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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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Aus der
DE 10 2004 043 606 A1 ist ein Stellglied nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem Rahmen bekannt, der integral mit einem Paar von Seitenwänden ausgebildet ist, die einander gegenüberliegend an einer flachen, plattenförmigen Bodenwand angebracht sind. Ein Gleiter, der durch einen Führungsmechanismus in der axialen Richtung des Rahmens geführt wird, wird durch einen Antriebskrafttransmissionsmechanismus, der die Drehantriebskraft einer Drehantriebsquelle in eine gradlinige Bewegung auf den Gleiter überführt, entlang des Rahmens bewegt. Der Gleiter umfasst einen Grundkörperabschnitt, der im Wesentlichen zentral angeordnet ist und etwas nach oben zwischen einer ersten Seitenabdeckung und einer zweiten Seitenabdeckung vorsteht. Im oberen Bereich besitzt der Gleiter auf beiden Seiten des Grundkörperabschnittes ein Paar von sich nach oben streckenden Flanschabschnitten, die in einem festgelegten Abstand voneinander beabstandet sind. Aufgrund dieser Anordnung werden zwei Abstandsabschnitte zwischen dem Grundkörperabschnitt und den Flanschabschnitten ausgebildet, welche sich über die gesamte axiale Länge des Grundkörperabschnittes erstrecken, wodurch nutähnliche Ausnehmungen auf dem Körper des Gleiters entstehen. Der Antriebskrafttransmissionsmechanismus ist mit seinen beiden Enden an der Außenseite des Gleiters mit Hilfe von Riemenstoppern befestigt. Auf der anderen, gegenüberliegenden Außenseite des Gleiters verläuft der Antriebskrafttransmissionsriemen frei durch einen der Abstandsabschnitte.
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Die
DE 103 46 450 A1 beschreibt ein elektrisches Stellglied mit einem länglichen Körper, einer Drehantriebsquelle, einem Gleiter und einem Antriebskraftübertragungsriemen in Form eines Zahnriemens, der die Antriebskraft der Drehantriebsquelle auf den Gleiter überträgt. Der Gleiter umfasst einen Tisch und einen Adapter, der an der seitlichen Außenflächen des Tisches angebracht ist und an dem der Antriebskraftübertragungsriemen mit Hilfe eines Riemeneinstellmechanismus befestigt ist, wodurch der Riemen außerhalb des Gleiters positioniert wird.
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Die
DE 40 40 510 A1 bezieht sich auf eine Führungsvorrichtung für eine gradlinige Bewegung mit einem Bett, das einen U-förmigen Querschnitt besitzt und an dessen Seitenflächen Führungsnuten vorgesehen sind. Die Führungsvorrichtung enthält ferner einen Gleit- oder Verschiebetisch, der wie das Bett ebenfalls U-förmig ausgebildet ist, dessen Öffnung allerdings zur Öffnung des U-förmigen Bettes gerichtet ist. Darüber hinaus besitzt der Verschiebetisch den Führungsnuten des Bettes entsprechende eigene Führungsnuten, die an den Innenseitenflächen des U-förmigen Körpers des Verschiebetisches angeordnet sind.
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Rollenelemente sind zwischen den Führungsnuten angeordnet und gewährleisten eine Verschiebung. Die Bewegung des Gleittisches wird durch einen Antriebskraftübertragungsriemen, der an dem Gleittisch durch eine Befestigungsvorrichtung angebracht ist, initiiert. Der Antriebsriemen ist in dem offenen U-förmigen Abschnitt des Bettes positioniert und wird durch den umgedrehten U-förmigen Gleittisch abgedeckt.
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Die
DE 33 36 496 C2 offenbart einen Linearantrieb mit einem äußeren rohrförmigen Führungskörper und einem darin angeordneten hohlen Läufer. Die Linearbewegung des Gleiters wird durch einen angetriebenen Antriebsriemen bewirkt, wobei der Antriebsriemen mit dem Gleiter verbunden ist und über Umlenkrollen auf gegenüberliegenden Seiten des Führungskörpers verläuft. Einer der Trums des Antriebsriemens verläuft außerhalb des Führungskörpers und ist an der Außenseite des Gleiters befestigt. Der entsprechende Gegentrum wird durch den hohlen Gleiter geführt.
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Die Linearstellvorrichtung der
EP 0 448 485 A1 weist einen hohlen langgestreckten Körper auf, in dessen Innerem ein Sattel mit Hilfe eines Antriebskraftübertragungsriemens bewegt wird. Der Sattel ist im Wesentlichen im inneren des langgestreckten Körpers angeordnet, wobei sich ein Teil des Sattels durch einen Schlitz, der im oberen Teil des langgestreckten Körpers angeordnet ist, erstreckt und der Befestigung des eigentlichen Werkstückes dient. Der Teil des Sattels, der sich im Inneren des langgestreckten Körpers bis zu dem Schlitz erstreckt, hat im Wesentlichen die Form eines Blockes (mit zwei Flächen an den seitlichen Außenflächen). Der Riemen wird mit seinen beiden Enden an der Seitenfläche des Sattels mit Hilfe von Klammern befestigt, welche wiederum mittels eines Verriegelungsmechanismus, wie einer Bolzenverbindung oder ähnlichem, an der äußeren Seitenwand des Sattels befestigt werden.
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Die
US 2003/0224890 A1 beschreibt ein Linearstellglied mit einem Antriebskraftübertragungsriemen, der einen Gleiter entlang eines langgestreckten Basisrahmens hin und her bewegt. Der Gleiter ist derart geformt, dass er in seinem oberen zentralen Abschnitt eine Öffnung in Form einer Aussparung aufweist, die im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist und die sich in axialer Richtung über den gesamten Gleiter erstreckt. Der Antriebskraftübertragungsriemen verläuft im Wesentlichen parallel zur Achse des Rahmens und wird über eine Antriebs-Riemenscheibe und eine Abtriebs-Riemenscheibe geführt. Einer der Trums des Antriebskraftübertragungsriemens verläuft durch die U-förmige Aussparung des Gleiters, wobei die Aussparung dazu dient, einen Durchgang für den Riemen zu schaffen, ohne dass es bei der Hin- und Herbewegung des Gleiters zwischen den Riemenscheiben zu einer Berührung zwischen dem Gleiter und dem Riemen kommt. An einer seiner seitlichen Außenflächen weist der Gleiter eine langgestreckte Nut auf, die sich entlang der gesamten Außenfläche des Gleiters in axialer Richtung erstreckt und die ein Paar von gezahnten Abschnitten aufweist, in die entsprechend gezahnte Abschnitte des Antriebskraftübertragungsriemens eingreifen, wodurch Formschluss hergestellt wird, die Antriebskraft vom Antriebskraftübertragungsriemen auf den Gleiter übertragen wird und der Gleiter hin und her bewegt werden kann.
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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 Zahnriemen 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 Palarität 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 Breitenrichtung 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.
