JP2009122040A - Servo actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加振試験装置に使用するサーボアクチュエータの改良に関するものである。 The present invention relates to an improvement in a servo actuator used in a vibration testing apparatus.
従来、サーボアクチュエータを適用した加振試験装置がある。この加振試験装置は、試験装置本体の他に試験装置を駆動する油圧源が別置され、油圧源は、加振試験装置のアクチュエータと油圧ホースを介して接続される。さらに加振試験装置と駆動源の間の油圧ホースに高速応答性のサーボ弁を接続し、サーボ弁の切り換えにより、アクチュエータの移動量、移動速度や荷重を制御している(特許文献1参照)。
従来の加振試験装置にあっては、油圧源が常に試験装置の最大負荷に対応した圧力、流量を発生しているため、実際に要求される圧力や流量が低い場合にはエネルギ損失が大きくなる。エネルギ損失が大きくなることで、発熱量が増大し、熱を放出するための冷却装置の容量が大きくなる。 In a conventional vibration test device, the hydraulic power source always generates a pressure and a flow rate corresponding to the maximum load of the test device. Therefore, if the actually required pressure or flow rate is low, the energy loss is large. Become. As the energy loss increases, the amount of heat generation increases and the capacity of the cooling device for releasing heat increases.
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、エネルギ効率を向上するサーボアクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a servo actuator that improves energy efficiency.
本発明のサーボアクチュエータは、出力軸を回転する電動モータを備えた電動モータ部と、前記出力軸の回転を主軸の軸方向変位に変換する回転変換部と、前記主軸を軸方向へ変位可能に支持するとともに、軸直角方向の外力に抗して前記主軸を支持する支持部と、前記電動モータ部と前記回転変換部と前記支持部とをそれぞれ着脱可能に取り付ける基台とを備える。 A servo actuator according to the present invention includes an electric motor unit including an electric motor that rotates an output shaft, a rotation conversion unit that converts rotation of the output shaft into axial displacement of the main shaft, and the main shaft can be displaced in the axial direction. A supporting portion that supports the main shaft against external force in a direction perpendicular to the axis; and a base that detachably attaches the electric motor portion, the rotation conversion portion, and the supporting portion.
本発明によれば、電気エネルギーをサーボアクチュエータの駆動源とすることで、エネルギー効率を向上させることができる。また、電動モータ部と回転変換部と支持部がそれぞれ着脱可能に基台に取り付けられるので、主軸を変位する条件に応じて電動モータ部と回転変換部と支持部の仕様や位置を選択し、最適な加振試験装置とすることができる。 According to the present invention, energy efficiency can be improved by using electric energy as a drive source of the servo actuator. In addition, since the electric motor unit, the rotation conversion unit, and the support unit are detachably attached to the base, the specifications and positions of the electric motor unit, the rotation conversion unit, and the support unit are selected according to the conditions for displacing the main shaft, An optimal vibration testing apparatus can be obtained.
図1は、本発明のサーボアクチュエータを適用した加振試験装置の正面図であり、図2は平面図、図3は右側面図、図4は図1のA−A断面図である。 1 is a front view of an excitation test apparatus to which the servo actuator of the present invention is applied, FIG. 2 is a plan view, FIG. 3 is a right side view, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
本発明の加振試験装置は、不図示の試験片を加振する加振軸(主軸)1を軸方向に摺動可能に支持する支持部10と、この加振軸1を軸方向にストロークさせるダイレクトドライブモータ(以下、単にモータという。)2を備える電動モータ部20と、このモータ2の回転を加振軸1の軸方向の直線運動に変換する回転変換部30と、軸方向に延びる取付用の溝を備えた基台40とから構成される。ここで、電動モータ部20のダイレクトドライブモータとは、モータ2の回転力を間接的機構(ギアボックスなど)を介さずに直接、駆動対象(後述の出力軸22)に伝達する電動モータである。
The vibration test apparatus of the present invention includes a
支持部10と電動モータ部20と回転変換部30は、モータ2の回転中心と加振軸1の中心とが同軸となるように、それぞれ基台40上に一列に着脱可能に取り付けられる。
The
支持部10は、加振軸1が貫通する円筒部材12と、円筒部材12の内周面に設置され、加振軸1を摺動可能に支持する軸受メタル13と、円筒部材12を基台40に固定するブラケット14とから構成され、加振軸1を軸方向へ摺動可能に支持すると共に、試験片側からの軸直角方向(径方向)に作用する外力に抗して加振軸1を支持し、加振軸1の振れ回りを抑制する。
The
電動モータ部20は、加振軸1と同軸に配置されたモータ2と、このモータ2を内蔵するケース21と、モータ2のロータ2aに同軸に固定され、支持部10側に延びる出力軸22とを備える。さらに、ロータ2aに同軸に固定されるとともに、その内部を出力軸22が貫通し、第1ベアリング23を介してケース21に回転自在に支持される円筒状のハブ材24と、ハブ材24の反対側でロータ2aに固定され、第2ベアリング25を介してケース21に回転自在に支持される連結軸26と、この連結軸26に設けられてロータ2aの回転位置を検出するエンコーダ27とから構成される。
The
ケース21は、3分割構造を有し、内周面にモータ2のステータ2bが固定される円筒状の本体部21aと、本体部21aの両側の開口部を塞ぐ一対の第1蓋部21bと第2蓋部21cとから構成される。第1蓋部21bは、出力軸22の中心線と同軸の第1孔部21dを備え、この第1孔部21dに第1ベアリング23が嵌合し、ハブ材24を回転可能に支持する。第2蓋部21cは、出力軸22の中心線と同軸の第2孔部21eを備え、この第2孔部21eに第2ベアリング25が嵌合し、連結軸26を回転可能に支持する。
The
ロータ2aには、テーパ形状の貫通孔2fが形成される。出力軸22のロータ2a側の端部22aの外周面は、貫通孔2fのテーパ形状と同一形状に形成され、ロータ2aの貫通孔2fに出力軸22の端部22aが嵌り込む。出力軸22に形成されたオネジ22cとナット28とが螺合することにより出力軸22とロータ2aとが結合する。このようにテーパを用いて出力軸22とロータ2aとを直接に結合することにより、遊びが生じず、ロータ2aの回転が効率よく出力軸22へ伝達される。
A tapered through
次にモータ2の回転を加振軸1の直線運動に変換する回転変換部30は、出力軸22の加振軸1側の外周面に設けたボールねじ22bとこれに螺合するボールねじナット31とにより形成された、モータ2の回転を加振軸1の軸方向への直線運動へ変換するボールねじ機構50と、ボールねじナット31の加振軸1の軸方向への移動を許容しつつ、軸回りの回転を規制する案内機構55と、ボールねじ機構50を覆う箱状のカバー36を備える。
Next, the
加振軸1は、ボールねじナット31に固定され、加振軸1の内部には軸心に沿って出力軸22の長さに応じた所定深さの孔1aが形成され、この孔1aに出力軸22が入り込む。出力軸22のボールねじ22bの長さは、加振軸1の軸方向の移動量、つまりストローク量に応じて設定される。
The
図4を参照すると、案内機構55を形成するボールねじナット31には、垂直軸周りに回転自在に支持されたローラ33aからなる一対のカムフォロア33が設けられる。これら一対のカムフォロア33は、加振軸1の中心軸に直交するように並設される。また、カバー36の底部のブラケット32には、互いに平行な一対の摺動面34aを有するレール34が軸方向に設けられる。一対のカムフォロア33のローラ33aは、レール34を挟んで両側に、レール34の摺動面34aに沿って転接するように配置される。
Referring to FIG. 4, the
したがって、カムフォロア33がレール34を両側から挟むように配置されることにより、ボールねじナット31の軸心回りの回転が抑制され、出力軸22の回転は、ボールねじナット31に連結された加振軸1の軸方向への直線変位へ変換される。この際、加振軸1は、レール34に転接するカムフォロア33にガイドされて軸方向へ変位する。なお、図1に示すように、カムフォロア33をボールねじナット31に取り付けるボルト35の中心軸33bと、レール34に接するローラ33aの回転軸33cとは偏心して構成され、ローラ33aの位置を調節してレール34の摺動面34aに確実に接することができる。
Therefore, by arranging the
図1を参照すると、カバー36には、出力軸22と加振軸1が貫通し、ブラケット32に一体的に固定される。カバー36は、その内部が密閉され、カバー36内には、潤滑油がボールねじナット機構に潤滑油が給油されるように満たされる。
Referring to FIG. 1, the
カバー36は、透明なアクリル板で組み立てられ、内部の状態が目視できるように構成される。カバー36の出力軸22が貫通する部位には、潤滑油の漏洩を封止するシール37を備え、出力軸22を回転可能に支持する第1軸支材38aが取り付けられる。一方、加振軸1が貫通する部位には、潤滑油の漏洩を封止するシール39を備え、加振軸1を摺動可能に支持する第2軸支材38bが取り付けられる。
The
ボールねじナット31には、軸方向に延びるボルト状のストッパ31aが取り付けられる。ストッパ31aは、ボールねじナット31とともに軸方向へ移動し、カバー36の内面に当接することで、加振軸1の軸方向への一定以上の変位を規制する。
A bolt-
図4を参照すると、基台40には、加振軸1の軸方向に延びる断面がT字状の溝40aが形成される。この溝40aにボルト状の治具41の頭部が加振軸1の軸方向へ移動可能に収装され、そのネジ部41aが基台40から上方に突出する。この突出したネジ部41aは、図4を例とすると、回転変換部30のブラケット32の孔32aを貫通する。孔32aを貫通したネジ部41aにナット35aが螺合することにより、回転変換部30が基台40に固定される。なお、支持部10と電動モータ部20も同様の手段により、基台40に固定される。
Referring to FIG. 4, a
次に作用を説明する。 Next, the operation will be described.
不図示のコントローラに制御されて電流がモータ2に通電されると、モータ2のロータ2aに直接的に結合した出力軸22が回転する。出力軸22の回転は、回転を直線変位に変換する回転変換部30のボールねじ機構50により加振軸1の軸方向の変位へと変換される。このため、モータ2の運転条件を制御することにより、加振軸1を所定のストローク量、荷重、周波数等で加振することができる。また、モータ2を駆動源として加振試験装置を構成することで、駆動源として油圧シリンダを用いた場合に比してエネルギ効率を向上させることができる。
When the
本発明の加振試験装置は、支持部10と電動モータ部20と回転変換部30とから構成され、それぞれ別体に基台40上に着脱可能に固定される。このような構成とすることで、試験片を加振するストローク量等の試験条件に応じて、各部の仕様や軸方向の位置をそれぞれ選択することが可能となり、加振試験装置の最適化を図ることができる。
The vibration testing apparatus of the present invention includes a
支持部10は、加振軸1を軸方向に摺動可能に支持するとともに、試験片側からの軸直角方向の外力(曲げ力)に抗して加振軸1を支持するため、このような外力がボールねじ機構50に作用することを防ぎ、ボールねじ機構50の耐久性を確保することができる。
The
また、回転変換部30としてボールねじ機構50を用いたので、簡単な構成でモータの回転を加振軸1の軸方向変位に変換することができる。
Further, since the
また、ボールねじ機構50の案内機構55としてボールねじナット31に一対のカムフォロア33を設け、このカムフォロア33は、基台40に固定される回転変換部30のブラケット32の軸方向へ延びるレール34を挟持するようにした。このため、ボールねじナット31は中心線回りの回転が禁止され、出力軸22のボールねじ22bと、回転変換部30のボールねじナット31とからなるボールねじ機構50の作用により、モータ2の回転が加振軸1の軸方向への変位に変換される。加振軸1が軸方向へ変位する際に、カムフォロア33がレール34に転接しながら軸方向へ変位するので、カムフォロア33が加振軸1をガイドすることになり、加振軸1の回転を確実に抑えることができる。
A pair of
ボールねじ機構50は、カバー36に覆われており、このカバー36内は密閉され、ボールねじ機構50に潤滑油が浸るように潤滑油を満たしている。このため、ボールねじ機構50に十分な潤滑油が供給され、ボールねじ機構50のスムースな回転変換と耐久性とが確保される。
The
また、ボールネジ機構のボールねじナット31には軸方向に延びるストッパ31aを設けたので、ストッパ31aがカバー36内面に接触することで、ボールねじナット31に固定された加振軸1の軸方向の最大移動量が規定される。
Further, since the
駆動源としてのモータにダイレクトドライブモータを用いたので、損失、特にフリクションロスを低減することができる。 Since a direct drive motor is used as a motor as a drive source, loss, particularly friction loss, can be reduced.
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
本発明のサーボアクチュエータは、加振試験装置に限らず、種々の工作機械等に適用することができる。 The servo actuator of the present invention can be applied not only to the vibration testing apparatus but also to various machine tools.
1 加振軸
2 モータ
2a ロータ
2b ステータ
10 支持部
20 モータ部
22 出力軸
22b ボールねじ
30 回転変換部
31 ボールねじナット
31a ストッパ
33 カムフォロア
33a ローラ
34 レール
36 カバー
40 基台
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記出力軸の回転を主軸の軸方向変位に変換する回転変換部と、
前記主軸を軸方向へ変位可能に支持するとともに、軸直角方向の外力に抗して前記主軸を支持する支持部と、
前記電動モータ部と前記回転変換部と前記支持部とをそれぞれ着脱可能に取り付ける基台とを備えることを特徴とするサーボアクチュエータ。 An electric motor unit having an electric motor for rotating the output shaft;
A rotation converter for converting rotation of the output shaft into axial displacement of the main shaft;
A support portion that supports the main shaft so as to be displaceable in the axial direction, and supports the main shaft against an external force perpendicular to the axis;
A servo actuator comprising: a base on which the electric motor unit, the rotation conversion unit, and the support unit are detachably attached.
このカバーの内部には潤滑油を密閉することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載のサーボアクチュエータ。 A cover for covering the rotation conversion unit is provided,
The servo actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein a lubricating oil is sealed inside the cover.
Priority Applications (1)
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JP2007298060A JP2009122040A (en) | 2007-11-16 | 2007-11-16 | Servo actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007298060A JP2009122040A (en) | 2007-11-16 | 2007-11-16 | Servo actuator |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013024733A (en) * | 2011-07-21 | 2013-02-04 | Toyota Motor Corp | Vibration device |
-
2007
- 2007-11-16 JP JP2007298060A patent/JP2009122040A/en not_active Withdrawn
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JP2013024733A (en) * | 2011-07-21 | 2013-02-04 | Toyota Motor Corp | Vibration device |
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Legal Events
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