DE112004002537T9

DE112004002537T9 - Stellglied und Bewegungsführungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112004002537T9
Application number: DE200411002537
Authority: DE
Inventors: Takeki Shirai; Masashi Konomoto
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2004-11-15
Publication date: 2009-01-02
Also published as: WO2005064173A1; JP4627414B2; US8166838B2; DE112004002537T5; US20070144282A1; JP2005207573A

Abstract

Stellglied, aufweisend:
ein hohles Führungsteil mit einem Schlitz, der sich in einer Axialrichtung davon erstreckt;
ein bewegbares Teil, das an der Innenseite des Führungsteils angeordnet ist, um entlang des Führungsteils bewegbar zu sein; und
einen Antriebsmechanismus zum Bewegen des bewegbaren Teils entlang der Axialrichtung des Führungsteils,
wobei das Führungsteil in einem Schnitt senkrecht zu der Axialrichtung des Führungsteils einen Führungsabschnitt zur führenden Bewegung des bewegbaren Teils und eine Ausweitung aufweist, die sich von dem Führungsabschnitt derart erstreckt, dass sie das bewegbare Teil abdeckt, und eine Breite des zwischen den gegenüberliegenden Ausweitungen ausgebildeten Schlitzes des Führungsteils schmaler als eine Breite des bewegbaren Teils ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stellglied zum Antreiben eines bewegbaren Gegenstandes und eine Bewegungsführungsvorrichtung zum Führen der Bewegung des bewegbaren Gegenstandes.
Stand der Technik
Der Anmelder der betreffenden Anmeldung hat ein kompaktes Stellglied vorgesehen, das, wie in 9 gezeigt, in Kombination mit einem Führungsmechanismus 3 zum Führen einer Gleitbewegung eines bewegbaren Blocks 1 entlang einer Laufschiene 2 und einem Kugelumlaufspindelmechanismus 4 zum Bewegen des bewegbaren Blocks 1 ausgebildet ist.
Die Laufschiene 2 ist derart ausgebildet, dass sie einen im Allgemeinen U-förmigen Querschnitt mit einem Bodenabschnitt und einem Paar Wandabschnitten bildet, und der bewegbare Block 1 ist zwischen den gegenüberliegenden paarweisen Wandabschnitten geklemmt. Der bewegbare Block 1 weist in seinem Mittelabschnitt einen Kugelumlaufabschnitt auf und wird an seinen beiden Seitenabschnitten von den Wandabschnitten der Laufschiene 2 abgestützt. Der Kugelumlaufabschnitt des bewegbaren Blocks 1 steht mit einer den bewegbaren Block 1 durchdringenden Schraubenspindel in Schraubeingriff. Wenn die Schraubenspindel 4 gedreht wird, gleitet der bewegbare Block 1 entlang der Laufschiene 2. Der bewegbare Block ist an seinen beiden Seiten mit Kugellastlaufrillen versehen, die sich in der Axialrichtung der Laufschiene 2 derart erstrecken, dass sie einen Führungsmechanismus 3 bilden.
Eine Anzahl von Kugeln sind derart angeordnet, dass sie zwischen der Laufschiene und dem bewegbaren Block wälzen, so dass der bewegbare Block entlang der Laufschiene sanft gleitet.
Bei einem solchen Stellglied kann, da die U-förmige Laufschiene angewendet wird, trotz einer kompakten Außenabmessung eine hohe Steifigkeit sichergestellt werden, was daher vorteilhaft ist.
Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Stellglied zu schaffen, das geeignet ist, trotz einer kompakteren Außenabmessung eine hohe Steifigkeit sicherzustellen, wobei die obige vorteilhafte Eigenschaft beibehalten wird.
Mittel zur Lösung des Problems
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend beschrieben, wobei, obwohl für das leichte Verständnis der vorliegenden Erfindung in den Zeichnungen beschriebene Bezugszeichen mit einer Klammer hinzugefügt sind, die vorliegende Erfindung dadurch nicht auf die in den Zeichnungen gezeigte Ausführungsform beschränkt ist.
Um das obige Problem zu lösen, weist das in Anspruch 1 zitierte Stellglied auf: ein hohles Führungsteil (6) mit einem Schlitz, der sich in einer Axialrichtung davon erstreckt; ein bewegbares Teil (7), das an der Innenseite des Führungsteils (6) angeordnet ist, um entlang des Führungsteils bewegbar zu sein; und einen Antriebsmechanismus (17) zum Bewegen des bewegbaren Teils (7) entlang der Axialrichtung des Führungsteils (6), wobei das Führungsteil (6) in einem Schnitt senkrecht zu der Axialrichtung des Führungsteils (6) einen Führungsabschnitt (9) zur führenden Bewegung des bewegbaren Teils (7) und eine Ausweitung (11) aufweist, die sich von dem Führungsabschnitt (9) derart erstreckt, dass sie das bewegbare Teil (7) abdeckt, und eine Breite (W1) des zwischen den gegenüberliegenden Ausweitungen ausgebildeten Schlitzes (8) des Führungsteils (6) schmaler als eine Breite (W2) des bewegbaren Teils (7) ist.
Die Erfindung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Stellglied nach Anspruch 1 ein ein einziger Schlitz (8) in einer Umfangsrichtung des Führungsteils (6) in einem Schnitt senkrecht zu der Axialrichtung des Führungsteils ausgebildet ist.
Die Erfindung nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Stellglied nach Anspruch 1 oder 2 das Führungsteil (6) im Querschnitt im Wesentlichen kreisbogenförmig ist.
Die Erfindung nach Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Stellglied nach Anspruch 1 oder 2 das Führungsteil (6) mit einer Wälzkörperlaufrille (9) versehen ist, die sich in der Axialrichtung davon als der Führungsabschnitt (9) erstreckt, das bewegbare Teil (7) mit einer Wälzkörperlastlaufrille (13) versehen ist, die der an dem Führungsteil ausgebildeten Wälzkörperlaufrille (9) gegenüberliegt, und eine Anzahl von Wälzkörpern (10) zwischen der Wälzkörperlaufrille (9) des Führungsteils (6) und der Wälzkörperlastlaufrille (13) des bewegbaren Teils (7) angeordnet sind, um zwischen diesen wälzen zu können.
Das Stellglied nach Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Stellglied nach Anspruch 1 oder 2 das Führungsteil (6) mit einem Abdeckteil (21) versehen ist, das in der Axialrichtung des Führungsteils (6) derart auseinander- oder zusammenziehbar ist, dass das Führungsteil (6) in dem Schnitt senkrecht zur der Axialrichtung des Führungsteils vollständig abgedeckt ist, und ein Abschnitt des bewegbaren Teils (7), der über den Schlitz (8) des Führungsteils hinausragt, das Abdeckteil (21) durchdringt.
Das Stellglied nach Anspruch 6 weist auf: ein hohles Führungsteil (6) mit einem Schlitz, der sich in einer Axialrichtung davon erstreckt; ein bewegbares Teil (7), das an der Innenseite des Führungsteils (6) angeordnet ist, um entlang des Führungsteils bewegbar zu sein; und einen Antriebsmechanismus (17) zum Bewegen des bewegbaren Teils (7) entlang der Axialrichtung des Führungsteils (6), wobei das Führungsteil (6) in einem Schnitt senkrecht zu der Axialrichtung des Führungsteils im Wesentlichen kreisbogenförmig ist.
Das Stellglied nach Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Stellglied nach Anspruch 6 der Antriebsmechanismus (17) mit einem Spindelabschnitt, der an dem bewegbaren Teil (7) ausgebildet ist, und einer Schraubenspindel (17) versehen ist, die mit dem Spindelabschnitt in Schraubeingriff zu bringen ist, wobei die Schraubenspindel (17) das bewegbare Teil (7) durchdringt, die Schraubenspindel eine Mittellinie hat, die mit einer Mittellinie einer Abtriebswelle einer Antriebsquelle (31) übereinstimmt, welche die Schraubenspindel (17) dreht, und die Antriebsquelle in einem Schnitt senkrecht zu der Axialrichtung des Führungsteils (6) eine im Wesentlichen Außenkreisform hat.
Eine in Anspruch 8 zitierte Bewegungsführungsvorrichtung weist auf: ein hohles Führungsteil (6) mit einem Schlitz (8), der sich in einer Axialrichtung davon erstreckt; und ein bewegbares Teil (7), das an der Innenseite des Führungsteils (6) angeordnet ist, um entlang des Führungsteils bewegbar zu sein, wobei das Führungsteil (6) in einem Schnitt senkrecht zu der Axialrichtung des Führungsteils einen Führungsabschnitt (9) zur führenden Bewegung des bewegbaren Teils (7) und eine Ausweitung (11) aufweist, die sich von dem Führungsabschnitt (9) derart erstreckt, dass sie das bewegbare Teil abdeckt, und eine Breite (W1) des zwischen den gegenüberliegenden Ausweitungen (11) ausgebildeten Schlitzes (8) des Führungsteils (6) schmaler als eine Breite (W2) des bewegbaren Teils (7) ist.
Wirkung der Erfindung
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 nähert sich die Querschnittsform des Führungsteils einer geschlossenen Krümmungslinie an, und trotz der kompakten Außenabmessung kann das Flächenträgheitsmoment groß gestaltet werden. Aus diesem Grunde kann ein Stellglied mit hoher Steifigkeit, wie Biegesteifigkeit, Torsionssteifigkeit, und dergleichen, erreicht werden.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 2 kann durch Bilden nur eines Schlitzes in der Umfangsrichtung der Laufschiene die Steifigkeit weiter höher gestaltet werden. Da die Innenseite des Stellglieds leicht abgedichtet werden kann, kann ein Stellglied mit verbesserter Schmutzverhinderungsleistung geschaffen werden.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 3 kann trotz der kompaktesten Außenabmessung ein Stellglied mit hoher Steifigkeit erreicht werden. Außerdem kann, da der Freiheitsgrad für die Anordnung des Führungsabschnitts des Führungsteils erhöht werden kann, der Führungsabschnitt an der am meisten geeigneten Stelle entsprechend einer auf das bewegbare Teil ausgeübten Belastung angeordnet werden.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 4 kann das bewegbare Teil sanft bewegt werden.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 5 kann die stark verbesserte Schmutzverhinderungswirkung erreicht werden, wobei die Funktion des Stellglieds zur Bewegung des bewegbaren Gegenstandes beibehalten wird.
Bei dem herkömmlichen Stellglied war die Bodenfläche der Laufschiene zum leichten Montieren an dem flachen Befestigungsteil, wie einem Bett, flach ausgebildet (das heißt, die Laufschiene ist derart ausgebildet, dass sie eine U-Form im Querschnitt bildet). Bezüglich der Erfindung nach Anspruch 6 kann durch Formen des Führungsteils derart, dass es eine im Wesentlichen Kreisbogenform im Querschnitt bildet, in dem Fall des Erreichens derselben Biegesteifigkeit wie jener der Laufschiene mit U-förmigem Querschnitt das Führungsteil leicht gestaltet werden. Aus diesem Grunde kann das Stellglied bevorzugt für einen Abschnitt verwendet werden, in welchem das Stellglied geschwenkt wird, wie die vordere Endwelle eines Knickarmroboters. Außerdem kann durch Formen des Führungsteils derart, dass es eine im Wesentlichen Kreisbogenform im Querschnitt bildet, die gleichmäßige Biegesteifigkeit bei der Belastung in jeder Richtung erreicht werden. Ferner kann durch Formen des Führungsteils derart, dass es eine im Wesentlichen Kreisbogenform im Querschnitt bildet, das Führungsteil zum Beispiel aus einem Rohr hergestellt werden, woraus eine leichte Bearbeitung resultiert.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 7 kann durch Schaffen der Übereinstimmung der Außenformen des Führungsteils und der Antriebsquelle miteinander ein Stellglied mit kompakter und schmaler Struktur erreicht werden.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 8, nähert sich die Querschnittsform des Führungsteils an eine geschlossene Krümmungslinie an, und trotz der kompakten Außenabmessung kann das Flächenträgheitsmoment groß gestaltet werden. Aus diesem Grunde kann eine Bewegungsführungsvorrichtung mit hoher Steifigkeit, wie Biegesteifigkeit, Torsionssteifigkeit, und dergleichen, erreicht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Stellglieds gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht des Stellglieds aus 1.
3 ist eine Schnittansicht einer Laufschiene der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einer herkömmlichen Laufschiene mit einem U-förmigen Querschnitt.
4 ist eine Schnittansicht zum Vergleich des Flächenträgheitsmoments zwischen der Laufschiene der vorliegenden Erfindung und einer herkömmlichen U-förmigen Laufschiene.
5 ist eine Schnittansicht des Stellglieds (in einer Ebene parallel zu der Achse der Laufschiene).
6 ist eine perspektivische Ansicht des Stellglieds mit einer entfernten Abdeckung.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Stellglieds gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Stellglieds gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Stellglieds.
Erläuterung von Bezugszeichen

6 – Laufschiene, 7 – bewegbarer Block (bewegbares Teil), 7a – ein Abschnitt des bewegbaren Blocks, 8 – Schlitz, 9 – Kugellaufrille (Führungsabschnitt), 10 – Kugel (Wälzkörper), 11 – Ausweitung, 13 – Kugellastlaufrille, 17 – Schraubenspindel (Antriebsmechanismus), 18, 19 – Halter (Stützsäule), 21 – Abdeckteil, 31 – Elektromotor (Antriebsquelle), W1 – Schlitzbreite, W2 – Breite des bewegbaren Teils.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
1 und 2 stellen ein Stellglied gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wobei 1 eine perspektivische Ansicht ist und 2 eine Schnittansicht ist. Bei diesem Stellglied wird eine zylindrische Laufschiene 6 als ein hohles Führungsteil verwendet. An der Innenseite der Laufschiene 6 ist ein bewegbarer Block 7 derart angeordnet, dass er in der Axialrichtung der Laufschiene 6 bewegbar ist. Die Laufschiene 6 ist mit einem Schlitz versehen, der sich in ihrer Axialrichtung erstreckt. Ein Abschnitt des bewegbaren Blocks 7 ragt aus dem Schlitz 8 heraus, und ein Verbindungsteil (deren Detail nachfolgend beschrieben wird), das mit einem bewegbaren Gegenstand (zu bewegender Gegenstand) verbunden ist, ist befestigt. Der bewegbare Block 7 gleitet mittels eines Kugelumlaufspindelmechanismus als ein Antriebsmechanismus in der Axialrichtung der Laufschiene 6.
Die Laufschiene 6 ist an ihren beiden Enden mittels Haltern 18 und 19 abgestützt, als ob sie aufgehängt ist. Der Schlitz 8 der Laufschiene 6 ist, wie in 2 gezeigt, nur an dem einen Abschnitt in der Umfangsrichtung der Laufschiene 6 in einem Schnitt senkrecht zu der Axialrichtung der Laufschiene 6 ausgebildet. Die Querschnittsform der Laufschiene 6 ist wegen der Gestaltung des Schlitzes nicht vollständig kreisförmig, jedoch ist sie im Wesentlichen kreisbogenförmig ausgebildet.
Die Laufschiene 6 weist einen Führungsabschnitt zum Führen der Bewegung des bewegbaren Blocks 7 auf. In dieser Ausführungsform ist der Führungsabschnitt 9 aus einer Mehrzahl von Reihen von Kugellaufrillen 9 zusammengesetzt, die sich in der Axialrichtung der Laufschiene erstrecken. Zum Beispiel sind die beiden vertikalen Reihen von Kugellaufrillen 9 an den jeweiligen beiden seitlichen Seitenflächen derart ausgebildet, dass sie den oberen und unteren Abschnitten der beiden seitlichen Seitenflächen des bewegbaren Blocks 7 gegenüberliegen. Die Kugellaufrille 9 ist als eine kreisbogenförmige Rille mit einem einzigen Kreisbogen mit einer Querschnittsfläche ausgebildet, welcher einen Krümmungsradius hat, der etwas größer als ein Radius der Kugel ist. Ferner ist in einer Anordnung, in welcher die Kugel 10 nicht zwischen der Laufschiene 6 und dem bewegbaren Block 7 angeordnet ist und der bewegbare Block 7 in Bezug auf die Laufschiene 6 gleitend bewegt wird, ein Abschnitt, der den bewegbaren Block 7 abstützt, um verschoben zu werden, als ein Führungsabschnitt ausgebildet.
Der Führungsabschnitt 9 ist mit einem Paar von gegenüberliegenden Ausweitungen 11 versehen, um den bewegbaren Block 7 abzudecken, und ein Schlitz 8 ist zwischen den vorderen Enden der gegenüberliegenden Ausweitungen 11 ausgebildet. Die Lage solcher Ausweitungen 11 von dem Führungsabschnitt 9 macht die Breite W1 des Schlitzes 8 schmaler als die Breite W2 des bewegbaren Blocks 7. Dementsprechend wird eine Zug-(Spannungs-)Belastung zum Wegziehen des bewegbaren Blocks 7 von der Laufschiene 6 zu dem bewegbaren Block 7 ausgeübt, und selbst wenn die Kugel aus dem Raum zwischen der Laufschiene 6 und dem bewegbaren Block 7 herausläuft, gelangt der bewegbare Block 7 niemals von der Laufschiene 6 weg.
3 ist eine Darstellung, die einen Vergleich zwischen der Laufschiene 6 der vorliegenden Ausführungsform und der herkömmlichen Laufschiene 2 mit U-förmigem Querschnitt zeigt. Die Laufschiene 6 der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der herkömmlichen Laufschiene 2 in dem Punkt, dass sich die Ausweitungen 11 über den bewegbaren Block 7 erstrecken. Gemäß einer solchen Anordnung nähert sich die Querschnittsform der Laufschiene 6 einer geschlossenen Krümmungslinie an, und daher kann trotz der kompakten Außenabmessung ein Stellglied mit hoher Steifigkeit, wie Biegesteifigkeit, Torsionssteifigkeit und dergleichen, gebildet werden.
4 zeigt einen Vergleich der Form der Laufschiene 6 der vorliegenden Erfindung und der herkömmlichen Laufschiene 2 mit U-förmigem Querschnitt in einem Falle, dass die Flächenträgheitsmomente IX-IX um die X-X Achsen im Wesentlichen übereinstimmend miteinander gestaltet sind. In 4 stellt ein Wert von AREA die Flächen der Laufschienen 2 und 6 dar, welche proportional zu den Gewichten der Laufschienen 2 und 6 sind. Aus 4 wird herausgefunden, dass der Wert von AREA auf einen 1/3 Wert, d. h. das Gewicht davon auf einen 1/3 Wert in einem Falle reduziert werden kann, wenn die Laufschiene 6 mit dem kreisbogenförmigen Querschnitt dasselbe Flächenträgheitsmoment um die X-X Achse wie das der Laufschiene 2 mit dem U-förmigen Querschnitt erreicht. Es wird auch herausgefunden, dass eine gleichmäßige Biegesteifigkeit in jeder Richtung erreichbar ist, da das Flächenträgheitsmoment IX-IX um die X-X Achsen und das Flächenträgheitsmoment IY-IY um die Y-Y Achsen im Wesentlichen gleich zueinander sind.
Ferner ist, obwohl der Außenumfang der Laufschiene 6 derart ausgebildet ist, dass er eine Kreisbogenform bildet, dies genau genommen keine Kreisbogenform, da die Kugellaufrillen 9 an dem Innenumfang der Laufschiene 6 derart ausgebildet sind, dass sie mit der Außenform des bewegbaren Blocks 7 übereinstimmen. Das Konzept, dass die Laufschiene 6 im Wesentlichen zu einer Kreisbogenform gebildet ist, schließt einen solchen Fall ein.
Wie in 2 gezeigt, wird der bewegbare Block 7 von der Führungsschiene 6 abgestützt, um mittels einer Anzahl von Kugeln 10 verschoben zu werden. An jeder der beiden Seitenflächen des bewegbaren Blocks 7 sind vertikal zwei Reihen von Kugellastlaufrillen 13 derart ausgebildet, dass sie sich linear in einer den an der Laufschiene 6 ausgebildeten Kugellaufrillen 9 gegenüberliegenden Weise erstrecken. Jede dieser Kugellastlaufrillen 13 ist ebenfalls als kreisbogenförmige Rille mit einem Krümmungsradius ausgebildet, der etwas größer als ein Radius der Kugel ist.
Mit Bezug auf 5 ist der bewegbare Block 7 mit einem Kugelrücklaufkanal 14, der sich parallel zu der Kugellastlaufrille 13 erstreckt, und einem Paar von Laufrichtungsumkehrkanälen 15 versehen, die an ihren beiden Enden den Kugelrücklaufkanal 14 und die Kugellastlaufrille 13 miteinander verbinden. Der Richtungsumkehrkanal 15 ist derart ausgebildet, dass er eine Kreisbogenform mit im Wesentlichen konstantem Krümmungsradius bildet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Struktur beschränkt, und der Richtungsumkehrkanal 15 kann einen linearen Abschnitt aufweisen. Diese Kugellastlaufrille 13, der Kugelrücklaufkanal 14 und die Richtungsumkehrkanäle 15 bilden einen Kugelumlaufkanal in Form eines Kreislaufs. Wenn der bewegbare Block 7 in Bezug auf die Laufschiene 6 gleitet, wälzen die zwischen dem bewegbaren Block 7 und der Laufschiene 6 angeordneten Kugeln entlang des Kugelumlaufkanals und umlaufen diesen. Gemäß einer solchen Bewegung kann der bewegbare Block 7 in Bezug auf die Laufschiene 6 sanft gleiten.
In der beschriebenen Ausführungsform sind vier Reihen (Stränge) von Kugelumlaufkanälen ausgebildet. Eine solche Vier-Reihen-Anordnung der Kugelumlaufkanäle trägt die auf den bewegbaren Block 7 ausgeübte Belastung in jeder Richtung in dem in 2 gezeigten Schnitt. Die Lasttragrichtungen des bewegbaren Blocks 7 stimmen mit den Kontaktwinkellinien (1) bis (4) in 2 überein. Hierbei bedeutet die Kontaktwinkellinie eine Linie, die einen Kontaktpunkt zwischen der Kugellaufrille 9 der Laufschiene 6 und der Kugel 10 und einen Kontaktpunkt zwischen der Kugellastlaufrille 13 des bewegbaren Blocks 7 und der Kugel 10 verbindet. In der beschriebenen Ausführungsform existieren, da die vier Reihen von Kugellastlaufrillen 13 ausgebildet sind, die vier Kontaktwinkellinien (1) bis (4), wobei sich die oberen beiden Kontaktwinkellinien (1) und (4) zum Beispiel um 45 Grad von einer Horizontalrichtung derart neigen, dass sie in der Richtung von der Mitte des bewegbaren Blocks 7 nach außen schräg nach oben führen, und andererseits sich die unteren beiden Kontaktwinkellinien (2) und (3) zum Beispiel um 45 Grad von einer Horizontalrichtung derart neigen, dass sie in der Richtung von der Mitte des bewegbaren Blocks 7 nach außen schräg nach unten führen. Gemäß einer solchen Anordnung kann ein Stellglied erreicht werden, welches die Belastung in vier Richtungen der Radialrichtung (Abwärtsrichtung), umgekehrten Radialrichtung (Aufwärtsrichtung) und Querrichtung (Richtungen nach rechts und links) tragen kann. Durch Formen der Laufschiene 6 derart, dass sie einen kreisbogenförmigen Querschnitt bildet, können die vier Kontaktwinkellinien (1) bis (4) leicht in der Radialrichtung angeordnet werden.
Im Übrigen können entsprechend der auf den bewegbaren Block 7 auszuübenden Belastung die Anzahl von Reihen der Kugellastlaufrillen etwa mit 2 Reihen gestaltet werden. Außerdem kann, um den bewegbaren Block leicht zu bearbeiten, der bewegbare Block derart geformt sein, dass er anders als die rechteckige Querschnittsform eine Kreisform bildet.
Die Spindelstruktur des bewegbaren Blocks 7 wird nachfolgend beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, durchdringt die Schraubenspindel 17 den mittleren Abschnitt des bewegbaren Blocks 7. Eine Kugellaufrille 17a für die Spiralschraubenspindel ist an der Außenumfangsfläche der Schraubenspindel 17 ausgebildet. Die Kugellaufrille 17a der Schraubenspindel 17 hat eine Querschnittsform beispielsweise eines Spitzbogens mit zwei Kreisbogenabschnitten mit einem Krümmungsradius, der etwas größer als ein Radius der Kugel ist. Andererseits ist eine Kugellastlaufrille für die Schraubenspindel in dem Durchgangsloch des bewegbaren Blocks derart ausgebildet, dass sie der Kugellaufrille 17a der Schraubenspindel gegenüberliegt. Die Kugellastlaufrille für die Schraubenspindel hat eine Kreisform in Form eines Spitzbogens mit einer Querschnittsform, die ebenfalls aus zwei Kreisbogenabschnitten mit einem Krümmungsradius zusammengesetzt ist, der etwas größer als der Radius der Kugel ist. Ferner ist der bewegbare Block 7 mit einer Rücklaufleitung zum Umlaufen der Kugel versehen, die zwischen der Kugellaufrille 17a der Schraubenspindel und der Kugellastlaufrille für die Schraubenspindel wälzt.
Die Halter 18 und 19 als Säulen zum Abstützen beider Enden der Laufschiene in der Axialrichtung sind an den beiden Enden der Laufschiene 6 in der Längsrichtung montiert. Diese Halter 18 und 19 stützen die Schraubenspindel drehbar ab. Die Halter 18 und 19 und die Laufschiene 6 sind durch Befestigungsmittel, wie Schrauben, miteinander verbunden. Eine Antriebsquelle 20 ist an dem Halter 19 montiert, und eine Leistung der Antriebsquelle 20 wird auf die Schraubenspindel 17 übertragen. Nur einer dieser Halter 18 und 19 kann benutzt werden, um die Laufschiene 6 in ihrer Axialrichtung frei zu tragen, und kann an beiden axialen Seiten der Laufschiene derart angeordnet sein, dass er dieselbe an beiden Enden abstützt.
Wenn die Schraubenspindel 17 gedreht wird, wird die Kugel, die in der Umfangsrichtung in der Kugellaufrille 17a der Schraubenspindel 17 wälzt, während sie belastet wird, durch die Rücklaufleitung umgelenkt. Die umgelenkte Kugel tritt in die Rücklaufleitung ein und wird dann in der Kugellaufrille 17a der Schraubenspindel in einem Abschnitt von mehreren Teilungen entfernt zurückgeführt.
6 zeigt das Stellglied der oben erwähnten Struktur, an welchem ein Verbindungsteil und ein Abdeckteil montiert sind. Die Laufschiene wird von einem Abdeckteil 21 in Form von Bälgen abgedeckt. Die beiden Enden des Abdeckteils 21 sind an den Haltern 18 bzw. 19 montiert. Ein Abschnitt 7a des bewegbaren Blocks 7 (dieser Abschnitt 7a des bewegbaren Blocks 7 kann einstückig mit dem bewegbaren Block ausgebildet oder mittels einer Schraube an diesem befestigt sein) ragt durch den Schlitz 8 der Laufschiene 6 hindurch. In dieser Ausführungsform ist der Abschnitt 7a als ein separates Teil des bewegbaren Blocks 7 ausgebildet und mittels einer Schraube an diesem befestigt. Ferner hat das Verbindungsteil 22, das einen Teil des bewegbaren Blocks 7 bildet, die Form einer gebogenen Stange. Das Verbindungsteil 22 weist einen sphärischen vorderen Abschnitt auf, welcher an einem bewegbaren Gegenstand angepasst ist. Das Verbindungsteil 22 durchdringt das Abdeckteil 21, und der durchdringende Abschnitt davon ist durch Verbindungsmittel oder Band abgedichtet. Das Abdeckteil 21 in Form von Bälgen ist aus Gummi, Gewebe, Aluminiumfaser oder so. Das Abdeckteil 21 kann aus einem Block oder zwei Blöcken gebildet sein, die zusammenzubauen sind.
Die Innenseite des Stellgliedes kann durch Abdecken der Laufschiene 6 mittels des Abdeckteils 21 in dem hängenden Zustand abgedichtet werden, wobei die Funktion des Stellgliedes beibehalten wird. Ferner verändert sich das gesamte innere Volumen des Abdeckteils 21 nicht, selbst wenn der bewegbare Block gleitet und das Abdeckteil auseinander- oder zusammengezogen wird (obwohl das Volumen des Wandabschnitts des Abdeckteils 21 durch sein Auseinander- oder Zusammenziehen verändert wird). Aus diesem Grunde wird, selbst wenn der bewegbare Block 7 gleitet, das Abdeckteil 21 nicht auseinander- und zusammengezogen.
7 zeigt ein Stellglied gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Stellglied dieser Ausführungsform hat im Wesentlichen dieselbe Struktur wie das der ersten Ausführungsform, unterscheidet sich jedoch von der ersten Ausführungsform in der Form des Verbindungsteils 22, das einen Teil des bewegbaren Blocks 7 bildet. Die Form des Verbindungsteils 22 wird entsprechend der Verwendung des Stellglieds, der Bedingung, die mit dem bewegbaren Gegenstand verbunden ist, oder dergleichen bestimmt. Natürlich ist es nicht notwendig, das Verbindungsteil 22 in Form der Stange wie in der ersten und zweiten Ausführungsform zu bilden.
8 zeigt ein Stellglied gemäß der dritten Ausführungsform. Das Stellglied dieser dritten Ausführungsform hat eine Struktur derart, dass die Mittellinie der Schraubenspindel 17 mit der Mittellinie der Abtriebswelle des Elektromotors 31 als eine Antriebsquelle zum Drehen der Schraubenspindel übereinstimmt, und dass in einer Querschnittsfläche senkrecht zu der Axialrichtung der Laufschiene 6 die Außenform des Elektromotors 31 zu einer Kreisform derart gebildet ist, dass sie mit der Form der Laufschiene 6 übereinstimmt. Ein Untersetzungsmechanismus 32, wie ein kreisförmiges Wellgetriebe, Planetengetriebe, oder dergleichen, ist zwischen der Abtriebswelle des Elektromotors 31 und der Schraubenspindel 17 angeordnet. Die Laufschiene 6, der bewegbare Block 7, die Schraubenspindel 17 und dergleichen haben im Wesentlichen dieselben Strukturen wie jene des Stellglieds der ersten Ausführungsform, so dass dieselben Bezugszeichen angefügt sind und deren Erläuterungen hierin weggelassen sind.
Gemäß dem Stellglied dieser Ausführungsform können die Außenformen der Laufschiene 6 und des Elektromotors 31 miteinander übereinstimmen, so dass ein kompaktes und schmales Stellglied gebildet wird. Außerdem kann durch Verwendung des Direktantriebsmotors als der Elektromotor 31 und einer Direktverbindung des Rotors mit der Schraubenspindel 17 die axiale Länge des Stellglieds kurz gestaltet werden, ohne den Untersetzungsmechanismus zwischenzuschalten. Darüber hinaus kann ein elektrisch angetriebener Zylinder anstelle des Elektromotors 31 verwendet werden.
Ferner wird angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt werden, und viele andere Änderungen und Modifikationen kann durchgeführt werden, ohne von dem betreffenden Merkmal der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann eine Laufschiene mit im Querschnitt einer elliptischen Form, einer langgestreckten Kreisform (mit rechteckiger Form in der Mitte und Kreisform am Ende), und dergleichen Form anstelle der Kreisbogenform angewendet werden. Eine Säule kann nur an der einen Endseite der Laufschiene angeordnet sein. Ferner können Rollen anstellen von Kugeln verwendet werden. Ein Abstandshalter kann zwischen den benachbarten Kugeln angeordnet sein, um zu verhindern, dass die Kugeln einander kontaktieren.
Zusammenfassung
Ein Stellglied weist eine hohle Laufschiene 6 mit einem Schlitz 8, der sich in einer Axialrichtung davon erstreckt, einen bewegbaren Block 7, der an der Innenseite der Laufschiene 6 angeordnet ist, um entlang der Laufschiene bewegbar zu sein, und einen Kugelumlaufspindelmechanismus zum Bewegen des bewegbaren Blocks 7 entlang der Axialrichtung der Laufschiene 6 auf. Die Laufschiene weist in einem Schnitt senkrecht zu der Axialrichtung der Laufschiene einen Führungsabschnitt 9 zur führenden Bewegung des bewegbaren Teils 7 und eine Ausweitung 11 auf, die sich von dem Führungsabschnitt 9 derart erstreckt, dass sie das bewegbare Teil abdeckt, und eine Breite W1 des zwischen den gegenüberliegenden Ausweitungen 11 ausgebildeten Schlitzes 8 der Laufschiene ist schmaler als eine Breite W2 des bewegbaren Teils. Dementsprechend kann das Stellglied trotz einer kompakten Außenabmessung eine hohe Steifigkeit schaffen.

Claims

Stellglied, aufweisend: ein hohles Führungsteil mit einem Schlitz, der sich in einer Axialrichtung davon erstreckt; ein bewegbares Teil, das an der Innenseite des Führungsteils angeordnet ist, um entlang des Führungsteils bewegbar zu sein; und einen Antriebsmechanismus zum Bewegen des bewegbaren Teils entlang der Axialrichtung des Führungsteils, wobei das Führungsteil in einem Schnitt senkrecht zu der Axialrichtung des Führungsteils einen Führungsabschnitt zur führenden Bewegung des bewegbaren Teils und eine Ausweitung aufweist, die sich von dem Führungsabschnitt derart erstreckt, dass sie das bewegbare Teil abdeckt, und eine Breite des zwischen den gegenüberliegenden Ausweitungen ausgebildeten Schlitzes des Führungsteils schmaler als eine Breite des bewegbaren Teils ist.
Stellglied nach Anspruch 1, wobei ein einziger Schlitz in einer Umfangsrichtung des Führungsteils in einem Schnitt senkrecht zu der Axialrichtung des Führungsteils ausgebildet ist.
Stellglied nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Führungsteil im Querschnitt im Wesentlichen kreisbogenförmig ist.
Stellglied nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Führungsteil mit einer Wälzkörperlaufrille versehen ist, die sich in der Axialrichtung davon als der Führungsabschnitt erstreckt, das bewegbare Teil mit einer Wälzkörperlastlaufrille versehen ist, die der an dem Führungsteil ausgebildeten Wälzkörperlaufrille gegenüberliegt, und eine Anzahl von Wälzkörpern zwischen der Wälzkörperlaufrille des Führungsteils und der Wälzkörperlastlaufrille des bewegbaren Teils angeordnet sind, um zwischen diesen wälzen zu können.
Stellglied nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Führungsteil mit einem Abdeckteil versehen ist, das in der Axialrichtung des Führungsteils derart auseinander- oder zusammenziehbar ist, dass das Führungsteil in dem Schnitt senkrecht zur der Axialrichtung des Führungsteils vollständig abgedeckt ist, und ein Abschnitt des bewegbaren Teils, der über den Schlitz des Führungsteils hinausragt, das Abdeckteil durchdringt.
Stellglied, aufweisend: ein hohles Führungsteil mit einem Schlitz, der sich in einer Axialrichtung davon erstreckt; ein bewegbares Teil, das an der Innenseite des Führungsteils angeordnet ist, um entlang des Führungsteils bewegbar zu sein; und einen Antriebsmechanismus zum Bewegen des bewegbaren Teils entlang der Axialrichtung des Führungsteils, wobei das Führungsteil in einem Schnitt senkrecht zu der Axialrichtung des Führungsteils im Wesentlichen kreisbogenförmig ist.
Stellglied nach Anspruch 6, wobei der Antriebsmechanismus mit einem Spindelabschnitt, der an dem bewegbaren Teil ausgebildet ist, und einer Schraubenspindel versehen ist, die mit dem Spindelabschnitt in Schraubeingriff zu bringen ist, wobei die Schraubenspindel das bewegbare Teil durchdringt, die Schraubenspindel eine Mittellinie hat, die mit einer Mittellinie einer Abtriebswelle einer Antriebsquelle übereinstimmt, welche die Schraubenspindel dreht, und die Antriebsquelle in einem Schnitt senkrecht zu der Axialrichtung des Führungsteils eine im Wesentlichen Außenkreisform hat.
Bewegungsführungsvorrichtung, aufweisend: ein hohles Führungsteil mit einem Schlitz, der sich in einer Axialrichtung davon erstreckt; und ein bewegbares Teil, das an der Innenseite des Führungsteils angeordnet ist, um entlang des Führungsteils bewegbar zu sein, wobei das Führungsteil in einem Schnitt senkrecht zu der Axialrichtung des Führungsteils einen Führungsabschnitt zur führenden Bewegung des bewegbaren Teils und eine Ausweitung aufweist, die sich von dem Führungsabschnitt derart erstreckt, dass sie das bewegbare Teil abdeckt, und eine Breite des zwischen den gegenüberliegenden Ausweitungen ausgebildeten Schlitzes des Führungsteils schmaler als eine Breite des bewegbaren Teils ist.