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Dokumentenidentifikation DE102004036943A1 31.03.2005
Titel Stellglied
Anmelder SMC K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Nagai, Shigekazu, Ibaraki, JP;
Saitoh, Akio, Ibaraki, JP;
Saitoh, Masaru, Ibaraki, JP
Vertreter Keil & Schaafhausen Patentanwälte, 60322 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 29.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004036943
Offenlegungstag 31.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.03.2005
IPC-Hauptklasse F15B 15/18
IPC-Nebenklasse F04B 1/30   
Zusammenfassung Ein Stellglied (10) umfasst einen Pumpenantriebsabschnitt (12), der durch Strom angetrieben und gedreht wird und einen Pumpenmechanismus (16), der mit dem Pumpenantriebsabschnitt (12) verbunden ist und ein Hydrauliköl ansaugt bzw. abführt. Ein Zylindermechanismus (22), der einen durch Zufuhr des Hydrauliköls in axialer Richtung verschiebbaren Kolben (18) aufweist, ist an dem Pumpenantriebsabschnitt (12) und dem Pumpenmechanismus (16) vorgesehen. Die Abfuhrmenge des Hydrauliköls zu dem Zylindermechanismus (22) wird durch Änderung des Neigungswinkels eines Schwenkelementes (80), welches in dem Pumpenmechanismus (16) vorgesehen ist, frei eingestellt.

Beschreibung[de]

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.

Stellglieder, die mit Hilfe eines Druckfluides (bspw. Hydrauliköl) betätigt werden, sind bekannt und werden bspw. dazu verwendet, ein Werkstück zu transportieren oder zu positionieren.

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.

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 Druckeinstellmechanismus, der die Druckerhöhung verringert, wenn das in der zweiten Leitung enthaltene Betriebsöl expandiert, ist an einer Zwischenposition der zweiten Leitung vorgesehen.

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.

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.

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.

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.

Zusammenfassung der Erfindung

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.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Stellglied gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt durch einen Pumpenmechanismus gemäß 1;

3 zeigt einen Schnitt, der einen Ansaug-/Abfuhrabschnitt des Pumpenmechanismus gemäß 2 darstellt;

4 zeigt eine vergrößerte Teildraufsicht, die einen Einstellhebel und ein Stoppelement darstellt, die außerhalb eines in 1 gezeigten Gehäuses angeordnet sind;

5 zeigt einen Längsschnitt durch ein Stellglied gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

6 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Werkstückgreifmechanismus mit einem Stellglied gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

7 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Bremsenmechanismus mit dem Stellglied gemäß 6; und

8 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Klemmmechanismus mit einem Stellglied gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Stellglied gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

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 Pumpenantriebsabschnitt 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 beschränkt. Eine Vielzahl von Pumpenkolben 64a bis 64g kann entsprechend der Zahl der Öffnungen 44a bis 44g vorgesehen sein.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Außerdem halten die Hülsen 46 die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b axial verschieblich in den ersten und zweiten Halteöffnungen 112, 114.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Pumpenkolben 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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Das Stellglied 150 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Stellglied 10 gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass das Stellglied 150 einen Geschwindigkeitsänderungsmechanismus (Einstellabschnitt) 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.

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.

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.

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.

Nachfolgend wird ein Fall erläutert, bei dem eine Last über die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b auf den Kolben 18 ausgeübt wird.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Bremselement 224 gegenüberliegenden Position angetrieben und gedreht wird, und eine Drehwelle 226, die die Scheibe 220 antreibt und dreht.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.


Anspruch[de]
  1. Stellglied mit:

    einem Pumpenmechanismus (16), welcher ein Druckfluid durch Verschieben von Pumpenkolben (64a bis 64g) in axialer Richtung entsprechend der Drehantriebskraft eines über ein elektrisches Signal angetriebenen und gedrehten Pumpenantriebsabschnitts (12) ansaugt bzw. abführt; und

    einem Antriebsmechanismus (22) mit einem verschiebbaren Element (18), das durch den Druck des von dem Pumpenmechanismus (16) zugeführten Druckfluides in der axialen Richtung verschiebbar ist, wobei:

    der Pumpenmechanismus (16) und der Antriebsmechanismus (22) in integrierter Weise vorgesehen sind, und der Pumpenmechanismus (16) einen Einstellabschnitt aufweist, der in dem Pumpenmechanismus (16) vorgesehen ist und der eine Abfuhrmenge des dem Antriebsmechanismus (22) zugeführten Druckfluides einstellt; und

    der Einstellabschnitt ein Schwenkelement (80) aufweist, welches durch einen Körper (30) des Pumpenmechanismus (16) schwenkbar gehalten wird und mit dem Pumpenkolben (64a bis 64g) in Eingriff steht, wobei ein Verschiebungsweg des Pumpenkolbens (64a bis 64g) in der axialen Richtung durch Verschwenken des Schwenkelementes (80) einstellbar ist.
  2. Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus (22) erste und zweite Zylinderkammern (98, 102) aufweist, in welchen das Verschiebungselement (18) verschiebbar vorgesehen ist, und dass die ersten und zweiten Zylinderkammern (98, 102) mit dem Inneren des Pumpenmechanismus (16) über erste bzw. zweite Durchgänge (54, 56) in Verbindung stehen.
  3. Stellglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Durchgänge (54, 56) in einer Endplatte (32) des Pumpenmechanismus (16), einem Zylinderrohr (92) und einem Abdeckelement (94) des Antriebsmechanismus (22) ausgebildet sind.
  4. Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkelement (80) über eine Verbindungswelle (78) mit einem drehbaren Element (88) verbunden ist, das außerhalb des Körpers (30) vorgesehen ist, und dass ein Neigungswinkel des Schwenkelementes (80) mit Hilfe des drehbaren Elementes (88) einstellbar ist.
  5. Stellglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem drehbaren Element (88) ein Armabschnitt (88a) ausgebildet ist, der von einem Bereich, der durch die Verbindungswelle (78) gehalten wird, radial nach außen vorsteht.
  6. Stellglied nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenmechanismus (16) einen Stoppermechanismus (89) aufweist, um ein Verschwenken des mit dem drehbaren Element (88) verbundenen Schwenkelementes (80) zu regulieren, indem der Armabschnitt (88a) des drehbaren Elementes (88) bis zum Anschlag gedreht und verschoben wird.
  7. Stellglied nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoppermechanismus (89) einen Grundkörperabschnitt (89a), der an dem Körper (30) befestigt ist, und einen Stopperstift (89b) aufweist, der im Gewindeeingriff mit dem Grundkörperabschnitt (89a) steht, wobei er in axialer Richtung verschiebbar ist und an dem drehbaren Element (88) anliegen kann.
  8. Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenmechanismus (16) einen Druckeinstellmechanismus zum Einstellen eines Druckes des Druckfluides in dem Pumpenmechanismus (16) aufweist.
  9. Stellglied nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckeinstellmechanismus einen Druckeinstellstopfen (48) aufweist, der in eine Installationsöffnung (50), die mit einem Inneren eines Körpers (30) in Verbindung steht, eingeschraubt ist, und dass der Druck des in dem Körpers (30) enthaltenen Druckfluides durch Einschrauben des Druckeinstellstopfens (48) einstellbar ist.
  10. Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsabschnitt (22) neben dem Pumpenabschnitt (16) angeordnet ist.
  11. Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenmechanismus (16) folgende Elemente aufweist:

    den Pumpenkolben (64a bis 64g), der durch das Schwenkelement (80) gehalten wird, einen Zylinderkörper (60), der an einer mit einer Antriebswelle (26) des Pumpenantriebsabschnitts (16) verbundenen Drehwelle (38) befestigt ist und den Pumpenkolben (64a bis 64g) in der axialen Richtung verschiebbar hält, und eine Feder (72), die zwischen dem Pumpenkolben (64a bis 64g) und dem Zylinderkörper (60) angeordnet ist; und

    eine Kammer (74), die zwischen dem Pumpenkolben (64a bis 64g) und dem Zylinderkörper (60) ausgebildet ist, wobei:

    der Pumpenkolben (64a bis 64g) durch Drehung der Drehwelle (38) mit Hilfe des Zylinderkörpers (60) in Umfangsrichtung um eine Mitte der Drehwelle (38) angetrieben und gedreht wird.
  12. Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkelement (80) eine halbkugelige Form aufweist, und dass eine Durchgangsöffnung (76), durch welche sich die mit der Antriebswelle (26) des Pumpenantriebsabschnitts (16) verbundene Drehwelle (38) erstreckt, an einem im Wesentlichen zentralen Bereich des Schwenkelementes (80) ausgebildet ist.
  13. Stellglied mit:

    einem Pumpenmechanismus (16), welcher ein Druckfluid durch Verschieben von Pumpenkolben (64a bis 64g) in axialer Richtung entsprechend der Drehantriebskraft eines durch ein elektrisches Signal angetriebenen und gedrehten Pumpenantriebsabschnitts (12) ansaugt bzw. abführt; und

    einem Antriebsmechanismus (22) mit einem verschiebbaren Element (18), welches durch den Druck des von dem Pumpenmechanismus (16) zugeführten Druckfluides in der axialen Richtung verschiebbar ist, wobei:

    der Pumpenmechanismus (16) und der Antriebsmechanismus (22) in integrierter Weise vorgesehen sind und der Pumpenmechanismus (16) einen Einstellabschnitt aufweist, der in dem Pumpenmechanismus (16) vorgesehen ist und der eine Abfuhrmenge des dem Antriebsmechanismus (22) zugeführten Druckfluides einstellt; und

    der Einstellabschnitt ein festes Element (154), welches mit dem Pumpenkolben (64a bis 64g) in Eingriff steht, welches an dem Pumpenmechanismus (16) befestigt ist und welches eine um einen festgelegten Winkel geneigte Fläche (154a) aufweist, und einen Geschwindigkeitsänderungsmechanismus (152) umfasst, der die Größe der von dem Pumpenantriebsabschnitt (12) auf den Pumpenmechanismus (16) übertragenen Antriebsdrehung steuert.
  14. Stellglied nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Geschwindigkeitsänderungsmechanismus (152) die Menge des von dem Pumpenmechanismus (16) zu dem Antriebsmechanismus (22) abgeführten Druckfluides steuert, indem die Größe der von dem Pumpenantriebsabschnitt (12) auf den Pumpenmechanismus (16) übertragenen Antriebsdrehung gesteuert wird.
  15. Stellglied nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenmechanismus (16) einen Druckeinstellmechanismus zum Einstellen eines Druckes des Druckfluides in dem Pumpenmechanismus (16) aufweist.
  16. Stellglied nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckeinstellmechanismus einen Druckeinstellstopfen (48) aufweist, der in Gewindeeingriff mit einer Installationsöffnung (50) steht, die mit dem Inneren des Körpers (30) in Verbindung steht, und dass der Druck des in dem Körper (30) enthaltenen Druckfluides durch Einschrauben des Druckeinstellstopfens (48) einstellbar ist.
  17. Stellglied nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus (22) neben dem Pumpenmechanismus (16) angeordnet ist.
  18. Stellglied nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus (22) erste und zweite Zylinderkammern (98, 102) aufweist, in denen das Verschiebungselement (18) verschiebbar vorgesehen ist, und dass die ersten und zweiten Zylinderkammern (98, 102) über erste bzw. zweite Durchgänge (54, 56) mit dem Inneren des Pumpenmechanismus (16) in Verbindung stehen.
  19. Stellglied nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Durchgänge (54, 56) in einer Endplatte (32) des Pumpenmechanismus (16), einem Zylinderrohr (92) und einem Abdeckelement (94) des Antriebsmechanismus (22) ausgebildet sind.
  20. Stellglied nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenmechanismus (16) folgende Elemente aufweist:

    den Pumpenkolben (64a bis 64g), der durch das feste Element (154) gehalten wird, einen Zylinderkörper (60), der an einer Drehwelle (38), die mit einer Antriebswelle (26) des Pumpenantriebsabschnitts (16) verbunden ist, befestigt ist und der den Pumpenkolben (64a bis 64g) in Axialrichtung verschiebbar hält, und eine Feder (72), die zwischen dem Pumpenkolben (64a bis 64g) und dem Zylinderkörper (60) angeordnet ist, und

    eine Kammer (74), die zwischen dem Pumpenkolben (64a bis 64g) und dem Zylinderkörper (60) ausgebildet ist, wobei:

    der Pumpenkolben (64a bis 64g) durch die Drehung der Drehwelle (38) mit Hilfe des Zylinderkörpers (60) in Umfangrichtung um das Zentrum der Drehwelle (38) angetrieben und gedreht wird.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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