TWI535158B - Electric cylinder and electric cylinder system - Google Patents

Description

電動缸及電動缸系統

本發明係關於例如使用於壓入裝置或壓制裝置，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，例如於日本特開平8-117970號公報或CN1074820C中有所揭示。該電動缸包含：安裝於旋接於螺桿之滾珠螺桿上之活塞；旋轉控制螺桿之馬達；設置在活塞前面之中空桿；及插入至中空桿之中空部、可自由旋轉地設置於螺桿前端之支持體。中空桿前端之桿頭上經由安裝板安裝有聚氨酯橡膠，該聚氨酯橡膠之前端設置有金屬保護板。該電動缸耐高溫且可減弱衝擊，故適用於將具有一定重量之高溫狀態的物體壓出之壓出裝置或承受之承受裝置。

再者，作為電動缸，例如於日本特開平9-271154號公報或CN1182504A中有所揭示。該電動缸包含：電動機；介隔電動構件而與該電動機連結之複數條平行之滾珠螺桿；與該滾珠螺桿旋接之複數個滾珠螺桿；將滾珠螺桿固定為一體之滑塊；及固定於該滑塊之桿。進而，作為電動缸，於日本特開平9-289755號公報或CN1189254A中有所揭示。進而再者，於日本特開平9-215264號公報或CN1120306C中有所揭示。

例如，將如上述之電動缸使用於壓入裝置或壓制裝置之情形時，有期望檢測由桿壓出之荷重之情形。進行荷重檢測之情形時，考慮例如在電動缸之桿前端設置荷重元等之荷重轉換器。藉由使用該荷重元所檢測之荷重值，可判定壓入時之押壓力是否優良，或一邊監視一邊實施壓制等動作直至達到目標荷重。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平8-117970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8]中國專利公報1120306C

然而，例如如圖13(a)所示，在電動缸401之桿403之前端設置有荷重元410之情形時(設置在夾具412近前側時)，會出現如下問題。如圖13(a)所示，荷重元410上連接有輸出電纜411，而相對於外筒體402之桿403之反復的往復運動所引起之輸出電纜411之捲曲動作，有可能產生該輸出電纜411斷線(P1部分等)等問題。又，根據使用該電動缸401之裝置之加工對象，有荷重元本身或輸出電纜造成干擾(P2部分等) 之情形，為避免干擾，有可能產生須例如代替圖13(a)所示之夾具412，而使用如圖13(b)所示之超出必要之長夾具413等問題。再者，因有軸向之限定而不能以長夾具應對之情形時，會出現電動缸本身亦變得無法使用之狀況。如此，在必須進行荷重檢測之情形時，難以簡化構成或縮短軸向之長度而實現小型化，且具有該電動缸之系統之系統構成亦受到限制。

即，本技術領域期待一種可一面進行荷重檢測一面簡化構成，且縮短軸向之長度從而實現小型化，並實現具有電動缸之系統構成之靈活化之電動缸。

本發明之一態樣之電動缸包含：外筒體，其在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，其設置在上述外筒體之另一端側且位於內部；旋轉軸，其可旋轉地被支持於上述軸承，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為上述桿之直線運動並加以傳遞；及變形檢測部，其設置於上述外筒體之外周且上述軸承所設置之位置與上述固定部之間之位置。

本發明之一態樣之電動缸可利用設置於外筒體之變形檢測部進行荷重檢測，故無須另外設置荷重元等，因而可簡化構成。又，亦無須在桿前端設置有荷重元時設置所必要之電纜等，故亦可防止該電纜迂迴捲曲引起之斷線等異常。因此，就需要進行荷重檢測之裝置而言，本發明之一態樣之電動缸可簡化構成且可縮短軸向之長度從而實現小型化。再者，本發明之一態樣之電動缸可實現具有該電動缸之系統之構成(系統構成)之靈活化，即，藉由縮短電動缸自身軸向之長度或進行小型化，可實現系統整體之具彈性之外部構成。

以下，參照圖面對具有一實施形態之電動缸1之電動缸系統(電動伺服液壓缸系統)100進行說明。如圖1所示，電動缸系統100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。

如圖2所示，電動缸1包含外筒體2、桿3、軸承4、旋轉軸5、螺紋機構6、及變形檢測部7。外筒體2例如為圓筒狀之殼體，於一端側2a具有用以向該電動缸1之安裝部位(系統本體框架102之安裝部103)固定之固定部11。固定部11例如為凸緣等，其係利用螺釘10等緊固在框架102之安裝部103上，且將電動缸1固定在系統中。

桿3可自外筒體2之一端側(設置一端2a之側)之開口2b於軸向上伸縮。所謂桿3之伸縮係指以自開口2b於軸向伸出之方式而突出，且以於軸向收縮之方式自開口2b縮入內部(於自外筒體2突出之部分變小之方向上收縮)。

軸承4係設置在外筒體2之另一端側(設置有另一端2c之側)且位於內部。旋轉軸5可旋轉地被支持於軸承4，且藉由電動機12之驅動力予以旋轉驅動。螺紋機構6係將旋轉軸5之旋轉運動轉換為桿3之直線運動並加以傳遞。變形檢測部7係設置於外筒體2之外周、且設置有軸承4之位置與固定部11之間的位置。

具體而言，變形檢測部7係設置在位於軸承4之外周、且保持軸承4之軸承保持構件13之固定部11側之端部13a與固定部11之間的位置。其原因在於，變形檢測部7之軸向的位置必須位於承受軸承4之拉伸方向之力的位置與固定部11之間的位置，且位於承受軸承4之壓縮方向之力之位置與固定部11之間的位置。軸承保持構件13係將由軸承4所承受之推力方向(壓縮方向及拉伸方向)的荷重傳遞至外筒體2之構件，且係裝設在外筒體2內且保持軸承4之構件。又，此處所說明之電動缸1中，雖以在軸承4與外筒體2之間設置軸承保持構件13之方式構成，然而亦可為不設置軸承保持構件之構成。該情形下，變形檢測部係設置在軸承之固定部側之端部與固定部之間的位置。

又，變形檢測部7係檢測施加於外筒體2之軸承4之安裝位置與固定部11之間之部分之軸向的荷重，並將其轉換為電性信號。外筒體2設為其安裝變形檢測部7之部分2d之外徑減小之薄壁狀。藉由設為如該種形狀，在向安裝外筒體2之變形檢測部7之部分2d設置保護罩時，可將外形尺寸抑制為較小。再者，要求將該部分2d設為可耐推力之剖面積之厚度，且設為可藉由後述之應變計檢測對外筒體2所施加之反作用力之程度的薄度。就該觀點而言設為薄壁狀較好。

變形檢測部7例如包含如圖3所示所設置之複數個應變計Rg1~Rg4。且，為便於說明，圖3僅顯示外筒體2之設為薄壁狀之安裝檢測部用之部分2d。另，實際上在其之上下連續設置有相同構件。變形檢測部7具有連接各應變計Rg1~Rg4之連接配線7a及應必要之需之端子臺7b。且，例如，圖3(b)或圖3(c)所示之(1)與(2)之間之E為施加電壓，(3)與(4)之間之e0為輸出電壓。如圖3(c)所示，藉由利用各應變計形成惠斯登電橋，輸出與施加電壓及變形成比例之電壓信號。如圖1所示，將變形檢測部7之輸出輸送至控制部101之第1控制器104。

桿3係以可插通旋轉軸5之筒狀形成。桿3之外徑小於外筒體2之內徑。螺紋機構6為滾珠螺桿。且，螺紋機構6亦可為例如梯形螺紋或方螺紋。梯形螺紋是指外螺紋及內螺紋之剖面為梯形之螺紋；方螺紋是指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。此處所說明之桿3與滾珠螺桿即螺紋機構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17一起構成滾珠螺桿。

在桿3之端部3a之外周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，在圓周方向以等間隔於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伸出之側之端部。另一方面，在外筒體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。如圖4(a)及圖4(b)所示，在襯套構件19之內表面形成有與槽部18對應之一個或複數個突出部20。此處，設置有3處突出部20。襯套構件19之形狀為於圓筒之內表面具有形成於軸向之突出部20。突出部20藉由與槽部18卡合而控制桿3之旋轉。且，如圖4(c)所示，在突出部20及槽部18之間，形成有可使桿3相對於外筒體2於軸向上滑動的程度之微小空隙。又，同樣地，在襯套構件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於軸向上滑動的程度之微小空隙。另，如圖4(a)所示，根據電動缸系統100之構成之需要，在桿3之前端即端部3a，設置有用以安裝夾具(例如圖1之壓入用夾具108)之螺栓孔21。

圖4(a)~圖4(c)所說明之襯套構件19係限制旋轉用之襯套構件。外筒體2上進而設置有防搖動用之襯套構件22。如圖4(d)所示，該襯套構件22形成為圓筒狀，藉由壓入而嵌合在外筒體2內。在襯套構件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滑動的程度之微小空隙。如圖2所示，襯套構件19及襯套構件22係間隔特定距離而配置。襯套構件19及襯套構件22防止桿3相對於軸傾斜進行搖動動作。若桿3進行搖動動作，則螺紋機構6將無法發揮其功能，即會在滾珠螺桿部產生無用之力，進而，產生集中於滾珠螺桿部之各零件之磨耗等，而有產生螺紋機構受損之問題之虞。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兼具旋轉限制功能與防搖動功能。

另，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，亦可構成如JIS B1601之矩形花鍵、JIS B1603之漸開線花鍵、JIS B1193之球形花鍵等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，以具有如圖5所示之槽部28及襯套構件29之方式構成。如圖5(a)所示，與槽部18相同，槽部28係在桿3之外周自端部3a設置於軸向上。槽部28在圓周方向上以等間隔設置有8處。如圖5(a)及圖5(b)所示，在壓入外筒體2之襯套構件29之內表面上形成有對應於槽部28之複數個突出部30。此處，藉由設置8處突出部30且與槽部28卡合，而限制桿3之旋轉。又，在突出部30及槽部28之間形成有適度之空隙，在襯套構件29之內表面與桿3之外表面之間亦形成有適度之空隙，使桿3能夠相對於外筒體2於軸向上滑動。

再者，構成電動缸1之限制旋轉機構並不限定於使用上述之襯套構件19、29之襯套構造。即，亦可為使用如圖6所示之滑鍵之構造。即，亦可以代替上述槽部18及襯套構件19，而改以具有槽部32及鍵構件33之方式構成。採用滑鍵構造情形時，須設置僅具有與上述襯套構件22相同之防搖動功能之圓筒狀襯套構件34。鍵構件33係藉由螺紋構件33b而安裝在設置於外筒體2之開口部33a。鍵構件33具有經安裝於外筒體2時突出於槽部32側之突出部33c。突出部33c係藉由與槽部32卡合而控制桿3之旋轉。在突出部33c及槽部32之間，形成有可使桿3相對於外筒體2於軸向上滑動的程度之微小空隙。

上述之限制旋轉機構中，相較於使用鍵構件33之滑鍵構造，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之襯套構造有利。使用圖7說明此點。如圖7(a)所示，在採用滑鍵構造之情形時(使用鍵構件33等情形時)，設置於桿3之槽部32之內、防搖動用之襯套構件34之部分無法用於旋轉限制。另一方面，如圖7(b)所示，在採用襯套構造之情形時(使用襯套構件19等情形時)，設置於桿3之槽部18直至前端可用於旋轉限制。因此，採用襯套構造之方法可以圖7所示之L1之程度縮短軸向之尺寸。

然而，電動機12具有馬達本體37、輸出軸38、及編碼器39。又，電動缸1具備將電動機12之輸出軸38之旋轉力傳遞至旋轉軸5之傳遞機構40。傳遞機構40具有連接於輸出軸38之定時輪41、連接於旋轉軸5之定時輪42、及纏捲在定時輪41、42之間之牙輪皮帶43。傳遞機構40可將輸出軸38之旋轉力傳遞至旋轉軸5。此時，藉由變更定時輪41、42之直徑大小之關係，可以所需之減速率減速或增速。在外筒體2及傳遞機構40中旋轉軸5係利用複數個軸承46而承受旋轉方向之力。軸承46即所謂徑向軸承。另一方面，使上述軸承4承受施加於旋轉軸5之推力。該軸承4即所謂推力軸承，係利用軸承螺母47與旋轉軸5成為一體。又，軸承4嵌合於上述軸承保持構件13。

電動機12係以輸出軸38與旋轉軸5平行之方式而設置，且設置在相對於外筒體2於軸向正交之位置。即，輸出軸38與旋轉軸5並非一致而係整體以字狀(U字狀)之方式配置。換言之，旋轉軸5及輸出軸38係相對於傳遞機構40且朝相同方向配置。因此，可配置在外筒體2及馬達本體37於軸向重疊之位置，即，可縮小裝置整體之軸向之尺寸。且，電動缸1亦可不設置傳遞機構40，而以使輸出軸38與旋轉軸5一致(相互位於延長線上)之方式配置，整體以成為I字狀之方式配置。該情形下，無需傳遞機構40，但使用圖2已說明之上述方法可縮短裝置整體之軸向之尺寸，就這一觀點而言有利。電動機12與傳遞機構40係利用螺母48以成為一體之方式固定。外筒體2與傳遞機構40係利用螺母49以成為一體之方式固定。

在旋轉軸5與傳遞機構40之間配置有減速機44。藉由具備減速機44，電動缸1可以所需之力及速度旋轉旋轉軸5，且可以所需之推力及速度使桿3進出。又，電動缸1若僅憑藉傳遞機構40之減速，則有傳遞機構之輪變大導致裝置整體過大之虞，但藉由具有減速機44可解決該問題從而實現裝置之小型化。又，減速機亦可配置在電動機12與傳遞機構40之間，而藉由配置在如圖2所示之旋轉軸5與傳遞機構40之間具有如下之效果。即，將減速機配置在電動機12側之情形時，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，雖會有欲以將外筒體2之安裝部即固定部11向傳遞機構40側(圖2為上側)移動之方式進行設計變更之情形，但若將減速機配置在電動機12側，則電動機12會干擾到本體框架102，而無法實現上述設計變更。即，系統整體之自由度會降低。圖2所示之電動缸1中，因減速機44配置在旋轉軸5與傳遞機構40之間，故可防止該問題，即，可提高電動缸系統100之系統整體之自由度。

藉由如上之電動缸1，例如如圖8所示，若押壓被加工物120，則其押壓荷重X1會變成反作用力，而如箭頭X2~X8所示傳遞至各構件。且，於固定部11所固定之外筒體2之箭頭Y1所示之部分會產生拉伸力。又，例如以對與圖8之反方向施力之方式使用電動缸1時，反作用力會於箭頭X2~X5之部分傳遞至各構件，該反作用力會自軸承保持構件13之固定部11側之端部13a於圖中下方向傳遞至外筒體2之抵接部2e。且，在固定部11所固定之外筒體2之箭頭Y2所示之部分會產生壓縮力。如圖2所示，變形檢測部7位於滾珠螺桿之螺母構件15之外側，即，位於軸承4之外周、且設置於保持軸承之軸承保持構件13之固定部11側之端部13a與固定部11之間的位置。因此，無論在考慮由上述Y1所示之拉伸力之施加範圍之情形時，或考慮由Y2所示之壓縮力之施加範圍之情形時，變形檢測部7皆可檢測對桿3所施加之軸向之荷重(反作用力)。

另，該電動缸1中，外筒體2係藉由自金屬材料削出，即包含固定部11而以所謂一體物(單一構件)形成。因此，可簡化構成且適切地傳遞上述反作用力，故可實現將其以變形檢測部7進行檢測。再者，亦可熔接圓筒狀之構件及成為固定部11之凸緣構件使之成為一體物。又，鑒於電動缸特有的構造，即不會於外筒體2產生上述反作用力以外之外力，可將變形檢測部7設置於該外筒體2之如上述之有拉伸力或壓縮力作為反作用力施加之部分。即，將作為殼體之外筒體2兼用作變形檢測部之安裝部，從而實現其構成之簡化及適切之軸向之荷重檢測。

如上所述，電動缸1具備如上述之外筒體2、桿3、軸承4、旋轉軸5、螺紋機構6、及變形檢測部7，由於可利用設置於外筒體2之變形檢測部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。

又，電動缸1亦無須設置在桿前端設置有荷重元時所必要之輸出電纜(以可動側之端部與桿前端一起進行動作之方式具有鬆弛度之輸出電纜)等，故亦可防止該電纜因迂迴捲曲而斷線等異常。因此，電動缸1在必要進行荷重檢測之情形時，可簡化構成且縮短軸向之長度，從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，藉由電動缸本身之軸向之長度縮短或小型化，而實現系統整體之具彈性之之外部構成。

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之控制部101具有：第1控制器104，其接收來自變形檢測部7之檢測信號；第2控制器105，其實施配合周邊機器或作業狀態之動作指示；及馬達驅動器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係基於來自第1控制器104之動作條件之指令，而進行電動機12之旋轉控制(旋轉指令)。馬達驅動器106自編碼器39接收編碼器脉衝數之信號，並向第1控制器104發送包含該所接收之資訊之電動機12之各種資訊。第1控制器104接收來自編碼器39之資訊，且接收自變形檢測部7對桿3施加之軸向之荷重之檢測輸出信號，即與荷重(推力)成比例之輸出。第2控制器105係程控邏輯控制器(Programmable Logic Controller：程控邏輯控制器)，其自第1控制器104接收各種資訊，且實施配合相對於第1控制器104進行零件之投入、取出之周邊機器或作業狀態之動作指示等。第1控制器104隨時監視桿3之位置或對桿3所施加之軸向的荷重，設定、運算後續之控制週期之動作條件而進行對馬達驅動器106之指示(控制)。如上，控制部101係基於來自電動機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)之變形檢測部7之信號而控制電動缸1。

可行之構成為：電動缸系統100具有電動缸1、及控制電動缸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之旋轉運動轉換為桿3之直線運動並予以傳遞之螺紋機構6、及在自桿3經由螺紋機構6而傳遞之位置檢測對桿3所施加之軸向之荷重之作為荷重檢測機構之變形檢測部7；控制部101係基於來自電動機1之編碼器39之信號及來自荷重檢測機構(變形檢測部7)之信號而控制電動缸1。電動缸系統100可簡化及靈活化系統構成且實現荷重檢測及位置檢測。

即，電動缸系統100，由於作為荷重檢測機構之變形檢測部7係在自桿3經由螺紋機構6而傳遞之位置檢測對桿3所施加之軸向之荷重，故無須在桿3前端設置荷重元，從而可簡化構成。換言之，亦可不於進行伸縮動作之桿3設置荷重檢測機構，而將荷重檢測機構設置在可稱作固定側之外筒體2側。又，於桿前端設置荷重元時無須設置必要之輸出電纜，故亦可防止因該電纜迂迴捲曲而斷線等異常。因此，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。再者，可實現系統構成之靈活化或系統整體之具彈性之外部構成。

藉由使用電動缸1，電動缸系統100亦兼備上述電動缸1本身之有利效果。且，該電動缸系統100所使用之電動缸並不限定於上述電動缸1，亦可為具有外筒體、桿、軸承、旋轉軸、螺紋機構、及在自桿經由螺紋機構而傳遞之位置檢測對上述桿所施加之軸向之荷重之荷重檢測機構者，例如可使用如圖9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。電動缸61，除荷重檢測機構之構成不同外其他構成與上述電動缸1相同，故在相同部分(構成)處標注相同符號並省略詳細說明。即，不同點為相對於電動缸1在外筒體2之外周特定位置上設置變形檢測部7，電動缸61則係在與外筒體62固體為一體之構件上設置變形檢測部67。

具體而言，如圖9所示，電動缸61具有外筒體62、桿3、軸承4、旋轉軸5、螺紋機構6、及變形檢測部67。就為筒狀殼體該點而言外筒體62係與上述外筒體2相同，但構造為利用螺栓73，將前端側之分別設置於第1筒部71、第2筒部72之凸緣部71a、72a固定為一體。外筒體62於設置有第1筒部71之側之一端側2a，設置有用於固定在系統本體框架102之安裝部103之固定部11。

變形檢測部67係設置在將對桿3所施加之軸向之荷重經由螺紋機構6傳遞之位置。具體而言，變形檢測部67係設置在構成外筒體62之2個構件(第1筒部71及第2筒部72)所夾持之板狀構件74上。該板狀構件74係應變計安裝構件。如圖10所示，板狀構件74之構成為具有：固定部74a，其藉由設置複數個切拔孔74d、74e，被設置於外周圍之第1及第2筒部71、72夾持；荷重承受部74b，其設置在中央並承受對桿3所施加之軸向之荷重；及受感部74c，其用以結合固定部74a及荷重承受部74b且受感變形。且，圖10(a)係作為應變計安裝構件之板狀構件74的立體圖，但為便於理解固定部74a、受感部74c、荷重承受部74b等的構造，將一部分剖斷而顯示。

板狀構件74上設置有用以插通螺栓73之孔部74f，藉由以凸緣部71a、71b夾持固定部74a側而將其固定在外筒體62上。荷重承受部74b經由軸承保持構件13而承受軸承4受到之推力方向的荷重。若經由軸承4或軸承保持構件13傳遞對桿3所施加之軸向之荷重，則荷重承受部74b將會偏倚。而結合固定於外筒體62之固定部74a與已偏倚之荷重承受部74b之間之受感部74c會變形。構成變形檢測部67之應變計67g例如貼合在該受感部74c之側面。且，應變計之貼合部位並不限定於受感部74c之側面，亦可為上表面或下表面。與圖3所說明之變形檢測部7相同，具有應變計67g之變形檢測部67，由各應變計形成惠斯登電橋，藉此而輸出與施加電壓成比例且與變形成比例之電壓信號。變形檢測部67之輸出被輸送至控制部101之第1控制器104。如上所述，變形檢測部67檢測自桿3經由螺紋機構6而傳遞至板狀構件74之軸向的荷重，並將其轉換為電性信號。

且，用以安裝構成電動缸61之變形檢測部67之安裝構件並不限定於上述平面內為矩形之板狀構件74，例如亦可為圖11及圖12所示之板狀構件84。

用以安裝變形檢測部67之板狀構件84在平面內為圓形，並由構成外筒體62之第1及第2筒部71、72夾持。如圖11所示，板狀構件84構成為包含：固定部84a，其藉由設置複數個切拔孔84d、84e，被設置於外周圍之第1及第2筒部71、72夾持；荷重承受部84b，其設置在中央且承受對桿3所施加之軸向之荷重；及受感部84c，其用以結合固定部84a及荷重承受部84b且受感變形。固定部84a設置有引出配線用之貫通孔84f。且，圖11(a)係作為應變計安裝構件之板狀構件84的立體圖，但為便於理解固定部84a、受感部84c、荷重承受部84b等之構造，將一部分剖斷而顯示。

板狀構件84係藉由以凸緣部71a、71b夾持固定部84a側而固定在外筒體62上。荷重受感部84b經由軸承保持構件13而承受軸承4所受到之推力方向的荷重。若經由軸承4或軸承保持構件13傳遞對桿3所施加之軸向之荷重，則荷重承受部84b將偏倚。且將固定於外筒體62之固定部84a與已偏倚之荷重承受部84b之間結合之受感部84c會變形。構成變形檢測部67之應變計67g例如貼合在該受感部84c之側面。且，應變計之貼合部位並不限定於受感部84c之側面，亦可為上表面或下表面。如上所述，變形檢測部67檢測自桿3經由螺紋機構6而傳遞至板狀構件84之軸向之荷重並將其轉化為電性信號。

然而，圖9所示之電動缸61，作為限制旋轉機構，具有構成已在圖6說明之滑鍵構造之槽部32及鍵構件33，但與電動缸1之說明相同，亦可代替其而採用襯套構件19、29。

又，電動缸61包含具有馬達本體37、輸出軸38及編碼器39之電動機12、或傳遞機構40、或減速機44等此點，與電動缸1相同。與上述相同，電動缸61亦以成為字狀(U字狀)之方式配置電動機12，但亦可以成為I字狀之方式使輸出軸38及旋轉軸5一致。

如上所述，電動缸61具備如上所述之外筒體62、桿3、軸承4、旋轉軸5、螺紋機構6、及變形檢測部67，由於可利用設置於外筒體62之變形檢測部67進行荷重檢測，故無須另外設置荷重元等，因而可實現構成之簡化。

又，電動缸61亦可防止在桿前端設置荷重元時所必要之輸出電纜發生斷線等異常，在必須進行荷重檢測情形時，可簡化構成且縮小軸向之長度，從而實現裝置小型化。再者，電動缸61可實現電動缸系統100之系統構成之靈活化，實現系統整體之具彈性之外部構成。

與上述相同，具有電動缸61之電動缸系統100可簡化及靈活化系統構成，且實現荷重檢測及位置檢測。即，由於作為荷重檢測機構之變形檢測部67在自桿3經由螺紋機構6而傳遞到之位置檢測對桿3所施加之軸向之荷重，故電動缸系統100無須在桿3前端設置荷重元，因而可簡化構成。換言之，亦可不於進行伸縮動作之桿3設置荷重檢測機構，而亦可於亦稱作固定側之與外筒體62固定為一體之板狀構件74、84設置荷重檢測機構。再者，亦無須設置於桿前端設置荷重元時所必要之輸出電纜等，故亦可防止因該電纜迂迴捲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具彈性之外部構成。

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

2d．．．變形檢測部之部分

2e．．．抵接部

3．．．桿

3a．．．端部

4．．．軸承

5．．．旋轉軸

6．．．螺紋構件

7．．．變形檢測部

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

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．．．槽部

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．．．傳遞機構

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．．．螺母

49．．．螺母

61．．．電動缸

67．．．變形檢測部

67g．．．應變計

71．．．第1筒體

71a．．．凸緣

72a．．．凸緣

73．．．螺栓

74．．．板狀構件

74a．．．固定部

74b．．．荷重承受部

74c．．．受感部

74d．．．切拔孔

74e．．．切拔孔

74f．．．孔部

84．．．板狀構件

84a．．．固定部

84b．．．荷重承受部

84c．．．受感部

84d．．．切孔

84e．．．切孔

84f．．．貫通孔

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

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

P1．．．斷線部

P2．．．斷線部

Rg1．．．應變計

Rg2．．．應變計

Rg3．．．應變計

Rg4．．．應變計

X1．．．押壓荷重

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變形檢測部的圖。(a)係顯示將應變計安裝在外筒體上之狀態之一例的立體圖。(b)係顯示連接各應變計之配線之狀態的概略圖。(c)係用以顯示利用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的旋轉之構件的圖。(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)之要部即槽部與突出部的放大剖面圖。(d)係防搖動用之襯套構件、桿及外筒體的剖面圖。

圖5係顯示限制電動缸之桿的旋轉之構件的另一例的圖，係採用花鍵形狀之槽部及突出部之例的圖。(a)係顯示該變化例之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)係如(a)所示之襯套構件的剖面圖。

圖6係顯示限定電動缸之桿的旋轉之構造之另一例的圖，係採用滑鍵之構造之例的圖。(a)係顯示該變化例之形成於桿外表面之槽部與鍵構件之關係的立體圖。(b)係顯示該鍵構件及外筒體的側視圖。(c)係從正面方向顯示該鍵構件、外筒體、桿構件之關係的剖面圖。(d)係顯示自桿前端側朝基端側之方向上，該鍵構件與外筒體之關係的剖面圖。

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與圖6所示之滑鍵構造之旋轉限制機構的圖。(a)係顯示圖6所示之滑鍵構造之旋轉限制機構的剖面圖；(b)係顯示圖4所示之襯套構造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遞之範圍的圖。

圖9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10係用以說明構成圖9之電動缸系統之變形檢測部的圖。(a)係安裝變形檢測部即應變計之應變計安裝構件的立體圖。(b)係應變計安裝構件的平面圖。

圖11係顯示構成圖9之電動缸系統之變形檢測部之另一例的圖。(a)係安裝變形檢測部即應變計之應變計安裝構件的立體圖。(b)係應變計安裝構件的平面圖。(c)係應變計安裝構件的剖面圖。(d)係顯示應變計安裝部位之變形部及安裝於變形部之應變計之一例的立體圖。

圖12係顯示圖11所示之應變計安裝構件與外筒體之關係的分解立體圖。

圖13(a)、(b)係顯示在電動缸之桿前端設置有荷重元情形時產生之問題點的圖。

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

2d．．．變形檢測部之部分

3．．．桿

3a．．．端部

4．．．軸承

5．．．旋轉軸

6．．．螺紋構件

7．．．變形檢測部

10．．．螺釘

11．．．固定部

12．．．電動機

13．．．軸承保持構件

13a．．．端部

15．．．螺母

16．．．外螺紋

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．．．傳遞機構

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．．．螺母

49．．．螺母

Claims (11)

1. 一種電動缸，其包含：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，其可旋轉地被支持於上述軸承，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為上述桿之直線運動並加以傳遞；及變形檢測部，其設置於上述外筒體之外周、且設有上述軸承之位置與上述固定部之間的位置，且該變形檢測部係檢測對上述外筒體之上述軸承之安裝位置與上述固定部之間之部分所施加之軸向之荷重，並將其轉換為電性信號。
2. 如請求項1之電動缸，其中上述變形檢測部係設置於位於上述軸承之外周且保持軸承之軸承保持構件之上述固定部側之端部與上述固定部之間的位置。
3. 如請求項1之電動缸，其中上述變形檢測部係設置於上述軸承之上述固定部側之端部與上述固定部之間的位置。
4. 如請求項1之電動缸，其中上述外筒體設為其安裝上述變形檢測部之部分之外徑減小之薄壁狀。
5. 如請求項4之電動缸，其中上述螺紋機構係滾珠螺桿。
6. 如請求項5之電動缸，其中在自上述桿之上述外筒體之上述一端側之開口伸出之側之端部的外周上，設置有一個或複數個形成於軸向之槽部；在上述外筒體之上述一端側之開口的內側，安裝有藉由壓入而嵌合之襯套構件；在上述襯套構件上形成有與上述槽部對應之一個或複數個突出部；且上述突出部係藉由與上述槽部卡合而限制上述桿之旋轉。
7. 如請求項6之電動缸，其中進而包含設置於上述電動機與上述旋轉軸之間之減速機。
8. 如請求項7之電動缸，其中進而包含將上述電動機之輸出軸之旋轉力傳遞至上述旋轉軸之傳遞機構；且上述電動機係以使上述輸出軸與上述旋轉軸平行之方式配置，且設置於相對於外筒體於軸向正交之位置；上述減速機係設置於上述旋轉軸與上述傳遞機構之間。
9. 如請求項8之電動缸，其中上述外筒體為金屬材料製造且形成為單一構件。
10. 一種電動缸，其包含：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，其可旋轉地被支持於上述軸承，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為上述桿之直線運動並加以傳遞；及變形檢測部，其設置於由構成上述外筒體之2個構件夾持之板狀構件之受感部，且該變形檢測部係檢測對上述外筒體之上述軸承之安裝位置與上述固定部之間之部分所施加之軸向之荷重，並將其轉換為電性信號。
11. 一種電動缸系統，其包含：如請求項1至請求項10中任一項之電動缸；及控制上述電動缸之控制部。