23 | 天津市泉龙工贸有限公司 | Numerical-control oil cylinder |
| CN111577686A (en) * | 2020-05-18 | 2020-08-25 | 广东志成电液科技有限公司 | Stepping hydraulic equipment and control method thereof |
-
1997
- 1997-04-30 JP JP11295297A patent/JPH10299724A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008128438A1 (en) * | 2007-04-23 | 2008-10-30 | Wensheng Wu | Oil cylinder with oil-electricity mixture |
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