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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches
Gebiet der Erfindung
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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.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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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.
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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.
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DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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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.
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Darüber hinaus zielt die vorliegende
Erfindung auf das Bereitstellen einer geradlinig bewegbaren Vorrichtung,
die mit dem Wälzelementhalte-Abstandsstück ausgestattet
ist.
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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.
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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.
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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.
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Der dünne gebogene Abschnitt ist
bevorzugt auf beiden Seiten des Wälzelements vorgesehen.
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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.
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Der dünne, gebogene Abschnitt ist
bevorzugt nur auf einer Seite des Wälzelements vorgesehen.
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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.
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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.
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Perspektivansicht, die eine geradlinige Wälzführungsvorrichtung mit einem
Kugelhalte-Abstandsstück gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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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;
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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;
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4 ist
eine Querschnittsansicht, die in der Axialrichtung der Schiene geführt ist
und die Zirkulation von Kugeln innerhalb eines Kugelzirkulationspfades
zeigt;
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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;
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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;
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7 ist
eine Perspektivansicht, die eine Kugelumlaufspindel mit dem Kugelhalte-Abstandsstück gemäß der zweiten
Ausführungsform
zeigt;
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8 ist
eine Perspektivansicht, die ein Rückführrohr zeigt, das in der in 7 gezeigten Kugelumlaufspindel
vorgesehen ist;
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9 ist
eine Seitenansicht, die ein Rückführrohr,
eine Kugelumlaufspindel und Kugeln zeigt, die den Hauptelementen
der in 7 gezeigten Kugelumlaufspindel
entsprechen;
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10 ist
ein Betriebsdiagramm, das ein Anheben einer Kugel in dem in 8 gezeigten Rückführrohr zeigt;
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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;
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12 ist
eine Perspektivansicht mit einer teilweisen Querschnittsansicht
einer Kugelumlaufspindel vom Deflektortyp (Auslenkertyp), auf welche das
Kugelhalte-Abstandsstück
der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
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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;
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14 ist
eine Veranschaulichung der Kugelumlaufspindel betrachtet in der
in 13 gezeigten Richtung
G-G; und
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15 ist
eine Perspektivansicht, die einen Einzelhalter zeigt, der als bekanntes
Wälzelementhalte-Abstandsstück dient.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun wird eine ausführlichere
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
gegeben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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Der in der Kugellaufspindel 31 ausgeformte Kugellaufkanal 31a ist
derart gebildet, um beispielsweise einen kreisbogenförmigen Querschnitt
einzunehmen, mittels Schleifen oder Walzen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das Kugelhalte-Abstandsstück 20 ist
optimal zum Durchführen
einer derart komplizierten Bewegung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Auch wenn die vorliegende Erfindung
auf die zuvor beschriebene Kugelumlaufspindel vom Seitenabdeckungstyp
angewendet wird, werden dieselben Vorteile wie oben erwähnt erzielt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.