CN103313846B - 电动缸和电动缸系统 - Google Patents

Abstract

一种电动缸，外部缸，所述外部缸在一个端侧上包括固定部，用于将电动缸固定到电动缸的附接位置；杆，所述杆构造成能够从外部缸的一个端侧上的开口沿轴线方向延伸和收缩；轴承，所述轴承设置在外部缸的另一端侧上并且在外部缸的内侧上；旋转轴，所述旋转轴由轴承可旋转地支撑并且通过马达的驱动力被驱动以旋转；螺纹机构，所述螺纹机构将旋转轴的旋转运动转换成杆的线性运动并传送线性运动；以及应变检测部，所述应变检测部设置在外部缸的外圆周上的位置处并且在设置轴承的位置与固定部之间。

Description

电动缸和电动缸系统

技术领域

本发明涉及一种电动缸和使用该电动缸的电动缸系统，该电动缸用在例如压入配合设备和挤压设备中，并且将马达的旋转运动转换成线性运动。

背景技术

在过去，作为在各种设备中使用的电动缸，例如，存在有日本专利申请特开专利公报No.08-117970和CN1074820C中所描述的电动缸。该电动缸包括：附接到与螺杆旋接的滚珠螺母的活塞；控制以使螺杆旋转的马达；设置在活塞的前表面上的中空杆；以及插入到中空杆的中空部分内并且可旋转地设置在螺杆的远端处的支撑构件。聚氨酯橡胶经由附接板附接到的中空杆的远端处的杆头。在该聚氨酯橡胶的远端处设置有金属保护板。该电动缸耐高温并且可使冲击减弱。因此，电动缸适于在向外推动较重且较热的物体的外推设备中以及在接收该物体的接收设备中使用。

作为电动缸，例如存在有在日本专利申请特开专利公报No.09-271154和CN1182504A中所描述的电动缸。该电动缸包括马达、经由电子部件联接到马达的多个平行的滚珠螺杆、与滚珠螺杆旋接的多个滚珠螺母、与一体地固定滚珠螺母的滑块、以及固定到滑块的杆。此外，作为电动缸，存在有在日本专利申请特开专利公报No.09-289755和CN1189254A中所描述的电动缸。此外，存在有在日本专利申请特开专利公报No.09－215264和CN1120306C中所描述的电动缸。

当上述电动缸用于压入配合设备或挤压设备中时，在一些情况下，需要对由杆推出的载荷进行检测。当执行载荷检测时，例如可以构思成：在电动缸的杆的远端处设置有例如载荷单元的载荷转换器。使用通过该载荷单元所检测的载荷值。这使得能够实现例如用于以下的操作：执行在压入配合期间挤压力的适当确定，并且在监测载荷的同时执行挤压，直至达到目标载荷。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开专利公报No.08-117970

专利文献2：中国专利公布No.1074820C

专利文献3：日本专利申请特开专利公报No.09-271154

专利文献4：中国专利特开专利公报No.1182504A

专利文献5：日本专利申请特开专利公报No.09-289755

专利文献6：中国专利特开专利公布No.1189254A

专利文献7：日本专利申请特开专利公报No.09-215264

专利文献8：中国专利公布1120306C

发明内容

技术问题

但是，例如，如图13(a)中所示，当载荷单元410设置在电动缸401的杆403的远端处(设置在夹具412前方)时，存在下述问题。如图13(a)中所示，输出电缆411连接到载荷单元410。由于电缆411因为杆403相对于外部缸402的重复往复运动而弯曲作用，所以很可能发生例如使该电缆411(P1部分等)断裂的问题。根据利用使用该电动缸401的设备所加工的对象，载荷单元本身或者输出电缆与加工对象(P2部分等)发生干扰。为了防止干扰，很可能出现例如必须使用比图13(b)中示出的必要长度更长的夹具413来代替图13(a)中所示出的夹具412的问题。当长的夹具因为轴线方向上的限度而不能应对该问题时，造成电动缸自身不能使用的问题。因此，当必须进行载荷检测时，难以简化结构或降低轴线方向上的长度以实现尺寸减小。包括该电动缸的系统的系统结构也受到限制。

简而言之，在该技术领域，需要这样一种电动缸，其能够简化结构，同时能够进行载荷检测，并且降低轴线方向上的长度，从而实现尺寸减小并实现包含有该电动缸的系统结构的灵活性。

问题的解决方法

根据本发明的一个方面的电动缸包括：外部缸，所述外部缸在一个端侧上包括用于将电动缸固定到电动缸的附接位置的固定部；杆，所述杆构造成能够从所述外部缸的所述一个端侧的开口沿轴线方向延伸和收缩；轴承，所述轴承设置在所述外部缸的另一个端侧且内侧上；旋转轴，所述旋转轴由所述轴承可旋转地支撑并通过马达的驱动力驱动以旋转；螺纹机构，所述螺纹机构将所述旋转轴的旋转运动转换成所述杆的线性运动并且传送所述线性运动；以及应变检测部，所述应变检测部设置在外部缸的外圆周上的位置中并且设置在固定部与设置有轴承的位置之间。

本发明的有利效果

在根据本发明的一个方面的电动缸可依靠设置在外部缸中的应变检测部执行载荷检测。因此，不用必须单独地设置载荷单元等，能够简化电动缸的结构。也不用必须设置在载荷单元设置在杆的远端处时所必须的输出电缆等。还能够防止例如该电缆因重复弯曲而断裂之类的缺陷。因此，在需要载荷检测的设备中，根据本发明的一个方面的电动缸能够简化设备的结构并降低在轴向方向上的长度，并实现设备尺寸的减小。此外，根据本发明的一个方面的电动缸能够实现包括该电动缸的系统中的结构(系统结构)的灵活性。换言之，电动缸通过轴线方向上长度的降低和电动缸自身尺寸的减小实现了整体系统的柔性的外部结构。

附图说明

【图1】图1是根据一实施方式的、包括电动缸的电动缸系统的示意性图。

【图2】图2是该电动缸的示意性剖视图。

【图3】图3是用于解释包含于电动缸中的应变检测部的图。(a)是示出了应变计附接到外部缸的状态的示例的立体图。(b)是示出了连接应变计的电线的状态的示意性图。(c)是用于示出通过应变计和电线形成了惠斯通电桥(Wheatstone bridge)的接线图。

【图4】图4是用于说明调节电动缸的杆的旋转的构件的图。(a)是示出了形成于杆的外表面上的凹槽与设置在压入配合于外部缸中的衬套构件中的突起部之间的关系的立体图。(b)是衬套构件、杆、以及外部缸的剖视图。(c)是作为(b)的主要部分的凹槽和突起部的放大剖视图。(d)是用于防止摆动的衬套构件、杆以及外部缸的剖视图。

【图5】图5是示出了调节电动缸的杆的旋转的构件的另一示例的图，以及其中采用了具有花键形状的凹槽和突起部的示例的图。(a)是示出了在该改型中形成在杆的外表面上的凹槽和设置在压入配合于外部缸中的衬套构件中的突起部之间的关系的立体图。(b)是(a)中示出的衬套构件的剖视图。

【图6】图6是示出了用于调节电动缸的杆的旋转的结构的另一示例的图，以及其中采用了包括滑键的结构的示例的图。(a)是示出了在改型中形成在杆的外表面上的凹槽与键构件之间的关系的立体图。(b)是示出了该键构件和外部缸的侧视图。(c)是示出了该键构件、外部缸以及杆构件之间的关系的、从正面方向观察的剖视图。(d)是示出了该键构件与外部缸之间的关系的、在从杆的远端侧到杆的近端侧的方向上的剖视图。

【图7】图7是用于将图4和5中示出的衬套结构的旋转调节机构与图6中示出的滑键结构的旋转调节机构进行比较的图。(a)是示出了图6中所示的滑键结构的旋转调节机构的剖视图。(b)是示出了图4中所示的衬套结构的旋转调节机构的剖视图。

【图8】图8是用于说明其中作为反作用力施加至杆的轴线方向上的载荷从杆经由螺纹机构传送的范围的图。

【图9】图9是能够用于图1中示出的电动缸系统的电动缸的另一示例的示意性剖视图。

【图10】图10是用于说明包含于图9中示出的电动缸系统中的应变检测部的图。(a)是起到应变检测部作用的应变计所附接到的应变计附接构件的立体图。(b)是该应变计附接构件的平面图。

【图11】图11是示出了包含于图9中示出的电动缸系统中的应变检测部的另一示例的图。(a)是起到应变检测部作用的应变计所附接到的应变计附接构件的立体图。(b)是该应变计附接构件的平面图。(c)是该应变计附接构件的剖视图。(d)是示出了该应变计附接构件的变形部和附接到该变形部的应变计的示例的立体图。

【图12】图12是示出了图11所示的应变计附接构件与外部缸之间的关系的分解立体图。

【图13】图13是示出了当载荷单元设置在电动缸的杆的远端处时所发生的问题的图。

具体实施方式

以下参照附图来说明根据一实施方式的、包括电动缸1的电动缸系统(电动伺服缸系统)100。如图1中所示，电动缸系统100包括：电动缸1、控制电动缸的控制部101、以及用于附接电动缸1的系统本体框架102。

如图2中所示，电动缸1包括：外部缸2、杆3、轴承4、旋转轴5、螺纹机构6以及应变检测部7。外部缸2是例如具有圆筒形形状的壳体，并且在一个端侧2a上包括用于将电动缸1固定到电动缸1的附接位置(系统本体框架102的附接部103)的固定部11。固定部11是例如凸缘，并且通过螺钉10等紧固到框架102的附接部103。电动缸1固定到系统。

杆3构造成能够从在外部缸2的一个端侧(设置有一端2a的一侧)的开口2b沿轴线方向延伸和收缩。杆3的延伸和收缩的意思是突出以在轴线方向上从开口2b延伸，以及从开口2b收缩到内部以在轴线方向上收缩(在从外部缸2突出的部分变得更小的方向上收缩)。

轴承4设置在外部缸2的另一端侧(设置有另一端2c的一侧)，并且设置在外部缸2的内侧上。旋转轴5由轴承4可旋转地支撑，并且借助于马达12的驱动力被驱动以旋转。螺纹机构6将旋转轴5的旋转运动转换成杆3的线性运动并且传送该线性运动。应变检测部7设置在外部缸2的外圆周上的位置并且在轴承4所设置的位置与固定部11之间。

具体地，应变检测部7设置在轴承保持构件13的在固定部11侧的端部13a与固定部11之间的位置，该轴承保持构件13位于轴承4的外圆周上并保持轴承4。这是由于应变检测部7在轴线方向上的位置必须为在接收轴承4的在拉动方向上的力的位置与固定部11之间的位置，并且必须为在接收轴承4的在压缩方向上的力的位置与固定部11之间的位置。轴承保持构件13是将由轴承4接收的在止推方向(压缩方向和拉动方向)上的载荷传送到外部缸2的构件，并且是设定在外部缸2中且保持轴承4的构件。此处说明的电动缸1构造成将轴承保持构件13设置在轴承4与外部缸2之间。但是，电动缸1可以构造成不设置轴承保持构件。在这种情况下，应变检测部设置在轴承的固定部侧的端部与固定部之间的位置中。

应变检测部7检测施加到在轴承4的在外部缸2中的附接位置与固定部11之间的部分的沿轴线方向的载荷，并且将该载荷转换成电子信号。外部缸2形成为薄的形状，所述薄的形状具有应变检测部7所附接的部分2d的减小的外径。由于外部缸2形成这种形状，因此当保护罩设置在外部缸2的附接应变检测部7的部分2d中时，可以降低外部缸2的外部尺寸。该部分2d需要在厚度方面形成用于：获得能够抵抗推力的截面面积，并且足够薄以致于能够借助于以下说明的应变计来检测施加到外部缸2的反作用力。在这点方面，还方便的是将外部缸2形成为薄形状。

应变检测部7包括例如布置成如图3中所示的多个应变计Rg1至Rg4。为了使说明易于理解，图3仅示出了外部缸2的用于附接检测部的、形成为薄的形状的部分2d。实际上，相同的构件连续地设置在该部分2d的上方和下方。应变检测部7包括连接应变计Rg1至Rg4的连接电线7a，并且根据需要包括端子台。例如，图3(b)和3(c)中示出的(1)与(2)之间的E表示所施加的电压，而(3)和(4)之间的e0表示输出电压。如图3(c)所示，通过应变计形成惠斯通电桥。因此，输出与所施加的电压成比例且与应变成比例的电压信号。如图1中所示，应变检测部7的输出被发送到控制部101的第一控制器104。

杆3形成为旋转轴5能够通过其插入的圆筒形状。杆3的外径形成得小于外部圆筒2的内径。螺纹机构6为滚珠螺杆。螺纹机构6可以是例如梯形螺纹或方形螺纹。梯形螺纹指的是其外螺纹和内螺纹的横截面为梯形的螺纹。方形螺纹指的是其外螺纹和内螺纹的横截面为矩形的螺纹。此外，可以使用接收沿轴向方向的载荷并且将旋转运动转换成线性运动的机械元件。在此处说明的杆3中，集成有作为滚珠螺杆的螺纹机构6的螺母构件15。与旋转轴5集成的外部螺纹部分16与螺母构件15和滚珠17一起构成滚珠螺杆。

在轴线方向上形成的一个或多个凹槽18设置在杆3的端部3a的外圆周上。此处，如图4(a)中所示，凹槽18设置于在圆周方向上相等间隔的三个位置处。该端部3a是在从外部缸2的一个端侧2a上的开口2b突出的一侧上的端部。另一方面，通过压入配合(静配合)所装配的衬套构件19附接到外部缸2的一个端侧2a上的开口2b的内侧。如图4(a)和4(b)中所示，在衬套构件19的内表面上形成有与凹槽18相对应的一个或多个突起部20。此处，突起部20设置在三个位置处。衬套构件19呈现具有在缸的内表面上沿轴线方向形成的突起部20的形状。突起部20与凹槽18接合，以调节杆3的旋转。如图4(c)中所示，在突起部20与凹槽18之间形成有极小的间隙，以便使得杆3能够相对于外部缸2在轴线方向上滑动。类似地，在衬套构件19的内表面与杆3的外表面之间也形成有极小的间隙，以便使得杆3能够相对于外部缸2在轴线方向上滑动。如图4(a)中所示，在杆3的作为远端的端部3a处，根据电动缸系统100的构造的需要，设置有用于附接夹具(例如图1中所示的用于压入配合的夹具108)的螺栓孔21。

图4(a)至4(c)中说明的衬套构件19是用于旋转调节的衬套构件。在外部缸2中，还设置有用于防止摆动的衬套构件22。如图4(d)中所示，该衬套构件22形成为圆筒形状，并且通过压入配合装配于外部缸2中。在衬套构件22的内表面与杆3的外表面之间形成有极小的间隙，以便使得杆3能够相对于外部缸2滑动。如图2中所示，衬套构件19和衬套构件22布置在彼此预定的距离处。衬套构件19和衬套构件22防止杆3摆动成相对于轴线倾斜。如果杆3摆动，则不能行使螺纹机构6的功能，也就是说，在滚珠螺杆部中产生不必要的力。此外，很可能产生如下问题：在滚珠螺杆部的部件中发生局部磨损等并且螺纹机构损坏。衬套构件19和衬套构件22防止了这样的问题。如上所说明的，衬套构件19具有旋转调节和防止摆动两种功能。

包含于电动缸1中的用于旋转调节的衬套构件和凹槽的结构不限于以上描述的。例如，可以构造成包含具有花键形状的凹槽和突起部的衬套构件，该花键形状例如JIS(日本工业标准)B1601的方形花键、JISB1603的渐开线花键、或者JIS B1193的球形花键。例如，电动缸1可以被构造成包括图5中示出的凹槽28和衬套构件29，来代替上述凹槽18和衬套构件19。如图5(a)中所示，与凹槽18相似地，凹槽28在杆3的外圆周上从端部3a沿轴线方向设置。凹槽28在圆周方向上以相等间隔设置在八个位置处。如图5(a)和5(b)中所示，在压入配合于外部缸2中的衬套构件29的内表面上，形成有与凹槽28相对应的多个突起部30。此处，突起部30设置在八个位置处。突起部30与凹槽28接合，以调节杆3的旋转。在突起部30与凹槽28之间形成有适当的间隙。在衬套构件29的内表面与杆3的外表面之间也形成有适当的间隙。杆3能够相对于外部缸2在轴线方向上滑动。

包含于电动缸1中的旋转调节机构不限于使用衬套构件19或29的衬套结构。换言之，旋转调节机构可以是包括图6中示出的滑键的结构。具体地，旋转调节机构可以构造成包括凹槽32和键构件33来代替以上说明的凹槽18和衬套构件19。当采用滑键结构时，需要设置圆筒形衬套构件34，该圆筒形衬套构件34仅包含有与以上说明的衬套构件22的摆动防止机构相同的摆动防止机构。键构件33通过螺钉构件33b附接到设置在外部缸2中的开口33a。键构件33包括了当键构件33附接到外部缸2时突起到凹槽32一侧的突起部33c。突起部33c与凹槽32接合，以调节杆3的旋转。在突起部33c与凹槽32之间形成有极小的间隙，使得杆3能够相对于外部缸2在轴线方向上滑动。

在以上说明的旋转调节机构中，使用衬套构件19或29的衬套结构从以下角度来看是有利的：相比于使用键构件33的滑键结构，电动缸1在轴线方向上的长度降低，并且结构简化。这一点参照图7来说明。当采用如图7(a)中所示的滑键结构时(当使用键构件33等时)，衬套构件34的、设置于杆3中的凹槽32中用于防止摆动的部分不能用于旋转调节。另一方面，当采用如图7(b)中所示的衬套结构时(当使用衬套构件19等时)，设置在杆3中到杆3的远端的凹槽18能够用于旋转调节。因此，当采用衬套结构时，轴线方向上的尺寸能够进一步降低图7中所示的L1。

马达12包括马达本体37、输出轴38、以及编码器39。电动缸1包括将马达12的输出轴38的扭矩传送到旋转轴5的传送机构40。传送机构40包括：连接到输出轴38的定时轮41、连接到旋转轴5的定时轮42、以及围绕定时轮41和42缠绕的定时皮带43。传送机构40能够将输出轴38的扭矩传送到旋转轴5。当传送扭矩时，通过改变定时轮41与42的直径尺寸之间的关系，能够以所需的减速率执行减速或增速。在外部缸2和传送机构40中旋转轴5构造成借助于多个轴承46来接收旋转方向上的力。轴承46是所谓的径向轴承。另一方面，以上说明的轴承4构造成接收施加到旋转轴5的推力。该轴承4是所谓的推力轴承并且通过轴承螺母47与旋转轴成一体。轴承4装配在以上说明的轴承保持构件13中。

马达12布置成使输出轴38设定成与旋转轴5平行并且设置在马达12与外部缸2在轴线方向上正交的位置。换言之，马达12布置成使得输出轴38与旋转轴5彼此不重合，以整体形成C形形状(U形形状)。换言之，旋转轴5和输出轴38布置成相对于传送机构40面向相同方向。因此，旋转轴5和输出轴38能够布置在外部缸2与马达本体37在轴线方向上交叠的位置中，也就是说，能够降低整个设备在轴线方向上的尺寸。在电动缸1中，在不设置传送机构40的情况下，马达12可以布置成使得输出轴38与旋转轴5彼此重合(位于彼此的延长线上)并且布置成整体上形成I形形状。在此情况下，传送机构40是不必要的。但是，在参照图2来说明的电动缸1中，整个设备在轴线方向上的尺寸可以设定成更小，从这个角度来看其是有利的。马达12和传送机构40通过螺栓48固定成一体。外部缸2和传送机构40通过螺栓49固定成一体。

在旋转轴5与传送机构40之间布置有减速齿轮44。由于电动缸1包括减速齿轮44，因此电动缸1能够以所需的力且以所需的速度使旋转轴5旋转，并且以所需的推力且以所需的速度插入和抽出杆3。很可能的是，当电动缸1仅依靠传送机构40的减速时，传送机构的轮在尺寸方面增加，并且整个设备太大。但是由于电动缸1包括减速齿轮44，因此能够解决这个问题并且减小设备的尺寸。减速齿轮还能够布置在马达12与传送机构40之间。但是，以下说明的效果通过如图2中所示的将减速齿轮布置在旋转轴5与传送机构40之间来获得。具体地，当减速齿轮布置在马达12一侧上时，马达12的一端(图2中的下端)更靠近电动缸系统100的系统本体框架102一侧。为了整个系统的便利性，在一些情况下，需要进行设计的改变以使作为外部缸2的附接部的固定部11运动到传送机构40一侧(在图2中为上侧)。但是，当减速齿轮布置在马达12一侧上时，马达12干扰本体框架102，不能够进行设计改变。换言之，整个系统的自由度下降。在图2中示出的电动缸1中，减速齿轮44布置在旋转轴5与传送机构40之间。因此，能够防止该问题并且改进电动缸系统100的整个系统的自由度。

通过以上说明的电动缸1，例如当如图8中所示加压工件120时，加压的载荷X1变化成反作用力，且如箭头X2至X8所表示的传送通过构件。在固定于固定部11中的外部缸2的由箭头Y1表示的部分中产生拉伸力。当电动缸1用于例如在与图8中示出的方向相反的方向上施加力时，反作用力传送到箭头X2到X5的部分通过构件。反作用力从轴承保持构件13的固定部11一侧上的端部13a沿图中向下方向传送到外部缸2的接触部2e。压缩力产生于外部缸2的、固定在固定部11中的由箭头Y2表示的部分中。如图2中所示，应变检测部7位于球形弹簧的螺母构件15的外侧上，换言之，应变检测部7设置在轴承保持构件13的固定部11侧上的端部13a与固定部11之间的位置中，该轴承保持构件13位于轴承4的外圆周上且保持轴承。因此，即便在考虑由Y1表示的拉伸力所作用的范围时，或即便在考虑由Y2所表示的压缩力所作用的范围时，应变检测部7都能够检测到施加到杆3的轴线方向上的载荷(反作用力)。

在该电动缸1中，由于外部缸2由金属材料加工成，因此外部缸2形成为包含有固定部11的所谓一体物(单一构件)。因此简化了结构。由于适当地传送了反作用力，因此实现了通过应变检测部7检测反作用力。圆筒形构件和起到固定部11的作用的凸缘构件可以通过焊接构造成一体物。鉴于除了反作用力之外，没有外力产生在对电动缸特有的结构中，也就是外部缸2中，因此应变检测部7可以设置在该外部缸2的、施加有作为反作用力的上述拉伸力和压缩力的部分中。换言之，起到壳体作用的外部缸2也用作为应变检测部的附接部，以实现电动缸的结构简化，以及在轴线方向上的适当的载荷检测。

如上所说明的，电动缸1包括如上所述的外部缸2、杆3、轴承4、旋转轴5、螺纹机构6以及应变检测部7，并且能够通过设置于外部缸2中的应变检测部7执行载荷检测。因此，必要的是，单独设置载荷单元等，并且能够实现结构简化。

在电动缸1中，还必要的是，设置有在载荷单元于杆的远端处设置时所必要的输出电缆(输出电缆具有松驰度，以允许可动一侧上的端部与杆的远端一起运动)等。电动缸1能够防止例如该电缆因重复弯曲而断裂的缺陷。因此，当需要载荷检测时，电动缸1能够简化结构并且降低在轴线方向上的长度，以实现设备在尺寸方面的减小。

此外，电动缸1能够实现包含有电动缸1的电动缸系统100中的结构(系统结构)的灵活性。换言之，电动缸1通过在轴线方向上长度的减小以及电动缸自身尺寸的减小，实现了整个系统的柔性的外部结构。

对包含有该电动缸1的电动缸系统100进行说明。如图1中所示，设置在电动缸系统100中的控制部101包括接收来自应变检测部7的检测信号的第一控制器104、执行与周边设备和工作状态相对应的操作指令的第二控制器105、以及控制以驱动马达12并且接收来自马达12的编码器39的信号的马达驱动器106。

马达驱动器106基于来自第一控制器104的操作条件的指令对马达12执行旋转控制(旋转指令)。马达驱动器106接收来自编码器39的编码器脉冲的数量的信号，并且将马达12的各种信息—包括该被接收的信息—传送到第一控制器104。第一控制器104接收来自编码器39的信息，并且接收从应变检测部7施加到杆3的在轴线方向上的载荷的检测输出信号，也就是，与载荷(推力)成比例的输出。第二控制器105是可编程逻辑控制器。第二控制器105接收来自第一控制器104的各种信息，并且对第一控制器104给出用于执行部件的输入和抽出的、与周边设备和工作状态相对应的操作指令等。第一控制器104在必要时监测杆3的位置和作用到杆3的轴线方向上的载荷、设定并计算下一控制循环中的操作条件、并且执行用于马达驱动器106的指令(控制)。如上所说明的，控制部101基于来自马达12的编码器39的信号和来自起到载荷检测装置(载荷检测部)作用的应变检测部7的信号，控制电动缸1。

电动缸系统100包括电动缸1和控制电动缸1的控制部101。电动缸1包括外部缸2、杆3、轴承4、旋转轴5、将旋转轴5的旋转运动转换成杆3的线性运动并且传送该线性运动的螺纹机构6、以及起到载荷检测装置作用的应变检测部7，该载荷检测装置在载荷从杆3经由螺纹机构6传送的位置检测施加到杆3的轴线方向上的载荷。电动缸1可以具有下述结构：其中，控制部101基于来自马达12的编码器39的信号和来自载荷检测装置(应变检测部7)的信号来控制电动缸1。电动缸系统100使得系统结构简单且灵活，并且实现了执行载荷检测和位置检测。

简而言之，在电动缸系统100中，起到载荷检测装置作用的应变检测部7在载荷从杆3经由螺纹机构6传送的位置检测施加到杆3的轴线方向上的载荷。因此，必要的是，在杆3的远端处设置载荷单元，并且该结构能够被简化。换言之，电动缸系统100可以具有以下结构：其中，载荷检测装置未设置在作用成延伸和收缩的杆3中，而是设置在也可被视为固定侧的外部缸2一侧上。且不必要设置当载荷单元设置在杆的远端处时所必需的输出电缆等。还能够防止例如该电缆因重复弯曲而断裂的缺陷。因此，在需要载荷检测和位置检测的系统中，该结构能够被简化并且实现了尺寸方面的减小。此外，实现整个系统的系统结构的灵活性和柔性外部结构。

由于使用了电动缸1，因此电动缸系统100还具有以上说明的电动缸1本身的有利效果。该电动缸系统100中使用的电动缸不限于以上说明的电动缸1。电动缸仅必须是包含有外部缸、杆、轴承、旋转轴、螺纹机构、以及用于在载荷从杆经由螺纹机构所传送的位置检测施加到杆的轴线方向上的载荷的载荷检测装置。例如可以使用图9中示出的电动缸61。

对能够用于电动缸系统100中的电动缸61进行说明。除了载荷检测装置的结构不同之外，电动缸61与以上说明的电动缸1相同。因此，相同的部分(部件)由相同的附图标记和符号来表示，并且省略对这些部分的详细说明。具体地，电动缸61与电动缸1的不同之处在于：应变检测部7设置在电动缸1中的外部缸2的外圆周上的预定位置中，然而应变检测部67设置在与电动缸61中的外部缸62一体地固定的构件中。

具体地，如图9中所示，电动缸61包括：外部缸62、杆3、轴承4、旋转轴5、螺纹机构6、以及应变检测部67。外部缸62在以下方面与以上说明的外部缸2相同：即，外部缸62为圆筒形壳体。但是，外部缸62形成为以下结构：其中分别设置有外部缸62的远端侧上的第一缸71和第二缸72的凸缘部71a和72a通过螺栓73一体地固定。在外部缸62中，用于将电动缸61固定到系统本体框架102的附接部103的固定部11设置在设有第一缸71的一侧上的一个端侧2a上。

应变检测部67设置在施加到杆3的轴线方向上的载荷经由螺纹机构传送的位置。具体地，应变检测部67设置在保持于两个构件(第一缸71和第二缸72)之间的板式构件(平面构件)74中，其中，两个构件(第一缸71和第二缸72)包含于外部缸62中。该板式构件74为应变计附接构件。如图10中所示，板式构件74构造成包括固定部74a，由于设置有多个切口孔74d和74e，固定部74a保持在设置于外圆周上的第一缸71与第二缸72之间；载荷接收部74b，该载荷接收部74b设置在中央处并且接收施加到杆3的轴线方向上的载荷；以及感测部74c，该感测部74c用于将固定部74a与载荷接收部74b联接并且感测应变。图10(a)是起到应变计附接构件作用的板式构件74的立体图。但是，为便于理解固定部74a、感测部74c、载荷接收部74b等的结构，板式构件74被示出为其一部分被切除掉。

在板式构件74中，设置有用于插入通过螺栓73的孔74f。板式构件74的固定部74a一侧保持在凸缘部71a与71b之间，由此板式构件74固定到外部缸62。载荷接收部74b经由轴承保持构件13接收由轴承4接收的在推力方向上的载荷。当施加到杆3的轴线方向上的载荷经由轴承4和轴承保持构件13传送时，载荷接收部74b偏转。将固定到外部缸62的固定部74a与已偏转的载荷接收部74b相联接的感测部74c变形。包含于应变检测部67中的应变计67g贴合到例如感测部74c的侧表面。应变计的贴合位置不限于感测部74c的侧表面，且可以是感测部74c的上表面或下表面。与参照图3说明的应变检测部7相似，包含有应变计67g的应变检测部67通过应变计形成惠斯通电桥。因此，输出与施加的电压成比例的且与应变成比例的电压信号。应变检测部67的输出发送到控制部101的第一控制器104。如上所述，应变检测部67检测从杆3经由螺纹机构6传送到板式构件74的轴线方向上的载荷，并且将载荷转换成电子信号。

用于附接包含于电动缸61中的应变检测部67的附接构件不限于如上说明的具有平面矩形形状的板式构件74。例如，附接构件可以是图11和12中所示的板式构件(平面构件)84。

用于附接应变检测部67的板式构件84具有平面的圆形形状并且保持在包含于外部缸62中的第一缸71与第二缸72之间。如图11中所示，板式构件84构造成包括：固定部84a，由于设置有多个切口孔84d和84e，固定部84a保持在设置于外圆周上的第一缸71与第二缸72之间；载荷接收部84b，该载荷接收部84b设置在中央处并且接收施加到杆3的在轴线方向上的载荷；以及感测部84c，所述感测部84c用于将固定部84a与载荷接收部84b联接并且感测应变。在固定部84a中，设置有用于抽出电线的通孔84f。图11(a)是起到应变计附接构件作用的板式构件84的立体图。但是，为便于理解固定部84a、感测部84c、载荷接收部84b等的结构，板式构件84被示出为其一部分被切除掉。

板式构件84的固定部84a一侧保持在凸缘部71a和71b之间，由此板式构件84固定到外部缸62。载荷接收部84b经由轴承保持构件13接收由轴承4接收的推力方向上的载荷。当施加到杆3的在轴线方向上的载荷经由轴承4和轴承保持构件13传送时，载荷接收部84b偏转。将固定到外部缸62的固定部84a与已偏转的载荷接收部84b相联接的感测部84c变形。包含于应变检测部67中的应变计67g贴合至例如感测部84c的侧表面。应变计的贴合位置不限于感测部84c的侧表面，而可以是感测部84c的上表面或下表面。如上所述，应变检测部67检测从杆3经由螺纹机构6传送到板式构件84的在轴线方向上的载荷，并且将载荷转换成电子信号。

图9中示出的电动缸61包括作为旋转调节机构的凹槽32和键构件33，二者包含于参照图6说明的滑键结构中。但是，如关于电动缸1所说明的，可采用衬套构件19和29来代替凹槽32和键构件33。

电动缸61与电动缸1在以下方面相同：电动缸61包括马达12，马达12又包括马达本体37、输出轴38、和编码器39、传送机构40、以及减速齿轮44。如以上说明的，在电动缸61中，马达12布置成形成C形形状(U形形状)。但是，马达12可以布置成使得输出轴38与旋转轴5彼此重合，以形成I形形状。

如上所述，电动缸61包括：外部缸62、杆3、轴承4、旋转轴5、螺纹机构6、以及应变检测部67。由于电动缸61能够通过设置在外部缸62中的应变检测部67来执行载荷检测，因此不必单独设置载荷单元等，所以能够实现结构的简化。

电动缸61能够防止例如当载荷单元设置在杆的远端处时所必要的输出电缆的断裂的缺陷。当需要载荷检测时，电动缸61能够简化结构并且降低轴线方向上的长度，从而实现设备在尺寸方面的减小。此外，电动缸61能够实现电动缸系统100中的系统结构的灵活性，并且实现整个系统的柔性外部结构。

如上所述，包含有电动缸61的电动缸系统100使得系统结构简单且灵活，并且实现了载荷检测和位置检测的执行。具体地，在电动缸系统100中，起到载荷检测装置作用的应变检测部67在载荷从杆3经由螺纹机构6传送的位置检测施加到杆3的在轴线方向上的载荷。因此，不必在杆3的远端处设置载荷单元，从而能够简化结构。换言之，电动缸系统100可以具有以下结构：其中，载荷检测装置未设置在作用成延伸和收缩的杆3中，而是设置在与外部缸62—其也可以考虑为固定侧—一体地固定的板式构件74或84中。也不必设置当载荷单元设置在杆的远端处时所必要的输出电缆等。能够防止例如该电缆因重复弯曲而断裂的缺陷。因此，在需要载荷检测和位置检测的系统中，能够简化结构并且实现尺寸方面的减小。此外，实现了系统结构的灵活性和整个系统的柔性外部结构。

附图标记列表

1  电动缸

2  外部缸

3  杆

4  轴承

5  旋转轴

6  螺纹机构

7  应变检测部

11 固定部

100 电动缸系统

Claims (11)

1.一种电动缸，包括：

外部缸，所述外部缸在一个端侧上包括固定部，所述固定部用于将所述电动缸固定到附接位置；

杆，所述杆构造成能够从所述外部缸的一个端侧上的开口沿轴线方向延伸和收缩；

轴承，所述轴承设置在所述外部缸的另一端侧上并且在所述外部缸的内侧上；

旋转轴，所述旋转轴由所述轴承可旋转地支撑并且通过马达的驱动力被驱动以旋转；

螺纹机构，所述螺纹机构将所述旋转轴的旋转运动转换成所述杆的线性运动并且传送所述线性运动；以及

应变检测部，所述应变检测部设置在所述外部缸的外圆周上的位置处并且在设置所述轴承的位置与所述固定部之间，检测施加到所述固定部与所述轴承在所述外部缸中的附接位置之间的部分的沿轴线方向的载荷，并将所述载荷转换成电信号。

2.根据权利要求1所述的电动缸，其中，所述应变检测部设置在所述固定部与轴承保持构件的固定部侧的端部之间的位置，所述轴承保持构件位于所述轴承的外圆周上并保持所述轴承。

3.根据权利要求1所述的电动缸，其中，所述应变检测部设置在所述固定部与所述轴承的固定部侧的端部之间的位置。

4.根据权利要求1所述的电动缸，其中，所述外部缸形成为薄的形状，所述薄的形状具有附接所述应变检测部的部分减小的外径。

5.根据权利要求4所述的电动缸，其中，所述螺纹机构为滚珠螺杆。

6.根据权利要求5所述的电动缸，其中，

在所述杆的在从所述外部缸的一个端侧上的开口突起的一侧上的端部的外圆周上设置沿轴线方向形成的一个或多个凹槽，

在所述外部缸的一个端侧上的开口的内侧附接有通过压入配合装配的衬套构件，

在所述衬套构件中形成有与所述凹槽相对应的一个或多个突起部，

所述突起部与所述凹槽接合，以调节所述杆的旋转。

7.根据权利要求6所述的电动缸，还包括设置在所述马达与所述旋转轴之间的减速齿轮。

8.根据权利要求7所述的电动缸，还包括将所述马达的输出轴的扭矩传递到所述旋转轴的传送机构，其中，

所述马达布置成将所述输出轴设定成与所述旋转轴平行，并且所述马达设置在沿所述轴线方向与所述外部缸正交的位置，以及

所述减速齿轮布置在所述旋转轴与所述传送机构之间。

9.根据权利要求8所述的电动缸，其中，所述外部缸由金属材料制成并且形成为单一构件。

10.一种电动缸，包括：

外部缸，所述外部缸在一个端侧上包括固定部，所述固定部用于将所述电动缸固定到附接位置；

杆，所述杆构造成能够从所述外部缸的一个端侧上的开口沿轴线方向延伸和收缩；

轴承，所述轴承设置在所述外部缸的另一端侧上并且在所述外部缸的内侧上；

旋转轴，所述旋转轴由所述轴承可旋转地支撑并且通过马达的驱动力被驱动以旋转；

螺纹机构，所述螺纹机构将所述旋转轴的旋转运动转换成所述杆的线性运动并且传送所述线性运动；以及

应变检测部，所述应变检测部设置在保持于所述外部缸中包含的两个构件之间的板式构件的感测部中，检测施加到所述固定部与所述轴承在所述外部缸中的附接位置之间的部分的沿轴线方向的载荷，并将所述载荷转换成电信号。

11.一种电动缸系统，包括：

根据权利要求1至10中任一项所述的电动缸；以及

控制所述电动缸的控制部。