JP7275989B2

JP7275989B2 - 負荷荷重検出ユニット

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Publication number: JP7275989B2
Application number: JP2019148382A
Authority: JP
Inventors: 佳宏井原; 豊小林; 慧矢野
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2019-08-13
Filing date: 2019-08-13
Publication date: 2023-05-18
Anticipated expiration: 2039-08-13
Also published as: CN112389003A; JP2021032559A

Description

本発明は、負荷荷重検出ユニットに関する。

軸方向の荷重を検出する荷重検出手段を備えた電動シリンダの構成を開示した先行文献として、特開２０１４－１６８３７３号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された電動シリンダにおいては、荷重検出手段となる歪検出部は、外筒体を構成する第１の筒部と第２の筒部とに挟持される板状部材に設けられている。

特開２０１４－１６８３７３号公報

電動シリンダなどの電動アクチュエータにおいては、精度よく荷重を負荷するために、実際に負荷されている荷重を定期的に測定して校正する必要がある。そのため、電動アクチュエータの負荷荷重を簡易に正確に検出できることが求められている。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、電動アクチュエータの負荷荷重を簡易に正確に検出できる負荷荷重検出ユニットを提供することを目的とする。

本発明の第１局面に基づく負荷荷重検出ユニットは、電動アクチュエータの直線可動部の先端部に着脱可能に取り付けられて電動アクチュエータの負荷荷重を検出する負荷荷重検出ユニットである。負荷荷重検出ユニットは、筐体と、軸体と、第１荷重センサおよび第２荷重センサとを備える。筐体は、上記先端部と接続される接続部が設けられている。軸体は、軸方向に延在し、筐体の内側に上記軸方向の一方側の一部が収容されている。第１荷重センサおよび第２荷重センサの各々は、環状であり、軸体が挿通された状態で筐体内に配置されている。第１荷重センサおよび第２荷重センサの各々は、上記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で筐体内に固定されている。軸体に対して上記軸方向の一方に向けて荷重が負荷された際に第２荷重センサの検出値が増加しつつ第１荷重センサの検出値が減少するように、かつ、軸体に対して上記軸方向の他方に向けて荷重が負荷された際に第１荷重センサの検出値が増加しつつ第２荷重センサの検出値が減少するように、第１荷重センサおよび第２荷重センサの各々が配置されている。

本発明の一形態においては、筐体は、上記軸方向において第１荷重センサが配置されている位置と第２荷重センサが配置されている位置との間に、筐体の内径が部分的に小さくなっている縮径部を有している。軸体は、軸体の一部が筐体に収容された状態において、上記軸方向における縮径部の位置より一方側の位置に雄ねじ部を有し、かつ、上記軸方向における縮径部の位置より他方側の位置に、軸体の直径が部分的に大きくなっている拡径部を有している。負荷荷重検出ユニットは、軸体の雄ねじ部と螺合するロックナットをさらに備える。筐体内において、縮径部に対して上記軸方向の上記一方側に位置する第１荷重センサ、および、縮径部に対して上記軸方向の上記他方側に位置する第２荷重センサを、上記軸方向の上記一方側に向けて挿通した軸体の雄ねじ部と、ロックナットとが螺合することにより、第１荷重センサが縮径部とロックナットとの間に挟み込まれており、第２荷重センサが縮径部と拡径部との間に挟み込まれている。

本発明の第２局面に基づく負荷荷重検出ユニットは、電動アクチュエータの直線可動部の先端部に着脱可能に取り付けられて電動アクチュエータの負荷荷重を検出する負荷荷重検出ユニットである。負荷荷重検出ユニットは、第１筐体と、第２筐体と、軸体と、荷重センサとを備える。第１筐体は、上記先端部と接続される接続部が設けられている。第２筐体は、第１筐体と同軸状に位置しつつ、端部が第１筐体の内側に入り込んだ状態で第１筐体に固定されている。軸体は、軸方向に延在し、第１筐体および第２筐体の内側に上記軸方向の一方側の一部が収容されている。荷重センサは、環状であり、軸体が挿通された状態で第１筐体内に配置されている。荷重センサは、上記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で第１筐体内に固定されている。軸体に対して上記軸方向の一方に向けて荷重が負荷された際に荷重センサの検出値が増加するように、かつ、軸体に対して上記軸方向の他方に向けて荷重が負荷された際に荷重センサの検出値が増加するように、荷重センサが配置されている。

本発明の一形態においては、第１筐体は、荷重センサが配置されている位置に対して上記軸方向における上記一方側の位置に、第１筐体の内径が部分的に小さくなっている縮径部を有し、かつ、荷重センサが配置されている位置に対して上記軸方向における他方側の位置の内周面に雌ねじ部を有している。第２筐体は、第１筐体の内側に入り込んでいる上記端部の外周面に雌ねじ部と螺合する雄ねじ部、および、第１筐体の上記軸方向の他方側の端面と当接するフランジ部を有している。軸体は、上記軸方向において第１筐体の縮径部の上記他方側の端の位置より一方側に雄ねじ部を有し、かつ、上記軸方向において第１筐体の縮径部が配置されている位置より他方側に、軸体の直径が部分的に大きくなっている拡径部を有している。負荷荷重検出ユニットは、軸体の雄ねじ部と螺合するロックナットをさらに備える。第１筐体内において、縮径部に対して上記軸方向の上記他方側に位置する荷重センサを、上記軸方向の上記一方側に向けて挿通した軸体の雄ねじ部と、ロックナットとが螺合することにより、荷重センサがロックナットと拡径部との間に挟み込まれている。第２筐体の雄ねじ部と第１筐体の雌ねじ部とが螺合することにより、第１筐体の上記端面と第２筐体のフランジ部とが当接するとともに、荷重センサが縮径部と第２筐体の上記端部との間に挟み込まれている。

本発明によれば、電動アクチュエータの負荷荷重を簡易に正確に検出できる。

本発明の実施形態１に係る電動アクチュエータの構成を示す部分断面図である。可動筒に荷重が負荷されていない状態を示す模式図である。可動筒に予圧荷重より低い荷重が負荷されている状態を示す模式図である。可動筒に予圧荷重より高い荷重が負荷されている状態を示す模式図である。本発明の実施形態２に係る電動アクチュエータの構成を示す部分断面図である。本発明の実施形態３に係る電動アクチュエータの構成を示す部分断面図である。本発明の実施形態４に係る電動アクチュエータの構成を示す部分断面図である。本発明の実施形態５に係る負荷荷重検出ユニットの構成を示す断面図である。本発明の実施形態５に係る負荷荷重検出ユニットを、本発明の実施形態１に係る電動アクチュエータに取り付けた状態を示す部分断面図である。本発明の実施形態６に係る負荷荷重検出ユニットの構成を示す断面図である。本発明の実施形態６に係る負荷荷重検出ユニットを、本発明の実施形態１に係る電動アクチュエータに取り付けた状態を示す部分断面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る電動アクチュエータについて図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る電動アクチュエータの構成を示す部分断面図である。図１に示すように、本発明の実施形態１に係る電動アクチュエータ１００は、駆動機構と、軸体１１０と、移動可能なナット１６０と、筐体１２０と、第１軸受１３１および第２軸受１３２と、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２とを備える。

駆動機構は、モータ１０、および、モータ１０の出力軸部１１に接続された減速機構部１２を含む。減速機構部１２は、軸体１１０における軸方向の一方側の端部に位置する回転軸部１１５に接続されている。本実施形態においては、モータ１０と軸体１１０とが、互いに並列に配置されているが、これに限られず、モータ１０と軸体１１０とが、同一直線状に配置されていてもよい。

軸体１１０は、軸方向に延在している。軸体１１０には、上記軸方向の一方側から順に、回転軸部１１５、雄ねじ部１１４、円柱部１１３、拡径部１１２、および、ねじ軸部１１１が設けられている。拡径部１１２においては、軸体１１０の直径が部分的に大きくなっている。ねじ軸部１１１は、いわゆるボールねじのねじ軸として機能する部分である。

ナット１６０は、ねじ軸部１１１にボールを介して螺合し、駆動機構が駆動することにより軸体１１０に対して相対的に上記軸方向に移動可能である。ナット１６０は、いわゆるボールねじのナットである。電動アクチュエータ１００においては、軸体１１０とナット１６０とを含むボールねじが構成されている。

ナット１６０には、可動筒１７０が接続されている。可動筒１７０の内側に、軸体１１０のねじ軸部１１１が位置している。可動筒１７０は、ナット１６０とともに軸体１１０に対して相対的に上記軸方向に移動可能である。可動筒１７０の上記軸方向の他方側の端部には、先端金具１７１が取り付けられている。本実施形態に係る電動アクチュエータ１００においては、可動筒１７０および先端金具１７１が直線可動部となり、先端金具１７１が直線可動部の先端部となる。

筐体１２０は、軸体１１０の一部を収容する。本実施形態においては、筐体１２０は、略円筒状の外形を有している。筐体１２０は、軸体１１０と同軸状に配置されている。筐体１２０の内部に、軸体１１０の円柱部１１３および拡径部１１２が位置している。筐体１２０には、筐体１２０の径方向に延在する２つの貫通孔１２３が設けられている。２つの貫通孔１２３のうちの一方から、第１荷重センサ１４１に接続された引出配線が筐体１２０の外側に引き出される。２つの貫通孔１２３のうちの他方から、第２荷重センサ１４２に接続された引出配線が筐体１２０の外側に引き出される。

筐体１２０の上記軸方向の一方側に、ハウジング２０が配置されており、筐体１２０の上記軸方向の他方側に、外筒２２が配置されている。筐体１２０は、ハウジング２０と外筒２２との間に挟まれた状態で、ハウジング２０および外筒２２の各々と接続されている。

ハウジング２０は、モータ１０のモータハウジングと接続されている。ハウジング２０の内部に、出力軸部１１、減速機構部１２、並びに、軸体１１０の回転軸部１１５および雄ねじ部１１４が位置している。軸体１１０の上記軸方向の一方側の端面と対向するように配置されたベースプレート２１が、ハウジング２０に取り付けられている。ベースプレート２１は、上記軸方向に突出した突出部を有し、突出部には開口部２１ｈが設けられている。

外筒２２の上記軸方向の他方側の端部に、外筒２２と可動筒１７０との間を塞ぐブッシュ２３が取り付けられている。ブッシュ２３の内周面には、可動筒１７０の外周面と摺接する潤滑部材が設けられている。

ハウジング２０、筐体１２０、外筒２２およびブッシュ２３によって囲まれた空間は、閉鎖空間となっている。なお、筐体１２０の２つの貫通孔１２３は、後述するように、筐体１２０に端子箱１８０などが取り付けられることにより閉塞される。

第１軸受１３１および第２軸受１３２の各々の少なくとも一部は、軸体１１０が挿通された状態で筐体１２０内に配置されている。第１軸受１３１および第２軸受１３２の各々の内側に、軸体１１０の円柱部１１３が位置している。第１軸受１３１および第２軸受１３２の各々は、たとえば、転がり軸受またはすべり軸受である。具体的には、第１軸受１３１および第２軸受１３２の各々は、円すいころ軸受でもよい。

第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々は、環状であり、軸体１１０が挿通された状態で筐体１２０内に配置されている。第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々の内側に、軸体１１０の円柱部１１３が位置している。第１荷重センサ１４１は、第１軸受１３１と並んで配置されている。第２荷重センサ１４２は、第２軸受１３２と並んで配置されている。本実施形態においては、第１荷重センサ１４１は、第１軸受１３１と直接的に接しているが、たとえば、ワシャなどを介して第１軸受１３１と間接的に接していてもよい。第２荷重センサ１４２は、第２軸受１３２と直接的に接しているが、たとえば、ワシャなどを介して第２軸受１３２と間接的に接していてもよい。また、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々の形状は、環状に限られない。

第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々は、たとえば、ひずみゲージ式、圧電式、磁歪式、静電容量式、ジャイロ式、ばね式または音叉式の荷重センサである。第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々は、いわゆるロードセルで構成されていてもよい。

筐体１２０は、上記軸方向において第１荷重センサ１４１が配置されている位置と第２荷重センサ１４２が配置されている位置との間に、筐体１２０の内径が部分的に小さくなっている縮径部１２２を有している。

具体的には、筐体１２０において、第１軸受１３１および第１荷重センサ１４１を囲んでいる内周面１２１と、第２軸受１３２および第２荷重センサ１４２を囲んでいる内周面１２１との間に、内周面１２１より内径の小さい縮径部１２２が設けられている。第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々は、上記軸方向において縮径部１２２と並んで配置されている。

軸体１１０は、軸体１１０の円柱部１１３および拡径部１１２が筐体１２０に収容された状態において、上記軸方向における縮径部１２２の位置より一方側の位置に雄ねじ部１１４を有し、かつ、上記軸方向における縮径部１２２の位置より他方側の位置に拡径部１１２を有している。

電動アクチュエータ１００は、軸体１１０の雄ねじ部１１４と螺合するロックナット１５０をさらに備える。縮径部１２２に対して上記軸方向の一方側に位置する第１荷重センサ１４１および第１軸受１３１、並びに、縮径部１２２に対して上記軸方向の他方側に位置する第２荷重センサ１４２および第２軸受１３２を、上記軸方向の一方側に向けて挿通した軸体１１０の雄ねじ部１１４と、ロックナット１５０とが螺合することにより、第１荷重センサ１４１および第１軸受１３１が縮径部１２２とロックナット１５０との間に挟み込まれ、第２荷重センサ１４２および第２軸受１３２が縮径部１２２と拡径部１１２との間に挟み込まれている。その結果、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々は、上記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で筐体１２０内に固定されている。すなわち、予圧荷重は、ロックナット１５０を雄ねじ部１１４に締め込んだときの軸力によって発生している。

端子箱１８０は、本体部１８１、蓋部１８２、パッキン１８３およびシール部１８４を含む。本体部１８１の底面は、シール部１８４を介して筐体１２０の外周面と接している。シール部１８４によって、筐体１２０と端子箱１８０とが、気密に接続されている。

本体部１８１の底面には、筐体１２０の２つの貫通孔１２３に対応する開口が設けられている。この開口および貫通孔１２３を通じて、第１荷重センサ１４１に接続された引出配線および第２荷重センサ１４２に接続された引出配線の各々が、端子箱１８０の内部に引き込まれている。

本体部１８１の内部に、基板を保持する基板台１８６、および、アンプを保持するアンプ台１８７が設けられている。本体部１８１は、パッキン１８３を介して蓋部１８２によって気密に閉鎖されている。

上記のように、筐体１２０に端子箱１８０などが取り付けられて、筐体１２０の２つの貫通孔１２３が閉塞されることにより、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２が筐体１２０の外部に露出しないようにすることができる。

モータ１０が正転駆動して先端金具１７１が物体を上記軸方向の他方に向けて押したとき、先端金具１７１には、上記軸方向の一方に向けて荷重Ｆ１が負荷される。先端金具１７１に負荷された荷重Ｆ１は、可動筒１７０を介してナット１６０に伝播する。ナット１６０に伝播した荷重Ｆ１は、ボールを介して軸体１１０のねじ軸部１１１に伝播する。軸体１１０に伝播した荷重Ｆ１は、軸体１１０の拡径部１１２から第２軸受１３２を介して第２荷重センサ１４２に伝播する。その結果、第２荷重センサ１４２が荷重Ｆ１を検出する。

モータ１０が逆転駆動して先端金具１７１が物体を上記軸方向の一方に向けて引いたとき、先端金具１７１には、上記軸方向の他方に向けて荷重Ｆ２が負荷される。先端金具１７１に負荷された荷重Ｆ２は、可動筒１７０を介してナット１６０に伝播する。ナット１６０に伝播した荷重Ｆ２は、ボールを介して軸体１１０のねじ軸部１１１に伝播する。軸体１１０に伝播した荷重Ｆ２は、軸体１１０の雄ねじ部１１４からロックナット１５０および第１軸受１３１を介して第１荷重センサ１４１に伝播する。その結果、第１荷重センサ１４１が荷重Ｆ２を検出する。

ここで、予圧荷重が負荷されている、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々の検出値から負荷荷重を算出する方法について説明する。

図２は、可動筒に荷重が負荷されていない状態を示す模式図である。図２においては、電動アクチュエータ１００において第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の周囲の構成のみ図示しており、先端金具１７１は図示していない。

可動筒１７０に荷重が負荷されていない状態においては、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々に予圧荷重Ｆ０のみ負荷される。この状態においては、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々の検出値はＦ０となる。たとえば、予圧荷重Ｆ０＝８０ｋｇである場合、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々の検出値は８０ｋｇとなる。

すなわち、可動筒１７０に負荷されている荷重は、第２荷重センサ１４２の検出値から第１荷重センサ１４１の検出値を差し引いて、８０ｋｇ－８０ｋｇ＝０ｋｇであると算出することができる。

図３は、可動筒に予圧荷重より低い荷重が負荷されている状態を示す模式図である。図３に示すように、可動筒１７０が予圧荷重より低い荷重Ｆａで物体を押しているとき、可動筒１７０に上記軸方向の一方に向けて荷重Ｆａが負荷される。この状態において、第１荷重センサ１４１には予圧荷重Ｆ’０が負荷され、第２荷重センサ１４２には予圧荷重Ｆ’０および荷重Ｆａが負荷される。たとえば、予圧荷重Ｆ０＝８０ｋｇ、荷重Ｆａ＝２０ｋｇである場合、第１荷重センサ１４１の検出値は７０ｋｇとなり、第２荷重センサ１４２の検出値は９０ｋｇとなる。

すなわち、可動筒１７０に負荷されている荷重は、第２荷重センサ１４２の検出値から第１荷重センサ１４１の検出値を差し引いて、９０ｋｇ－７０ｋｇ＝２０ｋｇであると算出することができる。

図４は、可動筒に予圧荷重より高い荷重が負荷されている状態を示す模式図である。図４に示すように、可動筒１７０が予圧荷重より高い荷重Ｆｂで物体を押しているとき、可動筒１７０に上記軸方向の一方に向けて荷重Ｆｂが負荷される。たとえば、予圧荷重Ｆ０＝８０ｋｇ、荷重Ｆｂ＝２００ｋｇである場合、第１荷重センサ１４１の検出値は０ｋｇとなり、第２荷重センサ１４２の検出値は２００ｋｇとなる。

すなわち、可動筒１７０に負荷されている荷重は、第２荷重センサ１４２の検出値から第１荷重センサ１４１の検出値を差し引いて、２００ｋｇ－０ｋｇ＝２００ｋｇであると算出することができる。

上記のように、第２荷重センサ１４２の検出値から第１荷重センサ１４１の検出値を差し引くことにより、可動筒１７０に負荷されている荷重を算出することができる。算出された荷重の値が正である場合は、可動筒１７０に上記軸方向の一方に向いた荷重が負荷されており、算出された荷重の値が負である場合は、可動筒１７０に上記軸方向の他方に向いた荷重が負荷されている。

上記のように、本実施形態に係る電動アクチュエータ１００においては、軸体１１０に対して上記軸方向の一方に向けて荷重が負荷された際に第２荷重センサ１４２の検出値が増加しつつ第１荷重センサ１４１の検出値が減少するように、かつ、軸体１１０に対して上記軸方向の他方に向けて荷重が負荷された際に第１荷重センサ１４１の検出値が増加しつつ第２荷重センサ１４２の検出値が減少するように、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々が配置されている。

本発明の実施形態１に係る電動アクチュエータ１００においては、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々は、上記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で筐体１２０内に固定されている。また、軸体１１０に対して上記軸方向の一方に向けて荷重が負荷された際に第２荷重センサ１４２の検出値が増加しつつ第１荷重センサ１４１の検出値が減少するように、かつ、軸体１１０に対して上記軸方向の他方に向けて荷重が負荷された際に第１荷重センサ１４１の検出値が増加しつつ第２荷重センサ１４２の検出値が減少するように、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々が配置されている。

可動筒１７０に荷重が負荷されていない無負荷状態のときから、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々に予圧荷重を負荷していることにより、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々における微少荷重検出時の検出誤差を低減することができる。その結果、電動アクチュエータ１００において、無負荷状態からの押し引き両方の負荷荷重を高精度に検出することができる。

また、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２が筐体１２０の外部に露出しないようにすることにより、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々に水およびダストなどが付着することを抑制して、電動アクチュエータ１００の信頼性を高めることができる。

さらに、軸体１１０を支持する第１軸受１３１および第２軸受１３２とは別に１対の軸受を設ける必要がないため、電動アクチュエータ１００が大型化することを抑制することができる。

(実施形態２)
以下、本発明の実施形態２に係る電動アクチュエータについて図を参照して説明する。本発明の実施形態２に係る電動アクチュエータ２００は、駆動機構および予圧荷重を負荷するための構成が主に、本発明の実施形態１に係る電動アクチュエータ１００と異なるため、本発明の実施形態１に係る電動アクチュエータ１００と同様である構成については説明を繰り返さない。

図５は、本発明の実施形態２に係る電動アクチュエータの構成を示す部分断面図である。図５に示すように、本発明の実施形態２に係る電動アクチュエータ２００は、駆動機構と、軸体１１０と、移動可能なナット１６０と、筐体と、第１軸受１３１および第２軸受１３２と、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２とを備える。

電動アクチュエータ２００は、駆動機構が駆動することにより、軸体１１０の周方向に回転する回転ホイール４０をさらに備える。具体的には、駆動機構は、モータ、および、モータの出力軸部に接続された円筒ウォーム３０を含む。円筒ウォーム３０は、ウォームホイールである回転ホイール４０と係合している。円筒ウォーム３０および回転ホイール４０は、ウォームギヤを構成している。

軸体１１０には、上記軸方向の一方側から順に、雄ねじ部１１４、円柱部１１３、および、ねじ軸部１１１が設けられている。ねじ軸部１１１の最小直径は、円柱部１１３の直径より大きい。

筐体は、互いに接続される第１筐体２３０および第２筐体２２０を含む。第１筐体２３０は、第２筐体２２０と同軸状に位置しつつ、第１筐体２３０の上記軸方向の一方側の端部２３３が第２筐体２２０の上記軸方向の他方側の端部２２３の内側に入り込んだ状態で第２筐体２２０に固定されている。第２筐体２２０の内周面２２１における上記軸方向の他方側の端部と、第１筐体２３０の端部２３３の外周面とが互いに接している。

第２筐体２２０の端部２２３と、第１筐体２３０のフランジ部２３２とが上記軸方向において互いに当接するように、第１筐体２３０と第２筐体２２０とが、図示しないボルトによって締結固定されている。

円筒ウォーム３０および回転ホイール４０は、第２筐体２２０の内側に収容されている。第１荷重センサ１４１および第１軸受１３１は、回転ホイール４０に対して上記軸方向の上記他方側に位置しつつ筐体の内側に収容されている。第２荷重センサ１４２および第２軸受１３２は、回転ホイール４０に対して上記軸方向の一方側に位置しつつ筐体の内側に収容されている。

第１筐体２３０は、第１荷重センサ１４１および第１軸受１３１が配置されている位置に対して上記軸方向における他方側の位置に、第１筐体２３０の内径が部分的に小さくなっている第１縮径部２３４を有している。第１筐体２３０において、第１縮径部２３４は、第１荷重センサ１４１および第１軸受１３１を囲んでいる内周面２３１と隣り合っている。

第２筐体２２０は、第２荷重センサ１４２および第２軸受１３２が配置されている位置に対して上記軸方向における一方側の位置に、第２筐体２２０の内径が部分的に小さくなっている第２縮径部２２２を有している。第２筐体２２０において、第２縮径部２２２は、第２荷重センサ１４２および第２軸受１３２を囲んでいる内周面と隣り合っている。

第１荷重センサ１４１は、上記軸方向において第１縮径部２３４と並んで配置されている。第２荷重センサ１４２は、上記軸方向において第２縮径部２２２と並んで配置されている。

回転ホイール４０の内周面４１には、軸体１１０の上記軸方向の上記一方側の端部の外周面に設けられた雄ねじ部１１４と螺合する雌ねじ部が設けられている。軸体１１０の上記軸方向の一方側の端部の外周面に設けられた雄ねじ部１１４と、回転ホイール４０の雌ねじ部とが螺合することにより、軸体１１０と回転ホイール４０とが互いに接続される。軸体１１０の雄ねじ部１１４と回転ホイール４０の雌ねじ部とが螺合した状態において、回転ホイール４０の上記軸方向の他方側の端部と、軸体１１０のねじ軸部１１１の上記軸方向の一方側の端部とが、上記軸方向において互いに当接している。

回転ホイール４０には、円筒ウォーム３０と係合する歯部、歯部に対して上記軸方向の他方側に並んで位置する第１肩部４３、および、歯部に対して上記軸方向の一方側に並んで位置する第２肩部４２が設けられている。

第１荷重センサ１４１および第１軸受１３１は、第１縮径部２３４と第１肩部４３との間に挟み込まれている。第２荷重センサ１４２および第２軸受１３２は、第２縮径部２２２と第２肩部４２との間に挟み込まれている。その結果、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々は、上記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で筐体内に固定されている。すなわち、予圧荷重は、第１筐体２３０と第２筐体２２０とを締結固定する図示しないボルトの軸力によって発生している。

モータが正転駆動して先端金具１７１が物体を上記軸方向の他方に向けて押したとき、先端金具１７１には、上記軸方向の一方に向けて荷重Ｆ１が負荷される。先端金具１７１に負荷された荷重Ｆ１は、可動筒１７０を介してナット１６０に伝播する。ナット１６０に伝播した荷重Ｆ１は、ボールを介して軸体１１０のねじ軸部１１１に伝播する。軸体１１０に伝播した荷重Ｆ１は、軸体１１０のねじ軸部１１１から回転ホイール４０に伝播する。回転ホイール４０に伝播した荷重Ｆ１は、回転ホイール４０の第２肩部４２から第２軸受１３２を介して第２荷重センサ１４２に伝播する。その結果、第２荷重センサ１４２が荷重Ｆ１を検出する。

モータが逆転駆動して先端金具１７１が物体を上記軸方向の一方に向けて引いたとき、先端金具１７１には、上記軸方向の他方に向けて荷重Ｆ２が負荷される。先端金具１７１に負荷された荷重Ｆ２は、可動筒１７０を介してナット１６０に伝播する。ナット１６０に伝播した荷重Ｆ２は、ボールを介して軸体１１０のねじ軸部１１１に伝播する。軸体１１０に伝播した荷重Ｆ２は、軸体１１０の雄ねじ部１１４から回転ホイール４０および第１軸受１３１を介して第１荷重センサ１４１に伝播する。その結果、第１荷重センサ１４１が荷重Ｆ２を検出する。

本発明の実施形態２に係る電動アクチュエータ２００においても、第２荷重センサ１４２の検出値から第１荷重センサ１４１の検出値を差し引くことにより、可動筒１７０に負荷されている荷重を算出することができる。

本発明の実施形態２に係る電動アクチュエータ２００においては、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々は、上記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で筐体内に固定されている。また、軸体１１０に対して上記軸方向の一方に向けて荷重が負荷された際に第２荷重センサ１４２の検出値が増加しつつ第１荷重センサ１４１の検出値が減少するように、かつ、軸体１１０に対して上記軸方向の他方に向けて荷重が負荷された際に第１荷重センサ１４１の検出値が増加しつつ第２荷重センサ１４２の検出値が減少するように、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々が配置されている。

可動筒１７０に荷重が負荷されていない無負荷状態のときから、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々に予圧荷重を負荷していることにより、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々における微少荷重検出時の検出誤差を低減することができる。その結果、電動アクチュエータ２００において、無負荷状態からの押し引き両方の負荷荷重を高精度に検出することができる。

また、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２が筐体の外部に露出しないようにすることにより、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々に水およびダストなどが付着することを抑制して、電動アクチュエータ２００の信頼性を高めることができる。

さらに、軸体１１０を支持する第１軸受１３１および第２軸受１３２とは別に１対の軸受を設ける必要がないため、電動アクチュエータ２００が大型化することを抑制することができる。

(実施形態３)
以下、本発明の実施形態３に係る電動アクチュエータについて図を参照して説明する。本発明の実施形態３に係る電動アクチュエータ３００は、回転ホイールがナットと接続されている点が主に、本発明の実施形態２に係る電動アクチュエータ２００と異なるため、本発明の実施形態２に係る電動アクチュエータ２００と同様である構成については説明を繰り返さない。

図６は、本発明の実施形態３に係る電動アクチュエータの構成を示す部分断面図である。図６に示すように、本発明の実施形態３に係る電動アクチュエータ３００は、駆動機構と、軸体１１０と、ナット３６０と、筐体と、第１軸受１３１および第２軸受１３２と、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２とを備える。

電動アクチュエータ３００は、駆動機構が駆動することにより、軸体１１０の周方向に回転する回転ホイール４０をさらに備える。具体的には、駆動機構は、モータ、および、モータの出力軸部に接続された円筒ウォーム３０を含む。円筒ウォーム３０は、ウォームホイールである回転ホイール４０と係合している。円筒ウォーム３０および回転ホイール４０は、ウォームギヤを構成している。軸体１１０には、ねじ軸部１１１が設けられている。

筐体は、互いに接続される第１筐体３３０および第２筐体２２０を含む。第１筐体３３０は、第２筐体２２０と同軸状に位置しつつ、第１筐体３３０の上記軸方向の一方側の端部３３３が第２筐体２２０の上記軸方向の他方側の端部２２３の内側に入り込んだ状態で第２筐体２２０に固定されている。第２筐体２２０の内周面２２１における上記軸方向の他方側の端部と、第１筐体３３０の端部３３３の外周面とが互いに接している。回転ホイール４０の外周面における上記軸方向の他方側の端部と、第１筐体３３０の端部３３３の内周面３３５とが互いに接している。

第２筐体２２０の端部２２３と、第１筐体３３０のフランジ部３３２とが上記軸方向において互いに当接するように、第１筐体３３０と第２筐体２２０とが、ボルト２４０によって締結固定されている。

第１筐体３３０は、第１荷重センサ１４１および第１軸受１３１が配置されている位置に対して上記軸方向における他方側の位置に、第１筐体３３０の内径が部分的に小さくなっている第１縮径部３３４を有している。第１筐体３３０において、第１縮径部３３４は、第１荷重センサ１４１および第１軸受１３１を囲んでいる内周面３３１と隣り合っている。

第１荷重センサ１４１は、上記軸方向において第１縮径部３３４と並んで配置されている。第２荷重センサ１４２は、上記軸方向において第２縮径部２２２と並んで配置されている。

回転ホイール４０の内周面には、ナット３６０の上記軸方向の一方側の端部の外周面に設けられた雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が設けられている。ナット３６０の上記軸方向の上記一方側の端部の外周面に設けられた雄ねじ部と、回転ホイール４０の雌ねじ部とが螺合することにより、軸体１１０と回転ホイール４０とが互いに接続される。

第１荷重センサ１４１および第１軸受１３１は、第１縮径部３３４とナット３６０との間に挟み込まれている。第２荷重センサ１４２および第２軸受１３２は、第２縮径部２２２と回転ホイール４０との間に挟み込まれている。その結果、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々は、上記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で筐体内に固定されている。すなわち、予圧荷重は、第１筐体３３０と第２筐体２２０とを締結固定するボルト２４０の軸力によって発生している。

本発明の実施形態３に係る電動アクチュエータ３００においては、モータが正転駆動してナット３６０が回転ホイール４０とともに回転することにより、軸体１１０が上記軸方向の他方側に移動する。モータが逆転駆動してナット３６０が回転ホイール４０とともに回転することにより、軸体１１０が上記軸方向の一方側に移動する。本実施形態に係る電動アクチュエータ３００においては、軸体１１０が直線可動部となる。

モータが正転駆動して軸体１１０が物体を上記軸方向の他方に向けて押したとき、軸体１１０には、上記軸方向の一方に向けて荷重Ｆ１が負荷される。軸体１１０に負荷された荷重Ｆ１は、ボールを介してナット１６０に伝播する。ナット１６０に伝播した荷重Ｆ１は、回転ホイール４０に伝播する。回転ホイール４０に伝播した荷重Ｆ１は、第２軸受１３２を介して第２荷重センサ１４２に伝播する。その結果、第２荷重センサ１４２が荷重Ｆ１を検出する。

モータが逆転駆動して軸体１１０が物体を上記軸方向の一方に向けて引いたとき、軸体１１０には、上記軸方向の他方に向けて荷重Ｆ２が負荷される。軸体１１０に負荷された荷重Ｆ２は、ボールを介してナット１６０に伝播する。ナット１６０に伝播した荷重Ｆ２は、第１軸受１３１を介して第１荷重センサ１４１に伝播する。その結果、第１荷重センサ１４１が荷重Ｆ２を検出する。

本発明の実施形態３に係る電動アクチュエータ３００においても、第２荷重センサ１４２の検出値から第１荷重センサ１４１の検出値を差し引くことにより、軸体１１０に負荷されている荷重を算出することができる。

本発明の実施形態３に係る電動アクチュエータ３００においては、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々は、上記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で筐体内に固定されている。また、軸体１１０に対して上記軸方向の一方に向けて荷重が負荷された際に第２荷重センサ１４２の検出値が増加しつつ第１荷重センサ１４１の検出値が減少するように、かつ、軸体１１０に対して上記軸方向の他方に向けて荷重が負荷された際に第１荷重センサ１４１の検出値が増加しつつ第２荷重センサ１４２の検出値が減少するように、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々が配置されている。

軸体１１０に荷重が負荷されていない無負荷状態のときから、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々に予圧荷重を負荷していることにより、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々における微少荷重検出時の検出誤差を低減することができる。その結果、電動アクチュエータ３００において、無負荷状態からの押し引き両方の負荷荷重を高精度に検出することができる。

また、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２が筐体の外部に露出しないようにすることにより、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々に水およびダストなどが付着することを抑制して、電動アクチュエータ３００の信頼性を高めることができる。

さらに、軸体１１０を支持する第１軸受１３１および第２軸受１３２とは別に１対の軸受を設ける必要がないため、電動アクチュエータ３００が大型化することを抑制することができる。

(実施形態４)
以下、本発明の実施形態４に係る電動アクチュエータについて図を参照して説明する。本発明の実施形態４に係る電動アクチュエータ４００は、直線可動部の構成が主に、本発明の実施形態１に係る電動アクチュエータ１００と異なるため、本発明の実施形態１に係る電動アクチュエータ１００と同様である構成については説明を繰り返さない。

図７は、本発明の実施形態４に係る電動アクチュエータの構成を示す部分断面図である。図７に示すように、本発明の実施形態４に係る電動アクチュエータ４００は、駆動機構と、軸体１１０と、移動可能なナット１６０と、筐体４２０と、第１軸受１３１および第２軸受１３２と、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２とを備える。

駆動機構は、モータ１０、および、モータ１０の出力軸部に接続された減速機構部１２を含む。減速機構部１２は、軸体１１０における軸方向の一方側の端部に位置する回転軸部１１５に接続されている。本実施形態においては、モータ１０と軸体１１０とが、互いに直交するように配置されているが、これに限られず、モータ１０と軸体１１０とが、同一直線状に配置されていてもよい。

ナット１６０には、先端金具４７０が取り付けられている。先端金具４７０は、ナット１６０とともに軸体１１０に対して相対的に上記軸方向に移動可能である。本実施形態に係る電動アクチュエータ４００においては、先端金具４７０が直線可動部となる。

筐体４２０は、軸体１１０の一部を収容する。本実施形態においては、筐体４２０は、略円筒状の外形を有している。筐体４２０は、軸体１１０と同軸状に配置されている。筐体４２０の内部に、軸体１１０の円柱部１１３および雄ねじ部１１４が位置している。

筐体４２０の上記軸方向の一方側に、ハウジング２０が配置されており、筐体４２０の上記軸方向の他方側に、外筒２２が配置されている。筐体４２０は、ハウジング２０と外筒２２との間に挟まれた状態で、ハウジング２０および外筒２２の各々と接続されている。

第１軸受１３１および第２軸受１３２は、軸体１１０が挿通された状態で筐体４２０内に配置されている。第１軸受１３１および第２軸受１３２の各々の内側に、軸体１１０の円柱部１１３が位置している。

第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々は、環状であり、軸体１１０が挿通された状態で筐体４２０内に配置されている。第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々の内側に、軸体１１０の円柱部１１３が位置している。第１荷重センサ１４１は、第１軸受１３１と並んで配置されている。第２荷重センサ１４２は、第２軸受１３２と並んで配置されている。

筐体４２０は、上記軸方向において第１荷重センサ１４１が配置されている位置と第２荷重センサ１４２が配置されている位置との間に、筐体４２０の内径が部分的に小さくなっている縮径部４２２を有している。具体的には、筐体４２０において、第１軸受１３１および第１荷重センサ１４１を囲んでいる内周面と、第２軸受１３２および第２荷重センサ１４２を囲んでいる内周面との間に、内径の小さい縮径部４２２が設けられている。第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々は、上記軸方向において縮径部４２２と並んで配置されている。

軸体１１０は、軸体１１０の円柱部１１３が筐体４２０に収容された状態において、上記軸方向における縮径部４２２の位置より一方側の位置に雄ねじ部１１４を有し、かつ、上記軸方向における縮径部４２２の位置より他方側の位置に拡径部１１２を有している。

電動アクチュエータ４００は、軸体１１０の雄ねじ部１１４と螺合するロックナット１５０をさらに備える。筐体４２０内において、縮径部４２２に対して上記軸方向の一方側に位置する第１荷重センサ１４１および第１軸受１３１、並びに、縮径部４２２に対して上記軸方向の他方側に位置する第２荷重センサ１４２および第２軸受１３２を、上記軸方向の一方側に向けて挿通した軸体１１０の雄ねじ部１１４と、ロックナット１５０とが螺合することにより、第１荷重センサ１４１および第１軸受１３１が縮径部４２２とロックナット１５０との間に挟み込まれ、第２荷重センサ１４２および第２軸受１３２が縮径部４２２と拡径部１１２との間に挟み込まれている。その結果、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々は、上記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で筐体４２０内に固定されている。すなわち、予圧荷重は、ロックナット１５０を雄ねじ部１１４に締め込んだときの軸力によって発生している。

本実施形態に係る電動アクチュエータ４００においては、モータ１０が正転駆動して軸体１１０のねじ軸部１１１が回転することにより、先端金具４７０がナット１６０とともに上記軸方向の他方側に移動する。モータ１０が逆転駆動して軸体１１０のねじ軸部１１１が回転することにより、先端金具４７０がナット１６０とともに上記軸方向の一方側に移動する。

モータ１０が正転駆動して先端金具４７０が搬送物を上記軸方向の他方に向けて押し上げたとき、先端金具４７０には、上記軸方向の一方に向けて荷重Ｆ１が負荷される。先端金具４７０に負荷された荷重Ｆ１は、ナット１６０に伝播する。ナット１６０に伝播した荷重Ｆ１は、ボールを介して軸体１１０のねじ軸部１１１に伝播する。軸体１１０に伝播した荷重Ｆ１は、軸体１１０の拡径部１１２から第２軸受１３２を介して第２荷重センサ１４２に伝播する。その結果、第２荷重センサ１４２が荷重Ｆ１を検出する。

モータ１０が逆転駆動して先端金具４７０が搬送物を上記軸方向の一方に向けて引いたとき、先端金具４７０には、上記軸方向の他方に向けて荷重Ｆ２が負荷される。先端金具４７０に負荷された荷重Ｆ２は、ナット１６０に伝播する。ナット１６０に伝播した荷重Ｆ２は、ボールを介して軸体１１０のねじ軸部１１１に伝播する。軸体１１０に伝播した荷重Ｆ２は、軸体１１０の雄ねじ部１１４からロックナット１５０および第１軸受１３１を介して第１荷重センサ１４１に伝播する。その結果、第１荷重センサ１４１が荷重Ｆ２を検出する。

本発明の実施形態４に係る電動アクチュエータ４００においても、第２荷重センサ１４２の検出値から第１荷重センサ１４１の検出値を差し引くことにより、先端金具４７０に負荷されている荷重を算出することができる。

本発明の実施形態４に係る電動アクチュエータ４００においては、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々は、上記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で筐体４２０内に固定されている。また、軸体１１０に対して上記軸方向の一方に向けて荷重が負荷された際に第２荷重センサ１４２の検出値が増加しつつ第１荷重センサ１４１の検出値が減少するように、かつ、軸体１１０に対して上記軸方向の他方に向けて荷重が負荷された際に第１荷重センサ１４１の検出値が増加しつつ第２荷重センサ１４２の検出値が減少するように、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々が配置されている。

先端金具４７０に荷重が負荷されていない無負荷状態のときから、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々に予圧荷重を負荷していることにより、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々における微少荷重検出時の検出誤差を低減することができる。その結果、電動アクチュエータ４００において、無負荷状態からの押し引き両方の負荷荷重を高精度に検出することができる。

また、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２が筐体４２０の外部に露出しないようにすることにより、第１荷重センサ１４１および第２荷重センサ１４２の各々に水およびダストなどが付着することを抑制して、電動アクチュエータ４００の信頼性を高めることができる。

さらに、軸体１１０を支持する第１軸受１３１および第２軸受１３２とは別に１対の軸受を設ける必要がないため、電動アクチュエータ４００が大型化することを抑制することができる。

(実施形態５)
以下、本発明の実施形態５に係る、電動アクチュエータの直線可動部の先端部に着脱可能に取り付けられて電動アクチュエータの負荷荷重を検出する負荷荷重検出ユニットについて図を参照して説明する。

図８は、本発明の実施形態５に係る負荷荷重検出ユニットの構成を示す断面図である。図９は、本発明の実施形態５に係る負荷荷重検出ユニットを、本発明の実施形態１に係る電動アクチュエータに取り付けた状態を示す部分断面図である。

図８および図９に示すように、本発明の実施形態５に係る負荷荷重検出ユニット５００は、電動アクチュエータの直線可動部の先端部に着脱可能に取り付けられて電動アクチュエータの負荷荷重を検出する負荷荷重検出ユニットである。

負荷荷重検出ユニット５００は、筐体５２０と、軸体５７０と、第１荷重センサ５４１および第２荷重センサ５４２とを備える。

筐体５２０は、電動アクチュエータ１００の直線可動部の先端部である可動筒１７０の先端部と接続可能に設けられている。

軸体５７０は、軸方向に延在している。軸体５７０には、上記軸方向の一方側から順に、雄ねじ部５７３、円柱部５７２、および、拡径部５７１が設けられている。拡径部５７１においては、軸体５７０の直径が部分的に大きくなっている。拡径部５７１には、上記軸方向と直交する方向に貫通した貫通孔５７１ｈが設けられている。軸体５７０は、筐体５２０の内側に上記軸方向の一方側の一部が収容されている。

本実施形態においては、筐体５２０は、略円筒状の外形を有している。筐体５２０は、軸体５７０と同軸状に配置されている。筐体５２０の内部に、軸体５７０の円柱部５７２および雄ねじ部５７３が位置している。

第１荷重センサ５４１および第２荷重センサ５４２の各々は、環状であり、軸体５７０が挿通された状態で筐体５２０内に配置されている。第１荷重センサ５４１および第２荷重センサ５４２の各々の内側に、軸体５７０の円柱部５７２が位置している。なお、第１荷重センサ５４１および第２荷重センサ５４２の各々の形状は、環状に限られない。

筐体５２０は、上記軸方向において第１荷重センサ５４１が配置されている位置と第２荷重センサ５４２が配置されている位置との間に、筐体５２０の内径が部分的に小さくなっている縮径部５２２を有している。

具体的には、筐体５２０において、第１荷重センサ５４１を囲んでいる内周面５２１と、第２荷重センサ５４２を囲んでいる内周面５２１との間に、内周面５２１より内径の小さい縮径部５２２が設けられている。第１荷重センサ５４１は、上記軸方向において縮径部１２２と並んで配置されている。第２荷重センサ５４２上記軸方向において縮径部１２２と並んで配置されている。本実施形態においては、第１荷重センサ５４１は、縮径部１２２と直接的に接しているが、たとえば、ワシャなどを介して縮径部１２２と間接的に接していてもよい。第２荷重センサ５４２は、縮径部１２２と直接的に接しているが、たとえば、ワシャなどを介して縮径部１２２と間接的に接していてもよい。

軸体５７０は、軸体５７０の円柱部５７２および雄ねじ部５７３が筐体５２０に収容された状態において、上記軸方向における縮径部５２２の位置より一方側の位置に雄ねじ部５７３を有し、かつ、上記軸方向における縮径部５２２の位置より他方側の位置に、軸体５７０の直径が部分的に大きくなっている拡径部５７１を有している。

負荷荷重検出ユニット５００は、軸体５７０の雄ねじ部５７３と螺合するロックナット５５０をさらに備える。筐体５２０内において、縮径部５２２に対して上記軸方向の上記一方側に位置する第１荷重センサ５４１、および、縮径部５２２に対して上記軸方向の上記他方側に位置する第２荷重センサ５４２を上記軸方向の上記一方側に向けて挿通した軸体５７０の雄ねじ部５７３と、ロックナット５５０とが螺合することにより、第１荷重センサ５４１が縮径部５２２とロックナット５５０との間に挟み込まれており、第２荷重センサ５４２が縮径部５２２と拡径部５７１との間に挟み込まれている。その結果、第１荷重センサ５４１および第２荷重センサ５４２の各々は、上記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で筐体５２０内に固定されている。すなわち、予圧荷重は、ロックナット５５０を雄ねじ部５７３に締め込んだときの軸力によって発生している。

筐体５２０の内周面５２１における上記軸方向の一方側の端部に、電動アクチュエータ１００の可動筒１７０の先端部と負荷荷重検出ユニット５００とを接続するための雌ねじ部５２３が設けられている。

モータ１０が正転駆動して軸体５７０が物体を上記軸方向の他方に向けて押したとき、軸体５７０には、上記軸方向の一方に向けて荷重Ｆ１が負荷される。軸体５７０に負荷された荷重Ｆ１は、第２荷重センサ５４２に伝播する。その結果、第２荷重センサ５４２が荷重Ｆ１を検出する。

電動アクチュエータ１００の第２荷重センサ１４２の検出値と、負荷荷重検出ユニット５００の第２荷重センサ５４２の検出値とを比較することにより、荷重Ｆ１に対する電動アクチュエータ１００の第２荷重センサ１４２のキャリブレーションを行なうことができる。

モータ１０が逆転駆動して軸体５７０が物体を上記軸方向の一方に向けて引いたとき、軸体５７０には、上記軸方向の他方に向けて荷重Ｆ２が負荷される。軸体５７０に負荷された荷重Ｆ２は、軸体５７０の雄ねじ部５７３からロックナット５５０を介して第１荷重センサ５４１に伝播する。その結果、第１荷重センサ５４１が荷重Ｆ１を検出する。

電動アクチュエータ１００の第１荷重センサ１４１の検出値と、負荷荷重検出ユニット５００の第１荷重センサ５４１の検出値とを比較することにより、荷重Ｆ２に対する電動アクチュエータ１００の第１荷重センサ１４１のキャリブレーションを行なうことができる。

上記のように、本実施形態に係る負荷荷重検出ユニット５００においては、軸体５７０に対して上記軸方向の一方に向けて荷重が負荷された際に第２荷重センサ５４２の検出値が増加しつつ第１荷重センサ５４１の検出値が減少するように、かつ、軸体５７０に対して上記軸方向の他方に向けて荷重が負荷された際に第１荷重センサ５４１の検出値が増加しつつ第２荷重センサ５４２の検出値が減少するように、第１荷重センサ５４１および第２荷重センサ５４２の各々が配置されている。

本発明の実施形態５に係る負荷荷重検出ユニット５００においては、第１荷重センサ５４１および第２荷重センサ５４２の各々は、上記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で筐体５２０内に固定されている。また、軸体５７０に対して上記軸方向の一方に向けて荷重が負荷された際に第２荷重センサ５４２の検出値が増加しつつ第１荷重センサ５４１の検出値が減少するように、かつ、軸体５７０に対して上記軸方向の他方に向けて荷重が負荷された際に第１荷重センサ５４１の検出値が増加しつつ第２荷重センサ５４２の検出値が減少するように、第１荷重センサ５４１および第２荷重センサ５４２の各々が配置されている。

軸体５７０に荷重が負荷されていない無負荷状態のときから、第１荷重センサ５４１および第２荷重センサ５４２の各々に予圧荷重を負荷していることにより、第１荷重センサ５４１および第２荷重センサ５４２の各々における微少荷重検出時の検出誤差を低減することができる。その結果、負荷荷重検出ユニット５００において、無負荷状態からの押し引き両方の負荷荷重を高精度に検出することができる。

本発明の実施形態５に係る負荷荷重検出ユニット５００においては、電動アクチュエータ１００の直線可動部の先端部に負荷荷重検出ユニット５００を取り付けた状態で電動アクチュエータ１００を動作させるのみで、電動アクチュエータ１００の負荷荷重を簡易に正確に検出することができる。

なお、本実施形態においては、負荷荷重検出ユニット５００を、本発明の実施形態１に係る電動アクチュエータ１００に取り付けたが、これに限られず、負荷荷重検出ユニット５００を、本発明の実施形態２～４のいずれかに係る電動アクチュエータに取り付けてもよいし、荷重センサを内蔵していない電動アクチュエータに取り付けてもよい。本発明の実施形態５に係る負荷荷重検出ユニット５００を、荷重センサを内蔵していない電動アクチュエータに取り付けた場合、負荷荷重検出ユニット５００によって検出された荷重を確認することにより、電動アクチュエータに実際に負荷されている荷重を知ることができる。これにより、モータ１０の出力値と電動アクチュエータに負荷される荷重との関係を知ることができる。

(実施形態６)
以下、本発明の実施形態６に係る、電動アクチュエータの直線可動部の先端部に着脱可能に取り付けられて電動アクチュエータの負荷荷重を検出する負荷荷重検出ユニットについて図を参照して説明する。

図１０は、本発明の実施形態６に係る負荷荷重検出ユニットの構成を示す断面図である。図１１は、本発明の実施形態６に係る負荷荷重検出ユニットを、本発明の実施形態１に係る電動アクチュエータに取り付けた状態を示す部分断面図である。

図１０および図１１に示すように、本発明の実施形態６に係る負荷荷重検出ユニット６００は、電動アクチュエータの直線可動部の先端部に着脱可能に取り付けられて電動アクチュエータの負荷荷重を検出する負荷荷重検出ユニットである。

負荷荷重検出ユニット６００は、第１筐体６２０と、第２筐体６９０と、軸体６７０と、荷重センサ６４１とを備える。荷重センサ６４１は、環状であり、軸体６７０が挿通された状態で第１筐体６２０内に配置されている。なお、荷重センサ６４１の形状は、環状に限られない。

第１筐体６２０は、荷重センサ６４１が配置されている位置に対して上記軸方向における一方側の位置に、第１筐体６２０の内径が部分的に小さくなっている縮径部６２２を有し、かつ、荷重センサ６４１が配置されている位置に対して上記軸方向における他方側の位置の内周面６２１に雌ねじ部６２３を有している。第１筐体６２０は、電動アクチュエータ１００の直線可動部の先端部である可動筒１７０の先端部と接続可能に設けられている。

第２筐体６９０は、第１筐体６２０の内側に入り込んでいる端部６９３の外周面に雌ねじ部６２３と螺合する雄ねじ部６９２、および、第１筐体６２０の上記軸方向の他方側の端面と当接するフランジ部６９１を有している。

第２筐体６９０は、第１筐体６２０と同軸状に位置しつつ、第２筐体６９０の上記軸方向の一方側の端部６９３が第１筐体６２０の上記軸方向の他方側の端部６２４の内側に入り込んだ状態で第１筐体６２０に固定されている。

具体的には、第１筐体６２０の雌ねじ部６２３と第２筐体６９０の雄ねじ部６９２とが螺合することにより、第１筐体６２０の端部６２４と第２筐体６９０のフランジ部６９１とが当接した状態で、第１筐体６２０と第２筐体６９０とが互いに接続されている。

軸体６７０は、軸方向に延在している。軸体６７０には、上記軸方向の一方側から順に、雄ねじ部６７３、円柱部６７２、および、拡径部６７１が設けられている。拡径部６７１においては、軸体６７０の直径が部分的に大きくなっている。軸体６７０においては、第１筐体６２０の内側に円柱部６７２および雄ねじ部６７３が収容されている。

軸体６７０は、上記軸方向において第１筐体６２０の縮径部６２２の他方側の端の位置より一方側に雄ねじ部６７３を有し、かつ、上記軸方向において第１筐体６２０の縮径部６２２が配置されている位置より他方側に、軸体６７０の直径が部分的に大きくなっている拡径部６７１を有している。

負荷荷重検出ユニット６００は、軸体６７０の雄ねじ部６７３と螺合するロックナット６５０をさらに備える。第１筐体６２０内において、縮径部６２２に対して上記軸方向の他方側に位置する荷重センサ６４１を上記軸方向の一方側に向けて挿通した軸体６７０の雄ねじ部６７３と、ロックナット６５０とが螺合することにより、荷重センサ６４１がロックナット６５０と拡径部６７１との間に挟み込まれている。

第２筐体６９０の雄ねじ部６９２と第１筐体６２０の雌ねじ部６２３とが螺合することにより、第１筐体６２０の上記端面と第２筐体６９０のフランジ部６９１とが当接するとともに、荷重センサ６４１が縮径部６２２と第２筐体６９０の端部６９３との間に挟み込まれている。

その結果、荷重センサ６４１は、上記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で第１筐体６２０内に固定されている。すなわち、予圧荷重は、ロックナット６５０を雄ねじ部６７３に締め込んだときの軸力、および、第２筐体６９０の雄ねじ部６９２を第１筐体６２０の雌ねじ部６２３に締め込んだときの軸力によって発生している。

モータ１０が正転駆動して軸体６７０が物体を上記軸方向の他方に向けて押したとき、軸体６７０には、上記軸方向の一方に向けて荷重Ｆ１が負荷される。軸体６７０に負荷された荷重Ｆ１は、荷重センサ６４１に伝播する。その結果、荷重センサ６４１が荷重Ｆ１を検出する。

電動アクチュエータ１００の第２荷重センサ１４２の検出値と、負荷荷重検出ユニット６００の荷重センサ６４１の検出値とを比較することにより、荷重Ｆ１に対する電動アクチュエータ１００の第２荷重センサ１４２のキャリブレーションを行なうことができる。

モータ１０が逆転駆動して軸体６７０が物体を上記軸方向の一方に向けて引いたとき、軸体６７０には、上記軸方向の他方に向けて荷重Ｆ２が負荷される。軸体６７０に負荷された荷重Ｆ２は、軸体６７０の雄ねじ部６７３からロックナット６５０を介して荷重センサ６４１に伝播する。その結果、荷重センサ６４１が荷重Ｆ１を検出する。

電動アクチュエータ１００の第１荷重センサ１４１の検出値と、負荷荷重検出ユニット６００の荷重センサ６４１の検出値とを比較することにより、荷重Ｆ２に対する電動アクチュエータ１００の第１荷重センサ１４１のキャリブレーションを行なうことができる。

上記のように、本実施形態に係る負荷荷重検出ユニット６００においては、軸体６７０に対して上記軸方向の一方に向けて荷重が負荷された際に荷重センサ６４１の検出値が増加するように、かつ、軸体６７０に対して上記軸方向の他方に向けて荷重が負荷された際に荷重センサ６４１の検出値が増加するように、荷重センサ６４１が配置されている。

本発明の実施形態５に係る負荷荷重検出ユニット６００においては、荷重センサ６４１は、上記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で第１筐体６２０内に固定されている。また、軸体６７０に対して上記軸方向の一方に向けて荷重が負荷された際に荷重センサ６４１の検出値が増加するように、かつ、軸体６７０に対して上記軸方向の他方に向けて荷重が負荷された際に荷重センサ６４１の検出値が増加するように、荷重センサ６４１が配置されている。

軸体６７０に荷重が負荷されていない無負荷状態のときから、荷重センサ６４１に予圧荷重を負荷していることにより、荷重センサ６４１における微少荷重検出時の検出誤差を低減することができる。その結果、負荷荷重検出ユニット６００において、無負荷状態からの押し引き両方の負荷荷重を高精度に検出することができる。

本発明の実施形態６に係る負荷荷重検出ユニット６００においては、電動アクチュエータ１００の直線可動部の先端部に負荷荷重検出ユニット６００を取り付けた状態で電動アクチュエータ１００を動作させるのみで、電動アクチュエータ１００の負荷荷重を簡易に正確に検出することができる。

なお、本実施形態においては、負荷荷重検出ユニット６００を、本発明の実施形態１に係る電動アクチュエータ１００に取り付けたが、これに限られず、負荷荷重検出ユニット６００を、本発明の実施形態２～４のいずれかに係る電動アクチュエータに取り付けてもよいし、荷重センサを内蔵していない電動アクチュエータに取り付けてもよい。本発明の実施形態６に係る負荷荷重検出ユニット６００を、荷重センサを内蔵していない電動アクチュエータに取り付けた場合、負荷荷重検出ユニット６００によって検出された荷重を確認することにより、電動アクチュエータに実際に負荷されている荷重を知ることができる。これにより、モータ１０の出力値と電動アクチュエータに負荷される荷重との関係を知ることができる。

本実施形態においては、負荷荷重検出ユニット６００は、荷重センサを１つのみ備えているため、本発明の実施形態５に係る負荷荷重検出ユニット５００に比較して、負荷荷重検出ユニットを廉価にすることができる。

上述した実施形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０モータ、１１出力軸部、１２減速機構部、２０ハウジング、２１ベースプレート、２１ｈ開口部、２２外筒、２３ブッシュ、３０円筒ウォーム、４０回転ホイール、４１，１２１，２２１，２３１，３３１，３３５，５２１，６２１内周面、４２第２肩部、４３第１肩部、１００，２００，３００，４００電動アクチュエータ、１１０，５７０，６７０軸体、１１１ねじ軸部、１１２，５７１，６７１拡径部、１１３，５７２，６７２円柱部、１１４，５７３，６７３，６９２雄ねじ部、１１５回転軸部、１２０，４２０，５２０筐体、１２２，４２２，５２２，６２２縮径部、１２３，５７１ｈ貫通孔、１３１第１軸受、１３２第２軸受、１４１，５４１第１荷重センサ、１４２，５４２第２荷重センサ、１５０，５５０，６５０ロックナット、１６０，３６０ナット、１７０可動筒、１７１，４７０先端金具、１８０端子箱、１８１本体部、１８２蓋部、１８３パッキン、１８４シール部、１８６基板台、１８７アンプ台、２２０，６９０第２筐体、２２２第２縮径部、２２３，２３３，３３３，６２４，６９３端部、２３０，３３０，６２０第１筐体、２３２，３３２，６９１フランジ部、２３４，３３４第１縮径部、２４０ボルト、５００，６００負荷荷重検出ユニット、５２３，６２３雌ねじ部、６４１荷重センサ。

Claims

電動アクチュエータの直線可動部の先端部に着脱可能に取り付けられて該電動アクチュエータの負荷荷重を検出する負荷荷重検出ユニットであって、
前記先端部と接続される接続部が設けられた筐体と、
軸方向に延在し、前記筐体の内側に前記軸方向の一方側の一部が収容された軸体と、
前記軸体が挿通された状態で前記筐体内に配置された環状の、第１荷重センサおよび第２荷重センサとを備え、
前記第１荷重センサおよび前記第２荷重センサの各々は、前記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で前記筐体内に固定されており、
前記軸体に対して前記軸方向の一方に向けて荷重が負荷された際に前記第２荷重センサの検出値が増加しつつ前記第１荷重センサの検出値が減少するように、かつ、前記軸体に対して前記軸方向の他方に向けて荷重が負荷された際に前記第１荷重センサの検出値が増加しつつ前記第２荷重センサの検出値が減少するように、前記第１荷重センサおよび前記第２荷重センサの各々が配置されている、負荷荷重検出ユニット。
前記筐体は、前記軸方向において前記第１荷重センサが配置されている位置と前記第２荷重センサが配置されている位置との間に、前記筐体の内径が部分的に小さくなっている縮径部を有しており、
前記軸体は、前記軸体の前記一部が前記筐体に収容された状態において、前記軸方向における前記縮径部の位置より一方側の位置に雄ねじ部を有し、かつ、前記軸方向における前記縮径部の位置より他方側の位置に、前記軸体の直径が部分的に大きくなっている拡径部を有しており、
前記負荷荷重検出ユニットは、前記軸体の前記雄ねじ部と螺合するロックナットをさらに備え、
前記筐体内において、前記縮径部に対して前記軸方向の前記一方側に位置する前記第１荷重センサ、および、前記縮径部に対して前記軸方向の前記他方側に位置する前記第２荷重センサを、前記軸方向の前記一方側に向けて挿通した前記軸体の前記雄ねじ部と、前記ロックナットとが螺合することにより、前記第１荷重センサが前記縮径部と前記ロックナットとの間に挟み込まれており、前記第２荷重センサが前記縮径部と前記拡径部との間に挟み込まれている、請求項１に記載の負荷荷重検出ユニット。
電動アクチュエータの直線可動部の先端部に着脱可能に取り付けられて該電動アクチュエータの負荷荷重を検出する負荷荷重検出ユニットであって、
前記先端部と接続される接続部が設けられた第１筐体と、
前記第１筐体と同軸状に位置しつつ、端部が前記第１筐体の内側に入り込んだ状態で前記第１筐体に固定された第２筐体と、
軸方向に延在し、前記第１筐体および前記第２筐体の内側に前記軸方向の一方側の一部が収容された軸体と、
前記軸体が挿通された状態で前記第１筐体内に配置された環状の荷重センサとを備え、
前記荷重センサは、前記軸方向において挟み込まれるように予圧荷重が負荷された状態で前記第１筐体内に固定されており、
前記軸体に対して前記軸方向の一方に向けて荷重が負荷された際に前記荷重センサの検出値が増加するように、かつ、前記軸体に対して前記軸方向の他方に向けて荷重が負荷された際に前記荷重センサの検出値が増加するように、前記荷重センサが配置されている、負荷荷重検出ユニット。
前記第１筐体は、前記荷重センサが配置されている位置に対して前記軸方向における前記一方側の位置に、前記第１筐体の内径が部分的に小さくなっている縮径部を有し、かつ、前記荷重センサが配置されている位置に対して前記軸方向における他方側の位置の内周面に雌ねじ部を有しており、
前記第２筐体は、前記第１筐体の内側に入り込んでいる前記端部の外周面に前記雌ねじ部と螺合する雄ねじ部、および、前記第１筐体の前記軸方向の他方側の端面と当接するフランジ部を有しており、
前記軸体は、前記軸方向において前記第１筐体の前記縮径部の前記他方側の端の位置より一方側に雄ねじ部を有し、かつ、前記軸方向において前記第１筐体の前記縮径部が配置されている位置より他方側に、前記軸体の直径が部分的に大きくなっている拡径部を有しており、
前記負荷荷重検出ユニットは、前記軸体の前記雄ねじ部と螺合するロックナットをさらに備え、
前記第１筐体内において、前記縮径部に対して前記軸方向の前記他方側に位置する前記荷重センサを、前記軸方向の前記一方側に向けて挿通した前記軸体の前記雄ねじ部と、前記ロックナットとが螺合することにより、前記荷重センサが前記ロックナットと前記拡径部との間に挟み込まれており、
前記第２筐体の前記雄ねじ部と前記第１筐体の前記雌ねじ部とが螺合することにより、前記第１筐体の前記端面と前記第２筐体の前記フランジ部とが当接するとともに、前記荷重センサが前記縮径部と前記第２筐体の前記端部との間に挟み込まれている、請求項３に記載の負荷荷重検出ユニット。