專利名稱：壓力控制裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可對產(chǎn)生于配置在同一軸線上的回轉(zhuǎn)桿的、軸線方向的壓力進(jìn)行控制的壓力控制裝置和具有該壓力控制裝置的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來，磁致伸縮元件在對液壓回路或空壓回路用的開閉閥進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的小行程往復(fù)移動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等中的利用很盛行。在該場合，磁致伸縮元件被加工成磁致伸縮桿，從電磁線圈受到磁場作用而調(diào)節(jié)其長度尺寸，驅(qū)動(dòng)設(shè)于伸長方向的作為驅(qū)動(dòng)對象體的開閉閥的閥體，從而對開閉閥進(jìn)行開閉。然而，磁致伸縮桿根據(jù)其特性隨著溫度變化而改變其長度尺寸，為此，存在閥體的驅(qū)動(dòng)量隨溫度變化而產(chǎn)生變化的問題。為了解決該問題，在公開于日本特開平7236292號公報(bào)的超磁致伸縮式驅(qū)動(dòng)裝置中，如該公報(bào)中的圖1、2所示那樣，設(shè)置了檢測超磁致伸縮桿5近旁的溫度的溫度檢測單元8和根據(jù)由該溫度檢測單元8獲得的檢測溫度控制產(chǎn)生于電磁線圈4的磁場的磁場控制單元9，即使溫度變化時(shí)，也使超磁致伸縮桿5的長度為一定地控制，從而將相對驅(qū)動(dòng)對象體的驅(qū)動(dòng)量控制為一定。
可是，在用于將電動(dòng)機(jī)或原動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)源的回轉(zhuǎn)力傳遞到機(jī)件(驅(qū)動(dòng)對象體)的桿(以下也稱“回轉(zhuǎn)桿”)中，相應(yīng)于溫度的變化，其長度也變化。另外，這樣的回轉(zhuǎn)桿例如車的傳動(dòng)軸那樣，一端連接于變速箱，同時(shí)，另一端連接于差速齒輪，在其兩端的移動(dòng)受到驅(qū)動(dòng)源和機(jī)件限制的狀態(tài)下使用的場合較多。在這樣的使用狀態(tài)下，當(dāng)回轉(zhuǎn)桿伸長時(shí)，產(chǎn)生于回轉(zhuǎn)桿的沿軸向的壓力(壓縮力)對驅(qū)動(dòng)源或機(jī)件產(chǎn)生不良影響，或由該壓力使回轉(zhuǎn)桿自身撓曲，在該撓曲的狀態(tài)下回轉(zhuǎn)，從而發(fā)生自身破損這樣的問題。
因此，可考慮將公開于上述日本特開平7-236292號公報(bào)的技術(shù)適用于上述回轉(zhuǎn)桿。即，通過由磁致伸縮材料形成回轉(zhuǎn)桿，將其全長控制為一定，從而避免上述問題的發(fā)生。
然而，發(fā)明者等對用磁致伸縮材料形成回轉(zhuǎn)桿、將其全長控制為一定的構(gòu)成進(jìn)行研究后，發(fā)現(xiàn)了以下那樣的問題。即，磁致伸縮材料雖然相對沿其軸向施加的壓力(壓縮力或伸長力)具有足夠的耐久性，但具有相對扭力較脆的特性。為此，相對在將驅(qū)動(dòng)源的回轉(zhuǎn)力傳遞到機(jī)件時(shí)受到扭力作用的回轉(zhuǎn)桿，難以適用公開于日本特開平7-236292號公報(bào)的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于這樣的問題而作出的，其主要目的在于提供一種壓力控制裝置，該壓力控制裝置可充分地確保在兩端的移動(dòng)受到限制的狀態(tài)下使用的回轉(zhuǎn)桿的回轉(zhuǎn)力的傳遞功能，同時(shí)，可將隨著溫度變化產(chǎn)生于回轉(zhuǎn)桿的沿軸向的壓力控制為一定。另外，其它主要目的在于提供一種回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有該壓力控制裝置，可確實(shí)地將驅(qū)動(dòng)源的回轉(zhuǎn)力傳遞到機(jī)件，而且，可將隨著溫度變化產(chǎn)生于回轉(zhuǎn)桿的沿軸向的壓力控制為一定，確實(shí)地避免驅(qū)動(dòng)源、機(jī)件、及回轉(zhuǎn)桿的損傷。
本發(fā)明的壓力控制裝置由柱狀的磁致伸縮元件部分、賦能單元、磁場施加單元、壓力檢測單元、及控制部分構(gòu)成；該柱狀的磁致伸縮元件部分配置于第1回轉(zhuǎn)桿與第2回轉(zhuǎn)桿的各一端間，該第1回轉(zhuǎn)桿和第2回轉(zhuǎn)桿在該各一端相互相對的狀態(tài)下分別配置在同一軸線上，同時(shí)，相互不能相對回轉(zhuǎn)而且可沿該軸線自由接近和離開地連接，在各另一端的沿該軸線的移動(dòng)受到限制的狀態(tài)下，可以該軸線為中心一體地自由回轉(zhuǎn)；該賦能單元使上述第1回轉(zhuǎn)桿和上述第2回轉(zhuǎn)桿相互接近地時(shí)常賦能，使該兩回轉(zhuǎn)桿的上述各一端緊密接觸于上述磁致伸縮元件部分的各端部；該磁場施加單元發(fā)生并施加用于調(diào)節(jié)上述磁致伸縮元件部分的上述軸線方向的長度的磁場；該壓力檢測單元檢測產(chǎn)生于上述第1回轉(zhuǎn)桿和第2回轉(zhuǎn)桿的上述軸線方向的壓力；該控制部分通過控制由上述磁場施加單元施加的上述磁場的強(qiáng)度，調(diào)節(jié)上述磁致伸縮元件部分的上述長度，從而將由上述壓力檢測單元檢測出的上述壓力控制為一定。
另外，本發(fā)明的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有驅(qū)動(dòng)源、將該驅(qū)動(dòng)源的回轉(zhuǎn)力傳遞到機(jī)件的回轉(zhuǎn)桿、及上述壓力控制裝置，該回轉(zhuǎn)桿由上述第1回轉(zhuǎn)桿和上述第2回轉(zhuǎn)桿構(gòu)成，在上述第1和第2回轉(zhuǎn)桿的上述各一端間配置上述磁致伸縮元件部分。
按照該壓力控制裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在第1回轉(zhuǎn)桿和第2回轉(zhuǎn)桿的各一端間配置磁致伸縮元件部分，控制部分控制由磁場施加單元施加的磁場的強(qiáng)度，調(diào)節(jié)磁致伸縮元件部分的長度，將由壓力檢測單元檢測出的壓力控制為一定，從而通過在兩端的移動(dòng)受到限制的狀態(tài)下使用的第1回轉(zhuǎn)桿和第2回轉(zhuǎn)桿將回轉(zhuǎn)力確實(shí)地傳遞到機(jī)件，同時(shí)，可將隨著溫度變化在第1回轉(zhuǎn)桿和第2回轉(zhuǎn)桿沿軸線方向發(fā)生的壓力控制為一定。為此，可確實(shí)地避免第1回轉(zhuǎn)桿和第2回轉(zhuǎn)桿相應(yīng)于溫度變化進(jìn)行伸縮對驅(qū)動(dòng)源或機(jī)件產(chǎn)生不良影響，或第1回轉(zhuǎn)桿和第2回轉(zhuǎn)桿在撓曲的狀態(tài)下回轉(zhuǎn)產(chǎn)生破損這樣的問題的發(fā)生。另外，由于磁致伸縮元件部分不參與從驅(qū)動(dòng)源向機(jī)件的回轉(zhuǎn)力的傳遞，所以，可避免對其自身施加扭力而導(dǎo)致的破損，結(jié)果，可長期良好地維持兩回轉(zhuǎn)桿的回轉(zhuǎn)力的傳遞功能。
在該場合，最好上述磁場施加單元由勵(lì)磁線圈構(gòu)成，同時(shí)在由上述壓力檢測單元檢測出的上述壓力為預(yù)定值的狀態(tài)下被供給預(yù)定的直流電流，施加預(yù)定的磁場，而且由上述控制部分控制上述直流電流的供給量，從而控制上述磁場的強(qiáng)度地構(gòu)成該磁場施加單元。通過這樣構(gòu)成，可按良好的效率調(diào)節(jié)磁致伸縮元件部分的長度。
另外，最好上述磁致伸縮元件部分具有磁致伸縮元件和永久磁鐵；該磁致伸縮元件相應(yīng)于由上述磁場施加單元施加的上述磁場的強(qiáng)度調(diào)節(jié)上述長度；該永久磁鐵配置于上述第1回轉(zhuǎn)桿和上述第2回轉(zhuǎn)桿中的至少一方與上述磁致伸縮元件之間，對該磁致伸縮元件施加沿上述軸線方向的偏移磁場。通過這樣構(gòu)成，從而不需要在驅(qū)動(dòng)電流中包含偏移磁場發(fā)生用的偏移電流，所以，可大幅度減少在驅(qū)動(dòng)部分和磁場施加單元中發(fā)生的電力損失，結(jié)果，可大幅度減少裝置整體的消耗電力。
本公開與包含于作為2003年5月19日提出申請的日本專利申請的專利申請2003-140696的主題相關(guān)，其中公開的全部作為參照事項(xiàng)明顯地包含在這里。


圖1為示出本發(fā)明實(shí)施形式的壓力控制裝置1和相對回轉(zhuǎn)桿適用壓力控制裝置1的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11的構(gòu)成的構(gòu)成圖。
圖2為磁致伸縮元件部分2和連接體14、15的分解透視圖。
圖3為圖1的Z-Z線截面圖。
圖4為示出磁致伸縮元件部分2的磁場C的強(qiáng)度與磁致伸縮率的關(guān)系的特性圖。
圖5為用于說明由壓力控制裝置1對產(chǎn)生于第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b的軸線A方向的壓力的控制動(dòng)作的流程圖。
圖6為示出磁致伸縮元件部分22的構(gòu)成的正面圖。
具體實(shí)施形式下面參照

本發(fā)明的壓力控制裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施形式。
首先，參照

本發(fā)明的壓力控制裝置1和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11的基本構(gòu)成。
如圖1所示那樣，壓力控制裝置1包括磁致伸縮元件部分2、賦能單元3、3、磁場施加單元4、驅(qū)動(dòng)部分5、壓力檢測單元6、及控制部分7，具有將在后述的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)桿中由溫度變化產(chǎn)生的伸長所導(dǎo)致的沿軸線A方向的壓力控制為預(yù)定值(一定)的功能。另一方面，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11具有驅(qū)動(dòng)源12、可以軸線A為中心回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)桿13、及壓力控制裝置1，在由壓力控制裝置1將產(chǎn)生于回轉(zhuǎn)桿13的沿軸線A方向的壓力控制為一定的狀態(tài)下，將驅(qū)動(dòng)源12的回轉(zhuǎn)力通過回轉(zhuǎn)桿13傳遞到機(jī)件(驅(qū)動(dòng)對象體)51。
下面，參照

壓力控制裝置1和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11的各構(gòu)成部分。
首先，說明回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11的各構(gòu)成部分。驅(qū)動(dòng)源12例如由電動(dòng)機(jī)或原動(dòng)機(jī)構(gòu)成。在該場合，驅(qū)動(dòng)源12的輸出軸12a由滾珠軸承可自由回轉(zhuǎn)地支承。
回轉(zhuǎn)桿13如圖1所示那樣，具有在軸線A上相對地分別配置其一端側(cè)的2根的第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b。另外，兩回轉(zhuǎn)桿13a、13b的相互地相對的各一端側(cè)如圖1、2所示那樣，分別形成于連接體14、15。在該場合，該連接體14、15不能進(jìn)行相互相對的各一端側(cè)的相對回轉(zhuǎn)而且可沿軸線A在接近和離開的方向自由移動(dòng)地連接(作為一例，為凹凸配合)。因此，兩回轉(zhuǎn)桿13a、13b也在相對的各一端側(cè)不能進(jìn)行相互相對的回轉(zhuǎn)(不能相對回轉(zhuǎn))而且可沿軸線A朝接近和離開的方向自由移動(dòng)地連接，可以軸線A為中心一體自由回轉(zhuǎn)地構(gòu)成。
另外，連接體14作為一例，如圖2所示那樣，一體形成圓板體14a和多個(gè)(作為一例，為2個(gè))的圓弧狀壁14b、14b而構(gòu)成，該多個(gè)圓弧狀壁14b、14b在以軸線A為中心的同一圓周上相互離開地立設(shè)于圓板體14a的第2回轉(zhuǎn)桿13b側(cè)的端面。同樣，連接體15一體形成圓板體15a和多個(gè)(作為一例，為2個(gè))的圓弧狀壁15b、15b而構(gòu)成，該多個(gè)圓弧狀壁15b、15b在以軸線A為中心的同一圓周上相互離開地立設(shè)于圓板體15a的第1回轉(zhuǎn)桿13a側(cè)的端面。在該場合，圓弧狀壁14b、14b和圓弧狀壁15b、15b分別立設(shè)于以軸線A為中心的相同半徑的圓周上，并且相互的形狀相同，圓弧狀壁15b、15b進(jìn)入到圓弧狀壁14b、14b間，相互的側(cè)面相互緊密接觸，從而可相互配合。由該構(gòu)成，連接體14、15的一方成為相對另一方的滑動(dòng)導(dǎo)向件，相互不能相對回轉(zhuǎn)，而且可沿軸線A自由移動(dòng)地進(jìn)行凹凸配合。另外，如圖1、3所示那樣，在兩連接體14、15相互進(jìn)行凹凸配合的狀態(tài)下，由圓弧狀壁14b、14b和圓弧狀壁15b、15b形成圓筒體，由圓弧狀壁14b、14b和圓弧狀壁15b、15b的各內(nèi)面與各圓板體14a、15a的各端面(各相對面)夾住的圓筒狀的空間B形成于各連接體14、15間。另外，磁致伸縮元件部分2配置于該空間B內(nèi)。另外，各回轉(zhuǎn)桿13a、13b由非磁性材料形成至少各連接體14、15部分，使得由磁場施加單元4施加的磁場C良好地傳遞到磁致伸縮元件部分2地構(gòu)成。
另外，第1回轉(zhuǎn)桿13a的另一端側(cè)(圖1中的左端側(cè))由聯(lián)軸節(jié)16連接于驅(qū)動(dòng)源12的輸出軸12a。另一方面，第2回轉(zhuǎn)桿13b的另一端側(cè)連接于機(jī)件51內(nèi)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)體51a。在該場合，與驅(qū)動(dòng)源12的輸出軸12a同樣，機(jī)件51內(nèi)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)體51a由滾珠軸承(圖中未示出)可自由回轉(zhuǎn)地支承。一般，滾珠軸承通過配置于外圈與內(nèi)圈之間的多個(gè)滾珠可自由回轉(zhuǎn)地支承配置于外圈的內(nèi)側(cè)的內(nèi)圈而構(gòu)成。在該場合，多個(gè)滾珠收容于在外圈的內(nèi)面和內(nèi)圈的外面沿周向形成的凹槽內(nèi)，通過在該狀態(tài)下滾動(dòng)，從而可自由回轉(zhuǎn)地相對外圈支承內(nèi)圈。為此，按照該構(gòu)成，滾珠軸承在將支承對象的軸線方向(推力方向)的移動(dòng)限制在凹槽內(nèi)的滾珠的晃動(dòng)范圍內(nèi)的狀態(tài)下，可自由回轉(zhuǎn)地對支承對象進(jìn)行支承。因此，驅(qū)動(dòng)源12的輸出軸12a和機(jī)件51內(nèi)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)體51a由滾珠軸承將其沿軸線方向的移動(dòng)限制在上述晃動(dòng)的范圍內(nèi)，所以，連接于這些構(gòu)件的第1回轉(zhuǎn)桿13a的另一端側(cè)和第2回轉(zhuǎn)桿13b的另一端側(cè)也維持在將沿軸線A方向(推力方向)的移動(dòng)限制于上述晃動(dòng)的范圍內(nèi)的狀態(tài)。
下面，說明壓力控制裝置1的各構(gòu)成部分。
磁致伸縮元件部分2如圖2所示那樣由磁致伸縮元件構(gòu)成，該磁致伸縮元件形成為柱狀體(作為一例，為圓柱體)，同時(shí)，晶體沿軸線方向取向。另外，磁致伸縮元件部分2的長度形成得比圓弧狀壁14b、14b和圓弧狀壁15b、15b長，同時(shí)，其外徑形成得比圓弧狀壁14b、14b和圓弧狀壁15b、15b的內(nèi)徑小一些，在空間B內(nèi)，與軸線A大體同軸，而且在形成一些間隙的狀態(tài)下收容于與圓弧狀壁15b、15b的各內(nèi)壁間。按照該構(gòu)成，在連接體14、15的內(nèi)部，磁致伸縮元件部分2可伸縮，即使在伸縮時(shí)，磁致伸縮元件部分2的各端部也時(shí)常維持與連接體14、15的各圓板體14a、15a的端面(第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b的一端)接觸的狀態(tài)。
另外，一般情況下，磁致伸縮元件如圖4所示那樣，在磁場C弱的區(qū)域W內(nèi)，相對于所施加的磁場C的強(qiáng)度的其磁致伸縮率(伸長量)相對于磁場C的強(qiáng)度變化不直線地(較大地)變化。另外，具有這樣的特性，即，在磁場C大到某種程度的區(qū)域X內(nèi)，相對于所施加的磁場C的強(qiáng)度變化，其磁致伸縮率(伸長量)大體直線地產(chǎn)生大的變化，在磁場C更強(qiáng)的區(qū)域Y內(nèi)，其磁致伸縮率的變化程度再次變小。為此，在該回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11中，采用了這樣的構(gòu)成，該構(gòu)成通過使施加于磁致伸縮元件部分2的磁場C的強(qiáng)度以區(qū)域X的中心的強(qiáng)度X1為中心變化，從而可按良好的效率調(diào)節(jié)磁致伸縮元件部分2的長度。具體地說，在該回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11中，由勵(lì)磁線圈構(gòu)成磁場施加單元4，磁場施加單元4在由壓力檢測單元6檢測出的壓力為預(yù)定值(例如零)的狀態(tài)下供給預(yù)定的驅(qū)動(dòng)電流(直流電流)Id，發(fā)生并施加強(qiáng)度X1的磁場C(預(yù)定的磁場)，而且由控制部分7控制驅(qū)動(dòng)電流Id的供給量，從而控制磁場C的強(qiáng)度。即，在將強(qiáng)度X1的磁場C(偏移磁場)施加于磁致伸縮元件部分2的狀態(tài)下，當(dāng)?shù)?回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b的溫度為基準(zhǔn)溫度(例如常濕)時(shí)，使由壓力檢測單元6檢測出的壓力成為預(yù)定值(在該例中為零)地設(shè)定磁致伸縮元件部分2的長度(初期長度)。另外，作為磁致伸縮材料，可使用具有正或負(fù)的磁致伸縮特性的材料，具體地說，Ni-Fe系磁致伸縮材料或RFe系磁致伸縮材料等。另外，也可使用所謂被稱為超磁致伸縮元件的磁致伸縮率更大的Td系磁致伸縮材料。
賦能單元3使第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b相互接近地時(shí)常賦能，使各回轉(zhuǎn)桿13a、13b的各一端緊密接觸于磁致伸縮元件部分2的各端部，從而相對磁致伸縮元件部分2施加預(yù)壓。具體地說，賦能單元3作為一例由彈簧(螺旋彈簧或板簧，在本實(shí)施形式中為螺旋彈簧)構(gòu)成，如圖1所示那樣，其一端側(cè)連接于連接體14，同時(shí)，另一端側(cè)固定于連接體15，從而由其收縮力使各回轉(zhuǎn)桿13a、13b相互接近地時(shí)常賦能。
磁場施加單元4由在圓筒狀的繞線管(圖中未示出)的外周面卷繞線材(作為一例，為被覆銅線)形成的空心線圈構(gòu)成為勵(lì)磁線圈。另外，磁場施加單元4如圖3所示那樣，使各連接體14、15位于其內(nèi)部(內(nèi)包各連接體14、15)，按非接觸的狀態(tài)外嵌于各連接體14、15。另外，磁場施加單元4由從驅(qū)動(dòng)部分5供給的驅(qū)動(dòng)電流(作為一例為直流電流)Id驅(qū)動(dòng)，如圖1所示那樣，產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)沿軸線A方向的磁致伸縮元件部分2的長度的磁場C(直流磁場)，施加到磁致伸縮元件部分2。
驅(qū)動(dòng)部分5作為一例由放大器和電壓/電流變換器構(gòu)成，如圖1所示那樣，成為與輸入的控制信號Ss的電壓值相應(yīng)的電流值地生成驅(qū)動(dòng)電流(直流電流)Id，供給到磁場施加單元4。
壓力檢測單元6以第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b中的一方的回轉(zhuǎn)桿(在本實(shí)施形式中為第1回轉(zhuǎn)桿13a)的另一端為基點(diǎn)，檢測產(chǎn)生于另一方的桿(在本實(shí)施形式中為第2回轉(zhuǎn)桿13b)的另一端的相對軸線A方向的壓力，同時(shí)，生成并輸出電壓值相應(yīng)于檢測出的壓力的大小變化而且極性相應(yīng)于壓力的方向變化的檢測信號Sd。作為一例，壓力檢測單元6連接于第2回轉(zhuǎn)桿13b的另一端(或回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)體51a)，檢測出產(chǎn)生于第2回轉(zhuǎn)桿13b的另一端的壓力，該第2回轉(zhuǎn)桿13b以第1回轉(zhuǎn)桿13a的另一端為基點(diǎn)在上述滾珠軸承的晃動(dòng)范圍內(nèi)伸縮。在該場合，壓力檢測單元6中的連接于第2回轉(zhuǎn)桿13b的構(gòu)成部分與第2回轉(zhuǎn)桿13b一起回轉(zhuǎn)，所以，作為壓力檢測單元6，最好使用非接觸型的壓力傳感器。作為這樣的壓力傳感器，可為使用磁致伸縮元件的壓力傳感器。使用磁致伸縮元件的壓力傳感器在從勵(lì)磁線圈非接觸地相對磁致伸縮元件施加磁場C的同時(shí)，使用檢測線圈非接觸地檢測由壓力產(chǎn)生的磁致伸縮元件的周圍的磁通變化。另外，除了使用磁致伸縮元件的壓力傳感器以外，也可為使用波紋管或膜片等的機(jī)械式傳感器構(gòu)成的非接觸型壓力傳感器，或使用壓電元件或半導(dǎo)體壓敏電阻等的壓力傳感器、半導(dǎo)體電容式傳感器、及薄膜式壓力傳感器等電子式壓力傳感器構(gòu)成的非接觸型壓力傳感器。
控制部分7具有A/D變換器7a、D/A變換器7b、CPU7c、及存儲(chǔ)器7d。在該場合，CPU7c通過A/D變換器7a輸入由壓力檢測單元6生成的檢測信號Sd，根據(jù)該電壓值檢測產(chǎn)生于回轉(zhuǎn)桿13的壓力。另外，CPU7c使與產(chǎn)生于回轉(zhuǎn)桿13的壓力相應(yīng)的電壓值的控制信號Ss生成于D/A變換器7b，輸出到驅(qū)動(dòng)部分5，同時(shí)，改變該控制信號Ss的電壓值，控制由磁場施加單元4施加的磁場C的強(qiáng)度，調(diào)節(jié)磁致伸縮元件部分2的長度，從而將由壓力檢測單元6檢測出的壓力(產(chǎn)生于回轉(zhuǎn)桿13的壓力，具體地說產(chǎn)生于第2回轉(zhuǎn)桿13b的另一端的壓力)控制為一定。在存儲(chǔ)器7d存儲(chǔ)用于規(guī)定CPU7c的動(dòng)作的程序和用于與檢測出的壓力進(jìn)行比較的目標(biāo)壓力值。在本實(shí)施形式中，目標(biāo)壓力值被設(shè)定為預(yù)定值(在該例中為零)。因此，CPU7c使由壓力檢測單元6檢測出的壓力成為預(yù)定值(在該例中為零)地對控制信號Ss的電壓值進(jìn)行控制。
下面，根據(jù)圖5說明壓力控制裝置1的壓力控制動(dòng)作。
控制部分7內(nèi)的CPU7c在驅(qū)動(dòng)源12通過回轉(zhuǎn)桿13(第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b)驅(qū)動(dòng)機(jī)件51內(nèi)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)體51a回轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，反復(fù)判別基于由壓力檢測單元6生成的檢測信號Sd的電壓值檢測出的、產(chǎn)生于回轉(zhuǎn)桿13的壓力是否與目標(biāo)壓力值(在該例中為零)一致(步驟61)。
CPU7c在步驟61判別壓力與目標(biāo)壓力值(在該例中為零)一致時(shí)，反復(fù)進(jìn)行步驟61的動(dòng)作。當(dāng)判別壓力與目標(biāo)壓力值不一致時(shí)，判別壓力比目標(biāo)壓力值大還是小(在該例中，壓力的極性為正狀態(tài)還是為負(fù)狀態(tài))(步驟62)。在這里，“壓力比目標(biāo)壓力值大”的狀態(tài)(在該例中，壓力的極性為正的狀態(tài))指在圖1中右方向的壓力從回轉(zhuǎn)桿13施加于壓力檢測單元6的狀態(tài)。當(dāng)周圍溫度變得比常溫高時(shí)，第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b相應(yīng)于溫度的上升量伸長，結(jié)果，成為該“壓力比目標(biāo)壓力值大”的狀態(tài)。另一方面，“壓力比目標(biāo)壓力值小”的狀態(tài)(在該例中壓力的極性為負(fù)的狀態(tài))相反地指在該圖中從回轉(zhuǎn)桿13對壓力檢測單元6施加左方向的壓力的狀態(tài)。當(dāng)周圍溫度變得比常溫低時(shí)，第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b相應(yīng)于溫度的下降量進(jìn)行收縮，結(jié)果，成為該“壓力比壓力值小”的狀態(tài)。
CPU7c當(dāng)在步驟62判別壓力比目標(biāo)壓力值大時(shí)，相應(yīng)于檢測出的壓力改變對于驅(qū)動(dòng)部分5的控制信號Ss的電壓值(作為一例，當(dāng)磁致伸縮元件具有正的磁致伸縮特性時(shí)，使電壓值下降)，從而可使由磁場施加單元4產(chǎn)生的磁場C的強(qiáng)度比現(xiàn)在的強(qiáng)度弱，縮短磁致伸縮元件部分2的長度(步驟63)。這樣，可使第1回轉(zhuǎn)桿13a、磁致伸縮元件部分2、及第2回轉(zhuǎn)桿13b的全長比控制前縮短，結(jié)果，可降低由壓力檢測單元6檢測出的檢測信號Sd的正極性電壓值。即，可減少產(chǎn)生于回轉(zhuǎn)桿13(第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b)的、沿軸線A方向在圖1中朝右方向的壓力。
另一方面，CPU7c在由步驟62判別壓力比目標(biāo)壓力值小時(shí)，相應(yīng)于檢測出的壓力改變相對驅(qū)動(dòng)部分5的控制信號Ss的電壓值(作為一例，當(dāng)磁致伸縮元件具有正的磁致伸縮特性時(shí)，使電壓值上升)，從而使由磁場施加單元4產(chǎn)生的磁場C的強(qiáng)度比現(xiàn)在的強(qiáng)度大，增大磁致伸縮元件部分2的長度(步驟64)。這樣，可使第1回轉(zhuǎn)桿13a、磁致伸縮元件部分2、及第2回轉(zhuǎn)桿13b的全長比控制前縮短，結(jié)果，可降低由壓力檢測單元6檢測出的檢測信號Sd的負(fù)極性電壓值。即，可減少產(chǎn)生于回轉(zhuǎn)桿13(第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b)的、沿軸線A方向在圖1中朝左方向的壓力。
CPU7c通過反復(fù)實(shí)施上述步驟61～64的處理(相對磁致伸縮元件部分2的長度的反饋控制)，從而調(diào)節(jié)磁致伸縮元件部分2的長度，控制第1回轉(zhuǎn)桿13a、磁致伸縮元件部分2、及第2回轉(zhuǎn)桿13b的全長，使得由壓力檢測單元6生成的檢測信號Sd的電壓值成為預(yù)定值(例如為零)，即產(chǎn)生于回轉(zhuǎn)桿13的沿軸線A方向的壓力成為目標(biāo)壓力值(在該例中為零)。
這樣，按照該壓力控制裝置1和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11，在以軸線A為中心一體自由回轉(zhuǎn)的第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b的相互相對的各一端間，按其各端部分別緊密接觸的狀態(tài)配置磁致伸縮元件部分2，控制部分7控制由磁場施加單元4施加的磁場C的強(qiáng)度，使由壓力檢測單元6檢測出的壓力成為目標(biāo)壓力值(在該例中為零)地調(diào)節(jié)磁致伸縮元件部分2的長度，從而確實(shí)地通過第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b將驅(qū)動(dòng)源12的回轉(zhuǎn)力傳遞到機(jī)件51，同時(shí)，將隨著溫度變化在第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b沿軸線A方向發(fā)生的壓力控制為一定。為此，可確實(shí)地避免第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b相應(yīng)于溫度變化產(chǎn)生伸縮而對驅(qū)動(dòng)源12或機(jī)件51產(chǎn)生不良影響，或第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b在撓曲狀態(tài)下回轉(zhuǎn)而破損這樣的問題的發(fā)生。另外，由于第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b不能相對回轉(zhuǎn)地連接，一體地回轉(zhuǎn)，所以，第1回轉(zhuǎn)桿13a的回轉(zhuǎn)力直接傳遞到第2回轉(zhuǎn)桿13b。即，磁致伸縮元件部分2不參與從驅(qū)動(dòng)源12向機(jī)件51的回轉(zhuǎn)力的傳遞。為此，可避免對磁致伸縮元件部分2自身施加扭力而導(dǎo)致的破損。因此，可長期良好地維持回轉(zhuǎn)桿13的回轉(zhuǎn)力的傳遞功能。
另外，通過由勵(lì)磁線圈構(gòu)成磁場施加單元4，在由壓力檢測單元6檢測出的壓力為目標(biāo)壓力值(在該例中為零)的狀態(tài)下施加強(qiáng)度X1的磁場C(偏移磁場)，而且，由控制部分7控制驅(qū)動(dòng)電流Id的供給量，從而控制磁場C的強(qiáng)度地構(gòu)成磁場施加單元4，為此，可按良好的效率調(diào)節(jié)磁致伸縮元件部分2的長度。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施形式。例如，在本發(fā)明的實(shí)施形式中，說明了僅由磁致伸縮元件構(gòu)成磁致伸縮元件部分2而且控制偏移磁場的強(qiáng)度、按良好的效率調(diào)節(jié)磁致伸縮元件部分2的長度的例子，但作為該構(gòu)成的替代構(gòu)成，也可如圖6所示那樣采用這樣的構(gòu)成，該構(gòu)成使用由磁致伸縮元件22a和永久磁鐵22b構(gòu)成的的磁致伸縮元件部分22，由該永久磁鐵22b產(chǎn)生偏移磁場。在該場合，由磁場施加單元4施加的磁場C重疊于由永久磁鐵22b發(fā)生的偏移磁場，施加于磁致伸縮元件22a。在該圖中，作為一例，示出在磁致伸縮元件22a的一方的端部配置永久磁鐵22b從而在第1回轉(zhuǎn)桿13a或第2回轉(zhuǎn)桿13b的一方的一端與磁致伸縮元件22a間配置永久磁鐵22b的例子，但也可在磁致伸縮元件22a的兩端部分別配置永久磁鐵22b，在第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b的各一端間分別配置永久磁鐵22b。在該構(gòu)成中，統(tǒng)一各永久磁鐵22b的極性地配置，使偏移磁場的方向一致，驅(qū)動(dòng)部分5將具有與輸入的控制信號Ss的極性相應(yīng)的極性而且與控制信號Ss的電壓值對應(yīng)的電流值的驅(qū)動(dòng)電流Id供給到磁場施加單元4。按照該構(gòu)成，通過使用包含永久磁鐵22b的磁致伸縮元件部分22，從而不需要在驅(qū)動(dòng)電流Id中包含偏移磁場發(fā)生用的偏移電流，所以，可大幅度減少在驅(qū)動(dòng)部分5和磁場施加單元4中發(fā)生的電力損失，結(jié)果，可大幅度減少裝置整體的消耗電力。
另外，在上述實(shí)施形式中，說明了將產(chǎn)生于第1回轉(zhuǎn)桿13a和第2回轉(zhuǎn)桿13b的壓力作為一例維持為零的例子，但在壓力控制裝置1和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11中，也可將壓力值維持為零以外的任意而且一定的預(yù)定值地控制。另外，連接體14、15只要為不能相互相對回轉(zhuǎn)而且沿軸線A自由接近或離開地連接的構(gòu)成，則不限于上述構(gòu)成，當(dāng)然可采用各種構(gòu)成。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如以上那樣，按照該壓力控制裝置，通過在第1回轉(zhuǎn)桿和第2回轉(zhuǎn)桿的各一端間配置磁致伸縮元件部分，控制部分控制由磁場施加單元施加的磁場的強(qiáng)度，調(diào)節(jié)磁致伸縮元件部分的長度，將由壓力檢測單元檢測出的壓力控制為一定，從而可通過在兩端的移動(dòng)受到限制的狀態(tài)下使用的第1回轉(zhuǎn)桿和第2回轉(zhuǎn)桿將回轉(zhuǎn)力確實(shí)地傳遞到機(jī)件，同時(shí)，將隨著溫度變化在第1回轉(zhuǎn)桿和第2回轉(zhuǎn)桿沿軸線方向發(fā)生的壓力控制為一定。另外，磁致伸縮元件部分不參與從驅(qū)動(dòng)源向機(jī)件的回轉(zhuǎn)力的傳遞，所以，可避免在其自身施加扭力導(dǎo)致的破損。為此，可實(shí)現(xiàn)這樣一種壓力控制裝置，該壓力控制裝置可避免第1回轉(zhuǎn)桿和第2回轉(zhuǎn)桿相應(yīng)于溫度變化進(jìn)行伸縮對驅(qū)動(dòng)源或機(jī)件產(chǎn)生不良影響，或第1回轉(zhuǎn)桿和第2回轉(zhuǎn)桿在撓曲的狀態(tài)下回轉(zhuǎn)產(chǎn)生破損這樣的問題的發(fā)生，而且，可長期良好地維持兩回轉(zhuǎn)桿的回轉(zhuǎn)力的傳遞功能。
權(quán)利要求
1.一種壓力控制裝置，其特征在于由柱狀的磁致伸縮元件部分、賦能單元、磁場施加單元、壓力檢測單元、及控制部分構(gòu)成；該柱狀的磁致伸縮元件部分配置于第1回轉(zhuǎn)桿與第2回轉(zhuǎn)桿的各一端間，該第1回轉(zhuǎn)桿和第2回轉(zhuǎn)桿在該各一端相互相對的狀態(tài)下分別配置在同一軸線上的同時(shí)，相互不能相對回轉(zhuǎn)而且可沿該軸線自由接近和離開地連接，在各另一端的沿該軸線的移動(dòng)受到限制的狀態(tài)下可以該軸線為中心一體地自由回轉(zhuǎn)；該賦能單元使上述第1回轉(zhuǎn)桿和上述第2回轉(zhuǎn)桿相互接近地時(shí)常賦能，從而使該兩回轉(zhuǎn)桿的上述各一端緊密接觸于上述磁致伸縮元件部分的各端部；該磁場施加單元發(fā)生并施加用于調(diào)節(jié)上述磁致伸縮元件部分的上述軸線方向的長度的磁場；該壓力檢測單元檢測產(chǎn)生于上述第1回轉(zhuǎn)桿和第2回轉(zhuǎn)桿的上述軸線方向的壓力；該控制部分通過控制由上述磁場施加單元施加的上述磁場的強(qiáng)度從而調(diào)節(jié)上述磁致伸縮元件部分的上述長度，從而將由上述壓力檢測單元檢測出的上述壓力控制為一定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力控制裝置，其特征在于上述磁場施加單元由勵(lì)磁線圈構(gòu)成的同時(shí)，在由上述壓力檢測單元檢測出的上述壓力為預(yù)定值的狀態(tài)下被供給預(yù)定的直流電流并施加預(yù)定的磁場，而且由上述控制部分控制上述直流電流的供給量，從而控制上述磁場的強(qiáng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力控制裝置，其特征在于上述磁致伸縮元件部分具有磁致伸縮元件和永久磁鐵；該磁致伸縮元件相應(yīng)于由上述磁場施加單元施加的上述磁場的強(qiáng)度而調(diào)節(jié)上述長度；該永久磁鐵配置于上述第1回轉(zhuǎn)桿和上述第2回轉(zhuǎn)桿中的至少一方與上述磁致伸縮元件之間，對該磁致伸縮元件施加沿上述軸線方向的偏移磁場。
4.一種回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于具有驅(qū)動(dòng)源、將該驅(qū)動(dòng)源的回轉(zhuǎn)力傳遞到機(jī)件的回轉(zhuǎn)桿、及權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的壓力控制裝置，該回轉(zhuǎn)桿包含上述第1回轉(zhuǎn)桿和上述第2回轉(zhuǎn)桿而構(gòu)成，在上述第1和第2回轉(zhuǎn)桿的上述各一端間配置上述磁致伸縮元件部分。
全文摘要
本發(fā)明的壓力控制裝置由磁致伸縮元件部分(2)、賦能單元(3)、磁場施加單元(4)、壓力檢測單元(6)、及控制部分(7)構(gòu)成；該磁致伸縮元件部分(2)配置在回轉(zhuǎn)桿(13a、13b)的各一端間，該回轉(zhuǎn)桿(13a、13b)配置在同一軸線上，同時(shí)，相互不能相對回轉(zhuǎn)而且可沿軸線(A)自由接近和離開地連接，在該狀態(tài)下可以軸線(A)為中心一體地自由回轉(zhuǎn)；該賦能單元(3)使兩回轉(zhuǎn)桿(13a、13b)相互接近地賦能，使其各一端緊密接觸于磁致伸縮元件部分(2)的各端部；該磁場施加單元(4)發(fā)生并施加用于調(diào)節(jié)磁致伸縮元件部分(2)的長度的磁場(C)；該壓力檢測單元(6)檢測產(chǎn)生于兩回轉(zhuǎn)桿(13a、13b)的軸線(A)方向的壓力；該控制部分(7)通過控制磁場(C)的強(qiáng)度，調(diào)節(jié)磁致伸縮元件部分(2)的長度，從而將檢測出的壓力控制為一定。
文檔編號F16D1/10GK1792027SQ200480013640
公開日2006年6月21日 申請日期2004年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月19日
發(fā)明者鈴木利博, 森輝夫 申請人:Tdk株式會(huì)社