-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bewegungsführungsvorrichtung und insbesondere auf eine Bewegungsführungsvorrichtung, die dazu fähig ist, eine stabile Führungsbewegung durchzuführen. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Aktor, der unter Verwendung der Bewegungsführungsvorrichtung ausgebildet ist.
-
Stand der Technik
-
Eine Linearführung als ein Beispiel einer Bewegungsführungsvorrichtung umfasst eine Laufschiene, in der mehrere Kugelwälznuten, die sich parallel zueinander entlang einer Längsrichtung erstrecken, ausgebildet sind, und einen bewegbaren Block, der über mehrere Kugeln relativ beweglich auf der Laufschiene befestigt ist. Der bewegbare Block besteht aus einem bewegbaren Blockkörper, der eine belastete Kugelwälznut, die im Zusammenwirken mit der Kugelwälznut einen belasteten Kugelwälzkanal ausbildet, und einen unbelasteten Kugelwälzkanal, der parallel zu der belasteten Kugelwälznut angeordnet ist, aufweist, Umkehrelemente, die an beiden Endflächen des bewegbaren Blockkörpers in einer relativen Bewegungsrichtung angebracht sind und in denen innenumfangsseitige Richtungsänderungsnuten, die einen Teil des belasteten Kugelwälzkanals und einen Teil des unbelasteten Kugelwälzkanals verbinden, ausgebildet sind, und ein Paar Endplatten, die an beiden Endflächen des bewegbaren Blockkörpers in der relativen Bewegungsrichtung so montiert sind, dass sie die Umkehrelemente abdecken, und in denen außenumfangsseitige Richtungsänderungsnuten in Oberflächenseiten ausgebildet sind, an denen die Endplatten an dem bewegbaren Blockkörper montiert sind.
-
Die Kugeln, die in den mehreren Kugelwälznuten, die in der Laufschiene ausgebildet sind, rollen, werden aus der Kugelwälznute durch Aufnahmeabschnitte in den unteren Rändern der Endplatten aufgenommen und gelangen in einen Richtungsänderungskanal, der durch die innenumfangsseitige Richtungsänderungsnut und die außenumfangsseitige Richtungsänderungsnut gebildet ist. Die Kugel, die durch einen Richtungsänderungskanal läuft und die in dem unbelasteten Kugelwälzkanal umläuft, wird durch die nachfolgende Kugel angeschoben und gelangt in den anderen Richtungsänderungskanal und gelangt dann wiederum in den belasteten Kugelwälzkanal (zwischen der Kugelwälznut der Laufschiene und der belasteten Kugelwälznut des bewegbaren Blocks).
-
In dem Fall einer solchen Linearführung ist es möglich, dass der Aufnahmeabschnitt in dem unteren Rand der Endplatte beschädigt wird, wenn der bewegbare Block mit hoher Geschwindigkeit (beispielsweise gleich 2,5 m/s oder schneller) bewegt wird. Die Bewegungsführungsvorrichtung, die in Patentdokument 1 offengelegt ist, ist als Bewegungsführung bekannt, bei der eine solche Wahrscheinlichkeit verringert ist und es selbst dann unwahrscheinlich ist, dass der Aufnahmeabschnitt beschädigt wird, wenn der bewegbare Block mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird.
-
Entgegenhaltungsliste
-
Patentdokument(e)
-
- Patentdokument 1: JP 2004-68880 A
-
Offenbarung der Erfindung
-
Von der Erfindung zu lösende Probleme
-
In der aktuellen industriellen Gesellschaft gibt es allerdings eine Nachfrage nach einer Erweiterung des Anwendungsbereichs der oben beschriebenen Bewegungsführung und eine Nachfrage nach einem erweiterten Hochgeschwindigkeitsbetrieb (beispielsweise 5 m/s gleich oder schneller) des bewegbaren Blocks. Es ist allerdings extrem schwierig für den Stand der Technik, eine Bewegungsführungsvorrichtung zu verwirklichen, die dazu fähig ist, die Hochgeschwindigkeitsbewegung stabil durchzuführen, während gleichzeitig die Form der Vorrichtung des Stands der Technik beibehalten wird oder die Größe der Vorrichtung verringert wird.
-
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben beschriebene Möglichkeit ersonnen worden. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Bewegungsführungsvorrichtung zu schaffen, die eine Reduktion in der Größe der Vorrichtung erreicht und eine sehr schnelle und hochgenaue Bewegungsführung, die in dem Stand der Technik nicht verwirklicht werden kann, zu verwirklichen, indem sie eine neue verbesserte Technologie bereitstellt wird, bei der eine Hochgeschwindigkeitsführung der Bewegungsführungsvorrichtung erreicht werden kann.
-
Mittel zum Lösen der Probleme
-
Eine Bewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Laufschiene, in der eine Wälzkörperwälznut entlang einer Längsrichtung ausgebildet ist, und einen bewegbaren Block, der über mehrere Wälzkörper relativ bewegbar auf der Laufschiene montiert ist, wobei der bewegbare Block einen bewegbaren Blockkörper, der eine belastete Wälzkörperwälznut aufweist, die im Zusammenwirken mit der Wälzkörperwälznut einen belasteten Wälzkörperwälzkanal bildet, und einen unbelasteten Wälzkörperwälzkanal, der parallel zu dem belasteten Wälzkörperwälzkanal angeordnet ist, aufweist, Umkehrelemente, die an beiden Endflächen des bewegbaren Blockkörpers in einer relativen Bewegungsrichtung befestigt sind und in denen innenumfangsseitige Richtungsänderungsnuten, die einen Teil des belasteten Wälzkörperwälzkanals und einen Teil des unbelasteten Wälzkörperwälzkanals verbinden, ausgebildet sind, und ein Paar Endplatten, die an beiden Endflächen des bewegbaren Blockkörpers in der relativen Bewegungsrichtung montiert sind, um die Umkehrelemente zu bedecken, und in denen außenumfangsseitige Richtungsänderungsnuten in Oberflächenseiten ausgebildet sind, in denen die Endplatten an dem bewegbaren Blockkörper montiert sind, umfasst, wobei die Endplatte einen Wälzkörperaufnahmearm, der in einer Richtung einer Verbindungsfläche mit dem bewegbaren Blockkörper hervorragt, aufweist und eine Wälzkörperaufnahmenut, die mit der außenumfangsseitigen Richtungsänderungsnut durchgehend ist, in dem Wälzkörperaufnahmearm ausgebildet ist.
-
Effekte der Erfindung
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine neue Bewegungsführungsvorrichtung bereitzustellen, die eine Reduktion der Größe der Vorrichtung erreicht und eine sehr schnelle und hochgenaue Bewegungsführung verwirklicht. Zusätzlich ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen Aktor bereitzustellen, der unter Verwendung der Bewegungsführungsvorrichtung ausgebildet ist.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Bewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt, und ist insbesondere eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der schematischen Anordnung der Bewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
-
2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Bewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt, und ist insbesondere eine vergrößerte Explosionsansicht von wichtigen Teilen der Bewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
-
3 ist eine schematische Ansicht zum Darstellen eines Endlosumlaufkanals der Bewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
-
4 ist eine Ansicht zum Darstellen der Anordnung einer Endplatte gemäß der vorliegenden Ausführungsform und ist eine perspektivische Ansicht einer Oberflächenseite, auf der ein bewegbarer Blockkörper mit der Endplatte verbunden ist, bei Betrachtung schräg von oben.
-
5 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Wälzkörperaufnahmearm eine Kugel gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufnimmt.
-
6(a) bis 6(c) sind Ansichten zum Darstellen der Betriebseffekte, die durch den Wälzkörperaufnahmearm gemäß der vorliegenden Ausführungsform gezeigt werden können, wobei 6(a) den Stand der Technik zeigt, 6(b) die vorliegende Ausführungsform zeigt und 6(c) eine ergänzende Ansicht zum Beschreiben der Betriebseffekte zeigt.
-
7(a) und 7(b) sind Ansichten zum Darstellen der Betriebseffekte, die ferner durch den Wälzkörperaufnahmearm gemäß der vorliegenden Ausführungsform gezeigt werden können, wobei 7(a) den Stand der Technik zeigt und 7(b) die vorliegende Ausführungsform zeigt.
-
8 ist eine schematische Ansicht zum Darstellen einer Herstellungsbedingung des Wälzkörperaufnahmearms gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
-
9 ist eine Ansicht, die ein Beispiel verschiedener abgewandelter Beispiele zeigt, die eine Endplatte gemäß der vorliegenden Ausführungsform annehmen kann.
-
10 ist eine perspektivische Ansicht, die die Gesamtheit der Anordnung eines Aktors gemäß dem vorliegenden Beispiel zeigt.
-
11 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Aktors gemäß dem vorliegenden Beispiel.
-
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
-
Hiernach werden Ausführungsformen, die zum Ausführen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die unten beschriebenen Ausführungsformen sind nicht dazu gedacht, die Erfindung gemäß den jeweiligen Ansprüchen zu begrenzen, und es sind nicht zwingend alle Kombinationen der in den Ausführungsformen beschriebenen Merkmale für die Lösungsmittel der Erfindung erforderlich.
-
1 und 2 sind Ansichten, die ein Beispiel einer Bewegungsführungsvorrichtung gemäß einer vorliegenden Ausführungsform zeigen. Insbesondere ist 1 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der schematischen Anordnung der Bewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform und 2 ist eine vergrößerte Explosionsansicht von wichtigen Teilen der Bewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Zusätzlich ist 3 eine schematische Ansicht zum Darstellen eines Endlosumlaufkanals der Bewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
-
Eine Bewegungsführungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform stellt eine Bewegungsführungsvorrichtung 10 eines Typs dar, bei dem eine lineare Bewegungsführung und ein Kugelgewindetrieb in einer integrierten Struktur kombiniert sind. Als Hauptstruktur umfasst die Bewegungsführungsvorrichtung 10 eine Laufschiene 11 als ein Schienenelement und einen bewegbaren Block 13, der über Kugeln 12 als Wälzkörper bewegbar an der Laufschiene 11 befestigt ist. Zusätzlich ist ein Öffnungsabschnitt 13b, in dem eine Gewindenut in Spiralform ausgebildet ist, in dem Mittelabschnitt des bewegbaren Blocks 13 vorgesehen. Eine Gewindewelle (nicht gezeigt), die durch den Öffnungsabschnitt 13b verläuft und über Kugeln (nicht gezeigt) drehbar beweglich montiert ist, ist in dem Öffnungsabschnitt 13b vorgesehen.
-
Die Laufschiene 11 ist ein längliches Element mit einer im Wesentlichen U-förmigen Querschnittsoberfläche. Sowohl Innenseitenflächen der Laufschiene 11 als auch zwei Kugelwälznuten 11a als Wälzkörperwälznuten, die fähig sind, die Kugeln 12 aufzunehmen, sind in der rechten Seite und der linken Seite so ausgebildet, dass sie sich über die Gesamtlänge der Laufschiene 11 erstrecken. Mit anderen Worten ist die Laufschiene 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Element, das als eine äußere Schiene ausgebildet ist, die dazu vorgesehen ist, die untere Seite des unten beschrieben bewegbaren Blocks 13 abzudecken. Mehrere Bolzenbefestigungslöcher (nicht gezeigt) sind in der Laufschiene 11 in angemessenen Abständen in der Längsrichtung davon ausgebildet. Die Laufschiene 11 ist an einer vorbestimmten Montierungsfläche wie beispielsweise einer oberen Fläche des Werkzeugmaschinenbetts durch Bolzen (nicht gezeigt), die in die Bolzenbefestigungslöcher (nicht gezeigt) geschraubt sind, befestigt. Obwohl die Laufschiene 11, die in den Zeichnungen gezeigt ist, eine lineare Form aufweist, kann ebenso eine gekrümmt geformte Schiene verwendet werden.
-
Der bewegbare Block 13 ist so ausgebildet, dass er einen bewegbaren Blockkörper 14 mit einer Anordnung aufweist, bei der Löcher in ein hochfestes Metallmaterial wie Stahl (siehe 2) gebohrt sind. Vier belastete Kugelwälznuten 13a sind als belastete Wälzkörperwälznuten, die jeweils vier Kugelwälznuten 11a der Laufschiene 11 gegenüberliegen, in dem bewegbaren Blockkörper 14 vorgesehen. Vier belastete Kugelwälzkanäle 15 sind als belastete Wälzkörperwälzkanäle zwischen der Laufschiene 11 und dem bewegbaren Block 13 durch Kombinieren der Kugelwälznut 11a und der belasteten Kugelwälznut 13a ausgebildet.
-
Vier unbelastete Kugelwälzkanäle 16 sind als unbelastete Wälzkörperwälzkanäle in dem bewegbaren Blockkörper 14 so ausgebildet, dass sie parallel zu den vier belasteten Kugelwälznuten 13a angeordnet sind. In dem bewegbaren Blockkörper 14 sind Umkehrstücke 14a als Umkehrelemente, bei denen in jedem einen innenumfangseitige Richtungsänderungsnut 17a ausgebildet ist, um einen Teil des belasteten Kugelwälzkanals 15 und einen Teil des unbelasteten Kugelwälzkanals 16 zu verbinden, mit beiden Endflächen des bewegbaren Blockkörpers 14 verbunden. Ferner ist ein Paar Endplatten 14b mit beiden Endflächen des bewegbaren Blockkörpers 14 so verbunden, dass das Paar Umkehrstücke 14a abgedeckt wird. In der Endplatte 14b ist eine außenumfangsseitige Richtungsänderungsnut 17b, die in einer Bogenform vertieft ist, in einer Oberflächenseite ausgebildet, an der die Endplatte 14b mit dem bewegbaren Blockkörper 14 verbunden ist. Die innenumfangsseitige Richtungsänderungsnut 17a und die außenumfangsseitige Richtungsänderungsnut 17b wirken zusammen und bilden einen Richtungsänderungskanal 17. Wie schematisch in 3 gezeigt ist der Richtungsänderungskanal 17 ein Wälzkanal, der dazu ausgebildet ist, zwischen dem belasteten Kugelwälzkanal 15 und dem unbelasteten Kugelwälzkanal 16 in einer Bogenform herauszuragen. Der Richtungsänderungskanal 17 nimmt die mehreren Kugeln 12 auf, die Last empfangen und sich in dem belasteten Kugelwälzkanal 15 linear bewegen, kehrt die Richtung der Kugeln 12 in einem unbelasteten Zustand um und sendet die Kugeln 12 in den unbelasteten Kugelwälzkanal 16. Weiterhin kehrt der Richtungsänderungskanal 17 die Richtung der mehreren Kugeln 12 in dem unbelasteten Zustand, die sich in dem unbelasteten Zustand in dem unbelasteten Kugelwälzkanal 16 linear bewegen, und sendet die Kugeln 12 in den belasteten Kugelwälzkanal 15 als Belastungsbereich.
-
Wie oben beschrieben wird der bewegbare Block 13 durch Kombinieren des bewegbaren Blockkörpers 14, des Paars Umkehrstücke 14a und des Paars Endplatten 14b ausgebildet und wird ferner an der Laufschiene 11 montiert. Daher werden der belastete Kugelwälzkanal 15 als der belastete Wälzkörperwälzkanal, der unbelastete Kugelwälzkanal 16 als der unbelastete Wälzkörperwälzkanal und der Richtungsänderungskanal 17 ausgebildet und der Endlosumlaufkanal 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird durch Kombinieren des belasteten Kugelwälzkanals 15, des unbelasteten Kugelwälzkanals 16 und des Paars Richtungsänderungskanäle 17 ausgebildet.
-
Mehrere Innengewinde 13c sind auf der oberen Oberfläche des bewegbaren Blocks 13 ausgebildet. Der bewegbare Block 13 ist an einer vorbestimmten Montierungsfläche, beispielsweise einem Werkzeugmaschinensattel oder einer unteren Fläche eines Tisches unter Verwendung der Innengewinde 13 befestigt. Der bewegbare Block 13 besteht nicht nur ausschließlich aus Metallmaterial, sondern kann auch eine Anordnung annehmen, die ein geformtes Produkt umfasst, das aus einem synthetischen Harz hergestellt ist, das einstückig mit Metallmaterial mit ein hohen Festigkeit wie Stahl geformt ist.
-
Vorstehend ist die Grundanordnung der Bewegungsführungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Als Nächstes werden die Eigenschaften der Bewegungsführungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4 bis 8 beschrieben. Hier ist 4 eine Ansicht zum Darstellen der Anordnung der Endplatte 14b gemäß der vorliegenden Ausführungsform und eine perspektivische Ansicht einer Oberflächenseite, auf der ein bewegbarer Blockkörper 14 mit der Endplatte 14b verbunden ist, bei Betrachtung schräg von oben.
-
Wie in 4 gezeigt weist die Endplatte 14b gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Wälzkörperaufnahmearm 41 auf, der in einer Richtung einer Verbindungsfläche mit dem bewegbaren Blockkörper 14 herausragt. Eine Wälzkörperaufnahmenut 42, die mit der außenumfangsseitigen Richtungsänderungsnut 17b durchgehend ist, ist in dem Wälzkörperaufnahmearm 41 ausgebildet. Daher ist der Wälzkörperaufnahmearm 41 dafür eingerichtet, in den bewegbaren Blockkörper 14 eingesetzt zu werden. Ferner erfüllt die Wälzkörperaufnahmenut 42, die in dem Wälzkörperaufnahmearm 41 ausgebildet ist, eine Funktion des Aufnehmens der mehreren Kugeln 12, die in dem belasteten Kugelwälzkanal 15 rollen, in den Richtungsänderungskanal 17.
-
Der in 4 gezeigte Wälzkörperaufnahmearm 41 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt verschiedene bevorzugte Betriebseffekte. Hier sind 5 bis 8 hinzugefügt, um auf Zeichnungen Bezug zu nehmen, um die Betriebseffekte zu beschreiben. 5 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Wälzkörperaufnahmearm 41 die Kugeln gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufnimmt. Weiterhin sind 6(a) bis 6(c) Ansichten zum Darstellen der Betriebseffekte, die durch den Wälzkörperaufnahmearm 41 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gezeigt werden können, wobei 6(a) den Stand der Technik zeigt, 6(b) die vorliegende Ausführungsform zeigt und 6(c) eine ergänzende Ansicht zum Erläutern der Betriebseffekte zeigt. Weiterhin sind 7(a) und 7(b) Ansichten zum Darstellen der Betriebseffekte, die ferner durch den Wälzkörperaufnahmearm 41 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gezeigt werden können, wobei 7(a) den Stand der Technik zeigt und 7(b) die vorliegende Ausführungsform zeigt. Ferner ist 8 eine schematische Ansicht zum Darstellen der Herstellungsbedingung des Wälzkörperaufnahmearms 41 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
-
Wie in 5 und 6(b) gezeigt umfassen die Endplatten 14b gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Wälzkörperaufnahmearm 41 und somit ist der Wälzkörperaufnahmearm 41 in den bewegbaren Blockkörper 14 eingesetzt und uns so angeordnet, dass er in den belasteten Kugelwälzkanal 15 ragt. Daher werden die mehreren Kugeln 12, die in dem belasteten Wälzkanal 15 rollen, durch die Wälzkörperaufnahmenut 42, die in dem Wälzkörperaufnahmearm 41 ausgebildet ist, aufgesammelt. Verglichen mit dem Stand der Technik ist allerdings ein Aufnahmestartpunkt S, an dem die Kugel 12 durch den Wälzkörperaufnahmearm 41 aufgenommen wird, an einer Position nahe dem inneren Abschnitt des bewegbaren Blockkörpers 14 angeordnet. In diesem Fall, in dem ein Winkel, der ein Aufnahmewinkel θ einer Kugel ist, zwischen einer tangentialen Richtung L1 der Kugel an dem Aufnahmestartpunkt S und einer Kugelbewegungsrichtung L2 relativ zu der tangentialen Richtung L1 der Kugel an dem Aufnahmestartpunkt S bedacht wird, ist der Aufnahmewinkel θ in der vorliegenden Ausführungsform, in der der Aufnahmestartpunkt S an einer Position nahe der inneren Seite des bewegbaren Blockkörpers 14 angeordnet ist, verglichen mit dem Fall des Stands der Technik, in dem der Aufnahmestartpunkt S an der Innenseite der Endplatte 14b angeordnet ist, reduziert. Genauer gesagt ist dann, wenn der Aufnahmewinkel der vorliegenden Ausführungsform auf θ2 gesetzt ist und der Aufnahmewinkel des Stands der Technik auf θ1 gesetzt ist, eine Beziehung θ2 < θ1 hergestellt.
-
Wie stark die Differenz in dem Aufnahmewinkel θ die Kollisionslast an der Endplatte 14b beeinflusst, wird unter Bezugnahme auf 6(c) verifiziert. Eine Kollisionslast F an der Endplatte 14b kann durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden. F = P × sinθ (1)
-
Hierbei ist der Betrag von P, der die Last in der Wälzrichtung der Kugeln ist, bei den Bewegungsführungsvorrichtungen mit derselben Modelnummer konstant. Somit wird die Kollisionslast an den Endplatten 14b durch die Differenz in dem Aufnahmewinkel θ beeinflusst.
-
Wenn der Fall der vorliegenden Ausführungsform mit dem Fall des Stands der Technik verglichen wird, zeigt sich die Beziehung (sinθ2)/(sinθ1) < 1. Somit wird in dem Fall der vorliegenden Ausführungsform, deren Aufnahmewinkel θ kleiner als der des Stands der Technik ist, ermittelt, dass die Kollisionslast F an der Endplatte 14b reduziert ist. Mit anderen Worten kann die Bewegungsführungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Aufnahmewinkel θ der Kugeln 12 durch Einbeziehen des Wälzkörperaufnahmearms 41 reduzieren und somit kann die Kollisionslast, die auf die Endplatten 14b ausgeübt wird, durch die oben beschriebene Anordnung im Vergleich mit dem Fall des Stands der Technik extrem reduziert werden. Daher ist es möglich, die Bewegungsführungsvorrichtung 10 die beispielsweise die Anforderung eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs (beispielsweise gleich 5 m/s oder schneller) des bewegbaren Blocks erfüllt, bereitzustellen. Als Ergebnis ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine neue Bewegungsführungsvorrichtung bereitzustellen, die Hochgeschwindigkeit und eine höchst genaue Bewegungsführung verwirklicht, die im Stand der Technik nicht verwirklicht werden kann.
-
Weiterhin ist wie in 6(a) und 6(b) gezeigt ein Abschnitt sanfter Oberflächenbearbeitung 61, der einer sanften Oberflächenbearbeitung unterzogen worden ist, in dem Endabschnitt der belasteten Kugelwälznut 13a ausgebildet, die in dem bewegbaren Blockkörper 14 ausgebildet ist, um zu verhindern, dass ein unerwünschter Niveauunterschied an dem Verbindungspunkt zwischen der belasteten Kugelwälznut 13a und der innenumfangsseitigen Richtungsänderungsnut 17a, die in dem Umkehrstück 14a ausgebildet ist, auftritt. Daher wird in dem Fall des Stands der Technik in der Nähe der Grenze zwischen der belasteten Kugelwälznut 13a und dem Richtungsänderungskanal 17 ein relativ großer Spalt δ1 zwischen der Kugel 12 und dem Abschnitt sanfter Oberflächenbearbeitung 61 in dem Wälzkanal durch die Anwesenheit des Abschnitt sanfter Oberflächenbearbeitung 61 erzeugt. Als Ergebnis besteht ein Problem darin, dass eine Spielaktion der Kugel 12 in der Nähe des Abschnitts sanfter Oberflächenbearbeitung 61 auftritt. In der vorliegenden Ausführungsform sind allerdings die Wälzkörperaufnahmenut 42, die in dem Wälzkörperaufnahmearm 41 ausgebildet ist, und der Abschnitt sanfter Oberflächenbearbeitung 61 so angeordnet, dass sie sich in dem belasteten Kugelwälzkanal 15 gegenüberliegen. Mit anderen Worten kann ein Spalt δ2 zwischen den Kugeln 12 und dem Wälzkanal in der Nähe des Abschnitts sanfter Oberflächenbearbeitung 61 durch das Vorhandensein des Wälzkörperaufnahmearms 41, der dazu vorgesehen ist, in den belasteten Kugelwälzkanal 15 zu ragen, verringert werden. Das heißt, dass die vorliegende Ausführungsform dazu ausgelegt ist, eine Bedingung δ1 > δ2 zu erfüllen, und dass somit die Häufigkeit des Auftretens der Spielaktion des Kugeln 12 in der Nähe des Abschnitts sanfter Oberflächenbearbeitung 61 im Vergleich zu dem Fall des Stands der Technik verringert ist. Daher ist eine stabil ausgerichtete Wälzbewegung der mehreren Kugeln 12 verwirklicht.
-
Weiterhin wird festgestellt, dass ein bevorzugter Betrieb für einen Richtungsänderungsbetrieb der Kugeln 12 durch das Vorhandensein des Wälzkörperaufnahmearms 41 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erreicht werden kann. Mit anderen Worten ist es wie in 7(a) und 7(b) gezeigt dann, wenn die Wälzbewegungsbahn des Mittelpunkts der Kugel, auf der die Kugel 12 von dem belasteten Wälzkanal 15 zu dem Richtungsänderungskanal 17 rollt, als imaginäre Linie K betrachtet wird, möglich zu wissen, dass in dem Fall des Stands der Technik, der in 7(a) gezeigt ist, die durch die Strichpunktlinie dargestellte imaginäre Linie K aus einer ersten imaginären Linie Ka, die als eine gerade Linie in dem belasteten Kugelwälzkanal 15 betrachtet werden kann, und einer zweiten imaginären Linie Kb, die als gekrümmte Linie mit konstanter Krümmung in dem Richtungsänderungskanal 17 betrachtet werden kann, besteht. In dem Fall dieses Standes der Technik führen die Kugeln 12 allerdings einen Wälzbetrieb derart durch, dass der Mittelpunkt der Kugel eine Wälzbewegungsbahn entlang der zweiten imaginären Linie Kb, die als gekrümmte Linie mit konstanter Krümmung betrachtet werden kann, vollzieht, wobei die Wälzbewegungsbahn plötzlich von der ersten imaginären Linie Ka, die als die gerade Linie betrachtet werden kann, geändert wird. Daher sind die mehreren Kugeln 12 dazu gezwungen, ihre Richtung abrupt zu ändern. Insbesondere wird die Anordnung des Stands der Technik ein Faktor, der den glatten und stabilen Wälzbetrieb bei der Hochgeschwindigkeitsbewegung verhindert. Daher ist es im Fall des Stands der Technik schwierig, eine Bewegungsführungsvorrichtung 10 bereitzustellen, die die Anforderung des Hochgeschwindigkeitsbetriebs (beispielsweise gleich 5 m/s oder schneller) des bewegbaren Blocks erfüllt.
-
In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform, der in 7(b) gezeigt ist, ist es allerdings möglich zu wissen, dass die imaginäre Linie K, die durch die Strichpunktlinie in 8(b) dargestellt ist, aus einer ersten imaginären Linie K1, die als eine gerade Linie in dem belasteten Kugelwälzkanal 15 betrachtet werden kann, einer zweiten imaginären Linie K2, die als gekrümmte Linie mit konstanter Krümmung in dem Richtungsänderungskanal 17 betrachtet werden kann, und einer dritten imaginären Linie K3, die durch die Kontaktoberfläche zwischen dem bewegbaren Blockkörper 14 und der Endplatte 14b verläuft, kontinuierlich als eine Linie, die die erste imaginäre Linie K1 und die zweite imaginäre Linie K2 verbindet, ist und in eine Richtung ausgerichtet ist, die von der der ersten imaginären Linie K1 verschieden ist, besteht. Zusätzlich ist die dritte imaginäre Linie K3 dazu ausgelegt, die Position, an der der Abschnitt sanfter Oberflächenbearbeitung 61 ausgebildet ist, zu überlappen. Mit anderen Worten ist in dem Fall der vorliegenden Ausführungsform die imaginäre Linie K nicht abrupt von der ersten Linie K1, die als die gerade Linie betrachtet werden kann, zu der zweiten imaginären Linie K2, die als die gekrümmte Linie mit konstanter Krümmung betrachtet werden kann, verbunden und die dritte imaginäre Linie K3, die die erste imaginäre Linie K1 und die zweite imaginäre Linie K2 verbindet, ist durch das Vorhandensein des Wälzkörperaufnahmearms 41 bereitgestellt. In der vorliegenden Ausführungsform zeichnet die imaginäre Linie K als eine Wälzbewegungsbahn, die durch den Mittelpunkt der Kugel gezeichnet wird, eine glatte Bewegungsbewegungsbahn durch eine solche Anordnung. Daher wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform verhindert, dass die mehreren Kugeln 12, die einer Richtungsänderung unterzogen werden, dazu gezwungen sind, ihre Richtung abrupt zu ändern, und diese führen einen Richtungsänderungsvorgang in mehreren Stufen entlang von drei Liniensegmenten (K1 – K3 – K2) durch. Daher ist ein glatter und stabiler Wälzbetrieb insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsbewegung verwirklicht. Somit ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Bewegungsführungsvorrichtung 10 bereitzustellen, die die Anforderung des Hochgeschwindigkeitsbetriebs (beispielsweise gleich 5 m/s oder schneller) des bewegbaren Blocks erfüllt.
-
Wie oben beschrieben stellt das Vorhandensein des Wälzkörperaufnahmearms 41 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verschiedene bevorzugte Betriebseffekte bereit. Ferner ist dann, wenn die Länge des Wälzkörperaufnahmearms 41 verlängert ist und das Ausmaß des Wälzkörperaufnahmearms 41, das in den bewegbaren Blockkörper 14 eingesetzt ist, extrem erhöht ist, die Anzahl an Kugeln 12, die in dem belasteten Kugelwälzkanal 15 rollt, verringert und somit ist das Ausmaß der zulässigen Last der Bewegungsführungsvorrichtung 10 verringert. Daher ist es nötig, dass der Wälzkörperaufnahmearm 41 eine angemessene Länge aufweist. Hier wird die Herstellungsbedingung des Wälzkörperaufnahmearms 41 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
-
Wie schematisch in 8 gezeigt ist es dann, wenn die Länge des Abschnitts sanfter Oberflächenbearbeitung 61 auf Δ gesetzt ist und der Abstand von dem Aufnahmestartpunkt S, an dem die Kugeln 12, die in dem belasteten Kugelwälzkanal 15 rollen, durch den Wälzkörperaufnahmearm 41 aufgenommen werden, zu der Verbindungsfläche zwischen dem bewegbaren Blockkörper 14 und der Endplatte 14b auf δ gesetzt ist, notwendig, dass die vorliegende Ausführungsform dazu ausgelegt ist, die Ungleichung Δ ≥ δ zu erfüllen.
-
Es ist möglich, die Bewegungsführungsvorrichtung 10, die fähig ist, einen Aufnahmebetrieb der Kugeln 12 vorteilhaft durchzuführen, durch die Konfiguration, die die oben beschriebene Bedingung erfüllt, während gleichzeitig verhindert wird, dass die Anzahl der Kugeln 12, die in dem belasteten Kugelwälzkanal 15 rollen, extrem verringert wird, zu verwirklichen. Zusätzlich kann die Reduktion in der Größe der Vorrichtung erreicht werden und der Hochgeschwindigkeitsbetrieb des bewegbaren Blocks kann durch die Anordnung verwirklicht werden, in der der Wälzkörperaufnahmearm 41 mit einer angemessenen Länge in den bewegbaren Blockkörper 14 eingesetzt ist. Mit anderen Worten ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Bewegungsführungsvorrichtung 10 zu verwirklichen, bei der die Reduktion in der Größe der Vorrichtung erreicht wird und die Anforderung eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs (beispielsweise gleich 5 m/s oder schneller) des bewegbaren Blocks erfüllt wird.
-
Vorstehend ist die für die vorliegende Erfindung geeignete Ausführungsform beschrieben. Der technische Umfang der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf den Bereich der oben beschriebenen Ausführungsform begrenzt. An der Ausführungsform können verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen vorgenommen werden.
-
Beispielsweise sind in dem bewegbaren Block 13 gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform der bewegbare Blockkörper 14, das Paar Umkehrstücke 14a und das Paar Endplatten 14b separate Elemente und der bewegbare Block 13 ist durch Kombinieren der separaten Elemente ausgebildet. Diese Elemente können allerdings ebenso unter Verwendung einer Spritzgusstechnik oder dergleichen als einstückige Struktur ausgebildet sein. Zum Beispiel können das Umkehrstück und die Endplatte auch durch ein Element ausgebildet sein.
-
Zusätzlich ist in der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform die Anordnung, bei der der Wälzkörperaufnahmearm 41 so angeordnet ist, dass eine Wälzkörperaufnahmenut 42 mit der einen außenumfangsseitigen Richtungsänderungsnut 17b durchgehend ist, gezeigt. Mit anderen Worten nimmt der Wälzkörperaufnahmearm 41 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration, eine sogenannte Einarm-Aufnahmekonfiguration, an, bei der die mehreren Kugeln 12 an einem Punkt aufgenommen werden. Weiterhin ist die Einarm-Aufnahmekonfiguration in der vorliegenden Ausführungsform dadurch charakterisiert, dass die Richtung des Kontaktwinkels der Kugel 12 und die Richtung der Umkehr nicht dieselbe sein können, und es ist möglich, den Effekt zu erhalten, dass der Freiheitsgrad des Konzepts durch die Charakteristik verbessert ist. Der Umfang der Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Einarm-Aufnahmekonfiguration beschränkt. Wie in 9 gezeigt kann beispielsweise auch eine Endplatte 94b mit einer Anordnung, bei der mehrere Wälzkörperaufnahmearme 91 so angeordnet sind, dass zwei Wälzkörperaufnahmenuten 92 durchgehend mit einer außenumfangsseitigen Richtungsänderungsnut 97b sind, übernommen werden. Ein in 9 dargestelltes abgewandeltes Beispiel zeigt ein Anordnungsbeispiel einer sogenannten Doppelarmaufnahme und kann ähnliche Betriebseffekte wie die oben beschriebene Ausführungsform erzielen. Zusätzlich können die mehreren Kugeln 12 an zwei Punkten aufgenommen werden, was somit vorteilhaft bezüglich der Steifigkeit ist.
-
Die ”Bewegungsführungsvorrichtung” in dieser Beschreibung umfasst eine Vorrichtung, die verschiedene rollende/gleitende Bewegungen durchführt, wie beispielsweise allgemeine Wälzlager, die für Werkzeugmaschinen oder dergleichen verwendet werden, nicht geschmierte Lager, die bei Unterdruck verwendet werden, eine lineare Führung, eine lineare Führungsvorrichtung, eine Kugelbuchsenvorrichtung und eine Kugelgewindetriebvorrichtung.
-
Es ist aus der Beschreibung der Ansprüche offensichtlich, dass Anordnungen mit verschiedenen Abwandlungen oder Verbesserungen ebenso in dem technischen Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sein können.
-
[Anwendungsbeispiel eines Aktors]
-
Vorstehend ist die Bewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In Beziehung mit der Bewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Aktor unter Verwendung der Bewegungsführungsvorrichtung ausgebildet werden. Hier wird ein Beispiel, in dem die Bewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Aktor verwendet wird, nachstehend unter Bezugnahme auf 10 und 11 beschrieben. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die die Gesamtheit der Anordnung eines Aktors gemäß einem vorliegenden Beispiel zeigt. 11 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Aktors gemäß dem vorliegenden Beispiel.
-
Wie in 10 gezeigt ist ein Aktor 101 gemäß dem vorliegenden Beispiel in einer verlängerten Kastenform so ausgebildet, dass er ein Paar Seitenabdeckungen 140, von denen sich jede in einer Längsrichtung erstreckt und zwischen einem ersten Endelement 131 und einem zweiten Endelement 132 überbrückt, ein Paar Endelemente, die an beiden Enden der Seitenabdeckungen 140 befestigt sind und aus dem ersten Endelement 131 und dem zweiten Endelement 132 bestehen, und eine obere Abdeckung 150, die einen Öffnungsabschnitt 151 schließt, der entlang der Längsrichtung zwischen gegenüberliegenden Oberflächen der Seitenabdeckungen 140 ausgebildet ist, aufweist. Ferner ist das zweite Endelement 132 durch eine Seitenkappe 13 abgedeckt und bildet die Konturform des Aktors 101 gemäß dem vorliegenden Beispiel. Zusätzlich ist ein Innenblock 120 als ein bewegbarer Block, der sich entlang des Öffnungsabschnitts 151 hin und her bewegt, über Umgehungsmittel (nicht gezeigt) zum Umgehen der oberen Abdeckung 150 an einer Position angebracht, an der die obere Abdeckung 150 und der Innenblock 120 miteinander überlappen.
-
Wie in 11 gezeigt ist in dem Aktor 101 gemäß dem vorliegenden Beispiel eine Gewindewelle 110 mit einer Gewindewelle-Wälzkörperwälznut 111 in einer Spiralform, die in der Außenfläche davon ausgebildet ist und sich entlang der Längsrichtung erstreckt, drehbar zwischen dem ersten Endelement 131 und dem zweiten Endelement 132 gelagert und ein Ende der Gewindewelle 110 ist mit einem Antriebsmotor (nicht gezeigt), der in einem in dem ersten Endelement 131 ausgebildeten Antriebsmittel-Unterbringungsabschnitt 134 angeordnet ist, verbunden. Zusätzlich ist die Gewindewelle 110 in eine Kugelgewindemutter 122, die in dem unteren Ende des Innenblocks 120 ausgebildet ist, eingesetzt und die Gewindewelle 110 und der Innenblock 120 sind greifen über einen dazwischengeschalteten Kugelgewindewälzkörper (nicht gezeigt) ineinander. Weiterhin sind in dem Innenblock 120 zwei (vier insgesamt) zweite belastete Wälzkörperwälznuten 125, die ausgebildet sind, um parallel zu der Gewindewelle 110 zu sein, in beiden Seitenflächen ausgebildet. Ferner ist ein unbelasteter Wälzkörperkanal 126, der parallel zu der Gewindewelle 110 gebohrt ist, so ausgebildet, dass er der zweiten belasteten Wälzkörperwälznut 125 entspricht. Zusätzlich ist ein Paar Endplatten 124 an beiden Endflächen des Innenblocks 120 angebracht.
-
Die Hin- und Herbewegung des Innenblocks 120 wird durch eine Außenschiene 180 als Laufschiene, die in dem unteren Ende davon angeordnet ist, geführt. Die Außenschiene 180 weist einen unteren Abschnitt 183, der sich entlang der Längsrichtung erstreckt, und ein Paar Seitenwandabschnitte 182, die von beiden Rändern des unteren Abschnitts 183 aus aufragen und beiden Seitenflächen der Kugelgewindemutter 122 zugewandt sind, auf. Ferner ist eine sich bewegende Platte 121 an dem Innenblock 120 so angebracht, dass die obere Abdeckung 150 von oben und unten eingefasst ist. Zusätzlich ist eine Wälzkörperwälznut 182a in dem Seitenwandabschnitt 182 so ausgebildet, dass sie der zweiten belasteten Wälzkörperwälznut 125 zugewandt ist, und ein belasteter Wälzkörperwälzkanal besteht aus der zweiten belasteten Wälzkörperwälznut 125 und der Wälzkörperwälznut 182a. Ferner sind ein Durchgangsloch 124a, in das die Gewindewelle 110 eingesetzt ist, und ein Richtungsänderungskanal 124b, der die belasteten Wälzkörperwälznuten 125 und 182a und den unbelasteten Wälzkörperwälzkanal 126 verbindet, in der Endplatte 124 ausgebildet.
-
Der Innenblock 120 ist an der Außenschiene 180 über mehrere Wälzkörper (nicht gezeigt) befestigt. Die Wälzkörper rollen in dem Endlosumlaufkanal, der aus den belasteten Wälzkörperwälznuten 125 und 182a, dem Richtungsänderungskanal 124b und dem unbelasteten Wälzkörperwälzkanal 126 besteht, derart, dass der Endlosumlauf der Wälzkörper erfolgt und der Innenblock 120 hin und her bewegend entlang der Außenschiene 180 geführt ist.
-
Die Seitenabdeckung 140 weist eine obere Platte 141, die sich parallel zu der oberen Abdeckung 150 erstreckt, und eine Seitenplatte 142, die sich von der oberen Platte 141 nach unten erstreckt, auf. Ein Abdichtungsabschnitt 143 ist in Kontakt mit der oberen Abdeckung 150 in dem Endabschnitt der oberen Platte 141 ausgebildet. Weiterhin kann der Abdichtungsabschnitt 143 in beliebiger Weise mit der oberen Abdeckung in Kontakt sein, solange die obere Abdeckung abgedichtet sein kann. Beispielsweise ist es jedoch vorzuziehen, dass der Abdichtabschnitt 143 magnetisch durch Anbringen eines Permanentmagneten oder dergleichen an der oberen Abdeckung 150 an dem Abdichtabschnitt 143 befestigt ist. Ferner ist es vorzuziehen, dass ein magnetisches rostfreies Band oder dergleichen für die obere Abdeckung 150 hergenommen wird. Weiterhin ist die Seitenabdeckung 140 durch Befestigen der Seitenplatte 142 an die Außenschiene 180 mit einem Befestigungsbolzen 181 montiert und befestigt.
-
Wie oben beschrieben kann der Aktor 101 unter Verwendung der Bewegungsführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden. Der Aktor 101 ist ein sogenannter Vollabdeckungstyp-Aktor 101, der einen Staubschutzmechanismus umfasst. Da der Staubschutz der Bewegungsführungsvorrichtung sogar in einer ungünstigen Umgebung verliehen werden kann, ist es möglich, einen stabilen Führungsbetrieb für eine lange Dauer bereitzustellen.
-
Bezugszeichen
-
- 10: Bewegungsführungsvorrichtung, 11: Laufschiene, 11a: Kugelwälznut, 12: Kugel, 13: Bewegbarer Block, 13a: Belastete Kugelwälznut, 13b: Öffnungsabschnitt, 13c: Innengewinde, 14: Bewegbarer Blockkörper, 14a: Umkehrstück, 14b, 94b: Endplatte, 15: Belasteter Kugelwälzkanal, 16: Unbelasteter Kugelwälzkanal, 17: Richtungsänderungskanal, 17a: Innumfangsseitige Richtungsänderungsnut, 17b, 97b: Außenumfangsseitige Richtungsänderungsnut, 20: Endlosumlaufkanal, 41, 91: Wälzkörperaufnahmearm, 42, 92: Wälzkörperaufnahmenut, 61: Abschnitt sanfter Oberflächenbearbeitung, S: Aufnahmestartpunkt, L1: Tangentiale Richtung der Kugel am Aufnahmestartpunkt, L2: Bewegungsrichtung der Kugel am Aufnahmestartpunkt, θ, θ1, θ2: Aufnahmewinkel der Kugel, P: Last in Kugelwälzrichtung; F: Kollisionslast an Endplatte, δ1, δ2: Spalt zwischen Kugel und Wälzkanal durch Bereitstellen des Abschnitts sanfter Oberflächenbearbeitung, Ka, K1: Erste imaginäre Linie, Kb, K2: Zweite imaginäre Linie, K3: Dritte imaginäre Linie, Δ: Länge des Abschnitts sanfter Oberflächenbearbeitung, δ: Abstand von Aufnahmestartpunkt zu Verbindungsfläche zwischen bewegbarem Blockkörper und Endplatte, 101: Aktor, 110: Gewindewelle, 111: Gewindewelle-Wälzkörperwälznut, 120: Innenblock, 121: Sich bewegende Platte, 122: Kugelgewindemutter, 124: Endplatte, 124a: Durchgangsloch, 124b: Richtungsänderungskanal, 125: Zweite belastete Wälzkörperwälznut, 126: Unbelasteter Wälzkörperwälzkanal, 131: Erstes Endelement, 132: Zweites Endelement, 133: Seitenkappe, 134: Antriebsmittel-Unterbringungsabschnitt, 140: Seitenabdeckung, 141: Obere Platte, 142: Seitenplatte, 143: Abdichtungsabschnitt, 150: Obere Abdeckung, 151: Öffnungsabschnitt, 180: Außenschiene, 181: Befestigungsbolzen, 182: Seitenwandabschnitt, 182a: Wälzkörperwälznut, 183: Unterer Abschnitt.
