CN1335458A - 电动作动器 - Google Patents

Abstract

由于在工件输送时以弹簧装置24弹性的将由步进马达28使进给丝杆4转动而使其前进后退的螺母构件5和用于输送工件W的输送工作台7结合起来,前述输送工作台7到达工件输送端之后,由前述弹簧装置24的变形使螺母构件5可超程,前述步进马达28可缓冲超转,并可获得将工件推抵于目的物的推力。这种以步进马达为驱动源的电动作动器,可防止工件输送端的前述步进马达之失调,在停止状态可向工件作用推力。

Description

电动作动器

技术领域

本发明涉及由电动马达驱动的输送工作台将工件输送到作业位置的电动作动器，更详细一点说，是以脉动驱动的步进马达为驱动源的电动作动器。

背景技术

在现有技术中，在这种为加工或组装而输送各种工件的电动作动器中，有的以脉动驱动的步进马达为驱动源。这种步进马达，由于根据驱动脉动的脉动数可阶段性地控制转动量，故可正确设定工件输送行程，在用于将工件精确定位停止的情况下发挥良好功能。

但是，在前述的步进马达中，如一过载，极易产生与驱动脉冲间不能保持同步即所谓失调现象。因此，它不适用于要么以一定的压力将工件推贴于目的物上、要么以一定力量压入孔内的这种在停止状态需要一定推力的情况。

但要检测出步进马达的转动量或工件输送位置等、在该步进马达超载之前控制其停止，在防止失调的同时还可在停止状态将推力作用于工件，又需要非常复杂而昂贵的控制回路。

发明内容

本发明的课题即在于将以步进马达为驱动源用于输送工件的电动作动器构成为：由附设弹簧装置来防止前述步进马达的失调，又可在停止状态向工件作用以推力。

为解决前述课题，本发明的电动作动器具有：可自由转动地支承于基件的轴承构件上的直棒状进给丝杆，与前述进给丝杆相结合、由该进给丝杆的正反转而沿其轴线方向往复移动的螺母构件，保持向进给丝杆轴线方向的自由度结合于前述螺母构件、由随着该螺母构件位移来输送工件的输送工作台，根据驱动脉冲的脉冲数而控制其转动量的步进马达，将前述步进马达的转动力传递给前述进给丝杆的传动机构，以及弹簧装置；该弹簧装置夹设于前述螺母构件与输送工作台之间，靠着由该输送工作台输送工件时将该输送工作台与螺母构件弹性结合，前述输送工作台到达工件输送端之后，前述螺母构件可超程，前述步进马达可缓冲地超转，同时，可作用于前述输送工作台必要的推力。

具有前述构成的电动作动器，在输送工作台到达工件的输送端之后，由于螺母构件使弹簧装置变形而超程，步进马达也缓冲地超转。因此，可借着将驱动该步进马达的脉冲数设定在前述超转范围内，可防止由该步进马达与驱动脉冲间的失调引起的同步不良。另外，由于前述弹簧装置的变形，在输送端可有必要的推力作用于输送工作台。

如依本发明一具体实施例，前述基件具有上面开口的沟形断面，前述进给丝杆在该沟中央部沿轴线方向延伸；另外，前述螺母构件以短柱形，与前述进给丝杆相结合，可在前述基件沟内移动；再者，前述输送工作台具有沟形断面，配置于前述基件上面，覆盖了螺母构件并以该基件为导向件可自由移动；在该输送工作台与前述螺母构件间将两者结合的连结构件，在该输送工作台与螺母构件任一方中保持向进给丝杆轴线方向的自由度相结合、同时在另一方保持垂直于进给丝杆轴线方向自由度相结合地夹设其中。

在本发明中最好是在前述输送工作台的两侧壁与基件两侧壁间夹设由多个自由滚动的滚珠构成的线性导向机构。

如依本发明另一具体实施例，前述输送工作台，在轴线方向至少一端侧具有贯穿进给丝杆的弹簧承受部；在该弹簧承受部与前述螺母构件间夹设前述弹簧装置。

另外，在本发明中，在前述输送工作台上附设用于测定工件输送端的该输送工作台与螺母构件的相对位移的测定装置。由此比如，在弹簧装置的弹力设定得比步进马达失调的推力还弱的情况下，可以控制为在失调之前依传感器来的信号停止前述步进马达。

附图说明

图1是本发明的电动作动器第一实施例正视图；图2是图1的平面图；图3是图2的A-A剖视图；图4是图3的B-B剖视图；图5是图3的C-C剖视图；图6是将图3要部分解表示的局部剖正视图；图7是将图6各构件以剖面表示的右侧视图；图8是将图2要部剖断表示的平面图；图9是本发明电动作动器第二实施例正视图；图10是图9的D-D剖视图；图11是本发明电动作动器第三实施例剖面图；图12是将图11的要部分解表示的局部剖正视图；图13是说明第三实施例动作的初期状态要部剖面图；图14是说明第三实施例动作的在前进侧工件输送端的剖面图；图15是说明第三实施例动作的在后退侧工件输送端的剖面图。

具体实施方式

图1～8示出了本发明的电动作动器第一实施例。该电动作动器1A具有上面开口的断面成沟形的基件2。该基件2沿沟方向成细长状，在其轴线方向两端部分别安装有轴承构件3a、3b；在这些轴承构件3a、3b上，分别可自由转动地支承着在沟中央部沿基件2轴线方向延伸的直棒状进给丝杆4的两端部。该进给丝杆4由滚珠螺旋与滑动螺旋构成。

在前述进给丝杆4上，螺纹结合着略成圆柱状的螺母构件5，该螺母构件5，由前述进给丝杆的正反转而沿进给丝杆4轴线方向做往复运动。另外，在该螺母构件5上，结合着的用以保持与输送工件W的输送工作台7，由夹在它们之间的连结构件8沿进给丝杆4轴线方向和垂直于该轴线的上下方向这两个方向分别保持着自由度地使两者结合起来。关于这一构成下边将详细说明。

前述输送工作台7具有下面开口的沟形断面形状，并配置成：在前述基件2的上面从上方覆盖着前述螺母构件，同时使其左右两侧壁7a、7a配合于基件2左右两沟壁2a、2a外侧，由线性导向机构10的导向可沿这些沟壁2a、2a自由移动。这种线性导向机构10，由图4与图8可以看出，在输送工作台7两侧壁7a、7a内部形成滚珠孔11，在输送工作台7两侧壁7a、7a的外面与基件2两壁沟2a、2a的外面之间形成滚珠沟12，在滚珠孔11与滚珠沟12中成环形可自由转动地收容着多个滚珠13，在输送工作台7移动时，这些滚珠13一边滚动，一边在前述滚珠孔11与滚珠沟12间循环。在该输送工作台7的左右两侧壁7a、7a上，还分别两两设置着沿进给丝杆4轴线方向的长孔14。

另一方面，从图6与图7可以看出，前述连结构件8具有左右一对连结壁17、17和连结用螺纹孔18、18，其中左右一对连结壁17、17用于连结螺母构件5并向下延伸；连结用螺纹孔18、18用于连结到输送工作台7上；该连结用螺纹孔18在连结构件8的左右两侧面分别两两形成。而后，在前述一对连结壁17、17间嵌入螺母构件5，将各连结壁17、17内侧面上形成的突部17a配合于螺母构件5两外侧面上形成的平面状切口部5a，使其上下方向可相对自由移动而在轴线方向相互止动结合，由此连结构件8与螺母构件5的连结保持了上下方向的自由度。另外相对输送工作台7，通过该输送工作台7的长孔14在前述螺纹孔18、18中分别拧入双头螺栓19、19，由此通过这些双头螺栓19、19将输送工作台7与连结构件8连结起来，并且可在前述长孔14、14的长度范围内于进给丝杆4的轴线方向相对自由位移。

在前述输送工作台7的前端部，以螺钉27连结着进给丝杆4贯穿的弹簧承受部22，与此相对，在前述螺母构件5前端部抵接着做成圆环状的弹簧座23，在这些弹簧承受部22与弹簧座23之间夹装着弹簧装置24。该弹簧装置图中示出的为螺旋弹簧，但也可以是板簧，也可以是海绵状弹性体，也可以利用气体压缩性的机构。

图中25a、25b是用于规定前述输送工作台7前进端的安装于该输送工作台7前端面与前方轴承构件3a上的止动件；26a、26b是用于规定该输送工作台7后退端的安装于该输送工作台7后端面与后方轴承构件3b上的止动件。

在前述基件2的后端部，作为驱动前述进给丝杆4转动的驱动源，安装着可由驱动脉冲控制转动量的步进马达28。该步进马达28与前述进给丝杆4通过传动机构29而相互连接起来。该传动机构29是以同步皮带31将分别安装于前述步进马达28的输出轴28a与进给丝杆4的端部上的皮带轮30a、30b相互连结起来。

在具有前述构成的电动作动器1A中，在输送工作台7移动到与图1～3情况相反一侧的后退端或中间部的初期位置的状态，如在其上面载置工件W，步进马达28正转动，螺母构件5随着进给丝杆4正转而前进，同时通过弹簧装置24连结于该螺母构件5上的前述输送工作台7也前进，工件W被输送。而后，前述输送工作台7一前进到工件输送端，由于前述工件抵接于目的物，前述输送工作台7即在该位置停止，螺母构件5一边使弹簧装置24变形一边超程，随之步进马达28也缓冲地超转而停止下来。因此这时，将驱动脉冲的脉冲数设定在步进马达28可超转范围内，同时由于在该范围内即使前述弹簧装置24变形步进马达也不会过负载地来设定该弹簧装置24的弹力，故可防止由该步进马达28与驱动脉冲间的失调而引起的同步不良。另外，由前述弹簧装置24的变形蓄积的弹力，可在输送工作台上作用所需要的推力于输送端使工件抵压于目的物上。

一当工件W组装或加工等处理终了而该工件W被从输送工作台7上取下，由步进马达反转，进给丝杆4反转，螺母构件5与输送工作台7即后退到初期位置。这时，这些螺母构件5与输送工作台7通过连结构件8、双头螺栓19及长孔14直接结合起来。

图9与图10示出了本发明第二实施例，它与前述第一实施例之不同点在于，该第二实施例的电动作动器1B，可由测定装置35测定工件输送端的输送工作台7与螺母构件5的相对位移来测定弹簧装置24的变形量，由测定信号，在弹簧装置24的变形量超过界限值之前，换言之在步进马达28因超负荷而失调之前，即可使得该步进马达28停止。

即，在该电动作动器1B上，于输送工作台7一方的侧面上安装着传感器安装用配件36，在该配件36上形成的安装沟37内嵌装着自动开关等磁传感器38。与其相对，在螺母构件5侧，于2个双头螺栓19、19间安装着永久磁铁39，该永久磁铁与前述磁传感器38配置于相互接近的位置，由此永久磁铁39与磁传感器38形成前述测定装置35。

图中，前述双头螺栓19、19固定于连结构件8，该连结构件8，在进给丝杆4轴线方向与螺母构件5成固定关系，而与输送工作台7成相对自由移动关系，因此，如前所述，如检测出输送工作台7与双头螺栓19、19的相对位移，就可测定输送工作台7与螺母构件5的相对位置变化、即弹簧装置24的变形量。

在使用这样的测定装置35的情况下，也可将前述弹簧装置24的弹力设定得比步进马达28失调推力弱些。

由于该第二实施例前述以外的构成与作用实际上与第一实施例相同，为避免重复说明，对其主要相同构成部分给予相同符号而省略去说明。

前述测定装置35，也不限于上述这样的永久磁铁39与磁传感器38构成，也可以是由磁性部与非磁性部按一定间隔并列配置的磁标尺、和读取该磁标尺的尺度的磁传感器构成。这时，可任意地将磁标尺与磁传感器的任一方安装于输送工作台7侧或螺母构件5一侧。

图11～15示出了本发明第三实施例。该第三实施例的电动作动器1C与前述第一实施例不同点在于，在第一实施例中由于只在螺母构件5前端部与输送工作台7前端部间设置一个弹簧装置24，故构成为只在前进行程时由前述弹簧装置24将螺母构件5与输送工作台7弹性连接起来；而在第三实施例中，由于在螺母构件5与输送工作台7的前端部间和后端部间分别设置弹簧装置24a、24b，故构成为在前进与后退两个行程时分别由弹簧装置24a将螺母构件5与输送工作台7弹性连结起来。

即如图11和图12所示，在输送工作台7的前后两端部连结着分别贯穿进给丝杆4的弹簧承受部22a、22b；同时在螺母构件5的前后两端部可自由接离该螺母构件5地配置着成圆环状的弹簧座23a、23b，这些各弹簧承受部22a、22b与弹簧座23a、23b间分别夹装着前述弹簧装置24a、24b。其中，在前侧弹簧座23a上，由螺纹连结固定着用于限制该弹簧座23a与弹簧承受部22a间离开距离(从而也是弹簧装置24a的伸长长度)的套筒41的基端部，该套筒41的前端可自由滑动地嵌入弹簧承受部22a内部的螺纹插通孔42内。在其前端形成凸缘状结合部41a，而在螺纹插通孔42的端部设有与该结合部41a相结合的小直径部42a。而后，如图15所示，在前述弹簧座23a离开弹簧承受部22a到最大距离时，前述套筒41的前端结合部41a与螺纹插通孔42的小直径部42a相结合，限制其拉开比这更大的距离。另外，前述两个弹簧装置24a、24b中，将前侧弹簧装置24a设计成比后侧弹簧装置24b具有更大的弹力。

该第三实施例的前述以外的构成由于实际上与第一实施例相同，对其主要相同构成部分给予相同符号而省略其说明。

在具有前述构成的第三实施例电动作动器1C中，于非动作状态输送工作台7处于图13所示中间的初期位置。这时，由于套筒41前端结合部41a结合于螺纹插通孔42的小直径部42a，前侧弹簧座23a与弹簧承受部22a处于拉开最大距离状态。而另一方面，后侧弹簧装置24b处于稍稍被压缩状态。

在这种状态下将工件W搭载于前述输送工作台7上，如步进马达28一正转，由于进给丝杆4正转螺母构件5前进，同时由于通过弹簧装置24a结合于该螺母构件5上，前述输送工作台7也前进，工件W被输送。而后，如图14所示，前述输送工作台7一前进到工件W输送终端，由于前述工件W抵接目的物，前述输送工作台7即在该位置停止。螺母构件5一边使前侧弹簧装置24a变形，一边超程，随之步进马达28也缓冲着超转停止。因此，和前述第一实施例情况一样，将驱动脉冲的脉冲数设定在步进马达28可超转范围内，同时在该范围内即使前述弹簧装置24a变形，步进马达28也不会超载这样来设定该弹簧装置24a的弹力，由此可以防止由该步进马达28与驱动脉冲间失调引起的同步不良。另外，由于前述弹簧装置24a变形所积蓄的弹力可产生在工件W输送端使该工件W抵贴于目的物所需要的推力。

工件W的组装与加工等处理一结束，即将该工件W从输送工作台7上取下，由步进马达28的反转，进给丝杆反转，螺母构件5与输送工作台7后退到初期位置。

另外，工件W搭载于处在前述初期位置的输送工作台7上之后，步进马达28一反转，由于进给丝杆4反转螺母构件5后退，同时前述输送工作台7也由于通过后侧弹簧装置24b结合于螺母构件5而后退，工件W被反向输送。而后，如图15所示，前述输送工作台7一移动到后退方向输送端，由于前述工件W抵接目的物，前述输送工作台7即在该位置停止下来；螺母构件5一边使后侧弹簧装置24b变形一边超程，随之步进马达28也缓冲着超转停止下来。这时，前侧弹簧装置24a，由于有套筒41限制着弹簧座23a的移动，故不会伸长得比初期状态还长，从而后退行程中前侧弹簧装置24a不会受到影响。特别是在后退行程端也和前述前进行程端情况一样，可防止由步进马达28的失调引起的同步不良；同时可由弹簧装置24b的变形获得将工件W抵贴于目的物所需要的推力。

况且在前述第三实施例中也和前述第二实施例一样，可构成为：在前后至少一方的输送行程端，由测定装置测定输送工作台7与螺母构件5的相对位移，在由步进马达28的超载引起失调之前使该步进马达28停止。

另外，在前述各实施例，将输送工作台7与螺母构件5相结合的连结构件8是相对输送工作台7保持了往进给丝杆4轴线方向的自由度相结合，且相对于螺母构件5保持与进给丝杆4轴线平行方向的自由度相结合；但与此相反，也可以是相对螺母构件5保持向进给丝杆4轴线方向的自由度相结合，相对输送工作台保持与进给丝杆4轴线平行方向的自由度相结合。

这样，如依本发明，可将从步进马达为驱动源来输送工件的电动作动器由附设弹簧装置防止前述步进马达的失调，并可获得停止状态作用于工件W的推力。

Claims (5)

1.一种电动作动器，其特征在于，它具有：

可自由转动地支承于基件的轴承构件上的直棒状进给丝杆；与前述进给丝杆螺纹结合并依该进给丝杆的正反转而沿其轴线方向往复移动的螺母构件；保持向进给丝杆轴线方向的自由度结合于前述螺母构件、并借着随该螺母构件移动而输送工件的输送工作台；可根据驱动脉冲做脉冲数来控制其转动量的步进马达；将前述步进马达的转动力传递给前述进给丝杆的传动机构；以及弹簧装置，

该弹簧装置为：夹装于前述螺母构件与输送工作台间，由于在由该输送工作台输送工件时该输送工作台与螺母构件弹性结合，在该输送工作台到达工件输送端之后前述螺母构件可超程、前述步进马达可缓冲超转，并对该输送工作台作用以必要的推力。

2.如权利要求1所述的电动作动器，其特征在于，前述基件具有向上面开口的沟形断面，前述进给丝杆在该沟中央部沿轴线方向延伸，另外，前述螺母构件做成短柱形，与进给丝杆相结合，可在前述基件沟内移动；前述输送工作台有沟形断面，在前述基件上面，成覆盖螺母构件并以该基件为导向可自由移动地进行配设；在该输送工作台与前述螺母间连结两者的连结部，在输送工作台与螺母构件中任何一方上保持向进给丝杆轴线方向的自由度相结合、同时在另一方上保持向着与进给丝杆轴线垂直方向的自由度相结合地夹设于两者之间。

3.如权利要求2所述的电动作动器，其特征在于，在前述输送工作台两侧壁与基件两沟壁间，夹装着由多个自由滚动的滚珠构成的线性导向机构。

4.如权利要求1～3中任一项所述的电动作动器，其特征在于，前述输送工作台，在轴线方向的至少一端侧有贯穿进给丝杆的弹簧承受部，在该弹簧承受部与前述螺母构件间夹设前述弹簧装置。

5.如权利要求1所述的电动作动器，其特征在于，在前述输送工作台上附设着用于测定工件输送端的该输送工作台与螺母构件的相对移动的测定装置。

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