DE69722957T2

DE69722957T2 - Elektrischer stellantrieb

Info

Publication number: DE69722957T2
Application number: DE69722957T
Authority: DE
Inventors: Shigekazu Tsukuba-gun NAGAI; Shuuzou Tsukuba-gun SAKURAI
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: CN1110636C; EP0947734A4; WO1998029674A1; US6178837B1; EP0947734A1; KR100334630B1; DE69722957D1; EP0947734B1; TW358861B; KR20000062299A; JPH10184844A; CN1251641A

Description

6TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Stellglied nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Das elektrische Stellglied wurde bisher bspw. als ein Mittel zum Transportieren eines Werkstückes verwendet. Wie in den 9 und 10 dargestellt ist, umfasst ein solches elektrisches Stellglied einen länglichen Rahmen 1, der eine Öffnung aufweist und als Hauptstellgliedkörper dient, und einen blockförmigen Elektromotor 2, der an einem Ende des Rahmens 1 befestigt ist. Das elektrische Stellglied weist eine Kugelspindel 3 und eine Motorwelle des Elektromotors 2 auf, die durch Verwenden eines nicht dargestellten Kupplungselementes koaxial miteinander gekoppelt sind. Ein bewegliches Element 4 ist an einem nicht dargestellten Mutternelement, welches mit der Kugelspindel 3 in Eingriff steht, befestigt.
Langnuten 5a, 5b, die zur Befestigung von Sensoren vorgesehen sind, sind an einer Seitenfläche des Rahmens 1 entlang der Längsrichtung des Rahmens 1 ausgebildet. Der Sensor 6 ist an einem festgelegten Bereich der Langnut 5a, 5b angebracht. Ein Leitungsdraht 7, der elektrisch mit dem Sensor 6 verbunden ist, ist in der Langnut 5a, 5b geführt. Ein Ende des Leitungsdrahtes 7 ist mit einer externen Ausrüstung, bspw. einer Steuerung, verbunden. Ein Detektionssignal, welches durch den Sensor 6 erfasst wird, wird in die externe Ausrüstung eingegeben.
Ein Teil der Öffnung des Rahmens 1 ist mit einer Abdeckplatte 8 verschlossen. Schlitze 9a, 9b sind an den verbleibenden Bereichen, welche nicht durch die Abdeckplatte 8 verschlossen sind, ausgebildet (vgl. 10). Die Schlitze 9a, 9b stehen mit der Umgebung in Verbindung und sind entlang der Axialrichtung des Rahmens 1 ausgebildet.
Bei dieser Anordnung wird das Mutternelement, das mit der Kugelspindel 3 in Eingriff steht, entsprechend der Antriebswirkung des Elektromotors 2 linear entlang der Schlitze 9a, 9b verschoben. Somit wird auch das bewegliche Element 4, das an dem Mutternelement befestigt ist, in integrierter Weise verschoben.
In dem Fall des elektrischen Stellgliedes gemäß dem Stand der Technik, wie es oben beschrieben wurde, sind aber die Schlitze 9a, 9b, die als der Raum zur Bewegung des Mutternelementes dienen, an der Öffnung des Rahmens 1 ausgebildet.
Daher tritt Staub oder dgl. von außen über die Schlitze 9a, 9b in das Innere des Rahmens 1 ein und haftet an der Kugelspindel 3 an. Als Folge hiervon tritt das Problem auf, dass die Antriebskraftübertragungsfunktion der Kugelspindel 3 verringert wird, und es wird unmöglich, dem beweglichen Element 4 eine gleichmäßig hin und her gehende Bewegung zu erlauben.
Werden Wartungsarbeiten durchgeführt, tritt außerdem bspw. folgendes Problem auf: Ein Bediener berührt den Leitungsdraht 7, der in den Langnuten 5a, 5b nach außen frei liegt, und der Leitungsdraht wird dadurch weggezogen. Als Folge hiervon wird die Position des Sensors 6, der an dem festgelegten Bereich der Langnut 5a, 5b angebracht ist, verändert.
Das U.S.-Patent 3 693 759 beschreibt ein Stellglied nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere umfasst dieses elektromechanische Schubstellglied einen Zylinder mit einem Hohlraum mit einer Längsachse, einen in dem Hohlraum zur Verschiebung relativ zu dem Zylinder entlang der Achse aufgenommenen Kolben und ein elektromechanisches Antriebsmittel, das in dem Hohlraum angeordnet ist und den Zylinder mit dem Kolben zur axialen Verschiebung des Kolbens relativ zu dem Zylinder verbindet. Während der Hohlraum, der die Antriebsmittel aufnimmt, vollständig geschlossen ist, so dass kein Staub eintreten kann, sind keine Sensoren zur Erfassung der Position des Kolbens vorgesehen.
Ähnliche Stellglieder sind in den Dokumenten EP-A-0 726 118 und US-A-4 307 799 beschrieben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines elektrischen Stellgliedes, welches es ermöglicht, das Eintreten von Staub oder dgl. in das Innere des Hauptstellgliedkörpers zu verhindern, so dass jegliche Verringerung der Antriebskraftübertragungsfunktion vermieden wird, und das es ermöglicht, eine Positionsverschiebung des Sensors zu vermeiden, welche andernfalls durch die Streckung des Leitungsdrahtes bewirkt würde.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisches Stellglied mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Drehantriebskraftübertragungselement, das entsprechend der Antriebswirkung einer Drehantriebsquelle betätigt wird, ist doppelt von einem Verschiebungselement und einem Hauptstellgliedkörper umgeben. Dadurch ist es möglich, das Anhaften von Staub oder dgl. an dem Drehantriebskraftübertragungselement zu vermeiden.
Außerdem ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Sensor an einem festgelegten Bereich in einer Langnut, die an einer Seitenfläche des Hauptstellgliedkörpers vorgesehen ist, angebracht. Der Sensor erfasst das magnetische Feld eines Permanentmagneten, der sich gemeinsam mit dem Verschiebungselement verschiebt. Daher ist es möglich, den Verschiebungsweg des Verschiebungselementes zu erfassen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Vorderansicht, die ein elektrisches Stellglied gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 zeigt einen Längsschnitt entlang einer Linie II-II in 1;
3 zeigt einen Schnitt entlang einer Linie III-III in 2;
4 zeigt einen Längsschnitt, der eine Antriebseinheit für das Stellglied gemäß 1 darstellt;
5 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein Abdeckelement für das elektrische Stellglied gemäß 1 darstellt;
6 zeigt einen Schnitt, der ein elektrisches Stellglied gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 zeigt eine schematische Anordnung, die einen Zustand darstellt, in welchem das elektrische Stellglied gemäß 6 mit einem anderen Element zusammengefügt ist;
8 zeigt eine schematische Anordnung, die einen Zustand darstellt, in welchem das elektrische Stellglied gemäß 6 mit einem noch weiteren Element zusammengefügt ist;
9 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines elektrischen Stellgliedes nach dem Stand der Technik; und
10 zeigt einen Schnitt entlang einer Linie X-X in 9.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Mit Bezug auf die 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein elektrisches Stellglied gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das elektrische Stellglied 10 umfasst einen Hauptstellgliedkörper 12 mit einer hohlen rechteckigen parallelepipedförmigen Gestalt und mit einer Durchgangsöffnung, die entlang der Axialrichtung ausgebildet ist, und eine Antriebseinheit 16, die so ausgebildet ist, dass sie im Wesentlichen bündig mit der Seitenfläche des Hauptstellgliedkörpers 12 liegt und eine Drehantriebsquelle 14 aufweist (vgl. 4).
Der Hauptstellgliedkörper 12 umfasst einen ersten Körper 18 und einen zweiten Körper 20, die jeweils eine hohle rechteckige parallelepipedförmige Gestalt aufweisen und jeweils so ausgebildet sind, dass sie bündige Seiten flächen haben, und eine Kopfabdeckung 22, welche mit einem Ende des ersten Körpers 18 gekoppelt ist. Ein Paar von Sensorbefestigungslangnuten 24a, 24b, die jeweils eine kreisbogenförmige Gestalt aufweisen, sind im Wesentlichen parallel zueinander an einer von zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des ersten Körpers 18, des zweiten Körpers 20 bzw. der Kopfabdeckung 22 ausgebildet (vgl. 3). Säulenförmige Sensoren 25 sind an festgelegten Bereichen der Sensorbefestigungslangnuten 24a, 24b angebracht (vgl. 3). Die Position des Kolbens kann durch Erfassen des magnetischen Feldes eines Permanentmagneten, der an dem Kolben angebracht ist, um sich mit diesem in später beschriebener integrierter Weise zu bewegen, erfasst werden.
Wie in 2 dargestellt ist, ist eine Förderspindelwelle (Drehantriebskraftübertragungselement) 32, welche mit Hilfe eines Kupplungselementes 26 und einer Verriegelungsmutter 28 koaxial mit einer Antriebswelle 30 der Drehantriebsquelle 14 gekoppelt ist, im Inneren des zweiten Körpers 20, der mit der Antriebseinheit 16 gekoppelt ist, vorgesehen. Die Förderspindelwelle 32 wird drehbar durch ein erstes Lagerelement 34 gehalten, das ein Kugellager 33 aufweist. Ein Außengewinde 36 ist auf einem festgelegten Bereich an der äußeren Umfangsfläche der Förderspindelwelle 32 vorgesehen. Ein Verschiebungselement 40 mit einem Kolben 38 ist außen auf die Förderspindelwelle 32 aufgesetzt. Ein Innengewinde 42, welches an der inneren Umfangsfläche des Verschiebungselementes 40 ausgebildet ist, steht in Eingriff mit dem Außengewinde 36, welches an der äußeren Umfangsfläche der Förderspindelwelle 32 ausgebildet ist. Daher wird das Verschiebungselement 40 entsprechend der Eingriffswirkung der Förderspindelwelle 32 in der durch die Pfeile X₁ oder X₂ angedeuteten Richtung verschoben.
Es ist vorteilhaft, dass die Produktion preiswert erfolgen kann, wenn der erste Körper 18 und der Kolben 38 durch Aluminiumextrusion oder Kunststoffformung ausgebildet werden können.
Der Kolben 38, der eine gleitende Verschiebung entlang einer Öffnung 44 des ersten Körpers 18 vollzieht, ist an einem Ende des zylindrischen Verschiebungselementes 40 vorgesehen. Ein Permanentmagnet 46 ist mit Hilfe einer Ringnut an dem Kolben 38 angebracht. Ein Keil 48 ist an der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 38 ausgebildet. Eine dem Keil 48 zugeordnete Keilnut 50 ist an der inneren Wandfläche der Öffnung 44 des ersten Körpers 18, auf dem sich der Kolben 38 gleitend bewegt, ausgebildet (vgl. 3). Die Rotationsverhinderungsfunktion wird für das Verschiebungselement 40 durch die Verschiebung des Kolbens 38 entlang der Öffnung 44 durch die Führungswirkung der Keilnut 50 übernommen.
Der Sensor 25, der an der Sensorbefestigungslangnut 24a, 24b angebracht ist, erfasst das Magnetfeld des Permanentmagneten 46, welcher gemeinsam mit dem Kolben 38 verschoben wird. Dadurch ist es möglich, die Position des Kolbens 38 zu erfassen. Ein Paar von Dämpfungselementen 52a, 52b, die die Verschiebungsendposition regulieren und den Stoß beim Anschlag gegen den Kolben 38 verringern, ist an beiden Enden des ersten Körpers 18 angeordnet. Ein Abstandshalter 54 ist zwischen dem ersten Lagerelement 34 und dem Dämpfungselement 52b angeordnet.
Die Kopfabdeckung 22 weist eine Stangendichtung 56, die das Verschiebungselement 40 umgibt, um das Eintreten von Staub oder dgl. in das Innere der Öffnung 44 des ersten Körpers 18 zu verhindern, und eine Hülse 58 zur Führung, wenn das Verschiebungselement 40 in Richtung der Pfeile X₁ oder X₂ verschoben wird, auf.
Wie in 5 dargestellt ist, ist ein rechteckiges Abdeckelement 60 mit Hilfe einer Schraube 62 lösbar an einem Seitenflächenbereich des zweiten Körpers 20 befestigt. Das Abdeckelement 60 weist ein Paar von Leitungsdraht ausgängen 66a, 66b auf, welche mit den Sensorbefestigungslangnuten 24a, 24b verbunden, und vorgesehen sind, um die von den Sensoren 25 kommenden Leitungsdrähte 64 nach außen zu leiten.
Dies bedeutet, dass das Abdeckelement 60 ein Paar von ersten Öffnungen 68a, 68b aufweist, die sich koaxial zu den Sensorbefestigungslangnuten 24a, 24b erstrecken. Das Abdeckelement 60 wird außerdem durch ein Paar von zweiten Öffnungen 70a, 70b gebildet, welche um einen festgelegten Winkel von den ersten Öffnungen 68a, 68b nach außen gebogen sind. Befestigungsvorsprünge 71a, 71b, die jeweils einen spitzen Winkel zur Befestigung des Leitungsdrahtes 64 aufweisen, sind an den Ausgängen 66a, 66b ausgebildet.
Bei dieser Ausführungsform ist der Sensor 25 an einem festgelegten Bereich der Sensorbefestigungslangnut 24a, 24b des Hauptstellgliedkörpers 12 angebracht. Der Leitungsdraht 64, der innen entlang der Sensorbefestigungslangnut 24a, 24b geführt ist, wird entlang der ersten Öffnung 68a, 68b und der zweiten Öffnung 70a, 70b gebogen. Der Leitungsdraht 64 wird mit Hilfe des Befestigungsvorsprunges 71a, 71b, der an dem Leitungsdrahtausgang 66a, 66b vorgesehen ist, an einem festgelegten Bereich befestigt. Dadurch wird der Leitungsdraht 64 durch das Abdeckelement gehalten.
Wie in 4 dargestellt ist, umfasst die Antriebseinheit 16 die Drehantriebsquelle 14 und einen Bremsmechanismus 72 und wird in einem Gehäuse 73 aufgenommen. Die Antriebswelle 30 der Drehantriebsquelle 14 wird drehbar durch ein zweites Lagerelement 74 und ein drittes Lagerelement 76 gehalten, die voneinander um einen festgelegten Abstand getrennt sind. Das Ende der Antriebswelle 30 erstreckt sich bis zu dem Bremsmechanismus 72. Die Drehantriebsquelle 14 umfasst einen Rotor 78, welcher an der Antriebswelle 30 befestigt ist, um sich gemeinsam mit der Antriebswelle 30 zu drehen, und einen Stator 80, der an dem Gehäuse 73 befestigt ist.
Der Bremsmechanismus 72 umfasst ein Gehäuse 84, das eine elektromagnetische Spule 82 aufweist, und einen Bremsbelag 86, der an der Außenseite des Gehäuses 84 vorgesehen ist und gemeinsam mit der Antriebswelle 30 gedreht wird. Ein Paar von Zwischenplatten 88a, 88b ist zu dem Bremsbelag 86 ausgerichtet und dazwischen angeordnet. Die erste Zwischenplatte 88a ist so vorgesehen, dass sie mit Hilfe der elastischen Kraft eines Federelementes 90, welches in einer Aussparung des Gehäuses 84 befestigt ist, zu der zweiten Zwischenplatte 88b gepresst wird. Dadurch wird der Bremsbelag 86 mit Hilfe des Paares von Zwischenplatten 88a, 88b entsprechend der Wirkung der elastischen Kraft des Federelementes 90 an seinen beiden Oberflächen gehalten. Dadurch erfolgt ein Bremsen, um die Drehung der Antriebswelle 30 anzuhalten. Eine Lücke 89 mit einem festgelegten Spalt ist zwischen der ersten Zwischenplatte 88a und dem Gehäuse 84, welches die elektromagnetische Spule 82 umgibt, ausgebildet.
Die erste Zwischenplatte 88a, auf welche die Druckkraft durch das Federelement 90 ausgeübt wird, ist entlang der Axialrichtung der Antriebswelle 30 verschiebbar vorgesehen. Wenn die elektrische Kraft auf die elektromagnetische Spule 82 ausgeübt wird, um ausgehend von dem in 4 gezeigten Zustand den EIN-Zustand zu erreichen, wird die erste Zwischenplatte 88a zu der elektromagnetischen Spule 82 gezogen, wobei sie die Rückstellkraft des Federelementes 90 überwindet. Hierdurch wird die Bremswirkung aufgehoben und die Antriebswelle 30 wird in der festgelegten Richtung gedreht.
Das elektrische Stellglied gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden seine Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise erläutert.
Zunächst wird ein Paar von Sensoren 20 an den festgelegten Bereichen in den Sensorbefestigungslangnuten 24a, 24b angebracht. Anschließend werden die Leitungsdrähte 64, die mit den Sensoren 25 verbunden sind, innen entlang der Sensorbefestigungslangnuten 24a, 24b geführt und entlang der ersten Öffnungen 68a, 68b und der zweiten Öffnungen 70a, 70b des Abdeckelementes 60 angebracht. Die Leitungsdrähte 64 werden von den Leitungsdrahtausgängen 66a, 66b nach außen geführt.
Bei dieser Anordnung werden die Leitungsdrähte 64 durch die zweiten Öffnungen 70a, 70b, welche um einen festgelegten Winkel in dem Abdeckelement 60 geneigt sind, gebogen. Die Leitungsdrähte 64 werden durch die Befestigungsvorsprünge 71a, 71b, die an den Leitungsdrahtausgängen 66a, 66b vorgesehen sind, befestigt. Wie später beschrieben wird, kann daher auch dann, wenn ein Bediener versehentlich den Leitungsdraht 64 berührt und den Leitungsdraht 64 wegzieht, der Sensor 25 an einer Positionsverschiebung gehindert werden, die andernfalls durch die Streckung des Leitungsdrahtes bewirkt würde, weil der Leitungsdraht 64 durch das Abdeckelement 60 befestigt wird.
Wenn anschließend die nicht dargestellte Stromquelle betrieben wird, bewirkt die Drehantriebsquelle 14 einen Rotationsantrieb. Die Drehantriebskraft der Drehantriebsquelle 14 wird über das Kupplungselement 26 auf die Förderspindel 32, die koaxial hiermit gekoppelt ist, übertragen. Das Verschiebungselement 40 wird entsprechend der Eingriffswirkung zwischen dem Außengewinde 36 der Förderspindelwelle 32 und dem Innengewinde 42, das an der inneren Umfangsfläche des Verschiebungselementes 40 ausgebildet ist, in der durch die Pfeile X₁ oder X₂ angedeuteten Richtung verschoben.
Während dieses Vorgangs verhindert der Keil 48, der an der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 38 ausgebildet ist, die Verdrehung des Verschiebungselements 40. Außerdem erfolgt durch die Hülse 58, die für die Kopf abdeckung 22 vorgesehen ist, und das für den zweiten Körper 20 vorgesehene erste Lagerelement 34 eine Führung.
Der Kolben 38 schlägt während des Verschiebungsvorganges, in welchem das Verschiebungselement 40 entsprechend der Eingriffswirkung der Förderspindelwelle 32 in Richtung der Pfeile X₁ (X₂) verschoben wird, an einem der Dämpfungselemente 52a (52b) an. Somit wird die Verschiebungsendposition beschränkt und der Stoß beim Anschlag absorbiert.
Andererseits wird das Verschiebungselement 40 in Richtung des Pfeiles X₂ (X₁) verschoben und zu der Ursprungsposition zurückgeführt, indem die Drehantriebsquelle 14 mit Hilfe nicht dargestellter Schaltmittel in der der oben genannten Richtung entgegengesetzten Richtung gedreht wird.
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Sensoren 25 bequem an den festgelegten Bereichen der Sensorbefestigungslangnut 24a, 24b, die an der Seitenfläche des Hauptstellgliedkörpers 12 ausgebildet sind, angebracht. Dementsprechend ist es möglich, den Verschiebungsweg des Verschiebungselementes 40 zu erfassen.
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Förderspindelwelle 32, die mit Hilfe des Kupplungselementes 26 koaxial mit der Antriebswelle 30 der Drehantriebsquelle 14 gekoppelt ist, doppelt durch den Hauptstellgliedkörper 12 und das außen auf die Förderspindelwelle 32 aufgesetzte Verschiebungselement 40 umgeben. Dementsprechend ist es möglich, das Anhaften von Staub oder dgl. an der Förderspindelwelle 32 zu vermeiden.
Daher ist es möglich, die Haltbarkeit zu verbessern, indem eine Erhöhung des Gleitwiderstandes der Förderspindelwelle 32, die andernfalls durch das Anhaften von Staub oder dgl. an der Förderspindelwelle 32 bewirkt würde, vermieden wird. Außerdem kann die Drehantriebskraft der Drehantriebsquelle 14 gleichmäßig auf das Verschiebungselement 40 übertragen werden.
Außerdem sind bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Leitungsdrähte 64 entlang der ersten Öffnungen 68a, 68b und der zweiten Öffnungen 70a, 70b, die an dem Abdeckelement 60 vorgesehen sind, eingesetzt, und die Teile der Leitungsdrähte 64 werden durch das Abdeckelement 60 befestigt. Wenn ein Bediener bspw. bei der Durchführung von Wartungsarbeiten den von der Sensorbefestigungslangnut 24a, 24b nach außen freiliegenden Leitungsdraht 64 berührt und der Leitungsdraht 64 hierdurch herausgezogen wird, ist es daher möglich, eine Positionsverschiebung des Sensors 25 zu vermeiden, die andernfalls durch die auf den Leitungsdraht 64 wirkende Streckung bewirkt würde, weil der Teil des Leitungsdrahtes 64 durch das Abdeckelement 60 befestigt wird.
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nutzt die Anordnung, bei welcher der Leitungsdraht 64 über den Leitungsdrahtauslass 66a, 66b, der an dem Abdeckelement 60 vorgesehen ist, nach außen geführt wird, was den Vorteil hat, dass jeglicher Kontakt des Leitungsdrahtes 64 mit der Antriebseinheit 16 vermieden wird, und es ermöglicht, jegliche Beschädigung des Leitungsdrahtes 64, die andernfalls durch die Abgabe von Wärme, die während des Antriebsvorgangs der Antriebseinheit 16 erzeugt wird, bewirkt würde.
Als nächstes wird ein elektrisches Stellglied 10a gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in 6 dargestellt. Das elektrische Stellglied 10a unterscheidet sich in folgenden Punkten. So weist das elektrische Stellglied 10a keine Rotationsverhinderungsmittel wie den Keil 48 und die Keilnut 50, wie sie in 3 gezeigt sind, auf. Die Querschnittsformen des Außenumfangs des Kolbens 38 und der Öffnung 44 des ersten Körpers 18 sind jeweils kreisförmig ausgebildet. Ein anderes Element (das später beschrie ben wird), das in zusätzlicher Weise extern vorgesehen ist, wird dazu verwendet, die Verdrehung des Verschiebungselementes 40 zu verhindern. Es ist zu beachten, dass die gleichen Elemente wie bei dem elektrischen Stellglied 10 gemäß 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, und nicht erneut im Detail beschrieben werden.
Ein besonderes Beispiel, bei dem das elektrische Stellglied 10a gemäß der weiteren Ausführungsform verwendet wird, ist bspw. in 7 dargestellt. Ein Paar von Stützpfeilern 94a, 94b ist an einer Grundplatte 92 befestigt. Ein Stiftelement 96, das zwischen dem Paar von Stützpfeilern 94a, 94b gehalten wird, wird als Rotationszentrum genutzt, um das elektrische Stellglied 10a in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung drehbar zu halten. Ein Kupplungselement 98, welches mit einem Ende des Verschiebungselementes 40 verbunden ist, wird zum Halten einer flachen Platte 100 verwendet. Bei dieser Ausführungsform vollzieht das Verschiebungselement 40 Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen in den durch die Pfeile angedeuteten Richtungen entsprechend der Antriebswirkung des elektrischen Stellgliedes 10a. Dementsprechend kann die Platte 100 um einen festgelegten Winkel gedreht werden, indem der Punkt A als Rotationszentrum verwendet wird.
Alternativ wird, wie in 8 gezeigt, ein Halteblock 102 dazu verwendet, das elektrische Stellglied 10a im Wesentlichen parallel zu einer Grundplatte 104 zu halten. Ein Flansch 108 wird durch Schrauben an einer linearen Führung 106, die an der Grundplatte 104 angebracht ist, befestigt. Der Flansch 108 ist mit einem Ende des Verschiebungselementes 40 gekoppelt. Hierdurch werden das Verschiebungselement 40 und der Flansch 108 in integrierter Weise entsprechend der Führungswirkung einer Linearführungsschiene 110 verschoben.
Im Falle des elektrischen Stellgliedes 10a gemäß der anderen Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, das Verschiebungselement 40 mit Hilfe des anderen zusätzlichen Elementes, bspw. des Führungselementes, an einer Drehung gehindert. Dementsprechend ist es nicht notwendig, Rotationsverhinderungsmittel für das Verschiebungselement 40 vorzusehen. Dadurch ist die oben beschriebene Anordnung insoweit vorteilhaft, als die Bearbeitung vereinfacht wird und es möglich ist, die Herstellkosten zu verringern.
In manchen Fällen ist eine scharfe Kante oder ein Grat, die während der Herstellungsschritte erzeugt wurde, an der äußeren Umfangsfläche der Förderspindelwelle 32 vorhanden. Es wird befürchtet, dass die scharfe Kante und der Grat Schaden an dem Eingriffsbereich zwischen der Förderspindelwelle 32 und dem Verschiebungselement 40 bewirken und dass der gleichmäßige Drehbetrieb gestört wird.
In einem solchen Fall wird die Förderspindelwelle 32 bearbeitet und dann der Gewindebereich der Förderspindelwelle 32 bspw. einem chemischen Polieren, einem Elektropolieren oder Kugelstrahlen unterworfen. Dementsprechend können die scharten Kanten, Grate, Bearbeitungskratzer und dgl. entfernt werden. Außerdem können Oberflächenbehandlungen, wie das Tenifer-Verfahren (Salzbadnitrierung) und Metallabscheidung ohne äußere Stromquelle auf die Außenfläche der Förderspindelwelle 32 angewandt werden. Durch eine solche Behandlung kann die Gleitleistung weiter verbessert werden.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Drehantriebskraftübertragungselement durch das Verschiebungselement und den Hauptstellgliedkörper doppelt umgeben.
Dementsprechend ist es möglich, jegliche Adhäsion von Staub oder dgl. an dem Drehantriebskraftübertragungselement zu vermeiden.
Somit ist es möglich, die Haltbarkeit durch Vermeiden einer Gleitwiderstandserhöhung des Drehantriebskraftübertragungselementes, die andernfalls durch das Anhaften des Staubes oder dgl. an dem Drehantriebskraftübertragungselement bewirkt würde, zu verbessern. Außerdem ist es möglich, die Drehantriebskraft der Drehantriebsquelle gleichmäßig auf das Verschiebungselement zu übertragen.
Außerdem wird der Leitungsdraht über das Abdeckelement befestigt. Daher ist es möglich, eine Positionsverschiebung des Sensors zu vermeiden, die andernfalls durch die Streckung des Leitungsdrahtes bewirkt würde.

Claims

Elektrisches Stellglied mit einem zylindrischen Hauptstellgliedkörper (12); einer Drehantriebsquelle (14), welche in einer Antriebseinheit (16) angeordnet ist, die neben dem Hauptstellgliedkörper (12) vorgesehen ist; einem Drehantriebskraftübertragungselement (32), welches koaxial mit einer Antriebswelle (30) der Drehantriebsquelle (14) gekoppelt ist, um eine Drehantriebskraft der Drehantriebsquelle (14) zu übertragen; und einem Verschiebungselement (40), welches das Drehantriebskraftübertragungselement (32) umgibt und welches entlang einer axialen Richtung des Hauptstellgliedkörpers (12) entsprechend dem Eingriff mit dem Drehantriebskraftübertragungselement (32) verschiebbar ist, wobei das Drehantriebskraftübertragungselement aus einer Förderspindelwelle (32) besteht und wobei das Verschiebungselement (40) entlang der Axialrichtung entsprechend einer Eingriffswirkung verschiebbar ist, welche durch ein Außengewinde (36), das an einem Außenumfang der Förderspindelwelle (32) ausgebildet ist, und ein Innengewinde (42), das an einer inneren Umfangsfläche des Verschiebungselementes (40) ausgebildet ist, erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Seitenflächenabschnitt des Hauptstellgliedkörpers (12) eine Langnut (24a, 24b) ausgebildet ist, und dass ein Sensor (25), der dazu verwendet wird, ein Magnetfeld eines Permanentmagne ten (46), welcher integral mit dem Verschiebungselement (40) verschiebbar ist, zu erfassen, an einem festgelegten Bereich der Langnut (24a, 24b) vorgesehen ist, und dass ein Befestigungselement (60), welches zur Befestigung eines Leitungsdrahtes (64) des Sensors (25), welcher entlang der Langnut (24a, 24b) angeordnet ist, verwendet wird, an einem Seitenflächenbereich des Hauptstellgliedkörpers (12) vorgesehen ist.
Elektrisches Stellglied nach Anspruch 1, wobei die Antriebseinheit (16) einen Bremsmechanismus (72) aufweist, um eine Drehkraft der Antriebswelle (30) der Drehantriebsquelle (14) zu bremsen.
Elektrisches Stellglied nach Anspruch 1, wobei das Befestigungselement aus einem Abdeckelement (60) besteht, wobei das Abdeckelement (60) eine erste Öffnung (68a, 68b), die mit der Langnut (24a, 24b) in Verbindung steht, eine zweite Öffnung (70a, 70b), die um einen festgelegten Winkel von der ersten Öffnung (68a, 68b) nach außen geneigt ist, und einen Leitungsdrahtauslass (66a, 66b), der mit der zweiten Öffnung (70a, 70b) in Verbindung steht, aufweist und wobei der Leitungsdrahtauslass (66a, 66b) einen scharfen Befestigungsvorsprung (71a, 71b) zur Befestigung des Leitungsdrahtes (64) aufweist.
Elektrisches Stellglied nach Anspruch 1, wobei ein Kolben (38), der integral mit dem Verschiebungselement (40) entlang einer Öffnung (44) des Hauptstellgliedkörpers (12) verschiebbar ist, an einem Ende des Verschiebungselementes (40) vorgesehen ist, und wobei eine Verzahnung (48), die eine Rotationsverhinderungsfunktion für das Verschiebungselement (40) übernimmt, an dem Kolben (38) ausgebildet ist.
Elektrisches Stellglied nach Anspruch 4, wobei ein Paar von Dämpfungselementen (52a, 52b), die dazu verwendet werden, einen Verschiebungsweg des Verschiebungselementes (40) bei Anschlag des Kolbens (38) zu begrenzen, in der Öffnung (44) des Hauptstellgliedkörpers (12) angeordnet ist.
Elektrisches Stellglied nach Anspruch 2, wobei der Bremsmechanismus (72) einen Bremsbelag (86) zur integralen Drehung mit der Antriebswelle (30) der Drehantriebsquelle (14), ein Paar von Zwischenplatten (88a, 88b), zwischen denen der Bremsbelag (86) entsprechend einer Vorspannkraft eines Federelementes (90) aufgenommen ist, und eine elektromagnetische Spule (82) zur Abschaltung einer Bremswirkung durch Anziehen einer der Zwischenplatten (88a, 88b) entgegen der Vorspannkraft des Federelementes (90) entsprechend der Aufbringung von elektrischem Strom aufweist.
Elektrisches Stellglied nach Anspruch 1, wobei ein Dichtelement (56), das dazu verwendet wird, eine äußere Umfangsfläche des Verschiebungselementes (40) zu umgeben, so dass eine Öffnung (44) des Hauptstellgliedkörpers (12) vor dem Eintritt von Staub oder dgl. geschützt wird, an einem Ende des Hauptstellgliedkörpers (12) vorgesehen ist.
Elektrisches Stellglied nach Anspruch 7, wobei das Dichtelement aus einer Stangendichtung (56) besteht, die an einer Kopfabdeckung (22) angebracht ist.