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Die vorliegende Erfindung betrifft eine zusammengesetzte Bewegungsvorrichtung mit einer Lagerbuchse zum Stützen von axialen Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen eines Wellenglieds wie etwa einer Keilwelle. Zum Beispiel wird die Lagerbuchse verwendet, um die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen einer Keilwelle einer zusammengesetzten Bewegungseinrichtung zu unterstützen, die eine Keilwelle als Hauptwelle aufweist und eine Drehbewegung auf die Keilwelle ausüben kann, sodass sich die Keilwelle vorwärts und rückwärts bewegt.
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Die
JP 9 096 331 A und die
JP 02 9328 U zeigen jeweils eine Lagerbuchse zum Halten einer axialen Hin- und Herbewegung eines Wellenglieds, wobei die Lagerbuchse ein Aufnahmeloch aufweist, durch das sich das Wellenglied erstreckt, wobei Rillen sequentiell mit vorbestimmten Intervallen in einer Innenumfangsfläche des Aufnahmelochs ausgebildet sind, wobei die Innenumfangsfläche in einem Druckkontakt mit dem Wellenglied ist.
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Eine Hauptwelle einer automatischen Werkstückzuführvorrichtung oder einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung in einem NC-Maschinenwerkzeug muss eine Drehbewegung mit einer hohen Genauigkeit durchführen können, wobei sie sich in der Axialrichtung nach vorwärts und rückwärts bewegt. In diesem Zusammenhang wird eine Kombination aus einer Keilwelle und einer Keilmutter verwendet, um eine Axialbewegung der Hauptwelle zu unterstützen und ein Drehmoment auf die Hauptwelle zu übertragen.
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Insbesondere wird in einer Kugelkeilwelle, in der eine Keilmutter auf einer Keilwelle mit dazwischen einer großen Anzahl von Kugeln montiert ist, eine Vorlast auf die Kugeln ausgeübt, sodass wenn eine Übertragung des Drehmoments zwischen der Keilmutter und der Keilwelle durchgeführt wird, kein Spiel zwischen den zwei Komponenten entsteht und sich die Keilwelle problemlos vorwärts und rückwärts bewegen kann, während das Drehmoment übertragen wird.
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Ein bekanntes herkömmliches Beispiel einer zusammengesetzten Bewegungsvorrichtung, die eine derartige Kugelkeilwelle verwendet, umfasst eine Keilwelle mit einer Vielzahl von Kugelrollrillen, die sich in der Axialrichtung erstrecken, eine Keilmutter, die an der Keilwelle mit dazwischen einer großen Anzahl von Kugeln montiert ist und sich in der Axialrichtung hin und her bewegen kann, ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse, das die Keilmutter aufnimmt und durch das sich die Keilwelle erstreckt, und ein Drehübertragungsglied wie etwa eine Scheibe oder ein Zahnrad, das an dem Gehäuse montiert ist.
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Weil das Drehübertragungsglied an dem Gehäuse vorgesehen ist und wenn das Drehübertragungsglied über der Keilmutter angeordnet ist, wird der Außendurchmesser des Drehübertragungsglieds ziemlich groß, wodurch sich die Abmessungen der Vorrichtung vergrößern und die Kosten erhöhen. Deshalb wird als Gehäuse ein gestuftes zylindrisches Glied verwendet, in dem ein Teil mit großem Durchmesser und ein Teil mit kleinem Durchmesser aneinander anschließen, wobei der Teil mit großem Durchmesser als Aufnahmeteil für die Keilmutter verwendet wird, wahrend der Teil mit kleinem Durchmesser als Montageteil für das Drehubertragungsglied verwendet wird.
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Wenn dagegen das gestufte zylindrische Glied als Gehäuse verwendet wird und die Keilmutter und das Drehübertragungsglied voneinander in der Axialrichtung des Gehäuses abweichen, kann eine von dem Drehübertragungsglied auf das Gehause ausgeübte Radiallast (d. h. eine Last senkrecht zu der Axialrichtung der Keilwelle) als Momentlast auf die Keilmutter wirken; und wenn überhaupt kein Halt für das vordere Ende des Teils mit kleinem Durchmesser des Gehäuses in Bezug auf die Keilwelle vorgesehen ist, besteht der Nachteil, dass sich das Gehäuse in Bezug auf die Keilwelle neigt.
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Deshalb ist eine Lagerbuchse aus Kunstharz zwischen dem vorderen Ende des Teils mit kleinem Durchmesser des Gehäuses und der Keilwelle angeordnet, um die auf die Keilmutter wirkende Momentlast zu reduzieren. Während diese Lagerbuchse unter Druck in die Innenumfangsfläche des Teils mit kleinem Durchmesser des Gehäuses gedrückt wird, um eine Erhöhung des Gleitwiderstands des Gehäuses in Bezug auf die Keilwelle zu unterdrücken, wird die Lagerbuchse in einem Zustand einer so genannten Spielpassung, die einen kleinen Zwischenraum (ungefähr 0 bis 24 μm, wenn der Außendurchmesser der Keilwelle 6 mm beträgt) in Bezug auf die Keilmutter vorsieht, auf die Keilwelle gepasst.
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Wenn jedoch die Lagerbuchse aus Kunstharz an dem Teil mit kleinem Durchmesser des derart gepassten Gehäuses mit einer Spielpassung auf die Keilwelle gepasst wird, wird aufgrund des wenngleich kleinen Zwischenraums zwischen der Keilwelle und der Lagerbuchse der Kontakt zwischen der Lagerbuchse und der Keilwelle eher instabil, wobei der Gleitwiderstand des Gehäuses in Bezug auf die Keilwelle Fluktuationen oder ähnliches erfährt, sodass sich das Problem ergibt, dass die Präzision in der axialen Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Gehäuses beeinträchtigt wird.
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Es ist weiterhin eine strenge Kontrolle des Innendurchmessers der Lagerbuchse und des Außendurchmessers der Keilwelle erforderlich, was zu einer Erhöhung der Produktionskosten führt.
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Wie in
JP 2001-12472 A angegeben werden in einer bekannten herkömmlichen Führungsvorrichtung für ein Wellenglied, das eine Lagerbuchse aus Kunstharz verwendet, die Lagerbuchse und das Wellenglied in einem Druckkontakt in einem Zustand einer so genannten Presspassung gehalten. In dieser Führungsvorrichtung wird das Übermaß, mit dem die zwei Glieder aneinander gepasst sind, kontrolliert, indem eine Dimensionskontrolle auf den Innendurchmesser der Lagerbuchse und dem Außendurchmesser des Wellenglieds angewendet wird, wodurch der Gleitwiderstand der Lagerbuchse in Bezug auf das Wellenglied innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten wird.
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Um den Zwischenraum zwischen der Lagerbuchse und dem Wellenglied zu beseitigen, ohne eine Erhöhung des Gleitwiderstands zu verursachen, muss eine strenge Dimensionskontrolle auf den Innenumfang der Lagerbuchse und den Außendurchmesser des Wellenglieds angewendet wird, sodass die Produktion zeitaufwändig und kostspielig ist.
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Die vorliegende Erfindung nimmt auf die oben geschilderten Probleme Bezug. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zusammengesetzte Bewegungsvorrichtung mit einer Lagerbuchse anzugeben, in welcher der Zwischenraum zwischen der Lagerbuchse und dem Wellenglied beseitigt ist, sodass ein Spiel zwischen denselben beseitigt ist, damit das Wellenglied Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen zufrieden stellend durchführen kann, wobei der Aufwand für die Dimensionskontrolle an der Lagerbuchse und dem Wellenglied reduziert ist, um eine Reduktion der Produktionskosten zu erzielen.
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Die obige Aufgabe wird gelöst durch die zusammengesetzte Bewegungsvorrichtung gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Patentansprüchen beansprucht.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind Rillen sequentiell mit vorbestimmten Intervallen in der Innenumfangsfläche der Lagerbuchse ausgebildet, sodass auch wenn die Lagerbuchse in eine Presspassung mit dem Wellenglied gepasst ist, die in einem Druckkontakt mit dem Wellenglied befindliche Gleitkontaktfläche der Lagerbuchse relativ einfach gequetscht wird, sodass die Druckkontaktkraft in Bezug auf das Wellenglied reduziert werden kann. Weiterhin kann die Kontaktfläche zwischen der Lagerbuchse und dem Wellenglied reduziert werden.
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Es ist also moglich, den Gleitwiderstand zwischen der Lagerbuchse und dem Wellenglied zu minimieren und gleichzeitig den Zwischenraum zwischen denselben zu beseitigen, wodurch die Genauigkeit der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen des Wellenglieds in Bezug auf die Lagerbuchse verbessert werden kann. Weil weiterhin eine Vielzahl von Rillen in der Innenumfangsfläche des Lagerbuchse ausgebildet ist, wird die Gleitkontaktflache der mit dem Wellenglied in einem Druckkontakt befindlichen Lagerbuchse relativ einfach gequetscht und verformt, sodass der Gleitwiderstand der Lagerbuchse in Bezug auf das Wellenglied minimiert werden kann, ohne eine strenge Kontrolle auf den Innendurchmesser der Lagerbuchse anzuwenden. Die Lagerbuchse kann also wesentlich kostengünstiger hergestellt werden.
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Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Lagerbuchse kann aus Metall oder Kunstharz ausgebildet sein. Um jedoch die Druckkontaktkraft zu reduzieren, die bei der Presspassung der Lagerbuchse und der Keilwelle erzeugt wird, ist das Kunstharz zu bevorzugen.
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Die Lagerbuchse der vorliegenden Erfindung wird in der oben beschriebenen zusammengesetzten Bewegungsvorrichtung verwendet. In der zusammengesetzten Bewegungsvorrichtung wird die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Keilwelle durch die große Anzahl von Kugeln gehalten, mit denen die Keilmutter versehen ist. Wenn sich die Keilwelle mit hoher Beschleunigung und Verlangsamung vorwärts oder rückwärts bewegt, wirkt aufgrund des Rollens der Kugeln eine Vibration auf die Keilwelle. Wenn jedoch in der vorliegenden Erfindung die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen der Keilwelle unter Verwendung der Lagerbuchse gehalten werden, befindet sich die Lagerbuchse in einem Druckkontakt mit der Keilwelle, sodass der Dämpfungseffekt in Bezug auf die Vibration der Keilwelle verbessert wird. Also auch wenn sich die Keilwelle mit großer Beschleunigung oder Verlangsamung vorwärts oder rückwärts bewegt, ist die erforderliche Positionierungszeit für die Keilwelle kürzer. Daraus resultiert, dass die Taktzeit einer die zusammengesetzte Bewegungsvorrichtung verwendenden Operation verkürzt werden kann, sodass Maschinen und Vorrichtungen mit einer zufrieden stellenden Produktivität vorgesehen werden können.
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Weiterhin kann die Lagerbuchse verwendet werden, um die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen einer Ausgabestange eines Linearmotor-Stellglieds zu unterstützen. Ein bekanntes Beispiel für ein Linearmotor-Stellglied umfasst eine Magnetstange, an der eine große Anzahl von Magnetpolen angeordnet sind, wobei ein Spulenglied locker um die Magnetstange gepasst ist und ausgebildet ist, um die Magnetstange in der Axialrichtung anzutreiben. Wenn diese Magnetstange als Ausgabestange verwendet wird, müssen die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen der Magnetstange durch ein Lagerglied gehalten werden. Wenn die Lagerbuchse als Lagerglied verwendet wird, kann der Zwischenraum zwischen der Lagerbuchse und der Magnetstange beseitigt werden und kann der Gleitwiderstand zwischen den beiden Gliedern minimiert werden, wodurch die Genauigkeit der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen der Magnetstange in Bezug auf die Lagerbuchse verbessert werden kann.
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1 ist eine Vorderschnittansicht einer Ausführungsform einer zusammengesetzten Bewegungsvorrichtung mit einer Lagerbuchse gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Kugelkeilwelle, die in der zusammengesetzten Bewegungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
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3 ist eine vergrößerte Ansicht, die zeigt, wie die Lagerbuchse und die Keilwelle in einem gegenseitigen Kontakt gehalten werden.
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4 ist eine Seitenansicht der Lagerbuchse.
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5 ist eine Seitenansicht eines weiteren Beispiels einer Lagerbuchse.
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6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Beispiels, in dem ein Schmiermittel-Zuführglied in Nachbarschaft zu der Lagerbuchse vorgesehen ist.
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7 ist eine Vorderschnittansicht einer Ausführungsform eines Linearmotor-Betätigungsglieds, das die Lagerbuchse verwendet und das nicht zur Erfindung gehört, aber hilfreich für das Verständnis der Erfindung ist.
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8 ist eine Seitenansicht, die das Betriebsprinzip eines Linearmotors zeigt, der nicht zur Erfindung gehört, aber hilfreich für das Verständnis der Erfindung ist.
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9 ist eine Vorderansicht, die das Betriebsprinzip des Linearmotors zeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Keilwelle
- 2
- Keilmutter
- 3
- Gehäuse
- 4
- Lagerbuchse
- 40
- Rille
- 41
- Vorsprung
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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Im Folgenden wird eine zusammengesetzte Bewegungsvorrichtung mit einer Lagerbuchse gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt ein Beispiel einer zusammengesetzten Bewegungsvorrichtung, die die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen einer Keilwelle unterstützt, indem sie eine Lagerbuchse verwendet. Diese Vorrichtung wird als Hauptwelle einer Werkzeugwechselvorrichtung oder einer ähnlichen Vorrichtung verwendet und umfasst eine Keilwelle 1, die als Hauptwelle verwendet wird, eine Keilmutter 2, die sich in der Axialrichtung der Keilwelle 1 hin und her bewegen kann, ein Gehäuse 3, das die Keilmutter 2 hält und derart gehalten wird, dass es in Bezug auf einen stationären Teil B gedreht werden kann, und eine Lagerbuchse 4, die an einem Ende des Gehäuses 3 vorgesehen ist, um die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Keilwelle 1 in Bezug auf das Gehäuse 3 zu führen.
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Die Keilwelle 1 wird durch eine Kugelumlaufspindel, einen hydraulischen Zylinder, einen pneumatischen Zylinder oder ähnliches (nicht gezeigt) dazu veranlasst, axiale Vorwärts- und Rückwartsbewegungen zu vollführen, wobei die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen durch die Keilmutter 2 gestützt werden. An dem Gehause 3 ist ein Drehübertragungsglied 5 wie etwa eine Scheibe oder ein Zahnrad fixiert, um die bzw. das ein Zahnriemen geführt ist, wobei ein Drehmoment von außen auf das Gehäuse 3 ausgeübt wird, das über die Keilmutter 2 auf die Keilwelle 1 übertragen wird, um die Keilwelle 1 nach Wunsch drehen zu konnen.
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2 zeigt ein Beispiel für eine Kugelkeilwelle, in der die Keilwelle 1 und die Keilmutter 2 miteinander kombiniert sind. Die Keilwelle 1 weist im wesentlichen eine kreisrunde Querschnittkonfiguration auf, wobei sich auf der Außenumfangsfläche eine Vielzahl von Kugelrollrillen 10 in der Axialrichtung erstrecken. Die Keilmutter 2 weist eine im wesentlichen zylindrische Konfiguration auf, wobei sich ein Durchgangsloch durch die Keilwelle 1 erstreckt. Die Keilmutter 2 ist auf der Keilwelle 1 mit dazwischen einer großen Anzahl von Kugeln 20 montiert, die in den Kugelrollrillen 10 der Keilwelle 1 rollen. Weiterhin umfasst die Keilmutter 2 einen endlosen Zirkulationspfad 21, durch den die Kugeln 20 zirkulieren, wobei sich die Keilmutter 2 kontinuierlich entlang der Keilwelle 1 bewegen kann, während die Kugeln 20 in dem endlosen Zirkulationspfad 21 zirkulieren. Eine Vorlast wirkt auf die Kugeln 20, die zwischen der Keilwelle 1 und der Keilmutter 2 rollen, während diese eine Last empfangen, wodurch ein Spiel zwischen der Keilmutter 2 und der Keilwelle 1 beseitigt wird. Auch wenn ein Drehmoment von der Keilmutter 2 auf die Keilwelle 1 übertragen wird, kann veranlasst werden, dass sich die Keilwelle 1 problemlos und genau in der Axialrichtung vorwärts und rückwärts bewegt.
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Das Gehäuse 3 ist im wesentlichen als ein Zylinder ausgebildet, der den Umfang der Keilwelle 1 bedeckt und mit einem Teil 30 mit großem Durchmesser zum Aufnehmen der Keilmutter 2 und einem Teil 31 mit kleinem Durchmesser ausgestattet ist, dessen Außendurchmesser kleiner als derjenige des Teils 30 mit großem Durchmesser ist, wobei das Gehäuse insgesamt in der Form eines gestuften Zylinders ausgebildet ist. Ein Drehlager (nicht gezeigt) ist an der Außenumfangsfläche des Teils 30 mit großem Umfang montiert, wobei das Gehäuse 3 derart gehalten wird, dass es in Bezug auf den stationären Teil B gedreht werden kann. Weiterhin ist die Keilmutter 2 mit der Innendurchmesserseite des Teils 30 mit großem Durchmesser pressgepasst und durch eine Schraube, die sich radial durch den Teil 30 mit großem Durchmesser erstreckt, an dem Teil 30 mit großem Durchmesser fixiert.
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Der Teil 31 mit kleinem Durchmesser ist mit einem Außendurchmesser ausgebildet, der kleiner als derjenige des Teils 30 mit großem Durchmesser ist, und ein Drehübertragungsglied 5 wie etwa eine Scheibe ist an dem Außenumfangsteil fixiert. Der Innendurchmesser des Teils 31 mit kleinem Durchmesser ist etwas größer als der Außendurchmesser der Keilwelle 1, sodass sich die Keilwelle 1 frei in der Axialrichtung innerhalb des Teils 31 mit kleinem Durchmesser vorwärts und rückwärts bewegen kann.
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Die Lagerbuchse 4 ist an einem Ende des Gehäuses 3 auf der Seite des Teils 31 mit kleinem Durchmesser, d. h. an dem vorderen Ende des Teils 31 mit kleinem Durchmesser montiert und führt die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen der Keilwelle 1 in Bezug auf das Gehäuse 3. Die Lagerbuchse 4 ist aus einem Kunstharz (z. B. Polyacetal) ausgebildet, das eine hervorragende Beständigkeit gegenüber einem Reibungsverschleiß aufweist, selbstschmierend ist und einen hohen Elastizitätsmodulus aufweist. Wie in 3 gezeigt, ist die Lagerbuchse 4 zwischen der Innenumfangsfläche des Teils 31 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 3 und der Außenumfangsflache der Keilwelle 2 vorgesehen. Die Lagerbuchse 4 weist eine im wesentlichen zylindrische Konfiguration mit einem Aufnahmeloch auf, durch die sich die Keilwelle 1 erstreckt, und ist in die Innenumfangsfläche des Teils 31 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 3 gepasst und dort fixiert. Der Innendurchmesser des Aufnahmelochs ist gleich oder kleiner als der Außendurchmesser der Keilwelle 1, und das Aufnahmeloch ist in einem Druckkontakt mit der Außenumfangsfläche des Keilwelle 1 in einem Zustand einer so genannten Presspassung. Bei dieser Presspassung wird zum Beispiel angenommen, dass das Übermaß γ ungefahr gleich D/1000 ist.
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Wie in 3 und 4 gezeigt, sind eine Vielzahl von Umfangsrillen 40 mit vorbestimmten Intervallen in der Innenumfangsfläche der Lagerbuchse 4 ausgebildet, wobei die Teile der Innenumfangsfläche neben den Rillen 40 als Ringvorsprünge 41 definiert sind, deren entfernte Enden in einem Druckkontakt mit der Außenumfangsfläche der Keilwelle 1 stehen. Wenn also die Lagerbuchse 4 mit der Keilwelle 1 in einem Zustand einer Presspassung gepasst wird, werden die entfernten Enden der Vorsprünge 41 in der Innenumfangsflache der Lagerbuchse 4 durch die Keilwelle 1 gequetscht und können einfach eine elastische Verformung erfahren, wodurch die Druckkontaktkraft zwischen der Lagerbuchse 4 und der Keilwelle 2 reduziert wird. Wenn also die Lagerbuchse 4 mit der Keilwelle 1 in einem Zustand einer Presspassung gepasst wird, kann der dazwischen vorhandene Gleitwiderstand reduziert werden. Außerdem wird durch die Ausbildung der Vielzahl von Rillen in der Innenumfangsfläche der Lagerbuchse 4 die Kontaktfläche zwischen der Keilwelle 1 und der Lagerbuchse 4 kleiner als in dem Fall, dass keine Rillen 40 ausgebildet sind, wodurch der Gleitwiderstand zwischen der Lagerbuchse 4 und der Keilwelle 1 weiter reduziert wird.
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Bei diesem Aufbau, in dem eine Vielzahl von Umfangsrillen 40 in der Innenumfangsfläche der Lagerbuchse 4 ausgebildet sind und eine Vielzahl von Vorsprüngen 41 zwischen den Rillen 40 in einem Druckkontakt mit der Außenumfangsfläche der Keilwelle 1 gehalten werden, schaben die Vorsprünge 41 wiederholt die Außenumfangsfläche der sich vorwärts und rückwärts bewegenden Keilwelle 1, sodass die Lagerbuchse als Dichtung dient, die verhindert, das Staub auf der Keilwelle 1 in das Gehäuse 3 eindringt.
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Wie weiter oben genannt, kann die Lagerbuchse 4 aus einem Kunstharz mit einer selbstschmierenden Eigenschaft ausgebildet sein. Die Rillen 40 können jedoch auch zuvor mit Fett gefüllt werden, sodass das Fett in den Rillen 40 auf die Außenumfangsfläche der Keilwelle 1 aufgetragen werden kann, wenn sich die Keilwelle 1 vorwärts und rückwärts bewegt. Indem die Rillen der Lagerbuchse mit Fett gefüllt werden, kann die Funktion der Lagerbuchse als Dichtung weiter verbessert werden.
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Wenn in der zusammengesetzten Bewegungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau ein Drehmoment auf die Scheibe 5, die an dem Teil 31 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 3 fixiert ist, über beispielsweise einen Zahnriemen 50 ubertragen wird, kann das Gehäuse 3 drehbar in Bezug auf den stationaren Teil B gehalten werden. Es kann also ein Drehmoment auf Keilwelle 1 übertragen werden, die über die Keilmutter 2 durch das Gehäuse 3 gehalten wird, sodass die Keilwelle 1 nach Wunsch um ihre Achse gedreht werden kann. In dem Zustand, in dem die Keilwelle 1 auf diese Weise gedreht wird, kann weiterhin nach Wunsch veranlasst werden, dass sich die Keilwelle 1 in der Axialrichtung vorwärts und rückwärts bewegt.
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Weil der Teil 31 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 3 mit der Lagerbuchse 4 zum Führen der Keilwelle 1 versehen ist, und weil die Lagerwelle 4 durch eine Presspassung mit der Keilwelle 1 gepasst wird, ist der Zwischenraum zwischen den zwei Gliedern beseitigt, sodass die Keilwelle 1 problemlos mit einem stets stabilen Gleitwiderstand geführt werden kann.
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Während die Keilwelle 1 und die Lagerbuchse 4 durch die Presspassung in einem Druckkontakt stehen, kann aufgrund der Vielzahl von Rillen 40 in der Innenumfangsfläche der Lagerbuchse 4 wie oben genannt die Druckkontaktkraft zwischen der Keilwelle 1 und der Lagerbuchse 4 reduziert werden und kann weiterhin die Kontaktfläche reduziert werden, sodass der Gleitwiderstand der Keilwelle 1 in Bezug auf die Lagerbuchse 4 minimiert wird.
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Weil weiterhin eine Vielzahl von Rillen 40 in der Innenumfangsfläche der Lagerbuchse 4 vorgesehen sind, werden die entfernten Enden der Vorsprünge 41, die in Kontakt mit der Keilwelle 1 stehen, relativ leicht gequetscht und erfahren dabei eine Verformung, sodass durch die Passung der Lagerbuchse 4 mit der Keilwelle 1 in einer Presspassung der Gleitwiderstand der Lagerbuchse 4 in Bezug auf die Gleitwelle 1 minimiert werden kann, ohne dass dafür eine sehr strenge Kontrolle auf den Innendurchmesser der Lagerbuchse 4 angewendet zu werden braucht. Daraus resultiert, dass der Zeit- und Kostenaufwand für die Dimensionskontrolle bei der Herstellung der Lagerbuchse 4 reduziert wird, sodass die Vorrichtung kostengünstiger hergestellt werden kann.
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Eine Lagerbuchse mit einer Axiallänge von 3 mm, einem Außendurchmesser von 8 mm und einem Innendurchmesser von 6 mm (Toleranz: 0 bis –0,010 mm) wurde mit einer Keilwelle mit einem Außendurchmesser von 6 mm (Toleranz: 0 bis –0,012 mm) verbunden, um das Spiel der Keilwelle in Bezug auf die Lagerbuchse und die Erhohung des Gleitwiderstands zu untersuchen. Es wurden vier Rillen mit einer Breite von 0,75 mm und einer Tiefe von 0,4 bis 0,7 mm in der Innenumfangsfläche der Lagerbuchse ausgebildet. Das Untersuchungsergebnis zeigte, dass kein Spiel der Keilwelle in Bezug auf die Lagerbuchse gegeben war, wobei die Keilwelle problemlos geführt werden konnte. Was die Erhöhung des Gleitwiderstands betrifft, war dieser hinsichtlich der praktischen Anwendung annehmbar.
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Bei der Lagerbuchse 4 von 3 weisen die Rillen 40 eine rechteckige Querschnittkonfiguration auf, wobei auch die Vorsprünge 41 rechteckig sind. Damit die entfernten Enden der Vorsprünge 41 einfacher elastisch verformt werden können, sind die Rillen 40 vorzugsweise mit einer dreieckigen Querschnittkonfiguration ausgebildet, während die entfernten Enden der Vorsprünge 41 mit einer spitzen Konfiguration ausgebildet sind.
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Bei der Lagerbuchse 4 von 3 und 4 sind eine Vielzahl von Rillen 40 in der Innenumfangsfläche parallel zueinander ausgebildet, wobei die Rillen 40 aber auch als eine einzelne oder eine Vielzahl von kontinuierlichen Spiralrillen ausgebildet werden können.
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5 zeigt ein anderes Beispiel der Lagerbuchse 4. Während bei der Lagerbuchse 4 von 3 und 4 Umfangsrillen 40 in der Innenumfangsfläche ausgebildet sind, sind bei der Lagerbuchse 6 von 5 eine Vielzahl von Axialrillen 60 ausgebildet, wobei die Grate 61 zwischen diesen Rillen durch eine Presspassung in einem Druckkontakt mit der Außenumfangsflache der Keilwelle 1 gehalten werden. Auch bei der Lagerbuchse 6 kann derselbe Effekt wie bei der oben beschriebenen Lagerbuchse 4 erhalten werden.
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6 zeigt ein Beispiel, in dem ein Schmiermittel-Zuführglied 7 innerhalb des Teils 31 mit kleinem Durchmesser 31 des Gehäuses 3 vorgesehen ist. Das Zuführglied 7 umfasst ein Ringglied 70, das in Nachbarschaft zu der Lagerbuchse 4 vorgesehen ist und mit der Innenumfangsflache des Teils 31 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 3 gepasst ist, wobei ein Auftragungsglied 71 an der Innenumfangsfläche des Ringglieds 70 fixiert ist und aus Filz oder einem ähnlichen Material besteht, das mit einem Schmiermittel getränkt ist. Das Auftragungsglied 71 wird in Kontakt mit der Außenumfangsfläche der Keilwelle 1 gehalten, und wenn sich die Keilwelle 1 vorwärts oder rückwärts bewegt, trägt das Auftragungsglied 71 eine erforderliche Mindestmenge des Schmiermittels auf die Außenumfangsfläche auf. Wie weiter oben genannt, funktioniert die Lagerbuchse 4 der vorliegenden Erfindung auch als Dichtung zum Dichten des Zwischenraums zwischen dem Teil 31 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 3 und der Keilwelle 1. Wenn also das Schmiermittelzuführglied 7 innerhalb des Teils 31 mit kleinem Durchmesser in Nachbarschaft zu der Lagerbuchse 4 vorgesehen ist, besteht keine Gefahr, dass das auf die Keilwelle 1 aufgetragene Schmiermittel herausfließt. Weiterhin wird das Schmiermittel auf die Außenumfangsfläche der Keilwelle 1 aufgetragen, von der ein feiner Staub durch die Lagerbuchses 4 geschabt wurde, sodass eine weitere Verbesserung der Schmierleistung erzielt werden kann.
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7 zeigt ein Beispiel, in dem die Lagerbuchse verwendet wird, um die Ausgabestange eines Linearmotor-Stellglieds 8 zu halten, das nicht zur Erfindung gehört, aber hilfreich für das Verständnis der Erfindung ist. Das Linearmotor-Stellglied 8 umfasst ein Gehäuse 81, in dem ein Durchgangsloch 80 ausgebildet ist, eine Ausgabestange 82, die sich durch das Durchgangsloch 81 erstreckt und auf der eine große Anzahl von Magnetpolen mit vorbestimmten Intervallen in einer Axialrichtung angeordnet sind, ein Spulenglied 83, das locker auf den Umfang der Ausgabestange 82 gepasst und an dem Gehäuse 81 fixiert ist, um die Ausgabestange 82 in der Axialrichtung anzutreiben, und ein Paar von Lagergliedern 84, 84, die an dem Gehäuse 81 an den Öffnungen an den Enden des Durchgangslochs fixiert sind und die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen der Ausgabestange unterstützen. Dieses Linearmotor-Stellglied veranlasst, dass sich die Ausgabestange 82 frei vorwärts und rückwärts in der Axialrichtung bewegt und an einer beliebigen Position stoppt.
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Die Ausgabestange 82 und das Spulenglied 83 bilden einen Linearmotor, und das Spulenglied 83 ist locker auf den Umfang der Ausgabestange 82 mit dazwischen einem geringfügigen Zwischenraum gepasst. Die Ausgabestange 82 ist magnetisiert und weist eine Vielzahl von Dauermagneten auf, die in der Axialrichtung angeordnet sind, wobei die Außenumfangsfläche der Ausgabestange zu einer glatten Fläche verarbeitet ist. Wie in 8 gezeigt, weist jeder Dauermagnet 84 einen N-Pol und einen S-Pol auf, wobei jeweils benachbarte Dauermagneten 84 derart angeordnet sind, dass ihre Ausrichtungen jeweils umgekehrt sind, sodass die Dauermagneten mit gleicher Polarität einander gegenüberliegen. Daraus resultiert, dass die Ausgabestange 82 einen magnetisierten Teil für den Antrieb umfasst, wobei die N-Pole und S-Pole alternierend in der Längsrichtung angeordnet sind, um einen Feldmagneten zu bilden.
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8 und 9 zeigen das Betriebsprinzip dieses Linearmotors. Das Spulenglied 83 weist eine Spulengruppe auf, in der drei Erregungsspulen 86 für eine U-, V- und W-Phase einen Satz bilden. Die Erregungsspulen 86 aller Phasen weisen eine ringförmige Konfiguration auf und sind gegenüber der Außenumfangsfläche der Ausgabestange 82 mit dazwischen einem geringfügigen Zwischenraum angeordnet. Der Anordnungsabstand der Erregungsspulen 86 der verschiedenen Phasen ist kleiner gewählt als der Anordnungsabstand der Dauermagneten 84. Magnetflüsse 85 werden an der Ausgabestange 82 von den S-Polen zu den N-Polen gebildet, wobei das Spulenglied 83 einen Magnetpolsensor (nicht gezeigt) umfasst, um die Magnetflussdichte zu erfassen. Die Positionsbeziehung der Magnetpole (d. h. der N-Pole und der S-Pole) der Ausgabestange 82 in Bezug auf die Erregungsspulen 86 wird aus einem Erfassungssignal erhalten, das aus dem Magnetpolsensor ausgegeben wird. Eine Steuereinrichtung zum Steuern der Stromversorgung zu den Erregungsspulen 86 empfängt das Erfassungssignal von dem Magnetpolsensor und berechnet einen optimalen elektrischen Strom in Übereinstimmung mit der Positionsbeziehung zwischen den Erregungsspulen 86 und den Magnetpolen der Ausgabestange 82, um den elektrischen Strom zu den Erregungsspulen 86 zuzuführen. Dabei werden aufgrund der Interaktion zwischen dem durch die Erregungsspulen 86 elektrischen Strom und den durch die Dauermagneten 84 erzeugten Magnetflüssen 85 eine Anziehungskraft und eine Abstoßungskraft zwischen den Erregungsspulen 86 und den Magnetpolen der Dauermagneten 84 erzeugt, wobei die Ausgabestange 82 in der Axialrichtung in Bezug auf das an dem Gehäuse 81 fixierte Spulenglied 83 angetrieben wird.
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Ein das Spulenglied enthaltendes Gehäuse 81 ist aus Aluminium ausgebildet und weist eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit auf. Um die in den Erregungsspulen 86 erzeugte Wärme effektiv zu dem Gehäuse 81 zu leiten und die Wärme in die umgebende Atmosphäre abzustrahlen und um weiterhin die Erregungsspulen 86 effektiv zu kühlen, ist vorzugsweise eine Vielzahl von Kühlrippen auf der Oberfläche des Gehäuses 81 ausgebildet.
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Die Lagerbuchse, die für die oben beschriebene zusammengesetzte Bewegungsvorrichtung verwendet wird, kann so wie sie ist jeweils für das Paar von Lagergliedern 84 zum Halten der Ausgabestange 82 in Bezug auf das Gehäuse 81 verwendet werden.
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Wenn also die Lagerbuchse 4 von 4 für die Lagerglieder 84 verwendet wird, werden die Lagerbuchsen 4 durch eine Presspassung mit der Ausgabestange 82 verbunden, wobei ein Zwischenraum zwischen denselben beseitigt wird, sodass die Ausgabestange 82 mit einem stets stabilen Gleitwiderstand geführt werden kann.
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Während weiterhin die Ausgabestange 82 durch eine Presspassung in einem Druckkontakt mit den Lagerbuchsen 4 gehalten wird, kann durch die Vielzahl von Rillen 40 in den Innenumfangsflächen der Lagerbuchsen 4 die Druckkontaktkraft zwischen der Ausgabestange 82 und den Lagerbuchsen 4 wie oben genannt reduziert werden. Weil weiterhin die Kontaktfläche reduziert werden kann, kann der Gleitwiderstand der Ausgabestange 82 in Bezug auf die Lagerbuchsen 4 minimiert werden.
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Weil die Vielzahl der Rillen 40 in den Innenumfangsflächen der Lagerbuchsen 4 vorgesehen sind, werden die entfernten Enden der Vorsprünge 41, die die Ausgabestange 82 kontaktieren, relativ einfach gequetscht und erfahren eine Verformung, sodass durch die Presspassung der Lagerbuchsen 4 mit der Ausgabestange 82 der Gleitwiderstand der Lagerbuchsen 4 in Bezug auf die Ausgabestange 82 minimiert werden kann, ohne dass dafür eine sehr strenge Kontrolle des Innendurchmessers der Lagerbuchsen 4 durchgeführt werden muss. Daraus resultiert, das der Zeit- und Kostenaufwand für die Dimensionskontrolle bei der Herstellung der Lagerbuchsen 4 reduziert wird, sodass das Linearmotor-Stellglied viel kostengünstiger hergestellt werden kann.
