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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kugelumlaufspindel, die eine
Spindelwelle aufweist, eine Mutter, und Kugeln, die sich zwischen
der Spindelwelle und der Mutter drehen können, sowie eine Bewegungsführungsvorrichtung,
die ein Laufringteil aufweist, ein Gleitteil und Kugeln, die sich
zwischen dem Laufringteil und dem Gleitteil drehen können.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Eine
Kugelumlaufspindel, welche Kugeln aufweist, die zwischen einer Spindelwelle
und einer Mutter abrollen können,
wurde tatsächlich
bei einem Positionierungsmechanismus einer Werkzeugmaschine eingesetzt,
bei einem Lenkgetriebe eines Fahrzeugs, bei einer Führungsvorrichtung,
einer Bewegungsspindel und bei verschiedenen anderen Gebieten, da
sie eine Verringerung des Reibungsfaktors beim Abrollen der Spindelwelle
in Bezug auf die Mutter ermöglicht,
im Vergleich zu einer Spindel des Gleitkontakttyps.
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Eine
Kugelumlaufspindel weist eine Spindelwelle auf, mit einer spiralförmigen Kugelabwälznut und
einer Mutter mit einer Kugelabwälznut,
wobei die beiden Nuten so ausgerichtet sind, dass sie einen Weg
zur Aufnahme mehrerer Kugeln ausbilden. Die Mutter weist ein Umwälzteil auf,
bei welchem ein Umwälz weg
zum Umwälzen
der Kugeln vorgesehen ist. Die Kugeln, die sich in der Kugelabwälznut der
Spindelwelle abwälzen,
werden in Kontakt mit einem Rand 2 des Umwälzteils 1 versetzt,
das in 1 gezeigt ist (auch als "Zungenabschnitt" bezeichnet, und entsprechendes gilt
für die
nachstehende Beschreibung), und werden in dem Umwälzweg in
dem Umwälzteil
aufgenommen.
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Infolge
von Anforderungen bezüglich
eines Vorschubs mit hoher Geschwindigkeit bei einer Werkzeugmaschine
und dergleichen wird die Kugelumlaufspindel häufig mit hoher Geschwindigkeit gedreht.
Wenn bei einer herkömmlichen
Kugelumlaufspindel die Kugelumlaufspindel mit hoher Geschwindigkeit
gedreht wird (die Umdrehungsgeschwindigkeit wird als ein Index angegeben,
durch einen DN-Wert, der durch Multiplizieren der Drehzahl pro Minute
mit dem Kugelzentrumsdurchmesser erhalten wird), stoßen Kugeln
wiederholt gegen den Rand an, so dass eine Spannungskonzentration
auf der Basis des Randes 2 des Umwälzteils 1 auftritt, die
manchmal zu einer Metallermüdung
und Beschädigung
des Randes 2 führt.
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Zur
Lösung
dieses Problems hat die Anmelderin eine Kugelumlaufspindel vorgeschlagen,
welche Kugeln aufnehmen kann, ohne dass ein Rand 2 darin
vorgesehen ist (vergleiche das Patentdokument 1). Wie in 2 gezeigt,
ist die Kugelumlaufspindel an jedem Ende des Umwälzteils 3 der Kugelumlaufspindel
mit einem Scoop-Abschnitt 4 in Form eines Schiffsrumpfes
versehen, der eine Nut ist, die eine sich allmählich verringernde Breite aufweist,
und werden die Kugeln 5 einzeln allmählich zwischen beiden Seiten
der Nut des Scoop-Abschnitts 4 in Form eines Schiffsrumpfes
gehaltert, damit sie in dem Umwälzweg
aufgenommen werden. Da die Kugeln 5 ohne den Rand 2 aufgenommen werden,
der beschädigt
werden kann, wird die vorlie gende Erfindung tatsächlich bei einer sich mit hoher Geschwindigkeit
drehenden Kugelumlaufspindel eingesetzt.
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Weiterhin
hat die Anmelderin den Kugel-Scoop-Abschnitt verbessert, und die
im Patentdokument 2 beschriebene Erfindung vorgeschlagen.
Mit der Erfindung wird angestrebt, zu verhindern, dass der Scoop-Abschnitt 4 in
Form eines Schiffsrumpfes in einen Fresseingriff mit Abstandsstücken 6 gelangt,
die jeweils zwischen Kugeln 5 vorgesehen sind, wie dies
in 3 dargestellt ist. Hierbei wird, wie in 4 dargestellt,
an der Unterseite des Scoop-Abschnitts 4 in Form eines
Schiffsrumpfes ein Abstandsstück-Scoop-Abschnitt 7 vorgesehen,
der nur in Kontakt mit den Abstandsstücken 6 gelangt, und
nicht mit den Kugeln 5, wodurch ein Fresseingriff mit den
Abstandsstücken 6 verhindert
wird. Damit erreicht wird, dass der Abstandsstück-Scoop-Abschnitt 7 nicht
in Kontakt mit den Kugeln 5 versetzt wird, weist der Abstandsstück-Scoop-Abschnitt 7 eine
innere Oberfläche 8 auf,
die schräg
zu seinem Ende nach außen ausgebildet
ist (also wie eine Trompete ausgebildet ist), relativ zur inneren
Oberfläche 9 des
Umwälzweges.
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- [Patentdokument 1] Japanische
Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2000-18359
- [Patentdokument 2] Japanische
Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2004-28192
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE Erfindung ZU LÖSENDE PROBLEME
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Allerdings
besteht das Bedürfnis,
eine Kugelumlaufspindel sich mit erheblich höherer Geschwindigkeit mit einem
höheren DN-Wert
drehen zu lassen. Der Erfinder versuchte, eine Kugelumlaufspindel
mit einem höheren
DN-Wert über
viele Stunden sich drehen zu lassen, und untersuchte den Scoop-Abschnitt
in Form eines Schiffsrumpfes, um zu überprüfen, wie der Scoop-Abschnitt in Form
eines Schiffsrumpfes beeinflusst wurde. Hierbei fand der Erfinder
heraus, dass der Scoop-Abschnitt 4 in Form eines Schiffsrumpfes
zum Aufnehmen von Kugeln ungewöhnlich
stark verschleißt,
die Nutbreite des Scoop-Abschnitts 4 in Form eines Schiffsrumpfes
allmählich
größer wird,
und daher die Scoop-Position 10, an welcher der Scoop-Abschnitt 4 in
Form eines Schiffsrumpfes damit beginnt, jede Kugel von einer Kugelabwälznut der
Kugelumlaufspindel aufzunehmen, zur Innenseite des Umwälzweges
verschoben wird, wie dies in 5(A) gezeigt
ist. Dann führt
der anormale Verschleiß des
Scoop-Abschnitts 4 in Form eines Schiffsrumpfes schließlich dazu,
dass die Kugeln mit dem Abstandsstück-Scoop-Abschnitt 7 zusammenstoßen, und
arbeitet der Abstandsstück-Scoop-Abschnitt 7 so,
dass er die Kugeln so aufnimmt, wie wenn der herkömmliche
Rand 2 Kugeln aufnimmt (vergleiche 1), was
zu einer Beschädigung
in dem Abstandsstück-Scoop-Abschnitt 7 infolge
des Zusammenstoßes
mit den Kugeln führt.
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Der
Verschleiß des
Scoop-Abschnitts 4 in Form eines Schiffsrumpfes lässt sich
unterteilen auf einen Verschleiß,
der hervorgerufen wird, wenn die Kugeln 5 von der Kugelabwälznut der
Spindelwelle in den Umwälzweg 11 des
Umwälzteils
aufgenommen werden, wie in 5(A) gezeigt,
und einen Verschleiß,
der hervorgerufen wird, wenn sich die Kugeln 5 von dem
Umwälzweg 11 des
Umwälzteils
zurück
zur Spindelwelle bewegen, wie in 5(B) gezeigt.
Zunächst
erfolgt eine Beschreibung jenes Verschleißes, der hervorgerufen wird,
wenn die Kugeln 5 von der Kugelabwälznut der Spindelwelle in den
Umwälzweg 11 des Umwälzteils
aufgenommen werden, wie dies in 5(A) gezeigt
ist. Wenn der Umwälzweg 11 in
Tangentialrichtung zur Spindelwelle angeordnet ist, und eine Kugel
in der Tangentialrichtung zur Spindelwelle aufgenommen wird, wird
theoretisch der Scoop-Abschnitt 4 in Form eines Schiffsrumpfes
nicht belastet. Der sich tatsächlich
ergebende Kugellaufringweg ist jedoch so, dass dann, wenn die Kugel 5 aufgenommen
wird, die Kugel 5 geringfügig in Axialrichtung herunterfällt, und
an der Aufnahmeposition 10 des Scoop-Abschnitts 4 in
Form eines Schiffsrumpfes in dem Umwälzweg 11 aufgenommen wird.
Aus diesem Grund stößt, wenn
sich die Kugel 5 mit hoher Geschwindigkeit bewegt, die
Kugel gegen den Abstandsstück-Scoop-Abschnitt 7 an,
was dazu führt,
dass ein Verschleiß des
Abstandsstücks-Scoop-Abschnitts 7 erfolgt.
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Wenn
sich, wie in 5(B) gezeigt, eine Kugel 5 von
dem Umwälzteil
in die Kugelabwälznut
der Spindelwelle bewegt, wird die Kugel 5 durch die folgende
Kugel in dem Umwälzweg 11 des
Umwälzteils gedrückt, so
dass sie sich in den Raum zwischen der Spindelwelle und der Mutter
bewegt, da die Kugeln, die sich zwischen der Spindelwelle und der
Mutter befinden, vorbelastet sind. Hierbei wird, da der Abstandsstück-Scoop-Abschnitt 7 um
einen Schrägstellwinkel α(α beträgt etwa
10 Grad) relativ zur inneren Oberfläche des Umwälzweges 11 schräg gestellt ist,
relativ zur inneren Oberfläche
des Umwälzweges 11,
der Bewegungsraum jeder Kugel 5 entsprechend größer in dem
Umwälzweg 11,
und drückt,
wie in 5(B) gezeigt, die folgende Kugel 5 versetzt
gegen die davor befindliche Kugel 5. Bei dieser schlangenförmigen Bewegung
der Kugeln 5 drückt
jede andere Kugel 5 auf den Scoop-Abschnitt 4 in
Form eines Schiffsrumpfes. Die Kraftkomponente dieser jeweiligen
weiteren Kugel, die auf den Scoop-Abschnitt 4 in Form eines
Schiffsrumpfes drückt,
kann einen Verschleiß des Scoop-Abschnitts 4 in
Form eines Schiffsrumpfes hervorrufen. 6 erläutert ein
Beispiel für
den Verschleiß des
Scoop-Abschnitts
in Form eines Schiffsrumpfes. Wie aus der Figur hervorgeht, wird
der Scoop-Abschnitt 4 in Form eines Schiffsrumpfes zum
unteren Abschnitt 4a hin verschlissen.
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Um
einen Zusammenstoß zwischen
den Kugeln und dem Abstandsstück-Scoop-Abschnitt 7 zu verhindern,
und einen Verschleiß des
Abstandsstück-Scoop-Abschnitts 7 infolge
des Verschleißes des
Scoop-Abschnitts 4 in Form eines Schiffsrumpfes, versuchte
der Erfinder, den Schrägstellwinkel α des Abstandsstück-Scoop-Abschnitts 6 von
den herkömmlichen
10 Grad aus zu vergrößern, beispielsweise
auf 15 Grad. Allerdings trat das gleiche Problem auf. Unabhängig davon,
wie groß der
Schrägstellwinkel
des Abstandsstück-Scoop-Abschnitts 7 ist,
wird daher schließlich
das Problem nicht gelöst.
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Daher
weist die vorliegende Erfindung den Vorteil auf, eine Kugelumlaufspindel
zur Verfügung zu
stellen, die einen Scoop-Abschnitt
in Form eines Schiffsbodens aufweist, der verschleißbeständig ist, wenn
die Kugelumlaufspindel schnell mit einem hohen DN-Wert gedreht wird,
sowie eine Bewegungsführungsvorrichtung.
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MASSNAHMEN ZUR LÖSUNG DER
PROBLEME
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Die
vorliegende Erfindung wird nunmehr nachstehend beschrieben. Nachstehend
werden in den beigefügten
Zeichnungen auftretende Bauteilen Bezugszeichen in Klammern zugefügt, um das
Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, jedoch dient dies nicht
zur Einschränkung
der vorliegenden Erfindung auf die in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsformen.
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Zur
Lösung
der voranstehend geschilderten Probleme ist die Erfindung gemäß Patentanspruch
1 eine Kugelumlaufspindel, welche aufweist: eine Spindelwelle, die
eine Kugelabwälznut
aufweist, die spiralförmig
auf ihrer äußeren Oberfläche vorgesehen ist;
eine Mutter, die eine Abwälznut
für belastete
Kugeln aufweist, die spiralförmig
auf ihrer inneren Oberfläche
vorgesehen ist, gegenüberliegend
der Kugelabwälznut
der Spindelwelle; mehrere Kugeln, die zwischen der Kugelumwälznut der
Spindelwelle und der Abwälznut
für belastete
Kugeln der Mutter angeordnet sind; ein Umwälzteil, das einen Umwälzweg aufweist,
um die Kugeln umzuwälzen,
die zwischen der Kugelumwälznut
der Spindelwelle und der Abwälznut
für belastete
Kugeln der Mutter abgewälzt werden;
einen Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsrumpfes, der in dem Umwälzteil vorgesehen ist,
und eine Nut aufweist, deren Breite sich allmählich zur Innenseite des Umwälzweges
verringert, wobei der Scoop-Abschnitt
in Form eines Schiffsrumpfes dazu dient, zwischen beiden Seiten
der Nut des Scoop-Abschnitts in Form eines Schiffsrumpfes jede der
Kugeln zu haltern, die in der Kugelumwälznut der Spindelwelle abgewälzt werden,
um die Kugel in den Umwälzweg
des Umwälzteils
aufzunehmen; und einen Randabschnitt, der auf dem Scoop-Abschnitt
in Form eines Schiffsrumpfes vorgesehen ist, und in die Kugelabwälznut der
Spindelwelle vorsteht, wobei der Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsrumpfes
und der Rand in Kontakt mit jeder der Kugeln an einem Aufnahmeabschnitt
stehen, an welchem der ScooOp-Abschnitt in Form eines Schiffsrumpfes
damit beginnt, die Kugel von der Kugelumwälznut der Spindelwelle aufzunehmen.
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Die
Erfindung gemäß Patentanspruch
2 zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Kugelumlaufspindel gemäß Patentanspruch
1 der Rand eine sich verjüngende
Oberfläche
aufweist, die nach außen hin
zu einem Ende an der Spitze des Randes schräg ver läuft, relativ zu einer inneren
Oberfläche
des Umwälzteils,
und die sich verjüngende
Oberfläche
des Randes in Kontakt mit der Kugel an der Scoop-Position steht.
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Die
Erfindung gemäß Patentanspruch
3 ist eine Kugelumlaufspindel, bei welcher vorgesehen sind: eine
Spindelwelle, die eine Kugelabwälznut
aufweist, die spiralförmig
auf ihrer äußeren Oberfläche vorgesehen
ist; eine Mutter, die eine Abwälznut
für belastete
Kugeln aufweist, die spiralförmig
auf ihrer inneren Oberfläche
vorgesehen ist, so dass sie der Kugelabwälznut der Spindelwelle gegenüberliegt; mehrere
Kugeln, die zwischen der Kugelabwälznut der Spindelwelle und
der Abwälznut
für belastete
Kugeln der Mutter angeordnet sind; ein Umwälzteil, das einen Umwälzweg aufweist,
zum Umwälzen
der Kugeln, die zwischen der Kugelabwälznut der Spindelwelle und
der Abwälznut
für belastete
Kugeln der Mutter abrollen; ein Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsbodens,
der in dem Umwälzteil
vorgesehen ist, und eine Nut mit einer Breite aufweist, die sich
allmählich
zum Inneren des Umwälzweges
hin verkleinert, wobei der Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsbodens
dazu dient, zwischen beiden Seiten der Nut des Scoop-Abschnitts in Form
eines Schiffsbodens jede der Kugeln zu haltern, die sich in der
Kugelabwälznut
der Spindelwelle abwälzen,
um die Kugel in dem Umwälzweg
des Umwälzteils
aufzunehmen; und ein Rand, der auf dem Scoop-Abschnitt in Form eines
Schiffsbodens vorgesehen ist, in die Kugelumwälznut der Spindelwelle vorsteht,
und einen Basisabschnitt und einen Endabschnitt aufweist, wobei
der Basisabschnitt des Randes eine innere Oberfläche aufweist, die nicht schräg steht,
oder nach außen
zu einem Ende an der Spitze des Randes um weniger als 5 Grad relativ
zu einer inneren Oberfläche
des Umwälzweges
des Umwälzteils
vorsteht, zum Kontakt mit der Kugel, die von dem Scoop-Abschnitt
in Form eines Schiffsbodens aufgenommen wird.
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Die
Erfindung gemäß Patentanspruch
4 zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Kugelumlaufspindel gemäß Patentanspruch
3 der Endabschnitt des Randes auf seiner inneren Oberfläche eine Schrägfläche aufweist,
die schräg
nach außen
zum Ende an der Spitze des Randes relativ zur inneren Oberfläche des
Umwälzweges
des Umwälzteils
verläuft,
und der Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsrumpfes und die Schrägfläche des
Randes in Kontakt mit jeder der Kugeln an einer Aufnahmeposition
stehen, an welcher der Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsrumpfes
damit beginnt, die Kugel von der Kugelabwälznut der Spindelwelle aufzunehmen.
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Die
Erfindung gemäß Patentanspruch
5 zeichnet sich dadurch aus, dass in der Kugelumlaufspindel von
Patentanspruch 3 oder 4, in Axialrichtung der Spindelwelle, der
Basisabschnitt des Randes so geschnitten ist, dass er einen geschnittenen
Bereich in Form eines Kreisbogens aufweist.
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Die
Erfindung gemäß Patentanspruch
6 zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Kugelumlaufspindel eines
der Patentansprüche
1 bis 5 mehrere Abstandsstücke
jeweils zwischen zwei benachbarten Kugeln vorhanden sind, um einen
gegenseitigen Kontakt der Kugeln zu verhindern, wobei dann, wenn das
Abstandsstück
in dem Umwälzteil
aufgenommen wird, das Abstandsstück
in Kontakt mit dem Rand steht.
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Die
Erfindung gemäß Patentanspruch
7 zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Kugelumlaufspindel gemäß Patentanspruch
6 das Abstandsstück in
Kontakt mit dem Ende an der Spitze des Randes steht, und das Ende
an der Spitze abgeschrägt
ist.
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Die
Erfindung gemäß Patentanspruch
8 ist eine Bewegungsführungsvorrichtung,
bei welcher vorgesehen sind: ein Laufringteil, das eine Kugelabwälznut aufweist;
ein Gleitteil, das eine Abwälznut
für belastete
Kugeln entsprechend der Kugelabwälznut aufweist,
und auf dem Laufringteil so angebracht ist, dass es relativ zu diesem
bewegbar ist; mehrere Kugeln, die zwischen der Kugelabwälznut des
Laufringteils und der Abwälznut
für belastete
Kugeln des Gleitteils angeordnet sind; ein Umwälzteil, das einen Umwälzweg zum
Umwälzen
der Kugeln aufweist, die zwischen der Kugelumwälznut des Laufringteils und der
Abwälznut
für belastete
Kugeln des Gleitteils abrollen; ein Scoop-Abschnitt in Form eines
Schiffsbodens, der in dem Umwälzteil
vorgesehen ist, und eine Nut aufweist, deren Breite sich allmählich zum
Inneren des Umwälzweges
hin verringert, wobei der Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsbodens
dazu dient, zwischen beiden Seiten der Nut des Scoop-Abschnitts
in Form eines Schiffsbodens jede der Kugeln zu haltern, die in der
Kugelumwälznut
des Laufringteils abgewälzt
werden, um die Kugel in dem Umwälzweg
des Umwälzteils
aufzunehmen; und ein Randabschnitt, der auf dem Scoop-Abschnitt
in Form eines Schiffsbodens vorgesehen ist, und in die Kugelabwälznut des
Laufringteils hin vorspringt, wobei sowohl der Scoop-Abschnitt in
Form eines Schiffsbodens als auch der Rand in Kontakt mit jeder
der Kugeln an einer Aufnahmeposition stehen, an welcher der Scoop-Abschnitt
in Form eines Schiffsbodens damit beginnt, die Kugel von der Kugelabwälznut des Laufringteils
aufzunehmen.
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AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung
nach Patentanspruch 1 wird an der Scoop-Position jede Kugel an drei Punkten
aufgenommen, welche zwei Punkte auf dem Scoop-Abschnitt in Form
eines Schiffsbodens und einen Punkt auf dem Rand umfassen (wobei
jedoch die Kugel in Kontakt mit dem Rand an zwei oder mehr Punkten
stehen kann), und hierdurch wird ermöglicht, den Verschleiß des Scoop-Abschnitts
in Form eines Schiffsbodens zu verringern.
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Bei
der Erfindung gemäß Patentanspruch
2 wird an der Scoop-Position
jede Kugel sowohl durch den Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsbodens
als auch durch die Schrägfläche des
Randes aufgenommen.
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Bei
der Erfindung gemäß Patentanspruch
3 haltert dann, wenn sich jede Kugel von dem Umwälzweg des Umwälzteils
zurück
zur Mutter (und der Umlaufspindel) bewegt, der Rand die versetzte
Kugel an deren Basisabschnitt, und wird die Kraftkomponente der
Kugel verringert, welche auf den Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsbodens
drückt.
Auf diese Weise kann ein Verschleiß des Scoop-Abschnitts in Form
eines Schiffsbodens verringert werden.
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Bei
der Erfindung gemäß Patentanspruch
4 wird in der Aufnahmeposition jede Kugel an drei Punkten aufgenommen,
welche zwei Punkte auf dem Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsrumpfes
und einen Punkt an der inneren Oberfläche an der Seite des Endes
der Spitze des Randes umfassen (allerdings kann die Kugel in Kontakt
mit dem Rand an zwei oder mehr Punkten stehen), wodurch ermöglicht wird,
den Verschleiß des
Scoop-Abschnitts
in Form eines Schiffsrumpfes zu verringern.
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Bei
der Erfindung gemäß Patentanspruch
5 wird ermöglicht,
eine Spannungskonzentration auf dem Rand zu entlasten, und wird
daher ermöglicht, eine
Beschädigung
des Randes zu verhindern.
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Bei
der Erfindung gemäß Patentanspruch
6 wird ermöglicht,
zu verhindern, dass der Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsrumpfes
in Fresseingriff mit jedem Abstandsstück gelangt, das zwischen Kugeln
angeordnet ist.
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Bei
der Erfindung gemäß Patentanspruch
7 wird ermöglicht,
zu verhindern, dass sich jedes Abstandsstück mit dem Endabschnitt des
Randes verhakt.
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Bei
der Erfindung gemäß Patentanspruch
8 wird in der Scoop-Position
jede Kugel an drei Punkten aufgenommen, welche zwei Punkte auf dem
Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsrumpfes und einen Punkt auf
dem Rand umfassen (allerdings kann die Kugel in Kontakt mit dem
Rand an zwei oder mehr Punkten stehen), und hierdurch wird ermöglicht,
den Verschleiß des
Scoop-Abschnitts in Form eines Schiffsrumpfes zu verringern.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Perspektivansicht, die ein Umwälzteil (Rückführrohr) einer herkömmlichen
Kugelumlaufspindel erläutert;
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2 ist
eine Perspektivansicht, die ein Umwälzteil (Ruckführrohr)
erläutert,
das mit einem herkömmlichen
Scoop-Teil in Form eines Schiffsrumpfes versehen ist;
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3 ist
eine Ansicht von vorne, die den Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsrumpfes
erläutert,
der in einen Fresseingriff mit einem Abstandsstück gelangt, das zwischen Kugeln
angeordnet ist;
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4 ist
eine Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen Scoop-Abschnitt in
Form eines Schiffsrumpfes erläutert,
der mit einem Abstandsstück-Scoop-Abschnitt
versehen ist;
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5(A) und 5(B) sind
Querschnittsansichten eines herkömmlichen
Umwälzteils
(5(A) zeigt eine Abnahmeposition, und 5(B) zeigt Kugeln, die zu einer Kugelabwälznut zurückkehren);
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6(A) und 6(B) sind
Ansichten, die jeweils Verschleiß in dem Scoop-Abschnitt in
Form eines Schiffsrumpfes erläutern
(6(A) ist eine Gesamtansicht des Scoop-Abschnitts
in Form eines Schiffsrumpfes, und 6(B) ist
eine vergrößerte Darstellung
von 6(A));
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7 ist
eine Querschnittsansicht einer Kugelumlaufspindel gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8 ist
eine Querschnittsansicht eines Muttern-Hauptkörpers entlang der Axialrichtung;
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9 ist
eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung, welche ein Endteil
darstellt, das an dem Muttern-Hauptkörper befestigt ist;
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10(A) und 10(B) sind
Darstellungen, die jeweils einen Kugellaufring darstellen (10(A) stellt die Zentrumslinie des Kugellaufrings
dar, in Axialrichtung der Spindelwelle, und 10(B) stellt
die Zentrumslinie des Kugellaufrings dar, gesehen von der Seite
der Spindelwelle aus);
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11(A) und 11(B) sind
Darstellungen, die jeweils eine Kugelaufnahmerichtung erläutern (11(A) zeigt die Kugelauf nahmerichtung in der Axialrichtung
der Spindelwelle, und 11(B) zeigt
die Kugelaufnahmerichtung gesehen von der Seite der Spindelwelle
aus);
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12 ist
eine Perspektivansicht eines Endteils;
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13 ist
eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung des Endteils;
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14 ist
eine Perspektivansicht eines Endteils;
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15 ist
eine Perspektivansicht eines R-Teils;
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16(A) bis 16(C) sind
Ansichten, die jeweils den Scoop-Abschnitt
in Form eines Schiffsrumpfes zeigen, von welchem der Rand entfernt
ist (16(A) zeigt den Scoop-Abschnitt
in Form eines Schiffsrumpfes in Axialrichtung der Spindelwelle, 16(B) zeigt den Scoop-Abschnitt in Form
eines Schiffsrumpfes gesehen von der Seite der Spindelwelle aus,
und 16(C) zeigt eine Beziehung zwischen
der Nutbreite des Scoop-Abschnitts in Form eines Schiffsrumpfes
und einem Aufnahmeniveau der Kugel);
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17 ist
eine Querschnittsansicht des Scoop-Abschnitts in Form eines Schiffsrumpfes,
der mit einem Rand versehen ist;
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18 ist
eine Ansicht, die einen Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsrumpfes
darstellt, mit einem Rand, der eine geradlinige innere Oberfläche aufweist
(in Axialrichtung der Spindelwelle);
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19 ist
eine Perspektivansicht, welche den Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsrumpfes erläutert, wobei
der Rand die geradlinige innere Oberfläche aufweist;
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20 ist
eine Ansicht, die einen entfernten Abschnitt des Randes zeigt (in
Axialrichtung der Spindelwelle);
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21 ist
eine Ansicht von vorn des endgültigen
Randes;
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22 ist
eine Perspektivansicht einer Bewegungsführungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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23 ist
eine Perspektivansicht eines Umwälzteils;
und
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24 ist
eine Querschnittsansicht des Umwälzteils
entlang des Richtungsänderungsweges.
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BESTE ART UND WEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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7 zeigt
einen Querschnitt durch eine Kugelumlaufspindel gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Kugelumlaufspindel weist eine Spindelwelle 21 auf,
die eine spiralförmige
Kugelabwälznut 21a auf
der äußeren Oberfläche aufweist,
und eine Mutter 22, die eine spiralförmige Abwälznut 22a für belastete
Kugeln aufweist, auf der inneren Oberfläche, gegenüberliegend der Kugelabwälznut 21a.
Zwischen der Kugelabwälznut 21a der
Spindelwelle 21 und der Abwälznut für belastete Kugeln 22a der
Mutter 22 befindet sich ein Belastungsabwälzweg A,
in welchem mehrere Kugeln 23 abwälzbar angeordnet sind. Jede
Kugel nimmt eine Belastung auf, also eine Druckbelastung, von der
Spindelwelle 21 und der Mutter 22. Zwischen jeweils
zwei benachbarten Kugeln 23 ist ein Abstandsstück 24 vorgesehen,
damit die Kugeln nicht in Kontakt miteinander gelangen.
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Um
mehrere Kugeln 23 umzuwälzen,
die sich in dem Belastungsabwälzweg
A abwälzen,
weist die Mutter 23 einen Umwälzweg B auf, der so ausgebildet
ist, dass er das eine Ende des Belastungsabwälzweges A mit dem anderen verbindet.
Der Umwälzweg
B ist in Umwälzteilen 27 und 28 vorgesehen,
die in die Mutter 22 eingebaut sind. Bei der vorliegenden
Ausführungsform
entsprechen die Umwälzteile 27 und 28 einem
Rohrteil 27 und einem Endteil 28, die am jeweiligen
Ende des Rohrteils 27 vorgesehen sind. Wenn die Mutter 22 in
Bezug auf die Spindelwelle 21 gedreht wird, wälzt sich
jede Kugel 23 infolge der Belastung zwischen der Kugelabwälznut 21a und
der Abwälznut 22a für belastete
Kugeln ab. Wenn die Kugel 23 zu einem Ende des Belastungsabwälzweges
A abrollt, wird die Kugel 23 durch eines der Endteile 28 aufgenommen,
und wird zum Durchgang durch das Rohrteil 27 zu dem anderen
Endteil 28 veranlasst, damit sie zu dem Belastungsabwälzweg A
zurückkehrt.
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Nunmehr
erfolgt eine Beschreibung von Einzelheiten der Ausbildung jedes
Teils. Wie in 7 gezeigt, ist eine spiralförmige Kugelabwälznut 21a auf
der äußeren Oberfläche der
Spindelwelle 21 mit einem vorgegebenen Anschnittwinkel
(Anschnittwinkel β)
vorgesehen. Der Querschnitt der Kugelabwälznut 21a der Spindelwelle 21 weist
beispielsweise die Form eines Spitzbogens auf, also einer Vereinigung von
zwei Kreisbögen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist, um die zulässige
Belastung zu erhöhen,
und die Gesamtlänge
der Mutter 22 zu verkürzen,
die Anzahl an Gewindegängen
der Kugelumwälznut 21a auf
zwei eingestellt, kann jedoch jede beliebige Anzahl sein, beispielsweise
eins, zwei oder drei.
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8 zeigt
einen Querschnitt entlang der Axialrichtung eines Mutter-Hauptkörpers 29.
Der Mutter-Hauptkörper 29 weist
eine innere Oberfläche auf,
auf welcher die Abwälznut 22a für belastete
Kugeln so angeordnet ist, dass sie der Kugelabwälznut 21a der Spindelwelle 21 gegenüberliegt.
Wie bei der Kugelabwälznut 21a der
Spindelwelle 21 ist der Querschnitt der Abwälznut 22a für belastete
Kugeln in Form eines Spitzbogens ausgebildet, also als Kombination
von zwei Kreisbögen,
zum Beispiel. In dem Mutter-Hauptkörper 29 ist ein Durchgangsloch 30a vorgesehen,
das sich parallel zur Achse des Mutter-Hauptkörpers 29 erstreckt.
Das Rohrteil 27 ist in dieses Durchgangsloch 30a so
eingeführt,
dass ein geradliniger Kugelrückkehrweg 26 innerhalb
des Rohrteils 27 ausgebildet wird (siehe 7).
An jedem Ende in Axialrichtung des Mutter-Hauptkörpers 29 ist ein ausgenommener
Abschnitt 30b so ausgebildet, dass das Endteil 28 daran
angebracht ist. In dem Endteil 28 ist ein bogenförmiger Richtungsänderungsweg 25 vorgesehen
(siehe 7).
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Wie
in 9 gezeigt, ist das Endteil 28 an einer
Endoberfläche 32 des
Mutter-Hauptkörpers 29 durch
eine Befestigungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Bolzen 31,
befestigt. Wenn das Endteil 28 an dem Mutter-Hauptkörper 29 befestigt
ist, ist das Rohrteil 27 sandwichartig zwischen den beiden Endteilen 28 eingeschlossen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
sind insgesamt, da ein Gewinde mit zwei Gängen verwendet wird, zwei Gruppen
der Umwälzteile 27 und 28 vorgesehen,
die aus paarweise vorgesehenen Endteilen 28 und einem Rohrteil 27 bestehen.
Allerdings kann die Anzahl an Gruppen der Umwälzteile 27 und 28 jede
Anzahl sein, abhängig von
der Anzahl an Gewindegängen
der Spindelwelle 21.
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Wie
in 7 gezeigt, ist auf jeder Endoberfläche des
Mutter-Hauptkörpers 29 eine
Abdeckung 34 angebracht, um das Endteil 28 abzudecken.
Bei dieser Abdeckung 34 ist eine Labyrinthdichtung oder ein
Ringdichtungsteil 33 eingebettet vorgesehen, um das Herauslecken
eines Schmiermittels von innerhalb des Mutter-Hauptkörpers 29 zu
verhindern, und um zu verhindern, dass irgendwelche Fremdkörper in die
Spindelwelle 21 eindringen.
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Die 10(A) und 10(B) zeigen
jeweils einen Laufring einer Kugel, die in dem spiralförmigen Belastungsabwälzweg A,
dem bogenförmigen
Richtungsänderungsweg 25 und
dem geradlinigen Kugelrückführweg 26 umläuft. 10(A) zeigt eine Zentrumslinie des Laufrings der
Kugel 23, betrachtet in Axialrichtung der Spindelwelle 21,
und 10(B) zeigt eine Zentrumslinie
des Laufrings der Kugel 23, betrachtet von der Seite der
Spindelwelle 21 aus. Wie aus den 10(A) und 10(B) hervorgeht, ist der Laufring der Kugel 23 in
dem Belastungsabwälzweg A
spiralförmig,
mit einem Radius von BCD/2. Andererseits ist der Laufring der Kugel 23 in
dem Kugelrücklaufweg 26 geradlinig
ausgebildet, parallel zur Achse 21c der Spindelwelle 21.
Weiterhin ist der Laufring der Kugel 23 in dem Richtungsänderungsweg 25 kreisbogenförmig, mit
einem Krümmungsradius
R. An Verbindungsabschnitten des Belastungsabwälzweges A, des Richtungsänderungsweges 25 und
des Kugelrücklaufweges 26 sind
die jeweiligen Tangentenrichtungen des Laufrings der Kugel 23 stetig
durchgehend ausgebildet.
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Die 11(A) und 11(B) erläutern eine Abnahmerichtung
für eine
Kugel 23. Wie in 11(A) gezeigt,
wird in Axialrichtung der Spindelwelle 21 die Kugel 23 in
Tangentialrichtung des kreisförmigen
Laufrings des Belastungsabwälzweges
A aufgenommen. Dann wird, wie in 11(B) gezeigt, die
Kugel in der Richtung aufgenommen, welche der Anschnittwinkelrichtung
entspricht, gesehen von der Seite der Spindelwelle 21 aus.
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12 ist
eine Perspektivansicht eines Endteils 28, welches ein Umwälzteil bildet.
Dieses Endteil 28 stellt ein Hauptmerkmal der vorliegenden
Erfindung dar. Das Endteil 28 weist einen Scoop-Abschnitt 42 in
Form eines Schiffsrumpfes auf, der mit einer Nut 41 versehen
ist, die eine sich allmählich verringernde
Breite zur Innenseite des Richtungsänderungsweges aufweist. Der
Scoop-Abschnitt 42 in Form eines Schiffsrumpfes nimmt eine
Kugel 23 zwischen beiden Seiten dieser Nut 41 auf,
und nimmt die Kugel zur Innenseite des Richtungsänderungsweges 25 des
Endteils 28 hin auf. Dann ist an der Unterseite der Nut 41 des
Scoop-Abschnitts 42 in Form eines Schiffsrumpfes (zur Innenseite
des Richtungsänderungsweges 25 hin)
ein Rand 43 vorgesehen, der in die Kugelumwälznut 21a der
Spindelwelle 21 hin vorsteht.
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Wie
in 13 gezeigt, ist das Endteil 28 entlang
der Zentrumslinie des Richtungsänderungsweges 25 auf
ein innenseitiges R-Teil 28a und ein außenseitiges Endteil 28b unterteilt.
Der Scoop-Abschnitt 42 in Form eines Schiffsrumpfes und
der Rand 43 sind ebenfalls zweifach unterteilt. Das R-Teil 28a weist
einen Flanschabschnitt 44 auf, der an der Endoberfläche des
Mutter-Hauptkörpers 29 befestigt ist,
und einen Hauptkörper 45,
der vereinigt mit dem Flanschabschnitt 44 ausgebildet ist.
Der Richtungsänderungsweg 25 ist
in dem Hauptkörper 45 des R-Teils 28a vorgesehen.
Das Endteil 28b weist einen Flanschabschnitt 45 auf,
der dem Flanschabschnitt 44 des R-Teils 28a überlagert ist, sowie einen
Hauptkörper 46,
der vereinigt mit dem Flanschabschnitt 45 ausgebildet ist,
und mit welchem der Richtungsänderungsweg 25 ausgebildet
ist.
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Als
nächstes
erfolgt die Beschreibung eines Basisabschnitts und eines Endabschnitts
des Randes. 14 ist eine Perspektivensicht
des Endteils 28b, und 15 ist
eine Perspektivensicht des R-Teils 28a. Der Rand 43 weist
einen Basisabschnitt 43a zur Unterseite des Scoop-Abschnitts 42 in
Form eines Schiffsrumpfes hin auf, und einen Endabschnitt 43b zu
dessen Endseite hin. Die innere Oberfläche des Basisabschnitts 43a ist
nicht schräg
in Bezug auf die innere Ober fläche
des Richtungsänderungsweges 25 ausgebildet,
wogegen die innere Oberfläche des
Endabschnitts 43b schräg
zur inneren Oberfläche
des Richtungsänderungsweges 25 verläuft.
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Die
folgende Beschreibung betrifft die Einzelheiten der Ausbildung des
Scoop-Abschnitts in Form eines Schiffsrumpfes und des Randes. Die 16(A) bis 16(C) erläutern den
Scoop-Abschnitt 42 in
Form eines Schiffsrumpfes, von welchem der Rand 43 entfernt
ist. 16(A) zeigt den Scoop-Abschnitt 42 in Form
eines Schiffsrumpfes in Axialrichtung der Spindelwelle, 16(B) zeigt den Scoop-Abschnitt 42 in Form
eines Schiffsrumpfes von der Seite der Spindelwelle aus, und 16(C) zeigt die Beziehung zwischen der
Nutbreite b des Scoop-Abschnitts 42 in Form
eines Schiffsrumpfes und einem Aufnahmeniveau t der Kugel. Wie aus 16(A) hervorgeht, ist die Form der Nut 41 des
Scoop-Abschnitts 42 in Form eines Schiffsrumpfes in Axialrichtung
der Spindelwelle jene eines Kreisbogens. Der Krümmungsradius R1 der Nut 41 ist
kleiner als der Krümmungsradius
R2 der Laufringzentrumslinie 47 der Kugel 23, die
in der Kugelabwälznut 21a der
Spindelwelle 21 abrollt, und etwas größer als der Krümmungsradius R3
des Außendurchmessers 21b der
Spindelwelle 21. Wie in 16(B) gezeigt,
wird die Breite der Nut 41 allmählich zur Innenseite des Richtungsänderungsweges
hin kleiner.
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Nunmehr
erfolgt unter Bezugnahme auf die 16(A) bis 16(C) die Beschreibung einer Aufnahmeposition
für den
Scoop-Abschnitt 42 in
Form eines Schiffsrumpfes, um mit der Aufnahme jeder Kugel 23 von
der Kugelumwälznut 21a der
Spindelwelle 21 zu beginnen. Wie in 16(A) gezeigt,
ist die Abmessung der Kugel 23 in der Abwälzrichtung
in der Nut 41 des Scoop-Abschnitts 42 in
Form eines Schiffsrumpfes, wenn die Kugel 23 in der Kugelabwälznut 21a abrollt,
mit "x" bezeichnet. Da die
Kugel 23 immer in der Kugelabwälznut 21a abrollt,
bleibt die Abmessung x unverändert.
Da die Kugel 23 kugelförmig ist,
wird dann, wenn die Breite "y" der Nut 41 kleiner wird
als die Abmessung "x", die Kugel 23 aufgenommen.
Anders ausgedrückt
ist jener Ort, an welchem die Abmessung "x" zuerst
die Breite "y" der Nut 41 des
Scoop-Abschnitts in Form eines Schiffsrumpfes überschreitet, eine Aufnahmeposition.
Bei diesem Beispiel ist die Bedingung y1=x erfüllt, und ist die Position mit
der Breite y1 die Aufnahmeposition.
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Beim
Erreichen der Aufnahmeposition wird die Kugel 23, die in
der Kugelabwälznut 21a abrollt, durch
den Scoop-Abschnitt 42 in Form eines Schiffsrumpfes aufgenommen.
Wenn sich die Kugel 23 über die
Aufnahmeposition herausbewegt, wird die Nutbreite "y" allmählich von y1 bis y26 kleiner,
wie dies in 16(B) gezeigt ist. Wie
aus 16(C) hervorgeht, wird dann, wenn
sich die Nutbreite "y" verkleinert hat, die
Kugel um eine Höhe
aufgenommen, die von t1 bis t26 reicht, entsprechend der Nutbreite.
In 16(A) ist eine Zentrumslinienbahn
S der Kugel 23 gezeigt, wenn die Kugel angehoben wird.
Nach Durchgang durch die Aufnahmeposition wird die Kugel 23 um
einen vorbestimmten Winkel γ relativ
zur Zentrumslinie 25a des Richtungsänderungsweges 25 aufgenommen.
Dieser Winkel γ beträgt etwa
5 Grad.
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17 ist
eine Querschnittsansicht des Scoop-Abschnitts 42 in Form
eines Schiffsrumpfes, der mit dem Rand 43 versehen ist.
Das Ende an der Spitze 43c des Randes 43 ist hinter
der unteren Seite des Scoop-Abschnitts 42 in Form eines
Schiffsrumpfes relativ zur Aufnahmeposition P angeordnet. Die innere
Oberfläche
des Basisabschnitts 43a des Randes 43 verläuft nicht
schräg
zur inneren Oberfläche
des Richtungsänderungswe ges 25,
wogegen die innere Oberfläche
des Endabschnitts 43b des Randes 43 um einen Winkel δ nach außen zum
Ende an der Spitze 43c verläuft. Dieser Schrägstellwinkel δ ist so gewählt, dass
dann, wenn die Kugel 23 die Aufnahmeposition P erreicht
(genau dann, wenn die Kugel 23 in Axialrichtung der Spindelwelle 21 herunterfällt), die
Kugel 23 in Kontakt sowohl mit dem Scoop-Abschnitt 42 in
Form eines Schiffsrumpfes als auch dem Rand 43 gebracht
wird. Durch diese Maßnahme
nehmen im Idealfall der Scoop-Abschnitt 42 in Form eines
Schiffsrumpfes und der Rand 43 die Kugel 23 an drei
Punkten auf, welche zwei Punkte der Nut 41 des Scoop-Abschnitts 42 in
Form eines Schiffsrumpfes und einen Punkt des Endabschnitts 43b des
Randes 43 umfassen. Hierbei berührt der Rand 43 die
Kugel eher durch seine Ebene als durch seinen Punkt. Wenn daher
die Kugel 23 durch den Scoop-Abschnitt 42 in Form
eines Schiffsrumpfes aufgenommen wird, wird die Belastung, die auf
den Scoop-Abschnitt 42 in Form eines Schiffsrumpfes von
der Kugel 23 aus einwirkt, über den Rand 43 verteilt,
so dass der Verschleiß des
Scoop-Abschnitts 42 in Form eines Schiffsrumpfes verringert
werden kann. Weiterhin fällt,
wenn die Kugel 23 ihr Gleichgewicht verliert, und sich
vom Scoop-Abschnitt 42 in Form eines Schiffsrumpfes in
die Kugelabwälznut 21a bewegt,
die Kugel 23 in Axialrichtung der Spindelwelle 21 entlang der
sich verjüngenden
Oberfläche
des Endabschnitts 43b herunter, wodurch der Verschleiß des Scoop-Abschnitts 42 in
Form eines Schiffsrumpfes verhindert werden kann.
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Hierbei
kann an der Aufnahmeposition P, selbst wenn die Kugel 23 nicht
in Kontakt mit den drei Punkten des Scoop-Abschnitts 42 in
Form eines Schiffsrumpfes und des Randes 43 steht, kein
Problem auftreten, wenn der Scoop-Abschnitt 42 in Form eines
Schiffsrumpfes geringfügig
in akzeptablem Ausmaß verschleißt, und
sich die Aufnahmeposition P bewegt, was dazu führt, dass die Kugel 23 schließlich in
Kontakt mit den drei Punkten des Scoop-Abschnitts 42 in
Form eines Schiffsrumpfes und des Randes 43 versetzt wird.
Ein derartiger Fall ist akzeptabel unter Berücksichtigung tatsächlicher
Entwurfs- und Bearbeitungstoleranzen, obwohl es den Idealfall darstellt,
dass die Kugel 23 von Anfang an in Kontakt mit den drei
Punkten steht.
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Das
Ende 43c an der Spitze des Randes 43 (genauer
gesagt, das Ende 43c an der Spitze, das weiter von dem
Endabschnitt 43b entfernt ist) ist abgeschrägt ausgebildet,
beispielsweise mit einem Krümmungsradius
R von 0,2. Jedes Abstandsstück 24 mit
kleinem Durchmesser, im Vergleich zu jenem der Kugel 23,
stößt manchmal
gegen das Ende 43c an der Spitze des Randes 43 an.
Da das Ende 43c an der Spitze abgeschrägt ausgebildet ist, kann ein Zusammenstoß des Abstandsstücks 24 mit
dem Ende 43c an der Spitze des Randes 43 verhindert werden.
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Weiterhin
ist, wie voranstehend geschildert, der Basisabschnitt 42a des
Randes 43 nicht schräg in
Bezug auf die innere Oberfläche
des Richtungsänderungsweges 25 ausgebildet,
und erstreckt sich geradlinig von dort aus. Dies liegt daran, dass
der Basisabschnitt 43a des Randes 43 die Kugel 23 haltert, die
sich zur Kugelabwälznut 21a bewegt,
um hierdurch zu verhindern, dass die Kugel 23 ihr Gleichgewicht
verliert. Wie in 16(A) gezeigt, nimmt
der Scoop-Abschnitt 42 in Form eines Schiffsrumpfes die Kugel 23 mit
dem Schrägstellwinkel
von etwa 5 Grad auf. Angesichts dieser Tatsache ist der Schrägstellwinkel
des Basisabschnitts 43a auf weniger als 5 Grad eingestellt,
so dass die Kugel 23 in Kontakt mit dem Basisabschnitt 43a versetzt
wird.
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Die 18 und 19 zeigen
einen Rand 43, der eine innere Oberfläche aufweist, die sich geradlinig über den
Basisabschnitt 43a und den Endabschnitt 43b erstreckt.
Wenn ein derartiger Rand 43 versuchsweise hergestellt wurde,
bestätigte
sich, dass ein Wackeln der Kugel 23 verringert werden konnte.
Allerdings wurde die Kugel durch den Rand 43 aufgenommen,
bevor sie durch den Scoop-Abschnitt 42 in Form eines Schiffsrumpfes
aufgenommen wurde, was zum Auftreten eines Risses oder Spalts in
einem dünnen
Abschnitt 48 des Randes 43 führte. Dies lag daran, dass
die Kugel 23 gegen den dünnen Abschnitt 48 des
Randes 43 anstieß.
Genauer gesagt, wurde die Kugel 23 gegenüber dem
Laufring 49 verschoben, bewegte sich in einem Laufring 50 nahe
an dem Rand 43, und stieß gegen den Rand an.
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Um
das Problem eines Risses des Randes 43 zu lösen, wurde
der dünne
Abschnitt einschließlich
eines in 20 gezeigten, schraffierten
Bereichs entfernt. Genauer gesagt wird, unter der Annahme, dass
sich die Kugel 23 in dem Laufring 50 am nächsten an
dem Rand 43 bewegt hat, eine vertikale Linie (1)
von dem Ende 43d an der Spitze des Randes 43 gezogen,
wird die vertikale Linie (1) zentriert, und wird eine Kugel 23 tangential
zum Ende 43d an der Spitze des Randes 43 gezeichnet.
Dann wird eine vertikale Linie (2) von der Kugel 23 aus
innerhalb des Endteils 28 gezogen. Ein Kreis (1)
wird gezeichnet, der tangential zur vertikalen Linie (2)
und dem Inneren des Endteils 28 verläuft, also zur Nut 41 des
Scoop-Abschnitts
in Form eines Schiffsrumpfes (der Durchmesser des Kreises (1)
hängt von
dem Durchmesser der Kugel ab). Es wird ein Liniensegment (3) gezogen,
welches den Kreis (1) und das Ende 43d an der
Spitze des Randes 43 verbindet, und der schraffierte Bereich
wird entfernt. Der Basisabschnitt 43a des Randes 43 wird
geschnitten, so dass er einen geschnittenen Bereich in Form eines
Kreisbogens aufweist, um so eine Spannungskonzentration abzubauen,
die auftritt, wenn die Kugel 23 mit dem Basisabschnitt 43a zusammengestoßen ist.
In dieser Figur sind zwei dünne
Abschnitte 48 des Randes 43 erkennbar, da der
Rand 43 um den Anschnittwinkel schräg steht. Das Entfernen wird
beispielsweise mittels Stirnfräsen
durchgeführt.
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Auf
diese Weise wird ermöglicht,
zu verhindern, dass die Kugel 23 mit dem dünnen Abschnitt 48 zusammenstößt, wenn
sich die Kugel 23 in dem Laufring 50 am nächsten an
dem Rand bewegt. Weiterhin ermöglicht
das Entfernen des dünnen
Abschnitts 48, dass andere Abschnitte dicker werden, was
zu einer Erhöhung
der Festigkeit des Randes 43 führt. Wenn der Rand 43 so
ausgebildet ist, dass er sich geradlinig über dem Basisabschnitt 43a und
dem Ende 43d an der Spitze erstreckt, bleibt das Problem
eines Risses des Endes 43d an der Spitze des Randes 43 immer
noch ungelöst,
selbst wenn der schraffierte Bereich entfernt wird. Um das Problem
endgültig
zu lösen,
ist die innere Oberfläche
des Endabschnitts 43b des Randes 43 schräg angeordnet,
wie in 17 gezeigt. Die Ansicht von
vorn des endgültigen
Randes 43 ist in 21 dargestellt.
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22 zeigt
eine Bewegungsführungsvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese Bewegungsführungsvorrichtung setzt dieselbe
technische Idee ein wie der Scoop-Abschnitt 42 in Form
eines Schiffsrumpfes und der Rand 43 der voranstehend beschriebenen Kugelumlaufspindel.
Die Bewegungsführungsvorrichtung
ist eine Vorrichtung zum Führen
eines sich bewegenden Teils, beispielsweise eines Tisches oder dergleichen,
auf einem festen Teil, beispielsweise einem Bett oder einem Support,
wobei die Vorrichtung aufweist: eine Laufringschiene 51 als
ein Laufringteil, die auf dem festen Teil vorgesehen ist, und eine
Kugelabwälznut 51a aufweist,
die sich in Längsrichtung
erstreckt; ein Gleitteil 52, das einen Kugelumwälzweg aufweist,
der so ausgebildet ist, dass er eine Abwälznut für eine belastete Kugel entsprechend
der Kugelabwälznut 51a der
Laufringschiene 51 aufweist, und so auf der Laufringschiene 51 angebracht
ist, dass es sich relativ zu dieser bewegen kann; mehrere Kugeln,
die abwälzbar
zwischen der Kugelabwälznut 51a der
Laufringschiene 51 und der Abwälznut für eine belastete Kugel des
Gleitteils 52 gehaltert sind; mehrere Abstandsstücke, die
jeweils zwischen zwei benachbarten Kugeln angeordnet sind; und Umwälzteile 53, 53 zum
Umwälzen
der Kugeln und der Abstandsstücke.
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Die 23 und 24 zeigen
ein Umwälzteil 53. 23 ist
eine Perspektivansicht des Umwälzteils 53,
und 24 ist eine Querschnittsansicht des Umwälzteils 53 entlang
dem Richtungsänderungsweg 55.
Das Umwälzteil 53 weist
einen Richtungsänderungsweg 55 zum
Verbinden eines Kugelrückführwegs 56 und
eines Kugelabwälzweges 57 auf.
Genauer gesagt, weist das Umwälzteil 53 einen äußeren Führungsabschnitt 58 auf,
der einen Außenumfang
des Richtungsänderungsweges 55 bildet, und
weist das Gleitteil 52 einen bogenförmigen, inneren Führungsabschnitt 59 auf,
welcher einen Innenumfang des Richtungsänderungsweges 55 bildet.
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Wie
in 23 gezeigt, ist an der Unterseite des Umwälzteils 53 ein
Scoop-Abschnitt 61 in Form eines Schiffsrumpfes vorgesehen,
der eine Nut mit einer sich allmählich
verringernden Breite zur Innenseite des Richtungsänderungsweges
hin aufweist. Der Scoop-Abschnitt 61 in Form eines Schiffsrumpfes
nimmt eine Kugel 23 auf, die in der Kugelabwälznut 51a der
Laufringschiene 51 abrollt, auf solche Art und Weise, dass beide
Seiten der Nut des Scoop-Abschnitts 61 in Form eines Schiffsrumpfes
die Kugel 23 halten. Wie in 24 gezeigt,
ist die Nut des Scoop-Abschnitts 61 in Form eines Schiffsrumpfes
an der Seite der Laufringschiene 51 relativ zur Zentrumslinie 63 des
Richtungsänderungsweges 55 vorgesehen.
Der Scoop-Abschnitt 61 in Form eines Schiffsrumpfes weist
einen Rand 62 auf, der in die Kugelabwälznut 51a der Laufringschiene 51 vorsteht. Unter
der Annahme, dass jener Ort, an welchem der Scoop-Abschnitt 61 in
Form eines Schiffsrumpfes mit dem Aufnehmen jeder Kugel 23 von
der Kugelabwälznut 51a der
Laufringschiene 51 beginnt, die Aufnahmeposition ist, stehen
sowohl der Scoop-Abschnitt 61 in Form eines Schiffsrumpfes
als auch der Rand 62 in Kontakt mit der Kugel 23 an
der Aufnahmeposition. Dies ist ebenso wie bei der Kugelumlaufspindel
gemäß der ersten
Ausführungsform.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die voranstehend beschriebenen
Ausführungsformen
beschränkt,
und kann auf verschiedene Arten und Weisen verwirklicht werden,
ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise ist zwar
der Schrägstellwinkel
der inneren Oberfläche
bei dem Basisabschnitt und dem Endabschnitt des Randes bei den voranstehend
geschilderten Ausführungsformen
verschieden, jedoch kann der Schrägstellwinkel bei dem Basisabschnitt
und dem Endabschnitt auch gleich sein, wenn nur jede Kugel an drei
Punkten aufgenommen wird. Weiterhin ist die vorliegende Erfindung
bei einer nur mit Kugeln arbeitenden Kugelumlaufspindel einsetzbar,
bei welcher kein Abstandsstück
vorhanden ist. Darüber
hinaus ist die vorliegende Erfindung auch bei einer Kugelumlaufspindel
des Rückführrohr-Typs
einsetzbar, und kann in diesem Fall das Rückführrohr aus Metall oder Harz
bestehen.
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BEISPIELE
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Der
Erfinder stellte einen Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsrumpfes
und einen Rand, wie voranstehend beschrieben, her, und versuchte
tatsächlich
umlaufende Kugeln. Aufgrund dieses Versuchs bestätigte der Erfinder, dass kein
merkbarer Verschleiß in
dem Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsrumpfes und dem Rand auftrat,
selbst wenn die Kugelumlaufspindel mit hoher Drehzahl mit einem
DN-Wert von 210 000 etwa 500 km betrieben wurde. Er bestätigte ebenfalls,
dass nach dem Aufnehmen jeder Kugel an der Aufnahmeposition die Kugel
in dem idealen Laufring abrollte, wie vorhergesagt.
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Der
vorliegende Anmeldungstext beruht auf der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-151471 , eingereicht
am 24. Mai 2005, deren Gesamtinhalt durch Bezugnahme in die vorliegende
Anmeldung eingeschlossen wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Kugelumlaufspindel zur Verfügung, die
einen Scoop-Abschnitt in Form eines Schiffsrumpfes aufweist, der
verschleißfest
ist, selbst wenn die Kugelumlaufspindel schnell mit einem hohen
DN-Wert gedreht wird, sowie eine Bewegungsführungsvorrichtung.
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Die
Kugelumlaufspindel weist ein Umwälzteil 28 auf,
in welchem ein Scoop-Abschnitt 42 in Form eines Schiffsrumpfes
vorgesehen ist, der eine Nut 41 mit einer Breite aufweist,
die sich allmählich
zum Inneren des Umwälzweges 25 hin
verringert. Der Scoop-Abschnitt 42 in Form eines Schiffsrumpfes
haltert zwischen beiden Seiten der Nut 41 des Scoop-Abschnitts 42 in
Form eines Schiffsrumpfes jede der Kugeln 23, die in einer
Kugelabwälznut 21a der
Spindelwelle 21 abrollen, um die Kugel 23 in den
Umwälzweg 25 des
Umwälzteils 28 aufzunehmen.
Der Scoop-Abschnitt 42 in Form eines Schiffsrumpfes weist einen
Rand 23 auf, der in die Kugelabwälznut 21a der Spindelwelle 21 vorsteht.
Sowohl der Scoop-Abschnitt 42 in Form eines Schiffsrumpfes
als auch der Rand 43 stehen in Kontakt mit jeder Kugel 23 an
einer Aufnahmeposition P, an welcher der Scoop-Abschnitt 42 in
Form eines Schiffsrumpfes damit beginnt, die Kugel 23 von
der Kugelabwälznut 21a der Spindelwelle 21 aufzunehmen.
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- 21
- Spindelwelle
- 21a
- Kugelumwälznut
- 22
- Mutter
- 22a
- Abwälznut für eine belastete
Kugel
- 23
- Kugel
- 24
- Abstandsstück
- 25
- Richtungsänderungsweg
(Umwälzweg)
- 26
- Kugelrückführweg (Umwälzweg)
- 27
- Rohrteil
(Umwälzteil)
- 28
- Endteil
(Umwälzteil)
- 41
- Nut
des Scoop-Abschnitts in Form eines Schiffsrumpfes
- 42
- Scoop-Abschnitt
in Form eines Schiffsrumpfes
- 43
- Rand
- 43a
- Basisabschnitt
- 43b
- Endabschnitt
(verjüngte
Oberfläche)
- 43c
- Ende
an der Spitze
- 51
- Laufringschiene
(Laufringteil)
- 51a
- Kugelabwälznut
- 52
- Gleitteil
- 53
- Umwälzteil
- 55
- Richtungsänderungsweg
(Umwälzweg)
- 61
- Scoop-Abschnitt
in Form eines Schiffsrumpfes
- 62
- Rand