DE10215766B4

DE10215766B4 - Wälzführungsvorrichtung und Walzenverbindungskörper

Info

Publication number: DE10215766B4
Application number: DE10215766A
Authority: DE
Inventors: Takeki Shirai; Hiroaki Mochizuki
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2012-05-03
Anticipated expiration: 2022-04-11
Also published as: CN1250434C; DE10215766A1; US6939043B2; US20020172436A1; JP4998912B2; JP2002310151A; CN1380232A

Abstract

Wälzführungsvorrichtung, die aufweist: eine Laufringwelle (1), die Walzenlaufringflächen (1b) besitzt, ein bewegliches Element (2), das Walzenzirkulationspfade besitzt, die Lastwalzenlaufringflächen (4d) entsprechend den jeweiligen Walzenlaufringflächen (1b) einschließen und an der Laufringwelle (1) in relativ beweglicher Weise befestigt sind; und eine Vielzahl von Walzen (3), die in den Walzenzirkulationspfaden angeordnet und aufgenommen sind und in Assoziation mit einer Bewegung der beweglichen Elemente (2) gegenüber der Laufringwelle (1) zirkulieren, worin die Walzen (3) derart gebildet sind, um ein Verhältnis von etwa 1,5 < L/Da < etwa 3 zu erfüllen, wobei der Durchmesser der Walze (3) als Da definiert ist und die Länge der Walze (3) entlang einer Richtung einer Rotationsachse als L angenommen ist, und wobei ein Verhältnis von ΔL/L in einem Bereich von 0,02 bis 0,07 liegt, wobei ΔL die Gesamtlänge eines Axialspaltes zwischen der Walze (3) und einer Begrenzung des Walzenzirkulationspfades festlegt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wälzführungsvorrichtung, die Walzen besitzt, welche eine Wälzbewegung ausführen und zwischen einer Laufringwelle und einem beweglichen Element eingelegt sind, sowie auf ein Walzenverbindungselement zum Halten der Walzen in rotierbarer und gleitbarer Weise.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine Wälzführungsvorrichtung weist auf eine Schiene; einen beweglichen Block, der beweglich entlang der Schiene über eine Vielzahl von Wälzelementen vorgesehen ist; und eine Vielzahl von Walzen, die zwischen der Schiene und dem beweglichen Block eingelegt sind. 1 zeigt eine Wälzführungsvorrichtung, die Walzen darin aufgenommen besitzt. Wenn sich ein beweglicher Block 101 gegenüber einer Schiene 104 bewegt hat, führen Walzen 100, die in einem zwischen zwei Walzenlaufringflächen 102 definierten Lastbereich angeordnet sind, eine Wälzbewegung aus, um dabei in einem nicht belasteten Bereich B angeordnete Walzen 100 zu schieben. Dann werden die in dem nicht belasteten Bereich B angeordneten Rollen 100 in den Lastbereich A auf der verbleibenden Seite geschoben. Somit zirkulieren die Walzen 100 durch einen Walzenzirkulationspfad, der entlang des beweglichen Blocks 101 definiert ist.
Ein Ball besitzt die Form einer Kugel und enthält eine unendliche Anzahl von Rotationsachsen. Daher kann sich der Ball in jegliche Richtung bewegen, je nachdem wie es die Umstände erfordern. Da die Walzen 100 zylindrisch sind, besitzt jede Walze 100 lediglich eine Rotationsachse, und daher ist die Bewegungsrichtung der Walze 100 auf lediglich eine Richtung begrenzt. Die Rotationsachse der Walze und die Bewegungsrichtung derselben müssen einen rechten Winkel aufrechterhalten. In Bezug auf eine Linearbewegungsführungsvorrichtung, welche die Walzen 100 verwendet, falls die Walzenlaufringfläche 102 des beweglichen Blocks 100 aus der Parallelen mit der Walzenlaufringfläche 102 der Schiene 104 geraten ist oder falls eine Aufsetz-Belastung auf den beweglichen Block 100 gewirkt hat, kann eine Möglichkeit entstehen, dass die Rotationsachse 105 der Walze 100 und die Bewegungsrichtung derselben aus einem rechten Winkel herausfallen, wie in 2 dargestellt. Ein derartiges Phänomen, in welchem die Walzen 100 gegenüber der normalen Rotationsachse geneigt sind, wird als ”Schrägstellung” (”skew”) bezeichnet. In dem Fall einer Linearbewegungsführungseinrichtung eines Typs ausschließlich mit Walzen, in welcher eine Vielzahl von ausschließlich Walzen 100 in dem Walzenzirkulationspfad eingeschlossen sind, kommen die Endflächen der entsprechend Walzen 100, die in der Richtung der Rotationsachse liegen, in Kontakt mit einem Flansch 103, der auf dem beweglichen Block 101 gebildet ist, wodurch das Auftreten eines Schrägstellens der Walzen 100 verhindert wird.
Falls Belastung auf die Linearbewegungs-Wälzelemente wirkt, werden der bewegliche Block 101 oder die Schiene 104 elastisch verformt. Das Ausmaß, in welchem die Wälzelemente, der bewegliche Block 101 oder die Schiene 104 Verformungwiderstehen, wird als Steifigkeit der Linearbewegungsführungseinrichtung bezeichnet. Eine Linearbewegungsführungseinrichtung, in welcher Walzen als Wälzelemente aufgenommen sind, besitzt im allgemeinen eine größere Steifigkeit als die Linearführungseinrichtung, in welcher Kugeln als Wälzelemente eingesetzt sind. Die Steifigkeit der Linearbewegungsführungseinrichtung, die Walzen darin aufgenommen besitzt, wird anhand der Walzen 100 und der axialen Länge derselben bestimmt. Je größer die Anzahl von Walzen 100 und je länger ihre axiale Länge ist, desto größer ist die Steifigkeit der Linearbewegungsführungsvorrichtung. In anderen Worten, die Aufnahme einer großen Anzahl langgestreckter Rollen in die Linearbewegungsführungsvorrichtung ist effektiv zum Erhöhen der Steifigkeit derselben.
Wenn langgestreckte Walzen zum Verbessern der Steifigkeit verwendet werden, kann kein großer Kontaktbereich zwischen der Endfläche der Walze 100 und dem Flansch 103 in Bezug auf die Länge der Walze 100 in einer Rotationsrichtung davon sichergestellt werden. Daher kann eine Schrägstellung in den Walzen 100 auftreten. Dementsprechend können Probleme entstehen; das heißt, ein Phänomen, dass Walzen nicht mehr rotieren können (d. h. ein Blockierphänomen), ein Erhitzungsphänomen, oder ein Phänomen eines Tischoszillierens aus Gründen von Vibration, das auftritt, wenn die Walzen in dem belasteten Bereich angeordnet sind (d. h. ein Wellenphänomen).
Die JP 09 303390 A offenbart eine Wälzführungsvorrichtung, welche es ermöglichen soll, dass die Walzen sanft rotieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung dient zum Bereitstellen einer Wälzführungsvorrichtung und eines Walzenverbindungselements, die zuverlässig das Auftreten einer Schrägstellung der Walzen verhindern können und die Steifigkeit verbessern. Zum Lösen der obigen Aufgabe wird gemäß einer Zielrichtung der Erfindung eine Wälzführungsvorrichtung bereitgestellt, die aufweist:
eine Laufringwelle, die Walzlaufringflächen besitzt,
ein bewegliches Element, das Walzenzirkulationspfade besitzt, die Lastwalzenlaufringflächen entsprechend den jeweiligen Walzenlaufringflächen einschließen und an der Laufringwelle in relativ beweglicher Weise befestigt sind; und
eine Vielzahl von Walzen, die in den Walzenzirkulationspfaden angeordnet und aufgenommen sind und in Assoziation mit einer Bewegung der beweglichen Elemente gegenüber der Laufringwelle zirkulieren,
worin die Walzen derart gebildet sind, um eine Beziehung von näherungsweise 1,5 < L/Da < näherungsweise 3 zu erfüllen, wobei der Durchmesser der Walze als Da definiert ist, und die Länge der Walze entlang einer Richtung einer Rotationsachse davon als L angenommen ist und
worin ein Verhältnis von ΔL/L in einem Bereich von 0,02 bis 0,07 liegt, wobei ΔL die Gesamtlänge eines Axialspaltes zwischen der Walze und einer Begrenzung des Walzenzirkulationspfades festlegt.
Gemäß einer zweiten Zielrichtung der Erfindung sind in der Wälzführungsvorrichtung gemäß der ersten Zielrichtung die Vielzahl von Walzen derart angeordnet, dass die Rotationsachsen der Walzen parallel zueinander gebracht sind;
die Wälzführungsvorrichtung besitzt einen Walzenhalter zum rotierbaren und gleitbaren Halten der Vielzahl von Walzen;
und der Walzenhalter besitzt eine Vielzahl von Abstandhaltern, die jeweils zwischen den Walzen eingelegt sind, und flexible Verbindungsabschnitte zum gegenseitigen Verbinden der Abstandhalter.
Gemäß einer dritten Zielrichtung der Erfindung ist in der Wälzführungsvorrichtung gemäß der zweiten Zielrichtung eine mit Vertiefungen versehene Oberfläche, die zu der Geometrie der äußeren Oberfläche jeder der Walzen passt, auf jeder Seite der Abstandhalter gebildet.
Gemäß einer vierten Zielrichtung der Erfindung ragen in der Wälzführungsvorrichtung gemäß der zweiten Zielrichtung die Verbindungsabschnitte seitlich von den Endflächen der Walzen in Bezug auf die Richtung der Rotationsachsen heraus.
Gemäß einer fünften Zielrichtung der Erfindung sind in der Wälzführungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt die Führungsabschnitte entlang der Walzenzirkulationspfade des beweglichen Elements gebildet.
Gemäß einer sechsten Zielrichtung der Erfindung wird ein Walzenverbindungselement bereitgestellt, das aufweist:
einen Walzenhalter, der einschließt:
eine Vielzahl von Walzen, die derart anzuordnen sind, dass die Rotationsachsen der Walzen parallel zueinander gebracht sind; und
einen Walzenhalter, der eine Vielzahl von Abstandhaltern besitzt, die jeweils zwischen den Walzen eingelegt sind, und flexible Verbindungsabschnitte zum gegenseitigen Verbinden der Abstandhalter, worin die Walzen derart gebildet sind, um eine Beziehung von näherungsweise 1,5 < L/Da < näherungsweise 3 zu erfüllen, wobei der Durchmesser der Walze als Da definiert ist, und die Länge der Walze entlang einer Richtung einer Rotationsachse als L angenommen ist und um ein Verhältnis von ΔL/L in einem Bereich von 0,02 bis 0,07 zu erfüllen, wobei ΔL die Gesamtlänge eines Axialspaltes zwischen der Walze und einer Begrenzung eines Walzenzirkulationspfades bei Anordnung des Walzenverbindungselements in einer Wälzführungsvorrichtung festlegt.
Gemäß einer siebten Zielrichtung der Erfindung ist in dem Walzenverbindungselement gemäß der sechsten Zielrichtung eine mit Vertiefungen versehene Oberfläche auf jede Seite der Abstandhalter gebildet, die zu der Geometrie der äußeren Oberfläche jeder der Walzen passt.
Gemäß einer achten Zielrichtung der Erfindung ragen in dem Walzenverbindungselement die Verbindungsabschnitte seitlich von den Endflächen der Walzen in Bezug auf die Richtung der Rotationsachsen heraus.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Linearbewegungsführungsvorrichtung zeigt, die Walzen des Standes der Technik darin aufgenommen besitzt;
2 ist eine schematische Darstellung, welche Walzen zeigt, die eine Schrägstellung aufweisen;
3 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem eine effektive Länge L der Walzen derart eingestellt ist, um im wesentlichen gleich einem Durchmesser Db einer Kugel unter Anforderung 1 zu sein;
4 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Wälzführungsvorrichtung des Kugeltyps zeigt, die ein Vergleichsobjekt unter Anforderung 2 ist;
5 ist ein Graph, der eine grundlegende statische Belastungsbewertung Co einer Wälzführungsvorrichtung des Walzentyps und eine grundlegende statische Belastungsbewertung Co einer Wälzführungsvorrichtung des Kugeltyps zeigt, wenn L/Da auf ein Wert von 1,5 eingestellt ist;
6a und 6b sind Veranschaulichungen, welche Werte zeigt, die in einem Ausdruck zum Berechnen eines Schrägstellungswinkels verwendet werden (worin 6a eine Seitenansicht einer Walze ist; und 6b eine Draufsicht der Walze ist);
7 ist ein Graph, dessen horizontale Achse durch ΔL/L(= ζ) und dessen vertikale Achse durch einen Schrägstellungswinkel β dargestellt ist;
8 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Linearbewegungsführungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
9 ist eine Seitenansicht der Linearbewegungsführungsvorrichtung, welche teilweise eine Querschnittsansicht derselben senkrecht zu der Längsrichtung einschließt;
10a und 10b zeigen eine Walze, die durch einen Walzenzirkulationspfad zirkuliert, worin 10a einen in dem belasteten Bereich angeordneten Walzenzirkulationspfad zeigt, und 10b einen in den nicht belasteten Bereich angeordneten Walzenzirkulationspfad zeigt;
11a und 11b zeigen ein Verhältnis des Walzendurchmessers zu der Walzenlänge, worin 11a einen Zustand zeigt, in welchem L/Da einen Wert von 1,5 annimmt, und 11b einen Zustand zeigt, in welchem L/Da einen Wert von 3 annimmt;
12a und 12b zeigen einen Schrägstellungswinkel einer Walze, worin 12a eine Walze gemäß der Ausführungsform zeigt, und 12b eine nadelförmige Walze zeigt; und
13a bis 13c sind Ansichten, die einen Walzenhalter zeigen, worin 13a eine Draufsicht ist, 13b eine Seitenansicht ist, und 13c eine Frontansicht ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird eine ausführlichere Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gegeben.
Um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, sind die in den begleitenden Zeichnungen vorgesehenen Bezugszeichen mit Elementen assoziiert und in der Beschreibung in Klammern angegeben. Allerdings begrenzen die Bezugszeichen die Erfindung nicht auf die veranschaulichten Ausführungsformen.
Der Erfinder hat festgestellt, dass das Auftreten einer Schrägstellung von Walzen zuverlässig verhindert werden kann und dass die Steifigkeit einer Wälzbewegungsführungsvorrichtung verbessert werden kann mittels Festlegens eines Verhältnisses der Länge einer Walze in einer Rotationsrichtung davon zu dem Durchmesser der Walze in einen vorbestimmten Bereich.
Genauer gesagt weist eine Wälzführungsvorrichtung gemäß einer ersten Zielrichtung der Erfindung auf:
eine Laufringwelle 1, die Walzenlaufringflächen 1b besitzt, und ein bewegliches Element 2, das Walzenzirkulationspfade besitzt, die Lastwalzenlaufringflächen 4d entsprechend den jeweiligen Walzenlaufringflächen 1b einschließen und an der Laufringwelle 1 in relativ beweglicher Weise befestigt sind;
und
eine Vielzahl von Walzen 3, die in den Walzenzirkulationspfaden angeordnet und aufgenommen sind und in Assoziation mit einer Bewegung des beweglichen Elements 2 gegenüber der Laufringwelle 1 zirkulieren. Die Walzen 3 sind hier derart gebildet, um ein Verhältnis von näherungsweise 1,5 < L/Da < näherungsweise 3 zu erfüllen, wobei der Durchmesser der Walzen 3 als Da definiert ist und die Länge der Walze 3 in einer Richtung der Rotationsachse davon als L angenommen ist.
Die Gründe für das Definieren eines Verhältnisses der Walzenlänge zu dem Walzendurchmesser auf einen Wert von näherungsweise 1,5 < L/Da werden nachfolgend beschrieben. Eine grundlegende statische Belastungsbewertung einer Wälzführungsvorrichtung, die Walzen als Wälzelemente verwendet (d. h. eine Wälzführungsvorrichtung des Walzentyps) und diejenige einer Wälzführungsvorrichtung, die Kugeln als Wälzelemente verwendet, wird bestimmt, während L/Da auf verschiedene Werte verändert wird, vorausgesetzt, dass beide Wälzführungsvorrichtungen vom selben Modell sind. Hier bezieht sich die grundlegende statische Belastungsbewertung auf eine Last, bei welcher der Gesamtbetrag der Verformung, der in den Wälzelementen auftritt, der in dem beweglichen Element auftritt und der in der Laufringwelle auftritt, eine Toleranzgrenze erreicht. Eine Berechnungsgleichung für die Wälzführungsvorrichtung des Walzentyps und eine Berechnungsgleichung für die Wälzführungsvorrichtung des Kugeltyps werden angewendet, und Anforderungen für die Gleichungen sind wie folgt.
(Anforderung 1) In Bezug auf die Wälzführungsvorrichtung des Walzentyps und die Wälzführungsvorrichtung des Kugeltyps wird die effektive Länge L der Walze derart eingestellt, um im wesentlichen gleich zu dem Durchmesser Db der Kugel zu sein, wie in 3 dargestellt. Der allgemeine Grund für dies ist wie folgt. Die Abmessung des beweglichen Blocks, der als bewegliches Element dient, wird auf einen vorbestimmten Wert für jedes Modell ungeachtet der Art des Wälzelements (d. h. Walze oder Kugel) eingestellt. In dem Fall einer Kugel wird der Durchmesser Db der Kugel innerhalb eines Bereichs der Abmessungen des beweglichen Blocks auf eine maximale Abmessung eingestellt, bei welcher eine Bewegung der Kugel, wie eine Richtungsänderung, möglich wird. Weiter sind in dem Fall einer Walze die Länge L und der Durchmesser Da der Walze auf maximale Abmessungen eingestellt, bei welchen eine Bewegung der Walze, wie eine Richtungsänderung, möglich wären. Falls ein Versuch unternommen wird, die Kugel und die Walze maximaler Abmessungen in den beweglichen Block des identischen Modells einzufügen, wird ein Verhältnis von L Db unvermeidlich erhalten.
(Anforderung 2) Es wurde eine Wälzführungsvorrichtung des Walzentyps beschrieben in Verbindung mit einer in 8 und 9 gezeigten Ausführungsform verwendet. Als zu vergleichende Wälzführungsvorrichtungen des Kugeltyps wurde eine Wälzführungsvorrichtung mit einer Struktur wie der in 4 dargestellten verwendet. Die Wälzführungsvorrichtung ist von Kugeltyp und wurde vom Anmelder entwickelt (vom Anmelder als Modell NRS bezeichnet), um dieselbe Steifigkeit wie diejenige einer Wälzführungsvorrichtung des Walzentyps aufzuweisen. Von allen Teilen handelsüblich erhältlicher Wälzführungsvorrichtungen, einschließlich der Produkte anderer Herstellungsfirmen, besitzt die Wälzführungsvorrichtung die maximale grundlegende statische Belastungsbewertung.
Die schematische Konstruktion der Wälzführungsvorrichtung des Kugeltyps wird nachfolgend beschrieben. Zwei Reihen von Kugeln 112 sind zwischen einer unteren Fläche des beweglichen Blocks 110 und einer oberen Fläche der Schiene 111 definiert. Weiter ist eine Gesamtheit von zwei Reihen von Kugeln 113 auf den jeweiligen Seiten der Schiene 111 vorgesehen und ist definiert zwischen einer inneren Seitenfläche des beweglichen Blocks 110 und einer äußeren Seitenfläche der Schiene 111. Die Wälzführungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kugellaufrille 110a des beweglichen Blocks 110 und eine Kugellaufrille 111a der Schiene 111 mit ausreichender Tiefe gebildet sind, um die schwere Last aufzunehmen. Eine Kontaktlinie 116 ist definiert durch Verbinden des Mittelpunkts der Kugel 114 mit einem Kontaktpunkt, der zwischen der Kugel 114 und der Kugellaufrille 110a des beweglichen Blocks 110 vorhanden ist. In ähnlicher Weise ist eine Kontaktlinie 117 definiert durch Verbinden des Mittelpunkts der Kugel 114 mit einem Kontaktpunkt, der zwischen der Kugel 114 und der Kugellaufrille 111a der Schiene 111 vorhanden ist. Die Kontaktlinien 116 und 117 sind jeweils so eingestellt, um einen Winkel von 45° gegenüber ein horizontalen Linie einzunehmen. Somit können die Kugel 114 gleichzeitig radiale Belastung, umgekehrt radiale Belastung und horizontale Belastung aufnehmen.
Die grundlegende statische Belastungsbewertung der Wälzführungsvorrichtung des Walzentyps wird bestimmt durch Verwendung einer Berechnungsgleichung für den Kugeltyp, während L/Da auf verschiedene Werte verändert wird. Weiter wird die grundlegende statische Belastungsbewertung der Wälzführungsvorrichtung des Kugeltyps bestimmt durch Verwendung einer Berechnungsgleichung für den Kugeltyp während L/Da auf verändert wird. Dementsprechend wird festgestellt, dass die grundlegende statische Belastungsbewertung der Wälzführungsvorrichtung des Walzentyps diejenige der Wälzführungsvorrichtung des Kugeltyps an einer Grenze überschreitet, bei welcher L/Da 1,5 ist.
5 ist ein Graph, der ein Vergleich zwischen der grundlegenden statischen Belastungsbewertung Co der Wälzführungsvorrichtung des Walzentyps und der grundlegenden statischen Belastungsbewertung Co der Wälzführungsvorrichtung des Kugeltyps zeigt, wenn L/Da einen Wert von 1,5 erreicht hat. Wie anhand von 5 ersichtlich ist, vorausgesetzt, dass L/Da einen Wert von 1,5 annimmt, überschreitet die grundlegende statische Belastungsbewertung Co der Wälzführungsvorrichtung des Walzentyps diejenige der Wälzführungsvorrichtung des Kugeltyps unter Berücksichtigung aller Modelle. Im Gegensatz hierzu, wenn L/Da zu einem Wert von 1,5 oder weniger angenommen wird, ist festzustellen, dass die grundlegende statische Beanspruchungsbewertung Co der Wälzführungsvorrichtung des Walzentyps geringer ist als diejenige der Wälzführungsvorrichtung des Kugeltyps, was die Verwendung von Walzen bedeutungslos macht.
Somit wird durch Einstellen des Verhältnisses der Walzenlänge zu dem Walzendurchmesser auf einen Wert von näherungsweise 1,5 < L/Da die grundlegende statische Belastungsbewertung Co der Wälzführungsvorrichtung des Walzentyps größer als diejenige der Wälzführungsvorrichtung des Kugeltyps, wenn die Teile der Vorrichtungen von demselben Modell sind. Somit wird die Eignung der Verwendung von Walzen, d. h. eine Erhöhung der Steifigkeit der Walzen, erzielt.
Als nächstes werden die Gründe für das Einstellen des Verhältnisses der Walzenlänge zu dem Walzendurchmesser auf einen Wert von L/Da < näherungsweise 3 beschrieben. Unter Berücksichtigung, dass die Walzen angeschrägt worden sind, ist ein Schrägstellungswinkel β, bei welchem die Walzen gegenüber der normalen Rotationsachse geneigt sind, durch nachstehende Gleichung 1 definiert
Wie in 6a und 6b dargestellt, bezeichnet L die Länge einer Walze; L + ΔL bezeichnet die Breite einer Rille; b bezeichnet die Breite eines Kontaktbereichs, der zwischen der Walze und einem Flansch vorhanden ist, wenn die Walze im engen Kontakt mit dem Flansch gebracht wird; und ξ = ΔL durch L ≈ 0,01 bis 0,1. Durch Verwendung der oben beschriebenen Gleichung zum Berechnen eines Winkels kann ein Graph aufgetragen werden, dessen horizontale Achse ΔL durch L (= ζ) darstellt und dessen vertikale Achse einen Schrägstellungswinkel Δ darstellt, während L/Da auf verschiedene Werte verändert wird, wie in 7 dargestellt (wobei Da = 2b). Der Wert von L/Da wurde auf 1,5, 3 und 4 verändert.
Wie anhand von 7 ersichtlich ist, wird die Veränderungsrate von ΔL/L – β plötzlich hoch bei einem Bremswert von L/Da ≈ 3. Wenn L/Da einen Wert von 4 annimmt, verändert sich der Schrägstellungswinkel stark von einem Winkel von etwa 6° auf ein Winkel von etwa 10°, wenn ΔL/L von einem nominalen Wert von etwa 0,02 auf einen Wert von etwa 0,025, d. h. um einen Wert von 0,005 anwächst. Somit muss, um den Schrägstellungswinkel zu unterdrücken, der axiale Spalt ΔL sehr streng gesteuert werden, wodurch ein Problem eines Kostenanstieges entsteht. Dem gegenüber, falls L/Da auf einen Wert von näherungsweise 3 oder weniger eingestellt ist, wird eine Veränderungsrate von ΔL/L – β vergleichsweise niedrig ausfallen. Selbst wenn eine geringfügige Abweichung beim Einstellen von ΔL entsteht, wird der Schrägstellungswinkel nicht allzu stark beeinflusst. In anderen Worten, die Genauigkeit der Dimensionssteuerung des axialen Spalts ΔL kann vermindert werden, indem L/Da auf einen Wert von näherungsweise 3 oder weniger eingestellt wird.
Das Auftreten einer Schrägstellung kann zuverlässig verhindert werden, ohne Anwendung eines sehr genauen Abmessungsmanagements des axialen Spalts ΔL mittels Einstellen von L/Da auf weniger als näherungsweise 3. Weiterhin gibt es keine Notwendigkeit einer sehr strengen Dimensionsüberwachung des axialen Spalts ΔL. Somit können die Kosten der Wälzführungsvorrichtung begrenzt werden.
Gemäß einer zweiten Zielrichtung der Erfindung ist die Vielzahl von Walzen 3 derart angeordnet, dass die Rotationsachsen der Walzen parallel zueinander gebracht sind. Die Wälzführungsvorrichtung besitzt einen Walzenhalter 10 zum rotierbaren und gleitbaren Halten der Vielzahl von Walzen 3. Weiter besitzt der Walzenhalter 10 eine Vielzahl von Abstandhaltern 46, die jeweils zwischen den Walzen 3 eingelegt sind, und flexible Verbindungsabschnitte 47 zum gegenseitigen Verbinden der Abstandhalter 46.
Gemäß der Erfindung, da die Walzenhalter 10 die Walzen in einer vorbestimmten Position ausrichten, kann das Auftreten einer Schrägstellung der Walzen 3 verhindert werden. Selbst wenn eine Schrägstellung entstanden ist korrigiert der Walzenhalter 10 die Schrägstellung der Walzen 3 derart, dass jede der Walzen 3 wiederum eine vorbestimmte Rotationsachse einnimmt mittels einer elastischen Rückstellkraft der Verbindungsabschnitte 47. Somit besitzt der Walzenhalter 10 die Wirkung des Ausrichtens der Walzen 3 in eine vorbestimmte Position und die Wirkung des Verhinderns der Akkumulation der Schrägstellung der Walzen 3. Die Kooperation mit der Wirkung, die durch Einstellen des Verhältnisses des Walzendurchmessers zu der Walzenlänge auf L/Da < näherungsweise 3 erzielt wird, verhindert die Verwendung des Walzenhalters 10 zuverlässig das Auftreten einer Schrägstellung der Walzen 3.
Gemäß einer dritten Zielrichtung der Erfindung ist eine mit Vertiefungen versehene Oberfläche 49, die zu der Geometrie der äußeren Oberfläche jeder der Walzen 3 passt, auf jeder Seite der Abstandhalter 46 gebildet.
Gemäß der Erfindung, als Ergebnis der mit Vertiefungen versehenen Oberflächen 49, welche die Walzen 3 halten, kann ein Entfernen der Walzen 3 aus dem Walzenhalter 10 verhindert werden; d. h. ein bewegliches Element 2, das andernfalls veranlasst sein würde, wenn das bewegliche Element 2 von der Laufringwelle 1 entfernt wird. Weiterhin wird eine ausreichende Menge von Schmiermittel in einem zwischen der mit Vertiefungen versehenen Oberfläche 49 und der Walze 3 definierten Raum gesammelt, wodurch eine ausreichende Schmierwirkung erzielt wird.
Gemäß einer vierten Zielrichtung der Erfindung ragen die Verbindungsabschnitte 47 seitlich von den Endflächen der Walzen 3 in Bezug auf die Richtung der Rotationsachse hervor.
Gemäß einer fünften Zielrichtung der Erfindung sind Führungsabschnitte (11a, 12a, 13a und 20a) entlang der Walzenzirkulationspfade des beweglichen Elements 2 gebildet.
In dieser Beschreibung bezieht der Begriff ”Führung” bevorzugt auf den folgenden Zustand.
Ein Spalt geringer Abmessung ist zwischen den Verbindungsabschnitten 47 des Walzenhalters 10 und den Führungsabschnitten 11a, 12a, 13a und 20a gebildet. Falls der Walzenhalter 10 sich verzogen hat oder seine Richtung geringfügig geändert hat, geraten die Verbindungsabschnitte 47 in Kontakt mit einer Wandfläche der Führungsabschnitte 11a, 12a, 13a und 20a. In anderen Worten, bleiben die Verbindungsabschnitte 47 nicht die gesamte Zeit in Kontakt mit den Führungsabschnitten 11a, 12a, 13a und 20a. Die Wälzführungsvorrichtung kann derart konstruiert sein, dass die Verbindungsabschnitte 47 stets in Kontakt mit den Führungsabschnitten 11a, 12a, 13a und 20a bleiben. Allerdings unterdrückt der Spalt, der zwischen den Verbindungsabschnitten 47 und den Führungsabschnitten 11a, 12a, 13a und 20a vorhanden ist, den Kontaktwiderstand, der dazwischen auftreten wird, wodurch der Bewegungswiderstand des beweglichen Elements 2 vermindert wird.
Gemäß der Erfindung ist der Walzenhalter 10 derart geführt, um einen vorbestimmen Pfad in dem Walzenzirkulationspfad mittels der Führungsabschnitte 11a, 12a, 13a und 20a aufrechtzuerhalten. Dementsprechend halten die durch den Walzenhalter 10 gehaltenen Walzen ebenso einen vorbestimmten Pfad ein, und somit kann das Auftreten einer Schrägstellung der Walzen 3 mit wesentlich größerer Zuverlässigkeit verhindert werden.
Gemäß einer sechsten Zielrichtung der Erfindung kann die Erfindung als Walzenverbindungselement gebildet sein. Das Walzenverbindungselement besitzt einen Walzenhalter 10 welcher Halter aufweist:
eine Vielzahl von Walzen 3, die derart angeordnet sind, dass die Rotationsachsen der Walzen parallel zueinander gebracht sind;
eine Vielzahl von Abstandhaltern 46, von denen jeder zwischen den Walzen 3 eingelegt ist und auf jeder Seite davon eine mit Vertiefungen versehene Oberfläche 49 besitzt, die zu der Geometrie der äußeren Umfangsfläche einer benachbarten Walze 3 passt; und
flexible Verbindungsabschnitte 47 zum miteinander verbinden der Abstandshalter 46, wobei die Walzen 3 derart gebildet sind, um eine Beziehung von näherungsweise 1,5 < L/Da < näherungsweise 3 zu erfüllen, wobei der Durchmesser der Walze 3 als Da definiert ist und die Länge der Walze 3 in einer Richtung der Rotationsachse davon als L angenommen ist.
Gemäß einer siebten Zielrichtung der Erfindung ist eine mit Vertiefungen versehene Oberfläche 49, die zu der Geometrie der äußeren Oberfläche jeder der Walzen 3 passt, auf beiden Seiten der Abstandshalter 46 gebildet.
Gemäß einer achten Zielrichtung der Erfindung nagen die Verbindungsabschnitte 47 seitlichen von den Endflächen der Walzen in Bezug auf die Richtung der Rotationsachsen hervor.
Nachfolgend wird eine ausführlichere Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gegeben.
8 und 9 zeigen Linearbewegungsführungsvorrichtungen, die als Wälzführungsvorrichtungen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dienen. 8 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Linearbewegungsführungsvorrichtung, und 9 stellt eine Seitenansicht einer zusammengesetzten Linearbewegungsführungsvorrichtung und eine Querschnittsansicht der Vorrichtung in einem Schnitt entlang einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung der Schiene bereit. Die Linearbewegungsführungsvorrichtung besitzt eine Schiene 1, die als sich linear erstreckende Schiene dient, und einen beweglichen Block 2, der als bewegliches Element dient, das beweglich mit der Schiene 1 über eine Vielzahl von Walzen 3, die als Wälzelemente wirken, verbunden ist.
Die Schiene 1 ist schmal und länglich, um ein rechteckiges Querschnittsprofil anzunehmen. Eine Rille 1a, die ein v-förmiges Querschnittsprofil besitzt, ist auf beiden Seitenflächen der Schiene 1 gebildet, um sich in Längsrichtung zu erstrecken. Wie in 9 dargestellt besitzt die Rille 1a Seitenflächen 1b, und eine Bodenfläche 1c. Die Wandflächen 1b, 1b der Rille 1a kreuzen einander unter einem Winkel von 90°. Hier werden obere und untere Wandflächen 1b als Walzenlaufflächen 1b, 1b verwendet, auf welchen die Walzen 3 wälzen sollen. Die Walzenlaufflächen 1b, 1b sind vertikal auf beiden Seiten der Schiene 1 vorgesehen; insgesamt sind vier Walzenlaufflächen 1b auf der Schiene 1 gebildet.
Der bewegliche Block 2 besitzt einen horizontalen Abschnitt 2a, der einer oberen Fläche der Schiene 1 gegenüberliegt, und Hülsenabschnitte 2b, die sich nach unten von entsprechenden Seiten der horizontalen Abschnitte 2a erstrecken und der rechten und linken Seitenfläche der Schiene 1 gegenüberliegen. Zwei Walzenzirkulationspfade, die vertikal in einer Reihe angeordnet sind, sind in jedem des rechten und linken Hülsenabschnitts 2b gebildet. Insgesamt sind vier Walzenzirkulationspfade gebildet (siehe 9).
Zunächst werden die Walzenzirkulationspfade beschrieben. Wie in 9 dargestellt, sind zwei Lastwalzenlaufflächen 4d, die vertikal in einer Reihe angeordnet sind, in jedem der Hülsenabschnitte 2b des beweglichen Blocks 2 gebildet. Ein zwischen den Lastwalzenlaufflächen 4d und den Walzenlaufflächen 1b definierter Raum bildet einen Lastbereich der Walzenzirkulationspfade.
Zwei Walzenstützpfade 7, die vertikal in einer Reihe angeordnet sind, sind in entsprechenden Hülsenabschnitten 2b derart gebildet, um unter einem vorbestimmten Abstand von und parallel zu den Lastwalzenlaufflächen 4d beabstandet zu sein. Die Walzenstützpfade 7 bilden einen nicht belasteten Bereich der Walzenzirkulationspfade.
U-förmige Umkehrpfade 8, welche die Lastwalzenlauffläche 4d, 4d mit beiden Enden der entsprechenden Walzenstützpfade 7 verbinden und die Walzen 3 zirkulieren sind in den entsprechenden Hülsenabschnitten 2b vorgesehen. Ein Umkehrpfad 8 verbindet die obere Lastwalzenlauffläche 4d mit dem unteren Walzenstützpfad 7, und der andere Umkehrpfad 8 verbindet die untere Lastwalzenlauffläche 4 mit dem oberen Walzenstützpfad 7. Somit besteht ein höhengleicher Übergang zwischen einem Paar von Umkehrpfaden 8. Die Umkehrpfade 8 bilden auch nicht belastete Bereiche der Walzenzirkulationspfade.
Ringförmige Walzenzirkulationspfade sind durch die Lastwalzenlaufflächen 4d, einem Paar der Umkehrpfade 8 und die Walzenstützenpfade 7 gebildet. Jeder der Walzenzirkulationspfade ist in einer einzelnen Ebene gebildet, und die Walzen 3 zirkulieren zweidimensional innerhalb jedem der Walzenzirkulationspfade. Eine Ebene, in welcher ein Walzenzirkulationspfad vorhanden ist, kreuzt unter einem rechten Winkel eine andere Ebene, in welcher ein anderer Walzenzirkulationspfad existiert. Hier ist ein Walzenzirkulationspfad innerhalb des anderen Walzenzirkulationspfades vorhanden.
Wie in 8 dargestellt, weist der bewegliche Block 2 auf ein Stahlblockelement 4, Kunststoff-Zirkulationspfad-bildende Elemente aus Kunststoff 11, 12, 13, 15a, 15b und 20, die in den Blockhauptkörper 4 aufzunehmen sind, und ein Paar von Seitenabdeckungen 5, die an den entsprechenden Endflächen des Hauptblockkörpers 4, der die Zirkulationspfad-bildenden Elemente aus Kunststoff 11, 12, 13, 15a, 15b und 20 darin aufgenommen hat, zu befestigen sind. Vorsprünge 4c, die zu der Geometrie der Rillen 1a passen, sind den entsprechenden Hülsenabschnitten 4b des Blockhauptkörpers 4 gebildet. Die zweiten Lastwalzenlaufflächen 4d, die als Lastwälzelement Laufabschnitte entsprechend zu den Wälzlaufflächen 1b dienen, sind auf jedem der Vorsprünge 4c gebildet (siehe 9). Zwei Lasttwalzenlaufflächen 4d sind in den entsprechend Hülsenabschnitten 4b des Blockhauptkörpers 4 gebildet; namentlich insgesamt vier Lastwalzenlaufflächen. In der vorliegenden Ausführungsform sind die zwei Walzenlaufflächen 1b und die zwei Lastwalzenlaufflächen 4d auf beiden Seiten des Blockhauptkörpers 4 gebildet. Die Anzahl der Walzenlaufflächen 1b und die Anzahl der Lastwalzenlaufflächen 4d können auf verschiedene Werte in Abhängigkeit vom Typ der Linearbewegungsführungsvorrichtung eingestellt sein.
Die Zirkulationspfad-bildenden Elemente aus Kunststoff weisen alle Elemente 11, 12 und 13 auf, die sich entlang seitlicher Kanten der entsprechenden Lastwalzenlaufflächen 4d erstrecken und das Entfernen der Walzen 3 aus den Lastwalzenlaufflächen 4d verhindern, wenn der bewegliche Block 2 von der Schiene 1 entfernt wird; Stützpfadsbildungselemente 14 zum Zurückführen der Walzen 3; und Innenradiusführungsabschnitts-bildende Elemente 15a und 15b zum Bilden von Innenradiusführungsabschnitten der Umkehrpfade 8. Die Halteelemente 11, 12, 13, die Stützpfads-bildenden Elemente 14, ein Paar der Innenradiusführungsabschnitts-bildenden Elemente 15a, und ein Paar der Innenradiusführungsabschnittsbildenden Elemente 15b sind aus Harz getrennt von dem Blockhauptkörper 4 gebildet. Sie sind in den Hauptkörper 4 eingeschlossen.
Wie in 9 dargestellt, sind die Halteelemente in erste Halteelemente 11 zum Halten unterer Abschnitte der unteren Walzen 3 und untere Abschnitte der oberen Walzen 3; und dritte Halteelemente 13 zum Halten oberer Abschnitte der oberen Walzen 3 aufgeteilt. Diese Halteelemente wirken als Flansche zum Führen der Walzen 3 in axialer Richtung.
Wie in 8 dargestellt, sind die ersten Halteelemente 11 aus langen, dünnen Kunststoffformprodukten gebildet. Mittels des Einschließens der ersten Halteelemente 11 in dem Blockhauptkörper 4 sind Führungsrillen 11a (siehe 9) gebildet, die als Führungsabschnitte zum Führen eines Verbindungsriemens des Rollenhalters 10 dienen, was später zu beschreiben ist. Als Ergebnis daraus, dass die ersten Halteelemente 11 zwischen dem Paar von Seitenabdeckungen 5 eingelegt sind, sind die ersten Halteelemente 11 an dem beweglichen Block 2 befestigt, während beide Enden gelagert sind.
Die zweiten Halteelemente 12 sind aus langen, dünnen Kunststoffformprodukten gebildet. Führungsrillen 12a (siehe 9) sind auf beiden Seiten jedes zweiten Halteelements 12 zum Führen des Verbindungsriemens des Rollenhalters 10 gebildet. Als Ergebnis daraus, dass die zweiten Halteelemente 12 zwischen dem Paar von Seitenabdeckungen 5 eingelegt sind, sind die zweiten Halteelemente 5 an dem beweglichen Block 2 befestigt, während beide Enden gelagert sind.
Die dritten Halteelemente 13 sind aus langen, dünnen Kunststoffformprodukten gebildet. Mittels Einschließens der dritten Halteelemente 13 in den Blockhauptkörper 4 sind Führungsrillen 13a (siehe 9) gebildet, die als Führungsabschnitte zum Führen eines Verbindungsriemens des Rollenhalters 10 dienen, was später zu beschreiben ist. Als Ergebnis daraus, dass die dritten Halteelemente 13 zwischen dem Paar von Seitenabdeckungen 5 eingelegt sind, sind die dritten Halteelemente 13 an dem beweglichen Block 2 befestigt, während beide Enden gelagert sind, wie in dem Fall der ersten Halteelemente 11.
Jede dieser Stützpfad-bildenden Elemente 14 ist aus halbrohrförmigen Elementen 14a, 14b gebildet, die durch Trennen eines Rohres in zwei Teile in der Richtung der Rotationsachse gebildet sind. Jedes der halbrohrförmigen Elemente 14a, 14b besitzt eine Rille 20, die zu der Geometrie der Walzen 3 sich in Längsrichtung erstreckend passt; eine Führungsrille 20a (siehe 9), die als Führungsabschnitt zum Führen des Verbindungsriemens des Walzenhalters 10 dient; und ein Flansch 19, der sich in Längsrichtung entlang beiden Seiten der Rille 20 erstreckt. Die Walzenstützpfade 7 sind durch die Stützpfad-bildenden Elemente 14 gebildet.
Die Innenradiusführungsabschnitt-bildenden Elemente 15a sind in zwei Teile in Längsrichtung der Schiene 1 geteilt. Mittels Zusammensetzens der zwei Innenradiusführungsabschnittbildenden Elemente 15a wird ein Umkehrpfad der höhengleichen Verbindung gebildet. Weiterhin ist eine Führungsrille, die als Führungsabschnitt zum Führen des Verbindungsriemens des Walzenhalters 10 dient, in dem Umkehrpfad gebildet. Ein Innenradiusführungsabschnitt 21 für einen innenradiusseitigen Walzenzirkulationspfad ist in einem geteilten Element 15a gebildet, das dem beweglichen Block 2 (d. h. dem inneren) zugewandt ist. Der Innenradiusführungsabschnitt 21 ist in der Form eines im wesentlichen halbkreisförmigen Bogens gebildet. Ein Außenradiusführungsabschnitt 31 für den innenradiusseitigen Walzenzirkulationspfad und ein Innenradiusführungsabschnitt 32 für den außenradiusseitigen Walzenzirkulationspfad sind in einem geteilten Element 15b, das der Seitenabdeckung 5 (d. h. dem Äußeren) zugewandt ist.
Der innenradiusseitige Führungsabschnitt 32 und der außenradiusseitige Führungsabschnitt 31 sind in der Form eines im wesentlichen halbkreisförmigen Bogens gebildet.
Jede der Seitenabdeckungen 5 ist im Querschnittsprofil an den Blockhauptkörper 4 angepasst. Die Seitenabdeckung 5 besitzt einen horizontalen Querschnitt 5a und ein Paar von Hülsenabschnitten 5b. Die Außenradiusführungsabschnitte 36 für die außenradiusseitigen Walzenzirkulationspfade sind in den Hülsen 5b gebildet. Weiterhin sind die Innenradiusführungs-bildenden Elemente 15a, 15b, die zusammen kombiniert sind, an die entsprechenden Hülsen 5d angepasst.
Wie in 8 dargestellt, sind die Seitenabdeckungen 5 an den entsprechenden längsseitigen Enden des Blockhauptkörpers 4 befestigt. Bolzen sind in Bolzeneinfügelöchern, die in den Seitenabdeckungen 5 gebildet, eingefügt, und die Bolzen sind in Schraubeneingriff mit Schraubenlöchern, die in den Endflächen des Blockhauptkörpers 4 gebildet sind, wodurch die Seitenabdeckungen 5 an den Blockhauptkörper 4 befestigt sind. Daraus ergibt sich, dass die Innenradiusführungsabschnitte 15a, 15b an dem Blockhauptkörper 4 befestigt sind. Weiterhin ist eine dekorative Platte 38 an dem äußeren jeder der Seitenabdeckungen 5 befestigt.
10A und 10B zeigen die Walzen 3, die durch die Walzenzirkulationspfade zirkulieren. 10A zeigt die Walzen 3, die durch den belasteten Bereich rotieren, der zwischen der Walzenlauffläche 1b der Schiene 1 und dem beweglichen Block 2 definiert ist; und 10B zeigt die Walzen 3, die sich durch den Stützpfad bewegen, der als nicht belasteter Bereich dient.
Wie in 10A dargestellt, ist der Walzenzirkulationspfad in dem Lastbereich derart gebildet, um ein rechteckiges Querschnittsprofil anzunehmen, das zu dem Querschnittsprofil der Walze 3 passt. Führungsflansche 41 sind in dem beweglichen Block 2 mittels der Halteelemente 11, 12 und 13 zum Führen der Endflächen der Walzen 3 gebildet, die in der Richtung der Rotationsachse davon angeordnet sind. Ein Abstand L + ΔL zwischen den Flanschen 41 ist derart eingestellt, um etwas länger zu sein als die Länge L der Walzen 3, die in der Richtung der Rotationsachse davon derart platziert sind, dass ein Axialspalt ΔL entsteht. Hier ist ξ = ΔL/L derart eingestellt, um in einem Bereich von beispielsweise 0,02 bis 0,07 zu liegen. Führungsrillen 11a, 12a und 13a sind in den entsprechenden Flanschen 41 zum Führen eines Paars von Verbindungsriemen des Walzenhalters 10 gebildet, was später zu beschreiben ist.
Wie in 10B dargestellt, ist der Walzenzirkulationspfad in den nicht belasteten Bereich ebenso derart gebildet, um ein rechteckiges Querschnittsprofil anzunehmen, das zu dem Querschnittsprofil der Walze 3 passt. Führungsflansche 43 sind in dem beweglichen Block 2 von den Stützpfad-bildenden Elementen 14 zum Führen der Endflächen der Walzen 3 gebildet, angeordnet in der Richtung einer Rotationsachse davon. Ein Abstand L + ΔL zwischen den Flanschen 43 ist derart eingestellt, um etwas länger zu sein als die Länge L der Walze 3, die in der Richtung einer Rotationsachse davon derart angeordnet ist, dass dort ein Axialspalt ΔL entsteht. Führungsrillen 20a zum Führen eiens Paares von Verbindungsriemen des Walzenhalters 10, wie später beschrieben, sind in den entsprechenden Flanschen 43 gebildet. Eine Abmessung zwischen der Innenradiusführungsfläche 51 und der Außenradiusführungsfläche 52 des Walzenzirkulationspfades im nicht belasteten Bereich ist derart eingestellt, um etwas größer zu sein als der Durchmesser der Walze 3, so dass ein schmaler Spalt entsteht zwischen dem äußeren Umfang der Walze 3 und den Innenradius- und Außenradiusführungsflächen 51, 52.
11A und 11B zeigen ein Verhältnis des Durchmessers Da der Walze 3 zu der Länge L derselben. 11A zeigt die Walze 3 unter der Annahme L/Da gleich 1,5, und 11B zeigt die Walze 3 unter Annahme L/Da gleich 3. Das Verhältnis des Durchmessers Da der Walze 3 zu der Länge L der Walze 3 ist beliebig eingestellt, um innerhalb dieses Bereichs zu liegen.
In der vorliegenden Ausführungsform durch Einstellen des Verhältnisses auf näherungsweise 1,5 < L/Da, besitzt die Wälzführungsvorrichtung des Walzentyps eine größere grundlegende statische Belastungsbewertung Co als die Wälzführungsvorrichtung des Kugeltyps in vorstehend beschriebener Weise. Die Angemessenheit der Verwendung der Walze 3, d. h. eine Wirkung erhöhter Steifigkeit, wird erzielt. Wie in 12A dargestellt, wird der Durchmesser Da der Walze 3 größer als die Länge L derselben in der Richtung einer Rotationsachse mittels Einstellens des Verhältnisses der Walzenlänge zu dem Walzendurchmesser auf L/Da < näherungsweise 3. Wie oben erwähnt kann das Auftreten einer Schrägstellung und Ausfall verhindert werden, ohne Anwendung einer strengen Abmessungskontrolle des axialen Spalts ΔL. Wie in 12B dargestellt, falls das Verhältnis auf L/Da > 3 eingestellt ist, nehmen die Walzen 3 die Form einer Nadel an. Somit wird ein Schrägstellungswinkel α unvermeidlich ansteigen, sofern nicht die Abmessungen des Axialspalts ΔL streng kontrolliert werden.
13A bis 13C zeigen ein Walzenverbindungselement, das die Walzen 3 darin aufgenommen besitzt. 13A ist eine Draufsicht des Walzenverbindungselements. 13B ist eine Seitenansicht des Walzenverbindungselements, und 13C ist eine Frontansicht desselben. Die Walzen 3 sind miteinander verbunden in der Form einer Kette mittels der Walzenhalter 10. Ein Walzenverbindungselement ist in jedem der vier Walzenzirkulationspfade aufgenommen. Der Walzenhalter 10 ist integral durch die Abstandhalter 46 und die Verbindungsriemen 47 unter Verwendung der Verbindungsstücke 48 gebildet. Somit bildet der gesamte Walzenhalter 10 einen Streifen, der Enden besitzt. Um das Befestigen des Rollenhalters 10 an dem beweglichen Block 2 zu erleichtern sind vodere Enden 10a des Rollenhalters 10 abgerundet.
Die Abstandhalter 46 sind in der Form eines im wesentlichen rechtwinkligen Würfels gebildet. Mit Vertiefungen versehene Oberflächen 59, die zu der Geometrie des äußeren Umfangs der benachbarten Walzen 3 passen, sind in jedem der Abstandhalter 46 gebildet. Die mit Vertiefungen versehene Oberflächen 49 kommen in gleitbaren Kontakt mit den äußeren Umfangsflächen der Walzen 3. Die Breite des Abstandshalters 46 ist etwas kürzer ausgeführt als die Länge der Walze 3 in der Richtung einer Rotationsachse davon.
Das Paar von Verbindungsriemen 47 ist mit Seitenflächen 50 der entsprechenden Abstandhalter 46 in der Richtung der Rotationsachse der Walzen 3 verbunden. Die Verbindungsriemen 47 ragen seitlich von den Endflächen der Walzen 3 in Bezug auf die Richtung der Rotationsachsen hervor. Die Verbindungsrimen 47 sind innerhalb einer Ebene gelegen, welche die Rotationsachsen der Walzen 3 einschließt. Darüber hinaus sind die Verbindungsriemen 47 dünn ausgeführt, um flexibel in Übereinstimmung mit dem Walzenzirkulationspfad zu sein.
Wie in 13 dargestellt, stimmt die Breite W2 des Verbindungsstücks 48 in der Längsrichtung des Verbindungsriemens 47 mit dem geringsten Abstand zwischen den mit Vertiefungen versehenen Oberflächen 49 überein. Die Breite W3 des Verbindungsstücks 48 in der Richtung einer Rotationsachse der Walze 3 ist auf einen solchen Wert eingestellt, dass die Abstandhalter 46 sich gegenüber den Verbindungsriemen 47 neigen können. Wie in 13C dargestellt, ist eine Verstärkungsrippe 53 in jedem der Verbindungsstücke 48 gebildet. Die Verstärkungsrippen 53 verhindern, dass sich die Verbindungsriemen 47 in einer Richtung 2 in Bezug auf die Abstandshalter 46 senkrecht zu der Ebene bewegen, welche die Rotationsachse der Walzen 3 einschließt. Umgekehrt verhindern die Verstärkungsrippen 53, dass die Abstandhalter 46 und, durch Ausdehnung, die Walzen 3 sich in Richtung (2) senkrecht zu der Ebene, welche die Rotationsachsen der Walzen 3 einschließt, und in Richtung (1) gegenüber den Verbindungsriemen 47 bewegen. Die Verbindungsriemen 47 sind durch die Führungsrille derart geführt, um sich entlang eines vorbestimmten Pfades zu bewegen. Somit können die Walzen 3 entlang eines vorbestimmten Pfades ohne Ausfall bewegt werden, mittels Verhinderns, dass die Walzen 3 sich in einer Richtung (2) gegenüber den Verbindungsriemen 47 bewegen.
Da der Walzenhalter 10 die Walzen 3 in eine vorbestimmte Position ausrichtet kann das Auftreten einer Schrägstellung der Walzen 3 verhindert werden. Selbst wenn eine Schrägstellung entstanden ist kann die Schrägstellung der Walzen 3 derart korrigiert werden, dass die Walzen 3 erneut vorbestimmte Rotationsachsen einnehmen, mittels der elastischen Rückstellkraft des Paares von Verbindungsriemen 47. Somit besitzt der Walzenhalter 10 die Wirkung des Ausrichtens der Walzen 3 in eine vorbestimmte Position und die Wirkung des Verhinderns der Akkumulation einer Schrägstellung der Walzen 3. Weiterhin kann der Schrägstellungswinkel vermindert werden mittels des Einstellens des Verhältnisses des Walzendurchmessers zur Walzenlänge auf L/Da < näherungsweise 3. Dementsprechend in Zusammenwirken der Wirkungen des Walzenhalters 10, der die Walzen 3 in eine vorbestimmte Position ausrichtet und die Akkumulation der Schrägstellung verhindert, kann eine Schrägstellung der Rollen ohne Ausfall verhindert werden. Da der Rollenhalter 10 durch die Führungsrillen 11a, 12a, 13a und 20a derart geführt ist, um einen vorbestimmten Pfad in dem Walzenzirkulationspfad aufrecht zu erhalten. Somit halten die Walzen 3, die durch den Walzenhalter 10 gehalten sind, auch einen vorbestimmten Pfad ein, und die Walzen 3 können geeigneter ausgerichtet werden.
Obwohl die vorstehende Ausführungsform die Wälzführungsvorrichtung als Linearbewegungswälzführungsvorrichtung zum Führen einer Linearbewegung angewendet hat, ist die Erfindung nicht auf Linearbewegung begrenzt. Ebenso kann eine Kurvenbewegungsführungsvorrichtung zum Führen einer gekrümmten Bewegung angewendet werden. Alternativ kann ebenso eine sogenannte Walzentyp-Wälzführungsvorrichtung angewendet werden, die nicht mit einem Halter ausgestattet ist.
Wie beschrieben worden ist, wird mittels des Einstellens eines Verhältnisses der Walzenlänge zum Walzendurchmesser auf einen Wert von näherungsweise 1,5 < L/Da die grundlegende statische Belastungsbewertung Co der Wälzführungsvorrichtung des Walzentyps größer als diejenige der Wälzführungsvorrichtung des Kugeltyps, wenn die Teile der Vorrichtungen vom selben Modell sind. Somit wird die Eignung der Verwendung von Walzen, d. h. eine Erhöhung der Steifigkeit der Walzen, erzielt. Mittels Einstellens des Verhältnisses auf einen Wert von L/Da < näherungsweise 3, kann das Auftreten einer Schrägstellung ohne Ausfall verhindert werden, ohne Anwenden einer strengen Abmessungskontrolle des Axialspalts ΔL. Somit kann das Auftreten einer Schrägstellung von Rollen und eine Erhöhung der Steifigkeit ohne Ausfall erzielt werden.
Der Walzenhalter richtet die Walzen in eine vorbestimmte Position aus und verhindert das Auftreten einer Schrägstellung der Walzen. Selbst wenn eine Schrägstellung aufgetreten ist, kann die Schrägstellung der Walzen derart korrigiert werden, dass die Walzen wieder ihre vorbestimmten Rotationsachsen einnehmen, mittels der elastischen Rückstellkraft der Verbindungsabschnitte. Somit besitzt der Walzenhalter die Wirkung des Ausrichtens der Walzen in eine vorbestimmte Position und die Wirkung des Verhinderns der Akkumulation der Schrägstellung der Walzen. Weiterhin kann ein Schrägstellungswinkel vermindert werden mittels des Einstellens des Verhältnisses des Walzendurchmessers zur Walzenlänge auf L/Da < näherungsweise 3. Dementsprechend kann in Zusammenwirkung mit den dargelegten Wirkungen des Walzenhalters eine Schrägstellung der Walzen ohne Ausfall verhindert werden.

Claims

Wälzführungsvorrichtung, die aufweist: eine Laufringwelle (1), die Walzenlaufringflächen (1b) besitzt, ein bewegliches Element (2), das Walzenzirkulationspfade besitzt, die Lastwalzenlaufringflächen (4d) entsprechend den jeweiligen Walzenlaufringflächen (1b) einschließen und an der Laufringwelle (1) in relativ beweglicher Weise befestigt sind; und eine Vielzahl von Walzen (3), die in den Walzenzirkulationspfaden angeordnet und aufgenommen sind und in Assoziation mit einer Bewegung der beweglichen Elemente (2) gegenüber der Laufringwelle (1) zirkulieren, worin die Walzen (3) derart gebildet sind, um ein Verhältnis von etwa 1,5 < L/Da < etwa 3 zu erfüllen, wobei der Durchmesser der Walze (3) als Da definiert ist und die Länge der Walze (3) entlang einer Richtung einer Rotationsachse als L angenommen ist, und wobei ein Verhältnis von ΔL/L in einem Bereich von 0,02 bis 0,07 liegt, wobei ΔL die Gesamtlänge eines Axialspaltes zwischen der Walze (3) und einer Begrenzung des Walzenzirkulationspfades festlegt.
Wälzführungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Vielzahl von Walzen (3) derart angeordnet ist, dass die Rotationsachsen der Walzen (3) parallel zueinander gebracht sind; die Wälzführungsvorrichtung besitzt einen Walzenhalter (10) zum rotierbaren und gleitbaren Halten der Vielzahl von Walzen (3); und der Walzenhalter besitzt eine Vielzahl von Abstandhaltern (46), die jeweils zwischen den Walzen eingelegt sind, und flexible Verbindungsabschnitte (47) zum gegenseitigen Verbinden der Abstandhalter (46).
Wälzführungsvorrichtung nach Anspruch 2, worin eine mit Vertiefungen versehene Oberfläche (49), die zu der Geometrie der äußeren Oberfläche jeder der Walzen (3) passt, auf beiden Seiten der Abstandhalter (46) gebildet ist.
Wälzführungsvorrichtung nach Anspruch 2, worin die Verbindungsabschnitte (47) seitlich von den Endflächen der Walzen (3) in Bezug auf die Richtung der Rotationsachsen herausragen.
Wälzführungsvorrichtung nach Anspruch 2, worin Führungsabschnitte (11a; 12a; 13a; 20a) entlang der Walzenzirkulationspfade des beweglichen Elements gebildet sind.
Walzenverbindungselement, das aufweist: einen Walzenhalter (10), der einschließt: eine Vielzahl von Walzen (3), die derart angeordnet sind, dass die Rotationsachsen der Walzen parallel zueinander gebracht sind; einen Walzenhalter, der eine Vielzahl von Abstandhaltern (46) besitzt, die jeweils zwischen den Walzen (3) eingelegt sind, und flexible Verbindungsabschnitte (47) zum gegenseitigen Verbinden der Abstandhalter (46), worin die Walzen (3) derart gebildet sind, um eine Beziehung von etwa 1,5 < L/Da < etwa 3 zu erfüllen, wobei der Durchmesser der Walzen (3) als Da definiert ist und die Länge der Walzen (3) in einer Richtung der Rotationsachse davon als L angenommen ist, und wobei ein Verhältnis von ΔL/L in einem Bereich von 0,02 bis 0,07 liegt, wobei ΔL die Gesamtlänge eines Axialspaltes zwischen der Walze (3) und einer Begrenzung eines Walzenzirkulationspfades bei Anordnung des Walzenverbindungselements in einer Wälzführungsvorrichtung festlegt.
Walzenverbindungselement nach Anspruch 6, worin eine mit Vertiefungen versehene Oberfläche (49), die zu der Geometrie der äußeren Oberfläche jeder der Walzen (3) passt, auf beiden Seiten der Abstandhalter (46) gebildet ist.
Walzenverbindungselement nach Anspruch 6, worin die Verbindungsabschnitte (47) seitlich von den Endflächen der Walzen (3) in Bezug auf die Richtung der Rotationsachsen herausragen.