DE19930434A1 - Stellglied - Google Patents

Stellglied

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Abstract

Ein Paar von Stopperelementen (30, 31) ist an Wellen (24a, 24b) eines Stellgliedes (10) derart angebracht, dass die Stopperelemente (30, 31) einen Tisch (16) zwischen sich aufnehmen. Durch in Kontakt bringen des Tisches (16) mit den Stopperelementen (30, 31) wird ein Anhalten und eine Festlegung einer Halteposition des Tisches (16) erreicht. Im einzelnen wird das Anhalten und die Festlegung der Halteposition des Tisches (16) durch Verwendung von Einstellbolzen (49) erreicht, die an den Stopperelementen (30, 31) angebracht sind. Außerdem wird ein Stoß, der auftritt, wenn die Einstellbolzen (49) und der Tisch (16) in Kontakt miteinander treten, durch Stoßdämpfer (48) gedämpft, die an den Stopperelementen (30, 31) befestigt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stellglied (Actuator) und insbesondere auf ein Stellglied, das ein Stoppen eines Tisches durch Anschlag des Tisches an Stopp­ elementen bewirkt, um die Herstellkosten zu verringern.
Stellglieder werden seit langem als Vorrichtungen zum Transport von Werkstücken oder dgl. verwendet. Unter den Stellgliedern, die zu diesem Zweck verwendet werden, gibt es ein Stellglied, das einen Tisch aufweist, der durch die Drehung einer mit einem Motor verbundenen Spindelwelle bewegt wird. Durch den Tisch wird ein Werkstück transportiert. Außerdem weist diese Art von Stellgliedern eine Detektionsein­ richtung zur Feststellung der Position des Tisches auf. Auf der Basis der festgestellten Information der Detektionsein­ richtung wird eine Halteoperation durchgeführt, wenn der Tisch eines der Enden seines Bewegungsbereiches erreicht.
Bei dem oben beschriebenen Stellglied erfordert der Antrieb des Motors eine hochpräzise Steuerung auf der Basis der von den Detektionseinrichtungen festgestellten Informationen, so dass der Motor notwendigerweise teuer wird. Dementsprechend stellt sich das Problem, dass auch die Herstellkosten des Stellgliedes wachsen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Überwindung dieses Nachteils, wobei die Herstellung des Stellgliedes zu geringen Kosten ermöglicht werden soll.
Diese Aufgabe wird im wesentlichen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich ferner aus der nachfolgenden Be­ schreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegen­ stand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Stellgliedes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine schematische perspektivische Explosionsdar­ stellung des in Fig. 1 gezeigten Stellgliedes, und
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Stellgliedes.
Wie in der perspektivischen Ansicht von Fig. 1 dargestellt, weist ein Stellglied 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Motor 12 als Antriebsquelle auf. Das Stellglied 10 weist außerdem eine Kugelspindel (Schrau­ ben- oder Spindelwelle) 14, die zur Kraftübertragung mit einer Antriebswelle des Motors 12 verbunden ist, und einen mit der Kugelspindel 14 in Eingriff stehenden Tisch 16 auf, der in Axialrichtung (der durch den Pfeil A in Fig. 1 angedeuteten Richtung) der Kugelspindel 14 bewegt wird.
Vorzugsweise wird ein Motor mit einer Drehmomentbegrenzung (bspw. ein bürstenloser Motor) als Motor 12 eingesetzt. Dadurch wird verhindert, dass der Motor 12 einem übergroßen Drehmoment ausgesetzt wird. Der Motor 12 wird durch die Zufuhr eines elektrischen Stromes von einer nicht dargestellten Stromquelle angetrieben oder gestoppt, indem die Stromquelle auf ON oder OFF geschaltet wird. Außerdem kann der Motor 12 seine Drehrichtung umkehren, indem die Polarität des von der Stromquelle zugeführten elektrischen Stromes geändert wird.
Beide Enden der Kugelspindel 14 werden durch Lager 20a, 20b gehalten, die an Haltekörpern 18a, 18b befestigt sind. Der Motor 12 kann fest an einem Haltekörper 18a befestigt sein.
Zwischen den Haltekörper 18a, 18b erstreckt sich ein Paar von Wellen (Führungselementen) 24a, 24b parallel zu der Kugel­ spindel 14, wobei die Kugelspindel 14 zwischen den Wellen 24a, 24b angeordnet ist. An der Seite eines Haltekörpers 18a sind die Wellen 24a, 24b mit Hilfe von nicht dargestellten Schrauben fest fixiert, während die Wellen 24a, 24b an der Seite des anderen Haltekörpers 18b durch eine mittels Schrauben 25 erzeugte Befestigungskraft fest fixiert sind.
Der Tisch 16 weist Führungsöffnungen 26a, 26b auf, durch die die Wellen 24a, 24b hindurchtreten. Hierbei ist der Tisch 16 durch die Führung der Wellen 24a, 24b in der durch den Pfeil A in Fig. 1 angedeuteten Richtung bewegbar.
Wie in der perspektivischen Explosionsdarstellung von Fig. 2 gezeigt ist, sind Abdeckelemente 22, 23 mit Hilfe von Schrauben 22a bzw. 23a fest an den Halteelementen 18a, 18b angebracht, so dass sie die Halteelemente 18a, 18b von oben und unten sandwichartig zwischen sich aufnehmen.
Ein Paar von Stopperelementen 30, 31 ist an den Wellen­ elementen 24a, 24b derart befestigt, dass sie den Tisch 16 zwischen sich aufnehmen. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, weist jedes der Stopperelemente 30, 31 ein Substratelement 32 bestehend aus einem Block und ein Paar von Befestigungs­ elementen 34a, 34b auf, die ebenfalls aus Blöcken bestehen.
An den unteren Flächen der Substratelemente 32, die an der Oberseite der Wellen 24a, 24b angeordnet sind, ist ein Paar von Nutenabschnitten 36a, 36b mit im wesentlichen halb­ kreisförmigem Querschnitt entsprechend der Form der Wellen 24a, 24b ausgebildet. Außerdem ist zwischen den Nuten­ abschnitten 36a, 36b an der der Kugelspindel 14 gegen­ überliegenden Position ein Nutenabschnitt 38 mit im wesentli­ chen halbkreisförmigem Querschnitt parallel zu den oben genannten Nutenabschnitten 36a, 36b vorgesehen.
Ferner sind an den oberen Flächen der Befestigungselemente 34a, 34b, die an der unteren Seite der Wellen 24a, 24b angeordnet sind, Nuten 40a, 40b mit im wesentlichen halb­ kreisförmigem Querschnitt entsprechend der Form der Wellen 24a, 24b, ähnlich den Nutenabschnitte 36a, 36b, ausgebildet.
Die Befestigungselemente 34a, 34b und die Substrate 32 sind an den Wellen 24a, 24b derart befestigt, dass sie die Wellen 24a, 24b zwischen den Nutenabschnitten 36a, 36b und den Nutenabschnitten 40a, 40b aufnehmen. Hierbei sind die Befestigungselemente 34a, 34b und die Substratelemente 32 aufgrund einer durch die Schraubelemente 42 erzeugten und zwischen ihnen wirkenden Befestigungskraft fest an den Wellen 24a, 24b fixiert.
Die Nuten 38 sind in den Substraten 32 an Abschnitten ausgebildet, die der Kugelspindel 14 gegenüberliegen. Dementsprechend wird in einem Zustand, in dem die Befesti­ gungselemente 34a, 34b und die Substrate 32 an den Wellen 24a, 24b befestigt sind, der Kontakt zwischen der Kugelspindel 14 und den Substratelementen 32 verhindert.
Die Substrate 32 weisen an im wesentlichen mittigen Ab­ schnitten ihrer oberen Oberflächen Vorsprünge 44 auf. Ein Paar von Öffnungen 46a, 46b, die nahe aneinander angeordnet sind und die Vorsprünge 44 in Axialrichtung der Kugelspindel 14 durchtreten, ist in den Vorsprüngen 44 ausgebildet. Stoßdämp­ fer 48 und Einstellbolzen 49 sind in die Öffnungen 46a bzw. 46b eingeschraubt.
An den Stoßdämpfern 48 bzw. den Einstellbolzen 49 sind Muttern 48a bzw. 49a befestigt. Unter Verwendung dieser Muttern 48a, 49a werden die Positionen der distalen (entfernten) Enden der Stoßdämpfer 48 und der Einstellbolzen 49 festgelegt.
In die distalen Endabschnitte (Endabschnitte auf der Seite des Tisches 16) der Stoßdämpfer 48 sind Stangen 48b in hin- und hergehender Weise eingesetzt, wobei die Stangen 48b durch in den Stoßdämpfern 48 befestigte (in der Zeichnung nicht dargestellte) Federn in einer Richtung zu den distalen Enden der Stoßdämpfer 48 vorgespannt sind.
An den distalen Endabschnitten der Einstellbolzen 49 sind Dämpfungselemente 49b aus Polyurethan oder dgl. vorgesehen.
Die distalen Endabschnitte (die Stangen 48b und Dämpfungs­ elemente 49b) der Stoßdämpfer 48 und der Einstellbolzen 49, die an den Stopperelementen 30 bzw. 31 befestigt sind, liegen einander gegenüber, wobei der Tisch 16 zwischen ihnen angeordnet ist.
Die Entfernung (der Abstand, um den die Enden der Stoßdämpfer 48 und Einstellbolzen 49 von den Vorsprüngen 44 vorstehen) von den Vorsprüngen 44 zu den distalen Enden der Stoßdämpfer 48 und der Einstellbolzen 49 kann durch Verändern der Positionen der Muttern 48a, 49a fein eingestellt werden.
Wie in der schematischen Seitenansicht von Fig. 3 dargestellt ist, wird der Bewegungsbereich des Tisches durch Anschlag des Tisches 16 an den Einstellbolzen 49 eingeschränkt. Dement­ sprechend hängt die Zurückziehungsstrecke der Stangen 48b relativ zu den Stoßdämpfern 48 von der Position der distalen Endabschnitte (Dämpfungselemente 49b) der Einstellbolzen 49 ab.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, sind Muffenelemente 51 mit Hilfe von Schrauben 51a an den Haltekörpern 18a bzw. 18b befestigt. In den Muffenelementen 51 sind koaxial zu den in den Substratelementen 32 ausgebildeten Öffnungen 46a, 46b durchgehende Öffnungen 52a, 52b ausgebildet. Die Stoßdämpfer 48 und die Einstellbolzen 49 sind in den Öffnungen 52a, 52b befestigt für den Fall, dass die Stopper 30, 31 nicht verwendet werden.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weisen Abschnitte an beiden Seitenflächen des Tisches 16, die dem Stopperelement 30 bzw. dem Stopperelement 31 gegenüberliegen und in Kontakt mit den Stoßdämpfern 48 treten, Öffnungen 56a, 56b auf, in die Stiftelemente 58 eingesetzt sind. Durch Anordnung dieser Stifte 58 kann jegliche Beschädigung des Tisches 16, die auftreten könnte, wenn der Tisch 16 in Kontakt mit den Stoßdämpfern 48 tritt, vermieden werden.
Das Stellglied 10 gemäß der vorliegenden Erfindung hat im wesentlichen den oben beschriebenen Aufbau. Seine Funktion, Wirkungsweise und Vorteile werden nachfolgend beschrieben.
Bei Betätigung des Motors 12 wird die Kugelspindel 14 gedreht, und während dieser Rotation wird der Tisch 16 in Axialrichtung (der durch den Pfeil A in Fig. 1 angedeuteten Richtung) der Kugelspindel 14 bewegt. Hierbei kann durch Änderung der Richtung des Rotationsantriebs des Motors 12 die Bewegungs­ richtung des Tisches 16 geändert werden.
Wenn der Tisch 16 in einer Richtung bewegt wird, in der er sich dem Motor 12 annähert, und eine Position erreicht, an der ein Stopperelement 30 fest fixiert ist, wird der Weg des Tisches 16 durch das Stopperelement 30 unterbrochen und er hält dementsprechend an. Auf dieselbe Weise wird der Weg des Tisches 16 durch den Stopper 31 unterbrochen und er stoppt, wenn der Tisch 16 in einer sich von dem Motor 12 entfernenden Richtung verschoben wird und eine Position erreicht, an der das andere Stopperelement 31 fest fixiert ist.
Hierbei werden die Haltepositionen des Tisches 16 durch die Einstellbolzen 49 festgelegt, die an den Stopperelementen 30 und den Stopperelementen 31 angebracht sind. Außerdem wird der Stoß, der erzeugt wird, wenn der Tisch 16 in Kontakt mit den Einstellbolzen 49 tritt, durch die an dem Stopperelement 30 und dem Stopperelement 31 befestigten Stoßdämpfer 48 gedämpft.
Auf diese Weise wird bei dem Stellglied 10 gemäß der vorlie­ genden Erfindung der Tisch 16 angehalten, wenn der Tisch 16 in Kontakt mit den Stopperelementen 30, 31 tritt, so dass es nicht notwendig ist, den Tisch 16 durch Steuerung des Antriebs des Motors 12 anzuhalten.
Hierbei ist es nicht notwendig, Detektionseinrichtungen zur Feststellung der Halteposition des Tisches 16 an dem Stell­ glied 10 vorzusehen. Im einzelnen ist es nicht notwendig, Detektionseinrichtungen (magnetische Sensoren, Grenzschalter oder dgl.) zur direkten Feststellung der Position des Tisches 16 in einer Richtung entlang der Kugelspindel 14 oder Detektionseinrichtungen (Encoder oder dgl.) zur indirekten Feststellung der Position des Tisches 16 auf der Basis des Drehwinkels des Motors 12 vorzusehen. Dementsprechend kann das Stellglied 10 zu geringen Kosten hergestellt werden. Ins­ besondere ist es möglich, niedrigpreisige Motoren als Motor 12 zu verwenden, da der Motor 12 keine Schnellstoppfunktion aufweisen muss.
Außerdem können die Stopperelemente 30, 31 unter Verwendung der Schraubenelemente 42 an einer festgelegten Position der Wellen 24a, 24b befestigt werden. Dementsprechend kann der Bewegungsbereich des Tisches 12 entsprechend den Befestigungs­ positionen der Stopperelemente 30, 31 beliebig eingestellt werden.
Die Stopperelemente 30, 31 weisen die Substratelemente 32 und die Befestigungselemente 34a, 34b auf, die so angeordnet sind, dass sie die Wellen 24a, 24b zwischen sich aufnehmen. Die Substratelemente 32 und die Befestigungselemente 34a, 34b sind mittels der Befestigungskraft der zwischen den Substrat­ elementen 32 und den Befestigungselementen 34a, 34b wirkenden Schraubenelemente 42 fest an den Wellen 24a, 24b fixiert. Dementsprechend wird das Anbringen der Stopperelemente 30, 31 an den Wellen 24a, 24b oder die Entfernung der Stopperelemente 30, 31 von den Wellen 24a, 24b erleichtert.
Die Stoßdämpfer 48 und die Einstellbolzen 49 sind nahe aneinander an den Vorsprüngen 44 angeordnet. Dadurch kann die Beschränkung des Bewegungsbereiches des Tisches 16 mittels der Einstellbolzen 49 und die mittels der Stoßdämpfer 48 erfolgen­ de Dämpfung des Stoßes, der erzeugt wird, wenn der Tisch 16 und die Einstellbolzen 49 in Kontakt miteinander treten mittels der Stoßdämpfer 48, gleichzeitig ausgeführt werden.
Es ist außerdem möglich, die Stopperelemente 30, 31 kompakt auszubilden.
Schließlich kann die Entfernung von den Vorsprüngen 44 zu den distalen Endabschnitten der Stoßdämpfer 48 und der Einstell­ bolzen 49 durch Bewegung der Positionen der Muttern 48a, 49a fein eingestellt werden, so dass der Bewegungsbereich des Tisches 16 entsprechend fein justierbar ist.
Wie oben beschrieben wurde, wird bei dem Stellglied gemäß der vorliegenden Erfindung der Tisch angehalten, wenn der Tisch in Kontakt mit den Stopperelementen tritt. Der Bewegungs­ bereich des Tisches ist eingeschränkt. Dementsprechend ist es nicht notwendig, an dem Stellglied Positionsdetektionsein­ richtungen vorzusehen, wie es der Fall wäre, wenn das Anhalten des Tisches durch die Steuerung des Motorantriebs herbei­ geführt würde. Außerdem muss der Motor keine hochpräzisen Reaktionseigenschaften haben, so dass ein niedrigpreisiger Motor verwendet werden kann. Somit kann eine Reduzierung der Herstellungskosten der Stellglieder erreicht werden.

Claims (13)

1. Stellglied mit einer Schraubenwelle (14) oder dgl., die mit einer Antriebsquelle (12) verbunden ist und drehbar angetrieben wird, einem Tisch (16), der mit der Schraubenwelle (14) in Eingriff steht und relativ zu der Schraubenwelle (14) beweglich ist, Führungselementen (24a, 24b) zum Führen des Tisches (16) und Stopperelementen (30, 31), die fest an den Führungselementen (24a, 24b) angebracht sind, wobei das Anhalten und eine Beschränkung des Bewegungsbereiches des Tisches (16) dadurch erreicht wird, dass der Tisch (16) in Kontakt mit den Stopperelementen (30, 31) tritt.
2. Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente Wellen (24a, 24b) aufweisen, die durch in dem Tisch (16) ausgebildete Führungsöffnungen (26a, 26b) hindurchtreten.
3. Stellglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopperelemente (30, 31) an den Wellen (24a, 24b) und festgelegten Haltepositionen des Tisches (16) angebracht sind.
4. Stellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopperelemente (30, 31) mit Hilfe von Schraubenelementen (42) fest an den Wellen (24a, 24b) befestigt sind.
5. Stellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopperelemente (30, 31) ein Paar oder eine Vielzahl von Paaren von Blöcken (32, 34a, 34b) aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie die Wellen (24a, 24b) zwischen sich aufnehmen.
6. Stellglied nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopperelemente (30, 31) Einstellbolzen (49) aufweisen, die fest an den Blöcken (32, 34a, 34b) angebracht sind und das Anhalten und die Einschränkung des Bewegungsbereiches des Tisches (16) durch Kontaktieren des Tisches (16) bewirken.
7. Stellglied nach Anspruch 6, wobei an distalen End­ abschnitten der Einstellbolzen (49) Dämpfungselemente (49b) angebracht sind.
8. Stellglied nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass an den Einstellbolzen (49) Muttern (49a) angebracht sind, über die die Positionen der distalen Endabschnitte der Einstellbolzen (49) festlegbar sind.
9. Stellglied nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopperelemente (30, 31) Stoßdämpfer (48) aufweisen, die fest an den Blöcken (32, 34a, 34b) angebracht sind und einen Stoß dämpfen, der auftritt, wenn der Tisch (16) in Kontakt mit den Einstellbolzen (49) tritt.
10. Stellglied nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßdämpfer (48) Stangen (48b) aufweisen, die in einer zu ihren distalen Enden weisenden Richtung vorgespannt sind.
11. Stellglied nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass an den Stoßdämpfern (48) Muttern (48a) angebracht sind, über die die Positionen der distalen Enden der Stoßdämpfer (48) festlegbar sind.
12. Stellglied nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellbolzen (49) und die Stoßdämpfer (48) nahe beieinander angeordnet sind.
13. Stellglied nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Abschnitte des Tisches (16), die in Kontakt mit den Stangen (48b) treten, Stifte (58) aufweisen.
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