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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die ausländische Priorität gemäß 35 USC
119 auf der Basis der japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-40171
vom 17. Februar 2004, deren Inhalt hier unter Bezugnahme eingeschlossen
ist und die gleichzeitig zu der vorliegenden US-Anmeldung anhängig ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindel-Vorrichtung
für ein
Maschinenwerkzeug, eine Halbleiter-Herstellungsvorrichtung, eine
Leiterplatten-Montagemaschine
oder ähnliches.
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In
einem Maschinenwerkzeug, einer Halbleiter-Herstellungsvorrichtung, einer Leiterplatten-Montagemaschine
oder ähnlichem
aus dem Stand der Technik wird eine Kugelumlaufspindel-Vorrichtung des
Rohrumlauftyps wie in JP-A-2003-269564
angegeben als Vorrichtung zum Wandeln einer Drehbewegung zu einer
linearen Bewegung verwendet. Die Kugelumlaufspindel verwendet dabei
ein Aufgreifsystem zum Zirkulieren einer Kugel, die zwischen Kugelumlaufrillen
an einer Außenumfangsfläche einer Schraubwelle
und einer Innenumfangsfläche
einer Mutter rollt, durch einen Zungenteil eines Zirkulationsrohrs,
wodurch das Problem entsteht, dass Schwingungen oder Geräusche entstehen,
wenn die Kugel gegen den Zungenteil des Zirkulationsrohrs stößt.
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Um
dieses Problem zu lösen,
gibt das japanische Gebrauchsmuster Nr. 3034052 an: eine Kugelumlaufspindel-Vorrichtung zum Aufgreifen
einer Kugel, die zwischen den Kugelumlaufrillen einer Schraubwelle
und einer Mutter rollt, in der Tangentialrichtung des Kugelmitten-Spurkreises
durch einen Kugelaufgreifteil eines Kugelzirkulationsglieds, das einstückig mit
einem Endteil der Mutter ausgebildet ist und den aufgegriffenen
Ball in einen Kugelrückführpfad einführt, der
für die
Zirkulation in der Mutter ausgebildet ist.
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Bei
der Kugelumlaufspindel-Vorrichtung des oben genannten japanischen
Gebrauchsmusters Nr. 3034052 wird ein Kugelführungspfad zum Führen der in
der Tangentialrichtung des Kugelmitten-Spurkreises aufgegriffenen
Kugel zu dem Kugelrückführpfad der
Mutter nur durch das Kugelzirkulationsglied gebildet. Wenn also
das Rillenintervall zwischen den Kugelumlaufrillen schmal ist oder
wenn die Kugelumlaufrillen durch Mehrfachrillen gebildet werden, kommt
ein Aufnahmevertiefungsteil des Kugelzirkulationsglieds an einem
Endteil der Innenumfangsfläche
der Mutter in Konflikt mit der Kugelumlaufrille auf einer Seite
der Mutter, wodurch sich das Problem stellt, dass der Durchmesser
der Kugel reduziert werden muss, um einen Konflikt zwischen dem
Aufnahmevertiefungsteil und Kugelumlaufrille auf der Seite der Mutter
zu verhindern. Außerdem
ist bei der oben beschriebenen Kugelumlaufspindel-Vorrichtung ein kreisbogenförmiger Federring
zum Fixieren des Kugelzirkulationsglieds in der Axialrichtung der
Mutter erforderlich, wodurch sich das Problem stellt, dass die Anzahl
der Komponenten erhöht
wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindung nimmt auf die oben genannten Probleme Rücksicht,
wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Kugelumlaufspindel-Vorrichtung
anzugeben, die eine Kugel in der Tangentialrichtung des Kugelmitten-Spurkreises
aufgreifen und zirkulieren kann, ohne dass deshalb der Durchmesser
der Kugel reduziert werden muss, auch wenn das Rillenintervall zwischen
den Kugelumlaufrillen schmal ist oder wenn die Kugelumlaufrille
eine Mehrfachrille ist.
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Die
oben genannte Aufgabe kann durch eine Kugelumlaufrille gemäß der vorliegenden
Erfindung gelöst
werden, die umfasst:
eine Schraubwelle mit einer Kugelumlaufrille
an einer Außenumfangsfläche,
eine
Mutter mit einer Kugelumlaufrille gegenüber der Kugelumlaufrille der
Schraubwelle an einer Innenumfangsfläche, wobei weiterhin ein Aufnahmevertiefungsteil
an einem Endteil oder an beiden Endteilen der Mutter ausgebildet
ist,
eine Anzahl von Kugeln, die zwischen der Kugelumlaufrille
der Schraubwelle und der Kugelumlaufrille der Mutter angeordnet
sind,
ein Kugelzirkulationsglied, das an dem Aufnahmevertiefungsteil
befestigt ist, und
ein Fixierungsglied zum Fixieren des Kugelzirkulationsglieds
an der Mutter in der Axialrichtung der Mutter,
wobei die Mutter
einen Kugelrückführpfad zum
Zirkulieren der Kugel aufweist,
das Kugelzirkulationsglied
einen Kugelaufgreifteil umfasst, durch den die Kugel, die zwischen
den Kugelumlaufrillen der Schraubwelle und der Mutter rollt, in
der Tangentialrichtung des Kugelmitten-Spurkreises aufgegriffen
wird, wobei die derart aufgegriffene Kugel in den Kugelrückführpfad eingeführt wird,
und
ein Kugelführungspfad
zwischen einer Kugelführungspfadfläche der
Mutter und einer Kugelführungsfläche in dem
Kugelzirkulationsglied definiert ist, um die in der Tangentialrichtung
des Kugelmitten-Spurkreises
aufgegriffene Kugel zu dem Kugelrückführpfad zu führen.
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Weiterhin
umfasst in der Kugelumlaufspindel-Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung das Fixierungsglied vorzugsweise einen Federring zum Fixieren
des Kugelumlaufglieds in der Axialrichtung der Mutter in Verbindung
mit einer Fixierungsrille an der Innenumfangsfläche der Mutter.
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In
der Kugelumlaufspindel-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
kann der Federring ein kreisbogenförmiger Federring sein, der
einen C-förmigen Hauptkörper und
einen elastisch verformbaren Teil zum Verbinden der beiden Enden
des C-förmigen
Hauptkörpers
umfasst.
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In
der oben genannten Kugelumlaufspindel-Vorrichtung gemäß der Erfindung
sind das Kugelzirkulationsglied und der Federring vorzugsweise einstückig aus
Kunstharz ausgebildet.
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In
der oben genannten Kugelumlaufspindel-Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist vorzugsweise auch ein Kugelhalter aus Kunstharz vorgesehen, der
jeweils zwischen benachbarten Kugeln angeordnet ist.
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Indem
gemäß der Kugelumlaufspindel-Vorrichtung
der vorliegenden Erfindung eine Kugelführungspfadfläche für den Kugelführungspfad,
der die in der Tangentialrichtung des Kugelmitten-Spurkreises durch
den Kugelaufgreifteil aufgegriffene Kugel zu dem Kugelrückführpfad führt, in
Verbindung mit dem Kugelzirkulationsglied an der Mutter vorgesehen
wird, kann im Vergleich zu einem Kugelführungspfad, der nur durch ein
Kugelzirkulationsglied gebildet wird, die Größe des Kugelzirkulationsglieds
reduziert werden. Deshalb muss der Durchmesser der Kugel nicht reduziert
werden, um einen Konflikt zwischen dem Aufnahmevertiefungsteil und
der Kugelumlaufrille auf der Seite der Mutter zu verhindern. Die
Kugel kann also in der Tangentialrichtung des Kugelmitten-Spurkreises für die Zirkulation
aufgegriffen werden, ohne dass dazu der Durchmesser der Kugel reduziert
werden muss, auch wenn das Rillenintervall der Kugelumlaufrille
schmal ist oder die Kugelumlaufrille eine Mehrfachrille ist.
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Wenn
das Kugelzirkulationsglied und der Federring gemäß der vorliegenden Erfindung
einstückig aus
Kunstharz ausgebildet sind, ist kein kreisbogenförmiger Federring als separates
Teil neben dem Kugelzirkulationsglied erforderlich, sodass zusätzlich zu dem
oben beschriebenen Effekt eine Reduktion in der Anzahl der Teile
erreicht werden kann.
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Wenn
die Kugelumlaufspindel-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
weiterhin einen Kugelhalter aus Kunstharz aufweist, der jeweils
zwischen benachbarten Kugeln angeordnet ist, wird der verschleißende Reibungskontakt
zwischen den Kugeln reduziert, sodass zusätzlich zu den oben beschriebenen
Effekten die Schraubwelle bzw. die Mutter mit hoher Geschwindigkeit
gedreht werden können,
ohne dass dabei ein verschleißender
Reibungskontakt zwischen den Kugeln erzeugt wird.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Ansicht des Aufbaus einer Kugelumlaufspindel-Vorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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2 ist
eine Schnittansicht des Kugelhalters in 1.
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3 ist
eine Vorderansicht der Mutter in 1.
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4 ist
eine Vorderansicht des kreisbogenförmigen Federrings in 1.
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5 ist
eine Ansicht des kreisbogenförmigen
Federrings von 4, aus der Perspektive des Pfeils
A gesehen.
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6 ist
eine Ansicht des kreisbogenförmigen
Federrings von 4, aus der Perspektive des Pfeils
B gesehen.
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7 ist
eine Ansicht der Aufnahmevertiefungsteils in 3, aus der
Perspektive des Pfeils C gesehen.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Im Folgenden wird
eine Ausführungsform
der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Eine
Ausführungsform
einer Kugelumlaufspindel-Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in 1 bis 7 gezeigt.
In 1 gibt das Bezugszeichen 11 eine Schraubenwelle
wieder, gibt das Bezugszeichen 12 eine Mutter mit einer
Kugelumlaufrille 14 gegenüber einer Kugelumlaufrille 13 in
der Außenumfangsfläche der
Schraubenfläche 11 an
einer Innenumfangsfläche
wieder, wobei eine Anzahl von Kugeln 15 zwischen der Kugelumlaufrille 13 und
der Kugelumlaufrille 14 angeordnet ist.
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Jede
Kugel 15 ist aus Stahl, Keramik oder ähnlichem ausgebildet, wobei
ein Kugelhalter 16 aus Kunstharz zwischen jeweils zwei
benachbarten Kugeln 15, 15 vorgesehen ist. Jeder
Kugelhalter 16 ist in der Form einer kreisförmigen Scheibe
mit einem Durchmesser ausgebildet, der mehr oder weniger kleiner
als der Durchmesser der Kugeln 15 ist, wobei beide Endflächen des
Kugelhalters 16 mit einer vertieften Kugelfläche 161 (in
der Form eines gotischen Bogens) aus zwei Krümmungsradien versehen ist, die
mehr oder weniger größer als
die Kugeln 15 ist.
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Die
Kugel 15 rollt zwischen den Kugelumlaufrillen 13, 14 in Übereinstimmung
mit der Drehbewegung der Schraubenwelle 11 bzw. der Mutter 12, wobei
die Mutter 12 mit einem Kugelrückführpfad 17 versehen
ist (siehe 3). Der Kugelrückkehrpfad 17 erstreckt
sich in der Axialrichtung der Mutter 12, wobei beide Endteile
der Mutter 12 mit Kugelzirkulationsgliedern 18 verbunden
sind (siehe 1), um die zwischen den Kugelumlaufrillen 13, 14 rollende Kugel
zu dem Kugelrückführpfad 17 für die Zirkulation
zu führen.
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Das
Kugelzirkulationsglied 18 ist aus Kunstharz oder ähnlichem
ausgebildet, um Geräusche, Schwingungen
oder ähnliches
zu verhindern. Weiterhin umfasst das Kugelzirkulationsglied 18 einen
Kugelaufgreifteil 181 (siehe 4 und 5),
wobei die zwischen den Kugelumlaufrillen 13, 14 rollende
Kugel 15 in der Tangentialrichtung des Kugelmitten-Spurkreises
durch den Kugelaufgreifteil 181 des Kugelzirkulationsglieds 18 aufgegriffen
wird. Weiterhin umfasst das Kugelzirkulationsglied 18 eine
Kugelführungsfläche 182 (sieh 6),
während
die Mutter 12 mit einer Kugelführungspfadfläche 20 ausgebildet
ist (siehe 7). Die Kugelführungsfläche 182 und
die Kugelführungspfadfläche 20 definieren einen
Kugelführungspfad 19 (siehe 1),
der die Kugel 15 von dem Kugelaufgreifteil 181,
durch den die Kugel in der Tangentialrichtung des Kugelmittel-Spurkreises
aufgegriffen wird, zu dem Kugelrückführpfad 17 führt.
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Weiterhin
ist das Kugelzirkulationsglied 18 in einem Aufnahmevertiefungsteil 21 aufgenommen (siehe 3 und 7),
der an einem Endteil der Innenumfangsfläche der Mutter 12 ausgebildet
ist, während
die Innenumfangsfläche
der Mutter 12 mit einer Fixierungsrille 22 zum
Fixieren des Kugelzirkulationsglieds 18 an dem Aufnahmevertiefungsteil 21 ausgebildet
ist (siehe 7). Die Fixierungsrille 22 ist
mit einem kreisbogenförmigen
Federring 23 verbunden (siehe 7), und
das Kugelzirkulationsglied 18 ist in einer Axialrichtung
der Mutter 12 durch die Fixierungsrille 22 und
den kreisbogenförmigen Federring 23 fixiert.
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Der
kreisbogenförmige
Federring 23 wird durch ein Kunstharzglied einstückig mit
dem Kugelzirkulationsglied 18 gebildet, und eine Außenumfangsfläche des
kreisbogenförmigen
Federrings 23 ist mit vorstehenden Teilen 24a, 24b in
einer Sichelform versehen, die in die Fixierungsrille 22 eingreifen. Weiterhin
ist ein Brückenteil 26 (siehe 4)
aus Kunstharz einstückig
mit dem kreisbogenförmigen Federring 23 zwischen
beiden Enden des kreisbogenförmigen
Federrings 23 ausgebildet, um die Spannung des kreisbogenförmigen Federrings 23 nach
dem Spritzgießen
zurückzuhalten.
Weiterhin sind beide Endteile in einer Umfangsrichtung des kreisbogenförmigen Federrings 23 mit
Ringeinstecklöchern 25 ausgebildet,
um den Durchmesser des kreisbogenförmigen Federrings 23 durch
das Ansetzen einer Zange oder ähnliches
zusammenzudrücken.
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Indem
bei der Kugelumlaufspindel-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform mit dem oben beschriebenen
Aufbau die Kugelführungspfadfläche 20 für den Kugelführungspfad 19 zum
Führen
der in der Tangentialrichtung des Kugelmittel-Spurkreises aufgegriffenen Kugel 15 zu
dem Kugelrückführpfad 17 zwischen
der Kugelführungspfadfläche 20 und
der Kugelführungsfläche 182 des
Kugelzirkulationsglieds 18 an der Mutter 12 vorgesehen
ist, kann im Vergleich zu einem Kugelführungspfad 19, der
nur aus einem Kugelzirkulationsglied besteht, die Größe des Kugelzirkulationsglieds 18 reduziert
werden. Deshalb muss der Durchmesser der Kugel 15 nicht reduziert werden,
um einen Konflikt zwischen dem Aufnahmevertiefungsteil 21 und
der Kugelumlaufrille 14 auf der Seite der Mutter zu verhindern,
sodass die Kugel 15 in der Tangentialrichtung des Kugelmitten-Spurkreises
für das
Zirkulieren aufgegriffen werden kann, ohne dass dazu der Durchmesser 15 reduziert
werden muss, auch wenn das Rillenintervall zwischen den Kugelumlaufrillen 13, 14 schmal
ist oder wenn die Kugelumlaufrillen 13, 14 Mehrfachrillen
sind.
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Weil
weiterhin bei der Kugelumlaufspindel-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform
das Kugelzirkulationsglied 18 und der kreisbogenförmige Federring 23 einstückig aus
einem Kunstharzglied ausgebildet sind, ist kein kreisbogenförmiger Federring
als separates Teil erforderlich, sodass zusätzlich zu dem oben beschriebenen
Effekt eine Reduktion in der Anzahl der Teile erreicht werden kann.
Indem weiterhin der Kugelhalter 16 aus Kunstharz zwischen zwei
benachbarten Kugel 15, 15 vorgesehen wird, wird
der verschleißende
Reibungskontakt der Kugeln reduziert, sodass die Schraubwelle 11 bzw.
die Mutter 12 mit hoher Geschwindigkeit gedreht werden können, ohne
dass ein verschleißender
Reibungskontakt zwischen den Kugeln 15 erzeugt wird.
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Indem
der Brückenteil 26 zwischen
den beiden Enden des kreisbogenförmigen
Federrings 23 vorgesehen wird, kann die Spannung des kreisbogenförmigen Federrings 23 nach
dem Spritzgießen zurückgehalten
werden. Wenn der kreisbogenförmige
Federring 23 weiterhin an der Fixierungsrille 22 der
Mutter 12 montiert ist, kann der Durchmesser des kreisbogenförmigen Federrings 23 durch
das Ansetzen einer Zange oder ähnliches zusammengedrückt werden,
wobei die vorstehenden Teile 24a, 24b des kreisbogenförmigen Federrings 23 mit
der Fixierungsrille 22 der Mutter 12 verbunden
werden, und indem der Brückenteil 26,
der durch die Kontraktion des Durchmessers des kreisbogenförmigen Federrings 23 elastisch
verformt wurde, elastisch wiederhergestellt wird, kann verhindert
werden, dass die vorstehenden Teile 24a, 24b des
kreisbogenförmigen Federrings 23 durch
eine elastische Kraft des Brückenteils 26 aus
der Fixierungsrille 22 der Mutter 12 herausgezogen
werden.
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Die
Erfindung wurde mit Bezug auf die Ausführungsform beschrieben, wobei
der Umfang der Erfindung nicht auf die Ausführungsform beschränkt ist. Dem
Fachmann sollte deutlich sein, dass verschiedene Änderungen
oder Verbesserungen an der Ausführungsform
vorgenommen werden können.
Aus den angehängten
Ansprüchen
geht hervor, dass die derart geänderte
oder verbesserte Ausführungsform auch
im Umfang der Erfindung enthalten sein kann.