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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Beschickungsgerät, das für eine Werkzeugmaschine verwendet wird.
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Ein in herkömmlicher Weise erhältliches Beschickungsgerät für eine Werkzeugmaschine hat ein Bewegungselement, eine in das Bewegungselement eingeschraubte Gewindewelle und einen Motor, der die Gewindewelle dreht, wie in
1 der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-25178 (
JP 2003-25178 A ) dargestellt ist. Ein Werkstück und ein Werkzeug, das zum Bearbeiten des Werkstücks (im weiteren Verlauf einfach als ein Gegenstand bezeichnet, wenn dies erforderlich ist) verwendet wird, sind an dem Bewegungselement montiert. Der Schwerpunkt einer Kombination aus dem Bewegungselement und dem Gegenstand befindet sich höher als eine Stelle, an der die Gewindewelle in das Bewegungselement geschraubt ist. Wenn der Motor die Gewindewelle dreht, um das Bewegungselement in Zusammenwirkung mit der Drehung der Gewindewelle in einer Achsrichtung zu bewegen, neigen folglich das Bewegungselement und der an dem Bewegungselement montierte Gegenstand dazu, an der Position ihres Schwerpunkts zu verbleiben. Dies lässt das Bewegungselement, als Rotationsmitte, um eine Achse in der Querrichtung drehen, die dann erhalten wird, wenn eine Richtung, in der sich das Bewegungselement an der geschraubten Position bewegt, als eine Vorwärtsrichtung definiert ist. Dementsprechend wird das Bewegungselement somit geneigt. Wenn der Bewegungskörper während der Bewegung geneigt wird, dann verhält sich der an dem Bewegungselement montierte Gegenstand instabil und das Werkstück und das Werkzeug, die an dem Bewegungskörper montiert sind, bewegen sich geringfügig aufwärts oder abwärts. Das Werkstück und das Werkzeug, die an dem Bewegungskörper montiert sind, werden von ihren regulären Positionen versetzt, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine verringert wird.
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Wenn sich die in das Bewegungselement eingeschraubte Gewindewelle dreht, dann erhöht eine Reibungswärme, die an einem Abschnitt der Gewindewelle erzeugt wird, der in das Bewegungselement eingeschraubt ist, die Temperatur der Gewindewelle, sodass sich die Gewindewelle thermisch ausdehnt. Um die thermische Ausdehnung der Gewindewelle zu unterdrücken, kann ein Aufbau verwendet werden, bei dem es einem Kühlwasser ermöglicht wird, durch einen entlang der Achse der Gewindewelle ausgebildeten Kühlwasserdurchlass zu strömen, um die Gewindewelle zu kühlen. Jedoch führt bei diesem Aufbau das Ausbilden des Kühlwasserdurchlasses zu einer vergrößerten Abmessung der Gewindewelle in einer Radialrichtung und zu einer vergrößerten Abmessung des Beschickungsgeräts. Da außerdem ein Mechanismus vorgesehen ist, der es dem Kühlwasser ermöglicht, entlang der Achse der Gewindewelle zu strömen, wird der Aufbau des Beschickungsgeräts kompliziert und die Herstellungskosten des Beschickungsgeräts nehmen zu. Anstelle des Aufbaus, bei dem es Kühlwasser ermöglicht wird, entlang der Achse der Gewindewelle zu strömen, wird somit gewöhnlicherweise ein Aufbau verwendet, bei dem ein Ende der Gewindewelle in der Achsrichtung fest ist, während es dem anderen Ende ermöglicht ist, sich in der Achsrichtung frei zu bewegen. Jedoch nimmt bei einem solchen Aufbau die Auswirkung der elastischen Verformung der Gewindewelle mit einem Abstand von dem festen Ende der Gewindewelle in Richtung der Position des Bewegungselements beständig zu. Dies verringert die Steifigkeit der Gewindewelle, die zum Beschicken des Bewegungselements erforderlich ist. Folglich wird der von der Werkzeugmaschine erreichte Bearbeitungsbetrag instabil, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine verringert wird.
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Es ist ein Beschickungsgerät erhältlich, bei dem zwei Motoren und zwei Gewindewellen parallel vorgesehen sind, um ein Trägheitsmoment in einer Rotationsrichtung der Gewindewelle und ein Trägheitsmoment in einer Bewegungsrichtung des Bewegungselements und des Gegenstand zu handhaben. Siehe
1 der
JP 2003-25178 A . Wenn bei einem solchen Beschickungsgerät die Position des Schwerpunkts aus der Kombination des Bewegungselements und des Gegenstands in der Horizontalrichtung von einer Zwischenposition zwischen dem Paar parallel vorgesehener Gewindewellen in Richtung der einen Gewindewelle versetzt wird, sind an den jeweiligen Gewindewellen wirkende Radiallasten des Bewegungselements und des Gegenstands im Ungleichgewicht. Somit wird an der Gewindewelle, die der Position des Schwerpunkts der Kombination aus dem Bewegungselement und dem Gegenstand näher ist, verglichen mit der anderen Gewindewelle, eine größere radiale Last auferlegt. Folglich wird die Lebensdauer der Gewindewelle, die der Position des Schwerpunkts näher liegt, verkürzt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beschickungsgerät bereitzustellen, das für eine Werkzeugmaschine verwendet wird und die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine verbessert.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist ein Beschickungsgerät Folgendes auf:
eine Basis,
ein Bewegungselement, das mit Bezug auf die Basis in einer vorbestimmten Achsrichtung bewegbar ist,
eine erste Gewindewelle, die derart an der Basis vorgesehen ist, dass sie zu der Achsrichtung parallel verläuft und durch die Basis drehbar gestützt ist,
eine zweite Gewindewelle, die getrennt von der ersten Gewindewelle an der Basis vorgesehen ist, sodass sie parallel zu der Achsrichtung verläuft und durch die Basis drehbar gestützt ist,
eine erste Antriebsquelle, die an der Basis montiert ist, um die erste Gewindewelle zu drehen,
eine zweite Antriebsquelle, die an der Basis montiert ist, um die zweite Gewindewelle zu drehen,
eine erste Gewindemutter, die an dem Bewegungselement vorgesehen ist und über die erste Gewindewelle geschraubt ist, um sich in Zusammenwirkung mit der Drehung der ersten Gewindewelle in der Achsrichtung zu bewegen, und
eine zweite Gewindemutter, die an dem Bewegungselement vorgesehen ist und über die zweite Gewindewelle geschraubt ist, um sich in Zusammenwirkung mit der Drehung der zweiten Gewindewelle in der Achsrichtung zu bewegen.
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Die erste Gewindemutter und die zweite Gewindemutter sind an verschiedenen Positionen in der Achsrichtung angeordnet.
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Wenn bei dieser Konfiguration die erste Gewindewelle und die zweite Gewindewelle so gedreht werden, dass sie das Bewegungselement bewegen, dann unterscheidet sich die Größe der Neigung, die in dem Bewegungselement als ein Ergebnis der Relativverdrehung zwischen der ersten Gewindewelle und der ersten Gewindemutter auftritt, von der Größe der Neigung, die in dem Bewegungselement als ein Ergebnis der Relativverdrehung zwischen der zweiten Gewindewelle und der zweiten Gewindemutter auftritt. In diesem Fall ist das Kippen eine Drehung in einer Richtung, die senkrecht zu der Achsrichtung und zu einer Richtung verläuft, in der das Bewegungselement mit Bezug auf die Basis angeordnet ist. Anders als bei einer einzigen Gewindemutter, die an einer Stelle in der Achsrichtung angeordnet ist, können daher die erste Gewindemutter und die zweite Gewindemutter, die in der Achsrichtung an verschiedenen Positionen angeordnet sind, das in dem Bewegungselement auftretende Kippen unterdrücken. Somit kann der Versatz des Gegenstands, etwa eines Werkstücks und eines an dem Bewegungselement montierten Werkzeugs, von der regulären Position unterdrückt werden. Dies verbessert die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die zuvor erwähnten und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche Bezugszeichen zum Wiedergeben gleicher Elemente verwendet werden, und in denen:
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1 eine Draufsicht eines Beschickungsgeräts des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist;
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2 eine Seitenschnittansicht des Beschickungsgeräts des vorliegenden Ausführungsbeispiels entlang der Linie A-A in 1 ist;
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3 eine vergrößerte Ansicht eines B-Abschnitts in 2 ist;
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4 eine Draufsicht eines Beschickungsgeräts eines Vergleichsbeispiels ist; und
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5 eine Seitenschnittansicht des Beschickungsgeräts des Vergleichsbeispiels entlang der Linie C-C in 4 ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Auf Grundlage von 1 bis 3 werden Konfigurationen eines Beschickungsgeräts 100 und einer Werkzeugmaschine 1000 des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Das Beschickungsgerät 100 ist ein mechanisches Element der Werkzeugmaschine 1000, etwa einer Dreh- oder Schleifmaschine, und bewegt einen an einem Bewegungselement 2 montierten Gegenstand 80. Das Bewegungselement 2 ist beispielsweise ein Tisch, an welchem ein Werkstück montiert ist und der sich mit Bezug auf ein Bett linear bewegt, ein Sattel, an dem ein Hauptspindelgerät montiert ist, das ein Werkzeug, etwa eine Schaftfräse hält, und der sich mit Bezug auf eine Säule oder das Bett linear bewegt, eine Stütze, an der der Sattel montiert ist, und die sich linear zu dem Bett bewegt, oder ein Radspindelstocktisch, der ein Schleifrad hält und sich mit Bezug auf das Bett linear bewegt. Als das Bewegungselement 2 wird als ein Beispiel ein Tisch verwendet, an dem ein Werkzeug als der Gegenstand 80 montiert ist.
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Wie in 1 bis 3 dargestellt ist, hat das Beschickungsgerät 100 eine Basis 1, das Bewegungselement 2, Führungselemente 3, eine erste Gewindewelle 11, eine zweite Gewindewelle 12, einen ersten Motor 21, einen zweiten Motor 22, erste Lager 31, zweite Lager 32, dritte Lager 33 und vierte Lager 34, einen Steuerabschnitt 50, eine erste Gewindemutter 51 und eine zweite Gewindemutter 52.
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In 1 bis 3 ist eine Querrichtung in der Zeichnungsebene als eine Achsrichtung definiert, eine rechte Seite der Zeichnungsebene ist als die Vorderseite (eine Seite) definiert, und eine linke Seite der Zeichnungsebene ist als die Rückseite (die andere Seite) definiert. In 1 ist eine Oben-Unten-Richtung der Zeichnungsebene, mit anderen Worten, eine Richtung in der Zeichnungsebene, die senkrecht zu der Achsrichtung verläuft, als eine Breitenrichtung definiert. In 2 und 3 ist eine Oben-Unten-Richtung in der Zeichnungsebene als eine Oben-Unten-Richtung definiert.
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Wie in 1 und 2 dargestellt ist, hat die Basis 1 einen Basisabschnitt 1a und einen ersten Stützabschnitt 1b, einen zweiten Stützabschnitt 1c, einen dritten Stützabschnitt 1d und einen vierten Stützabschnitt 1e, die alle miteinander integriert sind. Der Basisabschnitt 1a ist wie ein Block geformt. Die ersten bis vierten Stützabschnitte 1b bis 1e sind so ausgebildet, dass sie von einer oberen Fläche des Basisabschnitts 1a nach oben vorragen. Die ersten bis vierten Stützabschnitte 1b bis 1e sind von einer vorderen Seite (eine Seite) in Richtung einer hinteren Seite (der anderen Seite) des Basisabschnitts 1a in der Achsrichtung in dieser Reihenfolge angeordnet. Der erste Stützabschnitt 1b ist an einem vorderen Ende (einem Ende) des Basisabschnitts 1a ausgebildet. Der vierte Stützabschnitt 1e ist an einem hinteren Ende (dem anderen Ende) des Basisabschnitts 1a ausgebildet. Der zweite Stützabschnitt 1c und der dritte Stützabschnitt 1d sind in einem zentralen Abschnitt des Basisabschnitts 1a in der Achsrichtung so vorgesehen, dass sie einander benachbart sind.
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Wie in 1 dargestellt ist, sind eine Mehrzahl von (in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei) Führungselementen 3 derart an der Basis 1 montiert, dass die Führungselemente 3 in der Breitenrichtung parallel verlaufen und sich entlang der Achsrichtung erstrecken. Die Führungselemente 3 sind mit den Bewegungselementen 2 in Eingriff. Die Führungselemente 3 sind beispielsweise Linearbewegungsführungen. Bei diesem Aufbau ist das Bewegungselement 2 an einer oberen Fläche der Basis 1 montiert und an der Basis 1 so montiert, dass es mit Bezug auf die Basis 1 in der Achsrichtung bewegbar ist.
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Wie in 1 dargestellt ist, sind die erste Gewindewelle 11 und die zweite Gewindewelle 12 in der Achsrichtung parallel zueinander vorgesehen. Die erste Gewindewelle 11 und die zweite Gewindewelle 12 sind voneinander getrennt. Beide Enden sowohl der ersten als auch der zweiten Gewindewelle 11 und 12 sind durch die Basis 1 drehbar gestützt. Eine Achse der ersten Gewindewelle 11 und eine Achse der zweiten Gewindewelle 12 sind koaxial angeordnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Achse der ersten Gewindewelle 11 und die Achse der zweiten Gewindewelle 12 an einer geraden Linie (einer lang-kurz-gestrichelten Linie, die in 1 gezeigt ist) in einem zentralen Abschnitt der Basis 1 in der Breitenrichtung vorgesehen. Die erste Gewindewelle 11 ist an einer vorderen Seite (einen Seite) der Basis 1 vorgesehen. Die zweite Gewindewelle 12 ist an einer hinteren Seite (der anderen Seite) der Basis 1 vorgesehen. Die Gewindewellen 11 und 12 können wohlbekannte Kugelgewindespindeln oder Trapezgewindespindeln sein.
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Die erste Gewindewelle 11 ist aus einem Basisendlagerabschnitt 11a, einem ersten Gewindeabschnitt 11b und einem Distalendlagerabschnitt 11c ausgebildet, die in dieser Reihenfolge von einem Basisende (vorderen Ende) in Richtung eines distalen Endes (hinteren Endes) ausgebildet sind, wie dies in 2 und 3 dargestellt ist. Der Basisendlagerabschnitt 11a und der Distalendlagerabschnitt 11c sind wie Säulen geformt. In der Außenumfangsfläche des ersten Gewindeabschnitts 11b ist eine Nut ausgebildet.
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Der Basisendlagerabschnitt 11a, der ein Basisende (ein Ende oder vorderes Ende) der ersten Gewindewelle 11 ist, ist durch ein an dem ersten Stützabschnitt 1b befestigtes erstes Lager 31 drehbar gestützt. Wie in 3 dargestellt ist, ist das erste Lager 31 ein Kugellager und es hat einen Innenring 31a, einen Außenring 31b, der an einem Außenumfang des Innenrings 31a angeordnet ist, und eine Vielzahl von Kugeln 31c, die zwischen dem Innenring 31a und dem Außenring 31b vorgesehen sind. Der Innenring 31a und der Außenring 31b sind in der Achsrichtung unbeweglich. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei erste Lager 31 in der Achsrichtung parallel zueinander vorgesehen. Die beiden ersten Lager 31 sind montiert, indem sie in ein erstes Befestigungsloch 1f eingesetzt sind, das in dem ersten Stützabschnitt 1b ausgebildet ist, sodass es den ersten Stützabschnitt 1b in der Achsrichtung durchdringt. Ein hinteres Ende des Außenrings 31b des hinteren ersten Lagers 31 ist mit einer Stufe 1g, die an einer hinteren Seite des ersten Befestigungslochs 1f ausgebildet ist, in Kontakt. Dies verhindert, dass sich die beiden ersten Lager 31 mit Bezug auf den ersten Stützabschnitt 1b nach hinten bewegen. Ein vorderes Ende des Außenrings 31b des vorderen ersten Lagers 31 ist mit einem C-Ring 61 in Kontakt, der in einer in dem ersten Befestigungsloch 1f ausgebildeten Ringnut 1h über den gesamten Umfang des ersten Befestigungslochs 1f installiert ist. Dies verhindert, dass sich die beiden ersten Lager 31 mit Bezug auf den ersten Stützabschnitt 1b vorwärts bewegen. Bei diesem Aufbau sind die beiden ersten Lager 31 an dem ersten Stützabschnitt 1b so befestigt, dass sie in der Achsrichtung unbeweglich sind.
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Der Basisendlagerabschnitt 11a ist durch die Innenringe 31a der beiden ersten Lager 31 eingesetzt. Der erste Gewindeabschnitt 11b hat einen Außendurchmesser, der größer als ein Außendurchmesser des Basisendlagerabschnitts 11a ist. Zwischen dem ersten Gewindeabschnitt 11b und dem Basisendlagerabschnitt 11a ist eine Stufe 11g ausgebildet. Ein hinteres Ende des Innenrings 31a des hinteren ersten Lagers 31 ist mit der Stufe 11g in Kontakt, um zu verhindern, dass sich das erste Lager 31 mit Bezug auf die erste Gewindewelle 11 nach hinten bewegt. Eine Ringnut 11d ist in der Außenumfangsfläche des Basisendlagerabschnitts 11a über den gesamten Umfang des Basisendlagerabschnitts 11a ausgebildet. Ein C-Ring 11h ist in der Ringnut 11d installiert. Der C-Ring 11h ist mit einem vorderen Ende des Innenrings 31a des vorderen ersten Lagers 31 in Kontakt, um zu verhindern, dass sich das erste Lager 31 mit Bezug auf die erste Gewindewelle 11 vorwärts bewegt. Bei diesem Aufbau ist der Basisendlagerabschnitt 11a, der das Basisende (das eine Ende) der ersten Gewindewelle 11 ist, durch die ersten Lager 31 drehbar gestützt, sodass er in der Achsrichtung der ersten Gewindewelle 11 unbeweglich ist.
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Der Distalendlagerabschnitt 11c, der das distale Ende (das andere Ende oder das hintere Ende) der ersten Gewindewelle 11 ist, ist durch ein an dem zweiten Stützabschnitt 1c befestigtes zweites Lager 32 drehbar gestützt. Das zweite Lager 32 ist ein Kugellager und hat einen Innenring 32a, einen Außenring 32b und eine Vielzahl von Kugeln 32c. Der Außenring 32b ist an einem Außenumfang des Innenrings 32a vorgesehen. Die Kugeln 32c sind zwischen dem Innenring 32a und dem Außenring 32b vorgesehen. In einer Außenumfangsfläche des Innenrings 32a ist über den gesamten Umfang des Innenrings 32a eine Kugelnut 32d ausgebildet, und die Kugeln 32c sind mit der Kugelnut 32d in Eingriff. Andererseits ist in einer Innenumfangsfläche des Außenrings 32b keine Kugelnut ausgebildet, mit der die Kugeln 32c in Eingriff wären. Somit sind der Innenring 32a und der Außenring 32b in der Achsrichtung bewegbar. Es ist ein Ausführungsbeispiel möglich, bei dem eine Kugelnut, mit der die Kugeln 32c in Eingriff sind, in der Innenumfangsfläche des Außenrings 32b ausgebildet ist, und in der Außenumfangsfläche des Innenrings 32a keine Kugelnut ausgebildet ist.
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Das zweite Lager 32 wird montiert, indem es in ein zweites Befestigungsloch 1i eingesetzt wird, das in dem zweiten Stützabschnitt 1c ausgebildet ist, sodass es den zweiten Stützabschnitt 1c in der Achsrichtung durchdringt. Ein vorderes Ende des Außenrings 32b des zweiten Lagers 32 ist mit einer Stufe 1j, die an einer vorderen Seite des zweiten Befestigungslochs 1i ausgebildet ist, in Anlagekontakt. Dies verhindert, dass sich der Außenring 32b des zweiten Lagers 32 mit Bezug auf den zweiten Stützabschnitt 1c vorwärts bewegt. Ein hinteres Ende des Außenrings 32b des zweiten Lagers 32 ist mit einem C-Ring 62 in Anlagekontakt, der in einer Ringnut 1k installiert ist, die in dem zweiten Befestigungsloch 1i ausgebildet ist. Dies verhindert, dass sich der Außenring 32b des zweiten Lagers 32 mit Bezug auf den zweiten Stützabschnitt 1c rückwärts bewegt.
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Der Distalendlagerabschnitt 11c ist durch den Innenring 32a des zweiten Lagers 32 eingesetzt. Der erste Gewindeabschnitt 11b hat den Außendurchmesser, der größer als ein Außendurchmesser des Distalendlagerabschnitts 11c ist. Zwischen dem ersten Gewindeabschnitt 11b und dem Distalendlagerabschnitt 11c ist eine Stufe 11k ausgebildet. Ein vorderes Ende des Innenrings 32a des zweiten Lagers 32 ist mit der Stufe 11k in Kontakt. Dies verhindert, dass sich der Innenring 32a des zweiten Lagers 32 mit Bezug auf den Distalendlagerabschnitt 11c vorwärts bewegt. In der Außenumfangsfläche des Distalendlagerabschnitts 11c ist eine Ringnut 11e über den gesamten Umfang des Distalendlagerabschnitts 11c ausgebildet. In der Ringnut 11e ist ein C-Ring 11f installiert. Der C-Ring 11f ist mit einem hinteren Ende des Innenrings 32a des zweiten Lagers 32 in Kontakt. Dies verhindert, dass sich der Innenring 32a des zweiten Lagers 32 mit Bezug auf den Distalendlagerabschnitt 11c rückwärts bewegt. Wie zuvor beschrieben ist, sind der Innenring 32a und der Außenring 32b in einer Bewegungsrichtung bewegbar. Somit ist der Distalendlagerabschnitt 11c in der Achsrichtung bewegbar. Wenn die erste Gewindewelle 11 thermisch ausgedehnt wird, dann bewegt sich als ein Ergebnis der Distalendlagerabschnitt 11c rückwärts (in Richtung des distalen Endes) (m1 in 3), um eine Verformung, etwa eine Krümmung der ersten Gewindewelle 11 zu verhindern. Wenn die erste Gewindewelle 11 sich thermisch zusammenzieht, dann bewegt sich der Distalendlagerabschnitt 11c vorwärts (in Richtung des Basisendes) (m2 in 3), um eine Spannung zu verhindern, die in einer Richtung wirkt, in der die erste Gewindewelle 11 gezogen wird.
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Der erste Motor 21 (die erste Antriebsquelle) dreht die erste Gewindewelle 11. Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist der erste Motor 21 (die erste Antriebsquelle) an einer vorderen Endfläche des ersten Stützabschnitts 1b der Basis 1 angebracht. Eine Drehwelle 21a des ersten Motors 21 ist durch das erste Befestigungsloch 1f eingesetzt und über ein erstes Kopplungselement 41, etwa eine Kopplung, an den Basisendlagerabschnitt 11a der ersten Gewindewelle 11 gekoppelt.
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Wie in 2 dargestellt ist, ist die zweite Gewindewelle 12 aus einem Basisendlagerabschnitt 12a, einem zweiten Gewindeabschnitt 12b und einem Distalendlagerabschnitt 12c ausgebildet, die in dieser Reihenfolge von einem Basisende (hinteren Ende) in Richtung eines distalen Endes (vorderen Endes) ausgebildet sind, wie dies in 2 dargestellt ist. Der Basisendlagerabschnitt 12a und der Distalendlagerabschnitt 12c sind wie Säulen geformt. In einer Außenumfangsfläche des zweiten Gewindeabschnitts 12b ist eine Nut ausgebildet. Die Nut in dem ersten Gewindeabschnitt 11b und die Nut in dem zweiten Gewindeabschnitt 12b sind in der gleichen Richtung ausgebildet.
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Der Basisendlagerabschnitt 12a, der ein Basisende (hinteres Ende oder das andere Ende in der Achsrichtung) der zweiten Gewindewelle 12 ist, ist durch die dritten Lager 33 drehbar gestützt, die so an dem vierten Stützabschnitt 1e befestigt sind, dass sie in der Achsrichtung unbeweglich sind. Ein Aufbau, bei dem der Basisendlagerabschnitt 12a durch die dritten Lager 33, die an dem vierten Stützabschnitt 1e befestigt sind, drehbar gestützt ist, ist ähnlich wie der Aufbau, bei dem der Basisendlagerabschnitt 11a der ersten Gewindewelle 11 durch die ersten Lager 31, die wie zuvor beschrieben an dem ersten Stützabschnitt 1e befestigt sind, drehbar gestützt ist.
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Der Distalendlagerabschnitt 12c, der ein distales Ende (vorderes Ende oder ein Ende in der Achsrichtung) der zweiten Gewindewelle 12 ist, ist durch das vierte Lager 34 drehbar gestützt, das so an dem dritten Stützabschnitt 1d befestigt ist, dass es in der Achsrichtung bewegbar ist. Selbst wenn sich die zweite Gewindewelle 12 thermisch ausdehnt und in der Achsrichtung verlängert, bewegt sich daher das distale Ende der zweiten Gewindewelle 12 vorwärts, um eine Verformung, etwa ein Krümmen der zweiten Gewindewelle 12 zu verhindern. Wenn die zweite Gewindewelle 12 sich thermisch zusammenzieht, dann bewegt sich der Distalendlagerabschnitt 12c rückwärts (in Richtung des Basisendes), um Spannungen zu verhindern, die in einer Richtung wirken, in der die zweite Gewindewelle 12 gezogen wird. Ein Aufbau, bei dem der Distalendlagerabschnitt 12c durch das vierte Lager 34, das an dem dritten Stützabschnitt 1d befestigt ist, drehbar gestützt ist, ist ähnlich wie der Aufbau, bei dem der Distalendlagerabschnitt 11c der ersten Gewindewelle 11 durch das an dem zweiten Stützabschnitt 1c befestigte zweite Lager 32 drehbar gestützt ist, wie dies zuvor beschrieben wurde.
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Der zweite Motor 22 (die zweite Antriebsquelle) dreht die zweite Gewindewelle 12. Wie in 2 dargestellt ist, ist der zweite Motor 22 (die zweite Antriebsquelle) an einer hinteren Endfläche des vierten Stützabschnitts 1e der Basis 1 angebracht. Eine Drehwelle 22a des zweiten Motors 22 ist durch das in dem vierten Stützabschnitt 1e ausgebildete dritte Befestigungsloch 1m eingesetzt und über ein zweites Kopplungselement, etwa eine Kopplung, an dem Basisendlagerabschnitt 12a der zweiten Gewindewelle 12 gekoppelt. Eine Drehrichtung des ersten Motors 21 unterscheidet sich von einer Drehrichtung des zweiten Motors 22. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste Motor 21 und der zweite Motor 22 Servomotoren.
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Wie in 2 dargestellt ist, ist das hintere Ende (das erste Ende) der ersten Gewindewelle 11 dem vorderen Ende (zweiten Ende) der zweiten Gewindewelle 12 zugewandt. Ein Trennungsabstand a (in 2 dargestellt) zwischen dem hinteren Ende (ersten Ende) der ersten Gewindewelle 11 und dem vorderen Ende (zweiten Ende) der zweiten Gewindewelle 12 ist auf eine solche Abmessung festgelegt, dass das hintere Ende (erste Ende) der ersten Gewindewelle 11 nicht mit dem vorderen Ende (zweiten Ende) der zweiten Gewindewelle 12 in Kontakt kommt, wenn sich die erste Gewindewelle 11 und die zweite Gewindewelle 12 thermisch maximal ausgedehnt haben.
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Das Bewegungselement 2 hat einen Basisabschnitt 2a, einen ersten vorragenden Abschnitt 2b und einen zweiten vorragenden Abschnitt 2c. Der Basisabschnitt 2a ist wie ein Block geformt und der Gegenstand 80, etwa ein Werkzeug und ein Werkstück (einschließlich eines Montageabschnitts, der zum Anbringen des Werkzeugs und des Werkstücks an dem Basisabschnitt 2a verwendet wird) ist an dem Basisabschnitt 2a montiert. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Gegenstand 80 eine Werkzeugauflage 81 und ein Werkzeug 82, das an der Werkzeugauflage 81 montiert ist. 2 zeigt ein Spannfutter 501, welches die Werkzeugmaschine 1000 bildet, und ein an dem Spannfutter 501 montiertes Werkstück 502. Die Werkzeugmaschine 1000, für die das Beschickungsgerät 100 verwendet wird, ist eine Drehmaschine.
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Der erste vorragende Abschnitt 2b erstreckt sich von einem unteren Abschnitt eines vorderen Endabschnitts (eines Endabschnitts) des Basisabschnitts 2a nach unten. Eine erste Gewindemutter 51 ist an dem ersten vorragenden Abschnitt 2b vorgesehen. Die erste Gewindemutter 51 ist an einer vorderen Seite (an einer Seite) des Bewegungselements 2 mit Bezug auf dessen Mitte in der Achsrichtung vorgesehen. Der erste Gewindeabschnitt 11b der ersten Gewindewelle 11 ist in die erste Gewindemutter 51 eingeschraubt. In Zusammenwirkung mit der Drehung der ersten Gewindewelle 11 bewegt sich die erste Gewindemutter 51 in der Achsrichtung, um das Bewegungselement 2 in der Achsrichtung zu bewegen.
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Der zweite vorragende Abschnitt 2c erstreckt sich von einem unteren Abschnitt eines hinteren Endabschnitts (des anderen Endabschnitts) des Basisabschnitts 2a nach unten. Eine zweite Gewindemutter 52 ist an dem zweiten vorragenden Abschnitt 2c vorgesehen. Die zweite Mutter 52 ist an einer unteren Seite (der anderen Seite) des Bewegungselements 2 mit Bezug auf dessen Mitte in der Achsrichtung vorgesehen. Der zweite Gewindeabschnitt 12b der zweiten Gewindewelle 12 ist in die zweite Gewindemutter 52 eingeschraubt. In Zusammenwirkung mit der Drehung der zweiten Gewindewelle 12 bewegt sich die zweite Gewindemutter 52 in der Achsrichtung, um das Bewegungselement 2 in der Achsrichtung zu bewegen.
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Wie in 1 und 2 dargestellt ist, sind die erste Gewindemutter 51 und die zweite Gewindemutter 52 an verschiedenen Positionen in der Achsrichtung angeordnet. Wenn die Gewindewellen 11 und 12 Kugelgewindespindeln sind, dann ist eine Vielzahl von Kugeln zwischen den Gewindeabschnitten 11b und 12b der Gewindewellen 11 und 12 und den jeweiligen Gewindemuttern 51 und 52 vorgesehen, und jede der Gewindemuttern 51 und 52 ist mit einem Zirkulationsmechanismus versehen, der die Kugeln zirkulieren lässt.
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Wie in 2 dargestellt ist, ist die erste Gewindemutter 51 an der vorderen Seite (der einen Seite) des Bewegungselements 2 mit Bezug auf die Position des Schwerpunkts 99 der Kombination aus dem Bewegungselement 2 und dem Gegenstand 80 (im weiteren Verlauf einfach als die Position des Schwerpunkts 99 bezeichnet) in der Achsrichtung vorgesehen. Die zweite Gewindemutter 52 ist an der hinteren Seite (der anderen Seite) des Bewegungselements 2 mit Bezug auf die Position des Schwerpunkts 99 in der Achsrichtung vorgesehen. Mit anderen Worten befindet sich die Position des Schwerpunkts 99 der Kombination aus dem Bewegungselement 2 und dem an dem Bewegungselement 2 angebrachten Gegenstand 80 zwischen einem ersten verschraubten Abschnitt 91, an dem die erste Gewindewelle 11 in die erste Gewindemutter 51 des Bewegungselements 2 geschraubt ist, und einem zweiten verschraubten Abschnitt 52, an dem die zweite Gewindewelle 12 in die zweite Gewindemutter 52 des Bewegungselements 2 geschraubt ist.
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Der Steuerabschnitt 50 führt einen Antriebsstrom zu dem ersten Motor 21 und dem zweiten Motor 22 zu, um den ersten Motor 21 und den zweiten Motor 22 in verschiedenen Richtungen zu drehen. Die erste Gewindewelle 11 und die zweite Gewindewelle 12 drehen sich in der gleichen Richtung. Wenn die Gewindewellen 11 und 12 jeweils durch die Motoren 21 und 22 gedreht werden, dann drehen sich die Gewindewellen 11 und 12 und die Gewindemuttern 51 und 52 relativ zueinander. Das Bewegungselement 2 bewegt sich um eine Bewegungsstrecke, die den Beträgen der Drehung der Gewindewelle 11 und 12 entspricht, vorwärts oder rückwärts.
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Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, hat das Beschickungsgerät 100, wie in 1 und 2 dargestellt ist, die Basis 1, das Bewegungselement 2, das in der vorbestimmten Achsrichtung mit Bezug auf die Basis 1 bewegbar ist, die erste Gewindewelle 11, die an der Basis 1 parallel zu der Achsrichtung vorgesehen und durch die Basis 1 drehbar gestützt ist, die zweite Gewindewelle 12, die getrennt von der ersten Gewindewelle 11 an der Basis 1 parallel zu der Achsrichtung vorgesehen und durch die Basis 1 drehbar gestützt ist, den ersten Motor 21 (die erste Antriebsquelle), die an der Basis 1 montiert ist, um die erste Gewindewelle 11 zu drehen, den zweiten Motor 22 (die zweite Antriebsquelle), die an der Basis 1 montiert ist, um die zweite Gewindewelle 12 zu drehen, die erste Gewindemutter 51, die an dem Bewegungselement 2 vorgesehen ist und über die erste Gewindewelle 11 geschraubt ist, um sich in der Achsrichtung in Zusammenwirkung mit der Drehung der ersten Gewindewelle 11 zu bewegen, und die zweite Gewindemutter 52, die an dem Bewegungselement 2 vorgesehen ist und über die zweite Gewindewelle 12 geschraubt ist, um sich in Zusammenwirkung mit der Drehung der zweiten Gewindewelle 12 in der Achsrichtung zu bewegen. Die erste Gewindemutter 51 und die zweite Gewindemutter 52 sind an verschiedenen Stellen in der Achsrichtung angeordnet.
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Wenn bei diesem Aufbau die erste Gewindewelle 11 und die zweite Gewindewelle 12 gedreht werden, um das Bewegungselement 2 zu bewegen, dann ist die Größe des Kippens, das in dem Bewegungselement 2 als ein Ergebnis der Relativverdrehung zwischen der ersten Gewindewelle 11 und der ersten Gewindemutter 51 auftritt, verschieden von der Größe des Kippens, das in dem Bewegungselement 2 als ein Ergebnis der Relativverdrehung zwischen der zweiten Gewindewelle 12 und der zweiten Gewindemutter 52 auftritt. In diesem Fall ist das Kippen die Verdrehung in einer Richtung, die senkrecht zu der Achsrichtung und zu einer Richtung verläuft, die senkrecht zu einer Richtung verläuft, in der das Bewegungselement 2 mit Bezug auf die Basis 1 angeordnet ist. Anders als bei einer einzelnen Gewindemutter, die an einer Position in der Achsrichtung angeordnet ist, können daher die erste Gewindemutter 51 und die zweite Gewindemutter 52, die in der Achsrichtung an verschiedenen Positionen angeordnet sind, das in dem Bewegungselement 2 auftretende Kippen unterdrücken. Somit kann das Versetzen des Gegenstands 80, etwa des an dem Bewegungselement 2 montierten Werkstücks und Werkzeugs, von einer regulären Position unterdrückt werden. Dies verbessert die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine 1000.
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Die erste Gewindemutter 51 ist an der vorderen Seite (der einen Seite) des Bewegungselements 2 mit Bezug auf dessen Mittelpunkt in der Achsrichtung vorgesehen. Die zweite Gewindemutter 52 ist an der hinteren Seite (der anderen Seite) des Bewegungselements 2 mit Bezug auf dessen Mittelpunkt in der Achsrichtung vorgesehen. Dies macht es möglich, das in dem Bewegungselement 2 als ein Ergebnis der Relativverdrehung zwischen der ersten Gewindewelle 11 und der ersten Gewindemutter 51 auftretende Kippen und das in dem Bewegungselement 2 als ein Ergebnis der Relativverdrehung zwischen der zweiten Gewindewelle 12 und der zweiten Gewindemutter 52 auftretende Kippen in entgegengesetzte Richtungen wirken zu lassen. Daher kann das in dem Bewegungselement 2 auftretende Kippen zuverlässiger unterdrückt werden.
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Wie in 2 dargestellt ist, ist das Bewegungselement 2 auf die obere Fläche der Basis 1 geladen und der Gegenstand 80 ist an dem Bewegungselement 2 montiert. Die erste Gewindemutter 51 ist an der vorderen Seite (der einen Seite) des Bewegungselements 2 mit Bezug auf die Position des Schwerpunkts 99 der Kombination aus dem Bewegungselement 2 und dem Gegenstand 80 in der Achsrichtung vorgesehen. Die zweite Gewindemutter 52 ist an der hinteren Seite (der anderen Seite) des Bewegungselements 2 mit Bezug auf die Position des Schwerpunkts 99 der Kombination aus dem Bewegungselement 2 und dem Gegenstand 80 in der Achsrichtung vorgesehen. Die Wirkungen dieser Konfiguration werden nachstehend beschrieben.
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Wenn sich das Bewegungselement 2 von der vorderen Seite (der einen Seite) in Richtung der hinteren Seite (der anderen Seite) mit Bezug auf die Basis 1 bewegt, dann lässt die Relativverdrehung zwischen der ersten Gewindewelle 11 und der ersten Gewindemutter 51 das Bewegungselement 2 nach hinten drücken (in Richtung der anderen Seite). Der Schwerpunkt 99 ist hinter (an der anderen Seite) der ersten Gewindemutter 51 positioniert. Wenn das Bewegungselement 2 nach hinten (in Richtung der anderen Seite) durch die erste Gewindewelle 11 gedrückt wird, dann neigen das Bewegungselement 2 und der Gegenstand 80 dazu, an der Position ihres Schwerpunkts 99 zu verbleiben. Folglich wird das Bewegungselement 2 dazu gebracht, sich um die erste Gewindemutter 51 (den ersten verschraubten Abschnitt 91) in Uhrzeigersinnrichtung zu drehen, und das Bewegungselement 2 und der Gegenstand 80 werden dazu gebracht, sich aufwärts zu bewegen (ein leerer Pfeil, der in 2 dargestellt ist).
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Wenn sich das Bewegungselement 2 von der vorderen Seite (der einen Seite) in Richtung der hinteren Seite (der anderen Seite) mit Bezug auf die Basis 1 bewegt, dann verursacht die Relativverdrehung zwischen der zweiten Gewindewelle 12 und der zweiten Gewindemutter 52, dass das Bewegungselement 2 nach hinten (in Richtung der anderen Seite) gezogen wird. Der Schwerpunkt 99 ist vor (an der einen Seite) der zweiten Gewindemutter 52 (des zweiten verschraubten Abschnitts 92) positioniert. Wenn das Bewegungselement 2 durch die zweite Gewindewelle 12 nach hinten (in Richtung der anderen Seite) gezogen wird, dann neigen das Bewegungselement 2 und der Gegenstand 80 dazu, an der Position deren Schwerpunkt 99 zu verbleiben. Folglich wird das Bewegungselement 2 dazu gebracht, sich um die zweite Gewindemutter 52 (den zweiten verschraubten Abschnitt 92) in Uhrzeigersinnrichtung zu drehen, und das Bewegungselement 2 und der Gegenstand 80 werden dazu gebracht, sich abwärts zu bewegen (ein gefüllter Pfeil, der in 2 dargestellt ist).
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Während das Bewegungselement 2 und der Gegenstand 80 dazu gebracht werden, sich in Zusammenwirkung mit der Drehung der ersten Gewindewelle 11 nach oben zu bewegen, werden sie auf diese Weise dazu gebracht, sich in Zusammenwirkung mit der Drehung der zweiten Gewindewelle 12 nach unten zu bewegen. Somit gleichen sich das Kippen, das das Bewegungselement 2 und den Gegenstand 80 dazu bringt, sich infolge der Drehung der ersten Gewindewelle nach oben zu bewegen, und das Kippen, das das Bewegungselement 2 und den Gegenstand 80 dazu bringt, sich infolge der Drehung der zweiten Gewindewelle 12 nach unten zu bewegen, miteinander aus. Wenn sich im Gegensatz dazu das Bewegungselement 2 von der hinteren Seite (der anderen Seite) in Richtung der vorderen Seite (der einen Seite) bewegt, dann gleichen sich das Kippen, das das Bewegungselement 2 und den Gegenstand 80 dazu bringt, sich infolge der Drehung der ersten Gewindewelle 11 in ähnlicher Weise nach unten zu bewegen, und das Kippen, das das Bewegungselement 2 und den Gegenstand 80 dazu bringt, sich infolge der Drehung der zweiten Gewindewelle 12 nach oben zu bewegen, miteinander aus.
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Wie zuvor beschreiben ist, wirken das Kippen, das in dem Bewegungselement 2 und dem Gegenstand 80 als ein Ergebnis der Relativverdrehung zwischen der ersten Gewindewelle 11 und der ersten Gewindemutter 51 auftritt, und das Kippen, das in dem Bewegungselement 2 und dem Gegenstand 80 als ein Ergebnis der Relativverdrehung zwischen der zweiten Gewindewelle 12 und der zweiten Gewindemutter 52 auftritt, in entgegengesetzten Richtungen. Daher kann das in dem Bewegungselement 2 auftretende Kippen zuverlässig unterdrückt werden. Als ein Ergebnis wird das Verhalten des an dem Bewegungselement 2 montierten Gegenstands 80 hinsichtlich seiner Bewegung stabilisiert. Da der Gegenstand 80, etwa das Werkstück und das Werkzeug, die an dem Bewegungselement 2 montiert sind, von der regulären Position nicht versetzt werden, wird die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine 1000 nicht reduziert.
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Wie in 1 dargestellt ist, sind die Achse der ersten Gewindewelle 11 und die Achse der zweiten Gewindewelle 12 koaxial angeordnet. Selbst wenn die Position des Schwerpunkts 99 der Kombination aus dem Bewegungselement 2 und dem Gegenstand 80 in der Breitenrichtung von der Achse der ersten Gewindewelle 11 oder der zweiten Gewindewelle 12 versetzt ist, wie in 1 dargestellt ist, sind daher radiale Lasten, die der ersten Gewindewelle 11 und der zweiten Gewindewelle 12 durch das Bewegungselement 2 und den Gegenstand 80 auferlegt werden, nicht im Ungleichgewicht. Somit wird verhindert, dass die Lebensdauer von einer der ersten und der zweiten Gewindewelle 11 und 12 verkürzt wird. Die radiale Last ist eine Last, die in der zu der Achsrichtung der ersten Gewindewelle 11 und der zweiten Gewindewelle 12 senkrecht verlaufenden Richtung wirkt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Radiallast eine Last in der Vertikalrichtung in 2.
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Wie in 2 dargestellt ist, sind die erste Gewindewelle 11 und die zweite Gewindewelle 12 jeweils an ihren beiden Enden durch die Basis 1 drehbar gestützt. Folglich sind die beiden Enden jeder der ersten und der zweiten Gewindewelle 11 und 12 in der Radialrichtung, die senkrecht zu der Achsrichtung verläuft, belegt. Verglichen mit einem Aufbau, bei dem ein Ende einer jeden der ersten und der zweiten Gewindewelle 11 und 12 in der Radialrichtung freigegeben ist, unterdrückt der vorliegende Aufbau somit, dass die erste Gewindewelle 11 und die zweite Gewindewelle 12 durch eine selbst angeregte Schwingung (divergente Schwingung) zerstört werden, wenn sich die erste Gewindewelle 11 und die zweite Gewindewelle 12 mit hoher Geschwindigkeit bewegen.
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Wie in 2 dargestellt ist, stützen die ersten Lager 31 ein Ende (das vordere Ende) der beiden Enden der ersten Gewindewelle 11 derart, dass das Ende in der Achsrichtung unbeweglich ist. Das zweite Lager 32 stützt das andere Ende (das hintere Ende) der beiden Enden der ersten Gewindewelle 11 derart drehbar, dass das Ende in der Achsrichtung beweglich ist. Die dritten Lager 33 stützen ein Ende (ein hinteres Ende) der beiden Enden der zweiten Gewindewelle 12 derart drehbar, dass das Ende in der Achsrichtung unbeweglich ist. Das vierte Lager 34 stützt das andere Ende (das vordere Ende) der beiden Enden der zweiten Gewindewelle 12 derart drehbar, dass das Ende in der Achsrichtung bewegbar ist.
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Wie zuvor beschrieben ist, ist eines der beiden Enden einer jeden der Gewindewelle 11 und 12 in der Achsrichtung unbeweglich, wohingegen das andere der beiden Enden einer jeden Gewindewelle 11 und 12 in der Achsrichtung beweglich ist. Wenn sich die Gewindewellen 11 und 12 durch Reibung zwischen den Gewindewellen 11 und 12 und den Gewindemuttern 51 und 52 thermisch ausdehnen, dann wird eine Verformung, etwa eine Krümmung der Gewindewellen 11 und 12 verhindert. Wenn sich die Gewindewellen 11 und 12 thermisch ausdehnen, dann wird eine Verformung, etwa eine Krümmung der Gewindewellen 11 und 12 verhindert, ohne dass ein Mechanismus erforderlich ist, der es einem Kühlwasser ermöglicht, entlang der Achsen der Gewindewellen 11 und 12 zu strömen. Dies verhindert vergrößerte Abmessungen der Gewindewellen 11 und 12 in der Radialrichtung als ein Ergebnis dessen, dass der Kühlwasserdurchlass ausgebildet wird, und vermeidet eine Zunahme der Herstellungskosten des Beschickungsgeräts 100. Wenn die Gewindewellen 11 und 12 sich thermisch zusammenziehen, dann wird verhindert, dass Spannungen erzeugt werden, die in der Richtung wirken, in der die Gewindewellen 11 und 12 gezogen werden.
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Wie in 2 dargestellt ist, stützen die ersten Lager 31 das vordere Ende (das eine Ende) der beiden Enden der ersten Gewindewelle 11 in der Achsrichtung derart, dass das Ende in der Achsrichtung unbeweglich ist. Das zweite Lager 32 stützt das hintere Ende (das andere Ende) der beiden Enden der ersten Gewindewelle 11 in der Achsrichtung derart, dass das Ende in der Achsrichtung bewegbar ist. Die dritten Lager 33 stützen das hintere Ende (das andere Ende) der beiden Enden der zweiten Gewindewelle 12 in der Achsrichtung derart, dass das Ende in der Achsrichtung unbeweglich ist. Das vierte Lager 34 stützt das vordere Ende (das eine Ende) der beiden Enden der zweiten Gewindewelle 12 in der Achsrichtung derart, dass das Ende in der Achsrichtung beweglich ist. Während bei dieser Konfiguration die erste Gewindemutter 51 des Bewegungselements 2 den ersten Lagern 31 nahe ist, stellen die ersten Lager 31, die die erste Gewindewelle 11 derart drehbar stützen, dass die erste Gewindewelle 11 in der Achsrichtung unbeweglich ist, die Beschickungssteifigkeit der ersten Gewindewelle 11 sicher. Obwohl die Beschickungssteifigkeit der ersten Gewindewelle 11 abnimmt, wenn sich die erste Gewindemutter 51 des Bewegungselements 2 von den ersten Lagern 31 wegbewegt, nähert andererseits die zweite Gewindemutter 52 des Bewegungselements 2 die dritten Lager 33 an, die die zweite Gewindewelle 12 derart drehbar stützen, dass die zweite Gewindewelle 12 in der Achsrichtung unbeweglich ist, und somit nimmt die Beschickungssteifigkeit der zweiten Gewindewelle 12 zu. Auf diese Weise wird die Beschickungssteifigkeit der Kombination aus der ersten Gewindewelle 11 und der zweiten Gewindewelle 12 ungeachtet der Position des Bewegungselements 2 in der Achsrichtung nicht verringert. Dementsprechend wird der Betrag der durch die Werkzeugmaschine 1000 durchgeführten Bearbeitung nicht instabil, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine 1000 nicht verringert wird.
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Da die Nut in dem ersten Gewindeabschnitt 11b der ersten Gewindewelle 11 und die Nut in dem zweiten Gewindeabschnitt 12b der zweiten Gewindewelle 12 in der gleichen Richtung ausgebildet sind, wie dies zuvor beschrieben ist, kann die selbe Walzbacke verwendet werden, um die Nut in der ersten Gewindewelle 11 und die Nut in der zweiten Gewindewelle 12 auszubilden. Somit werden die Nut in der ersten Gewindewelle 11 und die Nut in der zweiten Gewindewelle 12 so ausgebildet, dass sie die gleiche Steigung in der Achsrichtung haben. Wenn die erste Gewindewelle 11 und die zweite Gewindewelle 12 um den gleichen Betrag gedreht werden, dann ist als ein Ergebnis die Strecke, mit der das Bewegungselement 2 durch die erste Gewindewelle 11 beschickt wird, gleich wie die Strecke, mit der das Bewegungselement 2 durch die zweite Gewindewelle 12 beschickt wird. Das Bewegungselement 2 kann in der Achsrichtung stabil bewegt werden.
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Wie in 2 dargestellt ist, ist der Distalendlagerabschnitt 11c (das erste Ende) der Enden der ersten Gewindewelle 11, welches ein Ende der ersten Gewindewelle 11 ist, das dessen mit dem ersten Motor 21 (der ersten Antriebsquelle) verbundenem Ende entgegengesetzt ist, dem Distalendlagerabschnitt 12c (dem zweiten Ende) der Enden der zweiten Gewindewelle 12 zugewandt, welches ein Ende der zweiten Gewindewelle 12 ist, das dessen mit dem zweiten Motor 22 (der zweiten Antriebsquelle) verbundenem Ende entgegengesetzt ist. Der Trennungsabstand a zwischen dem Distalendlagerabschnitt 11c (dem ersten Ende) und dem Distalendlagerabschnitt 12c (dem zweiten Ende) ist auf eine solche Abmessung festgelegt, dass der Distalendlagerabschnitt 11c (das erste Ende) mit dem Distalendlagerabschnitt 12c (dem zweiten Ende) nicht in Kontakt kommt, wenn die erste Gewindewelle 11 und die zweite Gewindewelle 12 thermisch maximal ausgedehnt sind. Selbst wenn die Gewindewellen 11 und 12 sich drehen und durch Reibungswärme, die zwischen den Gewindewellen 11 und 12 und den Gewindemuttern 51 und 52 erzeugt wird, thermisch ausgedehnt sind, kommt daher der Distalendlagerabschnitt 11c (das erste Ende) nicht mit dem Distalendlagerabschnitt 12c (dem zweiten Ende) in Kontakt. Dies verhindert, dass die Gewindewellen 11 und 12 durch den Kontakt zwischen dem Distalendlagerabschnitt 11c (dem ersten Ende) und dem Distalendlagerabschnitt 12c (dem zweiten Ende) gekrümmt werden, und somit wird die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine 100 nicht verringert. Die maximalen Beträge der thermischen Ausdehnung der ersten Gewindewelle 11 und der zweiten Gewindewelle 12 werden nach Bedarf auf Grundlage des maximalen Änderungsbetrags der Temperatur des Beschickungsgeräts 100 festgelegt, welche beim Entwerfen des Beschickungsgeräts 100 als Spezifikationen von Simulationsergebnissen für den Betrag der thermischen Ausdehnung, die von einer Temperaturänderung des Beschickungsgeräts 100 herrührt, tatsächlich gemessenen Werten des Betrags der thermischen Ausdehnung, die von einer Temperaturänderung des Beschickungsgeräts 100 herrührt, oder dergleichen abgeschätzt werden.
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Ein Beschickungsgerät 200 gemäß einem Vergleichsbeispiel wird nachstehend unter Verwendung von 4 und 5 beschrieben. Wie in 4 und 5 dargestellt ist, ist in dem Beschickungsgerät 200 des Vergleichsbeispiels eine Basis 101 mit zwei Gewindewellen 111 und 112 und zwei Motoren 121 und 122 versehen, die die Gewindewellen 111 und 112 drehen. Die Gewindewellen 111 und 112 sind in Gewindelöcher 102a und 102b geschraubt, die jeweils an der gleichen Position in der Achsrichtung ausgebildet sind. In einem in 5 dargestellten Beispiel befindet sich die Position des Schwerpunkts 199 einer Kombination aus einem Bewegungselement 102 und einem an dem Bewegungselement 102 montierten Gegenstand 180 (im weiteren Verlauf als die Position des Schwerpunkts 199 bezeichnet) an der hinteren Seite der Gewindeabschnitte 191 und 192 zwischen dem Bewegungselement 102 und den Gewindewellen 111 und 112.
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Wenn sich bei dem wie zuvor beschrieben konfigurierten Beschickungsgerät 200 die Gewindewellen 111 und 112 drehen, dann verhält sich das Bewegungselement 102 folgendermaßen. Wenn sich das Bewegungselement 102 von der vorderen Seite in Richtung der hinteren Seite mit Bezug auf die Basis 101 bewegt, dann wird das Bewegungselement 102 durch die Gewindewellen 111 und 112 nach hinten gedrückt. Da das Bewegungselement 102 und der Gegenstand 180 dazu neigen, an der Position deren Schwerpunkt 199 zu verbleiben, wird sich das Bewegungselement 102 in Uhrzeigersinnrichtung um verschraubte Abschnitte 191 und 192 zwischen dem Bewegungselement 102 und den Gewindewellen 111 und 112 drehen und der an dem Bewegungselement 102 montierte Gegenstand 180 wird sich nach oben bewegen (ein in 5 dargestellter leerer Pfeil). Wenn sich das Bewegungselement 102 andererseits von der hinteren Seite in Richtung der vorderen Seite mit Bezug auf die Basis 101 bewegt, dann wird das Bewegungselement 102 durch die Gewindewellen 111 und 112 vorwärts gezogen. Da das Bewegungselement 102 und der Gegenstand 180 dazu neigen, an der Position deren Schwerpunkt 199 zu verbleiben, wird sich das Bewegungselement 102 um die geschraubten Abschnitte 191 und 192 in Gegenuhrzeigersinnrichtung drehen und der an dem Bewegungselement 102 montierte Gegenstand 180 wird sich nach unten bewegen (ein in 5 dargestellter gefüllter Pfeil).
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Wenn das Bewegungselement 102 dazu gebracht wird, sich unter Verwendung der verschraubten Abschnitte 191 und 192 als Rotationsmitten zu drehen, wie dies zuvor beschrieben ist, dann bringen ein Werkstück und ein Werkzeug, die der an dem Bewegungselement 102 montierte Gegenstand 180 sind, ein instabiles Verhalten in der Bewegung hervor. Das Werkstück und das Werkzeug, die der an dem Bewegungselement 102 montierte Gegenstand 180 sind, bewegen sich geringfügig aufwärts oder abwärts und werden von ihren regulären Positionen versetzt. Somit wird die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine, die das Beschickungsgerät 200 aufweist, verringert.
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Wie in 4 und 5 dargestellt ist, ist in dem Beschickungsgerät 200 des Vergleichsbeispiels ein Ende einer jeden Gewindewelle 111 und 112 durch entsprechende Lager 131 und 132, die an der Basis 101 vorgesehen sind, so drehbar gestützt, dass die Gewindewellen 111 und 112 in der Achsrichtung unbeweglich sind. Das andere Ende einer jeden Gewindewelle 111 und 112 ist durch ein entsprechendes der Lager 133 und 134, die an der Basis 101 vorgesehen sind, derart drehbar gestützt, dass die Gewindewellen 111 und 112 in der Achsrichtung bewegbar sind. In dem Beschickungsgerät 200 nimmt die Wirkung der elastischen Verformung der Gewindewellen 111 und 112 zu, wenn sich Gewindelöcher 102a und 102b in dem Bewegungselement 102 von den an der Basis 101 vorgesehenen Lagern 131 und 132 wegbewegen, sodass die Gewindewellen 111 und 112 in der Achsrichtung unbeweglich sind. Dies verringert die Beschickungssteifigkeit der Gewindewellen 111 und 112.
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Wie in 4 dargestellt ist, sind dann, wenn die Position des Schwerpunkts 199 in der Breitenrichtung von der Kombination aus dem Bewegungselement 102 und dem Gegenstand 180, der an dem Bewegungselement 102 montiert ist, von einer Zwischenposition zwischen dem Paar Gewindewellen 111 und 112, die parallel zueinander vorgesehen sind, in Richtung der Gewindewelle 111 an einer Seite versetzt ist, radiale Lasten, die an den jeweiligen Gewindewellen 111 und 112 wirken, im Ungleichgewicht. Somit wird auf die Gewindewelle 111, die näher an der Position des Schwerpunkts 199 als zu der anderen Gewindewelle 112 liegt, eine schwerere radiale Last aufgebracht. Folglich wird die Lebensdauer der Gewindewelle 111, die der Position des Schwerpunkts 199 näher liegt, verkürzt.
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In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die erste Gewindewelle 11 und die zweite Gewindewelle 12 an einer geraden Linie vorgesehen, wie dies in 1 dargestellt ist. Jedoch ist ein Ausführungsbeispiel möglich, in dem die erste Gewindewelle 11 und die zweite Gewindewelle 12 nicht an einer geraden Linie vorgesehen sind, sondern in der Breitenrichtung voneinander versetzt sind. Sogar in diesem Ausführungsbeispiel befindet sich die Position des Schwerpunkts 99 der Kombination aus dem Bewegungselement 2 (Bewegungselement) und dem an dem Bewegungselement 2 montierten Gegenstand 80 zwischen dem ersten verschraubten Abschnitt 91 und dem zweiten verschraubten Abschnitt 92. Somit gleiche sich, wie zuvor beschrieben ist, eine Kraft, die durch die erste Gewindewelle 11 ausgeübt wird, sodass sie den Gegenstand 80 nach oben oder nach unten bewegt, und eine Kraft, die durch die zweite Gewindewelle 12 so ausgeübt wird, dass sie den Gegenstand 80 nach unten oder nach oben bewegt, gegenseitig aus. Der an dem Bewegungselement 2 montierte Gegenstand 80 bewegt sich somit nicht in der Oben-Unten-Richtung. Dementsprechend wird die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine nicht verringert.
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Anstelle des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels ist zudem ein Ausführungsbeispiel möglich, das die Konfigurationen (1) bis (4) hat.
- (1) Die ersten Lager 31 stützen das hintere Ende (das andere Ende) der beiden Enden der ersten Gewindewelle 11 in der Achsrichtung derart drehbar, dass das Ende in der Achsrichtung unbeweglich ist.
- (2) Das zweite Lager 32 stützt das vordere Ende (das eine Ende) der beiden Enden der ersten Gewindewelle 11 in der Achsrichtung derart drehbar, dass das Ende in der Achsrichtung beweglich ist.
- (3) Das dritte Lager 33 stützt das vordere Ende (das eine Ende) der beiden Enden der zweiten Gewindewelle 12 in der Achsrichtung derart drehbar, dass das Ende in der Achsrichtung unbeweglich ist.
- (4) Das vierte Lager 34 stützt das hintere Ende (das andere Ende) der beiden Enden der zweiten Gewindewelle 12 in der Achsrichtung derart drehbar, dass das Ende in der Achsrichtung beweglich ist.
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Auch bei einem solchen Ausführungsbeispiel nimmt die Beschickungssteifigkeit der Kombination aus der ersten Gewindewelle 11 und der zweiten Gewindewelle 12 ungeachtet der Position des Bewegungselements 2 in der Achsrichtung nicht ab. Außerdem wird der Betrag der durch die Werkzeugmaschine 1000 durchgeführten Bearbeitung nicht instabil, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine 1000 nicht verringert wird.
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Anstelle des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels ist zudem ein Ausführungsbeispiel möglich, das die Konfigurationen (5) bis (8) hat.
- (5) Die ersten Lager 31 stützen das vordere Ende (das eine Ende) der beiden Enden der ersten Gewindewelle 11 in der Achsrichtung derart drehbar, dass das Ende in der Achsrichtung unbeweglich ist.
- (6) Das zweite Lager 32 stützt das hintere Ende (das andere Ende) der beiden Enden der ersten Gewindewelle 11 in der Achsrichtung derart drehbar, dass das Ende in der Achsrichtung beweglich ist.
- (7) Die dritten Lager 33 stützen das vordere Ende (das eine Ende) der beiden Enden der zweiten Gewindewelle 12 in der Achsrichtung derart drehbar, dass das Ende in der Achsrichtung unbeweglich ist.
- (8) Das vierte Lager 34 stützt das hintere Ende (das andere Ende) der beiden Enden der zweiten Gewindewelle 12 in der Achsrichtung derart drehbar, dass das Ende in der Achsrichtung beweglich ist.
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Anstelle des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels ist zudem ein Beispiel mit den Konfigurationen (9) bis (12) möglich.
- (9) Die ersten Lager 31 stützen das hintere Ende (das andere Ende) der beiden Enden der ersten Gewindewelle 11 in der Achsrichtung derart drehbar, dass das Ende in der Achsrichtung unbeweglich ist.
- (10) Das zweite Lager 32 stützt das vordere Ende (das eine Ende) der beiden Enden der ersten Gewindewelle 11 in der Achsrichtung derart drehbar, dass das Ende in der Achsrichtung beweglich ist.
- (11) Die dritten Lager 33 stützen das hintere Ende (das andere Ende) der beiden Enden der zweiten Gewindewelle 12 in der Achsrichtung derart drehbar, dass das Ende in der Achsrichtung unbeweglich ist.
- (12) Das vierte Lager 34 stützt das vordere Ende (das eine Ende) der beiden Enden der zweiten Gewindewelle 12 in der Achsrichtung derart drehbar, dass das Ende in der Achsrichtung beweglich ist.
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Auch in dem Ausführungsbeispiel mit den Konfigurationen (5) bis (8) oder dem Ausführungsbeispiel mit den Konfigurationen (9) bis (12) gleichen sich die Kraft, die durch die erste Gewindewelle 11 ausgeübt wird, um den Gegenstand 80 aufwärts oder abwärts zu bewegen, und die Kraft, die durch die zweite Gewindewelle 12 ausgeübt wird, um den Gegenstand 80 abwärts oder aufwärts zu bewegen gegenseitig aus. Der an dem beweglichen Körper 2 montierte Gegenstand 80 bewegt sich somit nicht in der Oben-Unten-Richtung. Dementsprechend wird die Bearbeitungsgenauigkeit des Maschinenwerkzeugs 1000 nicht verringert.
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In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Nut in dem ersten Gewindeabschnitt 11b der ersten Gewindewelle 11 und die Nut in dem zweiten Gewindeabschnitt 12b der zweiten Gewindewelle 12 in der gleichen Richtung ausgebildet. Jedoch ist auch ein Ausführungsbeispiel möglich, bei dem die Nut in dem ersten Gewindeabschnitt 11b der ersten Gewindewelle 11 und die Nut in dem zweiten Gewindeabschnitt 12b der zweiten Gewindewelle 12 in verschiedenen Richtungen ausgebildet sind.
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Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der erste Motor 21 an dem ersten Stützabschnitt 1b vorgesehen, der an der vorderen Seite (der einen Seite) der Basis 1 ausgebildet ist, und der zweite Motor 22 ist an dem vierten Stützabschnitt 1e vorgesehen, der an der hinteren Seite (der anderen Seite) der Basis 1 ausgebildet ist. Jedoch ist auch ein Ausführungsbeispiel möglich, bei dem der erste Motor 21 an dem zweiten Stützabschnitt 1c vorgesehen ist, der in dem zentralen Abschnitt der Basis 1 ausgebildet ist, und der zweite Motor 22 an dem dritten Stützabschnitt 1d vorgesehen ist, der in dem zentralen Abschnitt der Basis 1 ausgebildet ist. Bei diesen Ausführungsbeispielen drehen sich der erste Motor 21 und der zweite Motor 22 in entgegengesetzten Richtungen.
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Es ein Ausführungsbeispiel möglich, bei dem der erste Motor 21 an dem ersten Stützabschnitt 1b vorgesehen ist, der an der vorderen Seite (der einen Seite) der Basis 1 ausgebildet ist, und der zweite Motor 22 an dem dritten Stützabschnitt 1d vorgesehen ist, der in dem Zentralabschnitt der Basis 1 ausgebildet ist. Alternativ ist ein Ausführungsbeispiel möglich, bei dem der erste Motor 21 an dem zweiten Stützabschnitt 1c vorgesehen ist, der in dem Zentralabschnitt der Basis 1 ausgebildet ist, und der zweite Motor 22 an dem vierten Stützabschnitt 1e vorgesehen ist, der an der hinteren Seite (der anderen Seite) der Basis 1 ausgebildet ist. Bei diesen Ausführungsbeispielen drehen sich der erste Motor 21 und der zweite Motor 22 in der gleichen Richtung.
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In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Gegenstand 80 an dem Bewegungselement 2 montiert. Jedoch ist auch ein Ausführungsbeispiel möglich, bei dem der Gegenstand 80 nicht an dem Bewegungselement 2 montiert ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Gewindemutter 51 an der vorderen Seite (der einen Seite) des Bewegungselements 2 in der Achsrichtung mit Bezug auf die Position des Schwerpunkts des Bewegungselements 2 vorgesehen. Die zweite Gewindemutter 52 ist an der hinteren Seite (der anderen Seite) des Bewegungselements 2 in der Achsrichtung mit Bezug auf die Position des Schwerpunkts des Bewegungselements 2 vorgesehen. Eine solche Konfiguration macht es möglich, dass das Kippen, das in dem Bewegungselement 2 als ein Ergebnis der Relativverdrehung zwischen der ersten Gewindewelle 11 und der der ersten Gewindemutter 51 auftritt, und das Kippen, das in dem Bewegungselement 2 als ein Ergebnis der Relativverdrehung zwischen der zweiten Gewindewelle 12 und der zweiten Gewindemutter 52 auftritt, in den entgegengesetzten Richtungen wirken. Daher kann das in dem Bewegungselement 2 auftretende Kippen zuverlässig unterdrückt werden.
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In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die erste Gewindemutter 51 und die zweite Gewindemutter 52 an dem Bewegungselement 2 vorgesehen. Jedoch ist auch ein Ausführungsbeispiel möglich, bei dem eine erste Gewindemutter, die über die erste Gewindewelle 11 geschraubt ist, in dem Bewegungselement 2 ausgebildet ist, und eine zweite Gewindemutter, die über die zweite Gewindewelle 12 geschraubt ist, in dem Bewegungselement 2 ausgebildet ist.
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Es ist auch ein Ausführungsbeispiel möglich, bei dem anstelle der Motoren 21 und 22, die die Gewindewellen 11 und 12 drehen, eine Antriebsquelle, wie etwa ein Luftstellglied oder eine Kraftmaschine, verwendet wird.
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Ein Beschickungsgerät 100 hat eine Basis, ein Bewegungselement 2, das in einer vorbestimmten Achsrichtung mit Bezug auf die Basis 1 beweglich ist, eine erste Gewindewelle 11, die an der Basis 1 so vorgesehen ist, dass sie parallel zu der Achsrichtung verläuft, eine zweite Gewindewelle 12, die getrennt von der ersten Gewindewelle 11 an der Basis 1 so vorgesehen ist, dass sie parallel zu der vorbestimmten Achsrichtung verläuft, einen ersten Motor 21, der an der Basis 1 so montiert ist, dass er die erste Gewindewelle 11 dreht, einen zweiten Motor 22, der an der Basis so montiert ist, dass er die zweite Gewindewelle 12 dreht, eine erste Gewindemutter 51, die an dem Bewegungselement 2 vorgesehen ist, und sich in Zusammenwirkung mit der Drehung der ersten Gewindewelle 11 in der vorbestimmten Achsrichtung bewegt, und eine zweite Gewindemutter 52, die an dem Bewegungselement 2 vorgesehen ist, und sich in Zusammenwirkung mit der Drehung der zweiten Gewindewelle 12 in der vorbestimmten Achsrichtung bewegt. Die erste Gewindemutter 51 und die zweite Gewindemutter 52 sind an verschiedenen Positionen in der vorbestimmten Achsrichtung angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2003-25178 A [0002, 0004]
