-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dichtungselement, das für eine Linearbewegungsführungsvorrichtung, wie eine Kugelumlaufspindelvorrichtung, verwendet wird, und betrifft auch eine Linearbewegungsführungsvorrichtung, wie eine Kugelumlaufspindelvorrichtung, unter Verwendung eines solchen Dichtungselements.
-
Eine Kugelumlaufspindelvorrichtung ist mit einer Mutter, die eine Innenumfangsfläche aufweist, in welcher eine Spiralnut ausgebildet ist, einer Spindelwelle, die eine Außenumfangsfläche aufweist, in welcher eine Spiralnut ausgebildet ist, und einer Vielzahl von Wälzkörpern versehen, die zwischen der Spiralnut der Mutter und der Spiralnut der Spindelwelle angeordnet sind. Die Mutter ist mit einer endlosen Umlaufbahn versehen, die das eine Ende der Spiralnut der Mutter mit dem anderen Ende davon verbindet, und ein Wälzkörper, der sich an dem einen Ende der Spiralnut abwälzt und erstreckt, zirkuliert über die endlose Umlaufbahn in Richtung zu dem anderen Ende davon. Gemäß einer solchen Struktur kann bei der Kugelumlaufspindelvorrichtung die Mutter entsprechend der Drehung der Spindelwelle entlang der Axialrichtung der Spindelwelle linear hin- und herbewegt werden.
-
Bei der Kugelumlaufspindelvorrichtung der oben genannten Struktur wird die Mutter entlang der Spindelwelle bewegt, die einen langen Maßstab hat, und dementsprechend, wenn die Mutter in einem Zustand bewegt wird, in welchem Fremdkörper, wie ein Bearbeitungsspan, oder Staub und Schmutz, an der Spindelwelle haften, erfasst der in der Wälzkörperrollnut abrollende Wälzkörper einen solchen Fremdkörper, welcher die Beweglichkeit der in der Wälzkörperrollnut abrollenden Mutter in einem frühen Stadium des Betriebs verschlechtern kann. Aus einem solchen Grunde ist es bei einer derzeitigen Benutzung der Kugelumlaufspindelvorrichtung üblich, eine Struktur zu verwenden, bei welcher Dichtungselemente zum Abdichten von Lücken oder Spalten zwischen der Mutter und der Spindelwelle an den beiden Endabschnitten in der Axialrichtung der Mutter angeordnet sind, um somit durch die Dichtungselemente die Fremdkörper zu entfernen, die in Verbindung mit der Bewegung der Mutter an der Spindelwelle haften.
-
Zum Beispiel ist, wie in der
JP 2010-185 516 A beschrieben, eine Kugelumlaufspindelvorrichtung bekannt, welche mit einer Mutter, die eine Innenumfangsfläche aufweist, in welcher eine Spiralnut ausgebildet ist, einer Spindelwelle, die eine Außenumfangsfläche aufweist, in welcher eine Spiralnut ausgebildet ist, Kugeln, die zwischen Spurrillen angeordnet sind, die von der Spiralnut der Mutter und der Spiralnut der Spindelwelle gebildet werden, und einer Vielzahl von ringförmigen Dichtungselementen versehen ist. Jedes der Dichtungselemente hat einen Körperabschnitt mit einem Randabschnitt, der an der Mutter befestigt ist, und einem Lippenabschnitt, der die Außenumfangsfläche der Spindelwelle und der Spiralnut in einer federnd verformbaren Weise kontaktiert, und ein Schmiermittelaufnahmeelement ist zwischen den benachbarten Dichtungselementen angeordnet.
-
Gemäß der Kugelumlaufspindelvorrichtung der oben genannten Struktur kann, da das Schmiermittelaufnahmeelement zwischen den benachbarten Dichtungselementen angeordnet ist, eine Schmierung an den Lippenabschnitten der beiden Dichtungselemente ohne Erhöhung des Drehmoments durchgeführt werden, was verursacht werden kann, wenn Schmieröl aufgebracht wird, und eine hohe Dichtungseffizienz kann sichergestellt werden.
-
Jedoch ist es bei der herkömmlichen Kugelumlaufspindelvorrichtung, da das Abdichten durch federnde Verformung der Dichtungselemente derart durchgeführt wird, dass die Außenumfangsfläche der Spindelwelle und die Spiralnut kontaktiert werden und ein Befestigungsrand an dem Dichtungselement gebildet wird, schwierig, die Randteile wegen eines Bearbeitungsfehlers, der beim Dichtungs- oder Spindelwellenbearbeitungsprozess verursacht wird, mit hoher Effizienz zu montieren, und in einem Falle, in dem die Kugelumlaufspindelvorrichtung bei einer Laserbearbeitungsmaschine angewendet wird, wird ein sehr feiner Bearbeitungsspan mit einem Teilchendurchmesser von lediglich mehreren zehn µm während des Bearbeitungsvorgangs durch eine Laserbearbeitungsmaschine erzeugt, wodurch ein unerwünschter Fehler hervorgerufen wird.
-
Außerdem wird bei der herkömmlichen Kugelumlaufspindelvorrichtung, da das Dichtungselement die Außenumfangsfläche der Spindelwelle und die Spiralnut durch federnde Verformung der Dichtungselemente kontaktiert, Reibungswärme durch eine solche Kontaktierung erzeugt, und das Drehmoment wird erhöht, wodurch ein Problem geschaffen wird, und darüber hinaus bewirkt eine Langzeitbenutzung, dass die Dichtung abgenutzt wird, was die Dichtungseffizienz extrem verschlechtert und somit mangelhaft ist.
-
Ferner wurden ähnliche Probleme bei einer Linearbewegungsführungsvorrichtung geschaffen, welche mit einem Wellenelement, das einen Wälzkörperrollabschnitt aufweist, einem bewegbaren Element, das einen Wälzkörperlastrollabschnitt aufweist, welcher derart angeordnet ist, dass er dem Wälzkörperrollabschnitt gegenüberliegt, einer Anzahl von Wälzkörpern, die derart angeordnet sind, dass sie eine Rollbewegung zwischen dem Wälzkörperrollabschnitt und dem Wälzkörperlastrollabschnitt durchführen können, und einer Dichtungsvorrichtung versehen ist, die wenigstens an dem einen Ende des bewegbaren Elements montiert ist.
-
Die
DE 36 41 682 A1 beschreibt ein Dichtungselement, das an einer axialen Endfläche eines bewegbaren Elements einer Linearbewegungsführungsvorrichtung montiert ist, in welcher eine Vielzahl von Wälzkörpern derart eingefügt sind, dass sie eine Rollbewegung zwischen einem Wellenelement und dem bewegbaren Element durchführen, wobei das Dichtungselement einen Körperabschnitt, der an dem bewegbaren Element montierbar ist, und einen Lippenabschnitt aufweist, der einen Außenumfangsabschnitt des Wellenelements kontaktiert, der Lippenabschnitt mit einer Schrägfläche, die sich im Axialschnitt in Bezug auf die Axialrichtung der Linearbewegungsführungsvorrichtung neigt, und einer der Schrägfläche gegenüberliegenden senkrechten Fläche versehen ist, welche die Axialrichtung der Linearbewegungsführungsvorrichtung kreuzt, und der Körperabschnitt mit einem Spannelement versehen ist, das den Lippenabschnitt in einer Radialrichtung des Wellenelements spannt.
-
Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen, um die Mängel oder Probleme, die im Stand der Technik wie oben beschrieben aufgetreten sind, zu lösen, und ein Ziel davon ist es, eine Kugelumlaufspindelvorrichtung oder eine Linearbewegungsführungsvorrichtung zu schaffen, die sicher verhindern kann, dass Staub oder dergleichen von der Außenseite eines bewegbaren Elements einer Linearbewegungsführungsvorrichtung eintritt, und die mit einer Funktion von hoher Staubabdichtungseffizienz durch sicheres Kontaktieren einer Dichtung mit dem Wellenelement ohne Vorsehen eines übermäßigen Befestigungsrandes an der Dichtung versehen ist. Darüber hinaus ist es ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Dichtungselement zu schaffen, das verhindern kann, dass Schmiermittel, wie Schmieröl, das an der Innenseite des bewegbaren Elements zurückgehalten wird, nach außen spritzt, und auch eine Kugelumlaufspindelvorrichtung und eine Linearbewegungsführungsvorrichtung mit einem solchen Dichtungselement zu schaffen.
-
Dies wird gemäß der Erfindung durch ein Dichtungselement nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 und eine Kugelumlaufspindelvorrichtung nach den Merkmalen aus dem Anspruch 5 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung gibt es, da das Dichtungselement das Wellenelement mit einem konstanten Befestigungsrand linear kontaktiert, weniger erzeugte Wärme, und Fremdkörper können sicher entfernt werden. Darüber hinaus spannt die Lage der Spannmittel das Dichtungselement in die Radialrichtung des Wellenelements, so dass, selbst wenn sich das spitze Ende des Lippenabschnitts abnutzt, der Kontaktierungszustand immer erhalten bleiben kann. Darüber hinaus wird, da die eine Endfläche des Lippenabschnitts als eine Schrägfläche ausgebildet ist und das Spannmittel von der Seite des spitzen Endes des Lippenabschnitts auf die Seite des Verstärkungselements verschoben ist, die Verformungskraft immer aus der konstanten Richtung auf den Lippenabschnitt ausgeübt, und sowohl das Eindringen des Staubes oder dergleichen von der Außenseite der Kugelumlaufspindelvorrichtung oder der Linearbewegungsführungsvorrichtung als auch das Spritzen des Schmiermittels von der Innenseite des bewegbaren Elements können sicher verhindert werden.
- 1 ist eine perspektivische Ansicht teilweise im Schnitt, die eine Ausführungsform einer Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist eine teilweise Schnittansicht, die eine Struktur der Ausführungsform der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 3 ist eine Explosionsansicht einer Dichtungsvorrichtung der Ausführungsform der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist eine Vorderansicht eines Dichtungselements, das für die Ausführungsform der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
- 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 4 betrachtet.
- 6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts B in 5.
- 7 ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in welchem das Dichtungselement eine Spindelwelle kontaktiert.
- 8 ist eine Darstellung eines Schmierungsmittels einer Ausführungsform der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aus der Axialrichtung betrachtet.
- 9 ist eine Ansicht, die einen Kontaktierungszustand des Dichtungselements darstellt, das für die Ausführungsform der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
-
Nachstehend wird eine Ausführungsform einer Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erläutert. Es ist ferner anzumerken, dass die folgende Ausführungsform die in den jeweiligen Ansprüchen formulierte Erfindung nicht beschränkt, und die gesamte Kombination der betreffenden Merkmale, die in der Ausführungsform erläutert sind, ist für die Lösung der vorliegenden Erfindung nicht unbedingt wesentlich.
-
1 ist eine perspektivische Ansicht teilweise im Schnitt, die eine Ausführungsform einer Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist eine teilweise Schnittansicht, die eine Struktur der Ausführungsform der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, 3 ist eine Explosionsansicht einer Dichtungsvorrichtung der Ausführungsform der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, 4 ist eine Vorderansicht eines Dichtungselements, das für die Ausführungsform der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 4 betrachtet. 6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts B in 5, 7 ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in welchem das Dichtungselement eine Spindelwelle kontaktiert, 8 ist eine Darstellung eines Schmierungsmittels einer Ausführungsform der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aus der Axialrichtung betrachtet, 9 ist eine Ansicht, die einen Kontaktierungszustand des Dichtungselements darstellt, das für die Ausführungsform der Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
-
1 zeigt eine Kugelumlaufspindelvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Kugelumlaufspindelvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht aus einer Spindelwelle 10 als ein Wellenelement mit einer Außenumfangsfläche, in welcher eine Wälzkörperrollnut 11 in einer Spiralform mit einer vorbestimmten Steigung ausgebildet ist, und einer Mutter 20 als ein bewegbares Element, das über eine Vielzahl von Wälzkörpern 30 mit der Spindelwelle 10 im Eingriff stehen und mit einer nicht gezeigten endlosen Umlaufbahn für die Wälzkörper 30 versehen sein kann. Bei der Kugelumlaufspindelvorrichtung 1 der oben genannten Struktur wird die Mutter 20 entsprechend einer relativen Drehbewegung zwischen der Spindelwelle 10 und der Mutter 20 entlang der Axialrichtung der Spindelwelle 10 bewegt. Ferner wird die Wälzkörperrollnut 11 einer Oberflächenbehandlung mit einer Funktion in dem Maße unterzogen, dass die sanfte Rollbewegung der Wälzkörper 30 realisiert werden kann. Die Rollfläche kann derart ausgebildet sein, dass sie eine Spitzbogenform oder Kreisbogenform bildet.
-
Wie in den 1 und 2 gezeigt, hat die Mutter 20 eine Innenumfangsfläche, in welcher eine Wälzkörperlastrollnut 22 der Wälzkörperrollnut 11 gegenüberliegt, und ist mit einem Mutterkörper, der eine im Wesentlichen zylindrische Form hat, und einer Schmierungseinheit 50 zum Aufbringen eines Schmiermittels auf die Wälzkörperrollnut 11 und eine Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 versehen. Ferner sind, wie oben beschrieben, eine Anzahl von Wälzkörpern 30 zwischen der Wälzkörperrollnut 11 und der Wälzkörperlastrollnut 22 angeordnet, und die Mutter 20 ist über die Wälzkörper 30 mit der Spindelwelle 10 montiert.
-
Eine Dichtungsvorrichtung 40 zum Durchführen der Abdichtung zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Mutter 20 ist an dem einen axialen Endabschnitt der Mutter 20 montiert. Die Dichtungsvorrichtung 40 ist mit einem Paar Dichtungselementen 41 versehen, die jeweils einen etwa ringförmigen Körperabschnitt 42, der über die Schmierungseinheit 50 mit der Mutter 20 montiert ist, und einen Lippenabschnitt 43 aufweisen, der sich von der Innenumfangsfläche des Körperabschnitts 42 schräg in Richtung radial nach innen derart erstreckt, dass er die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 und die Wälzkörperrollnut 11 kontaktiert. Jeder der Lippenabschnitte 43 hat eine Funktion des Abstreifens von Staub oder dergleichen, der an der Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 und der Wälzkörperrollnut 11 haftet. Darüber hinaus sind die paarweisen Dichtungselemente 41, 41 benachbart zueinander in einer Rücken an Rücken gegenüberliegenden Weise angeordnet, und die Lippenabschnitte 43 erstrecken sich derart, dass sie sich von Anlageflächen der benachbarten Körperabschnitte 42 so voneinander entfernen, dass sie im Querschnitt eine
-Form bilden.
-
Noch darüber hinaus ist ein Plattenelement 48 mit im Wesentlichen derselben axial vorstehenden Geometrie wie der des Dichtungselements 41 an einem Endabschnitt des Dichtungselements 41 angebracht. Das Plattenelement 48 ist ein ringförmiges Element, das derart montiert ist, dass es das Dichtungselement 41 in der Axialrichtung hält, und weist eine Innenumfangsfläche auf, die mit einem vorbestimmten Abstand von der Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 und der Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11 angeordnet ist. Die Innenumfangsfläche des Plattenelements 48 dient als ein Abstreifabschnitt 48a zum Realisieren der Abdichtung gegen Staub oder dergleichen mit einer Größe, die größer als der vorbestimmte Abstand ist.
-
Wie in 3 gezeigt, sind ein Paar Dichtungselemente 41, 41 durch Farbmittel 41a, 41a mit den Endabschnitten der Schmierungseinheit 50 montiert. Die Farbmittel 41a sind Elemente, durch welche hindurch Schrauben 60 eingesetzt sind, die hierin später beschrieben sind, und dienen zum Positionieren der Dichtungselemente 41, 41. Wie oben beschrieben, wird die Dichtungsvorrichtung 40 derart montiert, dass die paarweisen Dichtungselemente 41, 41 und das Plattenelement 48 in dieser Reihenfolge angeordnet werden, und in dieser Anordnung ist ein Gehäuse 49 derart vorgesehen, dass es den größten Teil der Außenumfangsfläche und des Endabschnitts abdeckt, und danach werden die Schrauben 60 befestigt, so dass die Dichtungsvorrichtung 40 angebaut ist.
-
Die Details jedes der Dichtungselemente 41, 41 werden nachfolgend mit Bezug auf die 4 bis 6 beschrieben.
-
Wie in 4 gezeigt, hat der Körperabschnitt 42 eine annähernde Ringform, und wie in 5 gezeigt, ist jeder der Lippenabschnitte 43 derart ausgebildet, dass er von der Innenumfangsfläche des Körperabschnitts 42 in einer Radialrichtung vorsteht. Ferner hat der Lippenabschnitt 43 im Querschnitt eine Zungenform und bildet einen Abschnitt, der die Spindelwelle 10 gleitend kontaktiert.
-
Wie in 6 gezeigt, ist ein Spannelement 44 in einer Nut 45 eingesetzt, die in dem Körperabschnitt 42 des Dichtungselements ausgebildet ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird als ein solches Spannelement 44 eine kreisringförmige Schraubenfeder als Federelement verwendet. Der Körperabschnitt 42 weist eine Schrägfläche 43a mit einem axialen Endabschnitt auf, an welchem ein Verstärkungselement 42a zum Verstärken des Körperabschnitts 42 angebracht ist. Das Verstärkungselement 42a ist vorzugsweise aus einer ringförmigen Metallplatte geformt.
-
Das eine Ende der Schrägfläche 43a des Lippenabschnitts 43 ist in Bezug auf die Axialrichtung in einer axialen Querschnittsform geneigt, und eine dieser Schrägfläche 43a gegenüberliegende Fläche des Lippenabschnitts ist als senkrechte Fläche 43b ausgebildet, die im Wesentlichen senkrecht die Axialrichtung davon kreuzt. Außerdem ist ein Verbindungsabschnitt der Schrägfläche 43a zu dem Körperabschnitt 42 mit einem Verformungsabschnitt 42b versehen, der eine geringe Dicke hat.
-
Darüber hinaus ist der spitze (vordere) Endabschnitt des Lippenabschnitts 43 derart angeordnet, dass er an der Seite der senkrechten Fläche 43b in Bezug auf die Nut 45, in der das Spannelement 44 montiert ist, verschoben ist. Das heißt, die Mitte C1 des Spannelements 44 ist von dem spitzen Endabschnitt C2 des Lippenabschnitts 43 entlang der Axialrichtung entfernt, und der spitze Endabschnitt des Lippenabschnitts 43 ist an der Seite der senkrechten Fläche 43b positioniert, und die Mitte C1 des Spannelements 44 ist an der Seite der Schrägfläche 43a positioniert. Ferner kann, da die Nut 45, in welcher das Spannelement 44 eingesetzt ist, an der Seite der Schrägfläche 43a angeordnet ist, wie oben erwähnt ist, der Verformungsabschnitt 42b noch dünner ausgebildet werden.
-
Noch darüber hinaus ist, wie in 4 gezeigt, der Lippenabschnitt 43 mit einem Kreisbogenabschnitt 46, der eine kreisbogenförmige Innenumfangsform hat, und einem Ausbauchungsabschnitt 47 versehen, der von dem Kreisbogenabschnitt in der Radialrichtung ausgebaucht ist. Der Kreisbogenabschnitt 46 kontaktiert die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10, um dadurch die Außenumfangsfläche davon abzudichten, und der Ausbauchungsabschnitt 47 kontaktiert die Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11, um dadurch die Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11 abzudichten.
-
Wie oben beschrieben, kontaktieren die Dichtungselemente 41 in der Axialrichtung der Spindelwelle 10 einander durch Ausüben eines vorbestimmten Druckes mittels des Spannelements 44, so dass, wie in 7 gezeigt, die Dichtungselemente 41 sowohl die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 als auch die Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11 mit dem vorbestimmten Druck kontaktieren können. Außerdem kann, da das spitze Ende des Lippenabschnitts 43 derart ausgebildet ist, dass es eine R-Form bildet, das spitze Ende den fortlaufenden Abschnitt der Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 und der Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11 weich kontaktieren. Ferner ist das Dichtungselement 41 aus einem Material oder einem Element mit Elastizität oder Flexibilität, wie Gummi, derart geformt, dass es den vorbestimmten Druck auf die Spindelwelle 10 ausübt, und als ein solches Gummielement kann vorzugsweise hydrierter Acrylnitril-Butadien-Gummi (H-NBR) verwendet werden.
-
Darüber hinaus ist, wie in 9 gezeigt, da das Dichtungselement 41 eine Querschnittsform in der Axialrichtung der Schrägfläche 43a hat, die in Bezug auf die Axialrichtung und die senkrechte Fläche 43b geneigt ist, die Steifigkeit an der Seite der senkrechten Fläche 43b größer als die an der Seite der Schrägfläche 43a. Außerdem ist es, da das spitze Ende des Lippenabschnitts 43 weiter an der Seite der senkrechten Fläche 43b als an der Mitte des Spannelements 44 ausgebildet ist, möglich, den Lippenabschnitt 43 mit der Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 und der Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11 durch Verformen des Lippenabschnitts 43 derart zu kontaktieren, dass das spitze Ende des Lippenabschnitts 43 an der Seite der senkrechten Fläche 43b entlang der Verformungsrichtung D des Lippenabschnitts 43 durch die Spannkraft des Spannelements 44 gebogen wird.
-
Noch darüber hinaus ist das Dichtungselement 41 an der Seite der Schrägfläche 43a des Körperabschnitts 42 mit dem Verstärkungselement 42a versehen, um dadurch die Steifigkeit an dieser Seite des Körperabschnitts zu verbessern, und andererseits wird die Steifigkeit an der Seite der Schrägfläche 43a des Lippenabschnitts 43 durch Bildung des Verformungsabschnitts 42b an dem Verbindungsabschnitt zwischen der Schrägfläche 43a und dem Körperabschnitt 42 verringert, so dass die Verformung entlang der Verformungsrichtung D erleichtert wird.
-
Wie oben beschrieben, wird das Dichtungselement 41 in der konstanten Richtung entlang der Verformungsrichtung D in dem Zustand verformt, in welchem der Lippenabschnitt 43 die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 und die Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11 kontaktiert, so dass die Abdichtungseffizienz durch Einrichten der Verformungsrichtung D entgegengesetzt zu der Staubeintrittsrichtung oder der Schmiermittelaustrittsrichtung leicht verbessert werden kann.
-
Als nächstes wird die Schmierungseinheit 50 nachfolgend mit Bezug auf die 2 und 8 erläutert.
-
Die Schmierungseinheit 50 weist einen Schmiermittelrückhalteabschnitt 51 zum Rückhalten des auf die Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11 und die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 aufzubringenden Schmiermittels und einen Schmiermittelzuführabschnitt 52 zum Aufbringen des Schmiermittels auf die Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11 und die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 auf. Der Schmiermittelrückhalteabschnitt 51 ist mit einem Schmiermittelspeicherkörper 51a versehen, in welchem das Schmiermittel gespeichert ist, und der Schmiermittelspeicherkörper 51a ist zum Beispiel aus einem Filzmaterial gebildet. Das den Schmiermittelspeicherkörper 51a bildende Filzmaterial besteht aus einer Substanz, die das Schmiermittel zweckmäßig speichern kann, wie zum Beispiel Kunstseide + Wollfilz mit einer Porosität von etwa 80%.
-
Andererseits ist der den Schmiermittelspeicherkörper 51a kontaktierende Schmiermittelzuführabschnitt 52 aus einem Filzmaterial mit einer konstanten Dicke geformt, und die Porosität des den Schmiermittelzuführabschnitt 52 bildenden Filzmaterials ist auf niedriger als die des Schmiermittelspeicherkörpers 51a festgelegt. Als das Filzmaterial des Schmiermittelzuführabschnitts 52 wird ein Wollfilzmaterial mit der Porosität von beispielsweise etwa 50% verwendet.
-
Ferner sind, wie in 8 gezeigt, eine Vielzahl von Schmiermittelzuführabschnitten 52 derart angeordnet, dass sie von dem Schmiermittelrückhalteabschnitt 51 in der Innenumfangsrichtung der Mutter 20 vorstehen. Diese Schmiermittelzuführabschnitte 52 weisen erste Schmiermittelzuführabschnitte 52a, die jeweils um ein großes Maß vorstehen, und zweite Schmiermittelzuführabschnitte 52b auf, die jeweils um ein kleines Maß vorstehen. Die ersten Schmiermittelzuführabschnitte 52a kontaktieren die Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11, und die zweiten Schmiermittelzuführabschnitte 52b kontaktieren die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10.
-
Wie oben erwähnt, kontaktiert die Schmierungseinheit 50 die Wälzkörperrollnut 11 und die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10, so dass das Schmiermittel auf die Wälzkörperrollnut 11 und die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 aufgebracht wird. Das auf die Wälzkörperrollnut 11 aufgebrachte Schmiermittel trägt zu der sanften Rollbewegung der Wälzkörper bei, und das auf die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 aufgebrachte Schmiermittel trägt zum Schutz des Lippenabschnitts 43 gegen Abnutzung durch den Gleitkontakt zwischen der Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 und dem Lippenabschnitt 43 bei.
-
Wie hierin zuvor beschrieben, ist gemäß der Kugelumlaufspindelvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform der Lippenabschnitt 43 mit der Schrägfläche 43a, die in Bezug auf die Axialrichtung geneigt ist, und dem Verstärkungselement 42a an der Fläche, die der Schrägfläche 43a gegenüberliegt, versehen, und die Mitte C1 des Spannelements 44 ist weiter an der Seite des Verstärkungselements 42a als an dem spitzen Ende des Lippenabschnitts 43 positioniert. Dementsprechend kann in dem Zustand, in welchem der Lippenabschnitt 43 die Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11 und die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 kontaktiert, das Dichtungselement 41 in der konstanten Richtung entlang der Verformungsrichtung D verformt werden, und dementsprechend kann durch Einrichten der Verformungsrichtung D entgegengesetzt zu der Staubeintrittsrichtung oder der Schmierölspritzrichtung die Abdichtungseffizienz leicht verbessert werden.
-
Darüber hinaus kann, da die andere Endfläche des Lippenabschnitts 43 als die senkrechte Fläche 43b ausgebildet ist, welche die Axialrichtung im Wesentlichen kreuzt, die Steifigkeit der Seite der senkrechten Fläche 43b des Lippenabschnitts 43 verbessert werden, und außerdem wird das Dichtungselement 41 wahrscheinlich immer in der konstanten Richtung entlang der Verformungsrichtung D in dem Zustand verformt, in welchem der Lippenabschnitt 43 die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 und die Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11 kontaktiert.
-
Darüber hinaus wird, da der Verbindungsabschnitt zwischen der Schrägfläche 43a und dem Körperabschnitt 42 als der Verformungsabschnitt 42b mit geringer Dicke ausgebildet ist, das Dichtungselement 41 wahrscheinlich immer in der konstanten Richtung entlang der Verformungsrichtung D in dem Zustand verformt, in welchem der Lippenabschnitt 43 die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 und die Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11 kontaktiert.
-
Noch darüber hinaus sind ein Paar Dichtungselemente 41 derart angeordnet, dass sich deren Lippenabschnitte 43 von den Kontaktflächen der benachbarten Körperabschnitte 42 in der Richtung voneinander weg erstrecken, wodurch sowohl die Staubeintrittsverhinderungsfunktion als auch die Schmierölspritzverhinderungsfunktion erzielt werden, und dementsprechend kann die Staubabdichtungsfunktion mit hoher Effizienz erreicht werden.
-
Darüber hinaus kann, da das Spannelement 44 aus einem Federelement besteht, das in der Nut 45 montiert ist, die in dem Körperabschnitt 42 des Dichtungselements 41 ausgebildet ist, die Staubabdichtungsfunktion mit hoher Effizienz durch eine einfache und kompakte Struktur erreicht werden.
-
Noch darüber hinaus können, da der Lippenabschnitt 43 mit dem Kreisbogenabschnitt, der die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 kontaktiert, und dem Ausbauchungsabschnitt versehen ist, der die Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11 kontaktiert, sowohl die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 als auch die Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11 sicher abgedichtet werden. Außerdem kann, da die paarweisen Dichtungselemente 41, 41 benachbart zueinander derart angeordnet sind, dass sich die Lippenabschnitte 43 von Anlageflächen der benachbarten Körperabschnitte 42 so voneinander weg erstrecken, dass sie eine
-Form bilden, das innere (mutterseitige) Dichtungselement 41 der paarweisen Dichtungselemente 41, 41 verhindern, dass das Schmieröl oder dergleichen von der Innenseite der Mutter 20 spritzt, und das außenseitige Dichtungselement 41 kann verhindern, dass der Staub oder dergleichen von der Außenseite der Mutter eindringt.
-
Noch darüber hinaus ist das Plattenelement 48, das mit dem Abstreifabschnitt 48a versehen ist, der mit einem vorbestimmten Abstand in Bezug auf die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 und die Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11 angeordnet ist, an dem Endabschnitt der Dichtungsvorrichtung 40 vorgesehen, so dass durch den Abstreifabschnitt 48a verhindert werden kann, dass der Staub oder dergleichen mit einer Größe, die größer als der vorbestimmte Abstand ist, eindringt.
-
Noch darüber hinaus kann, da die Mutter 20 mit der Schmierungseinheit 50 zum Aufbringen des Schmiermittels auf die Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 und die Rollfläche der Wälzkörperrollnut 11 versehen ist, die sanfte Rollbewegung der Wälzkörper erzielt werden, und es kann verhindert werden, dass sich der Lippenabschnitt 43 durch den Gleitkontakt des Lippenabschnitts mit der Außenumfangsfläche der Spindelwelle 10 abnutzt.
-
Mit Bezug auf die Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform und eine herkömmliche Kugelumlaufspindelvorrichtung, die mit einem Dichtungselement versehen ist, wurden die Fremdkörpereindring(eintritts)menge, die Abdichtungseffizienz und die Wärmeerzeugungsmenge gemessen. Ferner wurden mit dem herkömmlichen Dichtungselement Messungen unter Verwendung zweier Arten (d.h. Kontakttyp und Nichtkontakttyp) von Vorrichtungen durchgeführt.
-
Für die Messung der Fremdkörpereindringmenge wurde eine konstante Menge von Schmieröl, das mit Fremdkörpern mit einem Teilchendurchmesser von weniger als 60 µm gemischt war, auf die Außenumfangsfläche der Spindelwelle und die Wälzkörperrollnut aufgebracht, die Mutter wurde kontinuierlich hin- und herbewegt, und danach wurde die Dichte der Fremdkörper in dem Schmieröl in der Mutter gemessen.
-
Im Ergebnis einer solchen Messung zeigte die Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Fremdkörperkonzentration von 0,017 bis 0,034%W, und im Vergleich wurde mit dem herkömmlichen Dichtungselement des Kontakttyps eine Fremdkörperkonzentration von 0,175 bis 0,278%W erzielt. Wie oben erwähnt, kann gemäß der Kugelumlaufspindelvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform das Eindringen der Fremdkörper im Vergleich zu dem herkömmlichen Dichtungselement beträchtlich verhindert werden, und es bot sich ein solches Ergebnis, dass eine hohe Staubabdichtungseffizienz in Bezug auf den Staub oder Schmutz mit einem Teilchendurchmesser von mehreren zehn um geschaffen werden kann.
-
Die Messung der Dichtungseffizienz wurde durch Abdichten einer konstanten Menge von Schmieröl innerhalb der Mutter, dann kontinuierliches Hin- und Herbewegen der Mutter, und danach Messen der Menge des Schmieröls, das an der Spindelwelle haftet, durchgeführt, und in einer solchen Weise wurde die Menge des aus der Mutter herausspritzenden Schmieröls gemessen.
-
Als ein Ergebnis einer solchen Messung zeigte die Kugelumlaufspindelvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Resultat, bei welchem die Schmierölspritzmenge 0,23 bis 0,36g war, und andererseits wurde mit dem herkömmlichen Dichtungselement des Nichtkontakttyps eine Schmierölspritzmenge von 2,34 bis 3,28g erzielt, und mit dem herkömmlichen Dichtungselement des Kontakttyps wurde eine Schmierölspritzmenge von 0,50 bis 0,55g erzielt.
-
Wie oben erwähnt, zeigte die Kugelumlaufspindelvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, dass die Schmierölspritzmenge im Vergleich zu dem herkömmlichen Dichtungselement gering war, und daher wurde die hohe Abdichtungseffizienz innerhalb der Mutter erzielt.
-
Die Messung der Wärmemenge wurde durch kontinuierliches Hin- und Herbewegen der Mutter durchgeführt, und die Temperaturen an der Mutteraußenfläche und der Außenfläche der Spindelwelle wurden alle 30 Minuten gemessen. Bei der Messung wurde die höchste Temperatur unter den gemessenen Temperaturen gemessen und gesammelt, und die erhöhten Werte davon wurden verglichen.
-
Als ein Ergebnis wurde mit der Kugelumlaufspindelvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein erhöhter Wert der erzeugten Wärme von 3,2°C an der Mutterseite erzielt, und andererseits wurde ein erhöhter Wert der erzeugten Wärme von 5,2°C an der Spindelwellenseite erzielt. Ferner wurde mit dem herkömmlichen Dichtungselement des Nichtkontakttyps ein erhöhter Wert der erzeugten Wärme von 10,0°C an der Mutterseite erzielt, und ein erhöhter Wert der erzeugten Wärme von 9,3°C wurde an der Spindelwellenseite erzielt. Andererseits wurde mit dem herkömmlichen Dichtungselement des Kontakttyps ein erhöhter Wert der erzeugten Wärme von 20,0°C an der Mutterseite erzielt, und ein erhöhter Wert der erzeugten Wärme von 28,7°C wurde an der Spindelwellenseite erzielt. Wie oben erwähnt, wurde gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein erheblich geringer Wert im Vergleich zu den herkömmlichen Dichtungselementen des Nichtkontakttyps und des Kontakttyps angezeigt, wodurch ein Resultat einer sehr geringen Wärmeerzeugungsmenge gegeben ist.
-
Es ist ferner anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, und viele andere Änderungen und Modifikationen können vorgenommen werden, ohne von dem Sinn und dem Bereich der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Zum Beispiel kann hierin zuvor, obwohl die Kugelumlaufspindelvorrichtung als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, die vorliegende Erfindung bei einer Linearbewegungsführungsvorrichtung, wie einer Kugelkeilwelle, angewendet werden.
-
Eine Kugelkeilwelle umfasst eine Keilwelle als ein Spurelement, das mit mehreren Reihen von Wälzkörperrollabschnitten versehen ist, die sich entlang einer Längsrichtung davon erstrecken, und eine Keilwellenmutter als ein bewegbares Element, das in einer im Wesentlichen hohlzylindrischen Form ausgebildet ist, durch welche hindurch die Keilwelle eingesetzt ist, und das an der Keilwelle mittels einer Vielzahl von dazwischen angeordneten Wälzkörpern montiert ist. Die Keilwellenmutter ist mit einer Vielzahl von endlosen Umlaufbahnen versehen, die der Anzahl der mehreren Reihen der Wälzkörperrollabschnitte entsprechen, die an der Kugelkeilwelle ausgebildet sind, und durch Zirkulieren der entlang den Wälzkörperrollabschnitten der Keilwelle rollenden Wälzkörper in den endlosen Umlaufbahnen, die entlang der Keilwellenmutter ausgebildet sind, kann die Keilwellenmutter entlang der Keilwelle frei linear hin- und herbewegt werden.
-
Darüber hinaus können als die Wälzkörper sowohl zylindrische Rollen als auch Kugeln verwendet werden, und mit einer solchen Änderung oder Modifikation ausgeführte Formen können innerhalb des technischen Bereichs der vorliegenden Erfindung liegen, welcher aus der Formulierung des Bereichs der beigefügten Ansprüche ersichtlich ist.
-
BEZUGSZEICHEN
-
1 --- Kugelumlaufspindel, 10 --- Spindelwelle, 11 --- Wälzkörperrollnut, 20 --- Mutter, 40 --- Dichtungsvorrichtung, 41 --- Dichtungselement, 42 --- Körperabschnitt, 42a --- Verstärkungselement, 42b --- Verformungsabschnitt, 43 --- Lippenabschnitt, 43a --- Schrägfläche, 43b --- senkrechte Fläche, 44 --- Spannelement, 45 --- Nut, 46 --- Kreisbogenabschnitt, 47 --- Ausbauchungsabschnitt, 48 --- Plattenelement, 48a --- Abstreifabschnitt, 50 --- Schmierungseinheit, 51 --- Schmiermittelrückhalteabschnitt, 52 --- Schmiermittelzuführabschnitt, C1 --- Mittellinie des Spannelements, C2 --- Mittellinie des spitzen Endes der Lippe, D --- Verformungsrichtung.
