JP2011062032A - Linear servo actuator mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば定置式スポット溶接装置の可動電極側に採用されるリニアサーボアクチュエータ機構に関する。 The present invention relates to a linear servo actuator mechanism that is employed, for example, on the movable electrode side of a stationary spot welding apparatus.
従来、コイルやソレノイド等の電磁石とマグネットを組み合わせたリニアアクチュエータとして、単一の電磁石と同等の磁力を発生するよう複数の電磁石を並列に配設し、従来の単一の電磁石を使用する場合の装置に対して、同一の駆動力を得ながら幅や長さを縮小し、小型化を図るような技術が知られている。(例えば、特許文献1参照。)
また、推力が取り出しやすく、高推力および高い加速性能を実現できるリニアモータとして、外ヨークの中空部に単一極のマグネットを環状に固着してなる外ヨークユニットと、内ヨークの外周に巻回した複数組のコイルからなる内ヨークユニットと、前記コイルとマグネットが対向するように外ヨークユニット間を軸方向特定部で連結するスペーサとで構成されるリニアユニットを複数並列に配置することにより、外ヨークユニット側の重量を削減しながら高推力が得られるようにした技術も開示されている。(例えば、特許文献2参照。)
Conventionally, as a linear actuator that combines a magnet such as a coil or solenoid and a magnet, a plurality of electromagnets are arranged in parallel to generate a magnetic force equivalent to that of a single electromagnet, and a conventional single electromagnet is used. A technique is known for reducing the size and width of an apparatus by reducing the width and length while obtaining the same driving force. (For example, refer to Patent Document 1.)
In addition, as a linear motor that can easily extract thrust and achieve high thrust and high acceleration performance, an outer yoke unit in which a single pole magnet is fixed in an annular shape in the hollow part of the outer yoke, and a winding around the outer periphery of the inner yoke By arranging in parallel a plurality of linear units composed of an inner yoke unit composed of a plurality of sets of coils and a spacer that connects the outer yoke units with an axially specific portion so that the coils and magnets face each other, A technique is also disclosed in which high thrust can be obtained while reducing the weight on the outer yoke unit side. (For example, see Patent Document 2.)
しかし、前記特許文献1の場合、電磁石を複数並列に分割しているものの、単一の電磁石と同等の磁力を得るためコイル等の総量は変化しないため、電磁石の重量を低減させることはできなかった。
また、前記特許文献2の場合、通常、マグネットが固着される外ヨークユニットに較べ、コイル等の巻線が多数存在する内ヨークユニットの方が重量が重いため、外ヨークユニットの重量が削減されてもリニアモータ全体の重量はあまり軽減されなかった。
However, in the case of Patent Document 1, although the electromagnets are divided in parallel, the total amount of coils and the like does not change in order to obtain a magnetic force equivalent to that of a single electromagnet, and thus the weight of the electromagnet cannot be reduced. It was.
In the case of Patent Document 2, the weight of the outer yoke unit is reduced because the weight of the inner yoke unit having many windings such as coils is heavier than that of the outer yoke unit to which the magnet is fixed. However, the overall weight of the linear motor was not reduced much.
このため、このような従来技術をスポット溶接用のリニアサーボガンに採用した場合、リニアモータの荷重が大きく、これを支持するための構成が大型化し、コスト高になったり、スポット溶接用リニアサーボガンの配置が制限されるという不具合があった。 For this reason, when such a conventional technology is adopted for a linear servo gun for spot welding, the load of the linear motor is large, the configuration for supporting this is enlarged, the cost is increased, and the linear servo for spot welding is increased. There was a problem that the placement of guns was restricted.
そこで本発明は、リニアサーボアクチュエータ機構の軽量化を図り、特に、スポット溶接用のリニアサーボガンに採用した場合でも配置が制限されず、また、これを支持するための構成が簡素化されるようにすることを目的とする。 Therefore, the present invention reduces the weight of the linear servo actuator mechanism, and in particular, the arrangement is not limited even when it is used in a linear servo gun for spot welding, and the configuration for supporting this is simplified. The purpose is to.
上記目的を達成するため本発明は、複数の開孔が形成される可動部材と、この可動部材の開孔を挿通する複数本の固定部材を備え、前記可動部材のそれぞれの開孔内面に、永久磁石を備えた可動子を配設するとともに、前記それぞれの固定部材にコイル部を備えた固定子を設けることにより、前記可動部材に推力を与え、該可動部材を所定ストローク移動可能にしたリニアサーボアクチュエータ機構において、前記所定箇所の固定子のコイル部を、前記可動部材のストローク中、そのときに必要な推力を形成するに足りるよう、所定箇所の固定部材に部分的に設けるようにした。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a movable member in which a plurality of apertures are formed, and a plurality of fixed members that are inserted through the apertures of the movable member. A linear element in which a movable element provided with a permanent magnet is disposed and a fixed element provided with a coil portion is provided on each of the fixed members, so that a thrust is applied to the movable member and the movable member can be moved by a predetermined stroke. In the servo actuator mechanism, the stator coil portion at the predetermined location is partially provided on the fixed member at the predetermined location so that the necessary thrust force can be formed during the stroke of the movable member.
すなわち、可動部材が所定ストローク移動中、常に一定の推力が必要されるのではなく、ある箇所では強い推力が必要とされるが、ある箇所では比較的弱い推力でよいような場合、強い推力が必要とされる箇所では、すべての固定部材にコイル部を設け、弱い推力でよい箇所には、必要とされる推力を形成するに足るコイル部を部分的に設けることによって、コイル部の総量を減らすことができる。
このため、アクチュエータ機構全体の重量の低減化が可能となる。
That is, a constant thrust is not always required while the movable member is moving for a predetermined stroke, but a strong thrust is required at a certain location, but a strong thrust is required when a relatively weak thrust is sufficient at a certain location. Coil parts are provided on all the fixing members where necessary, and the coil part is provided at a part where sufficient thrust is sufficient, so that the total amount of the coil parts can be reduced. Can be reduced.
For this reason, the weight of the entire actuator mechanism can be reduced.
なお、スポット溶接装置においては、可動電極を上下動させる際、電極にワークが接触するまでは、移動させるだけの比較的弱い推力でよく、ワークに接触した後、所定圧力を加える必要があるため、強い推力が必要とされる。このため、このようなリニアサーボアクチュエータ機構を、スポット溶接装置の可動電極側に適用すれば好適である。 In the spot welding apparatus, when the movable electrode is moved up and down, a relatively weak thrust that only needs to be moved is sufficient until the workpiece comes into contact with the electrode, and it is necessary to apply a predetermined pressure after contacting the workpiece. A strong thrust is required. For this reason, it is preferable to apply such a linear servo actuator mechanism to the movable electrode side of the spot welding apparatus.
可動部材のストローク中、そのときに必要な推力を形成するに足るよう、部分的にコイル部を形成することにより、機構自体の軽量化が図られ、コスト削減も可能となる。
そしてこのようなアクチュエータ機構をスポット溶接装置の可動電極側に適用すれば好適である。
During the stroke of the movable member, the coil portion is partially formed so that the necessary thrust is formed at that time, thereby reducing the weight of the mechanism itself and reducing the cost.
It is preferable to apply such an actuator mechanism to the movable electrode side of the spot welding apparatus.
本発明に係るリニアサーボアクチュエータ機構は、軽量化が図られ、特に、スポット溶接用のリニアサーボガンに採用した場合でも配置が制限されず、また、これを支持するための構成を簡素化できるようにされており、可動部材のストローク中、そのときに必要な推力が形成されるに足りるよう、部分的にコイル部を配設することを特徴としており、本実施例ではスポット溶接装置に適用されている。 The linear servo actuator mechanism according to the present invention is reduced in weight, and in particular, the arrangement is not limited even when it is used in a linear servo gun for spot welding, and the configuration for supporting this can be simplified. In the present embodiment, the present invention is applied to a spot welding apparatus in which a coil portion is partially arranged so that a necessary thrust is formed during the stroke of the movable member. ing.
すなわち、図1に示すように、本発明に係るリニアサーボアクチュエータ機構が適用される定置式C型スポット溶接機1は、支柱2に支持される基台3と、支柱2上に配設される溶接トランス4を備えており、前記基台3上には、本リニアサーボアクチュエータ機構が採用されるアクチュエータ5を複数備えた昇降機構6が配設されている。 That is, as shown in FIG. 1, a stationary C-type spot welder 1 to which a linear servo actuator mechanism according to the present invention is applied is provided on a base 3 supported by a column 2 and on the column 2. A welding transformer 4 is provided, and an elevating mechanism 6 having a plurality of actuators 5 employing the linear servo actuator mechanism is disposed on the base 3.
そして、この昇降機構6は、図2、図3に示すように、図2において左右方向に配設される基板プレート7a、7bと、この基板プレート7a、7b間に等間隔で平行に配設され且つ後述する固定子15が配設される四つの固定部材8と、これら四つの固定部材8を挿通せしめることのできるそれぞれの開孔10hを備えた可動部材10と、前記四つの開孔10hの中心位置から、固定体8の軸線方向と平行に可動部材10の一端側に固定されて一方側の外部に突出する可動軸11と、この可動軸11の先端に取り付けられる可動電極12を備えており、前記一方側の基板プレート7aには、可動軸11を挿通せしめることのできる挿通孔が形成されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the elevating mechanism 6 is arranged in parallel at equal intervals between the substrate plates 7a and 7b arranged in the left-right direction in FIG. 2 and the substrate plates 7a and 7b. And four fixed members 8 on which a stator 15 to be described later is disposed, a movable member 10 having respective openings 10h through which the four fixed members 8 can be inserted, and the four openings 10h. A movable shaft 11 that is fixed to one end of the movable member 10 in parallel with the axial direction of the fixed body 8 and protrudes to the outside on one side, and a movable electrode 12 that is attached to the tip of the movable shaft 11. The one side substrate plate 7a is formed with an insertion hole through which the movable shaft 11 can be inserted.
前記可動部材10のそれぞれの開孔10h内面には、図4に示すように、筒状部材13が取り付けられ、この筒状部材13の内面には、環状に配設される永久磁石14が設けられている。そしてこの永久磁石14は、開孔10hの幅方向に離間する数列として構成され、筒状部材13と永久磁石14によって可動子9が構成されている。 As shown in FIG. 4, a cylindrical member 13 is attached to the inner surface of each opening 10 h of the movable member 10, and an annular permanent magnet 14 is provided on the inner surface of the cylindrical member 13. It has been. And this permanent magnet 14 is comprised as several sequences spaced apart in the width direction of the opening 10h, and the needle | mover 9 is comprised by the cylindrical member 13 and the permanent magnet 14. FIG.
前記固定部材8は、長さ方向の全ての箇所に、以下に述べる固定子15が配設されるものと、固定子15が部分的に配設される固定部材8とが混在しているが、固定子15が配設される箇所の固定部材8の構造について説明すると、図4に示すように、パイプ部材16の周囲に巻回される複数列のコイル部17と、各コイル部17の間に配設されるコア部18と、コイル部17やコア部18の外周を覆う樹脂製の円筒部材19によって固定子15が構成されている。 In the fixing member 8, a portion in which a stator 15 described below is disposed and a fixing member 8 in which the stator 15 is partially disposed are mixed at all locations in the length direction. The structure of the fixing member 8 where the stator 15 is disposed will be described. As shown in FIG. 4, a plurality of rows of coil portions 17 wound around the pipe member 16 and the coil portions 17 are arranged. A stator 15 is constituted by a core portion 18 disposed between and a cylindrical member 19 made of resin that covers the outer periphery of the coil portion 17 and the core portion 18.
そしてこの固定子15は、図5に示すように、一つの固定部材8aに対しては、その全長において固定子15が形成され(黒塗り部分)、他の三つの固定部材8b〜8dに対しては、先端側のみ固定子15が形成されている。
なお、このような昇降機構6は、図1のスポット溶接機1にセットする際、すべての固定部材8に固定子15が形成される側が下向きになってセットされている。
As shown in FIG. 5, the stator 15 is formed on the entire length of one fixing member 8 a (blacked portion), and the other three fixing members 8 b to 8 d. Thus, the stator 15 is formed only on the tip side.
In addition, when such an elevating mechanism 6 is set in the spot welder 1 of FIG. 1, all the fixing members 8 are set with the side on which the stator 15 is formed facing downward.
一方、図1に示すスポット溶接機1において、前記可動電極10に対向して配置される固定電極21は、前記基台3の下面に接続されるC型固定アーム22の先端に配設され、この固定電極21は、前記C型固定アーム22を介して溶接トランス4と電気的に接続されている。また、前記可動電極12も、前記可動軸11を介して溶接トランス4と電気的に接続されている。 On the other hand, in the spot welding machine 1 shown in FIG. 1, the fixed electrode 21 disposed to face the movable electrode 10 is disposed at the tip of a C-type fixed arm 22 connected to the lower surface of the base 3. The fixed electrode 21 is electrically connected to the welding transformer 4 via the C-type fixed arm 22. The movable electrode 12 is also electrically connected to the welding transformer 4 via the movable shaft 11.
以上のような構成において、スポット溶接を行うときは、可動電極12を上昇端の位置、すなわち、可動部材10が上方の基板プレート7bに当接する位置まで上昇させて原位置として待機させ、固定電極21上にワークWをセットする。 In the above configuration, when spot welding is performed, the movable electrode 12 is raised to the position of the ascending end, that is, the position where the movable member 10 contacts the upper substrate plate 7b, and is made to stand by as the original position. 21. Set work W on 21.
次いで、昇降機構6を制御し、可動部材10を下降させるが、この際、可動部材10が上昇端から中間位置付近に移動するまでは、図5に示すように、一つの固定部材8aの固定子15だけの推力で駆動するよう制御し、中間位置付近からは、四つの固定部材8a〜8dの固定子15の推力によって駆動するよう制御する。このため、最終的には、強力な推力により必要な溶接圧が確保され、この状態で通電すればスポット溶接が完了する。 Next, the elevating mechanism 6 is controlled to lower the movable member 10. At this time, until the movable member 10 moves from the rising end to the vicinity of the intermediate position, as shown in FIG. The driving is controlled by the thrust of only the child 15, and from the vicinity of the intermediate position, the driving is controlled by the thrust of the stator 15 of the four fixing members 8a to 8d. For this reason, the necessary welding pressure is finally ensured by the strong thrust, and the spot welding is completed if energized in this state.
スポット溶接が完了すると、四つの固定部材8a〜8dの固定子15を制御して上昇を開始させるが、中間位置付近からは、可動部材10を上昇させるに足るだけの一つの固定部材8aの固定子15で駆動し、上昇端まで移動させ、原位置で待機させる。 When the spot welding is completed, the stator 15 of the four fixing members 8a to 8d is controlled to start rising, but from the vicinity of the intermediate position, the fixing member 8a that is sufficient to raise the movable member 10 is fixed. It is driven by the child 15, moved to the ascending end, and waits at the original position.
以上のような要領により、推力をあまり必要としない区間において固定子15のコイル部17の配設を省略するようにすれば、昇降機構6全体を軽量化することが可能となり、支柱50の構造の簡素化が図られると同時に、溶接機1配置の自由度を高めることができる。 If the arrangement of the coil portion 17 of the stator 15 is omitted in the section that does not require much thrust by the above procedure, the entire lifting mechanism 6 can be reduced in weight, and the structure of the support column 50 The degree of freedom in arranging the welding machine 1 can be increased.
なお、以上の実施例では、昇降機構6のすべてのアクチュエータ5を同時に制御するように構成しているが、可動部材10が原位置から下方に向けて移動する初期段階では一つのアクチュエータ5だけを制御し、下端近傍で、全てのアクチュエータ5を制御し、作業終了後は再び一つのアクチュエータ5だけを制御するようにしても良い。 In the above embodiment, all the actuators 5 of the elevating mechanism 6 are controlled at the same time. However, at the initial stage when the movable member 10 moves downward from the original position, only one actuator 5 is used. It is also possible to control all the actuators 5 in the vicinity of the lower end and to control only one actuator 5 again after the work is completed.
なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。例えば、上記実施例は、四つの固定部材8a〜8dを使用する例を示したが、図6に示すように、二つの固定部材8a、8bを用いることも可能である。この場合は、四つの固定部材8a〜8dの固定子15を使用する場合と同等の推力を得るため、可動部材10の長さを長くする必要が生じる。このため、必然的に固定部材8a、8bの長さも長くなる。 In addition, this invention is not limited to the above embodiments. What has substantially the same configuration as the matters described in the claims of the present invention and exhibits the same operational effects belongs to the technical scope of the present invention. For example, although the said Example showed the example which uses the four fixing members 8a-8d, as shown in FIG. 6, it is also possible to use two fixing members 8a and 8b. In this case, it is necessary to increase the length of the movable member 10 in order to obtain the same thrust as when using the stator 15 of the four fixed members 8a to 8d. For this reason, the lengths of the fixing members 8a and 8b are inevitably increased.
コイル等の電磁石を使用したリニアサーボアクチュエータ機構において、コイルの設置箇所に無駄を無くして重量軽減が図られるため、特にスポット溶接用リニアサーボガン等には広い普及が期待される。 In a linear servo actuator mechanism using an electromagnet such as a coil, it is possible to reduce the weight by eliminating waste at the location where the coil is installed.
1…定置式C型スポット溶接機、5…アクチュエータ、6…昇降機構、8…固定部材、9…可動子、10…可動部材、10h…開孔、14…永久磁石、15…固定子、17…コイル部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stationary type C spot welder, 5 ... Actuator, 6 ... Elevating mechanism, 8 ... Fixed member, 9 ... Movable member, 10 ... Movable member, 10h ... Opening, 14 ... Permanent magnet, 15 ... Stator, 17 ... coil part.
Claims (2)
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JP2009211279A JP2011062032A (en) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Linear servo actuator mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014528230A (en) * | 2011-09-05 | 2014-10-23 | エスイーエイチ リミテッド | Magnetic device |
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2009
- 2009-09-14 JP JP2009211279A patent/JP2011062032A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014528230A (en) * | 2011-09-05 | 2014-10-23 | エスイーエイチ リミテッド | Magnetic device |
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