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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Stellglied
zur Bewegung eines Verschiebungselementes durch Übertragung einer Antriebskraft
eines Antriebsabschnitts auf das Verschiebungselement über einen
Antriebskrafttransmissionsriemen.
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Ein
elektrisches Stellglied, das einen Gleiter verschiebt, um ein Werkstück oder
dgl. zu transportieren, indem ein Riemen mit Hilfe einer Drehantriebskraft
einer Drehantriebsquelle, bspw. einem Motor, angetrieben wird, wird
in allgemein bekannter Weise als Werkstücktransportvorrichtung eingesetzt.
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In
jüngerer
Zeit wurde ein elektrisches Stellglied mit einem dünnen Aufbau
entwickelt, bei dem einen Höhendimension
des elektrischen Stellgliedes im Hinblick auf Anforderungen an den
Installationsraum sowie auf die Einsatzumgebung des elektrischen
Stellgliedes reduziert wurde.
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Ein
solches elektrisches Stellglied umfasst bspw. eine Führungsschiene,
die in einer axialen Richtung entlang eines zentralen Bereiches
eines Gehäuses
angeordnet ist und einen Führungsblock, der
gleitend entlang der Führungsschiene
verschiebbar ist, wobei ein Gleitblock mit einem oberen Bereich
des Führungsblocks
verbunden ist. Außerdem läuft ein
Transmissionsriemen innerhalb des Gehäuses so um, dass der Transmissionsriemen
die Außenseiten
der Führungsschiene
umgibt, wobei der Transmissionsriemen mit dem Gleitblock verbunden ist.
Wenn der Transmissionsriemen durch eine Antriebsquelle angetrieben
wird, wird der Gleitblock entlang der Führungsschiene verschoben.
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Bei
einem Stand der Technik, wie er in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 8-226514 A1 beschrieben ist, sind eine Führungsschiene und ein Transmissionsriemen
im Wesentlichen parallel zueinander in der horizontalen Richtung
in einem Gehäuse
angeordnet. Es wird angestrebt, die Höhendimension des elektrischen
Stellgliedes zu minimieren. Andererseits wird die Breitendimension
des Gehäuses
unvermeidbar erhöht,
so dass das elektrische Stellglied dementsprechend eine große Größe in Breitenrichtung
aufweist, da der Transmissionsriemen so angeordnet ist, dass er
die Außenseiten
der Führungsschiene
umgibt.
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Aus
einem anderen Gesichtspunkt kann beabsichtigt sein, die Breitendimension
der Führungsschiene
groß zu
gestalten, um die geradlinige Bewegung zu erleichtern, wenn der
Führungsblock
und der Gleitblock verschoben werden. In diesem Fall wird allerdings
das Gehäuse
notwendigerweise sehr groß, da
der Transmissionsriemen an den Außenseiten der Führungsschiene
angeordnet ist. Daher ist es schwierig, eine gewünschte Breitendimension der Führungsschiene
zu erreichen, während
die Breitendimension des elektrischen Stellgliedes selbst verringert
wird. Wird bspw. in der Momentenrichtung relativ zu dem Gleitblock
eine externe Kraft aufgebracht, so kann der Gleitblock daher in
manchen Situationen nicht gleichmäßig entlang des Gehäuses verschoben werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Stellglied
vorzuschlagen, bei dem das Stellglied erfolgreich verkleinert werden
kann, wobei sowohl die Höhe
als auch die Breite des Stellgliedes verringert wird. Gleichzeitig
soll ein Verschiebungselement geschaffen werden, das zuverlässig und
gleichmäßig verschiebbar
ist, auch wenn auf das Verschiebungselement eine externe Kraft ausgeübt wird.
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Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
und der Zeichnung. 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.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein elektrisches Stellglied gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in seiner Gesamtheit darstellt,
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2 ist
eine teilweise Explosionsdarstellung des elektrischen Stellgliedes,
das in 1 gezeigt ist,
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3 ist
ein Längsschnitt
durch das in 1 gezeigte elektrische Stellglied,
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4 ist
ein Schnitt entlang der Linie IV-IV in 1,
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5 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Gleiters und eines
Jochs des in 1 gezeigten elektrischen Stellgliedes,
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Riemeneinstellmechanismus,
der in 5 gezeigt ist, aus einer anderen Richtung darstellt,
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7 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung des in 6 gezeigten
Riemeneinstellmechanismus und
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8 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung des in 5 gezeigten
Riemeneinstellmechanismus.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Mit
Bezug auf 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein
elektrisches Stellglied gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in den 1 bis 4 gezeigt ist, umfasst das elektrische
Stellglied 10 einen Rahmen 12, der in einer axialen
Richtung länglich
ausgebildet ist, ein Paar erster und zweiter Endblöcke 14, 16,
die mit den Endbereichen des Rahmens 12 verbunden sind, einen
Antriebsabschnitt 18, der mit dem ersten Endblock 14 verbunden
ist und gemäß einem
elektrischen Signal angetrieben wird, einen Gleiter (Verschiebungselement) 20,
der ein Werkstück
(nicht dargestellt) transportiert, und einen Zahnriemen (Antriebskrafttransmissionsriemen) 24,
der eine Antriebkraft über
eine Antriebsscheibe 22, die mit dem Antriebsabschnitt 28 verbunden
ist, auf den Gleiter 20 überträgt.
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Das
elektrische Stellglied 10 umfasst außerdem einen Riemeneinstellmechanismus 26,
der in der Lage ist, die Spannung des Zahnriemens 24 einzustellen,
sowie einen Riemenbefestigungsmechanismus 28 (vgl. 5),
der die Enden des Zahnriemens 24 an dem Riemeneinstellmechanismus 24 befestigt.
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Wie
in den 2 und 3 gezeigt ist, hat der Rahmen 12 eine
hohle Form mit einem darin in der axialen Richtung vorgesehenen
Bohrungsabschnitt 30. Ein Schlitz 32, der in der
axialen Richtung offen ist, ist an der oberen Fläche des Rahmens 12 ausgebildet.
Der Bohrungsabschnitt 30 hat über den Schlitz 32 ein
Verbindung nach außen.
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Ein
Paar von Führungsnuten 34a, 34b,
die zu beiden Seitenflächen
des Rahmens 12 zurückgesetzt
sind, erstrecken sich innerhalb des Bohrungsabschnitts 30 in
der axialen Richtung. Führungselemente 36a, 36b sind,
wie später
beschrieben wird, in die Führungsnuten 34a, 34b eingesetzt.
Wie in 4 gezeigt ist, besteht jede der Führungsnuten 34a, 34b aus
einer vertikalen Fläche 38,
wobei die jeweiligen vertikalen Flächen 38 an jeder der
beiden Seitenflächen
des Rahmens 12 ausgebildet sind, einem Paar horizontaler
Flächen 40,
die im Wesentlichen senkrecht zu den vertikalen Flächen 38 angeordnet
sind, und einem Paar schräger
Flächen 42,
die zwischen den vertikalen Flächen 38 und
den horizontalen Flächen 40 ausgebildet
sind.
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Ein
Dichtriemen 44, der den Schlitz 32 abdichtet,
indem er den Schlitz 32 an dessen oberer Position verschließt, ist
an dem Schlitz 32 befestigt. Der Dichtriemen 44 besteht
bspw. aus einem metallischen Material mit einer blechförmigen Gestalt.
Ein Paar von magnetischen Elementen 46 (bspw. Permanentmagneten)
sind an beiden Seiten des Schlitzes 33 in Nuten, die sich
in der axialen Richtung erstrecken, angebracht. Der Dichtriemen 44 wird
durch magnetische Kräfte,
die durch die magnetischen Elemente 46 erzeugt werden,
angezogen. Dementsprechend wird der Schlitz 32 an der oberen
Position des Schlitzes 32 verschlossen (vgl. 1),
wodurch es möglich
wird, das Eintreten von Staub oder dgl. zu verhindern, der andernfalls über den
Schlitz 32 in den Bohrungsabschnitt 30 eintreten
würde.
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Beide
Enden des Dichtriemens 44 sind an dem Paar erster bzw.
zweiter Endblöcke 14, 16,
die mit den beiden Enden des Rahmens 12 verbunden sind,
befestigt.
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Andererseits
ist ein Paar oder mehrere Paare von Sensorbefestigungsnuten 48 in
axialer Richtung an beiden Seitenflächen des Rahmens 12 ausgebildet.
Ein Positionserfassungssensor (nicht dargestellt) ist in einer oder
mehrerer der Sensorbefestigungen 48 angebracht, um die
Verschiebungsposition des Gleiters 20 zu erfassen.
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Die
ersten und zweiten Endblöcke 14, 16 sind
an den Endbereichen des Rahmens 12 so angeordnet, dass
der Bohrungsabschnitt 30 verschlossen wird. Bolzen 52 sind
in Bolzeninstallationslöcher 50 eingesetzt,
die durch die ersten und zweiten Endblöcke 14, 16 ausgebildet
sind. Die ersten und zweiten Endblöcke 14, 16 sind
mit Hilfe der Bolzen 52 integral an beiden Endbereichen
des Rahmens 12 angebracht.
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Riemennuten 54,
in welche Enden des Dichtriemens 44 eingesetzt sind, sind
an oberen Bereichen der ersten und zweiten Endblöcke 14, 16 ausgebildet.
Nachdem die Enden des Dichtriemens 44 eingesetzt wurden,
werden dann Druckabdeckungen 56 in den Riemennuten 54 an
deren oberen Positionen angebracht. Die Druckabdeckung 56 hat
einen im Wesentlichen L-förmigen
Querschnitt und steht zu dem Dichtriemen 44 vor. Die Druckabdeckung 56 wird
durch zwei Befestigungsschrauben 58 an den ersten und zweiten
Endblöcken 14, 16 befestigt. Dementsprechend
werden die Enden des Dichtriemens 44 an den ersten und
zweiten Endblöcken 14, 16 befestigt.
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Der
erste Endblock 14 ist mit einem Seitenende des Rahmens 12 verbunden.
Eine erste Durchgangsöffnung 60,
die einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, ist
in der axialen Richtung ausgebildet. Der Zahnriemen 24 ist
in die erste Durchtrittsöffnung 60 eingesetzt.
Ein Basiselement 62 des Antriebsabschnitts 18 ist
mit einer Endfläche
des ersten Endblocks 14 verbunden, wobei die Endfläche an der
Seite angeordnet ist, die der Endfläche, an welcher der Rahmen 12 angeschlossen
ist, gegenüberliegt.
Anders ausgedrückt
ist der erste Endblock 14 zwischen dem Antriebsabschnitt 18 und dem
Rahmen 12 angeordnet.
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Andererseits
ist der zweite Endblock 16 mit dem anderen Seitenende des
Rahmens 12 verbunden. Eine zweite Durchgangsöffnung 64,
die einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, ist in
einer axialen Richtung in dem zweiten Endblock 16 ausgebildet.
Der Zahnriemen 24 ist in die zweite Durchgangsöffnung 64 eingesetzt.
Außerdem
wird eine Abtriebsscheibe 68 über ein Paar von Lagern 66 drehbar
in der zweiten Durchgangsöffnung 64 gehalten,
wobei der Zahnriemen 24 über die Abtriebsscheibe 68 läuft.
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Ein
Platteneinsetzöffnung 70,
die größer ist als
die zweite Durchgangsöffnung 64,
ist außerdem an
der Endfläche
des zweiten Endblocks 16 ausgebildet. Die Platteneinsetzöffnung 70 hat
eine im Wesentlichen rechteckige Form. Eine dünne plattenförmige Platte 72,
die im Wesentlichen die gleiche Form hat wie die Platteneinsetzöffnung 70 ist
darin angebracht, um die zweite Durchgangsöffnung 64 zu verschließen.
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Der
Antriebsabschnitt 18 umfasst eine Drehantriebsquelle 74,
die bspw. aus einem Schrittmotor besteht, ein Basiselement 62,
das an einem unteren Bereich der Drehantriebsquelle 74 angebracht
ist, und einen Erfassungsabschnitt 76, der eine Drehmenge
der Drehantriebsquelle 74 erfasst. Die Drehantriebsquelle 74 ist über Bolzen 78 mit
dem Basiselement 62 verbunden. Eine Antriebsscheibe 22 ist
mit dem Ende der Drehantriebsquelle 74 verbunden. Die Antriebsscheibe 22 ist
in das Basiselement 62 eingesetzt und wird durch Lager 66 drehbar
gehalten.
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Eine
dritte Durchgangsöffnung 80 mit
einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, die in der axialen
Richtung durchtritt, ist an einem im Wesentlichen zentralen Bereich
des Basiselementes 62 ausgebildet. Der Zahnriemen 24 ist
in die dritte Einsetzöffnung 80 eingesetzt
und läuft über die
Antriebsscheibe 22.
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Ein
Paar von Bolzennuten 82, die einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt
aufweisen und um eine festgelegte Tiefe zurückgesetzt sind, erstrecken
sich in der axialen Richtung an einer inneren Fläche der dritten Durchtrittsöffnung 80.
Verbindungsbolzen 84 sind in das Paar von Bolzennuten 82 eingesetzt.
Genauer gesagt ist das Basiselement 62 über die Verbindungsbolzen 84 mit
dem ersten Endblock 14 verbunden, so dass das Basiselement 62 integral
mit dem Rahmen 12 verbunden wird.
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Eine
Platteninstallationsöffnung 70,
die im Vergleich zu der Endfläche
des Basiselementes 62 etwas zurückgesetzt ist, ist an einem
Seitenende des Basiselementes 62 ausgebildet. Die Platteneinsetzöffnung 70 hat
eine im Wesentlichen rechteckige Form, so dass die dritte Durchgangsöffnung 80 darin aufgenommen
ist. Eine dünne
plattenförmige
Platte 72, die im Wesentlichen die gleiche Form hat wie
die Platteninstallationsöffnung 70,
ist darin angebracht, um die dritte Durchgangsöffnung 80, in welche
die Verbindungsbolzen 84 eingesetzt sind, zu verschließen (vgl. 1).
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Der
Gleiter 20 umfasst einen Grundkörperabschnitt 88,
der Tischflächen 86 zum
Anordnen eines nicht dargestellten Werkstücks aufweist, ein Paar von
Endabdeckungen 90, die an beiden Endbereichen des Grundkörperabschnitts 88 angebracht
sind, und eine Abdeckplatte 92, die einen Bereich des Grundkörperabschnitts 88 abdeckt.
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Im
Einzelnen weist der Grundkörperabschnitt 88 Tischflächen 86 auf,
die an beiden Seitenbereichen des Grundkörperabschnitts 88 so
ausgebildet sind, dass sie flach sind, und eine Aussparung 94,
die an einem im Wesentlichen zentralen Bereich zwischen den Tischflächen 86 um
eine festgelegte Tiefe zurückgesetzt
ist. Eine Vielzahl von Bolzenlöchern 96,
die in einer Richtung weg von den Tischflächen 86 durchtreten,
sind in der Aussparung 94 ausgebildet. Ein Joch (Führungselement) 100 ist
an einem unteren Bereich des Grundkörperabschnitts 88 über Bolzen 98,
die in die Bolzenlöcher 96 eingesetzt ist,
angebracht.
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Die
Aussparung 94 wird durch die Abdeckplatte 92,
die an einer oberen Position angebracht ist, abgedeckt. Die Abdeckplatte 92 und
die Tischflächen 86 sind
im Wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet. Daher kann das
Werkstück
auf der oberen Fläche
des Gleiters 20, die durch die Abdeckplatte 92 und
die Tischflächen 86 gebildet
wird, platziert werden.
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Eingriffsabschnitte 102 mit
erweiterten Breiten sind an jeweiligen Enden der Abdeckplatte 92 ausgebildet.
Die Eingriffsabschnitte 102 greifen in die Aussparung 92 ein.
Dementsprechend wird die Abdeckplatte 92 integral an dem
Grundkörperabschnitt 88 angebracht.
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Die
Aussparung 94 umfasst ein Paar von Führungsflächen 104, die sich
ausgehend von einem Startpunkt eines im Wesentlichen zentralen Bereiches
der Aussparung 94 allmählich
zu beiden Enden des Grundkörperabschnitts 88 neigen.
Die Führungsflächen 104 sind
um festgelegte Winkel schräg
gestellt, so dass sie sich zu beiden Enden allmählich von den Tischflächen 86 entfernen.
Der Dichtriemen 44, der in dem Schlitz 32 des
Rahmens 12 angebracht ist, ist entlang des Paares von Führungsflächen 104 in
die Aussparung 94 eingesetzt (vgl. 3).
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Die
Endabdeckungen 90 sind an jeweiligen Seitenbereichen an
beiden Enden des Grundkörperabschnitts 88 angebracht,
wobei dazwischen Abstandshalter 106 angeordnet sind. Die
Endabdeckungen 90 werden über Bolzen 110 durch
ein Paar von Kragen 108 befestigt. Außerdem sind Riemenhalteabschnitte 112,
die zu dem Grundkörperabschnitt 88 vorstehen,
in die Aussparung 94 eingesetzt. Im Einzelnen wird der
Dichtriemen 44 in einen Raum zwischen der Abdeckplatte 92 und
den Führungsflächen 104 der
Aussparung 94 eingesetzt, wodurch der Dichtriemen 44 durch
die Riemenhalteabschnitte 112 der Abdeckplatte 92 in
einer Richtung nach unten zu dem Rahmen 12 geführt wird.
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Säulenförmige Stopper 113 sind
in Löchern 90a angebracht,
die jeweils durch im Wesentlichen zentrale Bereiche der Endabdeckungen 90 durchtreten.
Die Stopper 113 sind so vorgesehen, dass sie der Außenseite
der Endabdeckungen 90 zugewandt sind. Wird bspw. ein Stopperblock
(nicht dargestellt) an einer Verschiebungsendposition des Gleiters 20 an
dem Rahmen 12 vorgesehen, wird die Verschiebung des Gleiters 20 so
reguliert, dass der Stopper 113 bei einer Verschiebung
des Gleiters 20 an dem Stopperblock anschlägt. Wenn
der Stopper 113 aus einem elastischen Material geformt
ist, werden Stöße, die
auf den Gleiter 20 ausgeübt werden, bei einem Anschlag
des Stoppers 113 gegen den Stopperblock gepuffert.
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Das
Joch 100 umfasst eine Riemenöffnung 114, die eine
offene zylindrische Gestalt mit einem im Wesentlichen rechteckigen
Querschnitt aufweist und die in der axialen Richtung durchtritt.
Das Joch 100 umfasst außerdem einen erweiterten Abschnitt 116, der
nach oben vorsteht und mit dem Gleiter 20 verbunden ist.
Der erweiterte Abschnitt 116 ist über den Schlitz 32 in
einem Zustand, in dem das Joch 100 in den Bohrungsabschnitt 30 des
Rahmens 12 eingesetzt ist, mit dem Grundkörperabschnitt 88 des
Gleiters 20 verbunden.
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Der
Zahnriemen 24 wird in einer axialen Richtung in die Riemenöffnung 114 eingesetzt.
Außerdem
ist auch der Riemeneinstellmechanismus 26, der dazu verwendet
wird, die Spannung des Zahnriemens 24 einzustellen, in
der Riemenöffnung 114 angebracht.
Der Zahnriemen 24 ist entlang innerer Bandflächen der
Riemenöffnung 114 so
angeordnet, dass seine parallelen Zähne 118 einander gegenüberliegen.
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Wie
in 5 gezeigt ist, ist ein Paar von Magneten 120 an
Endbereichen des Jochs 100 angebracht und an einer Seite
des Antriebsabschnitts 18 angeordnet. Die Magneten 120 sind
so angeordnet, dass sie beiden Seitenflächen des Jochs 100 zugewandt
sind. Wenn das Joch 100 zusammen mit dem Gleiter 20 in
der axialen Richtung verschoben wird, werden die Positionen der
Magneten 120 durch den Positionserfassungssensor, der an
dem Rahmen 12 angebracht ist, erfasst. Dementsprechend
können die
Verschiebungspositionen des Joches 100 und des Gleiters 20 erfasst
werden.
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Ein
Paar von Führungselementen
(Führungsabschnitte) 36a, 36b ist
an beiden Seitenflächen
des Joches 100 so angebracht, dass die Führungselemente
(Führungsabschnitte) 36a, 36b jeweils
zu den Führungsnuten 34a, 34b des
Rahmens 12 vorstehen. Jedes der Führungselemente 36a, 36b ist
aus einem Harz- oder Kunststoffmaterial geformt. Die Führungselemente 36a, 36b werden über ein Paar
von Bolzen 110 durch Kragen 108 befestigt. Im Einzelnen
wird der Zahnriemen 24 an einem im Wesentlichen zentralen
Bereich des Joches 100 durch die Riemenöffnung (Öffnung) 114 eingesetzt,
wobei das Paar von Führungselementen 36a, 36b an
seinen äußeren Seiten
in der Breitenrichtung angeordnet sind. Mit anderen Worten werden
mit Hilfe des Joches 100 die Führungselemente 36a, 36b und
der Zahnriemen 24 im Wesentlichen parallel in einer horizontalen
Richtung innerhalb des Bohrungsabschnitts 30 des Rahmens 12 angeordnet
(vgl. 4).
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Wenn
das Joch 100 in den Bohrungsabschnitt 30 eingesetzt
wird, treten die Führungselemente 36a, 36b in
die Führungsnuten 34a, 34b des Rahmens 12 ein.
Die Querschnittsform jedes der Führungselemente 36a, 36b umfasst
einen ersten flachen Flächenabschnitt 124,
der an der vertikalen Fläche 38 der
Führungsnuten 34a, 34b anliegt,
ein Paar von zweiten flachen Flächenabschnitten 126, die
an den horizontalen Flächen 40 der
Führungsnuten 34a, 34b anliegen,
und geneigte oder schräge Abschnitte 128,
die jeweils um einen festgelegten Abstand von den geneigten oder
schrägen
Flächen 42 der
jeweiligen Führungsnuten 34a, 34b beabstandet sind.
Die schrägen
Abschnitte 128 sind im Wesentlichen parallel zu den jeweiligen
schrägen
Flächen 42 der
Führungsnuten 34a, 34b geformt
und positioniert. Im Einzelnen werden die Führungselemente 36a, 36b durch
die Führungsnuten 34a, 34b des Rahmens 12 über die
ersten und zweiten flachen Flächenabschnitte 124, 126 gehalten,
wodurch die Führungselemente 36a, 36b durch
die Führungsnuten 34a, 34b in
der axialen Richtung des Rahmens 12 geführt werden, wenn das Joch 100 integral
zusammen mit dem Gleiter 20 verschoben wird.
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Der
Zahnriemen 24 läuft über und
zwischen der Antriebsscheibe 22, die mit der Drehantriebsquelle 74 verbunden
ist, und der Abtriebsscheibe 68, die drehbar durch den
zweiten Endblock 16 getragen wird. Eine Vielzahl paralleler
Zähne 118,
die voneinander um festgelegte Intervalle beabstandet sind, ist an
einer inneren Umfangsfläche
des Zahnriemens 24 ausgebildet. Die parallelen Zähne 118 kämmen mit der
Antriebsscheibe 22 und der Abtriebsscheibe 68, wodurch
der Zahnriemen 24 umlaufen kann.
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Wie
in den 5 bis 8 gezeigt ist, umfasst der Riemeneinstellmechanismus 26 einen
ersten Körper 132,
der mit einer inneren Wandfläche
des Joches 100 über
Befestigungsbolzen 130 verbunden ist, und einen zweiten
Körper 134,
der relativ zu dem ersten Körper 132 in
der axialen Richtung verschiebbar ist. Der Riemeneinstellmechanismus 26 umfasst außerdem Verriegelungsschrauben 136,
die mit dem zweiten Körper 134 in
Eingriff treten können
und diesen relativ zu dem ersten Körper 132 befestigen
können,
eine Einstellschraube 138, die an einem im Wesentlichen
zentralen Bereich des Körpers 132 eingeschraubt
ist, um einen Abstand zwischen dem ersten Körper 132 und dem zweiten
Körper 134 entsprechend
ihrer Einschraubtiefe einzustellen, und eine Feder 140,
die den zweiten Körper 134 zu
dem ersten Körper 132 drängt.
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Der
erste Körper 132 besteht
bspw. aus einem plattenförmigen
Element, das durch Pressen bearbeitet wurde. Ein Befestigungsabschnitt 142,
der sich in der horizontalen Richtung erstreckt, ist an einem oberen
Bereich des ersten Körpers 132 ausgebildet.
Zwei Löcher 144 sind
in dem Befestigungsabschnitt 142 ausgebildet, durch welche
die Befestigungsbolzen 130 eingesetzt werden. Der Riemeneinstellmechanismus 26 ist
an einer inneren Seitenfläche
des Joches 100 mit Hilfe des Befestigungsabschnitts 142 fixiert.
Eine Installationsöffnung 146 ist
in der axialen Richtung an einer Seitenfläche des ersten Körpers 132 ausgebildet,
wobei die Einstellschraube 138 und die Feder 140 in
der Installationsöffnung 146 angeordnet
sind.
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Der
erste Körper 132 weist
einen Verriegelungsschraubenbefestigungsabschnitt 148 auf,
der an einem Ende ausgebildet ist, das an der Seite des zweiten
Körpers 134 angeordnet
ist, und der um einen festgelegten Winkel nach unten geneigt ist.
Eine geschlitzte Öffnung 150 ist
in der axialen Richtung an seinem im Wesentlichen zentralen Bereich
ausgebildet.
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Ein
Paar erster Eingriffslöcher 154 zur
Aufnahme eines ersten Befestigungsflanschabschnitts 152 ist
an dem anderen Ende des ersten Körpers 132 ausgebildet.
Eine Verriegelungsplatte 156a, die den Riemenbefestigungsmechanismus 28 bildet,
wird durch die ersten Eingriffslöcher 154 drehbar
getragen.
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Der
zweite Körper 134 wird
durch Pressen eines plattenförmigen
Elementes in der gleichen Weise wie der erste Körper 132 geformt.
Eine Befestigungsfläche 158,
die um einen im Wesentlichen gleichen Winkel wie der Neigungswinkel
des Verriegelungsschraubenbefestigungsabschnitts 148 des
ersten Körpers 132 geneigt
ist, ist an einem Ende an einer Seite des ersten Körpers 132 ausgebildet. Die
Befestigungsfläche 158 ist
an einer unteren Seite des Verriegelungsschraubenbefestigungsabschnitts 148 angeordnet.
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Die
Befestigungsfläche 158 weist
zwei Gewindelöcher 160 auf,
die voneinander um einen festgelegten Abstand beabstandet sind,
so dass die Verriegelungsschrauben 136, die in die geschlitzte Öffnung 150 eingesetzt
werden, mit ihnen in Eingriff treten können. Die Befestigungsfläche 158 ist
so angeordnet, dass die Achse der geschlitzten Öffnung 150 koaxial
mit einer Mittellinie, die die beiden Gewindelöcher 160 verbindet,
verläuft.
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Der
zweite Körper 134 weist
einen Gewindeeingriffsabschnitt 164 auf, der einem Halteabschnitt 162 des
ersten Körpers 132 gegenüberliegt.
Die Einstellschraube 138, die in den Halteabschnitt 162 eingesetzt
ist, wird in den Gewindeeingriffsabschnitt 164 eingeschraubt.
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Ein
Paar zweiter Eingriffslöcher 168 ist
jeweils zur Aufnahme eines zweiten Befestigungsflanschabschnitts 166,
der an dem anderen Ende des zweiten Körpers 134 angeordnet
ist, ausgebildet. Die andere Verriegelungsplatte 156b,
die den Riemenbefestigungsmechanismus 28 bildet, wird durch
die zweiten Eingriffslöcher 168 drehbar
gehalten.
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Der
Riemenbefestigungsmechanismus 28 verbindet die Enden des
Zahnriemens 24 mit den Enden des ersten Körpers 132 und
des zweiten Körpers 134,
die zusammen den Riemeneinstellmechanismus 26 bilden. Der
Riemenbefestigungsmechanismus 28 besteht aus Eingriffselementen 172,
die an dem anderen Seitenende des ersten Körpers 132 bzw. an
dem anderen Seitenende des zweiten Körpers 134 angeordnet
sind. Die Eingriffselemente 172 umfassen Eingriffsnuten 170 entsprechend
den parallelen Zähnen 118 des
Zahnriemens 24. Der Riemenbefestigungsmechanismus 28 umfasst
außerdem
ein Paar von Verriegelungsplatten 156a, 156b, die
relativ zu dem ersten Körper 132 und
dem zweiten Körper 134 drehbar
gehalten werden, und die die Enden des Zahnriemens 24 mit
Hilfe der Eingriffselemente 172 befestigen.
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Die
Eingriffselemente 172 weisen Eingriffsnuten 170 auf,
die an die parallelen Zähne 118 des Zahnriemens 24 angepasst
sind. Die Eingriffselemente 172 sind an beiden Enden des
Zahnriemens 24 so angebracht, dass die Eingriffsnuten 150 mit den
parallelen Zähnen 118 kämmen.
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Die
Verriegelungsplatten 156a, 156b werden durch die
ersten und zweiten Eingriffslöcher 154, 168 der
ersten und zweiten Körper 132, 134 drehbar
gehalten. Die Enden des Zahnriemens 24 einschließlich der
Eingriffselemente 172 sind zwischen den ersten und zweiten
Körper 132, 134 angeordnet,
wodurch der Zahnriemen 24 an den ersten und zweiten Körpern 132, 134 befestigt
wird.
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Das
bedeutet, dass beide Enden des Zahnriemens 24 mit Hilfe
des Riemenbefestigungsmechanismus 28 an dem Riemeneinstellmechanismus 26 befestigt
sind und mit Hilfe des Riemeneinstellmechanismus 26 mit
dem Joch 100 verbunden sind.
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Im
Einzelnen können
der erste Körper 132 und
der zweite Körper 134 durch
Einschrauben der Einstellschraube 138, die den Riemeneinstellmechanismus 26 bildet,
relativ zueinander in der axialen Richtung verschoben werden. Der
Zahnriemen 24, der mit den ersten und zweiten Körpern 132, 134 verbunden
ist, kann durch den Riemenbefestigungsmechanismus 28 gelockert
oder gespannt werden, um seine Spannung einzustellen. Die Verriegelungsschrauben 136 werden
festgezogen, um die relative Verschiebung zwischen dem ersten Körper 132 und dem
zweiten Körper 134 in
einem Zustand zu regulieren, in welchem der Zahnriemen 24 mit
Hilfe des Riemeneinstellmechanismus 26 so eingestellt ist,
dass er eine gewünschte
Spannung hat. Dementsprechend wird der Zahn riemen 24 in
einem Zustand gehalten, in dem seine Spannung eingestellt ist.
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Das
elektrische Stellglied 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend
werden seine Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise erläutert.
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Zunächst wird
ein elektrisches Signal (bspw. ein Pulssignal) von einer nicht dargestellten
Stromquelle dem Antriebsabschnitt 18 zugeführt. Die
Drehantriebsquelle 74 wird auf der Basis des elektrischen Signals
gedreht, wodurch sie die Antriebsscheibe 22, die auf dem
Basiselement 62 angeordnet ist, dreht.
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Die
Abtriebsscheibe 68 des Rahmens 12 wird durch den
Zahnriemen 24 unter dem Antrieb der Antriebsscheibe 22 integral
mitgedreht. Dementsprechend wird das Joch 100 innerhalb
des Bohrungsabschnitts 30 in der axialen Richtung verschoben,
wobei es durch die Führungsnuten 34a, 34b geführt wird,
zusammen mit dem Riemeneinstellmechanismus 26, mit dem
der Zahnriemen 24 verbunden ist. Der Gleiter 20 wird
zusammen mit dem Joch 100 ebenfalls in der axialen Richtung
entlang des Rahmens 12 verschoben. Während dieses Vorgangs wird
der Dichtriemen 44, der den Schlitz 32 des Rahmens 12 verschließt, durch
die Verschiebung des Gleiters 20 durch eine Führungsfläche 104 geöffnet. Außerdem wird
der offene Dichtriemen 44 durch die andere Führungsfläche 104 und
den Riemenhalteabschnitt 112 so geführt, dass er sich wieder dem
Rahmen 12 annähert,
wodurch der Schlitz 32 geschlossen wird.
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Im
Einzelnen wird der Gleiter 20 in der axialen Richtung entlang
des Rahmens 12 verschoben, wobei der Schlitz 32 durch
den Dichtriemen 44 verschlossen bleibt, um dadurch den
Bohrungsabschnitt 30 zu verschließen.
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In
dieser Situation wird das Joch 100 verschoben, wobei es
eine Gleitbewegung des Paares von Führungselementen 36a, 36b,
die an dem Joch 100 angebracht sind, relativ zu den Führungsnuten 34a, 34b des
Rahmens 12 durchführt.
Insbesondere wird eine Gleitbewegung derart durchgeführt, dass die
ersten flachen Flächenabschnitte 124 der
Führungselemente 36a, 36b an
den vertikalen Flächen 38 der
Führungsnuten 34a, 34b anliegen,
und dass die zweiten flachen Flächenabschnitte 126 der
Führungselemente 36a, 36b an
den horizontalen Flächen 40 der
Führungsnuten 34a, 34b anliegen.
Das Paar schräger
Flächen 42 und
die schrägen
Abschnitte 128 bleiben um die festgelegten Abstände getrennt
voneinander, so dass sie nicht in Kontakt miteinander treten.
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Der
Magnet 120, der an dem Joch 100 angebracht ist,
wird durch einen nicht dargestellten Positionserfassungssensor,
der in der Sensorbefestigungsnut 48 des Rahmens 12 angebracht
ist, erfasst. Dementsprechend wird die Verschiebungsposition des
Gleiters 20 zusammen mit dem Joch 100 erfasst.
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Wenn
andererseits die Polarität
des elektrischen Signals, das von der Stromquelle (nicht dargestellt)
zugeführt
wird, umgekehrt wird, dreht die Drehantriebsquelle 74 in
einer Richtung entgegengesetzt zu der oben beschriebenen. Der Gleiter 20,
der über das
Joch 100 mit dem Zahnriemen 24 verbunden ist, wird
in der axialen Richtung entlang des Rahmens 12 verschoben.
Auch in diesem Fall wird das Joch 100 relativ zu den Führungsnuten 34a, 34b verschoben, wobei
es durch den Eingriff der Führungselemente 36a, 36b in
der gleichen Weise wie es oben beschrieben wurde, in der axialen
Richtung geführt
wird.
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Wie
oben beschrieben wurde, wird bei der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung das zylindrische Joch 100 in den Bohrungsabschnitt 30 des Rahmens 12 eingesetzt,
und das Joch 100 und der Gleiter 20 werden miteinander über den
Schlitz 32 des Rahmens 12 verbunden. Der Zahnriemen 24,
der die Antriebskraft von dem Antriebsabschnitt 18 überträgt, ist
in die Riemenöffnung 114 des
Joches 100 eingesetzt. Außerdem ist der Zahnriemen 24 durch den
Riemeneinstellmechanismus 26 in der Riemenöffnung 114 befestigt.
Wenn der Zahnriemen 24 in der oben beschriebenen Weise
in die Riemenöffnung 114 des
Joches 100 eingesetzt ist, wird die Breitendimension des
Rahmens 12 einschließlich
des darin vorgesehenen Joches 100 nicht erhöht. Dadurch
ist es möglich,
die Vergrößerung in
Breiterrichtung des elektrischen Stellgliedes 10 einschließlich des
Rahmens 12 zu vermeiden.
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Die
Führungselemente 36a, 36b,
die den Gleiter 20 und den Zahnriemen 24 führen, sind
im Wesentlichen parallel zueinander in dem Bohrungsabschnitt 30 des
Rahmens 12 angeordnet. Dadurch ist es möglich, die Höhendimension
des Rahmens 12 zu verringern.
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Wie
oben beschrieben wurde, ist es möglich, die
Dimensionen sowohl in Breitenrichtung als auch in Höhenrichtung
des Rahmens 12, in dem das Joch 100 und der Zahnriemen 24 aufgenommen
sind, zu reduzieren. Dadurch kann das gesamte elektrische Stellglied 10 klein
gestaltet werden.
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Die
Führungselemente 36a, 36b können auch
an beiden Seitenflächen
des Joches 100 gegenüber
den Führungsnuten 34a, 34b des
Rahmens 12 angeordnet sein, ohne durch die Anordnung des Zahnriemens 24 beeinträchtigt zu
werden, da der Zahnriemen 24, der im Wesentlichen parallel
hierzu angeordnet ist, in dem Joch 100 aufgenommen ist. Daher
ist das Paar von Führungselementen 36a, 36b an
beiden Seitenflächen
vorgesehen, wobei sie an den am weitesten außen liegenden Seiten des Joches 100 angeordnet
sind. Außerdem treten
die Führungselemente 36a, 36b in
Eingriff mit den Führungsnuten 34a, 34b des
Rahmens 12, so dass der Gleiter 20 verschiebbar
in der axialen Richtung geführt
wird. Dementsprechend wird bspw. wenn eine Momentenkraft (externe
Kraft) in der Drehrichtung um den Mittelpunkt der Achse des Gleiters 20 auf
den Gleiter 20 ausgeübt
wird, kann der Gleiter 20 immer noch zuverlässig und
gleichmäßig in der
axialen Richtung des Rahmens 12 verschoben werden.
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Mit
anderen Worten kann das Paar von Führungselementen 36a, 36b in
dem Bohrungsabschnitt 30 an äußeren Seiten in der Breitenrichtung
angeordnet werden, wobei das Joch 100 dazwischen angeordnet
ist. Dadurch ist es möglich,
den Lastwiderstand in der Momentenrichtung des Gleiters 20,
der mit dem Joch 100 verbunden ist, zu verbessern.