CN102213246A - 线性致动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种线性致动器(10)。所述线性致动器(10)的滑动台(14)包括台主体(56)和连接到所述台主体(56)的另一端的端板(58)。在台主体(56)的基部(60)上形成四个工件保持孔(68a至68d)，适配座(70a至70d)分别绕工件保持孔(68a至68d)设置在其径向外侧。在通过按压模制形成台主体(56)的同时形成适配座(70a至70d)。

Description

线性致动器
发明领域
本发明涉及一种线性致动器，在所述线性致动器中，通过从流体入口/出口端口的导入压力流体，使滑动台(slide table)沿着缸主体的轴线方向往复运动。
背景技术
如日本平开专利公报No.10-061611所揭示，本申请人已经提出一种线性致动器，该致动器包括配备有被供以压力流体的缸室的缸主体、设置成沿着缸室移位的活塞和连接到活塞并且能够沿着缸主体移动的滑动台。在这种类型的线性致动器中，例如，组成将被运送的物体的工件被安装在滑动台的上部上，并且通过用供应到缸室的压力流体来按压活塞而使得工件能够与连接到活塞的滑动台一起沿着缸主体移动。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种线性致动器，所述线性致动器能够容易且高精度地形成滑动台，能够稳定地传送要被传送的物体，并且能够使线性致动器的加工成本下降。
本发明是一种线性致动器，在所述线性致动器中，通过从流体入口/出口端导入压力流体，使得滑动台沿着缸主体的轴线方向往复运动，所述线性致动器包括：
缸主体，所述缸主体与入口和出口端口连通并且具有缸室，压力流体被导入所述缸室；
滑动台，所述滑动台具有设置成基本平行于所述缸主体的基部和相对于所述基部突出、用于在其上安装要被传送的物体的安装部，所述滑动台沿着所述缸主体的轴线方向往复运动；和
缸机构，所述缸机构具有设置用于沿着所述缸室滑动运动的活塞，其中所述活塞移动时使所述滑动台往复运动，
其中，所述滑动台通过按压模制而成。
根据本发明，滑动台能够通过按压模制容易地形成，当通过按压模制形成时，相对于基本平行于缸主体的基部突出的安装部能够与滑动台同时形成。结果，在加工包括滑动台在内的线性致动器时，能够降低加工成本，同时，与将要被传送的物体被安装在没有设置这样的安装部的整个基部上的情况相比，通过在滑动台上设置相对于基部突出的安装部，能够保证可靠稳定并且高精度地运送将被运送的物体。
结合以说明性实例的方式展示本发明的优选实施例的附图，本发明的以上和其他目标、特征和优点将从以下的说明中变得更明显。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的线性致动器的外部立体图；
图2是展示滑动台向上与图1的线性致动器分开的情形的分解立体图；
图3是展示端板与图2的滑动台分开的情形的分解立体图；
图4是从上方观察图2的滑动台的俯视图；
图5是沿着图4的线V-V的截面图；
图6是从图1的线性致动器的下侧观察时线性致动器的分解立体图；
图7是图1的线性致动器的整体竖直截面图；
图8是沿着图7的线VIII-VIII的截面图；
图9是沿着图7的线IX-IX的截面图；
图10是沿着图7的线X-X的截面图；和
图11是展示根据修改实例的、端板与滑动台分开的情形的分解立体图。
具体实施例
在图1中，参考标号10指示根据本发明的实施例的线性致动器。
如图1至10所示，线性致动器10包括缸主体12；滑动台14，所述滑动台14被设置在缸主体12的上部上并且在沿着纵向方向(箭头A和B的方向)的直线上往复运动；引导机构16，所述引导机构16被设置成介于缸主体12和滑动台14之间，用于在纵向方向(箭头A和B的方向)上引导滑动台14；和止动机构(stopper mechanism)18，所述止动机构18能够调节滑动台14的位移量。
例如，缸主体12由诸如铝等的金属材料形成且具有矩形的横截面，并且在纵向方向(箭头A和B的方向)上具有预定长度。具有凹陷弓形形状的横截面的凹部20大致形成在缸主体12的上表面的中心，沿着纵向方向(在箭头A和B的方向上)延伸。一对螺栓通孔24被设置在凹部20中，连接螺栓22通过该螺栓通孔24插入，以连接缸主体12和引导机构16。
另外，如图8所示，在缸主体12的一个侧表面上，用于供给和排出压力流体的第一和第二端口(入口端口和出口端)26，28被形成为垂直于缸主体12的纵向方向，并且与稍后所述的一对通孔30a、30b连通。此外，在缸主体12的另一侧表面上，两个传感器附接槽32(见图10)分别被沿着纵向方向(箭头A和B的方向)形成，传感器(未显示)可以被安装在该传感器附接槽32中。
在缸主体12的底部表面上，一对螺栓孔24被形成在轴线上、沿宽度方向的中心，连接螺栓22从下方通过螺栓孔24插入。另外，连接螺栓22的端部从缸主体12的上表面突出，并且连接螺栓22通过螺纹接合而与引导机构16的引导块34互相连接。
另一方面，具有圆形横截面的两个通孔30a、30b被形成在缸主体12内，这两个通孔30a、30b沿着纵向方向(箭头A和B的方向)穿透，一个通孔30a和另一个通孔30b大致平行排列并且彼此分开预定距离。
缸机构44被设置在通孔30a、30b内，缸机构44包括各自的活塞40和连接到活塞40的活塞杆42，每一个活塞40都具有安装在其外圆周上的密封环36和磁铁38。缸机构44由成对的活塞40和活塞杆42组成，活塞40和活塞杆42对分别被安装在一对通孔30a、30b中。
通孔30a、30b在其一端部被板状的帽46闭合和密封，缸室48分别形成在活塞40和帽46之间。另外，通孔30a、30b的另一端部被杆保持器52气密密封，该杆保持器52经由锁定环50被保持在通孔30a、30b中。O型环54经由环形槽被安装在杆保持器52的外周上，用于防止压力流体通过通孔30a、30b和杆保持器52之间的间隙泄漏。
帽46例如通过按压模制由金属材料制成的板状体而形成。帽46的弯曲部分被设置成面朝通向外部的通孔30a、30b的一端侧(在箭头B的方向上)。
另外，其中一个通孔30a分别与第一和第二端口26、28连通，而另一通孔30b也经由形成在一个通孔30a和另一通孔30b之间的连接通道55与其互相连通。更具体地，在将供应到第一和第二端口26的压力流体导入到一个通孔30a之后，压力流体还经过连接通道55被导入到另一通孔30b内。
如图2至4所示，滑动台14包括台主体56、连接到台主体56的一端的止动机构18和连接到台主体56的另一端的端板58。端板58相对于台主体56垂直连接。
台主体56例如通过按压模制由金属材料制成的板状材料而形成。更具体地，台主体56由碳含量0.55％至0.65％的马氏体不锈钢形成。通过进行按压模制，形成期望形状的台主体56。另外，按压模制的台主体56通过将台主体56加热到预定温度而经受淬火，之后通过暴露到氮气之下而冷却台主体56。正由于此，台主体56的C标度洛氏硬度值(HRC)处于58至62之间的范围内，并且可以抑制台主体56发生变形。
通过冷轧加工的材料被用作形成台主体56材料的马氏体不锈钢。更具体地，与热轧加工的材料相比，当形成台主体56时，台主体56的厚度尺寸的改变保持很小，并且能够高精度地控制其尺寸特性。
台主体56由沿着纵向方向(箭头A和B的方向)延伸的基部60，和从基部60的两侧垂直向下延伸的一对引导壁62a、62b组成。稍后所述的用于引导引导机构16的球64的第一球引导槽(第二循环通道)66被形成在引导壁62a、62b的内表面上。第一球引导槽66形成有基本半圆形的横截面，并且在按压模制形成台主体56的同时形成。另外，优选地，第一球引导槽66的横截面形状形成为弓形形状，诸如半圆形形状，使得第一球引导槽66能够通过按压模制最容易地形成。
另外，在基部60上，四个工件保持孔68a至68d被形成在基部60的一个端部和另一个端部之间。随之，适配座(安装部分)70a至70d分别绕着工件保持孔68a至68d形成在工件保持孔68a至68d的径向外侧。换句话说，适配座70a至70d被形成为围绕工件保持孔68a至68d的环形形状。
当台主体56通过按压模制形成时，适配座70a至70b相对于基部60的上表面突出预定高度。工件(将被运送的物体)W被安装在适配座70A至70b的上部上(见图7和10)。另外，例如，在完成台主体56的淬火之后，通过研磨处理等使适配座70a至70d的上表面被形成为平行于基部60的扁平形状，从而能够保证多个适配座之间的高平坦度(flatness)。
换句话说，通过按压模制形成的多个适配座70a至70d经受诸如研磨处理等的处理，从而具有大致相同的平坦度，因此，安装在适配座70a至70d上的工件W能够以稳定的方式被运送。
另外，如图4所示，第一和第二销孔(定位孔)72、74被分别形成在工件保持孔68c和68d之间以及工件保持孔68a和68b之间，并且它们在基部60的宽度方向上分开预定距离。两个第一和第二销孔72、74在通过按压模制形成台主体56的同时形成，并且被设置成在基部60的纵向方向(箭头A和B的方向)上分开预定距离。两个第一和第二销孔72、74被形成为在基部60的厚度方向上穿透基部60。此外，设置在端板58所在侧的第一销孔72形成有圆形的横截面，而设置在止动机构18所在侧的第二销孔74形成有细长方孔(elongate oblong hole)的横截面，该细长方孔沿基部60的纵向方向指向。
在面向基部60的下侧表面的内周表面上径向向内突出的突起对76(见图10)被分别设置在第一和第二销孔72、74中。这些突起76例如被设置成沿着基部60的宽度方向互相面对，并且形成有在径向向内方向上逐渐变细的三角形的横截面。
另外，用于定位安装在滑动台14的上表面上的工件的定位销P1、P2(见图7和10)分别被插入第一和第二销孔72、74中。同时，因为从滑动台14的上表面侧插入的定位销P1、P2与突起76接合而停止，所以可以防止定位销P1、P2脱落(即下落)。
换句话说，突起76起能够防止第一和第二销孔72、74中的定位销P1、P2脱落的防脱落手段的作用。
在组成台主体56的基部60的一端上形成一对第一螺栓孔80，螺栓(紧固构件)78a被插入穿过该一对第一螺栓孔80，用于固定止动机构18的稍后所述的保持器部分98。在基部60的另一端上形成一对第二螺栓孔(孔)82，螺栓(紧固构件)78b被插入穿过该第二螺栓孔80，用于固定端板58。
第一和第二螺栓孔80、82在与台主体56延伸的纵向方向相垂直的厚度方向上穿透，并且由圆锥部分84和固定直径孔86形成，该圆锥部分84具有直径从台主体56的上表面侧朝着下表面侧逐渐减小的锥形的横截面，该固定直径孔86被形成在圆锥部分84的下部。第一和第二螺栓孔80、82在通过按压模制形成台主体56的同时被形成(见图5)。
另一方面，螺栓78a、78b包括扁头螺栓，每个该扁头螺栓具有形成为圆锥形状的头部88和从头部88的端部延伸的杆状螺纹部90。当螺栓78a、78b被插入穿过第一和第二螺栓孔80、82时，其头部88被容纳在圆锥部分84中，螺纹部90被插入从圆锥部分84向下突出的孔86内。另外，正如以下所述，通过螺纹部90分别与端板58的螺孔91和止动机构18上的保持器部分98螺纹接合，端板58和保持器部分98分别相对于台主体56连接。
端板58被固定到台主体56的另一端并且设置成面朝缸主体12的端面。端板58还被固定到活塞杆42的端部，该活塞杆42被插入穿过形成在端板58中的一对杆孔92a、92b内。正因为此，包括端板58在内的滑动台14能够沿着缸主体12的纵向方向(箭头A和B的方向)与活塞杆42一起移动。
另外，在端板58上，阻尼器94被安装到其中的阻尼器安装孔96在一个杆孔92a和另一杆孔92b之间的位置开口。当由诸如橡胶等弹性材料制成的阻尼器94被从端板58的在缸主体12所在侧的另一侧表面安装在阻尼器安装孔中96中时，其端部的直径扩展并且从另一侧表面向外突出。
止动机构18包括设置在台主体56的一端的下表面上的保持器部分98、相对于保持器部分98螺纹接合的止动螺栓100和用于调控止动螺栓100前进和缩回运动的锁紧螺母102。止动机构18被设置成面朝设置在缸主体12上的引导机构16的端面。
保持器部分98被形成为块状形状，并且被螺栓78b从上方相对于滑动台14的台主体56的基部60固定。在保持器部分98的大致中心，止动螺栓100被螺纹接合，用于沿着轴线方向前进和缩回。止动螺栓100例如包括具有刻在其外周表面上的螺纹的杆状双端螺栓。锁定螺母102在从保持器部分98的端表面突出的位置上与止动螺栓100螺纹接合。
另外，通过止动螺栓100相对于保持器部分98的螺纹旋转，止动螺栓100沿着轴线方向(箭头A和B的方向)移动，从而靠近和远离引导机构16。例如，在止动螺栓100已经旋转而向着引导机构16所在侧突出预定长度之后(在箭头A的方向上)，通过锁定螺母102的螺纹旋转及其运动和抵接保持器部分98的侧表面，来调控止动螺栓100的前进和缩回运动。
如图6和7至10所示，引导机构16包括宽平引导块34、一对球循环构件104a、104b、一对和用于分别地覆盖盖106的一对盖板108，球循环构件104a、104b设置在引导孔34上并且球64循环经过其中，盖106分别安装在沿着引导块34的纵向方向的相对端。盖106被安装，以便可以覆盖引导块34的相对端表面。
第二球引导槽(第一循环通道)110沿着纵向方向形成在引导块34的相对侧表面上。在接近第二球引导槽110的区域，球引导构件104a、104b被插入其中的一对安装槽112a、112b沿着纵向方向贯穿。第二球引导槽110具有半圆形的横截面，从而在滑动台14被设置在引导机构16的上部上时，第二引导槽110被定位成面向第一球引导槽66。
安装槽112a、112b被形成在引导块34的下表面上，球循环构件104a、104b被设置在其的内部。球64循环经过其中的球循环孔114贯穿经过球循环构件104a、104b。在其相对端部上，辊转向部116a、116b分别被设置用于转变球64循环的方向。正由于此，环形连续的球循环通道由球循环构件104a、104b的球循环孔114、滑动台14的第一球引导槽66和引导块34的第二球引导槽110形成。多个球64沿着球循环通道滚动，从而使滑动台14能够沿着引导机构16顺畅地往复运动。
根据本发明的实施例的线性致动器10基本上如上构造。以下，将说明线性致动器10的操作和效果。
首先，来自未图释的压力流体供应源的压力流体被导入到第一端口26内。在这种情况下，第二端口28在未图释的切换阀的操作下处于通向大气的状态。
供给到第一端口26的压力流体被供应到其中一个通孔30a，并且经过连接通道55被供给到另一通孔30b，从而活塞40(在箭头A的方向上)被按向杆保持器52所在侧。因而，滑动台14与连接到活塞40的活塞杆42一起在与缸主体12分开的方向上移动。
同时，伴随着滑动台14的移动，组成引导机构16的球64沿着球循环通道滚动，从而引导机构16在轴线方向上引导滑动台14。
另外，通过设置在滑动台14的一端的止动螺栓100的端部抵靠组成引导机构16的引导块34的端面，滑动台14停止进一步位移，从而滑动台14到达移动终止端位置。
在止动机构18中，在松开锁定螺母102以便使止动螺栓100能够前进和缩回运动之后，能够通过止动螺栓100的螺纹旋转来调节止动螺栓100从保持器部分98的端面突出的量，从而还能够调节滑动台14的位移量。
另一方面，在滑动台14在远离上述移动终止端位置的相反方向上移动的情况下，供给到第一端口26的压力流体被相对于第二端口28供应，而第一端口26处于通向大气的状态。结果，利用从第二端口28供应到一对通孔30a、30b中的压力流体，活塞40在远离杆保持器52的方向上(在箭头B的方向上)移动，滑动台14通过活塞40与活塞杆42一起在靠近缸主体12的方向上移动。另外，在设置在滑动台14的端板58上的阻尼器94抵靠缸主体12的端面时，恢复线性致动器10的初始位置。
以上述方式，采用本发明，在线性致动器10中，当由例如金属材料制成的板材通过按压模制形成组成滑动台14的台主体56时，工件W能够安装于其上的多个适配座70a至70d被形成为从台主体56突出。结果，当形成台主体56时，多个适配座70a至70d同时形成，并且能够以降低的成本加工包括滑动台14的线性致动器10。
另外，通过设置相对于台主体56的基部60突出的适配座70a至70d，并且在其上表面上进行处理来确保适配座70a至70d平坦，与在基部60整体上进行处理却不设置这些适配座70a至70d的情况相比，能够更高精度地维持平坦度。结果，通过对以这种方式形成的多个适配座70a至70d进行磨光处理，因为能可靠且容易地确保其平坦度，所以工件W能够随之被稳定地安装在滑动台14的上表面上并且能够稳定地运送。
此外，台主体56由碳含量0.55％至0.65％的马氏体不锈钢形成，在按压模制之后，按压模制的台主体56通过加热而经受淬火，之后通过暴露到氮气而被冷却。因此，能够使台主体56的C标度洛氏硬度值(HRC)处于58至62的范围内，同时，能够维持台主体56的高的刚性。结果，包括台主体56的滑动台14的强度能够增大，并且能够抑制变形。
更具体地，通过利用马氏体不锈钢，能够在淬火时通过暴露到氮气下而冷却，并且能够抑制在进行如此淬火时可能发生的形变。另外，在上述马氏体不锈钢的碳含量是0.55以下的情况下，淬火获得的硬度不足，而另一方面，如果碳含量是0.65％以上时，则按压模制操作期间的弯曲处理削弱并且变得困难。此外，在台主体56的C标度洛氏硬度值小于等于58(HRC≤58)的情况下，球64在其中滚动的第一球引导槽66的损耗和磨损变大，并且存在台主体56的耐久性将会下降的忧虑。更具体地，在本实施例中，台主体56的硬度基于球64在其中滚动的第一球引导槽66所需的强度设定。
而且，形成台主体56的材料的马氏体不锈钢通过冷轧加工。与通过热轧加工的材料相比，厚度尺寸的差异保持很小，并且能够高精度地控制形成台主体56的尺寸特性。
另外，通过利用连接组成滑动台14的台主体56和端板58的平头螺栓，在其中容纳平头螺栓的头部88的螺栓孔能够通过按压模制而容易地相对于台主体56形成。正由于此，有利地，螺栓孔能够相对于台主体56容易地形成，该台主体56被形成为薄板形状，并且难以在其上进行孔口刮平(spot facing)处理。
另外，因为突起76被形成在第一和第二销孔72、74的内周表面上，所以当定位销P1、P2被从上方插入以便定位安装在滑动台14上的工件W时，定位销P1、P2被停止而与突起76接合，并且防止定位销P1、P2脱落(落下)。正由于此，工件W能够经过第一和第二销孔72、74而被可靠且高精度地定位在滑动台14上。
此外，当台主体56被按压模制时，因为适配座70a至70d、第一和第二螺栓孔80、82、第一和第二销孔72、74以及第一球引导槽66能够同时形成，所以与通过各个处理单独形成这些要素的情况相比，能够缩短加工包括台主体56的滑动台14的步骤。在这种情况下，优选地，通过使第一球引导槽66的横截面形状呈现例如半圆形状，能够通过按压模制容易地形成第一球引导槽66。
采用根据上述实施例的线性致动器10的滑动台14，已经介绍了其中四个适配座70a至70d被设置成绕工件保持孔68a至68d彼此分开预定间距的结构。但是，本发明不限于此特征。例如，如图11所示，可以提供沿着滑动台120的纵向方向(箭头A和B的方向)跨越工件保持孔68a和68c以及68b和68d的两个细长适配座(安装部分)。在这种情况下，两个适配座122a、122b被沿着滑动台120的纵向方向平行设置。
根据上述构造，滑动台120上的适配座122a、122b的表面面积肯定能够在尺寸上变大，同时，工件和适配座122a、122b之间的接触区域能够变大。结果，能够更稳定地运送安装在适配座122a、122b上的工件。
更具体地，因为适配座70a至70d、122a、122b能够在按压模制滑动台14、120的同时形成，所以可以对应例如将被运送的工件的形状、尺寸和重量，来形成期望形状和数量等的适配座。
另外，在根据上述实施例的线性致动器10中，已说明了无限循环型的线性致动器，在该致动器中，在球64经过滑动台14、120的第一球引导槽66、组成引导机构16的引导块34的第二球引导槽110和球循环构件104a、104b无限循环的同时，滑动台14、120移动。但是，本发明不限于这种特征。例如，配备有滑动台14、120的线性致动器可以包括有限型线性致动器，在该有限型线性致动器中，球64以直线的方式沿着形成在滑动台14、120和引导块34之间的凹槽设置。在这种线性致动器的情况下，提供了其中球64沿着凹槽仅仅直线滚动但不无限循环的结构。
根据本发明的线性致动器不限于上述实施例，可以采用各种替换的或者附加的特征和结构，而不背离附加权利要求所述的本发明的实质和范围。

Claims (10)

1.一种线性致动器(10)，在所述线性致动器(10)中，通过导入来自流体入口和出口端口(26、28)的压力流体，使滑动台(14)沿着缸主体(12)的轴线方向往复运动，其特征在于，所述线性致动器(10)包括：
所述缸主体(12)，该缸主体(12)与所述入口和出口端口(26、28)连通并且具有缸室(48)，压力流体被导入到所述缸室(48)；
所述滑动台(14)，该滑动台(14)具有基部(60)和安装部分(70a至70d)，所述基部(60)设置成基本平行于所述缸主体(12)，所述安装部分(70a至70d)相对于所述基部(60)突出并且用于在该安装部分(70a至70d)上安装要被传送的物体，所述滑动台(14)沿着所述缸主体(12)的轴线方向往复运动；和
缸机构(44)，所述缸机构(44)具有设置用于沿着所述缸室(48)滑动运动的活塞(40)，其中，所述滑动台(14)随着所述活塞(40)的移动往复运动，
其中，所述滑动台(14)通过按压模制而形成。
2.根据权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，其中，所述滑动台(14)由碳含量0.55％至0.65％的马氏体不锈钢形成。
3.根据权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，其中，所述滑动台(14)由经受淬火、C标度洛氏硬度值(HRC)在58至62范围内的硬化材料制成。
4.根据权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，其中，所述滑动台(14)包括定位孔(72、74)，安装在要被运送的物体(W)中的定位构件(P1、P2)被插入所述定位孔(72、74)中，其中，用于防止所述定位构件(P1、P2)脱落的防脱落工具被设置在所述定位孔(72、74)中。
5.根据权利要求4所述的线性致动器，其特征在于，其中，所述防脱落工具包括在所述定位孔(72、74)的内周表面上径向向内突出的突起(76)。
6.根据权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，进一步包括端板(58)，所述端板(58)通过活塞杆(42)连接到所述活塞(40)，该活塞(40)可移动地设置在缸室(48)中，其中，所述端板(58)被紧固构件(78a、78b)相对于所述滑动台(14)连接，孔(82)被形成在所述滑动台(14)中，所述紧固构件(78a、78b)插入穿过并且容纳在所述孔(82)中。
7.根据权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，其中，引导机构(16)被附接到所述缸主体(12)并且具有形成在该引导机构(16)中的第一循环通道(110)，多个球(64)通过滚动而在所述第一循环通道(110)中循环，其中，所述球(64)在其中滚动的第二循环通道(66)被形成在所述滑动台(14)中、在所述滑动台(14)的面向所述引导机构(16)的侧表面内。
8.根据权利要求7所述的线性致动器，其特征在于，其中，所述第二循环通道(66)形成有凹陷的圆弧形的横截面，所述球(64)被设置成抵靠所述第二循环通道(66)。
9.根据权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，其中，所述安装部分(70a至70d)包括多个安装部分(70a至70d)，所述多个安装部分(70a至70d)形成有平行于所述基部(60)的扁平形状，从而可以确保所述多个安装部分(70a至70d)平坦。
10.根据权利要求6所述的线性致动器，其特征在于，其中，所述孔(82)包括具有锥形横截面的圆锥部分(84)，所述圆锥部分(84)的直径朝着所述端板(58)所在侧逐渐减小。
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