JP2009139143A - Servo actuator - Google Patents

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JP2009139143A
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JP2007313683A
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Akira Sakamoto
昭 坂本
Hiroshi Sugawara
寛 菅原
Kazuhiro Minami
和広 南
Hidetoshi Manabe
英俊 真鍋
Mitsuru Murata
充 村田
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Kayaba System Machinery Co Ltd
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Kayaba System Machinery Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a servo actuator being optimized depending on vibration conditions. <P>SOLUTION: The servo actuator comprises: a rotation converter 30 for converting the rotation of an output shaft of an electric motor 20 into shaft-directional displacement of a main shaft 1; a support 10 for supporting the main shaft slidably to the shaft direction; and a base 40 to which the electric motor, the rotation converter and the support are attached. The rotation converter comprises: a ball screw mechanism 50; and a guidance mechanism 55, which allows a ball screw nut of the ball screw mechanism to move in the shaft direction and prevents it from rotating. The guidance mechanism comprises: a pair of rails 34 extending to the shaft direction of the main shaft and arranged approximately perpendicularly; and a pair of cam followers 33 attached to the ball screw nut, grasping each rail, and contactingly rolling on the rails. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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、一方向にのみ回転駆動する油圧源は、加振試験装置のシリンダ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、シリンダの移動速度や荷重を制御している(特許文献1参照)。
特開昭53−23682号公報
Conventionally, there is an excitation test apparatus to which a servo actuator is applied. In this vibration test apparatus, a hydraulic source for driving the test apparatus is provided in addition to the test apparatus main body, and the hydraulic power source that is rotationally driven only in one direction is connected to a cylinder of the vibration test apparatus via a hydraulic hose. The Further, a high-speed responsive servo valve is connected to a hydraulic hose between the vibration test device and the drive source, and the cylinder moving speed and load are controlled by switching the servo valve (see Patent Document 1).
JP-A-53-23682

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摺動可能に支持するとともに、前記主軸に作用する軸直角方向の外力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、前記回転変換部は、前記出力軸の外周面に形成されたボールねじと、このボールねじにボールを介して螺合し、前記主軸に連結するボールねじナットとからなるボールねじ機構と、前記ボールねじナットの回転を阻止するとともに、軸方向への移動を許容する案内機構を備え、前記案内機構は、前記主軸の軸方向へ延び、略直交するように配置された一対のレールと、前記ボールねじナットに取り付けられ、前記各レールを挟持し、レールに沿って転接する一対のカムフォロアとを備えることを特徴とするサーボアクチュエータである。   The present invention supports 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 slidably supported in the axial direction. And a support part for supporting an external force in a direction perpendicular to the axis acting on the main shaft, and a base on which the electric motor part, the rotation conversion part, and the support part are detachably attached. A ball screw mechanism including a ball screw formed on the outer peripheral surface of the output shaft, a ball screw nut screwed to the ball screw via a ball and connected to the main shaft, and rotation of the ball screw nut. A guide mechanism for preventing and allowing movement in the axial direction; and the guide mechanism is attached to a pair of rails extending in the axial direction of the main shaft and arranged so as to be substantially orthogonal to the ball screw nut. It is to sandwich the respective rail, a servo actuator, characterized in that it comprises a pair of cam follower rolling contact along the rail.

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とをそれぞれ着脱可能に基台に取り付けるので、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, It can be set as an optimal vibration testing apparatus.

回転変換部は、前記主軸の軸方向へ延び、略直交するように配置された一対のレールと、前記ボールねじナットに取り付けられ、前記各レールを挟持し、レールに沿って転接する一対のカムフォロアとを備えたので、主軸の軸直角方向に作用する外力に抗してカムフォロアが主軸を支持するため、外力が回転変換部に作用することを抑制し、回転変換部の耐久性を向上することができる。   The rotation conversion portion extends in the axial direction of the main shaft and is attached to the ball screw nut, and a pair of cam followers that are attached to the ball screw nut and that are in contact with each other and are in rolling contact with the rail. Because the cam follower supports the main shaft against the external force acting in the direction perpendicular to the axis of the main shaft, the external force is prevented from acting on the rotation conversion portion and the durability of the rotation conversion portion is improved. Can do.

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 support portion 10 that supports a vibration shaft (main shaft) 1 that vibrates a test piece (not shown) so as to be slidable in the axial direction, and the vibration shaft 1 is stroked in the axial direction. An electric motor unit 20 including a direct drive motor (hereinafter simply referred to as a motor) 2, a rotation conversion unit 30 that converts the rotation of the motor 2 into a linear motion in the axial direction of the excitation shaft 1, and extends in the axial direction. It is comprised from the base 40 provided with the groove | channel for attachment. Here, the direct drive motor of the electric motor unit 20 is an electric motor that directly transmits the rotational force of the motor 2 to a drive target (an output shaft 22 described later) without using an indirect mechanism (such as a gear box). .

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 support unit 10, the electric motor unit 20, and the rotation conversion unit 30 are detachably mounted in a row on the base 40 so that the rotation center of the motor 2 and the center of the excitation shaft 1 are coaxial.

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 support unit 10 includes a cylindrical member 12 through which the excitation shaft 1 penetrates, a bearing metal 13 that is installed on the inner peripheral surface of the cylindrical member 12 and supports the excitation shaft 1 so as to be slidable, and the cylindrical member 12 as a base. The bracket 14 is fixed to the bracket 14, and supports the excitation shaft 1 so as to be slidable in the axial direction. The excitation shaft 1 resists an external force acting in a direction perpendicular to the axis (radial direction) from the test piece side. To suppress the whirling of the excitation shaft 1.

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と反対側でロータ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 electric motor unit 20 includes a motor 2 arranged coaxially with the excitation shaft 1, a case 21 containing the motor 2, and an output shaft 22 that is fixed coaxially to the rotor 2 a of the motor 2 and extends toward the support unit 10. With. Further, a cylindrical hub member 24 that is coaxially fixed to the rotor 2a and through which the output shaft 22 penetrates and is rotatably supported by the case 21 via the first bearing 23, a hub member 24, A connecting shaft 26 fixed to the rotor 2a on the opposite side and rotatably supported by the case 21 via the second bearing 25, and an encoder 27 provided on the connecting shaft 26 for detecting the rotational position of the rotor 2a. Composed.

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 case 21 has a three-part structure, a cylindrical main body portion 21a on which the stator 2b of the motor 2 is fixed on the inner peripheral surface, and a pair of first lid portions 21b that close the openings on both sides of the main body portion 21a. It is comprised from the 2nd cover part 21c. The first lid portion 21b includes a first hole portion 21d that is coaxial with the center line of the output shaft 22. A first bearing 23 is fitted into the first hole portion 21d, and the hub member 24 is rotatably supported. The second lid 21c includes a second hole 21e coaxial with the center line of the output shaft 22, and a second bearing 25 is fitted into the second hole 21e to rotatably support the connecting shaft 26.

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 hole 2f is formed in the rotor 2a. The outer peripheral surface of the end portion 22a on the rotor 2a side of the output shaft 22 is formed in the same shape as the tapered shape of the through hole 2f, and the end portion 22a of the output shaft 22 is fitted into the through hole 2f of the rotor 2a. When the male screw 22c formed on the output shaft 22 and the nut 28 are screwed together, the output shaft 22 and the rotor 2a are coupled. By directly coupling the output shaft 22 and the rotor 2a using the taper in this way, no play occurs and the rotation of the rotor 2a is efficiently transmitted to the output shaft 22.

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 excitation shaft 1 is fixed to a ball screw nut 31, and a hole 1a having a predetermined depth corresponding to the length of the output shaft 22 is formed along the shaft center inside the excitation shaft 1. The output shaft 22 enters. The length of the ball screw 22b of the output shaft 22 is set according to the amount of movement of the excitation shaft 1 in the axial direction, that is, the stroke amount.

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 rotation conversion unit 30 that converts the rotation of the motor 2 into the linear motion of the excitation shaft 1 includes a ball screw 22b provided on the outer peripheral surface of the output shaft 22 on the excitation shaft 1 side and a ball screw nut screwed to the ball screw 22b. The ball screw mechanism 50 for converting the rotation of the motor 2 into a linear motion in the axial direction of the excitation shaft 1 and the movement of the ball screw nut 31 in the axial direction are permitted. On the other hand, a guide mechanism 55 that restricts rotation around the axis and a box-shaped cover 36 that covers the ball screw mechanism 50 are provided.

図4を参照すると、ブラケット32には軸方向に延びてレール面が互いに直交する一対のレール34が設けられる。一対のレール34は、軸方向から見て加振軸1の中心線を通る垂線に対称に、各レール34の中心線が加振軸1の中心で交差するように配置される。各レール34のレール面34aは、互いに平行な一対の面で構成される。   Referring to FIG. 4, the bracket 32 is provided with a pair of rails 34 that extend in the axial direction and whose rail surfaces are orthogonal to each other. The pair of rails 34 are arranged so that the center line of each rail 34 intersects with the center of the excitation shaft 1 symmetrically with a perpendicular line passing through the center line of the excitation shaft 1 when viewed from the axial direction. The rail surface 34a of each rail 34 is composed of a pair of surfaces parallel to each other.

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、各レール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。   The ball screw nut 31 forming the guide mechanism 55 is provided with a pair of cam followers 33 including rollers 33a that are rotatably supported around a vertical axis. The pair of cam followers 33 are juxtaposed so as to be orthogonal to the central axis of the excitation shaft 1. A rail 34 having a pair of sliding surfaces 34a parallel to each other is provided on the bracket 32 at the bottom of the cover 36 in the axial direction. The rollers 33a of the pair of cam followers 33 are arranged on both sides of each rail 34 so as to make rolling contact along the sliding surface 34a of the rail 34.

このように、カムフォロア33は、レール34毎に設置され、ローラ33aがレール面34aの両側を転接しながら軸方向へ変位することで、加振軸1が軸方向へ摺動する。   Thus, the cam follower 33 is installed for each rail 34, and the excitation shaft 1 slides in the axial direction by the roller 33a being displaced in the axial direction while rolling on both sides of the rail surface 34a.

したがって、カムフォロア33がレール34に接触することにより、ボールねじナット31の軸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る。   Therefore, when the cam follower 33 contacts the rail 34, the rotation of the ball screw nut 31 about the axis is suppressed, and the rotation of the output shaft 22 is caused in the axial direction of the excitation shaft 1 connected to the ball screw nut 31. Converted to linear displacement. At this time, the excitation shaft 1 is guided by the cam follower 33 that is in rolling contact with the rail 34 and is displaced in the axial direction. As shown in FIG. 1, the central shaft 33 b of the bolt 35 that attaches the cam follower 33 to the ball screw nut 31 and the rotation shaft 33 c of the roller 33 a that contacts the rail 34 are configured to be eccentric.

また、加振軸1に軸直角方向の外力が作用した場合でも、1対のカムフォロア33の各ローラ33aがレール面34aに接触して、ボールねじ機構50に作用する外力を抑制することができる。   Even when an external force in a direction perpendicular to the axis is applied to the excitation shaft 1, the rollers 33 a of the pair of cam followers 33 come into contact with the rail surface 34 a, and the external force that acts on the ball screw mechanism 50 can be suppressed. .

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 output shaft 22 and the excitation shaft 1 penetrate through the cover 36 and are fixed to the bracket 32 integrally. The inside of the cover 36 is hermetically sealed, and the cover 36 is filled with lubricating oil so that the lubricating oil is supplied to the ball screw nut mechanism.

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 cover 36 is assembled with a transparent acrylic plate so that the internal state can be visually observed. A first shaft support member 38 a that rotatably supports the output shaft 22 is attached to a portion of the cover 36 through which the output shaft 22 passes. The seal 37 seals leakage of the lubricating oil. On the other hand, a second shaft support member 38b that is provided with a seal 39 that seals leakage of lubricating oil and that slidably supports the vibration shaft 1 is attached to a portion through which the vibration shaft 1 passes.

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-shaped stopper 31 a extending in the axial direction is attached to the ball screw nut 31. The stopper 31 a moves in the axial direction together with the ball screw nut 31 and abuts against the inner surface of the cover 36, thereby restricting the displacement of the excitation shaft 1 in a certain direction in the axial direction.

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 groove 40 a having a T-shaped cross section extending in the axial direction of the excitation shaft 1 is formed in the base 40. The head of the bolt-shaped jig 41 is accommodated in the groove 40 a so as to be movable in the axial direction of the excitation shaft 1, and the screw portion 41 a protrudes upward from the base 40. The protruding screw portion 41a penetrates the hole 32a of the bracket 32 of the rotation conversion portion 30 when FIG. 4 is taken as an example. The rotation conversion part 30 is fixed to the base 40 by the nut 35a being screwed into the screw part 41a penetrating the hole 32a. The support portion 10 and the electric motor portion 20 are also fixed to the base 40 by the same means.

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することができる。   When the motor 2 is energized under the control of a controller (not shown), the output shaft 22 directly coupled to the rotor 2a of the motor 2 rotates. The rotation of the output shaft 22 is converted into an axial displacement of the excitation shaft 1 by the ball screw mechanism 50 of the rotation conversion unit 30 that converts the rotation into a linear displacement. For this reason, by controlling the operating conditions of the motor 2, the vibration shaft 1 can be vibrated with a predetermined stroke amount, load, frequency, and the like. In addition, by configuring the vibration test apparatus using the motor 2 as a drive source, energy efficiency can be improved as compared with the case where a hydraulic cylinder is used as the drive source.

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 support unit 10, an electric motor unit 20, and a rotation conversion unit 30, and is detachably fixed on a base 40, respectively. With such a configuration, it is possible to select the specifications of each part and the position in the axial direction according to the test conditions such as the stroke amount to vibrate the test piece, and optimize the vibration test equipment. Can be planned.

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 support unit 10 supports the excitation shaft 1 slidably in the axial direction and supports the excitation shaft 1 against an external force (bending force) in a direction perpendicular to the axis from the test piece side. It is possible to prevent an external force from acting on the ball screw mechanism 50 and ensure the durability of the ball screw mechanism 50.

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 ball screw mechanism 50 is used as the rotation conversion unit 30, the rotation of the motor can be converted into the axial displacement of the excitation shaft 1 with a simple configuration.

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に固定されて軸方向から見て互いに直交し、軸方向に延設する各レール34を挟持するように一対のローラ33aを備えた。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。また、一対のガイドレール34と、各ガイドレール34に一対のカムフォロア33を設けたので、試験片側から加振軸1に作用する軸直角方向の外力に抗してカムフォロア33が加振軸1を支持し、この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 ball screw nut 31 is provided with a pair of cam followers 33 as a guide mechanism 55 of the ball screw mechanism 50. The cam followers 33 are fixed to the base 40 and are orthogonal to each other when viewed from the axial direction and extend in the axial direction. A pair of rollers 33a was provided so as to sandwich each rail 34. For this reason, the rotation of the ball screw nut 31 around the center line is prohibited, and the rotation of the motor 2 is caused by the action of the ball screw mechanism 50 including the ball screw 22b of the output shaft 22 and the ball screw nut 31 of the rotation conversion unit 30. Is converted into an axial displacement of the excitation shaft 1. When the vibration shaft 1 is displaced in the axial direction, the cam follower 33 is displaced in the axial direction while being in contact with the rail 34, so that the cam follower 33 guides the vibration shaft 1, and the rotation of the vibration shaft 1 is ensured. Can be suppressed. Further, since the pair of guide rails 34 and the pair of cam followers 33 are provided on each guide rail 34, the cam follower 33 causes the excitation shaft 1 to resist the external force in the direction perpendicular to the axis acting on the excitation shaft 1 from the test piece side. It is possible to prevent the external force from acting on the ball screw mechanism 50, and to ensure the durability of the ball screw mechanism 50.

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 ball screw mechanism 50 is covered with a cover 36, the inside of the cover 36 is hermetically sealed, and the lubricating oil is filled so that the lubricating oil is immersed in the ball screw mechanism 50. For this reason, sufficient lubricating oil is supplied to the ball screw mechanism 50, and smooth rotation conversion and durability of the ball screw mechanism 50 are ensured.

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 ball screw nut 31 of the ball screw mechanism is provided with the stopper 31a extending in the axial direction, the stopper 31a comes into contact with the inner surface of the cover 36, so that the vibration shaft 1 fixed to the ball screw nut 31 is moved in the axial direction. Maximum travel is defined.

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.

本発明のサーボアクチュエータを適用する加振試験装置の正面図である。It is a front view of the vibration testing apparatus to which the servo actuator of the present invention is applied. 同じく平面図である。It is also a plan view. 同じく右側面図である。Similarly, it is a right side view. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 1 Excitation shaft 2 Motor 2a Rotor 2b Stator 10 Support part 20 Motor part 22 Output shaft 22b Ball screw 30 Rotation conversion part 31 Ball screw nut 31a Stopper 33 Cam follower 33a Roller 34 Rail 36 Cover 40 Base

Claims (4)

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摺動可能に支持するとともに、前記主軸に作用する軸直角方向の外力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、
前記回転変換部は、前記出力軸の外周面に形成されたボールねじと、このボールねじにボールを介して螺合し、前記主軸に連結するボールねじナットとからなるボールねじ機構と、前記ボールねじナットの回転を阻止するとともに、軸方向への移動を許容する案内機構を備え、
前記案内機構は、前記主軸の軸方向へ延び、略直交するように配置された一対のレールと、前記ボールねじナットに取り付けられ、前記各レールを挟持し、レールに沿って転接する一対のカムフォロア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 supporting portion for supporting the main shaft slidably in the axial direction and supporting an external force acting on the main shaft in a direction perpendicular to the axis;
A base for removably attaching the electric motor unit, the rotation conversion unit, and the support unit;
The rotation conversion unit includes a ball screw mechanism including a ball screw formed on an outer peripheral surface of the output shaft, a ball screw nut screwed to the ball screw via a ball, and connected to the main shaft, and the ball With a guide mechanism that prevents rotation of the screw nut and allows movement in the axial direction,
The guide mechanism extends in the axial direction of the main shaft and is attached to the ball screw nut, and a pair of cam followers that are attached to the ball screw nut and are in contact with each other and are in rolling contact with the rail. A servo actuator comprising:
前記回転変換部を覆うカバーを設け、
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 claim 1, wherein lubricating oil is sealed inside the cover.
前記ボールねじナットは、その移動限で前記カバーの内面と当接するストッパを備えることを特徴とする請求項2に記載のサーボアクチュエータ。   The servo actuator according to claim 2, wherein the ball screw nut includes a stopper that comes into contact with an inner surface of the cover within a movement limit thereof. 前記電動モータは、ダイレクトドライブモータであることを特徴とする請求項1に記載のサーボアクチュエータ。   The servo actuator according to claim 1, wherein the electric motor is a direct drive motor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014178189A (en) * 2013-03-14 2014-09-25 Fukuoka Institute Of Technology Excitation apparatus

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