KR20130138817A

KR20130138817A - 전동 실린더 및 전동 실린더 시스템

Info

Publication number: KR20130138817A
Application number: KR1020137018974A
Authority: KR
Inventors: 교지 후루카와; 시게유키 다카기
Original assignee: 신토고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2013-12-19
Also published as: JP5699617B2; JP2012147605A; TW201240288A; KR101836553B1; CN103313846B; WO2012096390A1; TWI535158B; CN103313846A

Abstract

전동 실린더는 일단측에 해당 전동 실린더의 장착 개소에 상기 전동 실린더를 고정하기 위한 고정부를 포함하는 아우터 실린더와, 상기 아우터 실린더의 상기 일단측의 개구로부터 축방향으로 신축 가능하게 구성된 로드와, 상기 아우터 실린더의 타단측 및 내부에 마련된 베어링과, 상기 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되며, 모터의 구동력으로 회전 구동되는 회전축과, 상기 회전축의 회전 운동을 상기 로드의 직선 운동으로 변환하며 상기 직선 운동을 전달하는 스크루(screw) 기구와, 상기 아우터 실린더의 외주로서 상기 베어링이 마련된 위치와 상기 고정부와의 사이의 위치에 마련되는 스트레인 검출부를 포함한다.

Description

전동 실린더 및 전동 실린더 시스템 {ELECTRIC CYLINDER AND ELECTRIC CYLINDER SYSTEM}

본 발명은, 예를 들면 압입 장치 및 프레스 장치에 이용되며, 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 전동 실린더 및 이를 이용하는 전동 실린더 시스템에 관한 것이다.

종래, 각종 장치에 이용되는 전동 실린더로서, 예를 들면 일본특허공개 평 8－117970호 공보 및 CN1074820C에 기재된 전동 실린더가 있다. 이 전동 실린더는, 나사 봉(棒)에 나사 결합된 볼 너트에 장착된 피스톤과, 나사 봉을 회전 제어하는 모터와, 피스톤의 전면(前面)에 마련된 중공 로드와, 중공 로드의 중공부에 삽입되어 나사 봉의 선단(先端)에 회전 가능하게 마련된 지지 부재를 포함한다. 중공 로드의 선단의 로드 헤드에는, 장착판을 통하여 우레탄 고무가 장착되어 있다. 이 우레탄 고무의 선단에는 금속 보호판이 마련되어 있다. 이 전동 실린더는, 고온에 강하며, 충격을 약하게 할 수 있다. 따라서, 전동 실린더는 중량이 있는 고온의 물체를 압출하는 압출 장치 및 물체를 수용하는 수용 장치에 이용되는데 적합하다.

전동 실린더로서, 예를 들면 일본특허공개 평 09－271154호 공보 및 CN1182504A에 기재된 전동 실린더가 있다. 이 전동 실린더는, 모터와, 해당 모터에 전동 부재를 통하여 연결된 복수개의 평행한 볼 스크루와, 해당 볼 스크루로 나사 결합되는 복수개의 볼 너트와, 볼 너트를 일체로 고정하는 슬라이더와, 해당 슬라이더에 고정된 로드를 포함한다. 게다가, 전동 실린더로서, 일본특허공개 평 9－289755호 공보 및 CN1189254A에 기재된 전동 실린더가 있다. 뿐만 아니라, 일본특허공개 평 09－215264호 공보 및 CN1120306C에 기재된 전동 실린더가 있다.

상술한 바와 같은 전동 실린더를 예를 들면 압입 장치나 프레스 장치에 이용할 때, 로드에 의한 압출의 하중 검출을 행하는 것이 바람직한 경우가 있다. 하중 검출을 행할 때, 예를 들면 전동 실린더의 로드의 선단에 로드 셀과 같은 하중 컨버터를 마련하는 것을 생각할 수 있다. 이 로드 셀에 의해 검출된 하중값이 이용된다. 이는, 예를 들면, 압입 동안의 가압력의 양부(良否) 판정을 행하고, 목표 하중까지 하중을 감시하면서 프레스를 행하기 위한 동작을 가능하게 한다.

[특허 문헌 1] 일본특허공개 평 08－117970호 [특허 문헌 2] 중국특허공개 제1074820C [특허 문헌 3] 일본특허공개 평 09－271154호 [특허 문헌 4] 중국특허공개 제1182504A [특허 문헌 5] 일본특허공개 평 09－289755호 [특허 문헌 6] 중국특허공개 제1189254A [특허 문헌 7] 일본특허공개 평 09－215264호 [특허 문헌 8] 중국특허공개 제1120306C 공보

그렇지만, 예를 들면, 도 13의 (a)에 나타내어지는 바와 같이 전동 실린더(401)의 로드(403)의 선단에 로드 셀(410)을 마련할 때(지그(412) 앞에 마련할 때), 아래에 기술된 문제가 있다. 도 13의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 로드 셀(410)에 출력 케이블(411)이 접속된다. 예를 들면, 아우터 실린더(402)에 대한 로드(403)의 반복된 왕복 운동으로 인한 케이블(411)의 굴곡 동작 때문에, 이 케이블 (411)이 단선(P1 부분 등)되는 것과 같은 문제가 발생할 가능성이 있다. 이 전동 실린더(401)를 이용하는 장치에 의한 가공 대상에 따라, 로드 셀 자체나 출력 케이블이 가공 대상과 간섭(P2 부분 등)한다. 간섭을 방지하기 위해서 예를 들면 도 13의 (a)에 나타내어지는 지그(412) 대신에 도 13의 (b)에 나타내어지는 바와 같이 필요 이상으로 긴 지그(413)를 이용할 필요가 발생하는 문제가 생길 가능성이 있다. 축방향의 제한 때문에 긴 지그가 그 문제에 대처할 수 있을 때, 전동 실린더 자체를 사용할 수 없는 문제가 있다. 이와 같이, 하중 검출이 필요할 때, 구성을 간소화하거나 축방향의 길이를 축소하여 소형화를 실현하는 것이 곤란하다. 이 전동 실린더를 포함하는 시스템의 시스템 구성도 제한된다.

요컨대, 본 기술 분야에서, 하중 검출을 가능하게 하면서 구성을 간소화할 수 있고, 축방향의 길이를 축소하여 소형화를 실현하며, 전동 실린더를 포함하는 시스템 구성의 유연화(柔軟化)를 실현하는 전동 실린더에 대한 요구가 있다.

본 발명에 관한 전동 실린더는, 일단측에 해당 전동 실린더를 상기 전동 실린더의 장착 개소에 고정하기 위한 고정부를 포함하는 아우터 실린더와, 상기 아우터 실린더의 상기 일단측의 개구로부터 축방향으로 신축 가능하게 구성된 로드와, 상기 아우터 실린더의 타단측 및 내부에 마련된 베어링과, 상기 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되며, 모터의 구동력으로 회전 구동되는 회전축과, 상기 회전축의 회전 운동을 상기 로드의 직선 운동으로 변환하며, 상기 직선 운동을 전달하는 스크루(screw) 기구와, 상기 아우터 실린더의 외주로서 상기 베어링이 마련된 위치 및 상기 고정부와의 사이의 위치에 마련되는 스트레인(strain) 검출부를 포함한다.

본 발명에 관한 전동 실린더는, 아우터 실린더에 마련된 스트레인(strain) 검출부로 하중 검출을 행할 수 있다. 따라서, 별도로 로드 셀 등을 마련할 필요가 없고, 전동 실린더의 구성을 간소화할 수 있다. 로드의 선단(先端)에 로드 셀을 마련할 때 필요한 출력 케이블 등을 마련할 필요도 없다. 반복되는 굴곡으로 인한 이 케이블의 단선과 같은 문제점도 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 관한 전동 실린더는, 하중 검출을 필요로 하는 장치에서, 장치의 구성을 간소화할 수 있고, 축방향의 길이를 축소하여 장치의 소형화를 실현한다. 게다가, 본 발명에 관한 전동 실린더는, 이 전동 실린더를 포함하는 시스템에서의 구성(시스템 구성)의 유연화(柔軟化)를 실현할 수 있다. 즉, 전동 실린더는 전동 실린더 자체의 축방향의 길이 축소 및 소형화를 통해, 시스템 전체의 유연한 외부 구성을 실현한다.

도 1은 본 실시예에 따른 전동 실린더를 포함하는 전동 실린더 시스템의 개략도이다.
도 2는 전동 실린더의 개략 단면도이다.
도 3은 전동 실린더에 포함된 스트레인(strain) 검출부를 설명하기 위한 도면이다. (a)는, 스트레인 게이지가 아우터 실린더에 장착된 상태의 일례를 나타내는 사시도이다. (b)는, 스트레인 게이지를 접속하는 배선 상태를 나타내는 개략도이다. (c)는, 스트레인 게이지 및 배선에 의해 형성된 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)를 나타내기 위한 배선도이다.
도 4는 전동 실린더의 로드의 회전을 규제하는 부재를 설명하기 위한 도면이다. (a)는, 로드의 외면(外面)에 형성된 홈과, 아우터 실린더에 압입되는 부시 부재에 마련된 돌기와의 관계를 나타내는 사시도이다. (b)는, 부시 부재, 로드 및 아우터 실린더의 단면도이다. (c)는, (b)의 주요부인 홈과 돌기의 확대 단면도이다. (d)는, 스윙(swing) 방지용 부시 부재, 로드 및 아우터 실린더의 단면도이다.
도 5는 전동 실린더의 로드의 회전을 규제하는 부재의 다른 예를 나타내는 도면이며, 스플라인(spline) 형상을 가지는 홈 및 돌기가 채용된 예의 도면이다. (a)는, 해당 변형예에서의 로드의 외면에 형성된 홈 및 아우터 실린더에 압입되는 부시 부재에 마련된 돌기와의 관계를 나타내는 사시도이다. (b)는, (a)에 나타내어진 부시 부재의 단면도이다.
도 6은 전동 실린더의 로드의 회전을 규제하는 구조의 다른 예를 나타내는 도면이며, 슬립(slip) 키를 포함하는 구조를 채용한 예의 도면이다. (a)는, 해당 변형예에서의 로드의 외면에 형성된 홈과 키 부재와의 관계를 나타내는 사시도이다. (b)는, 이 키 부재와 아우터 실린더를 나타내는 측면도이다. (c)는, 이 키 부재와, 아우터 실린더 및 로드 부재와의 관계를 나타내는 정면 방향으로부터의 단면도이다. (d)는, 이 키 부재와 아우터 실린더와의 관계를 나타내는 로드의 선단측으로부터 기단측(基端側)을 향한 방향의 단면도이다.
도 7은 도 4 및 도 5에 나타내어진 부시 구조의 회전 규제 기구와 도 6에 나타내어진 슬립 키 구조의 회전 규제 기구를 비교하기 위한 도면이다. (a)는, 도 6에 나타내어진 슬립 키 구조의 회전 규제 기구를 나타내는 단면도이며, (b)는, 도 4에 나타내어진 부시 구조의 회전 규제 기구를 나타내는 단면도이다.
도 8은 반력(反力)으로서 로드에 가해진 축방향의 하중이 로드로부터 스크루 기구를 통하여 전달되는 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1에 나타내어진 전동 실린더 시스템에 이용될 수 있는 전동 실린더의 다른 예의 개략 단면도이다.
도 10은 도 9에 나타내어진 전동 실린더 시스템에 포함된 스트레인 검출부를 설명하기 위한 도면이다. (a)는, 스트레인 검출부로서 기능을 하는 스트레인 게이지가 장착되는 스트레인 게이지 장착 부재의 사시도이다. (b)는, 스트레인 게이지 장착 부재의 평면도이다.
도 11은 도 9에 나타내어진 전동 실린더 시스템에 포함되는 스트레인 검출부의 다른 예를 나타내는 도면이다. (a)는, 스트레인 검출부로서 기능을 하는 스트레인 게이지가 장착되는 스트레인 게이지 장착 부재의 사시도이다. (b)는, 스트레인 게이지 장착 부재의 평면도이다. (c)는, 스트레인 게이지 장착 부재의 단면도이다. (d)는, 스트레인 게이지 장착 부재의 변형부와 변형부에 장착된 스트레인 게이지의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 12는 도 11에 나타내어진 스트레인 게이지 장착 부재와 아우터 실린더와의 관계를 나타내는 분해 사시도이다.
도 13은 전동 실린더의 로드의 선단에 로드 셀을 마련할 때 발생하는 문제점을 나타내는 도면이다.

이하, 본 실시예에 따른 전동 실린더(1)를 포함하는 전동 실린더 시스템(전동 서보(servo) 실린더 시스템, 100)에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 전동 실린더 시스템(100)은, 도 1에 나타내어지는 바와 같이, 전동 실린더(1)와, 전동 실린더를 제어하는 컨트롤부(101)와, 전동 실린더(1)를 장착하기 위한 시스템 본체 프레임(102)을 가진다.

전동 실린더(1)는, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 아우터 실린더(2)와, 로드(3)와, 베어링(4)과, 회전축(5)과, 스크루 기구(6) 및 스트레인 검출부(7)를 포함한다. 아우터 실린더(2)는, 예를 들면, 원통 형상을 가지는 케이싱이며, 일단측(2a)에 해당 전동 실린더(1)의 장착 개소(시스템 본체 프레임(102)의 장착부(103))에 해당 전동 실린더(1)를 고정하기 위한 고정부(11)를 포함한다. 고정부(11)는, 예를 들면, 플랜지이며, 나사(10) 등에 의해 프레임(102)의 장착부(103)에 체결되어, 전동 실린더(1)가 시스템에 고정된다.

로드(3)는, 아우터 실린더(2)의 일단측(일단(2a)이 마련된 측)의 개구(2b)로부터 축방향으로 신축 가능하게 구성되어 있다. 로드(3)의 신축이란, 개구(2b)로부터 축방향으로 신장하도록 돌출하고, 축방향으로 수축하도록 개구(2b)로부터 내측으로 들어가는 것(아우터 실린더(2)로부터 돌출하는 부분이 더 작아지는 방향으로 수축하는 것)을 의미한다.

베어링(4)은, 아우터 실린더(2)의 타단측(타단(2c)이 마련되는 측) 및 아우터 실린더(2)의 내부에 마련되어 있다. 회전축(5)은, 베어링(4)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 모터(12)의 구동력으로 회전 구동된다. 스크루 기구(6)는, 회전축(5)의 회전 운동을 로드(3)의 직선 운동으로 변환하여 직선 운동을 전달한다. 스트레인 검출부(7)는, 아우터 실린더(2)의 외주이며, 베어링(4)이 마련되는 위치와 고정부(11)와의 사이의 위치에 마련된다.

구체적으로, 스트레인 검출부(7)는, 베어링(4)의 외주에 위치하고 베어링(4)을 유지하는 베어링 유지 부재(13)의 고정부(11)측의 단부(13a)와 고정부(11)와의 사이의 위치에 마련된다. 이것은, 스트레인 검출부(7)의 축방향의 위치가, 베어링(4)의 인장(引張) 방향의 힘을 받는 위치와 고정부(11)와의 사이의 위치이며, 그리고 베어링(4)의 압축 방향의 힘을 받는 위치와 고정부(11)와의 사이의 위치인 것이 필요하기 때문이다. 베어링 유지 부재(13)는, 베어링(4)에 의해 받은 스러스트(thrust) 방향(압축 방향 및 인장 방향)의 하중을 아우터 실린더(2)에 전달하는 부재이며, 아우터 실린더(2) 내에 세트(set)되어 베어링(4)을 유지하는 부재이다. 여기서 설명된 전동 실린더(1)는, 베어링(4)과 아우터 실린더(2)와의 사이에 베어링 유지 부재(13)를 마련하도록 구성된다. 그러나, 전동 실린더(1)는 베어링 유지 부재를 마련하지 않도록 구성될 수도 있다. 그 경우에, 스트레인 검출부는, 베어링의 고정부측의 단부와 고정부와의 사이의 위치에 마련된다.

스트레인 검출부(7)는, 아우터 실린더(2)의 베어링(4)의 장착 위치와 고정부(11)와의 사이의 부분에 가해지는 축방향의 하중을 검출하며, 하중을 전기 신호로 변환한다. 아우터 실린더(2)는, 스트레인 검출부(7)가 장착되는 부분(2d)의 외경이 작게 된 얇은 형상으로 형성되어 있다. 아우터 실린더(2)가 그러한 형상으로 형성되어 있기 때문에, 스트레인 검출부(7)가 장착되는 아우터 실린더(2)의 부분(2d)에 보호 커버를 마련할 때 아우터 실린더(2)의 외형 치수를 줄이는 것이 가능하다. 이 부분(2d)은, 스러스트에 견딜수 있는 단면적을 얻기 위한 두께로, 그리고 후술할 스트레인 게이지로 아우터 실린더(2)에 가해지는 반력(反力)을 검출 가능한 정도로 얇게 형성되는 것이 요구된다. 이러한 관점에서, 아우터 실린더(2)를 얇은 형상으로 형성하는 것도 좋다.

스트레인 검출부(7)는, 예를 들면, 도 3에 나타내어지는 바와 같이 배치된 복수의 스트레인 게이지(Rg1 ~ Rg4)를 포함한다. 설명의 이해를 쉽게 하기 위해, 도 3은 검출부의 장착을 위해 얇은 형상으로 형성된 아우터 실린더(2)의 부분(2d)만을 도시하고 있다. 실제로는, 부분(2d)의 상하에 연속적으로 동일 부재가 마련된다. 스트레인 검출부(7)는, 스트레인 게이지(Rg1 ~ Rg4)를 접속하는 접속 배선(7a)과 필요에 따라서 단자 테이블(7b)을 포함한다. 예를 들면, 도 3의 (b) 및 도 3의 (c)에 나타내어진 (1)과 (2)와의 사이의 E가 인가 전압이며, (3)과 (4)와의 사이의 e0가 출력 전압이다. 도 3의 (c)에 나타내어지는 바와 같이 휘트스톤 브리지는 게이지에 의해 형성된다. 따라서, 인가 전압에 비례하고 스트레인에 비례하는 전압 신호가 출력된다. 스트레인 검출부(7)의 출력은, 도 1에 나타내어지는 바와 같이 컨트롤부(101)의 제1 컨트롤러(104)에 보내어진다.

로드(3)는 회전축(5)이 삽입될 수 있는 원통 형상으로 형성된다. 로드(3)의 외경은 아우터 실린더(2)의 내경보다 작게 형성된다. 스크루 기구(6)는 볼 스크루이다. 스크루 기구(6)는, 예를 들면, 사다리꼴 나사나 사각 나사일 수도 있다. 사다리꼴 나사는 수나사 및 암나사의 단면이 사다리꼴인 나사를 말한다. 사각 나사는 수나사 및 암나사의 단면이 직사각형인 나사를 말한다. 또, 축방향의 하중을 받으며, 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 기계 요소를 이용할 수도 있다. 여기서 설명되어진 로드(3)에는, 볼 스크루인 스크루 기구(6)의 너트 부재(15)가 일체로 되어 있다. 회전축(5)과 일체로 되는 수나사 부분(16)은, 너트 부재(15) 및 볼(17)과 함께 볼 스크루를 구성한다.

로드(3)의 단부(3a)의 외주에는, 축방향으로 형성된 하나 또는 복수의 홈(18)이 마련된다. 여기에서, 도 4의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 홈(18)이 원주 방향으로 등간격으로 3개소에 마련되어 있다. 이 단부(3a)는, 아우터 실린더(2)의 일단측(2a)의 개구(2b)로부터 돌출하는 측의 단부이다. 한편, 아우터 실린더(2)의 일단측(2a)의 개구(2b)의 내측에는, 압입(끼워 맞춤)에 의해 감합(嵌合)된 부시 부재(19)가 장착되어 있다. 부시 부재(19)의 내면에는, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 홈(18)에 대응하는 하나 또는 복수의 돌기(20)가 형성되어 있다. 여기서, 돌기(20)는 3개소에 마련되어 있다. 부시 부재(19)는 실린더의 내면에 축방향으로 형성된 돌기(20)를 가지는 형상이다. 돌기(20)는 홈(18)과 맞물려 로드(3)의 회전을 규제한다. 돌기(20) 및 홈(18)과의 사이에는, 도 4의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 로드(3)가 아우터 실린더(2)에 대해서 축방향으로 슬라이딩 가능할 정도의 매우 작은 갭(gap)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 부시 부재(19)의 내면과 로드(3)의 외면과의 사이에도, 로드(3)가 아우터 실린더(2)에 대해서 축방향으로 슬라이딩 가능할 정도의 매우 작은 갭이 형성되어 있다. 도 4의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 로드(3)의 선단인 단부(3a)에는, 전동 실린더 시스템(100)의 구성의 필요에 따라서 지그(예를 들면, 도 1의 압입용 지그(108))를 장착하기 위한 볼트 구멍(21)이 마련되어 있다.

도 4의 (a) ~ 도 4의 (c)에서 설명된 부시 부재(19)는, 회전 규제용 부시 부재이다. 아우터 실린더(2)에는, 스윙 방지용 부시 부재(22)가 더 마련되어 있다. 도 4의 (d)에 나타내는 바와 같이, 이 부시 부재(22)는 원통 형상으로 형성되며, 압입에 의해 아우터 실린더(2) 내에 감합된다. 부시 부재(22)의 내면과 로드(3)의 외면과의 사이에는, 로드(3)가 아우터 실린더(2)에 대해서 슬라이딩 가능할 정도의 매우 작은 갭이 형성되어 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 부시 부재(19) 및 부시 부재(22)는 각각으로부터 소정의 거리에 배치되어 있다. 부시 부재(19) 및 부시 부재(22)는 로드(3)가 축에 대해 경사(tilt)지게 스윙하는 것을 방지한다. 로드(2)가 스윙하면, 스크루 기구(6)의 기능이 발휘될 수 없어, 즉 볼 스크루부에 불필요한 힘이 생기게 된다. 게다가, 볼 스크루부의 부품에 편마모 등이 발생하여 스크루 기구가 손상하는 문제가 발생할 우려가 있다. 부시 부재(19) 및 부시 부재(22)는 그러한 문제를 방지한다. 상기 설명한 바와 같이, 부시 부재(19)는 회전 규제 기능과 스윙 방지 기능을 모두 포함한다.

전동 실린더(1)에 포함된 회전 규제용 부시 부재와 홈의 구성은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, JIS(Japanese Industrial Standards) B1601의 사각 스플라인(spline), JIS B1603의 인벌류트(involute) 스플라인, JIS B1193의 볼 스플라인과 같은 스플라인 형상을 가지는 홈 및 돌기를 포함하는 부시 부재를 구성할 수도 있다. 예를 들면, 전동 실린더(1)는 상술한 홈(18) 및 부시 부재(19) 대신에, 도 5에 나타내어지는 홈(28) 및 부시 부재(29)를 포함하도록 구성할 수도 있다. 도 5의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 홈(28)은, 홈(18)과 마찬가지로, 로드(3)의 외주에 단부(3a)로부터 축방향으로 마련되어 있다. 홈(28)은, 원주 방향으로 등간격으로 8개소에 마련되어 있다. 아우터 실린더(2)에 압입되는 부시 부재(29)의 내면에는, 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 홈(28)에 대응하는 복수의 돌기(30)가 형성되어 있다. 여기서, 돌기(30)는 8개소에 마련되어 있다. 돌기(30)는 홈(28)과 맞물려서 로드(3)의 회전을 규제한다. 돌기(30) 및 홈(28)의 사이에는 적당한 갭이 형성되어 있다. 부시 부재(29)의 내면과 로드(3)의 외면과의 사이에도 적당한 갭이 형성되어 있다. 로드(3)는 아우터 실린더(2)에 대해서 축방향으로 슬라이딩 가능하게 되어 있다.

전동 실린더(1)에 포함되는 회전 규제 기구는, 부시 부재(19 또는 29)를 이용하는 부시 구조에 한정되는 것은 아니다. 즉, 회전 규제 기구는 도 6에 나타내어지는 슬립 키(slip key)를 포함하는 구조일 수도 있다. 구체적으로, 상술한 홈(18) 및 부시 부재(19) 대신에 홈(32) 및 키 부재(33)를 포함하도록 구성할 수도 있다. 슬립 키 구조를 채용할 때, 상술한 부시 부재(22)와 같은 스윙 방지 기능만을 포함하는 원통형 부시 부재(34)를 마련할 필요가 있다. 키 부재(33)는, 스크루 부재(33b)에 의해 아우터 실린더(2)에 마련되는 개구(33a)에 장착된다. 키 부재(33)는, 아우터 실린더(2)에 장착될 때, 홈(32)을 향해 돌출하는 돌기(33c)를 포함하고 있다. 돌기(33c)는 홈(32)과 맞물려 로드(3)의 회전을 규제한다. 돌기(33c) 및 홈(18)과의 사이에는, 로드(3)가 아우터 실린더(2)에 대해서 축방향으로 슬라이딩 가능할 정도의 매우 작은 갭이 형성되어 있다.

상술한 회전 규제 기구에서, 부시 부재(19 또는 29)를 이용하는 부시 구조는, 키 부재(33)를 이용하는 슬립 키 구조에 비해 전동 실린더(1)의 축방향의 길이가 단축되는 관점 및 구성의 간소화라는 관점에서 유리하다. 이 점에 대해서 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이 슬립 키 구조를 채용한 경우(키 부재(33) 등을 이용한 경우)에는, 로드(3)에 마련된 홈(32) 내의, 스윙 방지용 부시 부재(34)의 부분은, 회전 규제로서 사용될 수 없다. 한편, 도 7의 (b)에 나타내어지는 바와 같이 부시 구조를 채용한 경우(부시 부재(19) 등을 이용한 경우), 로드(3)에 마련된 홈(18)은, 로드(3)의 선단까지 회전 규제용으로서 이용될 수 있다. 따라서, 부시 구조를 채용할 때, 도 7에 나타내어지는 L1만큼 축방향의 치수를 더 줄일 수 있다.

모터(12)는 모터 본체(37)와, 출력축(38)과, 엔코더(39)를 포함한다. 전동 실린더(1)는, 모터(12)의 출력축(38)의 토크를 회전축(5)에 전달하는 전달 기구(40)를 포함한다. 전달 기구(40)는 출력축(38)에 접속되는 타이밍 풀리(41)와, 회전축(5)에 접속되는 타이밍 풀리(42)와, 타이밍 풀리(41, 42) 사이에 감기는 타이밍 벨트(43)를 포함한다. 전달 기구(40)는 출력축(38)의 토크를 회전축(5)에 전달할 수 있다. 토크가 전달될 때, 타이밍 풀리(41, 42)의 지름의 크기의 관계를 변경함으로써, 원하는 감속률로 감속 또는 증속할 수 있다. 회전축(5)은, 아우터 실린더(2) 및 전달 기구(40)에서 복수의 베어링(46)으로 회전 방향의 힘을 받도록 되어 있다. 베어링(46)은, 소위 레이디얼 베어링(radial bearing)이다. 한편, 상술한 베어링(4)은, 회전축(5)에 가해지는 스러스트를 받도록 구성되어 있다. 이 베어링(4)은 소위 스러스트 베어링이며, 베어링 너트(47)에 의해 회전축(5)과 일체로 형성된다. 베어링(4)은, 상술한 베어링 유지 부재(13)에 감합되어 있다.

모터(12)는 출력축(38)이 회전축(5)과 평행하게 배치되며, 아우터 실린더(2)와 축방향으로 직교하는 위치에 마련된다. 즉, 모터(12)는 출력축(38)과 회전축(5)이 서로 일치하여 있지 않고, 전체로서 C 형상(U 형상)을 형성하도록 배치되어 있다. 즉, 회전축(5) 및 출력축(38)은, 전달 기구(40)에 대해서 동일한 방향을 향하여 배치되어 있다. 따라서, 회전축(5) 및 출력축(38)은 아우터 실린더(2) 및 모터 본체(37)가 축방향으로 겹치는 위치에 배치될 수 있어, 즉 장치 전체의 축방향의 치수를 줄일 수 있다. 전동 실린더(1)에서, 전달 기구(40)를 마련하지 않고, 모터(12)가 출력축(38) 및 회전축(5)이 서로 일치(서로 연장선 상에 위치)하도록 배치되어, 전체로서 I 형상을 형성하도록 배치될 수도 있다. 이 경우, 전달 기구(40)는 불필요하다. 그러나, 장치 전체의 축방향의 치수는 도 2를 참조하여 설명된 전동 실린더(1)에서 더 짧게 할 수 있어, 이 관점에서는 유리하다. 모터(12)와 전달 기구(40)는 볼트(48)에 의해 일체가 되도록 고정되어 있다. 아우터 실린더(2) 및 회전 기구(40)는 볼트(49)에 의해 일체가 되도록 고정되어 있다.

회전축(5)과 전달 기구(40)와의 사이에는, 리덕션 기어(reduction gear, 44)가 배치되어 있다. 전동 실린더(1)는 리덕션 기어(44)를 포함하기 때문에, 전동 실린더(1)는 원하는 힘 및 속도로 회전축(5)을 회전시킬 수 있어, 원하는 스러스트 및 속도로 로드(3)를 출입시킬 수 있다. 전동 실린더(1)가 오직 전달 기구(40)의 감속에만 의지할 때, 전달 기구의 풀리의 크기가 커져 장치 전체가 너무 커질 우려가 있다. 하지만, 전동 실린더(1)가 리덕션 기어(44)를 포함하기 때문에, 그러한 문제를 해결하여 장치의 소형화를 가능하게 한다. 또한, 리덕션 기어는 모터(12)와 전달 기구(40)와의 사이에 배치될 수도 있다. 하지만, 도 2에 나타내어지는 바와 같이 회전축(5)과 전달 기구(40)와의 사이에 리덕션 기어를 배치함으로써 다음의 효과가 있다. 구체적으로, 리덕션 기어를 모터(12) 측에 배치할 때, 모터(12)의 단부(도 2에서 하단부)가 전동 실린더 시스템(100)의 시스템 본체 프레임(102) 측에 더 가깝다. 시스템 전체의 편의를 위해, 아우터 실린더(2)의 장착부인 고정부(11)를 전달 기구(40)측(도 2에서, 상측)으로 이동하도록 설계 변경을 하고 싶은 경우가 있다. 하지만, 리덕션 기어를 모터(12) 측에 배치할 때, 모터(12)가 본체 프레임(102)과 간섭하여, 설계 변경을 할 수 없다. 즉, 시스템 전체의 자유도가 저하된다. 도 2에 나타내어지는 전동 실린더(1)에서는, 리덕션 기어(44)가 회전축(5)과 전달 기구(40)와의 사이에 배치된다. 따라서, 해당 문제를 방지할 수 있고, 전동 실린더 시스템(100)의 시스템 전체의 자유도를 향상시킬 수 있다.

예를 들면, 상술한 전동 실린더(1)로, 도 8에 나타내어지는 바와 같이 피가공물(120)이 가압될 때, 그 가압 하중(X1)이 반력으로 변하고, 화살표(X2 ~ X8)로 나타내어지는 바와 같이 부재를 통해 전달된다. 인장력은 고정부(11)에 고정되어 있는 아우터 실린더(2)의 화살표(Y1)로 나타내어지는 부분에 발생하게 된다. 예를 들면, 전동 실린더(1)가 도 8에 나타내어지는 방향과 반대 방향으로 힘이 가해지도록 이용될 때, 반력은 부재를 통해 화살표(X2 ~ X5)의 부분으로 전달된다. 반력은 베어링 유지 부재(13)의 고정부(11)측의 단부(13a)로부터 도면에서 아래 방향으로 아우터 실린더(2)의 접촉부(2e)에 전달된다. 압축력은 고정부(11)에 고정되어 있는 아우터 실린더(2)의 화살표(Y2)로 나타내어지는 부분에 발생하게 된다. 스트레인 검출부(7)는 도 2에 나타내어지는 바와 같이 볼 스프링의 너트 부재(15)의 외측에 위치되어 있다. 즉, 스트레인 검출부(7)는 베어링(4)의 외주에 위치하여 베어링을 유지하는 베어링 유지 부재(13)의 고정부(11)측의 단부(13a)와 고정부(11)와의 사이의 위치에 마련되어 있다. 따라서, 스트레인 검출부(7)는, Y1로 나타내어진 인장력이 가해지는 범위를 고려한 경우나 Y2로 나타내어진 압축력이 가해지는 범위를 고려한 경우에도, 로드(3)에 가해지는 축방향의 하중(반력)을 검출할 수 있다.

이 전동 실린더(1)에서는, 아우터 실린더(2)는 금속 재료로부터 깎아 내기 때문에, 고정부(11)를 포함하는 소위 일체물(一體物, 단일의 부재)로 형성되어 있다. 따라서, 구성이 간소화된다. 반력이 적절히 전해지므로, 스트레인 검출부(7)에 의한 반력의 검출이 실현된다. 원통 부재와 고정부(11)로서 기능을 하는 플랜지 부재가 용접에 의해 일체물이 되도록 구성할 수도 있다. 전동 실린더 특유의 구조, 즉 아우터 실린더(2)에 반력 이외의 외력이 발생하지 않는 것을 고려하여, 상술한 인장력 및 압축력이 반력으로서 가해지는 이 아우터 실린더(2)의 부분에 스트레인 검출부(7)를 마련할 수도 있다. 즉, 케이싱으로서 기능을 하는 아우터 실린더(2)를 스트레인 검출부의 장착부로서도 사용하여, 전동 실린더의 구성의 간소화 및 적절한 축방향의 하중 검출을 실현할 수 있다.

이상과 같이, 전동 실린더(1)는 상술한 아우터 실린더(2), 로드(3), 베어링(4), 회전축(5), 스크루 기구(6) 및 스트레인 검출부(7)를 포함하며, 아우터 실린더(2)에 마련된 스트레인 검출부(7)로 하중 검출을 행할 수 있다. 따라서, 별도로 로드 셀 등을 마련할 필요가 없고, 구성의 간소화를 실현할 수 있다.

전동 실린더(1)에서는, 로드의 선단에 로드 셀을 마련할 때에 필요한 출력 케이블(가동측의 단부가 로드의 선단과 함께 움직이도록 느슨함을 가지는 출력 케이블) 등을 마련할 필요도 없다. 전동 실린더(1)는 이 케이블이 반복되는 굴곡으로 인해 단선되는 등의 문제점을 방지할 수 있다. 따라서, 전동 실린더(1)는, 하중 검출이 필요할 때, 구성을 간소화할 수 있고, 축방향의 길이를 축소하여 장치의 소형화를 실현할 수 있다.

게다가, 전동 실린더(1)는 전동 실린더(1)를 포함하는 전동 실린더 시스템(100)에서의 구성(시스템 구성)의 유연화(柔軟化)를 실현할 수 있다. 즉, 전동 실린더(1)는 전동 실린더 자체의 축방향의 길이 축소 및 소형화를 통해, 시스템 전체의 유연한 외부 구성을 실현한다.

이 전동 실린더(1)를 포함하는 전동 실린더 시스템(100)에 대해서 설명한다. 도 1에 나타내어지는 바와 같이, 전동 실린더 시스템(100)에 마련된 컨트롤부(101)는, 스트레인 검출부(7)로부터의 검출 신호를 수신하는 제1 컨트롤러(104)와, 주변기기 및 작업 상태에 따라 동작 지시를 행하는 제2 컨트롤러(105)와, 모터(12)를 구동 제어하고 모터(12)의 엔코더(39)로부터의 신호를 수신하는 모터 드라이버(motor driver, 106)를 포함한다.

모터 드라이버(106)는, 제1 컨트롤러(104)로부터의 동작 조건의 지령에 근거하여 모터(12)의 회전 제어(회전 지령)를 행한다. 모터 드라이버(106)는, 엔코더(39)로부터의 엔코더 펄스수의 신호를 수신하고, 이 수신된 정보를 포함하는 모터(12)의 각종 정보를 제1 컨트롤러(104)에 송신한다. 제1 컨트롤러(104)는, 엔코더(39)로부터의 정보를 수신하고, 스트레인 검출부(7)로부터 로드(3)에 가해진 축방향의 하중의 검출 출력 신호를, 즉 하중(스러스트)에 비례한 출력을 수신한다. 제2 컨트롤러(105)는 프로그램 가능한 로직 컨트롤러(Programmable Logic Controller)이다. 제2 컨트롤러(105)는 제1 컨트롤러(104)로부터의 각종 정보를 수신하고, 부품의 투입 및 취출을 행하기 위해 주변 기기와 작업 상태에 따라 제1 컨트롤러(104)에 동작 지시 등을 행한다. 제1 컨트롤러(104)는, 필요할 때마다, 로드(3)의 위치와 로드(3)에 가해지는 축방향의 하중을 모니터링 하고, 다음의 제어 사이클의 동작 조건을 설정 및 연산하며, 모터 드라이버(106)를 위한 지시(제어)를 행한다. 이상과 같이, 컨트롤부(101)는 모터(12)의 엔코더(39)로부터의 신호와 하중 검출 수단(하중 검출부)으로서 기능을 하는 스트레인 검출부(7)로부터의 신호에 근거하여 전동 실린더(1)를 제어한다.

전동 실린더 시스템(100)은 전동 실린더(1)와, 전동 실린더(1)를 제어하는 컨트롤부(101)를 포함한다. 전동 실린더(1)는 아우터 실린더(2)와, 로드(3)와, 베어링(4)과, 회전축(5)과, 회전축(5)의 회전 운동을 로드(3)의 직선 운동으로 변환하여 직선 운동을 전달하는 스크루 기구(6)와, 로드(3)로부터 스크루 기구(6)를 통해 전달된 위치에서 로드(3)에 가해지는 축방향의 하중을 검출하는 하중 검출 수단으로서 기능을 하는 스트레인 검출부(7)를 포함한다. 전동 실린더(1)는, 컨트롤부(101)가 모터(1)의 엔코더(39)로부터의 신호와 하중 검출 수단(스트레인 검출부(7))으로부터의 신호에 근거하여 전동 실린더(1)를 제어하는 구성을 가질 수도 있다. 전동 실린더 시스템(100)은, 시스템 구성을 간소화 및 유연화 하고, 하중 검출 및 위치 검출을 실시하는 것을 실현한다.

요컨대, 전동 실린더 시스템(100)에서, 하중 검출 수단으로서 기능을 하는 스트레인 검출부(7)는 로드(3)로부터 스크루 기구(6)를 통하여 전달된 위치에서 로드(3)에 가해지는 축방향의 하중을 검출한다. 따라서, 로드(3) 선단에 로드 셀을 마련할 필요가 없고, 구성을 간소화할 수 있다. 즉, 전동 실린더 시스템(100)은 신축 동작하는 로드(3)에 하중 검출 수단을 마련하는 것이 아니라, 고정측으로서도 간주될 수 있는 아우터 실린더(2)측에 하중 검출 수단을 마련하는 구조를 가질 수도 있다. 로드의 선단에 로드 셀을 마련할 때 필요한 출력 케이블 등을 마련할 필요도 없어진다. 반복되는 굴곡에 의해 이 케이블이 단선되는 것과 같은 문제점도 방지할 수 있다. 따라서, 하중 검출 및 위치 검출을 필요로 하는 시스템에서, 구성을 간소화할 수 있고, 소형화를 실현할 수 있다. 게다가, 시스템 구성의 유연화 및 시스템 전체의 유연한 외부 구성이 실현된다.

전동 실린더(1)를 이용하기 때문에, 전동 실린더 시스템(100) 또한 상술한 전동 실린더(1) 자체의 유리한 효과를 가진다. 이 전동 실린더 시스템(100)에 이용되는 전동 실린더는, 상술한 전동 실린더(1)에 한정되는 것은 아니다. 전동 실린더는 오직 아우터 실린더와, 로드와, 베어링과, 회전축과, 스크루 기구와, 로드로부터 스크루 기구를 통하여 전달되는 위치에서 상기 로드에 가해지는 축방향의 하중을 검출하기 위한 하중 검출 수단을 포함하기만 하면 된다. 예를 들면, 도 9에 나타내어지는 전동 실린더(61)를 이용할 수도 있다.

전동 실린더 시스템(100)에 이용 가능한 전동 실린더(61)에 대해서 설명한다. 전동 실린더(61)는 하중 검출 수단의 구성이 다른 것을 제외하고 상술한 전동 실린더(1)와 동일하다. 따라서, 동일 부분(구성)에는 동일 부호를 부여하여 상세한 설명은 생략한다. 구체적으로, 전동 실린더(1)에서는 아우터 실린더(2)의 외주의 소정 위치에 스트레인 검출부(7)가 마련되어 있는데 반해, 전동 실린더(61)에서는 아우터 실린더(62)와 일체로 고정된 부재에 스트레인 검출부(67)가 마련되어 있는 점이 다르다.

구체적으로, 전동 실린더(61)는, 도 9에 나타내어지는 바와 같이, 아우터 실린더(62)와, 로드(3)와, 베어링(4)과, 회전축(5)과, 스크루 기구(6)와, 스트레인 검출부(67)를 포함한다. 아우터 실린더(62)는 원통 케이싱인 점에서 상술한 아우터 실린더(2)와 동일하다. 하지만, 아우터 실린더(62)는 아우터 실린더(62)의 선단측에 제1 실린더(71)와 제2 실린더(72)가 각각에 마련된 플랜지부(71a, 72a)가 볼트(73)에 의해 일체로 고정되는 구조로 형성되어 있다. 아우터 실린더(62)에서는, 전동 실린더(61)를 제1 실린더(71)가 마련된 측의 일단측(2a)에 시스템 본체 프레임(102)의 장착부(103)에 고정하기 위한 고정부(11)가 마련되어 있다.

스트레인 검출부(67)는 로드(3)에 가해지는 축방향의 하중이 스크루 기구(6)를 통하여 전달되는 위치에 마련되어 있다. 구체적으로, 스트레인 검출부(67)는 아우터 실린더(62)에 포함되는 2개의 부재(제1 실린더(71) 및 제2 실린더(72)) 사이에서 지지되는 판상(板狀) 부재(평면 부재, 74)에 마련된다. 이 판상 부재(74)는 스트레인 게이지 장착 부재이다. 판상 부재(74)는, 도 10에 나타내어지는 바와 같이, 복수의 컷 아웃 홀(cut-out hole, 74d, 74e)이 마련되기 때문에, 외주 상에 마련되는 제1 및 제2 실린더(71, 72) 사이에서 지지되는 고정부(74a)와, 중앙에 마련되며 로드(3)에 가해지는 축방향의 하중을 수용하는 하중 수용부(74b)와, 고정부(74a) 및 하중 수용부(74b)를 결합하고 스트레인을 감지하기 위한 감지부(74c)를 포함하도록 구성되어 있다. 도 10의 (a)는, 스트레인 게이지 장착 부재로서 기능을 하는 판상 부재(74)의 사시도이다. 하지만, 판상 부재(74)는 고정부(74a), 감지부(74c), 하중 수용부(74b) 등의 구조의 이해를 위해, 일부를 파단(破斷)하여 나타내고 있다.

판상 부재(74)에는, 볼트(73)를 통과 삽입하기 위한 홀(74f)이 마련되어 있다. 판상 부재(74)의 고정부(74a)측은 플랜지부(71a, 71b) 사이에서 지지되며, 이에 의해 판상 부재(74)는 아우터 실린더(62)에 고정된다. 하중 수용부(74b)는, 베어링(4)에 의해 받은 스러스트 방향의 하중을 베어링 유지 부재(13)를 통하여 받는다. 로드(3)에 가해진 축방향의 하중이 베어링(4)과 베어링 유지 부재(13)를 통하여 전달될 때, 하중 수용부(74b)는 기울어지게 된다. 아우터 실린더(62)에 고정된 고정부(74a)와 기울어진 하중 수용부(74b)를 결합하는 감지부(74c)는 변형된다. 스트레인 검출부(67)에 포함된 스트레인 게이지(67g)는, 예를 들면, 감지부(74c)의 측면에 장착된다. 스트레인 게이지의 장착 개소는 감지부(74c)의 측면에 한정되는 것은 아니고, 감지부(74c)의 상면이나 하면일 수도 있다. 스트레인 게이지(67g)를 포함하는 스트레인 검출부(67)는, 도 3을 참조하여 설명한 스트레인 검출부(7)와 마찬가지로, 게이지로 휘트스톤 브리지를 형성한다. 따라서, 인가 전압에 비례하고 스트레인에 비례하는 전압 신호가 출력된다. 스트레인 검출부(67)의 출력은 컨트롤부(101)의 제1 컨트롤러(104)에 보내어진다. 이상과 같이, 스트레인 검출부(67)는, 로드(3)로부터 스크루 기구(6)를 통해 판상 부재(74)에 전달된 축방향의 하중을 검출하고, 하중을 전기 신호로 변환한다.

전동 실린더(61)에 포함된 스트레인 검출부(67)를 장착하기 위한 장착 부재는, 상술한 평면 내에서 직사각형상을 가지는 판상 부재(74)에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 11 및 도 12에 나타내어지는 판상 부재(평면 부재, 84)일 수도 있다.

스트레인 검출부(67)를 장착하기 위한 판상 부재(84)는 평면 내에서 원 형상이며, 아우터 실린더(62)에 포함된 제1 및 제2 실린더(71, 72) 사이에서 지지된다. 판상 부재(84)는, 도 11에 나타내어지는 바와 같이, 복수의 컷 아웃 홀(84d, 84e)이 마련되기 때문에, 외주에 마련되는 제1 및 제2 실린더(81, 82) 사이에 지지되는 고정부(84a)와, 중앙에 마련되며 로드(3)에 가해지는 축방향의 하중을 받는 하중 수용부(84b)와, 고정부(84a) 및 하중 수용부(84b)를 결합하고 스트레인을 감지하기 위한 감지부(84c)를 포함하도록 구성되어 있다. 고정부(84a)에는, 배선 인출용 관통공(84f)이 마련된다. 도 11의 (a)는 스트레인 게이지 장착 부재로서 기능을 하는 판상 부재(84)의 사시도이다. 하지만, 판상 부재(84)는 고정부(84a), 감지부(84c), 하중 수용부(84b) 등의 구조의 이해를 위해, 일부를 파단하여 나타내어져 있다.

판상 부재(84)의 고정부(84a)측이 플랜지부(71a, 71b) 사이에서 지지되며, 이에 의해 판상 부재(84)는 아우터 실린더(62)에 고정된다. 하중 수용부(84b)는, 베어링(4)에 의해 받은 스러스트 방향의 하중을 베어링 유지 부재(13)를 통하여 받는다. 로드(3)에 가해진 축방향의 하중이 베어링(4)과 베어링 유지 부재(13)를 통하여 전달될 때, 하중 수용부(84b)는 기울어진다. 아우터 실린더(62)에 고정된 고정부(84a)와 기울어진 하중 수용부(84b)를 결합하는 감지부(84c)는 변형된다. 스트레인 검출부(67)에 포함된 스트레인 게이지(67g)는, 예를 들면, 감지부(84c)의 측면에 장착된다. 스트레인 게이지의 장착 개소는 감지부(84c)의 측면에 한정되는 것은 아니고, 감지부(84c)의 상면이나 하면일 수도 있다. 이상과 같이, 스트레인 검출부(67)는 로드(3)로부터 스크루 기구(6)를 통하여 판상 부재(84)에 전달된 축방향의 하중을 검출하며, 로드를 전기 신호로 변환한다.

도 9에 나타내어지는 전동 실린더(61)는, 회전 규제 기구로서, 도 6을 참조하여 설명한 슬립 키(slip key) 구조에 포함된 홈(32) 및 키 부재(33)를 포함하고 있다. 하지만, 전동 실린더(1)에서 설명한 바와 같이, 홈(32) 및 키 부재(33)를 대신하여 부시 부재(19, 29)를 채용할 수도 있다.

전동 실린더(61)는 모터 본체(37), 출력축(38) 및 엔코더(39)를 가지는 모터(12)와, 전달 기구(40)와, 리덕션 기어(44)를 포함하고 있는 점에서는, 전동 실린더(1)와 동일하다. 전동 실린더(61)에서는, 상술한 바와 같이, 모터(12)가 C 형상(U 형상)이 되도록 배치되어 있다. 하지만, 모터(12)는 I 형상을 형성하도록 출력축(38) 및 회전축(5)이 서로 일치하도록 배치될 수도 있다.

이상과 같이, 전동 실린더(61)는, 아우터 실린더(62), 로드(3), 베어링(4), 회전축(5), 스크루 기구(6), 스트레인 검출부(67)를 포함한다. 전동 실린더(61)는 아우터 실린더(62)에 마련된 스트레인 검출부(67)로 하중 검출을 행할 수 있으므로, 별도로 로드 셀 등을 마련할 필요가 없고, 구성의 간소화를 실현할 수 있다.

전동 실린더(61)는 로드의 선단에 로드 셀을 마련할 때 필요한 출력 케이블이 단선하는 것과 같은 문제점을 방지할 수 있다. 하중 검출이 필요할 때, 전동 실린더(61)는 구성을 간소화할 수 있고, 축방향의 길이를 축소하여 장치의 소형화를 실현할 수 있다. 게다가, 전동 실린더(61)는 전동 실린더 시스템(100)의 시스템 구성의 유연화를 실현할 수 있고, 시스템 전체의 유연한 외부 구성을 실현한다.

상술한 바와 같이, 전동 실린더(61)를 포함하는 전동 실린더 시스템(100)은 시스템 구성을 간단하고 유연하게 하며, 하중 검출 및 위치 검출의 실시를 실현한다. 구체적으로, 전동 실린더 시스템(100)에서, 하중 검출 수단으로서 기능을 하는 스트레인 검출부(67)는, 하중이 로드(3)로부터 스크루 기구(6)를 통하여 전달된 위치에서 로드(3)에 가해지는 축방향의 하중을 검출한다. 따라서, 로드(3) 선단에 로드 셀을 마련할 필요가 없으며, 구성을 간소화할 수 있다. 즉, 전동 실린더 시스템(100)은 하중 검출 수단이 신축 동작하는 로드(3)에 마련되는 것이 아니라, 고정측으로서 간주될 수도 있는 아우터 실린더(62)와 일체로 고정되는 판상 부재(74, 84)에 마련된 구조를 가질 수도 있다. 로드의 선단에 로드 셀을 마련할 때 필요한 출력 케이블 등을 마련할 필요도 없다. 반복되는 굴곡에 의해 이 케이블이 단선하는 것과 같은 문제점을 방지할 수 있다. 따라서, 하중 검출 및 위치 검출을 필요로 하는 시스템에서, 구성을 간소화할 수 있고, 소형화가 실현된다. 게다가, 시스템 구성의 유연화 및 시스템 전체의 유연한 외부 구성이 실현된다.

1 : 전동 실린더 2 : 아우터 실린더
3 : 로드 4 : 베어링
5 : 회전축 6 : 스크루 기구
7 : 스트레인 검출부 11 : 고정부
100 : 전동 실린더 시스템

Claims

일단측에 해당 전동 실린더를 장착 개소에 고정하기 위한 고정부를 포함하는 아우터 실린더와,
상기 아우터 실린더의 상기 일단측의 개구로부터 축방향으로 신축 가능하게 구성된 로드와,
상기 아우터 실린더의 타단측 및 내부에 마련된 베어링과,
상기 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되며, 모터의 구동력으로 회전 구동되는 회전축과,
상기 회전축의 회전 운동을 상기 로드의 직선 운동으로 변환하며, 상기 직선 운동을 전달하는 스크루(screw) 기구와,
상기 아우터 실린더의 외주로서 상기 베어링이 마련된 위치와 상기 고정부와의 사이의 위치에 마련되는 스트레인(strain) 검출부를 구비하는 전동 실린더.
청구항 1에 있어서,
상기 스트레인 검출부는 상기 베어링의 외주에 위치하며, 상기 베어링을 유지하는 베어링 유지 부재의 상기 고정부측의 단부와 상기 고정부와의 사이의 위치에 마련되는 전동 실린더.
청구항 1에 있어서,
상기 스트레인 검출부는 상기 베어링의 상기 고정부측의 단부와 상기 고정부와의 사이의 위치에 마련되는 전동 실린더.
청구항 2에 있어서,
상기 스트레인 검출부는 상기 아우터 실린더의 상기 베어링의 장착 위치와 상기 고정부와의 사이의 부분에 가해지는 축방향의 하중을 검출하며, 상기 하중을 전기 신호로 변환하는 전동 실린더.
청구항 4에 있어서,
상기 아우터 실린더는 상기 스트레인 검출부가 장착되는 부분의 외경이 작게 된 얇은 형상으로 형성되어 있는 전동 실린더.
청구항 5에 있어서,
상기 스크루 기구는 볼 스크루인 전동 실린더.
청구항 6에 있어서,
상기 아우터 실린더의 상기 일단측의 개구로부터 돌출하는 측의 단부의 상기 로드의 외주에는 축방향에 형성된 홈이 하나 또는 복수 마련되고,
상기 아우터 실린더의 상기 일단측의 개구의 내측에는 압입에 의해 감합(嵌合)된 부시 부재가 장착되고,
상기 부시 부재에는 상기 홈에 대응하는 하나 또는 복수의 돌기가 형성되며,
상기 돌기는 상기 홈과 맞물림으로써 상기 로드의 회전을 규제하는 전동 실린더.
청구항 7에 있어서,
상기 모터와 상기 회전축과의 사이에 마련되는 리덕션 기어(reduction gear)를 더 구비하는 전동 실린더.
청구항 8에 있어서,
상기 모터의 출력축의 토크를 상기 회전축에 전달하는 전달 기구를 더 구비하며,
상기 모터는 상기 출력축이 상기 회전축과 평행이 되도록 배치되고, 상기 아우터 실린더에 대해서 축방향에 직교하는 위치에 마련되며,
상기 리덕션 기어는 상기 회전축과 상기 전달 기구와의 사이에 배치되어 있는 전동 실린더.
청구항 9에 있어서,
상기 아우터 실린더는 금속 재료이며, 단일 부재로서 형성되어 있는 전동 실린더.
일단측에 해당 전동 실린더를 장착 개소에 고정하기 위한 고정부를 포함하는 아우터 실린더와,
상기 아우터 실린더의 상기 일단측의 개구로부터 축방향으로 신축 가능하게 구성된 로드와,
상기 아우터 실린더의 타단측 및 내부에 마련된 베어링과,
상기 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되며, 모터의 구동력으로 회전 구동되는 회전축과,
상기 회전축의 회전 운동을 상기 로드의 직선 운동으로 변환하며, 상기 직선 운동을 전달하는 스크루 기구와,
상기 아우터 실린더에 포함된 2개의 부재 사이에서 지지되는 판상(板狀) 부재의 감지부에 마련되는 스트레인 검출부를 구비하는 전동 실린더.
청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 하나의 전동 실린더와, 상기 전동 실린더를 제어하는 컨트롤부를 구비하는 전동 실린더 시스템.