DE112021003320T5

DE112021003320T5 - Ausgleichsvorrichtung

Info

Publication number: DE112021003320T5
Application number: DE112021003320.4T
Authority: DE
Inventors: Toshinori Ohashi; Masakazu Furuta; Hiroshi Nakagawa
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2023-07-13
Also published as: US20230341025A1; CN116234993A; JP7477632B2; WO2022071074A1; JPWO2022071074A1

Abstract

Eine Ausgleichsvorrichtung (100) beinhaltet: ein Gehäuse (10) mit einem rohrförmigen Körperabschnitt (11) und auch mit einer vorderen Endplatte (12) und einer hinteren Endplatte (13), die gegenüberliegende Enden des Körperabschnitts (11) in einer Richtung einer Achse (OL1) blockieren; eine Stange (20), die sich durch die vordere Endplatte (12) in einer Dickenrichtung derselben erstreckt und die so unterstützt ist, dass sie in der Richtung der Achse (OL1) beweglich ist; ein bewegliches Element (30), das an der Stange (20) befestigt ist und in dem Gehäuse (10) untergebracht ist; eine Druckspiralfeder (40), die zwischen dem beweglichen Element (30) und der hinteren Endplatte (13) angeordnet ist; und ein Kopplungselement (50), das die Stange (20) und die hintere Endplatte (13) mit einem Spiel aneinander koppelt, das größer ist als ein Hub der Stange (20) in Richtung der Achse (OL1).

Description

{Technisches Gebiet}
Die vorliegende Offenbarung betrifft Ausgleichsvorrichtungen.
(Stand der Technik)
Ein bekannter Roboter-Schwerkraftausgleicher wendet eine Kraft in einer Richtung an, um eine Stange aus einem Gehäuse herauszudrücken, indem er eine Druckspiralfeder innerhalb des Gehäuses verwendet, um so ein schwerkraftbedingtes Lastmoment zu reduzieren, das auf einen ersten Arm eines Roboters wirkt (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
(Zitatliste)
(Patentliteratur)
(PTL 1) Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2019-188513 (Zusammenfassung der Erfindung)
(Technisches Problem)
Bei dem Roboter-Schwerkraftausgleicher gemäß Patentliteratur 1 wirkt die Federkraft der Druckspiralfeder in einem zusammengedrückten Zustand ständig auf eine Endplatte des Gehäuses, das gegenüber der Stange angeordnet ist. In einem Fall, wo das Gehäuse bricht, kann die davon getrennte Endplatte möglicherweise nach außen springen.
Daher ist es wünschenswert, zu verhindern, dass die Endplatte herausspringt, selbst in einem Fall, wo das Gehäuse bricht.
(Lösung des Problems)
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt eine Ausgleichsvorrichtung bereit, welche beinhaltet: ein Gehäuse einschließlich eines rohrförmigen Körperabschnitts und auch einschließlich einer vorderen Endplatte und einer hinteren Endplatte, die gegenüberliegende Enden des Körperabschnitts in einer axialen Richtung blockieren; eine Stange, die sich durch die vordere Endplatte in einer Dickenrichtung davon erstreckt und die derart unterstützt ist, um in der axialen Richtung beweglich zu sein; ein bewegliches Element, das an der Stange befestigt ist und das innerhalb des Gehäuses untergebracht ist; eine Druckspiralfeder, die zwischen dem beweglichen Element und der hinteren Endplatte angeordnet ist; und ein Kopplungselement, das die Stange und die hintere Endplatte miteinander mit Spiel koppelt, das größer als ein Hub der Stange in der axialen Richtung ist.
Figurenliste

(1) 1 ist eine Seitenansicht, die schematisch einen an einer Decke hängenden Roboter illustriert, der mit einer Ausgleichsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgestattet ist.
(2) 2 ist eine vertikale Schnittansicht, die die in 1 gezeigte Ausgleichsvorrichtung illustriert.
(3) 3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen vertikalen Schnitt durch ein Kopplungselement der in 1 gezeigten Ausgleichsvorrichtung zeigt.
(4) 4 ist eine vertikale Schnittansicht, die einen Zustand illustriert, in dem eine hintere Endplatte von einem Körperabschnitt der in 1 gezeigten Ausgleichsvorrichtung getrennt ist.
(5) 5 ist eine vertikale Schnittansicht, die eine erste Modifikation der in 1 gezeigten Ausgleichsvorrichtung illustriert.
(6) 6 ist eine vertikale Schnittansicht, die eine zweite Modifikation der in 1 gezeigten Ausgleichsvorrichtung illustriert.
(7) 7 ist eine vertikale Schnittansicht, die eine dritte Modifikation der in 1 gezeigten Ausgleichsvorrichtung illustriert.
(8) 8 ist eine vertikale Schnittansicht einer Ausgleichsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und illustriert eine Druckspiralfeder in einem maximal komprimierten Zustand.
(9) 9 ist eine vertikale Schnittansicht der Ausgleichsvorrichtung in 8 und illustriert die Druckspiralfeder in einem maximal ausgefahrenen Zustand.
(10) 10 ist eine vertikale Schnittansicht, die eine erste Modifikation der in 8 gezeigten Ausgleichsvorrichtung illustriert.
(11) 11 ist eine vertikale Schnittansicht, die eine zweite Modifikation der in 8 gezeigten Ausgleichsvorrichtung illustriert.
(12) 12 ist eine vertikale Schnittansicht, die eine dritte Modifikation der in 8 gezeigten Ausgleichsvorrichtung illustriert.
(13) 13 ist eine vertikale Schnittansicht, die eine vierte Modifikation der in 8 dargestellten Ausgleichsvorrichtung illustriert.

(Beschreibung der Ausführungsformen)
Eine Ausgleichsvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, ist die Ausgleichsvorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform, beispielsweise, an einem an der Decke hängenden Roboter 1 angebracht, der in einem Zustand installiert ist, in dem er von der Decke herabhängt.
Der von der Decke hängende Roboter 1 beinhaltet eine an der Decke angebrachte Basis 2, einen Schwenkkörper 3, der in einer solchen Weise unterstützt ist, um relativ zu der Basis 2 um eine erste Achse J1, die sich in der vertikalen Richtung erstreckt, drehbar zu sein, und einen Arm 4, der in einer solchen Weise unterstützt ist, um relativ zu dem Schwenkkörper 3 um eine zweite Achse J2 drehbar zu sein, die sich in der horizontalen Richtung erstreckt. Die Ausgleichsvorrichtung 100 ist zwischen dem Schwenkkörper 3 und dem Arm 4 angeordnet.
Wie in 2 gezeigt, beinhaltet die Ausgleichsvorrichtung 100 ein Gehäuse 10, eine Stange 20, ein bewegliches Element 30, eine Druckspiralfeder 40, und ein Kopplungselement 50.
Das Gehäuse 10 beinhaltet einen zylindrischen Körperabschnitt 11, und beinhaltet auch eine tafelförmige vordere Endplatte 12 und eine tafelförmige hintere Endplatte 13, die jeweils gegenüberliegende Enden des Körperabschnitts 11 in der Richtung einer Mittelachse (Achse) OL1 davon blockieren.
Die vordere Endplatte 12 und die hintere Endplatte 13 sind an dem Körperabschnitt 11 unter Verwendung von, beispielsweise, Bolzen (nicht dargestellt) befestigt. Die vordere Endplatte 12 oder die hintere Endplatte 13 kann in den Körperabschnitt 11 integriert sein. Ein Durchgangsloch erstreckt sich in der Dickenrichtung durch die Mitte der vorderen Endplatte 12. Ein Durchgangsloch 13h erstreckt sich in der Dickenrichtung durch die Mitte der hinteren Endplatte 13. Das Durchgangsloch 13h ist von einer Mehrzahl von Gewindelöchern umgeben.
Die Stange 20 ist durch ein Lager 12b, das in dem in der vorderen Endplatte 12 bereitgestellten Durchgangsloch angeordnet ist, in einer solchen Weise unterstützt, um relativ zu dem Gehäuse 10 entlang der Mittelachse OL1 beweglich zu sein. Statt eine separate Komponente von der vorderen Endplatte 12 zu sein, kann das Lager 12b mit der vorderen Endplatte 12 integriert sein. Ein Montageblock 21 zum Montieren der Stange 20 an dem Arm 4 ist an einem Ende der Stange 20 befestigt, das sich außerhalb des Gehäuses 10 befindet.
Das bewegliche Element 30 ist an dem anderen Ende der Stange 20 befestigt, das sich innerhalb des Gehäuses 10 befindet. Das bewegliche Element 30 hat die Form einer Scheibe mit einem Außendurchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Körperabschnitts 11 des Gehäuses 10, und ist an dem anderen Ende der Stange 20 durch, beispielsweise, Festmachen einer Mutter an einem Außengewinde befestigt, das an dem anderen Ende der Stange 20 gebildet ist.
Die Druckspiralfeder 40 ist innerhalb des Körperabschnitts 11 des Gehäuses 10 untergebracht und ist in einem zusammengedrückten Zustand zwischen der hinteren Endplatte 13 und dem beweglichen Element 30 angeordnet. Dementsprechend wird das bewegliche Element 30 durch eine Federkraft der Druckspiralfeder 40 ständig in Richtung der vorderen Endplatte 12 gedrückt, und drückt die Stange 20 nach außerhalb des Gehäuses 10.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, beinhaltet das Kopplungselement 50 ein erstes Kopplungsstück (erstes Element) 51, das an der hinteren Endplatte 13 befestigt ist, und ein zweites Kopplungsstück (zweites Element) 52, das an dem beweglichen Element 30 befestigt ist.
Das erste Kopplungsstück 51 beinhaltet einen zylindrischen Hauptkörper 51a mit einem Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Durchgangslochs 13h in der hinteren Endplatte 13, und eine mit einem Flansch versehene Montagesitzoberfläche 51b, die von der Außenumfangsoberfläche an einem Ende des Hauptkörpers 51a radial nach außen vorsteht und einen Außendurchmesser hat, der größer ist als der Innendurchmesser des Durchgangslochs 13h. Das erste Kopplungsstück 51 beinhaltet auch einen geflanschten Stopper 51 c, der von der inneren Umfangsoberfläche an dem anderen Ende des Hauptkörpers 51a radial nach innen hervorsteht.
Die Montagesitzoberfläche 51b ist mit einer Mehrzahl von Durchgangslöchern bereitgestellt, die sich durch den Hauptkörper 51a in der axialen Richtung davon erstrecken. In einem Zustand, wo der Hauptkörper 51a von der Außenseite in dem Durchgangsloch 13h in der hinteren Endplatte 13 eingepasst ist, sind Bolzen 15, die sich durch die Durchgangslöcher in der Montagesitzoberfläche 51b erstrecken, an Gewindelöchern in der hinteren Endplatte 13 befestigt, so dass das erste Kopplungsstück 51 an der hinteren Endplatte 13 befestigt ist.
Das zweite Kopplungsstück 52 beinhaltet einen zylindrischen Hauptkörper 52a mit einem Außendurchmesser, der es ihm ermöglicht, sich durch die radial innere Seite des Stoppers 51c zu erstrecken, und einen geflanschten Anschlagabschnitt (Anschlagoberfläche) 52b, der einen Durchmesser hat, der größer ist als der Innendurchmesser des Stoppers 51c und der an einem Ende des Hauptkörpers 52a von der äußeren Umfangsoberfläche radial nach außen vorsteht. Das zweite Kopplungsstück 52 beinhaltet auch eine mit einem Flansch versehene Basisplatte 52c, die von der inneren Umfangsoberfläche an dem anderen Ende des Hauptkörpers 52a radial nach innen vorsteht. Die Basisplatte 52c ist mit einem Durchgangsloch bereitgestellt, das sich durch den Hauptkörper 52a in der axialen Richtung davon erstreckt und wodurch das Außengewinde der Stange 20 erweiterbar ist.
Das zweite Kopplungsstück 52 ist zusammen mit dem beweglichen Element 30 an der Stange 20 befestigt, und zwar durch Einführen des Außengewindes der Stange 20 in das Durchgangsloch in der Basisplatte 52c und Befestigen der Mutter an dem Außengewinde der Stange 20.
Die Position der Stange 20 relativ zu dem Gehäuse 10 wird in Übereinstimmung mit dem Rotationswinkel des Arms 4 relativ zum Drehkörper 3 verändert. In diesem Fall wird die Positionsbeziehung zwischen dem Anschlagabschnitt 52b des zweiten Kopplungsteils 52 und dem Stopper 51c des ersten Kopplungsteils 51 beibehalten, so dass der Anschlagabschnitt 52b und der Stopper 51c mit einem Spalt dazwischen angeordnet sind, ohne dass sie innerhalb des vollen Hubbereichs der Stange 20, der dem Betriebsbereich des Arms 4 entspricht, miteinander in Kontakt kommen.
Insbesondere koppelt das Kopplungselement 50 das bewegliche Element 30 und die hintere Endplatte 13 miteinander mit einem Spiel, das größer ist als der Hub der Stange 20 in der Richtung der Mittelachse OL1.
Der Körperabschnitt 11 des Gehäuses 10 ist mit einem Paar von ersten Befestigungslöchern 16 bereitgestellt, die radial gegenüberliegend an Zwischenpositionen in der Richtung der Mittelachse OL1 angeordnet sind und sich entlang einer orthogonalen Achse OL2 orthogonal zu der Mittelachse OL1 erstrecken. Ein Paar erster Wellen (nicht dargestellt), die an dem Drehkörper 3 befestigt sind, sind in die jeweiligen ersten Befestigungslöcher 16 eingesetzt. Die ersten Wellen sind auf der gleichen Linie angeordnet, die sich entlang einer ersten Befestigungsachse J11 erstreckt, die parallel zur zweiten Achse J2 ist.
Dementsprechend ist das Gehäuse 10 an dem Drehkörper 3 in einer solchen Weise befestigt, um um die erste Befestigungsachse J11 drehbar zu sein.
Der Montageblock 21 ist mit einem zweiten Montageloch 22 bereitgestellt, das sich orthogonal zu der Mittelachse OL1 erstreckt. Eine zweite Welle (nicht dargestellt), die am Arm 4 befestigt ist, ist in das zweite Montageloch 22 eingepasst. Die zweite Welle erstreckt sich entlang einer zweiten Befestigungsachse J12, die parallel zu der zweiten Achse J2 ist. Dementsprechend ist das distale Ende der Stange 20 an dem Arm 4 in einer solchen Weise befestigt, um, um die zweite Befestigungsachse J12 drehbar zu sein.
Der Betrieb der Ausgleichsvorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform mit der oben beschriebenen Konfiguration wird im Folgenden beschrieben.
Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, in dem an der Decke hängenden Roboter 1, an dem die Ausgleichsvorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform befestigt ist, wenn der Arm 4 nach vorne ausgefahren ist, empfängt der Arm 4 ein Gravitationslastmoment um die zweite Achse J2 in der Richtung von GF aufgrund von Schwerkraft.
Andererseits drückt die Ausgleichsvorrichtung 100 die Stange 20 in Übereinstimmung mit der Federkraft der Druckspiralfeder 40 aus dem Gehäuse 10 heraus. Da diese Kraft auf die von der zweiten Achse J2 dezentrierte zweite Befestigungsachse J12 wirkt, wird Hilfsdrehmoment gegen das schwerkraftbedingte Lastmoment erzeugt.
In diesem Fall ist der Betrag der Kompression der in der Ausgleichsvorrichtung 100 bereitgestellten Druckspiralfeder 40 am kleinsten, wenn sich der Arm 4 nach vorne erstreckt, wie in 1 gezeigt, und wenn sich der Arm 4 nach hinten erstreckt, und ist am größten, wenn sich der Arm 4 nach unten erstreckt. Um an den Stellen, an denen die Kompression am geringsten ist, ein ausreichendes Hilfsdrehmoment zu erzeugen, hat die Druckspiralfeder 40 eine extrem große Federkonstante. Daher wird die hintere Endplatte 13 durch die große Federkraft der Druckspiralfeder 40 ständig nach hinten gedrückt.
Dementsprechend kann die hintere Endplatte 13 nach hinten herausspringen, wenn beispielsweise ein Bruch zwischen dem Körperabschnitt 11 und der hinteren Endplatte 13 des Gehäuses 10 aus einem bestimmten Grund auftritt, wie z.B. Verschlechterung aufgrund einer langen Betriebsdauer.
In diesem Fall vergrößert sich, wie in 4 gezeigt, der Abstand zwischen der hinteren Endplatte 13 und dem beweglichen Element 30, so dass der Stopper 51c und der Anschlagabschnitt 52b aneinanderstoßen, wodurch jede weitere Rückwärtsbewegung der hinteren Endplatte 13 geregelt ist. Folglich kann verhindert werden, dass die hintere Endplatte 13 nach hinten herausspringt.
Weiterhin, da das erste Kopplungsstück 51 und das zweite Kopplungsstück 52 während des Betriebs nicht miteinander in Berührung kommen, nehmen das erste Kopplungsstück 51 und das zweite Kopplungsstück 52 außerdem nicht die große Federkraft der Druckspiralfeder 40 auf, so dass spannungsbedingte Ermüdung auch nach einer langen Betriebszeit nicht zunimmt.
Dementsprechend sind das erste Kopplungsstück 51 und das zweite Kopplungsstück 52 weniger verschleißanfällig als das Gehäuse 10, das ständig die Federkraft der Druckspiralfeder 40 aufnimmt, so dass, selbst wenn das Gehäuse 10 aufgrund von Verschleiß bricht, die hintere Endplatte 13 zuverlässig am Herausspringen gehindert werden kann.
Darüber hinaus ist, in dieser Ausführungsform, der Stopper 51c näher an dem beweglichen Element 30 angeordnet als die hintere Endplatte 13, indem der Raum innerhalb der Druckspiralfeder 40 ausgenutzt ist, so dass der Anschlagabschnitt 52b auch entsprechend näher an dem beweglichen Element 30 angeordnet sein kann.
Insbesondere ist dies, da der Anschlagabschnitt 52b näher an der Basisplatte 52c angeordnet ist, insofern vorteilhaft, als die Abmessung des zweiten Kopplungsstücks 52 in der axialen Richtung davon reduziert sein kann.
Weiterhin hat der Hauptkörper 51a des ersten Kopplungsstücks 51 eine rohrförmige Gestalt und nimmt den Anschlagabschnitt 52b darin auf. Dies ist insofern vorteilhaft, als dass die Abmessung, in der radialen Richtung, des zweiten Kopplungsstücks 52, das mit dem Anschlagabschnitt 52b ausgestattet ist, reduziert sein kann.
Des Weiteren hat, zusätzlich zu dem Hauptkörper 51a, in dieser Ausführungsform auch der Hauptkörper 52a eine rohrförmige Gestalt, so dass das in der Basisplatte 52c bereitgestellt Durchgangsloch von außerhalb der hinteren Endplatte 13 optisch erkannt werden kann. Folglich sind das Außengewinde der Stange 20, das sich durch das Durchgangsloch in der Basisplatte 52c erstreckt, und die an dem Außengewinde befestigte Mutter von der Außenseite leicht zugänglich.
Insbesondere kann das Kopplungselement 50 von außerhalb des Gehäuses 10 abgenommen werden, wodurch die Montage und Demontage der Ausgleichsvorrichtung 100 vereinfacht ist.
Als eine Alternative zu dieser Ausführungsform, bei der das mit dem Stopper 51 c bereitgestellte erste Kopplungsstück 51 eine von der hinteren Endplatte 13 getrennte Komponente ist und unter Verwendung der Schrauben 15 an der hinteren Endplatte 13 befestigt ist, kann das erste Kopplungsstück 51 in die hintere Endplatte 13 integriert sein, wie in 5 gezeigt.
In diesem Fall sind die Schrauben 15 zum Befestigen des ersten Kopplungsstücks 51 an der hinteren Endplatte 13 nicht erforderlich, so dass die Anzahl der Komponenten und die Anzahl der Montageschritte reduziert sein kann.
Darüber hinaus kann, wie in 6 gezeigt, eine Umfangskante des Durchgangslochs 13h in der hinteren Endplatte 13 als der Stopper 51c dienen.
In diesem Fall kann der Anschlagabschnitt 52b einen Außendurchmesser haben, der größer ist als der Innendurchmesser des Durchgangslochs 13h in der hinteren Endplatte 13, wobei das zweite Kopplungsteil 52 an dem beweglichen Element 30 in einem Zustand befestigt sein kann, in dem der Hauptkörper 52a von der Außenseite in das Durchgangsloch 13h eingepasst ist. Dementsprechend kann die hintere Endplatte 13 eine einfachere Form haben.
Als eine Alternative zu dieser Ausführungsform, bei der der Hauptkörper 52a des zweiten Kopplungsstücks 52 zylindrisch ist, kann der Hauptkörper 52a stabförmig sein.
Dies ist dahingehend vorteilhaft, dass das zweite Kopplungsstück 52 eine einfachere Struktur Aufbau haben kann.
Weiterhin kann, in dieser Ausführungsform, das Kopplungselement 50 aus einem flexiblen Drahtelement, wie beispielsweise einem Metalldraht, gebildet sein.
In diesem Fall ist, zum Beispiel, wie in 7 gezeigt, ein Ende des Kopplungselements 50 schleifenförmig, wobei ein Bolzen 17, der sich durch die Schleife erstreckt, an der hinteren Endplatte 13 befestigt ist, so dass das eine Ende des Kopplungselements 50 zwischen dem Schraubenkopf des Bolzens 17 und der hinteren Endplatte 13 befestigt ist. Ebenso ist das andere Ende des Kopplungselements 50 an dem beweglichen Element 30 befestigt, wobei die Länge eines Abschnitts des Kopplungselements 50, der zwischen der hinteren Endplatte 13 und dem beweglichen Element 30 eine Brücke bildet, eingestellt ist, um etwas größer als der maximale Hub der Stange 20 zu sein.
Dementsprechend ist das Kopplungselement 50, obwohl sich das Kopplungselement 50 locker innerhalb des vollen Hubbereichs der Stange 20 erstreckt, ohne jegliche Lockerheit gestreckt, wenn das Gehäuse 10 getrennt ist, wobei der Abstand zwischen der hinteren Endplatte 13 und dem beweglichen Element 30 zunimmt, wodurch die Rückwärtsbewegung der hinteren Endplatte 13 reguliert ist.
Dementsprechend kann die Ausgleichsvorrichtung 100 eine einfachere Struktur haben, während die hintere Endplatte 13 daran gehindert sein kann, nach hinten herauszuspringen. Außerdem kann das Kopplungselement 50, in einem Zustand, wo das Gehäuse 10 nicht getrennt ist, frei gebogen sein. Dies ist dahingehend vorteilhaft, dass das Kopplungselement 50 in dem Gehäuse 10 untergebracht sein kann, indem der darin befindliche Raum effizient genutzt wird, und dass das Gehäuse 10 in Größe reduziert sein kann.
Obwohl sich diese Ausführungsform auf einen Fall bezieht, in dem Bruch zwischen dem Körperabschnitt 11 und der hinteren Endplatte 13 des Gehäuses 10 auftritt, ist die Ausführungsform nicht darauf beschränkt. Die hintere Endplatte 13 kann unabhängig von der Bruchstelle des Gehäuses 10 am Herausspringen gehindert werden.
Im Folgenden wird eine Ausgleichsvorrichtung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung dieser Ausführungsform sind Komponenten, die mit denen der Ausgleichsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, wobei Beschreibungen davon weggelassen sind.
In der Ausgleichsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist, um ein Spiel zwischen dem Anschlagabschnitt 52b des zweiten Elements 52 und dem Stopper 51c des ersten Elements 51 sicherzustellen, das zweite Element 52 schmal ausgeführt, und der Anschlagabschnitt 52b ist an einer Position angeordnet, die in Richtung der Mittelachse OL1 von dem beweglichen Element 30 entfernt ist. Im Gegensatz dazu ist, wie in 8 gezeigt, in der Ausgleichsvorrichtung 200 gemäß dieser Ausführungsform ein zweites Element 152 in Richtung der Mittelachse OL1 kurz ausgeführt, wobei eine Stange 120 lang ausgeführt ist, um eine Länge zu haben, die der Länge des Gehäuses 10 in Richtung der Mittelachse OL1 entspricht. Dementsprechend ist, wie in 9 gezeigt, selbst in einem Zustand, in dem die Stange 120 um einen maximalen Betrag aus der vorderen Endplatte 12 herausragt, ein Spiel zwischen dem Anschlagabschnitt 52b des zweiten Elements 152 und dem Stopper 51c eines ersten Elements 151 sichergestellt.
Ähnlich wie bei der Ausgleichsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet die Stange 120 einen Stangenkörper 121, der einen ersten Außendurchmesser hat und in das Lager 12b eingreift, sowie einen Klein-Durchmesser-Abschnitt (stoßdämpfender Abschnitt) 122, der einen zweiten Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der des Stangenkörpers 121, und der relativ zum Stangenkörper 121 in Richtung der hinteren Endplatte 13 angeordnet ist. Eine Stufe 123, mit der die Oberfläche des beweglichen Elements 30 auf der Seite der vorderen Endplatte 12 in Anlage gebracht ist, ist zwischen dem Stabkörper 121 und dem Klein-Durchmesser-Abschnitt 122 bereitgestellt, und ein Außengewindeabschnitt (Gewindeabschnitt) 124, an dem eine Mutter (Befestigungselement) 125 befestigbar ist, ist in Richtung der hinteren Endplatte 13 relativ zu dem Klein-Durchmesser-Abschnitt 122 bereitgestellt. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform sind das bewegliche Element 30 und das zweite Element 152 dadurch fixiert, dass sie zwischen der Mutter 125, die an dem Außengewindeabschnitt 124 befestigt ist, und der Stufe 123 angeordnet sind.
In der Ausgleichsvorrichtung 200 gemäß dieser Ausführungsform hat der Klein-Durchmesser-Abschnitt 122 eine Länge, die ausreichend größer ist als die in der Ausgleichsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform und die gleich der Länge des ersten Elements 151 in Richtung der Mittelachse OL1 ist. Ein rohrförmiger Abstandshalter 70, der mit einem Durchgangsloch 70a bereitgestellt ist, das bewirkt, dass sich der Klein-Durchmesser-Abschnitt 122 durch ein inneres Loch erstreckt, ist zwischen dem beweglichen Element 30 und dem zweiten Element 152 angeordnet.
In dieser Ausführungsform sind die Stange 120 und das zweite Element 152 aus Kohlenstoffstahl zusammengesetzt, wobei das erste Element 151 aus Gussmetall zusammengesetzt ist. Der Klein-Durchmesser-Abschnitt 122 ist ein Abschnitt der Stange 120 mit dem kleinsten Durchmesser, und hat eine Querschnittsfläche, die kleiner ist als die Mindest-Querschnittsfläche des ersten Elements 151 und die Mindest-Querschnittsfläche des zweiten Elements 152. Darüber hinaus ist der Durchmesser des Klein-Durchmesser-Abschnitts 122 auf eine Abmessung eingestellt, die es dem Klein-Durchmesser-Abschnitt 122 ermöglicht, in Längsrichtung elastisch verformbar oder plastisch verformbar zu sein, ohne zu brechen, selbst wenn eine maximale Aufprallkraft darauf ausgeübt wird, unter der Annahme, dass der Stopper 51c des ersten Elements 151 und der Anschlagabschnitt 52b des zweiten Elements 152 als ein Ergebnis der Trennung der hinteren Endplatte 13 und des Körperabschnitts 11 voneinander gegeneinander stoßen.
Die äußere Umfangskante der Endoberfläche an der Seite der vorderen Endplatte 12 des zweiten Elements 152 ist mit einer sich verjüngenden Oberfläche 152a bereitgestellt, die radial außerhalb der äußeren Umfangsoberfläche des Abstandshalters 70 angeordnet ist und sich in Richtung der vorderen Endplatte 12 verjüngt. Eine ringförmige Gummiplatte (Dämpfer) 80 ist an dem ringförmigen Anschlagabschnitt 52b des zweiten Elements 152 befestigt.
Der Betrieb der Ausgleichsvorrichtung 200 gemäß dieser Ausführungsform mit der oben beschriebenen Konfiguration wird im Folgenden beschrieben.
In der Ausgleichsvorrichtung 200 gemäß dieser Ausführungsform stoßen, in einem Fall, in dem die hintere Endplatte 13 und der Körperabschnitt 11 voneinander getrennt werden, der Stopper 51c des ersten Elements 151 und der Anschlagabschnitt 52b des zweiten Elements 152 gegeneinander, so dass die hintere Endplatte 13 daran gehindert ist, nach hinten herauszuspringen. In diesem Fall, obwohl die durch die Kollision erzeugte Stoßkraft von der Stange 120, dem ersten Element 151 und dem zweiten Element 152 aufgenommen ist, verformt sich der Klein-Durchmesser-Abschnitt 122 der Stange 120, der eine Querschnittsoberfläche kleiner als die anderen Abschnitte hat, um den größten Betrag.
Gemäß dieser Ausführungsform ist der Klein-Durchmesser-Abschnitt 122 ausreichend lang gemacht, so dass die Aufprallenergie durch den Klein-Durchmesser-Abschnitt 122 absorbiert ist, der sich in der Richtung der Mittelachse OL1 verformt. Insbesondere kann, durch die vergrößerte Länge des Klein-Durchmesser-Abschnitts 122, ein großes zulässiges Maß an Verformung ohne Zerbrechen sichergestellt sein. Dies ist insofern vorteilhaft, als die große Aufprallenergie entsprechend absorbiert sein kann.
Darüber hinaus ist, in dieser Ausführungsform, die Stange 120 länglich hergestellt, wobei der Abstandshalter 70 angeordnet ist, so dass das zweite Element 152 kompakter als in der ersten Ausführungsform gestaltet sein kann. Da das zweite Element 152 gegen das erste Element 151 stoßen soll, besteht das zweite Element 152 aus einem teuren Material mit hoher Duktilität. Der Abstandshalter 70 hingegen erfordert keine besondere Festigkeit und kann daher aus einem preiswerten Material zusammengesetzt sein. Daher ist die kompakte Bauweise des zweiten Elements 152 insofern vorteilhaft, als dass die Material- und Bearbeitungskosten reduziert sein können.
Wenn der Außendurchmesser des Abstandshalters 70 reduziert ist, um Gewichtsreduzierung des Abstandshalters 70 zu erreichen, erhöht sich der Betrag, um den das zweite Element 152 relativ zur Außenumfangsoberfläche des Abstandshalters 70 radial nach außen hervorsteht. Mit Bereitstellung der konisch zulaufenden Oberfläche 152a bewegt sich der Stopper 51c jedoch entlang der konisch zulaufenden Oberfläche 152a, selbst wenn der Stopper 51c gegen den Vorsprung stößt, so dass die endgültige Kollision auf den Anschlagabschnitt 52b des zweiten Elements 152 begrenzt sein kann. Durch Bereitstellen des Anschlagabschnitts 52b mit der Gummiplatte 80 kann der zum Zeitpunkt der Kollision mit dem Stopper 51c auftretende Stoß abgeschwächt sein.
Darüber hinaus ist die Länge der Stange 120 gleich der Länge des Gehäuses 10 in der Richtung der Mittelachse OL1 eingestellt. Daher kann, selbst in einem Zustand, in dem die Stange 120 maximal in das Gehäuse 10 zurückgezogen ist, wie in 8 gezeigt, das zweite Element 152 in einem aufgenommenen Zustand innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet sein. In diesem Zustand kann die Länge der Stange 120 weiter vergrößert sein, wenn dem zweiten Element 152 gestattet ist, nach außen von dem Gehäuse 10 und hinter die hintere Endplatte 13 hervorzustehen.
Als eine Alternative zu dieser Ausführungsform, bei der die hintere Endplatte 13 und das erste Element 151 als separate Komponenten hergestellt und unter Verwendung von Schrauben (nicht dargestellt) zusammengesetzt sind, können die hintere Endplatte 13 und das erste Element 151 miteinander integriert sein, wie in 10 gezeigt.
In dieser Ausführungsform sind, unter der Annahme, dass die Stange 120, das erste Element 151 und das zweite Element 152 aus Materialien mit ähnlicher Zugfestigkeit zusammengesetzt sind, die Stange 120, das erste Element 151 und das zweite Element 152 mit Formen versehen, so dass die Querschnittsfläche des Klein-Durchmesser-Abschnitts 122 kleiner ist als die Mindestquerschnittsflächen des ersten Elements 151 und des zweiten Elements 152. Alternativ muss diese Beziehung nicht erfüllt sein, wenn das erste Element 151 und das zweite Element 152 jeweils aus einem Material mit einer höheren Zugfestigkeit als die der Stange 120 zusammengesetzt sind.
Als eine Alternative zu dieser Ausführungsform, bei der der Abstandshalter 70 zwischen dem beweglichen Element 30 und dem zweiten Element 152 angeordnet ist, kann das bewegliche Element 30 einstückig mit einem rohrförmigen Abschnitt 31 anstelle des Abstandshalters 70 bereitgestellt sein, wie in 11 gezeigt. Dementsprechend kann das zweite Element 152 kompakt gestaltet werden, wodurch Kostenreduzierung erreicht wird.
Weiterhin kann, wie in 12 gezeigt, das zweite Element anstelle des Abstandshalters 70 einstückig mit einem rohrförmigen Abschnitt 71 bereitgestellt sein. Überdies kann, wie in 13 gezeigt, der Abstandshalter 70, der zwischen dem beweglichen Element 30 und dem zweiten Element 152 angeordnet ist, alternativ auch zwischen dem zweiten Element 152 und der Mutter 125 angeordnet sein.
Als eine Alternative zu dieser Ausführungsform, bei der der Klein-Durchmesser-Abschnitt 122 der Stange 120 als ein stoßdämpfender Abschnitt dient, der sich in Übereinstimmung mit einem Aufprall verformt, kann der stoßdämpfende Abschnitt in dem ersten Element 151 oder dem zweiten Element 152 bereitgestellt sein. Als eine weitere Alternative können wenigstens zwei Elemente umfassend die Stange 120, das erste Element 151 und das zweite Element 152 mit stoßdämpfenden Abschnitten bereitgestellt sein.
Als eine Alternative zu dem obigen Beispiel, wo der Außengewindeabschnitt 124 an dem distalen Ende der Stange 120 bereitgestellt ist und die Mutter 125 als ein Befestigungselement dient, das an dem Außengewindeabschnitt 124 befestigt ist, kann das distale Ende der Stange 120 mit einem Innengewinde bereitgestellt sein, wobei ein Bolzen als das Befestigungselement verwendet sein kann.
Bezugszeichenliste

10: Gehäuse
11: Körperabschnitt
12: vordere Endplatte
13: hintere Endplatte
20, 120: Stange
30: bewegliches Element
40: Druckspiralfeder
50: Kopplungselement
51, 151: erstes Kopplungsstück (erstes Element)
51a: Hauptkörper
51c: Stopper
52, 152: zweites Kopplungsstück (zweites Element)
52b: Anschlagabschnitt (Anschlagoberfläche)
70: Abstandshalter
70a: Durchgangsloch
80: Gummiplatte (Dämpfer)
100, 200: Ausgleichsvorrichtung
122: Klein-Durchmesser-Abschnitt (stoßdämpfender Abschnitt)
123: Stufe
124: Teil mit Außengewinde (Gewindeteil)
125: Mutter (Befestigungselement)
152a: kegelförmige Oberfläche
OL1: Mittelachse (Achse)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019188513 [0003]

Claims

Ausgleichsvorrichtung, umfassend: ein Gehäuse, das einen röhrenförmigen Körperabschnitt und außerdem eine vordere Endplatte und eine hintere Endplatte aufweist, die gegenüberliegende Enden des Körperabschnitts in axialer Richtung blockieren; eine Stange, die sich durch die vordere Endplatte in einer Richtung ihrer Dicke erstreckt und die so unterstützt ist, dass sie in der axialen Richtung beweglich ist; ein bewegliches Element, das an der Stange befestigt ist und in dem Gehäuse untergebracht ist; eine Druckspiralfeder, die zwischen dem beweglichen Element und der hinteren Endplatte angeordnet ist; und ein Kopplungselement, das die Stange und die hintere Endplatte mit einem Spiel miteinander koppelt, das größer ist als der Hub der Stange in der axialen Richtung.
Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kopplungselement ein an der hinteren Endplatte befestigtes erstes Element und ein an der Stange befestigtes zweites Element aufweist, und wobei das zweite Element eine Anschlagoberfläche aufweist, die zu einem Zeitpunkt, zu dem das Spiel verloren geht, von der hinteren Endplatte aus an das erste Element anstößt.
Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das erste Element einen Hauptkörper aufweist, der sich in axialer Richtung von der hinteren Endplatte in Richtung der vorderen Endplatte erstreckt, und auch einen Stopper beinhaltet, der an einem distalen Ende des Hauptkörpers, das in Richtung der vorderen Endplatte angeordnet ist, bereitgestellt ist und an den die Anschlagoberfläche anstößt.
Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Hauptkörper die Form eines Rohres mit einer Innenbohrung aufweist, wobei das zweite Element in einem Zustand angeordnet ist, in dem ein distales Ende desselben, das sich in Richtung der hinteren Endplatte befindet, innerhalb des inneren Lochs untergebracht ist, und wobei sich der Stopper in einer flanschartigen Weise in einer Richtung orthogonal zur axialen Richtung von einer inneren Umfangsoberfläche des distalen Endes des Hauptkörpers erstreckt.
Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei wenigstens eines von der Stange dem ersten Element und dem zweiten Element mit einem stoßabsorbierenden Abschnitt bereitgestellt ist, der Aufprallenergie absorbiert, indem er sich in der axialen Richtung verformt, ohne in Übereinstimmung mit einem Aufprall zu brechen, der auftritt, wenn die Anschlagoberfläche des zweiten Elements und des ersten Elements miteinander in Anschlag kommen.
Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der stoßdämpfende Abschnitt ein Abschnitt mit kleinem Durchmesser ist, der in der Stange bereitgestellt ist und eine Querschnittsoberfläche aufweist, die kleiner ist als eine minimale Querschnittsoberfläche sowohl des ersten Elements als auch des zweiten Elements.
Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei sich die Stange in axialer Richtung durch das bewegliche Element und das zweite Element erstreckt, wobei die Stange eine Stufe, mit der eine zur vorderen Endplatte hin gelegene Oberfläche des beweglichen Elements in Anlage gebracht wird, und einen Gewindeabschnitt aufweist, der an einem zur hinteren Endplatte hin gelegenen Ende bereitgestellt ist und an dem ein Befestigungselement befestigbar ist, wobei das bewegliche Element und das zweite Element in der axialen Richtung zwischen dem Befestigungselement, das an dem Gewindeabschnitt befestigt ist, und der Stufe angeordnet sind, so dass das bewegliche Element und das zweite Element an der Stange befestigt sind, und wobei der Klein-Durchmesser-Abschnitt zwischen der Stufe und dem Gewindeabschnitt angeordnet ist.
Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Klein-Durchmesser-Abschnitt eine Länge aufweist, die gleich der Länge des ersten Elements in der axialen Richtung ist.
Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei zwischen dem beweglichen Element und dem zweiten Element oder zwischen dem zweiten Element und dem Befestigungselement ein rohrförmiger Abstandshalter angeordnet ist, das mit einem Durchgangsloch bereitgestellt ist, durch die sich der Klein-Durchmesser-Abschnitt erstreckt.
Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das zweite Element eine verjüngte Oberfläche aufweist, deren der vorderen Endplatte zugewandte Seite sich relativ zu dem Abstandshalter nach außen verjüngt.
Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei ein Dämpfer an der Anlageoberfläche des zweiten Elements und/oder an einer Oberfläche des ersten Elements, die der Anlageoberfläche in axialer Richtung zugewandt ist, befestigt ist.
Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kopplungselement ein flexibles Verdrahtungselement ist, dessen eines Ende an dem beweglichen Element befestigt ist und dessen anderes Ende an der hinteren Endplatte in einem Zustand befestigt ist, in dem sich das Verdrahtungselement lose erstreckt.