DE10035364A1 - Lineare Bewegungsvorrichtung für eine Relativbewegung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine lineare Relativbewegungsvorrichtung, die eine erste Struktur mit mindestens einem Paar Innenwandflächen (11a, 11b), die sich einander gegenüberliegen; eine zweite Struktur, die zwischen dem Paar Innenwandflächen angeordnet ist, wobei die zweite Struktur in eine Linearbewegung relativ zu der ersten Struktur bewegbar ist; mindestens zwei geradlinige Führungen (13a, 13b), die zwischen der ersten Struktur und der zweiten Struktur angeordnet sind; und eine Versatzaufnahmevorrichtung aufweist, die an mindestens einer der zwei Strukturen angeordnet ist, um so mindestens einer der zwei geradlinigen Führungen eine Bewegung in einer sich kreuzenden Richtung gegen die Wandfläche zu ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine lineare Relativbewegungsvorrichtung, in der eine zweite Struktur in einer relativen Linearbewegung zu einer ersten Struktur bewegbar gehalten ist, in der beispielsweise die ähnlich einer Platte gebildete zweite Struktur in der ersten Struktur eingesetzt ist, die ähnlich eines Rahmens gebildet ist, wobei eine Mehrzahl geradliniger Führungen zwischen der ersten Struktur und der zweiten Struktur angeordnet sind, so dass die zweite Struktur relativ zur ersten Struktur bewegbar ist.

Im Stand der Technik zeigt die offengelegte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. HEI 7-190053 eine Montageplatte für eine geradlinige Führung, um eine Fehlausrichtung, wie beispielsweise einen Einbaufehler zu erlauben, der beim Einbau der geradlinigen Führung auftritt. Fig. 15 zeigt diese Montageplatte. Die Montageplatte 1 wird zwischen die geradlinige Führung 5, und einem fixierten Element 2 gesetzt und erlaubt der geradlinigen Führung 5 in einer rechtwinkligen Richtung 1 gegen das fixierte Element 2 bewegt zu werden. Die Montageplatte 1 besteht aus einem befestigten Abschnitt 6, der auf dem fixierten Element 2 montiert ist, einem befestigten Abschnitt 4, der an einem bewegbaren Block 3 der geradlinigen Führung 5 montiert ist, und einem dünnen Wandabschnitt 7, der den fixierten Abschnitt 6 mit dem befestigten Abschnitt 4 verbindet.

Da die Fehlausrichtung, wie beispielsweise der Einbaufehler, den dünnen Wandabschnitt 7 deformiert, bewegt sich der befestigte Abschnitt 4 in einer rechtwinkligen Richtung 1 relativ zu dem fixierten Abschnitt 6 und die Montageplatte 1 kompensiert die Fehlausrichtung.

In einigen Fällen weist eine lineare Relativbewegungsvorrichtung ein fixiertes Element (erste Struktur) mit mindestens einem Paar Innenwandflächen, die einander gegenüberliegen, ein bewegliches Element (zweite Struktur), das zwischen dem Paar Innenwandflächen angeordnet ist, und zwei zwischen dem fixierten Element und dem beweglichen Element angeordnete geradlinige Führungen auf. Das durch die geradlinigen Führungen bewegliche Element gleitet relativ zu dem fixierten Element in einer Linearbewegung in einer zu den Innenwandflächen des fixierten Elementes parallelen Richtung.

In derartigen linearen Relativbewegungsvorrichtungen kann das bewegliche Element nicht reibungslos gleiten, wenn die eine geradlinige Führung aufgrund eines Einbaufehlers zu anderen geradlinigen Führungen nicht genau parallel ist oder wenn die Einbauposition der geradlinigen Führung einer geringen Abweichung unterliegt. Aufgrund dessen ist es notwendig, die geradlinigen Führungen mit einer hohen Genauigkeit einzubauen. Selbst wenn die geradlinigen Führungen mit einer hohen Genauigkeit eingebaut sind, ist es möglich, dass das bewegliche Element auch dann manchmal nicht reibungsfrei gleiten kann, da die geradlinigen Führungen einer Belastung ausgesetzt sind, die durch eine thermische Expansions- und Kontraktionsdifferenz zwischen dem fixierten Element und dem beweglichen Element hervorgerufen wird.

Im Falle einer Verwendung der herkömmlichen Montageplatte 1 für die lineare Relativbewegungsvorrichtung nach obiger Beschreibung ist die Deformation des dünnen Wandabschnittes 7 gering und die Montageplatte 1 kann einen großen Fehler nicht kompensieren. So kann die Montageplatte 1 thermische Expansions- und Kontraktionsdifferenzen zwischen dem fixierten Element und dem beweglichen Element nicht ausreichend absorbieren, obwohl die Montageplatte 1 geringe Fehlausrichtungen kompensieren kann.

Überdies ermöglicht es die herkömmliche Montageplatte 1 dem beweglichen Element ebenso, sich nicht nur leicht in der senkrechten Richtung 1 sondern ebenso in einer horizontalen Richtung 2 zu bewegen, die parallel zu der Innenwandfläche und senkrecht zur Gleitrichtung des beweglichen Elementes liegt. So kann das bewegliche Element nicht mit einer guten Steifheit geführt werden. Überdies ist es schwierig, den dünnen Wandabschnitt 7 der Montageplatte 1 zu bearbeiten, bzw. herzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine lineare Relativbewegungsvorrichtung zu schaffen, die einen Einbaufehler einer geradlinigen Führung oder eine thermische Expansions- und Kontraktionsdifferenz zwischen dem fixierten Element und dem beweglichen Element ausreichend absorbieren und das bewegliche Element mit einer guten Steifheit führen kann.

Zur Lösung der oben erwähnten Aufgabe ist eine lineare Relativbewegungsvorrichtung konstruiert, die aufweist: eine erste Struktur mit mindestens einem Paar Innenwandflächen, die einander gegenüberliegen; eine zweite Struktur, die zwischen dem Paar Innenwänden angeordnet ist, wobei die zweite Struktur in einer Linearbewegung relativ zur ersten Struktur bewegbar ist; mindestens zwei zwischen der ersten Struktur und der zweiten Struktur angeordnete geradlinige Führungen; und eine Versatzaufnahmevorrichtung, die zumindest auf entweder der ersten Struktur oder der zweiten Struktur angeordnet ist, um so mindestens einer der beiden geradlinigen Führungen zu ermöglichen, sich in einer sich kreuzenden Richtung gegen die Wandflächen zu bewegen. Die zwei geradlinigen Führungen ermöglichen der zweiten Struktur in eine Linearbewegung relativ zur ersten Struktur bewegt zu werden.

Wenn die zweite Struktur zwischen dem Paar Innenwandflächen der ersten Struktur durch die geradlinigen Führungen angeordnet ist und ein Verfahrensfehler einschließlich eines Einbaufehlers oder einer thermischen Expansions- oder Kontraktionsdifferenz zwischen der ersten Struktur und der zweiten Struktur auftritt, könnte die zweite Struktur nicht reibungsfrei relativ zur ersten Struktur gleiten.

Gemäß der oben beschriebenen Erfindung kann die Versatzaufnahmevorrichtung die Fehlausrichtung der geradlinigen Führung in der sich kreuzenden Richtung gegen die Wandflächen absorbieren, selbst wenn der Verfahrensfehler einschließlich des Einbaufehlers oder wenn die thermische Expansions- oder Kontraktionsdifferenz auftritt. Deshalb unterliegen die geradlinigen Führungen keiner übermäßigen Belastung und arbeiten reibungslos und die zweite Struktur gleitet relativ zur ersten Struktur glatt und problemlos. Wenn die Versatzaufnahmevorrichtung mindestens einer der beiden geradlinigen Führungen ermöglicht, nur in der sich kreuzenden Richtung gegen die Wandfläche bewegt zu werden (beispielsweise nur in der senkrechten Richtung zu den Wandflächen) und die geradlinige Führung eine Bewegung in einer horizontalen Richtung einschränkt (die parallel zur Innenwandfläche und senkrecht zur Gleitrichtung der zweiten Struktur ist) ist es möglich, die zweite Struktur mit einer guten Steifheit zu führen.

In der erfindungsgemäßen linearen Relativbewegungsvorrichtung bewegt sich mindestens eine der beiden geradlinigen Führungen in der sich kreuzenden Richtung gegen die Wandfläche aufgrund eines Verfahrensfehlers mit einem Einbaufehler, der beim Einbau mindestens einer der beiden geradlinigen Führungen verursacht wird oder durch eine thermische Expansions- oder thermische Kontraktionsdifferenz zwischen der ersten Struktur und der zweiten Struktur auftritt.

Die lineare Relativbewegungsvorrichtung der Erfindung absorbiert derart große Fehlausrichtungen in wirksamer Weise.

Neben der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Versatzaufnahmevorrichtung zwischen (i) einer der ersten Struktur und der zweiten Struktur und (ii) einer der geradlinigen Führungen angeordnet, wobei die Versatzaufnahmevorrichtung einen elastischen Träger hat, der in Richtung der sich kreuzenden Richtung gegen die Wandflächen ausgelenkt werden kann.

Gemäß dieser Ausführungsform kann ein elastischer Träger ausgelenkt werden und den Verfahrensfehler oder die thermische Expansions- und Kontraktionsdifferenz zwischen der ersten Struktur und der zweiten Struktur absorbieren.

In einer weiteren Ausführungsform hat der elastische Träger eine auslenkbare Tragweite und die Tragweite ist länger als die Breite einer der beiden geradlinigen Führungen.

Gemäß dieser Ausführungsform wird die Tragweite des elastischen Trägers länger und die Auslenkung des elastischen Trägers wird größer. Deshalb kann der elastische Träger große Verfahrensfehler oder große thermische Expansions- und Kontraktionsunterschiede ausgleichen.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein Distanzstück zwischen dem elastischen Träger und einer der beiden geradlinigen Führungen angeordnet, so dass der elastische Träger weiter ausgelenkt wird, wobei das Distanzstück eine Breite hat, die geringer als die Breite einer der beiden geradlinigen Führungen ist.

Gemäß dieser Ausführungsform wird der elastische Träger in höherem Maß ausgelenkt, da sich die auf den elastischen Träger aufgebrachte Last von einer konzentrierten Last an eine verteilte Last annähert.

In einer weiteren Ausführungsform hat der elastische Träger beide Längsendenabschnitte an der ersten Struktur oder der zweiten Struktur befestigt und eine der beiden geradlinigen Führungen ist in der Mitte des elastischen Trägers in seiner Längsrichtung angeordnet.

Gemäß dieser Ausführungsform wird der elastische Träger mit einer einfachen Konstruktion ausgelenkt.

In einer weiteren Ausführungsform hat die erste Struktur oder die zweite Struktur Führungsflächen, die die eine der beiden geradlinigen Führungen führen, um in der sich kreuzenden Richtung gegen die Wandflächen bewegt zu werden.

Gemäß dieser Ausführungsform ist die geradlinige Führung daran gehindert, sich in einer anderen als der sich kreuzenden Richtung zu bewegen, da die geradlinige Führung geführt wird, um sich in der sich kreuzenden Richtung gegen die Wandflächen zu bewegen. Beispielsweise ist es für die geradlinige Führung möglich, sich nur in der senkrechten Richtung zu deren Wandflächen zu bewegen, um so den Fehler aufzunehmen und sich nicht in der Horizontalrichtung zu bewegen. So kann die zweite Struktur mit einer guten Steifheit geführt werden.

In einer weiteren Ausführungsform ermöglichen es die Führungsflächen einer der beiden geradlinigen Führungen, nur in einer senkrechten Richtung zu den Wandflächen bewegt zu werden, ohne dessen Positionsstellung zu verändern.

Gemäß dieser Ausführungsform ist es der geradlinigen Führung nur möglich, sich in der senkrechten Richtung zu den Wandflächen und nicht in der Horizontalrichtung zu bewegen. In einer weiteren Ausführungsform weist jede der geradlinigen Führungen auf:
ein Spurglied, das mit einer Rollenelementabrollfläche entlang einer Längsrichtung gebildet ist;
einen bewegbaren Block, der relativ zu dem Spurglied beweglich und mit einem Rollenelement-Zirkulationsdurchgang gebildet ist, der eine belastbare Rollenelementabrollfläche aufweist, die der Rollenelementabrollfläche des Spurgliedes im zusammengesetzten Zustand gegenüberliegt;
eine Anzahl an Rollenelementen, die in dem Rollenelement-Zirkulationsdurchgang angeordnet sind, um somit darin gleichförmig mit der Relativbewegung des bewegbaren Blocks relativ zu der Spurenschiene zu zirkulieren.

In einer weiteren Ausführungsform ist jeder bewegbare Block an jeder der Innenwandflächen der ersten Struktur und jedes der Spurglieder an jedem Rand der zweiten Struktur befestigt.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Spurglied einstückig mit der zweiten Struktur durch einen Profilguß gebildet.

In dem Fall, in dem die zweite Struktur zwischen dem Paar Innenwandflächen der ersten Struktur durch die geradlinigen Führungen angeordnet ist, ist es notwendig, den Verfahrensfehler einschließlich des Einbaufehlers zu reduzieren, so dass die zweite Struktur relativ zu der ersten Struktur reibungslos gleitet.

Gemäß dieser Ausführungsform ist der Verfahrensfehler soweit wie möglich auf das geringste Maß reduziert, da das Spurglied in der zweiten Struktur eingesetzt ist und mit der zweiten Struktur einstückig gegossen ist. Ebenso kann eine lineare Relativbewegungsvorrichtung der Erfindung zur Massenherstellung angepasst werden, da die Anzahl der Bestandteile ebenfalls reduziert ist. Demgegenüber kann das Auftreten des Einbaufehlers durch menschliches Versagen nicht vermieden werden, wenn die Spurenschiene und die zweite Struktur separat gebildet und die Spurenschiene und die zweite Struktur miteinander mit Bolzen oder dergleichen verbunden sind.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der linearen Relativbewegungsvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung entlang einer parallelen Richtung des beweglichen Elementes der Vorrichtung;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung aus Fig. 2 entlang der darin gezeigten Schnittlinie III-III;

Fig. 4 eine Draufsicht der Vorrichtung aus Fig. 2 entlang der Linie IV-IV teilweise im Schnitt;

Fig. 5 einen Querschnitt, der die Auslenkung des elastischen Trägers zeigt;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer in der Vorrichtung eingesetzten geradlinigen Führung;

Fig. 7 einen die geradlinige Führung zeigenden Querschnitt entlang einer zur Spurschiene der Führung senkrechten Richtung;

Fig. 8 den einen bewegbaren Block der geradlinigen Führung zeigenden Querschnitt entlang einer Richtung parallel zu einer Spurschiene der Führung;

Fig. 9 den eine lineare Relativbewegungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigenden Querschnitt in einer Richtung senkrecht zu einem beweglichen Element;

Fig. 10 den einen anderen Kreuz-Abschnitt der Vorrichtung aus Fig. 9 zeigenden Querschnitt;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer linearen Relativbewegungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 12 eine Draufsicht der Vorrichtung aus Fig. 11 in teilweisem Schnitt;

Fig. 13 den eine Kombination eines beweglichen Elementes und einer Spurschiene der Vorrichtung aus Fig. 11 zeigenden Querschnitt;

Fig. 14 einen andere Variationen des Aspektes der Vorrichtung aus Fig. 11 zeigenden Querschnitt einschließlich der Fig. 14A, die eine erste Variation zeigt, Fig. 14B, die eine zweite Variation zeigt und Fig. 14C, die eine dritte Variation zeigt;

Fig. 15 eine teilweise geschnittene Draufsicht einer Montageplatte mit einer herkömmlichen Struktur.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen jeweils eine lineare Relativbewegungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Wie das in Fig. 1 dargestellt ist, weist diese lineare Relativbewegungsvorrichtung ein fixiertes Element 11, das in der Form eines vierseitigen Rahmens als erste Struktur gebildet ist, ein bewegliches Element 12 (eine zweite Struktur), das zwischen einem Paar Innenwandflächen 11a, 11b an kurzen Seiten des vierseitigen Rahmens angeordnet ist, wobei das bewegliche Element 12 in der Form einer Platte gebildet ist, und ein Paar geradlinige Führungen 13a, 13b auf, die zwischen jeder der Innenwandflächen 11a, 11b und jedem der beiden Rändern des beweglichen Elementes 12 angeordnet sind. Die Innenwandflächen 11a, 11b sind parallel zueinander. Das zwischen dem Paar Innenwandflächen 11a, 11b angeordnete bewegliche Element 12 ist senkrecht zu dem Paar Innenwandflächen 11a, 11b. Auch das bewegliche Element 12 gleitet relativ zwischen den Innenwandflächen 11a, 11b in einer zu den Innenwandflächen 11a, 11b parallelen Richtung.

Diese lineare Relativbewegungsvorrichtung wird beispielsweise für einen Linearmotor verwendet. In diesem Fall ist ein Permanentmagnet 14 als magnetisches Material in einem Rahmen des beweglichen Elementes 12 angeordnet, wie das in Fig. 4 gezeigt ist. Ein Paar Spulen 18 sind auf einem Paar Innenwandflächen 11c, 11d an langen Seiten des fixierten Elementes 11 angeordnet. Das bewegliche Element 12 ist zwischen dem Paar Spulen 18 eingesetzt. Das Erzeugen eines Magnetfeldes an den Spulen 18 lässt das bewegliche Element 12 gleiten.

Das bewegliche Element 12 setzt sich aus einem Rahmen 12a, in welchem Rahmen 12a der Permanentmagnet 14 angeordnet ist, und aus Schienenhalteabschnitten 12b zusammen, die an beiden Rändern des Rahmens 12a befestigt sind. Spurschienen 16a, 16b sind an den Schienenhalteabschnitten 12b befestigt. Das bewegliche Element 12 gleitet in einer Richtung parallel zu den Innenwandflächen 11a, 11b (in Fig. 1 einer vertikalen Richtung) mit den Spurschienen 16a, 16b. Jede der geradlinigen Führungen 13a (13b) umgreift die Spurschiene 16a (16b) als ein Spurglied und den bewegbaren Block 17a (17b) als ein Gleitglied. In dieser Ausführungsform sind die zwei bewegbare Blöcke 17a (17b) Seite an Seite auf der Spurschiene 16a angeordnet. Jede der Spurschiene 16a, 16b ist an jedem der beiden Ränder des beweglichen Elementes 12 angeordnet. Die beweglichen Blöcke 17a, 17b sind an den Innenwandflächen 11a, 11b des fixierten Elementes 11 angeordnet. Die Spurschienen 16a, 16b gleiten entlang des bewegbaren Blocks 17a, 17b, ohne die Position des bewegbaren Blocks 17a, 17b zu verändern.

In dieser Ausführungsform ist, obwohl die Rückseiten des bewegbaren Blocks 17a, 17b an den Innenwandflächen 11a, 11b befestigt sind und das bewegliche Element 12 zwischen den sich gegenüberstehenden Spurschienen 16a, 16b angeordnet ist, die Anordnung der geradlinigen Führungen 13a, 13b nicht auf diese beschränkt. Beispielsweise kann es möglich sein, die geradlinigen Führungen 13a, 13b umzudrehen, so dass die Rückseite des bewegbaren Blocks 17a, 17b an beiden Rändern des beweglichen Elementes 12 befestigt sind und die Spurschienen 16a, 16b an den Innenwandflächen 11a, 11b befestigt sind. Es kann ebenso möglich sein, nur eine der geradlinigen Führungen 13a, 13b umzudrehen. In diesem Fall ist die Spurschiene 16b an der Innenwandfläche 11b in einer geradlinigen Führung 13b befestigt und die Rückseite des bewegbaren Blocks 17a ist an der Innenwandfläche 11a in der anderen geradlinigen Führung 13a befestigt.

Wie das in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist, ist das fixierte Element 11 ähnlich eines vierseitigen trapezförmigen Rahmens gebildet. Die beweglichen Blöcke 17a, 17b sind an den Innenwandflächen 11a, 11b an kurzen Seiten des trapezförmigen Rahmens befestigt. Der an der Innenwandfläche 11a befestigte Block 17a verändert seine Position nicht. Der an der Innenwandfläche 11b befestigte bewegbare Block 17b kann in einer senkrechten Richtung zur Innenwandfläche 11b bewegt werden, um so einen Einbaufehler zu kompensieren, der verursacht wird, wenn das Paar geradliniger Führungen 13a, 13b montiert werden oder eine thermische Expansions-oder-Kontraktionsdifferenz zwischen dem feststehendem Element und dem beweglichen Element 12 auftritt.

An der Innenwandfläche 11a ist eine Passnut 21a gebildet, die eine Breite entsprechend der Breite des bewegbaren Blocks 14a hat, um so den bewegbaren Block 17a zu positionieren. Die beweglichen Blöcke 17a, 17b sind in der Passnut 21a eingepasst und an der Innenwandfläche 11a befestigt. An der Innenwandfläche 11b ist eine Passnut 21b gebildet, durch die die geradlinige Führung 13b geführt wird, um sich in der senkrechten Richtung zur Innenwandfläche 11b zu bewegen. Die Breite der Passnut 21b entspricht der Breite des bewegbaren Blocks 17b der geradlinigen Führung 13b. Die Passnut 21b hat ein paar Wandführungsflächen, die sich einander gegenüberstehen. Indem der bewegbare Block 17b durch ein paar Wandführungsflächen der Passnut 21b geführt wird, bewegt sich dieser in der senkrechten Richtung.

Die beweglichen Blöcke 17b sind an der Innenwandfläche 11b des fixierten Elementes 11 durch elastische Träger 19 befestigt, die als Versatzaufnahmevorrichtung fungieren.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, sind beide Längsendenabschnitte des elastischen Trägers 19 an dem fixierten Element 11 befestigt, wobei der bewegbare Block 17b im Wesentlichen in der Mitte des elastischen Trägers 19 in seiner Längsrichtung angeordnet ist. Ein Hohlraum 23, der die gleiche Fläche wie der elastische Träger 19 aufweist, ist auf einer Außenwandfläche 22 gebildet und der elastische Träger 19 ist in dem Hohlraum 23 eingepasst. Der Hohlraum 23 erstreckt sich zu der Passnut 21b. Eine Wand wird von dem Hohlraum 23 und der Passnut 21b durchdrungen. Der elastische Träger 19 hat eine Tragweite, die eine Auslenkung ermöglicht, und die Tragweite ist größer als die Breite W des bewegbaren Blocks 17b. Ein Distanzstück 20 ist zwischen den elastischen Trägern 19 und dem bewegbaren Block 17b angeordnet, so dass der elastische Träger 19 weiter ausgelenkt wird. Das Distanzstück 20 hat eine Breite, die geringer als die Breite des bewegbaren Blocks 17b ist.

Wie das in Fig. 5 dargestellt ist, wird der elastische Träger 19 durch eine von dem Distanzstück 20 auf den elastischen Träger 19 aufgebrachte Last ausgelenkt, wenn ein Verfahrensfehler mit einem Einbaufehler, der durch den Einbau der zwei geradlinigen Führungen 13a, 13b verursacht wird, auftritt oder wenn eine thermische Expansions- und Kontraktionsdifferenz zwischen dem fixierten Element 11 und dem beweglichen Element 12 auftritt, oder wenn eine Deformation der linearen Relativbewegungsvorrichtung auftritt, die durch eine Belastung von der Innenseite oder der Außenseite der Vorrichtung verursacht wird. Der elastische Träger 19 wird durch die Last ausgelenkt, wie wenn ein feststehender Träger durch eine konzentrierte Last ausgelenkt wird, die auf die Mitte des feststehenden Trägers aufgebracht wird. Das Auslenken des elastischen Trägers 19 in die senkrechte Richtung ermöglicht es dem bewegbaren Block 17b, in der senkrechten Richtung 1 bewegt zu werden und den Einbaufehler oder die thermische Expansions- oder Kontraktionsdifferenz oder die Deformation der linearen Relativbewegungsvorrichtung aufzunehmen, die durch die Last verursacht wird. Da es dem bewegbaren Block 17b nun möglich ist, sich in der senkrechten Richtung 1 zur Innenwandfläche 11b zu bewegen und dieser in der horizontalen Richtung 2 in seiner Bewegung eingeschränkt ist, ist es möglich, das bewegliche Element 12 in guter Steifheit zu führen. Überdies ist in dieser Ausführungsform das bewegliche Element 12 stabil durch die geradlinigen Führungen 13a, 13b in der senkrechten Richtung 1 unterstützt, da der elastische Träger 19 nur auf dem bewegbaren Block 17b und nicht auf dem bewegbaren Block 17a angeordnet ist.

Um die Expansions- und Kontraktionsdifferenz zu absorbieren, wird erwartet, dass sich der elastische Träger 19 in hohem Maß auslenken lässt. Das Anordnen des Distanzstückes zwischen dem beweglichen Element 17b und dem elastischen Träger 19 lässt die auf den elastischen Träger 19 aufgebrachte Last von einer verteilten Last auf eine konzentrierte Last annähern und lenkt den elastischen Träger 19 weiter aus. Überdies wird die Auslenkung des elastischen Trägers noch weiter, da die Tragweite des elastischen Trägers größer als die Breite W des bewegbaren Blocks 17b ist.

Fig. 6 zeigt die geradlinige Führung 13a (13b). Die geradlinige Führung 13a (13b) weist eine Spurschiene 16a (16b) als Spurglied, das mit Rollglied-Rollnuten 31 als Rollglied-Laufflächen entlang seiner Längsrichtung gebildet ist, einen zur Spurschiene 16a (16b) relativ auslenkbaren bewegbaren Block 17a (17b), wobei der bewegbare Block 17a (17b) mit Rollglied-Zirkulationsdurchgängen gebildet ist, wobei die belastbaren Rollglied-Rollnuten gegenüber den Rollglied-Rollnuten 31 der Spurschiene 16a (16b) nach der Montage als Lastrollglied-Rollflächen dienen, und eine Anzahl an Kugeln 33 als Rollglieder auf, die in dem Rollglied-Zirkulationsdurchgang angeordnet sind, um darin gleichförmig mit der Relativbewegung des bewegbaren Blocks 17a (17b) relativ zur Spurschiene 16a (16b) zu zirkulieren. Diese geradlinige Führung 13a (13b) ist gebildet, um eine Last aufzunehmen, die nicht nur in der senkrechten Richtung auftritt, sondern ebenso in der horizontalen Richtung.

Die Spurschiene 16a (16b) hat im Querschnitt eine rechteckige Gestalt. Jede der rechten und linken Seitenflächen der Spurschiene 16a (16b) ist mit zwei Linien belastbarer Kugelrollnuten 31 gebildet. Die Gesamtanzahl der Kugelrollnuten 31 beträgt 4.

Der bewegbare Block 17a (17b) weist einen Körperabschnitt 34 und Endabdeckungen (Platten) 35 auf, die an beiden längsseitigen Enden des Körperabschnittes 34 angeordnet sind, wobei der Körperabschnitt 34 und die Endabdeckungen 35 zusammen mittels Befestigungsbolzen befestigt sind. Der bewegbare Block 17a (17b) spreizt die Spurschiene 16a (16b). Der bewegbare Block 17a (17b) ist mit den belastbaren Kugelrollnuten 32 und den Kugelaustrittslöchern gebildet, während jede der Endplatten 35 mit den Richtungswechseldurchgängen gebildet ist. Jedes der Kugelaustrittslöcher läuft linear durch den bewegbaren Block 17a (17b). Eine an der Innenwandfläche 11a (11b) befestigte Befestigungsfläche 36 oder das Distanzstück 20 ist auf der oberen Fläche des Körperabschnittes 34 gebildet. Vier Schraubenlöcher 37a sind zum Befestigen der Innenwandfläche 11a (11b) um die Befestigungsfläche 36 gebildet und zwei Schraubenlöcher 37b zum Befestigen des Distanzstückes 20 innerhalb der Schraubenlöcher 37a gebildet.

Die belasteten Rollglied-Rollnuten 32 liegen den Rollglied-Rollnuten 31 der Spurschiene 16a (16b) gegenüber und die belasteten Rollglied-Rollnuten 32 und die Rollglied-Rollnuten 31 bilden die Kugelrolldurchgänge. Eine Anzahl von Kugeln (Rollgliedern) 33 sind in dem Kugelzirkulationsdurchgang angeordnet und zwischen den belasteten Rollglied-Rollnuten 32 und den Rollglied-Rollnuten 31 eingesetzt. Gemäß der Bewegung des bewegbaren Blocks 17a (17b) entlang der Spurschiene 16a (16b) werden die Kugeln 33 von einem Ende zu dem anderen Ende des Kugelrolldurchganges bewegt (gerollt) und durch die Richtungswechseldurchgänge der Längsplatten 35 angehoben und durch die Kugelaustrittslöcher geführt und dann an das eine Ende des Lastkugelrolldurchganges durch den anderen Durchgang der Richtungswechseldurchgänge zurückgeführt. Die Kugeln kreisen gemäß der Relativbewegung des bewegbaren Blocks 17a (17b) mit Bezug auf die Führungsschiene 16a (16b).

Wie das in den Fig. 7 bis 8 dargestellt ist, lässt sich eine Kugelkette rotieren, deren Kugeln durch Abstandshalter 44 gleiten. Der Abstandshalter 44 setzt sich aus einer Mehrzahl an Distanzstücken 40, die wechselweise zwischen einer Mehrzahl an Kugeln 33 angeordnet sind, und einem dünnen Riemen 41 zusammen, der die Distanzstücke 40 miteinander verbindet.

Ein Dichtungsglied ist zwischen dem bewegbaren Block 17a (17b) und einer oberen Fläche der Spurschiene 16a (16b) angeordnet. Dichtungsglieder 43 sind zwischen dem bewegbaren Block 17a (17b) und Seitenflächen der Spurschiene 16a (16b) angeordnet. Die Dichtungsglieder 42, 43 bilden einen Dichtungsabschluss für Schmieröl, das zwischen den Kugelrollnuten 31 und den Lastkugelrollnuten 32 eingebracht wird.

Fig. 9 zeigt eine lineare Relativbewegungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform hat ein fixiertes Element 51 einen im Schnitt achtseitigen Rahmen, wobei ein bewegliches Element 52 in dem Schnitt im Querschnitt gezeigt ist. Vier geradlinige Führungen 53a, 53b sind zwischen Enden von Kreuz- und Innenwandflächen angeordnet, die den Enden gegenüberstehen. Vier Permanentmagnete 54 sind in vier Plattenelementen 52a, 52b, 52c, 52d eingepasst, die das Kreuz bilden. Vier Spulen 55 sind an dem fixierten Element befestigt, so dass jeder der Permanentmagnete 54 zwischen jeder der Spulen 55 eingesetzt ist. Das bewegliche Element 52 wird durch Erzeugen eines Magnetfeldes an den Spulen 55 bewegt.

In einer Richtung und in der diese Richtung kreuzenden Richtung sind geradlinige Führungen 53a, 53b zwischen dem fixierten Element 51 und den Plattenelementen 52a, 52b, 52c, 52d des beweglichen Elementes 52 angeordnet. Entsprechend der linearen Relativbewegungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform sind bewegbare Blöcke 56b an dem fixierten Element 51 durch elastische Träger 57 befestigt und können in einer zu den Innenwandflächen senkrechten Richtung bewegt werden. Diese beweglichen Blöcke 56b werden ebenso geführt, um nur in der senkrechten Richtung zu den Innenwandflächen bewegt zu werden und eine Bewegung in einer horizontalen Richtung durch die Führungsflächen einzuschränken.

An dem sich kreuzenden Teil des beweglichen Elementes 52 sind Kerben 58 vorgesehen, um eine Steifheit des beweglichen Elementes 52 leicht zu reduzieren. Aufgrund dieser Reduzierung der Steifheit des Kreuzteiles absorbiert dieses die Versetzung, die durch die thermische Expansion und Kontraktion der Plattenelemente 52a, 52c in einer Richtung oder der Plattenelemente 52b, 52d in der anderen Richtung verursacht wird. Eine Belastung, die durch die thermische Expansion und Kontraktion der Plattenelemente 52a, 52c verursacht wird, wird nicht auf die Plattenelemente 52b, 52d übertragen. Eine Last, die durch die thermische Expansion und Kontraktion der Plattenelemente 52b, 52d verursacht wird, wird in derselben Weise nicht auf die Plattenelemente 52a, 52c übertragen.

Fig. 10 zeigt eine andere Variation des Kreuzteiles. In dieser Variation sind vier Plattenelemente 52a, 52b, 52c, 52d, die das Kreuz bilden, mit Eckblechen 59 verbunden. Die Steifheit der Eckbleche 59 ist reduziert. In diesem Fall nehmen die Eckbleche 59 die Versetzung auf, die durch die thermische Expansion und Kontraktion der Plattenelemente 52a, 52c in der einen Richtung oder der Plattenelemente 52b, 52d in der anderen Richtung verursacht wird. Eine durch die thermische Expansion und Kontraktion auf die Plattenelemente 52a, 52c aufgebrachte Last wird nicht auf die Plattenelemente 52b, 52d übertragen. Eine Last, die durch die thermische Expansion und Kontraktion der Plattenelemente 52b, 52d verursacht wird, wird in derselben Weise nicht auf die Plattenelemente 52a, 52c übertragen.

In dieser Ausführungsform ist durch die Ausführung des beweglichen Elementes in der Gestalt des Kreuzes eine gute Steifheit des beweglichen Elementes 52 selbst gegeben. Ebenso wird die Leistung des Primärantriebes größer, da die Fläche der Spulen 55 und der Permanentmagnete 54 vergrößert ist.

Überdies ist in der beschriebenen Ausführungsform der linearen Relativbewegungsvorrichtung der elastische Träger 57 nur an einer Seite der geradlinigen Führungen 53a, 53b angeordnet, die sich einander gegenüberstehen, so dass nur eine Seite der geradlinigen Führungen 53a, 53b in der senkrechten Richtung bewegt wird. In einer Alternative jedoch kann der elastische Träger 57 an beiden geradlinigen Führungen 53a, 53b angeordnet sein, so dass beide Seiten der geradlinigen Führungen 53a, 53b in der senkrechten Richtung bewegt werden.

In der beschriebenen Ausführungsform der linearen Relativbewegungsvorrichtung ist der elastische Träger (Platte) 57 überdies an dem fixierten Element 51 befestigt. In einer Alternative jedoch kann der elastische Träger 57 an dem beweglichen Element 52 befestigt sein.

Überdies ist die Gestalt des fixierten Elementes 51 im Querschnitt nicht auf eine vierseitige oder eine achtseitige Form beschränkt, und Alternativen und mehrere andere Veränderungen, wie beispielsweise ein Polygon oder ein Kreis oder ein im Wesentlichen Π-förmiger Querschnitt ist möglich, dessen eine Seite geöffnet sein kann. Entsprechend dem beweglichen Element 52 ist die Gestalt des beweglichen Elementes 52 im Querschnitt nicht auf eine Platte oder ein Kreuz beschränkt, die die lineare Relativbewegungsvorrichtung miniaturisieren, und Alternativen und viele andere Veränderungen, wie beispielsweise ein Zylinder sind möglich.

Die Fig. 11 bis 13 zeigen eine lineare Relativbewegungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform weist die lineare Relativbewegungsvorrichtung ein fixiertes Element 11, das ähnlich eines vierseitigen Rahmens gemäß der ersten Struktur gebildet ist, ein bewegliches Element 12, das zwischen einem Paar Innenwandflächen 11a, 11b an kurzen Seiten des vielseitigen Rahmens als zweite Struktur angeordnet ist, wobei das bewegliche Element 12, in der einer Platte als die zweite Struktur gebildet ist, und ein paar geradlinige Führungen 13a, 13b auf, die zwischen jeder der Innenwandflächen 11a, 11b und jeder der beiden Ränder des beweglichen Elementes 12 angeordnet sind. Das bewegliche Element 12 gleitet relativ zu den Innenwandflächen 11a, 11b in einer parallelen Richtung zu den Innenwandflächen 11a, 11b.

Jede der geradlinigen Führungen 13a, 13b weist die Spurschiene 16a (16b) als Spurglied und den bewegbaren Block 17a (17b) als Gleitglied auf. Jede der Spurschienen 16a, 16b ist auf jedem der beiden Ränder des beweglichen Elementes angeordnet. Die bewegbaren Blöcke 17a, 17b sind auf den Innenwandflächen 11a, 11b des fixierten Elementes 11 angeordnet. Der bewegbare Block 17a ist an der Innenwandfläche 11a befestigt und der bewegbare Block 17b ist an der Innenwandfläche 11b befestigt. Der bewegbare Block 17b ist bestimmt, um nur in der senkrechten Richtung zur Innenwandfläche 11b bewegt werden zu können, um so den Einbaufehler der geradlinigen Führungen 13a, 13b oder der thermischen Expansions- oder Kontraktionsdifferenz zwischen dem fixierten Element 11 und dem beweglichen Element 12 aufzunehmen.

Die Anordnungen und die Funktionen der Elemente oder Teile der linearen Relativbewegungsvorrichtung genauso wie die in den Fig. 1 bis 6 gezeigte lineare Relativbewegungsvorrichtung sind hier nicht durch Zusatz derselben Bezugszeichen an den entsprechenden Elementen oder Teilen beschrieben.

Der Rahmen 12a und die Schienenhalteabschnitte 12b, die an beiden Rändern des Rahmens 12a befestigt sind, sind einstückig durch Formguss unter Verwendung eines Metalls, wie beispielsweise Aluminium, gebildet. Überdies sind die Spurschienen 16a, 16b in Schienenhalteabschnitten 12b des beweglichen Elementes 12 eingesetzt und einstückig mit dem beweglichen Element 12 gegossen. Mit anderen Worten ist das bewegliche Element 12 einstückig mit den Spurschienen 16a, 16b durch Einspritzen von Metall, wie beispielsweise Aluminium, in eine Metallform gebildet, in der die Spurschienen 16a, 16b angeordnet sind, d. h. durch ein sogenanntes Einspritzverfahren. Da die Spurschienen 16a, 16b durch Wärme beeinflusst werden, wenn die Spurschienen 16a, 16b gegossen werden, werden die Kugelrollnuten 31 durch maschinelle Herstellung oder Fräsen nach dem Gießen der Spurschienen 16a, 16b gebildet. Ebenso kann es möglich sein, eine Vorrichtung anzuordnen, um die Spurschienen 16a, 16b vom Herausgleiten aus den Schienenhalteabschnitten 12b in die Axialrichtung der Spurschienen 16a, 16b zu hindern. Das Vorsehen einer Differenz im Maß der Spurschienen 16a, 16b verhindert, dass die Spurschienen 16a, 16b aus den Schienenhalteabschnitten 12b herausgleiten.

Wenn das bewegliche Element 12 zwischen dem Paar Innenwandflächen 11a, 11b angeordnet ist, die sich durch die geradlinigen Führungen 13a, 13b dem fixierten Element einander gegenüberliegen, ist es notwendig, den Verfahrensfehler einschließlich eines Einbaufehlers der geradlinigen Führungen 13a, 13b zu reduzieren. Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, den Verfahrensfehler so weit wie möglich zu reduzieren, da die Spurschienen 16a, 16b in das bewegliche Element 12 eingesetzt und mit dem beweglichen Element 12 einstückig gegossen sind. Ebenso ist es möglich, die Anzahl der Bestandteile zu reduzieren.

Fig. 14 zeigt eine Variation der dritten Ausführungsform. Wie das in Fig. 14A dargestellt ist, erstreckt sich der Schienenhalteabschnitt 12b des beweglichen Elementes 12 von einem Bodenabschnitt der Spurschiene lGq (16b) an Hohlräume 16f, die an den Seitenflächen der Spurschiene 16a (16b) gebildet sind. Ein unterer Abschnitt der Spurschiene 16a (16b) ist von dem Schienenhalteabschnitt 12b umgriffen. Gemäß diesem Aufbau werden aufgrund der größeren Befestigung der Spurschiene 16a (16b) und den Schienenhalteabschnitt 12b beide nicht durch einen zusätzlichen Stoß oder eine Vibration voneinander getrennt.

In einer in Fig. 14B gezeigten zweiten Variation ist eine Schwalbenschwanznut 16g auf dem Boden der Spurschiene 16a (16b) gebildet, wobei ein Teil 12e des Schienehalteabschnitts 12b in die Schwalbenschwanznut 16g eingespritzt wird. Gemäß diesem Aufbau wird der Kontakt zwischen der Spurschiene 16a (16b) und dem Schienenhalteabschnitt 12b gegenüber der in Fig. 14 (a) gezeigten Variation vergrößert. Ebenso ist es möglich, die Breite des Schienenhalteabschnittes 12b gemäß der Breite der Spurschiene 16a (16b) zu verringern und die lineare Relativbewegungsvorrichtung zu verkleinern.

In einer in Fig. 14C gezeigten dritten Variation ist ein Teil 12f des Schienenhalteabschnittes 12b in ein Loch 16 zum Einsetzen eines Bolzens eingespritzt. Gemäß diesem Aufbau wird der Zusammenhalt der Spurschiene 16a (16b) und des Schienenhalteabschnitts 12b genauso wie bei den in den Fig. 14A und Fig. 14B gezeigten Variationen fester. Es ist möglich, die Breite des Schienenhalteabschnittes gemäß der Breite der Spurschiene 16a (16b) zu verringern. Da das bestehende Loch 16a zum Einsetzen eines Bolzens für den Guss verwendet wird, ist es nicht notwendig, die in Fig. 14 (b) gezeigte Schwalbenschwanznut 15 g auf der Spurschiene 16a (16b) zu bilden, wodurch Kosten eingespart werden.

Claims (11)

1. Lineare Relativbewegungsvorrichtung, aufweisend:
eine erste Struktur mit mindestens einem Paar Innenwandflächen (11a, 11b), die sich einander gegenüberliegen;
eine zweite Struktur, die zwischen dem Paar Innenwandflächen (11a, 11b) angeordnet ist, wobei die zweite Struktur gemäß einer linearen Bewegung relativ zu der ersten Struktur beweglich ist;
mindestens zwei geradlinige Führungen (13a, 13b), die zwischen der ersten Struktur und der zweiten Struktur angeordnet sind; und
eine Versatzaufnahmevorrichtung, die auf mindestens einer der beiden Strukturen angeordnet ist, um so mindestens einer der zwei geradlinigen Führungen zu ermöglichen, sich in einer sich kreuzenden Richtung gegen die Wandflächen zu bewegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich mindestens eine der zwei geradlinigen Führungen (13a, 13b) aufgrund eines Verfahrensfehlers einschließlich eines Einbaufehlers in der sich kreuzenden Richtung gegen die Wandfläche bewegen läßt, welcher Fehler verursacht wird, wenn mindestens eine der zwei geradlinigen Führungen eingebaut wird, oder eine thermische Expansions- und Kontraktionsdifferenz zwischen der ersten Struktur und der zweiten Struktur auftritt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Versatzaufnahmevorrichtung zwischen (i) einer der zwei Strukturen (ii) und einer der zwei geradlinigen Führungen (13a, 13b) angeordnet ist, und die Versatzaufnahmevorrichtung einen elastischen Träger (19) aufweist, der in Richtung der sich kreuzenden Richtung gegen die Wandflächen ausgelenkt werden kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der elastische Träger (19) eine Tragweite hat, die eine Auslenkung ermöglicht, und die Tragweite größer als die Breite einer der zwei geradlinigen Führungen (13a, 13b) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei ein Distanzstück (20) zwischen dem elastischen Träger (19) und einer der zwei geradlinigen Führungen (13a, 13b) angeordnet ist, so dass der elastische Träger weiter ausgelenkt wird, und das Distanzstück eine Breite hat, die geringer als die Breite einer der zwei geradlinigen Führungen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei beide längsseitigen Endabschnitte des elastischen Trägers (19) an der ersten Struktur oder der zweiten Struktur befestigt sind, und eine der zwei geradlinigen Führungen (13a, 13b) im Wesentlichen in der Mitte des elastischen Trägers in seiner Längsrichtung angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Struktur oder die zweite Struktur Führungsflächen aufweist, die die eine der zwei geradlinigen Führungen (13a, 13b) führt, um sich in der sich kreuzenden Richtung gegen die Wandflächen zu bewegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Führungsflächen einer der zwei geradlinigen Führungen (13a, 13b) ermöglicht, sich nur in einer senkrechten Richtung zu den Wandflächen zu bewegen, ohne dass eine Veränderung in der Stellung der einen der zwei geradlinigen Führungen auftritt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der jede der geradlinigen Führungen (53a, 53b) aufweist:
ein Spurglied, das mit einer Rollenglied-Abrollfläche entlang einer Längsrichtung gebildet ist;
einen bewegbaren Block (17a, 17b), der zur relativen Bewegung gegenüber dem Spurglied befestigt und mit einem Rollenglied Zirkulationsdurchgang gebildet ist, der nach Montage eine belastbare Rollglied-Rollenfläche gegenüber der Rollenglied-Rollenfläche des Spurgliedes bildet; und
eine Anzahl an Rollengliedern, die in dem Rollenglied- Zirkulationsdurchgang angeordnet sind, um damit gleichförmig mit der Relativbewegung des bewegbaren Blockes bezüglich der Spurschiene zu zirkulieren.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei jeder bewegbare Block an jeder Innenwandfläche der ersten Struktur befestigt und jedes Spurglied an jedem Rand der zweiten Struktur befestigt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Spurglied durch Einspritzguss einstückig mit der zweiten Struktur gebildet ist.