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特許6452802リニアアクチュエータ及び当該リニアアクチュエータを動作させる方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6452802
(24)【登録日】2018年12月21日
(45)【発行日】2019年1月16日
(54)【発明の名称】リニアアクチュエータ及び当該リニアアクチュエータを動作させる方法
(51)【国際特許分類】
F04B 17/04 20060101AFI20190107BHJP
H02K 33/00 20060101ALI20190107BHJP
【ＦＩ】
F04B17/04
H02K33/00 A
【請求項の数】15
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2017-505506(P2017-505506)
(86)(22)【出願日】2015年7月20日
(65)【公表番号】特表2017-530287(P2017-530287A)
(43)【公表日】2017年10月12日
(86)【国際出願番号】EP2015066534
(87)【国際公開番号】WO2016016031
(87)【国際公開日】20160204
【審査請求日】2017年3月31日
(31)【優先権主張番号】102014215110.4
(32)【優先日】2014年7月31日
(33)【優先権主張国】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】390039413
【氏名又は名称】シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100135633
【弁理士】
【氏名又は名称】二宮 浩康
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】ゲオルク バッハマイアー
(72)【発明者】
【氏名】マルコ ツュリアクス
(72)【発明者】
【氏名】ラインハート フライターク
(72)【発明者】
【氏名】アンドレアス ゲデッケ
【審査官】
岩田 健一
(56)【参考文献】
【文献】
独国特許出願公開第１０２００４０４２２０８（ＤＥ，Ａ１）
【文献】
実開昭５７−０５９９８１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特開平０６−１８５４５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０７−０２７０４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭５８−０４６８６１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ０４Ｂ １７／０４
Ｈ０２Ｋ ３３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つのポンプコイル（６０、７０）と、多方弁（２０）と、少なくとも１つの前記ポンプコイル（６０、７０）の通電によって移動させることができる少なくとも１つのポンプアーマチュア（８０）と、切換アーマチュア（３１０）とを備えた２室ソレノイドポンプ（１０）を有しており、
前記切換アーマチュア（３１０）を用いて前記多方弁（２０）が切換可能であり、当該切換アーマチュア（３１０）を少なくとも１つの前記ポンプコイル（６０、７０）の通電によって移動させることができる、リニアアクチュエータにおいて、
前記多方弁（２０）を用いて、双方向のポンプ流が実現される、
ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
前記切換アーマチュア（３１０）を用いて前記多方弁（２０）が切換可能であり、当該切換アーマチュア（３１０）を少なくとも１つの前記ポンプコイル（６０、７０）の通電によって移動させることができる、リニアアクチュエータにおいて、
前記多方弁（２０）を用いて、双方向のポンプ流が実現される、
ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項2】
前記多方弁（２０）は、４ポート２位置弁であるか又は４ポート２位置弁を有する、
請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項3】
前記多方弁（２０）は、前記切換アーマチュア（３１０）を移動させることによって切換可能である、
請求項１又は２に記載のリニアアクチュエータ。
請求項１又は２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項4】
前記リニアアクチュエータの前記ソレノイドポンプ（１０）では、前記ポンプアーマチュア（８０）が、ポンプコイルヨーク（２９０、３００）に磁束結合可能であるか又は磁束結合されており、
前記切換アーマチュア（３１０）が、前記ポンプコイルヨーク（２９０、３００）に磁束結合可能であるか又は磁束結合されている、
請求項１から３までのいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
前記切換アーマチュア（３１０）が、前記ポンプコイルヨーク（２９０、３００）に磁束結合可能であるか又は磁束結合されている、
請求項１から３までのいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項5】
前記ソレノイドポンプ（１０）は、１つずつのポンプコイルヨーク（２９０、３００）を備えた少なくとも２つのポンプコイル（６０、７０）を有しており、
前記ポンプアーマチュア（８０）は、複数の前記ポンプコイルヨーク間、又は少なくとも２つのポンプコイルヨーク（２９０、３００）間で移動可能である、
請求項１から４までのいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
前記ポンプアーマチュア（８０）は、複数の前記ポンプコイルヨーク間、又は少なくとも２つのポンプコイルヨーク（２９０、３００）間で移動可能である、
請求項１から４までのいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項6】
前記ソレノイドポンプ（１０）に少なくとも１つの磁束ガイド手段（３３０）が設けられており、当該磁束ガイド手段（３３０）により、複数の前記ポンプコイルヨーク（２９０、３００）が、磁束をガイドするように接続されている、
請求項４または５に記載のリニアアクチュエータ。
請求項４または５に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項7】
前記リニアアクチュエータの前記ソレノイドポンプ（１０）では、磁束ガイド手段（３３０）及びポンプコイルヨーク（２９０、３００）が互いに一体で構成されている、
請求項１から６までのいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
請求項１から６までのいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項8】
前記リニアアクチュエータの前記ソレノイドポンプ（１０）では、前記磁束ガイド手段（３３０）もしくは複数の前記ポンプコイルヨーク（２９０、３００）のうちの少なくとも１つに永久磁石（３５０）が含まれているか、又は、前記磁束ガイド手段（３３０）もしくは複数の前記ポンプコイルヨーク（２９０、３００）のうちの少なくとも１つに、少なくとも１つの永久磁石（３５０）が配置されている、
請求項６または、請求項４または５を引用する請求項７に記載のリニアアクチュエータ。
請求項６または、請求項４または５を引用する請求項７に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項9】
前記リニアアクチュエータの前記ソレノイドポンプ（１０）では、前記切換アーマチュア（３１０）が、複数の前記永久磁石（３５０）によって発生する磁束によってガイドされる磁束によって固定可能である、
請求項８に記載のリニアアクチュエータ。
請求項８に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項10】
前記リニアアクチュエータの前記ソレノイドポンプ（１０）では、前記ポンプコイル（６０、７０）によって発生した磁束が、少なくとも、前記磁束ガイド手段（３３０）及び／又は少なくとも１つのポンプコイルヨーク（２９０、３００）の領域において、少なくとも１つの前記永久磁石（３５０）によって発生した磁束に対向する、ように少なくとも１つの前記ポンプコイル（６０、７０）が、電気的に接続されている、かつ／又は、配置されている、
請求項８または９に記載のリニアアクチュエータ。
請求項８または９に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項11】
前記リニアアクチュエータの前記ソレノイドポンプ（１０）は、ただ１つの導線対だけを有しており、当該導線対により、前記ソレノイドポンプ（１０）が電気的に接続されている、
請求項１から１０までのいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
請求項１から１０までのいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項12】
前記リニアアクチュエータの前記ソレノイドポンプ（１０）では、前記ただ１つの導線対が、少なくとも１つのポンプコイル（６０、７０）、又は複数の前記ポンプコイル（６０、７０）に電気的に接触接続している、
請求項１から１１までのいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
請求項１から１１までのいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項13】
前記リニアアクチュエータの前記ソレノイドポンプ（１０）では、複数のダイオード（Ｄ１、Ｄ２）が設けられており、当該ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）を用いて、前記導線対又は導線端子対に加わる信号の正の信号成分を、複数の前記ポンプコイル（６０、７０）のうちの第１のポンプコイル（６０）に伝送し、負の信号成分を、複数の前記ポンプコイル（６０、７０）のうちの第２のポンプコイル（７０）に伝送する、
請求項１１または１２に記載のリニアアクチュエータ。
請求項１１または１２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項14】
少なくとも１つの前記ポンプコイル（６０、７０）に通電することにより、前記多方弁（２０）をセットするために設けられた位置に前記切換アーマチュア（３１０）をセットし、前記設けられた位置が維持される際に、少なくとも１つの前記ポンプコイル（６０、７０）に通電することにより、前記ポンプアーマチュア（８０）を移動させる、ことを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項に記載のリニアアクチュエータを動作させる方法。
【請求項15】
少なくとも１つの前記ポンプコイル（６０、７０）は、前記ポンプアーマチュア（８０）を移動させるために、前記切換アーマチュア（３１０）を移動させるよりも小さい絶対値で通電する、
請求項１４に記載の方法。
請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、リニアアクチュエータ及びこのようなリニアアクチュエータを動作させる方法に関する。所定の複数の応用分野において、例えばガス弁を調節する際、スロットルを制御する際、ピックアンドプレースのような位置決め駆動器及び別のロボットに対し、オートメーション又はヘルスケア領域におけるリニアアクチュエータに対し、特に患者台又は処置装置に対し、マイクロメートル領域にまで達する精度を有すると共に数センチメールの長いストロークも達成することが可能なリニアアクチュエータが必要である。
【0002】
このようなリニアアクチュエータが、可能な限りに小型に形成されかつ可能な限りに電気的に及び長期間にわたって摩耗なしに、及び、劣悪な環境条件、特に汚損に対して可能な限りに頑強に動作させることができ、好適である。特に望ましいのは、これらのようなリニアアクチュエータが容易に相互接続できる場合である。繁雑なアクチュエータ構成では、複数のリニアアクチュエータを配置する必要がある。したがってこのようなリニアアクチュエータが、電気的な接続のための電気的な導線又は導線端子を可能な限りに少なくし、これによって必要な導体の数を全体として少なく維持したい。
【0003】
リニアアクチュエータそれ自体は、数多くの実施形態で公知である。例えば、複数のステップモータが公知であるが、これらのステップモータは、精度が限られていることが多い。さらに複数の空気圧式及びハイドロリックのリニア駆動部が公知であり、これらのリニア駆動部は、２方弁を介して圧縮空気アキュムレータに又はハイドロリックポンプを介して接続されている。これらの実施例においても正確な制御は困難である。さらに電気駆動機械として構成されている複数の電気力学リニアモータが公知である。これらの電気力学リニアモータは高速でありかつ精度が高いが、一般的に構造が複雑であり、十分にスペースを節約して構成することはできない。これに対して圧電結晶又は磁歪材料をベースとするリニアアクチュエータは、特殊分野に使用されるが、極めて短い走行パスに対してだけしか構成されていない。摩擦接触をベースとする圧電モータは、確かに大きなストロークを行うことができるが、寿命が限られることが多くかつ周囲の影響を受け易い。さらに静電作用メカニズムをベースとする人工筋肉が公知であるが、最大力及び寿命が限られている。
【0004】
したがって本発明の課題は、従来技術のこの背景に対し、改善されたリニアアクチュエータを提供することである。特にリニアアクチュエータを可能な限りにスペースを節約して構成できるようにし、かつ／又は、可能な限りに容易に電気的に接触接続できるようにする。本発明の課題はさらに、このようなリニアアクチュエータを動作させる方法を提供することである。
【0005】
この課題は、請求項１に示した特徴的構成を備えたリニアアクチュエータにより、及び、請求項１５に示した特徴的構成を備えた方法により解決される。本発明の有利な発展形態は、対応する従属請求項、以下の説明及び図面から得られる。
【0006】
本発明によるリニアアクチュエータには、ソレノイドポンプ、特に２室ソレノイドポンプが含まれている。本発明によるリニアアクチュエータは好適には、ソレノイドポンプにハイドロリックに接続されているハイドロリックシリンダを有しており、このハイドロリックシリンダは、ハイドロリックピストンを有する。ソレノイドポンプを用いれば、ハイドロリックシリンダ内でハイドロリックピストンを出し入れ動作させることができる。本発明によるリニアアクチュエータには好適には、ソレノイドポンプに接続されている、油圧油を供給又は排出するための貯蔵槽が含まれている。
【0007】
本発明によれば、リニアアクチュエータにおいて、ソレノイドポンプは、少なくとも１つのポンプコイルと、多方弁と、少なくとも１つのポンプコイルに通電することによって移動させることができる少なくとも１つのポンプアーマチュアとを有する。さらに本発明によるリニアアクチュエータでは、ソレノイドポンプは、切換アーマチュアを有しており、この切換アーマチュアを用いて多方弁を切換可能である。本発明では、リニアアクチュエータのソレノイドポンプにおいて、少なくとも１つのポンプコイルに通電することによって切換アーマチュアを移動させることができる。
【0008】
本発明によるリニアアクチュエータでは、多方弁を用いて、双方向のポンプ流を実現することができる。このために多方弁は好適には、ソレノイドポンプの入口及び出口に流体的に接続されている。このために本発明によるリニアアクチュエータは好適には、ソレノイドポンプの入口及び出口との接続部において双方向のポンプ流を可能にする多方弁を有する。この双方向のポンプ流により、ハイドロリックシリンダ内でガイドされるハイドロリックピストンを双方向にガイドすることができる。ポンプ流方向を変化させるため、多方弁を切り換えることができる。本発明では、少なくとも１つのポンプコイルに通電することによって多方弁のこの切換を行うことができ、ここでこのポンプコイルにはいずれにせよ、少なくとも１つのポンプアーマチュアを移動させるために通電される。従来公知のリニアアクチュエータはこれとは異なり、一般的には別々にポンプ及び多方弁を有している。しかしながらポンプ及び多方弁用に専用の１つずつの駆動部が必要であり、その結果、１つずつの電気駆動制御部も、したがって少なくとも１つの導線対も必要である。これとは異なり、本発明ではソレノイドポンプ及び多方弁がただ１つの装置に組み込まれており、有利である。ここでは特に、本発明にしたがって利用される磁束は、ポンプを動作させるためにも、同時に多方弁を切り換えるためにも利用される。本発明によるリニアアクチュエータでは結果的に、電気配線コストが特に少なくなる。ソレノイドポンプを備えたリニアアクチュエータによって同時に、精度の高い調整パスが設定され、この調整パスは基本的に制限されることがない。さらにこれらのソレノイドポンプには大きな設置スペースは不要であり、長期間にわたって摩耗なしに、特に劣悪な環境条件、例えば汚損に対して頑強に動作させることができる。配線コストが極めて少ないことにより、特に複数のリニアアクチュエータを備えた構成において、わずかな電気的な導体又は導線又は導線端子しか必要ではない。
【0009】
特に本発明によるリニアアクチュエータには、ただ１つの電気導線対、又はただ１つの導線端子対しか必要ではない。結果的に本発明によるリニアアクチュエータでは、配線コストはわずかであり、信頼性が特に高い。
【0010】
さらに本発明によるリニアアクチュエータでは有利には、単純なソレノイドポンプの代わりにダブルソレノイドポンプが利用される。このダブルソレノイドポンプでは、体積流は、持続的にゼロに低下することはない。これに対応して、体積流及び圧力における脈動、及び、雑音形成などのこれに結び付いた欠点、又は励起された振動による大きな摩耗を回避することができる。
【0011】
上記のソレノイドポンプ、有利にはダブルソレノイドポンプには有利にはポット磁石が含まれている。このようなポット磁石は、その他の場合にしばしば設けられるヨークディスクと異なり、一般的にヨークディスクの流体的な減衰が、このヨークへ当接の直前に著しく増大するという利点を有する。一般的なソレノイドポンプには別の減衰装置が必要であるか又は雑音及び振動低減のための特別な努力が必要である（例えば欧州特許出願公開第１９８５８５７号明細書（EP1985857）を参照されたい）。ソレノイドポンプ又はダブルソレノイドポンプがポット磁石を含むこの発展形態では、このような機能機構がすでに組み込まれており、有利である。
【0012】
本発明によるリニアアクチュエータにおいて好適には上記多方弁が４ポート２位置弁であるか又はこの多方弁が４ポート２位置弁を有する。これにより、ソレノイドポンプのポンプ流を特に容易に逆転させることができ、ここでこれは、ソレノイドポンプの入口及び出口を、４ポート２位置弁の切換可能な入口及び出口に接続することによって行われる。
【0013】
本発明によるリニアアクチュエータのソレノイドポンプにおいて、多方弁は好適には切換アーマチュアの移動によって切換可能である。有利にはこのために多方弁の移動と切換アーマチュアの移動とを連動させて、切換アーマチュアの移動が、本発明によるリニアアクチュエータのソレノイドポンプの入口及び出口に対する、多方弁の入口及び出口の空間的な変位に結び付くようにする。これにより、多方弁を特に容易に切り換えることができる。
【0014】
本発明によるリニアアクチュエータのソレノイドポンプにおいて好適には、ポンプアーマチュアが、ポンプコイルヨークに磁束結合可能であるか又は磁束結合されており、切換アーマチュアが、ポンプコイルヨークに磁気結合可能であるか又は磁気結合されている。第１にポンプコイルヨークがポンプアーマチュアに、また第２にポンプコイルヨークが切換アーマチュアに磁束結合可能であるか又は磁束結合されていることにより、少なくとも１つのポンプコイルの通流により、切換アーマチュアの移動を特に容易に実現することができる。
【0015】
本発明によるリニアアクチュエータのソレノイドポンプでは有利には、１つずつのポンプコイルヨークを備えた少なくとも２つのポンプコイルが設けられており、ポンプコイルアーマチュアは、複数の上記ポンプコイルヨーク間、又は少なくとも２つのポンプコイルヨーク間で移動可能である。ここでは好適には１つずつのポンプコイルヨークを備えた１つずつのポンプコイルが、２室ソレノイドポンプとして構成されたソレノイドポンプの１つずつの室に対応する。
【0016】
本発明によるリニアアクチュエータの有利な一発展形態では、ソレノイドポンプに少なくとも１つの磁束ガイド手段が設けられており、この磁束ガイド手段により、複数のポンプコイルヨークが、磁束をガイドするように互いに接続されている。本発明によるリニアアクチュエータの別の有利な発展形態では、ソレノイドポンプにおいて、上記のように磁束ガイド手段が複数のポンプコイルヨークと共に一体で構成されている。この発展形態からは特に簡単な構造が得られる。
【0017】
本発明によるリニアアクチュエータの特に有利な発展形態では、ソレノイドポンプにおいて、磁束ガイド手段もしくは複数のポンプコイルヨークのうちの少なくとも１つに永久磁石が含まれているか、又は、磁束ガイド手段に、もしくは複数のポンプコイルヨークのうちの少なくとも１つに永久磁石が配置されている。本発明による方法のこの発展形態では、永久磁石を磁束形成要素として使用することができ、この永久磁石は、少なくとも１つのポンプコイルによって発生する磁束を弱めるか又は強めることができる。これにより、本発明によるリニアアクチュエータでは、切換アーマチュアによる切り換えのための磁気的な自由度が得られる。
【0018】
本発明によるリニアアクチュエータの好適な発展形態では、ソレノイドポンプにおいて切換アーマチュアが、複数の永久磁石によって発生する磁束によって、また特に磁束ガイド手段によってガイドされる磁束によって固定可能である。これに対応して、この切換アーマチュアの移動に対しても別の自由度が得られる。
【0019】
本発明によるリニアアクチュエータの２室ソレノイドポンプにおいて好適には、少なくとも１つのポンプコイルによって発生した磁束が、少なくとも、磁束ガイド手段及び／又は少なくとも１つのポンプコイルヨークの領域において、少なくとも１つの永久磁石によって発生した磁束に対向する、ように上記の少なくとも１つのポンプコイルが、電気的に接続されている、かつ／又は、この少なくとも１つのポンプコイルが、配置されている。特に少なくとも１つの永久磁石によって発生した磁束を打ち消すことができる。これに対応して、少なくとも１つのポンプコイルを用いて切り換えることができる。
【0020】
本発明によるリニアアクチュエータのソレノイドポンプは理想的には、ただ１つの導線対又は導線端子対だけを有しており、この導線対により、ソレノイドポンプが電気的に接続されている。これにより、本発明によるリニアアクチュエータのソレノイドポンプの電気配線コスト及び／又は駆動制御コストが、ひいては本発明によるリニアアクチュエータの配線コストが格段に低減される。
【0021】
ここでは特に上記のただ１つの導線対又は導線端子対は、少なくとも１つのポンプコイル、又は複数の上記のポンプコイルに電気的に接触接続している。
【0022】
好適な発展形態では、本発明によるリニアアクチュエータのソレノイドポンプにおいて、ポット磁石形状に構成されている少なくとも２つのポンプコイルが設けられており、ポンプアーマチュア及び／又は切換アーマチュアは好適にはポット磁石形状のポット底面に対して横方向に移動可能にガイドされている。これに対応して、特に単純かつ小型の、空間的な構造を実現することができる。
【0023】
本発明によるリニアアクチュエータのソレノイドポンプでは有利には、複数のダイオードが設けられており、これらのダイオードを用いて、導線対又は導線端子対に加わる信号の正の信号成分を第１のポンプコイルに伝送し、負の信号成分を第２のポンプコイルに伝送する。
【0024】
本発明によるリニアアクチュエータを動作させる方法では、ソレノイドポンプの少なくとも１つのポンプコイルに通電することにより、多方弁のセットのあらかじめ設けられた位置に切換アーマチュアをセットし、この設けられた位置が維持される際に、少なくとも１つのポンプコイルを通電することにより、ポンプアーマチュアが移動する。これにより、第１には、切換アーマチュアをセットして、多方弁をポンピングモードに適切にセットすることができ、この際にこの位置においてポンプアーマチュアが移動することができ、ソレノイドポンプが、あらかじめ設定された方向モードでポンピングを行う。
【0025】
本発明による方法の好適な発展形態では、ポンプアーマチュアを動かすために、少なくとも１つのポンプコイルは、切換アーマチュアを移動させるよりも小さい絶対値で通電される。少なくとも１つのポンプコイルを駆動制御する振幅を介して結果的に調整できるのは、ポンプアーマチュアだけを移動させようとしているか又は切換アーマチュアも移動させようとしているかである。
【0026】
以下では図面に示した実施例に基づいて本発明を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】ポンピング方向を設定するため、一方では貯蔵槽に、他方ではハイドロリックピストンを備えたハイドロリックシリンダに接続されている多方弁を有する２室ソレノイドポンプを備えた、本発明によるリニアアクチュエータを略示する原理図である。
【図3】第１及び第２のポンプコイルの駆動制御を略示する線図である。
【図6】ポンプアーマチュア及び切換アーマチュアを駆動制御するための、第１及び第２のポンプコイルの通電を略示する線図である。
【図10】図１（Ａ）に示した本発明によるリニアアクチュエータのポンプアーマチュアを略示する斜視図と、図１に示した本発明によるリニアアクチュエータの磁束ガイド手段と共に、図１０（Ａ）に示したポンプアーマチュアを１つに配置することを略示する斜視図である。
【図11】一体型のポンプアーマチュアを備えた、本発明によるリニアアクチュエータの択一的な実施形態を略示する原理図である。
【図12】本発明によるリニアアクチュエータの別の択一的な構成を略示する原理図である。
【0028】
図１に示したリニアアクチュエータには、２方弁２０を備えた２室ソレノイドポンプ１０が含まれており、この２室ソレノイドポンプにより、ハイドロリック流体が、貯蔵槽３０から、ハイドロリックシリンダ４０の作業室にポンピングされる。ハイドロリックシリンダ４０内ではハイドロリックピストン５０がリニア運動するようにガイドされる。それぞれ別の切換位置に２方弁２０をセットすることにより、２室ソレノイドポンプ１０のポンピング方向を反転できるため、ハイドロリック流体は、ハイドロリックシリンダ４０の作業室から貯蔵槽３０にポンピングされて戻る。これに対応してハイドロリックピストン５０は、前進又は後退する。
【0029】
２室ソレノイドポンプ１０の構造は、図２Ａ及び２Ｂに詳しく示されている。すなわち、２室ソレノイドポンプ１０には、２つのポンプコイル６０及び７０が含まれている。ポンプコイル６０及び７０はそれぞれポット磁石の形態で構成されている。ポンプコイル６０と７０との間には磁石ポンプアーマチュア８０があり、この磁石ポンプアーマチュアは、ポンプコイル６０、７０のポット底面に垂直な方向９０にガイドされている。ポンプアーマチュア８０には、２つの軟磁性孔開きディスク１００、１１０が含まれており、これらは、非磁性接続チューブ１２０によって互いに接続されており、この非磁性接続チューブは、その長手方向長さが、ポンプコイル６０、７０のポット底面に垂直な方向９０に延在している。孔開きディスク１００、１１０はそれぞれ自由振動するように隔膜１３０に懸架されており、これらの隔膜により、それぞれハイドロリック室１４０、１５０が画定かつ密閉されている。
【0030】
ハイドロリック室１４０及び１５０は、供給部１６０、１７０を有しており、これらの供給部はそれぞれ、ポンプアーマチュア８０の両側において、逆止め弁１８０、１９０を介してハイドロリック室１４０、１５０に通じている。さらにハイドロリック室１４０、１５０は、排出部２００、２１０を有しており、これらの排出部は、ハイドロリック室１４０、１５０から逆止め弁２２０、２３０を介して外部に導かれている。供給部１６０、１７０及び排出部２００、２１０はそれぞれ、入力側及び出力側において共通の入口２４０及び共通の出口２５０にまとめられている。
【0031】
軟磁性孔開きディスク１００、１１０の内半径では、ハイドロリック室１４０、１５０が、非磁性チューブ２６０によってシーリングされており、この上でポンプアーマチュア８０が往復して滑走する。
【0032】
このポンピング作用は、図３に示したポンプコイル６０、７０の駆動制御によって生じる（図示されているのはそれぞれ、時間ｔについての左側のポンプコイル６０の通電（曲線ＥＫ）又は右側のポンプコイル７０の通電（曲線ＺＫ）の電流強度Ｉである）。
【0033】
左側のポンプコイル６０又は右側のポンプコイル７０のいずれかに交互に通電が行われる。磁気抵抗原理により、すなわち、磁束回路を適切に閉じようとすることにより、ポンプアーマチュア８０は左又は右に交互に引っ張られる。矢印２７０、２８０は、１つずつのポンプコイル６０、７０の外周を部分的に包囲するポンプコイルヨーク２９０、３００を流れる基礎となる磁束を表しており、このヨークはそれぞれ、ポンプコイル６０、７０を、それぞれ他方のポンプコイル７０、６０とは反対側を向いたその面から、それぞれ外周を部分的に包囲する。ポンプアーマチュア８０が左に向かって又は右に向かって移動することにより、ポンプコイル６０、７０と、ポンプアーマチュア８０との間にあるハイドロリック体積体は交互に減少又は増大する。このハイドロリック体積体には、ハイドロリック流体が、図示した実施例ではシリコーンオイル又はグリセリンが充填されている。パルス状の圧力変化により、入口２４０から出口２５０に至る油圧油の単方向の流れが結果的に得られる。
【0034】
単方向の流れの方向を変更するためには、図１に示したように、４ポート２位置弁の形態の２方弁２０が設けられており、ここでこの４ポート２位置弁は、切換アーマチュア３１０によって移動され、これによって切り換えられる。切換アーマチュア３１０は、図４に示したように２室ソレノイドポンプ１０に組み込まれている。
【0035】
すなわちポット底面に垂直な方向９０に見た中心部には、非磁性チューブ２６０を貫通して、非磁性ガイドロッド３２０がガイドされている。この非磁性ガイドロッド３２０は、ポット底面に垂直な方向９０に、図４に示した図では水平方向に滑走することができる。非磁性ガイドロッド３２０には、軟磁性材料製の切換アーマチュア３１０が固定されている。切換アーマチュア３１０を水平方向に、すなわち方向９０に移動させるため、ポンプコイルヨーク２９０及びポンプコイルヨーク３００は、非磁性接続チューブ１２０から半径方向に離れた所で、水平方向９０に磁束ガイド手段３３０を介して接続されている。磁束ガイド手段３３０は、半径方向に突出部３４０を有しており、この突出部は、半径方向に非磁性接続チューブ１２０に向かって延在している。
【0036】
この突出部の半径方向内側端部では、半径方向に延在する１つずつの棒磁石３５０が突出部３４０に固定されている。切換アーマチュア３１０は、対応する突出部３６０をさらに有しており、この突出部は、切換アーマチュア３１０においてこれに沿って長く水平方向に延在しており、これにより、切換アーマチュア３１０が、左側のポンプコイルヨーク２９０又は右側のポンプコイルヨーク３００に当接する場合（図４Ａ及び図４Ｂ）に、この突出部３６０が、半径方向内側を向いている、磁束ガイド手段３３０の突出部３４０と、引き続いてつねに水平方向に重なるようになっている。切換アーマチュア３１０が、図４Ａに示したように左側の位置にある場合、こちら側の磁気抵抗が低いことに起因して、棒磁石３５０の磁束は主に、（最小の）空隙を介して左側のポンプコイルヨーク２９０を通してガイドされる。これにより、ここで保持力が形成されて、この保持力によって切換アーマチュア３１０がこの位置に固着される。まったく同様に図４Ｂではこの切換アーマチュアが右側の位置に保持される。すなわち、切換アーマチュア３１０の左側の位置においても、切換アーマチュア３１０の右側の位置においても共に切換アーマチュア３１０はそれぞれその位置に保持される。
【0037】
切換アーマチュア３１０を１つの位置から、つぎの位置に移動させるため、図６に示したように、大きな電流信号ＨＳＳを一時的に利用する。すなわち、以下では、この一時的に大きい電流信号ＨＳＳを用いて切換アーマチュア３１０がどのように右側に移動されるかを例示的に説明する。
【0038】
右側のポンプコイル７０には、一時的に大きな電流信号ＨＳＳが加えられる。この電流信号ＨＳＳにより、右側のポンプコイル７０の温度が一時的に上昇する（すなわちポンプコイル６０、７０は実際にはそれぞれ、比較的長い動作持続時間の間、電流信号ＨＳＳの際に得られるような大きな電流に対して設計されていない）。択一的には、特に示していない別の複数の実施例において、このような大きな電流用にポンプコイル６０、７０を設計することが可能である。
【0039】
したがって通常のポンピングシーケンス（図４も参照されたい）を再度開始する前、右側のポンプコイル７０は、短い待機時間中、冷却され得る。
【0040】
切換過程中の磁気特性は図５に示されている。すなわち、この大きな電流によって確かにはじめのうちポンプアーマチュア８０は、ポンピングシーケンスにおけるのと同様に、右側の通電されるポンプコイル７０の側に引っ張られる。しかしながらポンプコイル７０の通電が大きいことにより、右側のポンプコイルヨーク３００及びポンプアーマチュア８０を通る磁気回路（右側のポンプコイル７０の外周を取り囲む細い矢印４００）は急速に過飽和する。したがってこの磁束はまた、双安定アクチュエータの磁束ガイド手段３３０を介して流れる。ここでは破線で磁束Ｆが示されており、この磁束は、棒磁石３５０の磁束とは逆に、切換アーマチュア３１０の保持側に流れる。ポンプコイル７０が通電する際の電流振幅を適切に選択することによって達成できるのは、ポンプコイル７０の磁束が棒磁石３５０の磁束Ｆと逆向きではあるが大きさが等しくなるようにすることである。これによって切換アーマチュア３１０の保持力が効果的に打ち消される。しかしながら他方では（太い実線の）磁束４１０が、大きな空隙３６０を介して切換アーマチュア３１０の右側を流れる。この磁束は、吸引力を形成し、この磁束は、切換アーマチュア３１０を最終的に右側に引っ張る。つぎに電流を遮断することができ、切換アーマチュア３１０は、図４Ｂに示した磁束の経過によってそこに安定して停止したままになる。
【0041】
つまりこの切換過程は、一時的な高めた通電により、すなわち、高めた振幅を有する一時的な電流信号ＨＳＳによって引き起こされる。
【0042】
最後にアクチュエータ全体は、図１の原理図にしたがって配線される。これは、設けられている２方弁２０と共に、図１に対応する図７に略示されている。
【0043】
図３及び図６に示したように２つのポンプコイル（ポンプコイル６０及びポンプコイル７０）に作用する電流信号を、ただ１つの導線対を介して伝送するため、図８に示した回路を使用する。すなわち、信号源ＳＱにより、正負の信号成分を有するただ１つの入力信号ＥＳを供給する。このリニアアクチュエータには、２つのダイオードＤ１、Ｄ２が含まれており、これらのダイオードにより、正の信号成分ＥＫがポンプコイル６０に、また負の信号成分ＺＫがポンプコイル７０に接続される。このことは、図９に例示的に示されている。
【0044】
図２に示したような２つの部分に分かれたポンプアーマチュア８０は、２つの磁性孔開きディスク１００、１１０と、非磁性接続チューブ１２０とからなる。安定性上の理由から、２つの孔開きディスク１００、１１０の接続は、別の複数の安定化接続部分５００によって行うことも可能であり、これらの安定化接続部分は、非磁性接続チューブ１２０に加えて、支持用円筒形要素として孔開きディスク１００、１１０間に配置される。
【0045】
図４に示した磁束ガイド手段３３０の突出部３４０は、孔開きディスク１００、１１０の間に配置されており、また図１０（Ｂ）に示したように、必ずしも回転対称に構成する必要はなく、例えば互いに９０°だけずらされた４つの方向から、非磁性接続チューブ１２０に向かって半径方向に突入させることが可能である。
【0046】
図１１に示したように２つの部分からなるアーマチュアを完全に避けることも可能である。すなわち、例えば、ポンプアーマチュア８０’をただ１つの孔開きディスク１００’として実現することが可能である。しかしながらこの場合にはポンプアーマチュア８０’を内半径において、例えばここでは別のベローズによってガイドしなければならない。しかしながらこの場合には、ポンプコイル６０’、７０’の「後ろ」から双安定切換アーマチュア３１０’の方向に磁束を引き出すことしかできない。したがってここでは磁束的な狭窄箇所ＥＮＧが組み込まれる。
【0047】
本発明によるリニアアクチュエータは、別の実施形態では、細長く、すなわち「ピンに類似して」構成される。図１２に示したように、隔膜ベローズの代わりに、長手方向ベローズＬＢを使用し、２つの部分からなるポンプアーマチュア８０’’が、内半径においても外半径においても共に長手方向ベローズＬＢによって支承される。上記のガイドは、複数の非磁性ガイドロッドＦＳによって実現される。その他の点において構造、特に磁気的な構造は、図４と完全に同じである。