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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stellglied, mit dem ein
Pumpenmechanismus über
einen Pumpenantriebsabschnitt angetrieben und ein verschiebbares
Element eines Antriebsmechanismus, welches durch ein von dem Pumpenmechanismus
zugeführtes
Druckfluid hin und her bewegbar ist, betätigt werden kann.
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Stellglieder,
die mit Hilfe eines Druckfluides (bspw. Hydrauliköl) betätigt werden,
sind bekannt und werden bspw. dazu verwendet, ein Werkstück zu transportieren
oder zu positionieren.
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So
umfasst bspw. ein Hydraulikstellglied, wie es in der japanischen
Patentoffenlegung Nr. 2003-139108 beschrieben ist, einen Motor,
der durch Strom angetrieben und gedreht wird, eine Hydraulikpumpe,
die durch den Antrieb des Motors das Betriebsöl abgibt, einen Kolben, der
mit Hilfe des Betriebsöles
in Axialrichtung verschiebbar ist, und eine Stange. Die Hydraulikpumpe
ist über
Rohrleitungen mit dem Hydraulikstellglied verbunden. Die Rohrleitungen
umfassen eine erste Rohrleitung zur Verbindung der Hydraulikpumpe
mit einem Anschluss, der an der Kopfseite des Hydraulikstellgliedes
angeordnet ist, und eine zweite Leitung zur Verbindung der Hydraulikpumpe
mit einem Anschluss, der an der Stangenseite des Hydraulikstellgliedes
angeordnet ist.
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Wenn
der Motor betrieben wird, wird das Betriebsöl von der Hydraulikpumpe über die
erste Leitung und die zweite Leitung zu der Kopf- oder der Stangenseite
des Hydraulikstellgliedes geleitet. Der Kolben und die Stange werden
durch die Druckwirkung des in das Hydraulikstellglied eingeführten Betriebsöles in axialer
Richtung des Hydraulikstellgliedes verschoben. Ein Druckeinstellmecha nismus,
der die Druckerhöhung
verringert, wenn das in der zweiten Leitung enthaltene Betriebsöl expandiert,
ist an einer Zwischenposition der zweiten Leitung vorgesehen.
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Es
wird angenommen, dass das oben beschriebene Hydraulikstellglied
in einer Weise verwendet wird, die von der Form des Werkstückes und der
Betriebssituation abhängt,
und durch Einstellen des Outputs, bspw. der Verschiebungsgeschwindigkeit
des Kolbens und der Stange, gesteuert wird, wenn das Werkstück bewegt
oder positioniert wird.
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Bei
dem hydraulischen Stellglied wird aber das Betriebsöl von der
Hydraulikpumpe über
die erste oder die zweite Rohrleitung zu der Kopf- oder der Stangenseite
des Hydraulikstellgliedes gefördert. Der
Druckeinstellmechanismus, der an der Zwischenposition der zweiten
Leitung vorgesehen ist, absorbiert lediglich Vergrößerungen
des Betriebsöles,
wenn der Druck in dem zweiten Rohr zunimmt, wenn der Kolben und
die Stange verschoben werden.
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Daher
ist es nicht möglich,
die Durchflussrate des Betriebsöles,
das von der Hydraulikpumpe zu dem Hydraulikstellglied gefördert wird,
einzustellen. Daher ist es schwierig, die Verschiebungsgeschwindigkeit
beim Verschieben des Kolbens und der Stange genau einzustellen.
Bspw. ist es nicht möglich, sich
an die Form des Werkstückes
und die Betriebssituation des Hydraulikstellgliedes anzupassen, wenn
das Werkstück
in Bewegung ist.
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Außerdem sind
das Hydraulikstellglied und die Hydraulikpumpe für die Zufuhr des Betriebsöles über erste
und zweite extern angeordnete Rohrleitungen verbunden. Daher ist
es aufwändig,
die ersten und zweiten Rohrleitungen anzuschließen. Außerdem ist das gesamte Stellglied
groß und
erfordert daher einen großen
Installationsraum.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stellglied vorzuschlagen,
bei dem die Abgabemenge eines Druckfluides, das einem Antriebsmechanismus
zugeführt
wird, eingestellt werden kann, wobei die Größe des Stellgliedes reduziert wird.
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Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
und der Zeichnung. 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.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt einen Längsschnitt
durch ein Stellglied gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt durch
einen Pumpenmechanismus gemäß 1;
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3 zeigt einen Schnitt, der
einen Ansaug-/Abfuhrabschnitt des Pumpenmechanismus gemäß 2 darstellt;
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4 zeigt eine vergrößerte Teildraufsicht, die
einen Einstellhebel und ein Stoppelement darstellt, die außerhalb
eines in 1 gezeigten
Gehäuses
angeordnet sind;
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5 zeigt einen Längsschnitt
durch ein Stellglied gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 zeigt eine perspektivische
Teilansicht eines Werkstückgreifmechanismus
mit einem Stellglied gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 zeigt eine perspektivische
Teilansicht eines Bremsenmechanismus mit dem Stellglied gemäß 6; und
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8 zeigt eine perspektivische
Teilansicht eines Klemmmechanismus mit einem Stellglied gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein
Stellglied gemäß einer
ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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Das
Stellglied 10 umfasst einen Pumpenantriebsabschnitt 12,
der durch Strom angetrieben und gedreht wird, und einen Pumpenmechanismus 16, der
integral an eine Seite des Pumpenantriebsabschnittes 12 angeschlossen
ist und einen Ansaug-/Abfuhrabschnitt 14 aufweist, welcher
durch den Pumpenantriebsab schnitt 12 betrieben/abgeschaltet
wird. Das Stellglied 10 umfasst außerdem einen Zylindermechanismus
(Antriebsmechanismus) 22, der integral an dem Pumpenantriebsabschnitt 12 und
dem Pumpenmechanismus 16 vorgesehen ist und einen Kolben
(verschiebbares Element) 18 aufweist, um durch Zufuhr eines
Hydrauliköles
(Drucköles)
eine Verschiebung in Axialrichtung zu bewirken, sowie erste und
zweite Kolbenstangen 20a, 20b.
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Der
Pumpenantriebsabschnitt 12 besteht bspw. aus einem Induktionsmotor,
einem Bürstenmotor
oder einem Gleichstrommotor. Der Pumpenantriebsabschnitt 12 hat
eine Drehantriebsquelle 24, die durch einen von einer nicht
dargestellten Stromquelle zugeführten
Strom angetrieben und gedreht wird. Die Drehantriebsquelle 24 hat
eine Antriebswelle 26, die von der Seite des Pumpenmechanismus 16 vorsteht. Die
Antriebswelle 26 ist durch die Drehung der Drehantriebsquelle 24 integral
bewegbar. Die Antriebswelle 26 wird mit Hilfe eines ersten
Lagers 28 in der Drehantriebsquelle 24 drehbar
gehalten.
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Wie
in 2 dargestellt ist,
umfasst der Pumpenmechanismus 16 einen Pumpenkörper 30, der
integral an einem Seitenbereich des Pumpenantriebsabschnittes 12 angeschlossen
ist, und ein zylindrisches Gehäuse
(Körper) 36,
dessen eines Ende an den Pumpenkörper 30 angeschlossen
und dessen anderes Ende durch eine Endplatte 32 fest verschlossen
wird, wobei darin eine Druckfluidladekammer 34 ausgebildet
wird. Der Pumpenmechanismus 16 umfasst außerdem eine
Drehwelle 38, die durch die Druckfluidladekammer 34 des
Pumpenkörpers 30 durchtritt,
und den Ansaug-/Abfuhrabschnitt 14, der durch die Drehung
der Drehwelle 38 integral mit der Drehwelle 38 drehbar
ist.
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Eine
Durchgangsöffnung 40,
die in Axialrichtung durchtritt, ist in dem Pumpenkörper 30 ausgebildet.
Eine Drehwelle 38, die integral und koaxial mit der Antriebswelle 26 der
Drehantriebsquelle 24 verbunden ist, ist in die Durchgangsöffnung 40 eingesetzt.
Ein Ende der Drehwelle 38 wird durch ein zweites Lager 42 in
dem Pumpenkörper 30 drehbar
gehalten. Das andere Ende der Drehwelle 38 wird durch eine
Hülse 46 gehalten,
die in einer Hülsenöffnung 62 der
Endplatte 32 angebracht ist.
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Eine
Installationsöffnung 50,
in welcher ein Druckeinstellstopfen 48 angebracht ist,
ist so in der Endplatte 32 ausgebildet, dass die Installationsöffnung 50 nach
außen
offen ist. Die Installationsöffnung 50 kommuniziert über eine
Verbindungsöffnung 52 mit
dem Inneren der Ölladekammer 34.
Der Druckeinstellstopfen 48 ist in die Installationsöffnung 50 eingeschraubt.
Der Druck des in die Ladekammer 34 geladenen Hydrauliköles kann
durch Einschrauben des Druckeinstellstopfens 48 beliebig
eingestellt werden. Ein nicht dargestellter Akkumulator, der als Rückhaltemechanismus
dient und in der Lage ist, eine festgelegte Menge des Hydrauliköles aufzunehmen,
kann anstelle des Druckeinstellstopfens 48 angeschlossen
werden.
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Der
Druckeinstellstopfen 48, der in der Installationsöffnung 50 angebracht
ist, kann entnommen werden, und das Hydrauliköl kann über die Installationsöffnung 50 von
einer nicht dargestellten Hydraulikölzufuhrquelle in die Ladekammer 34 eingeführt werden.
Außerdem
kann das in die Ladekammer 34 eingeführte Hydrauliköl durch
die Installationsöffnung 50 nach
außen
abgelassen werden.
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Erste
und zweite Fluiddurchgänge 54, 56,
die mit der Ladekammer 34 in Verbindung stehen und durch
welche das Hydrauliköl
fließt,
sind in der Endplatte 32 ausgebildet. Wie in 1 dargestellt ist, erstreckt
sich der erste Durchgang 54 um eine festgelegte Länge in axialer
Richtung von der Seite der Ladekammer 34 der Endplatte 32 und
dann im Wesentlichen senkrecht zu dem Zylindermechanismus 22.
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In ähnlicher
Weise erstreckt sich auch der zweite Fluiddurchgang 56 um
eine festgelegte Länge in
axialer Richtung von der Seite der Ladekammer 34 der Endplatte
und dann im Wesentlichen senkrecht zu dem Zylindermechanismus 22.
Der erste Fluiddurchgang 54 und der zweite Fluiddurchgang 56 sind unabhängig ausgebildet,
wobei sie voneinander einen festgelegten Abstand in der Endplatte 32 aufweisen.
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Wie
in 1 dargestellt ist,
kommuniziert der erste Fluiddurchgang 54 über einen
ersten Durchgang 100, der in einem Zylinderrohr 92 und
einem ersten Abdeckelement 94 des Zylindermechanismus 22 in
später
beschriebener Weise ausgebildet ist, mit einer ersten Zylinderkammer 98.
Außerdem
kommuniziert der zweite Fluiddurchgang 56 über einen
zweiten Durchgang 104, der in später beschriebener Weise in
dem Zylinderrohr 92 des Zylindermechanismus 22 ausgebildet
ist, mit einer zweiten Zylinderkammer 102.
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Wie
in 2 dargestellt ist,
weist der Ansaug-/Abfuhrabschnitt 14 den Pumpenmechanismus 16 auf.
Der Ansaug-/Abfuhrabschnitt 14 umfasst einen Zylinderblock
(Zylinderkörper) 60,
der auf einem zentralen Bereich der Drehantriebswelle 38 mit
Hilfe einer Passfeder 58 oder dgl. aufgesetzt und integral mit
der Drehwelle 38 drehbar ist. Wie in 3 dargestellt ist, besteht der Zylinderblock 60 aus
einer Vielzahl von (bspw. sieben) Öffnungen 44a bis 44g,
die so angeordnet sind, dass sie voneinander um festgelegte Winkel
in Umfangsrichtung beabstandet sind, einer Vielzahl von (bspw. sieben)
Pumpenkolben 64a bis 64g, die sich im Wesentlichen
parallel zu der Achse der Drehwelle 38 bewegen und gleich
aufgebaut sind, die entlang der Öffnungen 44a bis 44g des
Zylinderblockes 60 gleiten und die den Öffnungen 44a bis 44g zugeordnet
sind, sowie Hydraulikölöffnungen 66 (vgl. 2), die an der Seite der
Endplatte 32 des Zylinderblockes 60 ausgebildet
sind und mit den Öffnungen 44a bis 44g kommunizieren.
Die Zahl der Pumpenkolben 64a bis 64g ist nicht
auf sieben be schränkt.
Eine Vielzahl von Pumpenkolben 64a bis 64g kann
entsprechend der Zahl der Öffnungen 44a bis 44g vorgesehen
sein.
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Wie
in 2 dargestellt ist,
ist ein kugeliger Abschnitt 68 an einer Endseite jedes
der Pumpenkolben 64a bis 64g ausgebildet. Eine
Aussparung 70, die zu dem einen Ende zurückgesetzt
ist, ist an der gegenüberliegenden
Seite jeder der Pumpenkolben 64a bis 64g ausgebildet.
Eine Feder 72 ist zwischen den Aussparungen 70 und Öffnungen 44a bis 44g des
Zylinderblockes 60 angeordnet. Jeder der Pumpenkolben 64a bis 64g wird
durch die Rückstellkraft der
Feder 72 kontinuierlich zu dem Pumpenantriebsabschnitt 12 gepresst
(in Richtung des Pfeils A). Durch die Öffnungen 44a bis 44g des
Zylinderblockes 60 und die Aussparungen 70 der
Pumpenkolben 64a bis 64g werden jeweils Kammern 74 ausgebildet.
Jede Kammer 74 dient als Hydraulikölansaugkammer und Hydraulikölabfuhrkammer.
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Der
Ansaug-/Abfuhrabschnitt 14 weist ein Schwenkelement (Einstellelement) 80 auf,
welches mit Hilfe einer Durchgangsöffnung 76 außer Kontakt mit
der Drehwelle gehalten wird, welches durch einen Einstellhebel (drehbares
Element) 88 (vgl. 4)
mit Hilfe einer Verbindungswelle 78 drehbar durch das Gehäuse 36 gehalten
wird, und welches um einen festgelegten Winkel verschwenkt wird.
Das Schwenkelement 80 ist so ausgebildet, dass es einen im
Wesentlichen halbkugelförmigen
Querschnitt aufweist, und wird mit Hilfe der Verbindungswelle 78 schwenkbar
gehalten. Das Schwenkelement 80 ist so angebracht, dass
es mit einer Aussparung 82 in Eingriff steht, die an der
der Endplatte 32 des Pumpenkörpers 30 zugewandten
Seite einen im Wesentlichen halbkugelförmigen Querschnitt aufweist.
Ein interner Stopper 83, der um eine festgelegte Länge radial
nach außen
vorsteht, ist an der äußeren Umfangsfläche des
Schwenkelementes 80 ausgebildet.
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Wenn
der Drehwinkel des Einstellhebels 88 erfasst wird, bspw.
mit Hilfe eines nicht dargestellten Winkeldetektionssensors, ist
es möglich,
den Neigungswinkel des Schwenkelementes 80 leicht von außen zu überprüfen. Dadurch
ist es möglich,
den Output des Zylindermechanismus 22 bequem zu erkennen.
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Halteabschnitte 86,
die Ringnuten 84 für
den Eingriff mit den Kugelabschnitten 68 der Vielzahl von Pumpenkolben 64a bis 64g aufweisen,
sind an der der Endplatte 32 zugewandten Seite des Schwenkelementes 80 ausgebildet.
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Wie
in 4 dargestellt ist,
ist der Einstellhebel 88, der einen schlüssellochförmigen Querschnitt aufweist, über die
Verbindungswelle 78 drehbar außerhalb des Gehäuses 36 vorgesehen.
Wenn der Einstellhebel 88 um einen gewünschten Winkel gedreht wird,
ist es möglich,
den Neigungswinkel des Schwenkelementes durch die Drehung des Einstellhebels 88 zu ändern. Dies
bedeutet, dass das Schwenkelement 80 und der Einstellhebel 88 auch als
Einstellabschnitt zur Einstellung der Ansaugmenge und der Abfuhrmenge
des Hydrauliköles
dienen.
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Ein
Stopperelement 89, das von dem Einstellhebel 88 einen
festgelegten Abstand aufweist und das die Drehbewegung des Einstellhebels 88 reguliert,
ist an dem Gehäuse 36 vorgesehen.
Das Stopperelement 89 umfasst einen Grundkörperabschnitt 89a,
der im Wesentlichen parallel zu der Achse des Gehäuses 36 vorgesehen
ist, und einen Stopperstift 89b, der relativ zu dem Grundkörperabschnitt 89a durch
Ein- und Ausschalten verschiebbar ist. Der Stopperstift 89b ist
so positioniert, dass er einem Armabschnitt 88a des Einstellhebels 88 gegenüber liegt.
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Wenn
das Schwenkelement 80, das in dem Gehäuse 36 vorgesehen
ist, verschwenkt wird, wird somit der Einstellhebel 88 mit
Hilfe der Verbindungswelle 78 mitrotiert, und der Armabschnitt 88a des
Einstellhebels 88 schlägt
an dem Stopperstift 89b an. Dadurch wird die Schwenkbewegung
des Schwenkelementes 80 reguliert. Die Verschiebungsposition des
Stopperstiftes 89b in axialer Richtung kann durch Einschrauben
des Stopperstiftes 89b eingestellt werden.
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Wie
in 2 dargestellt ist,
wird andererseits das Hydrauliköl über Durchgänge 90,
die mit den Aussparungen 70 in Verbindung stehen, zu dem Gleitbereich
zwischen der Ringnut 84 des Halteabschnittes 86 des
Schwenkelementes 80 und dem kugeligen Abschnitt 68 der
Pumpenkolben 64a bis 64g geleitet (vgl. 3). Dadurch wird die Schmierung gewährleistet.
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Wie
in 1 dargestellt ist,
ist der Zylindermechanismus 22 im Wesentlichen parallel
zu der Achse des Pumpenantriebsabschnittes 12 an dem Seitenbereich
des Pumpenantriebsabschnittes 12 und des Pumpenmechanismus 16 vorgesehen.
Der Zylindermechanismus 22 umfasst ein zylindrisches Zylinderrohr 92,
erste und zweite Abdeckelemente 94, 96, welche
die Enden des Zylinderrohres 92 verschließen, den
Kolben 18, der in dem Zylinderrohr 92 angebracht
und in axialer Richtung verschiebbar ist, und erste und zweite Kolbenstangen 20a, 20b,
die koaxial miteinander verbunden sind, wobei der Kolben 18 zwischen
ihnen angeordnet ist.
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Das
erste Abdeckelement 94 ist an der Seite einer Endfläche des
Kolbens 18 des Zylinderrohres 92 angeordnet. Die
erste Zylinderkammer 98 ist zwischen dem ersten Abdeckelement 94 und
einer Endfläche
des Kolbens 18, der in dem Zylinderrohr 92 angeordnet
ist, ausgebildet. Der erste Durchgang 100 ist in dem ersten
Abdeckelement 94 an einer Position ausgebildet, die dem
ersten Fluiddurchgang 94 in der Endplatte 32 des
Pumpenmechanismus 16 gegenüberliegt. Der erste Durchgang 100 erstreckt
sich im Wesentlichen senkrecht zu dem Zylinderrohr 92 und kommuniziert
mit der ersten Zylinderkammer 98.
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Das
zweite Abdeckelement 96 ist an dem anderen Ende des Kolbens 18 des
Zylinderrohres 92 angeordnet. Die zweite Zylinderkammer 102 ist
zwischen dem zweiten Abdeckelement 96 und der gegenüberliegenden
Fläche
des in dem Zylinderrohr 92 angeordneten Kolbens 18 ausgebildet.
Der zweite Durchgang 104 ist in dem zweiten Abdeckelement 96 an
einer Position ausgebildet, die dem zweiten Fluiddurchgang 56 in
der Endplatte 32 des Pumpenmechanismus 16 gegenüberliegt.
Der zweite Durchgang 104 erstreckt sich im Wesentlichen
senkrecht zu dem Zylinderrohr 92 und kommuniziert mit der
zweiten Zylinderkammer 102.
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Somit
steht die erste Zylinderkammer 98 über den ersten Durchgang 100 mit
dem ersten Fluiddurchgang 54 des Pumpenmechanismus 16 in
Verbindung. Das Hydrauliköl,
das in der Ladekammer 34 des Pumpenmechanismus 16 enthalten
ist, wird über den
ersten Durchgang 100 und den ersten Fluiddurchgang 54 zugeführt und
abgeführt.
In ähnlicher Weise
steht auch die zweite Zylinderkammer 102 über den
zweiten Durchgang 104 mit dem zweiten Fluiddurchgang 56 des
Pumpenmechanismus 16 in Verbindung. Das Hydrauliköl, das in
der Ladekammer 34 enthalten ist, wird über den zweiten Durchgang 104 und
den zweiten Fluiddurchgang 56 zugeführt und abgeführt.
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Der
Kolben 18 weist eine ringförmige Kolbendichtung 106 auf,
die in einer Ringnut an der äußeren Umfangsfläche des
Zylinderrohres 92 angeordnet ist. Außerdem ist ein ringförmiger Verschleißring 108,
der von der Kolbendichtung 106 einen festgelegten Abstand
aufweist, vorgesehen. Dementsprechend wird der flüssigkeitsdichte
Zustand der ersten Zylinderkammer 98 und der zweiten Zylinderkammer 102 durch
die Kolbendichtung 106 und den Verschleißring 108 gewährleistet.
Der Kolben 18 ist durch die Wirkung des Hydrauliköles, das
der ersten Zylinderkammer 98 und der zweiten Zylinderkammer 102 zugeführt wird,
in axialer Richtung verschiebbar.
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Eine
Gewindeöffnung 110 ist
an einem im Wesentlichen zentralen Bereich des Kolbens 18 ausgebildet.
Ein Ende einer langen ersten Kolbenstange 20a ist an der
Seite des ersten Abdeckelementes 94 des Kolbens 18 eingeschraubt.
Das andere Ende der ersten Kolbenstange 20a ist mit Hilfe
einer ersten Halteöffnung 112 des
ersten Abdeckelementes 94 in axialer Richtung verschiebbar
gehalten.
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Ein
Ende der zweiten Kolbenstange 20b ist mit einem im Wesentlichen
zentralen Bereich an der gegenüberliegenden
Seite des Kolbens 18 über
eine Gewindeöffnung 110 angeschlossen.
Das andere Ende der zweiten Kolbenstange 20b ist mit Hilfe
einer zweiten Halteöffnung 114 des
zweiten Abdeckelementes 96 in Axialrichtung verschiebbar
gehalten.
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Eine
Vielzahl von Ringnuten, die voneinander einen festgelegten Abstand
aufweisen, ist in den ersten und zweiten Halteöffnungen 112, 114 ausgebildet.
Eine erste Stangendichtung 116, ein Staubentfernungselement 118a,
eine zweite Stangendichtung 120, ein Staubentfernungselement 118b und
eine Staubdichtung 122 sind in dieser Reihenfolge an jeder
der Vielzahl von Ringnuten in einer Richtung angebracht, die von
dem Kolben 18 weg weist. Eine Hülse 46 ist an einer
Ringnut vorgesehen, die an einem Bereich der ersten und zweiten
Halteöffnungen 112, 114 angeordnet
ist, welcher dem Kolben 18 am nächsten
liegt.
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Die
erste Stangendichtung 116 ist so ausgebildet, dass sie
einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist und gewährleistet
die Flüssigkeitsdichtigkeit
gegenüber
dem Hydrauliköl,
das in die erste Zylinderkammer 98 und die zweite Zylinderkammer 102 eingeführt wird.
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Die
zweite Stangendichtung 120 weist einen im Wesentlichen
kreisförmigen
Querschnitt auf und gewährleistet
eine Luftdichtigkeit gegenüber
der ersten Zylinderkammer 98 und der zweiten Zylinderkammer 102.
Dadurch wird jeglicher Eintritt von Gas von außen in die erste Zylinderkammer 98 und
die zweite Zylinderkammer 102 ausgeschlossen.
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Die
Staubentfernungselemente 118a, 118b sind so vorgesehen,
dass sie die zweite Stangendichtung 120 zwischen sich aufnehmen.
Das Staubentfernungselement 118a, 118b besteht
bspw. aus einem Harz- oder Kunststoffmaterial. Die Ringnut, in der
die Staubentfernungselemente 118a, 118b angebracht
sind, kommuniziert mit einem Ölzufuhrdurchgang
(nicht dargestellt), welcher zu der äußeren Umfangsfläche der
ersten und zweiten Abdeckelemente 94, 96 offen
ist. Ein Schmiermittel (bspw. Schmierfett) wird der Ringnut über den Ölzufuhrdurchgang
zugeführt.
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Wenn
das Schmiermittel der Ringnut zugeführt wird, wird es aufgenommen,
wobei es durch die Staubentfernungselemente 118a, 118b permeiert. Wenn
das Schmiermittel dem Raum zwischen der inneren Umfangsfläche der
ersten und zweiten Halteöffnungen 112, 114 und
den äußeren Umfangsflächen der
ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b zugeführt wird,
wird ein Ölfilm
gebildet. Somit können die
ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b durch
die Schmierwirkung des Schmiermittels sanft und gleichmäßig in Axialrichtung
verschoben werden. Außerdem
ist es möglich,
eine Korrosion der ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b zu
vermeiden.
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Die
Staubentfernungsmittel 118a, 118b, in welchen
das Schmiermittel enthalten ist, können dazu verwendet werden,
das Eintreten von Staub oder dgl. von außen in das Innere der ersten
Zylinderkammer 98 und der zweiten Zylinderkammer 102 zu
verhindern. Außerdem
ist es möglich,
die Haltbarkeit der Staubentfernungsmittel 118a, 118b durch das
Schmiermittel zu erhöhen.
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Wenn
die erste Kolbenstange 20a so verschoben wird, dass sie
aus dem ersten Abdeckelement 94 nach außen vorsteht, oder wenn die
zweite Kolbenstange 20a so verschoben wird, dass sie aus dem
zweiten Abdeckelement 96 nach außen vorsteht, kann Staub oder
dgl. an der äußeren Umfangsfläche der
ersten bzw. zweiten Kolbenstange 20a, 20b anhaften.
In einem solchen Fall werden die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b anschließend wieder
in das Innere der ersten und zweiten Abdeckelemente 94, 96 verschoben,
so dass der Staub oder dgl., der an ihrer Umfangsfläche anhaftet,
durch die Staubdichtungen 122, die an der Außenfläche anliegen,
entfernt wird. Dadurch ist es möglich,
das Eintreten von Staub oder dgl. in die erste Zylinderkammer 98 und
die zweite Zylinderkammer 102 auszuschließen.
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Außerdem halten
die Hülsen 46 die
ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b axial
verschieblich in den ersten und zweiten Halteöffnungen 112, 114.
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Das
Stellglied 10 gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben
aufgebaut. Nachfolgend werden seine Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise
erläutert.
Hierbei wird angenommen, dass das Hydrauliköl von der nicht dargestellten
Hydraulikölzufuhrquelle
in die Ladekammer 34 eingeführt worden ist.
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Die
nicht dargestellte Stromquelle wird betrieben, um die Drehantriebsquelle 24 des
Pumpenantriebsabschnitts 12 anzutreiben und zu drehen. Die
Antriebswelle 26 wird durch die Drehung der Drehantriebsquelle 24 gedreht,
und die mit der Antriebswelle 26 verbundene Drehwelle 38 wird
integral mitgedreht.
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Der
Zylinderblock 60, der mit Hilfe der Passfeder 98 auf
die Drehwelle 38 gesetzt ist, wird mitgedreht. Die Pumpenkolben 64a bis 64g,
die verschiebbar in den Öffnungen 44a–g des
Zylinderblocks 60 vorgesehen sind, werden um das Zentrum
der Drehwelle 38 gedreht. Die Pumpenkolben 64a bis 64g werden
mit Hilfe der Rückstellkraft
der Federn 72 in Axialrichtung verschoben (Richtung des
Pfeils A oder B), wobei die kugeligen Abschnitte 68 der
Pumpenkolben 64a bis 64g in den Ringnuten 84 der
Halteabschnitte 86 des Schwenkelementes 80 gehalten
werden.
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Während dieses
Vorgangs wird Hydrauliköl in
eine der Kammern 74, bspw. in die durch den Pumpenkolben 64a und
die Öffnung 44a gebildete
Kammer 74 eingeleitet (vgl. 2).
Dagegen wird Hydrauliköl,
welches in der durch den Pumpenkolben 64e und die Öffnung 44e gebildeten
Kammer 74 enthalten ist, über die Hydraulikölöffnung 66 zu
dem ersten Fluiddurchgang 54 abgeführt. Wenn der Pumpenkolben 64a durch
den über
das Schwenkelement 80 bewirkten Druck gemeinsam mit dem
Zylinderkörper 60 angetrieben
und gedreht wird, so dass er an der unteren Totpunktposition an
der der Endplatte 32 naheliegenden Seite ankommt (in Richtung
des Pfeils B), so wird das Hydrauliköl durch die Verschiebung des
Pumpenkolbens 64a aus der Kammer 74 zu der Endplatte 32 in
den ersten Fluiddurchgang 54 abgeführt.
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Wenn
dagegen bspw. der Pumpenkolben 64e durch die Rückstellkraft
der Feder 72 gemeinsam mit dem Zylinderkörper 60 angetrieben
und gedreht wird, so dass er zu der oberen Totpunktposition auf
der Seite, die dem Pumpenantriebsabschnitt 12 naheliegt,
verschoben wird (in Richtung des Pfeils A), so wird das Hydrauliköl durch
die Verschiebung des Pumpenkolbens 64e zu dem Pumpenantriebsabschnitt 12 über die
Hydraulikölöffnung 66 in
die Kammer 74 gesaugt.
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Dieser
Vorgang wird nachfolgend im Detail beschrieben. Wenn irgendeiner
der Pumpenkolben 64a bis 64g zu der Position verschoben
wird, die dem in der Endplatte 32 ausgebildeten ersten
Fluiddurchgang 54 gegenüberliegt,
so wird der Pumpenkolben durch den über das Schwenkelement 80 ausgeübten Druck
verschoben bis er an dem unteren Totpunkt ankommt, der der Endplatte 32 am
nächsten
liegt (in Richtung des Pfeils B). Das Hydrauliköl, das in die Kammer 74 geleitet
wurde, wird daher durch die Hydraulikölöffnung 66 abgeführt. Wird
dagegen irgendeiner der Pumpenkolben 64a bis 64g zu
der dem zweiten Fluiddurchgang 56 gegenüberliegenden Position verschoben,
so wird der Pumpenkolben verschoben, bis er an dem oberen Totpunkt
ankommt, der dem Pumpenantriebsabschnitt 12 am nächsten liegt
(in Richtung des Pfeils A). Dadurch wird das Hydrauliköl durch
die Hydraulikölöffnung 66 in
die Kammer 74 eingesaugt. Die Pumpenkolben 64a bis 64g werden
um die Mitte der Drehwelle 38 gedreht, wobei sie das Ansaugen
und Abführen in/aus
dem Inneren der Kammern 74 wiederholen, indem sie durch
die Drehung der Drehwelle 38 die Verstellung in Axialrichtung
wiederholen.
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Das
Hydrauliköl,
das durch die Pumpenkolben 64a bis 64g abgeführt wird,
fließt über den
ersten Fluiddurchgang 54, der in der Endplatte 32 ausgebildet
ist, zu dem ersten Durchgang 100, der in dem ersten Abdeckelement 94 und
dem Zylinderrohr 92 ausgebildet ist, und wird der ersten
Zylinderkammer 98 des Zylindermechanismus 22 zugeführt. Der
Kolben 18 wird durch das der ersten Zylinderkammer 98 zugeführte Hydrauliköl zu dem
zweiten Abdeckelement 96 gepresst (in Richtung des Pfeils
A). Dementsprechend werden die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b gemeinsam
in Richtung des Pfeils A verschoben.
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Im
Gegensatz dazu wird dann, wenn der Kolben 18 des Zylindermechanismus 22 und
die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b zu
dem Pumpenmechanismus 16 verschoben werden (in Richtung
des Pfeils B), die Polarität
des der Drehantriebsquelle 24 zugeführten Stromes umgekehrt. Dementsprechend
wird die Drehwelle 38, die mit der Antriebswelle 26 der
Drehantriebsquelle 24 verbunden ist, integral in einer
Richtung gedreht, die der oben beschriebenen entgegengesetzt ist.
Somit wird der Zylinderblock 60 des Pumpenmechanismus 16 durch die
Drehwelle 38 in einer entgegengesetzten Richtung gedreht.
Das Hydrauliköl
wird von der ersten Zylinderkammer 98 durch die Verschiebung
der Pumpenkolben 64a bis 64g über den ersten Fluiddurchgang 54 abgesaugt
und durch die Verschiebung der Pumpenkolben 64a bis 64g zu
dem zweiten Fluiddurchgang 56 abgeführt.
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Das
Hydrauliköl,
das zu dem in der Endplatte 32 ausgebildeten zweiten Fluiddurchgang 56 abgeführt wird,
wird der zweiten Zylinderkammer 102 des Zylindermechanismus 22 durch
den in dem Zylinderrohr 92 ausgebildeten zweiten Durchgang 104 zugeführt, und
der Druck in der zweiten Zylinderkammer 102 steigt an.
Während
dieses Vorgangs wird das Hydrauliköl, das in die erste Zylinderkammer 98 eingeführt worden
ist, durch das Ansaugen über
die Pumpenkolben 64a bis 64g des Pumpenmechanismus 16 über den
ersten Durchgang 100 abgeführt. Das Hydrauliköl kehrt über den
ersten Fluiddurchgang 54 in die Ladekammer 34 zurück.
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Der
Kolben 18 des Zylindermechanismus 22 wird somit
durch den Druck des der zweiten Zylinderkammer 102 zugeführten Hydrauliköls zu dem
ersten Abdeckelement 94 verschoben (in Richtung des Pfeils
B). Die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b werden
durch die Verschiebung des Kolbens 18 integral in Richtung
des Pfeils B verschoben.
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Als
nächstes
wird eine Situation erläutert,
bei der über
die erste oder zweite Kolbenstange 20a, 20b eine
Last von außen
auf den Kolben 18 aufgebracht wird. Wenn der Kolben 18 bspw.
zu dem zweiten Abdeckelement 96 verschoben wird (in Richtung des
Pfeils A}, wird der Kolben 18, wenn eine Last (Druckkraft)
in Richtung des Pfeils B auf die zweite Kolbenstange 20b aufgebracht
wird, durch die Druckkraft in Richtung des Pfeils B gedrückt. Dementsprechend
nimmt der Druck des der ersten Zylinderkammer 98 zugeführten Hydrauliköles zu.
Dementsprechend steigt auch die Rotationslast, die auf den Ansaug-/Abfuhrabschnitt 14 des
Pumpenmechanismus 16 ausgeübt wird, um das Hydrauliköl der ersten
Zylinderkammer 98 zuzuführen.
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Während dieses
Vorgangs werden das Schwenkelement 80 und der Einstellhebel 88 in
der Richtung gedreht, in der der Neigungswinkel des Schwenkelementes 80 abhängig von
der Rotationslast abnimmt. Die Verschiebung der Pumpen kolben 64a bis 64g in
Axialrichtung nimmt ab, wenn der Neigungswinkel des Schwenkelementes 80 sich
verringert. Als Folge hiervon sinkt die Zufuhr des Hydrauliköles, das
durch den Pumpenmechanismus 16 der ersten Zylinderkammer 98 zugeführt wird.
Dementsprechend fällt
die Verschiebungsgeschwindigkeit, wenn der Kolben 18 in
Richtung des Pfeils A verschoben wird, und die Verschiebungskraft
(Schubkraft) beim Verschieben des Kolbens 18 steigt an.
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Als
Folge wird die Abfuhrmenge des Hydrauliköls durch Neigen des Schwenkelementes 80 verringert,
so dass die Verschiebungskraft (Schubkraft) beim Verschieben des
Kolbens 18 zunimmt, was es ermöglicht, den Kolben 18 und
die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b entgegen
der von außen auf
den Kolben 18 ausgeübten
Last zuverlässig
in Axialrichtung zu verschieben.
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Der
gleiche oder ein äquivalenter
Vorgang wird auch durchgeführt,
wenn eine Last (Druckkraft) in Richtung des Pfeils A auf die erste
Kolbenstange 20a ausgeübt
wird, ähnlich
wie bei einer Verschiebung des Kolbens 18 zu dem ersten
Abdeckelement 94 (in Richtung des Pfeils B).
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Wenn
dagegen auf den Kolben 18 überhaupt keine Kraft von außen wirkt
(kein Lastzustand), wird keine Rotationslast an dem Ansaug-/Abfuhrabschnitt 14 des
Pumpenmechanismus 16 erzeugt, der das Hydrauliköl zu der
ersten Zylinderkammer 98 oder der zweiten Zylinderkammer 102 führt. Daher
wird die Drehung durchgeführt,
wobei der Neigungswinkel des Schwenkelementes 80 zunimmt.
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Die
Verschiebung des Pumpenkolbens 64a bis 64g in
axialer Richtung nimmt mit der Verschwenkung des Schwenkelementes 80 zu.
Daher wird die Zufuhr des Hydrauliköls zu der ersten Zylinderkammer 98 oder
der zweiten Zylinderkammer 102 durch den Pumpenmechanismus 16 erhöht. Dementsprechend
steigt die Verschiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 18 in
Richtung des Pfeils A oder B, während die
Verschiebungskraft (Schubkraft) beim Verschieben des Kolbens 18 abnimmt.
Die Abfuhrmenge des Hydrauliköls
nimmt bei Änderung
des Neigungswinkels des Schwenkelementes 80 zu, so dass
auf den Kolben 18 keine Last von außen ausgeübt wird. Der Kolben 18 und
die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b können daher
in einem Zustand, in dem die Verschiebungskraft (Schubkraft) des
Kolbens 18 in axialer Richtung klein ist und die Verschiebungsgeschwindigkeit
erhöht
wird, zuverlässig
in axialer Richtung verschoben werden.
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Wenn
das Schwenkelement 80, das in dem Gehäuse 36 vorgesehen
ist, um den Haltepunkt der Verbindungswelle 78 verschwenkt
wird, schlägt
der Armabschnitt 88a des Einstellhebels 88, der
mit dem Schwenkelement 80 über die Verbindungswelle 78 verbunden
ist, an dem vorderen Ende des Stopperstiftes 79b des Stopperelementes 89 an.
Dementsprechend wird das Schwenkelement 80 an einer weiteren
Verschwenkung gehindert.
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Bei
der ersten Ausführungsform
ist das Schwenkelement 80 mit Hilfe der Verbindungswelle 78 schwenkbar
in dem Gehäuse 36 vorgesehen
und integral mit dem Einstellhebel 88 verbunden, welcher außerhalb
des Gehäuses 36 vorgesehen
ist. Das Schwenkelement 80, das abhängig von dem Druck des in der
ersten Zylinderkammer 98 oder der zweiten Zylinderkammer 102 des
Zylindermechanismus 22 enthaltenen Druckfluides schwenkbar
ist, hat einen Neigungswinkel, der sich in Abhängigkeit von dem Druckzustand ändert. Daher
sorgen die Pumpenkolben 64a bis 64g, die jeweils
einen durch einen Halteabschnitt 86 gehaltenen kugeligen
Abschnitt 68 aufweisen, für einen Verschiebungsweg, der
durch die Verschwenkung des Schwenkelementes 80 geändert werden
kann. Dadurch ist es möglich,
die Abfuhrmenge des Hydrauliköles
von dem Pumpenkolben 64a bis 64g zu der ersten
Zylinderkammer 98 oder der zweiten Zylinderkammer 102 des
Zylindermechanismus 22 einzustellen.
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Dadurch
ist es möglich,
die Zufuhr des Hydrauliköles
zu dem Zylindermechanismus 22 einzustellen. Außerdem ist
es möglich,
den Output einschließlich
bspw. der Verschiebungskraft (Schubkraft) und der Verschiebungsgeschwindigkeit
des Kolbens 18 und der ersten und zweiten Kolbenstange 20a, 20b des
Zylindermechanismus 22 frei einzustellen.
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Auch
wenn eine Last von außen
auf die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b ausgeübt wird,
ist es daher möglich,
auf geänderte
Betriebssituationen bequem und schnell zu reagieren, indem der Output
des Zylindermechanismus 22 durch Verschwenken des Schwenkelementes 80 angepasst wird.
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Der
Pumpenmechanismus 16 zum Ansaugen und Abführen des
Hydrauliköles
und der Pumpenantriebsabschnitt 12 zum Antreiben des Pumpenmechanismus 16 sind
koaxial verbunden. Der Zylindermechanismus 22 ist integral
an dem Pumpenmechanismus 16 und dem Pumpenantriebsabschnitt 12 vorgesehen.
Dementsprechend kann das Stellglied 10 eine geringe Größe aufweisen.
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Der
Kolben 18 wird durch das der ersten Zylinderkammer 98 und
der zweiten Zylinderkammer 102 des Zylindermechanismus 22 zugeführte Hydrauliköl verschoben.
Dadurch ist es möglich,
die Verschiebungskraft (Schubkraft) der ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b zu
erhöhen.
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Als
nächstes
wird ein Stellglied 150 gemäß einer zweiten Ausführungsform
mit Bezug auf 5 erläutert. Die
gleichen Aufbauelemente wie bei dem Stellglied 10 gemäß der ersten
Ausführungsform werden
durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, so dass sich eine erneute
detaillierte Beschreibung erübrigt.
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Das
Stellglied 150 gemäß der zweiten
Ausführungsform
unterscheidet sich von dem Stellglied 10 gemäß der ersten
Ausführungsform
dahingehend, dass das Stellglied 150 einen Geschwindigkeitsänderungsmechanismus
(Einstellab schnitt) 152 aufweist, der zwischen dem Pumpenantriebsabschnitt 12 und
dem Pumpenmechanismus 16 vorgesehen ist, um die Rotationsgeschwindigkeit
des Pumpenantriebsabschnitts 12 auf den Pumpenmechanismus 16 zu übertragen,
nachdem die Rotationsgeschwindigkeit erhöht oder verringert wurde. Außerdem ist
ein geneigtes Element (festes Element) 154 mit einem festen
Neigungswinkel vorgesehen.
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Wie
in 5 dargestellt ist,
hat der Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 152 (bspw.
ein Getriebemechanismus), der zwischen dem Pumpenantriebsabschnitt 12 und
dem Pumpenmechanismus 16 angeschlossen ist, ein Ende, das mit
der Antriebswelle 26 der nicht dargestellten Drehantriebsquelle 24 verbunden
ist, und ein anderes Ende, das mit der Drehwelle 38 des
Pumpenmechanismus 16 verbunden ist. Die Antriebskraft wird über die Antriebswelle 26 durch
die Drehung der Drehantriebswelle 24 auf den Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 152 übertragen.
Während
dieses Vorgangs wird die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle 26 durch
den Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 152,
der mit der Antriebswelle 26 verbunden ist, auf eine gewünschte Rotationsgeschwindigkeit
erhöht
oder verringert. Die Rotationsgeschwindigkeit wird über die
Drehwelle 38, die mit dem Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 152 verbunden
ist, auf den Pumpenmechanismus 16 übertragen, nachdem mit Hilfe
des Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 152 eine
gewünschte Rotationsgeschwindigkeit
erreicht wurde.
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Die
Rotationsgeschwindigkeit des Zylinderblockes 60, der auf
die Drehwelle 38 aufgesetzt ist, kann durch Änderung
der Rotationsgeschwindigkeit der Drehwelle 38 erhöht oder
verringert werden. Somit kann der Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 152 dazu
eingesetzt werden, die Menge des dem Zylindermechanismus 22 über den
Ansaug-/Abfuhrabschnitt 14 zugeführten Hydrauliköles frei
einzustellen. Dadurch ist es möglich,
die Verschiebungsgeschwindigkeit und die Verschiebungskraft (Schubkraft)
des ersten Kolbens 18 und der ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b des
Zylindermechanismus 22 frei einzustellen.
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Das
geneigte Element 154 ist an der Seitenfläche des
Pumpenkörpers 30 an
der Seite der Endplatte 32 befestigt. Die Halteabschnitte 86,
die die kugeligen Abschnitte 68 der Pumpenkolben 64a bis 64g halten,
sind jeweils um einen im Wesentlichen konstanten Winkel gegenüber der
Seitenfläche
geneigt. Mit anderen Worten ist die geneigte Fläche 154a des geneigten
Elementes 154 so geneigt, dass sie sich allmählich der
Endplatte 32 an der Position annähert, die dem Zylindermechanismus 22 benachbart
ist, wobei es an der Befestigungsfläche des Pumpenkörpers 30 befestigt
ist.
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Nachfolgend
wird ein Fall erläutert,
bei dem eine Last über
die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b auf
den Kolben 18 ausgeübt
wird.
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Wenn
bspw. eine Last (Druckkraft) in Richtung des Pfeils B auf die zweite
Kolbenstange 20b ausgeübt
wird, während
sich der Kolben 18 zu dem zweiten Abdeckelement 96 bewegt
(in Richtung des Pfeils A), wird der Kolben 18 durch die
Druckkraft in Richtung des Pfeils B gedrückt. Dadurch nimmt der Druck
des der ersten Zylinderkammer 98 zugeführten Hydrauliköles zu,
was wiederum die Rotationslast auf den Ansaug-/Abfuhrabschnitt 18 des
Pumpenmechanismus 16 erhöht, welcher das Hydrauliköl in die erste
Zylinderkammer 98 einleitet.
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In
dieser Situation wird der Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 52,
der mit der Drehwelle 38 verbunden ist, dazu verwendet,
die Rotationsgeschwindigkeit der Drehwelle 38 abhängig von der
Rotationslast abzusenken. Die Menge des durch die Pumpenkolben 64a bis 64g abgeführten Hydrauliköles wird
durch Senken der Rotationsgeschwindigkeit der Drehwelle 38 verringert,
um die Zufuhrmenge des Hydrauliköles
zu der ersten Zylinderkammer 98 zu verringern. Dementsprechend
wird die Verschiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 18 in Richtung des
Pfeils A gesenkt und die Verschiebungskraft (Schubkraft) wird erhöht, wenn
der Kolben 18 verschoben wird. Dadurch wird die Rotationsgeschwindigkeit
der Drehwelle 38 verringert, um die Abfuhrmenge des Hydrauliköles unter
Nutzung des Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 152 zu verringern,
während
die Verschiebungskraft (Schubkraft) beim Verschieben des Kolbens 18 erhöht wird. Dies
ermöglicht
es, den Kolben 18 und die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b entgegen
der von außen
auf den Kolben 18 ausgeübten
Last zuverlässig
in axialer Richtung zu verschieben.
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Die
gleiche oder eine äquivalente
Betriebsweise wird durchgeführt,
wenn eine Last (Druckkraft) in Richtung des Pfeils A auf die erste
Kolbenstange 20a ausgeübt
wird, wenn der Kolben 18 zu dem ersten Abdeckelement 94 verschoben
wird (in Richtung des Pfeils B).
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Wenn
dagegen keine Last von außen
auf den Kolben 18 ausgeübt
wird (kein Lastzustand), wird keine Rotationslast an dem Ansaug-/Abfuhrabschnitt 14 des
Pumpenmechanismus 16 erzeugt, welcher das Hydrauliköl in die
erste Zylinderkammer 98 oder die zweite Zylinderkammer 102 fördert. Dadurch
erhöht
der Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 152 die
Rotationsgeschwindigkeit der Drehwelle 38.
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Die
Rotationsgeschwindigkeit der Drehwelle 38 wird durch den
Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 152 erhöht, um die
Menge des durch die Pumpenkolben 64a bis 64g abgeführten Hydrauliköles zu erhöhen. Dementsprechend
wird die Zufuhr des Hydrauliköles
durch den Pumpenmechanismus 16 zu der ersten Zylinderkammer 98 oder
der zweiten Zylinderkammer 102 erhöht. Die Verschiebungsgeschwindigkeit
des Kolbens 18 in Richtung der Pfeile A oder B nimmt zu,
während
die Verschiebungskraft (Schubkraft) beim Verschieben des Kolbens 18 abnimmt.
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Die
Menge des abgeführten
Hydrauliköles nimmt
bei Erhöhung
der Rotationsgeschwindigkeit der Drehwelle 38 durch den
Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 152 zu,
so dass auf den Kolben 18 keine Last von außen aufgebracht
wird. Daher können
der Kolben 18 und die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b in
dem Zustand, in dem die Verschiebungskraft (Schubkraft) des Kolbens 18 in axialer
Richtung klein und die Verschiebungsgeschwindigkeit erhöht ist,
zuverlässig
in axialer Richtung verschoben werden.
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Bei
den ersten und zweiten Ausführungsformen
wird der Zylindermechanismus 22 durch Hydrauliköl angetrieben.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Hydrauliköl beschränkt. Bspw.
kann der Zylindermechanismus 22 auch durch andere Druckfluide,
bspw. Druckluft, angetrieben werden.
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Als
nächstes
wird ein Stellglied 200 gemäß einer dritten Ausführungsform
mit Bezug auf die 6 und 7 erläutert. Diejenigen Aufbauelemente, die
denen des Stellgliedes 10 gemäß der ersten Ausführungsform
entsprechen, werden mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass
sich ihre erneute detaillierte Beschreibung erübrigt.
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Das
Stellglied 200 gemäß der dritten
Ausführungsform
unterscheidet sich von dem Stellglied 10 gemäß der ersten
Ausführungsform
dahingehend, dass das Stellglied 200 eine einzelne Kolbenstange 202 aufweist,
die mit dem Kolben 18 (vgl. 1)
des Zylindermechanismus 22 verbunden ist, und die durch
den Druck des dem Zylindermechanismus 22 zugeführten Hydrauliköles gemeinsam
mit dem Kolben 18 verschiebbar ist.
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Mit
Bezug auf 6 wird zunächst ein
Fall erläutert,
bei dem das Stellglied 200 bei einem Werkstückgreifmechanismus
204 zum Ergreifen eines Werkstückes 209 durch
Verschiebung des Zylindermechanismus 22 in axialer Richtung
eingesetzt wird.
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Der
Werkstückgreifmechanismus 204 umfasst
das Stellglied 200, einen Greifarm 208, der mit Hilfe
eines Stiftes 206 drehbar an einem Ende einer Kolbenstange 202 des
Stellgliedes 200 gehalten ist, und ein Halteelement 212,
das eine Aussparung 210 zum Ergreifen des Werkstücks 209 aufweist.
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Wenn
eine Ringnut 214 des Werkstücks 209 mit der Aussparung 210 des
Halteelementes 212 in Eingriff gebracht wird, und die Kolbenstange 202 des Stellgliedes 200 in
axialer Richtung nach oben verschoben wird (in Richtung des Pfeils
C), wird der Greifarm 208, der drehbar an dem Ende der
Kolbenstange 202 gehalten ist, um den Haltepunkt des Stiftes 206 gedreht,
und tritt mit der Ringnut 214 des Werkstücks 209 in
Eingriff. Somit tritt die Ringnut 214 des Werkstücks 209 in
Eingriff mit dem Greifarm 208 und der Aussparung 210 des
Halteelementes 212, so dass es möglich ist, das Werkstück 209 zu
halten.
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Wenn
die Kolbenstange 202 durch den Antrieb des Zylindermechanismus 22 in
axialer Richtung nach unten verschoben wird (in Richtung des Pfeils
D), wird der Greifarm 208 um den Haltepunkt des Stiftes 206 in
einer Richtung gedreht, in der er sich von dem Werkstück 209 entfernt,
und der Greifarm 208 trennt sich von der Ringnut 214 des
Werkstückes 209,
um das Werkstück 209 frei
zu geben.
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Nun
wird mit Bezug auf 7 ein
Fall erläutert,
bei dem das Werkstück 200 als
Bremsmechanismus 222 eingesetzt wird, um eine Scheibe 220,
die gedreht wird, durch die axiale Verschiebung des Zylindermechanismus 22 zu
bremsen.
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Der
Bremsenmechanismus 222 umfasst das Stellglied 200,
ein im Wesentlichen kreisförmiges Bremselement 224,
das an dem Ende der Kolbenstange 202 des Stellgliedes 200 vorgesehen
ist, die Scheibe 220, die an einer dem Bremsele ment 224 gegenüberliegenden
Position angetrieben und gedreht wird, und eine Drehwelle 226,
die die Scheibe 220 antreibt und dreht.
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Während die
Scheibe 220 mit Hilfe der Drehwelle 226 angetrieben
und gedreht wird, wird die Kolbenstange 202 des Stellgliedes 200 in
axialer Richtung zu der Scheibe 220 verschoben (in Richtung
des Pfeils C), und das Bremselement 224, das an dem vorderen
Ende der Kolbenstange 202 vorgesehen ist, berührt die
Schreibe 220. Dementsprechend kann die Drehung der Scheibe 220 durch
den Kontakt zwischen Bremselement 224 und Scheibe 220 gebremst
werden.
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Wenn
die Kolbenstange 202 des Stellgliedes 200 in axialer
Richtung so verschoben wird, dass sie außer Kontakt mit der Scheibe 220 tritt
(Richtung des Pfeils D), trennt sich das Bremselement 224 von
der Scheibe 220 und die Scheibe 220 wird aus dem
gebremsten Zustand freigegeben.
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Als
nächstes
wird mit Bezug auf 8 ein Stellglied 250 gemäß einer
vierten Ausführungsform erläutert. Die
gleichen Aufbauelemente wie bei dem Stellglied 10 gemäß der ersten
Ausführungsform werden
erneut durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, so dass sich ihre
detaillierte Beschreibung erübrigt.
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Das
Stellglied 250 gemäß der vierten
Ausführungsform
unterscheidet sich von dem Stellglied 10 gemäß der ersten
Ausführungsform
dahingehend, dass das Stellglied 250 anstelle des Zylindermechanismus 22 (vgl. 6 und 7), welche lediglich in axialer Richtung
verschiebbar ist (Richtung der Pfeile C oder D), einen Zylindermechanismus 252 aufweist, der
in axialer Richtung (Richtung der Pfeile C oder D) verschiebbar
ist, wobei er eine Kolbenstange 254 dreht. Die vierte Ausführungsform
unterscheidet sich außerdem
dadurch, dass das Stellglied 250 eine einzelne Kolbenstange 254 aufweist,
die gemeinsam mit dem Kolben 18 (vgl. 1) durch den Druck des dem Zylindermechanismus 252 zugeführten Hydrauliköles verschiebbar
ist.
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Mit
Bezug auf 8 wird ein
Fall erläutert, bei
dem das Stellglied 250 bei einem Klemmmechanismus 256 eingesetzt
wird, der ein Werkstück 262 klemmt,
wobei es einer Drehverschiebung unterworfen wird und außerdem in
axialer Richtung (Richtung des Pfeils C oder D) des Zylindermechanismus 252 bewegt
wird.
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Der
Klemmmechanismus 256 umfasst das Stellglied 250,
eine Platte 258, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Ende
des Kolbenstange 254 des Stellgliedes 250 angebracht
ist, und einen Klemmstift 260, der im Wesentlichen parallel
vorgesehen ist, wobei er von der Kolbenstange 254 einen
festgelegten Abstand aufweist, und der mit der Platte 258 verbunden
ist.
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Wenn
das Werkstück 262,
das auf einen nicht dargestellten Abnahmeplatz angeordnet ist, durch
Verwendung des Klemmmechanismus 256 geklemmt wird, wird
die Kolbenstange 254 durch den Antrieb des Zylindermechanismus 252 nach
unten (in Richtung des Pfeils D) verschoben und außerdem gedreht,
ausgehend von einem Zustand (die in 8 durch
strichpunktierte Linien angedeutete Position), in welchem die Platte 258 und
der Klemmstift 260 mit Hilfe der Kolbenstange 254 nach
oben verschoben sind (in Richtung des Pfeils C). Dementsprechend liegt
das untere Ende des Klemmstiftes 260 an der oberen Fläche des
auf dem Abnahmeplatz angeordneten Werkstückes 262 an.
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Dementsprechend
wird das Werkstück 262 zuverlässig zwischen
dem nicht dargestellten Abnahmeplatz und dem Klemmstift 260 geklemmt.
Wenn das Werkstück 262 aus
dem Klemmzustand freigegeben wird, kann diese Freigabe erreicht
werden, indem die Kolbenstange 254 des Zylindermechanismus 252 nach
oben verschoben wird (in Richtung des Pfeils C), wobei die Kolbenstange 254 des
Zylindermechanismus 252 gedreht wird.