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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schieber (Schiebeventil)
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 oder 10. Der Schieber kann einen Transportweg zum
Transportieren eines Werkstücks,
bspw. eines integrierten Schaltkreises (IC) oder Komponenten für diesen,
von einer Vakuumverarbeitungskammer zu einer anderen Vakuumverarbeitungskammer öffnen und
schließen,
oder er dient dem Öffnen
und Schließen
eines Fluiddurchgangs oder eines Auslassdurchgangs für ein unter
Druck stehendes Fluid oder Gas oder dgl.
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Beschreibung des Standes
der Technik:
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Herkömmlicherweise
erfolgt in Bearbeitungsvorrichtungen für Halbleiterwafer oder Flüssigkristallsubstrate
bspw. das Einsetzen und Entnehmen eines solchen Halbleiterwafers
oder Flüssigkristallsubstrates
aus verschiedenen Arten von Bearbeitungskammern über Verbindungsdurchgänge, wobei innerhalb
dieser Verbindungsdurchgänge
jeweils Schieber angeordnet sind, um die Verbindungsdurchgänge zu öffnen und
zu schließen.
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Bspw.
ist, wie in dem japanischen Patentdokument Nr. 2,613,171 (entsprechend
den U.S. Patenten Nr. 5,415,376 und 5,641,149) gezeigt, ein solcher Schieber
derart angeordnet, dass nachdem eine Ventilscheibe an einer einem
Ventilsitz gegenüberliegenden
Position durch direkte Vorwärtsbewegung
einer Ventilstange, die durch die Betätigung eines Zylinders verschoben
wird, ankommt, die Ventilscheibe durch eine schrägstellende Bewegung der Ven tilstange
in Kontakt mit dem Ventilsitz gepresst und auf diesem aufgesetzt
wird, wodurch ein Verbindungsdurchgang, der innerhalb eines Ventilkastens
ausgebildet ist, geschlossen wird .
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Im
Einzelnen umfasst der Schieber gemäß dem Stand der Technik, wie
in den 27 und 28 dargestellt,
einen Ventilkasten 3, in dem ein Verbindungsdurchgang 2 für das Einsetzen
und Entnehmen eines Werkstücks
ausgebildet ist, eine Ventilscheibe 5 zum Öffnen und Schließen des
Verbindungsdurchgangs 2 durch Aufsetzen der Ventilscheibe 5 auf
einem Ventilsitz 4, der in dem Ventilkasten 3 ausgebildet
ist, und eine mit der Ventilscheibe 5 verbundene Ventilstange 6,
die Auf- und Abwärtsbewegungen
durchführen
und schwenkbar bewegt werden kann.
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Ein
Ventilblock 7 ist mit einem oberen Bereich der Ventilstange 6 verbunden,
wobei an beiden Seitenflächen
des Ventilblocks 7 Schwenkachsen 11 angebracht
sind, die entlang von Führungsnuten 10 (vgl. 29),
die in beiden Seitenflächen
von Zylinderrohren 9 eines Paares von Zylindern 8a, 8b ausgebildet
sind, verschoben werden, und wobei der Block 7 so angeordnet
ist, dass er unter Führung durch
die Führungsnuten 10,
die mit den Schwenkachsen 11 in Eingriff stehen, auf und
ab bewegt und geschwenkt werden kann. Das Zylinderrohr 9,
der Block 7 und die Schwenkachsen 11 sind jeweils
aus einem metallischen Material geformt.
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Anders
ausgedrückt,
ist der Block 7 so aufgebaut, dass er gemeinsam mit einem
Joch 13 über eine
Zugfeder 12, die eine Zugkraft ausübt, eine direkte Vorwärtsbewegung
in Vertikalrichtung ausübt, wobei
er durch die Führungsnuten 10,
die mit dem Schwenkachsen 11 in Eingriff stehen, geführt wird, und
zusätzlich
eine Schwenkbewegung in Richtung eines Pfeils A durchführt, wobei
die Achsen 11 als Schwenkpunkt (Hebeldrehpunkt) dienen,
wenn sie durch gekrümmte
untere Enden 10a (vgl. 29) der Führungsnuten 10 (vgl. 28)
abgestützt
werden. Hierdurch führt
die Scheibe 5 eine Schwenkbewegung in Richtung des Pfeils
B aus, wobei die Achsen 11 als Hebeldrehpunkt dienen und
wird auf dem Ventilsitz 4 aufgesetzt, wodurch der Verbindungsdurchgang 2 luftdicht
geschlossen wird.
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Außerdem bezeichnet
das Bezugszeichen 14 eine im Querschnitt diamantförmige Kurven-
oder Nockenplatte, wobei durch Verschiebung der Nockenplatte 14,
so dass diese im Wesentlichen horizontal zu liegen kommt, der Block 7 einer
Neigungsbewegung in Richtung des Pfeils A unterworfen wird, wobei
die unteren gekrümmten
Teile 10a der Führungsnuten 10 als
Hebeldrehpunkt dienen.
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Bei
dem Schieber gemäß dem oben
beschriebenen Stand der Technik werden unabhängig davon bei langer Nutzungsdauer
die Achsen einem Reibungsverschleiß unterworfen und daher deformiert,
so dass der Nachteil auftritt, dass die Qualität ihrer Führungswirkung abnimmt, weil
die Blockachsen zur gleitenden Bewegung entlang von Führungsnuten
angeordnet sind, die in beiden Seitenflächen des Zylinders ausgebildet
sind.
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Weil
die Achsen an beiden Seiten des Ventilblocks angeordnet sein müssen, nimmt
bei dem Schieber gemäß dem Stand
der Technik außerdem die
Zahl der Teile zu und zusätzlich
wird ein Bearbeitungsschritt zur Bearbeitung oder zum Ausschneiden der
Führungsnuten
an beiden Seiten des Zylinders erforderlich, so dass der Nachteil
erhöhter
Produktionskosten auftritt.
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Als
Folge der Tatsache, dass die Achsen des Ventilblocks, die aus einem
metallischen Material bestehen, in Kontakt entlang der Führungsnuten
der Zylinderrohre, die ebenfalls aus einem metallischen Material
geformt sind, gleitend verschoben werden, neigt außerdem bei
dem Schieber gemäß dem Stand der
Technik Schmutz oder Staub und dgl. dazu, sich zu entwickeln. An ders
ausgedrückt
ergibt sich ein weiterer Nachteil, der darin liegt, dass aufgrund
der Erzeugung von Staub, der durch die Reibung zwischen den metallischen
Elementen bewirkt wird, die Vorrichtung nicht in einer Umgebung
eingesetzt werden kann, die Reinheit erfordert, bspw. ein Reinraum oder
dgl.
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Ein
Schieber mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist
in dem Dokument JP-A 09303578 beschrieben. Bei diesem Schieber wird der
Positionsstützmechanismus
durch einen engen Nutenbereich und Drehwellen gebildet, die sich
innerhalb und entlang der schmalen Nutenbereiche bewegen. Somit
sind zusätzliche
Elemente, insbesondere die schmalen Führungsnuten und Drehwellen, die
entlang der Führungsnuten
gleiten, notwendig, um eine geeignete Bewegung zwischen den ersten und
zweiten Verschiebungselementen sicherzustellen. Ein solcher Aufbau
führt nicht
nur zu einer erhöhten
Teilezahl, sondern die Wellen werden bei längerer Nutzungsdauer auch einem
Reibungsverschleiß unterworfen
und daher deformiert, weil die Drehwellen sich gleitend entlang
der schmalen Nutenbereiche, die in Seitenoberflächen von Führungsschienen ausgebildet
sind, verschieben.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schieber vorzuschlagen,
bei dem durch Vermeiden des Erfordernisses eines Führungsmittels die
Zahl der Teile verringert werden kann und dadurch die Produktionskosten
gesenkt werden können.
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Gemäß der Erfindung
ist ein Schieber mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 10 vorgesehen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der
Schieber gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in der Lage, passend in einer Umgebung eingesetzt
zu werden, die Reinheit erfordert, indem die Erzeugung von Staub,
Schmutz oder dgl. vermieden wird.
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Außerdem umfasst
der Schieber einen Positionshalteaufbau zum integralen Halten eines
ersten Verschiebungselementes und eines zweiten Verschiebungselementes
in einem festgelegten Positionszustand entlang einer Verschiebungsrichtung, der
den festgelegten Positionszustand der ersten und zweiten Verschiebungselemente
auch über
längere
Nutzungsdauern aufrecht erhalten kann.
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Die
obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit
den beigefügten
Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung beispielhaft dargestellt sind.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Schiebers gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Explosionsdarstellung des Schiebers gemäß 1;
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3 ist
ein vertikaler Schnitt in axialer Richtung des Schiebers gemäß 1;
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4 ist
ein Schnitt entlang der Linie IV-IV in 3;
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5 ist
ein Schnitt entlang der Linie V-V in 3;
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6 ist
ein Schnitt entlang der Linie VI-VI in 3;
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7 ist
ein vertikaler Schnitt entlang der Linien VII-VII in 3;
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8 ist
ein vertikaler Schnitt, der einen aufgesetzten Zustand der Ventilscheibe
auf dem Ventilsitz darstellt, wenn die Ventilstange um einen Winkel θ aus dem
in 7 gezeigten Zustand verschwenkt ist;
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9 ist
ein expandierter vertikaler Teilschnitt, der eine Dichtung zum Abdichten
einer Ventilstange darstellt;
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10 ist
ein vertikaler Schnitt einer Grundplatte in einer Richtung senkrecht
zu der axialen Richtung;
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11 ist
ein vertikaler Schnitt entlang der axialen Richtung eines Schiebers
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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12 ist
ein vertikaler Schnitt entlang der Linie XII-XII in 11;
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13 ist
ein Schnitt entlang der Linie XIII-XIII in 11;
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14 ist
ein vertikaler Schnitt, der einen aufgesetzten Zustand der Ventilscheibe
auf dem Ventilsitz darstellt, wenn die Ventilscheibe um einen Winkel θ aus dem
in 12 gezeigten Zustand verschwenkt ist;
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15 ist
eine perspektivische Ansicht eines Schiebers gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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16 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung des Schiebers gemäß 15;
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17 ist
ein vertikaler Schnitt in axialer Richtung des Schiebers gemäß 15;
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18 ist
ein Schnitt entlang der Linie XVIII-XVIII in 17;
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19 ist
ein Schnitt entlang der Linie XIX-XIX in 17;
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20 ist
ein Schnitt entlang der Linie XX-XX in 17;
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21 ist
ein vertikaler Schnitt, der einen aufgesetzten Zustand der Ventilscheibe
auf dem Ventilsitz darstellt, wenn die Ventilstange um einen Winkel θ aus dem
in 20 gezeigten Zustand verschwenkt ist;
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22 ist
ein expandierter vertikaler Teilschnitt, der eine Dichtung zum Abdichten
der Ventilstange darstellt;
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23 ist
ein vertikaler Schnitt in axialer Richtung eines Schiebers gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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24 ist
ein Schnitt entlang der Linie XXIV-XXIV in 23;
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25 ist
ein vertikaler Schnitt entlang der Linie XXV-XXV in 23;
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26 ist
ein vertikaler Schnitt, der einen aufgesetzten Zustand der Ventilscheibe
auf dem Ventilsitz darstellt, wenn die Ventilstange um einen Winkel θ aus dem
in 25 gezeigten Zustand verschwenkt ist;
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27 ist
ein vertikaler Schnitt in axialer Richtung eines Schiebers gemäß dem Stand
der Technik;
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28 ist
ein vertikaler Schnitt in axialer Richtung des Schiebers gemäß 25;
und
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29 ist
eine perspektivische Ansicht eines Zylinderrohres, das einen Teil
des Aufbaus des Schiebers gemäß 27 bildet.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 20 einen Schieber (Schiebeventil) gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Der
Schieber 20 umfasst ein Antriebsmittel 22, ein
Paar von Ventilstangen 24a, 24b, die in Aufwärts- und
Abwärtsrichtungen
durch den Antrieb der Antriebsmittel 22 verschiebbar sind,
und die außerdem
in einer Richtung senkrecht zu den Aufwärts-/Abwärtsrichtungen schwenkbar bewegbar sind,
und eine länglich
geformte Ventilscheibe 26, die mit Endabschnitten der Ventilstangen 24a, 24b verbunden
ist. Ringförmige
Stufen 27a, 27b sind jeweils an den äußeren Umfangsflächen der
Endseiten und an im Wesentlichen zentralen Positionen der Ventilstangen 24a, 24b ausgebildet
(vgl. 3).
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Ein
Ventilkasten 30 (vgl. 7 und 8),
in dem ein Verbindungsdurchgang 28 zum Entfernen und Einsetzen
nicht dargestellter Werkstü cke
ausgebildet ist, ist an einer oberen Seite der Antriebsmittel 22 angeordnet,
wobei durch Aufsetzen der Ventilscheibe 26 auf einem durch
eine innere Wandfläche des
Ventilkörpers 30 gebildeten
Ventilsitz 32 der Verbindungsdurchgang 28 luftdicht
verschlossen wird. Ein Dichtelement 34 ist entlang einer
Ringnut in der Ventilscheibe 26 angeordnet, so dass durch
das Dichtelement 34 ein luftdichter Zustand gewährleistet wird,
wenn die Ventilscheibe 26 auf dem Ventilsitz 32 aufsitzt.
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Die
Antriebsmittel 22 umfassen eine Grundplatte 38,
die an einer Bodenfläche
des Ventilkastens 30 über
Gewindeelemente 36 (vgl. 3) befestigt ist,
ein rohrförmiges
Gehäuse 40 mit
Boden, das an der Grundplatte 38 befestigt ist, und einen
Zylindermechanismus (Antriebsquelle) 42, der innerhalb
des Gehäuses 40 angeordnet
ist.
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Wie
in 2 dargestellt ist, ist ein Paar von Durchgangsöffnungen 44a, 44b mit
im Wesentlichen kreisförmigem
Querschnitt an der Grundplatte 38 ausgebildet, um hierdurch
das Paar von Ventilstangen 24a, 24b einzusetzen.
Außerdem
sind an einer unteren Fläche
der Grundplatte 38 konkave Aussparungen 48, die
einen halbkreisförmigen
Querschnitt aufweisen (vgl. 1), ausgebildet,
um Halterollen (Halteelemente), die später erörtert werden, aufzunehmen und
zu halten. Die Durchmesser der Durchgangsöffnungen 44a, 44b sind
etwas größer ausgebildet
als die Durchmesser der Ventilstangen 24a, 24b,
und außerdem
sind Ringe 52, die Endabschnitte von Bälgen 50, welche bestimmte
Bereiche der Ventilstangen 24a, 24b abdecken,
halten, in die Durchgangsöffnungen 44a, 44b eingesetzt.
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Wie
in 9 dargestellt ist, ist zwischen den Bälgen 50 und
dem Ventilkasten 30 in sandwichartiger Anordnung eine Dichtung
(Dichtelement) 51 angeordnet, welche eine äußere Umfangsfläche der Ventilstangen 24a, 24b umgibt.
Die Dichtung 51 übernimmt
eine Dichtungsfunktion, indem sie in Kontakt mit der ringförmigen Stufe 27a an
der oberen Seite und mit der ringförmigen Stufe 27b an
der unteren Seite der Ventilstangen 24a, 24b tritt,
wenn der Kolben seinen oberen bzw. unteren Totpunkt erreicht, die
an Positionen liegen, die den Endpunkten der Verschiebung des Kolbens
entsprechen. Wenn der Kolben zwischen seinen oberen und unteren
Totpunkten liegt, wird außerdem
die Erzeugung von Staub und Schmutz durch Reibung verhindert, weil die
Dichtung 51 so angeordnet ist, dass sie nicht in Kontakt
mit der Umfangsfläche
der Ventilstangen 24a, 24b tritt.
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Wie
in 10 dargestellt ist, sind außerdem erste Dämpfungselemente 53,
die aus einem Harzmaterial, bspw. einem Urethan- oder Polyurethanharz
oder dgl. geformt sind, in Öffnungen
in der Grundplatte 38 angeordnet, wobei die ersten Dämpfungselemente 53 in
den Öffnungen
mit Hilfe von Metallfittings 55 und Stoppringen 57 befestigt
sind. Die ersten Dämpfungselemente 53 liegen
an den Halterollen 46 an und übernehmen die Funktion der
Absorption eines Stoßes
der Halterollen 46, wenn die Halterollen 46 mit
den konvexen Aussparungen 48 in Eingriff treten.
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Wie
in 3 dargestellt ist, umfasst der Zylindermechanismus 42 ein
Zylinderrohr 56, an dem entsprechende Stufenbereiche 54 (vgl. 2)
ausgebildet sind, die sich entlang einer axialen Richtung an dessen
beiden Seitenflächen
erstrecken und einen Endbereich aufweisen, der über nicht dargestellte Schrauben
an der Grundplatte 38 befestigt ist, einen Kolben 60,
der zur Verschiebung entlang einer in dem Zylinderrohr 56 ausgebildeten
Zylinderkammer 58 angeordnet ist, eine Kolbenstange 64,
die mit einem Ende des Kolbens 60 verbunden ist und Keilnuten 62 aufweist,
die sich entlang der axialen Richtung an ihrer äußeren Umfangsfläche erstrecken,
und ein Keilachsenaufnahmeelement 68, in dem eine Vielzahl
von Kugeln 66 angeordnet ist, die mit den Keilnuten 62 der
Kolbenstange 64 in Eingriff treten.
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Eine
Kolbendichtung 70 zur Gewährleistung der Luftdichtigkeit
zwischen jeweiligen oberen 58a und unteren 58b Zylinderkammern,
die durch den Kolben 60 abgeteilt werden, ist über eine äußere Umfangsfläche des
Kolbens 60 eingesetzt. Außerdem ist ein zweites Dämpfungselement 72 an
einem Bodenflächenbereich
ganz in der Nähe
der Kolbendichtung 70 angeordnet, um einen Stoß zu absorbieren,
wenn der Kolben 60 seinen unteren Totpunkt erreicht und das
zweite Dämpfungselement 72 an
einem oberen Ende des Keilaufnahmeelementes 68 anschlägt. Das zweite
Dämpfungselement 72 kann
vorzugsweise aus einem Harzmaterial, bspw. einem Urethanharz, Polyurethanharz
oder dgl. geformt werden.
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Ein
unter Druck stehendes Fluid (bspw. Druckluft) wird durch ein nicht
dargestelltes Rohr, welches mit einer Druckfluidzufuhrquelle (ebenfalls nicht
dargestellt), verbunden ist, den oberen und unteren Zylinderkammern 58a, 58b zugeführt, wobei durch
die Schaltung eines nicht dargestellten Richtungssteuerventils Druckfluid
entweder der oberen Zylinderkammer 58a oder der unteren
Zylinderkammer 58b zugeführt wird.
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Wie
in den 2 und 3 dargestellt ist, umfasst das
Antriebsmittel 22 außerdem
ein Hebelelement (erstes Verschiebungselement) 78, das
an einem anderen Ende der Kolbenstange 64 über eine Verriegelungsmutter 74 und
einen Abstandshalter 76 befestigt ist, und ein weiteres
Verschiebungselement (zweites Verschiebungselement) 80 zur
integralen Verschiebung zusammen mit dem Hebelelement 78.
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Ein
Paar von Vorsprüngen 82a, 82b,
die um eine festgelegte Länge
lediglich in einer seitlichen Richtung vorstehen, sind an beiden
Seitenflächen der
sich im Wesentlichen parallel erstreckenden Hebelelemente 78 ausgebildet,
wobei im Wesentlichen kreisförmige
Aussparungen 86, in die Federelemente 84 (später erörtert) eingesetzt
sind, an den Vorsprüngen 82a, 82b ausgebildet sind.
Im Wesentlichen elliptisch geformte Langlöcher 88a, 88b sind
in beide Seitenflächen
des Hebelelementes 78 eingeschnitten, und Rollen 92,
die an den Verschiebungselementen 80 durch Stifte 90 befestigt
sind, sind für
den Eingriff mit den Langlöchern 88a, 88b vorgesehen.
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Außerdem ist
ein Paar von Stiftelementen 94 durch Löcher in die oberen Seiten beider
Seitenflächen
des Hebelelementes 78 eingesetzt, wobei Enden der Stiftelemente 94 für den Eingriff
in Eingriffsnuten 96, die in beiden Seitenflächen des
Verschiebungselementes 80 ausgebildet sind, vorgesehen sind.
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Wie
in den 2 und 3 dargestellt ist, ist ein Paar
von Flanschen 98a, 98b, die um eine festgelegte
Länge lediglich
in seitlicher Richtung vorstehen, in beiden im Wesentlichen parallel
verlaufenden Seitenflächen
des Verschiebungselementes 80 ausgebildet. Löcher 100,
die im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet sind und in
die andere Enden der Ventilstangen 24a, 24b eingesetzt
sind, sind in den Flanschelementen 98a, 98b ausgebildet, wobei
die Ventilstangen 24a, 24b über Verriegelungsmuttern 102,
die auf Gewinde an den Ventilstangen 24a, 24b aufgeschraubt
sind, an dem Verschiebungselement 80 befestigt sind.
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Federelemente 84 sind
jeweils zwischen dem Paar von Flanschen 98a, 98b des
Verschiebungselementes 80 und dem Paar von Vorsprüngen 82a, 82b des
Hebelelementes 78 angeordnet, wobei Enden der Federelemente 84 auf
Enden der Ventilstange 24a, 24b, die an dem Flanschelement 98a, 98b befestigt
sind, aufsetzen, während
andere Enden der Federelemente 84 auf den kreisförmigen Aussparungen 86 der
Vorsprünge 82a, 82b aufsetzen.
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Bälge 50 sind
an anderen Enden der Ventilstangen 24a, 24b angeordnet
und decken deren äußere Umfangsflächen ab,
wobei Enden der Bälge 50 drehbar
mit Ringkörpern 52 verbunden
sind, die in der Grundplatte 38 gehalten werden, wobei
ihre anderen Enden fest an Ringkörpern 104 befestigt
sind, die außen
um die Ventilstangen 24a, 24b vorgesehen sind.
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Außerdem sind
Eingriffsnuten 96 für
den Eingriff mit Enden von Stiftelementen 94, die an ihrem Platz
in den Hebelelementen 78 gehalten werden, an beiden Seitenflächen des
Verschiebungselementes 80 ausgebildet. Durch Eingriff der
Stiftelemente 94 mit unteren Enden 96a der Eingriffsnuten 96 werden das
Hebelelement 78 und das Verschiebungselement 80 daran
gehindert, aus ihrer Position in Aufwärts-/Abwärtsrichtung und in Vorwärts/Rückwärtsrichtung
(d.h. in Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Papierebene in 3)
zu gleiten, und verbleiben außerdem
in einem gewählten
Positionszustand bei einer festen Abstandstrennung in Aufwärts-/Abwärtsrichtung,
und werden auf diese Weise integral aufwärts und abwärts bewegt, wobei sie ihren
gewählten
Positionszustand beibehalten. Durch Entfernen der Stiftelemente 94 weg
von den unteren Enden 96a der Eingriffsnuten 96 und
Anheben der Stifte 94 entlang deren geneigter Bereiche 96b (vgl. 2) wird
die Ventilscheibe 26 außerdem schwenkbar bewegbar.
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Außerdem wird
ein Paar von Halterollen 46 drehbar axial auf oberen Bereichen
gehalten, die gabelförmig
von dem Verschiebungselement 80 abzweigen, wobei solche
Halterollen 46, wie in 4 gezeigt,
mit einem gewissen Freiraum in nicht berührendem Zustand relativ zu
den gestuften Bereichen 54 des Zylinderrohres 56 angeordnet
sind. Zusätzlich werden
die Halterollen 46 in gekrümmte konkave Aussparungen 48 der
Grundplatte 38 an dem Endpunkt der Verschiebung des Verschiebungselementes 80 eingesetzt
(vgl. 1), wobei die in Eingriff mit den Aussparungen 48 stehenden
Halterollen 46 als Hebeldrehpunkt dienen, wodurch die Ventilscheibe 20,
Ventilschäfte 24a, 24b und
das Verschiebungselement 80 lediglich um einen festgelegten
Winkel θ verschwenkt
werden (vgl. 8).
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Außerdem ist
ein Langloch 106, das im Querschnitt im Wesentlichen elliptisch
geformt ist, in einem unteren Bereich des Verschiebungselementes 80 ausgebildet,
wobei die Kolbenstange 64 so angeordnet ist, dass sie entlang
des Langloches 106 verschiebbar ist, während das Verschiebungselement 80 verschwenkt
wird (vgl. 5).
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Der
Schieber 20 gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut.
Nachfolgend werden die Betriebs- und Wirkungsweise der Erfindung
erläutert.
In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Ursprungsposition erläutert, bei
welcher der Kolben 60 an seiner am weitesten unten liegenden
Position (unterer Totpunkt) in der Zylinderkammer 58 angeordnet
ist und der in dem Ventilkasten 80 ausgebildete Verbindungsdurchgang 28 in
einem geöffneten
Zustand und nicht durch die Ventilscheibe 26 verschlossen
ist.
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An
der Ursprungsposition werden in diesem Fall die Stiftelemente 94,
die an dem Hebelelement 78 befestigt sind, in einem Zustand
gehalten, in dem sie an den unteren Enden 96a der Eingriffsnuten 96 des
Verschiebungselementes 80 gehalten werden, weil das Hebelelement 78 durch
die elastische Kraft der Federelemente 84 zu der abwärtigen Seite
gepresst wird. Außerdem
sind an dieser Ursprungsposition die Rollen 92 in einem
Eingriffszustand mit den oberen Teilen der Langlöcher 88a, 88b,
die an beiden Seitenflächen
des Hebelelementes 78 ausgebildet sind.
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Wenn
an dieser Ursprungsposition angeordnet, wird das Druckfluid von
einer Druckfluidzufuhrquelle (nicht dargestellt) durch eine nicht
dargestellte Rohrleitung der unteren Zylinderkammer 58b zugeführt. Der
Kolben 60 wird durch die Wirkung des Druckfluides, das
der unteren Zylinderkammer 58b zugeführt wird, angehoben, wodurch
auch die mit dem Kolben 60 verbundene Kol benstange 64 angehoben
wird. In diesem Fall ist die obere Zylinderkammer 58a in
einem Zustand, in dem sie durch die Betätigung eines nicht dargestellten
Richtungssteuerventils zur Atmosphäre offen (belüftet) ist.
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Durch
Anheben der Kolbenstange 64 werden das Hebelelement 78,
das Verschiebungselement 80, Ventilstangen 24a, 24b und
die Ventilscheibe 26 integral gemeinsam mit der Kolbenstange 64 angehoben.
In diesem Fall ist das Hebelelement 78 in einem Zustand,
in dem es durch die elastische Kraft der Federelemente 84 zu
der Unterseite hin gepresst wird, und als Folge der Tatsache, dass
das Paar von Stiftelementen 64, die an beiden Seitenflächen des
Hebelelementes 78 befestigt sind, an den unteren Endbereichen 96a der
Eingriffsnuten 96 des Verschiebungselementes 80 gehalten
wird, sind das Hebelelement 78 und das Verschiebungselement 80 in
einem Zustand, in dem ihre Positionierung an festen Positionen gehalten
wird und in dem eine Positionsverschiebung oder Versatz in Aufwärts-/Abwärtsrichtungen
und in Vorwärts/Rückwärtsrichtungen (d.h.
Richtungen senkrecht zu der Papierebene in 3) verhindert
sind. Dementsprechend werden das Hebelelement 78 und das
Verschiebungselement 80 integral gemeinsam angehoben, wobei
sie in einem eingestellten Positionszustand sind, der die feste
Positionierung zwischen diesen Elementen beibehält. Wenn das Hebelelement 78 und
das Verschiebungselement 80 gemeinsam angehoben werden,
kommen außerdem
die Halterollen 46, die axial an dem oberen Teil des Verschiebungselementes 80 gehalten
werden, nicht in Kontakt mit den abgestuften Bereichen 54 des
Zylinderrohres 56, und das Hebelelement 78 und
das Verschiebungselement 80 werden nicht durch die Halterollen 46 geführt (vgl. 4).
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Wenn
die Kolbenstange 64 angehoben wird, dreht sich eine Vielzahl
von Kugeln 66 und zirkuliert entlang von Keilnuten 62,
die an der Kolbenstange 64 ausgebildet sind, wobei eine
Drehung der Kolbenstange 64 in einer Umfangsrichtung durch
das Keilachsenaufnahmeelement 68, das an dem Zylin derrohr 56 befestigt
ist, verhindert wird, so dass jegliches Drehen der Kolbenstange 64 gestoppt
wird.
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Durch
Anheben der Kolbenstange 64 und in Anlage bringen eines
Endes des Verschiebungselementes 80 an der Grundplatte 38 erreicht
das Verschiebungselement 80 seine Verschiebungsendposition,
und die Ventilscheibe 26 nimmt einen Zustand ein, in dem
sie der Öffnung
des Verbindungsdurchgangs 28 gegenüberliegt (vgl. 7).
Zu dieser Zeit treten die Halterollen 46, die an dem oberen
Bereich des Verschiebungselementes 80 angeordnet sind, mit
gekrümmten
Aussparungen 48 in der Grundplatte 38 in Eingriff,
wobei jeglicher Stoß durch
Anlage an den ersten Dämpfungselementen 53 absorbiert
wird.
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Nachdem
das Verschiebungselement 80 seine Verschiebungsendposition
erreicht hat, wird die Kolbenstange 64 weiter angehoben,
wodurch das Verschiebungselement 80 um einen festgelegten Winkel 8 allein
durch eine Eingriffswirkung von Rollen oder Walzen 92 mit
den Langlöchern 88a, 88b des Hebelelementes 78 geneigt
wird, wobei die Halterollen 46, die an den Aussparungen 48 angreifen,
als Drehpunkt dienen, und der Verbindungsdurchgang 58 wird
durch Aufsetzen der Ventilscheibe 26 auf dem Ventilsitz 32 verschlossen
(vgl. 8).
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Nachdem
das Verschiebungselement 80 seinen Verschiebungsendpunkt
erreicht hat, wird genauer gesagt durch weiteres Anheben der Kolbenstange 64 gegen
die entgegenwirkende elastische Kraft der Federelemente 84 nur
das Hebelelement 78 weiter angehoben. Zu dieser Zeit wird
das Verschiebungselement 80 durch die Eingriffswirkung
der Walzen 92 mit den Langlöchern 88a, 88b,
die in beiden Seitenflächen
des Hebelelementes 78 ausgebildet sind, lediglich um einen
festgelegten Winkel θ geneigt,
wobei die Halterollen 46 als Drehpunkt dienen (vgl. 8).
Wenn das Verschiebungselement 80 um den durch die Halterollen 46 gebildeten
Drehpunkt geneigt werden, werden die Stiftelemente 94,
die an beiden Seitenflächen
des Hebelelementes 78 befestigt sind, von den unteren Abschnitten 96a der
Eingriffsnuten 96 des Verschiebungselementes 80 entfernt
und entlang deren geneigter Abschnitte 96b angehoben.
-
Als
Folge der Tatsache, dass das Verschiebungselement 80 nur
um einen festgelegten Winkel θ verschwenkt
wird, wird dementsprechend die Ventilscheibe 26, die an
dem Verschiebungselement 80 durch Ventilstangen 24a, 24b befestigt
ist, aus einem Zustand, in dem sie um einen festgelegten Abstand von
dem Verbindungsdurchgang 28 entfernt ist, in einen Zustand,
in dem sie im Wesentlichen parallel zu dem Verbindungsdurchgang 28 angeordnet
und diesem zugewandt ist, verschoben. Als Folge hiervon wird das
Dichtelement 34, das auf der Ventilscheibe 26 angeordnet
ist, auf dem Ventilsitz 32 aufgesetzt, wodurch der Verbindungsdurchgang 28 luftdicht
verschlossen wird.
-
Als
nächstes
wird in dem Fall, dass die Ventilscheibe 26 von dem Ventilsitz 32 abgehoben
wird, um den Verbindungsdurchgang 28 zu öffnen, der
Kolben 60 durch die Zufuhr von Druckfluid zu der oberen Zylinderkammer 58a durch
Schalten eines nicht dargestellten Richtungssteuerventils abgesenkt,
und durch integrale Verschiebung der Kolbenstange 64, des
Hebelelementes 78 und des Verschiebungselementes 80 werden
die Elemente zu ihren Ursprungspositionen zurückgeführt. In diesem Fall wird außerdem die
untere Zylinderkammer 58b durch die Wirkung eines nicht
dargestellten Richtungssteuerventils in einen Zustand gebracht,
in dem sie zur Atmosphäre
entlüftet
ist.
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Im
Einzelnen werden, nachdem das Verschiebungselement durch die Eingriffswirkung
von Walzen 92 in die Langlöcher 88a, 88b nur
um einen festgelegten Winkel θ in
einer der oben beschriebenen Richtung entgegengesetzten Richtung
geneigt wurde, die Kolbenstange 64 integral zusammen mit dem
Hebelelement 78 und dem Verschiebungselement 80 abgesenkt,
wodurch sie zu ihren Ursprungspositionen zurückkehren. Zu dieser Zeit wird
jeglicher Stoß,
der auftritt, wenn der Kolben 60 seinen unteren Totpunkt
erreicht, durch das zweite Dämpfungselement 72,
das an der Bodenfläche
des Kolbens 60 angeordnet ist, absorbiert. Wenn der Kolben 60 abgesenkt
wird, kann außerdem
die Durchflussmenge des der oberen Zylinderkammer 58a zugeführten Druckfluides
beschränkt
werden, weil das Hebelelement 78 durch die elastische Kraft
der Federelemente 84 nach unten gepresst wird.
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Bei
der ersten Ausführungsform
werden durch Erreichen des Eingriffs der Stiftelemente 94, die
an beiden Seitenflächen
des Hebelelementes 78 befestigt sind, mit Eingriffsnuten 96 des
Verschiebungselementes 80 das Hebelelement 78 und
das Verschiebungselement 80 in einem Positionszustand an
festgelegten Positionen gehalten, ohne dass eine Verschiebung oder
ein Versatz zwischen ihnen in Aufwärts-/Abwärts- oder Vorwärts-/Rückwärtsrichtung
erfolgt, und beide Elemente werden so angeordnet, dass sie sich
integral gemeinsam aufwärts
und abwärts
bewegen. In diesem Zustand werden Halterollen 46, die in
dem oberen Bereich des Verschiebungselementes 80 angeordnet
sind, außer
Kontakt mit den abgestuften Abschnitten 54 des Zylinderrohres 56 gehalten,
und das Führungselement 80 wird nicht
durch die Halterollen 46 geführt (vgl. 4). Dementsprechend
werden bei der ersten Ausführungsform,
wenn das Hebelelement 78 und das Verschiebungselement 80 aufwärts und
abwärts
bewegt werden, irgendwelche Führungsmittel
zur Führung des
Hebelelementes 78 und des Verschiebungselementes 80 unnötig, und
im Vergleich mit dem Stand der Technik kann die Zahl der Teile reduziert
und die Produktionskosten können
gesenkt werden.
-
Außerdem können bei
der ersten Ausführungsform
die Produktionsschritte vereinfacht werden, was die Produktionskosten
reduziert, da auf ein Verfahren zur Bearbeitung oder zum Ausschneiden von
Führungsnuten 10 (vgl.
-
29)
in Seitenflächen
des Zylinderrohres 9, wie sie beim Stand der Technik vorgesehen
waren, verzichtet werden kann.
-
Da
ein Führungsmittel,
das Staub und Schmutz erzeugt, wenn es sich wie beim Stand der Technik
entlang von Führungsnuten 10 gleitend
verschiebt, nicht benötigt
und die Erzeugung von Staub und dgl. unterdrückt wird, kann bei der ersten
Ausführungsform
der Schieber außerdem
in geeigneter Weise in einer Umgebung eingesetzt werden, die Reinheit
erfordert, bspw. in einer Reinraumumgebung oder dgl.
-
Als
nächstes
wird ein Schieber (Schiebeventil 110) gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den 11 bis 14 dargestellt.
In den nachfolgenden Beschreibungen werden Aufbaumerkmale, die die
gleichen sind wie bei dem in 1 gezeigten
Schieber 20 gemäß der ersten
Ausführungsform
mit gleichen Bezugszeichen versehen und ihre detaillierte Erörterung
wird weggelassen.
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Bei
dem Schieber 110 gemäß der zweiten Ausführungsform
ist anstelle von Stiftelementen 94, die an dem Hebelelement 78 angebracht
sind, und Eingriffsnuten 96, die in beiden Seitenflächen des Verschiebungselementes 80 ausgebildet
sind, und die den Aufbau des Schiebers 20 bei der ersten
Ausführungsform
bilden, ein Paar von Verbindungsstiften 112a, 112b vorgesehen,
um den Positionszustand des Hebelelementes 78 und des Verschiebungselementes 80 integral
beizubehalten.
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Erste
Enden jedes des Paares von Verbindungsstiften 112a, 112b sind
jeweils in Gewindeeingriff an einer Bodenfläche des Verschiebungselementes 80 angebracht
und befestigt, während
ihre anderen Enden lose mit einem bestimmten Spiel in Langlöcher 114 des
Hebelelementes 78 eingesetzt sind. Dementsprechend sind
die anderen Enden der Verbindungsstifte 112a, 112b verschiebbar
entlang der Langlöcher 114 angeordnet.
Außerdem
sind Kopfbereiche der Verbindungsstifte 112a, 112b,
die sich im Querschnitt verjüngen,
so angeordnet, dass sie durch sich verjüngende Abschnitte 116,
die in den Langlöchern 114 ausgebildet
sind, an ihrem Platz gehalten werden.
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In
diesem Fall ist das Hebelelement 78 in einem Zustand, in
dem es durch die elastische Kraft von Federelementen 84 nach
unten gepresst wird, und als Folge der Tatsache, dass die Köpfe des
Paares von Verbindungsstiften 112a, 112b, die
an der Bodenfläche
des Verschiebungselementes 80 angebracht sind, durch die
sich verjüngenden
Abschnitte 116 der Langlöcher 114 des Hebelelementes 78 an ihrem
Platz gehalten werden, werden das Hebelelement 78 und das
Verschiebungselement 80 in einem eingestellten Positionszustand
zusammengehalten. Dementsprechend werden das Hebelelement 78 und das
Verschiebungselement 80 integral angehoben und abgesenkt,
wobei sie in einem Zustand gehalten sind, der die eingestellte Positionierung
zwischen ihnen beibehält.
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Nachdem
das Verschiebungselement 80 seine Verschiebungsendposition
erreicht hat, wird als nächstes
das Hebelelement 78 weiter entgegen der elastischen Kraft
von Federelementen 84 angehoben, und zu dieser Zeit werden
die Köpfe
der Verbindungsstifte 112a, 112b aus den Langlöchern 114 des Hebelelementes 78 herausgezogen,
so dass sie von diesen wegdeuten, wodurch das Verschiebungselement 80 lediglich
um einen festgelegten Winkel θ geneigt
wird, wobei die Halterollen 46 als Drehpunkt dienen (vgl. 14).
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Aufgrund
des vereinfachten Aufbaus des Paares von Verbindungsstiften 112a, 112b können bei
der zweiten Ausführungsform
das Hebelelement 78 und das Verschiebungselement 80 in
einem festgelegten Positionszustand an festgelegten Positionen in
Aufwärts-/Abwärtsrichtung
gehalten werden, wo durch die Herstellungskosten der Vorrichtung noch
weiter reduziert werden können.
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Die übrigen Aufbaumerkmale
und Wirkungsweisen sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform,
so dass auf ihre detaillierte Erläuterung verzichtet wird.
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Bei
der Bildung der ersten und zweiten Ausführungsformen wurde außerdem die
Antriebsquelle als ein Zylindermechanismus 42 beschrieben,
der eine integrale Verschiebung eines Kolbens 60 und einer
Kolbenstange 64 durch die Wirkung eines Druckfluides bewirkt.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt, und,
obwohl nicht dargestellt, können
bspw. auch ein Linearstellglied, eine Drehantriebsquelle, ein elektrisches
Stellglied oder dgl. in einfacher Weise als Antriebsquelle eingesetzt
werden.
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Als
nächstes
wird ein Schieber (Schiebeventil) gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in 15 dargestellt.
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Der
Schieber 220 gemäß der dritten
Ausführungsform
umfasst ein Antriebsmittel (Antriebsquelle) 222, eine Ventilstange 224,
die durch die Antriebswirkung des Antriebsmittels 222 in
Aufwärts-/Abwärtsrichtung
verschoben wird, eine Ventilstange 224, die in Richtungen
im Wesentlichen quer zu den Aufwärts-/Abwärtsrichtungen
schwenkbar bewegbar ist, und eine länglich geformte Ventilscheibe 226,
die mit einem Ende der Ventilstange 224 verbunden ist.
Ein ringförmiges
Stufenelement 227, dessen Durchmesser nach unten allmählich zunimmt,
ist um die äußere Umfangsfläche eines
im Wesentlichen zentralen Bereiches der Ventilstange 24 ausgebildet.
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Ein
Ventilkasten 230, in dem ein Verbindungsdurchgang 228 zum
Entfernen und Einsetzen eines nicht dargestellten Werkstücks ausgebildet
ist, ist an einer oberen Seite des Antriebsmittels 222 angeordnet
(vgl. 20 und 21), wobei
der Verbindungsdurchgang 228 durch Aufsetzen der Ventilscheibe 226 auf
einem an einer inneren Wandfläche des
Ventilkastens 230 ausgebildeten Ventilsitz 232 luftdicht
verschlossen wird. Ein Dichtelement 234 ist an der Ventilscheibe 226 entlang
einer ringförmigen Nut
angeordnet, wodurch als Folge des Dichtelementes 234 Luftdichtigkeit
gewährleistet
wird, wenn die Ventilscheibe 226 auf dem Ventilsitz 236 aufgesetzt wird.
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Das
Antriebsmittel 222 umfasst eine erste Grundplatte 236 und
eine zweite Grundplatte 238, die an der Bodenfläche des
Ventilkastens 230 über
nicht dargestellte Schrauben befestigt sind, ein Gehäuse 240 mit
einer röhrenförmigen Gestalt
mit Boden, das an der zweiten Grundplatte 238 befestigt
ist, und erste und zweite Zylindermechanismen 242a, 242b (Antriebsmechanismen),
die aus den gleichen Aufbauelementen gestaltet sind und im Wesentlichen
parallel innerhalb des Gehäuses 240 angeordnet
sind.
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Wie
in 16 dargestellt ist, sind Durchgangsöffnungen 244a, 244b mit
im Wesentlichen kreisförmigem
Querschnitt zum Einsetzen der Ventilstange 224 jeweils
in im Wesentlichen zentralen Bereichen der ersten und zweiten Grundplatten 236, 238 ausgebildet.
Außerdem
ist ein Paar von Vorsprüngen 249a, 249b,
die Aussparungen 248 mit im Wesentlichen halbkreisförmigem Querschnitt
zum Halten der Halterollen 246 (werden später erörtert) aufweisen,
mit einem festen Intervallabstand an einem unteren Oberflächenbereich
der zweiten Grundplatte 238 angeordnet. Die Durchmesser
der Durchgangsöffnungen 244a, 244b sind
so ausgebildet, dass sie größer sind
als die Durchmesser der Stange 224, und außerdem ist
ein Ring 252 zum Tragen eines Endes eines Balges 250,
der einen bestimmten Bereich der Ventilstange 224 umgibt
und abdeckt, in die Durchgangsöffnung 244b eingesetzt.
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Wie
in 22 dargestellt ist, wird eine Dichtung (Dichtelement) 251,
die eine äußere Umfangsfläche der
Ventilstange 224 umgibt, zwischen den ersten und zweiten
Grundplatten 236 und 238 ergriffen. Wenn das Paar
von Kolben 260a, 260b angehoben wird, berührt die
Dichtung eine ringförmige
Stufe 227 der Ventilstange 224, was einer Dichtfunktion dient.
Weil die Dichtung 251 so angeordnet ist, dass sie abgesehen
von der ringförmigen
Stufe 227 nicht in Kontakt mit anderen Umfangsflächen der
Ventilstange 224 tritt, wird außerdem die Erzeugung von Staub
oder Schmutz durch Reibung verhindert.
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Wie
in den 16 und 17 dargestellt
ist, sind außerdem
erste Dämpfungselemente 253,
die bspw. aus einem Harzmaterial, wie Urethan- oder Polyurethanharz
oder dgl. gebildet sind, innerhalb von Öffnungen in der zweiten Grundplatte 238 angeordnet,
wobei die ersten Dämpfungselemente 253 durch und
zwischen der ersten Grundplatte 236 und der zweiten Grundplatte 238 ergriffen
werden. Wenn die Halterollen 256 mit den Aussparungen 238 in
Eingriff treten, schlagen die ersten Dämpfungselemente 258 an
den Halterollen 256 an, wodurch sie der Funktion dienen,
den Stoß der
Halterollen 256 zu absorbieren.
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Weil
der erste Zylindermechanismus 242a und der zweite Zylindermechanismus 242b jeweils aus
den gleichen Aufbauelementen aufgebaut sind, wird eine detaillierte
Beschreibung lediglich des ersten Zylindermechanismus 242a gegeben,
wobei die gleichen Aufbauelemente, die sich auf den zweiten Zylindermechanismus 242b beziehen,
mit dem Buchstabensymbol b bezeichnet werden und auf ihre weitere
detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
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Wie
in 17 dargestellt ist, umfasst der erste Zylindermechanismus 242a ein
Zylinderrohr 256a, das über
nicht dargestellte Befestigungsmittel an der zweiten Grundplatte 238 befestigt
ist, einen Kolben 260a, der entlang einer Zylinderkammer 258 im
Inneren des Zylinderrohres 256a verschieblich aufgenommen
ist, eine Kolbenstange 264a, die mit einem Ende des Kolbens 260a verbunden
ist, und ein Dichtelement 266a, das an dem Zylinderrohr 256a gehalten
ist und eine äußere Umfangsfläche der
Kolbenstange 264a umgibt.
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Eine
Kolbendichtung 270a zur Gewährleistung der Luftdichtigkeit
zwischen jeweiligen oberen 258a und unteren 258b Zylinderkammern,
die durch den Kolben 260a abgeteilt werden, ist über eine äußere Umfangsfläche des
Kolbens 260a angeordnet. Außerdem ist ein zweites Dämpfungselement
an einem Bodenflächenbereich
des Kolbens 260a angeordnet, um einen Stoß zu absorbieren,
wenn der Kolben 260a seinen unteren Totpunkt erreicht.
Das zweite Dämpfungselement
kann vorzugsweise aus einem Harzmaterial, bspw. Urethanharz, Polyurethanharz oder
dgl. geformt werden.
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In
diesem Fall wird Druckfluid (bspw. Druckluft) durch ein nicht dargestelltes
Rohr, das mit einer Druckfluidzufuhrquelle (ebenfalls nicht dargestellt) verbunden
ist, den oberen und unteren Zylinderkammern 258a, 258b zugeführt, wobei
durch die Schaltung eines nicht dargestellten Richtungssteuerventils Druckfluid
entweder der oberen Zylinderkammer 258a oder der unteren
Zylinderkammer 258b zugeführt wird.
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Wie
in den 16 und 17 dargestellt
ist, umfasst das Antriebsmittel 222 außerdem ein Joch 278,
das als eine in Längsrichtung
dimensionierte Platte ausgebildet ist und jeweils mit anderen Enden des
Paares von Kolbenstangen 264a, 264b über Verriegelungsmuttern 274 verbunden
ist, und einen Verschiebungsblock 280, der integral mit
dem Joch 278 verschoben wird und eine im vertikalen Schnitt
H-förmige
Gestalt hat.
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Wie
in den 16 und 17 dargestellt
ist, ist eine im Wesentlichen kreisförmige Aussparung 286,
die mit einem Endbereich eines Gewindeelementes (wird später erörtert) in
Eingriff steht, in einem zentralen Bereich des Joches 278 ausgebildet. Außerdem ist
ein Paar von Halteblöcken 290a, 290b, in
die im Wesentlichen elliptisch geformte Langlöcher eingeschnitten sind, mit
einem festgelegten Intervallabstand an dem Joch 278 befestigt,
wobei Rollen oder Walzen 292, die über Stiftelemente 291 axial
an dem Verschiebungsblock 280 befestigt sind, so angeordnet
sind, dass sie mit den Langlöchern 288a, 288b in
Eingriff treten. Die Walzen 292 werden zentral um die Stiftelemente 291 drehbar
axial gehalten.
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Außerdem sind
Halteplatten 293 jeweils über Gewindeelemente an oberen
Bereichen des Paares von Halteblöcken 290a, 290b befestigt.
Ein Paar von Stiftelementen 294 ist über Löcher in die Halteplatten 293 eingesetzt,
wobei Enden der Stiftelemente 294 für den Eingriff mit Eingriffsnuten 296,
die in beiden Seitenflächen
des Verschiebungsblockes 280 ausgebildet sind, vorgesehen
sind.
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Wie
in den 16 und 17 dargestellt
ist, ist in einem im Wesentlichen zentralen Bereich in dem Verschiebungsblock 280 eine Öffnung 300 ausgebildet,
die im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ist und durch welche ein
anderes Ende der Ventilstange 224 passend eingesetzt ist,
wobei die Ventilstange 224 über eine Verriegelungsmutter 302,
die mit einem Gewindeendbereich der Ventilstange 224 verbunden
ist, an dem Verschiebungsblock 280 befestigt ist. Die Ventilstange 224 und
das Federelement 284 sind zwischen dem Verschiebungsblock 280 und
dem Joch 278 angeordnet, wobei ein Ende des Federelementes 284 mit
der Verriegelungsmutter 302 in Eingriff steht und das andere
Ende des Federelementes 284 mit der Aussparung 286 des
Joches 278 in Eingriff steht.
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Ein
Balg 250 ist in abdeckender Weise um eine äußere Umfangsfläche einer
anderen Endseite der Ventilstange 224 vorgesehen, wobei
ein Ende des Balges über
einen Haltering 252 an der zweiten Grundplatte 238 befestigt ist,
und wobei sein anderes Ende an einem Ringkörper 304 befestigt
ist, der außen über die
Ventilstange 224 gesetzt ist.
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Außerdem sind
Eingriffsnuten 296 für
den Eingriff mit Enden von Stiftelementen 294, die mit
Hilfe der Halteblöcke 290a, 290b und
von Halteplatten 293 in dem Joch 278 gehalten
werden, jeweils in beiden Seitenflächen des Verschiebungsblockes 280 ausgebildet.
Durch den Eingriff der Stiftelemente 294 in untere Bereiche 296a der
Eingriffsnuten 296 wird eine Positionsverschiebung oder
ein Versatz zwischen dem Joch 278 und dem Verschiebungsblock 280 in
Aufwärts-/Abwärtsrichtung
sowie in Vorwärts-/Rückwärtsrichtung
(d.h. Richtungen senkrecht zu der Papierebene in 17)
verhindert, und außerdem
sind diese Elemente mit einer festen Intervalltrennung entlang der
Aufwärts/Abwärtsrichtung
positioniert und in dieser Weise in einem eingestellten Positionszustand
integral aufwärts
und abwärts
bewegbar. Zusätzlich
ist die Ventilscheibe 226 durch Entfernen der Stiftelemente 294 aus
dem unteren Endbereich 296a der Eingriffsnuten 296 und
durch Anheben entlang der Eingriffsnuten 296 schwenkbar bewegbar.
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Außerdem ist
ein Paar von Halterollen 246 drehbar axial auf verzweigten
oberen Bereichen des Verschiebungsblockes 280 gehalten,
wobei diese Halterollen 246 in gekrümmte Aussparungen 248 eingesetzt
sind, die in den Vorsprüngen 294a, 294b der
zweiten Grundplatte 238 ausgebildet sind, wenn der Verschiebungsblock 280 an
seiner Verschiebungsendposition ist, wodurch die Ventilscheibe 226, die
Ventilstange 224 und der Verschiebungsblock 280 lediglich
um einen festgelegten Winkel 8 schwenkbar bewegt werden,
wobei die mit Aussparungen 248 in Eingriff stehenden Halterollen 246 als Drehpunkt
verwendet werden.
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Der
Schieber 220 gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut.
Nachfolgend werden die Wirkungs- und Funktionsweisen der Erfindung
erläutert.
In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Ursprungsposition erläutert, bei
der das Paar von Kolben 260a, 260b an der am weitesten
unten liegenden Position in den Zylinderkammern 258 angeordnet
ist, der in dem Ventilkasten 230 ausgebildete Verbindungsdurchgang 228 in
einem geöffneten
Zustand und nicht durch die Ventilscheibe 226 verschlossen
ist.
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Weil
das Joch 278 durch die elastische Kraft der Feder 284 zu
der Abwärtsseite
gepresst wird, werden in diesem Fall an der Ursprungsposition die Stiftelemente 294,
die über
die Halteblöcke 290a, 290b und
Halteplatten 293 an dem Joch 278 befestigt sind,
in einem Zustand gehalten, in dem sie an den unteren Enden 296a der
Eingriffsnuten 296 des Verschiebungsblockes 280 gehalten
werden. Zusätzlich sind
in dieser Ursprungsposition die Walzen 292 in einem Zustand,
in dem sie an den oberen Bereichen der Langlöcher 288a, 288b,
die in den Halteblöcken 290a, 290b ausgebildet
sind, angreifen.
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Bei
Anordnung an der Ursprungsposition wird Druckfluid von einer Druckfluidzufuhrquelle (nicht
dargestellt) den unteren Zylinderkammern 258b der ersten
und zweiten Zylindermechanismen 242a und 242b jeweils
durch nicht dargestellte Rohre zugeführt. Die Kolben 260a, 260b werden
durch die Wirkung des den unteren Zylinderkammern 258b zugeführten Druckfluides
angehoben, wodurch auch das Paar von Kolbenstangen 264a, 264b,
die mit den Kolben 260a, 260b verbunden sind,
entsprechend angehoben wird. In diesem Fall sind die oberen Zylinderkammern 258a in
einem Zustand, in dem sie durch die Wirkung eines nicht dargestellten
Richtungssteuerventils zur Atmosphäre offen (belüftet) sind.
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Durch
im Wesentlichen paralleles Anheben des Paares von Kolbenstangen 264a und 264b werden
die Kolbenstangen 264a, 264b zusammen mit dem
Joch 278, dem Verschiebungsblock 280, der Ventilstange 224 und
der Ventilscheibe 226 integral angehoben. In diesem Fall
ist das Joch 278 in einem Zustand, in dem es durch die
elastische Kraft des Federelementes 284 nach unten gepresst
wird, und als Folge der Tatsache, dass das Paar von Stiftelementen 294,
die über
Halteblöcke 290a, 290b und
Halteplatten 293 an dem Joch 278 befestigt sind,
an den unteren Endbereichen 296a der Eingriffsnuten 296 des
Verschiebungsblocks 280 gehalten wird, werden das Joch 278 und
der Verschiebungsblock 280 in einem Zustand gehalten, in
dem ihre Positionierung an festen Positionen gehalten wird und in
dem eine Positionsverschiebung oder ein Versatz in Aufwärts-/Abwärtsrichtung
sowie in Vorwärts-/Rückwärtsrichtung
(d.h. Richtungen senkrecht zu der Papierebene in 17)
verhindert wird. Dementsprechend werden das Joch 278 und
der Verschiebungsblock 280 integral gemeinsam angehoben,
wobei sie in einem eingestellten Positionszustand sind, der die feste
Positionierung zwischen diesen Elementen beibehält.
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Die
Kobenstangen 264a, 264b werden im Wesentlichen
gleichzeitig angehoben, und durch Eingriff eines Endes des Verschiebungsblocks 280 mit der
zweiten Grundplatte 238 erreicht der Verschiebungsblock 280 seine
Verschiebungsendposition, wobei die Ventilscheibe 226 in
einem Zustand platziert wird, in dem sie dem Öffnungsanschluss des Verbindungsdurchgangs 228 gegenüberliegt
(vgl. 20). Zu dieser Zeit greift das
Paar von Halterollen 246, die in dem oberen Bereich des
Verschiebungsblocks 280 angeordnet sind, jeweils in die
gekrümmten
Aussparungen 248 in den Vorsprüngen 249a, 249b der
zweiten Grundplatte 238 ein, und zusätzlich wird durch Anlage an
den ersten Dämpfungselementen 253 jeglicher
hierdurch erzeugter Stoß absorbiert.
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Nachdem
der Verschiebungsblock 280 seine Verschiebungsendposition
erreicht hat, wird das Paar von Kolbenstangen 264a, 264b weiter
oder noch weiter angehoben, wodurch der Verschiebungsblock 280 durch
den Eingriff der Walzen 292 in die Langlöcher 288a, 288b des
Joches 278 schwenkbar bewegt wird, wobei die Halterollen 246 in
Eingriff mit den Aussparungen 248 als ein Drehpunkt dienen, wobei
die Ventilscheibe 226 auf dem Ventilsitz 232 aufsitzt,
um dadurch den Verbindungsdurchgang zu schließen (vgl. 21).
-
Genauer
gesagt wird, nachdem der Verschiebungsblock 280 seine Verschiebungsendposition
erreicht hat, durch weiteres Anheben des Paares von Kolbenstangen 264a, 264b gegen
die entgegenwirkende elastische Kraft des Federelementes 284 lediglich
das Joch 278 weiter angehoben. Zu dieser Zeit wird der
Verschiebungsblock 280 durch den Eingriff der Walzen 292 in
die Langlöcher 288a, 288b, die
an beiden Seitenflächen
des Joches 278 ausgebildet sind, lediglich um einen festgelegten
Winkel θ geneigt,
wobei die Halterollen 246 als ein Drehpunkt dienen (vgl. 21).
Wenn der Verschiebungsblock 280 um den durch die Halterollen 246 gebildeten Drehpunkte
geneigt wird, werden außerdem
die Stiftelemente 294, die an beiden Seitenflächen des
Joches 248 befestigt sind, aus den unteren Endabschnitten 296a der
Eingriffsnuten 296 des Verschiebungsblockes 280 herausgezogen
und entlang der Eingriffsnuten 296 angehoben.
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Als
Folge der Winkelverschiebung des Verschiebungsblocks 280 nur
um einen festgelegten Winkel θ wird
dementsprechend die Ventilscheibe 226, die über die
Ventilstange 224 an dem Verschiebungsblock befestigt ist,
aus einem Zustand, in dem sie mit einem festgelegten Intervallabstand
dem Verbindungsdurchgang 228 gegenüberliegt, verschoben, um nun
im Wesentlichen parallel zu einer Seite des Verbindungsdurchgangs 228 zu
liegen. Als Folge hiervon wird das Dichtelement 234, das
auf der Ventilscheibe 226 angeordnet ist, auf dem Ventilsitz 232 aufgesetzt
und der Verbindungsdurchgang 228 wird luftdicht verschlossen.
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Als
nächstes
wird in dem Fall, dass die Ventilscheibe 226 von dem Ventilsitz 232 getrennt
wird, um den Verbindungsdurchgang 228 zu öffnen, durch die
Schaltung eines nicht dargestellten Richtungssteuerventils Druckfluid im
Wesentlichen gleichzeitig zu dem oberen Zylinderkammern 258a der
ersten und zweiten Zylindermechanismen 242a und 242b zugeführt, wodurch
das Paar von Kolben 260a, 260b im Wesentlichen
gleichzeitig abgesenkt wird und die Kolbenstangen 264a, 264b,
das Joch 278 und der Verschiebungsblock 280 integral
abgesenkt und zu ihren Ursprungspositionen zurückgeführt werden. Außerdem sind
in diesem Fall die unteren Zylinderkammern 258b durch die
Schaltung eines nicht dargestellten Richtungssteuerventils in einem
zur Atmosphäre
geöffneten
Zustand.
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Im
Einzelnen werden, nachdem der Verschiebungsblock 280 durch
den Eingriff von Walzen 292 in die Langlöcher 288a, 288b lediglich
um einen festgelegten Winkel θ in
einer Richtung entgegengesetzt zu der oben beschriebenen Richtung
geneigt und die Ventilscheibe 226 sicher von dem Ventilsitz 232 getrennt
wurde, das Paar von Kolbenstangen 264a, 264b integral
zusammen mit dem Joch 278 und dem Verschiebungsblock 280 abgesenkt
und sie kehren dadurch zu ihren Ursprungspositionen zurück. Zu dieser
Zeit wird jeglicher Stoß.
der auftritt, wenn die Kolben 260a, 260b ihre
unteren Totpunkte erreichen, durch die an der Bodenfläche der
Kolben 260a, 260b angeordneten zweiten Dämpfungselemente
absorbiert.
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Dadurch
dass bei der dritten Ausführungsform
die Stiftelemente 294, die über die Halteblöcke 290a, 290b und
Halteplatten 293 an dem Joch 278 befestigt sind,
mit Eingriffsnuten 296 des Verschiebungsblocks 280 in
Eingriff gebracht werden, werden das Joch 278 und der Verschiebungsblock 280 in
einem eingestellten Positionszustand mit festgelegten Positionen
gehalten, ohne eine Verschiebung oder einen Versatz zwischen ihnen
in Aufwärts/Abwärts- oder
Vorwärts-/Rückwärtsrichtung,
und beide Elemente werden so angeordnet, dass sie sich integral gemeinsam
aufwärts
und abwärts
bewegen. Wenn das Joch 278 und der Verschiebungsblock 280 aufwärts und
abwärts
bewegt werden, werden dementsprechend bei der dritten Ausführungsform Führungsmittel
zum Führen
des Joches 278 und des Verschiebungsblocks 280 unnötig und
im Vergleich mit dem Stand der Technik kann die Zahl der Teil reduziert
und die Produktionskosten können
gesenkt werden.
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Da
bei der dritten Ausführungsform
ein Verfahren zur Bearbeitung oder zum Ausschneiden von Führungsnuten 10 (vgl. 29),
in Seitenflächen
des Zylinderrohres 9, die beim Stand der Technik vorgesehen
sind, weggelassen werden kann, können
die Produktionsschritte vereinfacht und dadurch die Produktionskosten
reduziert werden.
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Da
gemäß der dritten
Ausführungsform
ein Führungsmittel,
welches Staub und Schmutz erzeugt, wenn es wie beim Stand der Technik
gleitend entlang von Führungsnuten 10 verschoben
wird, nicht vorgesehen werden muss, wird außerdem die Erzeugung von Staub,
Schmutz und dgl. vermieden und der Schieber kann in geeigneter Weise
in einer Umgebung eingesetzt werden, die Reinheit erfordert, bspw.
in einer Reinraumumgebung oder dgl.
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Als
nächstes
wird ein Schieber (Schiebeventil) 310 gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in den 23 bis 26 dargestellt.
In den nachfolgenden Beschreibungen werden Aufbaumerkmale, die denen
des in 15 gezeigten Schiebers 220 gemäß der dritten
Ausführungsform
entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen und auf ihre detaillierte
Beschreibung wird verzichtet.
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Bei
dem Schieber 310 gemäß der vierten Ausführungsform
ist anstelle der Stiftelemente 294, die an dem Joch 278 befestigt
sind, und der Eingriffsnuten 296, die in beiden Seitenflächen des
Verschiebungsblocks 280 ausgebildet sind, und die den Aufbau
des Schiebers 220 der dritten Ausführungsform bestimmen, ein Paar
von Verbindungsstiften 312a, 312b vorgesehen,
um den Positionszustand des Joches 278 bzw. des Blocks 280 integral
beizu behalten, wobei eine Positionsverschiebung oder ein Versatz
in Aufwärts/Abwärtsrichtung
oder Vorwärts-/Rückwärtsrichtung
nicht auftritt.
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Erste
Enden jedes des Paares von Verbindungsstiften 312a, 312b sind
jeweils in eine Bodenfläche
des Verschiebungsblocks 280 eingeschraubt, während deren
andere Enden mit einem gewissen Spiel lose in Langlöcher 314 des
Joches 378 eingesetzt sind. Dementsprechend sind die anderen
Enden der Verbindungsstifte 312a, 312b entlang
der Langlöcher 314 verschiebbar
vorgesehen. Außerdem
sind Kopfbereiche der Verbindungsstifte 312a, 312b,
die einen sich verjüngenden
Querschnitt aufweisen, so angeordnet, dass sie durch sich verjüngende Abschnitte 316,
die in den Langlöchern
ausgebildet sind, an ihrem Platz gehalten werden.
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In
diesem Fall ist das Joch 278 in einem Zustand, in dem es
durch die elastische Kraft von Federelementen 284 nach
unten gepresst wird, und als Folge der Tatsache, dass die Köpfe des
Paares von Verbindungsstiften 312a, 312b, die
an der Bodenfläche
des Verschiebungsblocks 280 befestigt sind, durch die sich
verjüngenden
Abschnitte der Langlöcher 314 des
Joches 278 an ihrem Platz gehalten werden, werden das Joch 278 und
der Verschiebungsblock 280 zusammen in einem festgelegten Positionszustand
gehalten. Dementsprechend werden das Joch 278 und der Verschiebungsblock 280 integral
angehoben und abgesenkt, wobei sie in einem Zustand gehalten werden,
der die eingestellte Positionierung zwischen ihnen beibehält.
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Als
nächstes
wird, nachdem der Verschiebungsblock 280 seinen Verschiebungsendpunkt
erreicht hat, das Joch 278 entgegen der elastischen Kraft
des Federelementes 284 weiter angehoben, und zu dieser
Zeit werden die Köpfe
der Verbindungsstifte 312a, 312b aus den Langlöchern 314 des Joches 278 herausgezogen,
wodurch der Verschiebungsblock 280 sich lediglich um einen
festgelegten Winkel θ neigt,
wobei die Halterollen 246 als Hebeldrehpunkt dienen.
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Bei
der vierten Ausführungsform
können dank
des vereinfachten Aufbaus des Paares von Verbindungsstiften 312a, 312b das
Joch 278 und der Verschiebungsblock 280 in einem
festgelegten Positionszustand an festgelegten Positionen entlang
der Aufwärts-/Abwärtsrichtung
gehalten werden, während
die Herstellungskosten der Vorrichtung noch weiter reduziert werden
können.
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Die übrigen Aufbau-
und Wirkungseffekte werden nicht im Detail beschrieben, da sie die
gleichen sind wie bei der dritten Ausführungsform.
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Außerdem wurden
bei der Darstellung der dritten und vierten Ausführungsformen die Vielzahl von
Antriebsmechanismen durch erste und zweite Zylindermechanismen 242a, 242b beschrieben,
die eine integrale Verschiebung der Kolben 260a, 260b und
der Kolbenstangen 264a, 264b unter der Wirkung
eines Druckfluides bewirken. Die Erfindung ist jedoch nicht auf
einen solchen Aufbau beschränkt und,
obwohl nicht dargestellt, können
bspw. auch Linearstellglieder, Drehantriebsquellen, elektrische Stellglieder
und dgl. in einfacher Weise für
die Vielzahl von Antriebsmechanismen eingesetzt werden.