电动缸和电动缸系统的制作方法
【专利摘要】一种电动缸（100），包括：外筒体（2），其在一端侧上包括用于固定至安装位置的固定部；杆，其构造成能够从外筒体的一端侧上的开口沿轴线方向伸展和收缩；轴承，其设置于外筒体的另一端侧端上以及外筒体的内侧上；旋转轴（5），其由轴承（4）可旋转地支承并且由马达的驱动力驱动旋转；螺旋机构（6），构造成将旋转轴的旋转运动转换为杆（3）的线性运动并传递该线性运动；以及应变检测单元（7），其设置于外筒体的外圆周上的设置有轴承的位置与固定部（11）之间的位置。外筒体包括能够分割和结合的至少两个或更多个分割构件（51、52）。应变检测单元设置于两个或更多个分割构件中的一个分割构件中。
【专利说明】电动缸和电动缸系统【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于例如压配合设备和冲压设备中并将马达的旋转运动转换为直线运动的电动缸，并且涉及一种使用该电动缸的电动缸系统。
【背景技术】
[0002]在过去，作为用于各种设备中的电动缸，例如，存在日本专利申请特开公报N0.08-117970和CN107820C中描述的电动缸。该电动缸包括:安装至螺合有螺杆的滚珠螺母的活塞、控制螺杆的旋转的马达、设置于活塞的前表面上的中空杆，以及插入中空杆的中空部中并旋转地设置于螺杆的远端处的支承构件。聚氨酯橡胶经由安装板安装至中空杆的远端处的杆头上。金属保护板设置于该聚氨酯橡胶的远端处。该电动缸可以耐受高温并且能够减弱冲击。因此，该电动缸适用于将处于高温状态的重物推出的推出设备以及容纳该物体的容纳设备。
[0003]作为电动缸，例如，存在日本专利申请特开公报N0.09-271154和CN1182504A中描述的电动缸。该电动缸包括:马达、经由电动构件联接至马达的多个平行的滚珠丝杆、与滚珠丝杆螺合的多个滚珠螺母、一体地固定滚珠螺母的滑块以及固定至滑块的螺杆。此外，作为电动缸，存在日本专利申请特开公报N0.09-289755和CN1189254A中描述的电动缸。此外，存在日本专利申请特开公报N0.09-215264和CN1120306C中描述的电动缸。
[0004]引文列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利申请特开公报N0.08-117970
[0007]专利文献2:中国专利公报N0.1074820C
[0008]专利文献3:日本专利申请特开公报N0.09-271154
[0009]专利文献4:中国专利公开N0.1182504A
[0010]专利文献5:日本专利申请特开公报N0.09-289755
[0011]专利文献6:中国专利公开N0.1189254A
[0012]专利文献7:日本专利申请特开公报N0.09-215264
[0013]专利文献8:中国专利公报N0.1120306C
【发明内容】
[0014]技术问题
[0015]当把上述的电动缸用于例如压配合设备或冲压设备中时，在一些情形下，期望执行对由杆推出的载荷的检测。当进行载荷检测时，例如，可以设想在电动缸的杆的远端处设置例如为载荷传感器的载荷转换器。由载荷传感器检测的载荷值被使用，由此，能够实现例如用于执行对于压配合中的压配合力是否合适的合适性判定以及执行冲压并同时监测载荷值直至达到目标载荷的操作。
[0016]然而，例如如图15 Ca)所示，当载荷传感器410设置于电动缸401的杆403的远端处(设置于夹具412前面)时，存在如下的问题。如图15 (a)所示，输出电缆411连接至载荷传感器410。由于杆403相对于外筒体402的重复的往复运动，可能出现由电缆411的弯曲动作而引起例如电缆410 (Pl部分等等)的断裂的问题。根据通过该电动缸401用于其中的设备加工的对象，载荷传感器自身或输出电缆产生干涉(P2部分等等)。为了防止干涉，可能出现例如必须使用代替图15 (a)所示的夹具412的如图15 (b)所示的比所需更长的夹具413的问题。当由于存在轴线方向的限制而使得长夹具不能够处理该问题时，存在产生电动缸自身也无法使用的情形的问题。这样，当须进行载荷检测时，难以简化构造并且难以减小电动缸沿轴线方向的长度以实现尺寸的减小。具有该电动缸的系统的系统构造也受到限制。此外，考虑到其中电动缸用作各种设施或设备的部件的情形，除了期望实现构造的简化以及减小电动缸的尺寸之外，还期望在短的交付期限内交付电动缸。
[0017]换言之，在本【技术领域】中，需要一种电动缸:其能够在载荷检测的同时简化构造，其能够减小轴线方向的长度并且能够减小尺寸，实现交付期限的缩短，以及实现包括该电动缸的系统构造的灵活性。
[0018]解决问题的技术手段
[0019]根据本发明的方面的电动缸包括:外筒体，夕卜筒体在一端侧上包括用于固定至电动缸的安装位置的固定部；杆，其造成能够从外筒体的一端侧上的开口沿轴线方向伸展和收缩；轴承，其设置在外筒体的另一端侧端上并且位于外筒体的内部；旋转轴，其由轴承可旋转地支承并且由马达的驱动力驱动以旋转；螺旋机构，其构造成将旋转轴的旋转运动转换成杆的线性运动并且传递该线性运动；以及应变检测单元，其设置在外筒体的外圆周上的设置有轴承的位置与固定部之间的位置。外筒体包括能够分割和结合的至少两个或更多个分割构件。应变检测单元设置在两个或更多个分割构件中的一个分割构件中。
[0020]本发明的有益效果
[0021]在根据本发明的方面的电动缸中，能够通过设置于包括在外筒体中的分割构件中的应变检测单元执行载荷检测。因此，无需单独地设置载荷传感器或类似部件，并且能够简化电动缸的构造。无需设置当载荷传感器设置于杆的远端处时所必需的输出电缆或类似结构。还可能防止由于重复的弯曲而引起的例如为该电缆的断裂的故障。此外，由于外筒体包括至少两个或更多个分割构件，而且应变检测单元设置于两个或更多个分割构件中的一个分割构件中，因此能够减小生产(制造)电动缸所需的时间。因此，在需要载荷检测的设备中，根据本发明的方面的电动缸能够简化结构，能够减小沿轴线方向的长度以实现设备的尺寸的减小，并且实现交付期限的缩短。根据本发明的方面的电动缸能够实现包括该电动缸的系统的构造(系统构造)的灵活性。换言之，通过减小轴线方向的长度以及减小电动缸自身的尺寸，实现了整个系统的灵活的外部构造。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为包括根据一个实施方式的电动缸的电动缸系统的示意图。
[0023]图2为电动缸的截面示意图。
[0024]图3为用以说明包括在电动缸中的应变检测单元的图，其中(a)为示出应变计安装至外筒体的状态的示例的立体图，(b)为示出连接应变计的配线的状态的示意图，并且(C)为用于表示由应变计和配线形成的惠斯通电桥的配线图。[0025]图4为用以说明调节电动缸的杆的旋转的构件的示图，其中，(a)为示出形成于杆的外表面上的槽部与设置于与外筒体压配合的衬套构件中的突出部之间的关系的立体图，
(b)为衬套构件、杆以及外筒体的截面图，(c)为作为(b)的主要部件的槽部和突出部的放大截面图，以及(d)为用于防止摆动的衬套构件、杆和外筒体的截面图。
[0026]图5为示出调节电动缸的杆的旋转的构件的另一示例的示图，并且是采用花键形状的槽部和突出部的示例的示图，其中，Ca)为示出在该改进方案中形成于杆的外表面上的槽部与设置于与外筒体压配合的衬套构件中的突出部之间的关系的立体图，以及(b)为(a)中示出的衬套构件的截面图。
[0027]图6为示出用于调节电动缸的杆的旋转的结构的再一示例的示图，并且是采用包括滑动键的结构的示例的示图，其中，(a)为示出在该改进方案中形成于杆的外表面上的槽部与键构件之间的关系的立体图，(b)为示出该键构件和外筒体的侧视图，(c)为示出该键构件、外筒体和杆构件之间的关系的从前方观察的截面图，以及(d)为示出该键构件与外筒体之间的关系的沿从杆远端侧向近端侧的方向观察的截面图。
[0028]图7为用于对图4和5中示出的衬套结构的旋转调节机构与图6中示出的滑动键结构的旋转调节机构进行比较的示图，其中，(a)为示出图6中所示的滑动键结构的旋转调节机构的截面图，以及(b)为示出图4中所示的衬套结构的旋转调节机构的截面图。
[0029]图8为用于说明作为反作用力施加至杆的沿轴线方向的载荷从杆通过螺旋机构所传递的范围的示图。
[0030]图9为示出为了说明分割系统的电动缸的优点而与分割系统的电动缸进行比较的比较示例(单一构件系统)的示图，其中，(a)为比较示例(单一构件系统)的电动缸的示意截面图，以及(b)为比较示例中的杆行程较长的情形下的示意截面图。
[0031]图10为用于说明分割系统的电动缸的优点的示图，其中，(a)为图2中示出的实施方式(二分割系统)的电动缸(标准行程)的截面示意图，以及(b)为实施方式中的杆行程较长的情形下的示意截面图。
[0032]图11为能够用于图1所示的电动缸系统中的电动缸的又一示例的示意截面图。
[0033]图12为能够用于图1所示的电动缸系统中的电动缸的再一示例的示意截面图，并且是三分割系统的电动缸的示意截面图。
[0034]图13为三分割系统的电动缸的又一不例的不意截面图。
[0035]图14为三分割系统的电动缸的另一不例的不意截面图。
[0036]图15为示出在载荷传感器设置于电动缸的杆的远端处的情形中的问题的示图。
【具体实施方式】
[0037]参照附图，对包括根据一个实施方式的电动缸I的电动缸系统(电动伺服缸系统)100进行说明。如图1所示，电动缸系统100包括电动缸1、用于控制电动缸的控制单元101以及用于安装电动缸I的系统本体框架102。
[0038]如图2所示，电动缸I包括外筒体2、杆3、轴承4、旋转轴5、螺旋机构6以及应变检测单元7。外筒体2例如为圆筒状壳体并且其在一端侧2a上包括用于固定至电动缸I的安装位置(系统本体框架102的安装部103)的固定部11。外筒体2包括能够分割和结合的至少两个或更多个分割构件。应变检测单元7设置于两个或更多个分割构件中的一个分割构件中。
[0039]具体而言,例如,外筒体2包括第一分割构件51和第二分割构件52。第一分割构件51包括固定部11并且布置于一个端侧2a上。第二分割构件52包括保持轴承4的轴承保持部13。比如为凸缘的结合部51a和52a通过比如为螺钉的紧固构件55紧固，由此，第一分割构件51和第二分割构件52被结合并且作用为外筒体2。
[0040]应变检测单元7设置于第二分割构件52中。如图11所示，应变检测单元可被构造成设置于一个端侧2a上的第一分割构件中。随后对图11所示的示例进行说明。
[0041]固定部11例如为凸缘。固定部11通过螺钉10或类似构件紧固至框架102的安装部103。电动缸I固定至该系统。
[0042]杆3构造成能够从外筒体2的一个端侧(设置有一端2a的一侧)上的开口 2b沿轴线方向伸展和收缩。杆3的伸展和收缩指的是杆3突出以从开口 2b沿轴线方向伸展以及从开口 2b向内缩回以沿轴线方向收缩(沿从外筒体2突出的部分减小的方向缩小)。
[0043]轴承4设置于另一端侧上(设置有另一端2c的一侧)并且位于外筒体2的内部上。旋转轴5由轴承4可旋转地支承并且由马达12的驱动力驱动以旋转。螺旋机构6将旋转轴5的旋转运动转换为杆3的线性运动并且传递该线性运动。应变检测单元7设置于外筒体2的外周上的设置有轴承4的位置与固定部11之间的位置。
[0044]具体而言，应变检测单元7设置于轴承4的固定部11侧上的端部4a与固定部11之间的位置。“轴承4的固定部11侧上的端部4a”指的是轴承4与轴承保持部13的位于轴承4的外周上并且保持轴承4的接触部13a接触的部分。这是由于应变检测单元7的轴线方向的位置需要为位于承受轴承4的拉伸方向的力的位置与固定部11之间的位置，以及为位于承受轴承4的压缩方向的力的位置与固定部11之间的位置。在该实施方式中，轴承保持部13为一体地设置于外筒体2的第二分割构件52中的构件并且为保持轴承4的构件。轴承保持部不限于与外筒体2 —体并且可以与外筒体2分开地设置。
[0045]应变检测单元7检测施加于外筒体2的轴承4的安装位置与固定部11之间的部分的轴线方向上的载荷，并且将载荷转换为电信号。外筒体2的第二分割构件52形成为使安装有应变检测单元7的部分52d的外径设定为小于第二分割构件52的其他部分的外径的薄的形状。安装有应变检测单元7的部分不限于薄的形状(后述的其他应变检测单元67、207,237和267同样如此)。应变检测单元7可以设置在例如具有均匀厚度的圆筒状构件中。由于第二分割构件52形成这种薄的形状，因此当在安装有应变检测单元7的部分52d中设置保护盖时，可能将外部尺寸限制得较小。需要使部分52d形成为具有足以抵抗推力的截面积的厚度以及形成为足以用应变计检测施加至外筒体2的第二分割构件52的反作用力的薄度。鉴于此，将第二分割构件52形成为薄的形状也是方便的。
[0046]应变检测单元7包括例如如图3所示地布置的多个应变计Rgl至Rg4。在图3中，为了易于理解说明，仅示出了外筒体2的第二分割构件52的形成为薄的形状的用于安装检测单元的部分52d。实际上，在部分52d的上面和下面连续地设置有相同的构件。应变检测单元7包括连接应变计Rgl至Rg4的连接配线7a，并且视需要包括端子台7b。例如，图3 (b)和图3 (c)所示的(I)和(2)之间的E表示施加的电压，以及(3)和(4)之间的eO表示输出电压。如图3 (c)所示由应变计形成惠斯通电桥，由此，输出与施加的电压成比例并且与变形成比例的电压信号。应变检测单元7的输出如图1所示被发送至控制单元101的第二控制器104。
[0047]杆3形成为旋转轴5能够通过其插入的圆筒状。杆3的外径形成为小于外筒体2的内径。螺旋机构6为滚珠丝杆。螺旋机构6可以是例如梯形螺纹或方形螺纹。梯形螺纹指的是外螺纹和内螺纹的横截面为梯形的螺纹。方形螺纹指的是外螺纹和内螺纹的横截面为矩形的螺纹。此外，可以使用承受轴向方向的载荷并将旋转运动转换为线性运动的机械元件。在此处说明的杆3中，作为滚珠丝杆的螺旋机构6的螺母构件15为一体式的。与旋转轴5 —体的外螺纹部分16与螺母构件15和滚珠17 —起构成滚珠丝杆。
[0048]在杆3的端部3a的外周上设置有沿轴向方向形成的一个或多个槽部18。如图4(a)所示，槽部18沿圆周方向等间隔地设置在三个位置中。该端部3a为杆3从外筒体2的一端侧2a上的开口 2b突出的一侧上的端部。另一方面，通过压配合(干涉配合)而配合的衬套构件19安装在外筒体2的一端侧2a的开口 2b的内侧上。在衬套构件19的内表面上，如图4 (a)和图4 (b)所示，形成有对应于槽部18的一个或多个突出部20。突出部20设置于三个位置。衬套构件19呈现包括沿轴线方向形成在圆筒的内表面上的突出部20的形状。突出部20与槽部18接合以对调节杆3的旋转。在突出部20与槽部18之间，如图4
(c)所示，形成有足以允许杆3相对于外筒体2沿轴线方向滑动的非常小的间隙。类似地，在衬套构件19的内表面与杆3的外表面之间，形成有足以允许杆3相对于外筒体2沿轴线方向滑动的非常小的间隙。如图4 (a)所示，根据电动缸系统100的构造的需要，设置用于安装夹具(例如，图1所示的压配合夹具108)的螺栓孔21。
[0049]参照图4 (a)至4 (C)说明的衬套构件19为用于旋转调节的衬套构件。此外，夕卜筒体2 (第一分割构件51)中设置有用于防止摆动的衬套构件22。如图4 (d)所示，衬套构件22形成为圆筒状并且通过压配合配合于外筒体2中。在衬套构件22的内表面与杆3的外表面之间形成有足以允许杆3相对于外筒体2滑动的非常小的间隙。如图2所示，衬套构件19和衬套构件22彼此间隔预定距离布置。衬套构件19和衬套构件22防止杆3摆动而相对于轴线倾斜。如果杆3摆动，则不能够发挥螺旋机构6的功能。换言之，在滚珠丝杆部产生不需要的力。此外，可能发生在滚珠丝杆部的部件中出现不均匀的磨损或类似情况以及螺旋机构受损的问题。衬套构件19和衬套构件22防止了这些问题。如上所述，衬套构件19既具有旋转调节功能又具有摆动防止功能。
[0050]用于旋转调节的衬套构件以及包含在电动缸I中的槽部的构造不限于上述的构造。例如，可以构造包括具有例如Jis (日本工业标准)B1601的方形花键、JIS B1603的渐开线花键或JIS B1193的球形花键的花键形状的槽部和突出部的衬套构件。例如，代替上述的槽部18和衬套构件19，电动缸I可以构造成包括图5所示的槽部28和衬套构件29。如图5 (a)所示，与槽部18类似，槽部28从端部3a沿轴线方向设置在杆3的外周上。槽部28沿圆周方向等间隔地设置在八个位置中。如图5 (a)和图5 (b)所示，在压配合到外筒体2中的衬套构件29的内表面上形成有与对应于槽部28的多个突出部30。在该实施方式中，设置八个位置中的突出部30，并且突出部30与槽部28接合以调节杆3的旋转。在突出部30与槽部28之间形成有适当的间隙。衬套构件29的内表面与杆3的外表面之间也形成有适当的间隙。杆3被允许相对于外筒体2沿轴线方向滑动。
[0051]包括在电动缸I中的旋转调节机构不限于其中使用衬套构件19和29的衬套结构。旋转调节机构可以是其中使用图6所示的滑动键的结构。具体而言，代替槽部18和衬套构件19，旋转调节机构可以设置成包括槽部32和键构件33。当旋转调节机构为滑动键结构时，需要设置仅具有与衬套构件22相同的摆动防止功能的圆筒状衬套构件34。键构件33通过螺钉构件33b安装至设置于外筒体2中的开口 33a。键构件33包括突出部33c，当键构件33安装至外筒体2时，突出部33c突出至槽部32侧。突出部33c与槽部32接合以调节杆3的旋转。在突出部33c与槽部32之间形成有足以允许杆3相对于外筒体2沿轴线方向滑动的非常小的间隙。
[0052]在旋转调节机构中，就减小电动缸I沿轴线方向的长度的角度以及简化构造的角度而言，包括衬套构件19和29的衬套结构与其中使用键构件33的滑动键结构相比更为有利。参照图7对此观点进行说明。如图7 (a)所示当采用滑动键结构时(当使用键构件33或类似结构时)，在设置于杆3中的槽部32中，衬套构件34的用于摆动防止的部分不能够用于旋转调节。另一方面，如图7 (b)所示，当采用衬套结构时(当使用衬套构件19或类似结构时)，设置于杆3中的槽部18的直至其远端部能够用于旋转调节。因此，当使用衬套结构时，轴线方向的尺寸能够减小如图7所示的LI。
[0053]顺带地，马达12包括马达本体37、输出轴38以及编码器39。电动缸I包括将马达12的输出轴38的转矩传递至旋转轴5的传动机构40。传动机构40包括连接至输出轴38的定时轮41、连接至旋转轴5的定时轮42以及绕着定时轮41和42缠绕的定时皮带43。传动机构40能够将输出轴38的转矩传递至旋转轴5。当转矩传递至旋转轴5时，能够通过改变定时轮41与42的直径尺寸之间的关系来以期望的减速率使旋转轴5减速或加速。旋转轴5构造成利用外筒体2 (轴承保持部13)和传动机构40中的多个轴承46承受沿旋转方向的力。轴承46即所谓的径向轴承。另一方面，上述的轴承4构造成承受施加至旋转轴5的推力。轴承4即所谓的止推轴承并且通过轴承螺母47与旋转轴5成为一体。轴承4配合到轴承保持部13中。
[0054]马达12布置成将输出轴38设定为平行于旋转轴5，并且设置于输出轴38相对于外筒体2与轴线方向正交的位置中。具体而言，马达12布置成使输出轴38和旋转轴5彼此不一致并且作为整体形成U形。换言之，旋转轴5和输出轴38布置成相对于传动机构40面向相同的方向。因此，外筒体2和马达本体37能够布置在沿轴线方向重叠的位置中。换言之，能够减小整个设备沿轴线方向的尺寸。在电动缸I中，在不设置传动机构40的情况下，输出轴38和旋转轴5可以布置成彼此一致(彼此位于延长线上)并且可以布置成作为整体形成I形。在该情形中，不需要传动机构40。然而，在参照图2说明的电动缸中，整个设备沿轴线方向的尺寸能够设定得更小。鉴于此观点，该电动缸是有利的。马达12和传动机构40通过螺栓48 —体地固定。外筒体2和传动机构40通过螺栓49 一体地固定。
[0055]在旋转轴5与传动机构40之间布置有减速齿轮44。由于电动缸I包括减速齿轮44，因此电动缸I能够使旋转轴5以期望的力和速度旋转，并且以期望的推力和速度插入和推出杆3。如果电动缸I仅依靠传动机构40的减速,则有可能使传动机构的轮的尺寸增大并且整个设备的尺寸过度地增大。然而，由于电动缸I包括减速齿轮44，因此可以解决这种问题并且能够减小设备的尺寸。减速齿轮还能够布置在马达12与传动机构40之间。然而，如图2所示，通过将减速齿轮布置在旋转轴5与传动机构40之间，能够获得下述效果。具体而言，当减速齿轮布置于马达12侧上时，马达12的端部(在图2中，为下端部)设定成更靠近电动缸系统100的系统本体框架102侧。为了整个系统的方便性，在一些情形中，期望执行设计变更以将作为外筒体2的安装部的固定部11移动至传动机构40侧(在图2中，为上侧)。然而，当减速齿轮布置于马达12侧上时，马达12与本体框架102干涉，并且不能够执行设计变更。换言之，整个系统的自由度降低。在图2所示的电动缸I中，由于减速齿轮44布置在旋转轴5与传动机构40之间，因此能够防止出现该问题，即，能够提高电动缸系统100的整个系统的自由度。
[0056]根据上述电动缸1，例如如图8所示，当工件120被冲压时，冲压的冲压载荷Xl变为反作用力并且如由箭头X2至X8所示地通过各构件传递。在固定于固定部11中的外筒体2的由箭头Yl所示的部分中产生拉伸力。当使用电动缸I以沿与图8中的方向相反的方向施加力时，反作用力传递通过由箭头X2至X5所示的部分中的构件。反作用力从轴承4的固定部11侧上的端部4a沿图中的向下方向传递至轴承保持部13的接触部13a。在固定于固定部11中的外筒体2的由箭头Y2表示的部分中产生压缩力。如图2所示，应变检测单元7位于图2所示的滚珠丝杆的螺母构件15的外侧上，即，设置于在轴承4的固定部11侧上的端部4a与固定部11之间的位置。因此，当考虑施加由Yl表示的拉伸力的范围以及当考虑施加由Y2表示的压缩力的范围时，应变检测单元7能够检测施加至杆3的沿轴线方向的载荷(反作用力)。
[0057]在电动缸I中，鉴于电动缸特有的结构以及鉴于外筒体2中不产生除反作用力以外的外力，应变检测单元7可以设置于外筒体2的拉伸力和压缩力均被施加为反作用力的部分。换言之，用作外壳的外筒体2也用作应变检测单元的安装部，以实现电动缸I的构造的简化以及实现沿轴线方向的载荷检测。
[0058]如上所述，电动缸I包括外筒体2、杆3、轴承4、旋转轴5、螺旋机构6以及应变检测单元7，并且能够由设置于外筒体2 (第二分割构件52)中的应变检测单元7进行载荷检测。因此，不需要单独地设置载荷传感器或类似部件，并且能够实现电动缸I的构造的简化。
[0059]在电动缸I中，例如也无需设置当载荷传感器设置于杆的远端处时所需的输出电缆(为使可移动侧上的端部与杆的远端一起移动而具有垂度的输出电缆)。还能够防止由于电缆的重复弯曲而引起的比如断裂的故障。因此，在需要载荷检测时，电动缸I能够简化构造并且减小沿轴线方向的长度，以减小设备的尺寸。
[0060]此外，电动缸I能够实现包括电动缸I的电动缸系统100中的构造(系统构造)的灵活性。换言之，通过减小沿轴线方向的长度以及减小电动缸自身的尺寸实现整个系统的灵活的外部构造。
[0061]进一步地，在电动缸I中，外筒体2可以包括能够被分割和结合的第一分割构件51和第二分割构件52，并且应变检测单元7可以设置于第一分割构件和第二分割构件中的一个分割构件(第二分割构件52)中。这样，由于采用二分割系统，电动缸I实现了“交付期限的缩短”。关于这一点，参照图9和10对二分割系统与不包括分割构件的单一构件系统进行比较和说明。
[0062]图9中示出的电动缸501为对比性示例。外筒体502采用单一构件系统。除了外筒体502的系统不同并且轴承保持构件513与外筒体502分开地设置之外，电动缸501具有与电动缸I的构造相同的构造。因此，相同的部件由相同的附图标记和符号表示，并且省略对部件的详细说明。如图9所示，电动缸501包括外筒体502、杆3、轴承4、旋转轴5、螺旋机构6以及应变检测单元507。
[0063]外筒体502例如为圆筒状外壳。外筒体502在一个端侧502a上包括用于固定至电动缸501的安装位置的固定部11 (系统本体框架102的安装部103)。外筒体502由金属材料削制而成，以便由包括固定部11的所谓的一体物体(单一构件)形成。应变检测单元507构造为与应变检测单元7相同。
[0064]与电动缸I相同，图9所示的电动缸501能够简化构造并且减小沿轴线方向的长度以实现设备的尺寸的减小。然而，当考虑到交付期限时，出现如下问题。外筒体502的制造包括外筒体502自身的制造步骤以及将用作应变检测单元507的应变计粘附至外筒体502的步骤。由于需要独立地执行这些步骤，因此与其他部件相比外筒体502的制造进度较长。如果行程(杆的可用长度)为标准规格，若库存有这种外筒体502，则能够缩短制造进度。然而，例如在图9 (b)中所示的长行程规格的电动缸的情形下，或相反地，在短行程规格的电动缸的情形中，保有对应所有长度的库存是不现实的并且难以缩短制造进度。因此，直至完成前的制造进度较长并且难以缩短交付期限。
[0065]另一方面，在图2所示的电动缸I的情形中，如图10 (a)和图10 (b)所示，即便行程不同，如果设置有应变检测单元7的第二分割构件52的长度设定为相同，则能够通过保持这种第二分割构件52的库存而缩短交付期限。换言之，由于仅需根据行程制造远端侧上的第一分割构件51、滚珠丝杆轴以及杆，因此能够减少部件的制造步骤。这是因为第一分割构件51原本就具有比包括应变检测单元7的第二分割构件52更短的交付期限。如上所述，在电动缸I中，外缸体2包括至少两个或更多个分割构件51和52，应变检测单元设置于两个或更多个分割构件中的一个分割构件52中。因此，能够缩短生产(制造)电动缸所需的时间。
[0066]在电动缸I的情形中，还具有的优点是，即使载荷传感器中出现故障，也仅需更换第二分割构件52。另外，还具有的优点是，即使用于旋转调节的衬套构件19或类似部件出现磨损或故障，也仅需要更换第一分割构件51。虽然部件的数量由于外筒体2包括两个构件而增加，但由于相应构件(第一分割构件51和第二分割构件52)的长度减小，因此易于制造。这样，电动缸I能够实现交付期限的缩短以及能够实现保养和维修成本的降低。
[0067]接着，对包括该电动缸I的电动缸系统100进行说明。如图1所示，设置于电动缸系统100中的控制单元101包括接收来自应变检测单元7的检测信号的第一控制器104、根据周边机器或作业状态而执行操作指示的第二控制器105以及对马达12进行驱动控制并且接收来自马达12的编码器39的信号的马达驱动器106。
[0068]马达驱动器106基于来自第一控制器104的运行状态的指令对马达12的执行旋转控制(旋转指令)。马达驱动器106接收来自编码器39的多个编码器脉冲的信号并且将包括该接收的信息的关于马达12的各种信息传递至第一控制器104。第一控制器104接收来自编码器39的信息并且接收来自应变检测单元7的沿轴线方向施加至杆3的载荷的检测输出信号，即，接收与载荷(推力)成比例的输出。第二控制器105为可编程逻辑控制器。第二控制器105接收来自第一控制器104的各种信息，并且根据部件被插入或移除的周边设备以及作业状态向第一控制器104发出例如操作指令。第一控制器104随时监测杆3的位置以及施加至杆3的沿轴线方向的载荷，设定并计算下一个控制周期的运行状态，并且执行用于马达驱动器106的指令(控制)。如上所述，控制单元101基于来自马达12的解码器39的信号以及来自用作载荷检测装置(载荷检测单元)的应变检测单元7的信号来控制电动缸12。
[0069]电动缸系统100包括电动缸I和用于控制电动缸I的控制单元10。如上所示，电动缸I包括外筒体2、杆3、轴承4、旋转轴5、螺旋机构6以及应变检测单元7,螺旋机构6将旋转轴5的旋转运动转换成杆3的线性运动并传递该线性运动，应变检测单元7用作用于在载荷通过螺旋机构6从杆3传递的位置检测施加至杆3的沿轴线方向的载荷的载荷检测装置。控制单元101可以构造成基于来自马达I的编码器39的信号以及来自载荷检测装置(应变检测单元7)的信号来控制电动缸I。电动缸系统100使系统构造简化且灵活并且可以进行载荷检测和位置检测。
[0070]具体而言，在电动缸系统100中，用作载荷检测装置的应变检测单元7在载荷通过螺旋机构从杆3传递的位置对施加至杆3的沿轴线方向的载荷进行检测。因此，无需在杆3的远端处设置载荷传感器，并且能够简化电动缸系统100的构造。换言之，不是将载荷检测装置设置在执行伸展和收缩动作的杆3中，而是可以设置在也被视为固定侧的外筒体2侧上。也无需设置当载荷传感器设置于杆的远端处时所需的输出电缆或类似部件。能够防止由于重复弯曲引起的例如这种电缆的断裂的故障。因此，在需要载荷检测和位置检测的系统中，能够简化系统的构造并且减小系统的尺寸。实现了系统构造的灵活性以及整个系统的灵活的外部构造。
[0071]由于在电动缸系统100中采用电动缸1，因此电动缸系统100也具有上述电动缸I自身的有益效果。用于该电动缸系统100中的电动缸不限于上述电动缸I。可以使用如图11所示的电动缸61。
[0072]接着，对能够用于电动缸系统100的电动缸61进行说明。除了应变检测单元67设置于远端侧(一个端侧62a)上的第一分割构件71中之外，电动缸61与电动缸I相同。因此，相同的部分(部件)由相同的附图标记和符号表示并且省略对这些部分的详细说明。
[0073]具体而言，如图11所示，电动缸61包括外筒体62、杆3、轴承4、旋转轴5、螺纹机构6以及应变检测单元67。外缸体62包括第一分割构件71和第二分割构件72。第一分割构件72包括固定部11并且布置于一个端侧62a上。第二分割构件72包括保持轴承4的轴承保持部13。例如为凸缘的结合部71a和72a由例如为螺栓的紧固构件75紧固，由此第一分割构件71和第二分割构件72被结合并且用作外筒体62。
[0074]应变检测单元67设置于第一分割构件71中。除应变检测单元67设置于第一分割构件71中之外，应变检测单元67具有与上述的应变检测单元7的构造相同的构造。外筒体62的第一分割构件71形成为薄的形状，其中安装应变检测单元67的部分的外径设定为小于第一分割构件71的其他部分的外径。
[0075]如上所述，电动缸61包括外筒体62、杆3、轴承4、旋转轴5、螺旋机构6以及应变检测单元67。能够由设置于外筒体62 (第一分割构件71)中的应变检测单元67进行载荷检测。因此，无需单独地设置载荷传感器或类似部件，并且能够实现电动缸61的构造的简化。
[0076]此外，减小了电动缸61沿轴线方向的长度，从而实现了设备的尺寸的减小、交覆期限的缩短并且实现了电动缸系统100的灵活的外部构造。由于应变检测单元67位于远端侧上的第一分割构件71中，因此用于更换的工作较少。[0077]用于电动缸系统100中的电动缸不限于电动缸I和61中的二分割系统,并且可以是三分割系统。例如，电动缸可以是如图12至14中所示的电动缸201、231和261。接下来对电动缸201、231和261进行说明。但是，由于除了采用三分割系统之外，电动缸201、231和261与上述的电动缸I相同，因此相同的部分(部件)由相同的附图标记和符号表示，并且省略对这些部分的详细说明。
[0078]图12中所示的电动缸201包括外筒体202、杆3、轴承4、旋转轴5、螺旋机构6以及应变检测单元207。外筒体202包括能够分割和结合的至少两个分割构件。应变检测单元207设置于两个或更多个分割构件中的一个分割构件中。
[0079]具体而言，例如，外筒体202包括第一分割构件211、第二分割构件212以及第三分割构件213。第一分割构件211包括固定部11并且布置于一个端侧202a上。第三分割构件213包括保持轴承4的轴承保持部13，并且布置于另一端侧202c上。第二分割构件212布置在第一分割构件211与第三分割构件213之间。
[0080]例如为凸缘的结合部211a和212a由例如为螺栓的紧固构件215紧固，由此，第一分割构件211和第二分割构件212结合。例如为凸缘的结合部212b和213b由例如为螺栓的紧固构件216紧固，由此，第二分割构件212和第三分割构件213结合。因此，第一至第三分割构件211、212和213用作外筒体202。
[0081]应变检测单元207设置于第二分割构件212中。除应变检测单元207设置于第二分割构件212中之外，应变检测单元207具有与上述的应变检测单元7的构造相同的构造。外筒体202的第二分割构件212形成为薄的形状，其中安装有应变检测单元207的部分212d的外径设定为小于第二分割构件212的其他部分的外径。
[0082]如上所述，电动缸201包括外筒体202、杆3、轴承4、旋转轴5、螺旋机构6以及应变检测单元207。能够由设置于外筒体202 (第二分割构件202)中的应变检测单元207执行载荷检测。因此，无需单独地设置载荷传感器以及类似部件，并且能够实现电动缸201的构造的简化。
[0083]如在上述的二分割系统中，三分割系统的电动缸201与图9所示的单一构件系统相比实现交付期限的缩短。电动缸系统201能够实现保养和维修成本的降低。与二分割系统的电动缸I相比，三分割系统的电动缸201中的部件增加。然而，由于相应构件(第一至第三分割构件211、212和213)的长度减小，因此易于加工。
[0084]图13中所示的电动缸231包括外筒体232、杆3、轴承4、旋转轴5、螺旋机构6以及应变检测单元237。外筒体232包括第一分割构件241、第二分割构件242以及第三分割构件243。第一分割构件241包括固定部11并且布置于一个端侧232a上。第三分割构件243包括保持轴承4的轴承保持部13，并且布置于另一端侧232c上。第二分割构件242布置在第一分割构件241与第三分割构件243之间。
[0085]例如为凸缘的结合部241a和242a由例如为螺栓的紧固构件245紧固，由此，第一分割构件241和第二分割构件242结合。例如为凸缘的结合部242b和243b由例如为螺栓的紧固构件246紧固，由此，第二分割构件242和第三分割构件243结合。因此，第一至第三分割构件241、242和243用作外筒体232。
[0086]应变检测单元237设置于第一分割构件241中。除应变检测单元237设置于第一分割构件241中之外，应变检测单元237具有与上述的应变检测单元7和207的构造相同的构造。外筒体232的第一分割构件241形成为薄的形状，其中安装有应变检测单元237的部分241d的外径设定为小于第一分割构件241的其他部分的外径。
[0087]如上所述，电动缸231包括外筒体232、杆3、轴承4、旋转轴5、螺旋机构6以及应变检测单元237。能够由设置于外筒体232 (第一分割构件241)中的应变检测单元237执行载荷检测。因此，无需单独地设置载荷传感器或类似部件，并且能够实现电动缸231的构造的简化。
[0088]图14中所示的电动缸261包括外筒体262、杆3、轴承4、旋转轴5、螺旋机构6以及应变检测单元267。外筒体262包括第一分割构件271、第二分割构件272以及第三分割构件273。第一分割构件271包括固定部11并且布置于一个端侧262a上。第三分割构件273包括保持轴承4的轴承保持部13，并且布置于另一端侧262c上。第二分割构件272安装成使其主要部分272b布置在第一分割构件271与第三分割构件273之间。
[0089]例如为凸缘的结合部271a和272a由例如为螺栓的紧固构件275紧固，由此，第一分割构件271和第二分割构件272结合。例如为凸缘的结合部272b和273b由例如为螺栓的紧固构件276紧固，由此，第二分割构件272和第三分割构件273结合。因此，第一至第三分割构件271、272和273用作外筒体262。
[0090]第二分割构件272包括相对于与第一分割构件271的紧固位置位于一端侧262a的圆筒状部分272a。圆筒状部分272a相对于固定部11 一直设置到一端侧262a上的位置，并且相对于固定部11在一端侧262a上的位置中调节杆3的旋转。具体而言，通过压配合(干涉配合)来配合的衬套构件19安装于外筒体262(第二分割构件272的圆筒状部分272a)的一端侧262a上的开口 262b 的内侧上。如上文参照图4所说明的，该衬套构件19与杆3的槽部18接合以调节杆3的旋转。第一分割构件271设置成包围第二分割构件272的圆筒状构件272a的外侧。
[0091]应变检测单元267设置于第一分割构件271中。除应变检测单元267设置于第一分割构件271中之外，应变检测单元267具有与上述的应变检测单元7和207的构造相同的构造。外筒体262的第一分割构件271形成为薄的形状，其中安装有应变检测单元267的部分271d的外径设定为小于第一分割构件271的其他部分的外径。
[0092]如上所述，电动缸261包括外筒体262、杆3、轴承4、旋转轴5、螺旋机构6以及应变检测单元267。能够由设置于外筒体262 (第一分割构件271)中的应变检测单元267执行载荷检测。因此，无需单独地设置载荷传感器或类似部件，并且能够实现电动缸261的构造的简化。
[0093]如上所述，减小了电动缸201、231和261沿轴线方向的长度以实现设备的尺寸的减小、交付期限的缩短以及实现电动缸系统100的灵活的外部构造。
[0094]附图标记列表
[0095]I…电动缸；2…外筒体；3…杆；4…轴承；5…旋转轴；6…螺旋机构；7…应变检测单兀;11…固定部;100…电动缸系统
【权利要求】
1.一种电动缸,包括: 外筒体，所述外筒体在一端侧上包括用于固定至安装位置的固定部； 杆，所述杆构造成能够从所述外筒体的所述一端侧上的开口沿轴线方向伸展和收缩； 轴承，所述轴承设置在所述外筒体的另一端侧上并且设置在所述外筒体的内部； 旋转轴，所述旋转轴由所述轴承可旋转地支承并且由马达的驱动力驱动以旋转； 螺旋机构，所述螺旋机构构造成将所述旋转轴的旋转运动转换成所述杆的线性运动并且传递所述线性运动；以及 应变检测单元，所述应变检测单元设置在所述外筒体的外圆周上的设置有轴承的位置与所述固定部之间的位置，其中 所述外筒体包括能够被分割和结合的至少两个或更多个分割构件，以及 所述应变检测单元设置在所述两个或更多个分割构件中的一个分割构件中。
2.根据权利要求1所述的电动缸,其中 所述外筒体包括第一分割构件和第二分割构件， 所述第一分割构件包括所述固定部并且布置在所述一端侧上，以及 所述第二分割构件包括保持所 述轴承的轴承保持部。
3.根据权利要求2所述的电动缸，其中，所述应变检测单元设置在所述第二分割构件中。
4.根据权利要求2所述的电动缸，其中，所述应变检测单元设置在所述第一分割构件中。
5.根据权利要求3所述的电动缸，其中，所述外筒体形成为薄的形状，在所述薄的形状中，安装有所述应变检测单元的部分的外径设定为较小。
6.根据权利要求5所述的电动缸，还包括设置在所述马达与所述旋转轴之间的减速齿轮。
7.根据权利要求6所述的电动缸,还包括传动机构,所述传动机构构造成将所述马达的输出轴的转矩传递至所述旋转轴，其中 所述马达设置成将所述输出轴设定为平行于所述旋转轴，并且所述马达设置在相对于所述外筒体与所述轴线方向正交的位置中，以及 所述减速齿轮布置在所述旋转轴与所述传动机构之间。
8.根据权利要求1所述的电动缸,其中 所述外筒体包括第一分割构件、第二分割构件以及第三分割构件； 所述第一分割构件包括固定部并且布置在所述一端侧上， 所述第三分割构件包括保持所述轴承的轴承保持部并且布置在所述另一端侧上，以及 所述第二分割构件布置在所述第一分割构件与所述第三分割构件之间。
9.根据权利要求8所述的电动缸，其中，所述应变检测单元设置在所述第二分割构件中。
10.根据权利要求8所述的电动缸，其中，所述应变检测单元设置在所述第一分割构件中。
11.根据权利要求10所述的电动缸，其中， 所述第二分割构件包括位于相对于与所述第一分割构件的紧固位置的一端侧上的圆筒状部分， 所述圆筒状部分相对于所述固定部一直设置到所述一端侧上的位置，并且所述圆筒状部分相对于所述固定部在所述一端侧上的位置中调节所述杆的旋转，以及 所述第一分割构件设置成包围所述第二分割构件的所述圆筒状部分的外侧。
12.—种电动缸系统,包括: 根据权利要求1至11中的任一项所述的电动缸；以及 控制单元,所述控制单元构造成控制所述电动缸。
【文档编号】F16H25/20GK103797275SQ201280044939
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年2月28日 优先权日:2011年9月14日
【发明者】古川恭治, 高木茂之 申请人:新东工业株式会社