DE69504445T2

DE69504445T2 - Linearantrieb

Info

Publication number: DE69504445T2
Application number: DE69504445T
Authority: DE
Inventors: Masayuki C/O Smc Kabushiki Kaisha Yawara-Mura Tsukuba-Gun Ibaraki-Ken Hosono; Yoshiteru C/O Smc Kabushiki Kaisha Yawara-Mura Tsukuba-Gun Ibaraki-Ken Ueno
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1995-09-27
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2015-09-28
Also published as: CN1131239A; JPH08152006A; CN1072326C; KR0174751B1; US5617772A; EP0704275A2; JP3655367B2; EP0704275A3; DE69504445D1; EP0704275B1; TW324768B; KR960010162A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Linearstellglied gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beschreibung des Standes der Technik:

Linearstellglieder wurden bisher als Beförderungsmittel für Werkstücke oder dergleichen benutzt. Linearstellglieder sind imstande, einen beweglichen Tisch entlang einem Zylinderkörper linear hin und her zu bewegen, um auf diese Weise ein auf dem beweglichen Tisch liegendes Werkstück zu befördern.
Ein Linearstellglied gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der Schrift US-A 4,403,389 bekannt, die eine Gleitvorrichtung zeigt, die für den Gebrauch in Verbindung mit Werkzeugmaschinen geeignet ist. Die Gleitvorrichtung umfasst einen festen Sockel mit einer ebenen Oberfläche und einer Bohrung, die eine in einer Ebene parallel zur ebenen Oberfläche liegende Achse aufweist. Ein Gleitelement mit einer ebenen Oberfläche, die gleitfähig gegenüber der ebenen Oberfläche des Sockels angeordnet ist, ist an einem hin und her bewegbaren Körper befestigt, der gleitfähig in der Bohrung angeordnet ist.
Ein anderes bekanntes Linearstellglied ist zum Beispiel in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift JP 5042716 U gezeigt. Fig. 19 der beigefügten Zeichnungen stellt das gezeigte Linearstellglied in der Form eines Fluiddruckzylinderaufbaus dar. Wie in Fig. 19 gezeigt, umfasst der Fluiddruckzylinderaufbau einen Zylinderkörper 1, ein Paar von Zylinderkammern 2, 3, die im Zylinderkörper 1 in einer horizontal angrenzenden Anordnung ausgebildet sind, ein im Zylinderkörper 1 zwischen den Zylinderkammern 2, 3 ausgebildetes und mit ihnen in Verbindung stehendes Langloch 4, das sich an der oberen Oberfläche des Zylinderkörpers 1 öffnet, wobei das Langloch 4 eine Längsachse parallel zu der horizontal angrenzenden Anordnung der Zylinderkammern 2, 3 aufweist, ein Paar von Druckversorgungsöffnungen (nicht dargestellt), die mit den jeweiligen Zylinderkammern 2, 3 in Verbindung stehen, ein Paar von Druckkolben 5, 6, die hin und herbewegbar in die jeweiligen Zylinderkammern 2, 3 eingesetzt sind, um sich zeitgleich in die gleiche Richtung zu bewegen, eine zwischen die Druckkolben 5, 6 eingefasste und in linearem aber nicht haftendem Kontakt mit ihnen gehaltene Stange 7, die eine vertikale Mittelachse hat, um sich in dem Langloch 4 in Einklang mit den Druckkolben 5, 6 zu bewegen, einen über den Zylinderkörper 1 angeordneten Tisch 18, der mit dem oberen Ende der Stange 7 verbunden ist, ein in dem Tisch 18 angeordnetes, umlaufendes Kugellager (nicht dargestellt), und eine im Zylinderkörper 1 ausgebildete Führungsrille (nicht dargestellt), die das umlaufende Kugellager aufnimmt. Das Linearstellglied weist außerdem ein Paar von Endstücken 8, 9 auf, die jeweils an den entgegengesetzten Enden des Zylinderkörpers 1 angebracht sind und jeweils gemeinsam mit den jeweiligen Druckkolben 5, 6 die Druckkammern 14, 15 in den Zylinderkammern 2, 3 begrenzen.
Bei dem in Fig. 19 gezeigten herkömmlichen Fluiddruckzylinderaufbau werden die Zylinderkammern 2, 3, in denen die jeweiligen Druckkolben 5, 6 hin und her bewegbar sind, durch eine in dem Zylinderkörper 1 ausgebildete Duchgangsöffnung gebildet. Der Zylinderkörper 1, der als Führungselement für das umlaufende Kugellager dient, muss aus sehr hartem Material gemacht sein, das gegen Abnutzungen aufgrund von Reibungskontakt mit dem umlaufenden Kugellager höchst resistent ist.
Die hohen Anforderungen an die Härte, die an den Zylinderkörper 1 gestellt werden, werden im allgemeinen durch Herstellung des Zylinderkörpers 1 aus Stahl und eine Wärmebehandlung des Zylinderkörpers 1 erreicht. Da jedoch die Zylinderkammern 2, 3 bei der Wärmebehandlung verformt werden, muss der Zylinderkörper zur Entfernung der Verformungen der Zylinderkammern 2, 3 nach seiner Wärmebehandlung bearbeitet werden. Daher ist der Herstellungsprozess für einen herkömmlichen Fluiddruckzylinderaufbau schwierig, und so ist der Preis für ein herkömmlichen Fluiddruckzylinderaufbau hoch.
Beidem herkömmlichen Fluiddruckzylinderaufbau wird die Hin- und Herbewegung der Druckkolben 5, 6 auf den Tisch 18 durch die Stange 7 übertragen, die zwischen die Druckkolben 5, 6 eingefasst und mit ihnen in linearem, aber nicht haftendem Kontakt gehalten ist. Wenn eine hohe Last auf den Tisch 18 gelegt wird, wird durch das Gewicht eines auf den Tisch gelegten Werkstücks die Last daher auf die Verbindungsbereiche zwischen den Druckkolben 5, 6 und der Stange 7 übertragen, die sich senkrecht zueinander erstrecken. Weil die Stange 7 zwischen die Druckkolben 5, 6 eingefasst und mit ihnen in linearem, aber nicht haftendem, Kontakt steht, werden die Kontaktflächen zwischen den Druckkolben 5, 6 und der Stange 7 bei Gebrauch über einen langen Zeitraum relativ schnell abgenutzt, was zu einer Verminderung der Genauigkeit führt, mit der sich der Tisch 18 bewegt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Linearstellglied vorzusehen, das in einem relativ einfachen, kostengünstigen Prozess hergestellt werden kann und das ein erhöhtes Maß an Haltbarkeit aufweist, ohne eine übermäßige Verminderung in der Genauigkeit, mit der sich der Gleittisch bewegt.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Linearstellglied vorzusehen, das aus einer verminderten Anzahl von Einzelteilen aufgebaut ist und kostengünstig hergestellt werden kann, weil Endblöcke und röhrenförmige Elemente eine Einheit miteinander bilden.
Immer noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Linearstellglied vorzusehen, bei dem ein Schienenelement mit darin ausgebildeten Sensorbefestigungsnuten wahlweise lösbar an einer der gegenübergestellten Seitenflächen des Stellgliedkörpers befestigt werden kann.
Immer noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Linearstellglied vorzusehen, das es den in den Sensorbefestigungsnuten befestigten Sensoren erlaubt, eine höhere Nachweisgenauigkeit aufzuweisen.
Die obengenannten Aufgaben werden durch ein Linearstellglied mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die obengenannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gesehen wird, in denen bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung durch Anschauungsbeispiele gezeigt sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Linearstellglieds gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1;
Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2;
Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 2;
Fig. 5 ist eine Ansicht von unten des in Fig. 1 gezeigten Linearstellgliedes;
Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Linearstellgliedes, wobei der Gleittisch in der Zeichnung nicht dargestellt ist;
Fig. 7 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Gleittischs des in Fig. 1 gezeigten Linearstellglieds;
Fig. 8 ist eine perspektivische Darstellung eines Linearstellgliedes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ist ein Schnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 8;
Fig. 10 ist ein Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 9;
Fig. 11 ist ein Schnitt entlang der Linie XI-XI in Fig. 9;
Fig. 12 ist ein Schnitt entlang der Linie XII-XII in Fig. 9;
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht eines Linearstellglieds gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ist ein Seitenaufriss des in Fig. 13 gezeigten Linearstellglieds;
Fig. 15 ist ein Schnitt entlang der Linie XV-XV in Fig. 14;
Fig. 16 ist eine perspektivische Darstellung eines Linearstellglieds gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 ist ein Seitenaufriss des in Fig. 16 gezeigten Linearstellglieds;
Fig. 18 ist eine perspektivische Darstellung einer an einer Seite eines Gleittischs des in Fig. 16 gezeigten Linearstellglieds zu befestigenden Klammer, die einen Magneten hält; und
Fig. 19 ist ein Schnitt durch einen herkömmlichen Flüssigkeitsdruck-Zylinderaufbau.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 zeigt perspektivisch ein Linearstellglied gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst das Linearstellglied, im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet, im allgemeinen einen Stellgliedkörper 22, im wesentlichen in der Form eines rechteckigen Parallelepipeds, ein Paar von an den entgegengesetzten Längsenden des Stellgliedkörpers 22 mit Schrauben 23 fest verschraubten Endblöcken 24, 26, und einen Gleittisch 30, der zur linear hin und hergehenden Bewegung entlang eines vom Stellgliedkörper 22 nach oben vorstehenden und einstückig mit einem zentralen Teil von diesem ausgebildeten Führungssockels 22 montiert ist.
Der Stellgliedkörper 22 weist vier in seiner oberen Oberfläche ausgebildete, im wesentlichen semielliptische Aussparungen 32 auf, die in Längs- und Querrichtung voneinander beabstandet sind, sowie vier Befestigungslöcher 34, die in dem jeweiligen Boden der Aussparungen 32 ausgebildet sind und sich bis zur unteren Oberfläche des Stellgliedkörpers 22 erstrecken. Der Führungssockel 28 hat eine in sich ausgebildete, längsgestreckte rechteckige Öffnung 38 (siehe Fig. 2 und 6), in denen ein Verbindungselement 36 (später beschrieben) horizontal frei beweglich ist. Der Stellgliedkörper 22 weist ein Paar von seitlich beabstandeten in Längsrichtung längsgestreckten rechtwinkligen Führungslöchern 40a, 40b (siehe Fig. 3) auf, die in seinen jeweiligen Seitenabschnitten ausgebildet sind und von denen eins an jeder Seite angeordnet ist, wobei sie sich im wesentlichen parallel zur Öffnung 38 erstrecken. Das Verbindungselement 36 weist ein Paar von seitlichen Rand abschnitten 42 auf, die in die jeweiligen Führungslöcher 40a, 40b eingreifen, durch die sie geführt werden sollen. Wie in Fig. 5 gezeigt, hat der Stellgliedkörper 22 auch ein Paar von querlaufenden rechtwinkligen Fenstern 44a, 44b und ein im wesentlichen rechteckiges Fenster 44c, die in seiner unteren Oberfläche ausgebildet sind. Eine Durchgangsöffnung 46 (siehe Fig. 2 und 3) ist in dem Stellgliedkörper 22 entlang seiner longitudinalen Achse in Verbindung mit der Öffnung 38, den Führungslöchern 40a, 40b und den Fenstern 44a, 44b, 44c ausgebildet. Die Durchgangsöffnung 46 umfasst ein Paar von Kreisabschnitten mit im wesentlichen kreisförmigem Grundriss, die jeweils an den Längsenden des Stellgliedkörpers 22 ausgebildet sind, und einen Hohlraum, der im wesentlichen zentral im Stellgliedkörper 22 ausgebildet ist.
Wie in Fig. 2 gezeigt, weisen die Endblöcke 24, 26 jeweils sich in axialer Richtung des Stellgliedkörpers 22 durch sie hindurch erstreckende Öffnungen 47 auf. Die Öffnungen 47 sind jeweils mit Stopfen 50 verschlossen, von denen jeder ein mit Außengewinde versehenes oberes Endstück 48 aufweist. Die Abschlussvorrichtungen 50 haben jeweils zentral in ihnen ausgebildete Durchführungen 51 in Richtung ihrer jeweiligen Achsen, welche in Verbindung mit den Fluidauslass/einlassöffnungen 60a, 60b stehen, die in den Seitenflächen der Endblöcke 24, 26 ausgebildet sind. In den kreisförmigen Abschnitten der im Stellgliedkörper 22 definierten Durchgangsöffnung 46 ist ein Paar von zylindrischen Elementen 54a, 54b angeordnet, von denen jedes einen etwas kleineren Durchmesser aufweist als der Durchmesser der Durchgangsöffnung 46, wobei in jedem Element ein axial durch es hindurchtretender Durchgang 52 ausgebildet ist. Die Durchgänge 52 in den zylindrischen Elementen 54a, 54b stehen in Verbindung mit den jeweiligen Durchführungen 51 in den Stopfen 50, deren mit Außengewinde versehene obere Endstücke 48 in die jeweiligen Durchgänge 52 eingeschraubt sind.
Im einzelnen sind die zylindrischen Elemente 54a, 54b durch die Stopfen 50 mit den jeweiligen Endblöcken 24, 26 verbunden und an diesen gehalten. Die äußere Umfangsfläche der zylindrischen Elemente 54a, 54b wird jeweils ohne Kontakt mit, d. h. entfernt von, der Innenfläche des Stellgliedkörpers 22 gehalten, die die Durchgangsöffnung 46 in seinem Inneren definiert, so dass um die zylindrischen Elemente 54a, 54b ringförmige Aussparungen 56 mit gegebenen Abstand ausgebildet sind. Ringförmige Dichtungen 58 sind zwischen den zylindrischen Elementen 54a, 54b und den Endblöcken 24, 26 um die Stopfen 50 herum ausgebildet, um die Verbindung zwischen den zylindrischen Elementen 54, 54b und den Stopfen 50 hermetisch abzuschließen. Die in den Seitenfläche der Endblöcke 24, 26 ausgebildeten Fluidauslass/einlassöffnungen 60a, 60b stehen mit den Durchführungen 51 in den Stopfen 50 über entsprechende Durchgänge 62 (siehe Fig. 4) in Verbindung.
Wie in den Fig. 1 und 6 gezeigt, weisen die Endblöcke 24, 26 jeweils Sensorbefestigungsnuten 64 auf, die in ihrer Seitenfläche für die Installation von Sensoren (nicht dargestellt) wie automatischen Schaltern oder ähnlichem ausgebildet sind. Die Sensorbefestigungsnuten 64 erstrecken sich im wesentlichen parallel zu der Achse des Stellgliedkörpers 22 und haben eine vorbestimmte Länge. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind an den Endblöcken 24, 26 jeweils Einstellschrauben 66 angebracht, die einander zugewandt sind, um die Strecke, um die sich der Gleittisch 30 entlang des Führungssockels 28 bewegen kann, einzustellen.
Eine Vielzahl von Kugellagern 68 (siehe Fig. 3 und 7) sind zwischen den Gleittisch 30 und den Führungssockel 28 angeordnet, um den Gleittisch 30 entlang des Führungssockels 28 sanft hin und her zu bewegen. Die Kugellager 68 umfassen Kugeln, die entlang von in den jeweils gegenüberliegenden Innenwänden des Führungssockels 28 und des Gleittisches 30 ausgebildeten Führungsnuten 70a, 70b rollen und durch in dem Gleittisch 30 ausgebildete Zirkulationsöffnungen 71 umlaufen.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das Verbindungselement 36 an der unteren Fläche des Gleittisches 30 mit einem Bolzen 72 befestigt. Insbesondere weist das Verbindungselement 36 einen zentralen Vorsprung 74 auf, der sich durch die Öffnung 38 in dem Führungssockel 28 nach oben erstreckt und mit einem Bolzen 72 fest an der unteren Fläche des Gleittisches 30 befestigt ist. Die seitlichen Randabschnitte 42 des Verbindungselementes 36, die auf jeder Seite des zentralen Vorsprungs 74 angeordnet sind, sind nach oben gebogen und ragen aus den Führungslöchern 40a, 40b des Stellgliedkörpers 22 in Gegenlage gegen die untere Fläche des Gleittisches 30. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist ein Paar von entgegengesetzten Abdeckelementen 76a, 76b an den jeweiligen Seitenflächen des Verbindungselementes 36 ausgebildet, das sich senkrecht zum Gleittisch 30 erstreckt, wobei sich jedes Abdeckelement 76a, 76b in die axiale Richtung der Durchgangsöffnung 46 erstreckt und einen C-förmigen Querschnitt aufweist. Das Verbindungselement 36 ist zwischen die Abdeckelemente 76a, 76b eingefasst und im Oberflächenkontakt mit ihnen gehalten, aber nicht haftend mit ihnen verbunden. Die Abdeckelemente 76a, 76b dienen dazu, die Umfangsfläche der zylindrischen Elemente 54a, 54b gemeinsam mit jeweils an den zylindrischen Elementen 54a, 54b angebrachten Dichtungselementen 77a, 77b hermetisch zu umschließen. Die Abdeckelemente 76a, 76b können in der durch die Pfeile X, Y angedeuteten Richtung entlang der Achse der zylindrischen Elemente 54a, 54b vor und zurück bewegt werden. Die zylindrischen Elemente 54a, 54b sind nicht auf eine zylindrische Form begrenzt, sondern können auch eine rohrförmige Form aufweisen, und entsprechend können die Abdeckelemente 76a, 76b eine rohrförmige Form aufweisen, die es ermöglicht, die Umfläche solcher röhrenförmiger Elemente 54a, 54b zu umschließen.
Die Abdeckelemente 76a, 76b und die rohrförmigen Elemente 54a, 54b bilden miteinander zwischen ihnen liegende Druckkammern 78a, 78b aus, die jeweils Durchmesser entsprechend denen der rohrförmigen Elemente 54a, 54b aufweisen, wobei die Druckkammern 78a, 78b mit den entsprechenden Durchgängen 52 in den rohrförmigen Elementen 54a, 54b in Verbindung stehen. Wenn ein unter Druck stehendes Fluid durch die entsprechenden Durchgänge 52 in die Druckkammern 78a, 78b eingeführt wird, drückt das eingeführte Fluid gegen die Innenwände der Abdeckelemente 76a, 76b. Daher werden die Abdeckelemente 76a, 76b entlang den ringförmigen Aussparungen 56 gleitend verschoben, die durch die äußere Umfläche der zylindrischen Elemente 54a, 54b und die die Durchgangsöffnung 46 ausbildende Innenfläche des Stellgliedkörpers 22 gebildet werden. Wenn die Abdeckelemente 76a, 76b entlang der äußeren Umfläche der zylindrischen Elemente 54a, 54b verschoben werden, wird der Gleittisch 30 durch das zwischen die Abdeckelemente 76a und 76b eingefasste und in Oberflächenkontakt damit gehaltene Verbindungselement 36 in die durch die Pfeile X oder Y angezeigte Richtung bewegt.
Wie in Fig. 7 gezeigt, umfasst der Gleittisch 30 einen Tischblock 80 mit einem im wesentlichen eingelassenen, kanalartigen Querschnitt, und ein Paar von Endabdeckungen 84a, 84b und ein Paar von Abstreifern 86a, 86b, die mit Schrauben 82 an den gegenüberliegenden Enden des Tischblocks 80 befestigt werden, welche in der Richtung voneinander getrennt sind, in der der Gleittisch 30 bewegbar ist. Die Zirkulationsöffnungen 71 sind im Tischblock 80 ausgebildet, und die Kugeln der Kugellager 68 rollen entlang der Führungsnuten 70a, 70b und laufen durch die Zirkulationsöffnungen 71 um. Ein Paar von Umlenkführungen 88a, 88b ist an den jeweilig entgegengesetzten Enden des Tischblocks 80 angebracht, um die Kugeln des Kugellagers 68 zu führen, wenn sie entlang der Führungsnuten 70a, 70b rollen und durch die Zirkulationsöffnungen 71 umlaufen. Stoßfänger oder Dämpfungsmittel 90 sind an den jeweiligen Endabdeckungen 84a, 84b montiert, um die Stöße abzudämpfen, die entstehen, wenn der Gleittisch 30 am Ende des Hubs des Gleittisches 30 an den Einstellschrauben 66 anschlägt. Außerdem werden Magnete 92 an den jeweiligen Endabdeckungen 84a, 84b montiert, um die Position des Gleittisches 30 in Zusammenarbeit mit in den Sensorbefestigungsnuten 64 angebrachten Sensoren (nicht dargestellt) festzustellen.
Wirkungsweise und Vorteile des Linearstellglieds 20 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
Ein unter Druck stehendes Fluid wird durch den Durchgang 62, der mit der Fluidauslass/einlassöffnung 60a in Verbindung steht, in den Durchgang 51 in der entsprechenden Abschlussvorrichtung 50 zugeführt (siehe Fig. 4). Wie in Fig. 2 gezeigt, wird das unter Druck stehende Fluid dann durch den Durchgang 52 in dem zylindrischen Element 51a, der mit dem Durchgang 51 in Verbindung steht, in die Druckkammer 78a eingeführt, die durch das Abdeckelement 76a geschlossen ist, und drückt gegen die innere Wand des Abdeckelements 76a. Das so durch das unter Druck stehende Fluid gedrückte Abdeckelement 76a wird gleitend in die durch den Pfeil X angezeigte Richtung von dem zylindrischen Element 54a wegbewegt, während die Druckkammer 78a durch das Dichtungselement 77a hermetisch abgedichtet ist. Als Ergebnis bewegt sich der Gleittisch 30 durch das Verbindungselement 36, das zwischen den Abdeckelementen 76a, 76b eingefasst ist und in Oberflächenkontakt mit ihnen gehalten wird, in die durch den Pfeil X angezeigte Richtung. Weil die Druckkammer 78b, die durch das Abdeckelement 76b geschlossen ist, zur Umgebung entlüftet ist, bewegt sich das Abdeckelement 76b zu dieser Zeit in Richtung des zylindrischen Elements 54b entlang deren Umfangsfläche. Wenn einer der Stoßfänger 90 auf die entsprechende Einstellschraube 66 trifft, erreicht der Gleittisch 30 ein Ende seines Bewegungshubs in der durch den Pfeil X angezeigten Richtung. Die Position des Gleittischs 30 wird festgestellt, wenn der Sensor (nicht dargestellt), der in einer der Sensorbefestigungsnuten 64 montiert ist, den magnetischen Fluss des entsprechenden Magneten 92 feststellt.
Um den Gleittisch 30 in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen, wird ein unter Druck stehendes Fluid der anderen Fluidauslass/einlassöffnung 60b zugeführt. Das zugeführte unter Druck stehende Fluid wird dann durch den Durchgang 52 in dem zylindrischen Element 54b in die Druckkammer 78b eingeführt und drückt gegen die innere Wand des Abdeckelements 76b, wobei es das Abdeckelement 76b in die durch den Pfeil Y angezeigte Richtung bewegt. Als Konsequenz wird der Gleittisch 30 durch das zwischen den Abdeckelementen 76a, 76b eingefasste Verbindungselement 36 in die durch den Pfeil Y angezeigte Richtung bewegt. Weitere Details der Bewegung des Gleittisches 30 in die durch den Pfeil Y angedeutete Richtung sind die gleichen wie die der Bewegung des Gleittischs 30 in die durch den Pfeil X angezeigte Richtung und werden nicht im Detail beschrieben.
Bei dem Linearstellglied 20 gemäß der ersten Ausführungsform sind der Führungssockel 28 und der Stellgliedkörper 22 einteilig miteinander ausgebildet, die Endblöcke 24, 26, an die die zylindrischen Elemente 54a, 54b angekoppelt sind, werden in eine im Stellgliedkörper 22 ausgebildete Durchgangsöffnung 46 eingefügt, und die Abdeckungselemente 76a, 76b, die in einem Oberflächenkontakt mit dem Verbindungselement 36 gehalten sind, werden in Eingriff mit den entsprechenden zylindrischen Elementen 54a, 54b gehalten. Daher kann das Linearstellglied 20 relativ einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Das eine große Wanddicke aufweisende Verbindungselement 36 ist über einen Bolzen 72 einstückig mit dem Gleittisch 30 verbunden, um eine hohe Festigkeit zu erreichen, und zwischen die Oberflächenelemente 76a, 76b eingefasst, und in Oberflächenkontakt mit ihnen gehalten, aber nicht haftend mit ihnen verbunden. Selbst wenn eine große Last auf den Gleittisch 30 aufgebracht wird, bleiben der Gleittisch 30 und das Verbindungselement 36 an ihrer Verbindung, auf die die Last übertragen wird, fest miteinander verbunden. Weil das Verbindungselement 36 und die Abdeckelemente 76a, 76b über relativ große Kontaktflächen aneinander anliegen, bleiben die Kontaktflächen des Verbindungselements 36 und der Abdeckelemente 76a, 76b von einer schnellen Abnutzung verschont. Als ein Ergebnis wird die Genauigkeit, mit der der Gleittisch 30 sich bewegt, durch Gebrauch über einen langen Zeitraum nicht vermindert, und daher hat der Gleittisch 30 eine lange Beständigkeit.
Ein Linearstellglied 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 8 bis 12 beschrieben. Die Teile des Linearstellgliedes 100, die identisch zu denen des Linearstellglieds 20 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind, werden mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und im folgenden nicht im Detail beschrieben.
Wie Fig. 8 zeigt, umfasst das Linearstellglied 100 einen im wesentlichen in der Form eines rechteckigen Parallelepipeds ausgebildeten Stellgliedkörper 102, ein Paar von Endblöcken 104, 106, die mit Schrauben 23 fest an die entgegengesetzten Längsenden des Stellgliedkörpers 102 angeschraubt sind, und einen Gleittisch 30, der zu dieser hin und hergehenden Bewegung entlang eines vom Stellgliedkörper 102 nach oben vorstehenden einstückig mit einem zentralen Teil von diesem ausgebildeten Führungssockel 28 montiert ist. Die Endblöcke 104, 106 haben jeweils Stopper 107 an ihren Ecken, die an jeweiligen Stoßfängern 90 angreifen, um die Verschiebung des Gleittischs 30 zu begrenzen und die Bewegungsstrecke des Gleittischs 30 durch Verdrehung der auf die Stopper 107 aufgeschraubten Muttern 105 anzupassen.
Der Stellgliedkörper 102 weist vier in seiner oberen Oberfläche ausgebildete, im wesentlichen semielliptische Aussparungen 32 auf, die in Längs- und Querrichtung voneinander beabstandet sind, und vier in den jeweiligen Böden der Aussparungen 32 ausgebildete Befestigungslöcher 34, die sich zu einer unteren Oberfläche des Stellgliedkörpers 102 erstrecken. Wie in Fig. 9 gezeigt, hat der Stellgliedkörper 102 eine erste, in einer oberen Oberfläche ausgebildete, längsgestreckte rechteckige Öffnung 110, in der ein Verbin dungselement 132 horizontal frei beweglich ist, und eine zweite, in seiner unteren Oberfläche ausgebildete longitudinal gestreckte rechteckige Öffnung 110 in gerader Ausrichtung mit der ersten longitudinal gestreckten rechteckigen Öffnung 110. In axialer Richtung ist im Stellgliedkörper 102 eine Durchgangsöffnung 114 (siehe Fig. 10) mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, die in Verbindung mit den ersten und zweiten Öffnungen 110, 112 steht. Der Stellgliedkörper 102 weist außerdem ein Paar von quer in seiner Seitenfläche ausgebildeten, in Längsrichtung beabstandeten Befestigungslöcher 118a, 118b zum Halten einer Schiene 117 (siehe Fig. 15) auf, die ein Paar von Sensorbefestigungsnuten 116a, 116b (siehe Fig. 13) aufweist, die sich parallel zueinander entlang der Achse der Schiene 117 erstreckt.
Wie in Fig. 9 gezeigt, sind zylindrische Elemente 120a, 120b jeweils einstückig mit den Endblöcken 104, 106 ausgebildet und erstrecken sich in und entlang der Durchgangsöffnung 114. Die zylindrischen Elemente 120a, 120b weisen in ihnen entlang ihrer Achsen ausgebildete entsprechende Durchgänge 122 auf. Die Durchgänge 122 haben äußere Enden, die durch entsprechende Stopfen 124 geschlossen sind, und innere Enden, die mit entsprechenden Auslassöffnungen 126 mit kleinem Durchmesser verbunden sind, welche mit den Druckkammern 78a bzw. 78b in Verbindung stehen.
Die Endblöcke 104, 106 haben jeweilige, in ihren Seitenflächen ausgebildete Fluidauslass/einlassöffnungen 60a, 60b (siehe Fig. 8 und 12), die mit den Durchgängen 122 über die jeweiligen Durchführungen 62 in Verbindung stehen, welche sich im wesentlichen senkrecht zur Achse des Stellgliedkörpers 102 erstrecken.
Dichtungen 128 sind in der Umfläche der zylindrischen Elemente 120a, 120b jeweils in ringförmige Nuten eingesetzt. Die Dichtungen 128 werden in gleitendem Kontakt mit den Abdeckelementen 76a, 76b gehalten, um die Druckkammern 78a, 78b, welche durch die Abdeckelemente 76a, 76b und die zylindrischen Elemente 120a, 120b gebildet werden, hermetisch abzudichten.
Wie in Fig. 9 gezeigt, kann eine unter Druck stehende Flüssigkeit eher durch die Öffnungen in den Endblöcken 104, 106, von denen die Stopfen 124 entfernt wurden, den Druckkammern. 78a, 78b zugeführt werden, als durch die Fluidauslass/einlassöffnungen 60a, 60b.
Wie in Fig. 11 gezeigt, ist das Verbindungselement 132, das in Form eines rohrförmigen Elements mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist, durch einen in den Gleittisch 30 eingeschraubten Bolzen 130 mit der unteren Oberfläche des Gleittisches 30 sicher verbunden. Die Abdeckelemente 76a, 76b, von denen sich jedes in die axiale Richtung der Durchgangsöffnung 114 erstreckt und einen C-förmigen Querschnitt aufweist, sind an den jeweilig entgegengesetzten Seitenwandflächen des Verbindungselements 132 in entgegenstehender Beziehung zueinander angeordnet, wie in Fig. 9 gezeigt. Das Verbindungselement 132 ist zwischen die Abdeckelemente 76a, 76b eingefasst und mit ihnen in Oberflächenkontakt gehalten, aber nicht haftend mit ihnen verbunden. Die Abdeckelemente 76a, 76b sind unter dem Druck eines den Druckkammern 120a, 120b zugeführten Fluids in den durch die Pfeile X, Y angezeigten Richtungen entlang der Achsen der zylindrischen Elemente 120a, 120b vor und zurück bewegbar.
Das Linearstellglied 100 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist aus einer relativ kleinen Anzahl von Einzelteilen aufgebaut und kann recht kostengünstig hergestellt werden, weil die Endblöcke 104, 106 und die zylindrischen Elemente 120a, 120b einteilig miteinander ausgebildet sind. Weitere bauliche Details, Funktionsweise und Vorteile des Linearstellglieds 100 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind dieselben wie die des Linearstellglieds 20 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und werden nicht weiter im Detail beschrieben.
Ein Linearstellglied 140 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf die Fig. 13 bis 15 beschrieben.
Das Linearstellglied 140 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen das gleiche wie das Linearstellglied 100 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, abgesehen davon, dass eine Schiene 117, die Sensorbefestigungsnuten 116a, 116b aufweist, mit Schrauben 142a, 142b wahlweise lösbar an einer Seite des Stellgliedkörpers 102 befestigbar ist, wobei die Schrauben 142a, 142b in im Stellgliedkörper 102 ausgebildete Befestigungslöcher 118a, 118b eingeschraubt werden.
In den jeweiligen Sensorbefestigungsnuten 116a, 116b an den jeweiligen Positionen angebrachte Sensoren 114a, 114b können den magnetischen Fluss von Magneten 92 feststellen, welche auf dem Gleittisch 30 befestigt sind, um die Lage des Gleittisches festzustellen. Weitere bauliche Details, Funktionsweise und Vorteile des Linearstellglieds 140 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die gleichen wie die des Linearstellglieds 100 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und werden nachfolgend nicht detailliert beschrieben.
Ein Linearstellglied 150 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf die Fig. 16 bis 18 beschrieben.
Das Linearstellglied 150 gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen das gleiche wie das Linearstellglied 140 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit folgenden Ausnahmen:
Wie in den Fig. 16 und 17 gezeigt, beinhaltet das Linearstellglied 150 eine Schiene 152 mit Sensorbefestigungsnuten 116a, 116b und eine Aussparung 154 mit einem dreieckigen Querschnitt, die in einer Seite der Schiene 152 abseits von den Sensorbefestigungsnuten 116a, 116b ausgebildet ist und sich in die Längsrichtung der Schiene 152 erstreckt. Das Linearstellglied 150 weist außerdem eine flache Klammer 158 auf, die einen Magneten 156 hält, wobei die flache Klammer 158 mit einem Bolzen (nicht dargestellt) an der Seite des Gleittisches 30 befestigt ist, die der Aussparung 154 entgegenliegt. Wie in Fig. 18 gezeigt, wird der im wesentlichen zylindrisch geformte Magnet 156 von einer Vielzahl von Fingern 160 an der Klammer 158 so gehalten, dass er nach außen freiliegt.
Der Magnet 156, dessen magnetischer Fluss mit Sensoren 144a, 144b festgestellt werden kann, ist an der Seite des Gleittisches 30 so angebracht, dass er in Richtung der Schiene 152 freiliegt. Darüber hinaus ist der Magnet 156 in der in der Schiene 152 ausgebildeten Aussparung 154 angeordnet, wobei der Magnet 156 nahe bei den in den in der Schiene 152 ausgebildeten Sensorbefestigungsnuten 116a, 116b angebrachten Sensoren 144a, 144b positioniert ist. Als Ergebnis kann der magnetische Fluss von dem Magneten 156 durch die Sensoren 144a, 144b mit hoher Genauigkeit festgestellt werden.
Das Linearstellglied gemäß der vorliegenden Erfindung bietet die folgenden Vorteile:
Die Endblöcke, an die die jeweiligen zylindrischen Elemente angekoppelt sind, werden in die im Stellgliedkörper ausge bildeten Durchgangsöffnungen eingeführt, und die mit dem Verbindungselement in Oberflächenkontakt gehaltenen Abdeckelemente werden in eng anliegender Verbindung mit den jeweiligen zylindrischen Elementen gehalten. Daher kann das Linearstellglied relativ einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Darüber hinaus ist das Verbindungselement zur Verbesserung der Stabilität fest an den Gleittisch gekoppelt und im Oberflächenkontakt zwischen den Abdeckelementen aufgebracht. Selbst wenn eine große Last auf den Gleittisch aufgebracht wird, bleiben der Gleittisch und das Verbindungselement an ihrer Verbindung fest miteinander verbunden, auf welche die Last übertragen wird. Weil das Verbindungselement und die Abdeckelemente 76a, 76b über relativ große Kontaktflächen aneinander anliegen, werden die Kontaktflächen des Verbindungselements 36 und der Abdeckelemente 76a, 76b vor schneller Abnutzung bewahrt. Als Ergebnis wird die Genauigkeit, mit der sich der Gleittisch 30 bewegt, im Gebrauch über einen langen Zeitraum nicht vermindert und daher weist der Gleittisch 30 eine hohe Beständigkeit auf. Weil das Verbindungselement und die Abdeckelemente über relativ große Kontaktflächen aneinander anliegen, werden die Kontaktflächen des Verbindungselements und der Abdeckelemente vor schneller Abnutzung bewahrt. Als Ergebnis wird die Genauigkeit, mit der sich der Gleittisch bewegt, im Gebrauch über einen langen Zeitraum nicht vermindert und daher weist der Gleittisch eine hohe Beständigkeit auf.
Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben wurden, versteht es sich von selbst, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Linearstellglied mit:

einem Stellgliedkörper (22) mit einem in seiner einen Seitenfläche ausgebildeten Paar von Fluidauslaß-/einlaßöffnungen (60a, 60b), einer axial darin ausgebildeten Durchgangsöffnung (46) und einer in seiner oberen Fläche ausgebildeten Öffnung (38),

einem Paar von Endblöcken (24, 26), die mit entsprechenden axialen Enden des Stellgliedkörpers (22) gekoppelt sind,

einem Gleittisch (30), der auf dem Stellgliedkörper (22) befestigt ist, um sich axial entlang des Stellgliedkörpers (22) hin- und hergehend zu bewegen,

einem Paar von rohrförmigen Elementen (54a, 54b), die mit den Endblöcken (24 bzw. 26) gekoppelt sind und jeweils Durchgänge (52) aufweisen, die mit den Fluidauslaß- bzw. einlaßöffnungen (60a, 60b) in Verbindung stehen,

einem Verbindungselement (36), das im wesentlichen senkrecht zu einer unteren Fläche des Gleittisches (30) durch die Öffnung (38) angekoppelt ist, um sich gemeinsam mit dem Gleittisch (30) zu verschieben,

ersten und zweiten Abdeckelementen (76a, 76b), die äußere Umfangsflächen der rohrförmigen Elemente (54a, 54b) hermetisch abdichten, und

einem Paar von Druckkammern (78a, 78b), die durch die rohrförmigen Elemente (54a, 54b) und die Abdeckelemente (76a, 76b) festgelegt und durch die Abdeckelemente (76a, 76b) verschlossen werden, wobei die Druckkammern (78a, 78b) mit den Durchgängen (52) in den rohrförmigen Elementen (54a, 54b) in Verbindung stehen,

dadurch gekennzeichnet,

daß die ersten und zweiten Abdeckelemente (76, 76b) jeweils an gegenüberliegenden Seiten des Verbindungselements (36) derart angeordnet sind, daß das Verbindungselement (36) zwischen entsprechenden Flächen der Abdeckelemente (76a, 76b) angeordnet ist, wobei die Abdeckelemente (76a, 76b) in einen nichtbindenden Flächenkontakt mit gegenüberliegenden Seiten des Verbindungselements (36) verschiebbar sind, um den Gleittisch (30) zu bewegen.

2. Linearstellglied nach Anspruch 1, wobei der Stellgliedkörper (22) einen Führungssockel (28) aufweist, der nach oben von dem Stellgliedkörper (22) vorsteht und einstückig mit diesem ausgebildet ist, wobei der Führungssockel (28) Führungsnuten (70a) für Kugellager (68) aufweist.

3. Linearstellglied nach Anspruch 1, wobei die rohrförmigen Elemente jeweils zylindrische Elemente (54a, 54b) aufweisen.

4. Linearstellglied nach Anspruch 1, wobei die Endblöcke (24, 26) jeweils Sensorbefestigungsnuten (64) aufweisen, die in ihren Seitenflächen ausgebildet sind.

5. Linearstellglied nach Anspruch 1, außerdem mit Verschiebungseinstelleinrichtungen, die jeweils auf den Endblöcken (24, 26) angebracht sind, um eine Verschiebung des Gleittisches (30) einzustellen.

6. Linearstellglied nach Anspruch 5, wobei die Verschiebungseinstelleinrichtungen entsprechende Einstellschrauben (66) oder Anschläge (107) aufweisen, die jeweils in die Endblöcke (24, 26) eingeschraubt sind, um an den Hubenden des Gleittischs (30) gegen diesen anzuliegen.

7. Linearstellglied nach Anspruch 1, außerdem mit Dämpfungsmitteln (90), die jeweils an Längsenden des Gleittisches (30) angebracht sind, um Stöße zu dämpfen, die erzeugt werden, wenn der Gleittisch (30) auf den Endblöcken (24, 26) auftrifft.

8. Linearstellglied nach Anspruch 1, außerdem mit Magneten (92), die jeweils an Längsenden des Gleittisches (30) angebracht sind, um einen magnetischen Fluß zu erzeugen, der festgestellt werden kann, um eine Position des Gleittisches (30) festzustellen.

9. Linearstellglied nach Anspruch 1, wobei die Endblöcke (24, 26) und die rohrförmigen Elemente (54a, 54b) einstückig miteinander ausgebildet sind.

10. Linearstellglied nach Anspruch 1, außerdem mit einer Schiene (117), die darin ausgebildete Sensorbefestigungsnuten (116, 116b) aufweist, wobei die Schiene (117) wahlweise lösbar an einer der in Querrichtung beabstandeten Seitenflächen des Stellgliedkörpers (102) angebracht sind.

11. Linearstellglied nach Anspruch 10, wobei die Schiene (152) in einer Seite eine in Längsrichtung ausgebildete Aussparung (154), die von der Sensorbefestigungsnut (116a, 116b) entfernt ist, und außerdem einen Magneten (156) aufweist, der an einer Seite des Gleittisches (30) über eine Klammer (158) befestigt und in der Aussparung (154) angeordnet ist.