JPS636201A - Servo actuator - Google Patents

Servo actuator

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Publication number
JPS636201A
JPS636201A JP14644986A JP14644986A JPS636201A JP S636201 A JPS636201 A JP S636201A JP 14644986 A JP14644986 A JP 14644986A JP 14644986 A JP14644986 A JP 14644986A JP S636201 A JPS636201 A JP S636201A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
rotation
input shaft
gear
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.)
Pending
Application number
JP14644986A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michiaki Negishi
道明 根岸
Tomonobu Tokawa
東川 智信
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEGISHI SEISAKUSHO KK
Taiyo Steel Co Ltd
Original Assignee
NEGISHI SEISAKUSHO KK
Taiyo Steel Co Ltd
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 NEGISHI SEISAKUSHO KK, Taiyo Steel Co Ltd filed Critical NEGISHI SEISAKUSHO KK
Priority to JP14644986A priority Critical patent/JPS636201A/en
Publication of JPS636201A publication Critical patent/JPS636201A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To make it possible to control accurately a positioning servo actuator applied to machine tools or the like by changing over a valve device by the rotation of a control motor through a differential gear mechanism and controlling the drive of a fluid pressure motor. CONSTITUTION:When a stepping motor 14 is rotated up to the specified objective speed of revolution by a controller 20, a large gear 16 is rotated through a control input shaft 7 and a small gear 15 for making planet gears 17 rotate an output gear 19. The rotation of the output gear 19 shifts a working rod 10 to the right, for example, through an output shaft 6, pinion 8, and rack 9. This leads to the change over of a directional control valve 12 for rotating a pneumatic motor 1 to which a load is connected at the output shaft 12. At this time, a feed back shaft 3 and main input shaft 5 are rotated, and the working rod 10 is shifted to the left through a train or gears 18, 17, and 19, the pinion 8, and the rack 9. This motion continues until the directional control valve 12 is changed over.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、位置決めを行うためのサーボアクチュエータ
に関するものであり、工作機械その他種々の自動化機械
などに利・用される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a servo actuator for positioning, and is used in machine tools and various other automated machines.

(従来技術及びその問題点−) 従来より、停止位置の位置決めや回転角度、回転数の制
御を行うのにステッピングモータが多く用いられている
。ステッピングモータは、−定のステップ角ごとに停止
が可能で高精度の位置決めが行え、応答性が高く、オー
プンループによる制御が行えるという利点を有するが、
その反面、−般的に出力が小さく、大出力のものは高価
になるという欠点がある。この欠点を補うためステッピ
ングモータの出力を増大させた装置として、特開昭47
−26581号公報が公知である。これは、パルスモー
タにより回転されるスクリューの周囲に外側保持器を配
し、油圧モータにより回転されるフィ−ドパツク軸にト
ルク的に連結した内側保持器をナンドを介してスクリュ
ーの回転に追従して回転可焼に外側保持器に支持させ、
スクリューの回転変位を外側保持器の軸方向変位に変換
してノズルフランバー系を作動させるものである。しが
し、これによると、制御量である油圧モータの回転と入
力量であるパルスモータの回転との比較にスクリューを
用いているため、この部分の構造が複雑となり、バック
ラッシュなどによる精度上の問題や、系が正常に作動し
ない場合のスクリューに許容されるオーバートラベル量
が小さいため、油圧モータとフィードバック軸とをトル
ク的に結合させなければならないといった問題がある。
(Prior Art and its Problems) Conventionally, stepping motors have been widely used to determine the stop position, control the rotation angle, and the rotation speed. Stepping motors have the advantage of being able to stop at regular step angles, allowing for highly accurate positioning, high responsiveness, and open-loop control.
On the other hand, they have the disadvantage that they generally have low output, and those with high output are expensive. In order to compensate for this drawback, a device was developed in which the output of the stepping motor was increased.
-26581 is publicly known. In this system, an outer retainer is placed around a screw rotated by a pulse motor, and an inner retainer is torque-connected to a feed pack shaft rotated by a hydraulic motor, and the inner retainer follows the rotation of the screw via a NAND. The outer cage is used to rotate the
The nozzle flamber system is operated by converting the rotational displacement of the screw into the axial displacement of the outer cage. However, according to this, since a screw is used to compare the rotation of the hydraulic motor, which is a control amount, and the rotation of the pulse motor, which is an input amount, the structure of this part is complicated, and accuracy may be affected due to backlash etc. Problems include problems such as the need for torque coupling between the hydraulic motor and the feedback shaft due to the small amount of overtravel allowed for the screw when the system does not operate properly.

また、サーボ弁として、ノズルフランパーにより作動す
るスプール弁を用いているため、構造が複雑であり、調
整が難しく、ごみなどの異物に対して弱いため作動油の
管理に手間を要するという問題がある。
In addition, since a spool valve operated by a nozzle flamper is used as a servo valve, it has a complex structure, is difficult to adjust, and is vulnerable to foreign substances such as dust, so there are problems in that it requires time and effort to manage the hydraulic fluid. be.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、上述の事情に鑑み、従来のようなスクリュー
を用いることなく、構造が比較的簡単に構成できて調整
も容易なサーボアクチュエータを堤供するものであって
、そのための技術的手段は、互に反対方向に作動される
流体給排用の2111のポー Ha、 lbを有した流
体圧モータ1と、該流体圧モータ1により主入力軸5が
回転駆動される差動歯車装W4と、該差動歯車装置4の
出力軸6の回転により切換えられその回転方向に応じて
前記各ポー)1a、 lbに選択的に流体を供給する弁
装置11゜12と、前記差動歯車装置4の制御入力軸7
を回転駆動する制御モータ14とからなるものである。
(Means for Solving the Problems) In view of the above-mentioned circumstances, the present invention provides a servo actuator that is relatively simple in structure and easy to adjust, without using a conventional screw. The technical means for this purpose is a fluid pressure motor 1 having 2111 ports for supplying and discharging fluid that are operated in opposite directions, and a main input shaft 5 that is rotated by the fluid pressure motor 1. A driven differential gear W4 and a valve device 11° which is switched by the rotation of the output shaft 6 of the differential gear W4 and selectively supplies fluid to each of the ports 1a and lb according to the direction of rotation thereof. 12, and a control input shaft 7 of the differential gear device 4.
and a control motor 14 that rotationally drives the.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図において、空気圧モータ1は、負荷を駆動する出
力軸2および出力軸2と一体的に回転するフィードバッ
ク軸3を有しており、このフィードバック軸3は差動歯
車装置4の主入力軸5を回転駆動するように連結されて
いる。差動歯車装置4の出力軸6にはピニオン8が取付
けられており、このピニオン8にかみ合うラック9を有
した作動ロフト10が左右方向に作動することによって
切換弁11.12が切換られるようになっている。各切
換弁11.12は、ポペット弁よりなっており−、それ
ぞれが作動することによって空気圧源13が空気圧モー
タ1のポーHa、 lbに接続されるよになっている。
In FIG. 1, a pneumatic motor 1 has an output shaft 2 that drives a load and a feedback shaft 3 that rotates integrally with the output shaft 2. This feedback shaft 3 is the main input shaft of a differential gear device 4. 5 is connected to drive rotation. A pinion 8 is attached to the output shaft 6 of the differential gear device 4, and an operating loft 10 having a rack 9 that meshes with the pinion 8 is operated in the left-right direction to switch the switching valves 11, 12. It has become. Each of the switching valves 11, 12 is a poppet valve, and when activated, the pneumatic source 13 is connected to the ports Ha, lb of the pneumatic motor 1.

差動歯車装置4の制御入力軸7はステ、ピングモータ1
4により回転駆動されるようになっており、小歯車15
により大歯車16が回転され、これによって、径の異な
る2個の歯車17a、17bが同軸に連結された遊星歯
車17が入力歯車18および出力歯車19の回りを公転
する。したがって差動歯車装置4の、主入力軸5と出力
軸6との回転比(減速比)を1/a、制御入力軸7と、
出力軸6との回転比(減速比)を1/bとし、主入力軸
5がn1回転、制御入力軸7がn2回転したとすると、
出力軸6の回転数n3は、 a       b となる、なお、ステッピングモータ14は制御装置20
によって、所望の回転速度および回転数または回転角と
なるように制御される。絞り弁21.22は空気圧モー
タ1の回転速度を調整するためのもので、出力軸2に接
続される負荷などに応じて絞り調整される。絞り弁21
.22は逆止弁とともに用いられることもある。
The control input shaft 7 of the differential gear device 4 is a steering wheel and a ping motor 1.
4, and the small gear 15
This causes the large gear 16 to rotate, and as a result, the planetary gear 17, in which two gears 17a and 17b having different diameters are coaxially connected, revolves around the input gear 18 and the output gear 19. Therefore, the rotation ratio (reduction ratio) between the main input shaft 5 and the output shaft 6 of the differential gear device 4 is 1/a, and the control input shaft 7 is
Assuming that the rotation ratio (reduction ratio) with the output shaft 6 is 1/b, the main input shaft 5 rotates n1 times, and the control input shaft 7 rotates n2 times.
The rotational speed n3 of the output shaft 6 is a b , and the stepping motor 14 is controlled by the control device 20
The rotational speed, number of rotations, or angle of rotation is controlled by the following. The throttle valves 21 and 22 are for adjusting the rotational speed of the pneumatic motor 1, and are adjusted in accordance with the load connected to the output shaft 2 and the like. Throttle valve 21
.. 22 may also be used with a check valve.

上述のサーボアクチュエータは、出力軸2に負荷を接続
し、制御装置20によってステッピングモータ14を所
定の目標値になるよう、または所定のシーケンスに沿っ
て回転制御する。ステ・2ピングモータ14が回転する
と、制御入力軸7および小歯車15を介して大歯車16
が回転し、回転していない入力歯車1日の回りを公転す
る遊星歯車17によって出力歯車19が回転し、出力軸
6、ピニオン8およびラック9を介して作動ロッド10
がその軸方向に移動する。今、作動ロンドlOが図の右
方へ移動したとすると、切換弁12が切換わってポート
1bに圧縮空気が供給され、空気圧モータ1が回転する
In the above-mentioned servo actuator, a load is connected to the output shaft 2, and the control device 20 controls the rotation of the stepping motor 14 to a predetermined target value or according to a predetermined sequence. When the step-2 pin motor 14 rotates, it is connected to the large gear 16 via the control input shaft 7 and the small gear 15.
The output gear 19 is rotated by the planetary gear 17 which revolves around the non-rotating input gear 1, and the operating rod 10 is rotated through the output shaft 6, pinion 8 and rack 9.
moves in the direction of its axis. Now, if the actuating iron lO moves to the right in the figure, the switching valve 12 switches, compressed air is supplied to the port 1b, and the pneumatic motor 1 rotates.

これによって、フィードバック軸3および主入力軸5を
介して入力歯車18が回転し、これによって、遊星歯車
17、出力歯車19、ピニオン8およびラック9を介し
て作動ロッド10を左方へ移動させて元の位置に戻すよ
うに作用し、切換弁12が元の切換位置に戻ってボー)
1bへの圧縮空気の供給が停止されるまでこの動作が続
けられる。したがって、ステッピングモータ14がn2
回転すると、空気圧モータ1はn2Xa/b回転するこ
ととなる。
This rotates the input gear 18 via the feedback shaft 3 and the main input shaft 5, which moves the actuating rod 10 to the left via the planetary gear 17, output gear 19, pinion 8 and rack 9. The switching valve 12 returns to its original switching position (
This operation continues until the supply of compressed air to 1b is stopped. Therefore, the stepping motor 14 is n2
When rotated, the pneumatic motor 1 will rotate by n2Xa/b.

上述の実施例によると、空気圧モータ1の回転がステッ
ピングモータ14の回転によって制御されることとなり
、高精度な制御が可焼であるとともに大出力を得ること
ができる。差動歯車装置4を用いているので、種々の回
転比のものを選択することができ、使用目的に応じて制
御性が向上するようなものを選定することができる。従
来のようなスクリューを用いる構造のものに比較して、
平歯車の組合せよりなるものであって摺動部分がないた
め構造が簡単である。主入力軸5および制御入力軸7か
らの過大回転入力に対する保護を図るには、例えば出力
軸6とピニオン8との間にトルクリミンタなどを設けて
おき、過大なトルクに対しては空転するようにすればよ
い、したがって、このような保護装置を1ケ所にのみ設
けておくことによって、調整不良や過負荷などによる過
大入力から保護されることとなる。切換弁11.12と
してポペット弁を用いているため、ごみなどの異物に対
して強く、圧縮空気の管理が容易であり、また調整も容
易である。
According to the embodiment described above, the rotation of the pneumatic motor 1 is controlled by the rotation of the stepping motor 14, and it is possible to perform highly accurate control and obtain a large output. Since the differential gear device 4 is used, it is possible to select one having various rotation ratios, and it is possible to select one that improves controllability depending on the purpose of use. Compared to the conventional structure using screws,
It is a combination of spur gears and has a simple structure as there are no sliding parts. In order to protect against excessive rotation input from the main input shaft 5 and control input shaft 7, for example, a torque limiter or the like is provided between the output shaft 6 and the pinion 8, so that the pinion 8 will not rotate in response to excessive torque. Therefore, by providing such a protection device at only one location, protection is provided from excessive input due to poor adjustment or overload. Since poppet valves are used as the switching valves 11 and 12, they are resistant to foreign matter such as dust, and the compressed air can be easily managed and adjusted.

上述の実施例において、主入力軸5、制御入力軸7およ
び出力軸6にさらに減速装置を設けてもよい、また、上
述の差動歯車装置4に限らず、例えばベベルギヤ等を用
いた差動歯車装置でもよい。
In the above-described embodiment, a reduction gear may be further provided on the main input shaft 5, control input shaft 7, and output shaft 6, and the speed reduction device is not limited to the above-mentioned differential gear device 4. It may also be a gear device.

空気圧モータ1に代えて、直線作動するシリンダを用い
、この動作をラックピニオンなどで回転動作に変換して
主入力軸5に連結するようにしてもよい、空気圧の代わ
りに油圧を用いてもよい、切換弁11.12はこれらを
一体的に構成したものを用いてもよい、また、ラック9
とピニオン8に代えてレバーなどを用いてもよい、なお
、バネ圧力と平衡する単動アクチュエータと片側のポペ
ット弁を用いても、位置または回転角制御が行える。
Instead of the pneumatic motor 1, a cylinder that operates linearly may be used, and this motion may be converted into rotational motion using a rack and pinion, etc., and connected to the main input shaft 5. Hydraulic pressure may be used instead of pneumatic pressure. , the switching valves 11 and 12 may be configured integrally.
A lever or the like may be used in place of the pinion 8. Note that the position or rotation angle control can also be performed using a single-acting actuator balanced with the spring pressure and a poppet valve on one side.

(発明の効果) 本発明によると、回転制御の容易な制御モータを回転制
御することにより、流体圧モータから大出力を取出すこ
とができる。従来のようなスクリューを用いる構造では
ないため、構造が簡単で調整も容易である。弁装置とし
てポペット弁を用いることにより、圧縮空気や作動油の
管理が容易であり、調整も容易である。
(Effects of the Invention) According to the present invention, a large output can be extracted from the fluid pressure motor by controlling the rotation of the control motor whose rotation is easy to control. Since it does not use a screw like the conventional structure, the structure is simple and adjustment is easy. By using a poppet valve as the valve device, compressed air and hydraulic oil can be easily managed and adjusted.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の実施例を示す差動歯車装置の断面を含ん
だ回路図である。 l・・・空気圧モータ(流体圧モータ) 、la、 l
b・・・ポート、4・・・差動歯車装置、5・・・主入
力軸、6・・・出力軸、7・・・制御入力軸、Il、1
2・・・切換弁(弁装置)、14・・・ステッピングモ
ータ(制御モータ)。
The drawing is a circuit diagram including a cross section of a differential gear device showing an embodiment of the present invention. l...Pneumatic motor (fluid pressure motor), la, l
b...Port, 4...Differential gear device, 5...Main input shaft, 6...Output shaft, 7...Control input shaft, Il, 1
2...Switching valve (valve device), 14...Stepping motor (control motor).

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.互いに反対方向に作動させる流体給排用の2個のポ
ートを有した流体圧モータと、該流体圧モータにより主
入力軸が回転駆動される差動歯車装置と、該差動歯車装
置の出力軸の回転により切換えられその回転方向に応じ
て前記各ポートに選択的に流体を供給する弁装置と、前
記差動歯車装置の制御入力軸を回転駆動する制御モータ
とからなるサーボアクチュエータ。
1. A fluid pressure motor having two ports for supplying and discharging fluid that operate in opposite directions, a differential gear device whose main input shaft is rotationally driven by the fluid pressure motor, and an output shaft of the differential gear device. A servo actuator comprising: a valve device that is switched by the rotation of the valve device and selectively supplies fluid to each port according to the rotation direction of the valve device; and a control motor that rotationally drives a control input shaft of the differential gear device.
2.前記差動歯車装置は、多数の平歯車を組合せてなる
特許請求の範囲第1項記載のサーボアクチュエータ。
2. 2. The servo actuator according to claim 1, wherein the differential gear device is formed by combining a large number of spur gears.
3.前記弁装置はポペット弁からなる特許請求の範囲第
1項または第2項に記載のサーボアクチュエータ。
3. The servo actuator according to claim 1 or 2, wherein the valve device is a poppet valve.
4.前記制御モータはステッピングモータからなる特許
請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載のサー
ボアクチュエータ。
4. The servo actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the control motor is a stepping motor.
JP14644986A 1986-06-23 1986-06-23 Servo actuator Pending JPS636201A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52151496A (en) * 1976-06-10 1977-12-15 Nisshin Sangyo Co Hydraulic servo mechanism

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52151496A (en) * 1976-06-10 1977-12-15 Nisshin Sangyo Co Hydraulic servo mechanism

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