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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung:
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drosseleinheit und eine mit der Drosseleinheit ausgestattete statische Drucklagervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Nutblocks.
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Beschreibung des Stands der Technik:
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In Werkzeugmaschinen werden als eine Führungsvorrichtung für einen Tisch mit einer Linearbewegungsachse oder einer Drehachse statische Drucklager verwendet. In einem statischen Drucklager ist bei einer Struktur mit einer Linearbewegungsachse beispielsweise eine statische Drucktasche auf einer Lagerfläche eines Schlittens oder einer Führung ausgebildet und ein Arbeitsmedium wie Öl oder Luft wird der statischen Drucktasche zugeführt. Der Schlitten schwebt oberhalb der Führung als ein fester Teil durch den statischen Druck des Arbeitsmediums, wodurch der Schlitten entlang der Führung berührungslos bewegt werden kann.
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Im Allgemeinen muss zum Erzielen von Steifigkeit des statischen Drucklagers eine Drosseleinheit (Rohrwiderstandsvorrichtung) in der Mitte der Verrohrung zum Zuführen des Arbeitsmediums von einer Pumpe zur statischen Drucktasche angeordnet werden, um die Strömungsgeschwindigkeit des von der Pumpe zugeführten Arbeitsmediums zu drosseln. Der Rohrwiderstand, das heißt die Drosselstärke (Grad der Drosselung), nimmt zu, wenn die Querschnittsfläche des kleinen Mediumweges (Drosselweges) kleiner wird oder wenn die Länge von diesem zunimmt. Die optimale Drosselstärke ist erzielt, wenn der Druck des Arbeitsmediums in der statischen Drucktasche 0,5 Mal größer ist als der Druck von der Pumpe, und es kann gleichzeitig die größte Steifigkeit des Lagers erzielt werden.
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Normale Drosseleinheiten umfassen eine Einheit, die ein dünnes Rohr wie eine Injektionsnadel verwendet (nachfolgend als „Nadeldrosseleinheit” bezeichnet), und eine Einheit, die einen kleinen Mediumweg zum Drosseln zwischen einem Außengewinde und einem Innengewinde verwendet (nachfolgend als „Schraubendrosseleinheit” bezeichnet). Eine Schraubendrosseleinheit ist beispielsweise in der
japanischen offengelegten Patentschrift Nr. 11-210905 offenbart.
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Eine Nadeldrosseleinheit weist unter anderem die folgenden Probleme auf: Der Zeitaufwand für die Montage der Einheit ist hoch, da die Struktur für das Einbauen der Nadel komplex ist; die einzelnen Unterschiede in der Drosselstärke sind groß, da die Vielfalt von Innendurchmesser-Fehlern der entsprechenden Nadeln die Drosselstärke vermutlich beeinflusst; die Einheit weist eine geringe Zuverlässigkeit auf, da die Nadel zum Abfallen neigt, wodurch sich die Drosselstärke im Laufe der Zeit ändern kann; aufgrund der Begrenzung der Nadeldünnheit muss eine dünne Nadel lang sein und eine bestimmte Form aufweisen, um einen bestimmten Grad der Drosselstärke oder mehr zu gewährleisten, so dass die Kosten zum Herstellen solch einer Nadel hoch sind; und ein Reinigen der Einheit wird erschwert, wenn die Nadel mit Fremdpartikeln o. Ä. verstopft ist.
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Eine Schraubendrosseleinheit weist unter anderem die folgenden Probleme auf: Die Zahl der Teile oder Komponenten ist groß und die Struktur der Einheit ist komplex, so dass der Zeitaufwand für die Montage hoch ist; eine genaue Einstellung ist unerlässlich und die einzelnen Unterschiede in der Drosselstärke werden je nach Einstellzustand groß; die Drosselstärke kann sich im Lauf der Zeit aufgrund des Lockerns der Schraube ändern; die Kosten sind aufgrund der großen Zahl von Komponenten hoch; und ein Reinigen der Einheit wird erschwert, wenn die Einheit mit Fremdpartikeln o. Ä. verstopft ist.
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Zum Lösen eines Teils der genannten Probleme wurde eine Drosseleinheit (nachfolgend als „Nutdrosseleinheit” bezeichnet) vorgeschlagen, bei der ein Block mit einer ebenen Fläche mit einer Nut darauf und ein weiterer Block mit einer ebenen Fläche miteinander überlappen, um einen kleinen Mediumweg zum Bewirken der Drosseln zu bilden. In einer in der
japanischen offengelegten Patentschrift Nr. 2006-266358 offenbarten Nutdrosseleinheit weist ein kleiner Mediumweg einen einfachen Querschnitt im Wesentlichen in der Form eines Quadrats auf und der kleine Mediumweg besteht aus einer einfachen Komponente. Somit besteht insofern eine vorteilhafte Wirkung, als sich die Drosselstärke im Laufe der Zeit nach der Montage nicht ändert, wobei die Änderung der Drosselstärke durch das Abfallen oder Bewegen der Komponenten im Falle einer Nadeldrosseleinheit oder einer Schraubendrosseleinheit bewirkt wird.
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Ferner kann die in der
japanischen offengelegten Patentschrift Nr. 2006-266358 beschriebene Drosseleinheit die Drosselstärke schrittweise durch Verlängern des Mediumweges (Weg zum Drosseln) ändern, was durch Stapeln der Blöcke mit auf ebenen Flächen eingearbeiteten Nuten zum Bilden der kleinen Mediumwege erzielt wird. Somit können die einzelnen Unterschiede in der Drosselstärke in einem bestimmten Umfang beseitigt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Wie zuvor beschrieben nimmt die Drosselstärke zu, wenn die Querschnittsfläche eines kleinen Mediumweges (eines Drosselweges) kleiner wird oder der kleine Mediumweg länger wird. Im Allgemeinen ist der Widerstand eines Mediumweges proportional zu einer Mediumweglänge und umgekehrt proportional zur vierten Potenz eines Mediumwegdurchmessers (zweiten Potenz einer Querschnittsfläche) des Mediumweges. Das heißt eine Nutbreite und eine Nuttiefe, die eine Querschnittsfläche definieren, insbesondere die Ausbildung der Nuttiefe, die dem Flüssigkeitswegdurchmesser entspricht, erfordern eine zusätzliche Genauigkeit.
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Wie beschrieben ist die Nuttiefe ein wichtiger Faktor, der die Drosselstärke beeinflusst. Die in der
japanischen offengelegten Patentschrift Nr. 2006-266358 offenbarte Nut weist einen Querschnitt im Wesentlichen in der Form eines Quadrats auf. Somit kann durch ein allgemeines Verfahren als ein Mittel zum Prüfen der Nuttiefe, bei dem die Nut von oben mit einem Mikroskop beobachtet wird, selbst wenn die Nutbreite gemessen werden kann, die Nuttiefe, die in der Tiefenrichtung im Sichtfeld des Mikroskops definiert ist, nicht gemessen werden.
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Wenn eine Form der Nut durch Bearbeitung ausgebildet wird, hängt die Nuttiefe von einer Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine. Bei Verwendung einer Werkzeugmaschine beinhaltet die Nuttiefe im Allgemeinen eine Abweichung von etwa 50 μm in Bezug auf einen Sollwert. Daher weist, selbst wenn ein im Wesentlichen quadratischer Querschnitt mit einer Nuttiefe von 100 μm zu erzielen ist, die Nuttiefe nach der Bearbeitung eine Abweichung von ±25% von 75 μm bis 125 μm auf. Somit weist eine einzelne Nut selbst einen wesentlichen großen einzelnen Unterschied von ±56% in der Drosselstärke auf.
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Zum Verringern des einzelnen Unterschieds muss der Einfluss der Abweichung von etwa 50 μm, welche die Nuttiefe beinhaltet, reduziert werden. Somit müssen die Nutbreite und die Nuttiefe vergrößert werden, um die Querschnittsfläche zu vergrößern, und es muss ferner die Nutlänge vergrößert werden. Wenn beispielsweise der Sollwert der Nuttiefe für einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt 1000 μm (1 mm) beträgt, was das Zehnfache des zuvor genannten Werts ist, wird die in der eingearbeiteten Nuttiefe beinhaltete Abweichung auf ein Zehntel hiervon, das heißt auf ±2,5%, reduziert. Anschließend kann der einzelne Unterschied der einzelnen Nut in der Drosselstärke auf ±5% verringert werden. Um aber eine Drosselstärke ähnlich der herkömmlichen zu erzielen, muss die Mediumweglänge 100 Mal so groß sein wie die herkömmliche.
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Gemäß der
japanischen offengelegten Patentschrift Nr. 2006-266358 ist als ein Mittel zum Verlängern der Nut eine Vielzahl von Linien (Nuten) auf einer ebenen Fläche des Blocks ausgebildet oder es ist ein zusätzlicher Block mit einer Nut angeordnet. Da aber die einzuarbeitende Nutform komplex ist, werden die Kosten aufgrund des größeren Zeitaufwands hoch und die Drosselstärke kann sich im Laufe der Zeit durch Verstopfen mit Fremdpartikeln ändern. Ferner ist zu erwarten, dass das Reinigen solch einer Nut schwierig ist. Ebenfalls ist die Zahl von Komponenten groß, was unerwünschterweise zu hohen Kosten und zu einer großen Größe der Einheit führt.
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Faktoren, welche die Bearbeitungsgenauigkeit einer Werkzeugmaschine beeinflussen, umfassen die thermische Verschiebung durch den Einfluss der Umgebungstemperatur um die Werkzeugmaschine. Wenn eine Nuttiefe nach dem Bearbeiten gemessen wird, kann die Nut genauer durch Hinzufügen einer Korrektur (Korrektur für die thermische Verschiebung) zur Werkzeugmaschine genauer bearbeitet werden. Somit ist das Messen der Nuttiefe nach dem Bearbeiten äußerst wichtig.
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Vorzugsweise weist eine in einem statischen Drucklager verwendete Drosseleinheit eine einfache Struktur auf, werden die einzelnen Unterschiede in der Drosselstärke minimiert, ist die Drosselstärke ohne Änderungen im Laufe der Zeit konstant, sind die Kosten niedrig und die Größe klein und wird eine einfache Reinigung erzielt. Bislang wurde aber solch eine Drosseleinheit, die alle zuvor genannten Anforderungen erfüllt, noch nicht vorgeschlagen. Ferner ist wie bei der in der
japanischen offengelegten Patentschrift Nr. 2006-266358 offenbarten kleinen Nut, wenn der Querschnitt der Nut im Wesentlichen in der Form eines Quadrats aufweist, die von oben beobachtete Form die gleiche, selbst wenn sich die Nuttiefe der Querschnittsform aufgrund der Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine ändert. Daher kann die Nuttiefe, die in der Tiefenrichtung im Sichtfeld des Mikroskops definiert ist, nicht gemessen werden und es ist ebenfalls schwierig, die Nut genau einzuarbeiten.
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Die vorliegende Erfindung wurde vor dem Hintergrund der beschriebenen Probleme entwickelt und deren Aufgabe besteht darin, eine Drosseleinheit und eine mit der Drosseleinheit ausgestattete statische Drucklagervorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Nutblocks bereitzustellen, die es ermöglichen, eine genaue Nutbearbeitung zu gewährleisten und eine genaue Nutform zu erzielten, indem ein Messen sowohl der Nuttiefe als auch der Nutbreite entsprechend einem allgemeinen Verfahren, bei dem die Nut von oben mit einem Mikroskop beobachtet wird, ermöglicht wird.
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Zum Erfüllen der vorhergehenden Aufgabe ist die vorliegende Erfindung gekennzeichnet durch eine Drosseleinheit, in der ein Arbeitsmedium von wenigstens einer Versorgungsöffnung zugeführt wird, das zugeführte Arbeitsmedium in einem kleinen Drosselmediumweg strömt und das Arbeitsmedium, das den Drosselmediumweg passiert hat, von wenigstens einer Ausströmöffnung ausströmt, wobei die Einheit einen Nutblock umfassend wenigstens eine kleine Nut auf einer ebenen Fläche umfasst, ein Gegenblock eine ebene Fläche gegenüberliegend der kleinen Nut umfasst, wobei der Nutblock und der Gegenblock zueinander gegenüberliegen und abnehmbar miteinander verbunden sind, der Drosselmediumweg durch die kleine Nut und die ebene Fläche des Gegenblocks gebildet wird und wenigstens eine Fläche der kleinen Nut aus einer gekrümmten Fläche oder einer schrägen Fläche, die in Bezug auf die ebene Fläche des Nutblocks schräg ist, besteht.
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Bei der Drosseleinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der die zuvor beschriebene Konfiguration angewendet wird, weist der Querschnitt der kleinen Nut eine Form wie ein Dreieck, ein Trapez, ein Polygon (mit Ausnahme einer Form im Wesentlichen eines Rechtecks), ein Bogen oder eine Kombination hiervon auf. Somit können sowohl die Nuttiefe als auch die Nutbreite der kleinen Nut durch ein allgemeines Verfahren gemessen werden, bei dem die Nut mit einem Mikroskop von der Richtung senkrecht zur Ebene beobachtet wird. Da die Nuttiefe der kleinen Nut gemessen werden kann, kann eine genauere Bearbeitung durch Korrigieren der Bearbeitungsvorrichtung (Werkzeugmaschine) auf der Basis des Bearbeitungsergebnisses erzielt werden und es kann eine genaue Nutform erzielt werden. In der Drosseleinheit kann sich die kleine Nut linear von der Versorgungsöffnung zur Ausströmöffnung erstrecken.
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Mit dieser Struktur kann die kleine Nut einfach (durch Schneiden) hergestellt werden im Gegensatz zu einer herkömmlichen kleinen Polygonkettennut, die aus einer Vielzahl von linearen Teilen besteht. Somit kann vermieden werden, dass sich die Ecken (gebogenen Teile) der kleinen Nut mit Fremdpartikeln verstopfen.
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In der Drosseleinheit kann eine Vielzahl der kleinen Nuten auf einer gleichen Linie durch die Versorgungsöffnung angeordnet sein.
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Mit dieser Struktur wird zum Zeitpunkt des Einarbeitens der kleinen Nuten eine Nut nur einmal quer zur Versorgungsöffnung eingearbeitet. Anschließend kann die durch die Versorgungsöffnung geteilte Nut als unabhängige kleine Nuten verwendet werden. Da die Vielzahl von kleinen Nuten in einem einzigen Bearbeitungsweg ausgebildet wird, kann der Zeitaufwand für die Bearbeitung verringert werden.
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In der Drosseleinheit kann eine Vielzahl der Drosselmediumwege mit der einzelnen Versorgungsöffnung verbunden sein. Ebenfalls können die Ausströmöffnungen, die voneinander unabhängig sind, mit der Vielzahl von Drosselmediumwegen verbunden sein und das Arbeitsmedium, das der einzelnen Versorgungsöffnung zugeführt wird, kann in die Vielzahl von Drosselmediumwegen verzweigen und von der Vielzahl von Ausströmöffnungen ausströmen.
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Mit dieser Struktur kann die Zahl von in der statischen Drucklagervorrichtung angeordneten Drosseleinheiten verringert werden. Somit können die Kosten gesenkt, die Struktur vereinfacht und auf einige Rohre verzichtet werden. Dementsprechend können, da zusätzliche Teile zum Ändern der Drosselstärke nicht erforderlich sind, die Zahl von Teilen, die abzudichtenden Teile und die Verrohrung minimiert werden. Ferner ist die Struktur einfach und der Zeitaufwand für Bearbeitung und Montage ist gering. Ebenso sind einzelne Unterschiede in der Drosselstärke gering, die Kosten werden gesenkt und die Reinigung der Einheit ist einfach.
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In der Drosseleinheit kann der Nutblock oder der Gegenblock als eine Schlittenkomponente, eine Führungskomponente oder eine weitere Drosseleinheitkomponente dienen.
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Entsprechend diesem Merkmal ist zu erwarten, dass die Struktur vereinfacht werden kann, die Zahl von Teil verringert werden kann, Installationsraum eingespart werden kann und auf einige Rohre verzichtet werden kann usw., da die Drosseleinheit im Wesentlichen aus einer Komponente bestehen kann.
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In der Drosseleinheit können sich eine Breite und eine Tiefe der kleinen Nut wenigstens entlang eines Teils eines sich von der Versorgungsöffnung zur Ausströmöffnung erstreckenden Mediumweges kontinuierlich ändern.
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Mit dieser Struktur können, selbst wenn Fremdpartikel die kleine Nut verstopfen, einfach Fremdpartikel an einem Teil der kleinen Nut mit kleinem Querschnitt ermittelt werden. Somit kann der mit Fremdpartikeln verstopfte Teil einfach zum Zeitpunkt des Reinigungsvorgangs an der demontierten Vorrichtung verifiziert werden und die Fremdpartikel können effizient entfernt werden.
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In der Drosseleinheit kann eine Mindesttiefe eines Mediumweges in der kleinen Nut von der Versorgungsöffnung bis zur Ausströmöffnung 1000 μm oder weniger betragen.
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Ferner ist die vorliegende Erfindung durch eine statische Drucklagervorrichtung in einer Struktur mit einer Linearbewegungsachse oder einer Struktur mit einer Drehachse, in der ein statisches Drucklager zwischen einem beweglichen Teil und einem festen Teil der Struktur mit der Linearbewegungsachse oder der Struktur mit der Drehachse ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung eine zum Zuführen eines Arbeitsmediums zu einer im beweglichen Teil oder festen Teil ausgebildeten statischen Drucktasche ausgebildete Mediumversorgungsleitung umfasst, und eine in der Mediumversorgungsleitung angeordnete Drosseleinheit, wobei die Drosseleinheit eine der zuvor beschriebenen Drosseleinheiten umfasst, gekennzeichnet.
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Ferner ist die vorliegende Erfindung durch ein Verfahren zum Herstellen eines Nutblocks gekennzeichnet, der wenigstens eine kleine Nut auf einer ebenen Fläche umfasst, wobei der Nutblock eine Komponente einer Drosseleinheit darstellt, ein Arbeitsmedium von wenigstens einer Versorgungsöffnung zugeführt wird, das zugeführte Arbeitsmedium in einem kleinen Drosselmediumweg strömt und das Arbeitsmedium, das den Drosselmediumweg passiert hat, von wenigstens einer Ausströmöffnung ausströmt, wobei die Drosseleinheit den Nutblock und einen Gegenblock umfassend eine ebene Fläche gegenüberliegend der kleinen Nut umfasst, der Nutblock und der Gegenblock zueinander gegenüberliegen und abnehmbar miteinander verbunden sind und der Drosselmediumweg durch die kleine Nut und die ebene Fläche des Gegenblocks gebildet wird, wobei das Verfahren einen Schneidschritt zum Schneiden einer ebenen Fläche eines Werkstückblocks zum Ausbilden der kleinen Nut, wobei wenigstens eine Fläche der kleinen Nut aus einer gekrümmten Fläche oder einer schrägen Fläche, die in Bezug auf die ebene Fläche des Werkstückblocks schräg ist, besteht, einen Tiefenberechnungsschritt zum Berechnen einer Nuttiefe der kleinen Nut, die im Bearbeitungsschritt ausgebildet wurde, zum Beobachten der kleinen Nut (25, 25A bis 25D) mit einem Mikroskop von einer Richtung senkrecht zur Fläche des Werkstückblocks und einen Korrekturschritt zum Vornehmen einer Korrektur einer Bearbeitungsvorrichtung, die das Schneiden durchführt, auf der Basis der berechneten Nuttiefe umfasst.
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Mit der Drosseleinheit gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine genaue Nutbearbeitung gewährleistet und eine genaue Nutform erzielt werden, indem ein Messen sowohl der Nuttiefe als auch der Nutbreite mit einem allgemeinen Verfahren, bei dem die kleine Nut von oben mit einem Mikroskop beobachtet wird, ermöglicht wird. Daher können durch Installieren der Drosseleinheit das Gewicht von Teilen verringert, eine kompakte Struktur verwirklicht, die Kosten durch Verringern der Zahl der Teile und Fertigungsschritte gesenkt, eine hohe Zuverlässigkeit erzielt und die Wartungsfreundlichkeit durch einfache Montage und Reinigung verbessert werden.
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Die vorhergehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in der eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch illustrative Beispiele dargestellt ist, klarer.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer statischen Drucklagervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer Drosseleinheit der in 1 dargestellten statischen Drucklagervorrichtung.
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3A zeigt eine Draufsicht eines Nutblocks, auf dem eine kleine Nut gemäß einem ersten Beispiel ausgebildet ist.
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3B zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IIIB-IIIB in 3A.
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4A zeigt eine Draufsicht eines Nutblocks, auf dem eine kleine Nut gemäß dem ersten Beispiel ausgebildet ist, während die Nuttiefe größer ist als die in 3A.
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4B zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IVB-IVB in 4A.
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5A zeigt eine Draufsicht eines Nutblocks, auf dem eine kleine Nut gemäß einem zweiten Beispiel ausgebildet ist.
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5B zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VB-VB in 5A.
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6A zeigt eine Draufsicht eines Nutblocks, auf dem eine kleine Nut gemäß dem zweiten Beispiel ausgebildet ist, während die Nuttiefe größer ist als die in 5A.
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6B zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VIB-VIB in 6A.
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7A zeigt eine Draufsicht eines Nutblocks, auf dem eine kleine Nut gemäß einem dritten Beispiel ausgebildet ist.
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7B zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VIIB-VIIB in 7A.
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8A zeigt eine Draufsicht eines Nutblocks, auf dem eine kleine Nut gemäß dem dritten Beispiel ausgebildet ist, während die Nuttiefe größer ist als die in 7A.
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8B zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VIIIB-VIIIB in 8A.
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9A zeigt eine Draufsicht eines Nutblocks, auf dem eine kleine Nut gemäß einem vierten Beispiel ausgebildet ist.
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9B zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IXB-IXB in 9A.
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9C zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IXC-IXC in 9A.
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10A zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer statischen Drucklagervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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10B zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer Drosseleinheit der in 10A dargestellten statischen Drucklagervorrichtung.
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11 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer statischen Drucklagervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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12 zeigt eine Vorderansicht eines Nutblocks der in 11 dargestellten statischen Drucklagervorrichtung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend sind eine bevorzugte Ausführungsform einer Drosseleinheit und einer statischen Drucklagervorrichtung mit der Drosseleinheit und ein Verfahren zum Herstellen eines Nutblocks gemäß der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Eine in 1 dargestellte statische Drucklagervorrichtung 10A ist mit einer Lagereinheit 12 und einer an der Lagereinheit 12 befestigten Drosseleinheit 14A ausgestattet. Obgleich die detaillierte Struktur nicht dargestellt ist, ist die Lagereinheit 12 mit einer Linearbewegungsachse ausgestattet, in der eine Führung als fester Teil und ein Schlitten als beweglicher Teil angeordnet sind. Eine Vielzahl von statischen Drucktaschen ist auf einer Lageroberfläche des Schlittens oder der Führung ausgestattet. Wenn ein Arbeitsmedium wir Luft den statischen Drucktaschen zugeführt wird, schwebt der Schlitten oberhalb der Führung durch den statischen Druck des Arbeitsmediums und kann sich entlang der Führung berührungslos bewegen. Die Lagereinheit 12 kann eine Struktur mit einer Drehachse aufweisen.
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Die Drosseleinheit 14A ist am Schlitten oder an der Führung der Lagereinheit 12 befestigt. Wie in 1 und 2 dargestellt ist die Drosseleinheit 14A mit einer Versorgungsöffnung 16, durch welches das Arbeitsmedium zugeführt wird, Drosselmediumwegen 18 zum Drosseln der Strömungsgeschwindigkeit des zugeführten Arbeitsmediums und Ausströmöffnungen 20 zum Ausströmen des Arbeitsmediums, das die Drosselmediumwege 18 passiert hat, ausgestattet. Mit der Versorgungsöffnung 16 ist eine Pumpe 22 als eine Versorgungsquelle für das Arbeitsmedium durch eine Mediumweg-Versorgungsleitung verbunden. Die Ausströmöffnungen 20 sind mit den statischen Drucktaschen der Lagereinheit 12 verbunden.
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Insbesondere ist die Drosseleinheit 14A mit einem Nutblock 24 umfassend eine ebene Fläche 15 und auf der ebenen Fläche 15 ausgebildete kleine Nuten 25 und einem abnehmbar am Nutblock 24 befestigten Gegenblock 26 mit einer ebenen Fläche 27, die gegenüber den kleinen Nuten 25 liegt oder zu diesen zeigt, ausgestattet. Der Nutblock 24 und der Gegenblock 26 sind so verbunden, dass sie in einem montierten Zustand zueinander gegenüberliegend sind. Die Drosselmediumwege 18 sind durch die kleinen Nuten 25 und die ebene Fläche 27 des Gegenblocks 26 ausgebildet.
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Die Versorgungsöffnung 16 ist im Gegenblock 26 ausgebildet. Die Versorgungsöffnung 16 dringt durch den Gegenblock 26 in der Stärkenrichtung durch.
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Insbesondere weist die Versorgungsöffnung 16 einen Einführteil 30 und einen Diffusionsteil 32, der auf der Stromabwärtsseite (Seite des Nutblocks 24) des Einführteils 30 ausgebildet ist. Der Diffusionsteil 32 verteilt das Arbeitsmedium in die Richtungen, die senkrecht zur Stärkerichtung des Gegenblocks 26 sind, das heißt die Richtungen, in denen die Vielzahl von kleinen Nuten 25 voneinander getrennt ist. Der Diffusionsteil 32 führt das Arbeitsmedium der Vielzahl von Drosselmediumwegen 18 zu, die nachfolgend beschrieben sind.
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Die Drosselmediumwege 18 sind kleine Mediumwege zum Verringern des Drucks des Arbeitsmediums durch Drosseln der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsmediums. Die Drosselmediumwege 18 (kleine Nuten 25) erstrecken sich linear zwischen der Versorgungsöffnung 16 und den Ausströmöffnungen 20. Vorzugsweise weisen die kleinen Nuten 25 eine Mindesttiefe von 1000 μm oder weniger im Mediumweg von der Versorgungsöffnung 16 zu den Ausströmöffnungen 20 auf.
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Die Vielzahl von (drei in der dargestellten Ausführungsform) kleinen Nuten 25 ist auf dem Nutblock 24 ausgebildet. Somit weist die Drosseleinheit 14A die Vielzahl von (drei in der dargestellten Ausführungsform) Drosselmediumwegen 18 auf, die unabhängig voneinander sind. Die Vielzahl von Drosselmediumwegen 18 sind mit der einzelnen Versorgungsöffnung 16 verbunden. Das heißt die Drosseleinheit 14A weist die einzelne Versorgungsöffnung 16 auf, die gemeinsam für die Vielzahl von Drosselmediumwegen 18 verwendet wird.
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Die Ausströmöffnungen 20 sind im Nutblock 24 ausgebildet. Die Ausströmöffnungen 20 dringen durch den Gegenblock 26 in der Stärkenrichtung durch. Die Drosseleinheit 14A weist die gleiche Zahl von Ausströmöffnungen 20 wie Drosselmediumwegen 18 auf. Das heißt die Ausströmöffnungen 20, die voneinander unabhängig sind, sind mit den entsprechenden Drosselmediumwegen 18 verbunden. In der Drosseleinheit 14A verzweigt entsprechend das der einzelnen Versorgungsöffnung 16 zugeführte Arbeitsmedium in die Vielzahl von Drosselmediumwegen 18 und strömt von der Vielzahl von Ausströmöffnungen 20 aus. Anschließend wird das Arbeitsmedium der Vielzahl von in der Lagereinheit 12 ausgebildeten statischen Drucktaschen zugeführt.
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Nachfolgend ist spezifisch die Struktur der kleinen Nuten 25 beschrieben, die auf dem Nutblock 24 ausgebildet sind. Wenigstens eine Fläche von jeder der kleinen Nuten 25 besteht aus einer gekrümmten Fläche oder einer schrägen Fläche, die in Bezug auf die ebene Fläche 15 des Nutblocks 24 schräg ist. Der Querschnitt der kleinen Nut 25 weist eine Form wie ein Dreieck, ein Trapez, ein Polygon (mit Ausnahme einer Form im Wesentlichen eines Rechtecks), ein Bogen oder eine Kombination hiervon auf. Aufgrund dieses Merkmals können sowohl die Nuttiefe als auch die Nutbreite der kleinen Nut 25 durch ein allgemeines Verfahren gemessen werden, bei dem die Nut von oben mit einem Mikroskop beobachtet wird. Die kleinen Nuten 25 können durch Bearbeiten oder Schneiden einer ebenen Fläche eines Werkstückblocks aus Metall ausgebildet werden.
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Nachfolgend sind einige Muster einer Querschnittsform der kleinen Nut 25 dargestellt. In 3A bis 8B zeigen Figuren, die mit Bezugszeichen mit einem Suffix „A” (beispielsweise 3A) bezeichnet sind, Beobachtungsfälle, bei denen die kleine Nut 25 von oben (Draufsicht) beobachtet wird, und Figuren, die mit einem Bezugszeichen mit einem Suffix „B” (beispielsweise 3B) bezeichnet sind, zeigen Querschnittsansichten, in denen eine Querschnittsform der kleinen Nut 25 dargestellt ist. In jeder dieser Figuren gibt ein durch eine gestrichelte Linie V umrandeter Bereich ein Sichtfeld beim Beobachten mit einem Mikroskop an.
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In 3A und 3B weist eine als ein Beispiel (erstes Beispiel) der kleinen Nut 25 dargestellte kleine Nut 25A einen trapezförmigen Querschnitt auf. In der kleinen Nut 25A ist die Breite einer Bodenfläche, die einer unteren Basis des Trapezes entspricht, kleiner als die Breite einer Öffnung (Nutbreite), die einer oberen Basis des Trapezes entspricht. In der dargestellten kleinen Nut 25A sind beide Seitenflächen 34, die den zwei Schenkeln des Trapezes entsprechen, in Bezug auf die Stärkenrichtung des Nutblocks 24 schräg. In diesem Fall kann eine der Seitenflächen 34 der kleinen Nut 25A parallel zur Stärkenrichtung des Nutblocks 24 ausgebildet sein. 4A und 4B zeigen einen Fall, in dem die kleine Nut 25A mit einem trapezförmigen Querschnitt mit einem Maschinenwerkzeug mit der gleichen Form eingearbeitet wurde; aber die Nuttiefe der Querschnittsform wird größer als die der in 3A und 3B dargestellten kleinen Nut 25A abhängig von der Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine.
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In 5A und 5B weist eine als ein weiteres Beispiel (zweites Beispiel) der kleinen Nut 25 dargestellte kleine Nut 25B einen bogen- oder kreisförmigen Querschnitt auf. 6A und 6B zeigen einen Fall, in dem die kleine Nut 25B mit einem bogenförmigen Querschnitt mit einem Maschinenwerkzeug mit der gleichen Form eingearbeitet wurde; aber die Nuttiefe der Querschnittsform wird größer als die der in 5A und 5B dargestellten kleinen Nut 25B abhängig von der Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine.
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In 7A und 7B weist eine als ein weiteres Beispiel (drittes Beispiel) der kleinen Nut 25 dargestellte kleine Nut 25C einen polygonförmigen Querschnitt mit Ausnahme eines Querschnitts in Form im Wesentlichen eines Rechtecks auf. 8A und 8B zeigen einen Fall, in dem die kleine Nut 25C mit einem polygonförmigen Querschnitt (mit Ausnahme eines Querschnitts in Form im Wesentlichen eines Rechtecks) mit einem Maschinenwerkzeug mit der gleichen Form eingearbeitet wurde; aber die Nuttiefe der Querschnittsform wird größer als die der in 7A und 7B dargestellten kleinen Nut 25C abhängig von der Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine.
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Aus einem Vergleich zwischen 3A und 4A, zwischen 5A und 6A und zwischen 7A und 8A, bei dem die kleine Nut 25 von oben beobachtet wird, geht hervor, dass sich die beobachtete Nutbreite abhängig von der Änderung der Nuttiefe ändert, selbst wenn die Nut mit dem Schneidwerkzeug mit der gleichen Form eingearbeitet wird. Das heißt, wenn ein Maschinenwerkzeug mit der gleichen Form verwendet wird, ist, je größer die Nuttiefe ist, desto breiter die Nutbreite.
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In Bezug auf die kleinen Nuten 25A bis 25C mit diesen Querschnittsformen, kann, da die Formen der Maschinenwerkzeuge bekannt sind, die Nuttiefe aus der Nutbreite berechnet werden. Beispielsweise kann bei der kleinen Nut 25A mit einem trapezförmigen Querschnitt (siehe 3B) die Nuttiefe D auf der Basis der Nutbreite W1 berechnet werden. Bei der kleinen Nut 25A kann andererseits die Nuttiefe D auf der Basis der Breite W2 der schrägen Fläche (der Breite der schrägen Seitenfläche 34 wie von oben beobachtet) berechnet werden. In Bezug auf andere kleine Nuten 25 mit ebenfalls entsprechenden Querschnittsformen kann die Nuttiefe auf der Basis der Nutbreite oder der Breite eines Teils, der Teil der Fläche der kleinen Nut 25 ist und sich auf der Basis der Nuttiefe ändert, berechnet werden.
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Wie zuvor beschrieben besteht in der Drosseleinheit 14A wenigstens eine Fläche der kleinen Nut 25 aus einer gekrümmten Fläche oder einer schrägen Fläche, die in Bezug auf die ebene Fläche 15 des Nutblocks 24 schräg ist. Der Querschnitt der kleinen Nut 25 weist eine Form wie ein Dreieck, ein Trapez, ein Polygon (mit Ausnahme einer Form im Wesentlichen eines Rechtecks), ein Bogen oder eine Kombination hiervon auf. Somit können aufgrund dieses Merkmals sowohl die Nuttiefe als auch die Nutbreite der kleinen Nut 25 durch ein allgemeines Verfahren gemessen werden, bei dem die kleine Nut 25 von oben (in der Richtung, die senkrecht zur ebenen Fläche 15 ist) mit einem Mikroskop beobachtet wird. Da die Nuttiefe der kleinen Nut 25 gemessen werden kann, kann eine genauere Bearbeitung durch Korrigieren der Bearbeitungsvorrichtung (Korrektur für die thermische Verschiebung o. Ä) auf der Basis des Bearbeitungsergebnisses erzielt werden und es kann eine genaue Nutform erzielt werden.
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Somit umfasst das Herstellverfahren des Nutblocks 24 einen Schneidschritt, einen Berechnungsschritt und einen Korrekturschritt. Im Schneidschritt wird die ebene Fläche eines Werkstückblocks geschnitten, um die kleine Nut 25 auszubilden, und wenigstens eine Fläche der kleinen Nut 25 besteht aus einer gekrümmten Fläche oder einer schrägen Fläche, die in Bezug auf die ebene Fläche des Werkstückblocks schräg ist. Im Berechnungsschritt wird die kleine Nut 25, die im Schneidschritt ausgebildet wurde, mit einem Mikroskop in der Richtung senkrecht zur Fläche des Werkstückblocks (Nutblock 24) beobachtet und die Nuttiefe der beobachteten kleinen Nut 25 berechnet. Im Korrekturschritt wird eine Bearbeitungsvorrichtung, die das Schneiden durchführen, auf der Basis der im Berechnungsschritt berechneten Nuttiefe korrigiert.
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In der
japanischen offengelegten Patentschrift Nr. 2006-266358 neigen, da eine Gesamtlänge eines Mediumweges durch Verbinden einer Vielzahl von linearen kleinen Nuten, die sich in verschiedenen Richtungen voneinander erstrecken, vergrößert wird, Ecken (gebogene Teile) der kleinen Nuten dazu, mit Fremdpartikeln zu verstopfen. Bei der Drosseleinheit
14A gemäß der vorliegenden Ausführungsform hingegen kann eine vorzuziehende Drosselstärke erzielt werden, selbst wenn die Querschnittsform des Drosselmediumweges
18 klein ist und eine Mediumweglänge des Drosselmediumweges
18 kurz ist. Somit kann der Drosselmediumweg
18 linear gestaltet werden, das heißt so, dass er sich einfach von der Versorgungsöffnung
16 zur Ausströmöffnung
20 linear erstreckt. Dementsprechend kann die kleine Nut
25 einfach (durch Schneiden) hergestellt werden und es kann ein Verstopfen mit Fremdpartikeln in der kleinen Nut
25 verringert werden.
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Ferner ist in der Drosseleinheit 14A die Vielzahl von Drosselmediumwegen 18 mit der einzelnen Versorgungsöffnung 16 verbunden und die Ausströmöffnungen 20, die voneinander unabhängig sind, sind mit den entsprechenden Drosselmediumwegen 18 verbunden. Das Arbeitsmedium, das der einzelnen Versorgungsöffnung 16 zugeführt wird, verzweigt in die Vielzahl von Drosselmediumwegen 18 und strömt von der Vielzahl von Ausströmöffnungen 20 aus. Mit diesem Merkmal kann die Zahl von in der statischen Drucklagervorrichtung 10A angeordneten Drosseleinheiten 14A verringert werden. Somit können die Kosten gesenkt, die Struktur vereinfacht und auf einige Rohre verzichtet werden. Dementsprechend können, da zusätzliche Teile zum Ändern der Drosselstärke nicht erforderlich sind, die Zahl von Teilen, die abzudichtenden Teile und die Verrohrung minimiert werden. Ferner ist die Struktur einfach und der Zeitaufwand für Bearbeitung und Montage ist gering. Ebenso sind einzelne Unterschiede in der Drosselstärke gering, die Kosten werden gesenkt und die Reinigung der Einheit ist einfach.
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Daher können durch Installieren der Drosseleinheit 14A das Gewicht von Teilen verringert, eine kompakte Struktur verwirklicht, die Kosten durch Verringern der Zahl der Teile und Fertigungsschritte gesenkt, eine hohe Zuverlässigkeit erzielt und die Wartungsfreundlichkeit durch einfache Montage und Reinigung verbessert werden.
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Die kleine Nut 25 kann wiederum eine einfache lineare Form aufweisen und es kann somit ein Verstopfen mit Fremdpartikeln verringert werden. Andererseits ist es nicht möglich, abhängig von der Sauberkeit des zugeführten Arbeitsmediums ein Verstopfen mit Fremdpartikeln vollständig zu vermeiden, ebenfalls aufgrund der kleinen Querschnittsform des Drosselmediumweges 18 (der kleinen Nut 25). Somit muss die Anordnung von Fremdpartikeln verifiziert werden und es müssen diese zum Zeitpunkt von Demontage- und Reinigungsvorgängen an der Vorrichtung entfernt werden.
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In 9A bis 9C weist eine kleine Nut 25D, die als weiteres Beispiel (viertes Beispiel) der kleinen Nut 25 dargestellt ist, eine sich kontinuierlich wechselnde Nutbreite und Nuttiefe wenigstens teilweise auf der Gesamtlänge (von der Versorgungsöffnung 16 bis zur Ausströmöffnung 20) auf. Die Nutbreite und die Nutbreite der kleinen Nut 25D können sich kontinuierlich auf der Gesamtlänge ändern. In 9A bis 9C ist die kleine Nut 25D mit einem trapezförmigen Querschnitt dargestellt. Insbesondere ändert sich wie in 9A dargestellt die Nutbreite der kleinen Nut 25D kontinuierlich in der Längsrichtung der kleinen Nut 25D. In 9B und 9C sind die Größen einer Querschnittsform (Nutbreite und Nuttiefe) an verschiedenen Positionen unterschiedlich.
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Die Querschnittsform der kleinen Nut 25D, deren Nutbreite und Nuttiefe sich kontinuierlich ändern, kann einen bogenförmigen Querschnitt auf eine ähnliche Weise wie bei der in 5A bis 6B dargestellten kleinen Nut 25B aufweisen. Alternativ kann sie einen polygonförmigen Querschnitt mit Ausnahme eines Querschnitts in Form im Wesentlichen eines Rechtecks auf eine ähnliche Weise wie bei der in 7A bis 8B dargestellten kleinen Nut aufweisen.
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Wenn die zuvor beschriebene kleine Nut 25D, deren Nutbreite und Nuttiefe sich kontinuierlich ändert, verwendet wird, können, selbst wenn Fremdpartikel die kleine Nut 25D verstopfen, einfach Fremdpartikel in einem Teil der kleinen Nut 25D mit kleinem Querschnitt ermittelt werden. Somit kann der mit Fremdpartikeln verstopfte Teil einfach zum Zeitpunkt des Reinigungsvorgangs an der demontierten Vorrichtung verifiziert werden und die Fremdpartikel können effizient entfernt werden.
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Eine in 10A und 10B dargestellte Drosseleinheit 14B ist mit einem Nutblock 24a und einem Gegenblock 26a ausgestattet. Der Nutblock 24a umfasst eine ebene Fläche, eine Versorgungsöffnung 16, kleine Nuten 25 und Ausströmöffnungen 20. Der Gegenblock 26a umfasst eine ebene Fläche 27, die den kleinen Nuten 25 gegenüberliegt. Das heißt die Drosseleinheit 14B entspricht der Drosseleinheit 14A, wobei jedoch die Versorgungsöffnung 16 im Nutblock 24 statt im Gegenblock 26 ausgebildet ist. Die entsprechenden kleinen Nuten 25 können beliebige der zuvor beschriebenen kleinen Nuten 25A bis 25D sein. Die in 10B dargestellte statische Drucklagervorrichtung 10B ist mit einer Lagereinheit 12 und der Drosseleinheit 14B, die abnehmbar an der Lagereinheit 12 befestigt ist, ausgestattet. Mit der wie zuvor ausgebildeten Drosseleinheit 14B können die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie gemäß der zuvor beschriebenen Drosseleinheit 14A erzielt werden.
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Eine in 11 dargestellte statische Drucklagervorrichtung 10C ist mit einer Lagereinheit 12 und einem abnehmbar an der Lagereinheit 12 befestigten Nutblock 24b ausgestattet. 11 zeigt einen Zustand, in dem der Nutblock 24b von der Lagereinheit 12 abgenommen ist. Die Lagereinheit 12 weist eine Führung 38 als ein fester Teil und einen Schlitten (nicht dargestellt) als ein beweglicher Teil auf. Die Führung 38 ist mit einer Vielzahl von statischen Drucktaschen 40 ausgestattet.
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Die Führung 38 weist die ebene Fläche 27, die der Vielzahl von im Nutblock 24b ausgebildeten kleinen Nuten 25 gegenüberliegt, in einem Zustand auf, in dem der Nutblock 24b an der Lagereinheit 12 befestigt ist. Im Zustand, in dem der Nutblock 24b an der Lagereinheit 12 befestigt ist, sind eine Vielzahl von Drosselmediumwegen 18 durch die Vielzahl von kleinen Nuten 25 und die ebene Fläche 27 ausgebildet. Somit dient eine Komponente der Führung 38 der Lagereinheit 12 ebenfalls als ein Gegenblock 26b, der die ebene Fläche 27 gegenüberliegend der Vielzahl von kleinen Nuten 25 aufweist. Die Vielzahl von statischen Drucktaschen 40 kann auf dem Schlitten ausgebildet sein, der ein beweglicher Teil ist.
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Eine einzelne Versorgungsöffnung 16, die Vielzahl von (sechs in der dargestellten Ausführungsform) kleinen Nuten 25, die mit der einzelnen Versorgungsöffnung 16 verbunden sind, und die Vielzahl von Ausströmöffnungen 20, die mit den entsprechenden kleinen Nuten 25 verbunden ist, sind im Nutblock 24b ausgebildet. Die kleinen Nuten 25 können beliebige der zuvor beschriebenen kleinen Nuten 25A bis 25D sein.
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Wie in 12 dargestellt erstreckt sich jede der kleinen Nuten 25 linear von der Versorgungsöffnung 16 zu den Ausströmöffnungen 20. Die zwei kleinen Nuten 25 sind auf der gleichen Linie durch die Versorgungsöffnung 16 angeordnet. Eine Vielzahl von (drei in der dargestellten Ausführungsform) Paaren der auf der gleichen Linie angeordneten zwei kleinen Nuten 25 ist vorhanden. Die Vielzahl von kleinen Nuten 25 (Drosselmediumwegen 18) sind mit der einzelnen Versorgungsöffnung 16 verbunden. Das der einzelnen Versorgungsöffnung 16 zugeführte Arbeitsmedium verzweigt in die Vielzahl von Drosselmediumwegen 18 und strömt von der Vielzahl von Ausströmöffnungen 20 aus.
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Wie in 11 dargestellt besteht eine Drosseleinheit 14C aus dem wie zuvor ausgebildeten Nutblock 24b und dem Gegenblock 26b, der ebenfalls als eine Komponente der Führung 38 dient. Somit kann die Drosseleinheit 14C gebildet werden, indem lediglich der Nutblock 24b an der Führung 38 befestigt wird, welche die ebene Fläche 27 aufweist und eine statische Drucklagerkomponente ist.
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In diesem Fall kann der Nutblock 24b als eine Komponente der Führung dienen. Andernfalls kann der Nutblock 24b oder der Gegenblock 26b als eine Komponente des Schlittens der Lagereinheit 12 oder eine Komponente einer anderen Drosseleinheit dienen.
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Mit der Drosseleinheit 14C können die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie gemäß der zuvor beschriebenen Drosseleinheit 14A erzielt werden. Ferner ergibt bei der Drosseleinheit 14C zum Zeitpunkt der Einarbeitung der kleinen Nuten 25 ein Nutbildungsvorgang von einer Seite der Versorgungsöffnung 16 zur anderen Seite durch die Versorgungsöffnung 16 geteilte Nuten, so dass die Nuten als die unabhängigen kleinen Nuten 25 verwendet werden können. Da die Vielzahl von kleinen Nuten 25 in einem einzigen Bearbeitungsweg ausgebildet wird, kann der Zeitaufwand für die Bearbeitung verringert werden.
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Da ferner der Nutblock 24b oder der Gegenblock 26b als eine Komponente des Schlittens (Schlittenkomponente) oder eine Komponente der Führung (Führungskomponente) oder eine Komponente einer anderen Drosseleinheit (andere Drosseleinheitskomponente) dient, kann die Drosseleinheit 14C im Wesentlichen als eine einzelne Komponente ausgebildet sein. Entsprechend diesem Merkmal ist zu erwarten, dass die Struktur vereinfacht wird, die Zahl von Teilen verringert wird, Installationsraum eingespart wird und auf einige Rohre verzichtet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 11-210905 [0004]
- JP 2006-266358 [0007, 0008, 0010, 0013, 0015, 0072]
