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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine lineare Führungseinrichtung
für die
Verwendung in einer industriellen Maschine, wobei eine Laufrille
insbesondere durch einen Walzvorgang ausgebildet wird, sowie ein
Verfahren zum Entwerfen oder Ausbilden der Laufrille.
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Es ist eine lineare Führungseinrichtung
mit einer sich in der Axialrichtung erstreckenden Führungsschiene
bekannt, wobei weiterhin ein Schieber auf der Führungsschiene derart angebracht
ist, dass er sich in der Axialrichtung bewegen kann. Lineare Laufrillen,
die sich in der Axialrichtung erstrecken, sind jeweils in beiden
Seitenoberflächenteilen
der Führungsschiene
ausgebildet. Lineare Laufrillen, die jeweils gegenüber den Laufrillen
der Führungsschiene
angeordnet sind, sind in den Innenoberflächenteilen der beiden Mantelteile
des Schiebers ausgebildet.
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Die Laufrillen der Schiene und des
Schiebers werden gewöhnlich
endbearbeitet, indem ein Schleifprozess als Endbearbeitungsschritt
durchgeführt
wird, nachdem die Materialien durch die Durchführung eines Ziehprozesses bearbeitet
wurden. Der Schleifprozess ist jedoch problematisch, weil die Verarbeitungszeit
lang ist und weil die Verarbeitungskosten hoch sind.
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JP-A-2001-227539 gibt ein Verfahren
zum Ausbilden der Laufrillen an, wobei zur Überwindung der oben genannten Probleme
Walztechniken für
die Ausbildung einer linearen Rille angegeben werden. Dieses Verfahren
verwendet Drehformen mit vorstehenden Arbeitsteilen, die auf dem
Umfangsteil der Drehformen vorgesehen sind, wobei die Form jedes
vorstehenden Arbeitsteils der Form einer entsprechenden Laufrille
entspricht. In Übereinstimmung
mit diesem Verfahren werden die Laufrillen ausgebildet, indem die
vorstehenden Arbeitsteile von beiden Seiten in ein Schienenrohmaterial
gedrückt
werden.
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Wenn jedoch die Laufrillen durch
Walzen ausgebildet werden, weist die Form jeder auf ein Schienenrohmaterial übertragenen
Laufrille einen Fehler auf, weil eine Rückfederung in Bezug auf die
durch die Drehform ausgebildete Form gegeben ist. Die Form der Rillen
wird weiterhin durch eine Wärmebehandlung
verändert.
Derartige Fehler und Abweichungen nehmen mit der Bearbeitungsgröße zu (wodurch
die Verarbeitungskosten erhöht
werden).
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Wenn derartige Fehler und Abweichungen
in der Form der Laufrille auftreten, weist der Kontaktwinkel zwischen
der Laufrille und einem Rollelement keinen zielgerichteten Wert
auf. Dies beeinträchtigt
die Lastkapazität
der linearen Führungseinrichtung
und hat eine Reduktion der Steifigkeit derselben zur Folge, was
zu einer Verkürzung
der Lebenszeit führt.
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Wenn die Bearbeitungsgröße reduziert
wird, d.h. wenn die Tiefe der Laufrille geringer gewählt wird, um
den Fehler zu reduzieren, wird eine Kontaktellipse in einem Kontaktteil
zwischen der Laufrille und dem Rollelement in der Mitte gebrochen.
Folglich wird der Kontaktoberflächendruck
lokal übermäßig groß. Dies
hat einen frühzeitigen
Ausfall der Vorrichtung zur Folge.
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Die vorliegende Erfindung nimmt auf
die oben geschilderten Umstände
Bezug. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine lineare Führungseinrichtung,
die die Verarbeitungsgenauigkeit sicherstellen kann, die erforderlich
ist, um eine Lagerfunktion bei der Ausbildung von Laufrillen in
einer Führungsschiene
und in einem Schieber mittels eines Walzvorgangs zufriedenstellend
vorzusehen, und eine praktisch ausreichende Lastkapazität aufweist,
sowie weiterhin ein Verfahren zum Entwerfen oder Ausbilden von Laufrillen
in einer derartigen linearen Führungseinrichtung
anzugeben.
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Um die vorstehend genannte Aufgabe
zu erfüllen,
ist gemäß einem
Aspekt der Erfindung eine lineare Führungseinrichtung angegeben,
mit einer Führungsschiene,
die sich in einer Axialrichtung erstreckt und eine erste Laufschiene
aufweist, die sich ebenfalls in der Axialrichtung erstreckt, und
mit einem Schieber, der eine zweite Laufrille gegenüber der
ersten Laufrille der Führungsschiene
aufweist und durch die Führungsschiene derart
gehalten wird, dass er entlang der Axialrichtung durch das Rollen
einer großen
Anzahl von Rollelementen bewegt werden kann, die zwischen der ersten
und der zweiten Laufrille angeordnet sind. Die erste Laufrille der
Führungsschiene
und/oder die zweite Laufrille des Schiebers werden durch Walzen
ausgebildet. Ein Kugeldurchmesserverhältnis (Dg/Dw), das durch das
Dividieren der Tiefe Dg der durch Walzen ausgebildeten Laufrille
durch den Durchmesser Dw der Rollelemente erhalten wird, liegt im
Bereich zwischen 0,26 und 0,45.
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Gemäß einem anderen Aspekt der
Erfindung wird ein Verfahren zum Entwerfen der Laufrillen einer Führungsschiene
und/oder eines Schiebers einer linearen Führungseinrichtung angegeben,
die durch Walzen unter Verwendung einer Drehform mit einem vorstehenden
Arbeitsteil ausgebildet werden, dessen Form der Form der Laufrille
für das
Rollen von Rollelementen entspricht. In Übereinstimmung mit diesem Verfahren
wird die Tiefe der zu walzenden Laufrille mit einem Wert gesetzt,
der derart bestimmt wird, dass ein durch das Walzen verursachter
Fehler in der Form der Laufrille toleriert wird.
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Gemäß einer Ausführungsform
dieses Verfahrens wird die Tiefe Dg der zu walzenden Laufrille derart gesetzt,
dass das Kugeldurchmesserverhältnis
(Dg/Dw), das durch das Dividieren der Tiefe Dg durch den Durchmesser
Dw der Rollelemente erhalten wird, im Bereich von 0,26 bis 0,45
liegt.
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Wenn wie oben beschrieben gemäß der Erfindung
bei den durch Walzen ausgebildeten Laufrillen der Führungsschiene
und des Schiebers angenommen wird, dass Dg die Tiefe der durch Walzen
ausgebildeten Laufrillen ist und Dw der Durchmesser des Rollelements
ist, dann wird das Kugeldurchmesserverhältnis (Dw/Dg), das einen durch
das Dividieren der Rillentiefe Dg durch den Durchmesser Dw des Rollelements
erhaltenen Wert aufweist, innerhalb eines Bereichs von 0,26 bis
0,45 gesetzt.
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Also auch wenn die Walzgröße groß ist, wird
ein Fehler in der Form der Rille auf einen bestimmten Bereich beschränkt, indem
der Wert der Tiefe der Rille derart gesetzt wird, dass das Kugeldurchmesserverhältnis gleich
oder kleiner als 0,45 ist. Wenn andererseits die Tiefe der Rille
klein ist, wird eine für
die praktische Nutzung ausreichende Lastkapazität realisiert, indem der Wert
der Tiefe der Rille derart gesetzt wird, dass das Kugeldurchmesserverhältnis gleich
oder größer als
0,26 ist.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht der Konfiguration einer linearen Führungseinrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der Konfiguration eines Schiebers
der linearen Führungseinrichtung.
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3 ist
eine Schnittansicht der linearen Führungseinrichtung entlang der
Richtung der Pfeile A-A von 1.
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4A ist
eine schematische Seitenansicht eines primären Teils einer Walzvorrichtung
für die
Schienenlaufrillen.
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4B ist
eine schematische Ansicht von vorne des primären Teils der Walzvorrichtung
für die
Schienenlaufrillen.
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5 ist
eine Ansicht, die die Tiefe der durch den Walzvorgang ausgebildeten
Schienenrille erläutert.
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6 ist
ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen dem Kugeldurchmesserverhältnis und dem
Kontaktwinkelfehler zeigt.
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7 ist
ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen dem Kugeldurchmesserverhältnis und
einem maximalen Kontaktoberflächendruck
zeigt.
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform
der Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht der Konfiguration einer linearen Führungseinrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. 2 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der Konfiguration eines Schiebers
der linearen Führungseinrichtung. 3 ist eine Schnittansicht
der linearen Führungseinrichtung entlang
der Richtung der Pfeile A-A von 1.
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Die lineare Führungseinrichtung weist eine
Führungsschiene 1 auf,
die sich in der Axialrichtung erstreckt, wobei ein Schieber 20 derart
auf der Führungsschiene
angebracht ist, dass er sich in der Axialrichtung bewegen kann.
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Die Führungsschiene 1 ist
ein balkenähnliches
Element mit einem beinahe quadratischen Querschnitt. Sich in der
Axialrichtung erstreckende lineare Laufrillen 3 sind jeweils
in beiden Seitenoberflächenteilen
der Führungsschiene 1 ausgebildet.
Die Laufrillen 3 sind durch einen Walzvorgang ausgebildet.
Die Tiefe jeder der Laufrillen 3 weist einen Wert auf,
der derart gewählt
ist, dass der Wert des Kugeldurchmesserverhältnisses im Bereich zwischen
0,26 und 0,45 liegt. Dies wird weiter unten ausführlicher erläutert.
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Weiterhin weist der Schieber 20 einen
Schieberkörper 20A sowie
Endkappen (d.h. Rollelement-Zirkulationskomponenten) 50 auf,
die an beiden Endoberflächen
des Schieberkörpers 20A befestigt
sind.
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Der Schieberkörper 20A weist einen
annähernd
U-förmigen
Querschnitt auf. Lineare Laufrillen 25 sind jeweils gegenüber den
Laufrillen 3 in den Innenoberflächenteilen der Mantelteile
21 des
Schieberkörpers 20A ausgebildet.
Außerdem
sind Schraublöcher 22 in
beiden Oberflächenteilen
der Mantelteile 21 des Schieberkörpers 20A ausgebildet.
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Die Laufrillen 25 des Schieberkörpers 20A und
die Laufrillen 3 der Führungsschiene 1 bilden
gemeinsam Rillen, in denen Kugeln B als Rollelemente rollen können. Ein
Kontaktwinkel α zwischen
der Kugel B und den Laufrillen 25 des Schieberkörpers 25 sowie
den Laufrillen 3 der Führungsschiene 1 ist
mit 45° gesetzt, sodass
die Werte der Lastkapazität
jeweils in Entsprechung zu vier Richtungen – nach oben, nach unten, nach rechts
und nach links – zueinander
gleich sind. Jede der Laufrillen 25 und 3 ist
mit einem v-förmigen
Querschnitt ausgebildet, d.h. mit einem Querschnitt, der wie ein
gotischer Bogen geformt ist. Zum Beispiel werden die Laufrillen 25 endbearbeitet,
indem ein Schleifprozess durchgeführt wird.
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Ein Rillenabschnitt 23 verläuft in der
Axialrichtung durch den oberen Oberflächenteil des Schieberkörpers 20A.
Die untere Oberfläche
des Rillenabschnitts ist eine flache horizontale Oberfläche. Der
Querschnitt eines zwischen der unteren Oberfläche und beiden Innenseitenflächen des
Rillenabschnitts 23 vorgesehenen Teils weist eine Form
auf, die der Form eines abgeschrägten
Querschnitts der Kugel B entspricht. Ein Trennglied 30,
das ein längliches
Glied mit einem quadratischen Querschnitt ist, ist annähernd am
zentralen Teil des Rillenabschnitts 23 angeordnet. Schraublöcher 32 sind
koaxial z.B. jeweils in beiden Endoberflächenteilen des Trennglieds 30 ausgebildet.
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Zwei Reihen von Rollelementdurchgängen 24 in
Entsprechung zu den Laufrillen 3 und 25 sind auf
beiden Seiten des Trennglieds 30 auf dem Rillenabschnitt 23 ausgebildet,
indem ein derartiges Trennglied 30 an dem zentralen Teil
des Rillenabschnitts 23 platziert wird.
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Jede der Endkappen 50 weist
einen annähernd
U-förmigen
Querschnitt auf, der dem Gleiterkörper 20A ähnlich ist.
In jeder der Endkappen 50 sind Rollelement-Zirkulationsabschnitte 60,
die jeweils eine assoziierte Laufrille 3 und 25 mit
einem assoziierten Rollelementdurchgang 24 verbinden, derart
ausgebildet, dass sie sich gekrümmt
nach oben und nach unten erstrecken. Außerdem sind in jeder der Endkappen 50 Schraubeneinstecklöcher 51 an
Positionen ausgebildet, die jeweils einem Schraubenloch des Trennglieds 30 und
den Schraubenlöchern 22 des
Schieberkörpers 20A entsprechen.
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Derartige Endkappen 50 sind
an beiden Endteilen des Schieberkörpers 20A angeordnet
und sind an beiden Endoberflächen
des Schieberkörpers 20A mittels
Schrauben 12 befestigt, die durch die Schraubeneinstecklöcher 51 der
Endkappe 50 in die Schraubenlöcher 22 und 32 eingesteckt
werden.
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Nachdem die Endkappen 50 an
beiden Endoberflächen
des Schieberkörpers 20A befestigt
wurden, wird der Rillenabschnitt 23 (d.h. die Rollelementdurchgänge 24)
des Schieberkörpers 20A mit
einer Bedeckung (d.h. einem Austrittverhinderungsglied) 40 bedeckt.
Die Bedeckung 40 ist annähernd rechteckig geformt und
erstreckt sich derart, dass es etwas länger als die Axiallänge des
Schiebers 20 ist. Beide Endteile der Bedeckung sind mit annähernd 90° nach unten
gebogen. Zwei Befestigungslöcher 41 sind
in jedem der gebogenen Teile ausgebildet. Die Befestigungslöcher 41 sind
in Vorsprünge 53 gepasst,
die auf jeder der Außenflächen der
Endkappen 50 in Entsprechung zu den Befestigungslöchern 41 ausgebildet
sind. Folglich ist die Bedeckung 40 entfernbar an der oberen
Oberfläche
des Schiebers 20 befestigt.
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Die Laufrillen 3 und 25,
die durch das Anbringen eines derartigen Schiebers 20 auf
der Führungsschiene 1 einander
gegenüber
ausgebildet sind, sind miteinander durch die Rollelementdurchgänge 24 des
Schieberkörpers 20A und
die Rollelement-Zirkulationsabschnitte 60 der Endkappen 50 verbunden.
Auf diese Weise wird ein endlos zirkulierender Laufpfad gebildet.
Viele Kugeln B sind in diesen endlosen Zirkulationspfad derart geladen,
dass sie dort rollen können.
Folglich kann sich der Schieber 20 entlang der Axialrichtung
auf der Führungsschiene 1 durch
das Rollen der Kugeln B bewegen.
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Im Folgenden wird die Ausbildung
der Laufrillen 3 der Führungsschiene 1 mittels
eines Walzvorgangs beschrieben.
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4A und 4B sind schematische Ansichten
einer Walzvorrichtung zum Ausbilden der Laufrillen 3 der Führungsscheine 1 in
einem Walzvorgang. 4A ist
eine Seitenansicht, die die Walzvorrichtung für die Schienenlaufrillen zeigt. 4B ist eine entsprechende
Vorderansicht. Zwei Drehformen 110 für den Walzvorgang sind derart
vorgesehen, dass sie einander zugewandt sind und dazwischen ein
Werkstück
W aufnehmen können,
das ein Rohmaterial für
die Führungsschiene 1 ist.
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Jede der Drehformen 110 ist
eine scheibenartige Drehform, die derart angeordnet ist, dass die
Richtung der Drehachse senkrecht zu der Axialrichtung des Werkstücks W ist.
Die Form der äußeren Umfangsfläche (d.h.
die Rillenverarbeitungsfläche)
jeder Form weist eine konvexe Form auf, die der Form der in der
Führungsschiene 1 auszubildenden
Laufrillen 3 entspricht. Konkret ist jede der Formen wie
ein konvexer gotischer Bogen geformt und bildet einen vorstehenden
Arbeitsteil T.
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Ein Formdrehmotor 111, der
als Antriebsmechanismus dient, ist mit jeder der Drehformen 110 verbunden.
Die Drehformen 110 werden durch diesen Motor 111 über ein
Band 112 angetrieben, sodass sie sich drehen (die Drehformen 110 sind
also aktive Formen). Die Vorrichtung weist einen Bewegungsdruckmechanismus (nicht
gezeigt) auf, um die Drehformen 110 gegen das Werkstück M zu
drücken,
indem die Drehformen 110 zusammen mit den Motoren 111 in
der Richtung des Pfeils B wie in der Zeichnung angegeben zu dem
Werkstück
W bewegt werden.
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Die durch den Bewegungsdruckmechanismus
zu einer Druckposition geführten
Drehformen 110 werden positioniert, indem sie gegen einen
Stopper (nicht gezeigt) stoßen
oder indem sie einen bekannten hydraulischen Positionierungs- und
Zuführmechanismus
des NC- oder BS-Antriebstyps aufweisen.
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Die Vorrichtung umfasst weiterhin
eine Positionierungs- und
Stützeinrichtung 113 von
zum Beispiel dem hydraulischen oder fixen Typ, die das Werkstück W von
beiden Seiten an einer Verarbeitungsposition hält und stützt, um die Position des Werkstücks W in
der Richtung des Pfeils X (d.h. in einer Richtung, die gegenüber der
Richtung, in der die Formen einander gegenüberstehen, um 90° verschoben
ist) während
des Ausbildens der Rillen zu stabilisieren.
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Eine derartige Walzvorrichtung bildet
die Laufrillen 3 der Führungsschiene
wie folgt aus.
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Vor der Verarbeitung wird das Werkstück W vorläufig derart
geglüht,
dass es eine Härte
von HRC 20 oder weniger aufeist. Weil eine dünne entkohlte
Schicht auf der Oberfläche
des Werkstücks
W vorhanden ist, kann bei einem Walzen des Werkstücks W ohne
Entfernung der entkohlten Schicht keine ausreichende abgeschreckte
Härte des
Werkstücks
W nach der Wärmebehandlung
des Werkstücks
erhalten werden. Deshalb wird vor dem Walzen des Werkstücks W die
auf dem Werkstück
W vorhandene entkohlte Schicht mit einer Dicke von ungefähr 0,5 mm
abgeschabt.
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Dann führt der Bewegungsdruckmechanismus
(nicht gezeigt) jede der gegenüberstehenden
und gepaarten Drehformen 110 zu einer Druckposition. Daraufhin
wird die Positionierung der gegenüberstehenden und gepaarten
Drehformen 110 durchgeführt,
indem veranlasst wird, dass die gegenüberstehenden und gepaarten
Drehformen 110 gegen den Stopper stoßen. Auf diese Weise wird der
Abstand L zwischen den Formen vorläufig derart gesetzt, dass er
einem bekannten Abstand L1 zwischen den Laufrillen 3, 3 auf
beiden Seiten des Werkstücks
W entspricht.
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Während
dann die Drehformen 110 gedreht werden, wird das Werkstück W zwischen
den Drehformen 110 eingesetzt. Während das Werkstück durch
die Positionierungs- und Stützeinrichtung 13 in
der richtigen Verarbeitungsposition gehalten wird, wird das Werkstück W in
der Richtung des Pfeils C bewegt und durch die Drehformen 110 geführt. Auf
diese Weise werden die Laufrillen 3 der Führungsschiene
auf den Seitenoberflächen
des Werkstücks
W durch einen Walzvorgang ausgebildet.
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Die Endbearbeitung des Werkstücks W zu
seiner Endform kann auf zwei verschiedene Weisen bewerkstelligt
werden. Erstens kann das Werkstück
W zu seiner Endform verarbeitet werden, indem das Werkstück W ein
Mal durch die Drehformen 110 geführt wird. Zweitens kann das
Werkstück
W zu seiner Endform verarbeitet werden, indem das Werkstück W mehrere
Male durch die Drehformen 110 geführt wird, wobei jeweils der
Abstand zwischen den Drehformen geändert wird. Die Anzahl der
Durchgänge
des Werkstücks
W hängt
von der Art des Rohmaterials des Werkstücks W sowie von der Verarbeitungsgenauigkeit
und den Formen der Rillen ab.
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Auf diese Weise werden also die Laufrillen 3 der
Führungsschiene 1 durch
einen Walzvorgang ausgebildet. Dabei wird der Entwurf der Laufrillen
vorgesehen, indem die Tiefe der Rillen derart bestimmt wird, dass das
Kugeldurchmesserverhältnis
im Bereich zwischen 0,26 und 0,45 liegt. Dies wird im Folgenden
ausführlicher
beschrieben.
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Das Kugeldurchmesserverhältnis ist
wie in 5 gezeigt als
ein Wert (Dg/Dw) definiert, der durch das Dividieren der Tiefe (Dg)
der Rillen durch den Durchmesser (Dw) des Rollelements erhalten
wird.
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Im Folgenden wird zuerst beschrieben,
wie die Tiefe jeder der Rillen 3 derart bestimmt wird,
dass der obere Grenzwert des Kugeldurchmesserverhältnisses
bei 0,45 liegt.
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Wenn die Laufrillen durch einen Walzvorgang
gebildet werden, nehmen bei einer größeren Verarbeitungsgröße (d.h.
bei größerer Tiefe
der Rillen) ein durch ein Rückfedern
verursachter Fehler zwischen der Form der tatsächlich ausgebildeten Rillen
und der durch die Drehformen auszubildenden Form sowie eine entsprechende
Abweichung zu. Die Beziehung zwischen dem Kugeldurchmesserverhältnis und
dem Fehler des Kontaktwinkels (wie in 5 gezeigt)
wird wie in 6 gezeigt
erhalten.
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Die Beziehung zwischen einer externen
Last F, die nach oben oder nach unten auf das Lager wirkt, dem Kontaktwinkel α und einer
Last (d.h. eine Kugellast) Q, die auf den Kontaktteil zwischen dem
Rollelement (d.h. einer Stahlkugel) und den Laufrillen in einer
normalen Richtung wirkt, ergibt sich aus der folgenden Gleichung
(1): Q = F/sin α (1)
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Die gemäß dieser Gleichung erhaltenen
Kugellasten bei einem Fehler von 5° in Bezug auf den Kontaktwinkel
von 45° unter
einer konstanten externen Last sind in der folgenden Tabelle eingetragen. Tabelle
1
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Wenn wie in dieser Tabelle angegeben
der Kontaktwinkel α von
45° um 5° zu 40° geändert wird,
nimmt die Kugellast um 10% zu. Es nimmt also die Belastung für die Laufrillen
zu. Wenn der Kontaktwinkel α von
45° um 5° zu 50° geändert wird,
verringert sich die Kugellast im Fall einer nach oben oder nach
unten auf das Lager wirkenden Last. Wenn jedoch eine Querlast auf
das Lager wirkt, entspricht dies dem Fall einer Kugellast am Kontaktwinkel
von 40°.
Das heißt,
die Kugellast nimmt um 10% zu.
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Wenn also der Fehler der Kugellast
auf 10% oder weniger beschränkt
werden soll, muss der Fehler des Kontaktwinkels 5% oder weniger
betragen. Aus der in 6 gezeigten
Beziehung geht hervor, dass entsprechende Tiefen der Rillen erhalten
werden, wenn das Kugeldurchmesserverhältnis gleich oder kleiner als 0,45
ist.
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Wenn dagegen die Tiefe jeder der
Rillen reduziert wird, wird die Kontaktellipse, die an dem Kontaktteil zwischen
der Laufrille und dem Rollelement gebildet wird, in ihrer Mitte
unter einer hohen Last gebrochen. Folglich wird der Kontaktoberflächendruck
lokal übermäßig groß. Dies
hat einen frühzeitigen
Ausfall der Vorrichtung zur Folge. Deshalb muss eine bestimmte Tiefe
für die
Rillen sichergestellt werden. Als oberer Grenzwert für das Kugeldurchmesserverhältnis wird
0,45 gewählt.
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Die Kontaktellipse ist eine Fläche, die
wie in 5 gezeigt durch
den Kontaktteil zwischen der Laufrille und dem Rollelement gebildet
wird.
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Im Folgenden wird der Grund beschrieben,
warum die Tiefe der Rillen 3 derart bestimmt wird, dass
der untere Grenzwert des Kugeldurchmesserverhältnisses bei 0,26 liegt.
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Wen die Tiefe der Rillen reduziert
wird, nimmt ein Fehler zwischen der Form der tatsächlich ausgebildeten
Rillen und der Zielform ab. Wenn aber die Tiefe der Rillen übermäßig reduziert
wird, wird die Kontaktellipse am Kontaktteil zwischen der Laufrille
und dem Rollelement bei einer hohen Last mit größerer Wahrscheinlichkeit gebrochen
. Und wenn die Kontaktellipse in ihrer Mitte gebrochen wird, wird
der Kontaktoberflächendruck
lokal übermäßig groß. Dies
hat einen frühzeitigen
Ausfall der Vorrichtung zur Folge. Deshalb werden die Tiefen der
Rillen vorzugsweise klein gewählt.
Dabei werden die Tiefen der Rillen aber vorzugsweise auch derart
klein gewählt,
dass die Kontaktellipse unter einer hohen Last nicht gebrochen wird.
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Es wird eine statisch ermittelte
Last als maximal zulässige
Last für
die lineare Führungseinrichtung
vorgesehen. Die Tiefe der Rillen wird also unter der Bedingung bestimmt,
dass die lineare Führungseinrichtung der
statisch ermittelten Last widersteht, die der Obergrenze der auf
den Kontaktteil wirkenden Last entspricht, bei der die Kontaktellipse
nicht gebrochen wird.
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Die Beziehung zwischen dem Kugeldurchmesserverhältnis und
dem maximalen Kontaktoberflächendruck
wird wie in 7 gezeigt
erhalten. Außerdem
ist es üblich,
dass ein Rillenradiusverhältnis,
das durch das Dividieren des Radius Rg der Laufrille durch den Durchmesser
Dw des Rollelements erhalten wird, innerhalb eines Bereichs zwischen
51% und 56% gesetzt wird. Es besteht die Tendenz, dass der Oberflächendruck umso
höher ist,
je höher
dieses Rillenradiusverhältnis
ist. Es sollte also der Fall beachtet werden, dass die in 7 gezeigte Beziehung bei
einem Rillenradiusverhältnis
von 56% erhalten wird, bei dem der Oberflächendruck innerhalb des Bereichs
des Rillenradiusverhältnisses
zwischen 51% und 56% einen Maximalwert erreicht.
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Gewöhnlich liegt der maximale Oberflächendruck
des Kontaktteils zwischen der Laufrille und dem Rollelement bei
einer auf das Lager wirkenden Last, die der statisch ermittelten
Last entspricht, bei ungefähr
4000 MPa. Die dem maximalen Kontaktoberflächendruck entsprechende Last
wird also als Obergrenze für
die auf den Kontaktteil wirkende Last gesetzt, damit die Kontaktellipse
nicht gebrochen wird. Wie aus der in 7 gezeigten
Beziehung hervorgeht, wird das Kugeldurchmesserverhältnis von
0,26, bei dem der assoziierte maximale Kontaktdruck 4000 MPa beträgt, als
unter Grenzwert für
das Kugeldurchmesserverhältnis
in Entsprechung zu der Tiefe der Rillen gesetzt.
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Aus den vorstehenden Gründen wird
beim Entwurf der Laufrillen der linearen Führungseinrichtung die Tiefe
der Laufrillen 3 der durch einen Walzvorgang ausgebildeten
Führungsschiene 1 derart
bestimmt, dass das assoziierte Kugeldurchmesserverhältnis im
Bereich zwischen 0,26 und 0,45 liegt.
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Folglich kann die Erfindung eine
lineare Führungseinrichtung
vorsehen, mit der die Verarbeitungszeit für das Walzen der Laufrillen
und damit die Kosten reduziert werden können, wobei die Verarbeitungsgenauigkeit
sichergestellt wird, die zum zufriedenstellenden Vorsehen der Funktionen
der Vorrichtung erforderlich sind. Dabei wird der Wert der Tiefe
der Laufrillen 3 derart bestimmt, dass das assoziierte
Kugeldurchmesserverhältnis
im Bereich zwischen 0,26 und 0,45 liegt, sodass eine ausreichende
Lastkapazität
für die
praktische Verwendung vorgesehen wird.
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In der vorstehenden Beschreibung
der Ausführungsform
wurde auf den Fall Bezug genommen, dass die Rillen der Führungsschiene
durch einen Walzvorgang ausgebildet werden.
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Die Laufrille des Schiebers 20 (insbesondere
des Schieberkörpers 20A)
kann ebenfalls durch einen Walzvorgang ausgebildet werden. In diesem
Fall wird die Tiefe der in dem Schieber 20 durch einen
Walzvorgang ausgebildeten Laufrille derart bestimmt, dass das Kugeldurchmesserverhältnis (Dg/Dw)
im Bereich zwischen 0,26 und 0,45 liegt. Selbstverständlich sind
die Konfiguration und die Anordnung der Walzvorrichtung auch dafür geeignet,
die Laufrille in dem Schieber 20 auszubilden.
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Die Konfigurationen der linearen
Führungseinrichtung
und der Walzvorrichtung wurden in der vorstehenden Beschreibung
der Ausführungsform
konkret beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist.
Selbstverständlich
kann die Erfindung auch auf eine lineare Führungseinrichtung und eine
Walzvorrichtung angewendet werden, die andere Konfigurationen aufweisen.
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Wie oben beschrieben, wird gemäß der Erfindung
eine Laufrille in einer Führungsschiene
oder einem Schieber durch einen Walzvorgangs ausgebildet. Weiterhin
wird die Tiefe der Laufrille derart gesetzt, dass das Kugeldurchmesserverhältnis (Dg/Dw)
im Bereich zwischen 0,26 und 0,45 liegt. Folglich kann die Erfindung eine
lineare Führungseinrichtung
vorsehen, mit der die Verarbeitungszeit und damit die Kosten reduziert
werden können,
wobei die Verarbeitungsgenauigkeit sichergestellt wird, die erforderlich
ist, um die Funktionen der Vorrichtung zufriedenstellend vorzusehen,
und wobei eine Lastkapazität
vorgesehen wird, die für
die praktische Nutzung ausreichend ist.
