RU2846859C2

RU2846859C2 - Electric linear drive

Info

Publication number: RU2846859C2
Application number: RU2023123649A
Authority: RU
Inventors: Кадзухиро МУРАУТИ
Original assignee: Кокусай Кейсокуки Кабусики Кайся
Priority date: 2021-02-15
Filing date: 2022-02-10
Publication date: 2025-09-17

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: electric linear actuator includes an external cylinder, an electric motor connected to the external cylinder, a ball screw that allows the rotation output by the electric motor to be converted, into linear movement in a predetermined direction, and a spline joint transmitting only the linear movement in the predetermined direction. Ball screw comprises screw shaft engaged with motor shaft and first nut fitted on screw shaft. Spline joint includes a splined shaft connected to the first nut and a second nut connected to the outer cylinder and mounted on the splined shaft. Further, outer cylinder has a cover for closing the opening of the outer cylinder at one end in said predetermined direction and a connecting part that is located in the space between the cover and the electric motor in said predetermined direction, which connects the cover and the bracket on the opposite to the load side of the electric motor.

EFFECT: high response rate of the drive.

8 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

[0001] Настоящее изобретение относится к электрическому линейному приводу.[0001] The present invention relates to an electric linear actuator.

Уровень техникиState of the art

[0002] В качестве механизма для реализации промышленного манипулятора или многоосевого устройства для испытания на виброустойчивость известен параллельный механизм (механизм шарнирного параллелограмма), в котором множество тяг соединяются параллельно. В одном типе параллельного механизма линейный привод, который выводит линейное перемещение, используется в качестве приводящего устройства.[0002] A parallel mechanism (articulated parallelogram mechanism), in which multiple rods are connected in parallel, is known as a mechanism for implementing an industrial manipulator or a multi-axis vibration testing device. In one type of parallel mechanism, a linear actuator that outputs linear motion is used as the driving device.

[0003] Патентный документ 1 раскрывает устройство для испытания на виброустойчивость, в котором используется параллельный механизм. В параллельном механизме, раскрытом в патентном документе 1, гидравлический цилиндр, имеющий отличную быстроту ответной реакции (например, имеющий скорость частоты ответной реакции 100 Гц или более), используется в качестве привода.[0003] Patent Document 1 discloses a vibration resistance testing device that uses a parallel mechanism. In the parallel mechanism disclosed in Patent Document 1, a hydraulic cylinder having excellent response speed (for example, having a response frequency speed of 100 Hz or more) is used as a drive.

Документ предшествующего уровня техникиPrior art document

Патентный документPatent document

[0004] [Патентный документ 1] Публикация японской патентной заявки № 2016-121961[0004] [Patent Document 1] Japanese Patent Application Publication No. 2016-121961

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Проблема, которая должна быть решена изобретениемThe problem to be solved by the invention

[0005] Гидравлический привод требует наличия системы подачи гидравлического давления, включающей в себя масляный резервуар и гидравлический насос, и существует проблема в том, что затраты на установку и техническое обслуживание системы подачи гидравлического давления являются высокими. Кроме того, гидравлическая система имеет проблемы, такие как загрязнение окружающей среды вследствие утечки масла, риск воспламенения рабочего масла и низкая энергоэффективность.[0005] A hydraulic drive requires a hydraulic pressure supply system, which includes an oil reservoir and a hydraulic pump. The installation and maintenance costs of the hydraulic pressure supply system are high. Furthermore, the hydraulic system has problems such as environmental pollution due to oil leakage, the risk of operating oil ignition, and low energy efficiency.

[0006] Настоящее изобретение выполнено с учетом вышеупомянутых обстоятельств, и целью настоящего изобретения является предоставление электрического линейного привода, имеющего отличную быстроту ответной реакции.[0006] The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an electric linear actuator having excellent response speed.

Средство для решения проблемыA remedy for the problem

[0007] Согласно варианту осуществления настоящего изобретения предложен электрический линейный привод, включающий в себя внешний цилиндр, электродвигатель (электродвигатель), присоединенный к внешнему цилиндру, шариковый винт, выполненный с возможностью преобразования вращательного перемещения, выводимого посредством электродвигателя, в линейное перемещение в заданном направлении, и шлицевое соединение для передачи только линейного перемещения в заданном направлении, при этом шариковый винт включает в себя винтовой вал, связанный с валом электродвигателя; и первую гайку, установленную на винтовой вал, и при этом шлицевое соединение включает в себя шлицевой вал, соединенный с первой гайкой, и вторую гайку, присоединенную к внешнему цилиндру и установленную на шлицевой вал.[0007] According to an embodiment of the present invention, an electric linear actuator is provided, including an outer cylinder, an electric motor (electric engine) connected to the outer cylinder, a ball screw configured to convert rotational movement output by the electric motor into linear movement in a given direction, and a splined connection for transmitting only linear movement in a given direction, wherein the ball screw includes a screw shaft connected to the shaft of the electric motor; and a first nut mounted on the screw shaft, and wherein the splined connection includes a splined shaft connected to the first nut, and a second nut connected to the outer cylinder and mounted on the splined shaft.

[0008] Вышеописанный электрический линейный привод может включать в себя подшипник, который поддерживает с возможностью вращения вал, который передает вращательное перемещение, внешний цилиндр может иметь цилиндрическое основание, кронштейн на стороне нагрузки электродвигателя может быть прикреплен к одной концевой части основания, а подшипник может быть прикреплен к другой концевой части основания.[0008] The above-described electric linear actuator may include a bearing that rotatably supports a shaft that transmits rotational movement, the outer cylinder may have a cylindrical base, the bracket on the load side of the electric motor may be attached to one end portion of the base, and the bearing may be attached to the other end portion of the base.

[0009] Вышеописанный электрический линейный привод может включать в себя соединение, которое соединяет вал электродвигателя и винтовой вал вместе, и винтовой вал может поддерживаться подшипником.[0009] The above-described electric linear actuator may include a joint that connects the motor shaft and the screw shaft together, and the screw shaft may be supported by a bearing.

[0010] В вышеописанном электрическом линейном приводе отверстие, проходящее в заданном направлении и приспособленное для размещения одной концевой части винтового вала, может быть сформировано на одной торцевой стороне шлицевого вала, присоединенного к первой гайке.[0010] In the above-described electric linear actuator, a hole extending in a predetermined direction and adapted to receive one end portion of a screw shaft may be formed on one end side of a spline shaft connected to the first nut.

[0011] В вышеописанном электрическом линейном приводе внешний цилиндр может иметь множество цилиндрических частей, скомпонованных в заданном направлении и соединенных вместе.[0011] In the above-described electric linear actuator, the outer cylinder may have a plurality of cylindrical parts arranged in a predetermined direction and connected together.

[0012] В вышеописанном электрическом линейном приводе, множество цилиндрических частей могут включать в себя часть для размещения электродвигателя, которая размещает электродвигатель, основание, часть для размещения шарикового винта, которая размещает шариковый винт, и часть для размещения шлицевого соединения, которая размещает шлицевое соединение, и часть для размещения электродвигателя, основание, часть для размещения шарикового винта и часть для размещения шлицевого соединения могут быть скомпонованы в таком порядке в заданном направлении и соединены вместе.[0012] In the above-described electric linear actuator, the plurality of cylindrical parts may include a motor accommodating part that accommodates an electric motor, a base, a ball screw accommodating part that accommodates a ball screw, and a spline accommodating part that accommodates a spline, and the motor accommodating part, the base, the ball screw accommodating part, and the spline accommodating part may be arranged in such an order in a predetermined direction and connected together.

[0013] В вышеописанном электрическом линейном приводе, внешний цилиндр может иметь крышку, которая закрывает проем части для размещения электродвигателя, и соединительную часть, которая соединяет крышку и кронштейн на противоположной нагрузке стороне электродвигателя.[0013] In the above-described electric linear actuator, the outer cylinder may have a cover that covers the opening of the portion for accommodating the electric motor, and a connecting portion that connects the cover and the bracket on the side of the electric motor opposite the load.

[0014] В вышеописанном электрическом линейном приводе, кронштейны на стороне нагрузки и противоположной нагрузке стороне электродвигателя могут быть прикреплены к внешнему цилиндру.[0014] In the above-described electric linear actuator, brackets on the load side and the opposite load side of the electric motor may be attached to the outer cylinder.

[0015] В вышеописанном электрическом линейном приводе, номинальная выходная мощность электродвигателя может быть 3 кВт или более, и инерционный момент вращающегося фрагмента электродвигателя может быть 0,01 кг⋅м² или менее. [0015] In the above-described electric linear actuator, the rated output power of the electric motor may be 3 kW or more, and the inertial moment of the rotating portion of the electric motor may be 0.01 ^kg⋅m2 or less.

Действие изобретенияThe action of the invention

[0016] Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, предложен электрический линейный привод, имеющий отличную быстроту ответной реакции.[0016] According to an embodiment of the present invention, an electric linear actuator having excellent response speed is provided.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

[0017] Фиг. 1 является внешним видом электрического линейного привода согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.[0017] Fig. 1 is an external view of an electric linear actuator according to one embodiment of the present invention.

Фиг. 2 является схемой, показывающей внутреннюю конструкцию электрического линейного привода согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 2 is a diagram showing the internal structure of an electric linear actuator according to one embodiment of the present invention.

Фиг. 3 является схемой, показывающей внутреннюю конструкцию электрического линейного привода согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 3 is a diagram showing the internal structure of an electric linear actuator according to one embodiment of the present invention.

Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention

[0018] Далее в данном документе, варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на чертежи. В последующем описании, одни и те же или соответствующие объекты обозначаются одинаковыми или соответствующими ссылочными номерами, и их избыточное описание будет пропущено. На чертежах, когда множество объектов, имеющих общий ссылочный номер, показаны, все из множества объектов не обозначаются обязательно ссылочным номером, и, таким образом, обозначение ссылочным номером для некоторых из множества объектов, соответственно, пропускается.[0018] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding objects are designated by the same or corresponding reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In the drawings, when a plurality of objects having a common reference numeral are shown, all of the plurality of objects are not necessarily designated by a reference numeral, and thus designation by a reference numeral for some of the plurality of objects is accordingly omitted.

[0019] Электрический линейный привод 1 согласно варианту осуществления настоящего изобретения, описанному ниже, является электрическим исполнительным устройством, приспособленным для вывода возвратно-поступательного линейного движения. Хотя электрический линейный привод 1 согласно настоящему варианту осуществления является приводом общего назначения, он подходит в качестве источника привода для параллельных механизмов, таких как робот-манипулятор, станок, многоосевое устройство для испытания на виброустойчивость и платформа Стюарта, используемая в качестве механизма для симулятора полета, и т.п.[0019] The electric linear actuator 1 according to the embodiment of the present invention described below is an electric actuator adapted to output a reciprocating linear motion. Although the electric linear actuator 1 according to the present embodiment is a general-purpose actuator, it is suitable as a drive source for parallel mechanisms such as a robot manipulator, a machine tool, a multi-axis vibration test device, and a Stewart platform used as a mechanism for a flight simulator, and the like.

[0020] Фиг. 1 является внешним видом электрического линейного привода 1 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 и 3 являются схемами, показывающими внутреннюю конструкцию электрического линейного привода 1.[0020] Fig. 1 is an external view of an electric linear actuator 1 according to one embodiment of the present invention. Figs. 2 and 3 are diagrams showing the internal structure of the electric linear actuator 1.

[0021] Как показано на фиг. 2, электрический линейный привод 1 включает в себя неподвижную часть 1F и подвижную часть 1M, приспособленную для перемещения взад и вперед (т.е., линейного возвратно-поступательного перемещения) в продольном направлении относительно неподвижной части 1F. Электрический линейный привод 1 растягивается и сокращается благодаря подвижной части 1M, перемещающейся взад и вперед. Фиг. 2 показывает сокращенное состояние электрического линейного привода 1, а фиг. 3 показывает растянутое состояние электрического линейного привода 1.[0021] As shown in Fig. 2, the electric linear actuator 1 includes a fixed part 1F and a movable part 1M adapted to move back and forth (i.e., a linear reciprocating movement) in the longitudinal direction relative to the fixed part 1F. The electric linear actuator 1 is extended and contracted due to the movable part 1M moving back and forth. Fig. 2 shows a contracted state of the electric linear actuator 1, and Fig. 3 shows an extended state of the electric linear actuator 1.

[0022] На фиг. 2 и 3, направление слева-направо определяется как направление оси Z, а направление снизу-вверх определяется как направление оси X, и направление, перпендикулярное поверхности бумаги сзади-вперед, определяется как направление оси Y. Направление оси Z является направлением, в котором подвижная часть 1M перемещается взад и вперед. Положительное направление оси Z называется передним или направленным вперед направлением, а отрицательное направление оси Z называется задним или направленным назад направлением. Направление оси Z, в котором подвижная часть 1M перемещается взад и вперед, называется рабочим направлением электрического линейного привода 1.[0022] In Fig. 2 and 3, the left-right direction is defined as the Z-axis direction, and the bottom-up direction is defined as the X-axis direction, and the direction perpendicular to the paper surface from back to front is defined as the Y-axis direction. The Z-axis direction is the direction in which the movable part 1M moves back and forth. The positive direction of the Z-axis is called the front or forward direction, and the negative direction of the Z-axis is called the rear or backward direction. The Z-axis direction in which the movable part 1M moves back and forth is called the working direction of the electric linear actuator 1.

[0023] Как показано на фиг. 3, электрический линейный привод 1 включает в себя внешний цилиндр 10, двигатель 20 (электродвигатель), имеющий основную часть 21 (статор), присоединенную к внешнему цилиндру 10, коленно-рычажное соединение 70 (шарнир), присоединенное к внешнему цилиндру 10, подшипник 40, который поддерживает с возможностью вращения вал (в настоящем варианте осуществления, винтовой вал 51, который будет описан позже), который передает мощность двигателя 20, шариковый винт 50, который преобразует вращательное перемещение, выводимое от двигателя 20, в линейное перемещение, соединение 30, которое соединяет вал 22 двигателя 20 и винтовой вал 51, и шлицевое соединение 60 и сферическое соединение 80, которые передают линейное перемещение, выводимое от шарикового винта 50.[0023] As shown in Fig. 3, the electric linear actuator 1 includes an outer cylinder 10, a motor 20 (electric motor) having a main part 21 (stator) connected to the outer cylinder 10, a toggle joint 70 (hinge) connected to the outer cylinder 10, a bearing 40 that rotatably supports a shaft (in the present embodiment, a screw shaft 51, which will be described later) that transmits the power of the motor 20, a ball screw 50 that converts the rotational movement output from the motor 20 into a linear movement, a joint 30 that connects the shaft 22 of the motor 20 and the screw shaft 51, and a spline joint 60 and a spherical joint 80 that transmit the linear movement output from the ball screw 50.

[0024] Внешний цилиндр 10 имеет первую цилиндрическую часть 11 (часть для размещения двигателя), которая размещает двигатель 20, вторую цилиндрическую часть 12 (основание), к которой двигатель 20 и подшипник 40 присоединяются, третью цилиндрическую часть 13 (часть для размещения шарикового винта), которая размещает шариковый винт 50, четвертую цилиндрическую часть 14 (часть для размещения шлицевого соединения), которая размещает гайки 62 шлицевого соединения 60, 15 крышку, которая закрывает проем на заднем конце первой цилиндрической части 11, и цилиндрическую соединительную часть 16, которая соединяет двигатель 20 и крышку 15. Более подробно, первая цилиндрическая часть 11 размещает основную часть 21 двигателя 20 (и часть вала 22), а третья цилиндрическая часть 13 размещает гайку 52 шарикового винта 50 (и часть винтового вала 51). Фланец 621, сформированный на одном торце каждой гайки 62 шлицевого соединения 60, размещается снаружи четвертой цилиндрической части 14.[0024] The outer cylinder 10 has a first cylindrical portion 11 (a portion for accommodating a motor) that accommodates a motor 20, a second cylindrical portion 12 (a base) to which the motor 20 and the bearing 40 are connected, a third cylindrical portion 13 (a portion for accommodating a ball screw) that accommodates a ball screw 50, a fourth cylindrical portion 14 (a portion for accommodating a spline connection) that accommodates nuts 62 of a spline connection 60, 15 a cover that closes an opening at the rear end of the first cylindrical portion 11, and a cylindrical connecting portion 16 that connects the motor 20 and the cover 15. In more detail, the first cylindrical portion 11 accommodates a main portion 21 of the motor 20 (and a portion of the shaft 22), and the third cylindrical portion 13 accommodates a nut 52 of the ball screw 50 (and a portion of the screw shaft 51). Flange 621, formed on one end of each nut 62 of splined joint 60, is located outside the fourth cylindrical part 14.

[0025] Множество цилиндрических частей (первая цилиндрическая часть 11, вторая цилиндрическая часть 12, третья цилиндрическая часть 13 и четвертая цилиндрическая часть 14) внешнего цилиндра 10 концентрически размещаются в линию (т.е., с выровненными своими центральными линиями) в таком порядке, и соединяются как единое целое посредством сварки, болтового соединения или т.п.[0025] A plurality of cylindrical portions (a first cylindrical portion 11, a second cylindrical portion 12, a third cylindrical portion 13, and a fourth cylindrical portion 14) of the outer cylinder 10 are concentrically arranged in a line (i.e., with their center lines aligned) in such an order, and are connected as a single unit by welding, bolting, or the like.

[0026] Внешний фланец 121 формируется по внешней периферии задней концевой части (левой концевой части на фиг. 3) второй цилиндрической части 12, внешний фланец 122 формируется по внешней периферии передней концевой части (правой концевой части на фиг. 3) второй цилиндрической части 12, и внутренний фланец 123 формируется по внутренней периферии передней концевой части второй цилиндрической части 12. Передний конец первой цилиндрической части 11 соединяется с внешним фланцем 121, а задний конец третьей цилиндрической части 13 соединяется с внешним фланцем 122.[0026] An outer flange 121 is formed along the outer periphery of the rear end portion (the left end portion in Fig. 3) of the second cylindrical portion 12, an outer flange 122 is formed along the outer periphery of the front end portion (the right end portion in Fig. 3) of the second cylindrical portion 12, and an inner flange 123 is formed along the inner periphery of the front end portion of the second cylindrical portion 12. The front end of the first cylindrical portion 11 is connected to the outer flange 121, and the rear end of the third cylindrical portion 13 is connected to the outer flange 122.

[0027] Фланцевая часть 231 кронштейна 23 на стороне нагрузки двигателя 20 прикрепляется к заднему концу второй цилиндрической части 12. Фланец 41 подшипника 40 прикрепляется к внутреннему фланцу 123 второй цилиндрической части 12. Посредством применения конфигурации, в которой двигатель 20 и подшипник 40 присоединяются к общему элементу (второй цилиндрической части 12), как описано выше, центрирование двигателя 20 и подшипника 40 облегчается.[0027] The flange portion 231 of the bracket 23 on the load side of the engine 20 is attached to the rear end of the second cylindrical portion 12. The flange 41 of the bearing 40 is attached to the inner flange 123 of the second cylindrical portion 12. By using the configuration in which the engine 20 and the bearing 40 are attached to a common member (the second cylindrical portion 12), as described above, the centering of the engine 20 and the bearing 40 is facilitated.

[0028] Внешний фланец 141 формируется по внешней периферии заднего концевого фрагмента четвертой цилиндрической части 14, и передний конец третьей цилиндрической части 13 присоединяется к внешнему фланцу 141. Задний конец первой цилиндрической части 11 присоединяется к кромке 15 крышки.[0028] An outer flange 141 is formed along the outer periphery of the rear end portion of the fourth cylindrical portion 14, and the front end of the third cylindrical portion 13 is attached to the outer flange 141. The rear end of the first cylindrical portion 11 is attached to the edge 15 of the cover.

[0029] Задний конец соединительной части 16 присоединяется к центру внутренней поверхности 15 крышки. Кронштейн 24 на противоположной нагрузке стороне двигателя 20 присоединяется к переднему концу соединительной части 16. Кронштейн 24 может быть непосредственно прикреплен к крышке 15 без соединительной части 16. Внешний цилиндр 10 настоящего варианта осуществления формируется более крупным по сравнению с размером двигателя 20, так что двигатель 20 может быть заменен двигателем, имеющим более значительную емкость. Внешний цилиндр 10 настоящего варианта осуществления конфигурируется таким образом, что двигатель 20 с размером в некоем диапазоне может быть установлен посредством изменения размера соединительной части 16, расположения отверстий для присоединения или т.п. в соответствии с размером двигателя 20.[0029] The rear end of the connecting portion 16 is connected to the center of the inner surface 15 of the cover. The bracket 24 on the side opposite to the load of the engine 20 is connected to the front end of the connecting portion 16. The bracket 24 can be directly attached to the cover 15 without the connecting portion 16. The outer cylinder 10 of the present embodiment is formed larger than the size of the engine 20, so that the engine 20 can be replaced with a engine having a larger capacity. The outer cylinder 10 of the present embodiment is configured such that the engine 20 with a size in a certain range can be installed by changing the size of the connecting portion 16, the arrangement of the connection holes, or the like in accordance with the size of the engine 20.

[0030] Вал 22 двигателя 20 поддерживается с возможностью вращения посредством непоказанных подшипников, соответственно присоединенных к кронштейну 23 и кронштейну 24. Обычно, двигатель 20 прикрепляется только посредством кронштейна 23 на стороне нагрузки и поддерживается навесным способом. В таком случае, жесткость опоры вала 22 двигателя 20 на противоположной нагрузке стороне становится относительно низкой. Следовательно, когда большая нагрузка прикладывается к валу 22, прецессионное перемещение вала 22 происходит с помощью подшипника, присоединенного к кронштейну 23 на стороне нагрузки, в качестве центра вращения. Это вызывает перекашивание в валу для передачи мощности, включающем в себя вал 22, и характеристика привода электрического линейного привода 1 и точность управления приводом ухудшаются.[0030] The shaft 22 of the motor 20 is rotatably supported by bearings (not shown) respectively connected to the bracket 23 and the bracket 24. Typically, the motor 20 is attached only by the bracket 23 on the load side and is supported in a suspended manner. In this case, the support rigidity of the shaft 22 of the motor 20 on the side opposite to the load becomes relatively low. Therefore, when a large load is applied to the shaft 22, a precessional movement of the shaft 22 occurs using the bearing connected to the bracket 23 on the load side as the rotation center. This causes a distortion in the power transmission shaft including the shaft 22, and the drive performance of the electric linear actuator 1 and the drive control accuracy are deteriorated.

[0031] В настоящем варианте осуществления, посредством прикрепления кронштейна 24 на противоположной нагрузке стороне двигателя 20 к внешнему цилиндру 10, также как и посредством прикрепления двигателя 20 на обоих концах, жесткость опоры на противоположной нагрузке стороне двигателя 20 улучшается, и ухудшение эксплуатационных характеристик вследствие прецессионного движения вала 22 пресекается.[0031] In the present embodiment, by attaching the bracket 24 on the load-opposite side of the engine 20 to the outer cylinder 10, as well as by attaching the engine 20 at both ends, the support rigidity on the load-opposite side of the engine 20 is improved, and the deterioration in performance due to the precessional movement of the shaft 22 is suppressed.

[0032] Двигатель 20 настоящего варианта осуществления является, например, высокомощным, сверхмалоинерционным серводвигателем переменного тока (AC), имеющим номинальную выходную мощность от 3 кВт до 60 кВт (более практично, от 7 кВт до 37 кВт), в котором инерционный момент вращающейся части сдерживается до 0,01 кг⋅м² или менее (более предпочтительно, 0,008 кг⋅м² или менее). Электрический линейный привод 1 настоящего варианта осуществления может выполнять возвратно-поступательный линейный привод с частотой, превышающей, например, 100 Гц, с помощью такого сверхмалоинерционного двигателя, и может быть использован в вариантах применения, требующих высокой быстроты ответной реакции, таких как устройство для испытания виброустойчивости.[0032] The motor 20 of the present embodiment is, for example, a high-power, ultra-low-inertia AC servo motor having a rated output power of 3 kW to 60 kW (more practically, 7 kW to 37 kW), in which the inertial moment of the rotating part is restrained to 0.01 ^kg⋅m2 or less (more preferably, 0.008 ^kg⋅m2 or less). The electric linear actuator 1 of the present embodiment can perform a reciprocating linear drive at a frequency exceeding, for example, 100 Hz, using such an ultra-low-inertia motor, and can be used in applications requiring high response speed, such as a vibration resistance testing device.

[0033] Двигатель 20 является AC-серводвигателем, но различные двигатели, такие как DC-серводвигатель и шаговый двигатель, величина привода которых (угол вращения) может регулироваться, могут быть использованы в качестве двигателя 20.[0033] The motor 20 is an AC servo motor, but various motors such as a DC servo motor and a stepper motor whose drive amount (rotation angle) can be adjusted can be used as the motor 20.

[0034] Внутри второй цилиндрической части 12 вал 22 двигателя 20 и винтовой вал 51 шарикового винта 50 соединяются вместе посредством соединения 30. Например, неподвижное соединение вала используется в качестве соединения 30. Быстрота ответной реакции может быть улучшена с помощью неподвижного соединения вала. Соединение 30 настоящего варианта осуществления является цилиндрическим соединением вала, но фланцевое неподвижное соединение вала может быть использовано.[0034] Inside the second cylindrical portion 12, the shaft 22 of the motor 20 and the screw shaft 51 of the ball screw 50 are connected together by a connection 30. For example, a fixed shaft connection is used as the connection 30. The response speed can be improved by using a fixed shaft connection. The connection 30 of the present embodiment is a cylindrical shaft connection, but a flanged fixed shaft connection can be used.

[0035] Шариковый винт 50 включает в себя винтовой вал 51 и гайку 52, установленную на винтовой вал 51. Гайка 52 выполняет возвратно-поступательные перемещения в направлении оси Z вдоль винтового вала 51 в соответствии с вращением винтового вала 51.[0035] The ball screw 50 includes a screw shaft 51 and a nut 52 mounted on the screw shaft 51. The nut 52 performs reciprocating movements in the direction of the Z axis along the screw shaft 51 in accordance with the rotation of the screw shaft 51.

[0036] Шлицевое соединение 60 включает в себя шлицевой вал 61 и две гайки 62, установленные на шлицевой вал 61.[0036] The splined connection 60 includes a splined shaft 61 and two nuts 62 mounted on the splined shaft 61.

[0037] Фланец 621 для закрепления формируется на одной торцевой части в осевом направлении каждой гайки 62. Две гайки 62 соответственно устанавливаются в полую часть четвертой цилиндрической части 14 внешнего цилиндра 10 с обоих концов в осевом направлении и прикрепляются к четвертой цилиндрической части 14 на фланцах 621. Шлицевый вал 61 предохраняется от вращения относительно гаек 62 (т.е., относительно внешнего цилиндра 10, к которому гайки 62 присоединяются), и ему предоставляется возможность перемещаться только линейно в направлении оси Z.[0037] A flange 621 for fixing is formed on one end portion in the axial direction of each nut 62. Two nuts 62 are respectively installed in the hollow portion of the fourth cylindrical portion 14 of the outer cylinder 10 from both ends in the axial direction and are attached to the fourth cylindrical portion 14 on the flanges 621. The spline shaft 61 is prevented from rotating relative to the nuts 62 (that is, relative to the outer cylinder 10 to which the nuts 62 are attached), and is allowed to move only linearly in the direction of the Z-axis.

[0038] Задний конец шлицевого вала 61 соединяется с передним торцом гайки 52 шарикового винта 50. Таким образом, гайка 52 предохраняется от вращения вокруг оси Z относительно внешнего цилиндра 10, и ей предоставляется возможность перемещаться только линейно в направлении оси Z.[0038] The rear end of the spline shaft 61 is connected to the front end of the nut 52 of the ball screw 50. In this way, the nut 52 is prevented from rotating around the Z axis relative to the outer cylinder 10, and is allowed to move only linearly in the direction of the Z axis.

[0039] Отверстие 61a, проходящее в направлении оси Z, концентрически формируется в задней части шлицевого вала 61. Отверстие 61a имеет внешний диаметр, больший по сравнению с диаметром винтового вала 51 шарикового винта 50, и размещает переднюю часть винтового вала 51 в сокращенном состоянии, как иллюстрировано на фиг. 2, чтобы избегать столкновения между винтовым валом 51 и шлицевым валом 61.[0039] A hole 61a extending in the Z-axis direction is concentrically formed in the rear portion of the spline shaft 61. The hole 61a has an outer diameter larger than the diameter of the screw shaft 51 of the ball screw 50, and positions the front portion of the screw shaft 51 in a contracted state, as illustrated in Fig. 2, to avoid collision between the screw shaft 51 and the spline shaft 61.

[0040] Как описано выше, в электрическом линейном приводе 1 согласно настоящему варианту осуществления, коленно-рычажное соединение 70 предусматривается для неподвижной части 1F, и сферическое соединение 80 предусматривается для подвижной части 1M, чтобы сделать электрический линейный привод 1 подходящим для использования в качестве линейного соединения для параллельного механизма, такого как платформа Стюарта. Например, когда электрический линейный привод 1 используется в качестве линейного соединения для платформы Стюарта, соединительная часть 71 коленно-рычажного соединения 70 присоединяется к стороне основания, а соединительная часть 81 сферического соединения 80 присоединяется к стороне выходного звена.[0040] As described above, in the electric linear actuator 1 according to the present embodiment, the toggle joint 70 is provided for the fixed part 1F, and the spherical joint 80 is provided for the movable part 1M, in order to make the electric linear actuator 1 suitable for use as a linear joint for a parallel mechanism such as a Stewart platform. For example, when the electric linear actuator 1 is used as a linear joint for a Stewart platform, the connecting portion 71 of the toggle joint 70 is connected to the base side, and the connecting portion 81 of the spherical joint 80 is connected to the output link side.

[0041] Коленно-рычажное соединение 70 и сферическое соединение 80 являются необязательными компонентами. Например, внешний цилиндр 10 может быть непосредственно присоединен к одной из двух целевых элементов, для которых относительное перемещение должно быть предоставлено посредством электрического линейного привода 1, а шлицевой вал 61 может быть непосредственно присоединен к другому.[0041] The toggle joint 70 and the spherical joint 80 are optional components. For example, the outer cylinder 10 can be directly connected to one of the two target elements for which relative movement is to be provided by means of the electric linear actuator 1, and the splined shaft 61 can be directly connected to the other.

[0042] Выше приведено описание иллюстративного варианта осуществления настоящего изобретения. Варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются вариантом осуществления, описанным выше, и различные модификации могут быть выполнены в рамках технической идеи настоящего изобретения. Например, содержимое, полученное посредством надлежащего объединения вариантов осуществления или т.п., явно иллюстрированного в спецификации, и/или очевидные варианты осуществления или т.п. также включены в варианты осуществления настоящего изобретения.[0042] The above is a description of an exemplary embodiment of the present invention. Embodiments of the present invention are not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made within the technical idea of the present invention. For example, contents obtained by appropriately combining embodiments or the like clearly illustrated in the specification and/or obvious embodiments or the like are also included in the embodiments of the present invention.

[0043] В вышеописанном варианте осуществления, подшипник 40 поддерживает винтовой вал 51, но подшипник 40 может поддерживать вал 22 двигателя 20. Промежуточный вал может быть предусмотрен между валом 22 и винтовым валом 51, и подшипник 40 может поддерживать промежуточный вал.[0043] In the above-described embodiment, the bearing 40 supports the screw shaft 51, but the bearing 40 may support the shaft 22 of the engine 20. An intermediate shaft may be provided between the shaft 22 and the screw shaft 51, and the bearing 40 may support the intermediate shaft.

[0044] Другой тип винта подачи может быть использован вместо шарикового винта 50.[0044] Another type of feed screw may be used instead of the ball screw 50.

[0045] Другой тип соединения, такой как универсальное соединение или коленно-рычажное соединение, может быть использован вместо сферического соединения 80. Другой тип соединения, такой как сферическое соединение или универсальное соединение, может быть использован вместо коленно-рычажного соединения 70.[0045] Another type of connection, such as a universal joint or a toggle joint, may be used in place of the spherical joint 80. Another type of connection, such as a spherical joint or a universal joint, may be used in place of the toggle joint 70.

Claims

1. An electric linear actuator comprising:

outer cylinder;

an electric motor attached to an outer cylinder;

a ball screw for converting the rotary motion output by the electric motor into a linear motion in a given direction; and

splined connection for transmitting only linear movement in the said specified direction,

wherein the ball screw includes: a screw shaft connected to the shaft of the electric motor, and a first nut mounted on the screw shaft;

wherein the splined connection includes: a splined shaft connected to the first nut, and a second nut connected to the outer cylinder and mounted on the splined shaft, and

where the outer cylinder has:

a cover for closing the opening of the outer cylinder at one end in said predetermined direction; and

a connecting part which is located in the space between the cover and the electric motor in the said specified direction and which connects the cover and the bracket on the side of the electric motor opposite to the load.

2. The drive according to claim 1, in which the hole extending in said specified direction and adapted to accommodate one end portion of the screw shaft is formed on one end side of the splined shaft connected to the first nut.

3. A drive according to claim 1, comprising a bearing that rotatably supports a shaft that transmits rotational movement, wherein the outer cylinder has a cylindrical base, wherein the bracket on the load side of the electric motor is attached to one end portion of the base, and the bearing is attached to the other end portion of the base.

4. The drive of claim 3, comprising a joint that connects the motor shaft and the screw shaft together, wherein the screw shaft is supported by a bearing.

5. The drive according to claim 3, wherein the outer cylinder has a plurality of cylindrical parts arranged in said given direction and connected together, and this plurality of cylindrical parts includes:

part for placing an electric motor;

base;

a portion for accommodating a ball screw; and

part for accommodating a splined connection;

wherein the part for accommodating the electric motor, the base, the part for accommodating the ball screw and the part for accommodating the spline connection are arranged in the above-mentioned order in the said specified direction and connected together.

6. The drive according to claim 5, wherein the cover closes the opening of the part for accommodating the electric motor.

7. The drive according to claim 1, in which the brackets on the load side and the side of the electric motor opposite to the load are attached to the outer cylinder.

8. The drive according to claim 1, wherein the rated output power of the electric motor is 3 kW or more, and the moment of inertia of the rotating part of the electric motor is 0.01 ^kg⋅m2 or less, and the drive is designed with the possibility of implementing a reciprocating linear drive at a frequency exceeding 100 Hz.