-
Hintergrund der Erfindung
-
Gebiet der Erfindung:
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Stellglied
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Beschreibung des Standes
der Technik:
-
Elektrische
Stellglieder werden bisher bspw. als Mittel zum vertikalen Transportieren
von Werkstücken
verwendet. Das elektrische Stellglied umfasst im Wesentlichen einen
in einem Körper
angeordneten Motor und eine Förderspindel
als eine Antriebskraftübertragungswelle,
die mit einer Drehwelle des Motors gekoppelt ist. Die Förderspindel
ist über
ein Kupplungselement koaxial mit der Drehwelle des Motors gekoppelt.
Die Förderspindel
steht in Eingriff mit einer Fördermutter,
und ein Ende der Fördermutter
ist an einem außerhalb
des Körpers
angeordneten Verschiebungselement befestigt. Das elektrische Stellglied,
das wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird wie folgt betrieben.
Wenn der Motor eingeschaltet ist, wird die Förderspindel durch das Kupplungselement gedreht,
und die Fördermutter
wird in einer axialen Richtung der Förderspindel bewegt. Als Folge
hiervon wird das Verschiebungselement, das an der Fördermutter
befestigt ist, vertikal verschoben.
-
Das
oben beschriebene elektrische Stellglied gemäß dem Stand der Technik weist
aber folgenden Nachteil auf. Das herkömmliche elektrische Stellglied
hat eine in dem Körper
ausgebildete Öffnung
zum Einsetzen der Fördermutter.
Staub oder dgl. tritt durch die Öffnung
und haftet an der Antriebskraftübertragungswelle.
Außerdem
wird der Staub oder dgl. zwischen der För dermutter und der Antriebskraftübertragungswelle
eingeklemmt, wenn das elektrische Stellglied betätigt und verwendet wird. Als Folge
hiervon wird die Antriebskraftübertragungsfunktion
verschlechtert und es wird unmöglich,
das Verschiebungselement gleichmäßig zu verschieben.
-
Das
Dokument
US 3,682,283
A beschreibt ein motorbetriebenes Stellglied nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 mit einer mit einem Gewinde versehenen Schraube,
die durch einen Elektromotor rotatorisch angetrieben wird. Ein die
Gewindeschraube umgebender beweglicher Kolben ist an einer Gewindemutter
befestigt, in welche die Gewindeschraube eingeschraubt ist. Der
bewegliche Kolben und die Mutter weisen ein Arbeitskolbenelement
auf, das in einem Zylinder hin und her bewegbar angebracht ist, und
eine Gewindeverbindung ist an dem distalen Ende des Kolbens, das
diesen mit der zu bewegenden Abtriebslast verbindet, vorgesehen.
Eine Keilstange ist an der Innenwand des Zylinders befestigt und
erstreckt sich in axialer Richtung. Eine Keilnut ist an der Außenwand
der Mutter vorgesehen und steht in gleitendem Eingriff mit der Keilstange,
um die Drehbewegung der Gewindeschraube in eine translatorische
Bewegung des Kolbens umzuwandeln.
-
Die
US 4,403,389 A beschreibt
eine Werkstückhalte-
und -tragvorrichtung, bei der ein Schlitten mit Hilfe eines Griffes
oder Schraubenschlüssels
bewegt wird. Um den Schlitten an einem beweglichen Pendelwagen zu
befestigen, ist in dem Gehäuse
ein Schlitz vorgesehen, durch den ein Bolzen den Schlitten mit dem
beweglichen Pendelwagen verbindet. Bei einer anderen Ausführungsform
ist eine Lasche mit Schrauben durch einen Schlitz an einem hin und her
fahrenden Pendelwagen angebracht.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes elektrisches
Stellglied vorzuschlagen, das es möglich macht, die Bewegung eines
Verschiebungselementes zu führen,
wobei jegliche Befürchtung
einer Verschlechterung der Antriebskraftübertragungsfunktion vermieden
wird. Außerdem
soll das Anhaften von Staub oder dgl. an einer Antriebskraftübertragungswelle
vermieden werden.
-
Diese
Aufgabe wird mit einem elektrischen Stellglied mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist ein elektrisches Stellglied vorgesehen,
bei dem die Antriebskraftübertragungswelle
eine Förderspindel
aufweist, und bei dem die Umwandlungsmittel eine Fördermutter
für den Eingriff
mit der Förderspindel
aufweisen, so dass das elektrische Stellglied eine einfache Anordnung
aufweist, was es möglich
macht, die Befürchtung
des Anhaftens von Staub oder dgl. an der Förderspindel und der Fördermutter
zu vermeiden.
-
Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist die Antriebskraftübertragungswelle
ringförmige
Kontaktkugellager auf, um eine Last auf das Verschiebungselement
in einer axialen Richtung der Antriebskraftübertragungswelle aufzunehmen.
Gemäß einer
noch weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind der Hauptstellgliedkörper, das
Zylinderelement und das Verschiebungselement aus Aluminium oder
Kunststoff geformt, so dass das elektrische Stellglied ein geringes
Gewicht hat und die Last auf den Motor reduziert wird.
-
Die
obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beispielhaft dargestellt ist.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt
einen vertikalen Schnitt, der ein elektrisches Stellglied gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung darstellt.
-
2 zeigt
einen Schnitt durch das elektrische Stellglied gemäß 1 entlang
einer Linie II-II in 1.
-
3 zeigt
einen Schnitt, der ein elektrisches Stellglied gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Zunächst wird
ein elektrisches Stellglied gemäß einer
ersten Ausführungsform
erläutert.
Wie in 1 dargestellt ist, umfasst das elektrische Stellglied 10 einen
länglichen
Körper
(Hauptstellgliedkörper) 12,
der so angeordnet ist, dass er sich in vertikaler Richtung erstreckt.
Eine Öffnung 14 ist
in dem Körper 12 entlang
seiner Längsrichtung
ausgebildet. Die Öffnung 14 steht
mit einem erweiterten Abschnitt 18, der einen vergrößerten Durchmesser
auf weist, durch einen abgestuften Abschnitt 16 in Verbindung. Ein
Ringelement 20 ist an dem abgestuften Abschnitt 16 befestigt.
Ein zylindrisches Befestigungselement 22 ist an einer Position
unterhalb des Ringelementes 20 eingesetzt. Ringförmige Kontaktkugellager 24a, 24b sind
in das Innere des Befestigungselementes 22 eingesetzt.
Die ringförmigen
Kontaktkugellager 24a, 24b sind zwischen dem Ringelement 20 und
einem nach innen vorstehenden Flansch 26, der an dem Befestigungselement 22 ausgebildet
ist, angeordnet und werden an ihren Außenflächen durch diese Elemente gehalten.
Ein radial nach außen
vorstehender Flansch 28 ist an dem Ende des Befestigungselementes 22 ausgebildet.
Der erweiterte Abschnitt 18 mit dem vergrößerten Durchmesser
wird durch den Flansch 28 verschlossen.
-
Ein
Motor 30, bspw. ein Schrittmotor oder ein Wechselstrom-Servomotor ist an
dem Befestigungselement 22 befestigt. Eine Förderspindel 36,
die als Antriebskraftübertragungswelle
dient, ist koaxial mit einer Drehwelle 32 des Motors 30 über ein
Kupplungselement 34 gekoppelt. Die Förderspindel 36 ist innerhalb
der Öffnung 14 so
angeordnet, dass sie sich in der vertikalen Richtung erstreckt.
Ringförmige Befestigungselemente 38a, 38b,
an denen Flansche ausgebildet sind, sind mit Hilfe einer Verriegelungsmutter 39 an
der Förderspindel 36 befestigt.
Tatsächlich
sind, wie sich einfach und deutlich aus 1 ergibt,
die Befestigungselemente 38a, 38b in einen Freiraum 40 zwischen
der Förderspindel 36 und
den ringförmigen
Kontaktkugellagern 24a, 24b eingesetzt, und die
Förderspindel 36 wird
in ihrer axialen Richtung durch die ringförmigen Kontaktkugellager 24a, 24b getragen.
Eine Fördermutter 42 steht
in Eingriff mit der Förderspindel 36.
Die Fördermutter 42 dient
als Umwandlungsmittel zur Umwandlung der Drehbewegung der Förderspindel 36 in
eine geradlinige Bewegung. Ein Sensor 44 (Magnet), der
so geformt ist, dass er eine ringförmige Gestalt aufweist, und
der zur Positionserfassung genutzt wird, ist an einem Teil des Außenumfangs
der Fördermutter 42 vorgesehen.
-
Ein
zylindrisches und längliches
Zylinderelement 46 ist in die Öffnung 14 eingesetzt.
Das Zylinderelement 46 umgibt die Förderspindel 36. Das
Zylinderelement 46 besteht bspw. aus Aluminium oder Kunststoff,
wobei sein eines Ende durch die Fördermutter 42 gehalten
wird. Das andere Ende des Zylinderelementes 46 steht durch
eine Öffnung
des Loches 14 zur Außenseite
des Körpers 12 vor.
Ein plattenförmiger
Ausleger (Verschiebungselement) 48 ist an dem anderen Ende
des Zylinderelementes 46 mit Hilfe von Schrauben 50 befestigt.
Ein Dämpfer 52 ist an
dem Ausleger 48 an einer Seite des Körpers 12 befestigt.
Der Dämpfer 52 dient
dazu, den Stoß auf den
Körper 12 zu
absorbieren, wenn die Förderspindel 36 an
ihrem vollständig
eingezogenen Zustand ankommt.
-
Ein
länglicher
und plattenförmiger
Gleittisch 54 ist mit dem Ausleger 48 verbunden.
Der Ausleger 48 und der Gleittisch 54 können aus
einem Material, wie Aluminium, geformt sein. Wenn sie aber bspw. aus
Kunststoff, wie Polyimidharz oder Polyacetal geformt sind, haben
sie ein geringes Gewicht, so dass es möglich ist, die Last auf den
Motor 30 zu verringern. Der Körper 12 oder andere
Komponenten können
aus Aluminium oder Kunststoff geformt sein. Ein Schienenelement 56 ist
an dem Gleittisch 54 entlang dessen Längsrichtung mit Hilfe von Schrauben 58 an einer
dem Körper 12 gegenüberliegenden
Oberfläche
des Gleittisches 54 befestigt. Ein Stopper 68 ist an
einem Ende des Schienenelementes 56 vorgesehen. Führungselemente 60a, 60b für den gleitenden Eingriff
mit dem Schienenelement 56 sind an dem Körper 12 befestigt.
Dadurch wird ein Führungsmittel durch
das Schienenelement 56 und die Führungselemente 60a, 60b gebildet.
-
Eine
Nut 62 erstreckt sich von einer Position, an der das eine
Führungselement 60a endet,
zu dem Motor 30, entlang einer Oberfläche des Körpers 12, die dem
Gleittisch 54 gegenüberliegt.
Ein Dämpfer 66 ist
an einem vorderen Ende der Nut 62 über ein Befestigungselement 64 befestigt.
Der Dämpfer 66 schlägt an dem
Stopper 68 an und absorbiert den Stoß auf den Körper 12, wenn der
Gleittisch 54 so weit wie möglich nach oben verschoben
ist.
-
Wie
in 2 dargestellt ist, sind Nuten 70a bis 70d entlang
von Seitenflächen
des Körpers 12 ausgebildet.
Magnetische Erfassungsschalter 72a bis 72d sind
an festgelegten Positionen in den Nuten 70a bis 70d vorgesehen.
Nuten 74a, 74b mit im Wesentlichen T-förmigem Querschnitt
sind entlang einer Seitenfläche
des Körpers 12 ausgebildet.
Ein nicht dargestelltes Befestigungselement oder dgl. steht in Eingriff
mit den Nuten 74a, 74b, so dass das elektrische
Stellglied 10 an einer Produktionsvorrichtung oder dgl.
zum Zwecke der Verwendung angebracht ist.
-
Das
elektrische Stellglied 10 gemäß der ersten Ausführungsform
ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend
wird seine Betriebsweise erläutert.
-
Wenn
der Motor 30 durch Einschalten einer nicht dargestellten
Stromquelle betrieben wird, wird die Förderspindel 36 durch
das Kupplungselement 34 gedreht. Dementsprechend wird die
Drehbewegung des Motors 30 mit Hilfe des Eingriffs zwischen der
Förderspindel 36 und
der Fördermutter 42 in
die geradlinige Bewegung umgewandelt. Dadurch wird die Fördermutter 42 in
Richtung eines Pfeils A verschoben. Als Folge hiervon wird der Gleittisch 54 entsprechend
der Drehung des Motors 30 in Richtung des Pfeils A entlang
der Führungselemente 60a, 60b bewegt.
Bei dieser Ausführungsform
ist das offene Ende der Öffnung 14 durch
das zylindrische Element 46 verschlossen. Außerdem wird
die Förderspindel 36 durch
das zylindrische Element 46 umgeben und steht nicht nach
außen
vor. Dadurch kann die Förderspindel 36 vor
dem Anhaften von Staub oder dgl. geschützt werden.
-
Eine
Kraft wird auf den Ausleger 48 in einer Richtung aufgebracht,
um entsprechend der Drehung des Motors 30 eine Drehung
zu vollziehen. Der Ausleger 48 wird jedoch mit Hilfe des
Schienenelementes 56 und der Führungselemente 60a, 60b an einer
Drehung gehindert.
-
Während des
Verschiebungsvorgangs des Zylinderelementes 46 in Richtung
des Pfeils A legt der Stopper 68 an dem Dämpfer 66 an,
so dass die Endposition nach Verschiebung des Auslegers 48 reguliert
wird. Außerdem
absorbiert der Dämpfer 66 den
Stoß,
der beim Anschlag des Stopper 68 erzeugt wird.
-
Wenn
andererseits der Motor 30 in eine Richtung entgegen der
oben beschriebenen gedreht wird, indem ein nicht dargestelltes Schaltmittel
betätigt
wird, wird das Zylinderelement 46 in einer Richtung eines
Pfeils B bewegt. Bei diesem Vorgang schlägt der Dämpfer 52 an dem Ende
des Körpers 12 an,
so dass die Endposition des Auslegers 48 reguliert wird.
Außerdem
absorbiert der Dämpfer 52 den Stoß, der erzeugt
wird, wenn der Ausleger 48 an dem Körper 12 anschlägt.
-
Gemäß der ersten
Ausführungsform
wird die Antriebskraftübertragungswelle
von dem Zylinderelement umgeben, so dass die Antriebskraftübertragungswelle
frei von Anhaften von Staub oder dgl. ist. Dadurch besteht keine
Befürchtung
einer Verschlechterung der Antriebskraftübertragungsfunktion, die andernfalls
durch Staub oder dgl. bewirkt würde,
der zwischen den Komponenten eingeklemmt wird. Außerdem verhindert
das Führungsmittel
eine Drehung des Verschiebungselementes, die andernfalls durch die
Drehung des Motors bewirkt würde. Dementsprechend
kann das elektrische Stellglied dazu dienen, ein Werkstück in stabiler
Weise zu transportieren, wobei es einfach gehalten und versorgt
werden kann. Außerdem
ist der Gleittisch mit dem Verschiebungs element verbunden, so dass auch
der Effekt erreicht wird, dass ein Werkstück einfach transportiert werden
kann.
-
3 zeigt
ein elektrisches Stellglied 80 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform
werden die gleichen Komponenten oder Teile wie die des elektrischen
Stellgliedes 10 gemäß der ersten
Ausführungsform
durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet und auf ihre detaillierte
Beschreibung wird verzichtet. Bei der ersten Ausführungsform
ist die Drehwelle 32 des Motors 30 über das
Kupplungselement 34 mit der Förderspindel 36 gekoppelt.
Bei der zweiten Ausführungsform
sind jedoch die Drehwelle 32 des Motors 30 und
die Förderspindel 36 zu
einer Einheit integriert. Dadurch ist es möglich, die Zahl der Teile zu
reduzieren und die Produktionskosten zu senken. Die Zahl der Teil
kann weiter dadurch reduziert werden, dass der Ausleger 48 und
der Gleittisch 54 in eine Einheit integriert werden.
-
Ein
nicht dargestelltes Mikro-Fotoelement, das einen lichtaussendenden
Abschnitt und einen lichtempfangenden Abschnitt aufweist, um als
Sensor für
die Rückführung des
Zylinderelementes 46 zu der Heimatposition zu dienen, kann
an dem Befestigungselement 22 angebracht sein. Andererseits kann
ein nicht dargestelltes plattenförmiges
Element an der Fördermutter 42 angebracht
sein. Bei dieser Anordnung kann die Heimatposition des Zylinderelementes 46 durch
Verschieben und Einsetzen des plattenförmigen Elementes in eine Lücke zwischen dem
lichtaussendenden Abschnitt und dem lichtempfangenden Abschnitt
des Mikro-Fotoelementes erfasst werden.
-
Außerdem kann
eine nicht dargestellte elektromagnetische Bremse an dem Ende der
Förderspindel 36 vorgesehen
sein. Bei dieser Anordnung kann die Bewegungsgeschwindigkeit des
Gleittisches 54 bei Bedarf gesteuert werden.