JPS5832004Y2 - Digital rotation input type fluid pressure piston position control device - Google Patents

Digital rotation input type fluid pressure piston position control device

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JPS5832004Y2
JPS5832004Y2 JP1980006333U JP633380U JPS5832004Y2 JP S5832004 Y2 JPS5832004 Y2 JP S5832004Y2 JP 1980006333 U JP1980006333 U JP 1980006333U JP 633380 U JP633380 U JP 633380U JP S5832004 Y2 JPS5832004 Y2 JP S5832004Y2
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JP
Japan
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piston
cylinder chamber
main body
fluid pressure
nozzle
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JP1980006333U
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JPS56108007U (en
Inventor
照夫 水戸
Original Assignee
株式会社トキメック
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Publication date
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  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Servomotors (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 従来は入力手段としてアナログ形の電流−変位出力形の
トルクモータ、フォースモータ等の直線形のものが多か
ったが高精度で安価なものは無かつた。
[Detailed Description of the Invention] Conventionally, there have been many linear input means such as analog current-displacement output torque motors and force motors, but there have been no high-precision and inexpensive input means.

これに対して回転入力の場合は歯車結合が容易で、従っ
て増速または減速により分解能の選定も容易であり、ま
た具体的な人力手段としてもディジタル形の一定角度づ
つ高精度に回転歩進するステッパーモータ、ロータリ形
ソレノイド、ロータリー形サーボアクチュエータなど多
くのものが知られている。
On the other hand, in the case of rotational input, it is easy to connect gears, so it is easy to select the resolution by speeding up or decelerating.Also, as a specific manual method, it is possible to use digital type rotational steps with high accuracy in fixed angle increments. Many types are known, including stepper motors, rotary solenoids, and rotary servo actuators.

しかし安価小形のものは何れもトルクが小さく、このま
まギヤ・ラック結合あるいはネジ結合等にて回転運動を
直接運動に変換しても大きな力を得ることは不可能であ
った。
However, all of the inexpensive and small models have low torque, and it is impossible to obtain a large force even if the rotary motion is directly converted into motion by gear-rack coupling or screw coupling.

さらにまたディジタル入力手段を用いた場合、停電、非
常停止等の場合、原点復帰(リセット)の操作が面倒な
場合が多かった。
Furthermore, when digital input means are used, in the event of a power outage, emergency stop, etc., the return-to-origin (resetting) operation is often troublesome.

本考案は本体内のシリンダ孔内を摺動するピストンを設
け、該ピストンの一端に圧力流体を作用させる小面積の
シリンダ室を設ける一方、他端に大面積のシリンダ室を
設け、前記ピストンの大面積側にロッドを設けて、該ロ
ッドの先端に前記の大面積のシリンダ室に連がるノズル
を設け、該ノズルをディジタル回転入力手段により直接
又は適当な機構を介して追従開閉すると共に、前記圧力
流体を絞りを介して前記の大面積側のシリンダ室にも導
くことにより、簡単な構造でかつ高精度の加工を要せず
更にディジタル信号で動かされるステッパーモータなど
の小トルク回転入力を使用しても流体圧的に力増幅して
直線運動に変換できると共に前記回転入力手段の軸など
の可動部分にばねと機械的ストッパ機構を設けて停電や
非常停止時の原点復帰も容易であるテ゛イジタル回転入
力形流体圧ピストン位置制御装置を提供するのが目的で
ある。
The present invention includes a piston that slides in a cylinder hole in a main body, a cylinder chamber with a small area for applying pressure fluid at one end of the piston, and a cylinder chamber with a large area at the other end. A rod is provided on the large-area side, and a nozzle connected to the large-area cylinder chamber is provided at the tip of the rod, and the nozzle is opened and closed by digital rotation input means directly or through an appropriate mechanism, and By guiding the pressure fluid to the large-area cylinder chamber through the throttle, it has a simple structure and does not require high-precision machining, and can also be used with small torque rotation inputs such as stepper motors driven by digital signals. Even when used, the force can be amplified by fluid pressure and converted into linear motion, and the movable parts such as the shaft of the rotation input means are provided with a spring and a mechanical stopper mechanism, making it easy to return to the origin in the event of a power outage or emergency stop. It is an object of the present invention to provide a digital rotary input type hydraulic piston position control device.

以下図面について本考案の実施例につき具体的に説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図において本体1内に設けられたシリンダ孔2内を
両ロッド付きのピストン3が軸方向に摺動自在に嵌挿さ
れ、一方の小ピストン面積側の太いロッドの先端に取付
けねじ4−aを付けて本体1の外に突出させ、外部ロッ
ド4とし他方の大ピストン面積側の細いロッドを本体1
内に設けられたドレン孔10 aを有するドレン室10
内に突出させて内部ロッド5にし、該内部ロッド5の先
端には内部通路5a及び孔5bにより前記の大ピストン
面積側のシリンダ室7に連がるノズル5Cを偏心円板1
1の円筒面11 aにより追従開閉させると共に、前記
の小ピストン面積側のシリンダ室6に通路8を介して圧
力流体を導き、更に該圧力流体を絞り、9aを含む通路
9を通じて大面積側のシノンダ室7に導く。
In FIG. 1, a piston 3 with both rods is slidably inserted in the cylinder hole 2 provided in the main body 1 in the axial direction, and a mounting screw 4- is attached to the tip of the thick rod on the small piston area side. a and protrude outside the main body 1, and use it as the external rod 4. The other thin rod on the large piston area side is connected to the main body 1.
A drain chamber 10 having a drain hole 10a provided therein.
A nozzle 5C is connected to the eccentric disc 1 at the tip of the internal rod 5, which is connected to the cylinder chamber 7 on the large piston area side through an internal passage 5a and a hole 5b.
The cylindrical surface 11a of No. 1 is opened and closed in accordance with the opening and closing, and the pressure fluid is introduced into the cylinder chamber 6 on the small piston area side through the passage 8, and the pressure fluid is further throttled and transferred through the passage 9 including the piston area 9a on the large area side. Lead to Shinonda room 7.

次に前記の偏心円板11と回転入力手段であるディジタ
ル信号で動くステッパーモータ15との接続を第2図に
ついて説明する。
Next, the connection between the eccentric disk 11 and the stepper motor 15, which is a rotation input means and is driven by a digital signal, will be explained with reference to FIG.

偏心円板11の軸12は本体1の外部に突出し接手13
により本体1に固定された支持枠16に載ったステッパ
ーモータ15の軸15aに接続され、更に接手13には
ストッパーピン14を第3図のように下方に突出させて
、本体1に固定されたピン17゜18と共に軸12の回
転角度位置θaから80間の作動角度範囲を規制する。
The shaft 12 of the eccentric disk 11 protrudes outside the main body 1 and connects to the joint 13.
It is connected to the shaft 15a of a stepper motor 15 mounted on a support frame 16 fixed to the main body 1, and the joint 13 has a stopper pin 14 projecting downward as shown in FIG. 3, and is fixed to the main body 1. Together with the pins 17 and 18, the operating angle range of the shaft 12 from the rotational angular position θa to 80 is regulated.

さらにθaの位置を原点とするとストッパーピン14が
ステッパーモータ励磁解除の時にピン17に接触して停
止するようにストッパーピン14の先端付近と支持枠1
6に設けられた突起16 aとの間に引張ばね22が設
けられている。
Furthermore, if the position of θa is set as the origin, the stopper pin 14 will touch the pin 17 and stop when the stepper motor is de-energized.
A tension spring 22 is provided between the projection 16a and the projection 16a.

以上のような構成であるからステッパーモータ15にテ
゛イジタル信号が入って回転すると軸15a、接手13
、軸12と回転が伝達される。
With the above configuration, when the stepper motor 15 receives a digital signal and rotates, the shaft 15a and the joint 13
, rotation is transmitted to the shaft 12.

今若し軸12が第1図及び第3図において反時計方向に
θaからθb、θCへ回転すると軸12には偏心円板1
1が偏心して付いているので該偏心円板11の円筒面1
1 aはSaからSb 、Scと移動して第1図及び第
2図におけるノズル5Cに近づく。
If the shaft 12 now rotates counterclockwise from θa to θb to θC in FIGS. 1 and 3, the eccentric disc 1
1 is attached eccentrically, so the cylindrical surface 1 of the eccentric disk 11
1a moves from Sa to Sb to Sc and approaches the nozzle 5C in FIGS. 1 and 2.

ところが゛前述のようにノズル5Cの手前には絞り9a
を介して圧力流体が供給されているから、前記の円筒面
11 aが近づくにつれてノズル5Cの手前の通路5a
、孔5b、シリンダ室7の圧力は次第に高くなってピス
トン3を左方向に押す力が増加する。
However, as mentioned above, there is an aperture 9a in front of the nozzle 5C.
Since the pressure fluid is supplied through the passage 5a in front of the nozzle 5C as the cylindrical surface 11a approaches the
, the pressure in the hole 5b and the cylinder chamber 7 gradually increases, and the force pushing the piston 3 to the left increases.

一方シリンダ室6にも圧力流体が導かれていてピストン
3を常に右方向に押しているが、シリンダ室7側のピス
トン面積の方がシリンダ室6側のピストン面積よりも大
きいからノズル5Cの先端と円筒面11 aとの間のす
き間が成る値、すなわち第2図におけるすき間Xになる
と前記の左右方向に押す力が釣り合う。
On the other hand, pressurized fluid is also introduced into the cylinder chamber 6 and constantly pushes the piston 3 to the right, but since the piston area on the cylinder chamber 7 side is larger than the piston area on the cylinder chamber 6 side, the tip of the nozzle 5C When the gap with the cylindrical surface 11a reaches a value, that is, the gap X in FIG. 2, the forces pushing in the left and right directions are balanced.

従ってすき間がXより小さくなるとシリンダ室7の圧力
は更に高くなってピストン3を左方向に押すから外部ロ
ッド4は流体圧力によって増幅された大きな力で左方向
に移動し、すき間がXになったところで左右方向の力が
釣合って止まる。
Therefore, when the gap becomes smaller than X, the pressure in the cylinder chamber 7 becomes higher and pushes the piston 3 to the left, so the external rod 4 moves to the left with a large force amplified by the fluid pressure, and the gap becomes X. However, the forces in the left and right directions are balanced and stop.

また軸12が時計方向に回転してすき間Xの値が大きく
なると絞り9aの働きによりシリンダ室7の圧力が下る
からシリンダ室6に働く流体圧力によりピストン3及び
外部ロッド4は右方向に増幅された大きな力で移動し、
すき間がXになったところで左右方向の力が釣合って止
まる。
Furthermore, when the shaft 12 rotates clockwise and the value of the clearance X increases, the pressure in the cylinder chamber 7 decreases due to the action of the throttle 9a, so the fluid pressure acting on the cylinder chamber 6 amplifies the piston 3 and external rod 4 to the right. move with great force,
When the gap becomes X, the forces in the left and right directions are balanced and stop.

つまりノズル5aから左の部分は偏心円板11の円筒面
11 aとの間のすき間をXに保ちながら流体圧力によ
り力増幅されて追従する装置であるから偏心円板11を
ステッパーモータ15により正確に動かしてやれば別に
大きなトルクで回わす必要はなく、前記の力増幅追従装
置により前記のすき間Xを保ちながら強力かつ正確に外
部ロッド4の位置をテ゛イジタル的に決めることができ
る。
In other words, since the part to the left of the nozzle 5a is a device that follows the eccentric disk 11 by force amplification by fluid pressure while maintaining the gap between it and the cylindrical surface 11a of the eccentric disk 11 at X, the eccentric disk 11 is accurately moved by the stepper motor 15. If the external rod 4 is moved, there is no need to turn it with a large torque, and the position of the external rod 4 can be determined digitally with force and accuracy while maintaining the gap X using the force amplification follow-up device.

また停電や非常停止の場合などにステッパーモータ15
の励磁が解除になるとばね22の働きでストッパーピン
14はピン17に接触して止るから自動的に原点復帰が
できる。
In addition, in the event of a power outage or emergency stop, the stepper motor 15
When the excitation is released, the stopper pin 14 comes into contact with the pin 17 and stops due to the action of the spring 22, so that it can automatically return to the origin.

以上のように簡単な構造でかつ高精度の加工を要する部
品も必要としないしかも小トルクの小型テ゛イジタル回
転入力手段で大きな力で正確な直線方向の位置決めがで
き、かつ停電や非常停止時などにも自動的に原点復帰が
できるディジモル回転入力形流体圧ピストン位置制御装
置を提供することができる。
As mentioned above, it has a simple structure and does not require parts that require high-precision machining. Furthermore, it uses a small digital rotation input means with low torque to perform accurate linear positioning with a large force, and can be used in the event of a power outage or emergency stop. It is also possible to provide a Digimol rotation input type fluid pressure piston position control device that can automatically return to the origin.

なお、上記の例ではステッパーモータ軸15aと軸12
又は軸21が直結されているが、歯車結合などで増速又
は減速を行えば分解能の選定が自由になることは勿論で
ある。
In addition, in the above example, the stepper motor shaft 15a and the shaft 12
Alternatively, the shaft 21 is directly connected, but it goes without saying that the resolution can be freely selected by speeding up or decelerating by gear coupling or the like.

また、ピストン3の両側の面積すなわちシリンダ室7と
シリンダ室6との軸直角方向の断面積比は2:1にする
のが制御しやすく一般的であるが、必ずしもこの比が2
:1でなくても動作可能である。
Furthermore, although it is easy to control and generally keep the area on both sides of the piston 3, that is, the ratio of the cross-sectional areas in the direction perpendicular to the axis between the cylinder chamber 7 and the cylinder chamber 6 to 2:1, this ratio is not necessarily 2:1.
: Operation is possible even if it is not 1.

さらにシリンダ孔2とピストン3との間にスプール弁機
能を付加すれば油圧制御弁としても利用できる。
Furthermore, if a spool valve function is added between the cylinder hole 2 and the piston 3, it can also be used as a hydraulic control valve.

なお、原点復帰に関しては前に簡単に述べたが一般のテ
゛イジタル入力手段を用いた位置決め装置で原点位置へ
復帰させるには別にエンコーダ等の検出機構を要し面倒
であった。
As for returning to the origin, as briefly described above, returning to the origin with a positioning device using general digital input means requires a separate detection mechanism such as an encoder, which is troublesome.

また同様に停電や非常停止等の場合も原点復帰の操作は
面倒な場合が多かった。
Similarly, in the event of a power outage or emergency stop, the return-to-origin operation is often troublesome.

本案では、ばねと機械的ストッパ機構により簡単かつ自
動的に原点復帰ができるわけであるが、実際には回転入
力手段として4相で1.8°ステツプのステッパーモー
タを使用した場合を例にとると4個のコイルA、B、C
,Dを順序立てて励磁していくことによって200ステ
ツプで1回転360°が得られる。
In this case, the spring and mechanical stopper mechanism can be used to easily and automatically return to the origin, but in reality, we will take an example where a 4-phase stepper motor with 1.8° steps is used as the rotation input means. and 4 coils A, B, C
, D in order, one rotation of 360° can be obtained in 200 steps.

従って原点復帰状態の励磁コイルをAとすればAコイル
の励磁状態は一回転中に50点もある。
Therefore, if the excitation coil in the return-to-origin state is A, the A coil will be in an excitation state at as many as 50 points during one rotation.

そこで本考案のものはAコイルを励磁した本来の原点復
帰位置間近にばねとストッパーにより機械的にステッパ
ーモータを戻すわけであり、後でAコイルを励磁してや
れば簡単に本来の原点位置に復帰させることができると
いう長所がある。
Therefore, the method of the present invention uses a spring and a stopper to mechanically return the stepper motor to the original home return position when the A coil is energized, and if the A coil is energized later, the stepper motor can be easily returned to the original home position. It has the advantage of being able to

なお、原点位置は第1図及び第3図におけるθaとして
説明したが、同様にしてθCの位置でも可能なことは勿
論であるが、θbのような中間の位置でも2つのばねの
力を釣合わすようにすれば原点復帰が可能である。
Although the origin position has been explained as θa in Figures 1 and 3, it is of course possible to use the same position at θC, but it is also possible to balance the forces of the two springs at an intermediate position such as θb. By aligning them, it is possible to return to the origin.

また流体圧系に蓄圧器が入っていれば停電後もしばらく
の間は圧力流体が残っているからステッパーモータの軸
15 aと偏心円板11さえ原点に復帰してやれば前記
のノズル5C先端の寸法Xを保ちながらピストン3は原
点に復帰する。
Also, if a pressure accumulator is included in the fluid pressure system, pressure fluid will remain for a while after a power outage, so if the stepper motor shaft 15a and the eccentric disk 11 return to their original positions, the dimensions of the tip of the nozzle 5C mentioned above can be adjusted. Piston 3 returns to the origin while maintaining X.

若し蓄圧器のない流体圧系であれば停電後すぐに圧力流
体はなくなるからピストンだけは原点復帰ができないが
、第1図におけるシリンダ孔2内の小ピストン面積側の
シリンダ室6に圧縮ばわを入れればピストン3を原点に
復帰させることができる。
If it is a fluid pressure system without a pressure accumulator, the pressure fluid will disappear immediately after a power outage, and the piston alone will not be able to return to its home position. If the piston 3 is inserted, the piston 3 can be returned to its origin.

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

第1図は本考案の一実施f’iJの縦方向断面説明図、
第2図は第1図のll−ll−引こよる部分断面説明図
、第3図は第2図III−II 線による断面説明図で
ある。 1・・・・・・本体、3・・・・・・ピストン、4・・
・・・・外部ロツドミ5・・・・・・内部ロッド、5C
・・・・・・ノス゛ル、6,7・・・・・・シリンダ室
、9a・・・・・・絞り、10・・・・・・ドレン室、
11・・・・・偏心円板、11 a・・・・・・円筒面
、12,15 a 、21・・・・・・軸、13・・・
・・・接手、14・・・・・・ストッパーピン、15・
・・・・・ステッパーモータ、17.18・・・・・・
ピン、20・・・・・・棒体、20 a・・・・・・ラ
ック、20b・・・・・・端面、21a・・・・・・ピ
ニオン、22・・・・・・ばね。
FIG. 1 is an explanatory longitudinal cross-sectional view of one embodiment of the present invention f'iJ;
FIG. 2 is a partial sectional explanatory view taken along line ll--ll in FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory sectional view taken along the line III--II in FIG. 1...Body, 3...Piston, 4...
...External rod dome 5...Internal rod, 5C
...Nozzle, 6,7...Cylinder chamber, 9a...Aperture, 10...Drain chamber,
11... Eccentric disk, 11 a... Cylindrical surface, 12, 15 a, 21... Axis, 13...
...Joint, 14... Stopper pin, 15.
・・・・・・Stepper motor, 17.18・・・・・・
Pin, 20...rod, 20a...rack, 20b...end face, 21a...pinion, 22...spring.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 本体内のシリンダ孔内を摺動するピストンを設け、該ピ
ストンの一端に圧力流体を作用させる小面積のシリンダ
室を設ける一方、他端に大面積のシリンダ室を設け、前
記ピストンの大面積側にロッドを設けて前記本体内のド
レン孔を付けたドレン室に突出させ前記ロッドの先端に
前記ピストンの大面積側のシリンダ室に連がるノズルを
設け、前記圧力流体を絞りを介して前記大面積側のシリ
ンダ室に導きディジタル入力信号によって動くステッパ
ーモータにより回転する偏心円板の外周円筒面で前記ノ
ズルを追従させて前記ピストンの位置決めを行い、前記
のディジタル回転手段を原点位置に復帰させる向きのば
ねを設けた原点復帰機構を有することを特徴とするテ゛
イジタル回転入力形流体圧ピストン位置制御装置。
A piston that slides in a cylinder hole in the main body is provided, a small-area cylinder chamber for applying pressure fluid is provided at one end of the piston, a large-area cylinder chamber is provided at the other end, and the large-area side of the piston is provided. A rod is provided in the main body to protrude into a drain chamber provided with a drain hole in the main body, and a nozzle is provided at the tip of the rod that communicates with the cylinder chamber on the larger area side of the piston, and the pressurized fluid is passed through the throttle to the drain chamber. The piston is positioned by causing the nozzle to follow the outer cylindrical surface of an eccentric disk rotated by a stepper motor driven by a digital input signal guided into the cylinder chamber on the large area side, and the digital rotation means is returned to its original position. 1. A digital rotation input type fluid pressure piston position control device, characterized in that it has an origin return mechanism provided with a directional spring.
JP1980006333U 1980-01-22 1980-01-22 Digital rotation input type fluid pressure piston position control device Expired JPS5832004Y2 (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1980006333U JPS5832004Y2 (en) 1980-01-22 1980-01-22 Digital rotation input type fluid pressure piston position control device
US06/225,536 US4388942A (en) 1980-01-22 1981-01-16 Nozzle flapper valve
GB8101382A GB2070804B (en) 1980-01-22 1981-01-16 Nozzle flapper vlave
DE3102222A DE3102222C2 (en) 1980-01-22 1981-01-22 Nozzle flap valve

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JP1980006333U JPS5832004Y2 (en) 1980-01-22 1980-01-22 Digital rotation input type fluid pressure piston position control device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB1429794A (en) * 1972-03-18 1976-03-24 Lucas Industries Ltd Fluid flow control valve

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JPS56108007U (en) 1981-08-21

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