JPH11135322A - アーマチュア運動を考慮して電磁アクチュエータを運転する方法 - Google Patents
アーマチュア運動を考慮して電磁アクチュエータを運転する方法Info
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- JPH11135322A JPH11135322A JP10216102A JP21610298A JPH11135322A JP H11135322 A JPH11135322 A JP H11135322A JP 10216102 A JP10216102 A JP 10216102A JP 21610298 A JP21610298 A JP 21610298A JP H11135322 A JPH11135322 A JP H11135322A
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- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
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- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
- Electromagnets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アーマチュア位置の静的な検出だけでな
く、アーマチュアの実際の速度を測定することができ
る、電磁アクチュエータを運転する方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、操作部材を操作するために電
磁アクチュエータを運転する方法に関する。この電磁ア
クチュエータは制御装置を介して給電される、支持部に
固定された少なくとも１個の電磁石と、アーマチュアを
備えている。このアーマチュアは操作部材に作用連結さ
れ、電磁石の給電時に第１の操作位置から戻しばねの力
に抗して第２の操作位置へ移動して電磁石の磁極面に接
触する。アーマチュア運動の少なくとも一部の間、戻し
ばねの操作力の変化が検出され、この変化から、アーマ
チュアのその都度の位置およびまたは運動速度が制御装
置で導き出され、この導き出された値が電磁石の駆動を
チェックするためおよびまたはこの駆動に影響与えるた
めに使用される。
く、アーマチュアの実際の速度を測定することができ
る、電磁アクチュエータを運転する方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、操作部材を操作するために電
磁アクチュエータを運転する方法に関する。この電磁ア
クチュエータは制御装置を介して給電される、支持部に
固定された少なくとも１個の電磁石と、アーマチュアを
備えている。このアーマチュアは操作部材に作用連結さ
れ、電磁石の給電時に第１の操作位置から戻しばねの力
に抗して第２の操作位置へ移動して電磁石の磁極面に接
触する。アーマチュア運動の少なくとも一部の間、戻し
ばねの操作力の変化が検出され、この変化から、アーマ
チュアのその都度の位置およびまたは運動速度が制御装
置で導き出され、この導き出された値が電磁石の駆動を
チェックするためおよびまたはこの駆動に影響与えるた
めに使用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、操作部材を操作す
るために電磁アクチュエータを運転する方法に関し、更
に詳しくは、電磁アクチュエータが支持部に固定された
少なくとも１個の電磁石を備え、この電磁石が制御装置
を介して給電され、電磁アクチュエータが更に、アーマ
チュアを備え、このアーマチュアが操作部材に作用連結
され、電磁石の給電時に第１の操作位置から戻しばねの
力に抗して第２の操作位置へ移動して電磁石の磁極面に
接触する、方法に係る。電磁石への給電が停止される
と、アーマチュアはその第１の操作位置に戻る。
るために電磁アクチュエータを運転する方法に関し、更
に詳しくは、電磁アクチュエータが支持部に固定された
少なくとも１個の電磁石を備え、この電磁石が制御装置
を介して給電され、電磁アクチュエータが更に、アーマ
チュアを備え、このアーマチュアが操作部材に作用連結
され、電磁石の給電時に第１の操作位置から戻しばねの
力に抗して第２の操作位置へ移動して電磁石の磁極面に
接触する、方法に係る。電磁石への給電が停止される
と、アーマチュアはその第１の操作位置に戻る。
【０００２】
【従来の技術】これと同様なことが、互いに間隔をおい
て２個の電磁石を配置した電磁アクチュエータについて
も当てはまる。この電磁石の間で、アーマチュアは制御
装置による電磁石への交互の給電時にそれぞれ１つの戻
しばねの力に抗してその都度その第１の操作位置で一方
の電磁石に接触し、その第２の操作位置で他方の電磁石
に接触することができる。
て２個の電磁石を配置した電磁アクチュエータについて
も当てはまる。この電磁石の間で、アーマチュアは制御
装置による電磁石への交互の給電時にそれぞれ１つの戻
しばねの力に抗してその都度その第１の操作位置で一方
の電磁石に接触し、その第２の操作位置で他方の電磁石
に接触することができる。
【０００３】このような電磁アクチュエータの運転のた
めに、電磁石が制御装置を介して給電されている限り、
アーマチュアが電磁石の磁極面に対する接触によって決
まる操作位置で確実に接触し、かつ確実に保持されるこ
とが重要である。例えば線形の特性曲線を有する戻しば
ねが使用されると、アーマチュアが給電された電磁石の
磁極面に近接する際に、線形に増大してアーマチュアに
作用するばねの戻し力に対して、累進的に増大する磁力
が反対方向に作用するので、磁極面にアーマチュアが近
接するにつれて、その運動速度が高まる。磁極面に対す
るアーマチュアの衝突速度が速いと、騒音の発生が大き
いだけでなく、極端な場合にはアーマチュアが磁極面か
ら“跳ね返る”ことになる。これは有利な場合でもせい
ぜい、運動しないで接触するまでアーマチュアが何度も
当接することになる。不利な場合には、跳ね返りが大き
く、それによってアーマチュアが磁極面に最終的に接触
せず、戻しばねの力の作用を受けて再び第１の操作位置
の方へ戻ることになる。累進的な特性曲線を有するばね
を使用すると、この作用は幾分弱まるが、それでもアー
マチュア運動の終端近くで磁力がかなり過剰になる。
めに、電磁石が制御装置を介して給電されている限り、
アーマチュアが電磁石の磁極面に対する接触によって決
まる操作位置で確実に接触し、かつ確実に保持されるこ
とが重要である。例えば線形の特性曲線を有する戻しば
ねが使用されると、アーマチュアが給電された電磁石の
磁極面に近接する際に、線形に増大してアーマチュアに
作用するばねの戻し力に対して、累進的に増大する磁力
が反対方向に作用するので、磁極面にアーマチュアが近
接するにつれて、その運動速度が高まる。磁極面に対す
るアーマチュアの衝突速度が速いと、騒音の発生が大き
いだけでなく、極端な場合にはアーマチュアが磁極面か
ら“跳ね返る”ことになる。これは有利な場合でもせい
ぜい、運動しないで接触するまでアーマチュアが何度も
当接することになる。不利な場合には、跳ね返りが大き
く、それによってアーマチュアが磁極面に最終的に接触
せず、戻しばねの力の作用を受けて再び第１の操作位置
の方へ戻ることになる。累進的な特性曲線を有するばね
を使用すると、この作用は幾分弱まるが、それでもアー
マチュア運動の終端近くで磁力がかなり過剰になる。
【０００４】電磁石の磁極面にアーマチュアが近接する
際に給電を適当に制御することにより、近接の程度に対
応して磁力を低下させることができるので、戻しばねの
戻し力の制動作用が強く働き、これに応じてアーマチュ
アが低下した速度で磁極面に“やさしく”載ることがで
きる。それによって、騒音が低減されるだけでなく、同
時に、跳ね返りの危険が実質的になくなる。
際に給電を適当に制御することにより、近接の程度に対
応して磁力を低下させることができるので、戻しばねの
戻し力の制動作用が強く働き、これに応じてアーマチュ
アが低下した速度で磁極面に“やさしく”載ることがで
きる。それによって、騒音が低減されるだけでなく、同
時に、跳ね返りの危険が実質的になくなる。
【０００５】アーマチュアが電磁石で確実に受け止めら
れるように、制御装置を介して電磁石の給電を行うため
には、アーマチュアの運動を検出し、同じ運動サイクル
で磁力に影響を与えなければならない。これは例えば、
電気誘導式センサを配置することによって可能である。
このセンサは受け止め電磁石の磁極面から所定の間隔を
おいてアーマチュアの通過を検出するので、このセンサ
を介して信号が発せられる。この信号はそして、電磁石
の給電を所定の量だけ低減し、それによって磁力を低下
させる。しかし、この方法の場合、アーマチュアが通過
する時点だけが検出され、アーマチュアの運動速度は検
出されない。例えばアーマチュアの運動に対して付加的
に反作用する戻しばねの力が運動の他の進行過程で付加
的な同じ力または反対向きの力、例えばアーマチュアガ
イドの摩擦力または操作部材に作用する無規則的な反力
が発生すると、電磁石の磁極面に接触するために全部の
磁力を必要とするように、アーマチュアの飛行速度が低
下する。センサのそばを通過する時点で給電の適当な低
減により磁力が低減されると、アーマチュアを受け止め
るのに磁力が充分でない場合が起こり得るので、アーマ
チュアが第１の操作位置の方向に戻ることになる。
れるように、制御装置を介して電磁石の給電を行うため
には、アーマチュアの運動を検出し、同じ運動サイクル
で磁力に影響を与えなければならない。これは例えば、
電気誘導式センサを配置することによって可能である。
このセンサは受け止め電磁石の磁極面から所定の間隔を
おいてアーマチュアの通過を検出するので、このセンサ
を介して信号が発せられる。この信号はそして、電磁石
の給電を所定の量だけ低減し、それによって磁力を低下
させる。しかし、この方法の場合、アーマチュアが通過
する時点だけが検出され、アーマチュアの運動速度は検
出されない。例えばアーマチュアの運動に対して付加的
に反作用する戻しばねの力が運動の他の進行過程で付加
的な同じ力または反対向きの力、例えばアーマチュアガ
イドの摩擦力または操作部材に作用する無規則的な反力
が発生すると、電磁石の磁極面に接触するために全部の
磁力を必要とするように、アーマチュアの飛行速度が低
下する。センサのそばを通過する時点で給電の適当な低
減により磁力が低減されると、アーマチュアを受け止め
るのに磁力が充分でない場合が起こり得るので、アーマ
チュアが第１の操作位置の方向に戻ることになる。
【０００６】従って、センサによるアーマチュア位置の
このような“静的な”検出が不充分であるので、給電を
左右するための適当な補正値を得るために、付加的なセ
ンサを用いておよび時間を検出して、実際のアーマチュ
ア速度を測定することを試みた。同様に、電磁石へのア
ーマチュアの近接によって生じる、電気誘導による戻し
作用を、補正信号のために導き出すことが提案された。
この補正信号は給電の変更、ひいては磁力の変更のため
に使用される。
このような“静的な”検出が不充分であるので、給電を
左右するための適当な補正値を得るために、付加的なセ
ンサを用いておよび時間を検出して、実際のアーマチュ
ア速度を測定することを試みた。同様に、電磁石へのア
ーマチュアの近接によって生じる、電気誘導による戻し
作用を、補正信号のために導き出すことが提案された。
この補正信号は給電の変更、ひいては磁力の変更のため
に使用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電磁
石への給電を左右するための適当な補正値を得るため
に、アーマチュア位置の“静的な”検出だけでなく、ア
ーマチュアの実際の速度を測定することができる、電磁
アクチュエータを運転する方法を提供することである。
石への給電を左右するための適当な補正値を得るため
に、アーマチュア位置の“静的な”検出だけでなく、ア
ーマチュアの実際の速度を測定することができる、電磁
アクチュエータを運転する方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明により、上記課題
を解決するために、異なる方法が提案される。すなわ
ち、アーマチュア運動の少なくとも一部の間、戻しばね
の操作力の変化が検出され、この変化から、アーマチュ
アのその都度の位置およびまたは運動速度が制御装置で
導き出され、この導き出された値が電磁石の駆動をチェ
ックするためおよびまたはこの駆動に影響与えるために
使用される。この解決策は、電磁石に対するアーマチュ
アの連続的に変化する位置を、ばね定数によって設定さ
れた、戻し力の比例的な変化から導き出すことができる
という認識から出発している。それによって、第１の操
作位置から第２の操作位置へのその移動中にアーマチュ
アのその都度の位置を逆推理することを可能にする“測
定値”が与えられる。なぜなら、第１の操作位置での戻
し力の大きさ、第２の操作位置での戻し力の大きさ、す
なわちアーマチュアが電磁石の磁極面に接触するときの
戻し力の大きさと、この範囲でのばね特性曲線が知られ
ているからである。この場合、戻し力の大きさはもっぱ
ら、アーマチュアの位置に依存するので、付加的に発生
する、アーマチュア運動と反対向きの力は、外乱として
“測定結果”に入り込まない。従って、磁極面からのア
ーマチュアの最低距離に対応する力を設定することによ
り、アーマチュアが磁極面に近接するときに、この力が
達成され、それに応じて電磁石の給電が補正されるや否
や、操作信号を発することができる。センサ内の構造的
寸法のために、磁極面に対する不連続な間隔をセンサ内
に必ず設けなければならないが、本発明による方法で
は、任意の間隔をおいて、すなわち磁極面のすぐ近く
に、“測定点”を設けることができる。
を解決するために、異なる方法が提案される。すなわ
ち、アーマチュア運動の少なくとも一部の間、戻しばね
の操作力の変化が検出され、この変化から、アーマチュ
アのその都度の位置およびまたは運動速度が制御装置で
導き出され、この導き出された値が電磁石の駆動をチェ
ックするためおよびまたはこの駆動に影響与えるために
使用される。この解決策は、電磁石に対するアーマチュ
アの連続的に変化する位置を、ばね定数によって設定さ
れた、戻し力の比例的な変化から導き出すことができる
という認識から出発している。それによって、第１の操
作位置から第２の操作位置へのその移動中にアーマチュ
アのその都度の位置を逆推理することを可能にする“測
定値”が与えられる。なぜなら、第１の操作位置での戻
し力の大きさ、第２の操作位置での戻し力の大きさ、す
なわちアーマチュアが電磁石の磁極面に接触するときの
戻し力の大きさと、この範囲でのばね特性曲線が知られ
ているからである。この場合、戻し力の大きさはもっぱ
ら、アーマチュアの位置に依存するので、付加的に発生
する、アーマチュア運動と反対向きの力は、外乱として
“測定結果”に入り込まない。従って、磁極面からのア
ーマチュアの最低距離に対応する力を設定することによ
り、アーマチュアが磁極面に近接するときに、この力が
達成され、それに応じて電磁石の給電が補正されるや否
や、操作信号を発することができる。センサ内の構造的
寸法のために、磁極面に対する不連続な間隔をセンサ内
に必ず設けなければならないが、本発明による方法で
は、任意の間隔をおいて、すなわち磁極面のすぐ近く
に、“測定点”を設けることができる。
【０００９】電磁石に対するアーマチュア位置のこの
“静的な”検出の代わりに、本発明による方法は“動的
な”位置検出を行うことができる。これは例えば、スト
ローク全体にわたって戻し力の変化を検出し、制御装置
に目標値として“格納”された目標進行過程からずれた
ときに適当な操作信号およびまたは補正信号を発するこ
とによって達成可能である。更に、戻し力の時間的な変
化を検出し、これからアーマチュアの運動速度を導き出
すことができる。戻し力の時間的な変化の検出により、
アーマチュアおよびまたは操作部材に付加的に作用する
無規則的な力を一緒に検出することができるので、受け
止め相での給電の変化を適当に適合させることができ
る。
“静的な”検出の代わりに、本発明による方法は“動的
な”位置検出を行うことができる。これは例えば、スト
ローク全体にわたって戻し力の変化を検出し、制御装置
に目標値として“格納”された目標進行過程からずれた
ときに適当な操作信号およびまたは補正信号を発するこ
とによって達成可能である。更に、戻し力の時間的な変
化を検出し、これからアーマチュアの運動速度を導き出
すことができる。戻し力の時間的な変化の検出により、
アーマチュアおよびまたは操作部材に付加的に作用する
無規則的な力を一緒に検出することができるので、受け
止め相での給電の変化を適当に適合させることができ
る。
【００１０】本発明の実施形では、戻しばねの戻し力の
変化の検出が戻しばねの支持部に対する押圧力の測定に
よって行われる。この構造は、例えば圧電式センサ、ス
トレンゲージ等のような定置された圧力センサを使用す
ることができるので、電気信号を伝送するための配線を
同様に定置して敷設することができるという利点がああ
る。戻し力の検出のこの形態は更に、使用されるばねの
種類に左右されないので、機械式ばね、例えば圧縮コイ
ルばねの場合だけでなく、空気ばね、ゴムばね等のよう
な他のばね要素の場合にも使用可能であるという利点が
ある。
変化の検出が戻しばねの支持部に対する押圧力の測定に
よって行われる。この構造は、例えば圧電式センサ、ス
トレンゲージ等のような定置された圧力センサを使用す
ることができるので、電気信号を伝送するための配線を
同様に定置して敷設することができるという利点がああ
る。戻し力の検出のこの形態は更に、使用されるばねの
種類に左右されないので、機械式ばね、例えば圧縮コイ
ルばねの場合だけでなく、空気ばね、ゴムばね等のよう
な他のばね要素の場合にも使用可能であるという利点が
ある。
【００１１】本発明の他の実施形では、戻しばねの操作
力の変化の検出が、電磁石と支持部の間の反力の測定に
よって行われる。この構造は、１個または複数のセンサ
を戻しばねに直接関連してセットしなくてもよいという
利点がある。通常は、電磁石は１個のケーシング内に配
置され、このケーシングは少なくとも１個の戻しばねの
支持部に連結されている。互いに間隔をおいて配置され
た２個の電磁石を備えた、冒頭に述べたようなアクチュ
エータの場合には、ケーシング自体がこのような戻しば
ねの支持部を含んでいる。ケーシングが製作技術上の理
由から複数の部分から構成され、一般的に接合面が戻し
ばねの力の作用に対して垂直に向いているので、１個ま
たは複数の圧力センサを１つまたは複数のこのような接
合面に配置することができる。アーマチュア運動時に支
持部およびまたはアクチュエータを支持部に連結するケ
ーシングに作用する交互の戻し力により、電磁石と支持
部との連結部がばねの力に作用に比例して変化する力に
よって付勢される。この力は接合面に配置された圧力セ
ンサを介して検出可能である。この場合にも、センサと
して、圧電センサまたは圧力測定ゲージを使用すること
ができる。
力の変化の検出が、電磁石と支持部の間の反力の測定に
よって行われる。この構造は、１個または複数のセンサ
を戻しばねに直接関連してセットしなくてもよいという
利点がある。通常は、電磁石は１個のケーシング内に配
置され、このケーシングは少なくとも１個の戻しばねの
支持部に連結されている。互いに間隔をおいて配置され
た２個の電磁石を備えた、冒頭に述べたようなアクチュ
エータの場合には、ケーシング自体がこのような戻しば
ねの支持部を含んでいる。ケーシングが製作技術上の理
由から複数の部分から構成され、一般的に接合面が戻し
ばねの力の作用に対して垂直に向いているので、１個ま
たは複数の圧力センサを１つまたは複数のこのような接
合面に配置することができる。アーマチュア運動時に支
持部およびまたはアクチュエータを支持部に連結するケ
ーシングに作用する交互の戻し力により、電磁石と支持
部との連結部がばねの力に作用に比例して変化する力に
よって付勢される。この力は接合面に配置された圧力セ
ンサを介して検出可能である。この場合にも、センサと
して、圧電センサまたは圧力測定ゲージを使用すること
ができる。
【００１２】本発明の他の実施形では、特に機械的なば
ねの場合の戻し力の変化の検出が、ばねの変形の測定に
よって行われる。これは例えば圧縮コイルばねの場合、
ホイートストンブリッジ回路の形をしたストレンゲージ
をばね本体に直接配置することによって達成可能であ
る。
ねの場合の戻し力の変化の検出が、ばねの変形の測定に
よって行われる。これは例えば圧縮コイルばねの場合、
ホイートストンブリッジ回路の形をしたストレンゲージ
をばね本体に直接配置することによって達成可能であ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】電磁アクチュエータの実施の形態
の概略図に基づいて、本発明による方法を詳しく説明す
る。図１には電磁アクチュエータ１が示してある。この
電磁アクチュエータは電磁石２を備え、この電磁石の磁
極面３にはアーマチュア４が付設されている。アーマチ
ュア４は案内棒５を介して操作すべき操作部材７の自由
端６に支持されている。この操作部材は第１の操作位置
において、戻しばね８を介してアーマチュア４を電磁石
２の磁極面３に対して離してストッパー９に押し付けて
保持している。
の概略図に基づいて、本発明による方法を詳しく説明す
る。図１には電磁アクチュエータ１が示してある。この
電磁アクチュエータは電磁石２を備え、この電磁石の磁
極面３にはアーマチュア４が付設されている。アーマチ
ュア４は案内棒５を介して操作すべき操作部材７の自由
端６に支持されている。この操作部材は第１の操作位置
において、戻しばね８を介してアーマチュア４を電磁石
２の磁極面３に対して離してストッパー９に押し付けて
保持している。
【００１４】電磁石２は電子制御装置１０に接続されて
いる。供給される制御信号１１に相応してこの電子制御
装置を介して電磁石のコイル１２に電流が供給される。
給電すると、磁場が発生し、この磁場によってアーマチ
ュア４が戻しばね８の戻し力に抗して電磁石２の磁極面
３の方へ移動し、第２の操作位置でこの磁極面に接触
し、給電が持続する間この第２の操作位置に保持され
る。この場合、戻しばね８は操作ストロークに相応して
圧縮される。
いる。供給される制御信号１１に相応してこの電子制御
装置を介して電磁石のコイル１２に電流が供給される。
給電すると、磁場が発生し、この磁場によってアーマチ
ュア４が戻しばね８の戻し力に抗して電磁石２の磁極面
３の方へ移動し、第２の操作位置でこの磁極面に接触
し、給電が持続する間この第２の操作位置に保持され
る。この場合、戻しばね８は操作ストロークに相応して
圧縮される。
【００１５】制御装置１０を介して電磁石２への電流供
給が遮断されると、アーマチュア４は戻しばね８の戻し
力の作用を受けて再び第１の操作位置へストッパー９ま
で戻される。ここで図示した電磁アクチュエータ１の場
合には、戻しばね８が力を感知するセンサ１３に支持さ
れている。それによって、アーマチュア移動時に変化す
る戻しばね８の戻し力を検出することができる。力を感
知するセンサ１３は例えば圧電ベースで構成可能である
ので、制御装置１０に加えられて処理される電気信号１
４が供される。第１の操作位置での戻し力と、第２の操
作位置での戻し力と、両操作位置の間隔によって定めら
れたシステムのストロークと、ばね特性曲線が知られて
いるので、力の測定によってその都度アーマチュア運動
中のアーマチュア位置の割り当てを行うことができる。
これから、要求に応じて、例えば戻し力の閾値の設定に
よって、適当な操作信号を導き出すことができるので、
この閾値に達したときに操作信号が発せられる。
給が遮断されると、アーマチュア４は戻しばね８の戻し
力の作用を受けて再び第１の操作位置へストッパー９ま
で戻される。ここで図示した電磁アクチュエータ１の場
合には、戻しばね８が力を感知するセンサ１３に支持さ
れている。それによって、アーマチュア移動時に変化す
る戻しばね８の戻し力を検出することができる。力を感
知するセンサ１３は例えば圧電ベースで構成可能である
ので、制御装置１０に加えられて処理される電気信号１
４が供される。第１の操作位置での戻し力と、第２の操
作位置での戻し力と、両操作位置の間隔によって定めら
れたシステムのストロークと、ばね特性曲線が知られて
いるので、力の測定によってその都度アーマチュア運動
中のアーマチュア位置の割り当てを行うことができる。
これから、要求に応じて、例えば戻し力の閾値の設定に
よって、適当な操作信号を導き出すことができるので、
この閾値に達したときに操作信号が発せられる。
【００１６】更に、入力信号１１から時間に関する信号
も入力可能であり、更に制御装置１０が適当な時間カウ
ンタを備えることができるので、単位時間当たりの戻し
力の変化を検出することができる。従って、アーマチュ
ア４の移動速度を導き出すことができる。この移動速度
は移動すべき質量と戻し力の大きさに依存するだけでな
く、他の外部因子、例えば摩擦抵抗等にも左右される。
それによって、このような因子も含めて訂正することが
できる。
も入力可能であり、更に制御装置１０が適当な時間カウ
ンタを備えることができるので、単位時間当たりの戻し
力の変化を検出することができる。従って、アーマチュ
ア４の移動速度を導き出すことができる。この移動速度
は移動すべき質量と戻し力の大きさに依存するだけでな
く、他の外部因子、例えば摩擦抵抗等にも左右される。
それによって、このような因子も含めて訂正することが
できる。
【００１７】ここで略示したセンサ１３の選択および配
置構造の場合、垂直に付勢する圧縮コイルばねの合力の
作用線が一般的に、ばねの幾何学的中心軸線と完全には
一致しないことを考慮しなければならない。その原因
は、周囲にわたって均一なばね付勢を許容しない、らせ
んによって生じる力の伝達方法である。そのため、力は
立設面の好ましい個所で伝えられることになる。この場
合、通常は２〜３つのはっきりした圧力中心がある。圧
力分布から、個々の力の合計点が検出可能であり、信号
発生時および信号評価時に考慮することができる。この
点の偏心的な位置はばねの立設面において反力を生じ
る。この反力は横方向力および固定端モーメント（固定
モーメント）によって示すことができる。この方法の問
題は、可動部品が圧縮コイルばねを介して支持され、既
に述べた反力のために摩擦や摩耗によって機能確実性が
損なわれるところではすべて生じる。このモーメントは
本発明の方法では、アーマチュアに伝達され、アーマチ
ュアをその垂直軸線回りに回転させる。その結果、アー
マチュア室の側方を画成する離隔ブロックに対するアー
マチュアの不所望な当接を生じ、それに伴って、摩耗す
る危険があり、無規則的に発生する摩擦作用が振動可能
なばね−質量−系に伝達されることになる。アーマチュ
ア運動のこの形態は不所望であり、従ってできるだけ小
さくすべきである。
置構造の場合、垂直に付勢する圧縮コイルばねの合力の
作用線が一般的に、ばねの幾何学的中心軸線と完全には
一致しないことを考慮しなければならない。その原因
は、周囲にわたって均一なばね付勢を許容しない、らせ
んによって生じる力の伝達方法である。そのため、力は
立設面の好ましい個所で伝えられることになる。この場
合、通常は２〜３つのはっきりした圧力中心がある。圧
力分布から、個々の力の合計点が検出可能であり、信号
発生時および信号評価時に考慮することができる。この
点の偏心的な位置はばねの立設面において反力を生じ
る。この反力は横方向力および固定端モーメント（固定
モーメント）によって示すことができる。この方法の問
題は、可動部品が圧縮コイルばねを介して支持され、既
に述べた反力のために摩擦や摩耗によって機能確実性が
損なわれるところではすべて生じる。このモーメントは
本発明の方法では、アーマチュアに伝達され、アーマチ
ュアをその垂直軸線回りに回転させる。その結果、アー
マチュア室の側方を画成する離隔ブロックに対するアー
マチュアの不所望な当接を生じ、それに伴って、摩耗す
る危険があり、無規則的に発生する摩擦作用が振動可能
なばね−質量−系に伝達されることになる。アーマチュ
ア運動のこの形態は不所望であり、従ってできるだけ小
さくすべきである。
【００１８】図２には、２個の電磁石２．１，２．２が
互いに間隔をおいて配置された電磁アクチュエータへの
本方法の適用が示してある。この電磁石の間で、アーマ
チュア４がそれぞれ１個の戻しばね８．１，８．２の力
に抗して往復運動可能である。これは図１に示したシス
テムの鏡像対称的な配置構造である。この場合、第１の
操作位置は一方の電磁石２．１に対するアーマチュア４
の接触によって決まり、第２の操作位置は他方の電磁石
２．２に対するアーマチュア４の接触によって決まる。
両電磁石２．１，２．２は複数の部分からなるケーシン
グ１５内に配置されている。個々のケーシング部分は互
いに締付け固定され、かつベース１７、例えばシリンダ
ヘッドに締付け固定されている。接合面１６は戻しばね
８の力の方向に対して横方向に向いている。戻しばね
８．１，８．２はその力の方向が反対向きであるので、
同一のばねであると仮定すると、電磁石への給電を遮断
すると、アーマチュア４は両電磁石２．１，２．２の間
の中央位置で静止する。この場合、戻しばね８．１は閉
鎖ばねとしての働きをし、戻しばね８．２は開放ばねと
しての働きをする。そして、制御装置１０を介して、設
定された制御プログラムに相応して両電磁石２．１，
２．２に交互に給電されるので、アーマチュア４ひいて
は操作部材７、例えばピストン式内燃機関のガス交換弁
は往復運動可能である。そして、制御プログラムに相応
して保持時間も設けることができるので、アーマチュア
４は設定に相応して制御装置によって、設定可能な時間
にわたって一方およびまたは他方の操作位置に保持可能
である。
互いに間隔をおいて配置された電磁アクチュエータへの
本方法の適用が示してある。この電磁石の間で、アーマ
チュア４がそれぞれ１個の戻しばね８．１，８．２の力
に抗して往復運動可能である。これは図１に示したシス
テムの鏡像対称的な配置構造である。この場合、第１の
操作位置は一方の電磁石２．１に対するアーマチュア４
の接触によって決まり、第２の操作位置は他方の電磁石
２．２に対するアーマチュア４の接触によって決まる。
両電磁石２．１，２．２は複数の部分からなるケーシン
グ１５内に配置されている。個々のケーシング部分は互
いに締付け固定され、かつベース１７、例えばシリンダ
ヘッドに締付け固定されている。接合面１６は戻しばね
８の力の方向に対して横方向に向いている。戻しばね
８．１，８．２はその力の方向が反対向きであるので、
同一のばねであると仮定すると、電磁石への給電を遮断
すると、アーマチュア４は両電磁石２．１，２．２の間
の中央位置で静止する。この場合、戻しばね８．１は閉
鎖ばねとしての働きをし、戻しばね８．２は開放ばねと
しての働きをする。そして、制御装置１０を介して、設
定された制御プログラムに相応して両電磁石２．１，
２．２に交互に給電されるので、アーマチュア４ひいて
は操作部材７、例えばピストン式内燃機関のガス交換弁
は往復運動可能である。そして、制御プログラムに相応
して保持時間も設けることができるので、アーマチュア
４は設定に相応して制御装置によって、設定可能な時間
にわたって一方およびまたは他方の操作位置に保持可能
である。
【００１９】図１に示すように、アーマチュア運動時に
生じる戻しばねの力の作用の変化を、一方の戻しばねの
支持部を介して直接検出する代わりに、図２の実施の形
態の場合には、個々のケーシング部分の間の少なくとも
１つの接合面１６に、適当な圧力センサ１３．１が配置
されている。この圧力センサは示唆的に示した連結要素
１８に対する変化する力の作用を検出する。この力はア
ーマチュア運動時に戻しばね８の変化する操作力によっ
て働く。この場合にも、センサ１３．１からの信号１４
が制御装置１０に供給される。
生じる戻しばねの力の作用の変化を、一方の戻しばねの
支持部を介して直接検出する代わりに、図２の実施の形
態の場合には、個々のケーシング部分の間の少なくとも
１つの接合面１６に、適当な圧力センサ１３．１が配置
されている。この圧力センサは示唆的に示した連結要素
１８に対する変化する力の作用を検出する。この力はア
ーマチュア運動時に戻しばね８の変化する操作力によっ
て働く。この場合にも、センサ１３．１からの信号１４
が制御装置１０に供給される。
【００２０】互いに反対方向に向いた２個の戻しばねを
備えたこのアクチュエータの場合、アーマチュア回転の
上記の問題、すなわちセンサ検出に対するアーマチュア
回転の作用と、中心からずれた不可避の力伝達の作用
は、電磁アクチュエータの圧縮コイルばねの設計の際に
既に考慮することができる。開放ばね８．２と閉鎖ばね
８．１によってアーマチュア４に作用するモーメント
は、アーマチュア４に対するその作用がつり合うので、
アーマチュア４の回転運動は生じない。これは、開放ば
ねと閉鎖ばねの異なる巻き方向によって可能である。こ
のような巻き構造の場合、最終巻きを経て伝わるばね力
は運転中、両ばねを反対方向に回転させることになる。
この反対向きのばねの回転はアーマチュアに伝達され、
伝達されるばね横方向力のモーメントが同じである場
合、アーマチュアの回転運動に影響を与えない。
備えたこのアクチュエータの場合、アーマチュア回転の
上記の問題、すなわちセンサ検出に対するアーマチュア
回転の作用と、中心からずれた不可避の力伝達の作用
は、電磁アクチュエータの圧縮コイルばねの設計の際に
既に考慮することができる。開放ばね８．２と閉鎖ばね
８．１によってアーマチュア４に作用するモーメント
は、アーマチュア４に対するその作用がつり合うので、
アーマチュア４の回転運動は生じない。これは、開放ば
ねと閉鎖ばねの異なる巻き方向によって可能である。こ
のような巻き構造の場合、最終巻きを経て伝わるばね力
は運転中、両ばねを反対方向に回転させることになる。
この反対向きのばねの回転はアーマチュアに伝達され、
伝達されるばね横方向力のモーメントが同じである場
合、アーマチュアの回転運動に影響を与えない。
【図１】１本の戻しばねを備えた簡単な電磁アクチュエ
ータを示す図である。
ータを示す図である。
【図２】２個の電磁石を備えた、ガス交換弁を操作する
ための電磁アクチュエータを示す図である。
ための電磁アクチュエータを示す図である。
１ 電磁アクチュエータ ２，２．１，２．２ 電磁石 ３ 磁極面 ４ アーマチュア ７ 操作部材 ８，８．１，８．２ 戻しばね １０ 制御装置 １２ コイル １３ センサ １５ ケーシング １６ 接合面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルテイン・ピッシンガー ドイツ連邦共和国、52072アーヒエン、グ リユーネンターレル・ストラーセ、64 (72)発明者 トーマス・エシユ ドイツ連邦共和国、52070アーヒエン、ゼ ルザー・ヴインケル、35
Claims (4)
- 【請求項１】 操作部材を操作するために電磁アクチュ
エータを運転する方法であって、電磁アクチュエータが
支持部に固定された少なくとも１個の電磁石を備え、こ
の電磁石が制御装置を介して給電され、電磁アクチュエ
ータが更に、アーマチュアを備え、このアーマチュアが
操作部材に作用連結され、電磁石の給電時に第１の操作
位置から戻しばねの力に抗して第２の操作位置へ移動し
て電磁石の磁極面に接触する、方法において、アーマチ
ュア運動の少なくとも一部の間、戻しばねの操作力の変
化が検出され、この変化から、アーマチュアのその都度
の位置およびまたは運動速度が制御装置で導き出され、
この導き出された値が電磁石の駆動をチェックするため
およびまたはこの駆動に影響与えるために使用されるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項２】 戻しばねの戻し力の変化の検出が戻しば
ねの支持部に対する押圧力の測定によって行われること
を特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 戻しばねの戻し力の変化の検出が、電磁
石と支持部の間で反力の測定によって行われることを特
徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 特に機械的なばねの場合の操作力の変化
の検出が、ばねの変形の測定によって行われることを特
徴とする請求項１記載の方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19733141 | 1997-07-31 | ||
| DE19825732A DE19825732C2 (de) | 1997-07-31 | 1998-06-09 | Verfahren zum Betrieb eines elektromagnetischen Aktuators unter Berücksichtigung der Ankerbewegung |
| DE19733141:6 | 1998-06-09 | ||
| DE19825732:5 | 1998-06-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11135322A true JPH11135322A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=26038747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10216102A Withdrawn JPH11135322A (ja) | 1997-07-31 | 1998-07-30 | アーマチュア運動を考慮して電磁アクチュエータを運転する方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6041667A (ja) |
| JP (1) | JPH11135322A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110057483A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-07-26 | 温州大学激光与光电智能制造研究院 | 一种用于偏心或偏转衔铁的直线式驱动器力性能测试装置 |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE20115471U1 (de) | 2001-09-19 | 2003-02-20 | Biester Klaus | Universelles Energieversorgungssystem |
| DE20115474U1 (de) | 2001-09-19 | 2003-02-20 | Biester Klaus | Gleichspannungs-Wandlervorrichtung |
| US7615893B2 (en) * | 2000-05-11 | 2009-11-10 | Cameron International Corporation | Electric control and supply system |
| DE20115473U1 (de) * | 2001-09-19 | 2003-02-20 | Biester Klaus | Universelles Energieversorgungssystem |
| DE20018560U1 (de) * | 2000-10-30 | 2002-03-21 | Cameron Gmbh | Steuer- und Versorgungssystem |
| JP3617413B2 (ja) * | 2000-06-02 | 2005-02-02 | 日産自動車株式会社 | 電磁駆動弁の制御装置 |
| DE50014802D1 (de) * | 2000-08-18 | 2008-01-03 | Cameron Int Corp | Linearbetätigungsvorrichtung |
| EP1387927A1 (de) * | 2001-05-14 | 2004-02-11 | Heinz Leiber | Elektromagnetische stelleinrichtung |
| US7020271B2 (en) * | 2003-06-12 | 2006-03-28 | Barbara Isabel Hummel | Ring control device |
| DE20115475U1 (de) * | 2001-09-19 | 2003-02-20 | Biester Klaus | Gleichspannungs-Wandlervorrichtung |
| US7933109B2 (en) * | 2005-06-16 | 2011-04-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Electromagnetic switching device and method for the operation thereof |
| US7483253B2 (en) * | 2006-05-30 | 2009-01-27 | Caterpillar Inc. | Systems and methods for detecting solenoid armature movement |
| GB2465157B (en) * | 2008-11-05 | 2010-12-29 | Ian James Spruce | Force transducer,medical instrument, and machine implemented method |
| US8961428B2 (en) | 2008-11-05 | 2015-02-24 | Ian James Spruce | Force transducer, medical instrument, and machine implemented method |
| CN101482466B (zh) * | 2009-01-20 | 2011-01-26 | 兰州大学 | 一种直接拉伸试验装置的磁悬浮支撑体 |
| GB2535158A (en) * | 2015-02-09 | 2016-08-17 | Gm Global Tech Operations Llc | Method for operating a digital inlet valve |
| US10428970B2 (en) | 2015-10-20 | 2019-10-01 | GM Global Technology Operations LLC | Method of operating a digital inlet valve |
| PL232578B1 (pl) * | 2018-07-09 | 2019-06-28 | Lubelska Polt | Elektromagnes nurnikowy jednostronny |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4086809A (en) * | 1977-01-24 | 1978-05-02 | General Electric Company | Acoustic non-intrusive method for check of the set point of a spring-loaded mechanical device |
| DE3314899A1 (de) * | 1983-04-25 | 1984-10-25 | Mesenich, Gerhard, Dipl.-Ing., 4630 Bochum | Federanordnung mit zusatzmasse zur verbesserung des dynamischen verhaltens von elektromagnetsystemen |
| US5237864A (en) * | 1991-07-12 | 1993-08-24 | Castle Craig A | Device for precise measurement of force |
| US5245872A (en) * | 1991-07-12 | 1993-09-21 | Cooper William L | Device for precise measurement of force |
| US5339515A (en) * | 1992-07-09 | 1994-08-23 | Brackett Douglas C | Apparatus for removing and installing valve-spring retainer assemblies and for testing the tension of springs employed thereby |
| US5337110A (en) * | 1993-12-06 | 1994-08-09 | Eastman Kodak Company | Electromagnetic actuator |
| US5852242A (en) * | 1995-12-04 | 1998-12-22 | I/O Sensors, Inc. | Apparatus with mechanical and electric springs and method for its manufacture |
-
1998
- 1998-07-30 JP JP10216102A patent/JPH11135322A/ja not_active Withdrawn
- 1998-07-30 US US09/124,974 patent/US6041667A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110057483A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-07-26 | 温州大学激光与光电智能制造研究院 | 一种用于偏心或偏转衔铁的直线式驱动器力性能测试装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6041667A (en) | 2000-03-28 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20051004 |