TW201312907A - 電動缸及電動缸系統 - Google Patents

Abstract

本發明之電動缸及電動缸系統包含：外筒體，其在一端側具有用以固定於安裝部位之固定部；桿，其可自上述外筒體之上述一端側之開口於軸向伸縮；軸承，其設置在上述外筒體之另一端側且位於內部；旋轉軸，其被可旋轉地支持於上述軸承，且藉由電動機之驅動力予以驅動旋轉；螺紋機構，其將上述旋轉軸之旋轉運動轉換並傳達為上述桿之直線運動；及應變檢測部，其設置在上述外筒體之外周，且位於上述軸承所設置之位置與上述固定部之位置之間之位置；且上述外筒體包含至少二個以上可分割及結合之分割構件；上述應變檢測部設置於二個以上之分割構件之其中一個分割構件上。

Description

電動缸及電動缸系統

本發明係關於例如用於壓入裝置或壓製裝置，將電動機之旋轉運動轉換為直線運動之電動缸及使用其之電動缸系統。

先前，作為各種裝置所使用之電動缸，有例如於日本特開平8-117970號公報或CN1074820C中揭示者。該電動缸具備：安裝於螺合於螺桿之滾珠螺桿之活塞；旋轉控制螺桿之馬達；設置於活塞前面之中空桿；及插入中空桿之中空部、可自由旋轉地設置於螺桿前端之支持體。於中空桿前端之桿頭上，經由安裝板安裝有聚胺酯橡膠，該聚胺酯橡膠之前端設置有金屬保護板。該電動缸可耐高溫且可減弱衝擊，故適用於將有重量且高溫狀態之物體擠出之擠出裝置或阻擋之阻擋裝置。

再者，作為電動缸有例如於日本特開平9-271154號公報或CN1182504A中揭示者。該電動缸具備：電動機；藉由電動構件與該電動機連結之複數根平行之滾珠螺絲、與該滾珠螺絲螺合之複數個滾珠螺母；將滾珠螺母固定為一體之滑塊；及固定於該滑塊之桿。進而，作為電動缸有於日本特開平9-289755號公報或CN1189254A中揭示者。進而有於日本特開平9-215264號公報或CN1120306C號中揭示者。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平8-179970號公報

[專利文獻2]中國專利公報1074820C

[專利文獻3]日本特開平9-271154號公報

[專利文獻4]中國專利公開公報1182504A

[專利文獻5]日本特開平9-289755號公報

[專利文獻6]中國專利公開公報1189254A

[專利文獻7]日本特開平9-215264號公報

[專利文獻1]中國專利公報1120306C

將如上述之電動缸使用於例如壓入裝置或壓製裝置之情形時，有期望檢測由桿擠出之荷重之情形。進行荷重檢測之情形時，可考慮例如於電動缸之桿前端設置荷重元等之荷重轉換器。利用該荷重元檢測出之荷重值可判定壓入時之擠壓力之良否，或可一邊進行監視一邊進行壓製等之動作直至目標荷重。

然而，例如如圖15(a)所示，於電動缸401之桿403前端設置荷重元410之情形時(設置於治具412之近前側時)，有如下之問題。如圖15(a)所示，荷重元410上連接著輸出電纜411，藉由桿403對於外筒體402之重複往復運動引起之電纜411之彎曲動作，有產生該電纜411斷線(P1部分等)等問題之可能性。又，根據使用該電動缸401之裝置之加工對象而定，而有荷重元自體或輸出電纜產生干涉(P2部分等) 之情形，為避免干涉而有產生例如代替如圖15(a)所示之治具412而如圖15(b)所示產生須使用必要以上之長治具413等問題之可能性。又，因受軸向之限制而利用長治具無法應對之情形時，有產生電動缸自體亦變得無法使用情況之問題。如此，須進行荷重檢測之情形時，難以簡化構成，或難以縮短軸向之長度而實現小型化。具有該電動缸之系統的系統構成亦受到限制。進而，該電動缸可作為各種設備或裝置之構成要素而予以使用，由此可期望實現構成之簡化或小型化且為短交期。

即，於本技術領域中期望一種電動缸，其可進行荷重檢測，同時可簡化構成，縮小軸向之長度而實現小型化且可縮短交期，同時實現具有電動缸之系統構成之靈活化。

本發明之一態樣之電動缸具有：外筒體，其於一端側具有用以固定於該電動缸之安裝部位之固定部；桿，其可自上述外筒體之上述一端側之開口於軸向伸縮；軸承，其設置於上述外筒體之另一端側且位於內部；旋轉軸，其被可旋轉地支持於上述軸承，且藉由電動機之驅動力予以驅動旋轉；螺紋機構，其將上述旋轉軸之旋轉運動轉換並傳達為上述桿之直線運動；及應變檢測部，其設置於上述外筒體之外周，且位於上述軸承所設置之位置與上述固定部之間之位置；且，上述外筒體具有至少二個以上之可分割及結合之分割構件；上述應變檢測部設置於二個以上之分割構件之其中一個分割構件上。

於本發明之一態樣之電動缸中，因可藉由設置於構成外筒體之分割構件上之應變檢測部進行荷重檢測，故無須另外設置荷重元等，因此可簡化構成。又，亦無須設置於桿前端設置荷重元時所必須之輸出電纜等，亦可防止該電纜因重覆彎曲引起之斷線等異常。進而，因外筒體包含至少二個以上之分割構件，應變檢測部係設置於二個以上之分割構件之其中一個分割構件，故可縮短生產(製造)電動缸所需之時間。藉此，本發明之一態樣之電動缸，於須進行荷重檢測之裝置中，可簡化構成，且可縮小軸向之長度而實現裝置之小型化，且實現交期之縮短。又以本發明之一態樣之電動缸，可實現具有該電動缸之系統中構成(系統構成)之靈活化，即，藉由縮短電動缸自身之軸向之長度或小型化，實現系統整體之彈性之外部構成。

以下，參照圖式對具有一實施形態之電動缸1之電動缸系統(電動伺服缸系統)100進行說明。電動缸系統100如圖1所示具有電動缸1、控制電動缸之控制部101、用以安裝電動缸1之系統本體框架102。

電動缸1如圖2所示具備外筒體2、桿3、軸承4、旋轉軸5、螺旋機構6、應變檢測部7。外筒體2例如為圓筒狀之殼體，於一端側2a具有用以固定於該電動缸1之安裝部位(系統本體框架102之安裝部103)之固定部11。又，外筒體2包含至少二個以上可分割及結合之分割構件，應變檢測部7 設置於二個以上之分割構件之其中一個分割構件上。

具體而言，例如外筒體2具有第1分割構件51、第2分割構件52。第1分割構件51具有固定部11且配置於一端側2a。第2分割構件52具有保持軸承4之軸承保持部13。第1及第2分割構件51、52例如藉由螺釘等之緊固構件55緊固凸緣等之結合部51a、52a而結合，作為外筒體2發揮功能。

應變檢測部7設置於第2分割構件52。且，應變檢測部如圖11所示亦可構成為設置於一端側2a之第1分割構件上，對於圖11所示之例將於後述。

固定部11例如為凸緣等，由螺釘10等緊固在框架102之安裝部103上，將電動缸1固定在系統中。

桿3可自外筒體2之一端側(設置一端2a之該側)之開口2b向軸向伸縮。所謂桿3之伸縮係指以自開口2b朝軸向伸出而突出，及向軸向縮入之方式自開口2b伸至內部(朝自外筒體2突出之部分變小之方向收縮)。

軸承4設置於外筒體2之另一端側(設置另一端2c之該側)且位於內部。旋轉軸5被可旋轉地支持於軸承4，且藉由電動機12之驅動力驅動旋轉。螺紋機構6將旋轉軸5之旋轉運動轉換為桿3之直線運動並予以傳達。應變檢測部7設置於外筒體2之外周，且位於軸承4所設置之位置與固定部11之間的位置。

具體而言，應變檢測部7設置於軸承4之固定部11側之端部4a與固定部11之間的位置。所謂「軸承4之固定11側之 端部4a」係指位於軸承4之外周、軸承4抵接於保持軸承4之軸承保持部13之抵接部13a之部分。這是因為應變檢測部7之軸向之位置必須位於承受軸承4之拉伸方向之力之位置與固定部11之間，且位於承受軸承4之壓縮方向之力之位置與固定部11之間。軸承保持部13於此處係一體地設置於外筒體2之第2分割構件52之構件，且係保持軸承4之構件。又，軸承保持部並不限定於與外筒體2成為一體，亦可單獨設置。

再者，應變檢測部7檢測對外筒體2之軸承4之安裝位置與固定部11之間之部分所施加之軸向之荷重，並轉換為電性信號。外筒體2之第2分割構件52設為其安裝應變檢測部7之部分52d之外徑小於第2分割構件52之其他部分之外徑之薄壁狀。又，安裝應變檢測部7之部分並不限定於薄壁形狀(後述之其他應變檢測部67、207、237、267亦同)，亦可設置於例如均一粗細之筒狀構件。又，藉由設成該等薄壁狀，對安裝應變檢測部7之部分52d上設置保護罩時可將外形尺寸抑制為較小。又，該部分52d被要求設為可耐推力之剖面積之厚度且成為可檢測因後述之應變計對外筒體2之第2分割構件52所施加之反作用力的程度之薄度。自該觀點而言設為薄壁狀較佳。

應變檢測部7例如包含以圖3所示之方式而配置之複數個應變計Rg1~Rg4。且，為易於說明圖3僅圖示外筒體2之第2分割構件52之成為薄壁狀之安裝檢測部用之部分52d。且，實際上在其之上下連續設置有相同之構件。應變檢測 部7具有連接各應變計Rg1~Rg4之連接配線7a、及視需需之端子台7b。又，例如圖3(b)或圖3(c)所示之(1)與(2)之間之E係施加電壓，(3)與(4)之間之e0係輸出電壓。如圖3(c)所示，由各應變計形成惠斯登電橋可輸出與施加電壓成比例且與變形成比例之電壓信號。應變檢測部7之輸出如圖1所示發送至控制部101之第1控制器104。

桿3形成為旋轉軸5可插通之筒狀。桿3之外徑形成為小於外筒體2之內徑。螺紋機構6係滾珠螺絲。且，螺紋機構6亦可為例如梯形螺絲或方形螺絲。梯形螺絲係外螺紋及內螺紋之剖面為梯形之螺絲；方形螺絲係外螺紋及內螺紋之剖面為矩形之螺紋。又，亦可使用承受其他軸向之荷重並將旋轉運動轉換為直線運動之機械要件。此處說明之桿3係與滾珠螺絲即螺紋機構6之螺母構件15成為一體。與旋轉軸5成為一體之外螺紋部分16與螺母構件15及滾珠17共同構成滾珠螺絲。

桿3之端部3a之外周中設置有一個或複數個形成於軸向之槽部18。此處，如圖4(a)所示，在圓周方向等間隔於3處設置有槽部18。該端部3a係自外筒體2之一端側2a之開口2b鼓出側之端部。另一方面，於外筒體2之一端側2a之開口2b之內側，安裝有藉由壓入(靜配合)而嵌合之襯套構件19。於襯套構件19之內表面，如圖4(a)及圖4(b)所示，形成有與槽部18對應之一個或複數個突出部20。此處，於3處設置有突出部20。襯套構件19呈現具有在圓筒之內表面於軸向形成之突出部20之形狀。突出部20藉由與槽部18卡 合而限制桿3之旋轉。且，於突出部20及槽部18之間，如圖4(c)所示，形成有可使桿3相對於外筒體2於軸向滑動程度之微小空隙。又，同樣地，於襯套構件19之內表面與桿3之外表面之間，亦形成有可使桿3相對於外筒體2於軸向滑動之程度之微小空隙。且，如圖4(a)所示，桿3之前端即端部3a中，根據電動缸系統100之構成所需，設置有用以安裝治具(例如圖1之壓入用治具108)之螺栓孔21。

於圖4(a)~圖4(c)已說明之襯套構件19係限定旋轉用之襯套構件。外筒體2(第1分割構件51)中進而設置有搖動防止用之襯套構件22。該襯套構件22如圖4(d)所示形成為圓筒狀，藉由壓入而嵌合於外筒體2內。於襯套構件22之內表面與桿3之外表面之間，形成有可使桿3相對於外筒體2滑動程度之微小空隙。襯套構件19及襯套構件22如圖2所示保持特定之距離而配置。襯套構件19及襯套構件22可防止桿3相對於軸傾斜而進行搖動動作。若桿3進行搖動動作，則螺紋機構6之功能將無法發揮，即會於滾珠螺絲部產生非需要之力，進而產生集中於滾珠螺絲部之各零件上之磨損等而有發生螺紋機器受損等問題之虞。襯套構件19及襯套構件22可防止該等問題。如上襯套構件19兼具限制旋轉功能與搖動防止功能。

且，構成電動缸1之限制旋轉用之襯套構件與槽部之構成並不限定於此。例如亦可構成為JIS B1601之方形花鍵、JIS B1603之漸開線花鍵、JIS B1193之球形花鍵等之具有花鍵形狀之槽及突出部之襯套構件。例如，亦可代替 上述槽部18及襯套構件19，構成為具有如圖5所示之槽部28及襯套構件29。如圖5(a)所示，槽部28與槽部18同樣地於桿3之外周上自端部3a設置於軸向。槽部28於圓周方向等間隔地設置有8處。壓入外筒體2之襯套構件29之內周面中，如圖5(a)及圖5(b)所示形成有與槽部28對應之複數個突出部30。此處，藉由設置8處之突出部30並與槽部28卡合可限制桿3之旋轉。且，於突出部30及槽部28之間形成適度之間隙，於襯套構件29之內表面與桿3之外表面之間亦形成適度之間隙，由此桿3相對於外筒體2可朝軸向滑動。

再者，構成電動缸1之限制旋轉機構並不限定於使用上述襯套構件19、29之襯套構造。即，亦可為使用如圖6所示之滑動鍵之構造。即，代替上述槽部18及襯套構件19，亦可構成為具有槽部32及鍵構件33。成為滑動鍵構造之情形中，必須設置具有僅與上述襯套構件22同樣之搖動防止功能之圓筒狀之襯套構件34。鍵構件33藉由螺釘構件33b安裝於設置在外筒體2上之開口部33a。鍵構件33具有向外筒體2安裝時向槽部32側突出之突出部33c。突出部33c藉由與槽部32卡合而限制桿3之旋轉。於突出部33c及槽部32之間，形成可使桿3相對於外筒體2向軸向滑動程度之微小間隙。

上述限制旋轉機構中，就縮短電動缸1之軸向之長度之觀點及構成之簡化之觀點而言，使用襯套構件19、29之襯套構造比使用鍵構件33之滑動鍵構造更為有利。使用圖7 對該點進行說明。如圖7(a)所示採用滑動鍵構造之情形(使用鍵構件33等之情形)中，設置於桿3之槽部32之內，搖動防止用之襯套構件34之部分無法使用於旋轉限制。另一方面，如圖7(b)所示，採用襯套構造之情形(使用襯套構件19等之情形)中，設置於桿3之槽部18直至前端可用於旋轉限制。因此，採用襯套構造者僅可以圖7所示之L1之程度縮短軸向之尺寸。

又，電動機12具有馬達本體37、輸出軸38、編碼器39。又，電動缸1具備將電動機12之輸出軸38之輸出力傳達至旋轉軸5之傳達機構40。傳達機構40具有與輸出軸38連接之定時輪41、與旋轉軸5連接之定時輪42、及捲繞於定時輪41、42之間之牙輪皮帶43。傳達機構40可將輸出軸38之旋轉力傳達至旋轉軸5。此時，藉由改變定時輪41、42之直徑大小之關係可依所需之減速率減速或增速。旋轉軸5於外筒體2(軸承支持部13)及傳達機構40中可由複數個軸承46承受旋轉方向之力。軸承46係所謂徑向軸承。另一方面，使上述軸承4可承受對旋轉軸5所施加之推力。該軸承4係所謂推力軸承，利用軸承螺母47與旋轉軸5成為一體。又，軸承4嵌合在上述軸承支持部13中。

電動機12以使輸出軸38與旋轉軸5成平行之方式而配置，且設置於相對於外筒體2與軸向正交之位置。即，輸出軸38與旋轉軸5並非一致，而係作為整體以成為字狀(U字狀)之方式而配置。換言之，旋轉軸5與輸出軸38相對於傳達機構40朝向相同方向而配置。因此，可配置於外筒 體2及馬達本體37在軸向重疊之位置，亦即可縮小裝置整體之軸向之尺寸。且，電動缸1中亦可不設置傳達機構40，而以使輸出軸38與旋轉軸5一致(相互位於延長線上)之方式而配置，作為整體則以成為I字狀之方式而配置。該情形下，雖不需要傳達機構40，但裝置整體之軸向之尺寸，為已使用圖2說明之上述者般較短，自該觀點而言具有優勢。電動機12與傳達機構40利用螺栓48以成為一體之方式固定。外筒體2與傳達機構40利用螺栓49以成為一體之方式而固定。

於旋轉軸5與傳達機構40之間配置有減速機44。電動缸1藉由具有減速機44可以所需之力及速度使旋轉軸5旋轉，可以所需之推力及速度使桿3進出。又，電動缸1若僅依靠傳達機構40之減速，則有傳達機構之輪變大而使裝置整體亦過大之虞。但是，可藉由具有減速機44而化解該等問題，可實現裝置之小型化。又，減速機亦可設置於電動機12與傳達機構40之間。然而，如圖2所示，藉由配置於旋轉軸5與傳達機構40之間具有如下效果。即，將減速機配置於電動機12側之情形中，電動機12之端部(圖2中為下端部)靠近電動缸系統100之系統本體框架102側。根據系統整體之狀況，有變更設計以將外筒體2之安裝部即固定部11移動至傳達機構40側(圖2中為上側)之情形。但是，若將減速機配置於電動機12側，則電動機12會干涉本體框架102，將無法進行上述之設計變更。即，系統整體之靈活度降低。圖2所示之電動缸1因減速機44配置於旋轉軸5與 傳達機構40之間，故可防止出現該問題，即，可提高電動缸系統100之系統整體之靈活度。

利用如上之電動缸1，例如如圖8所示，若押壓被加工物120則該押壓荷重X1變為反作用力，如箭頭X2~X8所示傳達至各構件。因此，被固定於固定部11之外筒體2之由箭頭Y1所示之部分會產生拉伸力。又，電動缸1用於例如施加與圖8相反方向之力之情形中，於箭頭X2~X5之部分之反作用力傳達至各構件，反作用力自軸承4之固定部11側之端部4a朝圖中下方向傳達至軸承支持部13之抵接部13a。因此，被固定於固定部11之外筒體2之由箭頭Y2所示之部分產生壓縮力。應變檢測部7如圖2所示位於滾珠螺絲之螺母構件15之外側，即，設置於軸承4之固定部11側之端部4a與固定部11之間之位置。因此，應變檢測部7於考慮施加以上述Y1所示之拉伸力之範圍時，於考慮施加以Y2所示之壓縮力之範圍時，皆可檢測對桿3施加之軸向之荷重(反作用力)。

且，電動缸1在電動缸特有之構造即外筒體2中不發生上述反作用力以外之外力之前提下，亦可在該外筒體2之上述之拉伸力、壓縮力皆作為反作用力被施加之部分設置應變檢測部7。即，將作為殼體之外筒體2兼作應變檢測部之安裝部，而為可實現其構成之簡化及適切之軸向之荷重檢測者。

如上述，電動缸1具有如上述之外筒體2、桿3、軸承4、旋轉軸5、螺紋機構6、應變檢測部7。因可藉由設置於外 筒體2(第2分割構件52)上之應變檢測部7進行荷重檢測，故無須另外設置荷重元等，可實現構成之簡化。

再者，電動缸1可無須設置在桿前端設置荷重元時所需之輸出電纜(為使可動側之端部與桿前端一起動作而具有鬆弛度之輸出電纜)等，可防止該電纜因重複彎曲引起斷線等異常。因此，電動缸1於須進行荷重檢測之情形，可簡化構成，同時縮短軸向之長度而實現裝置之小型化。

進而，電動缸1可實現具有其之電動缸系統100之構成(系統構成)之靈活化，即，藉由電動缸自身之軸向之長度縮短或小型化可實現系統整體之彈性之外部構成。

進而又，電動缸1亦可係外筒體2包含可分割及結合之第1及第2分割構件51、52，而應變檢測部7設置於第1及第2分割構件之其中一個分割構件(第2分割構件52)上。如此，電動缸1藉由2分割方式可實現「交期之縮短化」。使用圖9及圖10與不具有分割構件之單一構件方式進行比較，對該點進行說明。

圖9之電動缸501係比較例，外筒體502係單一構件方式。由於除外筒體502之方式不同，或軸承保持部件513與外筒體502分別設置之外，具有與上述電動缸1相同之構成，故於相同部分標註相同符號，省略詳細之說明。電動缸501如圖9所示具備外筒體502、桿3、軸承4、旋轉軸5、螺紋機構6、應變檢測部507。

外筒體502例如為圓筒狀之殼體，於一端側502a具有用以固定於該電動缸501之安裝部位(系統本體框架102之安 裝部103)之固定部11。外筒體502藉由自金屬材料削出，亦即以包含固定部11之所謂一體物(單一構件)而形成。應變檢測部507與應變檢測部7同樣構成。

圖9之電動缸501與電動缸1同樣地可簡化構成，同時縮短軸向之長度而實現裝置之小型化。但是，若考慮到交期則有如下問題。外筒體502之製作包含外筒體502自身之製作步驟、及在該外筒體502上貼附作為應變檢測部507之應變計之步驟。因該等步驟須單獨進行，故相較於其他零件製作日程長。依據行程(桿之可動長度)為標準規格，若庫存該等外筒體502則可縮短製作日程。但是，例如，若以如圖9(b)所示之長行程規格之電動缸，或相反地若為短行程規格之電動缸之情形中，實際上並不可能對應所有長度而保有庫存，因此難以縮短製作日程。因此，完成其之製作日程變長，難以縮短交期。

另一方面，圖2之電動缸1之情形，如圖10(a)及圖10(b)所示，即使行程不同之情形下，若使設置應變檢測部7之第2分割構件52之長度相同，以該第2分割構件52作為庫存保有，可縮短化交期。即，因只要使前端側之第1分割構件51、滾珠螺絲軸、及桿合於行程而予以製作即可，故可縮短各零件之製作步驟。此是因為該第1分割構件51本來就比具有應變檢測部7之第2分割部件52之交期短。如此，電動缸1就外筒體2包含至少二個以上之分割構件51、52，應變檢測部設置於二個以上之分割構件之其中一個分割構件52而言，可縮短化電動缸之生產(製造)所需之時間。

再者，電動缸1之情形中，即使荷重元中產生異常之情形下，亦具有僅變更第2分割構件52即可之優點。進而，即使因限制旋轉用之襯套構件19等磨損而產生異常之情形中，亦具有僅變更第1分割構件51即可之優點。又，外筒體2由2個構件構成雖增加了零件件數，但因各構件(第1及第2分割構件51、52)之長度變短，故變得易於加工。如此，電動缸1可實現短交期化，且可抑制保養及維修成本。

接著，對具有該電動缸1之電動缸系統100進行說明。如圖1所示，設置於電動缸系統100中之控制部101具有第1控制器104，其接收來自應變檢測部7之檢測信號；第2控制器105，其進行配合周邊機器或作業狀態之動作指示；馬達驅動器106，其驅動控制電動機12且接收來自電動機12之編碼器39之信號。

馬達驅動器106基於來自第1控制器104之動作條件之指令，進行電動機12之旋轉控制(旋轉指令)。馬達驅動器106接收來自編碼器39之編碼器脈衝數之信號，將包含已接收之資訊之電動機12之各種資訊發送至第1控制器104。第1控制器104接收來自編碼器39之資訊，且接收來自應變檢測部7之施加於桿3之軸向之荷重之檢測輸出信號，亦即接收與荷重(推力)成比例之輸出。第2控制器105係可程控邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，自第1控制器104受取各種資訊，且對第1控制器104進行配合進行零件之投入、取出之周邊機器或作業狀態之動作指示。第1控 制器104隨時監視桿3之位置或施加於桿3之軸向之荷重，設定、運算接續之控制周期之動作條件，進行對馬達傳動器106之指示(控制)。如上，控制部101基於來自電動機12之編碼器39之信號，及來自作為荷重檢測機構(荷重檢測部)之應變檢測部7之信號而控制電動缸1。

電動缸系統100具備電動缸1、控制電動缸1之控制部101，電動缸1具有如上述之外筒體2、桿3、軸承4、旋轉軸5、將旋轉軸5之旋轉運動轉換為直線運動並傳達之螺紋機構6、於自桿3經由螺紋機構6所傳達之位置檢測施加於桿3之軸向荷重之作為荷重檢測機構之應變檢測部7；控制部101亦可構成為基於來自電動機1之編碼器39之信號及來自荷重檢測機構(應變檢測部7)之信號而控制電動缸1。電動缸系統100可實現簡化及靈活化系統構成，且可進行荷重檢測及位置檢測。

亦即，電動缸系統100中，因荷重檢測機構即應變檢測部7於自桿3經由螺紋機構6所傳達之位置，檢測施加於桿3之軸向之荷重，故無須在桿3前端設置荷重元，因而可簡化構成。換言之，亦可不對進行伸縮動作之桿3設置荷重檢測機構，而在亦可稱作固定側之外筒體2側設置荷重檢測機構。又，可無須設置於桿前端設置荷重元之情形時所需之輸出電纜等，故亦可防止因該電纜迂迴彎曲所引起之斷線等異常。因此，對於必須進行荷重檢測及位置檢測之系統，可簡化構成且實現小型化。又，可實現系統構成之靈活化或系統整體之彈性之外部構成。

電動缸系統100藉由使用電動缸1而為亦兼具上述電動缸1自身之有利效果者。又，使用於該電動缸系統100之電動缸並不限定於上述電動缸1，亦可使用圖11所示之電動缸61。

接著，對可用於電動缸系統100之電動缸61進行說明。於電動缸61中，除應變檢測部67設置於前端側(一端側62a)之第1分割構件71之外，具有與上述電動缸1相同之構成，故對相同部分(構成)標註相同符號，省略詳細之說明。

具體而言，電動缸61如圖11所示具備外筒體62、桿3、軸承4、旋轉軸5、螺紋機構6、應變檢測部67。外筒體62具有第1分割構件71、第2分割構件72。第1分割構件71具有固定部11且配置於一端側62a。第2分割構件72具有保持軸承4之軸承保持部13。第1及第2分割構件71、72例如藉由螺釘等之緊固構件75緊固凸緣等之結合部71a、72a而結合作為外筒體62發揮功能。

應變檢測部67設置於第1分割構件71。應變檢測部67除設置於第1分割構件71之方面以外，具有與上述應變檢測部7相同之構成。外筒體62之第1分割構件71成為安裝應變檢測部67之部分71d之外徑小於第1分割構件71之其他部分之外徑的薄壁狀。

如上，電動缸61具有如上述之外筒體62、桿3、軸承4、旋轉軸5、螺紋機構6、應變檢測部67；因可藉由設置在外筒體62(第1分割構件71)上之應變檢測部67進行荷重檢測，故無須另外設置荷重元等，可實現構成之簡化。

進而，電動缸61縮短軸向之長度而實現裝置之小型化，實現交期之縮短化，實現電動缸系統100之彈性之外部構成。又，因應變檢測部67位於前端側之第1分割構件71，故更換手續並不繁瑣。

再者，使用於電動缸系統100之電動缸並不限定於如上述電動缸1、61之2分割方式，亦可為3分割方式。例如，亦可為圖12~圖14所示之電動缸201、231、261。接著，對電動缸201、231、261進行說明，因除了為3分割方式以外具有與上述電動缸1相同之構成，故對相同部分(構成)標註相同符號，省略詳細之說明。

圖12所示之電動缸201具備外筒體202、桿3、軸承4、旋轉軸5、螺紋機構6、應變檢測部207。外筒體202包含至少二個以上可分割及結合之分割構件，應變檢測部207設置於二個以上之分割構件之其中一個分割構件。

具體而言，例如外筒體202具有第1分割構件211、第2分割構件212、第3分割構件213。第1分割構件211具有固定部11且配置於一端側202a。第3分割構件213具有保持軸承4之軸承保持部13，且配置於另一端側202c；第2分割構件212配置於第1分割構件211及第3分割構件213之間。

第1及第2分割構件211、212例如藉由螺釘等之緊固構件215緊固凸緣等之結合部211a、212a而結合。第2及第3分割構件212、213例如藉由螺釘等之緊固構件216緊固凸緣等之結合部211b、213b而結合。藉此，第1乃至第3分割構件211、212、213作為外筒體202發揮功能。

應變檢測部207設置於第2分割構件212。應變檢測部207除設置於第2分割構件212之方面以外，具有與上述應變檢測部7相同之構成。使外筒體202之第2分割構件212成為安裝應變檢測部207之部分212d之外徑小於第2分割構件212之其他部分之外徑的薄壁狀。

如上，電動缸201具備如上述之外筒體202、桿3、軸承4、旋轉軸5、螺紋機構6、應變檢測部207；因可藉由設置在外筒體202(第2分割構件202)之應變檢測部207進行荷重檢測，故無須另外設置荷重元等，可實現構成之簡化。

且，3分割方式之電動缸201與上述2分割方式同樣地，相較於圖9所示之單一構件方式，可實現交期之縮短化。又，電動缸201可抑制保養及維修成本。3分割方式之電動缸201相較於2分割方式之電動缸1，雖構成要件稍有增加，但因各構件(第1乃至第3分割構件211、212、213)之長度變短，故變得易於加工。

圖13所示之電動缸231具備外筒體232、桿3、軸承4、旋轉軸5、螺紋機構6、應變檢測部237。外筒體232具有第1分割構件241、第2分割構件242、第3分割構件243。第1分割構件241具有固定部11且配置於一端側232a。第3分割構件243具有保持軸承4之軸承保持部13並配置於另一端側232c，第2分割構件242配置於第1分割構件241及第3分割構件243之間。

第1及第2分割構件241、242例如藉由螺釘等之緊固構件245緊固凸緣等之結合部241a、242a而結合。第2及第3分 割構件242、243例如藉由螺釘等之緊固構件246緊固凸緣等之結合部242b、243b而結合。藉此，第1乃至第3分割構件241、242、243作為外筒體232發揮功能。

應變檢測部237設置於第1分割構件241。應變檢測部237除設置於第1分割構件241之方面以外，具有與上述應變檢測部7、207相同之構成。使外筒體232之第1分割構件241成為安裝應變檢測部237之部分241d之外徑比第1分割構件241之其他部分之外徑小之薄壁狀。

如上述，電動缸231具備如上述之外筒體232、桿3、軸承4、旋轉軸5、螺紋機構6、應變檢測部237；因可由設置在外筒體232(第1分割構件241)之應變檢測部237進行荷重檢測，故無須另外設置荷重元等，可實現構成之簡化。

圖14所示之電動缸261具備外筒體262、桿3、軸承4、旋轉軸5、螺紋機構6、應變檢測部267。外筒體262具有第1分割構件271、第2分割構件272、第3分割構件273。第1分割構件271具有固定部11且配置於一端側262a。第3分割構件273具有保持軸承4之軸承保持部13且配置於另一端側262c；第2分割構件272以其主要部272b配置於第1分割構件271及第3分割構件273之間之方式而安裝。

第1及第2分割構件271、272例如藉由螺釘等之緊固構件275緊固凸緣等之結合部271a、272a而結合。第2及第3分割構件272、273例如藉由螺釘等之緊固構件276緊固凸緣等之結合部272b、273b而結合。藉此，第1乃至第3分割構件271、272、273作為外筒體262發揮功能。

第2分割構件272於比與第1分割構件271之緊固位置更靠一端側262a具有筒狀部分272a。該筒狀部分272a設置直到於比固定側11更靠一端側262a之位置，且於比固定部11更靠一端側262a之位置限制桿3之旋轉。具體而言，外筒體262(第2分割構件272之筒狀部分272a)之一端側262a之開口262b之內側中安裝藉由壓入(靜配合)而嵌合之襯套構件19。該襯套構件19與使用圖4已上述之同樣地，藉由與桿3之槽部18卡合而限制桿3之旋轉。第1分割構件271以包圍第2分割構件272之筒狀構件272a之外側之方式而設置。

應變檢測部267設置於第1分割構件271。應變檢測部267除設置於第1分割構件271之方面以外，具有與上述應變檢測部7、207相同之構成。使外筒體262之第1分割構件271成為安裝應變檢測部267之部分271d之外徑小於第1分割構件271之其他部分之外徑的薄壁狀。

如上，電動缸261具有如上述之外筒體262、桿3、軸承4、旋轉軸5、螺紋機構6、應變檢測部267；因可由設置在外筒體262(第1分割構件271)之應變檢測部267進行荷重檢測，故無須另外設置荷重元等，可實現構成之簡化。

如上，3分割方式之電動缸201、231、261縮短軸向之長度而實現裝置之小型化，實現交期之縮短化、實現電動缸系統100之彈性之外部構成。

1‧‧‧電動缸

2‧‧‧外筒體

2a‧‧‧外筒體之一端

2b‧‧‧開口

2c‧‧‧外筒體之另一端

3‧‧‧桿

3a‧‧‧端部

4‧‧‧軸承

4a‧‧‧端部

5‧‧‧旋轉軸

6‧‧‧螺紋機構

7‧‧‧應變檢測部

7a‧‧‧連接配線

7b‧‧‧端子臺

10‧‧‧螺釘

11‧‧‧固定部

12‧‧‧電動機

13‧‧‧軸承保持構件

13a‧‧‧端部

15‧‧‧螺母構件

16‧‧‧外螺紋

17‧‧‧滾珠

18‧‧‧槽部

19‧‧‧襯套構件

20‧‧‧突出部

21‧‧‧螺栓孔

22‧‧‧襯套構件

28‧‧‧槽部

29‧‧‧襯套構件

30‧‧‧突出部

32‧‧‧溝部

33‧‧‧鍵構件

33a‧‧‧開口部

33b‧‧‧螺紋部

33c‧‧‧突出部

34‧‧‧襯套構件

37‧‧‧馬達本體

38‧‧‧輸出軸

39‧‧‧編碼器

40‧‧‧傳達機構

41‧‧‧定時輪

42‧‧‧定時輪

43‧‧‧牙輪皮帶

44‧‧‧減速機

46‧‧‧軸承

47‧‧‧軸承螺母

48‧‧‧螺栓

49‧‧‧螺栓

51‧‧‧第1分割構件

51a‧‧‧結合部

52‧‧‧第2分割構件

52a‧‧‧結合部

52d‧‧‧安裝應變檢測部7之部分

55‧‧‧緊固構件

61‧‧‧電動缸

62‧‧‧外筒體

62a‧‧‧一端側

67‧‧‧變形檢測部

71‧‧‧第1分割構件

71‧‧‧第1筒體

71a‧‧‧凸緣

72‧‧‧第2分割構件

72a‧‧‧凸緣

75‧‧‧緊固構件

100‧‧‧電動缸系統

101‧‧‧控制部

102‧‧‧本體框架

103‧‧‧安裝部

104‧‧‧第1控制器

105‧‧‧第2控制器

106‧‧‧馬達驅動器

108‧‧‧夾具

120‧‧‧被加工物

201‧‧‧電動缸

202‧‧‧外筒體

202a‧‧‧一端側

202c‧‧‧另一端側

207‧‧‧應變檢測部

211‧‧‧第1分割構件

212‧‧‧第2分割

212a‧‧‧結合部

212d‧‧‧安裝應變檢測部207之部分

213‧‧‧第3分割構件

213b‧‧‧結合部

215‧‧‧緊固構件

216‧‧‧緊固構件

231‧‧‧電動缸

232‧‧‧外筒體

232a‧‧‧一端側

237‧‧‧應變檢測部

241‧‧‧第1分割構件

241a‧‧‧結合部

241d‧‧‧安裝應變檢測部237之部分

242‧‧‧第2分割構件

242a‧‧‧結合部

242b‧‧‧結合部

243‧‧‧第3分割構件

243b‧‧‧結合部

245‧‧‧緊固構件

246‧‧‧緊固構件

261‧‧‧電動缸

262‧‧‧外筒體

262a‧‧‧一端側

262b‧‧‧開口

267‧‧‧應變檢測部

271‧‧‧第1分割構件

271a‧‧‧結合部

271d‧‧‧安裝應變檢測部267之部分

272‧‧‧第2分割構件

272a‧‧‧主要部

272b‧‧‧主要部

273‧‧‧第3分割構件

273b‧‧‧結合部

275‧‧‧緊固構件

276‧‧‧緊固構件

401‧‧‧電動缸

402‧‧‧外筒體

403‧‧‧桿

410‧‧‧荷重元

411‧‧‧輸出電纜

412‧‧‧夾具

413‧‧‧長夾具

501‧‧‧電動缸

502‧‧‧外筒體

502a‧‧‧一端側

507‧‧‧應變檢測部

513‧‧‧軸承保持部件

P1‧‧‧斷線部

P2‧‧‧斷線部

Rg1‧‧‧應變計

Rg2‧‧‧應變計

Rg3‧‧‧應變計

Rg4‧‧‧應變計

圖1係具有一實施形態之電動缸之電動缸系統的概略圖。

圖2係電動缸的概略剖面圖。

圖3係用以說明構成電動缸之應變檢測部的圖。(a)係顯示將應變計(strain gauge)安裝於外筒體之狀態之一例的立體圖。(b)係連接各應變計之配線之狀態的概略圖。(c)係用以顯示由各應變計及配線形成惠斯登電橋的配線圖。

圖4係用以說明限制電動缸之桿旋轉之構件的圖。(a)係顯示形成於桿外表面之槽部與壓入外筒體之襯套構件上所設置之突出部之關係的立體圖。(b)係該襯套構件、桿及外筒體的剖面圖。(c)係(b)之主要部分的槽部與突出部的放大剖面圖。(d)係防止搖動用之襯套構件、桿及外筒體的剖面圖。

圖5係顯示限制電動缸之桿旋轉之構件之另一例的圖，且係採用花鍵形狀之槽部及突出部之例的圖。(a)係顯示形成於該變化例之桿外表面之槽部與壓入外筒體之襯套構件上所設置之突出部之關係的立體圖。(b)係(a)所示之襯套構件的剖面圖。

圖6係顯示限制電動缸之桿旋轉之構造之另一例的圖，且係採用滑動鍵之構造之例的圖。(a)係顯示該變化例中形成於桿外表面之槽部與鍵構件之關係的立體圖。(b)係顯示該鍵構件與外筒體的側視圖。(c)係顯示該鍵構件、外筒體、桿構件之關係的自正面方向之剖面圖。(d)係自桿前端側朝向基端側方向上，該鍵構件、外筒體之關係之剖面圖。

圖7係用以比較圖4及圖5所示之襯套構造之旋轉限制機 構及圖6所示之滑動鍵構造之旋轉限制機構的圖。(a)係顯示圖6所示之滑動鍵構造之旋轉限制機構的剖面圖，(b)係顯示圖4所示之襯套構件之旋轉限制機構的剖面圖。

圖8係用以說明作為反作用力施加於桿之軸向之荷重自桿經由螺紋機構所傳達之範圍的圖。

圖9係顯示為說明分割方式之電動缸之優點並與其進行比較之比較例(單一構件方式)的圖。(a)係比較例(單一構件方式)之電動缸的概略剖面圖。(b)係比較例中之桿行程較長之情形的概略剖面圖。

圖10係用以說明分割模式之電動缸之優點的圖。(a)係圖2所示之實施例(2分割模式)之電動缸(標準行程)的概略剖面圖。(b)係實施例中桿行程較長之情形的概略剖面圖。

圖11係可使用於圖1之電動缸系統之電動缸之另一例的概略剖面圖。

圖12係可使用於圖1之電動缸系統之電動缸之另一例的概略剖面圖，係3分割模式之電動缸的概略剖面圖。

圖13係3分割模式之電動缸之另一例的概略剖面圖。

圖14係3分割模式之電動缸之另一例的概略剖面圖。

圖15(a)、(b)係顯示於電動缸之桿前端設置荷重元之情形時之問題點的圖。

1‧‧‧電動缸

2‧‧‧外筒體

2a‧‧‧外筒體之一端

2b‧‧‧開口

2c‧‧‧外筒體之另一端

3‧‧‧桿

3a‧‧‧端部

4‧‧‧軸承

4a‧‧‧端部

5‧‧‧旋轉軸

6‧‧‧螺紋機構

7‧‧‧應變檢測部

10‧‧‧螺釘

11‧‧‧固定部

12‧‧‧電動機

13‧‧‧軸承保持部

13a‧‧‧抵接部

15‧‧‧螺母構件

16‧‧‧供螺紋部分

17‧‧‧滾珠

18‧‧‧槽部

19‧‧‧襯套構件

22‧‧‧襯套構件

37‧‧‧馬達本體

38‧‧‧輸出軸

39‧‧‧編碼器

40‧‧‧傳達機構

41‧‧‧定時輪

42‧‧‧定時輪

43‧‧‧牙輪皮帶

44‧‧‧減速機

46‧‧‧軸承

47‧‧‧軸承螺母

48‧‧‧螺栓

49‧‧‧螺母

51‧‧‧第1分割構件

51a‧‧‧結合部

52‧‧‧第2分割構件

52a‧‧‧結合部

52d‧‧‧安裝應變檢測部7之部分

55‧‧‧緊固構件

Claims (12)

1. 一種電動缸，其包含：外筒體，其於一端側具有用以固定於安裝部位之固定部；桿，其可自上述外筒體之上述一端側之開口於軸向伸縮；軸承，其設置於上述外筒體之另一端側且位於內部；旋轉軸，其被可旋轉地保持於上述軸承且藉由電動機之驅動力予以旋轉驅動；螺紋機構，其將上述旋轉軸之旋轉運動轉換並傳達為上述桿之直線運動；及應變檢測部，其設置於上述外筒體之外周，且位於上述軸承所設置之位置與上述固定部之間之位置；且上述外筒體包含至少二個以上之可分割及結合之分割構件；上述應變檢測部設置於二個以上之分割構件之其中一個分割構件。
2. 如請求項1之電動缸，其中上述外筒體包含第1分割構件、第2分割構件；且上述第1分割構件具有上述固定部且配置於上述一端側；上述第2分割構件具有保持上述軸承之軸承保持部。
3. 如請求項2之電動缸，其中上述應變檢測部設置於上述第2分割構件上。
4. 如請求項2之電動缸，其中上述應變檢測部設置於上述第1分割構件上。
5. 如請求項3之電動缸，其中上述外筒體設為其安裝上述應變檢測部之部分之外徑較小之薄壁狀。
6. 如請求項5之電動缸，其中進而包含設置在上述電動機與上述旋轉軸之間之減速機。
7. 如請求項6之電動缸，其中進而包含將上述電動機之輸出軸之旋轉力向上述旋轉軸傳達之傳達機構；且上述電動機以使上述輸出軸與上述旋轉軸平行之方式而配置，並相對於外筒體設置於正交於軸向之位置；上述減速機配置於上述旋轉軸與上述傳達機構之間。
8. 如請求項1之電動缸，其中上述外筒體包含第1分割構件、第2分割構件、第3分割構件；且上述第1分割構件具有上述固定部且配置於上述一端側；上述第3分割構件具有保持上述軸承之軸承保持部，且配置於上述另一端側；上述第2分割構件配置於上述第1分割構件及上述第3分割構件之間。
9. 如請求項8之電動缸，其中上述應變檢測部設置於上述第2分割構件上。
10. 如請求項8之電動缸，其中上述應變檢測部設置於上述 第1分割構件上。
11. 如請求項10之電動缸，其中上述第2分割構件具有比與上述第1分割構件之緊固位置更靠上述一端側之筒狀部分；且該筒狀部分設置直到比上述固定部更靠上述一端側之位置，且於比上述固定部更靠上述一端側之位置限制上述桿之旋轉；上述第1分割構件以包圍上述第2分割構件之上述筒狀部分之外側之方式而設置。
12. 一種電動缸系統，其包含：如請求項1至請求項11中任一項之電動缸；及控制上述電動缸之控制部。