阅读说明：本技术 伺服气缸 (Servo cylinder ) 是由 林先浩 于 2018-01-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种伺服气缸。本发明的伺服气缸包括：减速器,包括与马达连接的减速器本体及设置在减速器本体内、并减小马达的旋转速度且增加扭矩进行输出的减速输出部；滚珠丝杠,在使一侧端部区域插入到减速器的内部的状态下,在减速器的内部与减速输出部结合,并通过减速输出部进行旋转运动；以及用于运动转换的输出部,与滚珠丝杠连接,并将滚珠丝杠的旋转运动转换输出为直线运动。(The present invention discloses a kind of servo cylinder.Servo cylinder of the invention includes: retarder, the retarder ontology including connecting with motor and is arranged in retarder ontology and reduces the rotation speed of motor and increase the deceleration output section that is exported of torque；Ball-screw is rotated in conjunction with deceleration output section, and through deceleration output section in the state of making side end regions be inserted into the inside of retarder in the inside of retarder；And the output section for moving conversion, it is connect with ball-screw, and be linear motion by the rotary motion of ball-screw conversion output.)

伺服气缸

技术领域

本发明涉及一种伺服气缸，更详细而言，涉及一种伺服气缸，与以往不同，通过应用使滚珠丝杠的一侧端部在减速器的内部结合的滚珠丝杠内部结合结构，从而可相对于相同的冲程（stroke）减小设备的整体长度，另外由于可将结构简化，从而可紧凑地实现设备。

背景技术

伺服气缸（servo cylinder）是将马达（motor）的旋转运动转换为直线运动的电动制动器的一种。

空气气缸（air cylinder）也是在需要直线运动之处使用的装置，现在正用于各种工业现场，但是与空气气缸相比，伺服气缸的结构简单，且伺服气缸与空气气缸不同，由于使用伺服马达或电动马达，速度及扭矩（torque）出色，尤其是容易进行位置控制。

因如上所述的原因，伺服气缸存在广泛应用于汽车组装线的物流系统或工业自动化的生产系统等的机器人的趋势。例如，在机械臂（robot arm）进行固定的行程距离的往返直线运动的情况，可将伺服气缸应用于这种位置。

图1是通常的伺服气缸的局部剖面图。

参照此图，根据以往技术的伺服气缸1具有在与马达12连接的减速器10的外部连接滚珠丝杠20的结构。

在滚珠丝杠20结合有滚珠螺母40，所述滚珠螺母40可在滚珠丝杠20旋转时沿滚珠丝杠20的长度方向进行前进或后退移动。虽未在图1中图示，但在滚珠螺母40连接有进行前进后退移动的移动件（mover）。

为了将滚珠丝杠20结合到减速器10的外部，在滚珠丝杠20的周边设置有联轴器31。

并且，在联轴器31的周边设置有支撑滚珠丝杠20与移动件的轴方向负荷的推力及半径方向支撑轴承32。

在推力及半径方向支撑轴承32的半径方向外侧配置有锁定块33及支撑块34等结构物作为用以固定推力及半径方向支撑轴承32的构件，并通过多个锁定螺杆35将其等固定于相应位置。

对此，当通过减速器10的运行而使滚珠丝杠20沿顺时针或逆时针方向旋转时，可使滚珠螺母40沿滚珠丝杠20的长度方向进行前进或后退移动，通过其运行可使移动件（mover）前进或后退的同时执行工艺所要求的作业。

另一方面，如图1所示形态的伺服气缸1是应用有滚珠丝杠20的伺服气缸1的最通常的形态，在如上所述以往的伺服气缸1的情况下，如C区域所示般滚珠丝杠20在减速器10的外部结合，由于采用滚珠丝杠20的外部结合结构，因此存在伺服气缸1的整体长度只会变长的问题。

实际上，在伺服气缸1的整体长度变长的情况，如上所述，欲将长度长的伺服气缸1应用于汽车组装线的物流系统或工业自动化的生产系统等的机器人时，报告有因与周边结构物的干涉现象而在应用中产生许多困难的情况。

另外，在以往的伺服气缸1的情况下，由于采用滚珠丝杠20的外部结合结构，因此为了将滚珠丝杠20结合到减速器10的外部，不可避免地只能应用联轴器31、推力及半径方向支撑轴承32、锁定块33、支撑块34等略微复杂的结构，鉴于此，突显出目前不为人所熟知的新概念的紧凑的伺服气缸的需要。

发明内容

技术课题

因此，本发明所欲实现的技术课题是提供一种伺服气缸，与以往不同，通过应用使滚珠丝杠的一侧端部在减速器的内部结合的滚珠丝杠内部结合结构，从而可相对于相同的冲程（stroke）减小设备的整体长度，另外由于可将结构简化，从而可紧凑地实现设备。

有益效果

根据本发明，与以往不同，通过应用使滚珠丝杠的一侧端部在减速器的内部结合的滚珠丝杠内部结合结构，从而可相对于相同的冲程（stroke）减小设备的整体长度，另外由于可将结构简化，从而可紧凑地实现设备。

附图说明

图1为通常的伺服气缸的局部剖视图；

图2为根据本发明的一实施例的伺服气缸的立体图；

图3为图2的主视图；

图4为图2的平面图；

图5为沿图4的A-A线的剖面图；

图6为图2的分解立体图；

图7为图6的背面立体图；

图8为减速器的放大立体图；

图9为图8的背面立体图；

图10为图8的分解立体图；

图11为图10的背面立体图；

图12为包括滚珠丝杠的用于运动转换的输出部的立体图；

图13为图12的背面立体图；

图14为图12的分解立体图；以及

图15为图14的背面立体图。

具体实施方式

用于实施发明的最佳形态

根据本发明的一方面，可提供一种伺服气缸，其特征在于包括：减速器，包括与马达（motor）连接的减速器本体及设置在所述减速器本体内、并减小所述马达的旋转速度且增加扭矩（torque）进行输出的减速输出部；滚珠丝杠，在使一侧端部区域***到所述减速器的内部的状态下，在所述减速器的内部与所述减速输出部结合，并通过所述减速输出部进行旋转运动；以及用于运动转换的输出部，与所述滚珠丝杠连接，并将所述滚珠丝杠的旋转运动转换输出为直线运动。

所述减速输出部可为分割型减速输出部，所述分割型减速输出部在沿所述滚珠丝杠的长度方向分割为多个部件（part）后，相互结合形成一个整体，以提高与所述滚珠丝杠的接触支撑面积。

所述分割型减速输出部可包括：第一内置型减速输出模块，在所述减速器本体内与所述减速器本体内的内置零件结合，并结合所述滚珠丝杠的端部；以及第二内置型减速输出模块，沿所述第一内置型减速输出模块的厚度方向与所述第一内置型减速输出模块结合，并与所述第一内置型减速输出模块一同支撑所述滚珠丝杠的端部区域。

所述第二内置型减速输出模块可被制作成圆盘形状，所述第一内置型减速输出模块比所述第二内置型减速输出模块厚，且可具有在一侧形成有阶差的圆柱形状，在朝向所述第一内置型减速输出模块的所述第二内置型减速输出模块的一面可形成有用以对所述第一内置型减速输出模块的端部进行位置配置的位置配置槽。

在所述滚珠丝杠的端部可形成具有非圆形剖面形状且与所述第一内置型减速输出模块及所述第二内置型减速输出模块结合的非圆形剖面结合部，在所述第一内置型减速输出模块与所述第二内置型减速输出模块的中央区域可分别形成与所述滚珠丝杠的非圆形剖面结合部形状相符的非圆形结合孔。

在所述滚珠丝杠的端部可形成有与沿所述滚珠丝杠的长度方向设置在所述减速器本体内的轴结合的轴结合槽。

在所述减速器本体可形成有配置所述分割型减速输出部的输出部配置槽部，在所述输出部配置槽部内可结合有支撑结合所述滚珠丝杠的所述分割型减速输出部的轴方向负荷的推力支撑用推力轴承。

本发明还可包括一对滚珠轴承，在所述减速器本体内、结合到所述推力支撑用推力轴承的下部区域并沿所述滚珠丝杠的长度方向相互间隔开配置，并支撑所述滚珠丝杠的直动运动的沿半径方向的负荷。

所述用于运动转换的输出部可包括：滚珠螺母，与所述滚珠丝杠结合，在所述滚珠丝杠旋转时沿所述滚珠丝杠的长度方向移动；以及移动块（moving block），与所述滚珠螺母结合构成一个整体，并与所述滚珠螺母一同移动。

所述滚珠螺母可包括：螺母板，与所述移动块的一侧端部以接面的方式结合；***结合部，以从所述螺母板的一侧延长的方式形成，并***结合到所述移动块的中央贯通孔；以及突出支撑部，从所述螺母板的另一侧突出且端部对所述减速输出部进行接触支撑。

所述用于运动转换的输出部还包括移动件（mover），所述移动件可包括与所述移动块的一侧端部以接面的方式结合的结合凸缘、及与所述结合凸缘连接并供所述滚珠丝杠***到内部的螺帽，且与所述移动块一同移动并进行直线运动。

所述用于运动转换的输出部还可包括对所述移动件的直线运动进行导引的导引部。

所述导引部可包括：导引块，包括供所述移动件通过的通孔，并相对于所述减速器本体以隔开特定距离的方式配置；以及导引棒，一端部与所述导引块结合，而另一端部经过所述移动块的棒通过口与所述减速器本体结合。

所述导引棒可沿所述移动件的周缘方向以等间隔的方式排列有多个。

在所述导引棒经过的所述移动块的棒通过口可内置有支撑所述导引棒的球衬套。

所述球衬套可被压入到所述移动块的棒通过口。

用以实施发明的形态

仅应为了充分地理解本发明与本发明的运行上的优点及通过实施本发明达成的目的，参照对本发明的优选实施例进行例示的附图及附图所记载的内容。

以下，参照附图，通过对本发明的优选实施例进行说明，详细地说明本发明。各图示所揭示的相同的参照符号表示相同的部件。

图2为根据本发明的一实施例的伺服气缸的立体图，图3为图2的主视图，图4为图2的平面图，图5为沿图4的A-A线的剖面图，图6为图2的分解立体图，图7为图6的背面立体图，图8为减速器的放大立体图，图9为图8的背面立体图，图10为图8的分解立体图，图11为图10的背面立体图，图12为包括滚珠丝杠的用于运动转换的输出部的立体图，图13为图12的背面立体图，图14为图12的分解立体图，以及图15为图14的背面立体图。

参照这些图示，本实施例的伺服气缸100与以往不同，通过应用使滚珠丝杠130的一侧端部在减速器110的内部结合的滚珠丝杠120内部结合结构，从而可相对于相同的冲程（stroke）减小设备的整体长度L，参照图3，另外由于可将结构简化，从而可紧凑地实现设备，所述伺服气缸可包括减速器110、与减速器110连接并通过减速器110进行旋转的滚珠丝杠130、以及将滚珠丝杠130的旋转运动转换输出为直线运动的用于运动转换的输出部150。

减速器110为与未图示的马达（motor）连接的速度降低装置，起到减小马达的旋转速度且增加扭矩（torque）进行输出的作用。

这种减速器110正开发使用直齿轮方式、行星齿轮方式、带传动方式等各种方式的减速器，无论应用何种方式的减速器对于提供本发明的效果的方面均无任何问题。对此，为了方便起见，在本实施例中对减速器110的细节结构不进行图示。

并且，连接减速器110的并未图示的马达可为伺服马达或电动马达。在应用伺服马达的情况下，可提供对于精密控制更有利的效果。

减速器110包括：减速器本体111，与马达连接并设置有用于减速的多个内置零件115，参照图5；以及减速输出部120，设置在减速器本体111内，并减小马达的旋转速度且增加扭矩（torque）进行输出。

减速器本体111构成减速器110的外观结构。在这种减速器本体111内设置有用以减小马达的旋转速度且增加扭矩的各种结构的内置零件115（参照图5）。虽并未对内置零件115进行详细图示及说明，但内置零件115可通过直齿轮方式、行星齿轮方式、带传动方式等的结构减小马达的旋转速度且增加扭矩。

减速输出部120与减速器110的内置零件115及滚珠丝杠130连接，提供旋转扭矩以可使滚珠丝杠130旋转。即，可将通过减速器本体111内的内置零件115产生的旋转扭矩传递到滚珠丝杠130以使滚珠丝杠130旋转。

在本实施例中，减速输出部120被用作分割型减速输出部120，所述分割型减速输出部120在沿滚珠丝杠130的长度方向分割为多个部件（part）后，相互结合形成一个整体。分割型减速输出部120设置在形成于减速器本体111的槽形态的输出部配置槽部113（参照图10）内。

另一方面，参照图1，如上所述，以往滚珠丝杠20在减速器10的外部结合，采用滚珠丝杠20的外部结合结构。因此伺服气缸1的整体长度只会变长，另外，因滚珠丝杠20的外部结合结构而只能应用复杂的结构。

但是，在本实施例中，揭示如下结构：与以往的结构不同，使滚珠丝杠130的一侧端部区域在***到减速器110的内部的状态下，在减速器110的内部与分割型减速输出部120结合。即，在减速器本体111形成槽形态的输出部配置槽部113，在输出部配置槽部113内设置分割型减速输出部120，使滚珠丝杠130的一侧端部区域在输出部配置槽部113内与分割型减速输出部120结合。

如本实施例所示，在使滚珠丝杠130的一侧端部区域、即构成滚珠丝杠130的端部的非圆形剖面结合部131在减速器110的内部与分割型减速输出部120结合的情况，相对于与图1的伺服气缸1相同的冲程（stroke），可减小设备的整体长度L（参照图3），另外由于可将结构简化，从而可紧凑地实现设备。

实际上，在本实施例的伺服气缸100中，由于不需要曾应用于以往的伺服气缸1（参照图1）的联轴器31、推力及半径方向支撑轴承32、锁定块33、支撑块34等复杂的结构，因此可实现紧凑的结构。

另一方面，如本实施例所示，如果要使滚珠丝杠130的一侧端部区域在***到减速器110的内部的状态下在减速器110的内部结合，应稳定地支撑滚珠丝杠130，为此应用分割型减速输出部120。

分割型减速输出部120可包括：第一内置型减速输出模块121，在减速器本体111的输出部配置槽部113内与减速器本体111内的内置零件115（参照图5）结合，并结合滚珠丝杠130的端部；以及第二内置型减速输出模块122，沿第一内置型减速输出模块121的厚度方向与第一内置型减速输出模块121结合，并与第一内置型减速输出模块121一同支撑滚珠丝杠130的端部区域。

如上所述，在将分割型减速输出部120制作为第一内置型减速输出模块121与第二内置型减速输出模块122的二分型后，通过使滚珠丝杠130与分割型减速输出部120结合，从而可提高与滚珠丝杠130的接触支撑面积，因此，可稳定地支撑滚珠丝杠130。

虽还在下文进行说明，但滚珠丝杠130因其结构而在排出输出部位、即导引块191所在的部位无法具有支撑结构。因此，仅应在相反侧、即分割型减速输出部120侧牢固地支撑滚珠丝杠130。

对此，在本实施例中，在将分割型减速输出部120制作为第一内置型减速输出模块121与第二内置型减速输出模块122的二分型后，通过使滚珠丝杠130的端部与这种分割型减速输出部120结合，从而可以尽可能宽的支撑面积稳定地支撑滚珠丝杠130。

在本实施例中，第二内置型减速输出模块122被制作为圆盘形状，与之相反，第一内置型减速输出模块121比第二内置型减速输出模块122厚且具有在一侧形成有阶差122b的圆柱形状。

在这种结构中，在朝向第一内置型减速输出模块121的第二内置型减速输出模块122的一面形成有用以对第一内置型减速输出模块121的端部进行位置配置的位置配置槽122b（参照图11）。在位置配置槽122b对第一内置型减速输出模块121的端部进行位置配置后，可将其等彼此螺合。

为了将第一内置型减速输出模块121与第二内置型减速输出模块122螺合，在第一内置型减速输出模块121与第二内置型减速输出模块122形成多个通孔121c、122c。

如上所述，滚珠丝杠130的端部与包含第一内置型减速输出模块121与第二内置型减速输出模块122的分割型减速输出部120结合。此时，滚珠丝杠130不能相对于分割型减速输出部120进行随意旋转。

为此，在滚珠丝杠130的端部形成具有非圆形剖面形状且与第一内置型减速输出模块121及第二内置型减速输出模块122结合的非圆形剖面结合部131。在本实施例中，非圆形剖面结合部131构成D字形剖面结构。

并且，在第一内置型减速输出模块121与第二内置型减速输出模块122的中央区域分别形成与滚珠丝杠130的非圆形剖面结合部131形状相符的非圆形结合孔121a、122a。

在滚珠丝杠130的端部形成与沿滚珠丝杠130的长度方向设置在减速器本体111内的轴112（参照图10）结合的轴结合槽132（参照图15）。

对此，构成滚珠丝杠130的端部的非圆形剖面结合部131经过第二内置型减速输出模块122的非圆形结合孔122a而配置到第一内置型减速输出模块121的非圆形结合孔121a后，可使轴结合槽132以与轴112嵌合的形态与分割型减速输出部120结合。

因此，不仅可防止滚珠丝杠130空转的现象，而且可获得滚珠丝杠130的稳定的支撑结构。即，使滚珠丝杠130的非圆形剖面结合部131以宽的支撑面积配置结合到第一内置型减速输出模块121与第二内置型减速输出模块122，因此可获得滚珠丝杠130的稳定的支撑结构。

在配置有分割型减速输出部120的减速器110的输出部配置槽部113内结合有支撑结合滚珠丝杠130的分割型减速输出部120的轴方向负荷的推力支撑用推力轴承141。

这种推力支撑用推力轴承141可结合到分割型减速输出部120的第一内置型减速输出模块121的半径方向外侧，在此位置支撑包含滚珠丝杠130的分割型减速输出部120的轴方向负荷，即由滚珠丝杠130的直动运动产生的推力。因此，不仅可获得滚珠丝杠130的稳定的支撑结构，而且不使滚珠丝杠130弯曲并有助于进行理想的旋转运动。

另一方面，在推力支撑用推力轴承141的下部区域应用一对滚珠轴承145。在本实施例中，一对滚珠轴承145在减速器本体111内结合到推力支撑用推力轴承141的下部区域并沿滚珠丝杠130的长度方向相互间隔开配置，起到支撑所述滚珠丝杠的直动运动的沿半径方向的负荷的作用。此时，由于一对滚珠轴承145的间隔距离大，因此更多的力矩下垂负荷应用变为可能。

作为参考，虽然球衬套因在减速器本体111与排出输出部位气缸的末端进行两端支撑而具有稳定的结构，但滚珠丝杠130因其结构而在排出输出部位无法具有支撑结构。

为了加强这一点，在本实施例的情况下，应用具有宽的间隔距离的一对滚珠轴承145。即，通过使一对滚珠轴承145作为减速结构的输出轴与输入轴部位而按照减速器110的宽度，以尽可能宽的支撑距离支撑滚珠丝杠130的直动运动的沿半径方向的负荷，从而可使滚珠丝杠130的支撑力极大化。在这种情况下，可将旋进振动最小化。

在配置有分割型减速输出部120的减速器110的输出部配置槽部113的入口区域结合有阻止润滑油的漏油的油封142（oil seal）。油封142可为替换型。

另一方面，用于运动转换的输出部150与滚珠丝杠130连接，起到将滚珠丝杠130的旋转运动转换输出为直线运动的作用。

换句话说，当滚珠丝杠130因减速器110的运行而旋转时，因与滚珠丝杠130连接的用于运动转换的输出部150的作用，移动件180（mover）可如图3的箭头所示进行前进P1或后退P2。

结果，用于运动转换的输出部150起到将滚珠丝杠130的旋转运动提供为移动件180的直线运动的作用。

这种用于运动转换的输出部150可包括：以一个整体移动的滚珠螺母160及移动块170（moving block）、进行实质上的直线运动的移动件180、导引移动件180的直线运动的导引部190。

滚珠螺母160与滚珠丝杠130螺合，起到在滚珠丝杠130旋转时沿滚珠丝杠130的长度方向移动的作用。

在本实施例中，滚珠螺母160可包括：螺母板161，与移动块170的一侧端部以接面的方式结合；***结合部162，以从螺母板161的一侧延长的方式形成，并***结合到移动块170的中央贯通孔171（参照图14及图15）；以及突出支撑部163，从螺母板161的另一侧突出且端部对减速输出部120进行接触支撑。

在将滚珠螺母160的***结合部162***到移动块170的中央贯通孔171之后，将滚珠螺母160与移动块170螺合。为此，在螺母板161的周缘形成用于螺合的多个通孔161a（参照图15）。

如上所述，移动块170与滚珠螺母160结合而与滚珠螺母160构成一个整体。

滚珠螺母160可在滚珠丝杠130旋转时沿滚珠丝杠130的长度方向移动，由于移动块170与滚珠螺母160构成一个整体，因此在滚珠丝杠130旋转时，移动块170也可沿滚珠丝杠130的长度方向移动。

移动件180与移动块170连接，且为进行实质上的直线运动的部分。可使需要直线运动的机械臂等与移动件180连接或包含移动件180来实现。

这种移动件180包括：与移动块170的一侧端部以接面的方式结合的结合凸缘181；及与结合凸缘181连接并供滚珠丝杠130***到内部的螺帽182。

为了将移动件180与移动块170连接，即为了螺合，在移动件180的结合凸缘181形成多个通孔181a（参照图14及图15）。并且在螺帽182的端部形成多个通孔182a，并可通过此通孔182a连接机械臂等。

另一方面，欲使移动件180如图3的箭头所示理想地执行直线运动P1、P2，则需要对移动件180的直线运动进行导引。

为此，在本实施例的用于运动转换的输出部150设置导引部190。换句话说，导引部190起到对移动件180的直线运动进行导引的作用。

这种导引部190包括：导引块191，相对于减速器本体111以隔开特定距离的方式配置；以及多个导引棒192，与导引块191连接。

导引块191作为不像移动件180般移动的固定结构物而设置在减速器本体111的一侧。在导引块191形成有供移动件180的螺帽182通过的通孔191a。因此，当滚珠丝杠130因减速器110的运行而旋转时，移动件180可通过导引块191的通孔191a而如图3的P1方向或P2方向所示进行直线运动。

导引棒192实质上导引移动件180的直线运动。这种导引棒192的一端部与导引块191结合，而另一端部经过移动块170的棒通过口173（参照图14）而与减速器本体111的棒结合口115（参照图10）结合。由于移动块170由导引棒192导引，因此与移动块170连接的移动件180也可在正方向上进行前进后退直线运动而不歪斜。

在本实施例的情况，在导引棒192经过的移动块170的棒通过口173内置有支撑导引棒192的球衬套193。

球衬套193可在被压入到移动块170的棒通过口173的状态下支撑导引棒192。因此，可得到移动块170相对于导引棒192的稳定的导引动作。

如以上详细的说明所示，本实施例的伺服气缸100具有如下结构：与以往的图1不同，使滚珠丝杠130的一侧端部区域在***到减速器110的内部的状态下，在减速器110的内部与分割型减速输出部120结合。

如本实施例所示，在使滚珠丝杠130的一侧端部区域，即构成滚珠丝杠130的端部的非圆形剖面结合部131在减速器110的内部与分割型减速输出部120结合的情况，相对于与图1的伺服气缸1相同的冲程（stroke）可减小设备的整体长度L（参照图3），另外由于可将结构简化，从而可紧凑地实现设备。

根据具有以上说明所示的结构与作用的本实施例，与以往不同，通过应用使滚珠丝杠130的一侧端部在减速器110的内部结合的滚珠丝杠120内部结合结构，从而可相对于相同的冲程（stroke）减小设备的整体长度L（参照图3），另外由于可将结构简化，从而可紧凑地实现设备。

如上所述，且本发明并不限定于所记载的实施例，对本技术领域内具有通常知识的技术人员而言显而易见的是，可不脱离本发明的思想及范围进行各种修正及变形。因此，这种修正例或变形例也应属于本发明的权利要求范围。

工业应用

本发明可用于用以运输物品的工业设备或各种物流移送装备等。