DE102004055306B4

DE102004055306B4 - Stellglied

Info

Publication number: DE102004055306B4
Application number: DE102004055306A
Authority: DE
Inventors: Shigekazu Nagai; Akio Saitoh; Masaki Imamura
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2024-11-17
Also published as: KR100663197B1; DE102004055306A1; US20050109139A1; JP4682302B2; US7520191B2; CN1619173A; CN100402875C; KR20050049373A; JP2005172234A

Abstract

Stellglied mit:
einem Rahmen (12),
einer an dem Rahmen (12) vorgesehenen Antriebsquelle,
einem Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen einer Antriebskraft der Antriebsquelle,
einem Gleiter (18), der sich auf der Basis der von dem Antriebskraftübertragungsmechanismus übertragenen Antriebskraft in einer axialen Richtung des Rahmens (12) hin und her bewegt,
einem Führungsmechanismus (20) mit einer Vielzahl von Gleitelementen (34), die zwischen einer äußeren Wandfläche des Gleiters (18) und einer inneren Wandfläche des Rahmens (12) angeordnet sind, wobei die Gleitelemente (34) an dem Rahmen (12) und/oder dem Gleiter befestigt sind, und wobei die Gleitelemente (34) den Gleiter (18) führen, wenn der Gleiter (18) entlang des Rahmens (12) verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass
die Gleitelemente (34) in Installationsnuten (48a, 48b, 50a, 50b, 52a, 52b) gehalten werden, die an Seitenflächen des Gleiters (18) ausgebildet sind, und
dass die Gleitelemente (34) jeweils aus einem hohlen zylindrischen Element aus einem Kunststoff- oder Kunstharzmaterial...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stellglied zum linearen Hin- und Herbewegen eines Gleiters entlang eines Rahmens mit Hilfe einer Antriebsquelle.

Transportmittel, wie Stellglieder, werden bspw. zum Transport von Werkstücken verwendet. Die japanische Patentoffenlegungsschrift JP-A 2003-74551 beschreibt ein solches Stellglied.

Wie in 14 dargestellt, umfasst das herkömmliche Stellglied einen inneren Block 2, der in Axialrichtung innerhalb einer äußeren Schiene 1 verschiebbar ist. Eine Kugelspindelwelle 3 ist an einem im Wesentlichen zentralen Bereich des inneren Blocks 2 so vorgesehen, dass sie sich in axialer Richtung erstreckt.

Ein Paar erster Kugelwälznuten 4 ist in Axialrichtung entlang eines Paares innerer Wandflächen 1a, 1b der äußeren Schiene 1 gegenüber dem inneren Block 2 ausgebildet. Außerdem sind zweite Kugelwälznuten an beiden Seitenflächen des inneren Blocks 2 gegenüber den ersten Kugelwälznuten 4 ausgebildet. Rückführdurchgänge 7, in welchen eine Vielzahl von Kugeln 6 zirkuliert, sind in dem inneren Block 2 ausgebildet. Die Kugeln 6 zirkulieren durch die Rückführdurchgänge 7, die ersten Kugelwälznuten 4 und die zweiten Kugelwälznuten 2, so dass der innere Block 2 während seiner Verschiebung entlang der äußeren Schiene 1 geführt wird.

Die Kugelspindelwelle 3, die integral mit einer Antriebsquelle, bspw. einem nicht dargestellten Elektromotor, verbunden ist, wird gedreht, wodurch der innere Block 2, der in Gewindeeingriff mit der Kugelspindelwelle 3 steht, durch die Drehwirkung der Kugelspindelwelle 3 linear in Axialrichtung der äußeren Schiene 1 verschoben wird.

Das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-A 2003-74551 beschriebene Stellglied erfordert jedoch eine Vielzahl von Kugeln 6, die entlang endloser Zirkulationswege rollen, als Führungsmechanismus zum Führen des inneren Blockes 2 in axialer Richtung der äußeren Schiene 1. Außerdem ist es notwendig, hochgenaue Bearbeitungsschritte, bspw. zum Ausbilden der ersten Kugelwälznuten 4, der zweiten Kugelwälznuten 2 und der Rückführdurchgänge 7 durchzuführen, damit die Kugeln 6 gleichmäßig darin rollen können. Hierdurch erhöhen sich die Produktionskosten des Stellgliedes.

Aus DE 93 20 135 U1 ist ein druckmittelbetriebener Arbeitszylinder bekannt, welcher ein Zylinderrohr aufweist, in dem ein Kolben verschieblich geführt ist. Der Kolben ist mit einem Zugband versehen, das über Umlenkelemente geführt ist, die das Zugband aus dem eigentlichen Zylinderraum hinausführen, so dass die Zugbandbewegung am Außenumfang des Zylinderrohres abgreifbar ist. Das Zugband ist mit einem Schlitten gekoppelt, so dass eine Bewegung des Kolbens durch entsprechende Druckmittelbeaufschlagung eine entsprechende Bewegung des Schlittens bewirkt. Am Außenumfang des Zylinderrohrs ist eine Schwalbenschwanzführung angeordnet, wobei der Schlitten in Eingriff mit dieser Schwalbenschwanzführung steht. Der Schlitten weist ferner an seiner Stirnseite so genannten Einfädler auf, die nach Vorbeifahren des Schlittens das Abdeckband 3 wieder einfädeln. Der Einfädler ist über federnde Elemente mit Führungsschienen flexibel verbunden. Anformungen des Einfädlers, die federnde Verbindung zu den Führungsschienen und die Anordnung der Führungsschienen selbst bilden eine räumliche Anordnung, die in die Schwalbenschwanzführung des Zylinderrohres eingreift.

In DE 2 340 000 A ist ein Längsführungslager, insbesondere ein Kugellager, für eine Buchse oder Hülse gezeigt und beschrieben, das so ausgebildet ist, dass es sich in Längsrichtung längs einer Welle bewegen kann. Das Längsführungslager weist eine äußere Hülse und eine innere Hülse auf. In der inneren Hülse sind eine Anzahl von in Form einer geschlossenen Schleife verlaufenden Führungsbahnen vorgesehen, welche Laufbahnen für den Umlauf von einer Vielzahl in Reihe angeordneter Lastaufnahmekugeln aus Kunststoff bilden. Wenn sich das Längsführungslager entlang der Welle bewegt, so wälzen sich die Lastaufnahmekugeln in den Führungsbahnen ab und laufen in diesen Führungsbahnen in der inneren Hülse um. In Ausführungsvarianten weisen die Lastaufnahmekugeln einen Metallkern bzw. einen gehärteten Kunststoffkern auf.

DE 43 34 611 A1 offenbart ein Gleitführungslager für eine lineare Bewegung. Die Vorrichtung besitzt eine Führungsschiene mit Gleitvertiefungen in jeder der Seitenflächen. Ein im Querschnitt U-förmiger Gleiter ist mit der Führungsschiene solchermaßen verbunden, dass er über der Führungsschiene montiert ist. Der Gleiter umfasst einen Gleiterkörper und Endplatteneinheiten, die Plattenelemente aufweisen und an beiden Endflächen des Gleiterkörpers befestigt sind. Obere und untere Gleitvertiefungen sind in jeder der beiden Seitenwände des Gleiterkörpers derart geformt, dass diese den Gleitvertiefungen der Führungsschiene gegenüber liegen. Zwischen den Gleitvertiefungen und den Gleitvertiefungen und sind zylindrische Gleitelemente vorgesehen. Diese sind in die Gleitvertiefungen des Gleiters eingesetzt und an jedem Ende mit den Endplatteneinheiten und mit dem Gleitkörper verbunden.

Ein ähnlich aufgebautes Gleitführungslager lässt sich auch aus US 5,735,610 entnehmen. Eine Führung des Linearführungslagers weist eine Schiene und einen durch diese gestützten Gleiterkörper auf. In dem Gleitkörper sind zylindrische Nuten vorgesehen, welche in ihrer Querschnittsform einen Kreisausschnitt bilden. In den Nuten sind Lagereinsätze angeordnet, die über die Oberfläche des Körpers hinaus ragen. Als Material für die Lagereinsätze wird PTFE, Glimmer-gefülltes PTFE oder Polyamid-Imid verwendet.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stellglied vorzuschlagen, das einen einfachen Führungsmechanismus zum Führen eines Gleiters entlang eines Rahmens aufweist, um die Produktionskosten zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Stellgliedes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung des Stellgliedes gemäß 1;
3 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung von Details eines Gleiters und eines Führungsmechanismus des Stellgliedes gemäß 1;
4 zeigt einen Schnitt in einer Ebene senkrecht zu der Axialrichtung des Stellgliedes gemäß 1;
5 zeigt eine Seitenansicht, wobei ein Zustand dargestellt ist, in dem eine vertikale Last auf den Gleiter gemäß 3 aufgebracht wird;
6 zeigt eine Seitenansicht, wobei ein Zustand dargestellt ist, in dem eine nicht ausgeglichene Last auf den Gleiter gemäß 3 aufgebracht wird;
7 zeigt eine vergrößerte Teilansicht, die einen Zustand darstellt, in dem eine Vielzahl von Gleitelementen auf dem gleichen Umfang angeordnet sind;
8 zeigt eine vergrößerte Teilansicht, wobei ein Zustand dargestellt ist, in dem eine Vielzahl von Gleitelementen an unterschiedlichen Umfängen angeordnet ist;
9 zeigt eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Stellgliedes gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Stellgliedes gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in 10;
12 zeigt eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Stellgliedes gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 zeigt eine Ansicht in Richtung des Pfeils C in 12; und
14 zeigt eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Stellgliedes gemäß dem Stand der Technik.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Stellglied gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Stellglied 10 umfasst einen länglichen Rahmen 12 mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt, eine Drehantriebsquelle 14, die an einer Endseite des Rahmens 12 vorgesehen ist, einen Antriebskraftübertragungsmechanismus 16 zum Umwandeln einer Drehantriebskraft der Drehantriebsquelle 14 in eine geradlinige Bewegung, einen Gleiter 18, der sich in Axialrichtung entlang einer Innenwandfläche des Rahmens 12 entsprechend der geradlinigen Bewegung, die über den Antriebskraftübertragungsmechanismus 16 übertragen wird, hin und her bewegt, und einen Führungsmechanismus 20 zum linearen Führen des Gleiters 18 in Axialrichtung des Rahmens 12.
Vorzugsweise sind der Rahmen 12 und der Gleiter 18 aus einem metallischen Material, wie Aluminium, Aluminiumlegierung oder rostfreiem Stahl hergestellt. Der Rahmen 12 ist integral bspw. durch Extrusion oder einen Ziehprozess ausgebildet.
Mit dem in Axialrichtung anderen Ende des Rahmens 12 ist eine Endplatte 24 über ein Paar von Gewindeelementen 22a, 22b verbunden (vgl. 1 und 2).
Der Rahmen 12 umfasst einen Bodenwandabschnitt 28, in dem eine Vielzahl von Befestigungsöffnungen 26 ausgebildet ist, die voneinander einen festgelegten Abstand in axialer Richtung aufweisen (vgl. 2), und ein Paar einander gegenüberliegender Seitenwandabschnitte 30a, 30b, die sich um eine festgelegte Länge in einer im Wesentlichen orthogonalen Richtung von dem Bodenwandabschnitt 28 erheben. Der Bodenwandabschnitt 28 und das Paar von Seitenwandabschnitten 30a, 30b sind in integrierter Weise ausgebildet (vgl. 4).
Wie in 4 dargestellt ist, ist eine Aussparung 32, die sich in axialer Richtung des Rahmens 12 erstreckt, an einem zentralen Bereich der Innenwandfläche des Bodenwandabschnitts 28 ausgebildet. Die gesamte Innenwandfläche des Seitenwandabschnitts 30a, 30b ist so geformt, dass sie einen kreisbogenförmigen vertikalen Querschnitt mit einem großen Krümmungsradius aufweist. Ein Paar von ersten Gleitnuten 36a, 36b, die jeweils einen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweisen, um die Gleitbewegung von Kunststoff- oder Kunstharzgleitelementen 34 zu erlauben, ist entlang der Innenwandfläche des Boden wandabschnitts 28 an Positionen ausgebildet, die den Seitenwandabschnitten 30a, 30b nahe liegen. Das Paar erster Gleitnuten 36a, 36b ist so angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen parallel in axialer Richtung von einem Ende zu dem anderen Ende des Rahmens 12 erstrecken.
Paare zweiter Gleitnuten 38a, 38b und dritter Gleitnuten 40a, 40b, die jeweils einen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweisen, um die Gleitbewegung von Kunststoff- oder Kunstharzgleitelementen 34 zu erlauben, sind einander gegenüberliegend an den Innenwandflächen des Paares von Seitenwandabschnitten 30a bzw. 30b ausgebildet. Die Paare zweiter Gleitnuten 38a, 38b und dritter Gleitnuten 40a, 40b sind so ausgebildet, dass sie an jeweiligen vertikalen Positionen an der Innenwandfläche der Seitenwandabschnitte 30a, 30b angeordnet sind und sich im Wesentlichen parallel in Axialrichtung des Rahmens 12 erstrecken.
Der Antriebskraftübertragungsmechanismus 16 umfasst eine Förderspindelwelle 42, die koaxial zu der Antriebswelle der Drehantriebsquelle 14 angebracht ist, und eine im Wesentlichen zylindrische Fördermutter 44, die einen Gewindeabschnitt 43 für den Gewindeeingriff mit der Förderspindelwelle 42 aufweist. Die Fördermutter 44 ist durch eine Öffnung 46, die an einer oberen Fläche des Gleiters 18 mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt ausgebildet ist, in einem Loch des Gleiters 18 angebracht (vgl. 3). Alternativ kann bspw. eine nicht dargestellte Kugelspindelwelle oder eine Gleitspindelwelle anstelle der Förderspindelwelle 42 verwendet werden.
Die Seitenflächen des Gleiters 18, die den Seitenwandabschnitten 30a, 30b des Rahmens 12 gegenüberliegen, weisen kreisbogenförmige Querschnitte auf, wobei sie jeweils einen großen Krümmungsradius entsprechend den Innenwandflächen der Seitenwandabschnitte 30a bzw. 30b aufweisen.
Wie in 4 dargestellt ist, umfassen die Seitenflächen des Gleiters 18 ein Paar erster Installationsnuten 48a, 48b mit kreisbogenförmigem Querschnitt, die den ersten Gleitnuten 36a, 36b an dem Bodenwandabschnitt 28 gegenüberliegen, wobei erste Kunststoffgleitelemente 34a, 34b darin angebracht sind. Die Seitenflächen des Gleiters 18 umfassen auch ein Paar zweiter Installationsnuten 50a, 50b mit kreisbogenförmigem Querschnitt, die den zweiten Gleitnuten 38a, 38b an den Seitenwandabschnitten 30a, 30b gegenüberliegen, wobei zweite Kunststoffgleitelemente 34c, 34d darin angebracht sind. Zusätzlich weisen die Seitenflächen des Gleiters 18 ein Paar dritter Installationsnuten 52a, 52b mit kreisbogenförmigem Querschnitt auf, die den dritten Gleitnuten 40a, 40b an den Seitenwandabschnitten 30a, 30b gegenüberliegen, wobei dritte Kunststoffgleiteiemente 34e, 34f darin angebracht sind.
Bei der nachfolgenden Erläuterung wird auf die Kunststoffgleitelemente grundsätzlich als "Gleitelemente 34'' Bezug genommen. Die Ausdrücke "erste Gleitelemente 34a, 34b'', "zweite Gleitelemente 34c, 34d'' und "dritte Gleitelemente 34e, 34f'' werden verwendet, wenn auf die individuellen Kunststoffgleitelemente Bezug genommen wird.
Die ersten bis dritten Installationsnuten 48a, 48b, 50a, 50b, 52a, 52b sind in Paaren so angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen parallel zueinander in axialer Richtung der Förderspindelwelle 42 erstrecken.
Eine Durchgangsöffnung 54, durch welche die Förderspindelwelle 42 hindurchtritt, ist an einem zentralen Bereich des Gleiters 18 ausgebildet. Vier Befestigungsöffnungen 56a bis 56d, die zur Befestigung eines anderen Elementes an dem Gleiter 18 dienen, sind an der oberen Fläche des Gleiters 18 ausgebildet. Aussparungen 58a, 58b sind entlang der oberen bzw. unteren Flächen des Gleiters 18 ausgebildet (vgl. 4).
Ein Paar von Platten 60a, 60b ist in axialer Richtung an beiden Endflächen des Gleiters 18 mit Hilfe nicht dargestellter Gewindeelementes angebracht. Kreisförmige Löcher 62, durch welche die Förderspindelwelle 42 eingesetzt werden kann, sind an zentralen Bereichen der Platten 60a, 60b ausgebildet (vgl. 3).
Bei dieser Anordnung werden beide Enden der Vielzahl von Gleitelementen 34 jeweils durch die Platten 60a, 60b ergriffen. Dementsprechend wird die Vielzahl von Gleitelementen 34, die an dem Gleiter 18 angebracht sind, daran gehindert, sich in axialer Richtung zu verschieben, und die Gleitelemente 34 werden durch den Gleiter 18 gehalten (befestigt). Außerdem verhindern die Platten 60a, 60b eine Drehbewegung der Gleitelemente 34 in Umfangsrichtung, während sie in erste bis dritte Installationsnuten 48a, 48b, 50a, 50b, 52a, 52b, die an den Seitenflächen des Gleiters 18 ausgebildet sind, eingreifen.
Alternativ können die separat montierbaren Platten 60a, 60b weggelassen werden, indem der Gleiter 18 in integraler Weise in einer Gestalt geformt wird, die die Platten 60a, 60b umfasst, bspw. durch Gießen. Es ist auch möglich, Befestigungselemente, wie nicht dargestellte Stifte vorzusehen, die an den ersten bis dritten Installationsnuten 48a, 48b, 50a, 50b, 52a, 52b anstelle der Platten 60a, 60b festigt werden. Außerdem ist es auch möglich, die Vielzahl von Gleitelementen 34 direkt an den ersten bis dritten Installationsnuten 48a, 48b, 50a, 50b, 52a, 52b mit Hilfe eines Klebeelementes oder einer Klebsubstanz zu befestigen.
Wie in den 3 und 4 dargestellt ist, bilden die ersten bis dritten Gleitelemente 34a bis 34f des Führungsmechanismus 20 insgesamt sechs Gleitelemente, die an den ersten bis dritten Installationsnuten 48a, 48b, 50a, 50b, 52a, 52b, welche entlang der Seitenfläche des Gleiters 18 ausgebildet sind, angebracht sind und die entlang der ersten bis dritten Gleitnuten 36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b, welche entlang der Innenwandfläche des Rahmens 12 ausgebildet sind, gleiten. Die ersten bis dritten Gleitelemente 34a bis 34f sind jeweils identisch aufgebaut. Jedes der ersten bis dritten Gleitelemente 34a bis 34f umfasst ein hohles zylindrisches Element, das bspw. aus ultrahochmolekulargewichtigem Polyethylen gebildet ist, und ein Kernelement 64, das in das zylindrische Element eingesetzt ist und bspw. aus einer Säule aus SUS oder Stahl geformt ist.
Die Form des Gleitelementes 34 ist nicht auf rund oder säulenförmig beschränkt. Das Gleitelement 34 kann vielmehr auch ein pfostenförmiges Element oder ein prismenförmiges Element sein. Die ausreichende Steifigkeit des Gleitelementes 34 wird durch Einsetzen des Kernelementes 64 aus Metall in das zylindrische Element aus Kunststoffmaterial erreicht.
Durch Einpressen eines Kernelementes 64 mit einem festgelegten Durchmesser in das zylindrische Element, um das zylindrische Element aus Kunststoffmaterial diametral zu expandieren, ist es zudem möglich, den Außendurchmesser des Gleitelementes 34 auf einen festgelegten Durchmesser zu regulieren. Dadurch ist es möglich, die Lücken (Spiel) zwischen den Gleitelementen 34 und den ersten bis dritten Installationsnuten 48a, 48b, 50a, 50b, 52a, 52b, in denen die Gleitelementen 34 angebracht sind, genau einzustellen. in ähnlicher Weise ist es möglich, das Spiel zwischen den Gleitelementen 34 und den ersten bis dritten Gleitnuten 36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b, in denen die Gleitelemente 34 gleitend angeordnet sind, akkurat einzustellen.
Das Stellglied 10 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden seine Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise erläutert.
Wenn eine nicht dargestellte Stromquelle eingeschaltet wird, wird die Förderspindelwelle 42, die mit der Antriebswelle der Drehantriebsquelle 14 verbunden ist, angetrieben und gedreht. Diese Drehbewegung wird infolge des Gewinde eingriffs zwischen der Förderspindelwelle 42 und dem Gewindeabschnitt 43 der Fördermutter 44 in eine geradlinige Bewegung des Gleiters 18 umgewandelt. Dadurch wird der Gleiter 18 in axialer Richtung des Rahmens 12 verschoben, wobei er durch den Führungsmechanismus 20 geführt wird. Wenn die Polarität des durch die Drehantriebsquelle 14 fließenden Stromes von positiv zu negativ und umgekehrt umgeschaltet wird, bewegt sich der Gleiter 18 in axialer Richtung des Rahmens 12 hin und her.
Wenn sich der Gleiter 18 in axialer Richtung des Rahmens 12 hin und her bewegt, gleitet die Vielzahl von Gleitelementen 34, die an den Seitenflächen des Gleiters 18 über die Platten 60a, 60b gehalten wird, entlang der ersten bis dritten Gleitnuten 36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b des Rahmens 12. Dementsprechend wird der Gleiter 18 linear gleichmäßig entlang der Innenwandflächen des Rahmens 12 verschoben.
Nachfolgend wird eine Erläuterung der Lasten gegeben, die durch die Vielzahl von Gleitelementen 34 aufgenommen werden. In den 5 und 6 sind die Bereiche, von denen diese Lasten aufgenommen werden, vereinfacht durch Schraffuren dargestellt.
Wie in 5 dargestellt ist, wird dann, wenn eine vertikale Last in vertikal nach unten gerichteter Richtung (d. h. in Richtung des Pfeils A) auf den Gleiter 18 aufgebracht wird, die Last primär durch das am weitesten unten liegende Paar von Gleitelementen 34a, 34b, die in die ersten Gleitnuten 36a, 36b in dem Bodenwandabschnitt 28 eingreifen, aufgenommen. Die Last wird sekundär durch die vier verbleibenden Gleitelemente, d. h. die zweiten Gleitelemente 34c, 34d und die dritten Gleitelemente 34e, 34f, die in die zweiten bzw. dritten Gleitnuten 38a, 38b, 40a, 40b in den Seitenwandabschnitten 30a, 30b eingreifen, aufgenommen.
Wenn andererseits, wie in 6 gezeigt, eine nicht ausgeglichene Last, bspw. eine Last in Richtung des Pfeils B, auf den Gleiter 18 aufgebracht wird, so verteilen die sechs Gleitelemente 34, die an den Seitenwandabschnitten 30a, 30b und dem Bodenwandabschnitt 28 angeordnet sind, die nicht ausgeglichene Last im Wesentlichen gleichförmig, so dass sie die Last in geeigneter Weise aufnehmen können.
Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Vielzahl von Gleitelementen 34 an beiden Seitenflächen des Gleiters 18 gehalten. Dementsprechend ist es nicht notwendig, bspw. Kugeln und Rückführelemente, die beim Stand der Technik erforderlich waren, vorzusehen. Außerdem ist es nicht notwendig, Bearbeitungsschritte zur Ausbildung von Rückführdurchgängen zum Zirkulieren von Kugeln innerhalb des Gleiters durchzuführen. Daher werden bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Herstellungskosten durch einen vereinfachten Aufbau, bei dem eine Vielzahl von Gleitelementen 34 für den Führungsmechanismus 20 eingesetzt wird, reduziert. Dadurch ist es möglich, das Stellglied preiswert herzustellen.
Wenn der Rahmen 12 in integrierter Weise, bspw. durch Extrusion oder einen Ziehprozess, hergestellt wird, können bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung außerdem durch gleichzeitiges Ausbilden der ersten bis dritten Gleitnuten 36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b an dem Bodenwandabschnitt 28 und den Seitenwandabschnitten 30a, 30b des Rahmens 12 die Produktionskosten weiter reduziert werden. Hierbei ist es nicht notwendig, weitergehende Bearbeitungsschritte, wie eine zusätzliche Finish-Bearbeitung der ersten bis dritten Gleitnuten 36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b durchzuführen.
Als nächstes wird die relative Anordnung der Gleitelemente 34, die zwischen Seitenflächen des Gleiters 18 und inneren Wandflächen des Rahmens 12 angeordnet sind, erläutert.
Wie in 7 dargestellt ist, sind die Gleitelemente 34, die an dem Gleiter 18 angebracht sind, so angeordnet, dass die Gleitelemente 34 alle auf dem identischen Umfang eines virtuellen Kreises P angeordnet sind. Der virtuelle Kreis P hat einen gemeinsamen Mittelpunkt mit der axialen Mitte O der Förderspindelwelle 42 und schneidet jede der axialen Mitten L, M, N der Vielzahl von ersten bis dritten Gleitelementen 34a (34b), 34c (34d), 34e (34f). Mit anderen Worten sind identische Abstände von der axialen Mitte O der Förderspindelwelle 42 zu den axialen Mitten L, M, N der erste bis dritte Gleitelemente 34a (34b), 34c (34d), 34e (34f) vorgesehen. Dementsprechend können nicht ausgeglichene Lasten (bspw. die in 6 durch den Pfeil B angedeutete nicht ausgeglichene Last), die auf den Gleiter 18 ausgeübt werden, zuverlässig aufgenommen werden.
Alternativ werden, wie in 8 gezeigt, die ersten Gleitelemente 34a, 34b, die von dem Bodenwandabschnitt 28 des Rahmens 12 gehalten werden und diejenigen Gleitelemente 34, die in dem Gleiter 18, am weitesten unten angeordnet sind, auf dem Umfang eines virtuellen Kreises Q angeordnet werden, der um einen festgelegten Abstand ΔD relativ zu dem virtuellen Kreis P konzentrisch nach innen versetzt ist, wobei der virtuelle Kreis P die axialen Mitten M, N der zweiten und dritten Gleitelemente 34c (34d), 34e (34f), die von den Seitenwandabschnitten 30a (30b) des Rahmens 12 gehalten werden, schneidet. Bei dieser Anordnung ist es möglich, die Kontaktfläche (vgl. den schraffierten Bereich in 8) zwischen der Oberfläche des Gleiters 18 und den ersten Gleitelementen 34a, 34b zu erhöhen.
Die Zahl der Gleitelemente 34 ist nicht auf sechs beschränkt. Jede Vielzahl von Gleitelementen 34 kann eingesetzt und an gewünschten Position zwischen den Seitenflächen des Gleiters 18 und den Innenwandflächen des Rahmens 12 angeordnet werden. Dementsprechend ist es möglich, entsprechend den Anforderungen des Benutzers einen gewünschten Effekt zu erreichen.
Die oben beschriebene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde mit Bezug auf eine Drehantriebsquelle 14, bspw. einem Motor, als Antriebsquelle erläutert. Die Erfindung ist aber nicht auf die Verwendung einer Drehantriebsquelle beschränkt. Wie in 9 dargestellt ist, kann anstelle der Drehantriebsquelle 14 auch ein Fluiddruckzylinder 70 als Antriebsquelle eingesetzt werden.
Wenn ein Druckfluid einer nicht dargestellten Zylinderkammer des Fluiddruckzylinders 70 zugeführt wird, bewegt sich eine Kolbenstange 72 hin und her. Dadurch bewegt sich auch ein Gleiter 18 über eine Endplatte 74, die mit dem vorderen Ende der Kolbenstange 72 verbunden ist, in axialer Richtung des Rahmens 12 hin und her. In 9 bezeichnen die Bezugszeichen 76a, 76b Stoßdämpfer zum Dämpfen von Stößen, die auftreten können, wenn der Gleiter 18 zu einer Endposition verschoben wird.
Wenn ein nicht dargestellter Sensor an einer Seitenfläche des Rahmens 12 angebracht ist und ein nicht dargestelltes Detektionsobjekt erfasst, das an dem Gleiter 18 angebracht ist und integral mit diesem verschoben wird, ist es außerdem möglich, eine Ursprungsposition des Gleiters 18 zu erfassen.
Die 10 bis 13 zeigen Stellglieder 80, 110 gemäß weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die nachfolgenden Ausführungsformen nutzen ebenfalls einen Fluiddruckzylinder als Antriebsquelle.
Das in den 10 und 11 dargestellte Stellglied 80 umfasst eine Stangenabdeckung 84 und eine Kopfabdeckung 86 jeweils mit Druckfluideinlass/auslassöffnungen 82a, 82b und ein Zylinderrohr 88, wobei ein Kolben in einer nicht dargestellten Zylinderkammer, die durch die Stangenabdeckung 84 und die Kopfabdeckung 86 verschlossen wird, aufgenommen ist. Das Zylinderrohr 88 ist entlang einer Aussparung des Gleiters 90 und eines Rahmens 12 angebracht. Ein Gleiter 90 mit U-förmigem Querschnitt, der sich in axialer Richtung des Rahmens 12 erstreckt, ist über einen Verbindungsblock 94 mit dem vorderen Ende einer Kolbenstange 92, die von einem Ende des Zylinderrohres 88 ausfahrende und einfahrende Bewegungen durchführt, verbunden.
Eine Vielzahl von festen Kunststoffgleitelementen 96 und eine Vielzahl von beweglichen Kunststoffgleitelementen 98, die jeweils in axialer Richtung festgelegte Abstände voneinander aufweisen, sind zwischen dem stationären Rahmen 12 und dem bewegbaren Gleiter 90 vorgesehen. Im Einzelnen sind die festen Gleitelemente 96, von denen insgesamt sechs, nämlich drei auf jeder Seite vorgesehen sind, an Enden einer Vielzahl von Langnuten 100, die an den Innenwandflächen des Rahmens 12 ausgebildet sind, befestigt. Die beweglichen Gleitelemente 98, von denen ebenfalls insgesamt sechs, nämlich drei auf jeder Seite, vorgesehen sind, sind an Enden einer Vielzahl von Langnuten 102, die an den Außenwandflächen des beweglichen Gleiters 90 ausgebildet sind, befestigt.
Wenn die Kolbenstange 92 und der Gleiter 90 sich durch die Druckwirkung des Fluiddruckzylinders in integrierter Weise hin und her bewegen, werden daher Lasten (einschließlich vertikaler und nicht ausgeglichener Lasten), die auf den Gleiter 90 aufgebracht werden, durch die festen Gleitelemente 96, die an den Innenwänden des stationären Rahmens 12 gehalten sind, und die beweglichen Gleitelemente 98, die an den Außenwänden des beweglichen Gleiters 90 gehalten sind, zuverlässig aufgenommen.
Die festen Gleitelemente 96 und die beweglichen Gleitelemente 98 sind in identischen Langnuten 100 entlang einer gemeinsamen horizontalen Linie angeordnet. Auch wenn der Gleiter 90 entlang des Rahmens 12 verschoben wird, kommen aber die festen Gleitelemente 96 und die beweglichen Gleitelemente 98 nicht in Anlage gegeneinander, da der Hub des Kolbens auf einen festgelegten Wert eingestellt wird, oder indem nicht dargestellte Stopper zur Begrenzung des Verschiebungsweges des Gleiters 90 vorgesehen werden.
Das Stellglied 110 gemäß den 12 und 13 umfasst einen Basisblock 112 mit einem Paar von Druckfluideinlass/auslassöffnungen 111a, 111b. Das Stellglied 110 umfasst außerdem eine darin ausgebildete nicht dargestellte Zylinderkammer, eine Kolbenstange 114, die mit einem nicht dargestellten Kolben, der entlang der Zylinderkammer verschiebbar ist, verbunden ist, und einen Gleiter 116, der mit dem vorderen Ende der Kolbenstange 114 verbunden und integral mit der Kolbenstange 114 verschiebbar ist.
Der Basisblock 112 dient als Rahmen. Der Basisblock 112, der in integrierter Weise hergestellt ist, umfasst ein Paar von dünnwandigen Seitenendabschnitten 112a, 112b, in der eine Vielzahl von Befestigungslöchern 117 ausgebildet ist, und einen zentralen erweiterten Abschnitt 112c, der sich zwischen den Seitenwandabschnitten 112a, 112b nach oben erstreckt.
Eine Vielzahl von festen Kunststoffgleitelementen 118 und eine Vielzahl von beweglichen Kunststoffgleitelementen 120, die voneinander jeweils einen festgelegten Abstand in axialer Richtung aufweisen, sind zwischen dem Basisblock 112, der in einem festen Zustand arbeitet, und dem beweglichen Gleiter 116 vorgesehen. Im Einzelnen sind insgesamt vier feste Gleitelemente 118, nämlich zwei an der oberen Fläche und zwei an beiden Seitenflächen vorgesehen. Die festen Gleitelemente 118 sind an Enden einer Vielzahl von Langnuten 122, die an Innenwandflächen (obere Fläche und beide Seitenflächen) des festen Basisblocks 112 ausgebildet sind, befestigt. Insgesamt sind vier bewegliche Gleitelemente 120, nämlich zwei an der oberen Fläche und zwei an den beiden Seitenflächen, vorgesehen. Die beweglichen Gleitelemente 120 sind an Enden einer Vielzahl von Langnuten 124, die an äußeren Wandflächen (obere Fläche und beide Seitenflächen) des beweglichen Gleiters 114 ausgebildet sind, befestigt.
Die festen Gleitelemente 118 und die beweglichen Gleitelemente 120 werden so vorgesehen und betrieben, dass sie nicht in Anlage gegeneinander kommen, in ähnlicher Weise wie bei dem oben beschriebenen Stellglied 80.
Die festen Gleitelemente 96, 118 und die beweglichen Gleitelemente 98, 120 wie sie in den 10 bis 13 dargestellt sind, sind jeweils so vorgesehen, dass sie die gleichen Funktions- und Wirkungsweisen haben wie die Gleitelementen 34 gemäß 3. Auf die dortige detaillierte Beschreibung wird verwiesen.

Claims

Stellglied mit: einem Rahmen (12), einer an dem Rahmen (12) vorgesehenen Antriebsquelle, einem Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen einer Antriebskraft der Antriebsquelle, einem Gleiter (18), der sich auf der Basis der von dem Antriebskraftübertragungsmechanismus übertragenen Antriebskraft in einer axialen Richtung des Rahmens (12) hin und her bewegt, einem Führungsmechanismus (20) mit einer Vielzahl von Gleitelementen (34), die zwischen einer äußeren Wandfläche des Gleiters (18) und einer inneren Wandfläche des Rahmens (12) angeordnet sind, wobei die Gleitelemente (34) an dem Rahmen (12) und/oder dem Gleiter befestigt sind, und wobei die Gleitelemente (34) den Gleiter (18) führen, wenn der Gleiter (18) entlang des Rahmens (12) verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelemente (34) in Installationsnuten (48a, 48b, 50a, 50b, 52a, 52b) gehalten werden, die an Seitenflächen des Gleiters (18) ausgebildet sind, und dass die Gleitelemente (34) jeweils aus einem hohlen zylindrischen Element aus einem Kunststoff- oder Kunstharzmaterial und einem Kernelement (64) aus einem metallischen Material bestehen, wobei das Kernelement (64) in das zylindrische Element eingesetzt ist.
Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelemente (34) durch ein Paar von Platten (60a, 60b), die an jeweiligen Endflächen des Gleiters (18) angebracht sind, befestigt werden.
Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Paar erster Gleitelemente (34a, 34b), die in einem Paar erster Installationsnuten (48a, 48b) an dem Gleiter (18) angebracht sind und sich entlang erster Gleitnuten (36a, 36b) an einem Bodenwandabschnitt (28) des Rahmens (12) gleitend bewegen, ein Paar zweiter Gleitelemente (34c, 34d), die in einem Paar zweiter Installationsnuten (50a, 50b) an dem Gleiter (18) angebracht sind und sich gleitend entlang zweiter Gleitnuten (38a, 38b) an Seitenwandabschnitten (30a, 30b) des Rahmens (12) bewegen, und ein Paar dritter Gleitelemente (34e, 34f), die in einem Paar dritter Installationsnuten (52a, 52b) an dem Gleiter (18) angebracht sind und sich gleitend entlang dritter Gleitnuten (40a, 40b) an den Seitenwandabschnitten (30a, 30b) des Rahmens (12) bewegen.
Stellglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten bis dritten Gleitelemente (34a bis 34f) so angeordnet sind, dass die ersten bis dritten Gleitelemente (34a bis 34f) jeweils auf dem Umfang eines virtuellen Kreises (P), der einen gemeinsamen Mittelpunkt mit einer axialen Mitte (O) einer Förderspindelwelle (42) aufweist, angeordnet sind, wobei der virtuelle Kreis (P) axiale Mitten (L, M, N) der ersten bis dritten Gleitelemente (34a bis 34f) schneidet.
Stellglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Gleitelemente (34a, 34b) jeweils einen axialen Mittelpunkt (L) aufweisen, der auf einem inneren virtuellen Kreis (Q) angeordnet ist, welcher um eine festgelegte Strecke (ΔD) relativ zu einem äußeren virtuellen Kreis (P) konzentrisch nach innen verschoben ist, wobei der äußere virtuelle Kreis P axiale Mitten (M, N) der zweiten und dritten Gleitelemente (34c bis 34f) schneidet.
Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (12) einen Bodenwandabschnitt (28) und ein Paar von Seitenwandabschnitten (30a, 30b) aufweist, wobei die Seitenwandabschnitte (30a, 30b) einander gegenüberliegen und der Bodenwandabschnitt (28) dazwischen angeordnet ist.
Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsquelle eine Drehantriebsquelle (14) aufweist.
Stellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsquelle einen Fluiddruckzylinder mit einem Zylinderrohr (88), in dem ein Kolben aufgenommen ist, und einer Kolbenstange (92), die integral mit dem Kolben verschiebbar ist, aufweist.
Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Gleitelementen feste Gleitelemente (96), die von dem Rahmen (12) gehalten werden, und bewegliche Gleitelemente (98), die von dem Gleiter (90) gehalten werden, aufweist.