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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stellglied zum linearen
Hin- und Herbewegen eines Gleiters entlang eines Rahmens mit Hilfe
einer Antriebsquelle.
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Transportmittel,
wie Stellglieder, werden bspw. zum Transport von Werkstücken verwendet. Die
japanische Patentoffenlegungsschrift JP-A 2003-74551 beschreibt
ein solches Stellglied.
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Wie
in 14 dargestellt, umfasst
das herkömmliche
Stellglied einen inneren Block 2, der in Axialrichtung
innerhalb einer äußeren Schiene 1 verschiebbar
ist. Eine Kugelspindelwelle 3 ist an einem im Wesentlichen
zentralen Bereich des inneren Blocks 2 so vorgesehen, dass
sie sich in axialer Richtung erstreckt.
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Ein
Paar erster Kugelwälznuten 4 ist
in Axialrichtung entlang eines Paares innerer Wandflächen 1a, 1b der äußeren Schiene 1 gegenüber dem
inneren Block 2 ausgebildet. Außerdem sind zweite Kugelwälznuten
an beiden Seitenflächen
des inneren Blocks 2 gegenüber den ersten Kugelwälznuten 4 ausgebildet.
Rückführdurchgänge 7,
in welchen eine Vielzahl von Kugeln 6 zirkuliert, sind
in dem inneren Block 2 ausgebildet. Die Kugeln 6 zirkulieren
durch die Rückführdurchgänge 7,
die ersten Kugelwälznuten 4 und
die zweiten Kugelwälznuten 2,
so dass der innere Block 2 während seiner Verschiebung entlang der äußeren Schiene 1 geführt wird.
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Die
Kugelspindelwelle 3, die integral mit einer Antriebsquelle,
bspw. einem nicht dargestellten Elektromotor, verbunden ist, wird
gedreht, wodurch der innere Block 2, der in Gewindeeingriff
mit der Kugelspindelwelle 3 steht, durch die Drehwirkung
der Kugelspindelwelle 3 linear in Axialrichtung der äußeren Schiene 1 verschoben
wird.
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Das
in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-A 2003-74551 beschriebene
Stellglied erfordert jedoch eine Vielzahl von Kugeln 6,
die entlang endloser Zirkulationswege rollen, als Führungsmechanismus
zum Führen
des inneren Blockes 2 in axialer Richtung der äußeren Schiene 1.
Außerdem
ist es notwendig, hochgenaue Bearbeitungsschritte, bspw. zum Ausbilden
der ersten Kugelwälznuten 4, der
zweiten Kugelwälznuten 2 und
der Rückführdurchgänge 7 durchzuführen, damit
die Kugeln 6 gleichmäßig darin
rollen können.
Hierdurch erhöhen sich
die Produktionskosten des Stellgliedes.
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Aus
DE 93 20 135 U1 ist
ein druckmittelbetriebener Arbeitszylinder bekannt, welcher ein
Zylinderrohr aufweist, in dem ein Kolben verschieblich geführt ist.
Der Kolben ist mit einem Zugband versehen, das über Umlenkelemente geführt ist,
die das Zugband aus dem eigentlichen Zylinderraum hinausführen, so
dass die Zugbandbewegung am Außenumfang
des Zylinderrohres abgreifbar ist. Das Zugband ist mit einem Schlitten
gekoppelt, so dass eine Bewegung des Kolbens durch entsprechende
Druckmittelbeaufschlagung eine entsprechende Bewegung des Schlittens
bewirkt. Am Außenumfang
des Zylinderrohrs ist eine Schwalbenschwanzführung angeordnet, wobei der
Schlitten in Eingriff mit dieser Schwalbenschwanzführung steht.
Der Schlitten weist ferner an seiner Stirnseite so genannten Einfädler auf,
die nach Vorbeifahren des Schlittens das Abdeckband
3 wieder
einfädeln.
Der Einfädler
ist über
federnde Elemente mit Führungsschienen
flexibel verbunden. Anformungen des Einfädlers, die federnde Verbindung zu
den Führungsschienen
und die Anordnung der Führungsschienen
selbst bilden eine räumliche
Anordnung, die in die Schwalbenschwanzführung des Zylinderrohres eingreift.
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In
DE 2 340 000 A ist
ein Längsführungslager,
insbesondere ein Kugellager, für
eine Buchse oder Hülse
gezeigt und beschrieben, das so ausgebildet ist, dass es sich in
Längsrichtung
längs einer Welle
bewegen kann. Das Längsführungslager
weist eine äußere Hülse und
eine innere Hülse
auf. In der inneren Hülse
sind eine Anzahl von in Form einer geschlossenen Schleife verlaufenden
Führungsbahnen vorgesehen,
welche Laufbahnen für
den Umlauf von einer Vielzahl in Reihe angeordneter Lastaufnahmekugeln
aus Kunststoff bilden. Wenn sich das Längsführungslager entlang der Welle
bewegt, so wälzen sich
die Lastaufnahmekugeln in den Führungsbahnen
ab und laufen in diesen Führungsbahnen
in der inneren Hülse
um. In Ausführungsvarianten
weisen die Lastaufnahmekugeln einen Metallkern bzw. einen gehärteten Kunststoffkern
auf.
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DE 43 34 611 A1 offenbart
ein Gleitführungslager
für eine
lineare Bewegung. Die Vorrichtung besitzt eine Führungsschiene mit Gleitvertiefungen
in jeder der Seitenflächen.
Ein im Querschnitt U-förmiger
Gleiter ist mit der Führungsschiene
solchermaßen
verbunden, dass er über
der Führungsschiene montiert
ist. Der Gleiter umfasst einen Gleiterkörper und Endplatteneinheiten,
die Plattenelemente aufweisen und an beiden Endflächen des
Gleiterkörpers befestigt
sind. Obere und untere Gleitvertiefungen sind in jeder der beiden
Seitenwände
des Gleiterkörpers
derart geformt, dass diese den Gleitvertiefungen der Führungsschiene
gegenüber
liegen. Zwischen den Gleitvertiefungen und den Gleitvertiefungen
und sind zylindrische Gleitelemente vorgesehen. Diese sind in die
Gleitvertiefungen des Gleiters eingesetzt und an jedem Ende mit
den Endplatteneinheiten und mit dem Gleitkörper verbunden.
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Ein ähnlich aufgebautes
Gleitführungslager lässt sich
auch aus
US 5,735,610 entnehmen.
Eine Führung
des Linearführungslagers
weist eine Schiene und einen durch diese gestützten Gleiterkörper auf.
In dem Gleitkörper
sind zylindrische Nuten vorgesehen, welche in ihrer Querschnittsform
einen Kreisausschnitt bilden. In den Nuten sind Lagereinsätze angeordnet,
die über
die Oberfläche des
Körpers
hinaus ragen. Als Material für
die Lagereinsätze wird
PTFE, Glimmer-gefülltes
PTFE oder Polyamid-Imid verwendet.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stellglied vorzuschlagen,
das einen einfachen Führungsmechanismus
zum Führen
eines Gleiters entlang eines Rahmens aufweist, um die Produktionskosten
zu reduzieren.
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Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung
näher erläutert. Dabei
bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale
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
eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Stellgliedes
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
eine perspektivische Explosionsdarstellung des Stellgliedes gemäß 1;
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3 zeigt
eine perspektivische Explosionsdarstellung von Details eines Gleiters
und eines Führungsmechanismus
des Stellgliedes gemäß 1;
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4 zeigt
einen Schnitt in einer Ebene senkrecht zu der Axialrichtung des
Stellgliedes gemäß 1;
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5 zeigt
eine Seitenansicht, wobei ein Zustand dargestellt ist, in dem eine
vertikale Last auf den Gleiter gemäß 3 aufgebracht
wird;
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6 zeigt
eine Seitenansicht, wobei ein Zustand dargestellt ist, in dem eine
nicht ausgeglichene Last auf den Gleiter gemäß 3 aufgebracht
wird;
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7 zeigt
eine vergrößerte Teilansicht,
die einen Zustand darstellt, in dem eine Vielzahl von Gleitelementen
auf dem gleichen Umfang angeordnet sind;
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8 zeigt
eine vergrößerte Teilansicht,
wobei ein Zustand dargestellt ist, in dem eine Vielzahl von Gleitelementen
an unterschiedlichen Umfängen angeordnet
ist;
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9 zeigt
eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Stellgliedes
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10 zeigt
eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Stellgliedes
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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11 zeigt
einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in 10;
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12 zeigt
eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Stellgliedes
gemäß einer
noch weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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13 zeigt
eine Ansicht in Richtung des Pfeils C in 12; und
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14 zeigt
eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Stellgliedes
gemäß dem Stand
der Technik.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 10 ein Stellglied gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Das
Stellglied 10 umfasst einen länglichen Rahmen 12 mit
einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt,
eine Drehantriebsquelle 14, die an einer Endseite des Rahmens 12 vorgesehen
ist, einen Antriebskraftübertragungsmechanismus 16 zum
Umwandeln einer Drehantriebskraft der Drehantriebsquelle 14 in
eine geradlinige Bewegung, einen Gleiter 18, der sich in
Axialrichtung entlang einer Innenwandfläche des Rahmens 12 entsprechend
der geradlinigen Bewegung, die über
den Antriebskraftübertragungsmechanismus 16 übertragen
wird, hin und her bewegt, und einen Führungsmechanismus 20 zum
linearen Führen
des Gleiters 18 in Axialrichtung des Rahmens 12.
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Vorzugsweise
sind der Rahmen 12 und der Gleiter 18 aus einem
metallischen Material, wie Aluminium, Aluminiumlegierung oder rostfreiem
Stahl hergestellt. Der Rahmen 12 ist integral bspw. durch Extrusion
oder einen Ziehprozess ausgebildet.
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Mit
dem in Axialrichtung anderen Ende des Rahmens 12 ist eine
Endplatte 24 über
ein Paar von Gewindeelementen 22a, 22b verbunden
(vgl. 1 und 2).
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Der
Rahmen 12 umfasst einen Bodenwandabschnitt 28,
in dem eine Vielzahl von Befestigungsöffnungen 26 ausgebildet
ist, die voneinander einen festgelegten Abstand in axialer Richtung
aufweisen (vgl. 2), und ein Paar einander gegenüberliegender
Seitenwandabschnitte 30a, 30b, die sich um eine
festgelegte Länge
in einer im Wesentlichen orthogonalen Richtung von dem Bodenwandabschnitt 28 erheben.
Der Bodenwandabschnitt 28 und das Paar von Seitenwandabschnitten 30a, 30b sind
in integrierter Weise ausgebildet (vgl. 4).
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Wie
in 4 dargestellt ist, ist eine Aussparung 32,
die sich in axialer Richtung des Rahmens 12 erstreckt,
an einem zentralen Bereich der Innenwandfläche des Bodenwandabschnitts 28 ausgebildet.
Die gesamte Innenwandfläche
des Seitenwandabschnitts 30a, 30b ist so geformt,
dass sie einen kreisbogenförmigen
vertikalen Querschnitt mit einem großen Krümmungsradius aufweist. Ein
Paar von ersten Gleitnuten 36a, 36b, die jeweils
einen kreisbogenförmigen
Querschnitt aufweisen, um die Gleitbewegung von Kunststoff- oder
Kunstharzgleitelementen 34 zu erlauben, ist entlang der
Innenwandfläche
des Boden wandabschnitts 28 an Positionen ausgebildet, die
den Seitenwandabschnitten 30a, 30b nahe liegen.
Das Paar erster Gleitnuten 36a, 36b ist so angeordnet,
dass sie sich im Wesentlichen parallel in axialer Richtung von einem
Ende zu dem anderen Ende des Rahmens 12 erstrecken.
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Paare
zweiter Gleitnuten 38a, 38b und dritter Gleitnuten 40a, 40b,
die jeweils einen kreisbogenförmigen
Querschnitt aufweisen, um die Gleitbewegung von Kunststoff- oder
Kunstharzgleitelementen 34 zu erlauben, sind einander gegenüberliegend
an den Innenwandflächen
des Paares von Seitenwandabschnitten 30a bzw. 30b ausgebildet.
Die Paare zweiter Gleitnuten 38a, 38b und dritter
Gleitnuten 40a, 40b sind so ausgebildet, dass
sie an jeweiligen vertikalen Positionen an der Innenwandfläche der Seitenwandabschnitte 30a, 30b angeordnet
sind und sich im Wesentlichen parallel in Axialrichtung des Rahmens 12 erstrecken.
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Der
Antriebskraftübertragungsmechanismus 16 umfasst
eine Förderspindelwelle 42,
die koaxial zu der Antriebswelle der Drehantriebsquelle 14 angebracht
ist, und eine im Wesentlichen zylindrische Fördermutter 44, die
einen Gewindeabschnitt 43 für den Gewindeeingriff mit der
Förderspindelwelle 42 aufweist.
Die Fördermutter 44 ist
durch eine Öffnung 46,
die an einer oberen Fläche
des Gleiters 18 mit einem im Wesentlichen rechteckigen
Querschnitt ausgebildet ist, in einem Loch des Gleiters 18 angebracht
(vgl. 3). Alternativ kann bspw. eine nicht dargestellte
Kugelspindelwelle oder eine Gleitspindelwelle anstelle der Förderspindelwelle 42 verwendet
werden.
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Die
Seitenflächen
des Gleiters 18, die den Seitenwandabschnitten 30a, 30b des
Rahmens 12 gegenüberliegen,
weisen kreisbogenförmige
Querschnitte auf, wobei sie jeweils einen großen Krümmungsradius entsprechend den
Innenwandflächen der
Seitenwandabschnitte 30a bzw. 30b aufweisen.
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Wie
in 4 dargestellt ist, umfassen die Seitenflächen des
Gleiters 18 ein Paar erster Installationsnuten 48a, 48b mit
kreisbogenförmigem
Querschnitt, die den ersten Gleitnuten 36a, 36b an
dem Bodenwandabschnitt 28 gegenüberliegen, wobei erste Kunststoffgleitelemente 34a, 34b darin
angebracht sind. Die Seitenflächen
des Gleiters 18 umfassen auch ein Paar zweiter Installationsnuten 50a, 50b mit
kreisbogenförmigem
Querschnitt, die den zweiten Gleitnuten 38a, 38b an
den Seitenwandabschnitten 30a, 30b gegenüberliegen,
wobei zweite Kunststoffgleitelemente 34c, 34d darin
angebracht sind. Zusätzlich
weisen die Seitenflächen
des Gleiters 18 ein Paar dritter Installationsnuten 52a, 52b mit
kreisbogenförmigem
Querschnitt auf, die den dritten Gleitnuten 40a, 40b an
den Seitenwandabschnitten 30a, 30b gegenüberliegen,
wobei dritte Kunststoffgleiteiemente 34e, 34f darin
angebracht sind.
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Bei
der nachfolgenden Erläuterung
wird auf die Kunststoffgleitelemente grundsätzlich als "Gleitelemente 34'' Bezug
genommen. Die Ausdrücke "erste Gleitelemente 34a, 34b'', "zweite Gleitelemente 34c, 34d'' und "dritte Gleitelemente 34e, 34f'' werden verwendet, wenn auf die
individuellen Kunststoffgleitelemente Bezug genommen wird.
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Die
ersten bis dritten Installationsnuten 48a, 48b, 50a, 50b, 52a, 52b sind
in Paaren so angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen parallel
zueinander in axialer Richtung der Förderspindelwelle 42 erstrecken.
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Eine
Durchgangsöffnung 54,
durch welche die Förderspindelwelle 42 hindurchtritt,
ist an einem zentralen Bereich des Gleiters 18 ausgebildet.
Vier Befestigungsöffnungen 56a bis 56d,
die zur Befestigung eines anderen Elementes an dem Gleiter 18 dienen,
sind an der oberen Fläche
des Gleiters 18 ausgebildet. Aussparungen 58a, 58b sind
entlang der oberen bzw. unteren Flächen des Gleiters 18 ausgebildet
(vgl. 4).
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Ein
Paar von Platten 60a, 60b ist in axialer Richtung
an beiden Endflächen
des Gleiters 18 mit Hilfe nicht dargestellter Gewindeelementes
angebracht. Kreisförmige
Löcher 62,
durch welche die Förderspindelwelle 42 eingesetzt
werden kann, sind an zentralen Bereichen der Platten 60a, 60b ausgebildet
(vgl. 3).
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Bei
dieser Anordnung werden beide Enden der Vielzahl von Gleitelementen 34 jeweils
durch die Platten 60a, 60b ergriffen. Dementsprechend
wird die Vielzahl von Gleitelementen 34, die an dem Gleiter 18 angebracht
sind, daran gehindert, sich in axialer Richtung zu verschieben,
und die Gleitelemente 34 werden durch den Gleiter 18 gehalten
(befestigt). Außerdem
verhindern die Platten 60a, 60b eine Drehbewegung
der Gleitelemente 34 in Umfangsrichtung, während sie
in erste bis dritte Installationsnuten 48a, 48b, 50a, 50b, 52a, 52b,
die an den Seitenflächen
des Gleiters 18 ausgebildet sind, eingreifen.
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Alternativ
können
die separat montierbaren Platten 60a, 60b weggelassen
werden, indem der Gleiter 18 in integraler Weise in einer
Gestalt geformt wird, die die Platten 60a, 60b umfasst,
bspw. durch Gießen.
Es ist auch möglich,
Befestigungselemente, wie nicht dargestellte Stifte vorzusehen,
die an den ersten bis dritten Installationsnuten 48a, 48b, 50a, 50b, 52a, 52b anstelle
der Platten 60a, 60b festigt werden. Außerdem ist
es auch möglich,
die Vielzahl von Gleitelementen 34 direkt an den ersten
bis dritten Installationsnuten 48a, 48b, 50a, 50b, 52a, 52b mit Hilfe
eines Klebeelementes oder einer Klebsubstanz zu befestigen.
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Wie
in den 3 und 4 dargestellt ist, bilden die
ersten bis dritten Gleitelemente 34a bis 34f des
Führungsmechanismus 20 insgesamt
sechs Gleitelemente, die an den ersten bis dritten Installationsnuten 48a, 48b, 50a, 50b, 52a, 52b,
welche entlang der Seitenfläche
des Gleiters 18 ausgebildet sind, angebracht sind und die
entlang der ersten bis dritten Gleitnuten 36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b,
welche entlang der Innenwandfläche
des Rahmens 12 ausgebildet sind, gleiten. Die ersten bis
dritten Gleitelemente 34a bis 34f sind jeweils
identisch aufgebaut. Jedes der ersten bis dritten Gleitelemente 34a bis 34f umfasst
ein hohles zylindrisches Element, das bspw. aus ultrahochmolekulargewichtigem
Polyethylen gebildet ist, und ein Kernelement 64, das in
das zylindrische Element eingesetzt ist und bspw. aus einer Säule aus
SUS oder Stahl geformt ist.
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Die
Form des Gleitelementes 34 ist nicht auf rund oder säulenförmig beschränkt. Das
Gleitelement 34 kann vielmehr auch ein pfostenförmiges Element
oder ein prismenförmiges
Element sein. Die ausreichende Steifigkeit des Gleitelementes 34 wird durch
Einsetzen des Kernelementes 64 aus Metall in das zylindrische
Element aus Kunststoffmaterial erreicht.
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Durch
Einpressen eines Kernelementes 64 mit einem festgelegten
Durchmesser in das zylindrische Element, um das zylindrische Element
aus Kunststoffmaterial diametral zu expandieren, ist es zudem möglich, den
Außendurchmesser
des Gleitelementes 34 auf einen festgelegten Durchmesser
zu regulieren. Dadurch ist es möglich,
die Lücken
(Spiel) zwischen den Gleitelementen 34 und den ersten bis dritten
Installationsnuten 48a, 48b, 50a, 50b, 52a, 52b,
in denen die Gleitelementen 34 angebracht sind, genau einzustellen.
in ähnlicher
Weise ist es möglich,
das Spiel zwischen den Gleitelementen 34 und den ersten
bis dritten Gleitnuten 36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b,
in denen die Gleitelemente 34 gleitend angeordnet sind,
akkurat einzustellen.
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Das
Stellglied 10 gemäß dieser
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben
aufgebaut. Nachfolgend werden seine Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise
erläutert.
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Wenn
eine nicht dargestellte Stromquelle eingeschaltet wird, wird die
Förderspindelwelle 42, die
mit der Antriebswelle der Drehantriebsquelle 14 verbunden
ist, angetrieben und gedreht. Diese Drehbewegung wird infolge des
Gewinde eingriffs zwischen der Förderspindelwelle 42 und
dem Gewindeabschnitt 43 der Fördermutter 44 in eine
geradlinige Bewegung des Gleiters 18 umgewandelt. Dadurch wird
der Gleiter 18 in axialer Richtung des Rahmens 12 verschoben,
wobei er durch den Führungsmechanismus 20 geführt wird.
Wenn die Polarität
des durch die Drehantriebsquelle 14 fließenden Stromes
von positiv zu negativ und umgekehrt umgeschaltet wird, bewegt sich
der Gleiter 18 in axialer Richtung des Rahmens 12 hin
und her.
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Wenn
sich der Gleiter 18 in axialer Richtung des Rahmens 12 hin
und her bewegt, gleitet die Vielzahl von Gleitelementen 34,
die an den Seitenflächen des
Gleiters 18 über
die Platten 60a, 60b gehalten wird, entlang der
ersten bis dritten Gleitnuten 36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b des
Rahmens 12. Dementsprechend wird der Gleiter 18 linear
gleichmäßig entlang
der Innenwandflächen
des Rahmens 12 verschoben.
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Nachfolgend
wird eine Erläuterung
der Lasten gegeben, die durch die Vielzahl von Gleitelementen 34 aufgenommen
werden. In den 5 und 6 sind die
Bereiche, von denen diese Lasten aufgenommen werden, vereinfacht
durch Schraffuren dargestellt.
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Wie
in 5 dargestellt ist, wird dann, wenn eine vertikale
Last in vertikal nach unten gerichteter Richtung (d. h. in Richtung
des Pfeils A) auf den Gleiter 18 aufgebracht wird, die
Last primär
durch das am weitesten unten liegende Paar von Gleitelementen 34a, 34b,
die in die ersten Gleitnuten 36a, 36b in dem Bodenwandabschnitt 28 eingreifen,
aufgenommen. Die Last wird sekundär durch die vier verbleibenden Gleitelemente,
d. h. die zweiten Gleitelemente 34c, 34d und die
dritten Gleitelemente 34e, 34f, die in die zweiten
bzw. dritten Gleitnuten 38a, 38b, 40a, 40b in den
Seitenwandabschnitten 30a, 30b eingreifen, aufgenommen.
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Wenn
andererseits, wie in 6 gezeigt, eine nicht ausgeglichene
Last, bspw. eine Last in Richtung des Pfeils B, auf den Gleiter 18 aufgebracht wird,
so verteilen die sechs Gleitelemente 34, die an den Seitenwandabschnitten 30a, 30b und
dem Bodenwandabschnitt 28 angeordnet sind, die nicht ausgeglichene
Last im Wesentlichen gleichförmig,
so dass sie die Last in geeigneter Weise aufnehmen können.
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Bei
dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Vielzahl von Gleitelementen 34 an
beiden Seitenflächen
des Gleiters 18 gehalten. Dementsprechend ist es nicht
notwendig, bspw. Kugeln und Rückführelemente,
die beim Stand der Technik erforderlich waren, vorzusehen. Außerdem ist
es nicht notwendig, Bearbeitungsschritte zur Ausbildung von Rückführdurchgängen zum
Zirkulieren von Kugeln innerhalb des Gleiters durchzuführen. Daher
werden bei der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Herstellungskosten durch einen vereinfachten
Aufbau, bei dem eine Vielzahl von Gleitelementen 34 für den Führungsmechanismus 20 eingesetzt
wird, reduziert. Dadurch ist es möglich, das Stellglied preiswert
herzustellen.
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Wenn
der Rahmen 12 in integrierter Weise, bspw. durch Extrusion
oder einen Ziehprozess, hergestellt wird, können bei dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung außerdem
durch gleichzeitiges Ausbilden der ersten bis dritten Gleitnuten 36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b an
dem Bodenwandabschnitt 28 und den Seitenwandabschnitten 30a, 30b des
Rahmens 12 die Produktionskosten weiter reduziert werden.
Hierbei ist es nicht notwendig, weitergehende Bearbeitungsschritte,
wie eine zusätzliche
Finish-Bearbeitung der ersten bis dritten Gleitnuten 36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b durchzuführen.
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Als
nächstes
wird die relative Anordnung der Gleitelemente 34, die zwischen
Seitenflächen
des Gleiters 18 und inneren Wandflächen des Rahmens 12 angeordnet
sind, erläutert.
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Wie
in 7 dargestellt ist, sind die Gleitelemente 34,
die an dem Gleiter 18 angebracht sind, so angeordnet, dass
die Gleitelemente 34 alle auf dem identischen Umfang eines
virtuellen Kreises P angeordnet sind. Der virtuelle Kreis P hat
einen gemeinsamen Mittelpunkt mit der axialen Mitte O der Förderspindelwelle 42 und
schneidet jede der axialen Mitten L, M, N der Vielzahl von ersten
bis dritten Gleitelementen 34a (34b), 34c (34d), 34e (34f).
Mit anderen Worten sind identische Abstände von der axialen Mitte O
der Förderspindelwelle 42 zu
den axialen Mitten L, M, N der erste bis dritte Gleitelemente 34a (34b), 34c (34d), 34e (34f)
vorgesehen. Dementsprechend können
nicht ausgeglichene Lasten (bspw. die in 6 durch
den Pfeil B angedeutete nicht ausgeglichene Last), die auf den Gleiter 18 ausgeübt werden, zuverlässig aufgenommen
werden.
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Alternativ
werden, wie in 8 gezeigt, die ersten Gleitelemente 34a, 34b,
die von dem Bodenwandabschnitt 28 des Rahmens 12 gehalten
werden und diejenigen Gleitelemente 34, die in dem Gleiter 18,
am weitesten unten angeordnet sind, auf dem Umfang eines virtuellen
Kreises Q angeordnet werden, der um einen festgelegten Abstand ΔD relativ
zu dem virtuellen Kreis P konzentrisch nach innen versetzt ist,
wobei der virtuelle Kreis P die axialen Mitten M, N der zweiten
und dritten Gleitelemente 34c (34d), 34e (34f),
die von den Seitenwandabschnitten 30a (30b) des
Rahmens 12 gehalten werden, schneidet. Bei dieser Anordnung
ist es möglich,
die Kontaktfläche
(vgl. den schraffierten Bereich in 8) zwischen
der Oberfläche
des Gleiters 18 und den ersten Gleitelementen 34a, 34b zu
erhöhen.
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Die
Zahl der Gleitelemente 34 ist nicht auf sechs beschränkt. Jede
Vielzahl von Gleitelementen 34 kann eingesetzt und an gewünschten
Position zwischen den Seitenflächen
des Gleiters 18 und den Innenwandflächen des Rahmens 12 angeordnet
werden. Dementsprechend ist es möglich,
entsprechend den Anforderungen des Benutzers einen gewünschten
Effekt zu erreichen.
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Die
oben beschriebene Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wurde mit Bezug auf eine Drehantriebsquelle 14,
bspw. einem Motor, als Antriebsquelle erläutert. Die Erfindung ist aber
nicht auf die Verwendung einer Drehantriebsquelle beschränkt. Wie
in 9 dargestellt ist, kann anstelle der Drehantriebsquelle 14 auch
ein Fluiddruckzylinder 70 als Antriebsquelle eingesetzt
werden.
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Wenn
ein Druckfluid einer nicht dargestellten Zylinderkammer des Fluiddruckzylinders 70 zugeführt wird,
bewegt sich eine Kolbenstange 72 hin und her. Dadurch bewegt
sich auch ein Gleiter 18 über eine Endplatte 74,
die mit dem vorderen Ende der Kolbenstange 72 verbunden
ist, in axialer Richtung des Rahmens 12 hin und her. In 9 bezeichnen die
Bezugszeichen 76a, 76b Stoßdämpfer zum Dämpfen von Stößen, die
auftreten können,
wenn der Gleiter 18 zu einer Endposition verschoben wird.
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Wenn
ein nicht dargestellter Sensor an einer Seitenfläche des Rahmens 12 angebracht
ist und ein nicht dargestelltes Detektionsobjekt erfasst, das an dem
Gleiter 18 angebracht ist und integral mit diesem verschoben
wird, ist es außerdem
möglich,
eine Ursprungsposition des Gleiters 18 zu erfassen.
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Die 10 bis 13 zeigen
Stellglieder 80, 110 gemäß weiterer Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Die nachfolgenden Ausführungsformen
nutzen ebenfalls einen Fluiddruckzylinder als Antriebsquelle.
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Das
in den 10 und 11 dargestellte Stellglied 80 umfasst
eine Stangenabdeckung 84 und eine Kopfabdeckung 86 jeweils
mit Druckfluideinlass/auslassöffnungen 82a, 82b und
ein Zylinderrohr 88, wobei ein Kolben in einer nicht dargestellten
Zylinderkammer, die durch die Stangenabdeckung 84 und die Kopfabdeckung 86 verschlossen
wird, aufgenommen ist. Das Zylinderrohr 88 ist entlang
einer Aussparung des Gleiters 90 und eines Rahmens 12 angebracht.
Ein Gleiter 90 mit U-förmigem
Querschnitt, der sich in axialer Richtung des Rahmens 12 erstreckt,
ist über
einen Verbindungsblock 94 mit dem vorderen Ende einer Kolbenstange 92,
die von einem Ende des Zylinderrohres 88 ausfahrende und einfahrende
Bewegungen durchführt,
verbunden.
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Eine
Vielzahl von festen Kunststoffgleitelementen 96 und eine
Vielzahl von beweglichen Kunststoffgleitelementen 98, die
jeweils in axialer Richtung festgelegte Abstände voneinander aufweisen,
sind zwischen dem stationären
Rahmen 12 und dem bewegbaren Gleiter 90 vorgesehen.
Im Einzelnen sind die festen Gleitelemente 96, von denen
insgesamt sechs, nämlich
drei auf jeder Seite vorgesehen sind, an Enden einer Vielzahl von
Langnuten 100, die an den Innenwandflächen des Rahmens 12 ausgebildet sind,
befestigt. Die beweglichen Gleitelemente 98, von denen
ebenfalls insgesamt sechs, nämlich
drei auf jeder Seite, vorgesehen sind, sind an Enden einer Vielzahl
von Langnuten 102, die an den Außenwandflächen des beweglichen Gleiters 90 ausgebildet sind,
befestigt.
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Wenn
die Kolbenstange 92 und der Gleiter 90 sich durch
die Druckwirkung des Fluiddruckzylinders in integrierter Weise hin
und her bewegen, werden daher Lasten (einschließlich vertikaler und nicht ausgeglichener
Lasten), die auf den Gleiter 90 aufgebracht werden, durch
die festen Gleitelemente 96, die an den Innenwänden des
stationären
Rahmens 12 gehalten sind, und die beweglichen Gleitelemente 98,
die an den Außenwänden des
beweglichen Gleiters 90 gehalten sind, zuverlässig aufgenommen.
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Die
festen Gleitelemente 96 und die beweglichen Gleitelemente 98 sind
in identischen Langnuten 100 entlang einer gemeinsamen
horizontalen Linie angeordnet. Auch wenn der Gleiter 90 entlang des
Rahmens 12 verschoben wird, kommen aber die festen Gleitelemente 96 und
die beweglichen Gleitelemente 98 nicht in Anlage gegeneinander,
da der Hub des Kolbens auf einen festgelegten Wert eingestellt wird,
oder indem nicht dargestellte Stopper zur Begrenzung des Verschiebungsweges
des Gleiters 90 vorgesehen werden.
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Das
Stellglied 110 gemäß den 12 und 13 umfasst
einen Basisblock 112 mit einem Paar von Druckfluideinlass/auslassöffnungen 111a, 111b. Das
Stellglied 110 umfasst außerdem eine darin ausgebildete
nicht dargestellte Zylinderkammer, eine Kolbenstange 114,
die mit einem nicht dargestellten Kolben, der entlang der Zylinderkammer
verschiebbar ist, verbunden ist, und einen Gleiter 116,
der mit dem vorderen Ende der Kolbenstange 114 verbunden
und integral mit der Kolbenstange 114 verschiebbar ist.
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Der
Basisblock 112 dient als Rahmen. Der Basisblock 112,
der in integrierter Weise hergestellt ist, umfasst ein Paar von
dünnwandigen
Seitenendabschnitten 112a, 112b, in der eine Vielzahl
von Befestigungslöchern 117 ausgebildet
ist, und einen zentralen erweiterten Abschnitt 112c, der
sich zwischen den Seitenwandabschnitten 112a, 112b nach
oben erstreckt.
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Eine
Vielzahl von festen Kunststoffgleitelementen 118 und eine
Vielzahl von beweglichen Kunststoffgleitelementen 120,
die voneinander jeweils einen festgelegten Abstand in axialer Richtung aufweisen,
sind zwischen dem Basisblock 112, der in einem festen Zustand
arbeitet, und dem beweglichen Gleiter 116 vorgesehen. Im
Einzelnen sind insgesamt vier feste Gleitelemente 118,
nämlich
zwei an der oberen Fläche
und zwei an beiden Seitenflächen
vorgesehen. Die festen Gleitelemente 118 sind an Enden
einer Vielzahl von Langnuten 122, die an Innenwandflächen (obere
Fläche
und beide Seitenflächen) des
festen Basisblocks 112 ausgebildet sind, befestigt. Insgesamt
sind vier bewegliche Gleitelemente 120, nämlich zwei
an der oberen Fläche
und zwei an den beiden Seitenflächen,
vorgesehen. Die beweglichen Gleitelemente 120 sind an Enden
einer Vielzahl von Langnuten 124, die an äußeren Wandflächen (obere
Fläche
und beide Seitenflächen)
des beweglichen Gleiters 114 ausgebildet sind, befestigt.
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Die
festen Gleitelemente 118 und die beweglichen Gleitelemente 120 werden
so vorgesehen und betrieben, dass sie nicht in Anlage gegeneinander kommen,
in ähnlicher
Weise wie bei dem oben beschriebenen Stellglied 80.
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Die
festen Gleitelemente 96, 118 und die beweglichen
Gleitelemente 98, 120 wie sie in den 10 bis 13 dargestellt
sind, sind jeweils so vorgesehen, dass sie die gleichen Funktions-
und Wirkungsweisen haben wie die Gleitelementen 34 gemäß 3.
Auf die dortige detaillierte Beschreibung wird verwiesen.