JP2017153324A - Linear actuator unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リニアアクチュエータユニットに関する。 The present invention relates to a linear actuator unit.
電動リニアアクチュエータは、たとえば、荷重試験機等に使用される。荷重試験機では、電動リニアアクチュエータは、一端が固定されたテストピースの他端に連結されて、駆動によって前記テストピースに引張荷重を付加できる。 The electric linear actuator is used in, for example, a load tester. In the load testing machine, the electric linear actuator is connected to the other end of the test piece having one end fixed, and a tensile load can be applied to the test piece by driving.
具体的にはたとえば、従来の荷重試験機では、電動リニアアクチュエータの出力軸が貫通するテーブルに支柱を設けてあり、この支柱の上端にクロスヘッドにテストピースの上端を把持する上つかみ具が取り付けられている。また、テーブル下に設けられた電動リニアアクチュエータの先端にも下つかみ具が設けられている。そして、テストピースの下端を電動リニアアクチュエータに連結し、テストピースの上端をクロスヘッドに連結した状態で、電動リニアアクチュエータを駆動させてテストピースに引張荷重を付加させるようになっている(たとえば、特許文献1参照)。 Specifically, for example, in a conventional load tester, a support is provided on a table through which the output shaft of the electric linear actuator passes, and an upper grip for gripping the upper end of the test piece is attached to the upper end of the support. It has been. Further, a lower gripping tool is provided at the tip of the electric linear actuator provided under the table. And, with the lower end of the test piece connected to the electric linear actuator and the upper end of the test piece connected to the cross head, the electric linear actuator is driven to apply a tensile load to the test piece (for example, Patent Document 1).
このような荷重試験機では、電動リニアアクチュエータの駆動によってテストピースにどの程度の荷重が作用しているのかを検出するために、一般的にロードセル等の荷重センサを設けている。より詳細には、荷重センサは、クロスヘッドとつかみ具との間に設けられており、電動リニアアクチュエータから入力される荷重を検出する。 Such a load tester is generally provided with a load sensor such as a load cell in order to detect how much load is applied to the test piece by driving the electric linear actuator. More specifically, the load sensor is provided between the cross head and the gripper and detects a load input from the electric linear actuator.
上記特許文献1に開示された振動試験機にあっては、電動リニアアクチュエータでテストピースへ高周波で振動を与えると、電動リニアアクチュエータから発せられる電磁ノイズが荷重センサの出力に重畳されて正しい荷重の検出が難しくなる問題がある。 In the vibration testing machine disclosed in Patent Document 1, when vibration is applied to a test piece at a high frequency with an electric linear actuator, electromagnetic noise generated from the electric linear actuator is superimposed on the output of the load sensor, and the correct load is obtained. There is a problem that detection becomes difficult.
そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、荷重センサの出力への電磁ノイズの重畳を防止可能なリニアアクチュエータユニットの提供である。 Accordingly, the present invention has been developed to improve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a linear actuator unit that can prevent electromagnetic noise from being superimposed on the output of the load sensor.
上記した目的を達成するため、請求項1のリニアアクチュエータユニットは、電動リニアアクチュエータと、電動リニアアクチュエータに連結されて電動リニアアクチュエータの軸方向の荷重を検出する荷重センサと、電動リニアアクチュエータから荷重センサを電磁的に絶縁する絶縁部材とを備えている。このようにリニアアクチュエータユニットを構成すると、荷重センサが絶縁部材によって電動リニアアクチュエータから電磁的に絶縁されるため、荷重センサが出力する信号に電動リニアアクチュエータの通電によって生じる電磁ノイズが重畳されずに済む。 In order to achieve the above object, a linear actuator unit according to claim 1 includes an electric linear actuator, a load sensor connected to the electric linear actuator for detecting an axial load of the electric linear actuator, and a load sensor from the electric linear actuator. And an insulating member that electromagnetically insulates. When the linear actuator unit is configured in this manner, the load sensor is electromagnetically insulated from the electric linear actuator by the insulating member, so that electromagnetic noise generated by energization of the electric linear actuator is not superimposed on the signal output from the load sensor. .
また、請求項2のリニアアクチュエータユニットにあっては、荷重センサを介して電動リニアアクチュエータを外部部材へ連結する連結部材を備え、絶縁部材が連結部材から荷重センサを電磁的に絶縁するようになっている。よって、電動リニアアクチュエータからだけではなく、連結部材に連結される外部部材側からも荷重センサを電磁的に絶縁でき、より正確な荷重を検知できる。
The linear actuator unit according to
さらに、請求項3のリニアアクチュエータユニットのように、絶縁部材を合成樹脂とすると、電磁的絶縁を可能としつつ、リニアアクチュエータユニットを軽量化できる。
Furthermore, if the insulating member is made of synthetic resin as in the linear actuator unit of
さらに、請求項4のリニアアクチュエータユニットにあっては、絶縁部材が電動リニアアクチュエータの先端に連結されて電動リニアアクチュエータから荷重センサを電磁的に絶縁する第一絶縁体と、連結部材に連結されて連結部材から荷重センサを電磁的に絶縁する第二絶縁体とを有して構成される。このようにリニアアクチュエータユニットが構成されると、電動リニアアクチュエータ側からも連結部材側からも電磁的に荷重センサが絶縁されるので、より正確な荷重を検知できる。
Furthermore, in the linear actuator unit according to
また、請求項5のリニアアクチュエータユニットでは、電動リニアアクチュエータと、電動リニアアクチュエータに連結されて電動リニアアクチュエータの軸方向の荷重を検出する荷重センサとを備え、荷重センサが電磁的に絶縁されている構成となっている。このようにリニアアクチュエータユニットを構成すると、荷重センサ自体が電動リニアアクチュエータから電磁的に絶縁されるため、荷重センサが出力する信号に電動リニアアクチュエータの通電によって生じる電磁ノイズが重畳されずに済む。 According to a fifth aspect of the present invention, the linear actuator unit includes an electric linear actuator and a load sensor that is connected to the electric linear actuator and detects an axial load of the electric linear actuator, and the load sensor is electromagnetically insulated. It has a configuration. When the linear actuator unit is configured in this manner, the load sensor itself is electromagnetically insulated from the electric linear actuator, and therefore, electromagnetic noise generated by energization of the electric linear actuator is not superimposed on a signal output from the load sensor.
本発明のリニアアクチュエータユニットによれば、荷重センサの出力への電磁ノイズの重畳の防止が可能となる。 According to the linear actuator unit of the present invention, it is possible to prevent electromagnetic noise from being superimposed on the output of the load sensor.
以下、本発明の実施の形態におけるリニアアクチュエータユニット1を振動試験機Kに適用した例に基づき説明する。一実施の形態におけるリニアアクチュエータユニットUは、図1に示すように、電動リニアアクチュエータAと、電動リニアアクチュエータAに連結されて電動リニアアクチュエータAの軸方向の荷重を検出する荷重センサLと、電動リニアアクチュエータAから荷重センサLを電磁的に絶縁する絶縁部材Iと、連結部材30を備えて構成されている。
Hereinafter, the linear actuator unit 1 in the embodiment of the present invention will be described based on an example in which the linear actuator unit 1 is applied to a vibration testing machine K. As shown in FIG. 1, a linear actuator unit U according to an embodiment includes an electric linear actuator A, a load sensor L that is connected to the electric linear actuator A and detects an axial load of the electric linear actuator A, and an electric motor An insulating member I that electromagnetically insulates the load sensor L from the linear actuator A and a connecting
以下、リニアアクチュエータユニット1の各部について詳しく説明する。まず、電動リニアアクチュエータAは、本例では、筒状のベース2と、ベース2の図1中右端に連結されるガイドチューブ3と、ガイドチューブ3の内周に取り付けられる筒状のコア4とコア4の内周に設けた複数のスロット4aに装着される複数のコイル5と有するステータSと、ベース2の図1中左端に連結される有底筒状のボトムガイド6と、コア4内に軸方向に相対移動可能に挿入されて軸方向に並べて配置される複数の永久磁石9でなる界磁を収容して保持する可動子としてのインナーロッド8と、インナーロッド8の図1中左端に装着されるとともにボトムガイド6の内周に摺接するスライダ10と、ガイドチューブ3の外周に軸方向へ摺動可能に装着される筒状のアウターロッド11と、インナーロッド8の図1中右端をアウターロッド11の図1中右端に連結するカバー12と、カバー12の先端に設けた取付軸13とを備えて構成されている。
Hereinafter, each part of the linear actuator unit 1 will be described in detail. First, the electric linear actuator A includes a
インナーロッド8は、この実施の形態の場合、筒状とされており、内部に軸方向に並べた複数の永久磁石9を収容して保持しており、これら永久磁石9で界磁が形成されている。なお、インナーロッド8は、強磁性体材料で形成されると磁束が集中して永久磁石9の外周周りにおける磁束に影響を与えるので、非磁性体材料によって形成されるとよい。また、永久磁石9は、インナーロッド8への設置数は、任意に決定できる。この場合、永久磁石9は、軸方向にN極とS極が現れるように着磁されており、隣り合う永久磁石9は同極同士を対向させてインナーロッド8に軸方向に並べて保持されているが、内周と外周で極が異なるように着磁されていてもよく、いずれにしても、インナーロッド8の軸方向に沿ってS極とN極が交互に現れるようになっていればよい。なお、この実施の形態では、永久磁石9間にそれぞれ円盤状の継鉄7を介装するようにしており、これによって、インナーロッド8の外周に効率よく磁界を生じさせ得る。さらに、この実施の形態にあっては、インナーロッド8は、筒状とされて内部が中空とされて、当該内部に永久磁石9を収容する構造となっているが、インナーロッド8を単なる円柱として外周に永久磁石9を装着するようにしてもよい。
In the case of this embodiment, the
インナーロッド8の右端には、カバー12が装着されている。カバー12は、インナーロッド8の右端を保持する小径部12aと、小径部12aの左端に設けられたフランジ12bと、フランジ12bの外周に設けられた大径部12cとを備えている。そして、アウターロッド11の右端が大径部12cの内周に装着されていて、アウターロッド11とインナーロッド8がカバー12を介して連結される。また、カバー12の右端には、取付軸13が右方へ突出するように設けられていて、取付軸13の外周に内環17が圧入により装着されている。
A
つづいて、コア4は、筒状であって、内周には、コイル5を保持する環状凹部でなるスロット4aをコイル5の設置数と同数を軸方向に並べて設けてある。そして、スロット4aの軸方向両側には、環状の磁歯4bが設けてあって、環状のコイル5をスロット4aに装着すると、コイル5の軸方向の両端に磁歯4bが配置される。
Subsequently, the
コイル5は、インナーロッド8の外周を取り巻くようにコア4に保持されていて、インナーロッド8に設けた複数の永久磁石9でなる界磁に対向しており、通電時に磁力を発揮して永久磁石9を吸引し、インナーロッド8をステータSに対して図1中左右方向となる軸方向へ駆動できる。
The
また、このインナーロッド8の軸方向への駆動に際して、インナーロッド8の左端に連結されるスライダ10がボトムガイド6に案内されるとともに、インナーロッド8の右端に連結されるアウターロッド11がガイドチューブ3に案内される。よって、インナーロッド8は、ステータSに対して軸ぶれせずに円滑に軸方向へ駆動され、安定した推力を発揮できる。
When the
なお、ベース2の外周には、トラニオンピン2a,2bが設けられている。トラニオンピン2a,2bは、矩形のフレーム15に設けた孔15a,15b内に挿入されており、電動リニアアクチュエータAは、トラニオンピン2a,2bの軸周りに回転可能とされつつ、フレーム15内に収容されている。また、フレーム15の右辺の内周側には、テストピースTの図1中右端を把持可能なチャック金具16が設けられている。
In addition,
荷重センサLは、内環17の外周に装着した筒状の弾性を備えた第一絶縁体18の弾性変形量を検出して電動リニアアクチュエータAの軸方向の荷重を検知するようになっている。荷重センサLは、本例では、第一絶縁体18の外周に装着された外環19と、第一絶縁体18の右端に貼付されてブリッジ回路を構成する図外の歪ゲージでなる検知部20と、歪ゲージのブリッジ電圧を検出する電圧検出部21とを備えている。電圧検出部21は、前記ブリッジ回路へ電圧を印加するとともに、検出したブリッジ電圧に応じた信号を外部へ送信するために信号線22を備えており、外環19の外周に装着されている。外環19は、周上に等間隔に複数の取付孔19aが設けられており、この取付孔19aを利用してテストピースTの図1中左端を保持する連結部材30にボルトBとナットNによって連結できるようになっている。
The load sensor L detects the amount of elastic deformation of the
第一絶縁体18は、本例では、硬質ゴムで形成されており、これに貼られる検知部20および外環19に外周に装着される電圧検出部21を電動リニアアクチュエータAから電磁的に絶縁している。よって、電動リニアアクチュエータAのコイル5への通電によって生じる電磁ノイズがインナーロッド8、カバー12、取付軸14および内環17を介して荷重センサLへ伝達されないようになっている。この場合、第一絶縁体18は、荷重センサLの検知部20が荷重を検知するための弾性変形部品としても機能するほか、荷重センサLに対して電動リニアアクチュエータA側からの電磁ノイズの入力を絶つ絶縁部材としても機能している。なお、第一絶縁体18の材料及び厚みは、荷重センサLを電磁的に絶縁できることを前提に任意に設定できる。なお、歪ゲージは、一般的に、薄い電気絶縁物のベース上に抵抗線またはフォトエッチング加工した抵抗箔を装着して形成されるが、歪ゲージを構成するベースでは磁気ノイズを絶縁できず、ベースは本発明に言う絶縁部材Iに含まれない。
In this example, the
連結部材30は、フランジ部30aと、フランジ部30aの図1中右方に設けられて外部部材としてのテストピースTの左端を把持するチャック部30bとを備えている。そして、フランジ部30aには、外環19の取付孔19aと同数の取付孔30cが前記取付孔19aと符合する位置に設けられている。
The connecting
連結部材30と外環19との間には、絶縁プレート31が介装されており、また、取付孔30c内には絶縁体で形成されるブッシュ32が挿入されている。絶縁プレート31は、円盤状であって、外環19の取付孔19aと同数の取付孔31aが前記取付孔19aと符合する位置に設けられている。ブッシュ32は、取付孔30c内に挿入される筒部32aと、筒部32aの図1中右端外周に設けたフランジ部32bとを備えている。ブッシュ32の筒部32aの先端からフランジ部32bまでの長さは、連結部材30のフランジ部30aの厚みである図1中左右方向長さと同じか或いは若干短くなっている。
An insulating
電動リニアアクチュエータAに連結部材30を取り付けるには、外環19に絶縁プレート31を積層し、さらに、ブッシュ32を図1中右方から取付孔30c内に挿入した連結部材30を積層した状態とする。そして、取付孔19a、30c、31aにボルトBを挿通して、ボルトBの螺子部の外周にナットNを装着すると、外環19と連結部材30とがボルトBとナットNによって締め付けられて両者が絶縁プレート31およびブッシュ32とともに一体化される。このように外環19と連結部材30とが一体化されると荷重センサLが連結部材30とが連結され、荷重センサLが前述のように電動リニアアクチュエータAに連結されているので、連結部材30が荷重センサLを介して電動リニアアクチュエータAに連結される。
In order to attach the connecting
絶縁プレート31およびブッシュ32は、本例では、MCナイロン(登録商標)等の非導電性かつ磁化されない非磁性の合成樹脂等で構成されており、部品間に介装されると、部品間同士を電気的に絶縁するとともに、磁気的には部品間に磁気ギャップを形成する。
In this example, the insulating
連結部材30と荷重センサLとの間には、絶縁プレート31が介装されており、ブッシュ32を設けてボルトBと連結部材30との間も電磁的に絶縁されるので、連結部材30から荷重センサLは電磁的に絶縁される。よって、本例では、絶縁プレート31およびブッシュ32で第二絶縁体33を形成している。絶縁プレート31の厚み、ブッシュ32の各部の材料及び厚みについては、荷重センサLを電磁的に絶縁できることを前提に任意に設定できる。
An insulating
このように、荷重センサLは、電動リニアアクチュエータAに第一絶縁体18を介して連結され、連結部材30に第二絶縁体33を介して連結されており、第一絶縁体18および第二絶縁体33とで絶縁部材Iを構成している。
As described above, the load sensor L is connected to the electric linear actuator A via the
このように構成されたリニアアクチュエータユニット1では、コイル5に通電しインナーロッド8を軸方向へ駆動して電動リニアアクチュエータAを伸縮させるとテストピースTに引張荷重を負荷して振動試験を行える。そして、振動試験中にテストピースTに与えられている荷重を荷重センサLで検知できる。
In the linear actuator unit 1 configured as described above, when the
絶縁部材Iによって電動リニアアクチュエータAのインナーロッド8側から荷重センサLに対して電磁ノイズが入力されずに済む。また、本例では、絶縁部材Iによって電動リニアアクチュエータAからフレーム15、チャック金具16、テストピースTおよび連結部材30を介して荷重センサLに対し電磁ノイズが入力されずに済む。
The insulating member I prevents electromagnetic noise from being input to the load sensor L from the
このように、荷重センサLは、絶縁部材Iによって電動リニアアクチュエータAから電磁的に絶縁されるため、荷重センサLが出力する信号に電動リニアアクチュエータAの通電によって生じる電磁ノイズが重畳されない。よって、リニアアクチュエータユニット1によれば、荷重センサLの出力への電磁ノイズの重畳を防止が可能であり、正確な荷重を検知できる。 Thus, since the load sensor L is electromagnetically insulated from the electric linear actuator A by the insulating member I, electromagnetic noise generated by energization of the electric linear actuator A is not superimposed on the signal output from the load sensor L. Therefore, according to the linear actuator unit 1, it is possible to prevent the electromagnetic noise from being superimposed on the output of the load sensor L, and an accurate load can be detected.
なお、電動リニアアクチュエータAから直接ではなく、電動リニアアクチュエータAを保持するフレーム15、チャック金具16および外部部材としてのテストピースTまでの途中或いは外部部材そのものが電磁的な絶縁を可能とする材料にて形成されている場合、第二絶縁体33を省略できる。つまり、電動リニアアクチュエータA或いは図外の外部機器から外部部材を介して間接的に荷重センサLへ電磁ノイズが入力される経路上に電磁的に絶縁する部材があれば、電動リニアアクチュエータAから直接に荷重センサLへ電磁ノイズが入力される経路上に絶縁部材Iを設けるだけで足りる。なお、本例のように、絶縁部材Iが荷重センサLを電動リニアアクチュエータAおよび連結部材30の双方から電磁的に絶縁する場合、電動リニアアクチュエータAからだけではなく、連結部材30に連結される外部部材側からも電磁的に絶縁でき、より正確な荷重を検知できる利点がある。
In addition to the electric linear actuator A, the
なお、絶縁部材Iを合成樹脂とすると、電磁的絶縁を可能としつつ、リニアアクチュエータユニット1を軽量とできる利点がある。第一絶縁体18と第二絶縁体33の一方のみを合成樹脂で形成してもよい。
In addition, when the insulating member I is made of synthetic resin, there is an advantage that the linear actuator unit 1 can be reduced in weight while enabling electromagnetic insulation. Only one of the
また、本例では、荷重センサLが第一絶縁体18の弾性変形量を検出するようになっていた。これに対して、図2に示したリニアアクチュエータユニット40のように、荷重センサLの検知部20が内環41と、外環42と、内環41と外環42との間に設けられて内環41と外環42の軸方向の相対変位によって撓む導電体或いは磁性体の弾性変形部43の弾性変形量を検出するような場合、内環41と取付軸14との間に筒状の第一絶縁体44を介装するようにしてもよい。この例では、第一絶縁体44および第二絶縁体33で絶縁体部材I’を構成している。このようにすれば、荷重センサLが電動リニアアクチュエータAから電磁的に絶縁されるので、荷重センサLの出力への電磁ノイズの重畳を防止が可能であり、正確な荷重を検知できる。なお、図2に示したリニアアクチュエータユニット40を構成する各部品のうち、図1に示したリニアアクチュエータユニット1と同じ符号が付された部品は、リニアアクチュエータユニット1と同じ部品で構成されているので詳しい説明は省略する。図1に示した例では、第一絶縁体18が荷重センサLの検知部20が荷重を検知するための弾性変形部としても機能するほか、荷重センサLに対して電動リニアアクチュエータA側からの電磁ノイズの入力を絶つ絶縁部材としても機能しているので、図2に示した例のように、弾性変形部の他に第一絶縁体を設けなくともよく、コストを低減できる。
In this example, the load sensor L detects the elastic deformation amount of the
また、荷重センサLを絶縁部材で外部から電磁ノイズの影響を受けないように絶縁される例について説明したが、検知部20および電圧検出部21を被覆する絶縁材で形成された被覆部材を備えていて、荷重センサL自体が外部から電磁的に絶縁されてもよい。
Moreover, although the example in which the load sensor L is insulated by an insulating member so as not to be affected by electromagnetic noise from the outside has been described, the load sensor L includes a covering member formed of an insulating material that covers the
リニアアクチュエータユニット1は、たとえば、連結部材30にチャック部30bの代わりにブラケットを設けて外部機器との連結を可能とすれば、振動試験機Kだけではなく、種々の機械、装置に利用できる。したがって、リニアアクチュエータユニット1の用途は振動試験機Kに限られない。また、リニアアクチュエータユニット1は、トラニオンピン2a,2bを利用した取付以外にも、ボトムガイド6の端部にブラケットを設けて外部機器との連結を可能としてもよい。
The linear actuator unit 1 can be used not only for the vibration tester K but also for various machines and devices if, for example, a bracket is provided in the connecting
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。 This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.
1・・・リニアアクチュエータユニット、18・・・第一絶縁体、30・・・連結部材、33・・・第二絶縁体、A・・・電動リニアアクチュエータ、I,I’・・・絶縁部材、L・・・荷重センサ、T・・・テストピース(外部部材)、 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Linear actuator unit, 18 ... 1st insulator, 30 ... Connection member, 33 ... 2nd insulator, A ... Electric linear actuator, I, I '... Insulation member , L ... load sensor, T ... test piece (external member),
Claims (5)
前記電動リニアアクチュエータに連結されて前記電動リニアアクチュエータの軸方向の荷重を検出する荷重センサと、
前記電動リニアアクチュエータから前記荷重センサを電磁的に絶縁する絶縁部材とを備えた
ことを特徴とするリニアアクチュエータユニット。 An electric linear actuator;
A load sensor connected to the electric linear actuator to detect an axial load of the electric linear actuator;
An insulating member that electromagnetically insulates the load sensor from the electric linear actuator.
前記荷重センサを介して前記電動リニアアクチュエータを外部部材へ連結する連結部材を備え、
前記絶縁部材は、前記連結部材から前記荷重センサを電磁的に絶縁する
ことを特徴とする請求項1に記載のリニアアクチュエータユニット。 The load sensor is connected to one end of the electric linear actuator;
A connecting member for connecting the electric linear actuator to an external member via the load sensor;
The linear actuator unit according to claim 1, wherein the insulating member electromagnetically insulates the load sensor from the connecting member.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のリニアアクチュエータユニット。 The linear actuator unit according to claim 1, wherein the insulating member is a synthetic resin.
前記電動リニアアクチュエータの先端に連結されて前記電動リニアアクチュエータから前記荷重センサを電磁的に絶縁する第一絶縁体と、
前記連結部材に連結されて前記連結部材から前記荷重センサを電磁的に絶縁する第二絶縁体とを有する
ことを特徴とする請求項2または請求項2に従属する請求項3に記載のリニアアクチュエータユニット。 The insulating member is
A first insulator coupled to a tip of the electric linear actuator to electromagnetically insulate the load sensor from the electric linear actuator;
The linear actuator according to claim 2, further comprising a second insulator that is coupled to the coupling member and electromagnetically insulates the load sensor from the coupling member. unit.
前記電動リニアアクチュエータに連結されて前記電動リニアアクチュエータの軸方向の荷重を検出する荷重センサとを備え、
前記荷重センサは、電磁的に絶縁されている
ことを特徴とするリニアアクチュエータユニット。 An electric linear actuator;
A load sensor connected to the electric linear actuator for detecting an axial load of the electric linear actuator;
The load sensor is electromagnetically insulated. The linear actuator unit characterized by the above-mentioned.
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