DE69517135T3

DE69517135T3 - Linearantrieb

Info

Publication number: DE69517135T3
Application number: DE69517135T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Tsukuba-gun Hosono; Yoshihiro Tsukuba-gun Toshimori
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2015-11-15
Also published as: JPH08145011A; EP0713748B1; DE69517135T2; EP0713748B2; KR0180961B1; CN1072327C; EP0713748A1; US5606902A; JP3896550B2; CN1132829A; DE69517135D1; KR960018264A; TW320675B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Linearstellglied entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Beschreibung des Standes der Technik:
Linearstellglieder wurden bisher als Mittel zum Transportieren von Werkstücken oder dergleichen verwendet. Linearstellglieder können einen beweglichen Tisch entlang eines Zylinderkörpers linear hin- und herbewegen, um dabei ein auf dem beweglichen Tisch befindliches Werkstück zu transportieren.
Ein Linearstellglied gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus dem US-Patent 4,991,494 bekannt.
Ein anderes bekanntes Linearstellglied ist beispielsweise in der offengelegten japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung JP 5-42716 U offenbart. 6A und 6B der beigefügten Zeichnung illustrieren das beschriebene Linearstellglied in Form einer Fluiddruckzylinderanordnung. Wie in den 6A und 6B dargestellt, umfasst die generell durch das Bezugszeichen 1 bezeichnete Fluiddruckzylinderanordnung einen Zylinderkörper 2, eine nach oben von einer oberen Oberfläche des Zylinderkörpers 2 vorstehende und sich longitudinal dazu erstreckende Führungsschiene 3 und einen Gleittisch 4, der auf der Führungsschiene 3 zum gleitenden Verschieben entlang der Führungsschiene 3 in Abhängigkeit zu dem Verschieben eines Kolbens befestigt ist, welcher in einer in dem Zylinderkörper 2 ausgebildeten Zylinderkammer angeordnet ist.
Der Gleittisch 4 weist eine longitudinal in sich ausgebildete (nicht dargestellte) Kugelumlauföffnung auf, in der eine Vielzahl von Kugeln zur rollenden Bewegung untergebracht sind. Der Gleittisch 4 hat ebenso eine Vielzahl von in seiner oberen Oberfläche ausgebildeten Schraubenlöchern 5a–5d zum Befestigen eines durch die Fluiddruckzylinderanordnung 1 zu transportierenden Werkstücks. Der Zylinderkörper 2 hat ein Paar von in jeweils diagonal entgegengesetzten seiner Ecken ausgebildete Befestigungslöcher 6a, 6b zum Installieren des Zylinderkörpers 2 an einem anderen (nicht gezeigten) Element.
Der Zylinderkörper 2 hat eine transversale Breite L, die durch L ☐ L₁ + (L₂ × 2) repräsentiert ist, wobei L₁ die Breite der Führungsschiene 3 und L₂ der Durchmesser jedes der Befestigungslöcher 6a, 6b ist. Daher ist die transversale Breite L im wesentlichen gleich der Summe der Breite L₁ der Führungsschiene 3 und des Durchmessers L₂ der Befestigungslöcher 6a, 6b. Die Breite L₁ der Führungsschiene 3 kann nicht reduziert werden, weil die Stabilität des Gleittisches 4 vermindert würde, wenn die Breite L₁ reduziert wäre. Als Auswirkung muss die transversale Breite L im wesentlichen gleich der Summe der Breite L₁ der Führungsschiene 3 und des Durchmessers L₂ der Befestigungslöcher 6a, 6b sein, damit der Zylinderkörper 2 den gewünschten Grad an Stabilität behält.
Insoweit die transversale Breite L des Zylinderkörpers 2 wegen der geforderten Breite L₁ der Führungsschiene 3 nicht vermindert werden kann, kann die Fluiddruckzylinderanordnung 1 in Größe und Gewicht nicht vermindert werden.
Ein Bearbeitungsprozess eines Gleittisch-Rohlings in den Gleittisch 4 ist aufwendig, weil die Kugelumlauföffnung longitudinal in dem Gleittisch-Rohling ausgebildet werden muss und die Schraubenlöcher 5a–5d in dem Gleittisch in einer von der Richtung der Kugelumlauföffnung verschiedenen Richtung ausgebildet werden müssen.
Druckschrift EP 0 536 799 A zeigt einen stangenlosen Zylinder mit einem konventionellen Dichtelement, das zentral entlang des Hauptkörpers angeordnet ist. Der Gleittisch umfasst sich nach unten erstreckende Lasttransportmittel, welche in entsprechende Nuten auf der Oberseite des Zylinderkörpers aufgenommen sind und entlang in diesen Nuten angeordneter Führungsschienen gleiten. Der Gleittisch und die Kolben, welche sich entlang des Zylinderkörpers hin- und herbewegen, sind miteinander durch ein Kupplungsstück verbunden, welches durch einen in einer longitudinalen Richtung des Zylinderkörpers ausgebildeten Schlitz vorsteht. Die die Lasttransportmittel des Gleittisches aufnehmenden Nuten sind auf beiden Seiten parallel zu dem Schlitz ausgebildet. Obwohl verhindert wird, dass bei dem Aufbringen einer seitlichen Belastung der Schlitz verkleinert und der Kolben plötzlich gestoppt wird, ist dies ein ziemlich komplizierter Aufbau.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein in Größe und Gewicht durch eine Verminderung der transversalen Breite des Zylinderkörpers reduziertes Linearstellglied vorzusehen, ohne dabei eine Verminderung in der Genauigkeit der Linearbewegung des Gleittisches hervorzurufen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Linearstellglied mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den abhängigen Ansprüchen ersichtlich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Linearstellglied einen Gleittisch, der einfach hergestellt werden kann. Der Gleittisch kann ferner durch eine Vielzahl unterschiedlicher Gleittische ersetzt werden.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch ein Anschauungsbeispiel gezeigt ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Linearstellgliedes gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Explosionszeichnung des in 1 gezeigten Linearstellglieds;
3 ist ein Querschnitt entlang der Linie III-III von 1;
4 ist ein Querschnitt entlang der Linie IV-IV von 3;
5 ist ein Querschnitt entlang der Linie V-V von 3;
6A ist eine Draufsicht auf eine herkömmliche Fluiddruckzylinderanordnung als Linearstellglied; und
6B ist eine Seitenansicht der in 6A gezeigten herkömmlichen Fluiddruckzylinderanordnung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEI-SPIELS
1 zeigt perspektivisch ein Linearstellglied 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Linearstellglied 10 umfasst im wesentlichen einen Zylinderkörper 12, einen auf dem Zylinderkörper 12 zur linearen Hin- und Herbewegung in longitudinalen Richtung des Zylinderkörpers 12 montierten Gleittisch 14 und ein Paar von Gleitmechanismen 16 (siehe 2), um den Gleittisch 14 gleichförmig in der longitudinalen Richtung des Zylinderkörpers 12 zu bewegen.
Wie in 2 gezeigt, hat der Zylinderkörper 12 ein Paar von einstückigen Führungsblöcken (zweite Führungsmittel) 18a, 18b, die auf einer oberen Oberfläche des Zylinderkörpers 12 in transversal beabstandeter, gegenüberliegender Beziehung zueinander angeordnet sind. Die Führungsblöcke 18a, 18b haben jeweils Kugelumlauföffnungen 20a, 20b und jeweils Kugelwälznuten 22a, 22b, die darin in longitudinaler Richtung des Zylinderkörpers 12 beabstandet von den Kugelumlauföffnungen 20a, 20b ausgebildet sind. Der Zylinderkörper 12 weist ein Paar von im wesentlichen elliptischen Schlitzen 26a, 26b (siehe 3) auf, die im wesentlichen zentral in seinen jeweiligen oberen und unteren Oberflächen ausgebildet sind, um eine freie Verschiebung eines im wesentlichen zylindrischen (später beschriebenen) Verbinders 24 darin zu erlauben.
Der Zylinderkörper 12 hat ebenso ein Paar von Befestigungsöffnungen 30a, 30b, die in seiner oberen Oberfläche an entsprechenden Stufen 28 in diagonal gegenüberliegenden Ecken davon ausgebildet sind, um den Zylinderkörper 2 mit durch die Befestigungsöffnungen 30a, 30b geführten (nicht dargestellten) Bolzen an einem anderen (nicht dargestellten) Element zu befestigen.
Der Zylinderkörper 12 hat ferner eine Durchgangsöffnung 32 (siehe 2 und 3), die longitudinal darin ausgebildet ist und mit den Schlitzen 26a, 26b in Verbindung steht. Die entgegengesetzten Enden der Durchgangsöffnung 32 sind durch entsprechende Endkappen 36a, 36b mit entsprechenden darauf montierten Dichtungsringen 34 verschlossen. Die Endkappen 36a, 36b werden durch entsprechende Halteringe 38 hermetisch an den entgegengesetzten Enden der Durchgangsöffnung 32 gehalten. Die Durchgangsöffnung 32 nimmt ein Paar von Kolben 42a, 42b auf, die für eine gleitende Verschiebung entlang der Innenwandoberfläche der Durchgangsöffnung 32 angeordnet sind. Dichtungsringe 40 sind entsprechend auf der äußeren Umfläche der Kolben 42a, 42b angeordnet. Die Endkappen 36a, 36b und die Kolben 42a, 42b bilden gemeinsam entsprechende Zylinderkammern 44a, 44b in der Durchgangsöffnung 32. Die Zylinderkammern 44a, 44b werden durch entsprechende feste Restriktionen 46 in Verbindung mit Fluidauslass-/-einlassöffnungen 48a, 48b (siehe 1 und 5) gehalten, die in einer Seite des Zylinderkörpers 12 ausgebildet sind.
Der im wesentlichen zylindrische Verbinder 24, der sich im wesentlichen vertikal erstreckt, ist zwischen den Kolben 42a, 42b angeordnet und hat ein mit einem Außengewinde versehenes oberes Ende, das in eine im wesentlichen zentral in dem Gleittisch 14 ausgebildete Gewindeöffnung 50 (siehe 2 und 3) eingeschraubt ist. Der Verbinder 24 weist unmittelbar unter dem mit einem Außengewinde versehenen oberen Ende einen Zapfenabschnitt 52 auf. Der Zapfenabschnitt 52 ist sicher in einer ringförmigen Stufe befestigt, die in dem Gleittisch 14 unterhalb der Gewindeöffnung 50 ausgebildet ist, so dass der Verbinder 24 fest an dem Gleittisch 14 befestigt ist. Wenn ein Fluid unter Druck durch eine der Fluidauslass-/-einlassöffnungen 48a, 48b in die entsprechende der Zylinderkammern 44a, 44b eingeführt ist, wird der entsprechende Kolben 42a, 42b in drückende Verbindung mit dem Verbinder 24 verschoben, der dann den Gleittisch 14 in longitudinaler axialer Richtung, die durch den Pfeil X, d. h. den Pfeil X₁ oder X₂ angedeutet wird (siehe 1 und 3), verschiebt.
Wie in 1 und 2 gezeigt, hat der Gleittisch 14 eine Vielzahl von Befestigungsöffnungen 54a–54d, die an seinen entsprechenden vier Ecken ausgebildet sind. Der Gleittisch 14 hat ebenso eine Führung (erste Führungsmittel), die von einer unteren Oberfläche des Gleittisches 14 einteilig nach oben vorsteht und sich longitudinal darauf erstreckt. Die Führung 56 weist ein Paar von Kugelwälznuten 58a, 58b (siehe auch 5) auf, die auf seinen entsprechend transversal gegenüberliegenden Seiten ausgebildet sind und sich in longitudinaler Richtung erstrecken.
Wie in 2 gezeigt, sind die Gleitmechanismen 16 jeweils an longitudinal entgegengesetzten Enden der Führungsblöcke 18a, 18b angeordnet. Jeder der Gleitmechanismen 16, die von der Struktur her zueinander identisch sind, weist ein Paar von Abdeckungen 62a, 62b und ein Paar von Abstreifern 64a, 64b auf, die an entsprechend longitudinal entgegengesetzten Enden der Führungsblöcke 18a, 18b mit Schrauben 60 angebracht sind. Die Kugelumlauföffnungen 20a, 20b, die in den entsprechenden Führungsblöcken 18a, 18b ausgebildet sind, erstrecken sich in longitudinaler Richtung dazu, und die Kugelwälznuten 22a, 22b, die in den entsprechenden Führungsblöcken 18a, 18b ausgebildet sind, erstrecken sich entlang deren gegenüberliegender Innenwandoberflächen in longitudinaler Richtung.
Der Gleitmechanismus 16 hat ebenso ein Paar von Rückführungen 66, die entsprechend an den longitudinal entgegengesetzten Enden der Führungsblöcke 18a, 18b angebracht sind und die Kugelumlauföffnungen 20a, 20b und die Kugelwälznuten 22a, 22b verbinden, und zwei Sätze von Kugeln (Wälzelemente) 68, die in den Kugelumlauföffnungen 20a, 20b und den Kugelwälznuten 22a, 22b für die rollende Bewegung da entlang angeordnet sind. Die Abdeckungen 62a, 62b haben entsprechende, darin ausgebildete Ausnehmungen 70b, 70a, die die Kugelzirkulationsöffnungen 20a, 20b und die Kugelwälznuten 22a, 22b miteinander verbinden. Die Kugelzirkulationsöffnungen 20a, 20b, die Kugelwälznuten 22a, 22b, die Rückführungen 66 und die Ausnehmungen 70b, 70a dienen gemeinsam als Endloszirkulationsbahnen für die rollende Bewegung der Kugeln.
Der Betrieb und die Vorteile des Linearstellglieds 10 werden nachfolgend beschrieben.
Ein von einer (nicht gezeigten) Fluiddruckversorgung unter Druck zugeführtes Fluid wird in die Fluidauslass-/-einlassöffnung 48b durch ein (nicht gezeigtes) Richtungskontrollventil zugeführt. Gleichzeitig wird die andere Fluidauslass-/-einlassöffnung 48a durch das Richtungskontrollventil mit Atmosphäre entlüftet.
Das eingeführte Fluid wird durch die mit der Fluidauslass-/-einlassöffnung 48b verbundene feste Restriktion 46 in die Zylinderkammer zugeführt, wobei der Kolben 42b in die durch den Pfeil X₁ angezeigte Richtung verschoben wird. Der Kolben 42b wird verschoben, bis ein Ende davon, wie durch die gestrichelte Linie in 3 angedeutet, gegen den Verbinder 24 stößt. Andauernde Verschiebung des Kolbens 42b verschiebt den Verbinder 24 entlang der Schlitze 26a, 26b in die durch den Pfeil X₁ angezeigte Richtung. Daher wird der mit dem Verbinder 24 verbundene Gleittisch 14 gemeinsam mit dem Verbinder 24 in die durch den Pfeil X₁ angezeigte Richtung verschoben. Der Gleittisch 14 erreicht ein Ende seines Hubs, wenn der Verbinder 24 auf die entsprechende Endfläche der Schlitze 26a, 26b trifft.
Zum Verschieben des Gleittisches 14 in die durch den Pfeil X₂ angezeigte, entgegengesetzte Richtung wird ein unter Druck stehendes Fluid durch das Richtungskontrollventil in die Fluidauslass-/-einlassöffnung 48a eingeführt. Die eingeführte Flüssigkeit wird dann durch die mit der Fluidauslass-/-einlassöffnung 48a verbundene feste Restriktion 46 in die Zylinderkammer 44a eingeführt und verschiebt den Kolben 42a in die durch den Pfeil X₂ angezeigte Richtung. Der Kolben 42a drückt den Verbinder 24 entlang der Schlitze 26a, 26b in die durch den Pfeil X₂ angezeigte Richtung, wobei er auch den Gleittisch 14 in die durch den Pfeil X₂ angezeigte Richtung verschiebt. Der Gleittisch 14 erreicht ein entgegengesetztes Ende seines Hubes, wenn der Verbinder 24 auf die entsprechende entgegengesetzte Endfläche der Schlitze 26a, 26b trifft.
Wie oben beschrieben, sind die Führung 26, die einteilig von der unteren Oberfläche des Gleittisches 14 nach oben hervorragt und sich longitudinal darauf erstreckt, und die Führungsblöcke 18a, 18b, die die Führung 56 mittels Kugeln 68 zur gleitenden Bewegung in der longitudinalen Richtung des Zylinderkörpers 12 führen, einteilig mit dem Zylinderkörper 12 ausgebildet. Die Befestigungsöffnungen 30a, 30b können in dem Zylinderkörper 12 an den gewünschten Stellen angeordnet werden, ohne durch die transversale Breite H₁ (siehe 5) des Zylinderkörpers 12 beeinträchtigt zu sein, was bei den in 6A und 6B gezeigten herkömmlichen Linearstellgliedern nicht der Fall ist. Als Folge kann der Zylinderkörper 12 des Linearstellglieds 10 gemäß der vorliegenden Erfindung seine transverale Breite H (siehe 5) mit dem Ergebnis reduzieren, dass das Linearstellglied in Größe und Gewicht reduziert wird.
Die Befestigungsöffnung 54a–54d sind relativ zu dem Gleittisch 14 in einer Richtung angeordnet. Da der Gleittisch 14 nicht verschiedene Öffnungen, die in unterschiedlichen Richtungen ausgebildet sind, aufweist, kann der Gleittisch 14 vergleichsweise einfach aus einem Gleittisch-Rohling hergestellt werden.
Die Führung 56, die durch die Führungsblöcke 18a, 18b geführt ist, steht einfach abwärts von der unteren Oberfläche des Gleittisches 14 vor. Daher kann der Gleittisch 14 durch eine Vielzahl verschiedener Gleittische ersetzt werden, sofern sie zu der Führung 56 identische Führungen haben.
Obwohl eine bestimmte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben wurde, sollte verstanden werden, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche zu verlassen.

Claims

Linearstellglied mit: einem Zylinderkörper (12) mit einer in seiner Axialrichtung ausgebildeten Durchgangsöffnung (32), einem in seiner oberen Fläche ausgebildeten Schlitz (26a), der in Verbindung mit der Durchgangsöffnung (32) steht, und mit Fluidauslass-/Einlassöffnungen (48a, 48b); einem Gleittisch (14), der beweglich an dem Zylinderkörper (12) angebracht ist, um sich in dessen Axialrichtung zu bewegen; einem Verbinder (24), der im wesentlichen senkrecht zu einer unteren Fläche des Gleittisches (14) durch den Schlitz (26a) angebracht ist, um sich gemeinsam mit dem Gleittisch (14) zu bewegen; einer als einheitlicher Körper ausgebildeten Führung (56), die zentral an einer unteren Fläche des Gleittisches (14) entlang dessen Mittelachse angeordnet ist und sich in Axialrichtung des Zylinderkörpers (12) erstreckt; einem Paar von Führungsblöcken (18a, 18b), die an einer oberen Fläche des Zylinderkörpers (12) angeordnet sind und einander in einer Richtung quer zu der Axialrichtung des Zylinderkörpers gegenüberliegen; und einer Vielzahl von Wälzelementen (68), die zwischen der Führung (56) und den Führungsblöcken (18a, 18b) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar von Kolben (42a, 42b) gleitend in der Durchgangsöffnung (32) angeordnet ist und ein Paar von Zylinderkammern (44a, 44b) in der Durchgangsöffnung (32) festlegt, die in Verbindung mit den Fluidauslass- bzw. -einlassöffnungen (48a, 48b) stehen, wobei die Kolben (42a, 42b) in der Durchgangsöffnung (32) gleiten können, um den Verbinder (24) und den Gleittisch (14) entsprechend eines unter Druck stehenden Fluides, das in einer der Zylinderkammern (44a, 44b) durch eine der Fluidauslass-/einlassöffnungen (48a, 48b) eingeführt wird, die mit der einen der Zylinderkammern (44a, 44b) in Verbindung steht, in Axialrichtung des Zylinderkörpers (12) zu bewegen, dass die Vielzahl von Wälzelementen (68) vorgesehen ist, um sich rollend entlang einer endlosen Kreisbahn zu bewegen; und dass der Gleittisch (14) eine darin im wesentlichen mittig ausgebildete Gewindeöffnung und eine darin angrenzend an die Gewindeöffnung ausgebildete ringförmige Stufe aufweist, wobei der Verbinder (24) ein in die Gewindeöffnung eingeschraubtes Ende und einen in die ringförmige Stufe eingesetzten Zapfenabschnitt (52) aufweist.
Linearstellglied nach Anspruch 1, wobei jeder der Führungsblöcke (18a, 18b) eine darin in Längsrichtung ausgebildete Kugelumlauföffnung (20a, 20b) und eine Kugelwälznut (22a, 22b) aufweist, die im Abstand zu der Kugelumlauföffnung (20a, 20b) in einer Innenwandfläche des Führungsblocks ausgebildet ist, wobei die endlose Kreisbahn die Kugelumlauföffnungen (20a, 20b) und die Kugelwälznuten, (22a, 22b) umfasst.
Linearstellglied nach Anspruch 1, wobei die Führung (56) von der unteren Fläche des Gleittisches (14) zu dem Zylinderkörper (12) vorsteht und ein Paar von Kugelwälznuten (22a, 22b) aufweist, die sich in Längsrichtung darin erstrecken.
Linearstellglied nach Anspruch 1, wobei der Verbinder (24) mit dem Gleittisch (14) senkrecht zu der Axialrichtung des Gleittisches (14) verbunden ist.