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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Linearbewegungsmodul.
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Stand der Technik
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Bei einem Linearbewegungsmodul ist ein Kugelumlaufgang derart angeordnet, dass sich der Gleitblock auf der linearen Schiene mittels der in begrenzter Anzahl vorhandenen Kugeln vorwärts bewegen kann. Aufgrund des Kugelumlaufgangs können die Kugeln zwischen die lineare Schiene und den Gleitblock zurückkehren, so dass sie ihre Funktion wieder erfüllen, nachdem der Gleitblock sich zu bewegen beginnt.
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1 ist eine Schnittdarstellung eines herkömmlichen linearen Bewegungsmoduls. Wie in 1 dargestellt, weist das lineare Bewegungsmodul 1 eine lineare Schiene 11, einen Gleitblock 12 und mehrere Kugeln 13 auf. Die lineare Schiene 11 ist mit einer Schienennut 111 versehen, die Innenseite des Gleitblocks 12 ist mit einer inneren Umlaufnut 121 versehen, und die Schienennut 111 und die innere Umlaufnut 121 bilden einen inneren Umlaufgang R für die sich hindurchbewegenden Kugeln. Ferner ist der Gleitblock 12 mit einem äußeren Umlaufgang 122 versehen. Die Kugeln 13 laufen nacheinander durch eine (nicht dargestellte) Umlaufführungskurve und den äußeren Umlaufgang 122 und kehren sodann zwischen die lineare Schiene 11 und den Gleitblock 12 zurück.
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Nach dem Stand der Technik wird eine Bohrmaschine zur Bildung des äußeren Umlaufgangs 122 in dem hochfesten Gleitblock 12 verwendet. Während des Vorgangs wird eine Stirnseite des Gleitblocks 12 als die Basisfläche angesehen und das Bohren erfolgt auf der anderen Stirnfläche, um den sich durch den Gleitblock 12 erstreckenden äußeren Umlaufgang 122 zu bilden, oder die beiden Stirnseiten werden abwechselnd als die Basisfläche angesehen, und die Bohrungen werden auf den beiden Stirnseiten derart durchgeführt, dass die beiden Löcher zur Bildung des äußeren Umlaufgangs 122 miteinander verbunden sind.
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Es existieren jedoch einige Probleme im Stand der Technik bei der Bildung des äußeren Umlaufgangs. Zunächst verursacht die Bohrmaschine leicht eine Verjüngung an den beiden Enden des äußeren Umlaufgangs, so dass der Gangdurchmesser nicht gleichmäßig ist und die Umlaufbewegung der Kugeln daher instabil ist. Da zweitens die bohrende Bearbeitung nicht von einer Stirnseite aus abgeschlossen werden kann, tritt in dem Gang eine Durchmesserdifferenz auf und die Glätte des äußeren Umlaufgangs ist verringert. Die genannten Probleme führen ferner zu erheblicher Geräuschentwicklung, Unterbrechungen und/oder Instabilität während der Bewegung des linearen Bewegungsmoduls und sogar zu Beschädigungen der Komponenten.
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Obwohl einige Techniken zur Lösung der genannten Probleme entwickelt wurden, bestehen in der Praxis noch immer einige Schwierigkeiten wie komplizierte Bearbeitungsvorgänge oder die zu große Zahl der Bauteilarten. Es existiert bisher keine Lösung, die den Einfluss des Fehlers in dem äußeren Umlaufgang auf die Bewegung der Kugel verringert.
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Es ist daher ein wichtiger Gegenstand, ein Linearbewegungsmodul zu schaffe, das keine Querschnittsdifferenzen aufweist, um so die Bewegungsstabilität zu erhöhen, die Geräuschentwicklung zu verringern und für Bewegungen mit hoher Geschwindigkeit geeignet zu sein.
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Überblick über die Erfindung
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In Anbetracht des genannten Gegenstands ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Linearbewegungsmodul zu schaffen, das keine Querschnittsdifferenzen aufweist, um so die Bewegungsstabilität zu erhöhen, die Geräuschentwicklung zu verringern und für Bewegungen mit hoher Geschwindigkeit geeignet zu sein. Ferner wird bei dem Linearbewegungsmodul ein selbstschmierendes Element verwendet, das als Teil des äußeren Umlaufgangs wirkt, um die ungehinderte Bewegung der Kugeln durch das automatische Bereitstellen des Schmiermittels zu verbessern. Wesentlich ist, dass die Verbindung zwischen dem inneren Umlaufgang und der Umlaufführungskurve keine Querschnittsdifferenz aufweist, weshalb die genannten Vorteile noch verstärkt werden können.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Linearbewegungsmodul zu schaffen, bei welchem der Gleitblockkörper und die Umlaufelemente miteinander durch Verkleben oder einen Nachformvorgang verbunden werden, wodurch die Arbeit, die Zeit, die Kosten und die Toleranzen, die sich aus den mehreren Anordnungen ergeben, sämtlich vermieden werden können.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Linearbewegungsmodul zu schaffen, bei welchem eine Endkappe und ein Kugelhalter einstückig ausgebildet sind, wodurch die Anzahl der Bauteile, die Kosten und die Bearbeitungsschritte sämtlich reduziert werden können.
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Zur Lösung der genannten Aufgaben weist ein erfindungsgemäßes Linearbewegungsmodul eine lineare Schiene, einen Gleitblock und mehrere Kugeln auf. Zwei Seien der linearen Schiene sind jeweils mit mindestens einer Schienennut versehen. Der Gleitblock ist gleitend verschiebbar auf der linearen Schiene angeordnet und weist einen Gleitblockkörper, mindestens vier Umlaufelemente und zwei Endkappen auf. Die Innenseite des Gleitblockkörpers ist mit mindestens zwei inneren Umlaufnuten, welche den Schienennuten entsprechen, versehen, wobei die innere Umlaufnut und die Schienennut einen inneren Umlaufgang bilden und jede der beiden Seiten des Gleitblockkörpers mit mindestens einem Umlaufkanal versehen ist, welcher dem inneren Umlaufgang entspricht und sich durch den Gleitblockkörper erstreckt. Die Umlaufelemente sind jeweils auf beiden Seiten zweier Stirnflächen des Gleitkörperblocks ausgebildet. Jedes der Umlaufelemente weist mindestens ein Umlaufrohr auf, das in dem entsprechenden Umlaufkanal angeordnet ist, und die beiden einander gegenüberliegenden Umlaufrohre sind zur Bildung eines äußeren Umlaufgangs miteinander verbunden. Die Endkappen sind jeweils an den beiden Stirnseiten des Gleitblockkörpers vorgesehen. Jede Endkappe ist mit mindestens zwei Umlaufführungsnuten versehen, und die Umlaufführungsnut ist entsprechend mit dem inneren Umlaufgang und dem äußeren Umlaufgang verbunden. Die Kugeln bewegen sich im Kreis durch den inneren Umlaufgang, eine der Umlaufführungsnuten, den äußeren Umlaufgang und die äußere Umlaufführungsnut.
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Bei einem Ausführungsbeispiel weisen die gegenüberliegenden beiden Umlaufrohre entsprechende Verjüngungen an der Verbindungsstelle auf und sind muffenartig miteinander verbunden, um den äußeren Umlaufgang zu bilden.
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Bei einem Ausführungsbeispiel sind die beiden gegenüberliegenden Umlaufrohre einstückig ausgebildet. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind die beiden gegenüberliegenden Umlaufrohre miteinander durch Verkleben verbunden.
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Bei einem Ausführungsbeispiel weist der Gleitblock ferner mindestens zwei selbstschmierende Elemente auf, welche jeweils in den Umlaufkanälen angeordnet sind, und die gegenüberliegenden beiden Umlaufrohre sind miteinander durch das selbstschmierende Element verbunden. Die gegenüberliegenden beiden Umlaufrohre sind in dem Gleitblockkörper durch Spritzgießen hergestellt, wobei sie mit dem selbstschmierenden Element und dem Gleitblockkörper einstückig ausgebildet sind. Die beiden Umlaufrohre sind an dem selbstschmierenden Element befestigt und damit verbunden, und alle zusammen bilden den äußeren Umlaufgang. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen zwei Enden des selbstschmierenden Elements Verjüngungen auf, welche jeweils durch die beiden gegenüberliegenden Umlaufrohre abgedeckt werden, und das selbstschmierende Element und die beiden gegenüberliegenden Umlaufrohre bilden den äußeren Umlaufgang.
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Bei einem Ausführungsbeispiel weist jedes der Umlaufelemente mindestens eine Umlaufkurvennut auf, wobei ein Ende der Umlaufkurvennut mit dem Umlaufrohr verbunden ist, und wobei die Umlaufkurvennut und die Umlaufführungsnut einen Umlaufkurvengang bilden, welcher mit dem inneren Umlaufgang und dem äußeren Umlaufgang verbunden ist. Jedes der beiden Enden jeder inneren Umlaufnut weist eine Vertiefung auf, das andere Ende der Umlaufkurvennut weist einen Vorsprung auf, und der Umlaufkurvengang ist mit dem inneren Umlaufgang durch die Verbindung zwischen der Vertiefung und dem Vorsprung verbunden. Vorzugsweise weist die Verbindung zwischen der Vertiefung und dem Vorsprung im Wesentlichen keine Querschnittsdifferenz auf.
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bei einem Ausführungsbeispiel ist die Innenseite des Gleitblocks mit mindestens zwei Kugelhaltern versehen, welche der Schienennut entsprechen und der Begrenzung der Bewegung der Kugeln relativ zu dem Gleitblockkörper dienen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel weist jede der Endkappen ferner mindestens zwei Kugelhalterteile auf, die einstückig mit der Endkappe ausgebildet sind, wobei die beiden gegenüberliegenden, zu dem Umlaufkanal parallelen Kugelhalterteile miteinander verbunden sind, um einen Kugelhalter zu bilden. Eines der beiden gegenüberliegenden Kugelhalterteile weist einen Vorsprung auf, während das andere Kugelhalterteil eine Vertiefung aufweist, und die Kugelhalterteile durch das Verbinden der Vertiefung und des Vorsprungs einen Kugelhalter bilden.
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Wie zuvor erwähnt, kann bei dem Linearbewegungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung das Umlaufelement den Umlaufkanal in der Funktion als Teil des äußeren Umlaufgangs ersetzen, so dass der Bearbeitungsfehler des Umlaufkanals kein Problem mehr darstellt und der Umlaufgang einen gleichmäßigen Durchmesser aufweisen kann. Da ferner das Herstellungsverfahren und die Verbindungen des Umlaufelements vorteilhaft für die Bildung der Umlaufwand ohne eine Querschnittsdifferenz sind, kann die Geräuschentwicklung während der Bewegung des Linearbewegungsmoduls verringert werden und die Bewegungsstabilität der Kugeln kann verbessert werden. Wenn die Positionierungsstruktur und/oder das selbstschmierende Element bei der Erfindung Anwendung finden, können ferner die Positionierungs- und Schmierungsfunktionen bereitgestellt werden. Da die beiden gegenüberliegenden Umlaufelemente und/oder die Endkappen mit den Kugelhaltern einstückig ausgebildet werden können, können ferner die Anzahl der Teile, die Kosten und die Bearbeitungsschritte sämtlich verringert werden, und daher kann die durch die mehreren Anordnungen verursachte Toleranz verringert werden.
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Im Vergleich mit dem Stand der Technik kann das erfindungsgemäße Linearbewegungsmodul aufgrund des strukturellen Designs die Nachteile wie die Verjüngung des Rohrdurchmessers oder die Rauheit der Gangoberfläche zu überwinden, welche für die Bewegung der Kugeln ungünstig sind, und daher kann die Geräuschentwicklung während der Bewegung verringert werden, während die Bewegungsstabilität erhöht werden kann. Durch das selbstschmierende Element, welches das Schmiermittel liefert, kann außerdem die Interferenz zwischen den Kugeln oder zwischen den Kugeln und dem Umlaufgang verringert werden. Wenn das Verfahren der einstückigen Ausbildung auf das erfindungsgemäße Linearbewegungsmodul Anwendung findet, kann die Anzahl der Teile verringert werden und die Teile in dem Gleitblock können zu einem einzigen Teil zusammengefasst werden. Der Umlaufgang kann daher eng mit dem Gleitblockkörper zusammenpassen, um eine größere Stützkraft zu erhalten, und somit können Umlaufvibrationen während der Bewegung der Kugeln vermieden werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ein umfassenderes Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der detaillierten Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, die lediglich zu Illustrationszwecken dienen und damit die vorliegende Erfindung nicht einschränken, und welche zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung eines herkömmlichen Linearbewegungsmoduls;
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2 eine schematische Darstellung eines Linearbewegungsmoduls nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 eine schematische Explosionsdarstellung des Linearbewegungsmoduls von 2;
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4 eine schematische Darstellung der beiden gegenüberliegenden Umlaufelemente von 3;
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5 eine schematische Darstellung der Verbindung des Gleitblockkörpers mit den Umlaufelementen von 3;
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6 eine schematische Darstellung der Kombination aus dem Gleitblockkörper und den Umlaufelementen von 3;
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7 eine schematische Darstellung der Endkappe in 3;
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8 eine schematische Darstellung der Verbindung des Gleitblockkörpers mit den Endkappen von 6;
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9 ist eine schematische Explosionsdarstellung eines Linearbewegungsmoduls nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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10 ist eine schematische Darstellung der beiden gegenüberliegenden Umlaufelemente und der selbstschmierenden Elemente von 9; und
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11 ist eine schematische Darstellung der Verbindung zwischen dem Gleitblockkörper und den Umlaufelementen von 9.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, welche auf die zugehörigen Zeichnungen Bezug nimmt, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.
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2 ist eine schematische Darstellung eines Linearbewegungsmoduls nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und 3 ist eine Explosionsdarstellung des Linearbewegungsmoduls von 2. Wie in den 2 und 3 dargestellt weist das Linearbewegungsmodul 2 eine lineare Schiene 21, einen Gleitblock 22 und mehrere Kugeln 23 auf. Die beiden Seiten der linearen Schiene 21 sind jeweils mit mindestens einer Schienennut 211 ausgebildet. Der Gleitblock 22 ist gleitend verschiebbar auf der linearen Schiene 21 angeordnet und weist einen Gleitblockkörper 221, mindestens vier Umlaufelemente 222 und zwei Endkappen 223 auf. Die Innenseite des Gleitblockkörpers 221 ist mit mindestens zwei inneren Umlaufnuten 224 versehen die innere Umlaufnut 224 und die Schienennut 211 bilden einen inneren Umlaufgang. Ferner sind die beiden Seiten des Gleitblockkörpers 221 mit mindestens einem Umlaufkanal 225 ausgebildet, welcher dem inneren Umlaufkanal entspricht und sich durch den Gleitblockkörper 221 hindurch erstreckt. Die Umlaufelemente 222 sind an beiden Seiten jeder der beiden Stirnflächen ES angeordnet. Jedes Umlaufelement 222 weist mindestens ein Umlaufrohr 226 auf, das in dem entsprechenden Umlaufkanal 225 angeordnet ist. Die beiden gegenüberliegenden Umlaufrohre 226 sind miteinander zur Bildung eines Umlaufgangs verbunden. Die Endkappen 223 sind jeweils an den beiden Stirnflächen ES des Gleitblockkörpers 221 angeordnet, und jede der Endkappen 223 ist mit mindestens zwei Umlaufführungsnuten 227 versehen. Die Umlaufführungsnut 227 ist mit dem inneren Umlaufgang und dem äußeren Umlaufgang verbunden. Während des Umlaufs bewegen sich die Kugeln 23 durch den inneren Umlaufgang, eine der Umlaufführungsnuten 227, den äußeren Umlaufgang und eine weitere Umlaufführungsnut 227.
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Bei dem Linearbewegungsmodul 2 gemäß der Erfindung kann jede der beiden Seiten der linearen Schiene 21 mit einer oder mehreren Schienennuten 211 versehen sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jede der beiden Seiten der linearen Schiene 21 beispielsweise mit zwei Schienennuten 211 versehen. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann jede der beiden Seiten der linearen Schiene 21 mit einer anderen Anzahl von Schienennuten 211 versehen sein.
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Wie in den 3 und 4 dargestellt ist die Innenseite des Gleitblockkörpers 221 mit mindestens zwei inneren Umlaufnuten 224 versehen, welche der Schienennut 211 entsprechen, und die innere Umlaufnut 224 und die Schienennut 221 bilden einen inneren Umlaufgang. Jede der beiden Seiten des Gleitblockkörpers 221 ist mit mindestens einem Umfangskanal 225 versehen, welcher dem inneren Umlaufgang entspricht und sich durch den Gleitblockkörper 221 erstreckt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Innenseite des Gleitblockkörpers 221 mit vier inneren Umlaufnuten 224 versehen, welche den vier Schienennuten 221 entsprechen und auf der linken bzw. der rechten Seite angeordnet sind. Diese vier inneren Umlaufnuten 224 und die vier Schienennuten 211 bilden insgesamt vier innere Umlaufgänge. Darüber hinaus sind die rechte und die linke Seite des Gleitblockkörpers 221 jeweils mit zwei Umlaufkanälen 225 versehen, welche sich durch den Gleitblockkörper 221 erstrecken, und die vier Umlaufkanäle 225 entsprechen jeweils den vier inneren Umlaufgängen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Gleitblockkörper 221 vorzugsweise ein Eisenteil, ein Stahlteil oder ein Metallteil, und die inneren Umlaufnuten 224 desselben werden durch Schleifbearbeitung gebildet, um die Querschnittsdifferenz und die thermische Verformung zu reduzieren. Der Umlaufkanal 225 wird gebildet, indem beide Stirnseiten ES des Gleitblockkörpers 221 abwechselnd als Basisfläche angesehen werden, anschließend abwechselnd Bohrungen in beiden Stirnseiten ES vorgenommen werden, und schließlich eine Verbindung zwischen den durch das Bohren gebildeten Löchern in Längsrichtung des Gleitblockkörpers 221 hergestellt wird.
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Wie in 4 dargestellt bildet das Umlaufelement 222 einen Teil des Kugelumlaufgangs. Jedes der Umlaufelemente 222 weist ein Umlaufrohr 226 als die Schiene auf, durch welche sich die Kugeln 23 in dem Gleitblockkörper 221 bewegen. Wenn die beiden Umlaufelemente 222 zusammengesetzt sind, können die beiden Umlaufrohre 226 den Umlaufkanal 225 ersetzen und in direktem Kontakt mit den Kugeln 23 stehen, so dass die Rauheit und/oder eine thermische Verformung der Oberfläche des Umlaufkanals 225, welche durch das Bohren verursacht werden, kein Problem mehr darstellen, und auf diese Weise ein besserer Umlaufgang erreicht werden kann.
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Wie in den 4 und 5 dargestellt sind bei diesem Ausführungsbeispiel die vier Umlaufelemente 222 jeweils auf der rechten und der linken Seite der vorderen und hinteren Stirnseite ES des Gleitblockkörpers 221 ausgebildet. Darüber hinaus weist jedes der Umlaufelemente 222 zwei Umlaufrohre 226 auf, welche in den entsprechenden Umlaufelementen 225 angeordnet sind.
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Wie in den 4 und 5 dargestellt können bei diesem Ausführungsbeispiel zwei einander in Längsrichtung des Gleitblockkörpers 221 gegenüberliegende Umlaufrohre 226 in dem Umlaufkanal 225 miteinander verbunden werden, um einen äußeren Umlaufgang zu bilden. Die beiden gegenüberliegenden Umlaufrohre 226 weisen Verjüngungen T1 bzw. T2 an der Verbindung auf, und die Verjüngungen T1 bzw. T2 entsprechen einander. Im Einzelnen gehört die Verjüngung T1 zu dem Umlaufrohr 226, welches an der Verbindung den verhältnismäßig kleineren Außendurchmesser RD aufweist, und der Außendurchmesser RD verringert sich zunehmend in der Öffnungsrichtung des Umlaufrohrs 226, so dass die Rohraußenwand an der Verbindung verjüngt ist (wie die Verjüngung T1 in 4). Das andere Umlaufrohr 226 hat einen größeren Innendurchmesser RI an der Verbindung, und der Innendurchmesser RI verringert sich allmählich in der zur Öffnung entgegengesetzten Richtung des Umlaufrohres 226, so dass die Rohrinnenwand an der Verbindung umgekehrt verjüngt ist (wie die Verjüngung T2 in 4). Dementsprechend können die Umlaufrohre 226 mittels der Verjüngungen T1 und T2 in der Art einer Muffe miteinander verbunden werden und sogar unter Verwendung von beispielsweise, jedoch nicht hierauf beschränkt, einer Paste oder eines Klebers haftend miteinander verbunden sein, um den äußeren Umlaufgang zu bilden. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und andere Strukturen oder Techniken, welche der Verbindung der gegenüberliegenden Umlaufelemente 222 dienen, können verwendet werden.
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Wie in 4 dargestellt weist bei diesem Ausführungsbeispiel jedes der Umlaufelemente 222 mindestens eine Umlaufkurvennut 238 auf. Ein Ende der Umlaufkurvennut 228 ist mit dem Umlaufrohr 226 verbunden. Wenn die Endkappe 223 an der Stirnfläche ES des Gleitblockkörpers 221 angebracht ist, bilden die Umlaufkurvennut 228 und die Umlaufführungsnut 227 einen Umlaufkurvengang. Der Umlaufkurvengang ist im Wesentlichen ein gebogenes Rohr in Form eines ”U” oder eines Hufs, und die beiden Enden des Umlaufkurvengangs sind mit dem inneren Umlaufgang bzw. dem äußeren Umlaufgang verbunden, um die Bewegungsrichtung der Kugeln 23 reibungslos zu ändern.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Umlaufrohr 226 und der Umlaufkurvennut um ein einziges Teil, das durch Spritzgießen gebildet ist, und das Material desselben ist Kunststoff oder Harzmaterial. Bei anderen Ausführungsbeispielen können das Umlaufrohr 226 und die Umlaufkurvennut 228 einzeln hergestellt und anschließend miteinander verbunden werden. Das Umlaufrohr 226 und/oder die Umlaufkurvennut 228 können auch aus anderen Materialien und nach anderen Verfahren, wie aus einem Metallmaterial und durch Schleifbearbeitung hergestellt werden. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Um die Fähigkeit zum Führen der Kugeln 23 zu verbessern, können bei anderen Ausführungsbeispielen ferner die Umlaufführungsnut 227 und/oder die Umlaufkurvennut 228 mehrere (nicht dargestellte) Umlaufführungselemente aufweisen, welche in dem Umlaufelement 222 in geeigneten Winkeln angeordnet sind, um den Einfluss der Bewegungsrichtungsänderung auf die Kugeln 23 zu verringern.
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Wie in den 5 und 6 dargestellt kann jedes der Umlaufelemente 222 an der Stirnseite ES des Gleitblockkörpers 221 durch Befestigen, Eingreifen, Kleben, Verriegeln, Einbetten oder durch Kombinationen daraus, angebracht werden und die Verbindung zwischen diesen erfolgt von der Stirnseite ES zur Innenseite. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Verbindung zwischen dem Umlaufelement 222 und dem Gleitblockkörper 221 durch Eingriff erreicht.
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Im Einzelnen weist jedes der beiden Enden der inneren Umlaufnut 224 eine Vertiefung CC auf. Jedes der Umlaufelemente 222 weist einen Vorsprung CV auf, welcher der Vertiefung CC entspricht, und das Umlaufelement 222 ist an der Stirnseite ES des Gleitblockkörpers 221 durch die Verbindung zwischen dem Vorsprung CV und der Vertiefung CC angeordnet, wie in 6 dargestellt. Darüber hinaus können der Vorsprung CV und die Vertiefung CC eine Positionierungsfunktion bereitstellen, so dass die Montagegenauigkeit des Umlaufelements 222 und des Gleitblockkörpers 221 verbessert werden kann. Da das Umlaufelement 222 ferner durch Spritzgießen hergestellt ist, weist es eine glatte Oberfläche und keine Verformungen auf, so dass es eng anliegend in den Umlaufkanal 225 passt, welcher durch Schleifbearbeitung ausgebildet ist. Wie in den 5 und 7 dargestellt besteht daher bei diesem Ausführungsbeispiel keine Querschnittsdifferenz zwischen der Vertiefung CC und dem Vorsprung CV. Anders ausgedrückt: die Verbindung zwischen dem Gleitblockkörper 221 und dem Umlaufelement 222 kann im Wesentlichen ohne Querschnittsdifferenz perfekt erreicht werden, so dass die Bewegungsstabilität der Kugeln 23 verbessert und die Geräuschentwicklung verringert werden kann. Es sei darauf hingewiesen, dass die Form und die Größe der Vertiefung CC und des Vorsprungs CV nach den praktischen Erfordernissen angepasst werden können und die Bedingung ”im Wesentlichen keine Querschnittsdifferenz” sollte so verstanden werden, dass eine gewisse Toleranz, die durch die maschinelle Bearbeitung, die Montagegenauigkeit und andere externe Faktoren verursacht sind, zulässig ist.
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Das Umlaufrohr 226 kann auch mit dem Umlaufkanal 225 durch Kleben oder Haften verbunden werden, um die Verbindung zwischen dem Umlaufelement 222 und dem Gleitblockkörper 221 zu verstärken und die Instabilität der gesamten Struktur während der Bewegung der Kugeln 23 zu verringern.
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Es sei darauf hingewiesen, dass bei diesem Ausführungsbeispiel das Umlaufelement 222 und der Gleitblockkörper 221 einzeln ausgebildet sind und anschließend zusammengefügt werden, jedoch können sie bei anderen Ausführungsbeispielen auch zusammen durch Spritzgießen gebildet werden. Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Gleitblockkörper 221 in die Form eingesetzt und anschließend wird das Harz in die Form gegeben, so dass das entsprechende Umlaufelement 222 einstückig ausgebildet und mit dem Gleitblockkörper 221 verbunden werden kann. Daher können sowohl die Anzahl der Teile des Linearbewegungsmoduls 2, als auch die Montagezeit und die Kosten verringert werden.
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Wie in den 7 und 8 dargestellt können nach dem Vorsehen der Umlaufelemente 222 indem Gleitblockkörper 221 die Endkappen 223 an der vorderen und der hinteren Stirnseite ES des Gleitblockkörpers 221 durch Befestigen, Eingreifen, Kleben, Verriegeln, Einbetten oder durch Kombinationen daraus, angebracht werden, und daher können die Umlaufführungsnut 227 der Endkappe 223 und die Umlaufkurvennut 228 des Umlaufelements 222 den Umlaufkurvengang zum Führen der Kugeln 23 bilden. Ferner weisen bei diesem Ausführungsbeispiel sowohl der Gleitblockkörper 221, als auch die Endkappe 223 Schraubenlöcher H auf, so dass die Vorder- und die Rückseite des Gleitblockkörpers 221 mit den Endkappen 223 durch die Schraubenlöcher H verbunden werden können und die Umlaufelemente 222 dadurch fixiert werden. Dementsprechend ist die Verbindung zwischen den Umlaufelementen 222 und dem Gleitblockkörper 221 weiter stabilisiert und verstärkt.
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In Anbetracht der Form und der Struktur des Linearbewegungsmoduls 2 nach diesem Ausführungsbeispiel ist es für das Linearbewegungsmodul 2 vorteilhaft, mit drei Kugelhaltern zusammenzuwirken, welche jeweils an der Oberseite, der Mitte und der Unterseite des Gleitblockkörpers 221 angeordnet sind. Je nach der Position können die drei Kugelhalter als der obere Kugelhalter, der mittlere Kugelhalter und der untere Kugelhalter bezeichnet werden. Wie in 8 dargestellt kann bei diesem Ausführungsbeispiel jeder der Endkappen 223 ferner mindestens zwei Kugelhalterteile 229 und vorzugsweise vier Kugelhalterteile 229 aufweisen. Wenn die beiden Endkappen 223 mit dem Gleitblockkörper 221 verbunden werden, werden die beiden Kugelhalterteile 229, die zu dem Umlaufkanal 225 parallel und auf der gleichen Höhe sind (oder einander gegenüberliegen), miteinander verbunden, um einen sich durch den Gleitblockkörper 221 erstreckenden Kugelhalter zu bilden. Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Endkappe 223 und deren Kugelhalterteile 229 ein einziges Teil sein, das durch Spritzgießen hergestellt ist, oder es kann sich um unterschiedliche Teile handeln, die einzeln gebildet und anschließend zusammengesetzt werden.
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Ferner weist einer der beiden Kugelhalterteile, die einander auf der gleichen Höhe entsprechen, einen Vorsprung PJ auf, und der andere Kugelhalterteil weist eine Vertiefung RC auf, und die Teile können durch die Verbindung zwischen dem Vorsprung PJ und der Vertiefung RC miteinander verbunden werden.
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Wie in 8 dargestellt ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Innenseite des Gleitblockkörpers 221 mit zwei Kugelhaltern B ausgebildet, welche den Schienennuten 211 entsprechen. Jeder der Kugelhalter B ist zwischen den beiden inneren Umlaufnuten 224 auf der selben Seite angeordnet und so verlängert, dass er die gleiche Länge aufweist wie der Gleitblockkörper 221.
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Ferner handelt es sich unter Berücksichtigung der Position der Kugelhalter bei den durch die Kugelhalterteile 229 der Endkappen 223 gebildeten Kugelhaltern um den oberen und den unteren Kugelhalter des Linearbewegungsmoduls 2, und der Kugelhalter B des Gleitblockkörpers 221 ist der mittlere Kugelhalter. Hinsichtlich der Funktionsweise sind der obere Kugelhalter und der mittlere Kugelhalter so angeordnet, dass sie den oberen inneren Umlaufgang begrenzen, und der mittlere Kugelhalter und der untere Kugelhalter sind derart angeordnet, dass sie den unteren inneren Umlaufgang begrenzen, und daher können die Kugeln gehalten werden, wen sich der Gleitblock 22 von der linearen Schiene 21 löst.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Linearbewegungsmodul kann somit durch das Anordnen der Umlaufelemente in den Umlaufkanälen der Durchmesser des Kugelumlaufgangs gleichmäßig gehalten werden, die Rauheit der Gangoberfläche kann verringert werden, und dadurch ist der Gang ohne Querschnittsdifferenzen ausgebildet, die Geräuschentwicklung während der Bewegung des Linearbewegungsmoduls wird verringert und die Stabilität der gesamten Struktur wird verbessert. Da die Umlaufelemente einstückig und mit dem Gleitblockkörper verbunden ausgebildet werden können, können ferner die Anzahl der Teile, die Montagezeit und die Kosten sämtlich verringert werden.
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Wie in 3 dargestellt weist bei diesem Ausführungsbeispiel der Gleitblock 22 ferner vier Staudichtungselemente DP1 und DP2 auf. Die beiden Staubdichtungselemente DP2 sind mit der Unterseite des Gleitblockkörpers 221 verbunden, und die beiden anderen Staubdichtungselemente DP1 sind zwischen der Oberseite der linearen Schiene 21 und dem oberen Kugelhalter angeordnet. Die Staubdichtungselemente DP1 und DP2 dienen dazu, das Eindringen von Staub oder externen Objekten in das Innere des Linearbewegungsmoduls 2 durch den Zwischenraum oder Spalt zwischen der linearen Schiene 21 und dem Gleitblockkörper 221 zu verhindern. Darüber hinaus kann der Gleitblock 22 nach diesem Ausführungsbeispiel wie in 3 dargestellt ferner ein Staubdichtungselement DP3 für die vordere Endkappe und ein Staubdichtungselement DP4 für die hintere Endkappe aufweisen, welche auf den von den Stirnseiten ES abgewandten Seiten der Endkappen 223 angeordnet sind, um das Eindringen externer Objekte in das Innere durch das vordere oder das hintere Ende des Gleitblocks 21 zu verhindern.
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Neben dem genannten Ausführungsbeispiel existieren einige Varianten des Linearbewegungsmoduls, bei welchen eine Veränderung des Umlaufelements und des Umlaufkanals im Vordergrund steht, wie im Folgenden dargestellt. Da jedoch andere Teile des Linearbewegungsmoduls durch Bezugnahme auf das vorstehende Ausführungsbeispiel verständlich sind, werden diese aus Gründen der Übersichtlichkeit vorliegend nicht erneut beschrieben.
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Wie in den 9 bis 11 dargestellt kann der Gleitblock 22' ferner mindestens zwei selbstschmierende Elemente SL aufweisen. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Gleitblock 22' vier selbstschmierende Elemente SL auf, jeweils entsprechend den vier Umlaufkanälen 255 angeordnet sind. Das selbstschmierende Element SL ist ein Teil des Umlaufgangs (wie in 11 dargestellt ist die Innenwand des selbstschmierenden Elements SL ein Teil der Innenwand des Kugelumlaufgangs) und weist ein Element auf, in dem ein Schmiermittel gehalten ist, so dass die Kugeln 23 geschmiert werden können, wenn sie das selbstschmierende Element SL durchlaufen, und der Zweck der Schmierung wird erreicht.
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Wie in den 10 und 11 dargestellt sind bei diesem Ausführungsbeispiel die beiden gegenüberliegenden Umlaufrohre 226' miteinander durch das selbstschmierende Element SL verbunden. Bei der Montage des Linearbewegungsmoduls 2' können die selbstschmierenden Elemente SL in den Umlaufkanälen 255 angeordnet sein, und anschließend werden die Umlaufelemente 222' auf den beiden Seiten jeder der Stirnseiten ES des Gleitblockkörpers 221 angeordnet, so dass die Umlaufrohre 226' sich mit den selbstschmierenden Elementen SL verbinden können. Die beiden Enden des selbstschmierenden Elements SL weisen eine Verjüngung T3 auf, welche mit den einander gegenüberliegenden beiden Umlaufrohren 226' zusammenpasst, welche eine entsprechende Verjüngung T4 aufweisen, wobei die Teile zusammen den äußeren Umlaufgang bilden. Die beiden Öffnungsenden des selbstschmierenden Elements SL weisen vorzugsweise eine trompetenartige Form mit einem Durchmesser auf, der geringfügig größer als der Innendurchmesser R1 des Umlaufrohres 226' ist, um die Stabilität der Eintrittszustands der Kugeln 23 zu verbessern. Ferner entspricht die Veränderung des Außendurchmessers Ro der Verjüngung T3 (d. h. der größte Außendurchmesser Ro minus des kleinsten Außendurchmessers Ro) vorzugsweise ungefähr dem 0- bis 0,15-fachen des Durchmessers einer Kugel 23, und die Länge der Verjüngung T3 beträgt vorzugsweise ungefähr das 0- bis 2-fache des Durchmessers einer Kugel 23.
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Das Material des selbstschmierenden Elements SL ist beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, Metall, Kunststoff oder Harzmaterial. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Material des selbstschmierenden Elements SL um Metall, damit dieses eine höhere Festigkeit aufweist und besser für den Fall geeignet ist, dass das Umlaufelement 222' in dem Gleitblockkörper 221 durch Spritzgießen hergestellt wird. In diesem Fall werden die metallischen selbstschmierenden Elemente SL und der Gleitblockkörper 221 in die Form eingesetzt, und anschließend wird der Spritzguss durchgeführt, so dass die Umlaufelemente 222', die selbstschmierenden Elemente SL und der Gleitblockkörper 221 zusammengefasst werden, und ferner werden die einander gegenüberliegenden beiden Umlaufrohre 226' befestigt und mit dem selbstschmierenden Element SL verbunden, um zusammen den äußeren Umlaufgang zu bilden. In diesem Fall weist die Verbindung zwischen dem Umlaufrohr 226' und dem selbstschmierenden Element SL im Wesentlichen keine Querschnittsdifferenz auf (beispielsweise ist die Querschnittsdifferenz geringer als das 0,1-fache des Durchmessers einer Kugel 23).
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Zusammenfassend kann bei dem erfindungsgemäßen Linearbewegungsmodul das Umlaufelement den Umlaufkanal ersetzen, um als Teil des äußeren Umlaufgangs zu wirken, so dass der Bearbeitungsfehler des Umlaufkanals nicht länger ein Problem darstellt und der Umlaufgang einen gleichmäßigen Durchmesser aufweisen kann. Da das Herstellungsverfahren und die Verbindungsverhältnisse des Umlaufelements für die Bildung einer Gangwand ohne Querschnittsdifferenzen vorteilhaft sind, kann ferner die Geräuschentwicklung während der Bewegung des Linearbewegungsmoduls reduziert und die Bewegungsstabilität der Kugeln verbessert werden. Wenn die Positionierungsstruktur und/oder das selbstschmierende Element bei der Erfindung Anwendung finden, können ferner die Positionierungs- und/oder Schmierungsfunktionen bereitgestellt werden. Da die beiden gegenüberliegenden Umlaufelemente und/oder die Endkappen mit den Kugelhaltern einstückig ausgebildet werden können, können die Anzahl der Teile, die Kosten und die Bearbeitungsschritte sämtlich verringert werden, und daher kann die durch die mehreren Anordnungen verursachte Toleranz vermieden werden.
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Im Vergleich mit dem Stand der Technik kann das erfindungsgemäße Linearbewegungsmodul aufgrund des Aufbaus die Nachteile wie die Verjüngung des Rohrdurchmessers oder die Rauheit der Gangoberfläche überwinden, welche für die Bewegung der Kugeln nachteilig sind, und daher kann die Geräuschentwicklung während der Bewegung verringert werden und die Bewegungsstabilität kann erhöht werden. Durch das selbstschmierende Element, welches das Schmiermittel liefert, kann die Reibung zwischen den Kugeln oder zwischen den Kugeln und dem Umlaufgang verringert werden. Wenn das Verfahren zur einstückigen Ausbildung auf das erfindungsgemäße Linearbewegungsmodul angewandt wird, ist es möglich, die Anzahl der Teile zu verringern und die Teile in dem Gleitblock zu einem einzigen Teil zusammenzufassen. Der Umlaufgang kann daher eng an dem Gleitblockkörper sitzen, um eine erhöhte Stützkraft zu bewirken, und somit können die Gangvibrationen während der Bewegung der Kugeln vermieden werden.
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Zwar wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben, jedoch soll diese Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinn verstanden werden. Verschiedene Modifizierungen der offenbarten Ausführungsbeispiele sowie alternative Ausführungsbeispiele sind für den Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich. Es ist daher beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche sämtliche Modifizierungen abdecken, welche in den Rahmen der Erfindung fallen.
