DE10302897A1

DE10302897A1 - Linearstellglied

Info

Publication number: DE10302897A1
Application number: DE10302897A
Authority: DE
Inventors: Toshio Satou; Yoshiteru Ueno; Yoshihiro Toshimori; Akira Tadano
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2023-01-25
Also published as: US6832541B2; KR100503288B1; JP2003222104A; KR20030066375A; DE10302897B4; US20030140782A1

Abstract

Ein Linearstellglied umfasst einen Kolben (46), der in einem Stellgliedkörper (12) vorgesehen und durch ein Druckfluid verschiebbar ist, einen Gleittisch (20), der integral mit dem Kolben (46) verbunden und linear verschiebbar ist, eine Stange (58), die mit dem Gleittisch (20) in Eingriff steht und einen Schaftabschnitt (62) aufweist, welcher in eine Eingriffsöffnung (52) des Kolbens (46) eingesetzt ist, Endblöcke (16a, 16b), die mit Enden des Stellgliedkörpers (12) verbunden sind, und Stopper (70a, 70b), die an Endflächen der Endblöcke (16a, 16b) vorgesehen sind und einen Verschiebungsweg des Gleittisches (20) einstellen (Fig. 2).

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Linearstellglied zur Durchführung einer hin und her gehenden Bewegung eines Gleiters in einer Axialrichtung eines Stellgliedkörpers durch die Zufuhr eines Druckfluides von Fluideinlass-/auslassanschlüssen.
Herkömmlicherweise werden Linearstellglieder als Mittel zum Transport eines Werkstückes oder dgl. eingesetzt.
Bspw. beschreibt die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 2607486 ein herkömmliches Linearstellglied. Wie in Fig. 13 dargestellt ist, umfasst das Linearstellglied 1 ein Paar von Zylinderkammern 3a, 3b, die in einem Hauptzylinderkörper 2 ausgebildet sind. Ein Langloch 4, das mit den Zylinderkammern 3a, 3b in Verbindung steht, tritt von der oberen Fläche des Hauptzylinderkörpers 2 zu der unteren Fläche des Hauptzylinderkörpers 2 durch, wobei es senkrecht zu der Achse des Hauptzylinderkörpers 2 verläuft. Ein Paar voneinander unabhängiger Kolben 5a, 5b ist gleitend in die Zylinderkammer 3a bzw. 3b eingesetzt. Eine Stange 6, die von einem unteren Bereich des Hauptzylinderkörpers 2 in Vertikalrichtung eingesetzt ist, ist zwischen dem Paar von Kolben 5a, 5b angeordnet.
Die Stange 6 ist integral mit einem Tisch 7 verbunden, der in Axialrichtung verschiebbar an der oberen Fläche des Hauptzylinderkörpers 2 angeordnet ist. Endabdeckungen 8a, 8b, welche die Zylinderkammern 3a, 3b verschließen, sind an gegenüberliegenden Enden des Zylinderkörpers 2 angebracht.
Im Falle des Linearstellgliedes 1 gemäß dem oben beschriebenen Stand der Technik wird jedoch gefordert, dass die Zahl der Teile verringert wird, um die Kosten des Linearstellgliedes 1 zu reduzieren und den Zusammenbau zu erleichtern.
Außerdem tritt das Langloch 4 bis zu der unteren Fläche des Hauptzylinderkörpers 2 durch, wobei es an der unteren Fläche offen ist. Daher kann Staub oder dgl. von außen über das Langloch 4 in die Zylinderkammern 3a, 3b eintreten. Außerdem wird Staub oder dgl., der in den Zylinderkammern 3a, 3b erzeugt wird, über das Langloch 4 nach außen abgeführt.
Die inneren Umfangsflächen der Zylinderkammern 3a, 3b können durch Finishen bearbeitet werden, um den Gleitwiderstand der äußeren Umfangsflächen der gleitenden Kolben 5a, 5b zu reduzieren. Die Bearbeitung beim Finishen ist jedoch kompliziert, sodass die Verarbeitungskosten erhöht werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Linearstellglied vorzuschlagen, das einen einfachen Aufbau aufweist und preiswert hergestellt werden kann. Ferner soll der Zusammenbau des Linearstellgliedes erleichtert werden.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Linearstellgliedes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2.
Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2.
Fig. 5 ist ein Schnitt, der einen Zustand darstellt, in welchem ein Gleittisch von dem in Fig. 1 dargestellten Linearstellglied entfernt wurde.
Fig. 6 ist ein vergrößerter Teilschnitt, der einen Kolben darstellt, welcher mit einem Schaftabschnitt in eine Eingriffsöffnung eingesetzt ist.
Fig. 7 ist eine Ansicht des Linearstellgliedes gemäß Fig. 1 von unten.
Fig. 8 ist ein Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 2.
Fig. 9 ist ein Schnitt durch ein Linearstellglied als Vergleichsbeispiel zu dem Linearstellglied gemäß Fig. 8.
Fig. 10 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Zustandes, bei welchem der Gleittisch von dem Linearstellglied gemäß Fig. 1 entfernt wurde.
Fig. 11 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Stange und des Kolbens des Linearstellgliedes.
Fig. 12 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Gleittisches des Linearstellgliedes gemäß Fig. 10.
Fig. 13 ist ein Längsschnitt durch ein Linearstellglied gemäß dem Stand der Technik.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Linearstellglied gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Linearstellglied 10 umfasst im Wesentlichen einen Stellgliedkörper (Grundkörper) 12, der als rechteckiger Parallelepiped ausgebildet ist, ein Paar von Endblöcken 16a, 16b, die in Axialrichtung des Stellgliedkörpers 12 durch Schrauben 14 mit beiden Enden des Stellgliedkörpers 12 verbunden sind, und einen Gleittisch (Gleiter) 20, welcher eine geradlinig hin und her gehende Bewegung entlang eines Führungsabschnittes 18 durchführt, der integral mit dem Stellgliedkörper 12 ausgebildet ist und an der oberen Fläche des Stellgliedkörpers 12 vorsteht.
Im Wesentlichen halbelliptische Ausschnitte 22 sind an vier Positionen an der oberen Fläche des Stellgliedkörpers 12 ausgebildet. Befestigungsöffnungen 24, die von der oberen Fläche des Stellgliedkörpers 12 zu der Bodenfläche des Stellgliedkörpers 12 durchtreten, sind in den Ausschnitten 22 ausgebildet (vgl. Fig. 5 und 8). Eine im Wesentlichen elliptische Öffnung 26, durch welche eine Stange 58 in später beschriebener Weise verschiebbar ist, ist an der oberen Fläche des Stellgliedkörpers 12 ausgebildet (vgl. Fig. 2 und 10).
Außerdem ist, wie in Fig. 2 dargestellt, in dem Stellgliedkörper 12 entlang der Axialrichtung des Stellgliedkörpers 12 eine Durchgangsöffnung 28 ausgebildet, welche einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist und mit der elliptischen Öffnung 26 in Verbindung steht. Wie in Fig. 7 dargestellt ist, sind eine im Wesentlichen elliptische Positionierungsöffnung 30a und eine im Wesentlichen kreisförmige Positionierungsöffnung 30b auf der gleichen Achse wie die Achse des Stellgliedkörpers 12 an der Bodenfläche des Stellgliedkörpers 12 ausgebildet. Die Anordnung der Positionierungsöffnungen 30a, 30b ist möglich, um das Linearstellglied 10 durch Positionierungsstifte oder dgl. (nicht dargestellt), welche in einer nicht dargestellten Ebene vorgesehen sind, zuverlässig zu positionieren, bspw. wenn das Linearstellglied 10 auf der nicht dargestellten Ebene angebracht wird.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist ein Schienenelement 34 an der Seitenfläche des Stellgliedkörpers 12 über Schrauben 36 angebracht, welche in Gewindeöffnungen 35 (vgl. Fig. 10) des Stellgliedkörpers 12 eingreifen. Zwei Streifen von Sensorbefestigungsnuten 32a, 32b, die sich im Wesentlichen parallel in Axialrichtung des Schienenelementes 34 erstrecken, sind an dem Schienenelement 34 ausgebildet.
Eine Vertiefung 38 mit dreieckigem Querschnitt ist in Axialrichtung des Schienenelementes 34 an der Seitenfläche, die der Seitenfläche des Schienenelementes 34 mit den Sensorbefestigungsnuten 32a, 32b gegenüberliegt, ausgebildet (vgl. Fig. 3 und 4).
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, sind Gewindeöffnungen 40a, 40b in Axialrichtung des Stellgliedkörpers 12 in den Endblöcken 16a, 16b ausgebildet. Die Gewindeöffnungen 40a, 40b werden durch Stopfen 42a, 42b, die Schraubgewinde aufweisen, verschlossen.
Die Gewindeöffnungen 40a, 40b stehen in später beschriebener Weise mit Fluideinlass-/auslassöffnungen 66a, 66b in Verbindung. Außerdem stehen die Gewindeöffnungen 40a, 40b über Öffnungen 44a, 44b, die in den Endblöcken 16a, 16b zu den Druckkammern 77a, 77b hin ausgebildet sind, mit der Durchgangsöffnung 28 in Verbindung. Der Durchmesser der Öffnungen 44a, 44b ist kleiner als der Durchmesser der Gewindeöffnungen 40a, 40b. Die Öffnungen 44a, 44b sind in Axialrichtung der Gewindeöffnungen 40a, 40b ausgebildet.
Ein Paar zylindrischer Elemente 45a, 45b ist in die Durchgangsöffnung 28 des Stellgliedkörpers 12 in Bereichen, die von der elliptischen Öffnung 26 zu den Endblöcken 16a bzw. 16b reichen, eingesetzt. Die zylindrischen Elemente 45a, 45b sind dünnwandig ausgebildet und so eingepasst (eingepresst), dass ihre Enden um festgelegte Längen in die Endblöcke 16a, 16b vorstehen.
Die Positionierungsöffnungen 30a, 30b des Stellgliedkörpers 12 werden durch die zylindrischen Elemente 45a, 45b verschlossen. Daher wird Staub oder dgl., der von außen in den Stellgliedkörper 12 eintritt, daran gehindert, in die Durchgangsöffnung 28 einzutreten und den Gleitwiderstand eines Kolbens 46 zu erhöhen. Außerdem wird Staub oder dgl., der in der Durchgangsöffnung 28 erzeugt wird, an einem Austreten durch die Positionierungsöffnungen 30a, 30b gehindert.
In Fig. 8 ist ein Vertikalschnitt des Linearstellgliedes 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, während im Gegensatz dazu Fig. 9 einen Vertikalschnitt durch ein Vergleichsstellglied darstellt. Die gleichen Aufbauelemente des Vergleichslinearstellgliedes gemäß Fig. 9 wie bei dem erfindungsgemäßen Linearstellglied 10 werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Im Falle des Vergleichsstellgliedes gemäß Fig. 9 ist die Wanddicke A zwischen der Durchgangsöffnung 28 und dem Bereich in der Nähe der Bodenfläche des Stellgliedkörpers 12 im Vergleich mit den Wanddicken zwischen der Durchgangsöffnung 38 und den anderen Bereichen des Stellgliedkörpers 12 dünn ausgebildet. Ist die Positionierungsöffnung 31a (31b) an der Bodenfläche des Stellgliedkörpers 12 entlang der Achse der Bodenfläche ausgebildet, dann tritt die Positionierungsöffnung 31a (31b) zu der Durchgangsöffnung 28 durch, und das Druckfluid, das der Durchgangsöffnung 28 zugeführt wird, kann über die Positionierungsöffnung 31a (31b) nach außen lecken.
Aus diesem Grund ist bei dem Vergleichsstellglied gemäß Fig. 9 die Positionierungsöffnung 31a (31b) an einer Position ausgebildet, die um einen festgelegten Abstand von der Achse des Stellgliedkörpers 12 beabstandet ist, wo die Wanddicke größer ist als die Wanddicke A.
Beim Anbringen des Linearstellgliedes tritt dann jedoch eine Orientierung auf, da die Positionierungsöffnung 31a (31b) nicht auf der gleichen Achse wie die Achse des Stellgliedkörpers 12 angeordnet ist. Daher ist es kompliziert, die Position eines nicht dargestellten Positionierungsstiftes oder dgl., der an einer Ebene, auf welcher der Stellgliedkörper 12 angebracht wird, vorgesehen ist, einzustellen.
Im Gegensatz dazu ist bei dem Linearstellglied 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, die Positionierungsöffnung 30a (30b) durch das zylindrische Element 45a (45b), das in der Durchgangsöffnung 28 vorgesehen ist, verschlossen, wenn die Positionierungsöffnung 30a (30b) auf der gleichen Achse ausgebildet ist wie der Stellgliedkörper 12. Dementsprechend wird die Luftdichtigkeit in der Durchgangsöffnung 28 zuverlässig beibehalten.
Wenn die Positionierungsöffnungen 30a, 30b, wie in Fig. 7 gezeigt, an im Wesentlichen zentralen Bereichen der Bodenfläche des Stellgliedkörpers 12 auf der gleichen Achse ausgebildet sind wie der Stellgliedkörper 12 kann die Form des Stellgliedkörpers 12 relativ zu der Mittellinie durch die Mitte der jeweiligen Positionierungsöffnungen 30a, 30b symmetrisch gestaltet werden. Daher ist es nicht notwendig, die Befestigungsorientierung zu berücksichtigen, wenn der Stellgliedkörper 12 relativ zu den nicht dargestellten Positionierungsstiften auf der Ebene angebracht wird. Daher kann die Positionierung des Stellgliedkörpers 12 bequem durchgeführt werden.
Der im Wesentlichen zylindrische Kolben 46, der in Axialrichtung des Stellgliedkörpers 12 (in Richtung des Pfeils X oder in Richtung des Pfeils Y in Fig. 2) durch das Druckfluid, das den Druckkammern 77a, 77b zugeführt wird, bewegt wird, ist in den zylindrischen Elementen 45a, 45b angeordnet.
Beim Stand der Technik wurde die innere Umfangsfläche der Durchgangsöffnung 28 einer Finishbearbeitung unterzogen, um den Gleitwiderstand des Kolbens 46 zu verringern. Wenn dagegen die zylindrischen Elemente 45a, 45b, die aus metallischem Material bestehen und im Wesentlichen zylindrisch ausgeformt sind, passend in die Durchgangsöffnung 28 eingesetzt werden, ist es nicht notwendig, die innere Umfangsfläche der Durchgangsöffnung 28 einer Finishbearbeitung zu unterziehen. Dementsprechend ist es nicht notwendig, die Schritte der Finishbearbeitung, die kompliziert sind und erhebliche Kosten verursachen, durchzuführen. Somit kann die Herstellungszeit des Linearstellgliedes 10 verkürzt werden.
Wie in den Fig. 2 und 11 dargestellt ist, sind Flanschabschnitte 48a, 48b, die im Wesentlichen zu den inneren Umfangsdurchmessern der zylindrischen Elemente 45a, 45b äquivalente Durchmesser aufweisen, an beiden Enden des Kolbens 46 ausgebildet. Die Flanschabschnitte 48a, 48b gleiten entlang der inneren Umfangsfläche der zylindrischen Elemente 45a, 45b. Dichtelemente 50 sind in Ringnuten angebracht, die an den äußeren Umfangsflächen der Flanschabschnitte 48a, 48b ausgebildet sind. Die äußeren Umfangsflächen der Dichtelemente 50 liegen gegen die inneren Umfangsflächen der zylindrischen Elemente 45a, 45b an und gewährleisten die Luftdichtigkeit der Druckkammern 77a, 77b.
Einstellöffnungen 41a, 41b mit nicht kreisförmigem (bspw. sechseckigem) Querschnitt sind an im Wesentlichen zentralen Bereichen der beiden Endflächen 53a, 53b des Kolbens 46 ausgebildet. Wenn der Kolben 46 in die zylindrischen Elemente 45a, 45b eingesetzt ist, wird der Kolben 46 in Umfangsrichtung der zylindrischen Elemente 45a, 45b entlang der inneren Umfangsflächen der zylindrischen Elemente 45a, 45b gedreht, indem ein nicht dargestelltes Werkzeug in die Einstellöffnungen 51a, 51b eingesetzt und gedreht wird. Daher ist es, wenn die Stange 58, welche integral mit dem Gleittisch 20 verbunden ist, in später beschriebener Weise in eine Eingriffsöffnung 52 eingesetzt wird, möglich, die Position der Stange 58 und die Position der Eingriffsöffnung 52 in Umfangsrichtung des zylindrischen Elementes 45a, 45b zuverlässig und bequem einzustellen. Wenn der Gleittisch 20 mit dem Kolben 46 zusammengesetzt wird, kann dementsprechend ein Schaft 62 der Stange 58 einfach in die Eingriffsöffnung 52 eingesetzt werden.
Die Eingriffsöffnung 52 ist an dem im Wesentlichen zentralen Bereich des Kolbens 46 so ausgebildet, dass sie in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Axialrichtung des Kolbens 46 durchtritt. Führungsöffnungen 54, die Durchmesser festgelegter Größe aufweisen, sind an beiden Enden der Eingriffsöffnung 52 in Axialrichtung der Eingriffsöffnung 52 ausgebildet. Die Führungsöffnungen 54 sind als Paar auf beiden Seiten in Axialrichtung der Eingriffsöffnung 52 ausgebildet. Wenn die Stange 58 in die Führungsöffnungen 54 eingesetzt wird, kann dadurch die Stange 58 einfacher in die Führungsöffnungen 54 eingesetzt werden.
Wie in Fig. 6 dargestellt ist, weist die Eingriffsöffnung 52 einen im Wesentlichen elliptischen Querschnitt auf. Die Größe C in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Axialrichtung des Kolbens 46 ist etwas größer als die Größe B in Axialrichtung des Kolbens 46 (B > C).
Bspw. wenn der Kolben 46 und der Gleittisch 20 verschoben werden, verschieben sich die Achsen des Kolbens 46 und/oder des Gleittisches 20 und stimmen in manchen Fällen nicht miteinander überein. In einer solchen Situation kann der Tisch 7, bei dem die Stange 6, wie in Fig. 13 gezeigt, integral mit den konventionellen Kolben 5a, 5b verbunden ist, aufgrund des Gleitwiderstandes, der an nicht dargestellten Führungsnuten des Tisches 7 erzeugt wird, nicht gleichmäßig auf Führungsnuten eines nicht dargestellten Führungsabschnittes und zwischen Kugellagern verschoben werden.
Bei der vorliegenden Erfindung hat die Eingriffsöffnung 52 den um Wesentlichen elliptischen Querschnitt, um ein Spiel zwischen der Eingriffsöffnung 52 und dem Schaftabschnitt 62 der Stange 58 zu schaffen. Auch wenn der Gleittisch 20 und der Kolben 46 nicht auf derselben Achse verschoben werden, kann dementsprechend die Abweichung der Verschiebung zwischen dem Gleittisch 20 und dem Kolben 46 durch das Spiel der Stange 58, die mit dem Gleittisch 20verbunden ist, absorbiert werden. Als Folge hiervon wird bei der Verschiebung des Gleittisches 20 kein Gleitwiderstand erzeugt und es ist möglich, eine gleichmäßige Verschiebung des Gleittisches 20 zu gewährleisten.
Die Abweichung der Verschiebung zwischen dem Gleittisch 20 und dem Kolben 46 wird vor allem in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Axialrichtung des Kolbens 46 erzeugt. Daher ist die Eingriffsöffnung 52 so ausgebildet, dass die Größe C in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Achse etwas größer ist als die Größe B in der Axialrichtung des Kolbens 46 (B < C).
Alternativ kann der Aufbau so gewählt werden, dass die Größe B in Axialrichtung des Kolbens 46 genauso groß ist wie die Größe G in Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Achse (B = C).
Der Kolben 46, der aus einem Kunstharz- oder Kunststoffmaterial besteht, weist eine Vielzahl von Rippen 56 auf, die durch Spritzgießen oder dgl. einstückig ausgebildet sind. Die Rippen 56 stehen um festgelegte Längen radial nach außen vor und sind voneinander um festgelegte Winkel in Umfangsrichtung des Kolbens 46 beabstandet (vgl. Fig. 3 und 11). Wenn die Rippen 56 an der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 46 vorgesehen sind, ist es möglich, jegliche Deformation zu vermeiden, die ansonsten bewirkt würde, wenn der Kolben 46 durch Kunststoffformen hergestellt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung liegen die Umfangsflächen der zylindrischen Elemente 45a, 45b gegen die Rippen 56 an, anders als bei einem Fall, bei welchem die inneren Umfangsflächen der zylindrischen Elemente 45a, 45b an der gesamten äußeren Umfangsfläche des Kolbens 46 anliegen. Dadurch kann ein geringes Gewicht des äußeren Umfangsbereiches des Kolbens 46 realisiert werden.
Außerdem liegen nur die Seitenflächen der Rippen 56 an den inneren Umfangsflächen der zylindrischen Elemente 45a, 45b an. Dementsprechend ist es möglich, den Gleitwiderstand bei der Verschiebung des Kolbens 46 zu reduzieren.
Der Kolben 46 ist jedoch nicht auf Kunstharz- oder Kunststoffmaterial beschränkt. Er kann vielmehr auch durch Metallspritzgießen, Metallgießen oder dgl. hergestellt werden. Wenn die Eingriffsöffnung 52 des Kolbens 46 durch spanende Bearbeitung hergestellt wird, ist die Bearbeitung aufwändig. Wenn der Kolben 46 stattdessen durch Urformen, bspw. Gießen, hergestellt wird, kann der Kolben 46 preiswert und bequem hergestellt werden.
Der Kolben 46 ist auch nicht auf die säulenförmige Gestalt eingeschränkt. Er kann vielmehr eine Vielzahl von Formen aufweisen, solange ein längliches Element ausgebildet wird.
Wie in Fig. 11 dargestellt ist, ist ein im Wesentlichen scheibenförmiger Kopf 60 an einem Ende der Stange 58, die aus metallischem Material besteht, ausgebildet. Ein Schaftabschnitt 52, dessen Durchmesser im Vergleich zu dem Kopf 60 reduziert ist, ist an dem anderen Ende der Stange 58 ausgebildet. Ein Gewinde 64 ist zwischen dem Kopf 60 und dem Schaftabschnitt 62 ausgebildet und steht in Gewindeeingriff mit einer Stangenbefestigungsöffnung 86 des Gleittisches 20. Dadurch können der Gleittisch 20 und die Stange 58 integral miteinander verbunden werden.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, wird der Schaftabschnitt 62 über die elliptische Öffnung 26 des Führungsabschnittes 18 in die Eingriffsöffnung 52 des Kolbens 46 eingesetzt. Dies bedeutet, dass die Stange 58 in einem Zustand ist, in dem sie in Axialrichtung des Kolbens 46 relativ zu dem Kolben 46 befestigt ist. Das Spiel wird zwischen dem Schaftabschnitt 62 und der Eingriffsöffnung 52 ausgebildet, indem die Stange 58 so geformt wird, dass der Durchmesser des Wellenabschnittes 62 der Stange 58 etwas kleiner ist als der Durchmesser der Eingriffsöffnung 52. Aufgrund dieses Spieles ist es einfach, die Stange 58 über die Führungsöffnung 54 in die Eingriffsöffnung 52 einzusetzen, wenn der Gleittisch 20 mit dem Kolben 46 zusammengesetzt wird.
Die Fluideinlass-/auslassanschlüsse 66a, 66b sind an den Seitenflächen der Endblöcke 16a, 16b ausgebildet, welche mit dem Stellgliedkörper 12 verbunden sind (vgl. Fig. 10). Die Fluideinlass-/auslassanschlüsse 66a, 66b stehen mit dem Inneren der Gewindeöffnungen 40a, 40b über Verbindungsdurchgänge 68a, 68b in Verbindung (vgl. Fig. 2).
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, stehen Stopper 70a, 70b zum Einstellen des Verschiebungsweges des Gleittisches 20 in Gewindeeingriff mit ersten Endflächen der Endblöcke 16a, 16b. Der Verschiebungsweg des Gleittisches 20 wird durch Vergrößern/Verringern der Einschraubtiefe der Stopper 70a, 7Db eingestellt. Die Verschiebung der Stopper 70a, 70b wird über Verriegelungsmuttern 72a, 72b reguliert, die in Gewindeeingriff mit den Stoppern 70a, 70b stehen.
Der Stoß, der auf den Gleittisch 20 ausgeübt wird, wenn dieser an den Stoppern 70a, 70b anschlägt, wird durch Pufferelemente 74 (vgl. Fig. 10) verringert, die an den Endflächen der Endabdeckung 82a, 82b gegenüber den Stoppern 70a, 70b angebracht sind.
Eine Vielzahl von Kugellagern 76, die der sanft hin und her gehenden Bewegung des Gleittisches 20 dienen, sind an Gleitbereichen zwischen dem Gleittisch 20 und dem Führungsabschnitt 18 angeordnet. Die Kugeln der Kugellager 76 zirkulieren in später beschriebener Weise durch Zirkulierungsöffnungen 93a, 93b, wobei sie entlang von Spurnuten 78a, 78b, die gegenüberliegend an den inneren Wandflächen des Führungsabschnittes 18 bzw. des Gleittisches 20 ausgebildet sind, rollen (vgl. Fig. 3 und 12).
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, werden die Druckkammern 77a, 771b, deren Durchmesser dem des Kolbens 46 entspricht, durch die Endflächen 53a, 53b des Kolbens 46 und die Endblöcke 16a bzw. 16b festgelegt. Die Druckkammern 77a, 77b stehen mit den Öffnungen 44a, 44b der Endblöcke 16a bzw. 16b in Verbindung. Wenn das Druckfluid über die Öffnung 44a, 44b in die Druckkammer 77a, 77b eingeführt wird, drückt das Druckfluid gegen die Endfläche 53a, 53b des Kolbens 46. Dadurch wird der Kolben 46 gleitend entlang der inneren Umfangsflächen der zylindrischen Elemente 45a, 45b des Stellgliedkörpers 12 verschoben. Wenn der Kolben 46 entlang der inneren Umfangsflächen der zylindrischen Elemente 45a, 45b bewegt und verschoben wird, vollzieht der Gleittisch 20 durch die Stange 58, welche in die Eingriffsöffnung des Kolbens 46 eingesetzt ist, seine hin und her gehende Bewegung in Axialrichtung des Stellgliedkörpers 12 (in Richtung des Pfeils X oder Y in Fig. 2).
Wie in Fig. 12 dargestellt ist, hat der Gleittisch 20 einen Tischblock 79 mit im Wesentlichen U-förmigem Querschnitt und ein Paar von Endabdeckungen 82a, 82b sowie ein Paar von Abstreifern 84a, 84b, welche an beiden Enden des Tischblockes 79 in Verschiebungsrichtung des Tischblockes 79 über Gewindeelemente 80 angebracht sind.
Die Stangenbefestigungsöffnung 86 ist an einem im Wesentlichen zentralen Bereich der oberen Fläche des Tischblockes 79 ausgebildet. Die Stangenbefestigungsöffnung 86 umfasst einen im Durchmesser erweiterten Abschnitt 88, der im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweist wie der Kopf 60 der Stange 58 an der oberen Fläche, und ein Gewinde 90, das einen kleineren Durchmesser aufweist als der im Durchmesser erweiterte Abschnitt 88, und das mit der Stange 58 in Eingriff steht. Die Tiefe des im Durchmesser erweiterten Abschnittes 88 ist so gewählt, dass der Kopf 60 der Stange 58 von der oberen Fläche des Tisches 20 nicht nach außen vorsteht, wenn der Kopf 60 der Stange 58 in dem Abschnitt 88 aufgenommen ist.
Positionierungsöffnungen 91a, 91b, die auf einer geraden Linie in Axialrichtung des Tischblockes 79 angeordnet sind, sind von der Stangenbefestigungsöffnung 86 um festgelegte Abstände beabstandet an der oberen Fläche des Tischblockes 79 ausgebildet. Werkstückbefestigungsöffnungen 92 sind an vier Positionen an beiden Seiten vorgesehen, wobei sie um festgelegte Abstände von den Positionierungsöffnungen 91a, 91b entfernt sind. Wenn ein nicht dargestelltes Werkstück über Bolzen oder dgl. angebracht wird, kann das Werkstück durch nicht dargestellte Positionierungsstifte leicht positioniert werden.
Die Zirkulationsöffnungen 93a, 93b sind in Verschiebungsrichtung des Tischblockes 79 durch den Tischblock 79 hindurch ausgebildet. Die Kugeln der Kugellager 76 rollen entlang der Spurnuten 78a, 78b und zirkulieren durch die Zirkulationsöffnungen 93a, 93b. Ein Paar von Rückführungen 94a, 94b, welche beim Rollen der Kugeln den Übergang zwischen den Spurnuten 78a, 78b und den Zirkulationsöffnungen 93a, 93b überbrücken, sind an den Endflächen des Tischblockes 79 vorgesehen.
Andererseits ist, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, ein Magnet 98, der durch eine Befestigung 96 mit im Wesentlichen U-förmigem Querschnitt gehalten wird, an der Seitenfläche des Tischblockes 79 so vorgesehen, dass der Magnet 98 der Vertiefung 38 des Schienenelementes 34 zugewandt ist. Die Befestigung 96 wird durch Gewindeeingriff von Gewindeelementen 100 in Gewindelöcher 106 des Tischblockes 79 befestigt.
Das magnetische Feld des Magneten 98, der gemeinsam mit dem Tischblock 79 verschoben wird, wird durch einen nicht dargestellten Sensor erfasst, der in der Sensorbefestigungsnut 32a, 32b angebracht ist. Dementsprechend kann die Position des Gleittisches 20 detektiert werden.
Das Linearstellglied 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden seine Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise erläutert.
Zunächst wird der Zusammenbau des Gleittisches 20, des Kolbens 46 und der Stange 58 erläutert.
Wie in Fig. 10 dargestellt ist, werden die Stange 58 und der Gleittisch 20 integral verbunden, indem die Stange 58 in die Stangenbefestigungsöffnung 86, die an dem im Wesentlichen zentralen Bereich des Gleittisches 20 angeordnet ist, von oben eingesetzt und eingeschraubt wird. Hierbei wird der Kopf 60 der Stange 58 in dem erweiterten Abschnitt 88 der Stangenbefestigungsöffnung 86 aufgenommen. Daher steht der Kopf 60 der Stange 58 von der oberen Fläche des Gleittisches 20 nicht nach außen vor (vgl. Fig. 2 und 3).
Anschließend wird die Stange 58, die integral mit dem Gleittisch 20 verbunden wurde, über die im Wesentlichen elliptische Öffnung 26 des Stellgliedkörpers 12 so in die Eingriffsöffnung 52 des Kolbens 46 eingesetzt, dass der Gleittisch 20 an einer oberen Position des Stellgliedkörpers 12 angeordnet ist (vgl. Fig. 10). Die Eingriffsöffnung 52 weist die Führungsöffnung 54 auf, wobei der Durchmesser des Endbereiches der Führungsöffnung 54 erweitert ist. Dadurch kann der Schaftabschnitt 62 einfacher eingesetzt werden.
Abschließend wird der Gleittisch 20 auf der oberen Fläche des Führungsabschnittes 18 des Stellgliedkörpers 12 in einem Zustand angeordnet, in welchem der Schaftabschnitt 62 der Stange 58 in die Eingriffsöffnung 52 eingesetzt ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Schaftabschnitt 62 der integral mit dem Gleittisch 20 verbundenen Stange 58 in die Eingriffsöffnung 52 des Kolbens 46 eingesetzt, sodass die Stange 58 einfach in den Kolben 46 eingesetzt werden kann. Daher ist es möglich, den Zusammenbau des Linearstellgliedes 10 zu erleichtern.
Zwischen der Eingriffsöffnung 52 und dem Schaftabschnitt 62 der Stange 58 ist ein leichtes Spiel vorgesehen. Wenn die Stange 58 in die Eingriffsöffnung 52 eingesetzt wird, um das Linearstellglied 10 zusammenzusetzen, kann daher die Stange 58 einfacher eingesetzt werden, um den Kolben 46 und den Gleittisch 20 zusammenzusetzen. Auch wenn die Achse des Kolbens 46 im Wesentlichen parallel von der Achse des Gleittisches 20 abweicht, kann die Verschiebungsabweichung zwischen dem Kolben 46 und dem Gleittisch 20 durch das Spiel absorbiert werden, sodass der Gleittisch 20 gleichmäßig zu dem Stellgliedkörper 12 verschoben werden kann.
Außerdem ist die Stange 58 über die im Wesentlichen elliptische Öffnung 26 in den Kolben 46 eingesetzt, wobei die elliptische Öffnung 26 als Führung für die Stange 58 dient. Daher ist es möglich, die geradlinig hin und her gehende Bewegung des Gleittisches 20 zuverlässiger durchzuführen.
Wenn das wie oben beschrieben zusammengesetzte Linearstellglied 10 betätigt wird, wird Druckfluid (bspw. Druckluft) über ein Rohr oder dgl. von einer nicht dargestellten Fluidzufuhrquelle in den Fluideinlass-/auslassanschluss 66a eingeführt. In dieser Situation ist der andere Fluideinlass-/auslassanschluss 66b entsprechend der Schaltung eines nicht dargestellten Richtungskontrollventils (Wegeventils) zur Atmosphäre offen.
Das Druckfluid wird in die Gewindeöffnung 40a über den mit dem Fluideinlass-/auslassanschluss 66a in Verbindung stehenden Verbindungsdurchgang 68eingeführt (vgl. Fig. 2). Außerdem wird das Druckfluid über die mit der Gewindeöffnung 40a in Verbindung stehende Öffnung 44a in die durch den Kolben 46 verschlossene Druckkammer 77a eingeführt und presst gegen die Endfläche 53a des Kolbens 46. Der durch das Druckfluid beaufschlagte Kolben 46 wird gleitend in Richtung des Stellgliedkörpers 12 (Richtung des Pfeils Y in Fig. 2) verschoben, um sich von dem Endblock 16a zu trennen, wobei ein Zustand beibehalten wird, in dem die Druckkammer 77a durch das Dichtelement 50 luftdicht abgedichtet ist. Der Gleittisch 20 wird somit durch die in die Eingriffsöffnung 52 des Kolbens 46 eingesetzte Stange 58 in Richtung des Pfeils Y verschoben. In dieser Situation ist die Druckkammer 77b, die durch den Kolben 46 verschlossen wird, nach außen offen.
Der Gleittisch 20, der in Richtung des Pfeils Y verschoben wird, hat eine Verschiebungsendposition, die durch den Anschlag des Pufferelementes 74 an dem Stopper 70b reguliert wird. Der nicht dargestellte Sensor, der in der Sensorbefestigungsnut 32a, 32b angebracht ist, erfasst das Magnetfeld des Magneten 98, um dadurch die Ankunft des Gleittisches 20 an einer Verschiebungsendposition zu detektieren.
Wenn der Gleittisch 20 in einer der oben beschriebenen Richtung entgegengesetzten Richtung (Richtung des Pfeils X) verschoben wird, wird das Druckfluid von der nicht dargestellten Fluidzufuhrquelle dem anderen Fluideinlass-/auslassanschluss 66b zugeführt. Das zugeführte Druckfluid wird über die Gewindeöffnung 40b und die Öffnung 44b in die Druckkammer 77b eingeführt, um die Endfläche des Kolbens 46 zu beaufschlagen. Dementsprechend wird der Kolben 46 in Richtung des Pfeils X verschoben. Der Gleittisch 20 wird durch die in die Eingriffsöffnung 52 des Kolbens 46 eingesetzte Stange 58 integral in Richtung des Pfeils X verschoben.
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können, wie oben beschrieben, der Gleittisch 20 und der Kolben 46 in Axialrichtung des Stellgliedkörpers 12 integral verbunden sein, um die Verschiebung lediglich durch die bequeme Betätigung durchzuführen, bei welcher die Stange 58 integral mit dem im Wesentlichen zentralen Bereich des Gleittisches 20 und der Schaftabschnitt 52 der Stange 58 in die Eingriffsöffnung 52 des Kolbens 46 eingesetzt ist. Dadurch ist es möglich, den Zusammenbau des Gleittisches 20 und des Kolbens 46 zu erleichtern.
Der in der Durchgangsöffnung 28 angebrachte Kolben 46 hat eine integrierte Form. Dementsprechend ist es möglich, die Zahl der Teile des Linearstellgliedes 10 zu reduzieren und das Linearstellglied 10 preiswert herzustellen.
Der Durchmesser der Eingriffsöffnung 52, in welche die Stange 58 eingesetzt wird, ist größer als der Durchmesser des Schaftabschnittes 62 der Stange 58 und hat den im Wesentlichen elliptischen Querschnitt. Dementsprechend kann der Schaftabschnitt 62 einfacher in die Eingriffsöffnung 52 eingesetzt werden. Auch wenn die axiale Mitte der mit dem Gleittisch 20 verbundenen Stange 58 abweicht, kann die Exzentrizität der axialen Mitte der Stange 58 absorbiert werden, da die Eingriffsöffnung 52 den im Wesentlichen elliptischen Querschnitt aufweist.
Die Positionierungsöffnungen 30a, 30b des Stellgliedkörpers 12 werden durch Einpassen der zylindrischen Elemente 45a, 45b in die Durchgangsöffnung 28 des Stellgliedkörpers 12 verschlossen. Daher ist es möglich, eine Erhöhung des Gleitwiderstandes des Kolbens 46, die andererseits durch Eintreten von Staub oder dgl. in das Innere der Durchgangsöffnung 28 bewirkt würde, zu vermeiden.
Andererseits wird Staub oder dgl., der in der Durchgangsöffnung 28 erzeugt wird, nicht über die Positionierungsöffnungen 30a, 30b nach außen abgegeben.
Wenn die zylindrischen Elemente 45a, 45b in die Durchgangsöffnung 28 des Stellgliedkörpers 12 eingepasst werden, ist es außerdem nicht notwendig, eine maschinelle Bearbeitung der inneren Umfangsfläche der Durchgangsöffnung 28 durchzuführen. Dadurch ist es möglich, die Produktionszeit zu verkürzen. Wenn die Positionierungsöffnungen 30a, 30b auf einer identischen Achse an der Bodenfläche des Stellgliedkörpers 12 vorgesehen sind, kann der Stellgliedkörper 12 eine achsensymmetrische Form erhalten. Dadurch kann bspw., wenn der Stellgliedkörper 12 an nicht dargestellten Positionierungsstiften oder dgl., die auf einer Ebene vorgesehen sind, angebracht wird, die Positionierung bequem durchgeführt werden, ohne die Orientierung des Stellgliedkörpers 12 berücksichtigen zu müssen.

Claims

1. Linearstellglied für die Durchführung einer hin und her gehenden Bewegung eines Gleiters (20) in Axialrichtung eines Grundkörpers (12) durch Zufuhr eines Druckfluides von einem Fluideinlass-/auslassanschluss (66a, 66b), dadurch gekennzeichnet,
dass der Grundkörper (12) eine Durchgangsöffnung (28) aufweist und eine Öffnung (26), die an einer dem Gleiter (20) zugewandten Oberfläche des Grundkörpers (12) ausgebildet ist und mit der Durchgangsöffnung (28) in Verbindung steht,
dass ein Kolben (46) in Axialrichtung verschiebbar in der Durchgangsöffnung (28) vorgesehen ist und
dass eine Stange (58), die in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Achse angeschlossen und über die Öffnung (26) in eine Eingriffsöffnung (52) eingesetzt ist, welche in der im Wesentlichen senkrecht zu der Achse verlaufenden Richtung ausgebildet ist.

2. Linearstellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Eingriffsöffnung (52) größer ist als ein Durchmesser der Stange (58), welcher in die Eingriffsöffnung (52) eingesetzt wird.

3. Linearstellglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Eingriffsöffnung (52) so gewählt ist, dass eine Größe (C) in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung größer ist als eine Größe (B) in der Axialrichtung.

4. Linearstellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (46) integral aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist.

5. Linearstellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zylindrische Elemente (45a, 45b) in die Durchgangsöffnung (28) eingesetzt sind und dass der Kolben (46) entlang innerer Wandflächen der zylindrischen Elemente (45a, 45b) gleiten kann.

6. Linearstellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Positionierungsöffnungen (30a, 30b) in der Axialrichtung an einer Oberfläche des Kolbens (12), die der dem Gleiter (20) zugewandten Oberfläche des Grundkörpers (12) gegenüberliegt, ausgebildet sind.

7. Linearstellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (46) wenigstens eine Rippe (56) aufweist, die von dem Kolben (46) radial nach außen vorsteht.

8. Linearstellglied nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl der Rippen (56) vorgesehen ist, wobei sie voneinander um festgelegte Winkel in Umfangsrichtung des Kolbens (46) beabstandet sind.

9. Linearstellglied nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (46) über die Rippe (56) entlang der Innenwandflächen der zylindrischen Elemente (45a, 45b) gleiten kann.

10. Linearstellglied nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsöffnungen (30a, 30b) durch ein Paar zylindrischer Elemente (45a, 45b) verschlossen werden, welche in die Durchgangsöffnungen (28) eingesetzt sind, wobei sie voneinander um einen festgelegten Abstand beabstandet sind.

11. Linearstellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einstellöffnung (51a, 51b) mit nicht kreisförmigem Querschnitt an einem Ende des Kolbens (46) ausgebildet ist.