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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Linearbewegungslager, und genauer ein Linearbewegungslager, das mit einem Außenzylinderelement, das aus einem Kunstharz gefertigt ist, versehen ist, das für den Gebrauch in einem Zustand geeignet ist, in einem Gehäuse eingesetzt zu sein. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Linearbewegungslager, das an dem Gehäuse montiert ist.
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STAND DER TECHNIK
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Bisher war als ein auch als Linearlager bezeichnetes Linearbewegungslager, das ausgebildet ist, eine Stange (einen Wellenkörper) zu führen, während es eine leichtgängige hin- und hergehende Bewegung der Stange in einer Längsrichtung davon erlaubt, ein Linearbewegungslager bekannt, das einen Außenzylinder, einen rohrförmigen Stahlkugelkäfig (Haltevorrichtung), der innerhalb des Außenzylinders vorgesehen ist und eine Mehrzahl von endlosen Stahlkugellaufbahnen umfasst, und eine Mehrzahl von Stahlkugeln (Kugeln) umfasst, die in den endlosen Stahlkugellaufbahnen der Haltevorrichtung untergebracht sind. Eine große Anzahl Linearbewegungslager mit verschiedenen Größen sind bisher für verschiedene Zwecke verwendet worden.
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Wie oben beschrieben, umfassen viele der Linearbewegungslager des verwandten Standes der Technik jeweils den Außenzylinder und die zylindrische Haltevorrichtung, die innerhalb des Außenzylinders vorgesehen ist. Die Kugeln sind in der Haltevorrichtung in einem Zustand untergebracht und festgehalten, etwas zu einer Innenumfangsseite und einer Außenumfangsseite der Haltevorrichtung hin vorzustehen. Die Stange, die durch das Linearbewegungslager geführt werden soll, ist in die Innenumfangsseite der Haltevorrichtung eingesetzt, um verschiebbar gelagert zu werden. Durch das Verschieben der Stange in der Längsrichtung oder durch Verschieben eines integrierten Aufbaus des Außenzylinders und der Haltevorrichtung entlang der Stange sind die Kugeln, die in der Haltevorrichtung untergebracht und festgehalten sind, ausgebildet, sich innerhalb der Haltevorrichtung zu drehen, während sie auf eine Innenumfangsfläche des Außenzylinders Druck ausüben und damit in Kontakt gehalten werden. Somit muss der Außenzylinder eine hohe Haltbarkeit haben. Daher wurde bisher der Außenzylinder typischerweise aus einem Metallmaterial gefertigt.
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In den letzten Jahren jedoch wurde nicht nur eine hohe Haltbarkeit, sondern auch eine Gewichtsreduktion für das Linearbewegungslager verlangt. Anstelle des aus einem Metallmaterial gefertigten Außenzylinders wird nun auch damit begonnen, einen Kunstharzaußenzylinder zu verwenden, der durch das Formen eines Kunstharzmaterials hergestellt wird. Jedoch weist der Kunstharzaußenzylinder eine ungenügende Festigkeit (Widerstandsfähigkeit) gegen den Druck auf, der durch die Kugeln, die in jeder endlosen Stahlkugellaufbahn an Positionen untergebracht sind, an denen sie mit einer außenumfangsseitigen Laufbahn der Laufbahn in Kontakt gehalten werden, auf einen Bereich des Außenzylinders ausgeübt wird, der die Positionen abdeckt. Somit wird typischerweise ein Metallteil zur Verstärkung an den Bereich gefügt, der die Positionen abdeckt. Das Linearbewegungslager mit einem solchen Aufbau ist dahingehend vorteilhaft, dass das Linearbewegungslager leicht ist und eine hohe Haltbarkeit hat, und wird daher tatsächlich oft verwendet. Das Linearbewegungslager, das den Kunstharzaußenzylinder mit einem solchen Aufbau verwendet, wird oft insbesondere in einem Zustand verwendet, in einem Gehäuse, das einen Lochabschnitt aufweist, eingesetzt und daran fixiert zu sein.
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In der Patentschrift 1 (offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. Hei 11-311247 ) wird die folgende Beschreibung angegeben. Spezifisch ist bisher als ein Lagerelement, das ein Gehäuse, das einen darin aufgenommenen Außenzylinder aufweist, und eine Welle aufweist, die in den Außenzylinder eingesetzt werden soll, und ausgebildet ist, es dem mit dem Außenzylinder versehenen Gehäuse zu erlauben, sich linear bezüglich der Welle zu verschieben, ein Lagerelement bekannt, das einen Aufbau aufweist, bei dem das Gehäuse aus einem Metall gefertigt ist und der Außenzylinder aus einem Kunstharz gefertigt ist, und bei dem metallische Ausrichtungsplatten zusätzlich am Außenzylinder vorgesehen sind. In der Patentschrift 1 ist die Erfindung des Lagerelements offenbart, die das Kunstharzgehäuse, in dem der Außenzylinder aufgenommen wird, und die Welle umfasst, die in den Außenzylinder eingesetzt werden soll. In dem Lagerelement sind der Außenzylinder und das Gehäuse ausgebildet, sich in einer integrierten Weise bezüglich der Welle zu verschieben, und der Außenzylinder weist endlose Kugellaufbahnen auf, die jeweils einen Belastungsabschnitt und einen belastungsfreien Abschnitt umfassen. Kugeln sind durch einen Käfig in den endlosen Kugellaufbahnen angeordnet. Die Ausrichtungsplatten sind am Außenzylinder vorgesehen, und ein verschleißbeständiges Element ist an dem Gehäuse an einer Position, gegen die Ausrichtungsplatten in Anlage gebracht zu werden, vorgesehen. Jedoch wird in der Patentschrift 1 nicht beschrieben, dass die oben erwähnten Ausrichtungsplatten eine Funktion als ein Verstärkungselement für den Außenzylinder haben, und es wird keine Beschreibung für ein Material zur Bildung des erfindungsgemäßen Außenzylinders angegeben.
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In der Patentschrift 2 (
japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2001-116043 ) ist als eine Kugellaufbuchse, die in der Lage ist, eine Presspassungskraft und einen Verformungsbetrag zu verringern, wenn die Kugellaufbuchse in einen Lochabschnitt beispielsweise eines Maschinenteils eingesetzt wird, und in der Lage ist, leicht und zuverlässig das Einfügen durchzuführen, das folgende Linearbewegungslager (Kugellaufbuchse) offenbart. Spezifisch ist eine Mehrzahl von Kugeln an einer Innenumfangswand eines zylindrischen Körpers rollbar angeordnet. Eine Stange wird in den zylindrischen Körper eingesetzt, und eine Außenumfangswand der Stange wird mit den Kugeln in Kontakt gehalten. Beide Endabschnitte einer Außenumfangswand des zylindrischen Körpers sind jeweils in einer zulaufenden Form ausgebildet, und ein Ausnehmungsabschnitt ist in einem gesamten Bereich oder einem Teil der Außenumfangswand des zylindrischen Körpers mit Ausnahme der beiden Endabschnitte ausgebildet. Jedoch wird keine Beschreibung von Mitteln zum Halten der Mehrzahl von Kugeln in einer auf der Innenumfangsfläche des zylindrischen Körpers rollbaren Weise angegeben.
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In der Patentschrift 3 (
japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. Hei 7-269570 ) wird eine Beschreibung eines Linearbewegungslagers (Kugelkeilwelle) angegeben, die einen Kunstharzaußenzylinder und eine Haltevorrichtung (Kugelkäfig) umfasst, die endlose Stahlkugellaufbahnen aufweist. In der Haltevorrichtung sind metallische Kugeln in einem Zustand untergebracht und festgehalten, etwas jeweils zu einer Innenumfangsseite und einer Außenumfangsseite der Haltevorrichtung hin vorzustehen. Es wird ebenfalls beschrieben, dass Kugellagerplatten, die aus einem Metallmaterial gefertigt sind, an Positionen vorgesehen sind, die den endlosen Stahlkugellaufbahnen des Außenzylinders gegenüberliegen.
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In der Patentschrift 4 (
japanische offengelegte Gebrauchsmusteranmeldung Nr. Hei 6-20922 ) ist ein lineares Gleitlager (das heißt, ein Linearbewegungslager) offenbart, das einen Außenzylinder, eine Haltevorrichtung, die innerhalb des Außenzylinders angeordnet ist, von der Haltevorrichtung gehaltene Kugeln und Kugellagerplatten umfasst, die ausgebildet sind, die Kugeln von einer Außenseite der Kugeln zu lagern, die in eine Außenfläche des Außenzylinders so eingefügt sind, dass sie frei beweglich sind. Ein Dichtungsring und ein Seitenring, der ausgebildet ist, den Dichtungsring festzuhalten, sind an jeder Endfläche des Außenzylinders in einem Zustand vorgesehen, am Außenzylinder fixiert zu sein, und der Dichtungsring ist so angeordnet, dass er zwischen der Endfläche des Außenzylinders und dem Seitenring frei beweglich ist.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
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Wie oben beschrieben, wird in der Patentschrift 1 beschrieben, dass das Linearbewegungslager, das den Aufbau aufweist, bei dem der Außenzylinder aus einem Kunstharz gefertigt ist und die metallischen Ausrichtungsplatten zusätzlich am Außenzylinder vorgesehen sind, in dem Gehäuse untergebracht ist, und dass die Verwendung des oben erwähnten Linearbewegungslagers im aufgenommenen Zustand bekannt ist. Ferner wird in der Patentschrift 1 beschrieben, dass die Kugeln in der Haltevorrichtung auf der Innenumfangsseite des Außenzylinders untergebracht sind. Die Haltevorrichtung weist die endlosen Stahlkugellaufbahnen auf, und die Kugeln sind ausgebildet, die Stange so zu halten, dass sie verschiebbar ist. In der Patentschrift 2 wird als das Linearbewegungslager, das die geringe Presspassungskraft und weniger Verformung mit sich bringt, wenn das Linearbewegungslager in den Lochabschnitt des Gehäuses eingefügt wird, das Linearbewegungslager (Kugellaufbuchse) offenbart, bei dem die beiden Endabschnitte der Außenumfangswand des zylindrischen Körpers des Außenzylinders jeweils in einer zulaufenden Form ausgebildet sind, und der Ausnehmungsabschnitt in einem gesamten Bereich oder einem Teil der Außenumfangswand des zylindrischen Körpers mit Ausnahme der beiden Endabschnitte ausgebildet ist.
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Unter Bezugnahme auf die oben erwähnte Struktur der Linearbewegungslager, die bisher bekannt wurden, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ausgedehnte Nachforschungen angestellt, um ein Linearbewegungslager zu entwickeln, das insbesondere für die Verwendung in einem Zustand, in einem Lochabschnitt eines Gehäuses eingesetzt und daran fixiert zu sein, geeignet ist, und das leicht ist und einfach herzustellen ist. Als Ergebnis hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass ein Linearbewegungslager, das die folgende neuartige Ausbildung aufweist, die oben erwähnte Aufgabe erfüllt. Spezifisch umfasst das Linearbewegungslager: ein Außenzylinderelement, das aus einem Kunstharz gefertigt ist, wobei das Außenzylinderelement eine Mehrzahl von endlosen Stahlkugellaufbahnen aufweist, die jeweils eine außenumfangsseitige Stahlkugellaufbahn und eine innenumfangsseitige Stahlkugellaufbahn umfassen, und planare Räume in Bereichen aufweist, die jeweils den endlosen Stahlkugellaufbahnen gegenüberliegen; eine Mehrzahl von Stahlkugeln, die in den endlosen Stahlkugellaufbahnen untergebracht und angeordnet sind; und eine Kunstharzplatte, die einen bogenförmigen Querschnitt aufweist und an jeden der planaren Räume gefügt ist, wobei die Kunstharzplatte ein Metallteil an einer Position umfasst, an der die Kunstharzplatte mit einer Stahlkugelreihe in der innenumfangsseitigen Stahlkugellaufbahn in Kontakt gehalten wird, wobei das Metallteil eine längliche Form in einer Richtung entlang der Stahlkugelreihe in der innenumfangsseitigen Stahlkugellaufbahn aufweist. Die hier beschriebene „innenumfangsseitige Stahlkugellaufbahn“ bedeutet eine Laufbahn, in der die in der Laufbahn untergebrachte Stahlkugelreihe mit einer Oberfläche eines Wellenkörpers (Stange) in Kontakt gehalten wird, der in das Linearbewegungslager eingesetzt ist, und mit dem Metallteil der Kunstharzplatte in Kontakt gehalten wird.
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Das heißt, das vorgenannte Linearbewegungslager mit der neuartigen Ausbildung ist ein Linearbewegungslager, dass die folgende Ausbildung als grundlegende Ausbildung aufweist. Spezifisch wird der integrierte, den Außenzylinder und die Haltevorrichtung umfassende Strukturkörper, der im Linearbewegungslager des verwandten Standes der Technik verwendet wurde (hier wird der integrierte Strukturkörper als „ein Außenzylinderelement“ bezeichnet), durch Formen eines Kunstharzes hergestellt, und ein Metallteil (oder eine Metallplatte) wird in einen Außenumfangsabschnitt des Außenzylinderelements eingefügt.
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Um die Praxistauglichkeit des vorgenannten Linearbewegungslager zu bestätigen, das die neuartige Ausbildung aufweist, führte der Erfinder der vorliegenden Erfindung eine detaillierte Untersuchung über die praktische Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit des Linearbewegungslagers unter einer solchen Bedingung durch, bei der bewirkt wird, dass die Stange (Wellenkörper) die hin- und hergehende Bewegung in einem Zustand wiederholt, in dem das Linearbewegungslager in dem Lochabschnitt des Gehäuses eingesetzt und daran fixiert ist, und die Stange in einem Innenumfangsabschnitt des Linearbewegungslagers montiert ist. Als Ergebnis der Untersuchung wurde festgestellt, dass das vorgenannte Linearbewegungslager, das die neuartige Ausbildung aufweist, eine zufriedenstellende Leistungsfähigkeit als eine Vorrichtung zur Unterstützung der leichtgängigen und wiederholten Hin- und Herbewegung der Stange zeigte, jedoch manchmal dahingehend ein Problem mit sich brachte, dass das Linearbewegungslager stärker dazu neigte, aus dem Lochabschnitt des Gehäuses zu rutschen, nachdem die Hin- und Herbewegung für einen langen Zeitraum oder eine lange Zeit wiederholt wurde.
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Der Erfinder der vorliegenden Erfindung stellte eine weitere Untersuchung an, um die Ursache des Problems finden, dass das vorgenannte Linearbewegungslager, das die neuartige Ausbildung aufweist, aus dem Lochabschnitt des Gehäuses rutscht. Als Ergebnis wurde bestätigt, dass das Problem verursacht wurde, wenn das aus einem Kunstharz geformte Außenzylinderelement, das heißt ein Kunstharzformkörper, der erhalten wird, indem der Außenzylinder und die Haltevorrichtung miteinander integriert werden, aufgrund von Wärme verformt wurde, die durch die wiederholte Hin- und Herbewegung der Stange im Innenumfangsabschnitt des Linearbewegungslagers erzeugt wird.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
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Basierend auf dem bestätigten Resultat der Ursache des Problems, bei dem das vorgenannte Linearbewegungslager, das die neuartige Ausbildung aufweist, aus dem Lochabschnitt des Gehäuses rutscht (fällt), führten die Erfinder der vorliegenden Erfindung ausgedehnte Nachforschungen aus, um als neue Aufgabe das Problem zu lösen. Als Ergebnis der Nachforschungen stellten die Erfinder der vorliegenden Erfindung fest, dass, wenn bei dem vorgenannten Linearbewegungslager, das die neuartige Ausbildung aufweist, das längliche Metallteil gekrümmt ist, so dass es zu einer Innenumfangsseite des Außenzylinderelements in einer Richtung entlang einer Stahlkugelreihe in einer innenumfangsseitigen Stahlkugellaufbahn hin vorragt, das Problem wirksam unterdrückt wird. Somit hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung die vorliegende Erfindung konzipiert.
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Daher sieht die vorliegenden Erfindung ein Linearbewegungslager vor, das die folgende Ausbildung aufweist.
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Es ist ein Linearbewegungslager vorgesehen, das umfasst: ein Außenzylinderelement, das aus einem Kunstharz gefertigt ist, wobei das Außenzylinderelement eine Mehrzahl von endlosen Stahlkugellaufbahnen aufweist, die jeweils eine außenumfangsseitige Stahlkugellaufbahn und eine innenumfangsseitige Stahlkugellaufbahn umfassen, und planare Räume in Bereichen aufweist, die jeweils den endlosen Stahlkugellaufbahnen gegenüberliegen; eine Mehrzahl von Stahlkugeln, die in den endlosen Stahlkugellaufbahnen untergebracht und angeordnet sind; und eine Kunstharzplatte, die einen bogenförmigen Querschnitt aufweist und an jeden der planaren Räume gefügt ist, wobei die Kunstharzplatte ein Metallteil an einer Position umfasst, an der die Kunstharzplatte mit einer Stahlkugelreihe in der innenumfangsseitigen Stahlkugellaufbahn in Kontakt gehalten wird, wobei das Metallteil eine längliche Form in einer Richtung entlang der Stahlkugelreihe in der innenumfangsseitigen Stahlkugellaufbahn aufweist, wobei das längliche Metallteil gekrümmt ist, so dass es zu einer Innenumfangsseite des Außenzylinderelements in der Richtung entlang der Stahlkugelreihe in der innenumfangsseitigen Stahlkugellaufbahn hin vorragt.
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Das Linearbewegungslager, das die vorgenannte erfindungsgemäße Ausbildung aufweist, ist besonders wirksam als ein Linearbewegungslager, das in einem Zustand verwendet werden soll, in einem Lochabschnitt eines Gehäuses, das den Lochabschnitt aufweist, eingesetzt und daran fixiert zu sein.
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Daher ist die vorliegende Erfindung auch ein Linearbewegungslager, das mit einem Gehäuse versehen ist, umfassend:
- ein Gehäuse, das einen Lochabschnitt aufweist; und
- das vorgenannte Linearbewegungslager, das in dem Lochabschnitt eingesetzt und daran fixiert ist.
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Im Folgenden wird eine Beschreibung einer bevorzugten Form des Linearbewegungslagers gemäß der vorliegenden Erfindung angegeben.
- (1) Das längliche Metallteil weist einen bogenförmigen Querschnitt auf, der sich zur Innenumfangsseite des Außenzylinders ausdehnt.
- (2) Ein Krümmungsverhältnis, das durch ein Verhältnis (H/L) einer Höhe (H) eines Scheitelpunkts eines gekrümmten Abschnitts zu einer Länge (L) des länglichen Metallteils dargestellt wird, fällt in einen Bereich von 0,001 bis 0,05.
- (3) Zumindest drei Vorsprünge, die den gleichen Durchmesser aufweisen und an einer Außenumfangsfläche des Außenzylinderelements in einer ringförmigen Form entlang eines Umfangs des Außenzylinderelements so ausgebildet sind, dass sie zueinander entlang einer Längsrichtung des Außenzylinderelements parallel sind.
- (4) Ein ringförmiges Außenzylinderverstärkungselement, das aus einem elastischen Element gebildet ist und in einem innigen Kontakt an jeden Endabschnitt eines Innenumfangsabschnitts des Außenzylinderelements gefügt ist, ohne mit dem jeweiligen Endabschnitt verbunden und daran fixiert zu sein.
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Um das „Problem zu verhindern, bei dem das Linearbewegungslager aus dem Lochabschnitt des Gehäuses rutscht (fällt)“, was die Wirkung der vorliegenden Erfindung ist, ist die in Punkt (3) beschriebene Ausbildung „das Linearbewegungslager umfasst zumindest drei Vorsprünge, die den gleichen Durchmesser aufweisen und an einer Außenumfangsfläche des Außenzylinderelements in einer ringförmigen Form entlang eines Umfangs des Außenzylinderelements so ausgebildet sind, dass sie zueinander entlang einer Längsrichtung des Außenzylinderelements parallel sind“ sogar ohne die Kombination mit der Form „das längliche Metallteil einfügen, das gekrümmt ist, so dass es zu der Innenumfangsseite in der Richtung entlang der Stahlkugelreihe in der innenumfangsseitigen Stahlkugellaufbahn hin vorragt“ wirksam.
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Um das „Problem zu verhindern, bei dem das Linearbewegungslager aus dem Lochabschnitt des Gehäuses rutscht (fällt)“, was die Wirkung der vorliegenden Erfindung ist, ist die in Punkt (4) beschriebene Ausbildung „Linearbewegungslager, das des Weiteren ein ringförmiges Außenzylinderverstärkungselement umfasst, das aus einem elastischen Element gebildet ist und in einem innigen Kontakt an jeden Endabschnitt eines Innenumfangsabschnitts des Außenzylinderelements gefügt ist, ohne mit dem jeweiligen Endabschnitt verbunden und daran fixiert zu sein“ auch ohne die Kombination mit der Form „das längliche Metallteil einfügen, das gekrümmt ist, so dass es zu der Innenumfangsseite in der Richtung entlang der Stahlkugelreihe in der innenumfangsseitigen Stahlkugellaufbahn hin vorragt“ wirksam.
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WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Das Linearbewegungslager nach der vorliegenden Erfindung verwendet das Außenzylinderelement als eine Hauptkomponente. Das Außenzylinderelement wird erhalten, indem der Außenzylinder und die Haltevorrichtung, die beide aus einem Kunstharz gefertigt sind, miteinander integriert werden. Somit ist das Linearbewegungslager nach der vorliegenden Erfindung einfach herzustellen und leicht, und ist einfach und leichtgängig in den Lochabschnitt des Gehäuses einzusetzen und daran zu fixieren. Ferner ragen beide Endabschnitte des länglichen Metallteils der mit dem Metallteil versehenen Kunstharzplatte, die an das Außenzylinderelement gefügt ist, und/oder Abschnitte der Kunstharzplatte, die mit den beiden Endabschnitten in Kontakt gehalten werden, nach außen über den Außenumfangsabschnitt des Außenzylinderelements vor, wenn auch geringfügig. Wenn das Linearbewegungslager in den Lochabschnitt des Gehäuses, das den Lochabschnitt aufweist, eingesetzt und daran fixiert wird, und der Wellenkörper (Stange) in das Linearbewegungslager eingesetzt wird, werden die vorragenden Endabschnitte des Metallteils oder die Abschnitte der Kunstharzplatte, die mit den Endabschnitten in Kontakt gehalten werden, mit einer Innenfläche des Lochabschnitts des Gehäuses in Kontakt gebracht, wodurch die Stabilität der Fixierung des Linearbewegungslagers im Lochabschnitt des Gehäuses verbessert wird. Daher weist das Linearbewegungslager nach der vorliegenden Erfindung einen solchen Vorteil auf, dass es unwahrscheinlicher ist, dass das Problem auftritt, bei dem das Linearbewegungslager aus dem Lochabschnitt des Gehäuses rutscht (fällt), auch nachdem die Stange in den Innenumfangsabschnitt der Haltevorrichtung eingesetzt und für einen langen Zeitraum oder eine lange Zeit in einem Zustand verschoben wird, in dem das Linearbewegungslager nach der vorliegenden Erfindung in dem Lochabschnitt des Gehäuses eingesetzt und daran fixiert ist.
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Durch den Gebrauch des Linearbewegungslagers nach der vorliegenden Erfindung wird ferner eine stabile Linearbewegung (das heißt, mit weniger „Schütteln“ und weniger „Klappern“) des in das Linearbewegungslager eingesetzten Wellenkörpers (Stange) erreicht.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Beispiels einer Ausbildung eines Linearbewegungslagers nach der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands, bei dem eine der mit einem Metallteil versehenen Kunstharzplatten, die an ein Außenzylinderelement des Linearbewegungslagers aus 1 gefügt ist, entfernt ist.
- 3 ist eine Schnittansicht des Linearbewegungslagers aus 1 (Schnittansicht zur Darstellung eines Querschnitts entlang einer Axialrichtung des Linearbewegungslagers).
- 4 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung des Außenzylinderelements, das das Linearbewegungslager aus 1 bildet.
- 5 ist eine Ansicht zur übertriebenen Darstellung eines gekrümmten Zustandes eines länglichen Metallteils von jeder der mit einem Metallteil versehenen Kunstharzplatten, die für das Linearbewegungslager nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden sollen.
- Die 6 sind eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Vorderansicht des länglichen Metallteils von jeder der mit einem Metallteil versehenen Kunstharzplatten, die für das Linearbewegungslager nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden sollen.
- 7 ist eine Vorderansicht des Linearbewegungslagers aus 1 (Vorderansicht zur vergrößerten Darstellung eines Oberflächenzustands des Außenzylinders).
- Die 8 sind eine Vorderansicht (a), eine Seitenansicht (b) (eine linksseitige Seitenansicht und eine rechtsseitige Seitenansicht haben die gleiche Form), eine Draufsicht (c), eine Rückseitenansicht (d) und eine Unteransicht (e) des Außenzylinders des Linearbewegungslagers aus 1.
- 9 ist eine auseinandergezogene Ansicht zur Darstellung der Ausbildung des Linearbewegungslagers aus 1.
- Die 10 sind eine Vorderansicht, eine Seitenansicht und eine teilweise Schnittansicht zur Darstellung einer Form eines ringförmigen Außenzylinderverstärkungselements des in 9 dargestellten Linearbewegungslagers.
- Die 11 sind eine Vorderansicht, eine Seitenansicht und eine teilweise Schnittansicht zur Darstellung einer Form eines ringförmigen Dichtungselements des in 9 dargestellten Linearbewegungslagers.
- 12 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Ausbildungsbeispiels in einem Zustand, in dem das Linearbewegungslager nach der vorliegenden Erfindung in einem Lochabschnitt eines Gehäuses eingesetzt und daran fixiert ist.
- 13 ist eine Schnittansicht zur Darstellung einer Ausbildung in einem Zustand, in dem das Linearbewegungslager aus 12 in dem Lochabschnitt des Gehäuses eingesetzt und daran fixiert ist. Jedoch ist das Linearbewegungslager im Gehäuse als Seitenansicht des Außenzylinders dargestellt, um einen eingesetzten und fixierten Zustand des Außenzylinders deutlich zu machen.
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AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG
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Als nächstes werden ein Linearbewegungslager und ein mit einem Gehäuse versehenes Linearbewegungslager nach der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Beispiels einer Ausbildung eines Linearbewegungslagers 1 nach der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zustands, bei dem eine der mit einem Metallteil versehenen Kunstharzplatten 3, die an ein Außenzylinderelement 2 des in 1 dargestellten Linearbewegungslagers 1 gefügt ist, entfernt ist. 3 ist eine Schnittansicht des Linearbewegungslagers 1 aus 1 (Schnittansicht zur Darstellung eines Querschnitts entlang einer Axialrichtung des Linearbewegungslagers 1). 4 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung des Außenzylinderelements 2, das als ein Rahmenkörper fungiert, der das Linearbewegungslager aus 1 bildet.
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Wie in den 1 bis 4 dargestellt, umfasst das Linearbewegungslager 1 nach der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von endlosen Stahlkugellaufbahnen 4, die jeweils eine außenumfangsseitige Stahlkugellaufbahn und eine innenumfangsseitige Stahlkugellaufbahn umfassen, und umfasst das Außenzylinderelement 2, das aus einem Kunstharz gefertigt ist. Das Außenzylinderelement 2 weist planare Räume 5 in Bereichen auf, die jeweils den endlosen Stahlkugellaufbahnen 4 gegenüberliegen. Das heißt, das Außenzylinderelement 2 ist ein Strukturkörper, der durch Formen eines Kunstharzes, bevorzugt durch integrales Formen davon hergestellt wird, um sowohl als ein Außenzylinder als auch als eine Haltevorrichtung zu dienen, die typischerweise als Komponente eines Linearbewegungslagers des verwandten Standes der Technik verwendet werden.
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Eine Mehrzahl von Stahlkugeln (Kugeln) 6 ist in jede der endlosen Stahlkugellaufbahnen 4 geladen und darin angeordnet. Die mit einem Metallteil versehenen Kunstharzplatten 3 sind jeweils in die planaren Räume 5 gefügt, die im Außenzylinderelement 2 ausgebildet sind. Ein Metallstück 3a von jeder der mit einem Metallteil versehenen Kunstharzplatten 3 ist an einen Bereich gefügt, der Abschnitte der Stahlkugeln (Kugeln) 6 in der innenumfangsseitigen Stahlkugellaufbahn abdeckt, die ausgebildet sind, sich zu drehen und zu bewegen, während sie Druck auf einen in das Linearbewegungslager 1 eingesetzten Wellenkörper (Stange, obwohl sie nicht gezeigt ist) ausüben und in Kontakt damit gehalten werden. Zur Ausbildung des Außenzylinderelements 2 und von aus Kunstharzplattenabschnitten der mit einem Metallteil versehenen Kunstharzplatten 3 wird ein Kunstharz verwendet, wie etwa ein Polyacetalharz, das eine hohe mechanische Festigkeit aufweist und als technischer Kunststoff bezeichnet wird. Das Polyacetalharz wurde bisher als ein Material für einen Außenzylinder und einen rohrförmigen Stahlkugelkäfig des aus einem Kunstharz gefertigten Linearbewegungslagers verwendet.
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Es ist ein Linearbewegungslager vorgesehen, das umfasst: ein Außenzylinderelement, das aus einem Kunstharz gefertigt ist, wobei das Außenzylinderelement eine Mehrzahl von endlosen Stahlkugellaufbahnen aufweist, die jeweils eine außenumfangsseitige Stahlkugellaufbahn und eine innenumfangsseitige Stahlkugellaufbahn umfassen, und planare Räume in Bereichen aufweist, die jeweils den endlosen Stahlkugellaufbahnen gegenüberliegen; eine Mehrzahl von Stahlkugeln, die in den endlosen Stahlkugellaufbahnen untergebracht und angeordnet sind; und eine Kunstharzplatte, die einen bogenförmigen Querschnitt aufweist und an jeden der planaren Räume gefügt ist, wobei die Kunstharzplatte ein Metallteil an einer Position umfasst, an der die Kunstharzplatte mit einer Stahlkugelreihe in der innenumfangsseitigen Stahlkugellaufbahn in Kontakt gehalten wird, wobei das Metallteil 3a eine längliche Form in einer Richtung entlang der Stahlkugelreihe in der innenumfangsseitigen Stahlkugellaufbahn aufweist, wobei das längliche Metallteil 3a gekrümmt ist, so dass es zu einer Innenumfangsseite des Außenzylinderelements in der Richtung entlang der Stahlkugelreihe in der innenumfangsseitigen Stahlkugellaufbahn hin vorragt.
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5 ist eine konzeptionelle Ansicht zur übertriebenen Darstellung eines gekrümmten Zustandes des länglichen Metallteils 3a, das gekrümmt ist, so dass es zu einer Innenumfangsseite des Außenzylinderelements in einer Richtung entlang einer Stahlkugelreihe in der innenumfangsseitigen Stahlkugellaufbahn hin vorragt, was ein Hauptmerkmal des Linearbewegungslagers nach der vorliegenden Erfindung ist. In 5 wird bevorzugt, dass ein Grad der Krümmung des länglichen Metallteils 3a (das Krümmungsverhältnis, das durch ein Verhältnis (H/L) einer Höhe (H) eines Scheitelpunkts des gekrümmten Abschnitts zu einer Länge (L) des länglichen Metallteils 3a dargestellt wird) in einem Bereich von 0,001 bis 0,05 liegt. Insbesondere wird bevorzugt, dass der Grad der Krümmung des länglichen Metallteils 3a in einem Bereich von 0,001 bis 0,01 liegt. Wenn, wie oben beschrieben, das Linearbewegungslager nach der vorliegenden Erfindung in einen Lochabschnitt des Gehäuses, das den Lochabschnitt aufweist, eingesetzt wird, und der Wellenkörper (Stange) in das Linearbewegungslager eingesetzt wird, wird der Scheitelpunkt des Metallteils 3a, das zu der Innenumfangsseite hin gekrümmt ist, mit der Stahlkugelreihe in der innenumfangsseitigen Stahlkugellaufbahn in Kontakt gebracht, und beide Endabschnitte des Metallteils 3a und/oder Abschnitte der Kunstharzplatte, die mit den beiden Endabschnitten in Kontakt gehalten werden, ragen, wenn auch geringfügig, nach außen hin über einen Außenumfangsabschnitt des Außenzylinderelements hinaus. Somit werden die vorragenden Endabschnitte des Metallteils 3a und/oder die Abschnitte der Kunstharzplatte, die mit den Endabschnitten in Kontakt gehalten werden, mit einer Innenfläche des Lochabschnitts des Gehäuses in Kontakt gebracht, wodurch die Stabilität der Fixierung des Linearbewegungslagers im Lochabschnitt des Gehäuses verbessert wird. Ferner ist das Metallteil 3a gekrümmt, und daher übt das gekrümmte Metallteil eine Federwirkung aus, wenn der Wellenkörper (Stange) eingesetzt wird, um somit eine Vorspannung auf den Wellenkörper durch die mit dem Metallteil in Kontakt gehaltenen Stahlkugeln auszuüben. Somit wird eine Wirkung des Haltens des Wellenkörpers (Stange), der in das Linearbewegungslager eingesetzt ist, ausgeübt, wodurch eine stabile Linearbewegung des Wellenkörpers (Stange) (das heißt, mit weniger „Schütteln“ und weniger „Klappern“) erreicht wird.
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Die 6 sind eine perspektivische Ansicht (oben links), eine Draufsicht (oben rechts), eine Seitenansicht (unten links) und eine Vorderansicht (unten rechts) des länglichen Metallteils 3a von jeder der mit einem Metallteil versehenen Kunstharzplatten, die für das Linearbewegungslager nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden sollen. Wie oben beschrieben, ist das längliche Metallteil 3a gekrümmt, so dass es zu der Innenumfangsseite in der Richtung entlang der Stahlkugelreihe in der innenumfangsseitigen Stahlkugellaufbahn (siehe 5) hin vorragt, jedoch ist der Grad der Krümmung signifikant klein. Somit kann es schwierig sein, die Krümmung des Metallteils 3a visuell zu erkennen. Wie in der perspektivischen Ansicht und der Seitenansicht aus den 6 dargestellt ist, wird bevorzugt, dass das Metallteil 3a einen solchen bogenförmigen Querschnitt entlang einer Breitenrichtung des Metallteils 3a hat, dass sich das Metallteil zur Innenumfangsseite des Außenzylinders (Seite, auf der das Metallteil mit den Stahlkugeln (Kugeln) in Kontakt gehalten wird) ausdehnt.
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Wie in 7 dargestellt, wird bevorzugt, dass das Linearbewegungslager nach der vorliegenden Erfindung zumindest drei ringförmige Vorsprünge 7 umfasst, die den gleichen Durchmesser aufweisen. Die ringförmigen Vorsprünge 7 sind an einer Außenumfangsfläche des aus einem Kunstharz gefertigten Außenzylinders so ausgebildet, dass sie zueinander entlang einer Längsrichtung des Außenzylinders parallel sind. Der Durchmesser der ringförmigen Vorsprünge, die den gleichen Durchmesser aufweisen, meint einen Abstand zwischen den Scheitelpunkten jedes ringförmigen Vorsprungs, gemessen unter einer solchen Bedingung, dass eine Mittelachse des Außenzylinders als eine Symmetrieachse angenommen wird. Die Beschreibung „der gleiche Durchmesser“ deckt im Wesentlichen den gleichen Durchmesser ab. Wenn beispielsweise eine Differenz zwischen den Durchmessern der ringförmigen Vorsprünge kleiner oder gleich 10% ist, kann angenommen werden, dass die Durchmesser der ringförmigen Vorsprünge gleich sind. Ferner wird bevorzugt, dass die zumindest drei ringförmigen Vorsprünge jeweils zumindest an beiden Endabschnitten und einem Mittelabschnitt der Außenumfangsfläche des Außenzylinders ausgebildet sind. Alternativ wird bevorzugt, dass vier oder mehr ringförmige Vorsprünge zumindest an beiden Endabschnitten der Außenumfangsfläche des Außenzylinders und zwischen den beiden Endabschnitten in im Wesentlichen gleichen Intervallen ausgebildet sind. Ferner wird bevorzugt, dass ein Scheitelpunkt jedes der ringförmigen Vorsprünge einen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweist. Wie in 7 dargestellt wird, wird bevorzugt, dass die ringförmigen Vorsprünge 7 nicht nur an der Außenumfangsfläche des Außenzylinderelements 2 ausgebildet sind, sondern auch an Außenumfangsflächen von Harzabschnitten der mit einem Metallteil versehenen Platten.
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Die 8 sind eine Vorderansicht (a), eine Seitenansicht (b) (eine linksseitige Seitenansicht und eine rechtsseitige Seitenansicht haben die gleiche Form), eine Draufsicht (c), eine Rückseitenansicht (d) und eine Unteransicht (e) des Linearbewegungslagers nach der vorliegenden Erfindung, das in 1 dargestellt ist.
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Wie in den 3 und 9 dargestellt, wird bevorzugt, dass ein ringförmiges Dichtungselement 8 an jeden Endabschnitt eines Innenumfangsabschnitts des Außenzylinderelements des Linearbewegungslagers nach der vorliegenden Erfindung gefügt wird. Das ringförmige Dichtungselement 8 ist ausgebildet, das Eintreten von Fremdkörpern und Staub in das Linearbewegungslager zu verhindern. Es wird bevorzugt, dass das ringförmige Dichtungselement 8 aus einem Gummimaterial oder einem Kunstharzmaterial gefertigt ist.
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Wie in den 3 und 9 dargestellt, wird des Weiteren bevorzugt, dass ein ringförmiges Außenzylinderverstärkungselement 9 an jeden Endabschnitt des Innenumfangsabschnitts des Außenzylinderelements 2 des Linearbewegungslagers nach der vorliegenden Erfindung gefügt wird. Das ringförmige Außenzylinderverstärkungselement 9 aus einem elastischen Material gefertigt. Das ringförmige Außenzylinderverstärkungselement 9 ist an jeden Endabschnitt des Außenzylinderelements 2 an einer Innenflächenseite davon gefügt, so dass eine Außenumfangsfläche des ringförmigen Außenzylinderverstärkungselements 9 in innigem Kontakt mit einer Innenumfangsfläche des Außenzylinderelements 2 in einem gespannten Zustand des Drückens und Ausdehnens des Außenzylinderelements 2 zu einer Außenumfangsseite des Außenzylinderelements 2 hin gehalten wird. Jedoch ist das ringförmige Außenzylinderverstärkungselement 9 nicht mit dem Außenzylinderelement 2 verbunden und daran fixiert. Dies hat den Grund, dass, wenn das ringförmige Außenzylinderverstärkungselement 9 mit dem Außenzylinderelement 2 verbunden und daran fixiert ist, ein Effekt des Drückens und Ausdehnens des Außenzylinderelements 2 zu der Außenumfangsseite hin durch das ringförmige Außenzylinderverstärkungselement 9 nicht erwartet werden kann. Wie in den 3 und 9 dargestellt, wird des Weiteren bevorzugt, dass das ringförmige Außenzylinderverstärkungselement 9 an eine Außenseite des ringförmigen Dichtungsmaterials gefügt wird.
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Die 10 sind eine Vorderansicht (Ansicht oben links), eine Seitenansicht (Ansicht oben rechts) und eine teilweise Schnittansicht (Ansicht unten links) zur Darstellung einer Form des ringförmigen Außenzylinderverstärkungselements 9. Die 11 sind eine Vorderansicht (Ansicht oben links), eine Seitenansicht (Ansicht oben rechts) und eine teilweise Schnittansicht (Ansicht unten links) zur Darstellung einer Form des ringförmigen Dichtungselements 8.
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Es wird bevorzugt, dass das ringförmige Außenzylinderverstärkungselement 9 aus einem Metallmaterial gefertigt ist, wie etwa Stahl, Edelstahl oder Messing. Jedoch kann das ringförmige Außenzylinderverstärkungselement 9 aus einem Kunstharz gefertigt sein, solange die Wärmebeständigkeit des Kunstharzes für das ringförmige Außenzylinderverstärkungselement 9 höher als die eines Kunstharzes zum Bilden des Außenzylinders ist. Die Wärmebeständigkeit in diesem Fall kann auch als eine Wärmeerweichungstemperatur bezeichnet werden. Als Beispiele eines solchen Kunstharzmaterials kann ein Polyetheretherketon-Harz (PEEK-Harz) (typischerweise als PEEK-Material bezeichnet) angegeben werden, wenn ein Fall angenommen wird, in dem das Außenzylinderelement aus einem Polyacetalharz gefertigt wird. Alternativ können faserverstärkte Kunststoffe (fiber reinforced plastics, FRP) verwendet werden. Es wird bevorzugt, dass das ringförmige Außenzylinderverstärkungselement 9 aus einem ringförmigen Element mit einem durchgehenden Gesamtumfang gebildet wird. Jedoch kann unter Berücksichtigung der Leichtigkeit des Fügens des ringförmigen Außenzylinderverstärkungselements 9 an die Innenumfangsfläche des Außenzylinders 2 das ringförmige Außenzylinderverstärkungselement 9 aus einem ringförmigen Element (sogenannter C-förmiger Ring) mit einem unterbrochenen Teil gebildet sein.
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12 und 13 sind Darstellungen eines Zustands, in dem das Linearbewegungslager nach der vorliegenden Erfindung in einem Lochabschnitt 10 eines Gehäuses 11, bei dem der Lochabschnitt 10 das Gehäuse 11 durchläuft, montiert und daran fixiert ist. Jedoch ist in 13 das Linearbewegungslager im Gehäuse als Seitenansicht des Außenzylinders dargestellt, um einen eingesetzten und fixierten Zustand des Außenzylinders deutlich zu machen.
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Wenn das Linearbewegungslager nach der vorliegenden Erfindung eine Ausbildung aufweist, bei der die Mehrzahl von ringförmigen Vorsprüngen an der Außenumfangsfläche des oben erwähnten Außenzylinderelements zusätzlich zu der vorgegebenen gekrümmten Struktur der Metallteile der oben erwähnten mit einem Metallteil versehenen Kunstharzplatten ausgebildet sind, wird eine Wirkung (Haltewirkung) des Verhinderns des Herausfallens des Linearbewegungslagers durch eine Reibungskraft zwischen den Scheitelpunkten der ringförmigen Vorsprünge und der Innenumfangsfläche des Lochabschnitts des Gehäuses verbessert. Wenn das oben erwähnte ringförmige Außenzylinderverstärkungselement des Weiteren vorgesehen wird, wird ein zusätzlicher Effekt, das heißt eine weitere Verbesserung des Effekts (Halteeffekt) des Verhinderns des Herausfallens des Linearbewegungslagers, durch eine Kraft des Drückens und Ausdehnens des Außenzylinderelements zur Außenumfangsseite durch das ringförmige Außenzylinderverstärkungselement bereitgestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 11311247 [0005]
- JP 2001116043 [0006]
- JP 7269570 [0007]
- JP 620922 [0008]