DE19780418B4 - Linearbewegungs-Führungseinrichtung und diese verwendende Tischführungseinrichtung - Google Patents

Linearbewegungs-Führungseinrichtung und diese verwendende Tischführungseinrichtung Download PDF

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Abstract

Linearbewegungs-Führungseinrichtung, umfassend:
(a) eine Führungsschiene (1) mit rechteckigem Querschnitt und mindestens einer Kugellaufnut in einer Seitenfläche der Führungsschiene (1);
(b) einen beweglichen Block (4), enthaltend einen horizontalen Abschnitt (2) und einen Hängeabschnitt (3), der mit Kugellaufnuten entsprechend den Kugellaufnuten in der einen Seitenfläche der Führungsschiene (1) ausgestattet ist; und
(c) eine Reihe von Laufkugeln, die abrollbar zwischen einander entsprechenden Kugellaufnuten in der Seitenfläche der Führungsschiene (1) und in dem Hängeabschnitt (3) des beweglichen Blocks (4) angeordnet sind;
(d) wobei jede der Kugellaufnuten im Querschnitt eine Kreisbogenform aufweist,
(e) die Führungsschiene ist in ihrer Oberseite mit mindestens einer Kugellaufnut ausgestattet,
(f) der bewegliche Block (4) weist einen L-förmigen Querschnitt auf, dessen horizontaler Abschnitt mit mindestens einer Kugellaufnut entsprechend der mindestens einen Kugellaufnut in der Oberseite der Führungsschiene ausgestattet ist,
(g) eine Reihe von Laufkugeln ist abrollbar zwischen den einander entsprechenden Kugellaufnuten in der Oberseite...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Linearbewegungs-Führungseinrichtung unter Verwendung von Laufkugeln, ferner eine Tischführungseinrichtung, die eine solche Linearbewegungs-Führungseinrichtung verwendet.
  • Technischer Hintergrund
  • Als Beispiele für konventionelle Linearbewegungs-Führungseinrichtungen dieser Art sind zum Beispiel die Einrichtungen bekannt, die in den japanischen Patent-Offenlegungsschriften SHO 55-46045 und SHO 55-46046 offenbart sind. Demgemäß besteht jede der Einrichtungen aus einer Führungsschiene und einem beweglichen Block mit L-förmigem Querschnitt, wobei der bewegliche Block außerdem einen horizontalen Abschnitt gegenüber einer Oberseite der Führungsschiene und einen Hängeabschnit gegenüber einer Seitenfläche der Führungsschiene aufweist.
  • Es sind zwei Reihen von Laufkugeln vorgesehen, die zwischen zwei sich gegenüberstehenden Flächen der Oberseite der Führungsschiene und des horizontalen Abschnitts des beweglichen Blocks sowie zwischen zwei sich gegenüberstehenden Flächen der einen Seite der Führungsschiene und des Hängeabschnitts des beweglichen Blocks abrollen.
  • Die konventionelle Linearbewegungs-Führungseinrichtung dieser Art besitzt den im folgenden erläuterten Kontaktwinkelaufbau. In den beiden Reihen von Laufkugeln auf der Oberseite der Führungsschiene ist eine Kontaktwinkellinie, definiert durch eine die zwei Kontaktpunkte der rollenden Kugeln an den Kugellaufnuten entsprechend den jeweiligen Kugelreihen verbindende Linie, so eingestellt, daß sie sich zu der Führungsschiene hin erstreckt, und ist derart ausgebildet, daß sie sich zu einer Seite des Hängeabschnitts neigt, bezogen auf eine vertikale Linie, die durch die Mitte der Laufkugel in dem Fall läuft, daß die Kugelreihe sich in der Nähe der Seite des Hängeabschnitts befindet, während die andere Kontaktwinkellinie für den Fall, daß sich die Kugelreihe auf der anderen Seite des Hängeabschnitts befindet, so eingestellt ist, daß sie sich in Richtung der Führungsschiene erstreckt, wobei sie so ausgebildet ist, daß sie in Richtung der entgegengesetzten Seite des Hängeabschnitts geneigt ist.
  • Im Gegensatz dazu ist bei dem Paar von Laufkugeln auf der Seitenfläche der Führungsschiene eine Kontaktwinkellinie, definiert durch eine Linie, welche die beiden Kontaktpunkte der rollenden Kugeln mit den Kugellaufnuten verbindet, die den jeweiligen Kugelreihen entsprechen, so eingestellt, daß sie sich in Richtung der Führungsschiene erstreckt, und ist so ausgebildet, daß sie in Bezug auf eine horizontale Linie durch die Mine der laufenden Kugel einer Kugelreihe in der Nähe einer Seite des horizontalen Abschnitts zu einer Seite des horizontalen Abschnitts geneigt ist, während die andere Kontaktwinkellinie im Fall einer Kugelreihe auf der anderen Seite des horizontalen Abschnitts so eingestellt ist, daß sie sich zu der Führungsschiene hin erstreckt, wobei sie so ausgebildet ist, daß sie zu einer entgegengesetzten Seite des horizontalen Abschnitts hin geneigt ist.
  • Aufgrund dieser Ausgestaltung der Kontaktwinkelstruktur läßt sich das Lastaufnahmevermögen für Lasten, die aus unterschiedlichen Richtungen einwirken, einschließlich der vertikalen und der horizontalen Richtung, steigern. Insbesondere wird es möglich, die Lagerungssteifigkeit gegenüber einem Moment zu steigern, welches in Drehrichtung des beweglichen Blocks um die Führungsschiene wirksam ist.
  • Da allerdings bei dem oben erläuterten Stand der Technik die Lagerungssteifigkeit bezüglich des Moments in Drehrichtung des beweglichen Blocks um die Führungsschiene groß ist, haben sich folgende Probleme ergeben: wenn der bewegliche Block Bearbeitungsfehler in den zur Befestigung dienenden Flächen aufweist und in diesem Zustand an einem Tisch fixiert wird und anschließend die Führungsschiene an einem festen Bett fixiert wird, kommt es zu einer Fehlausrichtung zwischen der Führungsschiene und dem beweglichen Block, so daß auf die Führungsschiene und den beweglichen Block eine extreme Kraft einwirkt, welche dazu führt, daß der Gleitwiderstand erhöht wird und einem frühen Verschleiß der Kugellaufnuten und der Laufkugeln selbst Vorschub geleistet wird. Eine solche Fehlausrichtung läßt sich vermeiden, wenn man die Bearbeitungsgenauigkeit der betroffenen Teile der Einrichtung erhöht. Die Steigerung der Bearbeitungsgenauigkeit ist aber von sich aus begrenzt und bedingt eine Kostensteigerung.
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben angesprochenen Probleme zu lösen, und es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Linearbewegungs-Führungseinrichtung und eine eine solche Linearbewegungs-Führungseinrichtung verwendende Tischführungseinrichtung anzugeben, die mit einer automatischen Steuermöglichkeit ausgestattet ist und die Möglichkeit schafft, eine Lagerungsstruktur zu realisieren, die eine hohe Steifigkeit besitzt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Um das oben angesprochene Ziel zu erreichen, schafft die vorliegende Erfindung eine Linearbewegungs-Führungseinrichtung, welche umfaßt:
    eine Führungsschiene mit rechteckigem Querschnitt und mindestens einer Kugellaufnut in sowohl einer Oberseite und einer Seitenfläche der Führungsschiene;
    einen beweglichen Block mit L-förmigem Querschnitt, enthaltend einen horizontalen Abschnitt, der mit Kugellaufnuten entsprechend den Kugellaufnuten in der Oberseite der Führungsschiene ausgestattet ist, und einen Hängeabschnitt, der mit Kugellaufnuten entsprechend den Kugellaufnuten in der einen Seitenfläche der Führungsschiene ausgestattet ist; und
    eine Reihe von Laufkugeln, die abrollbar zwischen den einander entsprechenden Kugellaufnuten in der Oberseite der Führungsschiene und in dem horizontalen Abschnitt des beweglichen Blocks sowie zwischen einander entsprechenden Kugellaufnuten in der Seitenfläche der Führungsschiene und in dem Hängeabschnitt des beweglichen Blocks angeordnet sind;
    wobei jede der Kugellaufnuten im Querschnitt eine Kreisbogenform aufweist, die eine Tiefnutform mit einer Nutentiefe von etwa 1/3 bis 1/2 eines Laufkugel-Durchmessers besitzt.
  • Erfindungsgemäß ist der bewegliche Block im Querschnitt L-förmig ausgestaltet und besitzt eine Lagerungskonstruktion, bei der nur die Oberseite und eine Seitenfläche der Führungsschiene eine Lagerung bezüglich des horizontalen Abschnitts und des Hängeabschnitts unter einem rechten Winkel darstellen, so daß es möglich wird, den Freiheitsgrad bei der Richtung der Neigung des horizontalen Abschnitts und des Hängeabschnitts bezüglich eines Eckenabschnitts zwischen dem horizontalen Abschnitt und dem Hängeabschnitt zu erhöhen. Selbst wenn also die Führungsschiene und der bewegliche Block mit einem Bearbeitungsfehler behaftet sind, oder wenn die Einrichtung einen Fehler aufweist in dem Maß der Parallelität zwischen einer Paßfläche, an der die Führungsschiene befestigt ist, und einer Paßfläche, an der der bewegliche Block fixiert ist, so läßt sich dennoch die Lage des beweglichen Blocks automatisch einstellen und steuern durch Verlagerung der Kontaktpunkte der Laufkugeln, die in den Kugellaufnuten abrollen.
  • Ferner ist jede der Kugellaufnuten derart ausgebildet, daß sie eine Tiefnutenform besitzt. Selbst wenn folglich die Kontaktpunkte der Laufkugeln durch die automatische Steuerfunktion versetzt werden, berührt die jeweilige Laufkugel die Zwischenbereiche einer inneren Umfangsfläche der Kugellaufnut, wobei die Zwischenbereiche sehr tief liegende Stellen bezüglich eines Seitenumfangs-Kantenabschnitts der Kugellaufnut sind. Im Ergebnis läßt sich eine auf die Laufkugel aufgebrachte Last verteilen und von der inneren Umfangsfläche der Kugellaufnut aufnehmen, und es steht nicht zu befürchten, daß es zu einer Kantenbelastung des seitlichen Umfangskantenbereichs der Kugellaufnut kommt; auf diese Weise wird eine sehr günstige automatische Steuerbarkeit erreicht.
  • Außerdem ist der bewegliche Block derart ausgebildet, daß er an seiner einen Seite geöffnet ist, mit der Folge, daß der bewegliche Block einer Schleifbearbeitung mit einem groß bemessenen Schleifstein zur Ausbildung der Kugellaufnuten unterzogen werden kann. Sogar im Fall der Tiefnut-Ausgestaltung läßt sich die Schleifarbeit mit hoher Effizienz ausführen, was die Produktivität der Einrichtung steigert.
  • Darüber hinaus ist der bewegliche Block L-förmig ausgebildet und besitzt keinen hinterschnittenen Bereich, während die Führungsschiene ebenfalls eine einfache Rechteck-Querschnittsform besitzt, so daß der bewegliche Block in einfacher Weise durch Ziehen bei gesteigerter Produktivität hergestellt werden kann.
  • Bei einem Aspekt der Erfindung kann außerdem eine Linearbewegungs-Führungseinrichtung vorgesehen werden, bei der eine Kontaktwinkel-Linie, gebildet durch eine Linie, welche die beiden Kontaktpunkte der Laufkugel zwischen den einander entsprechenden Kugellaufnuten im horizontalen Abschnitt des beweglichen Blocks und der Oberseite der Führungsschiene verbindet, derart eingestellt ist, daß sie sich zu der Führungsschiene hin erstreckt, und derart ausgebildet ist, daß sie sich zu einer Seite des Hängeabschnitts bezüglich einer vertikalen Linie durch eine Laufkugel-Mitte neigt, und
    wobei eine Kontaktwinkel-Linie, gebildet durch eine Linie, die die beiden Kontaktpunkte der Laufkugel zwischen den einander entsprechenden Kugellaufnuten am Hängeabschnitt des beweglichen Blocks und an der Seitenfläche der Führungsschiene verbindet, so eingestellt ist, daß sie sich in Richtung der Führungsschiene erstreckt, und derart gebildet ist, daß sie in Richtung einer Seite des horizontalen Abschnitts bezüglich einer durch eine Mitte der Laufkugel gehenden horizontalen Linie neigt.
  • Durch die Verwendung einer derartigen Kontaktwinkelstruktur gemäß obiger Beschreibung wird eine in horizontaler Richtung wirkende Last zum Bewegen des Hängeabschnitts in der Nähe der Seitenfläche der Führungsschiene von denjenigen Laufkugeln aufgenommen, die sich an der Seitenfläche der Führungsschiene befinden, während eine Last in horizontaler Richtung, welche den Hängeabschnitt von der Seitenfläche der Führungsschiene abzuheben trachtet, von den Laufkugeln aufgenommen wird, die sich auf der Oberseite der Führungsschiene befinden.
  • Außerdem wird eine Last in einer Richtung, in der der Hängeabschnitt von oben gegen die Führungsschiene gedrückt wird, von denjenigen Laufkugeln aufgenommen, die sich auf der Oberseite der Führungsschiene befinden, während eine Last in einer Richtung zum Abheben des Hängeabschnitt von der Führungsschiene von den Laufkugeln aufgenommen wird, die sich an der Seitenfläche der Führungsschiene befinden.
  • Bei einem anderen Aspekt der Erfindung ist sowohl die Oberseite als auch die Seitenfläche der Führungsschiene mit mindestens zwei Reihen von Laufkugeln ausgestattet, und die jeweils mindestens zwei Reihen von Laufkugeln an der Oberseite und der Seitenfläche der Führungsschiene besitzen jeweils eine Kontaktwinkelstruktur, bei der die Kontaktwinkel-Linien der einzelnen Laufkugeln in der gleichen Richtung geneigt sind.
  • Bei diesem Aufbau läßt sich die Lastaufnahmefähigkeit steigern, ohne daß die automatische Steuerbarkeit beeinträchtigt wird.
  • Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der horizontale Abschnitt des beweglichen Blocks mit einem Schürzenabschnitt ausgestattet sein, dessen Länge geringer ist als diejenige des Hängeabschnitts, wobei der Schürzenabschnitt an einer dem Hängeabschnitt entgegengesetzten Seitenfläche des horizontalen Abschnitts ausgebildet ist, und wobei eine Reihe von Laufkugeln abrollbar zwischen einem entsprechenden Paar von Kugellaufnuten angeordnet ist, welche in dem Schürzenabschnitt und der Seitenfläche der Führungsschiene ausgebildet sind.
  • Mit dem oben erläuterten Aufbau wird selbst dann, wenn eine Last auf den beweglichen Block einwirkt, welche diesen von der Führungsschiene abzuheben trachtet, der bewegliche Block sicher gelagert, und zwar nicht nur durch eine Seitenfläche, sondern durch beide Seitenflächen der Führungsschiene, so daß die Lastaufnahmefähigkeit gegenüber der Abhebelast gesteigert werden kann.
  • Der bewegliche Block kann außerdem so konstruiert sein, daß er einen beweglichen Blockkörper mit einer Kugellaufnut für belastete Kugeln und einem Kugelrücklaufkanal zum Zurückführen der Kugeln in die Kugellaufnut für belastete Kugeln von einem Ende zum anderen Ende der Kugellaufnut für belastete Kugeln aufweist, ferner Seitendeckel an den beiden Endabschnitten des beweglichen Blockkörpers, wobei der jeweilige Seitendeckel einen Kugelumkehrkanal zum Ändern der Kugellaufrichtung bildet, wozu die Kugeln von der Kugellaufnut für belastete Kugeln aufgenommen und dann die Kugeln zu dem Kugelrücklaufkanal geleitet werden,
    wobei ein Rücklaufkanal, der den Kugelrücklaufkanalaufbau darstellt, und/oder ein innerer Umfangsbereich, der eine innere Umfangsstruktur des Kugelumkehrkanals bildet, aus einem Formteil gebildet wird, welches einstückig mit dem beweglichen Blockkörper mit Hilfe eines Einsetz-Formverfahrens hergestellt wird, bei welchem die Formgebung der Gießform durch Einsetzen des beweglichen Blockkörpers in eine Gestaltungsform erfolgt.
  • Bei diesem Aufbau läßt sich der Formgebungsvorgang für den beweglichen Block in einfacher Weise ausführen.
  • Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Abschnitt des beweglichen Blocks mit zwei Reihen von Kugellaufnuten ausgestattet ist, während der Hängeabschnitt ebenfalls mit zwei Reihen von Kugellaufnuten ausgestattet ist, wobei Bolzenlöcher zum Einsetzen von Befestigungsbolzen in beiden Mittelbereichen zwischen den zwei Reihen der Kugellaufnuten in dem horizontalen Abschnitt bzw. in dem Hängeabschnitt ausgebildet sind.
  • Wenn der horizontale Abschnitt und der Hängeabschnitt an einem Tisch in der oben beschriebenen Weise befestigt sind, wird der bewegliche Block durch den Tisch verstärkt, so daß die Steifigkeit der Einrichtung noch gesteigert werden kann.
  • Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Reihen von Kugellaufnuten in der Oberseite der Führungsschiene in der Nähe einer Seitenfläche der Führungsschiene angeordnet sind, und daß ein Bolzenloch zum Einsetzen des Befestigungsbolzen in einer Zone der Oberseite der Führungsschiene ausgebildet ist, die sich in der Nähe der anderen Seitenfläche der Führungsschiene befindet.
  • Wenn gemäß obiger Beschreibung die Lage der Kugellaufnuten, die in der Oberseite der Führungsschiene auszubilden sind, auf die eine Seite verlagert wird, während das Bolzeneinsetzloch zum Befestigen der Führungsschiene an dem anderen Seitenbereich ausgebildet ist, so kann man verhindern, daß Fremdstoffe in die Kugellaufnuten eindringen.
  • Andererseits ist eine Tischführungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß sie ein festes Bett, ein Paar Linearbewegungs-Führungseinrichtungen, die parallel zu dem festen Bett angeordnet sind, und einen Tisch aufweist, der mit Hilfe des Paares von Linearbewegungs-Führungseinrichtungen zu montieren ist, wobei die Linearbewegungs-Führungseinrichtung, die oben erläutert wurde, als die Linearbewegungs-Führungseinrichtung verwendet wird, die paarweisen Führungsschienen der paarweisen Linearbewegungs-Führungseinrichtungen symmetrisch auf der Oberseite des festen Betts angeordnet werden, so daß die Seitenflächen der Führungsschienen, an denen die Kugellaufnuten ausgebildet sind, nach innen einander zugewandt oder nach außen voneinander abgewandt sind, die Seitenfläche der Führungsschiene entgegengesetzt der Seitenfläche, an der die Kugellaufnuten ausgebildet sind, als Referenzfläche für die Befestigung eingerichtet ist, und das feste Bett so ausgebildet ist, daß es eine Referenzwand zum Lagern der Referenzfläche bei der Befestigung der Führungsschiene aufweist.
  • Darüber hinaus ist die Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Referenzwand so gewählt ist, daß sie der Höhe der Kugellaufnut entspricht, die an der der Referenzfläche für die Befestigung abgewandten Seitenfläche ausgebildet ist.
  • Bei der Tischführungseinrichtung gemäß der Erfindung ist ein durch einen rechten und einen linken beweglichen Block gebildetes Paar an dem Tisch befestigt, so daß die Einrichtung insgesamt einen Aufbau besitzt, bei dem die Seitenflächen der rechten und der linken Führungsschiene von den Hängeabschnitten des rechten bzw. des linken beweglichen Blocks eingeklemmt werden. Hierdurch läßt sich insgesamt die Steifigkeit in Drehrichtung der beweglichen Blöcke bezüglich der Führungsschienen steigern, und man kann eine Tischführungseinrichtung mit hoher Lastaufnahmefähigkeit gegenüber Lasten in jeder Richtung erzielen, einschließlich Horizontal- und Vertikalrichtungen.
  • Selbst wenn die Befestigungsflälchen der Führungsschienen und der beweglichen Blöcke mit Bearbeitungsfehlern oder dergleichen behaftet sind, gibt es die oben beschriebene automatische Steuerfunktion der Linearbewegungs-Führungseinrichtung, so daß die Fehlausrichtung zwischen der Führungsschiene und dem beweglichen Block absorbiert und automatisch gesteuert wird durch die Versetzungen der Kontaktpunkte der Kugeln, die in den Kugellaufnuten rollen. Im Ergebnis läßt sich der Tisch ruckfrei führen.
  • Ferner können die Kugellaufnuten gleichzeitig durch Schleifarbeit in einem Zustand ausgebildet werden, in welchem die beiden Reihen von Führungsschienen parallel zueinander fixiert sind, so daß mit hoher Genauigkeit die parallelen Schienen und Nuten erhalten werden können.
  • Wenn außerdem der Tisch mit Lagerwänden zum Lager der Rückseiten der Hängeabschnitte des linken und des rechten beweglichen Blocks ausgestattet ist, wird die in horizontaler Richtung auf dem Tisch aufgebrachte Last direkt übertragen auf die beweglichen Blöcke, und zwar nicht über die Befestigungsbolzen, sondern über die Lagerflächen, um dann von den beweglichen Blöcken auf die Spurschienen übertragen und dadurch direkt von den Referenzwänden des festen Betts aufgenommen zu werden. Dementsprechend würde die Last in horizontaler Richtung nicht aus einer Scherrichtung auf den Befestigungsbolzen zum Befestigen des beweglichen Blocks oder den Befestigungsbolzen zum Befestigen der Führungsschiene einwirken, so daß man eine Tischführungseinrichtung mit einem Aufbau erhalten kann, der sich durch extrem hohe Steifigkeit auszeichnet.
  • Außerdem kann die Tischführungseinrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung einen Vorspannungssteuermechanismus aufweisen, der zwischen mindestens einem der Lagerwände und dem Hängeabschnitt des beweglichen Blocks vorgesehen ist, wobei der Vorspannungssteuermechanismus in der Weise ausgebildet ist, daß der bewegliche Block zwangsweise gegen die Führungsschienenseite gepreßt wird, wozu die Lagerwand als Abstützteil eingesetzt wird, um eine Vorspannung der zwischen den beweglichen Blöcken und den Führungsschienen befindlichen Kugeln zu erhöhen, wobei eine auf die Lagerwand als Reaktionskraft auf die Druckkraft entstehende Kraft durch den Tisch auf eine weitere Stützwand aufgebracht wird, dann ein Hängeabschnitt des anderen beweglichen Blocks durch die Reaktionskraft gegen die andere Führungsschiene gedrückt wird, so daß die Vorspannung der Kugeln erhöht wird. Wenn der oben beschriebene Vorspannungssteuermechanismus an der Tischführungseinrichtung vorgesehen ist, läßt sich die Lagersteifigkeit des Tisches ingesamt steigern.
  • Wenn außerdem ein sich verjüngender Teil aus einem Blockkörper in flächiger Anlage an der Rückseite des Hängeabschnitts als Vorspannungssteuermechanismus verwendet wird, der sich zwischen der Stützwand und dem Hängeabschnitt des beweglichen Blocks befindet, besteht die Möglichkeit, die Vorspannung gleichmäßig auf die Kugelreihen aufzubringen. Darüber hinaus läßt sich die Steifigkeit zwischen dem Hängeabschnitt und der Stützwand auf einem hohen Wert halten.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Linearbewegungs-Führungseinrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene mit mindestens einer Kugellaufnut ausgestattet ist, die in der Oberseite und einer weiteren Seitenfläche der Führungsschiene jeweils ausgebildet ist, wobei der bewegliche Block gemäß Anspruch 1 an dem rechten und dem linken Eckbereich zwischen der Oberseite und den Seitenflächen der Führungsschiene angeordnet ist.
  • Das heißt: die Linearbewegungs-Führungseinrichtung ist gekennzeichnet durch:
    eine Führungsschiene mit mindestens einer Kugellaufnut jeweils an dem rechten und dem linken Halbabschnitt einer Oberseite und den Seitenflächen der Führungsschiene;
    ein Paar beweglicher Blöcke in dem rechten und dem linken Eckbereich zwischen der Oberseite und den Seitenflächen der Führungsschiene, wobei jeder der beweglichen Blöcke einen L-förmigen Querschnitt besitzt und außerdem einen horizontalen Abschnitt aufweist, der mit einer Kugellaufnut entsprechend der Kugellaufnut in dem rechten und dem linken Halbabschnitt der Oberseite der Führungsschiene ausgestattet ist, und einen Hängeabschnitt aufweist, der mit einer Kugellaufnut entsprechend der Kugellaufnut in den Seitenflächen der Führungsschiene ausgestattet ist;
    einer Reihe von Laufkugeln, die abrollbar zwischen den Kugellaufnuten angeordnet sind, welche in der Oberseite der Führungsschiene und den horizontalen Abschnitten der paarweisen beweglichen Blöcke ausgebildet sind; und
    einer Reihe von Laufkugeln, die abrollbar zwischen den Kugellaufnuten angeordnet sind, welche in den Seitenflächen der Führungsschiene und den Hängeabschnitten der paarweisen beweglichen Blöcke ausgebildet sind;
    wobei jede der Kugellaufnuten als Tiefnut mit einem Kreisbogen-Querschnitt ausgebildet ist, wobei die Nutentiefe annähernd 1/3 bis 1/2 des Durchmessers der Laufkugeln ausmacht.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann außerdem eine Linearbewegungs-Führungseinrichtung geschaffen werden, bei der eine Kontaktwinkel-Linie, definiert durch eine Linie, die die beiden Kontaktpunkte der Laufkugeln zwischen den einander entsprechenden Kugellaufnuten in den horizontalen Abschnitten der paarweisen beweglichen Blöcke und der Oberseite der Führungsschiene verbindet, so eingestellt ist, daß sie sich in Richtung der Führungsschiene erstreckt, und derart ausgebildet ist, daß sie in Richtung der jeweiligen Hängeabschnitte der paarweisen beweglichen Blöcke bezüglich einer durch eine Mitte der Laufkugel gehenden vertikalen Linie geneigt ist, und eine Kontaktwinkel-Linie, definiert durch eine Linie, welche die beiden Kontaktpunkte der Laufkugel zwischen den einander entsprechenden Kugellaufnuten in den Hängeabschnitten der paarweisen beweglichen Blöcke und den Seitenflächen der Führungsschiene verbindet, so eingestellt ist, daß sie sich in Richtung der Führungsschiene erstreckt, und derart ausgebildet ist, daß sie sich in Richtung einer Seite des horizontalen Abschnitts der jeweiligen beweglichen Blöcke in Bezug auf eine durch eine Mitte der Laufkugel gehende horizontale Linie neigt.
  • Außerdem ist die Linearbewegungs-Führungseinrichtung dadurch gekennzeichnet, daß jede der Kugelreihen in dem rechten und dem linken Halbabschnitt der Oberseite sowie der rechten und der linken Seitenfläche der Führungsschiene angeordnet sind, aus zwei Reihen von Laufkugeln besteht, und die jeweiligen zwei Reihen von Laufkugeln eine Kontaktwinkel-Anordnung besitzen, gemäß der ihre Kontaktwinkel-Linien in der gleichen Richtung zueinander geneigt sind.
  • Außerdem ist die Linearbewegungs-Führungseinrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene eine Schiene mit großer Breite ist.
  • Außerdem ist die Tischführungseinrichtung dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist: ein festes Bett und eine Linearbewegungs-Führungseinrichtung, gebildet durch Kombinieren der vorerwähnten Führungsschiene und paarweisen beweglichen Blöcken, wobei die Führungsschiene der Linearbewegungs-Führungseinrichtung an dem festen Bett fixiert ist und an den paarweisen ersten und zweiten beweglichen Blöcken ein Tisch befestigt ist.
  • Bei der oben erläuterten Ausgestaltung wird selbst dann, wenn die Tischführungseinrichtung montiert wird, kein Paar von Führungsschienen benötigt, es reicht die Bereitstellung nur einer Führungsschiene aus, so daß der Anwendungsbereich der Tischführungseinrichtung vergrößert werden kann. Insbesondere in dem Fall, daß ein Paar von Führungs schienen verwendet wird, müssen die paarweisen Führungsschienen eine hohe Befestigungspräzision aufweisen. Die Anforderungen bei einer solchen Befestigungsgenauigkeit können allerdings im vorliegenden Fall unberücksichtigt bleiben, da nur eine Führungsschiene verwendet wird.
  • Außerdem ist es zu bevorzugen, eine Schiene mit großer Breite als Führungsschiene zu verwenden, weil die Stabilität der Einrichtung verbessert werden kann durch einen solchen Einsatz einer Breitführungsschiene. Aufgrund der Breitführungsschiene läßt sich auch die Aufnahmefähigkeit für ein Winkelmoment bezüglich einer Mittelachse der Führungsschiene steigern.
  • Die besonderen Merkmale und die Funktionen der Merkmale, wonach der bewegliche Block mit L-förmigem Querschnitt ausgebildet ist und die Kugellaufnut als Tiefnut ausgeformt ist, wurden oben erläutert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Ansicht, die eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Linearbewegungs-Führungseinrichtung zeigt, wobei in 1(a) eine Querschnittansicht der Linearbewegungs-Führungseinrichtung, in 1(b) eine Seitenansicht der Linearbewegungs-Führungseinrichtung und in 1(c) eine teilweise geschnittene Ansicht dargestellt ist, die einen Kugelumkehrkanal der Linearbewegungs-Führungseinrichtung zeigt.
  • 2 ist eine Querschnittansicht, die eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tischführungseinrichtung zeigt, in der die in 1 dargestellte Linearbewegungs-Führungseinrichtung verwendet wird.
  • 3 ist eine Querschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tischfübrungseinrichtung zeigt, bei der die in 1 gezeigte Linearbewegungs-Führungseinrichtung verwendet wird.
  • 4 ist eine Querschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Linearbewegungs-Führungseinrichtung zeigt.
  • 5 ist eine Querschnittansicht, die eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tischführungseinrichtung zeigt, bei der die in 4 dargestellte Linearbewegungs-Führungseinrichtung verwendet wird.
  • 6 ist eine Querschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Linearbewegungs-Führungseinrichtung zeigt.
  • 7 ist eine Querschnittansicht, die eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tischführungseinrichtung zeigt, bei der die in 6 gezeigte Linearbewegungs-Führungseinrichtung verwendet wird.
  • 8 ist eine Querschnittansicht, die eine noch weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Linearbewegungs-Führungseinrichtung zeigt.
  • 9 ist eine Querschnittansicht, die eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tischführungseinrichtung zeigt, bei der die in 8 gezeigte Linearbewegungs-Führungseinrichtung eingesetzt wird.
  • 10 ist eine Querschnittansicht, die eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tischführungseinrichtung zeigt, in der eine noch weitere Ausführungsform der Linearbewegungs-Führungseinrichtung verwendet wird.
  • Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
  • Um die vorliegende Erfindung im einzelnen zu erläutern, werden im folgenden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine Ansicht, die eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Linearbewegungs-Führungseinrichtung zeigt. Die Linearbewegungs-Führungseinrichtung umfaßt eine Führungsschiene 1 mit rechteckigem Querschnitt, einen beweglichen Block 4 mit L-förmigem Querschnitt, wobei der bewegliche Block 4 außerdem einen horizontalen Abschnitt 2 gegenüber der Oberseite der Führungsschiene 1 und einen Hängeabschnitt 3 gegenüber einer Seitenfläche der Führungsschiene 1 sowie Kugelreihen B1, B2, B3 und B4 aufweist, jeweils bestehend aus zwei Reihen mit einer Anzahl von Laufkugeln, die abrollbar zwischen der Oberseite der Führungsschiene 1 und dem horizontalen Abschnitt des beweglichen Blocks 4 sowie zwischen der Seitenfläche der Führungsschiene 1 und dem Hängeabschnitt 3 angeordnet sind.
  • Die Führungsschiene 1 ist mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet, so daß die obere und untere Seite sowie die rechte und die linke Seitenfläche der Führungsschiene 1 jeweils eine glatte Fläche bilden. Zwei Reihen von Kugellaufnuten 51 bis 54 sind in der Oberseite sowie in einer Seitenfläche der Führungsschiene 1 ausgebildet. Die Kugellaufnuten 51 und 52 in der Oberseite befinden sich in Bereichen dicht an dem rechten und dem linken seitlichen Endabschnitt, symmetrisch bezüglich der Mitte der Führungsschiene 1. Im Mittelbereich der Führungsschiene 1 ist ein Bolzenaufnahmeloch 7 ausgebildet, in das ein Befestigungsbolzen zum Fixieren der Führungsschiene 1 eingesetzt wird, so daß er die Führungsschiene 1 vertikal durchsetzt. Kugellaufnuten 53 und 54 sind ebenfalls so in der Seitenfläche der Führungsschiene 1 ausgebildet, daß sie in vertikaler Richtung symmetrisch sind. Der Zwischenabstand der benachbarten Kugellaufnuten 53 und 54 in der Seitenfläche der Führungsschiene 1 ist kleiner als derjenige zwischen den Kugellaufnuten 51 und 52 in der Oberseite der Führungsschiene 1.
  • In der Unterseite des horizontalen Abschnitts 2 des beweglichen Blocks 4 befinden sich zwei Reihen von Kugellaufnuten 61 und 62, entsprechend den Kugellaufnuten 51 und 52, die in der Führungsschiene 1 ausgebildet sind, während der Hängeabschnitt 3 mit zwei Reihen von Kugellaufnuten 63 und 64 entsprechend den Kugellaufnuten 53 und 54 in der einen Seitenfläche der Führungsschiene 1 ausgestattet ist. Ein Bolzenloch 8 zum Fixieren des beweglichen Blocks 4 ist jeweils in einem Bereich zwischen den zwei Reihen von Kugellaufnuten 61 und 62 des horizontalen Abschnitts 2 und am oberen Bereich des Hängeabschnitts 3 ausgebildet.
  • Jede der Kugellaufnuten 51 bis 54 und 61 bis 64 der Führungsschiene 1 und des beweglichen Blocks 4 hat im Querschnitt die Form eines Kreisbogens und ist mit einer Tiefnut-Form ausgebildet, deren Nutentiefe annähernd 1/3 bis 1/2 des Durchmessers einer Laufkugel entspricht.
  • Ferner ist jede der Kontaktwinkel-Linien S1 und S2, definiert jeweils durch eine Linie, die zwei Kontaktpunkte der Kugelreihen B1 und B2 zwischen den zugehörigen Kugellaufnuten 51, 61; 52, 62 im horizontalen Abschnitt 2 des beweglichen Blocks 4 und der Oberseite der Führungsschiene 1 verbindet, so eingestellt, daß sie sich in Richtung der Führungsschiene 1 erstreckt, und ist so gebildet, daß sie sich in Richtung einer Seite des Hängeabschnitts 3 bezüglich einer vertikalen Linie V durch die Mitte der Laufkugel neigt. Wenn der Kugeldurchmesser der jeweiligen Kugelreihen B1 und B2 auf einen großen Durchmesser eingestellt ist, größer als der Abstand zwischen den zwei Kontaktpunkten, an denen die Laufkugel die jeweiligen Kugellaufnuten berührt, so kann den laufenden Kugeln der jeweiligen Kugelreihen B1 und B2 eine Vorspannung vermittelt werden.
  • Andererseits ist jede der Kontaktwinkel-Linien S3 und S4, jeweils definiert durch eine Linie, welche die zwei Kontaktpunkte der Kugelreihen B3 und B4 zwischen den einander zugehörigen Kugellaufnuten 53, 63; 54, 64 in dem Hängeabschnitt 3 des beweglichen Blocks 4 und der Seitenfläche der Führungsschiene 1 verbindet, so eingestellt, daß sie sich in Richtung der Führungsschiene 1 erstreckt, und ist derart ausgebildet, daß sie sich in Richtung einer Seite des horizontalen Abschnitts 2 des beweglichen Blocks 4 in Bezug auf eine horizontale Linie A durch die Mitte einer Laufkugel neigt. Wenn in diesem Fall außerdem der Kugeldurchmesser der jeweiligen Kugelreihen B3 und B4 auf einen Durchmesser eingestellt ist, der größer ist als der Abstand zwischen den zwei Kontaktpunkten der Laufkugel, die die jeweiligen Kugellaufnuten 53, 63; 54, 64 berührt, kann den Laufkugeln der jeweiligen Kugelreihen B1 und B2 eine Vorspannung verliehen werden.
  • Der bewegliche Block 4 enthält einen beweglichen Blockkörper 41 mit Kugellaufnuten 61–64 für belastete Kugeln sowie Kugelrücklaufkanälen 71–74 zum Zurückführen der Kugeln aus einem Ende der Kugellaufnuten 61–64 für belastete Kugeln zu deren anderem Ende, außerdem Seitendeckel 42, 42 an den beiden Endabschnitten des beweglichen Blockkörpers 41, wobei jeder der Seitendeckel 42, 42 Kugellaufrichtungs-Umkehrkanäle 81–84 zur Aufnahme der Kugeln B aus den Kugellaufnuten 61–64 für belastete Kugeln und zum Weiterleiten der Kugeln B zu den Kugelrücklaufkanälen 71–74 bildet.
  • Darüber hinaus ist zumindest eines der die Kugelrücklaufkanäle 71–74 bildenden Rücklaufkanalelemente 71a–74a und der die inneren Umfangsführungsabschnitte 81a–84a der Kugellaufrichtungs-Umkehrkanäle bildenden Innenumfangs-Führungsabschnitte 81b–84b aus einem Formteil gebildet, welches einstückig mit dem beweglichen Blockkörper 41 mit Hilfe eines Einsetzformverfahrens hergestellt wird, bei dem der Formgebungsvorgang dadurch erfolgt, daß der bewegliche Blockkörper 41 in eine Arbeitsform eingesetzt wird.
  • Unter gewissen Umständen kann es angebracht sein, daß ein (nicht gezeigter) Kugelkäfig an einem seitlichen Umfangsabschnitt der Kugellaufnuten 61–64 für belastete Kugeln vorhanden ist, um zu verhindern, daß die Kugeln B aus dem beweglichen Block 4 herausfallen, wenn dieser von der Führungsschiene 1 gelöst wird. In diesem Fall kann der Kugelkäfig ebenfalls einstückig mit dem beweglichen Blockkörper 41 hergestellt werden, zusammen mit den Innenumfangs-Führungsabschnitten 81b–84b sowie den Kugelrücklaufkanal-Elementen 71a–74a.
  • Erfindungsgemäß wird eine Last FXR in horizontaler Richtung, welche den Hängeabschnitt 3 in die Nähe der Seitenfläche der Führungsschiene 1 zu bewegen trachtet, von den beiden Reihen von Laufkugeln B3 und B4 an der Seitenfläche der Führungsschiene 1 aufgenommen, während eine Last FXL in einer horizontalen Richtung, welche den Hängeabschnitt 3 von der Seitenfläche der Führungsschiene 1 abzuheben trachtet, von den beiden Reihen von Laufkugeln B1 und B2 auf der Oberseite der Führungsschiene aufgenommen wird.
  • Außerdem wird eine Last FYD in vertikaler Richtung, welche den beweglichen Block 4 auf die Oberseite der Führungsschiene 1 von oben her zu drücken trachtet, von den beiden Reihen von Laufkugeln B1 und B2 aufgenommen, die sich auf der Oberseite der Führungsschiene 1 befinden, während eine Last FYU in vertikaler Richtung, welche den beweglichen Block 4 von der Führungsschiene 1 abzuheben trachtet, von den beiden Reihen von Laufkugeln B3 und B4 an der Seitenfläche der Führungsschiene 1 aufgenommen wird. Folglich können von einem beweglichen Block 4 die Lasten in vier Richtungen aufgenommen werden.
  • Andererseits ist der bewegliche Block 4 so ausgebildet, daß er eine Lastaufnahmekonstruktion besitzt, mit deren Hilfe die Oberseite und die eine Seitenfläche der Führungsschiene 1 von dem horizontalen Abschnitt 2 bzw. dem Hängeabschnitt 3 des beweglichen Blocks 4 unter einem rechten Winkel aufgenommen werden, und die beiden Kontaktwinkel-Linien S1 und S2 der beiden Reihen von Laufkugeln B1 und B2 auf der Oberseite sind so ausgebildet, daß sie sich in Richtung auf die Führungsschiene 1 erstrecken und in Richtung einer Seite des Hängeabschnitts 3 in Bezug auf eine vertikale Linie V geneigt sind, während die beiden Kontaktwinkel-Linien S3 und S4 der beiden Laufkugel-Reihen B3 und B4 an der Seitenfläche so ausgebildet sind, daß sie sich in Richtung der Führungsschiene 1 erstrecken und in Richtung einer Seite des horizontalen Abschnitts 2 bezüglich einer horizontalen Linie A geneigt sind.
  • Deshalb ist die Steifigkeit in Drehrichtung des beweglichen Blocks 4 um eine Mittelachse der Führungsschiene 1 herum gering.
  • Selbst wenn die Führungsschiene 1 und der bewegliche Block 4 mit einem Bearbeitungsfehler behaftet sind, oder die Einrichtung mit einem Winkelfehler zwischen einer Paßfläche, an der die Führungsschiene 1 angebracht ist, und einer Paßfläche, an der der bewegliche Block 4 befestigt ist, behaftet ist, läßt sich die Lage des beweglichen Blocks 4 automatisch steuern durch Versetzungen der Kontaktpunkte der Laufkugeln B, die in den Kugellaufnuten 51–54 und 61–64 rollen.
  • Darüber hinaus ist jede der Kugellaufnuten 51–54 und 61–64 so ausgebildet, daß sie die Form einer Tiefnut besitzt. Selbst wenn also die Kontaktpunkte der Laufkugeln B durch die automatische Steuerfunktion versetzt werden, berühren die Laufkugeln B1 bis B4 die Zwischenbereiche einer inneren Umfangsfläche der Kugellaufnuten 51–54 und 61–64, wobei diese Zwischenbereiche beträchtlich tiefe Stellen entfernt von den Seitenumfangs-Kantenabschnitten der Kugellaufnuten 51–54 und 61–64 sind. Im Ergebnis kann eine auf die Laufkugeln B aufgebrachte Last verteilt werden und wird aufgenommen von der inneren Umfangsfläche der Kugellaufnuten 51–54 und 61–64, und es steht nicht zu befürchten, daß die Kugeln die Seitenumfangs-Randabschnitte der Kugellaufnuten 51–54 und 61–64 berühren, so daß eine umfassende automatische Steuerbarkeit erreicht wird.
  • Außerdem ist der bewegliche Block 4 so ausgebildet, daß er an einer Seite offen ist, demzufolge der bewegliche Block 4 einer Schleifbearbeitung mit einem voluminösen Schleifgerät unterzogen werden kann, um die Kugellaufnuten 61–64 auszuformen. Selbst hier im Fall des Tiefnut-Typs läßt sich die Schleifarbeit mit hoher Effizienz ausführen, so daß die Produktivität der Einrichtung gesteigert wird.
  • Darüber hinaus ist der bewegliche Block 4 mit einem L-förmigen Querschnitt ausgestattet und besitzt keinen hinterschnittenen Bereich, und außerdem ist die Führungsschiene 1 im Querschnitt als einfaches Rechteck ausgebildet, so daß der bewegliche Block 4 leicht durch Ziehen hergestellt werden kann, was die Produktivität steigert.
  • 2 ist eine Ansicht einer Tischführungseinrichtung, in der die oben erläuterte Linearbewegungs-Führungseinrichtung eingesetzt ist.
  • Diese Tischführungseinrichtung enthält ein festes Bett 20, ein Paar Linearbewegungs-Führungseinrichtungen 10, 10, die parallel zu dem festen Bett 20 verlaufen, und einen Tisch 30, der mit den paarweisen Linearbewegungs-Führungseinrichtungen 10, 10 zu montieren ist.
  • Die oben beschriebene Linearbewegungs-Führungseinrichtung dient als die Linearbewegungs-Führungseinrichtung 10, 10, und ein Paar von Führungsschienen 1, 1 der paarweisen Linearbewegungs-Führungseinrichtungen 10, 10 ist symmetrisch auf der Oberseite des festen Betts 20 derart angeordnet, daß die Seitenflächen der Führungsschienen 1, 1, an denen die Kugellaufnuten 53 und 54 ausgebildet sind, einander abgewandt nach außen weisen. Die Seitenflächen der jeweiligen Führungsschienen 1, 1, die den Seitenflächen abgewandt sind, in denen die Kugellaufnuten 53 und 54 ausgebildet sind, dienen als Referenzflächen 56, 56 für die Befestigung, und das feste Bett 20 besitzt ein Paar paralleler Referenzwände 21, 21 zur Aufnahme der Referenzflächen 56, 56 zur Befestigung der Führungsschienen 1, 1. Jede der Höhen der Referenzwände 21, 21 ist eingestellt auf eine Höhe entsprechend derjenigen der Kugellaufnuten 53 und 54 an den den Referenzflächen 56 und 56 abgewandten Seitenflächen für die Befestigung. Folglich lassen sich die Referenzflächen 56, 56 für die Befestigung der Führungsschienen 1, 1 auf nahezu die gleiche Höhe wie der bewegliche Block 4, so daß man den Tischaufbau hinreichend kompakt zusammenbauen kann.
  • Bei der erfindungsgemäßen Tischführungseinrichtung sind paarweise rechte und linke bewegliche Blöcke 4, 4 an dem Tisch 30 befestigt, so daß die Einrichtung insgesamt einen Aufbau besitzt, bei dem die Seiten flächen der rechten und der linken Führungsschiene 1, 1 von den Hängeabschnitten 3, 3 des jeweiligen rechten und linken beweglichen Blocks 4, 4 eingeklemmt werden. Deshalb läßt sich insgesamt die Steifigkeit in Drehrichtung der beweglichen Blöcke 4, 4 um die Führungsschiene 1, 1 steigern. Im Ergebnis läßt sich eine Tischführungseinrichtung realisieren, die eine hohe Lastaufnahmefähigkeit bezüglich Lasten in sämtlichen Richtungen aufweist, einschließlich horizontaler und vertikaler Richtung.
  • Selbst wenn die Befestigungsflächen der Führungsschiene 1 und des beweglichen Blocks mit einem Fertigungsfehler behaftet sind, wird die automatische Steuerfunktion der Linearbewegungs-Führungseinrichtung in der oben beschriebenen Weise ausgeführt, so daß die Fehlausrichtung zwischen der Führungsschiene 1 und dem beweglichen Block 4 absorbiert und automatisch gesteuert wird durch die Verlagerungen der Kontaktpunkte der Kugeln B, die in den Kugellaufnuten 51–54 und 61–64 rollen. Im Ergebnis läßt sich der Tisch 3 ruckfrei führen.
  • Darüber hinaus können die Kugellaufnuten 51–54 gleichzeitig durch Schleifbearbeitung in einem Zustand ausgebildet werden, in welchem die beiden Reihen von Führungsschienen 1, 1 parallel zueinander fixiert sind, so daß die parallelen Spuren mit hoher Exaktheit erhalten werden können.
  • Ferner ist der Tisch 30 mit Stützwänden 31, 31 ausgestattet, die die Rückseiten der Hängeabschnitte 3, 3 des rechten und des linken beweglichen Blocks 4, 4 lagern. Die Stützwände 31, 31 lagern die jeweiligen Hängeabschnitte 3, 3 in einem umfassenden Bereich entsprechend der Höhe des jeweiligen Hängeabschnitts 3, und sie sind so konstruiert, daß sie der Referenzwand 21 des festen Betts 20 über die Hängeabschnitte 3, 3 und die Führungsschienen 1, 1 in horizontaler Richtung auf gleicher Höhe wie die Referenzwand 21 gegenüberliegen.
  • Da die Stützwand 31 vorhanden ist, wird die Last, die auf den Tisch 30 in horizontaler Richtung aufgebracht wird, direkt auf den beweglichen Block 4 übertragen, und zwar nicht über den Befestigungsbolzen 32, sondern über die Stützwand 31, um anschließend von den beweglichen Blöcken 4, 4 auf die Führungsschienen 1, 1 übertragen und dadurch direkt von der Referenzwand 21 des festen Betts 20 aufgenommen zu werden. Folglich wirkt die Last in horizontaler Richtung nicht aus einer Scherrichtung auf den Befestigungsbolzen 32, mit dem der bewegliche Block 4 befestigt ist, oder dem Befestigungsbolzen 11, mit dem die Führungsschiene 1 befestigt ist, so daß man eine Tischführungseinrichtung erhalten kann, deren Aufbau ein extrem hohes Maß an Steifigkeit besitzt.
  • Außerdem wird der Hängeabschnitt 3 des beweglichen Blocks 4 durch die Stützwand 31 verstärkt, so daß eine Biege-Verformung des Hängeabschnitts 3 durch ein Lastmoment in ausreichendem Maß verhindert werden kann.
  • Andererseits ist die Tischführungseinrichtung mit einem Vorspannungssteuermechanismus ausgestattet, der zwischen einer Seite der Stützwand 31 des Tisches 20 und dem Hängeabschnitt 3 des beweglichen Blocks 4 installiert ist. Der Vorspannungssteuermechanismus ist in der Weise ausgebildet, daß der bewegliche Block 4 zwangsweise gegen eine Seite der Führungsschiene 1 gedrückt wird, indem die Stützwand 31 als Trägerelement genutzt wird, um eine auf die Kugelreihen B3 und B4 zwischen dem beweglichen Block 4 und der Führungsschiene 1 aufgebrachte Vorspannung zu erhöhen, wobei eine auf die Stützwand 31 als Reaktionskraft auf die Druckkraft entstandene Kraft über den Tisch 30 auf die andere Stützwand 31 übertragen wird, anschließend ein Hängeabschnitt 3 des anderen beweglichen Blocks 4 gegen die andere Führungsschiene 1 gedrückt wird aufgrund der Reaktionskraft, so daß hierdurch die Vorspannung der Kugelreihen B3 und B4 gesteigert wird.
  • Als der oben beschriebene Vorspannungssteuermechanismus kommen verschiedene Konstruktionen in Betracht. Bei dieser Ausführungsform ist zwischen der Stützwand 31 des Tisches 30 und dem Hängeabschnitt 3 des beweglichen Körpers 4 ein sich verjüngender Keil 51 angeordnet, der aus einem Blockkörper besteht, der flächig an der Rückseite des Hängeabschnitts 3 anliegt.
  • Der Vorspannungssteuermechanismus 50 enthält also den sich verjüngenden Keil 51, eine Keilnut 52 mit einer sich verjüngenden Fläche, in welche der Keil 51 eingeführt wird, und einen Bolzen 53 zum Fixieren des Keils 51. Der Keil 51 besteht aus dem Blockkörper hoher Steifigkeit, seine eine Seitenfläche ist eine glatte vertikale Fläche 51a, die flächig an der Rückseite des Hängeabschnitts 3 des beweglichen Blocks 4 anliegt, während die andere Seitenfläche als sich verjüngende Fläche 51b ausgebildet ist, deren Breite nach oben hin geringer wird. Im Gegensatz dazu ist die Keilnut 52 an der Stützwand 31 des Tisches 30 so geformt, daß sie eine geneigte Fläche besitzt, an der die geneigte Fläche 51b des Keils 51 anliegt.
  • Wenn der Keil 51 flächig anliegend an dem Hängeabschnitt 3 verwendet wird, besteht die Möglichkeit, die Vorspannung gleichförmig auf die Kugelreihen B3 und B4 aufzubringen. Darüber hinaus läßt sich auch die Steifigkeit zwischen dem Hängeabschnitt 3 und der Stützwand 31 auf einem hohen Wert halten.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Tischführungseinrichtung sind die paarweisen Linearbewegungs-Führungseinrichtungen in der Weise angeordnet, daß die Hängeabschnitte 3, 3 der jeweiligen beweglichen Blöcke sich außerhalb der Führungsschienen 1, 1 befinden. Wie in 3 gezeigt ist, können allerdings die paarweisen Linearbewegungs-Führungseinrichtungen auch so angeordnet werden, daß die Hängeabschnitte 3, 3 der paarweisen beweglichen Blöcke 4, 4 sich im Inneren der Führungsschienen 1, 1 befinden. Diese Anordnung ist umgekehrt zu jener der oben beschriebenen Ausführungsform.
  • In diesem Fall wird die Referenzwand 21 des festen Betts 20 außerhalb der jeweiligen Führungsschienen 1, 1 angeordnet, während die Stütz wand 31 des Tisches 30 im Inneren der beweglichen Blöcke 4, 4 angeordnet ist. Darüber hinaus befindet sich auch der Vorspannungssteuermechanismus 50 im Inneren der beweglichen Blöcke 4, 4.
  • [Weitere Ausführungsformen]
  • 4 bis 9 zeigen die weiteren Ausführungsformen der Linearbewegungs-Führungseinrichtung und der Tischführungseinrichtung unter Verwendung der Linearbewegungs-Führungseinrichtung gemäß der Erfindung.
  • Bei den nachstehenden Erläuterungen werden nur die von dem obigen Ausführungsbeispiel abweichenden Punkte erläutert. Bezüglich einer detaillierten Erläuterung gleicher Bestandteile oder Teile wie bei der obigen Ausführungsform werden weggelassen, wobei lediglich die gleichen Bezugszeichen an den entsprechenden Elementen oder Teilen vorgesehen sind.
  • Bei der Ausführungsform der Linearbewegungs-Führungseinrichtung nach 4 ist der horizontale Abschnitt 2 des beweglichen Blocks 4 mit zwei Reihen von Kugellaufnuten 61 und 62 ausgestattet, während der Hängeabschnitt 3 ebenfalls mit zwei Reihen von Kugellaufnuten 63 und 64 ausgestattet ist, und in den entsprechenden Mittelbereichen zwischen den zwei Reihen von Kugellaufnuten 61 und 62 des horizontalen Abschnitts bzw. des Hängeabschnitts 3 sind Bolzenlöcher 2a bzw. 3a zur Aufnahme von Befestigungsbolzen vorgesehen.
  • 5 zeigt den Aufbau einer Tischführungseinrichtung, bei dem die Linearbewegungs-Führungseinrichtung dieses Typs angewendet wird, so daß die Hängeabschnitte 3, 3 der paarweisen rechten und linken Führungsblöcke 4, 4 sich im Inneren der Führungsschienen 1, 1 befinden. Auch in diesem Fall wird, wenn der horizontale Abschnitt 2 und der Hängeabschnitt 3 an dem Tisch 30 befestigt sind, der bewegliche Block 4 durch den Tisch verstärkt, so daß die Steifigkeit der Einrichtung erhöht werden kann.
  • Natürlich ist es auch möglich, eine Konstruktion vorzusehen, bei der der Hängeabschnitt 3 des beweglichen Blocks 4 sich außerhalb der Führungsschiene 1 befindet.
  • 6 zeigt den Aufbau einer Linearbewegungs-Führungseinrichtung, bei der mehrere Reihen von Kugellaufnuten 61 und 62 in der Oberseite der Führungsschiene 1 kollektiv an der Oberseite in der Nähe der einen Seitenfläche angeordnet sind, an der sich die Kugellaufnuten 63 und 64 befinden, wobei ein Bolzenloch 8 zum Einführen des Befestigungsbolzens in einer Zone auf de Oberseite ausgebildet ist, die näher bei der anderen Seitenfläche der Führungsschiene 1 liegt.
  • Wenn die Stellen der Kugellaufnuten 61 und 62 auf einer Seite der Oberseite der Führungsschiene 1 liegen, und das Bolzenloch 8 zum Befestigen der Führungsschiene 1 auf der anderen Seite liegt, wird es auf diese Weise möglich, zu verhindern, daß Fremdstoffe in die Kugellaufnuten 61 und 62 eindringen.
  • 7 zeigt den Aufbau einer Tischführungseinrichtung, bei der die Linearbewegungs-Führungseinrichtung dieses Typs eingesetzt ist, so daß die Hängeabschnitte 3, 3 der paarweisen linken und rechten beweglichen Blöcke 4, 4 sich im Inneren der Führungsschienen 1, 1 befinden. Natürlich können die Hängeabschnitte 3, 3 der beweglichen Blöcke 4, 4 auch außerhalb der Führungsschiene 1 angeordnet sein.
  • 8 zeigt den Aufbau einer Linearbewegungs-Führungseinrichtung, in der der horizontale Abschnitt 2 des beweglichen Blocks 4 mit einem Schürzenabschnitt 13 ausgestattet ist, dessen Länge geringer ist als diejenige des Hängeabschnitts 3. Der Schürzenabschnitt 13 ist an einer Seitenfläche ausgebildet, die der Seitenfläche des horizontalen Abschnitts, an der der Hängeabschnitt 3 ausgebildet ist, abgewandt ist, und eine Reihe von Laufkugeln B5 befindet sich abrollbar zwischen den einander entsprechenden paarweisen Kugellaufnuten 55 und 65, die in dem Schürzenabschnitt 13 und der Seitenfläche der Führungsschiene 1 ausgebildet sind.
  • Bei dem so in oben erläuterter Weise ausgebildeten Aufbau wird selbst dann, wenn eine Last in einer Richtung, in der der bewegliche Block 4 von der Führungsschiene 1 abgehoben wird, auf die Einrichtung einwirkt, der bewegliche Block 4 fest gehalten, und zwar nicht nur auf einer Seitenfläche, sondern auf beiden Seitenflächen der Führungsschiene 1, so daß die Lastaufnahmefähigkeit gegenüber Abhebe-Lasten erhöht werden kann.
  • 9 zeigt den Aufbau einer Tischführungseinrichtung, bei dem die Linearbewegungs-Führungseinrichtung dieses Typs eingesetzt wird, so daß die Hängeabschnitte 3, 3 der paarweisen rechten und linken beweglichen Blöcke 4, 4 sich im Inneren der Führungsschiene 1, 1 befinden. Natürlich können die Hängeabschnitte 3 und 3 der beweglichen Blöcke 4 und 4 auch außerhalb der Führungsschiene 1 angeordnet sein.
  • 10 zeigt den Aufbau einer Tischführungseinrichtung, bei der die paarweisen Führungsschienen der in 2 gezeigten Linearbewegungs-Führungseinrichtungen ersetzt sind durch eine Führungsschiene 100 großer Breite. Es sei angemerkt, daß der Aufbau des beweglichen Blocks 4 im wesentlichen der gleiche ist wie bei dem beweglichen Block 4 in 1, so daß bezüglich des detaillierten Aufbaus der Einrichtung auf 1 und die dazugehörigen Erläuterungen zurückgegriffen werden kann, falls nötig. In diesem Fall gelten die Erläuterungen sinngemäß, wenn man den Begriff "Führungsschiene 1" ersetzt durch "Führungsschiene 100".
  • Das heißt: die Einrichtung ist aufgebaut mit Hilfe einer Führungsschiene 100 großer Breite mit rechteckigem Querschnitt, an der mindestens eine Reihe von Kugellaufnuten, das heißt zwei Reihen von Kugellaufnuten in diesem Fall gemäß 10, auf der rechten und der linken Hälfte der Oberseite und auf der rechten und der linken Seitenfläche der Führungsschiene 100 ausgebildet sind, während ein Paar beweglicher Blöcke 4, 4 an dem rechten und dem linken Eckbereich der Führungsschiene 100 angeordnet ist.
  • Dementsprechend enthält die Linearbewegungs-Führungseinrichtung:
    eine Führungsschiene, die mit mindestens einer Kugellaufnut ausgestattet ist, das heißt einem Paar aus zwei Reihen von Kugellaufnuten 51, 52, 53 und 54 auf jeweils dem rechten und dem linken Halbabschnitt der Oberseite, sowie jeweils auf der rechten und der linken Seitenfläche der eine große Breite aufweisenden Führungsschiene 100;
    ein Paar beweglicher Blöcke 4, 4 an dem rechten und dem linken Eckabschnitt zwischen der Oberseite und der rechten und der linken Seitenfläche der Führungsschiene 100, wobei jeder der beweglichen Blöcke 4 und 4 einen L-förmigen Querschnitt aufweist und außerdem einen horizontalen Abschnitt 2 mit Kugellaufnuten 61 und 62 entsprechend den Kugellaufnuten 51 und 52 an dem rechten und linken Halbabschnitt der Oberseite der Führungsschiene 100 aufweist, ferner einen Hängeabschnitt 3 mit Kugellaufnuten 63 und 64 entsprechend den Kugellaufnuten 53 und 54 auf der rechten und der linken Seitenfläche der Führungsschiene 100;
    Reihen von Laufkugeln B1 und B2, die abrollbar zwischen der Oberseite der Führungsschiene 100 und den Kugellaufnuten 51 und 64 an den horizontalen Abschnitten 2 und 2 der paarweisen beweglichen Blöcke 4 und 4 angeordnet sind; und
    Reihen von Laufkugeln B3 und B4, die abrollbar zwischen der rechten und der linken Seitenfläche der Führungsschiene 100 und den Kugellaufnuten 54 und 64 an den Hängeabschnitten 3, 3 der paarweisen beweglichen Blöcke 4, 4 angeordnet sind.
  • Darüber hinaus ist jede der Kugellaufnuten 51, 61; 52, 62; 53, 63; 54, 64 so ausgbildet, daß eine Tiefnutform mit Kreisbogen-Querschnitt gebildet wird, wobei die Nutentiefe etwa 1/3 bis 1/2 eines Kugeldurchmessers entspricht.
  • Ferner ist jede der Kontaktwinkel-Linien S1 und S2 durch eine Linie gebildet, welche die zwei Kontaktpunkte einer Laufkugel zwischen den einander zugehörigen Kugellaufnuten 51, 61; 52, 62 an den horizontalen Abschnitten 2, 2 der paarweisen beweglichen Blöcke 4, 4 und der Oberseite der Führungsschiene 100 verbindet, und die Linien sind so eingestellt, daß sie sich zu der Führungsschiene 100 hin erstrecken, und sind so ausgebildet, daß sie geneigt sind in Richtung einer Seite der jeweiligen Hängeabschnitte 3, 3 der paarweisen beweglichen Blöcke 4, 4 bezüglich einer vertikalen Linie V durch die Mitte einer Laufkugel, während jede der Kontaktwinkel-Linien S3 und S4, definiert durch eine Linie, welche die beiden Kontaktpunkte der Laufkugeln B3 und B4 zwischen den entsprechenden Kugellaufnuten 53, 63; 54, 64 der Hängeabschnitte 3, 3 der paarweisen Blöcke 4, 4 und den Seitenflächen der Führungsschiene 100 verbindet, so eingestellt ist, daß sie sich in Richtung der Führungsschiene 100 erstrecken, und so ausgebildet ist, daß sie geneigt ist in Richtung einer Seite des horizontalen Abschnitts 2 der betreffenden beweglichen Blöcke 4, 4 bezüglich einer horizontalen Linie H, die durch die Mitte der Laufkugel verläuft.
  • Darüber hinaus ist jeder von dem rechten und dem linken halben Abschnitt der Oberseite und der rechten und der linken Seitenfläche der Führungsschiene 100 mit zwei Reihen von Kugelreihen B1, B2; B3, B4 ausgestattet, die eine Kontaktwinkelanordnung besitzen, bei der die Kontaktwinkel-Linien in der gleichen Richtung zueinander geneigt sind.
  • Darüber hinaus sind Bolzenlöcher 8, 8 zum Einsetzen von Befestigungsbolzen in den entsprechenden Mittelbereichen zwischen den beiden Reihen von Kugellaufnuten 61 und 62 der horizontalen Abschnitte 2, 2, außerdem Kugellöcher 8, 8 in den Basisabschnitten der Hängeabschnitte 3, 3 ausgebildet.
  • Wie oben erläutert, ist der Aufbau der beweglichen Blöcke 4, 4 im wesentlichen der gleiche wie der des beweglichen Blocks 4 nach 1, und die beweglichen Blöcke 4, 4 können einer Schleifbearbeitung mit einem großvolumigen Schleifwerkzeug bei hoher Effizienz zur Ausbildung der Tiefnuten-Kugellaufnuten 61–64 unterzogen werden.
  • Darüber hinaus ist die Führungsschiene 100 an dem feststehenden Bett 20 fixiert, und der Tisch 30 ist an den paarweisen beweglichen Blöcken 4, 4 befestigt. Die Laufschiene 100 ist eine Schiene mit großer Breite, wodurch die Stabilität der Einrichtung gesteigert wird.
  • Außerdem läßt sich durch Verwendung der eine große Breite aufweisenden Führungsschiene 100 die Lastaufnahmefähigkeit bezüglich eines Drehmoments um eine Mittelachse der Führungsschiene 100 steigern.
  • Außerdem ist es beim Zusammenbau der Tischführungseinrichtung nicht erforderlich, ein Paar Führungsschienen zu verwenden, es reicht aus, lediglich die eine Führungsschiene 100 einzusetzen, so daß der Anwendungsbereich für die Tischführungseinrichtung vergrößert werden kann. Insbesondere dann, wenn man ein Paar Führungsschienen verwendet, müssen die paarweisen Führungsschienen mit hoher Genauigkeit befestigt werden. Solche Anforderungen an die Befestigungsgenauigkeit braucht man hier nicht zu berücksichtigen, weil nur eine Führungsschiene verwendet wird.
  • Wenn außerdem die paarweisen beweglichen Blöcke 4, 4 an einer einzigen Führungsschiene 100 angebracht werden, läßt sich natürlich auch der in den 4 und 6 dargestellte bewegliche Block für die beweglichen Blöcke 4 einsetzen.
  • Erfindungsgemäß wird nach der obigen Beschreibung der bewegliche Block mit L-förmigem Querschnitt ausgebildet, er besitzt eine Lastaufnahmestruktur, bei der lediglich die Oberseite und eine Seitenfläche der Führungsschiene durch den horizontalen Abschnitt bzw. den Hängeabschnitt unter einem rechten Winkel abgestützt werden, so daß die Möglichkeit besteht, den Freiheitsgrad bezüglich der Neigungsrichtung des horizontalen Abschnitts und des Hängeabschnitts um den Eckbereich zwischen horizontalem und Hängeabschnitt zu vergrößern. Selbst wenn die Führungsschiene und der bewegliche Block mit einem Fertigungsfehler behaftet sind oder die Einrichtung einen Fehler in der Parallelität zwischen einer Paßfläche, an der die Führungsschiene angebracht ist und einer Paßfläche, an der der bewegliche Block befestigt ist, aufweist läßt sich die Lage des beweglichen Blocks automatisch steuern oder einstellen, indem man die Kontaktpunkte der Laufkugeln in den Kugellaufnuten verlagert.
  • Außerdem ist jede der Kugellaufnuten derart ausgebildet, daß sie die Form einer Tiefnut besitzt. Selbst wenn also die Kontaktpunkte der Laufkugeln durch die automatische Steuerfunktion verlagert werden, berühren die Laufkugeln die Zwischenbereiche einer Innenumfangsfläche der jeweiligen Kugellaufnut, wobei diese Zwischenbereiche tiefgelegene Stellen bezüglich eines Seitenumfangs-Kantenabschnitts der Kugellaufnut sind. Im Ergebnis kann eine auf die Laufkugel aufgebrachte Last verteilt werden, und sie wird aufgenommen von der Innenumfangsfläche der Kugellaufnut, und es besteht keine Gefahr, daß auf den seitlichen Umfangs-Eckenbereich der Kugellaufnut eine Kantenbelastung aufgebracht wird. Es wird also eine gute automatische Einstellbarkeit erzielt.
  • Der bewegliche Block ist so ausgebildet, daß er an einer Seite offen ist, so daß der bewegliche Block einer Schleifbearbeitung mit Hilfe eines großvolumigen Schleifwerkzeugs zur Ausbildung der Kugellaufnuten unterzogen werden kann. Selbst im Fall einer Tiefnut läßt sich die Schleifarbeit mit hoher Effizienz ausführen, so daß die Produktivität der Einrichtung gesteigert wird.
  • Der bewegliche Block wird in einer L-Form ausgebildet und besitzt keinen hinterschnittenen Bereich, und die Führungsschiene ist ebenfalls einfach mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet, so daß der bewegliche Block einfach durch einen Ziehvorgang hergestellt werden kann, womit sich seine Produktivität verbessert.
  • Andererseits wird die Kontaktierungsrichtung der Kugelreihe an den auf der Oberseite der Führungsschiene ausgebildeten Kugellaufnuten so eingestellt, daß sie sich in Richtung der Führungsschiene erstreckt, und sie wird so ausgebildet, daß sie in Richtung einer Seite des Hängeabschnitts des beweglichen Blocks bezüglich einer vertikalen Linie durch die Mitte einer Laufkugel geneigt ist, während eine Kontaktierungsrichtung der Kugelreihe an der Seitenfläche der Führungsschiene so eingestellt ist, daß sie sich in Richtung der Führungsschiene erstreckt, und so ausgebildet ist, daß sie in Richtung einer Seite des horizontalen Abschnitts des beweglichen Blocks bezüglich einer durch die Mitte einer Laufkugel verlaufenden horizontalen Linie geneigt ist. Aufgrund der oben erläuterten Struktur läßt sich eine in vier Richtungen aufgebrachte Last durch einen einzigen beweglichen Block aufnehmen.
  • Wenn sowohl die Oberseite als auch die Seitenfläche der Führungsschiene mit jeweils mindestens zwei Reihen von Laufkugeln ausgestattet sind, und mindestens zwei Reihen der Laufkugeln in der Oberseite und der Seitenfläche der Führungsschiene eine Kontaktwinkelstruktur aufweisen, bei der die Kontaktwinkel-Linien der jeweiligen Laufkugeln in der gleichen Richtung geneigt sind, läßt sich die Lastaufnahmefähigkeit steigern, ohne daß die automatische Steuerbarkeit zwischen Führungsschiene und beweglichem Block beeinträchtigt wird.
  • Wenn außerdem mindestens ein Rücklaufkanal, der die Kugelrücklaufkanalstruktur bildet, oder/und ein Innenumfangs-Führungsabschnitt, der eine Innenumfangs-Führungsstruktur des Kugellaufrichtungs-Umkehrkanals bildet, aus einem Gußteil gebildet ist, welches einstückig mit dem beweglichen Blockkörper mit Hilfe eines Einsatzformverfahrens herge stellt ist, bei dem der Formungsvorgang durch Einsetzen des beweglichen Blockkörpers in eine Formgebungsform erfolgt, läßt sich die Herstellung des beweglichen Blocks einfach ausführen.
  • Wenn der horizontale Abschnitt und der Hängeabschnitt an einem Tisch befestigt werden, wird der bewegliche Block durch den Tisch verstärkt, so daß die Steifigkeit der Einrichtung gesteigert werden kann.
  • Wenn außerdem die Lage der Kugellaufnuten, die in der Oberseite der Führungsschiene auszubilden sind, auf einen Seitenbereich verlagert wird, und das Bolzenaufnahmeloch zur Befestigung der Führungsschiene in dem anderen Seitenbereich ausgebildet ist, kann verhindert werden, daß Fremdstoffe in die Kugellaufnuten eindringen.
  • Wenn außerdem der horizontale Abschnitt des beweglichen Blocks mit einem Schürzenabschnitt ausgestattet ist, dessen Länge geringer ist als diejenige des Hängeabschnitts, wobei der Schürzenabschnitt an einer Seitenfläche gegenüber derjenigen Seite des horizontalen Abschnitts ausgebildet ist, an der sich der Hängeabschnitt befindet, findet sich eine Reihe von Laufkugeln abrollbar zwischen einem entsprechenden Paar von Kugellaufnuten, die in dem Schützenabschnitt und in der Seitenfläche der Führungsschiene ausgebildet sind, und selbst dann, wenn eine Last in einer Richtung auf die Einrichtung ausgeübt wird, in der die Last den beweglichen Block von der Führungsschiene abzuheben trachtet, wird der bewegliche Block festgehalten, nicht nur von einer Seitenfläche, sondern von beiden Seitenflächen der Führungsschiene, so daß die Lastaufnahmefähigkeit gegen Abhebe-Lasten gesteigert werden kann.
  • Andererseits ist bei der erfindungsgemäßen Tischführungseinrichtung ein Paar aus einem rechten und einem linken beweglichen Block an dem Tisch fixiert, so daß die Einrichtung insgesamt eine Konstruktion aufweist, bei der die Seitenflächen der rechten und der linken Führungsschienen eingeklemmt werden, von den Hängeabschnitten des jeweiligen rechten und linken beweglichen Blocks. Deshalb wird insgesamt die Steifigkeit in Drehrichtung der beweglichen Blöcke bezüglich der Führungsschienen gesteigert, und man kann eine Tischführungseinrichtung mit hoher Lastaufnahmefähigkeit bezüglich solcher Lasten erreichen, die in jeder Richtung aufgebracht werden, einschließlich der horizontalen und der vertikalen Richtung.
  • Selbst wenn Fertigungsfehler oder dergleichen an den Befestigungsflächen der Führungsschienen unter beweglichen Blöcke vorhanden sind, erfolgt die automatische Steuerfunktion der Linearbewegung-Führungseinrichtung gemäß obiger Beschreibung, so daß die Fehlausrichtung zwischen der Führungsschiene und dem beweglichen Block durch die Verlagerungen der Kontaktpunkte der Laufkugeln in den Kugellaufnuten absorbiert und automatisch gesteuert wird. Im Ergebnis läßt sich der Tisch ruckfrei führen.
  • Darüber hinaus können die Kugellaufnuten gleichzeitig durch eine Schleifbearbeitung in einem Zustand hergestellt werden, in welchem die zwei Reihen von Führungsschienen parallel zueinander fixiert sind, so daß die parallelen Spuren und Nuten mit hoher Genauigkeit erhalten werden können.
  • Wenn weiterhin der Tisch mit Stützwänden zum Abstützen der Rückseiten der Hängeabschnitte des rechten und des linken beweglichen Blocks ausgestattet ist, wird die in einer horizontalen Richtung auf den Tisch aufgebrachte Kraft direkt übertragen auf die beweglichen Blöcke, und zwar nicht über die Befestigungsbolzen, sondern über die Stützwände und anschließend wird die Belastung von den beweglichen Blöcken auf die Führungsschienen übertragen, von denen die Last dann direkt durch die Referenzwände des fixierten Betts aufgenommen werden. Die Last in horizontaler Richtung wird also nicht aus einer Scherrichtung auf die Befestigungsbolzen zum Befestigen des beweglichen Blocks oder den Befestigungsbolzen zum Fixieren der Führungsschiene aufgebracht, so daß eine Tischführungseinrichtung mit einem Aufbau erhalten werden kann, der sich durch extrem hohe Steifigkeit auszeichnet.
  • Darüber hinaus ist ein Vorspannungs-Steuermechanismus zwischen zumindest den Stützwänden und dem Hängeabschnitt des beweglichen Blocks vorgesehen, wobei der Vorspannungs-Steuermechanismus in einer Weise ausgebildet ist, daß der bewegliche Block zwangsweise auf eine Seite der Führungsschiene gedrückt wird, indem die Stützwand als Stützelement eingesetzt wird, um eine Vorspannung auf die zwischen den beweglichen Blöcken und den Führungsschienen befindlichen Kugeln zu steigern. Eine auf die Stützwand als Reaktion auf die Andrückkraft entstehende Reaktionskraft wird über den Tisch auf die andere Stützwand aufgebracht, und dann wird ein Hängeabschnitt des anderen beweglichen Blocks durch die Raktionskraft gegen die andere Führungsschiene gedrückt, so daß die Vorspannung der Kugeln gesteigert wird. Wenn der Vorspannungs-Steuermechanismus gemäß obiger Beschreibung für die Tischführungseinrichtung vorgesehen wird, läßt sich die Lagerungsteifigkeit des gesamten Tisches steigern.
  • Insbesondere dann, wenn ein Teil aus einem Blockkörper in Flächenkontakt mit der Rückseite des Hängeabschnitts als Vorspannnunfs-Steuermechanismus verwendet wird, der sich zwischen der Stützwand und dem Hängeabschnitt des beweglichen Blocks befindet, besteht die Möglichkeit, die Vorspannung gleichmäßig auf die Kugelreihen aufzubringen. Ferner läßt sich die Steifigkeit zwischen dem Hängeabschnitt und der Stützwand auf einem hohen Niveau halten.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Wie oben beschrieben, sind die Linearbewegungs-Führungseinrichtung und Tischführungseinrichtung unter Verwendung einer solchen Linearbewegungs-Führungseinrichtung gemäß der Erfindung verwendbar als Linearführungsmechanismus für verschiedene industrielle Anlagen wie z. B. eine Werkzeugmaschine, ein Prüfgerät, ein Roboterbetriebssystem oder dergleichen.

Claims (13)

  1. Linearbewegungs-Führungseinrichtung, umfassend: (a) eine Führungsschiene (1) mit rechteckigem Querschnitt und mindestens einer Kugellaufnut in einer Seitenfläche der Führungsschiene (1); (b) einen beweglichen Block (4), enthaltend einen horizontalen Abschnitt (2) und einen Hängeabschnitt (3), der mit Kugellaufnuten entsprechend den Kugellaufnuten in der einen Seitenfläche der Führungsschiene (1) ausgestattet ist; und (c) eine Reihe von Laufkugeln, die abrollbar zwischen einander entsprechenden Kugellaufnuten in der Seitenfläche der Führungsschiene (1) und in dem Hängeabschnitt (3) des beweglichen Blocks (4) angeordnet sind; (d) wobei jede der Kugellaufnuten im Querschnitt eine Kreisbogenform aufweist, (e) die Führungsschiene ist in ihrer Oberseite mit mindestens einer Kugellaufnut ausgestattet, (f) der bewegliche Block (4) weist einen L-förmigen Querschnitt auf, dessen horizontaler Abschnitt mit mindestens einer Kugellaufnut entsprechend der mindestens einen Kugellaufnut in der Oberseite der Führungsschiene ausgestattet ist, (g) eine Reihe von Laufkugeln ist abrollbar zwischen den einander entsprechenden Kugellaufnuten in der Oberseite der Führungsschiene (1) und in dem horizontalen Abschnitt (2) des beweglichen Blocks (4) angeordnet, (h) die Kreisbogenform jeder Kugellaufnut besitzt eine Tiefnutform mit einer Nutentiefe von etwa 1/3 bis 1/2 eines Laufkugel-Durchmessers, (i) eine Kontaktwinkel-Linie, definiert durch eine Linie, die zwei Kontaktpunkte der zwischen den einander entsprechenden Kugellaufnuten im horizontalen Abschnitt des beweglichen Blocks und der Oberseite der Führungsschiene angeordneten Laufkugeln verbindet, ist so eingestellt, daß sie sich in Richtung der Führungsschiene erstreckt, und ist so ausgebildet, daß sie sich zu einer Seite des Hängeabschnitts bezüglich einer durch die Mitte einer Laufkugel gehenden vertikalen Linie neigt, und (j) eine Kontaktwinkel-Linie, definiert durch eine Linie, welche die zwei Kontaktpunkte der zwischen den einander entsprechenden Kugellaufnuten an dem Hängeabschnitt des beweglichen Blocks und der Seitenfläche der Führungsschiene angeordneten Laufkugeln verbindet, ist so eingestellt, daß sie sich in Richtung der Führungsschiene erstreckt, und ist so ausgebildet, daß sie in Richtung einer Seite des horizontalen Abschnitts bezüglich einer durch die Mitte der Laufkugeln gehenden horizontalen Linie geneigt ist, und (k) die Oberseite und die Seitenfläche der Führungsschiene sind jeweils mit mindestens zwei Reihen von Laufkugeln ausgestattet, wobei die mindestens zwei Reihen von Laufkugeln auf der Oberseite und der Seitenfläche der Führungsschiene eine Kontaktwinkelanordnung aufweisen, gemäß der die Kontaktwinkel-Linien (S1, S2) der jeweiligen Laufkugeln in der gleichen Richtung geneigt sind.
  2. Linearbewegungs-Führungseinrichtung nach Anspruch 1, bei der der horizontale Abschnitt des beweglichen Blocks mit einem Schürzenabschnitt ausgestattet ist, dessen Länge geringer ist als diejenige des Hängeabschnitts, wobei der Schürzenabschnitt an einer Seitenfläche gegenüber der Seitenfläche des horizontalen Abschnitts, an der der Hängeabschnitt ausgebildet ist, ausgeformt ist, und eine Reihe von Laufkugeln abrollbar zwischen einem Paar von Kugellaufnuten angeordnet ist, die in den einander gegenüberliegenden Flächen des Schürzenabschnitts und der Seitenfläche der Führungsschiene ausgebildet sind.
  3. Linearbewegungs-Führungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der bewegliche Block einen beweglichen Blockkörper mit einer Kugellaufnut für belas- tete Kugeln und einem Kugelrücklaufkanal zum Zurückführen der Kugeln von einem Ende zu dem anderen Ende der Kugellaufnut für belastete Kugeln aufweist, ferner Seitendeckel für die beiden Endabschnitte des beweglichen Blockkörpers, wobei der Seitendeckel einen Kugelumkehrkanal zum Ändern der Kugellaufrichtung darstellt, indem er die Laufkugeln von der Kugellaufnut für belastete Kugeln aufnimmt und dann die Laufkugeln in den Kugelumkehrkanal leitet, wobei mindestens ein Kugelumkehrkanal, der die Kugelumkehrkanalstruktur bildet, und/oder ein Innenumfangsabschnitt, der eine Innenumfangsstruktur des Kugelumkehrkanals bildet, aus einem Formteil gebildet ist, welches einstückig mit dem beweglichen Blockkörper mit Hilfe eines Einsatzformverfahrens hergestellt ist, bei dem der Formvorgang dadurch erfolgt, daß der bewegliche Blockkörper in eine Formgebungsform eingesetzt wird.
  4. Linearbewegungs-Führungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der horizontale Abschnitt des beweglichen Blocks mit zwei Reihen von Kugellaufnuten ausgestattet ist, während der Hängeabschnitt ebenfalls mit zwei Reihen von Kugellaufnuten ausgestattet ist, wobei Bolzenlöcher zum Einsetzen von Befestigungsbolzen in den beiden Mittelbereichen zwischen den zwei Reihen von Kugellaufnuten des horizontalen Abschnitts bzw. des Hängeabschnitts ausgebildet sind.
  5. Linearbewegungs-Führungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die mehreren Reihen von Kugellaufnuten in der Oberseite der Führungsschiene lokal zu einer Seitenfläche der Führungsschiene hin verlagert sind, und ein Bolzenloch zum Einsetzen des Befestigungsbolzen in einem Bereich der Oberseite der Führungsschiene ausgebildet ist, der sich dicht bei der anderen Seitenfläche der Führungsschiene befindet.
  6. Tischführungseinrichtung, umfassend ein festes Bett, ein Paar Linearbewegungs-Führungseinrichtungen, die parallel zu dem festen Bett angeordnet sind, und einen Tisch, der mit Hilfe der paarweisen Linearbewegungs-Führungseinrichtungen zu montieren ist, wobei jede der Linearbewegungs-Führungseinrichtungen aufweist: eine Führungsschiene rechteckigen Querschnitts und mindestens einer Kugellaufnut, die sowohl in der Oberseite als auch in einer Seitenfläche der an dem festen Bett zu befestigenden Führungsschiene ausgebildet ist; einen beweglichen Block mit einem L-förmigen Querschnitt, umfassend einen horizontalen Abschnitt, der mit Kugellaufnuten entsprechend den Kugellaufnuten in der Oberseite der Führungsschiene ausgestattet ist, und mit einem Hängeabschnitt, der mit Kugellaufnuten entsprechend den Kugellaufnuten in der einen Seitenfläche der Führungsschiene ausgestattet ist; und einer Reihe von Laufkugeln, die abrollbar zwischen einander entsprechenden Kugellaufnuten in der Oberseite der Führungsschiene und dem horizontalen Abschnitt des beweglichen Blocks bzw. zwischen einander entsprechenden Kugellaufnuten in der Seitenfläche der Führungsschiene und in dem Hängeabschnitt des beweglichen Blocks ausgebildet sind, wobei jede der Kugellaufnuten einen Kreisbogen-Querschnitt mit einer Tiefnuten-Form aufweist, deren Nutentiefe etwa 1/3 bis 1/2 eines Laufkugeldurchmessers ausmacht; wobei die paarweisen Führungsschienen der paarweisen Linearbewegungs-Führungseinrichtungen symmetrisch auf der Oberseite des festen Betts angeordnet sind, so daß die Seitenflächen der Führungsschienen, an denen die Kugellaufnuten ausgebildet sind, nach innen oder nach außen weisen, die Seitenfläche der Führungsschiene gegenüber der Seitenfläche, an der die Kugellaufnuten ausgebildet sind, als Referenzfläche für die Befestigung verwendet wird und das feste Bett mit einer Referenzwand zum Abstützen der Referenzfläche zur Befestigung der Führungsschiene ausgestattet ist, eine Kontaktwinkel-Linie, definiert durch eine Linie, welche zwei Kontaktpunkte der zwischen einander entsprechenden Kugellaufnuten des horizontalen Abschnitts des beweglichen Blocks und der Oberseite der Führungsschiene angeordneten Laufkugeln verbindet, derart eingestellt ist, daß sie sich in Richtung der Führungsschiene erstreckt, und so ausgebildet ist, daß sie in Richtung einer Seite des Hängeabschnitts des beweglichen Blocks gegenüber einer durch die Mitte einer Laufkugel gehenden vertikalen Linie geneigt ist, eine Kontaktwinkellinie, definiert durch eine Linie, die die zwei Kontaktpunkte der zwischen einander entsprechenden Kugellaufnuten in dem Hängeabschnitt des beweglichen Blocks und der in der Seitenfläche der Führungsschiene angeordneten Laufkugeln verbindet, so eingestellt ist, daß sie sich in Richtung der Führungs schiene erstreckt, und so ausgebildet ist, daß sie in Richtung einer Seite des horizontalen Abschnitts des beweglichen Blocks bezüglich einer durch die Mitte der Laufkugeln gehenden horizontalen Linie geneigt ist, und die Oberseite und die Seitenfläche der Führungsschiene jeweils mit mindestens zwei Reihen von Laufkugeln ausgestattet sind, und die beide oder mehr Reihen von Laufkugeln auf der Oberseite und der Seitenfläche der Führungsschiene eine Kontaktwinkelanordnung besitzen, gemäß der die Kontaktwinkel-Linien in der gleichen Richtung geneigt sind.
  7. Tischführungseinrichtung nach Anspruch 6, bei der die Referenzwand so ausgebildet ist, daß ihre Höhe der Höhe der Kugellaufnut entspricht, die in der der zur Befestigung dienenden Referenzfläche gegenüberliegenden Seitenfläche ausgebildet ist.
  8. Tischführungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der der Tisch mit Stützwänden zum Abstützen der Rückenseiten der Hängeabschnitte der rechten und linken Blöcke ausgestattet ist.
  9. Tischführungseinrichtung nach Anspruch 8, bei der die Tischführungseinrichtung außerdem einen Vorspannungssteuermechanismus aufweist, der zwischen zumindest den Stützwänden und dem Hängeabschnitt des beweglichen Blocks angeordnet ist, wobei der Vorspannungs-Steuermechanismus derart ausgebildet ist, daß der bewegliche Block zwangsweise gegen eine Seite der Führungsschiene gedrückt wird, indem die Stützwand als Lagerteil in der Weise eingesetzt wird, daß eine Vorspannung für die Kugeln zwischen den beweglichen Blöcken und den Führungsschienen erhöht wird, eine auf die Stützwand als Reaktion auf die Andrückkraft einwirkende Reaktionskraft über den Tisch auf die andere Stützwand aufgebracht wird, anschließend ein Hängeabschnitt des anderen beweglichen Blocks durch die Reaktionskraft gegen die andere Führungsschiene gedrückt wird, um die Vorspannung auf die Kugeln zu steigern.
  10. Tischführungseinrichtung nach Anspruch 9, bei der der Vorspannungs-Steuermechanismus zwischen der Stützwand und dem Hängeabschnitt des beweglichen Blocks angeordnet ist und sich zusammensetzt aus einem sich verjüngenden Keil, der aus einem Blockkörper besteht, der in flächiger Anlage an der Rückseite des Hängeabschnitts anliegt.
  11. Tischführungseinrichtung nach Anspruch 6, bei der der horizontale Abschnitt des beweglichen Blocks mit einem Schürzenabschnitt ausgestattet ist, dessen Länge geringer ist als diejenige des Hängeabschnitts, wobei der Schürzenabschnitt an einer Seitenfläche gegenüber der Seitenfläche des horizontalen Abschnitts ausgebildet ist, an der der Hängeabschnitt ausgebildet ist, und eine Reihe der Laufkugeln abrollbar zwischen einander entsprechenden paarweisen Kugellaufnuten in dem Schürzenabschnitt und der Seitenfläche der Führungsschiene angeordnet ist.
  12. Linearbewegungs-Führungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend: ein Paar beweglicher Blöcke (4) an dem rechten und dem linken Eckabschnitt zwischen der Oberseite und den Seitenflächen der Führungsschiene, wobei der rechte und der linke Halbabschnitt der Oberseite und die rechte und linke Seitenfläche der Führungsschiene mit jeweils mindestens zwei Reihen von Laufkugeln ausgestattet sind, und die jeweiligen beiden oder mehr Reihen von Laufkugeln in der Oberseite und in Seitenflächen der Führungsschiene eine Kontaktwinkelanordnung in der Weise besitzen, daß ihre Kontaktwinkel-Linien in die gemeinsame Richtung geneigt sind.
  13. Tischführungseinrichtung mit einem festen Bett, an dem eine Führungsschiene einer Linearbewegungs-Führungseinrichtung nach Anspruch 12 mit einem ersten und einem zweiten beweglichen Block befestigt ist, und mit einem Tisch, der an dem ersten und dem zweiten beweglichen Block fixiert ist.
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