DE10131306A1

DE10131306A1 - Elektrisches Stellglied

Info

Publication number: DE10131306A1
Application number: DE10131306A
Authority: DE
Inventors: Toshio Sato; Shogo Miyazaki; Akira Tadano
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2002-02-21
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: TW558619B; JP2002046039A; US20020017017A1; CN1335458A; KR20020011326A; US6807877B2; CN1215270C; DE10131306B4; KR100405261B1

Abstract

Ein Mutternelement (5), das sich durch Drehen einer Förderspindel (4) mit Hilfe eines Schrittmotors (28) vorwärts und rückwärts bewegt und ein Transporttisch (7) zum Transport eines Werkstückes (W) sind elastisch über Federmittel (24) beim Transport des Werkstücks verbunden, um es dem Mutternelement (5) zu erlauben, durch Biegung der Federmittel (24) weiterzulaufen, um es dem Schrittmotor (28) zu erlauben, in gedämpfter Weise weiterzudrehen, und um einen Schub zum Drücken des Werkstückes gegen ein Objekt zu erhalten, nachdem der Transporttisch (7) das Transportende des Werkstückes erreicht.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Stellglied (Actuator) zum Transport eines Werkstücks zu einer Arbeitsposition mit Hilfe eines Trans porttisches, der von einem Elektromotor angetrieben wird, und insbesondere auf ein elektrisches Stellglied, bei dem ein durch Pulse angetriebener Schrittmotor als Antriebsquelle verwendet wird.

Stand der Technik

Bei derartigen elektrischen Stellgliedern zum Transport verschiedener Werk stücke zum Bearbeiten, zur Montage und dergleichen wird ein durch Pulse an getriebener Schrittmotor als Antriebsquelle verwendet. Da die Rotationsmenge des Schrittmotors entsprechend der Anzahl der Antriebspulse in Stufen ge steuert werden kann, kann der Schrittmotor eine exzellente Funktion ausüben, wenn er dazu verwendet wird, den Transporthub des Werkstückes exakt fest zulegen oder, um das Werkstück genau an einer Position anzuhalten.

Wenn der Schrittmotor aber überlastet wird, wird die Synchronisierung zwischen dem Schrittmotor und den Antriebspulsen nicht beibehalten und es tritt das Phänomen des sogenannten Synchronisierungsverlusts auf. Somit ist der Schrittmotor nicht für Verwendungen geeignet, die eine konstante Last auch in angehaltenem Zustand erfordern, wie beim Drücken des Werkstückes gegen ein Objekt mit konstantem Druck, und wie beim Einpressen des Werkstücks in eine Öffnung mit konstanter Kraft.

Durch Feststellen der Drehmenge des Schrittmotors, einer Transportposition des Werkstückes und dergleichen und durch Steuern des Schrittmotors, so dass der Schrittmotor unmittelbar vor Erreichen der Überlast anhält, ist es möglich, den Synchronisierungsverlust zu vermeiden und einen Schub auf das Werk stück in dem angehaltenen Zustand aufzubringen. Dies erfordert jedoch einen außerordentlich komplizierten und teuren Steuerschaltkreis.

Beschreibung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Stellglied zum Transport eines Werkstücks vorzuschlagen, wobei ein Schrittmotor als Antriebs quelle verwendet wird, und wobei der Synchronisierungsverlust des Schrittmo tors verhindert und ein Schub auf das Werkstück auch in angehaltenem Zustand aufgebracht werden kann.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein elektrisches Stellglied eine Förderspindel in Form einer geraden Stange, die drehbar von ei nem Lagerelement auf einem Grundkörper gehalten wird, ein Mutternelement, das mit der Förderspindel verbunden ist, um sich durch Vorwärts- und Rück wärtsdrehung der Förderspindel in Axialrichtung der Förderspindel hin- und her zubewegen, einen Transporttisch, der mit dem Mutternelement mit einem ge wissen Freiheitsgrad in Axialrichtung der Förderspindel verbunden ist, um ein Werkstück durch dem Mutternelement folgende Bewegung zu transportieren, einen Schrittmotor, dessen Drehmenge entsprechend der Zahl von Antriebspul sen gesteuert wird, einen Transmissionsmechanismus zur Übertragung einer Drehkraft des Schrittmotors auf die Förderspindel und Federmittel, die zwischen dem Mutternelement und dem Transporttisch angeordnet sind, um den Trans porttisch elastisch mit dem Mutternelement zu verbinden, wenn der Transport tisch das Werkstück transportiert. Dadurch kann das Mutternelement etwas weiter laufen, der Schrittmotor kann in gedämpfter Weise überdrehen und ein notwendiger Schub kann auf den Transporttisch aufgebracht werden, nachdem der Transporttisch ein Transportende des Werkstückes erreicht hat.

Bei dem elektrischen Stellglied mit dem oben beschriebenen Aufbau läuft das Mutternelement weiter, nachdem der Transporttisch das Transportende des Werkstückes erreicht hat, wobei die Federmittel gebogen werden. Als Folge hiervon dreht der Schrittmotor in einer gedämpften Weise weiter. Durch Einstel len der Pulszahl zum Antreiben des Schrittmotors auf einen Wert im Bereich dieses Weiterdrehens ist es möglich, eine schlechte Synchronisierung aufgrund des Synchronisierungsverlustes zwischen dem Schrittmotor und den Antriebs pulsen zu verhindern. Durch die Biegung der Federmittel ist es möglich, an ei nem Transportende des Transporttisches einen notwendigen Schub aufzubrin gen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Grundkörper im Schnitt eine Nutenform mit einer offenen oberen Fläche auf. Die Förderspindel erstreckt sich in Axialrichtung in einem mittleren Bereich der Nut. Das Mutternelement hat eine kurze Säulenform und ist mit der Förderspindel verbunden, um sich in der Nut des Grundkörpers zu bewegen. Der Transport tisch weist im Schnitt eine Nutenform auf und ist an einer oberen Fläche des Grundkörpers so angeordnet, dass das Mutternelement durch den Transport tisch abgedeckt wird und dass der Transporttisch sich unter der Führung des Grundkörpers bewegen kann. Ein Verbindungselement zur Verbindung des Transporttisches mit dem Mutternelement ist zwischen dem Transporttisch und dem Mutternelement angeordnet, so dass das Verbindungselement mit dem Transporttisch oder dem Mutternelement mit einem gewissen Freiheitsgrad in Axialrichtung der Förderspindel in Eingriff steht, und so dass das Verbindungs element mit dem jeweils anderen Element mit einem gewissen Freiheitsgrad in einer Richtung senkrecht zu der Achse der Förderspindel in Eingriff steht.

Gemäß der Erfindung wird ein Linearführungsmechanismus durch eine Vielzahl von Kugeln gebildet, die zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden des Transporttisches und gegenüberliegenden Nutenwänden des Grundkörpers rol len können.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Transporttisch eine Federaufnahme auf, durch welche die Förderspindel an we nigstens einer axialen Endseite des Transporttisches hindurchtritt, und die Fe dermitteln sind zwischen der Federaufnahme und dem Mutternelement angeord net.

Erfindungsgemäß ist es möglich, dass an dem Transporttisch Messeinrichtun gen zur Messung der Bewegung des Transporttisches und des Mutternelements relativ zueinander an dem Transportende des Werkstückes vorgesehen sind. Hierdurch ist es möglich, eine Steuerung durchzuführen, bei der der Schrittmo tor entsprechend eines von einem Sensor kommenden Signals angehalten wird, unmittelbar bevor der Synchronisierungsverlust auftritt, wenn die elastische Kraft der Federmittel so eingestellt wird, dass sie schwächer ist, als ein Schub, bei dem der Schrittmotor die Synchronisierung verliert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unter ansprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform eines elektri schen Stellgliedes gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Schnitt entlang einer Linie III-III in Fig. 2.

Fig. 4 ist ein Schnitt entlang einer Linie IV-IV in Fig. 3.

Fig. 5 ist ein Schnitt entlang einer Linie V-V in Fig. 3.

Fig. 6 ist eine teilweise aufgebrochene explosionsartige Vorderansicht ei nes wesentlichen Bereiches von Fig. 3.

Fig. 7 ist eine geschnittene Ansicht von rechts, entsprechender Elemente in Fig. 6.

Fig. 8 ist eine aufgebrochene Draufsicht auf einen wesentlichen Bereich in Fig. 2.

Fig. 9 ist eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform des elektri schen Stellgliedes gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 10 ist ein Schnitt entlang einer Linie X-X in Fig. 9.

Fig. 11 ist ein Schnitt durch eine dritte Ausführungsform des elektrischen Stellgliedes gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 12 ist eine teilweise aufgebrochene, explosionsartige Vorderansicht ei nes wesentlichen Bereiches in Fig. 11.

Fig. 13 ist ein Schnitt durch einen wesentlichen Bereich eines Ursprungs zustands, durch den der Betrieb der dritten Ausführungsform er läutert wird.

Fig. 14 ist ein Schnitt an einem Werkstücktransportende an einer Vor wärtsbewegungsseite zur Erläuterung der Betriebsweise der dritten Ausführungsform.

Fig. 15 ist ein Schnitt an einem Werkstücktransportende an einer hinteren Bewegungsseite zur Erläuterung der Betriebsweise der dritten Aus führungsform.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Fig. 1-8 zeigen eine erste Ausführungsform eines elektrischen Stellgliedes gemäß der vorliegenden Erfindung. Das elektrische Stellglied 1A weist einen Grundkörper (Basis) 2 in Nutenform mit einer offenen oberen Fläche auf. Der Grundkörper 2 ist so ausgebildet, dass er in Nutenrichtung dünn und lang ist. Lagerelemente 3a und 3b sind jeweils an axial gegenüberliegenden Endab schnitten des Grundkörpers 2 angebracht. Gegenüberliegende Endabschnitte einer Förderspindel 4 in Form einer geraden Stange, die sich in einer Axialrich tung des Grundkörpers 2 in einem mittleren Bereich der Nut erstreckt, sind je weils drehbar in den Lagerelemente 3a und 3b gehalten. Die Förderspindel 4 ist als Kugelspindel, Gleitspindel oder dergleichen ausgebildet.

Ein Mutternelement 5 in im wesentlichen kreisförmig-zylindrischer Gestalt ist auf die Förderspindel 4 aufgeschraubt und bewegt sich durch Vorwärts- und Rück wärtsdrehung der Förderspindel 4 in Axialrichtung der Förderspindel 4 hin und her. Ein Transporttisch 7 zum Aufnehmen und Transportieren eines Werk stückes W ist über ein Verbindungselement 8 mit dem Mutternelement 5 ver bunden. Das Verbindungselement 8 ist zwischen dem Transporttisch 7 und dem Mutternelement 5 mit einem Freiheitsgrad in zwei Richtungen, nämlich einer Richtung entlang einer Achse der Förderspindel 4 und einer Richtung senkrecht zu dieser Achse, angebracht. Dieser Aufbau wird später im Detail beschrieben.

Der Transporttisch 7 weist eine nutenförmige Gestalt mit einer offenen unteren Fläche auf und ist an einer oberen Fläche des Grundkörpers so angeordnet, dass das Mutternelement 5 durch den Transporttisch 7 von oben abgedeckt wird. Linke und rechte gegenüberliegende Seitenwände 7a, 7a des Transportti sches 7 sind mit Außenseiten linker und rechter gegenüberliegender Nuten wände 2a, 2a des Grundkörpers 2 zusammengesetzt. Der Transporttisch 7 kann sich unter der Führung eines Linearführungsmechanismus 10 entlang der Nu tenwände 2a, 2a bewegen. Der Linearführungsmechanismus 10 wird durch Aufnahme einer großen Zahl von Kugeln 13 in Kugellöchern 11 gebildet, die in den gegenüberliegenden Seitenwänden 7a, 7a des Transporttisches 7 ausge bildet sind, und in Kugelnuten 12, die zwischen äußeren Flächen der gegen überliegenden Seiten 7a, 7a des Transporttisches 7 und den äußeren Flächen der gegenüberliegenden Nutenwände 2a, 2a des Grundkörpers 2 ausgebildet sind, so dass die Kugeln 13 in einer endlosen Reihe rollen können, wie in den Fig. 4 und 8 dargestellt ist. Bei der Bewegung des Transporttisches 7 zirkulieren die Kugeln 13 rollend zwischen den Kugellöchern 11 und den Kugelnuten 12. Zwei Langlöcher 14, die in Axialrichtung der Förderspindel 4 gerichtet sind, sind an den linken und rechten gegenüberliegenden Seitenwänden 7a, 7a des Trans porttisches 7 vorgesehen.

Das Verbindungselement 8 weist ein Paar linker und rechter Verbindungswände 16, 17 auf, die sich nach unten erstrecken, um mit dem Mutternelement 7 ver bunden zu werden, und Gewindelöcher 18, 18, die mit dem Transporttisch ver bunden werden. Zwei Gewindelöcher 18 sind in den linken und rechten gegen überliegenden Seitenflächen des Verbindungselements 8 ausgebildet, wie aus den Fig. 6 und 7 ersichtlich ist. Das Verbindungselement 8 und das Mutternele ment 5 sind mit einem Freiheitsgrad in Vertikalrichtung verbunden, indem das Mutternelement zwischen dem Paar von Verbindungswänden 17, 17 eingesetzt ist und indem Vorsprünge 17a, die an inneren Seitenflächen der jeweiligen Ver bindungswände 17, 17 ausgebildet sind, mit Kerbenabschnitten 5a, die in ebe ner Form an gegenüberliegenden äußeren Seitenflächen des Nutenelements 5 ausgebildet sind, so zusammengesetzt werden, dass die Vorsprünge 17a und die Kerben 5a sich relativ zueinander in Vertikalrichtung bewegen können, in Axialrichtung aber miteinander verriegelt sind. Durch Einschrauben von Ansät zen 19, 19 in die Gewindelöcher 18, 18 durch die Langlöcher 14 in den Trans porttisch 7 werden der Transporttisch 7 und das Verbindungselement 8 durch die Ansätze 19, 19 so verbunden, dass der Transporttisch 7 und das Verbin dungselement 8 in einem Bereich der Länge der Langlöcher 14, 14 relativ zu einander in Axialrichtung der Förderspindel 4 beweglich sind.

Eine Federaufnahme 22, durch welche die Förderspindel 4 hindurchtritt, ist mit einem vorderen Endbereich des Transporttisches 7 über eine Schraube 27 ver bunden. Ein kreisförmiger Federsitz 28 steht in Kontakt mit einem vorderen End bereich des Mutternelements 5, und Federmittel 24 sind zwischen der Federauf nahme 22 und dem Federsitz 23 angeordnet. Obwohl als Federmittel 24 eine Schraubenfeder dargestellt ist, können die Federmittel 24 auch eine Blattfeder, ein elastischer Körper, wie ein Schwammkörper, oder Mittel, bei denen die Kom pressibilität von Gas verwendet wird, sein.

In der Zeichnung bezeichnen die Bezugszeichen 25a und 25b Stopper, die an einer vorderen Endfläche des Transporttisches 7 und des vorderen Lagerele mentes 3a so angebracht sind, dass sie ein vorderes Bewegungsende des Transporttisches 7 festlegen, während die Bezugszeichen 26a und 26b Stopper bezeichnen, die an einer hinteren Endfläche des Transporttisches 7 und dem hinteren Lageelement 3b angebracht sind, um ein hinteres Bewegungsende des Transporttisches 7 festzulegen.

An einem hinteren Endabschnitt des Grundkörpers 2 ist ein Schrittmotor 28, dessen Drehmenge durch Antriebspulse gesteuert werden kann, als Antriebs quelle zum Antrieb und Drehen der Förderspindel 4 angebracht. Der Schrittmo tor 28 und die Förderspindel 4 sind miteinander über einen Transmissionsme chanismus 29 verbunden. Dieser Transmissionsmechanismus 29 verbindet Rie menscheiben 30a und 30b, die an einer Abtriebswelle 28a des Schrittmotors 28 bzw. einem Endabschnitt der Förderspindel 4 angebracht sind, über einen Zahn riemen 31.

Wenn bei dem elektrischen Stellglied 1A mit dem oben beschriebenen Aufbau das Werkstück W in einem Zustand auf dem Transporttisch 7 angebracht wird, in dem der Transporttisch 7 an einer Ursprungsposition an dem hinteren Bewe gungsende an einer den Fig. 1-3 gegenüberliegenden Seite oder an einer mitt leren Position angeordnet ist, dreht sich der Schrittmotor 28 normal, das Mut ternelement 5 bewegt sich durch normale Rotation der Förderspindel 4 vorwärts, der Transporttisch 7, der mit dem Mutternelement 5 über die Federmittel 24 in Eingriff steht, bewegt sich auch vorwärts und das Werkstück W wird transpor tiert. Wird dann der Transporttisch 7 vorwärts bis zu einem Werkstücktransport ende bewegt, tritt das Werkstück W in Kontakt mit einem Objekt. Daher hält der Transporttisch 7 an der Position an, das Mutternelement 7 läuft weiter, wobei die Federmittel 24 gebogen werden, und als Folge hiervon dreht auch der Schrittmotor 28 in gedämpfter Weise weiter und hält dann an. Durch Einstellen der Zahl der Antriebspulse auf einen Wert in einem solchen Bereich, dass der Schrittmotor 28 weiterdrehen kann, und durch Einstellen der elastischen Kraft des Federmittel 29, so dass der Schrittmotor 28 nicht überlastet wird, auch wenn die Federmittel 24 in dem oben beschriebenen Bereich gebogen werden, ist es möglich, eine schlechte Synchronisierung aufgrund eines Synchronisie rungsverlustes zwischen dem Schrittmotor 28 und den Antriebspulsen zu ver meiden. Die durch die Biegung der Federmittel 24 aufgebaute elastische Kraft kann einen Schub aufbringen, der notwendig ist, um das Werkstück W gegen das Objekt an dem Transportende des Transporttisches 7 zu drücken.

Wenn die Anordnung und Bearbeitung des Werkstückes W beendet ist und das Werkstück W von dem Transporttisch 7 entfernt wurde, bewegt sich die Förder spindel 4 durch Rückwärtsdrehung des Schrittmotors 28 rückwärts, und das Mutternelement 5 und der Transporttisch 7 bewegen sich rückwärts zu der Ur sprungsposition. Hierbei stehen das Mutternelement 5 und der Transporttisch 7 durch das Verbindungselement 8, die Ansätze 19 und die Langlöcher 14 direkt in Verbindung miteinander.

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Ein elek trisches Stellglied 1B gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass ein Biegebereich der Fe dermittel 24 gemessen wird, indem die Bewegungen des Transporttisches 7 und der Mutter 5 relativ zueinander an dem Werkstücktransportende durch Messein richtungen 35 gemessen werden, und dass der Schrittmotor 28 angehalten wird, unmittelbar bevor die Biegung der Federmittel 24 einen Schwellenwert über schreitet, d. h. unmittelbar bevor der Schrittmotor 28 durch eine Überlast die Synchronisierung verliert.

Mit anderen Worten ist bei dem elektrischen Stellglied 1B Hardware 36 zur Be festigung eines Sensors an einer Seitenflächen des Transporttisches 7 vorge sehen. Ein magnetischer Sensor 38, beispielsweise ein automatischer Schalter, ist in einer Befestigungsnut 37 in der Hardware 36 eingesetzt. Andererseits ist an den beiden Ansätzen 19, 19 an der Seite des Mutternelements 7 ein Perma nentmagnet 39 angebracht. Der Permanentmagnet 39 und der magnetische Sensor 38 sind an Positionen angeordnet, die nah beieinander liegen, und die Messeinrichtung 35 wird durch den Permanentmagnet 39 und den magneti schen Sensor 38 gebildet.

Da die Ansätze 19, 19 an dem Verbindungselement 8 befestigt sind, und da dass Verbindungselement 8 an dem Mutternelement 5 in Axialrichtung der För derspindel 4 angebracht ist, wobei das Verbindungselement 8 relativ zu dem Transporttisch beweglich ist, ist es möglich, relative Positionsänderungen zwi schen Transporttisch 7 und dem Mutternelement 5 zu messen, d. h., dass die Biegung der Federmittel 24 durch die Feststellung der Bewegung des Transport tisches 7 und der Ansätze 19, 19 relativ zueinander festgestellt wird.

Bei der Verwendung solcher Messeinrichtungen 35 ist es möglich, die elastische Kraft der Federmittel 24 so einzustellen, dass sie geringer ist, als der Schub, bei dem der Schrittmotor 28 seine Synchronisierung verliert.

Da der Aufbau und die Betriebsweise der zweiten Ausführungsform bis auf die oben beschriebenen Unterschiede im wesentlichen denen der ersten Ausfüh rungsform entsprechen, werden vergleichbare Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf ihre erneute Beschreibung verzichtet.

Die Messeinrichtung 35 ist nicht auf den Permanentmagneten 39 und den mag netischen Sensor 38 beschränkt, sondern kann beispielsweise auch durch eine magnetische Skala, die durch Anordnen von magnetischen Abschnitten und nicht magnetischen Abschnitten in konstanten Abständen gebildet wird, und ei nen magnetischen Sensor zum Lesen der magnetischen Skala gebildet werden.

In diesem Fall können die magnetische Skala und der magnetische Sensor be liebig an dem Transporttisch 7 oder dem Mutternelement 5 angebracht werden.

Die Fig. 11-15 zeigen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein elektrisches Stellglied 1C gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform dahingehend, dass das Mutternelement 5 und der Transporttisch 7 durch jeweilige Federmittel 24a und 24b in beiden Hüben der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung elastisch ver bunden sind, indem die Federmittel 24a und 24b bei der dritten Ausführungs form zwischen vorderen Endbereichen und zwischen hinteren Endbereichen des Mutternelements 5 und des Transporttisches 7 angeordnet sind. Dem gegen über sind das Mutternelement und der Transporttisch 7 bei der ersten Ausfüh rungsform durch die Federmittel 24 lediglich bei dem Vorwärtsbewegungshub elastisch verbunden, indem das eine Federmittel 24 zwischen dem vorderen Endbereich des Mutternelements 5 und dem vorderen Endbereich des Trans porttisches 7 vorgesehen ist.

Mit anderen Worten sind, wie in den Fig. 11 und 12 gezeigt, Federaufnah men 22a und 22b, durch welche die Förderspindel 4 hindurchtritt an den vorde ren bzw. hinteren gegenüberliegenden Endbereichen des Transporttisches 7 vorgesehen. Ringförmige Federsitze 23a und 23b sind an den vorderen und hin teren gegenüberliegenden Endbereichen des Mutternelements 5 vorgesehen, so dass die Federsitze 23a und 23b in Kontakt mit dem Mutternelement treten bzw. von diesem abheben können. Die Federmittel 24a und 24b sind zwischen den entsprechenden Federaufnahmen 22a, 22b und den Federsitzen 23a und 23b angeordnet. Ein Basisendabschnitt einer Hülse 41 zur Begrenzung einer Trenn entfernung zwischen dem Federsitz 23a und der Federaufnahme 22a (d. h. ei ner Expansionslänge des Federmittels 24a) ist auf den vorderen Federsitz 23a aufgeschraubt. Ein vorderes Ende der Hülse 41 ist gleitend in eine Gewindeöff nung 42 in der Federaufnahme 22a eingesetzt. Ein flanschförmiger Verriege lungsabschnitt 41a ist an dem vorderen Ende der Hülse 41 ausgebildet. Ein Ab schnitt 42a mit kleinem Durchmesser, mit dem der Verriegelungsabschnitt 41a verriegelt ist, ist an einem Endbereich der Gewindeöffnung 42 ausgebildet. Wie in Fig. 15 dargestellt ist, wird der Verriegelungsabschnitt 41a an dem vorderen Ende der Hülse 41 mit dem Abschnitt 42a mit kleinem Durchmesser der Gewin deöffnung 42 verriegelt, so dass eine weitere Trennung verhindert wird, wenn sich der Federsitz 23a von der Federaufnahme 22a um eine maximale Strecke entfernt. Die Beziehung zwischen den beiden Federmitteln 24a und 24b ist der art, dass die vorderen Federmittel 24a eine größere Federkraft aufweisen, als die hinteren Federmittel 24b.

Da der Aufbau der dritten Ausführungsform bis auf die oben beschriebenen Un terschiede im wesentlichen dem der ersten Ausführungsform entspricht, werden ähnliche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen und auf ihre erneute Beschreibung verzichtet.

Bei dem elektrischen Stellglied 1C gemäss der dritten Ausführungsform ist der Transporttisch 7 in einer mittleren Ursprungsposition, die in Fig. 13 gezeigt ist, in einem nicht betätigten Zustand. Da der Verriegelungsabschnitt 41a an dem vorderen Ende der Hülse 41 mit dem Abschnitt 42a mit kleinem Durchmesser der Gewindeöffnung 42 verriegelt ist, sind zu dieser Zeit der vordere Federsitz 23a und die Federaufnahme 22a um die maximale Entfernung voneinander getrennt. Andererseits ist das hintere Federmittel 24b in einem leicht kompri mierten Zustand.

Wird das Werkstück W auf dem Transporttisch 7 in diesem Zustand angeordnet und dreht der Schrittmotor 28 normal (vorwärts), bewegt sich das Mut ternelement 5 durch die normale Drehung der Förderspindel 4 vorwärts, der Transporttisch 7 steht durch die vorderen Federmittel 24a in Eingriff mit dem Mutternelement 5, um sich dadurch vorwärts zu bewegen, und das Werkstück W wird transportiert. Wenn sich dann der Transporttisch 7 vorwärts zu dem Trans portende des Werkstücks W bewegt, wie es in Fig. 14 gezeigt ist, tritt das Werk stück W in Kontakt mit dem Objekt. Daher hält der Transporttisch 7 an dieser Position an, das Mutternelement 5 läuft weiter, wobei sich die vorderen Federmittel 24a biegen, und als Folge hiervon dreht auch der Schrittmotor 28 weiter und hält in gedämpfter Weise an. Durch Einstellen der Zahl der Antriebspulse auf einen Wert in einem solchen Bereich, dass der Schrittmotor 28 weiter drehen kann, und durch Einstellen der elastischen Kraft des Federmittels 24a, so dass der Schrittmotor 28 nicht überlastet wird, auch wenn die Federmittel 24a in dem oben beschriebenen Bereich ähnlich der ersten Ausführungsform gebogen werden, ist es möglich, eine schlechte Synchronisierung durch einen Synchronisierungsverlust zwischen dem Schrittmotor 28 und den Antriebspulsen zu vermeiden. Eine durch die Biegung der Federmittel 24a aufgebaute elastische Kraft kann einen Schub aufbringen, der notwendig ist, um das Werkstück W gegen das Objekt an dem Transportende des Werkstückes W zu drücken.

Wenn die Arbeit des Zusammensetzens und des Bearbeitens des Werkstückes W beendet ist und das Werkstück von dem Transporttisch 7 entfernt wurde, be wegt sich die Förderspindel 4 durch Rückwärtsdrehung des Schrittmotors 28 rückwärts, und das Mutternelement 5 und der Transporttisch 7 bewegen sich rückwärts zu der Ursprungsposition.

Wenn sich der Schrittmotor 28 rückwärts dreht, nachdem das Werkstück W auf dem Transporttisch 7 in der Ursprungsposition angeordnet wurde, bewegt sich das Mutternelement 7 durch die Rückwärtsdrehung der Förderspindel 4 rück wärts, der Transporttisch 7 steht mit dem Mutternelement 5 durch das hintere Federelement 24b in Eingriff, um sich rückwärts zu bewegen, und das Werk stück W wird rückwärts transportiert. Bewegt sich dann der Transporttisch 7 zu dem Transportende in einer Richtung der Rückwärtsbewegung, wie in Fig. 15 gezeigt, tritt das Werkstück W in Kontakt mit dem Objekt. Daher hält der Trans porttisch 7 an der Position an, das Mutternelement 5 läuft weiter, wobei sich die hinteren Federmittel 24b biegen, und als Folge hiervon dreht auch der Schritt motor 28 weiter und hält in gedämpfter Weise an. Da zu dieser Zeit die Bewe gung des Federsitzes 23a durch die Hülse 41 beschränkt wird, expandieren die vorderen Federmittel 24a nicht weiter als bis zu dem Ursprungszustand. Da durch beeinflussen die vorderen Federmittel 24a den Rückwärtsbewegungshub nicht. An dem rückwärtigen Bewegungshubende ist es dadurch auch möglich, eine schlechte Synchronisierung aufgrund eines Synchronisierungsverlustes des Schrittmotors 28 in ähnlicher Weise zu verhindern, wie im Falle der Vor wärtsbewegung, und es ist durch Biegung der Federmittel 24b möglich, den Schub zu erreichen, der notwendig ist, um das Werkstück W gegen das Objekt zu drücken.

Bei der dritten Ausführungsform kann der Schrittmotor 28 angehalten werden, unmittelbar bevor der Schrittmotor 28 die Synchronisierung aufgrund der Über last verliert, indem die Bewegungen des Transporttisches 7 und des Federele ments 5 relativ zueinander an dem vorderen und/oder hinteren Transporthub ende gemessen werden, ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform.

Obwohl das Verbindungselement 8 zur Verbindung des Transporttisches 7 mit dem Mutternelement 5 mit einem Freiheitsgrad in Axialrichtung der Förderspin del 4 mit dem Transporttisch 7 in Eingriff steht und mit einem Freiheitsgrad in ei ner Richtung senkrecht zu der Achse der Förderspindel 4 mit dem Mutternele ment 5 in Eingriff steht, ist es bei den obigen Ausführungsformen auch möglich, dass das Verbindungselement 8 mit dem Mutternelement 5 mit einem Freiheits grad in Axialrichtung der Förderspindel in Eingriff steht und mit dem Transport tisch 7 mit einem Freiheitsgrad in einer Richtung senkrecht zu der Achse der Förderspindel 4.

Wie oben beschrieben wurde, ist es mit der vorliegenden Erfindung durch Vor sehen der Federmittel an dem elektrischen Stellglied zum Transport des Werk stückes unter Verwendung des Schrittmotors als Antriebsquelle möglich, einen Synchronisierungsverlust des Schrittmotors zu vermeiden und den Schub auf das Werkstück W in angehaltenem Zustand aufzubringen.

Claims

1. Elektrisches Stellglied mit
einer Förderspindel (4) in Form einer geraden Stange, die auf einem Grund körper (2) durch ein Lagerelement (3a, 3b) drehbar gehalten wird,
einem Mutternelement (5), das auf die Förderspindel (4) aufgeschraubt ist, um sich durch Vorwärts- und Rückwärtsdrehung der Förderspindel (4) in Axialrich tung der Förderspindel (4) hin- und herzubewegen,
einem Transporttisch (7), der mit dem Mutternelement (5) mit einem Freiheits grad in Axialrichtung der Förderspindel (4) verbunden ist, um das Werkstück zu transportieren, indem er dem Mutternelement (5) folgt,
einem Schrittmotor (28), dessen Drehmenge durch die Anzahl von Antriebspul sen gesteuert werden kann,
einem Übertragungsmechanismus (29) zur Übertragung einer Rotationskraft des Schrittmotors (28) auf die Förderspindel (4) und
Federmitteln (24), die zwischen dem Mutternelement (5) und dem Transporttisch (7) angeordnet sind, um den Transporttisch (7) elastisch mit dem Mutternele ment (5) zu verbinden, wenn der Transporttisch (7) das Werkstück W transpor tiert, um nach Erreichen des Transporttisches (7) an einem Transportende des Werkstückes W zu erlauben, dass das Mutternelement (5) weiterläuft, dass der Schrittmotor (28) in gedämpfter Weise weiterläuft, und einen Schub auf den Transporttisch (7) aufzubringen.

2. Elektrisches Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper eine Nutenform mit einer oben offenen Fläche aufweist, dass sich die Förderspindel (4) in Axialrichtung in einem mittleren Bereich der Nut er streckt, dass das Mutternelement (5) eine kurze, säulenförmige Gestalt aufweist und mit der Förderspindel (4) verbunden ist, um sich in der Nut in dem Grund körper (2) zu bewegen, dass der Transporttisch (7) eine Nutenform aufweist und an einer oberen Fläche des Grundkörpers (2) so angeordnet ist, dass das Mut ternelement (5) durch den Transporttisch (7) abgedeckt wird, und dass der Transporttisch (7) sich unter der Führung des Grundkörpers (2) bewegen kann, und dass ein Verbindungselement (8) zur Verbindung des Transporttisches (7) und des Mutternelements (5) zwischen dem Transporttisch (7) und dem Mut ternelement (5) so angeordnet ist, dass das Verbindungselement (8) mit dem Transporttisch (7) oder dem Mutternelement (5) mit einem Freiheitsgrad in Axialrichtung der Förderspindel (4) in Eingriff steht, und mit dem jeweils anderen Element mit einem Freiheitsgrad in einer Richtung senkrecht zu einer Achse der Förderspindel (4) in Eingriff steht.

3. Elektrisches Stellglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (8) und der Transporttisch (7) miteinander durch Lang löcher (14) in Eingriff stehen, die in linken und rechten gegenüberliegenden Sei tenwänden des Transporttisches (7) ausgebildet sind, und durch Ansätze (19), die durch die Langlöcher (14) mit einem Freiheitsgrad in einem Bereich der Län ge der Langlöcher (14) und in der Axialrichtung der Förderspindel (4) in das Ver bindungselement (8) eingeschraubt sind, und dass das Verbindungselement (8) und das Mutternelement (5) miteinander durch Kerbbereiche (5a, 5b), die an ge genüberliegenden Seitenflächen des Mutternelements (5) ausgebildet sind und Vorsprünge (17a), die an linken und rechten Verbindungswänden (17) des Ver bindungselements (8) ausgebildet sind, in Eingriff stehen, wobei die Vorsprünge (17a) mit den Kerbbereichen (5a) mit einem Freiheitsgrad in der Richtung senk recht zu der Achse der Förderspindel (4) zusammengesetzt sind.

4. Elektrisches Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass ein Linearführungsmechanismus, der durch eine Vielzahl von rollenden Kugeln (13) gebildet wird, zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden des Transporttisches (7) und gegenüberliegenden Nutenwänden des Grundkörpers (2) angeordnet ist.

5. Elektrisches Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der Transporttisch (7) eine Federaufnahme (22) aufweist, durch welche die Förderspindel (4) an einem axial vorderen Ende des Transporttisches (7) hindurchtritt, und dass das Federmittel (24) zwischen der Federaufnahme (22) und einem Federsitz (23) an einem vorderen Ende des Mutternelements (5) angeordnet ist, um dadurch den Transporttisch (7) bei der Vorwärtsbewegung des Transporttisches (7) elastisch mit dem Mutternelement (5) zu verbinden.

6. Elektrisches Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der Transporttisch (7) Federaufnahmen (24a, 24b), durch welche die Förderspindel (4) an axial vorderen und hinteren Endbe reichen des Transporttisches (7) hindurchtritt, aufweist, und dass die Federmittel (24a, 24b) jeweils zwischen den Federaufnahmen (22a, 22b) und Federsitzen (23a, 23b) an vorderen und hinteren gegenüberliegenden Enden des Muttern elements (5) angeordnet sind, um dadurch den Transporttisch (7) sowohl bei der Vorwärtsbewegung als auch der Rückwärtsbewegung des Transporttisches (7) elastisch mit dem Mutternelement (5) zu verbinden.

7. Elektrisches Stellglied nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Federsitz (23a) an der vorderen Endseite des Mutternelements (5) in Kon takt mit dem Mutternelement (5) treten kann und von diesem abheben kann, und dass ein maximaler Abstand des Federsitzes (23a) von der Federaufnahme (22a) bei der Rückwärtsbewegung des Mutternelements (5) festgelegt ist, und dass der maximale Abstand durch eine Hülse (41) festgelegt wird, die sich von dem Federsitz (23a) zu der Federaufnahme (22a) erstreckt und mit der Feder aufnahme (22a) an einem rückwärtigen Bewegungsende des Federsitzes (23a) verriegelt wird.

8. Elektrisches Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass an dem Transporttisch (7) Messeinrichtungen (35) zur Messung der Relativbewegung zwischen Transporttisch (7) und Muttern element (5) an dem Werkstücktransportende vorgesehen sind.