DE60007186T2 - Wälzkörperabstandshalter und diesen Wälzkörperabstandshalter benutzende Linearführungseinrichtung - Google Patents

Wälzkörperabstandshalter und diesen Wälzkörperabstandshalter benutzende Linearführungseinrichtung Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wälzelementhalte-Abstandsstück zum drehbaren und verschiebbaren Halten von Wälzelementen, die in einer geradlinig bewegbaren Vorrichtung verwendet werden, wie einer geradlinigen Wälzführungsvorrichtung, einer Kugelumlaufspindel und einer Kugelwelle (engl. ballspline), sowie eine geradlinig bewegbare Vorrichtung, welche das Wälzelementhalte-Abstandsstück verwendet.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Wie in 15 gezeigt, war ein Einzelelementhalter 2 zum einzelnen Halten einer Kugel 1 bereits als Wälzelementhalte-Abstandsstück für eine Haltekugel (entsprechend einem Wälzelement), die in einer geradlinig bewegbaren Vorrichtung verwendet wird, bekannt (vgl. beispielsweise japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 33774/1993). Die Kugel wird in drehbarer und verschiebbarer Weise in einem Aufnahmeloch 2a gehalten, das in dem Einzelelementhalter 2 gebildet ist, während der obere und der untere Abschnitt der Kugel 1 teilweise freigelegt sind. Der Einzelelementhalter ist in die geradlinig bewegbare Vorrichtung aufgenommen. Ein Passinsertabschnitt ist in dem Einzelelementhalter 2 konvex auf beiden Seiten der Kugel 1 gebildet und soll in einen in einem Schieberelement gebildeten Führungskanal eingefügt werden. Die Einzelelementhalter 2, die jeweils eine Kugel 1 aufnehmen, sind in einen Zirkulationspfad des Schieberelementes eingefügt. Die Einzelelementhalter 2 laufen in der mit A in der Zeichnung bezeichneten Richtung. Die gegenüberliegenden Enden des Einzelelementhalters 2, die mit den entsprechenden Enden benachbarter Einzelelementhalter 2 in Kontakt kommen, während die Einzelelementhalter 2 entlang des Zirkulationspfades laufen, sind derart ausgeformt, um eine kreisbogenartige Form 2c einzunehmen. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten benachbarter Kugeln 1 wird konstant aufrechterhalten. Da die Kugeln 1 in einem Zirkulationspfad angeordnet und gehalten sind, während sie durch die jeweiligen Einzelelementhalter 2 gehalten sind, wird verhindert, dass die Kugeln 1 während der Zirkulation aneinander reiben, wodurch die Erzeugung eines Stoßgeräusches oder eines Abriebes verhindert wird, die andernfalls durch Reibungswirkung verursacht würden.
  • Ein derartiger, bekannter Einzelelementhalter 2 ist geeignet, in dem Zirkulationspfad der geradlinigen Wälzführungsvorrichtung angeordnet und aufgenommen zu werden, sowie eine zweidimensionale Änderung zwischen einer geradlinigen Laufrichtung A und einer U-förmigen Laufrichtung B zu bewirken, wie in 15 gezeigt. Allerdings kann es einen Fall geben, in welchem eine Kugelumlaufspindel eine dreidimensionale Veränderung der Richtung und der Torsionsbewegung in Bezug auf eine Laufrichtung sowie eine zweidimensionale Veränderung der Richtung erfordert. Der Einzelelementhalter 2 kann derart komplizierte Bewegungen nur schwierig ausführen. Ferner ist der Umfang der Kugel 1 außer dem oberen und dem unteren Abschnitt davon mit dem Einzelelementhalter 2 bedeckt. Ein Schmiermittel kann nur schwierig in den Raum zwischen dem Einzelelementhalter 2 und der Kugel 1 eindringen, wodurch die Kugel 1 unzureichend geschmiert wird. Da ferner ein Einzelelementhalter 2 zum Halten einer einzelnen Kugel 1 verwendet wird, muss der Raum für die kreisbogenförmigen Abschnitte 2c benachbarter Einzelelementhalter 2 zwischen den benachbarten Kugeln 1 sichergestellt werden. Aus diesem Grunde nehmen die Einzelelementhalter 2 Raum in dem Zirkulationspfad ein, wodurch eine Begrenzung hinsichtlich der Anzahl der in dem Zirkulationspfad einzufügenden Kugeln 1 gegeben wird. Daher kann die geradlinige Wälzführungsvorrichtung nicht eine große Lasttragkapazität einnehmen. Der Abschnitt des Einzelelementhalters 2, der mit dem entsprechenden Abschnitt des benachbarten Einzelelementhalters 2 in Kontakt kommt, nimmt eine kreisbogenartige, hervorstehende Form 2c ein, und somit kommen die benachbarten Einzelelementhalter 2 im wesentlichen in Linienkontakt miteinander, wodurch der Kontaktdruck erhöht wird. Dementsprechend gibt es einen Fall, in welchem die Einzelelementhalter 2 wiederholt im Zuge des Zirkulationsvorganges aneinander stoßen, wodurch ein Stoßgeräusch verursacht wird. Ferner besitzt der Einzelelementhalter 2 die konvex ausgeformten Passinsertabschnitte 2b und besitzt folglich eine ungleichmäßige Dicke in Bezug auf die Zirkulationsrichtung des Einzelelementhalters 2 (d. h. der Richtung A). Daher können die Einzelelementhalter 2 während eines Zirkulationsvorganges eine Neigung verursachen.
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Dementsprechend zielt die vorliegende Erfindung auf das Bereitstellen eines Wälzelementhalte-Abstandsstücks, das einen sanften Zirkulationsvorgang selbst in dem Fall eines komplizierten Bewegungsmodus, wie demjenigen, der in einem Pfad mit einer dreidimensionalen Richtungsänderung ausgeführt wird, bereitstellt, und der die Lasttragkapazität einer geradlinig bewegbaren Vorrichtung durch Erhöhen der Anzahl von in einen Zirkulationspfad eingefügten Wälzelementen erhöhen kann.
  • Darüber hinaus zielt die vorliegende Erfindung auf das Bereitstellen einer geradlinig bewegbaren Vorrichtung, die mit dem Wälzelementhalte-Abstandsstück ausgestattet ist.
  • Um die obigen Aufgaben zu lösen wird gemäß einer ersten Zielrichtung der Erfindung ein Wälzelementhalte-Abstandsstück bereitgestellt, umfassend:
    einen dicken Halteabschnitt, der kugelförmige Vertiefungen besitzt, die auf beiden Seiten davon gebildet sind, wobei die dicken Halteabschnitte dazu ausgelegt sind, zwischen Wälzelementen derart eingelegt zu werden, dass die kugelförmigen Vertiefungen zu der gekrümmten Oberfläche der Wälzelemente passen; und
    dünne, gebogene Abschnitte zum Verbinden nur eines Paares dicker Halteabschnitte, in welches das Wälzelement eingelegt werden soll.
  • In der ersten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird der dünne, gebogene Abschnitt in einem gekrümmten Abschnitt eines Wälzelementszirkulationspfades ausgelenkt oder verdreht. Ferner führen die Wälzelementabstands-Haltestücke, die mit einem einzelnen Wälzelement dazwischen eingelegt benachbart zueinander sind, gegenseitig eine Schwenkbewegung um das Wälzelement aus, wodurch eine sanfte Zirkulation der Wälzelemente ermöglicht wird. Zwischen dem Wälzelement und den dicken Halteabschnitten entsteht als Ergebnis des Verbiegens des dünnen, gebogenen Abschnitts ein Spalt. Schmiermittel tritt in den Spalt ein, um hierdurch die Wälzelemente ausreichend zu schmieren. Solange ein Wälzelementhalte-Abstandsstück zwischen allen Wälzelementen platziert ist, werden alle Wälzelemente gleichmäßig durch die Wälzelementhalte-Abstandsstücke gehalten. Dementsprechend kann die Anzahl von Wälzelementhalte-Abstandsstücken auf die halbe Anzahl der Wälzelemente vermindert werden.
  • Genauer gesagt wird die Anzahl der in den Wälzelementzirkulationspfad einzufügenden Wälzelementhalte-Abstandsstücke vermindert und die Anzahl von Wälzelementen kann entsprechend erhöht werden. Als Ergebnis hieraus kann die Lasttragkapazität einer geradlinig bewegbaren Vorrichtung, welche die Wälzelementhalte-Abstandsstücke einsetzt, erhöht werden. Ferner halten die dicken Halteabschnitte des Wälzelementhalte-Abstandsstücks die Wälzelemente mittels der kugelförmigen Vertiefungen, und somit kann ein sich zwischen dem Wälzelementhalte-Abstandsstück und dem Wälzelement entwickelnder Kontaktdruck reduziert werden. Dementsprechend kann die Erzeugung eines Stoßgeräusches, das während der Zirkulation der Wälzelemente entstehen würde, verhindert werden, wodurch eine sanfte Zirkulation der Wälzelemente ermöglicht wird. Der die dicken Halteabschnitte verbindende dünne, gebogene Abschnitt besitzt eine Streifenform und eine gleichmäßige Dicke in der Laufrichtung des Wälzelementhalte-Abstandsstücks. Solange die Breite einer in dem Schieberelement zum Zwecke des Führens des dünnen gebogenen Abschnitts gebildete Führungsnut etwas größer eingestellt ist als die Dicke des dünnen gebogenen Abschnitts, wird das Wälzelementhalte-Abstandsstück stabil ohne Entstehung eines Neigungsproblems geführt, wodurch eine sanfte Zirkulation der Wälzelemente sichergestellt wird.
  • Der dünne gebogene Abschnitt ist bevorzugt auf beiden Seiten des Wälzelements vorgesehen.
  • Mittels eines derartigen Aufbaus der vorliegenden Erfindung hält der auf beiden Seiten des Wälzelements vorgesehene dünne, gebogene Abschnitt stabil das Wälzelement, wodurch die Lebensdauer des Wälzelementhalte-Abstandsstücks verlängert wird.
  • Der dünne, gebogene Abschnitt ist bevorzugt nur auf einer Seite des Wälzelements vorgesehen.
  • Mittels eines derartigen Aufbaus der vorliegenden Erfindung, kann selbst wenn die Wälzelemente durch einen verschlungenen Zirkulationspfad zirkuliert werden, der dünne, gebogene Abschnitt frei derart ausgelenkt werden, um sich dem verschlungenen Pfad anzupassen. Daher können die Wälzelemente sanft in dem Zirkulationspfad zirkuliert werden.
  • Ferner wird gemäß einer zweiten Zielrichtung der Erfindung eine geradlinig bewegbare Vorrichtung bereitgestellt, umfassend:
    eine Spurwelle, die Wälzelementlaufflächen besitzt;
    ein Schieberelement, das Lastlaufflächen entsprechend den Wälzelementlaufflächen besitzt und an der Spurwelle derart angebracht ist, um frei eine Bewegung in Bezug zu dieser auszuführen;
    eine Mehrzahl von Wälzelementen, die in einem Wälzelement-Laufzirkulationspfad angeordnet und aufgenommen sind und in Verknüpfung mit der Bewegung des Schieberelements in Bezug auf Spurwelle zirkuliert werden; und
    eine Mehrzahl von Wälzelementhalte-Abstandsstücken, von denen jedes in Drehrichtung jeweils die Wälzelemente hält;
    wobei das Wälzelementhalte-Abstandsstück einen dicken Halteabschnitt aufweist, der kugelförmige Vertiefungen besitzt, die auf beiden Seiten davon gebildet sind, wobei die dicken Halteabschnitte dazu ausgelegt sind, zwischen Wälzelementen derart eingelegt zu sein, dass die kugelförmigen Vertiefungen zu der gekrümmten Oberfläche der Wälzelemente passen; und dünne gebogene Abschnitte zum Verbinden nur eine Paares dicker Halteabschnitte, in welches das Wälzelement eingelegt werden soll.
  • Wie oben erwähnt werden bei der vorliegenden Erfindung, solange ein Wälzelementhalte-Abstandsstück zwischen den jeweiligen Wälzelementen eingelegt ist, alle Wälzelemente gleichmäßig durch die Wälzelementhalte-Abstandsstücke gehalten. Dementsprechend kann die Anzahl von Wälzelementhalte-Abstandsstücken auf die Hälfte der Anzahl von Wälzelementen vermindert werden. Genauer gesagt wird die Anzahl von in den Wälzelementzirkulationspfad einzufügenden Wälzelementhalte-Abstandsstücken vermindert, und die Anzahl von Wälzelementen kann entsprechend erhöht werden. Als Ergebnis hieraus kann die Lasttragkapazität der geradlinig bewegbaren Vorrichtung, welche die Wälzelementhalte-Abstandsstücke einsetzt, erhöht werden. Ferner wird insbesondere in einem verschlungenen Abschnitt des Wälzelementzirkulationspfades der dünne gebogene Abschnitt ausgelenkt, wodurch eine sanfte Zirkulation der Wälzelemente erzeugt wird. Zwischen dem Wälzelement und den dicken Halteabschnitten entsteht infolge des Biegens des dünnen, gebogenen Abschnitts ein Spalt. Schmiermittel tritt in den Spalt ein, um die Wälzelemente ausreichend zu schmieren.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Perspektivansicht, die eine geradlinige Wälzführungsvorrichtung mit einem Kugelhalte-Abstandsstück gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2A bis 2C zeigen einen Kugelhalte-Abstandshalter gemäß der ersten Ausführungsform, wobei 2A eine den Kugelhalte-Abstandshalter zeigende Perspektivansicht ist, 2B eine diesen zeigende Seiteansicht ist und 2C eine diesen zeigende Draufsicht ist;
  • 3A bis 3C zeigen die geradlinige Wälzführungsvorrichtung, wobei 3A eine in der Richtung senkrecht zu der Axialrichtung einer Schiene geführte Querschnittsansicht ist, und 3B und 3C vergrößerte Ansichten sind, die einen Lastlaufpfad zeigen;
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, die in der Axialrichtung der Schiene geführt ist und die Zirkulation von Kugeln innerhalb eines Kugelzirkulationspfades zeigt;
  • 5A und 5B zeigen ein Kugelhalte-Abstandsstück gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 5A eine das Kugelhalte-Abstandsstück zeigende Perspektivansicht und 5B eine dieses zeigende Draufsicht ist;
  • 6A bis 6C zeigen eine geradlinige Wälzführungsvorrichtung mit dem Kugelhalte-Abstandsstück gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei 6A eine in der Richtung senkrecht zu der Axialrichtung der Schiene geführte Querschnittsansicht ist, und 6B und 6C vergrößerte Ansichten sind, die einen Lastlaufkanal zeigen;
  • 7 ist eine Perspektivansicht, die eine Kugelumlaufspindel mit dem Kugelhalte-Abstandsstück gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
  • 8 ist eine Perspektivansicht, die ein Rückführrohr zeigt, das in der in 7 gezeigten Kugelumlaufspindel vorgesehen ist;
  • 9 ist eine Seitenansicht, die ein Rückführrohr, eine Kugelumlaufspindel und Kugeln zeigt, die den Hauptelementen der in 7 gezeigten Kugelumlaufspindel entsprechen;
  • 10 ist ein Betriebsdiagramm, das ein Anheben einer Kugel in dem in 8 gezeigten Rückführrohr zeigt;
  • 11A und 11B zeigen die Bewegung des Kugelhalte-Abstandsstücks, wenn das Kugelhalte-Abstandsstück die Richtung ändert, wobei 11A eine Perspektivansicht ist, die einen ausgelenkten Zustand des dünnen gebogenen Abschnitts zeigt, und 11B eine Perspektivansicht ist, die eine gegenseitige Schwenkbewegung zeigt, die zwischen den Kugelhalte-Abstandsstücken entsteht;
  • 12 ist eine Perspektivansicht mit einer teilweisen Querschnittsansicht einer Kugelumlaufspindel vom Deflektortyp (Auslenkertyp), auf welche das Kugelhalte-Abstandsstück der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
  • 13 ist eine Querschnittsansicht, die den Hauptabschnitt der in 12 gezeigten Kugelumlaufspindel zeigt und in der Richtung senkrecht zu der Axialrichtung der Kugelumlaufspindel geführt ist;
  • 14 ist eine Veranschaulichung der Kugelumlaufspindel betrachtet in der in 13 gezeigten Richtung G-G; und
  • 15 ist eine Perspektivansicht, die einen Einzelhalter zeigt, der als bekanntes Wälzelementhalte-Abstandsstück dient.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nun wird eine ausführlichere Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gegeben.
  • 1 zeigt eine geradlinige Wälzführungsvorrichtung 5 mit einem Kugelhalte-Abstandsstück als Wälzelementhalte-Abstandsstück gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die geradlinige Wälzelementführungsvorrichtung 5 führt ein bewegbares Element, wie einen Tisch, auf einem stationären Abschnitt, wie einem Bett oder einem Sattel. Die geradlinige Wälzführungsvorrichtung 5 ist an dem stationären Abschnitt platziert und umfasst eine Führungsschiene 8 (die als "Spurspindel" dient); einen bewegbaren Block (Schieberelement) 6; und eine Mehrzahl von Kugeln 7. Kugellaufnuten 8a, die jeweils als Kugelwälzfläche dienen, sind in der Führungsschiene 8 in der Längsrichtung davon ausgeformt. Ein Kugelzirkulationspfad (d. h. ein Wälzelementszirkulationspfad) mit Wälzlaufnuten 6a, die als Lastwälzflächen dienen und den jeweiligen Kugellaufnuten 8a der Führungsschiene 8 entsprechen, ist in dem bewegbaren Block 6 ausgeformt. Der bewegbare Block 6 ist ebenso an der Führungsschiene 8 derart angebracht, um eine Relativbewegung in Bezug auf die Führungsschiene 8 zu veranlassen. Die Kugeln 7 dienen als Wälzelemente, die in dem Kugelzirkulationspfad anzuordnen und aufzunehmen sind, und die in Verknüpfung mit der Bewegung des bewegbaren Blocks in Bezug auf die Schiene 8 zirkuliert werden. In Verknüpfung mit einer infiniten Zirkulation der Kugeln 7 wird der ein bewegbares Element tragende, bewegbare Block 6 linear entlang der Führungsschiene 8 bewegt.
  • 2A bis 2C zeigen ein Kugelhalte-Abstandsstück 9, das als Wälzelementhalte-Abstandsstück dient, welches in die geradlinige Wälzführungsvorrichtung 5 einzubauen ist. Die Kugelhalte-Abstandsstücke 9 sind derart platziert, dass zwischen den jeweiligen Kugeln 7 ein einzelner Kugelhalte-Abstandsstück 9 vorgesehen ist und jeweils in drehbarer und verschiebbarer Weise die Mehrzahl von Kugeln 7 hält, die zwischen dem bewegbaren Block 6 und der Führungsschiene 8 rotieren. Jedes der Kugelhalte-Abstandsstücke 9 besitzt dicke Halteabschnitte 10a und 10b, die zwischen den Kugeln 7 zu platzieren sind, welche in einer Reihe angeordnet sind. Die dicken Halteabschnitte 10a und 10b sind derart ausgeformt, um eine im wesentlichen zylindrische Form anzunehmen. Darüber hinaus sind der Außendurchmesser des dicken Halteabschnitts 10a und der Außendurchmesser des dicken Halteabschnitts 10b kleiner eingestellt als der Durchmesser der Kugel 7. Eine kugelförmige Vertiefung 10 ist auf jeder Seite des dicken Halteabschnitts 10a derart ausgeformt, um der Kugel 7 hinsichtlich der Axialrichtung davon zu entsprechen. In ähnlicher Weise ist eine kugelförmige Vertiefung 11 auf jeder Seite des dicken Halteabschnitts 10b derart ausgeformt, um der Kugel 7 hinsichtlich der Axialrichtung davon zu entsprechen. Die kugelförmige Vertiefung 11 ist als Vertiefung mit gekrümmter Oberfläche ausgeformt, deren Krümmungsradius im wesentlichen identisch zu dem Radius der Kugel 7 ist. Wenn das Kugelhalte-Abstandsstück 9 zwischen den Kugeln 7 platziert ist, sind die Achse des dicken Halteabschnitts 10a und die Achse des dicken Halteabschnitts 10b in eine Linie mit einer Erweiterung einer gedachten Linie gebracht, welche die Mittelpunkte der Kugeln 7 verbindet. Wie in 2B gezeigt, sind die Axialbreite des dicken Halteabschnitts 10a und die Axialbreite des dicken Halteabschnitts 10b auf einen kleinen Wert eingestellt, der mit B bezeichnet ist, wodurch der Abstand zwischen den Kugeln 7 verkürzt wird. Ein Ölreservoirloch kann in dem Mittelpunkt der kugelförmigen Vertiefung 11 als Schmierhalteabschnitt ausgeformt sein, der die dicken Halteabschnitte 10a und 10b in der Axialrichtung durchringt.
  • Ein Paar dicker Haltabschnitte, das die dicken Haltabschnitte 10a und 10b aufweist und derart angeordnet ist, um die Kugel 7 sandwichartig dazwischen aufzunehmen, ist durch Verbinden der dicken Halteabschnitte 10a und 10b mittels streifenförmiger, dünner, gebogener Abschnitte 12 gebildet. Der dünne gebogene Abschnitt 12 besitzt eine gleichmäßige Dicke und verbindet eine Seitenfläche des dicken Halteabschnitts 10a und die entsprechende Seitenfläche des dicken Halteabschnitts 10b, während er sich entlang der dazwischen eingelegten Kugel 7 erstreckt. Der Abschnitt des dünnen gebogenen Abschnitts 12, der der Kugel 7 zugewandt ist, ist mit einem vertieften Abschnitt 12a ausgeformt, dessen Krümmungsradius im wesentlichen gleich dem Radius der Kugel 7 ist. Ecken, die an den gegenüberliegenden Längsenden des dünnen gebogenen Abschnitts 12 ausgeformt sind, sind mit abgerundeten Ecken 12b gebildet (siehe 2C). Die dünnen gebogenen Abschnitte 12 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Kugel 7 derart platziert, um eine einzelne Ebene zu bilden. Die dicken Haltabschnitte 10a und 10b und der dünne gebogene Abschnitt 12 sind integral aus Kunstharz oder einem ähnlichen Material mittels Spritzgießens ausgeformt.
  • Wie in 1 und 3 gezeigt, besitzt die Führungsschiene 8 eine längliche Form und eine im wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Wie oben erwähnt ist die Kugellaufnut 8a, die als Pfad dient, entlang dessen die Kugeln 7 wälzen, auf beiden Längsseiten der Führungsschiene 8 derart ausgeformt, um sich über die gesamte Länge der Führungsschiene 8 zu erstrecken. Obwohl die veranschaulichte Führungsschiene 8 eine lineare Geometrie besitzt, sind zwei Kugellaufnuten 8a auf beiden Seiten der Führungsschiene 8 ausgeformt (d. h. es sind insgesamt vier Kugellaufnuten 8a ausgeformt), wobei jedoch die Anzahl von Kugellaufnuten verschiedentlich entsprechend dem Zweck der geradlinigen Wälzführungsvorrichtung 5 verändert werden kann.
  • Der bewegbare Block 6 ist im wesentlichen durch Verbinden einer bewegbaren Haupteinheit 13 mit einem Paar von Seitenabdeckungen 14, die an gegenüberliegenden Enden davon vorgesehen sind, mittels von Schrauben aufgebaut. Vier Lastlaufnuten 6a sind in der bewegbaren Haupteinheit 13 derart ausgeformt, um in den jeweiligen Kugellaufnuten 8a zu entsprechen. Vier Lastlaufkanäle C sind zwischen der Führungsschiene 8 und dem bewegbaren Block 6 durch die Kombination der Lastlaufnuten 6a und der Kugellaufnuten 8a gebildet. Vier Rückführkanäle D, die sich parallel zu den Lastlaufkanälen C erstrecken, und Richtungsänderungskanäle zum Verbinden der Rückführkanäle D mit den Lastlaufkanälen C sind in dem bewegbaren Block 6 gebildet. Durch Kombination des Lastlaufkanals C, des Rückführkanals D und des Richtungsänderungskanals, welcher den Lastlaufkanal C und den Rückführkanal D verbindet, wird ein einziger Kugelzirkulationspfad gebildet.
  • Wie in 3 gezeigt, umfasst die bewegbaren Haupteinheit 13 einen Haupteinheitsblock 16 und gegossene Körper 17a und 17b. Der Haupteinheitsblock 16 ist ein hochsteifer, struktureller Körper, der aus Stahl oder einem ähnlichen Material derart ausgeformt ist, um in der Lage zu sein, die auf den bewegbaren Block 6 aufgebrachte Last zu tragen. In der oberen Fläche des Hauptkörperblocks 16 sind Schraubenlöcher zum Befestigen eines Gegenstandes ausgeformt, der durch die geradlinige Wälzführungsvorrichtung 5 geführt werden soll. Die gegossenen Körper 7a und 7b sind integral mit dem Haupteinheitsblock 16 durch Einspritzen einer Harzschmelze in eine Form, in welche der Haupteinheitsblock 16 platziert ist, gegossen; das heißt, mittels einer sogenannten Insertgießtechnik. Die gegossenen Körper 17a und 17b können mittels Druckgießen ausgeformt werden, wenn ein Metall wie Aluminium anstelle Harz verwendet wird. Ferner kann die bewegbare Haupteinheit 13 nicht nur mittels Insertgießens sondern auch mittels Zusammenbaus des Haupteinheitsblocks 16 und der gegossenen Körper 17a und 17b, welche dann separat ausgeformt werden, zusammengesetzt werden. Alternativ können der Haupteinheitsblock 16 und die gegossenen Körper 17a und 17b integral miteinander mittels Metallspritzgießens (metal injection molding – MIM) ausgeformt werden.
  • Wie in 3 und 4 gezeigt, sind die oben genannten Lastlaufnuten 6a in dem Haupteinheitsblock 6 ausgeformt, und die Rückführkanäle D sind in dem gegossenen Körper 17a ausgeformt. Vier sich parallel zu den Lastlaufkanälen 6a erstreckende Durchgangslöcher sind in dem Haupteinheitsblock 16 gebildet. Schlauchartige Abschnitte des gegossenen Körpers 17a sind integral mit den Durchgangslöchern ausgeformt. Der Rückführkanal D zum Rückführen der Kugeln 17 und eine Führungsnut 18 zum Führen der dünnen gebogenen Abschnitte 12 sind in dem schlauchartigen Abschnitt des gegossenen Körpers 17a gebildet. Ein paar von Kugelhalteabschnitten 19 ist in jedem der Bereiche des gegossenen Körpers 17b gebildet, welche den Lastlaufkanälen C gegenüberliegen, so dass der Lastlaufkanal 6a zwischen dem Paar von Kugelhalteabschnitten 19 eingelegt ist. Wenn der bewegbare Block 6 von der Führungsschiene 8 entnommen wird, verhindert das Paar von Kugelhalteabschnitten 19 ein Entfernen der Kugeln 7 von den Lastlaufkanälen C. Die dünnen gebogenen Abschnitte 12 werden durch den zwischen dem Paar von Kugelhalteabschnitten 19 und dem Haupteinheitsblock 16 definierten Raum (siehe 3B und 3C) geführt.
  • In dem durch den Lastlaufkanal C, den Richtungsänderungskanal E und den Rückführkanal D gebildeten Kugelzirkulationspfad wird die Breite der Führungsnut 18 zum Führen des dünnen gebogenen Abschnitts 12 bei einer konstanten Breite aufrechterhalten, die etwas größer ist als die Dicke des dünnen gebogenen Abschnitts 12. Das horizontale Zentrum der Führungsnut 18 ist von dem horizontalen Zentrum des Pfades, entlang dessen die Kugeln 7 laufen, nur um X zu dem Haupteinheitsblock 16 hin verschoben. Als Ergebnis hieraus kann der Krümmungsradius des Richtungsänderungsabschnitts des Kugelzirkulationspfades klein ausgeführt werden, wodurch die geradlinige Wälzführungsvorrichtung 5 kompakt gemacht wird.
  • Wie in 4 gezeigt, umfasst jeder der gegossenen Körper 17a bogenförmige Innenradiusabschnitt 17c, die von den gegenüberliegenden Enden des Haupteinheitsblocks 16 hervorstehen. In jeder der Seitenabdeckungen 14 sind Außenradiusabschnitte 14a ausgeformt, die jeweils zusammen mit den Innenradiusabschnitten 17c, die in dem entsprechenden gegossenen Körper 17a ausgeformt sind, die Richtungsveränderungskanäle E bilden. Wenn die Seitenabdeckungen 14 an dem Haupteinheitsblock 16 angebracht werden, bilden der Aunenradiusführungsabschnitt 17c und der Außenradiusführungsabschnitt 14c in Kombination den Richtungsänderungskanal E. Ferner ist als Ergebnis der Kombination des Innenradiusführungsabschnitts 17c mit dem Außenradiusführungsabschnitt 14c die Führungsnut 8 zum Führen der dünnen gebogenen Abschnitte 12 ebenso in dem Richtungsänderungskanal E gebildet.
  • Die Kugel 7 wird in den zwischen den dicken Haltabschnitten 10a und 10b des Kugelhalte-Abstandsstücks 9 definierten Raum eingesetzt, wodurch eine Einheit U1 gebildet wird (siehe 2A und 4). Dabei wird die Kugel 7 in dem Kugelhalte-Abstandsstück derart gehalten, um frei drehbar zu sein. Die Einheiten U1 und die Kugeln 7 werden abwechselnd in den Kugelzirkulationspfad eingesetzt, während die dünnen gebogenen Abschnitte 12 des Kugelhalte-Abstandsstücks 9 in die Führungsnut 18 eingepasst werden. In Verknüpfung mit dem entlang der Führungsschiene 8 laufenden, bewegbaren Block 6 laufen die Kugeln 7 entlang des Lastlaufkanals C von einem Ende zu dem anderen Ende hiervon, während sie der durch den bewegbaren Block 6 aufgebrachten Last unterliegen. Anschließend treten die Kugeln 7 in einen der Richtungsänderungskanäle E ein und werden zu dem Rückführkanal E geführt. Die Kugeln 7 werden dann zu einem Ende des Lastlaufkanals C mittels des anderen Richtungsänderungskanals E zurückgeführt. Da der dünnen gebogene Abschnitt 12 des Kugelhalte-Abstandsstücks 9 entlang des Kugelzirkulationspfades entlang einer durch die Führungsnut 18 definierten Spur bewegt wird, werden die in den Kugelhalte-Abstandsstücken 9 gehaltenen Kugeln 7 in dem Kugelzirkulationspfad sauber zirkuliert, ohne eine Verschlingungswirkung mit sich zu bringen.
  • Wie oben erwähnt ist das Kugelhalte-Abstandsstück 9 zwischen den jeweils anderen Kugeln 7 platziert, und die Kugel 7 ist in dem Raum der dicken Halteabschnitte 10a und 10b gehalten, die ein Paar bilden. Die Kugel 7, die nicht in dem Kugelhalte-Abstandsstück 9 gehalten ist, ist zwischen dem benachbarten Kugelhalte-Abstandsstücken 9 gehalten, so dass eine Seite der Kugel 7 in Kontakt mit dem dicken Halteabschnitt 10a oder 10b eines benachbarten Kugelhalte-Abstandsstücks 9 und die andere derselben in Kontakt mit dem dicken Halteabschnitt eines anderen Kugelhalte-Abstandsstück 9 ist, welcher dem dicken Halteabschnitt 10a oder 10b des einen benachbarten Kugelhalte-Abstandsstücks 9 gegenüberliegt. Wie oben erwähnt sind, solange die Kugelhalte-Abstandsstücke 9 zwischen den jeweiligen Kugeln 7 platziert sind, alle Kugeln 7 gleichmäßig durch die Kugelhalte-Abstandsstücke 9 gehalten. Dementsprechend kann die Anzahl von Kugelhalte-Abstandsstücken 9 auf die Hälfte der Kugeln 7 vermindert werden. Genauer gesagt wird die Anzahl von in den Kugelzirkulationspfad einzufügenden Kugelhalte-Abstandsstücken 9 vermindert und die Anzahl von Kugeln 7 kann entsprechend erhöht werden. Dementsprechend kann die Lasttragkapazität der geradlinigen Wälzführungsvorrichtung 5 erhöht werden. Ferner ist die Kugel 7 zwischen der kugelförmigen Vertiefung 11, die in dem dicken Halteabschnitt 10a gebildet ist, und der kugelförmigen Vertiefung 11 des dicken Halteabschnitts 10b gehalten, wodurch der sich zwischen dem Kugelhalte-Abstandsstück 9 und der Kugel 7 entwickelnde Kontaktdruck vermindert wird. Als Ergebnis hieraus wird ein Stoßgeräusch vermindert, das während der Zirkulation der Kugeln 7 entstehen würde, wodurch die Kugeln 7 sanft zirkuliert werden.
  • Der dünne gebogene Abschnitt 12 ist derart eingestellt, um eine gleichmäßige Dicke in der Laufrichtung davon zu besitzen, und die Breite der Führungsnut 18 zum Führen des dünnen gebogenen Abschnitts 12 ist etwas größer eingestellt als die Dicke des dünnen gebogenen Abschnitts 12. Dementsprechend werden die Kugelhalte-Abstandsstücke 9 stabil ohne Auftreten von Neigung geführt. In dem Richtungsänderungsabschnitt E ist die Führungsnut 18 zum Führen des dünnen gebogenen Abschnitts 12 ebenso in die Form eines Kreisbogens parallel zu dem Richtungsänderungskanal E gekrümmt. Daher werden die dünnen gebogenen Abschnitte 12 ebenso auf einem gekrümmten Pfad entlang der Führungsnut 18 bewegt, und ein Spalt kann zwischen der Kugel 7 und den dicken Halteabschnitten 10a und 10b in dem Richtungsänderungskanal E gebildet werden. Schmiermittel tritt in den Spalt ein, wodurch die Kugeln 7 ausreichend geschmiert werden.
  • In der geradlinigen Wälzführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform verändern die Kugelhalte-Abstandsstücke 9 zweidimensional ihre Richtung während der Zirkulation der Kugeln 7. Genauer gesagt wird die Richtung der Kugelhalte-Abstandsstücke 9 mittels des Weges umfassend den geradlinigen Lastlaufkanal C, den U-förmigen Richtungsänderungskanal E, den geradlinigen Rückführkanal D und den U-förmigen Richtungsänderungskanal verändert. Wie anhand von 4 ersichtlich ist, wird da der dünne gebogene Abschnitte 12 des Kugelhalte-Abstandsstücks 9 frei gebogen wird, eine sanfte Zirkulation der Kugeln 7 sichergestellt.
  • Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform der bewegbare Block 6 eine lineare Bewegung in Bezug zu der Führungsschiene 8 ausführt, kann die vorliegende Erfindung ebenso zur Verwendung mit einer derart aufgebauten Führungsvorrichtung angewendet werden und geeignet sein, um eine gekrümmte Relativbewegung zu veranlassen.
  • 5 zeigt ein Kugelhalte-Abstandsstück 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kugelhalte-Abstandsstück 20 ist aus demselben Material wie das Kugelhalte-Abstandsstück 9 der ersten Ausführungsform gebildet. Selbst im Hinblick auf den Aufbau ist das Kugelhalte-Abstandsstück 20 zwischen den in einer Reihe ausgerichteten Kugeln 7 in derselben Weise wie das Kugelhalte-Abstandsstück 9 platziert. Ferner besitzt das Kugelhalte-Abstandsstück 20 dicke Halteabschnitte 22a und 22b, wie im Falle des Kugelhalte-Abstandsstücks 9. Die dicken Halteabschnitte 22a und 22b sind in einer im wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, und der Außendurchmesser der dicken Halteabschnitte 22a und 22b ist kleiner eingestellt als der Durchmesser der Kugel 7. Eine kugelförmige Vertiefung 23 ist derart ausgeformt, um der Kugel 7 auf beiden Seiten des dicken Halteabschnitts 22a in Bezug auf dessen Axialrichtung zu entsprechen. Die kugelförmige Vertiefung 23 ist derart ausgeformt, um der Kugel 7 auf beiden Seiten des dicken Halteabschnitts 22b in Bezug auf dessen Axialrichtung zu entsprechen. Die kugelförmige Vertiefung 22 besitzt einen Krümmungsradius im wesentlichen gleich dem Radius der Kugel 7. Die Dicke des dicken Halteabschnitts 22a und die Dicke des dicken Halteabschnitts 22b in Bezug auf die Axialrichtung hiervon sind auf einen geringen Wert eingestellt, wodurch der Abstand zwischen den Kugeln 7 verkürzt wird (siehe 5B). Die dicken Halteabschnitte 22a und 22b, die ein Paar darstellen, sind mittels eines streifenförmigen, dünnen gebogenen Abschnitts 21 verbunden. Im Vergleich zu dem Kugelhalte-Abstandsstück 9 der ersten Ausführungsform besitzt das Kugelhalte-Abstandsstück 20 der zweiten Ausführungsform einen einzelnen, dünnen gebogenen Abschnitt 21, der auf nur Seite der Kugel 7 vorgesehen ist. Der dünne gebogene Abschnitt 21 besitzt eine gleichmäßige Dicke und verbindet die Seitenfläche des dicken Halteabschnitts 22a und die Seitenfläche des dicken Halteabschnitts 22b. Eine Kerbe 21a, deren Krümmungsradius im wesentlichen gleich dem Radius der Kugel 7 ist, ist in einem Bereich des dünnen gebogenen Abschnitts 21 gebildet, der mit der Kugel 7 kollidieren könnte. Ferner ist jedes Längsende des dünnen gebogenen Abschnitts 21 durch eine runde Ecke 21b abgerundet.
  • Wie in 5 gezeigt, ist ein auskragender Abschnitt 22a1 in einem Bereich einer Seitenfläche des dicken Halteabschnitts 22a vorgesehen, welcher der Seitenfläche gegenüberliegt, an welcher das Ende des dünnen Halteabschnitts 21 angebracht ist, in Bezug auf den Durchmesser des dicken Halteabschnitts 22a. In ähnlicher Weise ist ein auskragender Abschnitt 22b1 in einem Bereich in der Seitenfläche des dicken Halteabschnitts 22b vorgesehen, welcher der Seitenfläche gegenüberliegt, an welcher das Ende des dünnen Haltabschnitts 21 angebracht ist, in Bezug auf den Durchmesser des dicken Halteabschnitts 22b. Die auskragenden Abschnitte 22a1 und 22b1 erstrecken sich nach außen. Ein derartiger Aufbau stellt das Halten der Kugel 7 selbst dann sicher, wenn nur ein einzelner, dünner gebogener Abschnitt 21 verwendet wird.
  • 6 zeigt eine geradlinige Wälzführungsvorrichtung 25 mit dem Kugelhalte-Abstandsstück 20 gemäß der zweiten Ausführungsform. Auch in der geradlinigen Wälzführungsvorrichtung 25 ist ein bewegbarer Block 26 auf eine Führungsschiene 27 mittels der Mehrzahl von Kugeln 7 gelagert. Insgesamt vier Kugellaufkanäle 27a, entlang derer die Kugeln 7 laufen werden, sind in der Führungsschiene 27 ausgeformt, um sich über die gesamte Länge davon zu erstrecken; genauer gesagt sind zwei Kugellaufkanäle 27a in der oberen Fläche der Führungsschiene 27 und ein Kugellaufkanal 27a auf jeder Seite derselben gebildet.
  • Vier Lastlaufkanäle 26a sind in dem bewegbaren Block 26 derart ausgeformt, um den jeweiligen Kugellaufkanälen 27a zu entsprechen. Die Lastlaufkanäle 26a und die Kugellaufkanäle 27a bilden in Kombination vier Lastlaufkanäle C zwischen dem bewegbaren Block 26 und der Führungsschiene 27. Ferner ist eine Führungsnut 28 zum Führen des dünnen gebogenen Abschnitts 21 in jedem der Lastlaufkanäle 26a gebildet (siehe 6B und 6C). Die Breite der Führungsnut 27 ist etwas größer eingestellt als die Dicke des dünnen gebogenen Abschnitts 21.
  • Vier Durchgangslöcher sind in dem bewegbaren Block 26 derart ausgeformt, um sich parallel zu den Lastlaufkanälen 26a zu erstrecken, und ein schlauchartiger Abschnitt aus einem gegossenen Körper ist integral mit jedem der Durchgangslöcher gebildet. Der Rückführkanal D zum Rückführen der Kugeln 7 und die Führungsnut 28 zum Führen des dünnen gebogenen Abschnitts 21 sind innerhalb des schlauchartigen Abschnitts gebildet. Die Breite des Führungskanals 28 ist ebenso etwas größer eingestellt als die Dicke des dünnen gebogenen Abschnitts 21. Die Führungsnuten 28 und 29 sind nur auf der Seite des Innenradius des Kugelzirkulationspfades gebildet.
  • Der dünnen gebogene Abschnitt 21 besitzt ein streifenförmiges Profil und ist derart eingestellt, dass er eine gleichmäßige Dicke in der Laufrichtung derselben besitzt, und die Breite der Führungsnut 18 zum Führen des dünnen gebogenen Abschnitts 21 ist etwas größer eingestellt als die Dicke des dünnen gebogenen Abschnitts 21. Dementsprechend werden die Kugelhalte-Abstandsstücke 20 stabil ohne das Auftreten einer Neigung geführt. Ferner ist der dünnen gebogene Abschnitt 21 nur auf einer Seite der Kugel 7 vorgesehen, wodurch eine freies Biegen des Kugelhalte-Abstandsstückes 20 ermöglicht wird. Dementsprechend werden die Kugelhalte-Abstandsstücke 20 und die Kugeln 7 sanft nicht nur dann zirkuliert, wenn die Kugelhalte-Abstandsstücke 20 und die Kugeln 7 entlang einem zweidimensional verschlungenen Richtungsänderungskanal zirkuliert werden, sondern auch wenn die Kugelhalte-Abstandsstücke 20 und die Kugeln 7 entlang eines dreidimensional verschlungenen Richtungsänderungskanals zirkuliert werden. Ein derartiger Aufbau ist geeignet zur Verwendung bei einem verdrehten Zirkulationspfad oder einem Zirkulationspfad mit einer scharfen Richtungsänderung, beispielsweise einer Kugelumlaufspindel und einer Mutter hierzu. Wie im Falle des Kugelhalte-Abstandsstücks 9 gemäß der ersten Ausführungsform werden in einem Falle, in welchem der dünne gebogene Abschnitt 12 auf beiden Seiten der Kugel 7 vorgesehen ist, die Kugeln 7 stabil gehalten, und die Lebensdauer des Kugelhalte-Abstandsstücks 20 wird länger. Ferner wird in einem Fall, in welchem der Radius des Querschnitts des Kugellaufkanals 26 größer eingestellt ist als der Radius der Kugel 7, die Kugeln 7, die zirkuliert werden, eine Schwingungswirkung in der breiten Richtung des Kugellaufkanals 26a (in der Richtung Y in 6B und 6C) verursachen. Da in diesem Falle die Führungsnuten 28 und 29 entlang der Seite des Innenradius des Zirkulationspfades gebildet sind, wird verhindert, dass der dünnen gebogene Abschnitt 21 eine wiederholte Ausdehnungs- und Kontraktionswirkung durchläuft. Daher kann verhindert werden, dass der dünne gebogene Abschnitt 21 einer Ermüdung unterworfen ist.
  • 7 zeigt eine Kugelumlaufspindel 30 mit den Kugelhalte-Abstandsstücken 20 gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Kugelumlaufspindel 30 umfasst eine Schraubenwelle 31 (entsprechend einer "Spurspindel bzw. Spurwelle"), ein Mutterelement 32 (entsprechend einem "Schieberelement") und eine Mehrzahl von Kugeln. Ein als Wälzelementlauffläche dienender Kugellaufkanal 31a ist schraubenartig in der äußeren Umfangsfläche der Schraubenwelle 31 ausgeformt. Ein Kugelzirkulationspfad (entsprechend einem "Wälzelementzirkulationspfad") ist in der inneren Umfangsfläche des Mutterelements 32 derart ausgeformt, um einen Lastlaufkanal 32a zu besitzen, der als Lastlauffläche dient und schraubenartige derartig ausgeformt ist, um dem Kugellaufkanal 31a zu entsprechen. Das Mutterelement 32 ist an der Schraubenwelle 31 derart angebracht, um in der Lage zu sein, eine Relativbewegung hierzu veranlassen. Die Kugeln dienen als Wälzelemente und werden durch die Kugelzirkulationspfad in Verknüpfung mit der Relativbewegung (Rotation) zirkuliert, die zwischen der Schraubenwelle 31 und dem Mutterelement 32 entsteht. Der Lastlaufkanal des Kugelzirkulationspfades ist zwischen dem Kugellaufkanal 31a der Schraubenwelle 31 und dem Lastlaufkanal 32a des Mutterelements 32 definiert. Das Mutterelement 32 besitzt zwei Rückführrohre 36, und das Rückführrohr 36 bildet einen lastfreien Rückführkanal, der ein Ende des Lastlaufkanals mit dem anderen Ende davon verbindet. Wie in 8 und 9 gezeigt sind beide Enden des Rückführrohrs 36 zu der Schraubenwelle 31 hin gefaltet, und beide Enden des Rückführrohrs 36 sind in den Lastlaufkanal derart eingesetzt, um einige Gänge voneinander beabstandet zu sein. Ferner sind die Rückführrohre 36 an dem Mutterelement 32 mittels eines Rohrpressers 34 befestigt (siehe 7).
  • Der in der Kugellaufspindel 31 ausgeformte Kugellaufkanal 31a ist derart gebildet, um beispielsweise einen kreisbogenförmigen Querschnitt einzunehmen, mittels Schleifen oder Walzen.
  • Wie in 7 gezeigt besitzt die Haupteinheit des Mutterelements 32 eine im wesentlichen zylindrische Form, und ein mit einem entsprechenden Bauteil zu verbindender Flansch 35 ist an einem Ende des Mutterelements 32 vorgesehen. Ein ebenflächiger Abschnitt 40 ist in dem Mutterelement 32 durch Beseitigen eines Abschnitts des äußeren Umfangs des Mutterelements 32 mittels Bearbeitung beseitigt. Vier Rückführrohrpasslöcher 41 sind in dem ebenflächigen Abschnitt 40 gebildet, und die jeweiligen Enden der Rückführrohre 36 sind in die Rückführrohrpasslöcher 41 eingepasst. Das Rückführrohrpassloch 41 erstreckt sich zum Inneren des Lastlaufkanals 32a.
  • Wie anhand von 8 ersichtlich ist, besitzt das Rückführrohr 36 einen kreisförmigen Querschnitt, und beide Endabschnitte des Rückführrohrs 36 sind unter einem Winkel von etwa 90° in Bezug auf das Mutterelement 32 gebogen. Genauer gesagt ist das Rückführrohr 36 im wesentlichen bogenartige ausgeformt und umfasst ein Paar von Schenkeln 36a und 36b und einen horizontalen Abschnitt 36c, der die Schenkel 36a und 36b verbindet. Wie in der Zeichnung veranschaulicht, sind die Schenkel 36a und 36b nicht parallel zueinander, sondern sind derart verdreht, um einen Torsionswinkel θ1 (der sich in Übereinstimmung mit einem Leitwinkel verändert), zu bilden. Eine Führungsnut 37 ist in der Innenfläche des Rückführrohrs 36 derart ausgeformt, um sich in der Axialrichtung und über die gesamte Länge des Rückführrohrs 36 zu erstrecken. Die Breite der Führungsnut 37 ist etwas größer eingestellt als die Dicke des dünnen gebogenen Abschnitts 21. Beide Enden des Rückführrohrs 36, d. h. die Schenkel 36a und 36b, sind schräg in Schnitte 38 geschnitten. Die Breite der Schnitte 38 ist schrittweise schmaler in Bezug auf die Tiefenrichtung des Rückführrohrs 36.
  • 9 zeigt die Kugeln 7 und die Kugelhalte-Abstandsstücke 20, die in den Lastlaufkanal und die Rückführrohre 36 einzufügen sind. Diese Zeichnung zeigt nur die Kugelhalte-Abstandsstücke 20, die im Querschnitt zu sehen sind, und die anderen Wälzelementhalte-Abstandsstücke sind von der Zeichnung weggelassen. Das Kugelhalte-Abstandsstück 20 ist zwischen den jeweiligen Kugeln 7 platziert, und die Kugel 7 ist in einem Paar dicker Halteabschnitte mit den dicken Halteabschnitten 10a und 10b gehalten. Die Kugel 7, die nicht in einem Kugelhalte-Abstandsstück 20 aufgenommen ist, ist zwischen den dicken Halteabschnitten 10a und 10b benachbarter Kugelhalte-Abstandsstücke 20 gehalten, die einander gegenüberliegen. Solange die kugelförmige Vertiefung 23 des Kugelhalte-Abstandsstücks 20 derart ausgeformt ist, dass die Kugelhalte-Abstandsstücke 20 und die Kugeln 7 im wesentlichen in einem ringförmigen Muster angeordnet werden können, kann das Aufbringen einer unerwünschten Kraft auf die Kugelhalte-Abstandsstücke 20 und die Kugeln 7 verhindert werden, die andernfalls während der Zirkulation der Kugelhalte-Abstandsstücke 20 und der Kugeln 7 verursacht würde.
  • Wie in 9 gezeigt, ist eine zum Führen des dünnen gebogenen Abschnitts 21 des Kugelhalte-Abstandsstücks 20 zu verwendende Führungsnut 33 in einem Kugellaufkanal 32a eines Mutterelements 32 gebildet. Die Führungsnut 33 ist schraubenförmig derart ausgeformt, um entlang dem Kugellaufkanal 32a des Mutterelements 32 zu verlaufen, und die Breite der Führungsnut 33 ist etwas größer eingestellt als die Dicke des dünnen gebogenen Abschnitts. Ferner ist die Führungsnut 33 derart ausgeformt, um von einer Reihe von Kugeln 7, die in einem ringförmigen Muster angeordnet sind, nach außen hervorzustehen.
  • 10 zeigt eine Veränderung in der Querschnittsform jedes der Schenkel 36a und 36b des Rückführrohrs 36. Bezugszeichen 0 bezeichnet die Querschnittsansicht des in einem Spitzenendes des Schenkels, und die mit Bezugszeichen 1 bis 9 bezeichneten Querschnittsansichten sind schrittweise hin zu einem tieferen und inneren Abschnitt des Rückführrohrs 36 geführt. Wie in der Zeichnung in der mit 0 bezeichneten Querschnittsansicht veranschaulicht, nimmt der Querschnitt jedes der Schenkel 36a und 36b eine im wesentlichen halbkreisartige Form ein, deren beide Enden etwas über die Mittellinie D um die Abmessung "h" laufen. Der Querschnitt jedes der Schenkel 36a und 36b nähert sich einem kreisförmigen Querschnitt hin zu einem tieferen und inneren Abschnitt des Rückführrohrs 36 an (d. h. wenn die Kugel 7 von der Position 1 zu der Position 10 läuft), und der Abstand W zwischen den inneren Rändern der Schnitte 38 wird schrittweise geringer. In den mit 0 bis 4 bezeichneten Querschnittsansichten ist der Abstand W zwischen den Schnitten 38 größer als der Durchmesser der Kugel 7. Daher wird die Kugel nicht durch die Schnitte 38 angehoben und kann um die Schraubenwelle 31 gewälzt werden. Wenn allerdings die Kugel 7 von der Position 0 zu der Position 4 läuft, wird ein zwischen der inneren Fläche jedes der Schenkel 36a und 36b und der Oberfläche der Kugel 7, welche der inneren Oberfläche gegenüberliegt, gebildeter Spalt 39 etwas größer. Wenn die Kugel 7 weiter zur Position 5 nach oben läuft, beginnen die gegenüberliegenden Enden der Kugel 7, durch die Schnitte 38 angehoben zu werden. Da der Abstand W zwischen den Schnitten 38 schrittweise zu einem inneren und tieferen Abschnitt des Rückführrohrs 36 kleiner wird, wird die Kugel 7 durch die Schnitte 38 von Position 6 zu Position 10 geführt und in das Rückführrohr 36, das einen kreisförmigen Querschnitt besitzt, eingeführt.
  • Wie in 9 gezeigt, wenn die Schraubenwelle 31 rotiert wird, werden die Kugeln 7, die unter Last entlang der Innenseite des Kugellaufkanals 31a in der Umfangsrichtung gewälzt werden, durch das Spitzenende des Schenkels 36a angehoben. Die derart angehobenen Kugeln 7 passieren durch das Rückführrohr 36 und kehren zu dem Kugellaufkanal 31a von dem Schenkel 36b zurück, der einige Ganghöhen von dem Schenkel 36a beabstandet ist. Wenn die Schraubenwelle 31 rückwärts rotiert wird, werden die Kugeln 7 entlang des oben beschriebenen Pfades in der umgekehrten Richtung zirkuliert. Die Kugeln 7 werden in derselben Weise in einem Falle zirkuliert, in welchem das Mutterelement 32 rotiert wird, während die Schraubenwelle 31 festgehalten ist.
  • Der Lastlaufkanal der Kugelumlaufspindel 30 ist schraubenartige ausgeformt, wie oben erwähnt. Ferner verändert das Rückführrohr 36 die Richtung der Kugeln 7, die durch das Spitzenende des Rückführrohrs 36 angehoben werden. Wie unter Bezugnahme auf 8 beschrieben worden ist, ist das Rückführrohr 36 in Bezug auf die Laufrichtung der Kugel 7 (unter einem Drehwinkel θ1) verdreht. In der Kugelumlaufspindel 30 ändern die Kugeln 7 und die Kugelhalte-Abstandsstücke 20 dreidimensional ihre Richtung und bewegen sich auf komplizierte Weise.
  • Das Kugelhalte-Abstandsstück 20 ist optimal zum Durchführen einer derart komplizierten Bewegung.
  • Wie in 11A gezeigt, kann sich der dünne gebogene Abschnitt 21 des Kugelhalte-Abstandsstücks 20 beträchtlich frei in einer virtuellen Ebene 50 verbiegen, die sich in der dicken Richtung des dünnen gebogenen Abschnitts erstreckt. In der Zeichnung ist ein Winkel, über welchen sich der dünne gebogene Abschnitt 21 verbiegen kann, mit θ2 bezeichnet.
  • Ferner kann sich der dünne gebogene Abschnitt 21 auch etwas in der Richtung senkrecht zu der virtuellen Ebene 50 verbiegen und kann in Bezug auf die Laufrichtung des Kugelhalte-Abstandsstücks 20 verdreht werden. In der Zeichnung bezeichnet in einem Falle, in welchem ein vorderer Endabschnitt 21d des dünnen gebogenen Abschnitts 21 in Bezug auf die Laufrichtung davon unter einem rechten Winkel zu der virtuellen Ebene 50 ist, Bezugszeichen θ3 eine zwischen der virtuellen Ebene 50 und einer virtuellen Ebene 51, zu welcher ein hinterer Endabschnitt 21e des dünnen gebogenen Abschnitts 21 in Bezug auf die Laufrichtung davon in einem rechten Winkel ist, gebildeten Winkel.
  • Wie in 11B gezeigt, sind die Kugelhalte-Abstandsstücke 20, die nacheinander angeordnet sind, voneinander getrennt und nicht kontinuierlich. Die Kugelhalte-Abstandsstücke 20 sind in Bezug zueinander innerhalb einer virtuellen Ebene 52 senkrecht zu der virtuellen Ebene 50 schwenkbar. In der Zeichnung ist ein relativer Schwenkwinkel zwischen den Kugelhalte-Abstandsstücken 20 mit θ4 bezeichnet. In einem Falle, in welchem das Wälzelement einer Kugel entspricht, sind die Kugelhalte-Abstandsstücke 20 in Bezug zueinander in jeder Richtung innerhalb der virtuellen Ebene 52 schwenkbar. In einem Falle, in welchem das Wälzelement einer Walze entspricht, können die Kugelhalte-Abstandsstücke 20 in nur der virtuellen Ebene 52 schwenkbar sein, und es wird eine Begrenzung auf die gegenseitige Schwenkbewegung der Kugelhalte-Abstandsstücke 20 in einer anderen Richtung aufgebracht.
  • Mittels der flexiblen und drehbaren Wirkung des dünnen Klingenabschnitts 21 sowie der gegenseitigen Schwenkbewegung zwischen den Kugelhalte-Abstandsstücken 20 verändern die Kugelhalte-Abstandsstücke 20 und Kugeln 7 frei, dreidimensional ihre Richtung, wodurch eine komplizierte Bewegung wie diejenige ermöglicht wird, die durch die Kugelumlaufspindel 30 der zweiten Ausführungsform erfordert wird. Eine derartige flexible und verdrehbare Wirkung des dünnen gebogenen Abschnitts 21 und die gegenseitige Schwenkbewegung zwischen den Kugelhalte-Abstandsstücken wird ebenso durch das Kugelhalte-Abstandsstück 9 gemäß der in 1 bis 4 ersten Ausführungsform erzielt.
  • Wenn der dünne gebogene Abschnitt 21 verbogen wird, kann ein Spalt zwischen der Kugel 7 und den dicken Halteabschnitten 22a und 22b gebildet werden. Schmiermittel tritt in den Spalt ein, wodurch die Kugeln 7 ausreichend geschmiert werden.
  • In der sich auf die Kugelumlaufspindel 30 beziehenden Ausführungsform werden die Kugeln 7, die entlang des Kugellaufkanals 31a der Schraubenwelle 31 laufen, durch Verwendung des Rückführrohrs 36 angehoben und in eine um einige Ganghöhen von der Position, in welcher die Kugeln 7 angehoben worden sind, beabstandete Position zurückgeführt. Wie in 12 bis 14 gezeigt, ist in einem anderen vorstellbaren Aufbau ein Deflektor 61 zum Anheben der Kugeln 7 an dem Mutterelement 32 vorgesehen. Die Kugeln 7, die über den Kugellaufkanal 31a der Schraubenwelle 31 wälzen, werden von dem Kugellaufkanal 31a durch den Deflektor 61 abgelenkt. Die derart abgelenkten Kugeln 7 laufen hinter dem Außendurchmesserabschnitt der Schraubenwelle 31 und kehren zu dem Kugellaufkanal 31a durch einen Leitwinkel zurück. Obwohl in der Zeichnung nicht veranschaulicht, kann eine Kugelumlaufspindel vom sogenannten Seitenabdeckungstyp eingesetzt werden. Genauer gesagt umfasst das Mutterelement 32 einen Mutterkörper, in welchem ein Kugellaufkanal 32a gebildet ist, und Seitenabdeckungen, die an den jeweiligen Enden des Mutterkörpers angebracht sind. Der Kugellaufkanal 32a und ein Verbindungskanal, welcher die Rückführkanäle bildet, sind in jeder der Seitenabdeckungen gebildet.
  • Die mit dem Deflektor 61 ausgestattete Kugelumlaufspindel wird nun ausführlich unter Bezugnahme auf 12 bis 14 beschrieben. Wie in 13 bis 14 gezeigt, ist ein im wesentlichen S-förmiger Kugelrückführkanal 61a in dem Deflektor 61 gebildet, und ein Führungskanal 61b zum Führen des dünnen gebogenen Abschnitts 23 des Kugelhalte-Abstandsstücks 20 ist in Längsrichtung in der Mitte des Kugelrückführkanals 61a ausgeformt. Um zu ermöglichen, dass die Kugeln 7, die in den Kugelrückführkanal 61a eingetreten sind, über den äußeren Umfang der Schraubenwelle 31 hinaus laufen, besitzt der Kugelrückführkanal 61a die tiefste Vertiefung, die in der Mitte in Längsrichtung des Deflektors 61 gebildet ist.
  • In der Kugelumlaufspindel gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden, wenn eine Relativrotation zwischen der Schraubenwelle 31 und dem Mutterelement 32 auftritt, die Kugeln 7 und die Kugelhalte-Abstandsstücke 20 durch den in dem Mutterelement 32 definierten Kugelzirkulationspfad zirkuliert. Als nächstes wird der Aufbau des Kugelzirkulationspfades und der Kugeln 7 und des Kugelhalte-Abstandsstückes, die in dem Kugelzirkulationspfad zirkuliert werden, ausführlich beschrieben.
  • Obwohl der Kugelzirkulationspfad in einem im wesentlichen rinförmigen Muster derart gebildet ist, um die Schraubenwelle 31 zu umgeben, steht der Abschnitt der Schraubenwelle 31, in welchem der Deflektor vorgesehen ist, nach außen in Bezug auf die Radialrichtung der Schraubenwelle 31 hervor. In 13 bezeichnet Bezugszeichen R1 den Radius eines kreisförmigen Pfades, entlang dessen der Mittelpunkt der Kugel 7 sich während die Kugel 7 entland des Kugellaufkanals 31a der Schraubenwelle 31 läuft, bewegt; und R2 bezeichnet den Radius eines kreisförmigen Pfades, entlang dessen sich der Mittelpunkt der Kugel 7 während des Laufs der Kugel 7 durch einen durch den Deflektor 61 ausgestellten, kreisbogenförmigen Abschnitt bewegt.
  • Wenn er durch den Kugelrückführkanal 61a des Deflektors 61 in Verbindung mit der Kugel 7 passiert, läuft das Kugelhalte- Abstandsstück 20 über den Außendurchmesser der Schraubenwelle 31 hinaus entlang des Abschnitts des Kugelzirkulationspfades, der radial nach außer hervorsteht. Das Kugelhalte-Abstandsstück 20 läuft entlang eines S-förmigen Zickzackpfades entland des Kugelrückführkanals 61a und kehrt zu dem Kugellaufkanal 31a nur um einen Leitwinkel (der in 14 mit Bezugszeichen R bezeichnet ist) in Bezug auf die Axialrichtung der Schraubenwelle 31 zurück. Als Ergebnis hieraus kehren die Kugel 7 und das Kugelhalte-Abstandsstück 20 zu dem Kugellaufkanal 31a um eine Umdrehung zurück und werden um die Schraubenwelle 31 herum zirkuliert.
  • In 13 laufen, da die Kugelhalte-Abstandsstücke 20 zueinander schwenkbar sind, die Kugelhalte-Abstandsstücke 20 derart, um den Kugeln 7 gut zu folgen, wenn die Kugeln 7 derart laufen, dass ihre Mittelpunkte vom Radius R1 zum Radius R2 laufen. Der dünne gebogene Abschnitt 21 des Kugelhalte-Abstandsstücks 20 wird flexibel in der dicken Richtung gebogen. Selbst in einem Fall, in welchem das Kugelhalte-Abstandsstück 20 entlang des S-förmigen Pfades innerhalb des in 14 gezeigten Deflektors 61 geführt, d. h. in einem Fall, in welchem das Kugelhalte-Abstandsstück 20 seine Richtung derart ändert, um einen Einlenkungspunkt zu haben, kann das Kugelhalte-Abstandsstück 20 die Führung sanft passieren. Wie oben erwähnt können mittels des freien Biegens (und der Verdrehwirkung) des dünnen gebogenen Abschnitts 21 und mittels der gegenseitigen Schwenkbewegung zwischen den Kugelhalte-Abstandsstücken 20 die Kugelhalte-Abstandsstücke 20 und die Kugeln frei ihre Richtung dreidimensional ändern, wodurch eine komplizierte Bewegung wie diejenige, die in der vorliegenden Ausführungsform erforderlich ist, ermöglicht wird.
  • Auch wenn die vorliegende Erfindung auf die zuvor beschriebene Kugelumlaufspindel vom Seitenabdeckungstyp angewendet wird, werden dieselben Vorteile wie oben erwähnt erzielt.
  • Die Kugelhalte-Abstandsstücke 9 und 20 der vorliegenden Erfindung sind nicht auf eine geradlinige Wälzführungsvorrichtung oder eine Kugelumlaufspindel begrenzt, sondern können auch auf eine Kugelwellenmaschine (engl. ball spline machine) angewendet werden. Der Begriff "Kugelwellenmaschine" bezieht sich auf eine Maschine mit einer (Keil-)Welle, die als Spurelement dient, und einem äußeren Gehäuse, das als Schieberelement dient und bewegbar an der Keilwelle mittels einer Mehrzahl von Kugeln angebracht ist. Obwohl in der vorherigen Ausführungsform Kugeln als Wälzelemente verwendet werden, können ebenso Walzen (Rollen) eingesetzt werden.
  • Wie oben beschrieben worden ist stellt die vorliegende Erfindung ein Wälzelementhalte-Abstandsstück bereit, umfassend: einen dicken Halteabschnitt, der kugelförmige Vertiefungen besitzt, die auf beiden Seiten davon gebildet sind, wobei die dicken Halteabschnitte dazu ausgelegt sind, zwischen Wälzelementen derart eingelegt zu werden, dass die kugelförmigen Vertiefungen zu der gekrümmten Oberfläche der Wälzelemente passen; und dünne gebogene Abschnitte zum Verbinden nur eines Paares dicker Halteabschnitte, in welches das Wälzelement eingelegt werden soll.
  • Auch in einem Falle, in welchem ein Wälzelementzirkulationspfad eine dreidimensionale Richtungsänderung erfordert, werden die dünnen gebogenen Abschnitte flexibel ausgelenkt. Ferner führen die Wälzelementhalte-Abstandsstücke, die mit einem dazwischen eingelegten Wälzelement zueinander benachbart sind, gegenseitig eine Schwenkbewegung um das Wälzelement aus, wodurch eine sanfte Zirkulation der Wälzelemente ermöglicht wird. Zwischen dem Wälzelement und den dicken Halteabschnitten entsteht infolge des Verbiegens des dünnen gebogenen Abschnitts ein Spalt. Schmiermittel tritt in den Spalt ein, um hierdurch die Wälzelemente ausreichend zu schmieren. Solange das Wälzelementhalte-Abstandsstück zwischen den jeweiligen Wälzelementen platziert ist, werden alle Wälzelemente gleichmäßig durch die Wälzelementhalte-Abstandsstücke gehalten.
  • Dementsprechend kann die Anzahl von Wälzelementhalte-Abstandsstücken auf die halbe Anzahl der Wälzelemente vermindert werden. Genauer gesagt kann die Anzahl der Wälzelementhalte-Abstandsstücke, die in den Wälzelementzirkulationspfad einzufügen sind, vermindert werden, und die Anzahl von Wälzelementen kann entsprechend erhöht werden. Als Ergebnis hieraus kann die Lasttragkapazität einer geradlinig bewegbaren Vorrichtung, welche die Wälzelementhalte-Abstandsstücke einsetzt, erhöht werden. Darüber hinaus halten die dicken Halteabschnitte des Wälzelementhalte-Abstandsstücks das Wälzelement mittels der kugelförmigen Vertiefungen, und daher kann ein sich zwischen dem Wälzelementhalte-Abstandsstück und dem Wälzelement entwickelnder Kontaktdruck vermindert werden.
  • Dementsprechend kann die Erzeugung eines Stoßgeräusches verhindert werden, das während der Zirkulation der Wälzelemente entstehend würde, wodurch eine sanfte Zirkulation der Wälzelemente ermöglicht wird. Der die dicken Abschnitte verbindende, dünne gebogene Abschnitt besitzt eine Streifenform und eine gleichmäßige Dicke in der Laufrichtung des Wälzelementhalte-Abstandsstücks. Solange die Breite einer in dem Schieberelement zum Zwecke des Führens des dünnen gebogenen Abschnitts ausgeformten Führungsnut etwas größer ist als die Dicke des dünnen gebogenen Abschnitts, wird das Wälzelementhalte-Abstandsstück stabil ohne das Auftreten eines Neigungsproblems geführt, wodurch eine sanfte Zirkulation der Wälzelemente sichergestellt wird.

Claims (6)

  1. Wälzelementhalte-Abstandstück (9; 20), umfassend: einen dicken Halteabschnitt (10; 22), der kugelförmige Vertiefungen (11; 23) besitzt, die auf beiden Seiten davon gebildet sind, wobei die dicken Halteabschnitte (10; 22) dazu ausgelegt sind, zwischen Wälzelementen (7) derart eingelegt zu werden, dass die kugelförmigen Vertiefungen (11; 23) zu der gekrümmten Oberfläche der Wälzelemente (7) passen; und mindestens einen dünnen, gebogenen Abschnitt (12; 21) zum Verbinden nur eines Paares dicker Halteabschnitte (10; 20), in welches das Wälzelement (7) eingelegt werden soll.
  2. Wälzelementhalte-Abstandstück (9; 20) nach Anspruch 1, wobei die dünnen, gebogenen Abschnitte (12; 21) auf beiden Seiten des Wälzelements (7) vorgesehen sind.
  3. Wälzelementhalte-Abstandstück (9; 20) nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine dünne, gebogene Abschnitt (12; 21) auf nur einer Seite des Wälzelements (7) vorgesehen ist.
  4. Wälzelementhalte-Abstandstück (9; 20) nach Anspruch 1, wobei der dicke Haltabschnitt (10; 22) im Wesentlichen kreisförmig ist.
  5. Wälzelementhalte-Abstandstück (9; 20) nach Anspruch 1, wobei der Außendurchmesser des dicken Halteabschnitts (10; 22) geringer ist als der Durchmesser des Wälzelements (7).
  6. Geradlinig bewegbare Vorrichtung (5), umfassend: eine Spurwelle (8), die Wälzelementlaufflächen (8a) besitzt; ein Schieberelement (6), das Lastlaufflächen (6a) entsprechend den Wälzelementlaufflächen (8a) besitzt und an der Spurwelle (8) derart angebracht ist, um frei eine Bewegung in Bezug zu dieser auszuführen; eine Mehrzahl von Wälzelementen (7), die in einem Wälzelementlaufzirkulationspfad (C, D, E) angeordnet und aufgenommen sind und in Verknüpfung mit der Bewegung des Schieberelements (6) in Bezug zu der Spurwelle (8) zirkuliert werden; und eine Mehrzahl von Wälzelementhalte-Abstandsstücken (9), von denen jedes in Drehrichtung jeweils die Wälzelemente (7) hält; wobei das Wälzelementhalte-Abstandstück (9) einen dicken Halteabschnitt (10) aufweist, der kugelförmige Vertiefungen (11) besitzt, die auf beiden Seiten davon gebildet sind, wobei die dicken Halteabschnitte (10) dazu ausgelegt sind, zwischen Wälzelementen (7) derart eingelegt zu sein, dass die kugelförmigen Vertiefungen (11) zu der gekrümmten Oberfläche der Wälzelemente (7) passen; und dünne, gebogene Abschnitte (12) zum Verbinden nur eines Paares dicker Halteabschnitte (10), in welches das Wälzelement (7) eingelegt werden soll, aufweist.
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