CN1619173A - 致动器 - Google Patents

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Abstract

沿框架(12)的内壁表面引导滑动器(18)的引导结构(20)包括由滑动器(18)保持的多个树脂滑动部件(34)。多个树脂滑动部件(34)包括：一对第一树脂滑动部件(34a、34b)，该对第一树脂滑动部件(34a、34b)沿形成于所述框架(12)的底壁部分(28)中的第一滑动槽(36a、36b)进行滑动；一对第二树脂滑动部件(34c、34d)，该对第二树脂滑动部件(34c、34d)沿形成于所述框架(12)的侧壁部分(30a、30b)中的第二滑动槽(38a、38b)进行滑动；以及一对第三树脂滑动部件(34e、34f)，该对第三树脂滑动部件(34e、34f)沿形成于所述框架(12)的侧壁部分(30a、30b)中的第三滑动槽(40a、40b)进行滑动。

Description

致动器
技术领域
本发明涉及一种致动器，该致动器能够在驱动源的驱动作用下使得滑动器沿框架进行线性往复运动。
背景技术
目前已经使用了输送装置例如致动器，例如用于输送工件。日本专利公开No.2003-74551公开了一种采用该普通技术的致动器。
如图14所示，致动器包括内部块2，该内部块2可在外部导轨1中沿轴向方向移动。滚珠丝杠3布置在内部块2的基本中心部分处，这样，滚珠丝杠3沿轴向方向延伸。
一对第一滚珠滚转槽4沿外部导轨1的、对着内部块2的一对内壁表面而沿轴向方向形成。而且，第二滚珠滚转槽以与上述相同的方式形成于内部块2的两侧表面上，并对着第一滚珠滚转槽4。返回通道7形成于内部块2中，多个滚珠6在该返回通道7中循环。滚珠6通过返回通道7、第一滚珠滚转槽4和第二滚珠滚转槽2而循环，因此，当滚珠6沿外部导轨1移动时引导该内部块2。
与驱动源(例如未示出的电动机)成一体连接的滚珠丝杠3旋转，从而使得与滚珠丝杠3螺纹啮合的内部块2在滚珠丝杠3的旋转作用下沿外部导轨1的轴向方向而线性移动。
不过，在日本专利公开No.2003-64551中所述的致动器需要大量滚珠6，该滚珠沿环形循环轨道滚转，作为用于沿外部导轨1的轴向方向引导内部块2的引导机构。而且，需要进行高精度的处理操作，例如用于形成第一滚珠滚转槽4、第二滚珠滚转槽和返回通道7，以便使滚珠6在其中平滑滚转。因此，致动器的制造成本昂贵。
发明内容
本发明的总目的是提供一种致动器，该致动器能够通过提供用于沿框架引导滑动器的简单引导机构结构来降低制造成本。
通过下面结合附图的说明，可以更清楚本发明的上述和其它目的、特征和优点，附图中通过所示实例表示了本发明的优选实施例。
附图说明
图1是表示本发明实施例的致动器的局部剖透视图；
图2是表示图1中所示致动器的分解透视图；
图3是详细表示滑动器和引导机构的分解透视图，该滑动器和引导机构构成图1中所示致动器的元件；
图4表示了沿与图1中所示的致动器的轴向方向垂直的平面所作的垂直剖视图；
图5是表示当垂直负载施加在图3所示的滑动器上时的状态的侧视图；
图6是表示当非平衡负载施加在图3所示的滑动器上时的状态的侧视图；
图7是表示当多个树脂滑动部件沿相同圆周布置时的状态的局部放大侧视图；
图8是表示当多个树脂滑动部件沿不同圆周布置时的状态的局部放大侧视图；
图9是表示本发明另一实施例的致动器的局部剖透视图；
图10是表示本发明另一实施例的致动器的局部剖透视图；
图11表示了沿图10中所示的线XI-XI的垂直剖视图；
图12是表示本发明另一实施例的致动器的局部剖透视图；
图13表示了沿图12中所示的箭头C的方向的视图；以及
图14是表示普通技术的致动器的局部剖透视图。
具体实施方式
参考图1，参考标号10表示本发明实施例的致动器。
致动器10包括：细长框架12，该细长框架12有基本U形垂直截面；旋转驱动源14，该旋转驱动源14布置在框架12的一端侧；驱动力传递机构16，用于将旋转驱动源14的旋转驱动力转变成线性运动；滑动器18，该滑动器18根据通过驱动力传递机构16传递的线性运动而沿框架12的内壁表面沿轴向方向进行往复运动；以及引导机构20，用于沿框架12的轴向线性地引导滑动器18。
优选是，各框架12和滑动器18例如可以由金属材料形成，例如铝、铝合金和不锈钢。框架12例如通过挤出形成或拉制形成处理而整体形成。
端板24通过一对螺钉部件22a、22b(见图1和2)而与框架12的、沿轴向方向的另一端连接。
框架12包括：底壁部分28，该底壁部分28形成有多个安装孔26，这些安装孔26沿轴向方向彼此间开预定间距(见图2)；以及一对彼此相对的侧壁部分30a、30b，该对侧壁部分30a、30b沿基本与底壁部分28垂直的方向升高预定长度。底壁部分28和该对侧壁部分30a、30b以整体方式形成(见图4)。
如图4所示，沿框架12的轴向方向延伸的凹口32形成于底壁部分28的内壁表面的中心部分处。侧壁部分30a、30b的整个内壁表面形成为使得垂直剖面为具有较大曲率半径的圆弧形形状。一对第一滑动槽36a、36b沿底壁部分28的内壁表面形成于靠近侧壁部分30a、30b的位置处，每个第一滑动槽都具有一圆弧形垂直剖面，用于使树脂滑动部件34在其中滑动，如下面所述。该对第一滑动槽36a、36b布置成基本平行地沿轴向方向从框架12的一端延伸至另一端。
一对第二滑动槽38a、38b和一对第三滑动槽40a、40b分别彼此相对地形成于一对侧壁部分30a、30b的内壁表面上，它们各自有圆弧形垂直剖面，用于允许树脂滑动部件34在其中滑动，如后面所述。该对第二滑动槽38a、38b和该对第三滑动槽40a、40b形成为位于侧壁部分30a、30b的内壁表面上的相应垂直位置处，并基本平行地沿框架12的轴向方向延伸。
驱动力传递机构16包括：进给丝杠42，该进给丝杠42与旋转驱动源14的驱动轴同轴连接；以及基本柱形的进给丝杠螺母44，该进给丝杠螺母44形成有螺纹部分43，用于与进给丝杠42进行螺纹啮合。进给丝杠螺母44通过形成于滑动器18上表面上的开口46而安装在滑动器18的孔内，该滑动器18具有矩形侧剖面(见图3)。也可选择，例如未示出的滚珠丝杠或滑板丝杠可以用于代替进给丝杠42。
滑动器18的、对着框架12的一对侧壁部分30a、30b的侧表面形成为具有圆弧形垂直剖面，且各圆弧形垂直剖面分别有与侧壁部分30a、30b的内壁表面相对应的较大曲率半径。
如图4所示，滑动器18的侧表面包括一对第一安装槽48a、48b，该对第一安装槽48a、48b具有圆弧形垂直剖面，并对着布置在底壁部分28上的第一滑动槽36a、36b，其中，第一树脂滑动部件34a、34b安装在该对第一安装槽中，如后面所述。滑动器18的侧表面还包括一对第二安装槽50a、50b，该对第二安装槽50a、50b具有圆弧形垂直剖面，并对着布置在侧壁部分30a、30b上的第二滑动槽38a、38b，其中，第二树脂滑动部件34c、34d安装在该对第二安装槽中，如后面所述。此外，滑动器18的侧表面还包括一对第三安装槽52a、52b，该对第三安装槽52a、52b具有圆弧形垂直剖面，并对着布置在侧壁部分30a、30b上的第三滑动槽40a、40b，其中，第三树脂滑动部件34e、34f安装在该对第三安装槽中，如后面所述。
在后面的说明中将树脂滑动部件统称为“树脂滑动部件34”。术语“第一树脂滑动部件34a、34b”、“第二树脂滑动部件34c、34d”和“第三树脂滑动部件34e、34f”将在涉及各树脂滑动部件时采用。
第一至第三安装槽48a、48b、50a、50b、52a、52b成对布置，这样，它们分别基本彼此平行地沿进给丝杠42的轴向方向延伸。
通孔54形成于滑动器18的中心部分处，进给丝杠42穿过该通孔54。用于将另一部件安装在滑动器18上的四个安装孔56a至56d形成于滑动器18的上表面上。凹口58a、58b分别沿滑动器18的上表面和下表面形成(见图4)。
一对板60a、60b通过未示出的螺钉部件而沿轴向固定在滑动器18的两端表面上。圆形孔62形成于该对板60a、60b的中心部分处，进给丝杠42可以穿过该圆形孔62插入(见图3)。
在该结构中，多个树脂滑动部件34的两端分别由一对板60a、60b卡住。因此，防止安装在滑动器18中的多个树脂滑动部件34沿轴向方向移动，且树脂滑动部件34由滑动器18保持(固定)。而且，该对板60a、60b防止树脂滑动部件34在插入形成于滑动器18的侧表面上的多对第一至第三安装槽48a、48b、50a、50b、52a、52b中时沿周向进行旋转运动。
也可选择，该对可分开地安装的板60a、60b也可以通过使滑动器18以整体方式形成为包含该板60a、60b的形状(例如通过铸造)而省略。还可以是例如提供未示出的销这样的固定部件，该销固定在第一至第三安装槽48a、48b、50a、50b、52a、52b上代替板60a、60b。而且，还可以通过粘接部件或粘接物质而将多个树脂滑动部件34直接固定在第一至第三安装槽48a、48b、50a、50b、52a、52b上。
如图3和4所示，引导机构20的第一至第三树脂滑动部件34a至34f一起组成六个滑动部件，它们安装在沿滑动器18的侧表面形成的多对第一至第三安装槽48a、48b、50a、50b、52a、52b中，且它们沿着沿框架12的内壁表面形成的多对第一至第三滑动槽36a、36b、38a、38b、40a、40b而滑动。第一至第三树脂滑动部件34a至34f的结构都相同。各第一至第三树脂滑动部件34a至34f包括：空心柱形部件，该空心柱形部件例如由超高分子量的聚乙烯形成；以及芯部件64，该芯部件64插入柱形部件内，并例如由SUS或钢的柱体形成。
树脂滑动部件34的形状并不局限于圆形和/或圆柱形。树脂滑动部件34也可以是支柱形部件，例如包括棱柱形部件。通过将由金属制成的芯部件64插入由树脂材料构成的柱形部件中，从而保证树脂滑动部件34的刚性。
而且，通过将具有预定直径的芯部件64强行插入柱形部件中，以便使得由树脂材料制成的柱形部件径向膨胀，从而可以将树脂滑动部件34的外径调节为具有预定直径。因此，可以很容易和很精确地调节在树脂滑动部件和第一至第三安装槽48a、48b、50a、50b、52a、52b(树脂滑动部件34安装在该第一至第三安装槽中)之间的间隙。同样，可以很容易和很精确地调节在树脂滑动部件和第一至第三滑动槽36a、36b、38a、38b、40a、40b(树脂滑动部件34可滑动地布置在该第一至第三滑动槽中)之间的间隙。
根据本发明实施例的致动器10的基本结构如上所述。下面将介绍致动器10的操作、功能和效果。
当未示出的动力源通电时，与旋转驱动源14的驱动轴连接的进给丝杠42驱动旋转。由于在进给丝杠42和进给丝杠螺母44的螺纹部分43之间的螺纹啮合，该旋转运动转变成滑动器18的线性运动。因此，滑动器18在由引导机构20引导的同时沿框架12的轴向方向移动。当流过旋转驱动源14的电流的极性从正转变为负或者从负转变为正时，滑动器18沿框架12的轴向方向进行往复运动。
当滑动器18沿框架12的轴向方向进行往复运动时，通过一对板60a、60b而保持在滑动器18的侧表面上的多个树脂滑动部件34沿框架12的第一至第三滑动槽36a、36b、38a、38b、40a、40b进行滑动。因此，滑动器18沿框架12的内壁表面平滑地进行线性运动。
下面将介绍相关负载，该负载将由多个树脂滑动部件34来吸收。在图5和6中，通过所示的网状区域以简化形式表示了所支承的负载的量。
如图5所示，当垂直负载沿垂直向下的方向(即箭头A的方向)施加在滑动器18上时，负载主要由最底侧的一对第一树脂滑动部件34a、34b支承，该对第一树脂滑动部件34a、34b与布置在底壁部分28中的第一滑动槽36a、36b啮合。其次，该负载由其余四个滑动部件支承，也就是与布置在侧壁部分30a、30b中的第二和第三滑动槽38a、38b、40a、40b啮合的第二树脂滑动部件34c、34d和第三树脂滑动部件34e、34f。
另一方面，如图6所示，当与上述垂直负载不同的不平衡负载(例如沿箭头B方向的负载)施加在滑动器18上时，布置在侧壁部分30a、30b以及底壁部分28上的六个树脂滑动部件34使得该不平衡负载基本均匀地分散开，以便合适地支承该负载。
在本发明实施例中，多个树脂滑动部件34保持在滑动器18的两个侧表面上。因此不需要提供例如滚珠和返回部件，而普通技术需要它们。而且，不需要执行用于形成返回通道的操作，该返回通道用于使滚珠在滑动器中循环。因此，根据本发明实施例，由于简化了结构(其中，多个树脂滑动部件用于引导机构20)，从而降低生产成本。因此，可以便宜地制造致动器。
而且，在本发明实施例中，当框架12例如通过挤出形成或拉制形成处理而以整体方式形成时，可以通过在框架12的底壁部分28和侧壁部分30a、30b上同时形成第一至第三滑动槽36a、36b、38a、38b、40a、40b而进一步降低生产成本。通过该方法，不需要对第一至第三滑动槽36a、36b、38a、38b、40a、40b进行下游处理(例如附加的精加工处理步骤)。
下面将介绍布置在滑动器18的侧表面和框架12的内壁表面之间的多个树脂滑动部件34的相关结构。
如图7所示，安装在滑动器18上的多个树脂滑动部件34布置成使得树脂滑动部件34位于相同的虚圆P圆周上。虚圆P的中心与进给丝杠42的轴心O相同，且虚圆P与多个第一至第三树脂滑动部件34a(34b)、34c(34d)、34e(34f)的各轴心L、M、N相交。换句话说，就是使得从进给丝杠轴42的轴心O到多个第一至第三树脂滑动部件34a(34b)、34c(34d)、34e(34f)的轴心L，M，N的间距相等。因此，可以合适支承施加在滑动器18上的不平衡负载(例如，沿图6中所示B方向的不平衡负载)。
也可选择，如图8所示，由框架12的底壁部分28支承且在安装于滑动器18内的多个树脂滑动部件中位置最低的第一树脂滑动部件34a、34b可以位于虚圆Q的圆周上，该虚圆Q相对于虚圆P同心地布置在内侧预定距离ΔD处，其中，该虚圆P与由框架12的侧壁部分30a(30b)支承的第二和第三树脂滑动部件34c(34d)、34e(34f)的轴心M、N相交。通过该结构，可以增加在滑动器18的接触表面和第一树脂滑动部件34a、34b之间的接触面积(见图8中的阴影部分)。
多个树脂滑动部件34的数目并不局限为六个。任意多个树脂滑动部件34可以使用并布置在滑动器18的侧表面和框架12的内壁表面之间的合适位置处，从而可以获得符合用户要求的合适效果。
本发明的上述实施例说明为使用例如旋转驱动源14(例如马达)作为驱动源。不过，本发明并不局限于使用旋转驱动源。如图9所示，流体压力缸70可以用作驱动源以代替旋转驱动源14。
当压力流体供给流体压力缸70的未示出缸室时，活塞杆72进行往复运动。因此，滑动器18通过端板74而沿框架12的轴向方向进行往复运动，该端板74与活塞杆72的前端连接。在图9中，参考标号76a、76b表示减振器，用于吸收当滑动器18朝着终端位置移动时可能产生的振动。
而且，当安装在框架12的侧表面上的未示出传感器检测到安装于滑动器18上并与该滑动器18成一体移动的未示出检测目标时，可以检测滑动器18的原始位置。
图10至13表示了本发明另一实施例的致动器80、110。下面的实施例也采用流体压力缸作为驱动源。
图10和11中所示的致动器80包括；杆盖84和端盖86，各杆盖84和端盖86包含压力流体进口/出口82a、82b；以及缸管88，该缸管88有活塞，该活塞装入由杆盖84和端盖86封闭的未示出缸腔室内。缸管88沿滑动器90和框架12的凹口固定。具有U形剖面且沿框架12的轴向方向延伸的滑动器90通过连接块94而与活塞杆92的前端连接，该活塞杆92从缸管88的一端向外进行伸展/收缩运动。
分别沿轴向分开预定间距的多个固定树脂滑动部件96和多个活动树脂滑动部件98布置在静止框架12和活动滑动器90之间。更具体地说，固定树脂滑动部件96(总共六个，每侧三个)固定在形成于框架12的内壁表面上的多个长槽100的端部。活动树脂滑动部件98(总共六个，每侧三个)固定在形成于活动滑动器90的外壁表面上的多个长槽102的端部。
因此，当活塞杆92和滑动器90在流体压力缸的推动作用下以整体方式前后往复运动时，施加给滑动器90的负载(包括垂直和不平衡负载)由保持在静止框架12内壁上的多个固定树脂滑动部件96以及保持在活动滑动器90外壁上的多个活动树脂滑动部件98来合适支承。
多个固定树脂滑动部件96和多个活动树脂滑动部件98沿公共水平线布置在相同长槽100中。不过，即使当滑动器90沿框架12移动时，通过将活塞的冲程量设置为预定量，或者通过提供用于限制滑动器90的移动量的未示出止动器，多个固定树脂滑动部件96和多个活动树脂滑动部件98也不会彼此相抵。
图12和13中所示的致动器110包括基座块112，该基座块112有一对压力流体进口/出口111a、111b。致动器110还包括：未示出的缸腔室，该缸腔室形成于致动器110中；活塞杆114，该活塞杆114与可沿缸腔室移动的活塞(未示出)连接；以及滑动器116，该滑动器116与活塞杆114的前端连接，该滑动器116可与活塞杆114成一体移动。
基座块112起到框架的作用。以整体形式形成的基座块112包括：一对薄壁侧端部分112a、112b，该对薄壁侧端部分112a、112b形成有多个安装孔117；以及中心伸展部分112c，该中心伸展部分112c在该对侧端部分112a、112b之间向上伸展。
分别沿轴向彼此分开预定距离的多个固定树脂滑动部件118和多个活动树脂滑动部件120布置在以固定状态操作的基座块112和活动滑动器116之间。更具体地说，固定树脂滑动部件118的数目总共四个，包括在上表面上的两个和在两侧表面上的两个。该固定树脂滑动部件118固定在形成于固定基座块112的内壁表面(上表面和两侧表面)上的多个长槽122的端部。活动树脂滑动部件120的数目总共四个，包括在上表面上的两个和在两侧表面上的两个。该活动树脂滑动部件120固定在形成于活动滑动器116的外壁表面(上表面和两侧表面)上的多个长槽124的端部。
多个固定树脂滑动部件118和多个活动树脂滑动部件120以与上述致动器80相同的方式布置和操作成不会彼此相抵。
分别如图10至13所示的固定树脂滑动部件96、118和活动树脂滑动部件98、120布置成提供与图3中所示的树脂滑动部件34相同的功能和效果。因此省略对它们的详细说明。
尽管已经参考优选实施例特别表示和介绍来本发明，但是应当知道，在不脱离由附加权利要求确定的本发明精神和范围的情况下，本领域技术人员能够进行变化和改变。

Claims (11)

1.一种致动器，包括：
框架(12)；
驱动源，该驱动源相对所述框架(12)布置；
驱动力传递机构，用于传递所述驱动源的驱动力；
滑动器(18)，该滑动器(18)根据由所述驱动力传递机构传递的所述驱动力而沿所述框架(12)的轴向方向进行往复运动；以及
引导机构(20)，该引导机构(20)包括多个树脂滑动部件(34)，该树脂滑动部件(34)布置在所述滑动器(18)的外壁表面和所述框架(12)的内壁表面之间，所述树脂滑动部件(34)固定在所述框架(12)和/或所述滑动器(18)上，其中，当所述滑动器(18)沿所述框架(12)移动时，所述树脂滑动部件(34)引导所述滑动器(18)。
2.根据权利要求1所述的致动器，其中：各所述树脂滑动部件(34)有柱形形状，所述树脂滑动部件(34)保持在形成于所述滑动器(18)的侧表面上的安装槽(48a、48b、50a、50b、52a、52b)中。
3.根据权利要求1所述的致动器，其中：各所述树脂滑动部件(34)由空心柱形部件和芯部件(64)构成，该空心柱形部件由树脂材料形成，该芯部件(64)由金属材料形成，所述芯部件(64)插入所述柱形部件中。
4.根据权利要求3所述的致动器，其中：所述树脂滑动部件(34)由安装在所述滑动器(18)的各端表面上的一对板(60a、60b)来固定。
5.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述多个树脂滑动部件(34)包括：
一对第一树脂滑动部件(34a、34b)，该对第一树脂滑动部件(34a、34b)安装在形成于所述滑动器(18)上的一对第一安装槽(48a、48b)中，并沿形成于所述框架(12)的底壁部分(28)上的第一滑动槽(36a、36b)进行滑动；
一对第二树脂滑动部件(34c、34d)，该对第二树脂滑动部件(34c、34d)安装在形成于所述滑动器(18)上的一对第二安装槽(50a、50b)中，并沿形成于所述框架(12)的侧壁部分(30a、30b)上的第二滑动槽(38a、38b)进行滑动；以及
一对第三树脂滑动部件(34e、34f)，该对第三树脂滑动部件(34e、34f)安装在形成于所述滑动器(18)上的一对第三安装槽(52a、52b)中，并沿形成于所述框架(12)的侧壁部分(30a、30b)上的第三滑动槽(40a、40b)进行滑动。
6.根据权利要求5所述的致动器，其中：所述第一至第三树脂滑动部件(34a至34f)布置成使得所述第一至第三树脂滑动部件(34a至34f)定位在虚圆(P)的相同圆周上，该虚圆(P)的中心与进给丝杠(42)的轴心(O)相同，其中，所述虚圆(P)与所述第一至第三树脂滑动部件(34a至34f)的轴心(L、M、N)相交。
7.根据权利要求5所述的致动器，其中：各所述第一树脂滑动部件(34a、34b)的轴心(L)布置在内部虚圆(Q)上，该内部虚圆(Q)相对于外部虚圆(P)同心地布置在内侧预定距离(ΔD)处，且所述外部虚圆(P)与所述第二和第三树脂滑动部件(34c至34f)的轴心(M、N)交叉。
8.根据权利要求1所述的致动器，其中：所述框架(12)包括底壁部分(28)和一对侧壁部分(30a、30b)，所述侧壁部分(30a、30b)彼此相对，且所述底壁部分(28)插入它们之间。
9.根据权利要求1所述的致动器，其中：所述驱动源包括旋转驱动源(14)。
10.根据权利要求1所述的致动器，其中：所述驱动源包括流体压力缸，该流体压力缸包括缸管(88)和活塞杆(92)，活塞装入该缸管(88)中，该活塞杆(92)可与所述活塞成一体移动。
11.根据权利要求1所述的致动器，其中：所述多个树脂滑动部件包括由所述框架(12)保持的固定树脂滑动部件(96)以及由所述滑动器(90)保持的活动树脂滑动部件(98)。
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