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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Führungsmechanismus und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
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Stand der Technik
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Herkömmlicherweise wurde ein Führungsmechanismus als ein Mechanismus zum gleichmäßigen Führen der Relativverschiebung von zwei Elementen verwendet, die sich relativ zueinander linear verschieben können, oder alternativ zum Führen der Elemente mit hoher Präzision. Der Führungsmechanismus kann bei verschiedenen Arten von Maschinen eingesetzt werden, und als ein Beispiel einer solchen Anwendung wird ein Fluiddruckzylinder, wie ein Gleitstellglied oder dergleichen, präsentiert.
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Beispielsweise ist der in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr.
JP 05-92 505 U beschriebene Fluiddruckzylinder mit einem Zylinderkörper ausgestattet, einem Kolben, der in einer axialen Richtung innerhalb des Zylinderkörpers gleiten kann, einer Kolbenstange, die an dem Kolben befestigt ist und deren eines Ende aus dem Zylinderkörper heraussteht, und einer Endplatte, die an einem Endabschnitt der Kolbenstange befestigt ist.
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Außerdem umfasst der Fluiddruckzylinder der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr.
JP 05-92 505 U eine Führungsschiene, die an dem Zylinderkörper befestigt ist, einen Gleittisch, der relativ zu der Führungsschiene gleiten kann, ein Führungselement, das an dem Gleittisch befestigt ist und mehrere Wälzkörper (Wälzlager), die in einer Führungsnut angeordnet sind, welche zwischen der Führungsschiene und dem Führungselement ausgebildet ist. An einer Endfläche des Führungselements ist ein plattenförmiger Stopper über Schrauben sicher befestigt, um ein Lösen, d. h. ein Herausfallen, der Wälzkörper aus der Führungsnut zu verhindern.
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Wie in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr.
JP 05- 92 505 U beschrieben ist, ist in dem Fall einer Gestaltung, bei welcher der Stopper durch Schrauben angebracht ist, um ein Lösen der Wälzkörper zu verhindern, während des Prozesses zur Befestigung des Stoppers ein Gewindebohrprozess zur Ausbildung von Gewindelöchern erforderlich. Außerdem ist ein Schraubvorgang notwendig, um die Schrauben in die ausgebildeten Gewindelöcher einzuschrauben.
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JP S58- 22 516 U offenbart einen Führungsmechanismus mit einem Führungselement und einem Gleitelement, wobei das Gleitelement dazu ausgebildet ist, linear relativ zum Führungselement zu gleiten. In den hervorstehenden Seitenbereichen des u-förmigen Führungs- und Gleitelements sind Nuten ausgebildet, welche sich jeweils gegenüberliegen und Führungsnuten ausbilden, in denen ein Käfig mit Wälzkörpern aufgenommen ist. Am Ende des Gleitelements sind Stopper ausgebildet, welche ein Heraustreten des Käfigs und damit der Wälzkörper verhindern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme gemacht und hat die Aufgabe, einen Führungsmechanismus und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorzuschlagen, bei dem es bei einem Führungsmechanismus, der eine Gestaltung zur Verhinderung des Lösens von Wälzkörpern aus einer Führungsnut aufweist, möglich ist, die Zahl der Bearbeitungs- und Montageschritte zu verringern.
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Diese Aufgabe wird durch den Führungsmechanismus mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das Verfahren zum Herstellen eines Führungsmechanismus mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind aus den abhängigen Ansprüchen ersichtlich.
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Gemäß dem Führungsmechanismus und dem Verfahren zu dessen Herstellung nach der vorliegenden Erfindung kann bei dem Führungsmechanismus, der eine Gestaltung zur Verhinderung des Lösens der Wälzkörper aus den Führungsnuten aufweist, die Zahl der Bearbeitungsschritte und die Zahl der Montageschritte verringert werden.
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Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Gleitstellgliedes mit einem Führungsmechanismus gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist ein vertikaler Schnitt durch das Gleitstellglied gemäß 1;
- 3 ist ein Querschnitt durch das Gleitstellglied gemäß 1;
- 4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Führungsmechanismus;
- 5 ist eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf ein Gleitelement;
- 6A ist eine erste beschreibende Illustration eines Stopperschweißverfahrens, 6B ist eine zweite beschreibende Illustration eines Stopperschweißverfahrens und 6C ist eine dritte beschreibende Illustration eines Stopperschweißverfahrens;
- 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Führungselements gemäß einer Modifikation;
- 8 ist eine perspektivische Ansicht eines Gleitstellgliedes mit einem Führungsmechanismus gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 9 ist ein vertikaler Schnitt durch das Gleitstellglied gemäß 8;
- 10 ist ein Querschnitt durch das Gleitstellglied gemäß 8; und
- 11 ist ein Schnitt entlang der Linie XI-XI in 10.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Bevorzugte Ausführungsformen eines Führungsmechanismus und eines Verfahrens zur Herstellung desselben gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Auch wenn in den Ausführungsformen ein Gleitstellglied als ein Beispiel einer Vorrichtung, bei der der Führungsmechanismus verwendet wird, präsentiert wird, ist der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht eingeschränkt. Die Erfindung kann bei unterschiedlichen Vorrichtungen eingesetzt werden, welche bewegliche Elemente aufweisen, die sich linear bewegen können.
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Gleitstellgliedes 12 mit einem Führungsmechanismus 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist ein vertikaler Schnitt durch das Gleitstellglied 12. 3 ist ein Querschnitt durch das Gleitstellglied 12.
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Das Gleitstellglied 12 umfasst einen Stellgliedgrundkörper 14 und einen Führungsmechanismus 10, der an dem Stellgliedgrundkörper 14 angebracht ist. Das Gleitstellglied 12 wird beispielsweise als ein Transport- oder Fördermittel für ein Werkstück verwendet.
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Wie in 2 gezeigt ist, umfasst der Stellgliedgrundkörper 14 einen Zylinderkörper 16, in dem eine Zylinderöffnung (nachfolgend vereinfachend Zylinderbohrung) 17 ausgebildet ist, einen Kolben 18, der so angeordnet ist, dass er in einer axialen Richtung hin und her gehend im Inneren der Zylinderbohrung 17 gleiten kann, eine Kolbenstange 20, die mit dem Kolben 18 an einem Ende der Kolbenstange 20 verbunden ist, und eine Endplatte 24, die über einen Befestigungsmechanismus 22 an der Außenseite des Zylinderkörpers 16 mit der Kolbenstange 20 verbunden ist.
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Die Zylinderbohrung 17, die in dem Zylinderkörper 16 ausgebildet ist, tritt durch den Zylinderkörper 16 in der axialen Richtung (in der Zeichnung der Richtung des Pfeils X) durch. An einem Ende der Zylinderbohrung 17 (an einem Ende an der X1-Seite) ist beispielsweise eine plattenförmige Kopfabdeckung 26 in luftdichter Weise installiert, wodurch das eine Ende 17a der Zylinderbohrung 17 verschlossen wird.
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An einem anderen Ende der Zylinderbohrung 17 (einem Ende an der X2-Seite) ist eine später beschriebene Stangenabdeckung 28 in luftdichter Weise installiert, wodurch das andere Ende 17b der Zylinderbohrung 17 verschlossen wird. In der Zylinderbohrung 17 ist zwischen dem Kolben 18 und der Kopfabdeckung 26 eine erste Druckkammer 31 ausgebildet, und zwischen dem Kolben 18 und der Stangenabdeckung 28 ist eine zweite Druckkammer 32 ausgebildet.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, sind an einer Seitenfläche des Zylinderkörpers 16 eine erste Anschlussöffnung 41 und eine zweite Anschlussöffnung 42, zu und von denen ein Druckfluid (ein Gas oder eine Flüssigkeit) zugeführt und abgeführt wird, senkrecht zu der axialen Richtung des Zylinderkörpers 16 ausgebildet. Beispielsweise ist eine Fluidwegschalteinrichtung, welche den Zufuhrzustand des Druckfluides durch nicht dargestellte Leitungen oder dergleichen schaltet, an den ersten Anschluss 41 und den zweiten Anschluss 42 angeschlossen. Durch wahlweise Zufuhr des Druckfluides zu dem ersten Anschluss 41 oder dem zweiten Anschluss 42 werden außerdem der Kolben 18 und die Kolbenstange 20 in der axialen Richtung angetrieben.
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Wie in 2 gezeigt ist, kommuniziert der erste Anschluss 41 durch einen ersten Verbindungsdurchgang 33 mit der ersten Druckkammer 31, während der zweite Anschluss 42 durch einen zweiten Verbindungsdurchgang 34 mit der zweiten Druckkammer 32 kommuniziert. Dementsprechend wird das dem ersten Anschluss 41 zugeführte Druckfluid durch den ersten Verbindungsdurchgang 33 in die Zylinderbohrung 14 (erste Druckkammer 31) eingebracht. Außerdem wird das dem zweiten Anschluss 42 zugeführte Druckfluid durch den zweiten Verbindungsdurchgang 34 in die Zylinderbohrung 17 (zweite Druckkammer 32) eingebracht.
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Wie in 1 gezeigt ist, sind Sensorbefestigungsnuten 30, die sich in der axialen Richtung erstrecken, an jeweiligen Seitenflächen auf beiden Seiten des Zylinderkörpers 16 ausgebildet. Nicht dargestellte magnetische Sensoren können in den Sensorbefestigungsnuten 30 angebracht werden. Man beachte, dass in 1 zwei Sensorbefestigungsnuten 30 in jeder der Seitenflächen des Zylinderkörpers 16 ausgebildet sind. Es kann aber lediglich eine Sensorbefestigungsnut 30 in jeder der Seitenflächen ausgebildet sein.
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Wie in 3 gezeigt ist, sind in dem Zylinderkörper 16 mehrere (bei dem dargestellten Beispiel zwei) Befestigungslöcher 29 vorgesehen, die in der axialen Richtung durchtreten. Durch Befestigen von nicht dargestellten Bolzen, welche durch die Befestigungslöcher 29 eingesetzt werden, wird der Zylinderkörper 16 an einem Befestigungsabschnitt (nicht dargestellt) angebracht, wodurch das Gleitstellglied 12 an dem Befestigungsabschnitt befestigt wird.
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Die in 2 gezeigte Stangenabdeckung 28 ist ein ringförmiges Element, welches von der Seite des anderen Endes 17b der Zylinderbohrung 17 eingesetzt wird und in dem Inneren der Zylinderbohrung 17 über einen Verriegelungsring 36 befestigt wird, der mit der inneren Umfangsfläche der Zylinderbohrung 17 in Eingriff steht. Eine Ringnut 38 ist an der äußeren Umfangsfläche der Stangenabdeckung 28 ausgebildet, und in der Ringnut 38 ist ein Dichtring 40 installiert. Durch den Dichtring 40 wird eine Leckage von Druckfluid durch einen Spalt zwischen der Stangenabdeckung 28 und dem Zylinderkörper 16 (der inneren Umfangsfläche der Zylinderbohrung 17) nach außen verhindert.
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In der Mitte der Stangenabdeckung 28 ist eine Stangenöffnung 44 ausgebildet, die in der axialen Richtung durchtritt. Der Kolben 20 ist durch die Stangenöffnung 44 eingesetzt. Eine Ringnut 46 ist an der inneren Umfangsfläche der Stangenabdeckung 28 ausgebildet, und in der Ringnut 46 ist eine ringförmige Dichtung 48 installiert. Durch die Dichtung 48 wird eine Leckage von Druckfluid durch einen Spalt zwischen der Stangenabdeckung 28 und der Kolbenstange 20 nach außen verhindert.
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An einer Seite (einer Seite der zweiten Druckkammer 32) der Stangenabdeckung 28, welche dem Kolben 18 zugewandt ist, ist ein Dämpfer 50, der als ein Puffermittel dient und aus einem elastischen Material hergestellt ist, befestigt. Stöße, die während der Vorwärtsbewegung des Kolbens 18 durch eine Kollision zwischen dem Kolben 18 und der Stangenabdeckung 28 auftreten, werden durch den Dämpfer 50 abgeschwächt oder gepuffert.
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Der Kolben 18 ist ein hohles Element mit einer darin ausgebildeten Stangenöffnung 52. Der Kolben 18 ist an einer Endseite der Kolbenstange 20 durch geeignete Befestigungsmittel, wie Crimpen oder einen Bolzen oder dergleichen, befestigt. In einem äußeren Umfangsteil des Kolbens 18 ist eine ringförmige Magnetnut 54 ausgebildet, und in der Magnetnut 54 ist ein Magnet 56 installiert. Während der Verwendung des Gleitstellgliedes 12 kann durch das Erfassen des Magnetfeldes des Magneten 56 durch nicht dargestellte magnetische Sensoren, die an dem Zylinderkörper 16 angebracht sind, die Position des Kolbens 18 in der axialen Richtung detektiert werden.
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Außerdem ist in dem äußeren Umfangsteil des Kolbens 18 eine ringförmige Nut 58 ausgebildet, und in der ringförmigen Nut 58 ist eine ringförmige Dichtung 60 installiert. Durch die Dichtung 16 wird eine Leckage von Druckfluid durch einen Spalt zwischen dem Kolben 18 und dem Zylinderkörper 16 (der inneren Umfangsfläche der Zylinderbohrung 17) nach außen verhindert.
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Wie in 2 gezeigt ist, sind der Magnet 56 und die Dichtung 60 in separaten Nuten (der Magnetnut 54 und der Ringnut 58) angebracht, die mit einem Abstand in der axialen Richtung ausgebildet sind. Der Magnet 56 und die Dichtung 60 können aber auch einstückig ausgebildet sein, und die integrierte Einheit von Magnet 56 und Dichtung 60 kann in einer gemeinsamen Befestigungsnut installiert sein.
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An einer Seite des Kolbens 18, welche der Kopfabdeckung 26 zugewandt ist, ist ein Dämpfer 62 befestigt, der als ein Puffermittel dient und aus einem elastischen Element hergestellt ist. Stöße, die beim Zurückziehen des Kolbens 18 durch Kollisionen zwischen der Kopfabdeckung 26 und dem Kolben 18 auftreten, werden durch den Dämpfer 62 abgeschwächt oder gepuffert.
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Die Endplatte 24 ist an dem anderen Ende der Kolbenstange 20 über den Befestigungsmechanismus 22 fixiert. Eine stufenförmige Öffnung 64, die in der axialen Richtung durchtritt, ist in der Endplatte 24 vorgesehen. Der Befestigungsmechanismus 22 umfasst ein hohles, rohrförmiges Befestigungselement 66, das in die Öffnung 64 eingesetzt ist, und einen Bolzen 68, der durch das Befestigungselement 66 eingesetzt und in das andere Ende der Kolbenstange 20 eingeschraubt ist. Ein Abstandselement 70 ist zwischen dem Befestigungselement 66 und der Kolbenstange 20 angeordnet. Bei dem Festziehen des Bolzens 68 wird die Endplatte 24 vertikal und senkrecht zu der Kolbenstange 20 fixiert, indem sie sandwichartig zwischen dem Bolzen 68 und dem Abstandselement 70 gehalten wird.
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Als nächstes wird eine Beschreibung des Führungsmechanismus 10 gegeben. 4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Führungsmechanismus 10. Der Führungsmechanismus 10 umfasst ein Führungselement 72, das an einem ersten Element angebracht ist, ein Gleitelement 74, das an einem zweiten Element angebracht ist, welches sich relativ zu dem ersten Element verschieben kann, und mehrere Wälzkörper 76, die rollend zwischen dem Führungselement 72 und dem Gleitelement 74 angeordnet sind. In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform ist das oben genannte erste Element der Zylinderkörper 16 und das oben genannte zweite Element ist die Endplatte 24.
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Das dargestellte Führungselement 72 erstreckt sich in der axialen Richtung (der Richtung des Pfeils X), ist breit und flach und ist in der Draufsicht ein im Wesentlichen viereckiges (rechteckiges) Element. Das Führungselement 72 kann ein längliches Element (lang und schmal) sein. Wie in 2 bis 4 gezeigt ist, sind erste Nuten 81, die sich linear in der axialen Richtung erstrecken, an jeweiligen Seitenflächen 72a des Führungselements 72 an beiden Seiten in dessen Breitenrichtung ausgebildet. Die dargestellten ersten Nuten 81 sind halbkreisförmige (gekrümmte) Nuten. Beide Enden der ersten Nuten 81 in der Erstreckungsrichtung der ersten Nuten 81 öffnen sich an beiden Endflächen 72b des Führungselements 72 in der Längsrichtung (der Richtung des Pfeils X) des Führungselements 72.
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An den jeweiligen Endflächen 72b des Führungselements 72 sind Stopperplatten 78 über Schrauben 79 befestigt, um das Lösen, d. h. das Herausfallen der Wälzkörper 76 aus den ersten Nuten 81, zu verhindern. Die jeweiligen Stopperplatten 78 sind plattenförmige Elemente, die mit etwa der gleichen Größe und Form wie die jeweiligen Endflächen 72b des Führungselements 72 ausgebildet sind, und dienen zum Verschließen der Endabschnitte der ersten Nuten 81 an beiden Seiten in der Breitenrichtung des Führungselements 72.
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Wie in 4 gezeigt ist, sind mehrere (bei dem dargestellten Beispiel zwei) stufenförmige Bolzenöffnungen 84, die in der Dickenrichtung des Führungselements 72 durchtreten, in dem Führungselement 72 vorgesehen. Indem Bolzen 96 durch die Bolzenöffnungen 84 eingesetzt und in den Zylinderkörper 16 eingeschraubt werden, wird das Führungselement 72 an dem Zylinderkörper 16 befestigt.
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Das dargestellte Gleitelement 74 erstreckt sich entlang der axialen Richtung (der Richtung des Pfeils X), ist ein in der Draufsicht im Wesentlichen rechteckiges, breites, flaches Element und kann in der axialen Richtung relativ zu dem Führungselement 72 gleiten. An dem Gleitelement 74 sind zweite Nuten 82 vorgesehen, die sich linear in der axialen Richtung so erstrecken, dass sie den an dem Führungselement 72 vorgesehenen ersten Nuten 81 zugewandt sind. Die dargestellten zweiten Nuten 82 sind halbkreisförmige (gekrümmte) Nuten. Beide Enden der zweiten Nuten 82 in ihrer Erstreckungsrichtung öffnen sich an beiden Endflächen des Gleitelements 74 in der Längsrichtung (der Richtung des Pfeils X) des Gleitelements 74.
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In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform wird das Gleitelement 74 durch ein plattenförmiges Element gebildet. Im Einzelnen umfasst das Gleitelement 74 einen flachen, plattenförmigen, im Wesentlichen rechteckigen Basisabschnitt 86, der so vorgesehen ist, dass er der oberen Fläche 72c des Führungselements 72 zugewandt ist, und ein Paar von Seitenabschnitten 88, die von beiden Enden des Basisabschnitts 86 in dessen Breitenrichtung in einer Dickenrichtung des Basisabschnitts 86 (in 4 nach unten) vorstehen und sich jeweils parallel zueinander in der axialen Richtung (der Richtung des Pfeils X) erstrecken.
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Die jeweiligen Seitenabschnitte 88 sind den jeweiligen Seitenflächen 72a in der Breitenrichtung des Führungselements 72 zugewandt. Die oben genannten zweiten Nuten 82 sind an jeweiligen Innenflächen des Paares von Seitenabschnitten 88 (den Innenflächen, welche den Seitenabschnitten 88 zugewandt sind) vorgesehen. Die zweiten Nuten 82 können beispielsweise durch einen Schleifprozess hergestellt werden, der an den Innenflächen der Seitenabschnitte 88 durchgeführt wird.
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Das Gleitelement 74 besteht aus einem Metallmaterial. Damit das Gleitelement 74 eine ausreichende Steifigkeit erhält, wird ein plattenförmiges Element als das Material des Gleitelements 74 einem Biegeprozess unterworfen, wodurch das plattenförmige Element in eine Form gebracht wird, welche den oben genannten Basisabschnitt 86 und ein Paar von Seitenabschnitten 88 aufweist. Anschließend wird eine Wärmebehandlung (Abschrecken, Härten) durchgeführt. Als Material, das einer solchen Härtebehandlung unterworfen werden kann, kann beispielsweise SUS440 gemäß dem Japanischen Industriestandard JIS angeboten werden.
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Löcher 90, die in der Dickenrichtung des Basisabschnitts 86 durchtreten, sind in der Nähe eines Endes des Basisabschnitts 86 auf der Seite der X2-Richtung vorgesehen. Indem Bolzen 92 durch die Löcher 90 eingesetzt und in die Endplatte 24 eingeschraubt werden, wird das Gleitelement 74 senkrecht zu der Endplatte 24 befestigt.
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Wie in 4 gezeigt ist, sind mehrere (bei dem dargestellten Beispiel zwei) Löcher 94, die in der Dickenrichtung durchtreten, in dem Basisabschnitt 86 in dem gleichen Abstand wie die Bolzenlöcher 84, die in dem Führungselement 72 vorgesehen sind, ausgebildet. Die Löcher 94 haben eine Größe, die es den Bolzen 96 ermöglicht, durch sie durchzutreten (vgl. 3). Wenn der Führungsmechanismus 10 an dem Zylinderkörper 16 angebracht wird, können bei der Montage in einem Zustand, in welchem das Führungselement 72 und das Gleitelement 74 einander überlappen, so dass die mehreren Bolzenlöcher 84 in dem Führungselement 72 und die mehreren Löcher 94 in dem Gleitelement 74 zueinander ausgerichtet sind, die Bolzen 96 durch die Löcher 94 und in die Bolzenlöcher 84 eingesetzt und in die Bolzenlöcher 84 eingeschraubt werden. Das Gleitelement 74 kann ohne Störung der Kopfabschnitte der Bolzen 96, welche in die Bolzenlöcher 84 eingeschraubt sind, relativ zu dem Führungselement 72 gleiten.
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Die mehreren Wälzkörper 72 sind in Führungsnuten 98 angeordnet, welche durch die ersten Nuten 81 und die zweiten Nuten 82 gebildet werden. In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform sind die Führungsnuten 98 an beiden linken und rechten Seiten des Führungsmechanismus 10 angeordnet. Wenn das Gleitelement 74 in der axialen Richtung (der Richtung des Pfeils X) relativ zu dem Führungselement 72 gleitet, rollen die Wälzkörper 76, die in den Führungsnuten 98 angeordnet sind, verbunden mit der Relativbewegung zwischen den ersten Nuten 81 und den zweiten Nuten 82, wodurch sich das Gleitelement 74 gleichmäßig relativ zu dem Führungselement 72 bewegen kann.
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Die Wälzkörper 76 sind nicht darauf eingeschränkt, als Kugeln ausgebildet zu sein, wie es bei dem dargestellten Beispiel gezeigt ist, sondern sie können beispielsweise auch eine zirkuläre Säulenform haben. Als Material der Wälzkörper 76 kann beispielsweise Edelstahl, Carbonstahl oder dergleichen angeboten werden.
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Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, sind in den zweiten Nuten 82 Stopper 100 durch Schweißen befestigt, um das Lösen, d. h. Herausfallen, der Wälzkörper 76 aus den Führungsnuten 98 zu verhindern. In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform sind die Stopper 100 in den zweiten Nuten 82 an Position mehr in der X1-Richtung vorgesehen als die Wälzkörper 76 und sind insbesondere an Positionen in der Nähe der Enden der zweiten Nuten 82 an einer Seite in der X1-Richtung angeordnet. Da die Stopper 100 in dieser Weise vorgesehen sind, treten die Wälzkörper 76 in Eingriff mit den Stoppern 100 und werden durch diese blockiert, wenn das Gleitelement 74 relativ zu dem Führungselement 72 in der X2-Richtung zu einer Position verschoben wird, an welcher das Führungselement 72 von dem Ende des Gleitelements 74 auf der Seite der X1-Richtung vorsteht. Dadurch werden die Wälzkörper 76 daran gehindert, aus den Führungsnuten 98 zu entweichen, d. h. herauszurutschen.
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In dem Fall des Führungsmechanismus 10, der bei dem Gleitstellglied 12 vorgesehen ist, ist es akzeptabel, wenn die Stopper 100 nicht in den zweiten Nuten 82 an Positionen stärker in der X2-Richtung vorgesehen sind als die Wälzkörper 76, weil das Führungselement 72 nicht von einem Ende des Gleitelements 72 an der Seite der X2-Richtung vorsteht. Es kann aber in dem Fall, dass eine Konfiguration verwendet wird, bei welcher das Führungselement 72 von einem Ende des Gleitelements 74 an der Seite der X2-Richtung nach außen vorsteht, notwendig sein, dass die Stopper 100 in den zweiten Nuten 82 an Positionen angeordnet sind, die stärker in der X2-Richtung liegen als die Wälzkörper 76, beispielsweise an mittleren Position der zweiten Nuten 82 (d. h. Positionen mehr in der X1-Richtung als die Enden der zweiten Nuten 82 auf der Seite der X2-Richtung), wie es in 4 gezeigt ist.
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Als nächstes wird eine Beschreibung des Verfahrens zum Schweißen der Stopper 100 als einem Schritt des Verfahrens zur Herstellung des Führungsmechanismus 10 gegeben.
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Wie in 6A gezeigt ist, kann für die Form des Stoppers 100 vor dem Schwei-ßen (Stoppermaterial 101) eine Kugelform verwendet werden. In dem Fall einer Kugelform kann die Zufuhr des Stoppermaterials 101 zu einer Schweißmaschine einfach durchgeführt werden. Alternativ kann die Form des Stoppermaterials 101 linear sein, beispielsweise ein Draht oder eine Säulenform (Walzenform). Das Stoppermaterial 101 besteht aus einem Metallmaterial, und beispielsweise wird SUS304 nach JIS (Japanischem Industriestandard) bevorzugt, weil darin nach dem Schweißen keine Risse auftreten.
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Nachdem das Gleitelement 74 und das Stoppermaterial 101, die in vorbestimmten Formen ausgeformt sind, vorbereitet wurden, wird dann, wie in 6A gezeigt ist, das Stoppermaterial 101 an einer vorbestimmten Position der zweiten Nut 82 angeordnet. Als nächstes wird, wie in 6B gezeigt ist, die Energieversorgung oder Zufuhr von elektrischem Strom für eine vorbestimmte Zeitperiode durchgeführt, während das (der Seitenabschnitt 88 des) Gleitelement(s) 74 und das Stoppermaterial 101 sandwichartig zwischen zwei einander gegenüberliegenden Elektroden 102a, 102b gehalten werden und Druck hierauf aufgebracht wird. Verbunden mit der Zufuhr von elektrischem Strom wird hierdurch in dem Stoppermaterial 101 joulesche Wärme generiert, wodurch das Stoppermaterial 101 erweicht wird und schmilzt. Zu dieser Zeit wird das Stoppermaterial 101 als Folge des Zusammenpressens durch den Druck von den Elektroden 102a deformiert. In dem Fall der 6B wird die Seitenfläche des Stoppermaterials 101 abgeflacht und ist im Wesentlichen koplanar mit der Innenfläche des Seitenabschnitts 88.
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Nachdem die Zufuhr des elektrischen Stromes unterbrochen wurde, verfestigt sich das Stoppermaterial 101, wodurch der Stopper 100 erhalten wird, der in die zweite Nut 82 geschweißt ist, wie es in 6C gezeigt ist.
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Der Führungsmechanismus 10 und das Verfahren zu dessen Herstellung gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden ihre Wirkungsweisen und Vorteile beschrieben.
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Bei dem Führungsmechanismus 10, der in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, und dem Verfahren zu seiner Herstellung werden die Stopper 100 durch Schweißen, nicht durch Schrauben befestigt. Daher besteht in dem Prozess zum Anbringen der Stopper 100 kein Bedarf für das Durchführen eines Gewindebohrens, um Gewindelöcher an dem Element (in dem Fall der vorliegenden Ausführungsform dem Gleitelement 74), in dem die Stopper 100 befestigt werden, auszubilden. Auch ein Schraubvorgang ist nicht notwendig. Hierdurch kann die Zahl der Bearbeitungsschritte und die Zahl der Montageschritte, die notwendig sind, um die Struktur zum Verhindern des Lösens der Wälzkörper 76 aus den Führungsnuten 98 herzustellen, reduziert werden.
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Insbesondere ist bei der vorliegenden Ausführungsform das Gleitelement 74 ein dünnes, plattenförmiges Element, und die Stopper 100 sind in der zweiten Nut 82 angeordnet. In dem Fall, dass das Gleitelement 74 durch ein dünnes Element (beispielsweise ein plattenförmiges Element mit einer Dicke in der Größenordnung von 1 mm oder weniger bis einige mm) gebildet wird, lässt sich ein Gewindebohren nur schwierig oder gar nicht durchführen. Indem eine Gestaltung verwendet wird, bei welcher die Stopper 100 durch Schweißen befestigt werden, wird es aber möglich, das dünne Gleitelement 74 zu verwenden.
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Da bei der vorliegenden Ausführungsform die zweiten Nuten 82 durch einen Schleifprozess hergestellt werden, wird eine Oxidschicht, die während der Wärmebehandlung (Härten) des Gleitelements 74 entsteht, durch den Schleifprozess entfernt. Beim Schweißen der Stopper 100 kann daher eine stabile Schweißfestigkeit erreicht werden.
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Außerdem werden bei dem Befestigungsverfahren für den Führungsmechanismus 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Stopper 100 durch Widerstandsschweißen angebracht. Daher kann das Befestigen der Stopper 100 an den zweiten Nuten 82 effizient durchgeführt werden. Insbesondere wird bei dem Schweißprozess elektrischer Strom den Elektroden in einem Zustand zugeführt, in welchem das Gleitelement 74 und der Stopper 100 zwischen den Elektroden 102a, 102b gehalten sind und Druck hierauf aufgebracht wird. Daher kann der Befestigungsvorgang der Stopper 100 durch Schweißen effizient durchgeführt werden.
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Wenn, wie in 6C gezeigt ist, die Seitenflächen der Stopper 100 abgeflacht werden und im Wesentlichen koplanar mit den Innenflächen der Seitenabschnitte 88 sind, stören die Stopper 100 das Führungselement 72 nicht, und das Gleiten des Gleitelements 74 relativ zu dem Führungselement 72 wird durch die Stopper 100 niemals unterbrochen. Solange sichergestellt ist, dass die Stopper 100 das Führungselement 72 nicht stören, können die Stopper 100 auch etwas von der zweiten Nut 82 nach außen vorstehen.
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Der Schleifprozess zur Ausbildung der zweiten Nuten 82 in den Seitenabschnitten 88 des Gleitelements 74 kann nach der Wärmebehandlung (Härten) des Gleitelements 74 durchgeführt werden. Da die Oxidschicht, die während der Wärmebehandlung entsteht, durch den Schleifprozess entfernt wird, kann bei einer derartigen Durchführung eine stabile Verbindungsfestigkeit an den Positionen, an welchen die Stopper 100 angebracht sind, erreicht werden.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Stopper 100 in die zweiten Nuten 82 eingeschweißt, die an den Seitenabschnitten 88 des Gleitelements 74 vorgesehen sind. Wie in 7 gezeigt ist, können die Stopper 100 aber auch in die ersten Nuten 81 geschweißt werden, die an dem Führungselement 72 vorgesehen sind. Im Einzelnen können die Stopper 100, anstelle der Stopperplatten 78, die an dem Führungselement 72 durch Schrauben angebracht sind (vgl. 4), auch an beide Enden der ersten Nuten 81 in der Erstreckungsrichtung geschweißt werden. In der gleichen Weise wie die Stopper 100, die in die zweiten Nuten 82 geschweißt sind, können in diesem Fall die Stopper 100, die in die ersten Nuten 81 geschweißt werden, in den ersten Nuten 81 durch Widerstandsschweißen mit Hilfe der Elektroden 102a, 102b geschweißt werden (siehe 6A bis 6C).
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Indem eine solche Gestaltung verwendet wird, bei der die Stopper 100 in die ersten Nuten 81 geschweißt werden, ist es nicht notwendig, ein Gewindebohren und einen Schraubvorgang durchzuführen, um die Stopperplatten 78 an dem Führungselement 72 zu befestigen. Hierdurch kann die Zahl der Bearbeitungsschritte und die Zahl der Montageschritte, die benötigt werden, um die Struktur zur Verhinderung des Lösens der Wälzkörper 76 aus den Führungsnuten 98 vorzusehen, verringert werden.
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In dem Fall, dass das Gleitelement 74 eine Dicke aufweist, die eine einfache Durchführung eines Gewindebohrens ermöglicht, kann dann statt des Schwei-ßens der Stopper 100 in die zweiten Nuten 82 außerdem ein anderes Stopperelement durch Verschrauben mit der Endfläche des Gleitelements 74 angebracht werden, um das Herausfallen der Wälzkörper 76 zu verhindern, und die Stopper 100 können durch Schweißen lediglich in der ersten Nut 81 vorgesehen sein. Auch in diesem Fall kann die Zahl der Bearbeitungsschritte und die Zahl der Montageschritte, die benötigt werden, um die Struktur zur Verhinderung des Lösens der Wälzkörper 76 aus den Führungsnuten 98 zu bilden, verringert werden.
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8 ist eine perspektivische Ansicht eines Gleitstellgliedes 112 mit einem Führungsmechanismus 110 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9 ist ein vertikaler Schnitt durch das Gleitstellglied 112. 10 ist ein Querschnitt durch das Gleitstellglied 112. 11 ist ein Schnitt entlang der Linie XI-XI in 10.
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Das Gleitstellglied 112 umfasst einen Stellgliedgrundkörper 114 und einen Führungsmechanismus 110, der an dem Stellgliedgrundkörper 114 angebracht ist. Das Gleitstellglied 112 wird beispielsweise als ein Transport- oder Fördermittel für ein Werkstück verwendet.
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Wie in 9 gezeigt ist, umfasst der Stellgliedgrundkörper 114 einen Zylinderkörper 116, in dem zwei zueinander parallele Zylinderöffnungen (nachfolgend Zylinderbohrungen) 117a, 117b ausgebildet sind, zwei Kolben 118a, 118b, die so angeordnet sind, dass sie in einer axialen Richtung im Inneren der Zylinderbohrungen 117a, 117b hin und her gehend gleiten können, zwei Kolbenstangen 120a, 120b, die an einem Ende mit den Kolben 118a, 118b verbunden sind, und eine Endplatte 124, die über einen Befestigungsmechanismus 122 außerhalb des Zylinderkörpers 116 mit den Kolbenstangen 120a, 120b verbunden ist.
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Die Zylinderbohrungen 117a, 117b, die in dem Zylinderkörper 116 ausgebildet sind, treten durch den Zylinderkörper 116 in der axialen Richtung (in den Zeichnungen der Richtung des Pfeils X) durch. An jeweiligen Enden der Zylinderbohrungen 117a, 117b (Enden an der X1-Seite) sind in luftdichter Weise Kopfabdeckungen 126 installiert, wodurch die Enden der Zylinderbohrungen 117a, 117b verschlossen werden. An jeweiligen anderen Enden der Zylinderbohrungen 117a, 117b (Enden an der X2-Seite) sind in luftdichter Weise Stangenabdeckungen 128a, 128b installiert, wodurch die anderen Enden der Zylinderbohrungen 117a, 117b verschlossen werden. In den Zylinderbohrungen 117a, 117b sind erste Druckkammern 131 a, 131 b zwischen den Kolben 118a, 118b und den Kopfabdeckungen 126a, 126b ausgebildet, und zweite Druckkammern 132a, 132b sind zwischen den Kolben 118a, 118b und den Stangenabdeckungen 128a, 128b ausgebildet.
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Die beiden ersten Druckkammern 131a, 131b kommunizieren miteinander über einen Verbindungsdurchgang 133, der in dem Zylinderkörper 116 ausgebildet ist. Die beiden zweiten Druckkammern 132a, 132b kommunizieren miteinander über einen anderen Verbindungsdurchgang 134, der in dem Zylinderkörper 116 ausgebildet ist. Durch wahlweise Zufuhr des Druckfluides zu den ersten Druckkammern 131 a, 131b oder den zweiten Druckkammern 132a, 132b werden die beiden Kolben 118a, 118b und die beiden Kolbenstangen 120a, 120b in der axialen Richtung angetrieben.
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Die Kolben 118a, 118b sind hohle Elemente. Die Kolben 118a, 118b sind jeweils an einer Endseite der Kolbenstangen 120a, 120b durch geeignete Befestigungsmittel, wie Crimpen oder Bolzen oder dergleichen, befestigt. Dichtungen 155 und Magnete 156 sind an äußeren Umfangsabschnitten der Kolben 118a, 118b installiert.
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Die Endplatte 124 ist an den anderen Enden der Kolbenstangen 120a, 120b über einen Befestigungsmechanismus 122 befestigt, der ein hohles rohrförmiges Befestigungselement 166 und Bolzen 168 aufweist, welche durch das Befestigungselement 166 eingesetzt werden und in die anderen Enden der Kolbenstangen 120a, 120b eingeschraubt werden.
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Als nächstes wird der Führungsmechanismus 110 beschrieben. Der Führungsmechanismus 110 umfasst ein Führungselement 172, das an einem ersten Element angebracht ist, ein Gleitelement 174, das an einem zweiten Element angebracht ist, welches sich relativ zu dem ersten Element verschieben kann, und eine Mehrzahl von Wälzkörpern 176, die rollend zwischen dem Führungselement 172 und dem Gleitelement 174 angeordnet sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das oben genannte erste Element der Zylinderkörper 116 und das oben genannte zweite Element ist die Endplatte 124.
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Das dargestellte Führungselement 172 erstreckt sich in der axialen Richtung (der Richtung des Pfeils X). Außerdem ist das Führungselement 172 breit und flach und ist ein in der Draufsicht im Wesentlichen viereckiges (rechteckiges) Element. Das Führungselement 172 kann ein längliches Element (lang und schmal) sein. In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform ist das Führungselement 172 über Bolzen 138 an dem Zylinderkörper 116 befestigt (vgl. 10).
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V-förmige erste Nuten 181, die sich linear in der axialen Richtung erstrecken, sind an beiden Seiten in der Breitenrichtung des Führungselements 172 vorgesehen. Beide Enden der ersten Nuten 181 in der Erstreckungsrichtung öffnen sich an beiden Endflächen in der Längsrichtung (der Richtung des Pfeils X) des Führungselements 172.
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Das dargestellte Gleitelement 174 erstreckt sich in der axialen Richtung (der Richtung des Pfeils X), ist ein in der Draufsicht im Wesentlichen rechteckiges, breites und flaches Element und kann in der axialen Richtung relativ zu dem Führungselement 172 gleiten. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Gleitelement 174 einen Gleittisch 140, der an der Endplatte 124 befestigt ist, und ein Paar zueinander paralleler Gleitführungen 142a, 142b, die an dem Gleittisch 140 angebracht sind.
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Ein zurückgesetzter Abschnitt 141 (vgl. 10) ist an einer Innenseite des Gleittischs 140 vorgesehen, und das Paar von Gleitführungen 142a, 142b ist über Bolzen 146 an dem zurückgesetzten Abschnitt 141 befestigt. An den jeweiligen Gleitführungen 142a, 142b sind V-förmige zweite Nuten 182 vorgesehen, die sich linear in der axialen Richtung erstrecken, so dass sie den ersten Nuten 181, die an dem Führungselement 172 vorgesehen sind, zugewandt sind. Beide Enden der zweiten Nuten 182 in der Erstreckungsrichtung öffnen sich an beiden Endflächen in der Längsrichtung (der Richtung des Pfeils X) des Gleitelements 174.
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Die mehreren Wälzkörper 176 sind in quadratisch geformten Räumen (Führungsnuten 198) angeordnet, welche durch die ersten Nuten 181 und die zweiten Nuten 182 gebildet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Führungsnuten 198 sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite des Führungsmechanismus 110 angeordnet, während die Wälzkörper 176 jeweils zirkuläre säulenförmige Elemente sind. Die mehreren Wälzkörper 176 sind in den linken und rechten Führungsnuten 198 in einem Zustand vorgesehen, in dem sie abwechselnd um 90° geneigt sind.
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Wie in 11 gezeigt ist, sind in den ersten Nuten 181, die in dem Führungselement 172 vorgesehen sind, Stopper 200 durch Schweißen befestigt, um das Lösen, d. h. das Herausfallen, der Wälzkörper 176 aus den Führungsnuten 198, zu verhindern. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Stopper 200 in den ersten Nuten 181 an Positionen mehr in der X1-Richtung und an Positionen mehr in der X2-Richtung vorgesehen als die Wälzkörper 176. Im Einzelnen sind die Stopper 200 in der Nähe beider entgegengesetzter Enden der ersten Nuten 181 angeordnet. Da die Stopper 200 in dieser Weise vorgesehen sind, werden die Wälzkörper 176 daran gehindert, aus den ersten Nuten 181 zu entweichen, d. h. herauszurutschen.
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In den zweiten Nuten 182, die in den Gleitführungen 142a, 142b des Gleitelements 174 vorgesehen sind, sind Stopper 202 durch Schweißen befestigt, um das Lösen, d. h. das Herausfallen, der Wälzkörper 176 aus den Führungsnuten 198, zu verhindern. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Stopper 202 in den zweiten Nuten 182 an Positionen mehr in der X1-Richtung und an Positionen mehr in der X2-Richtung als die Wälzkörper 176 vorgesehen. Im Einzelnen sind die Stopper 202 in der Nähe beider entgegengesetzter Enden der zweiten Nuten 182 vorgesehen. Da die Stopper 202 in dieser Weise vorgesehen sind, werden die Wälzkörper 176 daran gehindert, aus den zweiten Nuten 182 zu entweichen, d. h. herauszurutschen.
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Die Stopper 200, 202 können an das Führungselement 172 und die Gleitführungen 142a, 142b mit dem gleichen Verfahren geschweißt werden, das als Schweißverfahren für die oben genannten Stopper 100 verwendet wurde (vgl. die 6A bis 6C).
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Bei dem Führungsmechanismus 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Stopper 200, 202 wie oben beschrieben durch Schweißen, nicht durch Schrauben befestigt. Daher können die gleichen Wirkungen und Vorteile wie bei dem Führungsmechanismus 10 gemäß der ersten Ausführungsform erreicht werden. Im Einzelnen besteht bei dem Prozess zum Anbringen der Stopper 200, 202 keine Notwendigkeit für das Durchführen eines Gewindebohrens, um Gewindelöcher an den Elementen auszubilden, an denen die Stopper 200, 202 befestigt werden (in dem Fall der vorliegenden Ausführungsform das Gleitelement 174 und die Gleitführungen 142a, 142b), und auch ein Schraubvorgang ist nicht notwendig. Hierdurch kann die Zahl der Bearbeitungsschritte und die Zahl der Montageschritte, die erforderlich sind, um die Struktur zur Verhinderung des Lösens der Wälzkörper 176 aus den Führungsnuten 198 zu verhindern, verringert werden.
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Obwohl oben bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen eingeschränkt. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, der in den nachfolgenden Ansprüchen festgelegt ist.
