CN101047329B - 电致动器 - Google Patents

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Abstract

一种插入框架(12)的孔部分(30)中的中空轭状物(100)。所述轭状物(100)通过框架(12)中的狭缝(32)与滑动器(20)连接。同步皮带(24)插入轭状物(100)的皮带孔(114)中。进一步，在轭状物(100)的两个侧表面上设置一对导向部分(36a、36b)，所述导向部分与框架(12)的导向凹槽(34a、34b)接合。在驱动部分(18)的驱动作用下，轭状物(100)通过同步皮带(24)沿导向凹槽(34a、34b)被移动。因此，滑动器(20)沿框架(12)在轴向方向上移动。

Description

电致动器
技术领域
本发明涉及一种通过驱动力传送带将驱动部分的驱动力传递到移动元件而移动移动元件的电致动器。
背景技术
电致动器至今已经被广泛地用作工件传送装置，所述电致动器通过旋转驱动源如马达的旋转驱动力驱动皮带来移动滑动器，以便传送工件等。
近年来，已经研发出具有薄型结构的电致动器，其中考虑到安装空间和使用电致动器的环境的需要，限制电致动器的高度尺寸。
这样的电致动器例如包括沿壳体中心部分沿轴向方向布置的导轨，以及可沿导轨滑动地移动的导块，其中滑块与导块的上部相连。进一步，传送带在壳体内部沿轨道移动，以使传送带围绕导轨的外侧，其中传送带与滑块连接。当传送带由驱动源驱动时，滑块沿导轨移动。
在公开号为8-226514的日本公开专利中公开的传统技术中，导轨和传送带在壳体内部沿水平方向基本平行地布置，目的是使电致动器的高度尺寸小型化。另一方面，由于传送带围绕导轨的外侧布置，壳体的宽度尺寸必然加大，因此电致动器在宽度方向具有较大的尺寸。
另一个观点，可以想到导轨的宽度尺寸应该制得大些，以便于在导块和滑块移动时执行直线运动。然而，在该情况下，由于传送带布置在导轨的外侧上，必然使壳体的尺寸变大。这样由于电致动器自身宽度尺寸的限制，很难获得导轨宽度方向的理想尺寸。因此，例如当在相对于滑块的力矩方向施加外力时，滑块在一些情况下不能沿壳体平滑地移动。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种电致动器，其中可成功地将致动器小型化，同时限制其高度和宽度两方面的尺寸，并且提供移动元件，即使在外力施加到移动元件上时移动元件也能可靠并平滑地移动。
具体地，根据本发明的一种电致动器，用于通过驱动力传送带将驱动部分的驱动力传递到移动元件，所述电致动器包括：
所述驱动部分，其根据电信号被驱动；
中空框架，所述驱动部分连接到所述中空框架；
所述移动元件，其沿所述框架的轴向方向可移动地设置；以及
轭状物，其在其中具有孔，用于插入所述驱动力传送带，所述轭状物与所述移动元件连接并且可在所述框架内沿所述轴向方向被可移动地导向，
其中所述轭状物包括导向部分，所述导向部分相对于所述框架被导向，与插入所述孔中的所述驱动力传送带相比，所述导向部分布置在偏向所述框架的位置处，并且所述导向部分和所述驱动力传送带沿水平方向布置，
所述导向部分分别沿所述轴向方向设置在所述轭状物的两个侧表面上，并且所述导向部分与设置在所述框架中的凹槽接合，并且
每个所述凹槽具有形成于所述框架的两个侧表面的每一侧上的垂直表面、一对与所述垂直表面基本垂直地布置的水平表面、以及形成于所述垂直表面和所述水平表面之间并且相对所述垂直表面以预定角度倾斜的倾斜表面。
本发明的上述和其它目的、特征和优点将从下面结合附图所作的说明中变得更加清楚，本发明的优选实施例作为例子图示于附图中。
附图说明
图1是整体示出根据本发明实施例的电致动器的透视图；
图2是图1所示的电致动器的部分分解透视图；
图3是图1所示的电致动器的纵向截面图；
图4是沿图1所示的IV-IV线的垂直截面图；
图5是图1所示的电致动器的滑动器和轭状物(yoke)的分解透视图；
图6是从不同方向观察的图5所示的皮带调节机构的透视图；
图7是图6所示的皮带调节机构的分解透视图；和
图8是图5所示的皮带调节机构的分解透视图。
具体实施方式
参考图1，附图标记10表示根据本发明实施例的电致动器。
如图1到4所示，电致动器10包括：沿轴向方向伸长的框架12；一对与框架12的两端部连接的第一和第二端块14、16；连接到第一端块14并根据电信号驱动的驱动部分18；传送工件(未示出)的滑动器(移动元件)20；和通过连接到驱动部分18的驱动带轮22将驱动力传递到滑动器20的同步皮带(驱动力传送带)24。
电致动器10进一步包括：皮带调节机构26，其能够调节同步皮带24的张力；和皮带固定机构28(见图5)，其将同步皮带24的端部固定到皮带调节机构26上。
如图2和3所示，框架12形成有中空形状，具有设置在其中并沿轴向方向延伸的孔部分30(bore section)。沿轴向方向开口的狭缝32形成于框架12的上表面上。孔部分30通过狭缝32与外部连通。
一对朝向框架12的两个侧表面凹进的导向凹槽34a、34b，在孔部分30内沿轴向方向延伸。如后面描述的，导向元件36a、36b插入导向凹槽34a、34b中。如图4所示，每个导向凹槽34a、34b包括：分别形成于每个框架12的两个侧表面的每个上的垂直表面38、一对与垂直表面38基本垂直地布置的水平表面40、以及一对形成于垂直表面38和水平表面40之间的倾斜表面42。
通过在其上部位置关闭狭缝32而密封狭缝32的密封带44附着到狭缝32。密封带44由例如具有板状形式的金属材料形成。一对磁性元件46(例如永磁体)在狭缝32的两侧上安装进沿轴向方向延伸的凹槽中。密封带44由磁性元件46产生的磁力吸引。因此，狭缝32在狭缝32的上部位置处被关闭(见图1)，使其避免尘埃等的侵入，否则尘埃等将通过狭缝32侵入孔部分30。
密封带44的两端分别固定到分别与框架12的两端连接的一对第一和第二端块14、16上。
另一方面，一对或多对传感器连接凹槽48沿轴向方向形成于框架12的两个侧表面上。位置检测传感器(未示出)安装在一个或多个传感器连接凹槽48内，以检测滑动器20的移动位置。
第一和第二端块14、16分别布置在框架12的两端部，以便关闭孔部分30。螺栓52插入穿过第一和第二端块14、16形成的螺栓安装孔50中。第一和第二端块14、16分别借助于螺栓52整体地装配到框架12的两端部。
密封带44的端部插入其中的皮带槽54形成于第一和第二端块14、16的上部上。在密封带44的端部插入以后，然后压盖56在其上部位置安装到皮带槽54中。压盖56具有基本为L形的横截面，其朝向密封带44突出。压盖56由两个固定螺钉58固定到第一和第二端块14、16的每个上。因此，密封带44的端部分别固定到第一和第二端块14、16。
第一端块14与框架12的一侧端连接。具有基本为矩形横截面的第一通孔60沿轴向方向形成。同步皮带24插入第一通孔60中。驱动部分18的底部元件62与第一端块14的一个端表面连接，该端表面布置在与框架12连接于其上的端表面相对的侧面上。换句话说，第一端块14介于驱动部分18和框架12之间。
另一方面，第二端块16与框架12的另一侧端连接。具有基本为矩形横截面的第二通孔64沿轴向方向形成于第二端块16中。同步皮带24插入第二通孔64中。进一步，从动带轮68通过一对轴承66旋转地支撑在第二通孔64中，其中同步皮带24转过从动带轮68。
比第二通孔64大的板安装孔70也形成于第二端块16的端表面上。板安装孔70具有基本为矩形的形状。具有与板安装孔70大致相同形状的薄板形板72安装于板安装孔中，以便关闭第二通孔64。
驱动部分18包括旋转驱动源74，该旋转驱动源例如包括步进马达、安装在旋转驱动源74的下部的底部元件62，以及检测旋转驱动源74的旋转量的检测部分76。旋转驱动源74通过螺栓78与底部元件62连接。驱动带轮22与旋转驱动源74的端部连接。驱动带轮22插入底部元件62中，并且由轴承66旋转地支撑。
具有基本为矩形的横截面且沿轴向方向贯穿的第三通孔80形成于底部元件62的基本中心部分。同步皮带24插入第三通孔80中并转过驱动带轮22。
一对具有基本为半圆形横截面并凹进预定深度的螺栓凹槽82沿轴向方向在第三通孔80的内表面上延伸。连接螺栓84插入所述一对螺栓凹槽82中。更具体地，底部元件62通过连接螺栓84连接到第一端块14，因此底部元件62整体地连接到框架12。
板安装孔70比底部元件62的端表面略微凹进，并形成于底部元件62的一侧端上。板安装孔70基本为矩形形状以使第三通孔80包括在其中。具有与板安装孔70大致相同形状的薄板形板72安装在板安装孔中，以便关闭连接螺栓84插入其中的第三通孔80(见图1)。
滑动器20包括主体部分88，该主体部分具有：用于将未示出的工件置于其上的台面86、一对分别安装到主体部分88两端部的端盖90、和覆盖主体部分88一部分的盖板92。
更具体地，主体部分88设有台面86和凹口94，所述台面在主体部分88的两侧部上是平坦的，所述凹口94在台面86之间于基本中心部分处凹进一预定深度。多个在远离台面86的方向贯穿的螺栓孔96形成于凹口94中。轭状物(导向元件)100通过98连接到主体部分88的下部，该98插入螺栓孔96中。
凹口94由安装在上部位置处的盖板92关闭。盖板92和台面86基本布置在同一平面内。因此，工件可放在由盖板92和台面86组成的滑动器20的上表面上。
具有扩大宽度的接合部分102在盖板92各自的端部处形成。接合部分102接合在凹口94内。因此，盖板92整体地安装到主体部分88上。
凹口94包括一对导向表面104，所述导向表面从凹口94的基本中心部分的开始点逐渐向主体部分88的两端倾斜。导向表面104以预定角度倾斜，以便逐渐从台面86向两端分离。安装在框架12的狭缝32中的密封带44沿所述一对导向表面104插入凹口94中(见图3)。
端盖90安装到主体部分88两端的各个侧部，垫片106插入其间。端盖90由螺栓110通过一对垫圈108固定。进一步，向主体部分88突出的皮带保持部分112插入凹口94中。具体地，密封带44插入盖板92和凹口94的导向表面104之间的空间，由此由盖板92的皮带保持部分112沿向下方向朝向框架12引导密封带44。
柱形止动件113分别安装到贯穿端盖90基本中心部分的孔90a中。止动件113设置成面对端盖90的外侧。例如，当在滑动器20的移动终端位置处在框架12上设置止动块(未示出)时，规定滑动器20的移动以使在滑动器20移动时止动件113抵靠止动块。当止动件113由弹性材料制成时，施加在滑动器20上的冲击在抵靠止动块的止动件113时被缓冲。
轭状物100包括皮带孔114，其具有基本为矩形横截面的开口圆柱体形状，并沿轴向方向贯穿。轭状物100进一步包括延伸部分116，其向上突出并与滑动器20连接。在轭状物100插入框架12的孔部分30的状态下，延伸部分116通过狭缝32与滑动器20的主体部分88连接。
同步皮带24沿轴向方向插入皮带孔114中。进一步，用于调节同步皮带24张力的皮带调节机构26也安装到皮带孔114。同步皮带24沿皮带孔114的内壁表面布置，以使其平行齿118彼此互相相对。
如图5所示，一对磁体120安装在轭状物100的端部并布置在驱动部分18的侧面。磁体120布置成面对轭状物100的两个侧表面。当轭状物100与滑动器20一起沿轴向方向移动时，磁体120的位置由安装在框架12上的位置检测传感器感应。因此，可检测轭状物100和滑动器20的移动位置。
一对导向元件(导向部分)36a、36b安装在轭状物100的两个侧表面上，以使导向元件(导向部分)36a、36b分别朝向框架12的导向凹槽34a、34b突出。每个导向元件36a、36b均由树脂材料形成，而导向元件36a、36b由成对螺栓110通过垫圈108固定。更具体地，同步皮带24通过皮带孔114插入轭状物100的基本中心部分，其中所述一对导向元件36a、36b在宽度方向布置在其外侧。换句话说，借助轭状物100，导向元件36a、36b和同步皮带24在水平方向基本平行地布置在框架12的孔部分30内(见图4)。
当轭状物100插入孔部分30内时，导向元件36a、36b进入框架12的导向凹槽34a、34b中。每个导向元件36a、36b的横截面形状包括：第一平坦表面部分124，其抵靠每个导向凹槽34a、34b的垂直表面38；一对第二平坦表面部分126，其抵靠每个导向凹槽34a、34b的水平表面40；和倾斜部分128，每个倾斜部分与各自的导向凹槽34a、34b的倾斜表面42隔开预定距离。倾斜部分128与导向凹槽34a、34b各自的倾斜表面42基本平行地形成并定位。具体地，导向元件36a、36b通过第一和第二平坦表面部分124、126由框架12的导向凹槽34a、34b支撑，由此当轭状物100与滑动器20一起整体地移动时，导向元件36a、36b由导向凹槽34a、34b沿框架12的轴向方向导向。
同步皮带24转过并位于驱动带轮22和从动带轮68之间，所述驱动带轮22与旋转驱动源74连接，所述从动带轮68由第二端块16旋转地支撑。彼此以预定间隔隔开的多个平行齿118在同步皮带24的内圆周表面上形成。平行齿118分别与驱动带轮22和从动带轮68啮合，从而使同步皮带24绕轨道而行。
如图5到8所示，皮带调节机构26包括第一主体132和第二主体134，所述第一主体132通过连接螺栓130与轭状物100的内壁表面连接，所述第二主体134可相对于第一主体132沿轴向方向移动。皮带调节机构26进一步包括：锁定螺钉136，其相对于第一主体132接合并固定第二主体134；调节螺钉138，其在第一主体132的基本中心部分处旋紧，用于根据其旋紧量来调节第一主体132与第二主体134之间的空间距离；以及弹簧140，其将第二主体134推向第一主体132。
第一主体132例如由冲压加工处理的平板形元件构成。沿水平方向延伸的连接部分142形成于第一主体132的上部。连接螺栓130插入其中的两个孔144形成于连接部分142中。皮带调节机构26通过连接部分142与轭状物100的内侧表面固定。安装孔146沿轴向方向形成于第一主体132的一个侧表面上，其中调节螺钉138和弹簧140布置在安装孔146中。
第一主体132具有锁定螺钉连接部分148，其形成于第二主体134侧面上一端，并且其向下以预定角度倾斜。狭槽孔150在其基本中心部分中沿轴向方向形成。
一对用于接纳第一连接凸缘部分152的第一接合孔154分别形成于第一主体132的另一端。组成皮带固定机构28的一个锁定板156a由第一接合孔154可旋转地支撑。
第二主体134与第一主体132形成方式相同，由冲压加工形成板形元件。连接表面158在第一主体132侧面一端形成，其以与第一主体132的锁定螺钉连接部分148倾斜角大致相同的角度倾斜，。连接表面158布置在锁定螺钉连接部分148较低侧面上。
连接表面158在其中形成有两个螺钉孔160，其彼此隔开预定距离，以使插入狭槽孔150的锁定螺钉136可以与之接合。连接表面158布置成使得狭槽孔150的轴线与连接两个螺钉孔160的中心线同轴。
第二主体134设有螺钉接合部分164，其与第一主体132的支撑部分162相对。插入支撑部分162的调节螺钉138拧入螺钉接合部分164中。
形成一对第二接合孔168分别用于接纳在第二主体134的另一端布置的第二连接凸缘部分166。组成皮带固定机构28的另一锁定板156b由第二接合孔168可旋转地支撑。
皮带固定机构28将同步皮带24的端部与第一主体132和第二主体134的端部连接，其一起组成皮带调节机构26。皮带固定机构28包括啮合元件172，其分别布置在第一主体132的另一侧端和第二主体134的另一侧端上。啮合元件172包括与同步皮带24的平行齿118对应的啮合凹槽170。皮带固定机构28进一步包括一对锁定板156a、156b，其分别相对于第一主体132与第二主体134可旋转地支撑，并且借助啮合元件172固定同步皮带24的端部。
啮合元件172具有啮合凹槽170，所述啮合凹槽适于同步皮带24的平行齿118。啮合元件172分别安装在同步皮带24的两端上，以使啮合凹槽170与平行齿118啮合。
锁定板156a、156b由第一和第二主体132、134的第一和第二接合孔154、168可旋转地支撑。包括啮合元件172的同步皮带24的端部介于第一和第二主体132、134之间，由此同步皮带24固定到第一和第二主体132、134上。
也就是说，同步皮带24的两端由皮带固定机构28固定到皮带调节机构26上，并借助于皮带调节机构26连接轭状物100。
更具体的，第一主体132与第二主体134可通过旋拧调节螺钉138而沿轴向方向上相对移动，所述调节螺钉构成皮带调节机构26。连接到第一和第二主体132、134上的同步皮带24为了调节其张力可通过皮带固定机构28放松或拉紧。在由皮带调节机构26调节同步皮带24以具有理想张力的状态下，紧固锁定螺钉136以规定第一主体132与第二主体134的相对移动。因此，同步皮带24保持在调节其张力的状态下。
根据本发明实施例的电致动器10基本如上述构造。下面说明其操作、功能和效果。
首先，由未示出的电源提供电信号(例如脉冲信号)到驱动部分18。基于电信号使驱动源74旋转，由此布置在底部元件62上的驱动带轮22旋转。
在驱动带轮22的驱动作用下，框架12的从动带轮68由同步皮带24带动一起旋转。因此，轭状物100与同步皮带24连接于其上的皮带调节机构26一起在孔部分30内沿轴向方向移动，同时由导向凹槽34a、34b引导。滑动器20也和轭状物100一起沿框架12沿轴向方向移动。在该操作期间，关闭框架12狭缝32的密封带44在滑动器20的移动作用下由一导向表面104打开。进一步，由另一导向表面104和皮带保持部分112导向打开的密封带44，以便再次接近框架12，由此关闭狭缝32。
更具体地，滑动器20沿框架12沿轴向方向移动，同时狭缝32由密封带44保持密封，由此关闭孔部分30。
在该情况下，轭状物100移动，同时相对于框架12的导向凹槽34a、34b促进安装在轭状物100上的所述一对导向元件36a、36b的滑动运动。特别是，进行滑动运动以便导向元件36a、36b的第一平坦表面部分124抵靠导向凹槽34a、34b的垂直表面38，而导向元件36a、36b的第二平坦表面部分126抵靠导向凹槽34a、34b的水平表面40。所述一对倾斜表面42和倾斜部分128保持彼此隔开预定空间距离，这样使它们彼此不接触。
安装在轭状物100上的磁体120由安装在框架12传感器连接凹槽48上的位置检测传感器(未示出)感应。因此，检测与轭状物100一起的滑动器20的移动位置。
另一方面，当由电源(未示出)供应的电信号的极性被反向时，旋转驱动源74沿与上述相反的方向旋转。通过轭状物100连接同步皮带24的滑动器20沿框架12沿轴向方向移动。也是在该情况下，轭状物100相对于导向凹槽34a、34b移动，同时以与上述相同的方式在导向元件36a、36b的接合作用下沿轴向方向被导向。
如上所述，在本发明的实施例中，圆柱形轭状物100插入框架12的孔部分30中，而轭状物100和滑动器20通过框架12的狭缝32彼此连接。传递从驱动部分18发出的驱动力的同步皮带24插入轭状物100的皮带孔114中。进一步，同步皮带24通过皮带调节机构26固定在皮带孔114内。如上所述，当同步皮带24插入轭状物100的皮带孔114时，在其中包括轭状物100的框架12的宽度尺寸没有增加。因此，可以限制包括框架12的电致动器10的宽度尺寸的增加。
导向滑动器20的导向元件36a、36b和同步皮带24基本平行地布置在框架12的孔部分30中。因此，还可以限制框架12的高度尺寸。
如上所述，可限制轭状物100和同步皮带24插入其中的框架12的宽度方向和高度方向的尺寸。因此，整个电致动器10可以制成小尺寸。
导向元件36a、36b还可设置在与框架12的导向凹槽34a、34b相对的轭状物100的两个侧表面上，而不受同步皮带24布置的影响，因为基本平行布置的同步皮带24容纳在轭状物100中。因此，所述一对导向元件36a、36b设置在两个侧表面上同时布置在轭状物100的最外侧上，另外，导向元件36a、36b与框架12的导向凹槽34a、34b接合，以使滑动器20沿轴向方向可移动地被导向。因此，例如，即使在力矩力(外力)在旋转方向上在滑动器20轴线大约中心处施加到滑动器20上时，滑动器20也能沿框架12的轴向方向可靠并平滑地移动。
换句话说，所述一对导向元件36a、36b可以布置在孔部分30中，在宽度方向的外侧上，轭状物100插入其间。因此，可以改进在连接到轭状物100的滑动器20的在力矩方向上的载荷阻力。
虽然已经示出并详细描述了本发明的特定优选实施例，但是应该明白，在所附权利要求书的范围内可进行各种变化和修改。

Claims (4)

1.一种电致动器，用于通过驱动力传送带将驱动部分的驱动力传递到移动元件，所述电致动器包括：
所述驱动部分(18)，其根据电信号被驱动；
中空框架(12)，所述驱动部分(18)连接到所述中空框架；
所述移动元件(20)，其沿所述框架(12)的轴向方向可移动地设置；以及
轭状物(100)，其在其中具有孔(114)，用于插入所述驱动力传送带(24)，所述轭状物(100)与所述移动元件(20)连接并且可在所述框架(12)内沿所述轴向方向被可移动地导向，
其中所述轭状物(100)包括导向部分(36a、36b)，所述导向部分相对于所述框架(12)被导向，与插入所述孔(114)中的所述驱动力传送带(24)相比，所述导向部分(36a、36b)布置在偏向所述框架(12)的位置处，并且所述导向部分(36a、36b)和所述驱动力传送带(24)沿水平方向布置，
所述导向部分(36a、36b)分别沿所述轴向方向设置在所述轭状物(100)的两个侧表面上，并且所述导向部分(36a、36b)与设置在所述框架(12)中的凹槽(34a、34b)接合，并且
每个所述凹槽(34a、34b)具有形成于所述框架(12)的两个侧表面的每一侧上的垂直表面(38)、一对与所述垂直表面(38)基本垂直地布置的水平表面(40)、以及形成于所述垂直表面(38)和所述水平表面(40)之间并且相对所述垂直表面(38)以预定角度倾斜的倾斜表面(42)。
2.根据权利要求1所述的电致动器，其中所述导向部分(36a、36b)具有形成于所述导向部分(36a、36b)侧部的第一平坦表面部分(124)、一对与所述第一平坦表面部分(124)垂直地形成的第二平坦表面部分(126)、以及形成于所述第一平坦表面部分(124)和所述第二平坦表面部分(126)之间并且相对于所述第一平坦表面部分(124)以预定角度倾斜的倾斜部分(128)。
3.根据权利要求2所述的电致动器，其中所述第一平坦表面部分(124)抵靠所述垂直表面(38)，所述第二平坦表面部分(126)抵靠所述水平表面(40)，而所述倾斜部分(128)和所述倾斜表面(42)彼此由预定空间距离隔开。
4.根据权利要求1所述的电致动器，进一步包括调节机构(26)，该调节机构能够调节所述驱动力传送带(24)的张力，其中所述驱动力传送带(24)的各个端部与所述调节机构(26)连接，并且所述调节机构(26)与所述驱动力传送带(24)一起容纳在所述孔(114)中。
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