DE112004001048B4 - Linearbewegungsführungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Linearbewegungsführungsvorrichtung, mit einer Führungsschiene (1), in der eine schienenseitige Wälzelementlaufnut (10) an der Seitenfläche entlang einer Axialrichtung vorgesehen ist, einem Schlittenhauptkörper (2A), der eine schlittenseitige Wälzelementlaufnut (11) gegenüber der schienenseitigen Wälzelementlaufnut (10) aufweist und auf der Führungsschiene (1) so gehalten ist, dass er mittels mehrerer in einem Wälzelementwälzkanal (14), der zwischen der schienenseitigen Wälzelementlaufnut (10) und der schlittenseitigen Wälzelementlaufnut (11) gebildet ist, angeordneter Wälzelemente (13) axial bewegbar ist, einem Wälzelementrückführkanal (13), der in dem Schlittenhauptkörper (2A) so vorgesehen ist, dass er parallel zum Wälzelementwälzkanal (14) ist, einer Endkappe (2B), die an beiden Enden des Schlittenhauptkörpers (2A) in der Bewegungsrichtung angebracht ist und eine halbkreisförmige Außenumfangsumlaufnut (16) eines Wälzelementumlaufkanals (22) zum Verbinden des Endes des Wälzelementrückführkanals (13) und des Endes des Wälzelementwälzkanals (14) bildet, einer Rückführführung (18), die zwischen die Endkappe (2B) und den Schlittenhauptkörper (2A) gesetzt ist und eine Innenumfangsumlaufnut (20) des Wälzelementumlaufkanals (22) an einer Position gegenüber der Außenumfangsumlaufnut (16) bildet, und einer Balligkeit (24), die an beiden Enden der schlittenseitigen Wälzelementlaufnut (11) angeordnet ist, wobei das Balligkeitsmaß als 0,3% bis 1,5% des Durchmessers des Wälzelements, das entlang des Wälzelementwälzkanals läuft, definiert ist, wobei ein abgeschrägter Abschnitt (26), angrenzend zu dem Ende der Balligkeit, zwischen dem Ende der Balligkeit und dem Nutende der Innenumfangsumlaufnut (20) der Rückführführung (18) vorgesehen ist.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Linearbewegungsführungsvorrichtung.
• TECHNISCHER HINTERGRUND
• Eine Linearbewegungsführungsvorrichtung zum linearen Führen eines zu führenden Gegenstandes unter unendlichem Umlaufen von Wälzelementen wie beispielsweise Rollen oder Kugeln im Innern ist eines von wichtigen mechanischen Elementen, die der Bewegungsgenauigkeit von Halbleiterherstellungsvorrichtungen, hochgenauen Fertigungsmaschinen, hochgenauen Messinstrumenten, usw. deutliche Effekte verleihen.
• Die Linearbewegungsführungsvorrichtung ist eine Vorrichtung, die eine Führungsschiene, die mit einer schienenseitigen Wälzelementlaufnut versehen ist, und einen Schlittenhauptkörper, in dem eine schlittenseitige Wälzelementlaufnut gegenüber der schienenseitigen Wälzelementlaufnut vorgesehen ist und welcher auf der Führungsschiene so gehalten ist, dass er durch Wälzen mehrerer in dem Wälzelementwälzkanal, der zwischen der schlittenseitigen Wälzelementlaufnut und der schienenseitigen Wälzelementlaufnut gebildet ist, angeordneter Wälzelemente axial bewegbar ist, enthält. Dann enthält die Vorrichtung einen Wälzelementrückführkanal, der in dem Schlittenhauptkörper im Wesentlichen parallel zu dem Wälzelementwälzkanal gebildet ist, eine an beiden Enden in der Bewegungsrichtung des Schlittenhauptkörpers angebrachte Endkappe, um eine Außenumfangsumlaufnut für einen halbkreisförmigen Wälzelementumlaufkanal zum Verbinden des Endes des Wälzelementrückführkanals und des Endes des Wälzelementwälzkanals zu bilden, und eine zwischen die Endkappe und den Schlittenhauptkörper gesetzte Rückführführung, um eine Innenumfangsumlaufnut für den Wälzelementumlaufkanal an einer Position gegenüber der Außenumfangsumlaufnut zu bilden.
• Falls Wälzelemente der Linearbewegungsführungsvorrichtung unendlich in dem Wälzelementwälzkanal, dem Wälzelementumlaufkanal und dem Wälzelementrückführkanal umlaufen, werden periodische feine Schwingungen (nachfolgend als Wälzelementdurchgangsschwingungen bezeichnet) erzeugt, die die Bewegungsgenauigkeit der oben beschriebenen Ausrüstungen stark beeinträchtigen. Die Wälzelementdurchgangsschwingungen entwickeln sich, wenn die in dem Wälzelementwälzkanal (Lastbereich) wälzenden Wälzelemente während einer Belastung durch eine Vorbelastung oder eine externe Belastung beim Verlassen des Lastbereichs zu dem Wälzelementumlaufkanal (Nichtlastbereich) von der Last befreit werden oder beim Eintritt von dem Nichtlastbereich in den Lastbereich mit einer zusätzlichen Belastung versehen werden.
• Das Unterdrücken der Wälzelementdurchgangsschwingungen wird durch Anwenden einer Balligkeitsfertigung an beiden Enden der den Wälzelementwälzkanal bildenden schlittenseitigen Wälzelementlaufnut ausgeführt, um dadurch allmählich eine Veränderung der Belastung beim Austreten und Eintreten der Wälzelemente aus dem bzw. in den Lastbereich auszuführen (zum Beispiel Patentdokument 1).
• Patentdokument 1: JP H04-54310 A (11, 15).
• Die oben beschriebene Linearbewegungsführungsvorrichtung beinhaltet jedoch ein Problem, dass sich die Funktionsfähigkeit und das Geräuschniveau leicht verschlechtern, falls eine große Last auf den Schlittenhauptkörper wirkt oder ein großer Montagefehler durch Verstemmen verursacht wird.
• Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Situationen vollbracht und soll eine Linearbewegungsführungsvorrichtung vorsehen, die die Verbesserung in den Geräuscheigenschaften durch die Reduzierung der Laufgeräusche erzielen und die ruhige Funktionsfähigkeit für den Schlittenhauptkörper erzielen kann sowie die Bewegungsgenauigkeit durch die Reduzierung der Wälzelementdurchgangsschwankungen verbessern kann.
• DE 691 19 373 T2 betrifft einen Tisch für lineare Gleitbewegung zum linearen Führen eines beweglichen Objekts. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist ein Gleittisch aus separaten Blöcken vorgesehen, welche aneinander gereiht sind, um durchgehende Wälzoberflächen zu bilden, zwischen welchen Wälzkörper abwälzen. Ein Wälzkörperzirkulationsmittel bildet einen endlosen Zirkulationsdurchgang. Die separierten Blöcke bilden daher den Gleittisch. Einige der Blöcke weisen eine Ballung auf der Unterseite auf.
• DE 101 56 339 A1 zeigt eine andere Linearbewegungsführungsvorrichtung.
• ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Als ein Ergebnis der durch die Anmelderin bezüglich der Geräuscheigenschaften und der Funktionsfähigkeit einer Linearbewegungsführungsvorrichtung durchgeführten ernsthaften Studie wurde das Folgende festgestellt.
• Das heißt, es wurde festgestellt, dass eine Verschlechterung der Geräuscheigenschaften und der Funktionsfähigkeit der Linearbewegungsführungsvorrichtung einen Zusammenhang mit dem Balligkeitsmaß für eine an beiden Enden der schlittenseitigen Wälzelementlaufnut des Schlittenhauptkörpers gebildete Balligkeit und dem elastischen Verformungsmaß des Wälzelements hat. Das Balligkeitsmaß ist ein Maß des Abweichens der schlittenseitigen Wälzelementlaufnut an der Kontaktstelle zwischen einem Wälzelement und einer schlittenseitigen Wälzelementlaufnut in der Richtung des Winkels des Kontakts.
• Weiter Bezug nehmend auf den Zusammenhang zwischen dem Balligkeitsmaß und dem elastischen Verformungsmaß des Wälzelements ist das Balligkeitsmaß in der vorhandenen Vorrichtung zu etwa 0,15% oder weniger eines Durchmessers des Wälzelements definiert, um das Verringern der Lastkapazität zu minimieren oder da es auf dem Wert des Vorbelastungsmaßes basiert, und, wenn eine große Belastung auf den Schlittenhauptkörper wirkt oder ein großer Montagefehler durch Verstemmen oder dergleichen verursacht wird, übersteigt das elastische Verformungsmaß des Wälzelements an dem mit der Balligkeit ausgebildeten Ende der schlittenseitigen Wälzelementlaufnut das Balligkeitsmaß und ein gleichmäßiges Wälzen des Wälzelements wird behindert, so dass Geräusche vergrößert werden. Die Geräusche treten deutlich im Fall des Kleiner-Setzens eines Spalts zwischen Reihen von Wälzelementen oder in einem Fall des Zwischensetzens eines Käfigteils zwischen die Wälzelemente, um den Abstand zwischen den Wälzelementen konstant zu machen, auf.
• In Anbetracht der obigen Erläuterungen enthält eine Linearbewegungsführungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Anmeldung eine Führungsschiene, in welcher eine schienenseitige Wälzelementlaufnut an der Seitenfläche entlang einer Axialrichtung vorgesehen ist, einen Schlittenhauptkörper, der eine schlittenseitige Wälzelementlaufnut gegenüber der schienenseitigen Wälzelementlaufnut aufweist und an der Führungsschiene so gehalten ist, dass er mittels mehrerer in einem Wälzelementkanal, der zwischen der schienenseitigen Wälzelementlaufnut und der schlittenseitigen Wälzelementlaufnut gebildet ist, angeordneter Wälzelemente axial bewegbar ist, einen Wälzelementrückführkanal, der in dem Schlittenhauptkörper so vorgesehen ist, dass er im Wesentlichen parallel zu dem Wälzelementwälzkanal ist, eine Endkappe, die an beiden Enden des Schlittenhauptkörpers in der Bewegungsrichtung angebracht ist und eine halbkreisförmige Außenumfangsumlaufnut des Wälzelementumlaufkanals zum Verbinden des Endes des Wälzelementrückführkanals und des Endes des Wälzelementwälzkanals bildet, eine Rückführführung, die zwischen die Endkappe und den Schlittenhauptkörper gesetzt ist und eine Innenumfangsumlaufnut des Wälzelementumlaufkanals an einer Position gegenüber der Außenumfangsumlaufnut bildet, und eine an beiden Enden der schlittenseitigen Wälzelementlaufnut angeordnete Balligkeit, wobei das Balligkeitsmaß der Balligkeit auf einen Wert von 0,3% bis 1,5% des Durchmessers des Wälzelements gesetzt ist, wobei ein abgeschrägter Abschnitt zwischen dem Ende der Balligkeit und dem Nutende der Innenumfangsumlaufnut der Rückführführung angrenzend an das Ende vorgesehen ist.
• Ferner enthält gemäß der in Anspruch 2 beschriebenen Erfindung eine Linearbewegungsführungsvorrichtung, wobei das Balligkeitsmaß der Balligkeit auf einen Wert größer als das maximale elastische Verformungsmaß des Wälzelements, das entlang des Wälzelementwälzkanals läuft, eingestellt ist.
• Ferner ist gemäß der in Anspruch 3 beschriebenen Erfindung in einer in Anspruch 1 oder 2 beschriebenen Linearbewegungsführungsvorrichtung die Balligkeit in eine Kurvenform geformt, die sich in einem vorbestimmten Krümmungsradius biegt und deren Krümmungsradius auf das 70-fache oder mehr des Durchmessers des Wälzelements gesetzt ist.
• Ferner ist gemäß der in Anspruch 4 beschriebenen Erfindung in einer in einem der Ansprüche 1 bis 3 beschriebenen Linearbewegungsführungsvorrichtung eine Honfertigung wenigstens auf einen Grenzabschnitt zwischen der schlittenseitigen Wälzelementlaufnut und der Balligkeit angewendet.
• KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• 1 ist eine Perspektivansicht einer Linearbewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• 2 ist eine Draufsicht eines Lagerblocks als ein Bauelement der Linearbewegungsführungsvorrichtung.
• 3 ist eine Darstellung entlang des Pfeils A-A in 2 eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung.
• 4 ist ein Diagramm für das Ergebnis eines die Veränderung des Geräuschniveaus und die Veränderung des Verhältnisses der Lastkapazität bei einer Veränderung des Balligkeitsmaßes messenden Experiments.
• 5 ist ein Diagramm für das Ergebnis eines das Geräuschniveau beim Verändern des Krümmungsradius der Balligkeit 24 messenden Experiments.
• 6 ist eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung.
• Bezugszeichenliste

1

Führungsschiene

2

Schlitten

2A

Lagerblock (Schlittenhauptkörper)

2B

Endkappe

10

Wälzelementlaufnut (schienenseitige Wälzelementlaufnut)

11

Wälzelementlaufnut (schlittenseitige Wälzelementlaufnut)

13

Wälzelementrückführkanal

14

Wälzelementwälzkanal

16

Außenumfangsumlaufnut

18

Rückführführung

20

Innenumfangsumlaufnut

22

Wälzelementumlaufkanal

24

Balligkeit

26

abgeschrägter Abschnitt (Stufenbeseitigungsabschnitt)

28

Grenzabschnitt zwischen einer Wälzelementwälznut und einer Balligkeit

B

Wälzelement

C

Balligkeitsmaß

• BESTER AUSFÜHRUNGSMODUS DER ERFINDUNG
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele einer Linearbewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen beschrieben.
• 1 zeigt ein Aussehen einer Linearbewegungsführungsvorrichtung. In der Linearbewegungsführungsvorrichtung ist ein torförmiger Schlitten 2 bewegbar über einer Führungsschiene 1 montiert. Entlang eines Steges, wo sich die Oberfläche und die Seitenfläche 1a der Führungsschiene 1 kreuzen, ist eine Wälzelementlaufnut 10 mit einer im Wesentlichen viertelkreisförmigen konkaven Nut, die in der Axialrichtung verläuft, ausgebildet. Weiter ist eine Wälzelementlaufnut 20 mit einer im Wesentlichen halbkreisförmigen konkaven Nut im Querschnitt und in der Axialrichtung verlaufend auch an einer Zwischenposition auf beiden Seitenflächen 1a der Führungsschiene 1 ausgebildet.
• Der Schlitten 2 weist einen einen Hauptkörper des Schlittens 2 bildenden Lagerblock 2A und torförmige Endkappen 2B, die lösbar an beiden axialen Enden davon befestigt sind, auf, und weiter sind Seitenabdichtungen 5 zum Abdichten der Öffnungen von Spalten zwischen der Führungsschiene 1 und dem Schlitten jeweils an beiden Enden (Stirnseiten für jeweilige Endkappen 2B) des Schlittens 2 angebracht.
• Wie in 2 dargestellt, ist eine Wälzelementlaufnut 11 mit einem im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt gegenüber der Wälzelementlaufnut 10 der Führungsschiene 1 an der Ecke an der Innenseitenfläche beider Hülsen 6 des Lagerblocks 2A ausgebildet, während eine Wälzelementlaufnut 11 einer im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnittsform gegenüber der Wälzelementlaufnut 10 der Führungsschiene 1 am Mittelabschnitt an der Innenseitenfläche der Hülsenabschnitte 6 ausgebildet ist.
• Dann bilden die Wälzelementlaufnuten 10 der Führungsschiene 1 und die Wälzelementlaufnuten 11 in beiden Hülsenabschnitten 6 des Lagerblocks 2A Wälzelementwälzkanäle 14 an vier Positionen, und die Wälzelementwälzkanäle verlaufen in der Axialrichtung. Weiter hat der Schlitten 2 Wälzelementrückführkanäle 13, die jeweils ein kreisförmiges Durchgangsloch aufweisen, das den oberen Abschnitt und den unteren Abschnitt des dickwandigen Abschnitts der Hülsen 6 des Lagerblocks 2A durchdringt, wobei die Durchdringung axial parallel zu dem Wälzelementwälzkanal 14 ist.
• 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Wie in 3 dargestellt, ist die Endkappe 2B mit einer halbkreisförmigen Umfangsumlaufnut 16 auf der Seite der Stoßfläche mit dem Lagerblock 2A versehen. Ferner ist ein durch eine Bezugziffer 18 in 3 bezeichnetes Element eine Rückführführung, die zwischen den Lagerblock 2A und die Endkappe 2B gesetzt ist, und eine Innenumfangsumlaufnut 20 ist an dem Außenumfang der Rückführführung 18 an einer Position entsprechend der Außenumfangsumlaufnut 16 angeordnet. Die Außenumfangsumlaufnut 16 und die Innenumfangsumlaufnut 20 bilden einen Wälzelementumlaufkanal 22 zur Verbindung des Wälzelementwälzkanals 14 mit dem Wälzelementrückführkanal 13, in dem das in dem Wälzelementumlaufkanal 22 wälzende Wälzelement B vom Endpunkt des Wälzelementwälzkanals 14 zum Startpunkt des Wälzelementrückführkanals 13 geschickt wird oder vom Endpunkt des Wälzelementrückführkanals 13 zum Startpunkt des Wälzelementwälzkanals 14.
• Dann ist in diesem Ausführungsbeispiel, wie in 3 dargestellt, eine in eine gekrümmte Fläche mit einem vorbestimmten Krümmungsradius R gebildete Balligkeit 24 am Ende der Wälzelementlaufnut 11 des Lagerblocks 2A angeordnet. Die durch eine Bezugsziffer C dargestellte Größe für die Balligkeit 24 ist ein Balligkeitsmaß, die das Maß einer Flanke der Wälzelementlaufnut 21 an der Kontaktstelle zwischen dem Wälzelement B und der Wälzelementlaufspur 11 in der Richtung des Winkels des Kontakts zeigt.
• Weiter zeigt das durch eine durchgezogene Linie in dem Wälzelementwälzkanal 14 in 3 dargestellte Wälzelement B einen durch eine Vorbelastung oder eine externe Belastung elastisch verformten Zustand. Unter der Annahme des Durchmessers für das Wälzelement B (durch eine gestrichelte Linie dargestelltes Wälzelement) als D, falls die Verformungsbelastung nicht ausgeübt wird, und unter der Annahme des Durchmessers als L1, wenn das Wälzelement B eine maximale elastische Verformung erleidet, wie in der durchgezogenen Linie dargestellt, ist das maximale elastische Verformungsmaß H_max für das Wälzelement B durch die folgende Gleichung bestimmt: H_max = L1 – D (1)
• In diesem Ausführungsbeispiel ist das Balligkeitsmaß C der Balligkeit 24 auf einen Wert größer als das maximale elastische Verformungsmaß H_max eingestellt (C > H_max).
• Da in diesem Ausführungsbeispiel die Balligkeit 24 am Ende der Wälzelementlaufnut 11 vorgesehen ist, verändert sich die Belastung nach und nach, falls das Wälzelement B, das in dem Wälzelementwälzkanal 14 (Lastbereich) unter einer Last durch eine Vorbelastung oder externe Belastung wälzt, entlastet wird, wenn es aus dem Lastbereich in den Wälzelementumlaufkanal 22 (Nichtlastbereich) austritt, oder es wird eine zusätzliche Belastung darauf ausgeübt, wenn es von dem Nichtlastbereich in den Lastbereich eintritt, sodass die Bewegungsbremse durch eine Reduzierung der Wälzelementdurchgangsschwingungen verbessert werden kann und eine deutliche Verschlechterung eines Geräuschpegels oder eine Verschlechterung der Funktionsfähigkeit verhindert werden kann.
• Dann kann die Linearbewegungsführungsvorrichtung manchmal in einem Zustand verwendet werden, wenn Belastungen oder Momente aus verschiedenen Richtungen in einer zusammengesetzten Weise ausgeübt werden, oder in einem Zustand, wenn ein Montagefehler vorhanden ist, und da ein zulässiger Wert für das Ausmaß der zusammengesetzten Belastung oder des Montagefehlers im Allgemeinen in die angelegte Belastung basierend auf der Laufweglebensdauer (Abblätterlebensdauer aufgrund Ermüdung) wirkt, ist der zulässige Wert in diesem Fall als 20% oder weniger der theoretischen dynamischen Belastung definiert. Falls eine lange Lebensdauer erforderlich ist, ist der Wert im Allgemeinen als 10% oder weniger der theoretischen dynamischen Belastung definiert. Da jedoch das Balligkeitsmaß der existierenden Balligkeit, die an dem Schlittenhauptkörper der Linearbewegungsführungsvorrichtung angeordnet ist, als ein Wert kleiner als das maximale elastische Verformungsmaß des Wälzelements definiert wurde, wenn eine externe Kraft von 20% der theoretischen dynamischen Belastung in der radialen Richtung ausgeübt wird, kann es möglicherweise den Geräuschpegel verschlechtern oder die Funktionsfähigkeit verschlechtern.
• Andererseits kann in diesem Ausführungsbeispiel, da das Balligkeitsmaß C der Balligkeit 24 auf einen Wert größer als das maximale elastische Verformungsmaß H_max für das Wälzelement B gesetzt ist, selbst in einem Fall, wenn eine große Belastung auf den Lagerblock 2A wirkt oder ein großer Montagefehler durch Verstemmen oder dergleichen verursacht wird, und da das elastische Verformungsmaß des Wälzelements B, das am Ende der Wälzelementlaufnut 11 läuft, nicht größer als das Balligkeitsmaß C ist und das Wälzelement ruhig läuft, eine deutliche Verschlechterung des Geräuschpegels oder eine Verschlechterung der Funktionsfähigkeit verhindert werden.
• Weiter können durch Verwenden der Linearbewegungsführungsvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels unter Berücksichtigung der Kompatibilität zwischen der Geräuscheigenschaft und der Haltbarkeit, falls Geräusche beim Betrieb eines Tischkörpers vor dem Betrieb auftreten, unerwünschte Effekte auf die Haltbarkeit, wie beispielsweise eine deutliche Reduzierung der Lebensdauer durch einen deutlichen Montagefehler oder ausgeübte Belastungen, prognostiziert werden, und es ist möglich, das Auftreten eines Montagefehlers, usw. vor einem Endbetrieb zu erfassen.
• Dann wird ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 3, 4 und 5 beschrieben.
• In diesem Ausführungsbeispiel wurde der Krümmungsradius R der Balligkeit 24 auf 1.000 mm gesetzt, und das Balligkeitsmaß C war auf 0,75% des Durchmessers D für das Wälzelement B gesetzt.
• Dann wurde festgestellt, wenn ein großer Montagefehler (0,001 rad) in der Laufrichtung am Lagerblock 2A vorgesehen war und der Geräuschpegel gemessen wurde, dass, während der Anstieg für den Wert des Geräuschpegels 12 dB(A) in der existierenden Vorrichtung betrug, er auf 1 dB(A) in diesem Ausführungsbeispiel im Vergleich zu einem Fall ohne Montagefehler gesenkt wurde.
• Weiter ist 4 ein Diagramm für das Ergebnis eines Experiments des Vorsehens eines Montagefehlers von 0,001 rad in der Laufrichtung an dem Lagerblock 2A und des Messens des Verhältnisses des Geräuschpegels und der Lastkapazität während einer Veränderung des Balligkeitsmaßes C der Balligkeit 24 (das Verhältnis der Lastkapazität unter der Annahme, dass die Lastkapazität der existierenden Vorrichtung ohne Balligkeit 1 ist, und einer Veränderung des Balligkeitsmaßes der Vorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel relativ zur existierenden Vorrichtung).
• In dem in 4 dargestellten Diagramm stellt die Abszisse das Verhältnis (%) des Balligkeitsmaßes C relativ zum Durchmesser D für das Wälzelement B dar.
• Da im Allgemeinen die beträchtliche Differenz für die Amplituden von Tönen auch durch einen menschlichen Spalt erkannt werden kann, falls der Geräuschpegel 5 dB(A) oder mehr beträgt, ist es bevorzugt, dass das Balligkeitsmaß C 0,3% oder mehr relativ zum Durchmesser des Wälzelements beträgt, sodass der Geräuschpegel niedriger als 5 dB(A) ist.
• Wenn jedoch ein Balligkeitsmaß C größer wird, sinkt die Lastkapazität bezüglich eines vorbestimmten Werts als eine Grenze, um die Lebensdauer der Linearbewegungsführungsvorrichtung zu verringern. Das heißt, man kann sehen, dass, wenn das Balligkeitsmaß C größer als ein Wert von 1,5% ist, sich die Lastkapazität auf weniger als 80% reduziert und die Lebensdauer der Linearbewegungsführungsvorrichtung abrupt sinkt. Dies deshalb, weil die Balligkeitslänge L2 länger gemacht ist, wenn das Balligkeitsmaß C auf einen Wert größer als 1,5% erhöht wird, wodurch die effektive Länge L3 der Wälzelementlaufnut 11 nicht ausreichend sichergestellt werden kann und die Anzahl der die Belastung aufnehmenden Wälzelemente verringert wird, sodass die Lastkapazität des Wälzelementwälzkanals 14 geringer als 80% ist und die Haltbarkeit im Vergleich zur existierenden Vorrichtung stark, wie 1/2 oder weniger, schlechter wird. Demgemäß ist es in Anbetracht der Lebensdauer der Linearbewegungsführungsvorrichtung, wenn das Balligkeitsmaß C als 1,5% oder weniger definiert ist, möglich, die Reduzierung der Lastkapazität zu minimieren und die Lastkapazität von 80% oder mehr im Vergleich zur existierenden Vorrichtung zu gewährleisten.
• Demgemäß ist es durch Einstellen des Balligkeitsmaßes C in einen Bereich von 0,3% bis 1,5% möglich, eine Linearbewegungsführungsvorrichtung vorzusehen, die die Geräuscheigenschaften verbessern und die Verschlechterung der Haltbarkeit minimieren kann.
• Weiter ist 5 ein Diagramm für das Ergebnis eines Experiments des Vorsehens eines großen Montagefehlers (0,001 rad) in der Laufrichtung an einem Lagerblock 2A und des Messens des Geräuschpegels unter Setzen des Balligkeitsmaßes C relativ zum Durchmesser des Wälzelements B auf 0,75% und des Veränderns des Krümmungsradius R für die Balligkeit 24.
• Wie aus dem Diagramm ersichtlich, wird der Geräuschpegel stark niedriger, wenn der Krümmungsradius R der Balligkeit 24 auf das 70-fache oder mehr des Durchmessers D des Wälzelements B vergrößert wird. In diesem Fall ist es bei einem großen Krümmungsradius R, da die effektive Länge L3 für die Wälzelementlaufnut 11 nicht ausreichend gewährleistet werden kann, weil die Balligkeitslänge länger gemacht ist, bevorzugt, dass der Krümmungsradius R für die Balligkeit 24 das 800-fache beträgt, wobei der Durchmesser D des Wälzelements B die Obergrenze ist.
• Dann zeigt 6 ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
• In diesem Ausführungsbeispiel ist ein abgeschrägter Abschnitt 26, der in einer Ebene verläuft, am Ende einer Balligkeit 24 ausgebildet, und eine leichte Konkavität ist relativ zum Nutende einer Innenumfangsumlaufnut 20 der Rückführführung 18 angrenzend an das Ende ausgebildet. Die Länge des abgeschrägten Abschnitts 26 ist auf weniger als den Durchmesser für das Wälzelement B gesetzt. Ferner wird auf die Grenze 28 zwischen der Wälzelementlaufnut 11 und der Balligkeit 24 eine Honfertigung angewendet.
• Da in diesem Ausführungsbeispiel der abgeschrägte Abschnitt 26 am Ende der Balligkeit 24 ausgebildet ist, ist es möglich, eine große Stufe am angrenzenden Abschnitt zwischen der Balligkeit 24 und der Innenumfangsumlaufnut 20 der Rückführführung 18 zu beseitigen, die Positionsverschiebung für die an der Lagerstirnseite angebrachten Umlaufteile (Endkappe, Rückführführung) zu absorbieren, oder eine Störung mit anderen Teilen wie beispielsweise einer Stahlkugel (Wälzelement) zu verhindern, und das Wälzelement B läuft ruhig zwischen dem Wälzelementwälzkanal 14, der Balligkeit 24 und dem Wälzelementumlaufkanal 22. Da ferner ein Honen auf die Grenze 28 zwischen der Wälzelementlaufnut 11 und der Balligkeit 24 angewendet wird, läuft das Wälzelement B ruhig zwischen dem Wälzelementwälzkanal 14 und der Balligkeit 24. Demgemäß können Geräuscheigenschaften weiter verbessert werden.
• Der oben beschriebene abgeschrägte Abschnitt 26 ist nicht einschränkend, sondern er kann auch ein in einer gekrümmten Fläche verlaufender abgeschrägter Abschnitt sein. Ferner kann zusätzlich zu dem abgeschrägten Abschnitt 26 eine Balligkeit einer anderen Form am Ende der Balligkeit 24 ausgebildet sein, oder ein gleichzeitig mit der Rückführführung herzustellender Abschnitt kann vorgesehen sein.
• Ferner kann, während die in den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen gezeigte Balligkeit 24 eine Form einer in einem vorbestimmten Krümmungsradius R gekrümmten Fläche hat, der gleiche Effekt auch durch eine in einer ebenen Weise verlaufenden Balligkeit erzielt werden.
• Weiter können, während eine Konstruktion des Bildens der Wälzelementwälzkanäle 14 jeweils an zwei Positionen zwischen beiden Seiten der Führungsschiene 1 und beiden Hülsen 6 des Lagerblocks 2A in 1 und 2 beschrieben wurde, die gleiche Funktion und Wirkung auch durch Bilden des Wälzelementwälzkanals 14 jeweils an einer Position vorgesehen werden.
• Ferner kann, während das Balligkeitsmaß C in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Flankenmaß des Wälzelementwälzkanals 14 an der Kontaktstelle in der Richtung des Kontaktwinkels zwischen dem Wälzelement B und der Wälzelementlaufnut 11 ist, falls eine Balligkeitsfertigung auf die zwei Reihen der Wälzelementlaufnuten 11 zum Beispiel aus Gründen der Fertigung gleichzeitig angewendet wird, der gleiche Effekt durch Umwandeln des Balligkeitsmaßes C in das Veränderungsmaß am Nutboden der Wälzelementwälznut 11 und Steuern des Wertes davon erreicht werden.
• INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
• Gemäß der Linearbewegungsführungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ändert sich, da eine Balligkeit größer als das maximale elastische Verformungsmaß des Wälzelements am Ende der schlittenseitigen Wälzelementlaufnut vorgesehen ist, eine Belastung nach und nach, falls das Wälzelement B, das in dem Wälzelementwälzkanal (Lastbereich) unter einer Last durch eine Belastung oder externe Belastung läuft, entlastet wird, wenn es aus dem Lastbereich in den Wälzelementumlaufkanal (Nichtlastbereich) austritt, oder mit einer zusätzlichen Belastung versehen wird, wenn es von dem Nichtlastbereich in den Lastbereich eintritt, sodass die Bewegungsbremse durch eine Reduzierung der Wälzelementdurchgangsschwingungen verbessert werden kann und eine deutliche Verschlechterung des Geräuschpegels oder eine Verschlechterung der Funktionsfähigkeit verhindert werden kann. Ferner läuft selbst in einem Fall, wenn eine große Belastung auf den Schlittenhauptkörper wirkt oder ein großer Montagefehler durch Verstemmen oder dergleichen auftritt, da das Balligkeitsmaß eingestellt und die optimale Balligkeitsform definiert ist, das Wälzelement ruhig in dem Lastbereich oder dem Nichtlastbereich, sodass eine deutliche Verschlechterung des Geräuschpegels oder eine Verschlechterung der Funktionsfähigkeit unter einer Einschränkung der Reduzierung der Lastkapazität verhindert werden kann.
• Die vorliegende Erfindung ist auf Linearbewegungsführungsvorrichtungen zum Führen eines Gegenstandes anwendbar, der in Halbleiterfertigungsvorrichtungen, hochgenauen Fertigungsvorrichtungen, hochgenauen Messinstrumenten, usw. linear zu führen ist.

Claims (4)

1. Linearbewegungsführungsvorrichtung, mit einer Führungsschiene (1), in der eine schienenseitige Wälzelementlaufnut (10) an der Seitenfläche entlang einer Axialrichtung vorgesehen ist, einem Schlittenhauptkörper (2A), der eine schlittenseitige Wälzelementlaufnut (11) gegenüber der schienenseitigen Wälzelementlaufnut (10) aufweist und auf der Führungsschiene (1) so gehalten ist, dass er mittels mehrerer in einem Wälzelementwälzkanal (14), der zwischen der schienenseitigen Wälzelementlaufnut (10) und der schlittenseitigen Wälzelementlaufnut (11) gebildet ist, angeordneter Wälzelemente (13) axial bewegbar ist, einem Wälzelementrückführkanal (13), der in dem Schlittenhauptkörper (2A) so vorgesehen ist, dass er parallel zum Wälzelementwälzkanal (14) ist, einer Endkappe (2B), die an beiden Enden des Schlittenhauptkörpers (2A) in der Bewegungsrichtung angebracht ist und eine halbkreisförmige Außenumfangsumlaufnut (16) eines Wälzelementumlaufkanals (22) zum Verbinden des Endes des Wälzelementrückführkanals (13) und des Endes des Wälzelementwälzkanals (14) bildet, einer Rückführführung (18), die zwischen die Endkappe (2B) und den Schlittenhauptkörper (2A) gesetzt ist und eine Innenumfangsumlaufnut (20) des Wälzelementumlaufkanals (22) an einer Position gegenüber der Außenumfangsumlaufnut (16) bildet, und einer Balligkeit (24), die an beiden Enden der schlittenseitigen Wälzelementlaufnut (11) angeordnet ist, wobei das Balligkeitsmaß als 0,3% bis 1,5% des Durchmessers des Wälzelements, das entlang des Wälzelementwälzkanals läuft, definiert ist, wobei ein abgeschrägter Abschnitt (26), angrenzend zu dem Ende der Balligkeit, zwischen dem Ende der Balligkeit und dem Nutende der Innenumfangsumlaufnut (20) der Rückführführung (18) vorgesehen ist.
2. Linearbewegungsführungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Balligkeitsmaß der Balligkeit (24) auf einen Wert größer als das maximale elastische Verformungsmaß des Wälzelements (B), das entlang des Wälzelementwälzkanals (14) läuft, gesetzt ist.
3. Linearbewegungsführungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Balligkeit (24) in eine gekrümmte Oberflächenform geformt ist, die in einem vorbestimmten Krümmungsradius gekrümmt ist und deren Krümmungsradius auf das 70-fache oder mehr des Durchmessers des Wälzelements (B) gesetzt ist.
4. Linearbewegungsführungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem eine Honfertigung wenigstens auf einen Grenzabschnitt (28) zwischen der schlittenseitigen Wälzelementlaufnut (11) und der Balligkeit (24) angewendet ist.

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