DE60220872T2

DE60220872T2 - Linearlagerführung

Info

Publication number: DE60220872T2
Application number: DE60220872T
Authority: DE
Inventors: Soichiro Maebashi-shi Kato; Nobuhide Maebashi-shi Kurachi
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2022-11-13
Also published as: US20030091248A1; EP1724479A2; US6984068B2; EP1310689B1; EP1310689A1; DE60220872D1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Linearlagerführungsvorrichtung, die in einer gewöhnlichen Industriemaschine oder in einer Fördervorrichtung eingesetzt wird und insbesondere auf eine Führungsschiene oder einen Führungswagen, die oder der ein zusammengesetztes Teil der Linearlagerführung ist.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Im Allgemeinen umfasst eine, wie in 8 gezeigte Linearlagerführungsvorrichtung als zusammengesetzte Teile eine Führungsschiene 1, die sich in einer vorgegebenen Richtung erstreckt und einen Führungswagen 2, der quer dazu an der Führungsschiene 1 befestigt ist, um somit in Bezug auf die Führungsschiene 1 entlang der Führungsschiene 1 beweglich zu sein.
In den beiden Seitenflächen der Führungsschiene 1 sind Rollennuten für Rollelemente 3 geformt, welche sich jeweils in der axialen Richtung der Führungsschiene 1 erstrecken. Genauso sind in der inneren Oberfläche des Führungswagens 2 Rollennuten für Rollelemente 4 geformt, welche jeweils entgegengesetzt zu den Rollennuten für Rollelemente 3 angeordnet sind. Und innerhalb einer Lastzone, welche zwischen den gegenseitig gegenüber liegenden Rollennuten für Rollelemente 3, 4 geformt ist, ist eine Vielzahl von Rollelementen (wie z.B. Rollen oder Kugeln) eingefügt.
In 8 bezeichnet das Bezugszeichen 6 eine Rückführung und 7 steht für eine Endkappe.
9 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen Führungsschiene 1, und zeigt diese in der axialen Richtung (Erstreckungsrichtung) der Rollennut für Rollelemente 3. Und 10 ist eine Schnittansicht eines herkömmlichen Führungswagens 2 in der Ansicht in axialer Richtung (Erstreckungsrichtung) der Rollennut für Rollelemente 4.
Jede der Rollennuten für Rollelemente 3, 4 hat eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsform; und Grenzbereiche A, B, welche zwischen Anschlussoberflächen geformt sind, die fortlaufend mit den beiden Seiten der Rollennuten für Rollelemente 3 bestehen, und sind jeweils in einer Form gebildet, die einen Winkel hat, der durch die gegenseitige Überschneidung eines Bogens und einer geraden Linie geformt wird (der nachstehend manchmal als eine Kantenform bezeichnet wird). In diesem Zusammenhang kann in manchen Fällen in die Rollennuten für Rollelemente 3, 4 eine Entlastung geformt werden, wie in 8 gezeigt ist.
In dem Fall der in 9 gezeigten Führungsschiene 1 sind die oberen Rollennuten für Rollelemente 3 in dem Eckbereich zwischen den Seitenflächen und den oberen Oberflächen der Führungsschiene 1 geformt. In dem Fall der vorliegenden Rollennuten für Rollelemente 3 bietet die Querschnittsform davon eine im Wesentlichen 1/4-bogenförmige Form; und die jeweiligen Grenzbereiche A zwischen den Anschlussoberflächen (Seitenflächen und obere Oberfläche) die fortlaufend mit den vorliegenden Rollennuten für Rollelemente 3 bestehen und den vorliegenden Rollennuten für Rollelemente 3 bieten auch eine Kantenform, die einen Winkel hat, der durch die Überschneidung zwischen einem Bogen und einer geraden Linie geformt ist.
Wenn die Linearlagerführung in Betrieb ist, kann jedoch in dem Fall, dass ein Spielraum zwischen einer Lastzone und dem halb-bogenförmigen Rundführungsbereich der in einem Rollelementrundführungsbereich, wie z.B. einer Endkappe, geformt ist, ein Rollelement, wenn es den Spielraum passiert, von seinem normalen Durchlauf verschoben werden und den Anschlussbereich beeinträchtigen.
Wenn das Rollelement 5 eine größere Härte als die Führungsschiene 1 aufweist, und die Führungsschiene 1 z.B. aus Metall hergestellt ist und das Rollelement 5 aus Keramik besteht, dann tritt ein Problem auf, dass der Grenzbereich A weicher ist als das Rollelement 5 und einfach abnutzbar ist.
Das tritt auf, wenn in dem oben beschriebenen herkömmlichen Aufbau die Grenzbereiche A, B jeweils in einer Kantenform ausgebildet sind, und in dem Fall, dass eine solche Last auftritt, bei der das Rollelement 5 gegen die Grenzbereiche A, B gepresst wird, während die Kontaktbereiche des Rollelements 5 mit den Grenzbereichen A, B klein sind, steigt der maximale Kontaktdruck. Als Ergebnis davon werden die Grenzbereiche A, B einfach abgenutzt. Abhängig von dem Ablauf einer solchen Abnutzung besteht die Befürchtung, dass eine sol che Abnutzung eine schädliche Wirkung auf die Präzision der Linearbewegung des Führungswagens 2 hat.
Dieses Problem wird besonders in einem solchen Gebrauchszustand deutlich, wenn der Führungswagen 2 bei einer hohen Geschwindigkeit in Bezug auf die Führungsschiene 1 bewegt wird oder der Führungswagen 2 mit hoher Präzision positioniert werden muss.
Besonders wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Rollelements erhöht worden ist, und ein Eckbereich in dem Anschlussbereich 2b vorhanden ist (siehe 11), und in dem Fall, wenn die Führungsschiene 2 aus Stahl hergestellt ist, tritt ein Problem auf, dass das Rollelement 5 und der Anschlussbereich 2b einfach abgenutzt werden können.
Auch in dem Fall, wenn die Führungsschiene 2 aus einem keramischen Material hergestellt ist, und wenn die Führungsschiene 2 hart ist, kann die Oberfläche des Rollelements 5 beschädigt werden; und da das keramische Material zerbrechlich ist, kann ein Riss in dem Anschlussbereich 2b verursacht werden.
Wenn andererseits die Bewegungsgeschwindigkeit des Rollelements 5 gering ist, und wenn die Führungsschiene 2 aus Stahl hergestellt ist, werden die Oberfläche des Rollelements 5 und die Nutoberfläche der Rollennut für Rollelemente 4 in der Führungsschiene 2 auf Grund der Rollbewegung des Rollelements 5 abgenutzt und die Rauheit dieser Oberflächen wird dadurch verringert (die Oberflächen sind geglättet), wodurch es den Oberflächen erschwert wird, weiter abgenutzt zu werden.
In dem Fall, wenn die Führungsschiene 2 aus einem keramischen Material hergestellt ist und die Führungsschiene 2 viel härter als das Rollelement 5 ist, kann jedoch kaum die Möglichkeit auftreten, dass die Nutoberfläche der Rollennut für Rollelemente 4 in der Führungsschiene 2 auf Grund der Rollbewegung des Rollelements 5 abgenutzt werden kann und die Rauheit der Nutoberfläche kann dadurch verringert werden (die Nutoberfläche kann geglättet sein). Während die Linearführungsvorrichtung in Betrieb ist, fährt die Abnutzung des Rollelements 6 fort. Infolgedessen ist in dem Fall, wenn der Vorlastbetrag einer Linearführungsvorrichtung klein ist und insbesondere in dem Fall bei einer Linearührungsvorrichtung mit kleiner Abmessung, die Festigkeit der Linearführungsvorrichtung auf Grund der Kürzung der Vorlast gemindert, so dass die Lebensdauer der Linearführungsvorrichtung reduziert ist.
US-A-4,898,478 offenbart eine Linearführungsvorrichtung mit Kugelrollnuten, die in den seitlichen Oberflächen einer Führungsschiene eingearbeitet sind und die inneren Oberflächen des Führungswagenskörpers sind mit einem Grenzgradbereich zwischen einer Nutflankenoberfläche und einer Anschlussoberfläche gebildet, die in einer kreisförmigen Bogenform geformt ist und welche die beiden kontinuierlich und reibungslos verbindet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Linearführungsvorrichtung mit reduzierter Beschädigung der Rollennuten für Rollelemente an einer Führungsschiene zu bieten und den Verschleiß der Rollelemente zu reduzieren und die dabei in der Lage ist, eine außerordentliche Lebensdauer zu bieten. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Auch in dem Fall, dass das Rollelement mit der Rollennut für Rollelemente oder dem Anschlussbereich zusammenstößt, ist das Rollelement gemäß des besonderen Mittenrauwerts schwer abnutzbar und somit in der Lage, eine Linearführungsvorrichtung zu bieten, die eine außerordentliche Lebensdauer hat.
In dem Fall, dass der arithmetische Mittenrauwert Ra größer als 0,1 Mikrometer ist, ist der Verschleiß des Rollelements, welches an dem Betrieb der Linearführungsvorrichtung beteiligt ist, groß, wodurch die Befürchtung verstärkt wird, dass die Lebensdauer der Linearführungsvorrichtung nicht ausreichend sein könnte.
Die entsprechenden Nutoberflächen der Rollennuten für Rollelemente und die äußeren Oberflächen können an dem Führungswagen oder an der Führungsschiene ausgebildet sein.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden durch die Merkmale der Unteransprüche offenbart.
Vorzugsweise ist die Härte der Nutoberflächen von den Rollennuten für Rollelemente und die der äußeren Oberflächen weicher geformt als die der Rollelemente.
Vorzugsweise sind die Rollelemente aus einem keramischen Material hergestellt und die Nutoberflächen der Rollennuten für Rollelemente und die äußeren Oberflächen sind aus Metall hergestellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht einer Führungsschiene gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine Schnittansicht eines Führungswagens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 ist eine perspektivische Ansicht von einer Ausführungsform einer Linearführungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
4 ist eine Vorderansicht der in 3 gezeigten Linearführungsvorrichtung, wenn diese in der axialen Richtung betrachtet wird;
5 ist eine Schnittansicht entlang der in 4 gezeigten Linie A-A;
6 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, in welcher die Hauptbereiche der in 3 gezeigten Linearführungsvorrichtung vergrößert sind;
7 ist eine erläuternde Ansicht für ein Verfahren zur Durchführung einer Endbearbeitung an der Rollennut für Rollelemente einer Führungsschiene;
8 ist eine teilweise ausgebrochene perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Linearlagerführungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
9 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen Führungsschiene;
10 ist eine Schnittansicht eines herkömmlichen Führungswagens; und
11 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht der Hauptteilbereiche einer herkömmlichen Linearführungsvorrichtung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine Beschreibung einer Ausführungsform einer Linearlagerführungsvorrichtung gemäß der Erfindung gegeben.
1 ist eine erläuternde Ansicht einer Führungsschiene 1, die eines der zusammengesetzten Teile einer Linearlagerführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist.
2 ist eine erläuternde Ansicht eines Führungswagens 2 der ebenso eines der zusammengesetzten Teile einer Linearlagerführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist.
Der Grundaufbau der Führungsschiene 1 ist, wie in 1 gezeigt, ähnlich zu der oben beschriebenen herkömmlichen in 8 gezeigten Führungsschiene; und die Führungsschiene 1 erstreckt sich in einer vorgegebenen Richtung und umfasst zwei Rollennuten für Rollelemente 3 in jeder seiner rechten und linken Oberflächen.
Die Grenzbereiche A zwischen den Rollennuten für Rollelemente 3 und den Anschlussoberflächen (seitliche Oberflächen und obere Oberflächen) die fortlaufend mit den vorhandenen Rollennuten für Rollelemente 3 existieren, sind jeweils bearbeitet und abgerundet, so dass sie ein R haben.
Auch der Grundaufbau des Führungswagens 2 ist, wie in 2 gezeigt, ähnlich zu dem oben beschriebenen herkömmlichen Führungswagen; und der Schlitten 2 umfasst eine innere Umfangsoberfläche, die einen U-förmigen Bereich hat, um es dem Führungswagen 2 zu ermöglichen, quer auf der Führungsschiene 1 montiert zu werden. In der vorhandenen inneren Umfangsoberfläche sind Rollennuten für Rollelemente 4 geformt, welche jeweils gegenüber zu den Rollennuten für Rollelemente 3 von der Führungsschiene 1 angeordnet sind.
Die Grenzbereiche B zwischen den Rollennuten für Rollelemente 4 und den Anschlussoberflächen (die inneren Umfangsoberflächenbereiche) existieren fortlaufend mit den Rollnuten für Rollelemente, die jeweils bearbeitet und abgerundet sind, so dass sie ein R haben.
Die Führungsschiene 1 und der Führungswagen 2 werden eingesetzt, um die Linearlagerführungsvorrichtung zu bilden. Das heißt, der Führungswagen 2 ist quer auf der Führungsschiene 1 montiert und gleichzeitig wirken die gegenseitig gegenüberliegenden Rollennuten für Rollelemente 3, 4 zusammen und bilden eine Lastzone. Die zwei Endbereiche der Lastzone sind jeweils in der Lage, durch halbbogenförmige Umlaufteile, wie z.B. Endkappen mit Rückführungswegen für Rollelemente 6, welche jeweils in dem Führungswagen 2 ausgebildet sind, zu wirken. Die Lastzone, Umlaufzonen und Rückführungswege für Rollelemente 6 kooperieren zusammen, indem sie eine Endlosumlaufzone bilden und in der Endlosumlaufzone sind eine Vielzahl von Rollelementen 5 angeordnet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Rollelement 5 aus Keramik hergestellt, während die Führungsschiene 1 und der Führungswagen 2 aus Metall hergestellt sind, wie z. B. aus Lagerstahl, das heißt, das Rollelement 5 ist aus einem Material hergestellt, welches eine größere Härte hat als das der Führungsschiene 1 und des Führungswagens 2, wodurch eine Linearlagerführungsvorrichtung zur Verfügung gestellt wird, welche den Verschleiß des Rollelements 5 reduzieren kann. Die oben beschriebene Materialkombination ist nicht einschränkend und eine andere Art von Materialkombination ist ebenso möglich, vorausgesetzt, dass das Material des Rollelements 5 eine größere Härte hat als das der Führungsschiene 1 und des Führungswagens 2.
Die oben beschriebene Linearlagerführungsvorrichtung kann in der folgenden Art betrieben werden: Das heißt, der Führungswagen 2 kann in Bezug auf die Führungsschiene 1 entlang der Führungsschiene 1 durch einen Aktuator, wie z.B. einen Kugelgewindetrieb bewegt werden und mit einer solchen Relativbewegung des Führungswagens 2, ist das Rollelement 5 in der Lage, innerhalb der Endlosumlaufzone zu rollen.
In dem obigen Betrieb der Linearlagerführungsvorrichtung kann das Rollelement in dem Fall, das ein Spiel zwischen der Lastzone und der halbbogenförmigen Umlaufzone existiert, die in einem Rollelementumlaufteil, wie z.B. eine Endkappe geformt ist, bei Durchlaufen des Spiels von dem normalen Durchlauf verschoben werden und in den Anschlussbereich eingreifen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch die Grenzbereiche A, B abgerundet und im Vergleich zu den herkömmlichen kantenförmigen Grenzbereichen ist der Kontaktbereich zwischen dem Rollelement 5 und den Grenzbereichen A, B vergrößert, so dass der maximale Kontaktdruck verringert wird, um dadurch den Prozess des Verschleiß der Grenzbereiche A, B zu verzögern oder zu reduzieren.
Dies ermöglicht es, die lineare Bewegungspräzision der Linearlagerführungsvorrichtung für einen langen Zeitraum aufrecht zu erhalten.
Die oben beschriebene Ausführungsform ist eine Ausführungsform, in welcher die Erfindung sowohl an der Führungsschiene 1 als auch an dem Führungswagen 2 vorgesehen ist, welche die zusammengesetzten Teile in der Linearlagerführungsvorrichtung sind. Die Erfindung kann jedoch auch an nur einem der beiden Teile vorgesehen sein.
Ferner wurde in der oben beschriebenen Ausführungsform eine Beschreibung unter der Annahme gegeben, dass eine Linearlagerführungsvorrichtung eine Vorrichtung in der Art ist, in welcher der Querschnitt der Führungsschiene 1 eine im Wesentlichen rechteckige Form hat und der Führungswagen 2 quer auf der Führungsschiene 1 montiert ist und darauf beschränkt ist in der axialen Richtung der Führungsschiene verschiebbar zu sein. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Erfindung auch an dem Führungswagen 2 und an einer Führungsschiene 1 einer Linearlagerführungsvorrichtung einer anderen Bauart vorgesehen sein, wie zum Beispiel an einer Linearlagerführungsvorrichtung in der Art, in welcher der Querschnitt einer Führungsschiene eine im Wesentlichen kreisrunde Form hat und die Grundgestalt eines Führungswagens eine zylindrische Form ist.
Nun wird nachstehend eine detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform einer Linearführungsvorrichtung gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Linearführungsvorrichtung gemäß der Erfindung, und 4 ist eine Vorderansicht der in 3 gezeigten Linearführungsvorrichtung, wenn sie in ihrer axialen Richtung dargestellt ist (Endkappen werden jedoch in diesen Figuren weggelassen). 5 ist ferner eine Schnittansicht entlang der Li nie A-A und 6 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, in welcher die Rollennuten für Rollelemente in einer Führungsschiene und ein Rollelement vergrößert dargestellt sind.
Zunächst wird nachstehend eine Beschreibung des Aufbaus einer Ausführungsform einer Linearführungsvorrichtung gemäß der Erfindung gegeben.
An einer Führungsschiene 11, welche sich in der axialen Richtung der vorliegenden Linearführungsvorrichtung erstreckt und einen im Wesentlichen rechteckig geformten Querschnitt hat, ist ein Führungswagen 12 montiert, der einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt in der Art hat, dass er in Bezug auf die Führungsschiene 11 in deren axialen Richtung beweglich ist.
In dem Kantenbereich der Führungsschiene 11, in welchem die obere Oberfläche der Führungsschiene 11 und die beiden seitlichen Oberflächen 11a, 1a einander kreuzen, sind Rollennuten für Rollelemente 20, 20 ausgebildet, die beide aus einer vertieften Nut bestehen, die sich in der axialen Richtung der vorliegenden Führungsschiene 11 erstrecken und einen im Wesentlichen 1/4 bogenförmigen Querschnitt haben; und in den dazwischen liegenden Teilbereichen der beiden seitlichen Oberflächen 11a, 1a der Führungsschiene 11 sind Rollennuten für Rollelemente 20, 20 geformt, wobei jede aus einer vertieften Nut besteht, die sich in der axialen Richtung der vorliegenden Führungsschiene 11 erstreckt und einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt hat.
Ferner umfasst der Führungswagen 12 einen Führungswagenhauptkörper 12a und zwei Endkappen 12b, 12b, die jeweils abnehmbar an den beiden Endbereichen des Führungswagenhauptkörpers 2 in dessen axialer Richtung montiert sind; und an den zwei Endbereichen des Führungswagens 12 (an den Endflächen der jeweiligen Endkappen 12b) sind zwei seitliche Dichtungen 15, 15 montiert, welche benutzt werden, um zwei Öffnungen abzudichten, die jeweils in den beiden Spielräumen ausbildet sind, die zwischen der Führungsschiene 11 und dem Führungswagen 12 vorhanden sind.
Ferner sind in den Eckbereichen der inneren seitlichen Oberflächen der beiden Tragarmbereiche 16, 16 des Führungswagenhauptkörpers 12a Rollennuten für Rollelemente 21, 21 geformt, welche jeweils gegenüber den Rollennuten für Rollelemente 20, 20 der Führungsschiene 11 angeordnet sind und einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt ha ben; und in den mittleren Bereichen der inneren Oberflächen der beiden Tragarmbereiche 16, 16 sind Rollennuten für Rollelemente 21, 21 ausgebildet, die jeweils gegenüber den Rollennuten für Rollelemente 20, 20 der Führungsschiene 11 angeordnet sind und einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt haben.
Die Rollennuten für Rollelemente 20, 20, 20, 20 der Führungsschiene 11 und die Rollennuten für Rollelemente 21, 21, 21, 21 der beiden Tragarmbereiche 16, 16 wirken derart zusammen, dass sie Rolldurchgänge für Rollelemente 24, 24, 24, 24 bilden, wobei jede einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat, während diese Rolldurchgänge für Rollelemente 24 sich jeweils in der axialen Richtung der vorliegenden Führungsschiene 11 und des Führungswagens 12 erstrecken. Die Anzahl der Reihen von Rollennuten für Rollelemente 20, 21, die in die Führungsschiene 11 und den Führungswagen 12 geformt werden, ist nicht auf zwei auf jeder Seite beschränkt, aber die Anzahl kann zum Beispiel eins oder drei oder mehr auf jeder Seite sein.
Des Weiteren sind in den oberen und unteren Teilbereichen der Teilbereiche mit großer Stärke von den beiden Tragarmbereichen 16, 16 des Führungswagenhauptkörpers 12a des Führungswagens 12 Rückführungswege für Rollelemente 23, 23, 23, 23 ausgebildet, die jeweils aus Durchgangslöchern bestehen, wobei jedes sich parallel zu seinem zugehörigen Rolldurchgang für Rollelemente 24 erstreckt, durch den zugehörigen Teilbereich des Bereichs mit großer Stärke in der axialen Richtung des Führungswagens dringt und einen kreisrundförmigen Querschnitt hat.
Wie in 5 gezeigt, sind andererseits wenn die Endkappen 12b, 12b, die jede einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt in der Kontaktoberfläche (Rückfläche) hat, um mit dem Führungswagenhauptkörper 12a verbunden zu werden, halb-Donut-förmige gebogene Durchgänge 25 geformt, die den Rolldurchgang für Rollelemente 24 und den Rückführungswegen für Rollelemente, die sich parallel zu dem Durchgang 24 erstrecken, und untereinander in Verbindung zu stehen; und der Rolldurchgang für Rollelemente 24, Rückführungswege für Rollelemente 23 und zwei gewölbte Durchgänge 25, 25 sind an den beiden Enden der Durchgänge 24, 23 ausgebildet und wirken zusammen, indem sie einen Umlaufdurchgang für Rollelemente bilden, welcher eine im Wesentlichen ringförmige Gestalt hat. In diesem Umlaufdurchgang für Rollelemente ist eine große Anzahl von Rollelementen 13, welche zum Beispiel aus Stahlkugeln bestehen, rollbar eingeladen.
Wenn der Führungswagen 12 auf der Führungsschiene 11 angebracht ist und in der axialen Richtung der Führungsschiene 11 entlang der Führungsschiene 11 bewegt wird, wird das Rollelement 13, welches in dem Rolldurchgang für Rollelemente 24 geladen ist, in Bezug auf die Führungsschiene 11 in der gleichen Richtung wie der Führungswagen 12 bewegt, während es in dem Rolldurchgang für Rollelemente 24 rollt. Und wenn das Rollelement 13 ein Ende des Rolldurchgangs 24 für Rollelemente erreicht, wird das Rollelement 13 von dem Rolldurchgang für Rollelemente 24 durch einen Zungenbereich 27, der in der Endkappe 12b gebildet ist, verschoben und wird dann in den gewölbten Durchgang 25 transportiert.
Das in den gewölbten Durchgang 25 transportierte Rollelement 13 ist in der Lage, eine Kehrtwendung durch den gewölbten Durchgang 25 zu machen, wird in den Rückführungsweg für Rollelemente 23 eingebracht, durchläuft den Rückführungsweg für Rollelemente 23 und erreicht den gewölbten Durchgang 25 an der gegenüberliegenden Seite. Dort macht das Rollelement 13 wieder eine Kehrtwende und kehrt zu dem Rolldurchgang für Rollelemente 24 zurück; und das Rollelement 13 wiederholt diese Umlaufbewegung innerhalb des Umlaufdurchgangs für Rollelemente endlos.
In dem Verbindungsbereich zwischen dem Rolldurchgang für Rollelemente 24 und dem gewölbten Durchgang 25 der so aufgebauten Linearführungsvorrichtung wird ein Spielraum zwischen dem Rollelement 13 und dem gewölbten Durchgang 25 groß genug festgelegt, um eine gegenseitige Behinderung zwischen dem Zungenbereich 27 und der Führungsschiene 11 zu vermeiden. Wenn sich das Rollelement 13 von dem Rolldurchgang für Rollelemente 24 in den gewölbten Durchgang 25 bewegt, ist deswegen der Freiheitsgrad der Bewegung des Rollelements 13 hoch und das Rollelement 13 bewegt sich, während es mit oder gegen einen Anschlussbereich 30 prallt, der in dem Bereich der Führungsschiene 11 gebildet ist, in dem die Nutoberfläche der Rollennut für Rollelemente 20 von der Führungsschiene 11 und die seitliche Oberfläche 11a von der Führungsschiene 11 einander kreuzen.
In einer in 6 gezeigten Linearführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch der Bereich der Führungsschiene 11, in der sich die Nutoberfläche der Rollennut für Rollelemente 20 der Führungsschiene 11 und die seitliche Oberfläche 11a der Führungsschiene 11 einander kreuzen, als gewölbte Oberfläche 50 ausgebildet und in dieser gewölbten Oberfläche 50 setzen sich die obige Nutoberfläche und die seitliche Oberflä che 11a einander nahtlos fort (das heißt, der Anschlussbereich 30 ist nicht wie in der herkömmlichen Linearführungsvorrichtung winkelförmig ausgebildet, sondern in einer gewölbten Form ausgebildet). Deswegen ist eine Belastung, die auf diesem Anschlussbereich 30 aufgebracht wird wenn das Rollelement 13 mit dem Anschlussbereich 30 kollidiert, relativ klein, so dass der Anschlussbereich 30 schwerlich zu beschädigen ist. Es ist zum Beispiel schwierig, dass er abplatzt oder abbricht; und auch wenn das Rollelement 13 auch nur schwerlich zu beschädigen ist, ist es zum Beispiel schwer, es anzuschlagen.
Die so aufgebaute Linearführungsvorrichtung ist ideal für den Gebrauch in einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb geeignet, in welchem die Möglichkeit einer Kollision des Rollelements 13 mit dem Anschlussbereich 30 hoch ist und eine auf den Anschlussbereich 30 aufgebrachte Belastung auf Grund der Kollision des Rollelements 13 mit dem Anschlussbereich 30 groß ist. Die vorliegende Linearführungsvorrichtung ist insbesondere nicht nur ideal wenn die Führungsschiene 11 aus Stahl hergestellt ist, sondern auch, wenn die Führungsschiene 11 aus einem keramischen Material hergestellt ist, dass eine hohe Härte und Zerbrechlichkeit hat. Wenn die Führungsschiene 11 aus einem keramischen Material hergestellt ist und das Rollelement 13 mit dem Anschlussbereich 30 kollidiert, ist es einfach, die Oberfläche des Rollelements 13 zu beschädigen und es ist einfach, den Anschlussbereich 30 zu anzuschlagen. Wenn der Anschlussbereich 30 jedoch in einer gewölbten Form ausgebildet ist, kann das Auftreten solcher Beschädigungen reduziert werden.
Auch in einer in 6 dargestellten Linearführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind der Bereich der Rollennut für Rollelemente 20 von der Führungsschiene 11, die mit dem Rollelement 13 und dessen Nachbarbereiche in Berührung gelangen, der gewölbte Oberflächenbereich des Anschlussbereichs 30, und die Nutoberfläche der Rollennut für Rollelemente 20, die zwischen diesen Bereichen besteht (das heißt, in 6, die Bereiche, welche durch verdeckte Linen dargestellt sind) jeweils so aufgebaut, dass der arithmetische Mittenrauwert Ra in der rechtwinkligen Richtung der Rollennut für Rollelemente 0,1 μm oder weniger beträgt.
In dem Fall, dass das Rollelement 13 mit der Rollennut für Rollelemente 20 und dem Anschlussbereich 30 kollidiert während die Linearführungsvorrichtung betrieben wird, ist deswegen das Rollelement schwerlich zu verschleißen, und somit wird eine Linearführungsvorrichtung geboten, welche eine außerordentliche Lebensdauer hat.
Nachstehend wird nun eine Beschreibung eines Beispiels eines Verfahrens zur Verbesserung der Oberflächenrauheit der oben beschriebenen Bereiche gegeben. Um zunächst die Rauheit zu verbessern, die einen Kreis von 5 mm oder weniger von einer Schleiffläche hat, werden die Bereiche gehohnt. Um des Weiteren vor allem die Rauheit zu verbessern, die einen feinen Kreis von 0,5 mm oder weniger hat, werden die Bereiche geläppt und durch den Einsatz eines Poliermittels fertiggestellt.
Wenn diese Endbearbeitungen an der Rollennut für Rollelemente 20 und dem Anschlussbereich 30 durchgeführt sind, besteht in dem Fall, dass eine Formkopie benutzt wird, die große Möglichkeit, dass die Formkopie nur einen Teil der Rollennut für Rollelement 20 und des Anschlussbereichs 30 berühren kann, was die Befürchtung aufbringt, dass unzureichend gefertigte Bereiche in der Rollennut für Rollelemente 20 und dem Anschlussbereich 30 übrigbleiben können. Um die Rollennut für Rollelemente 20 und den Anschlussbereich 30 in der Art fertigzustellen, dass deren Oberflächenrauheit gut und einheitlich ist, ist es notwendig, die Präzision der Form der Kopie auf ein bedeutendes Ausmaß zu verbessern.
Um diese Probleme zu lösen, kann möglicherweise die oben beschriebene Endbearbeitung durch den Gebrauch einer Vielzahl von kugelförmigen Stiften, die unterschiedliche Durchmesser haben, verbessert werden. Gemäß dem in 7 gezeigten Verfahren kann, wenn die zu bearbeitenden Bereiche gemäß den Durchmessern der kugelförmigen Stifte unterschiedlich sind, eine Endbearbeitung in allen Bereichen durchgeführt werden die fertiggestellt werden müssen, so dass die Oberflächenrauheit einheitlich und gut hergestellt werden kann. Im Übrigen kennzeichnen in 7 verdeckte Kanten die Bereiche, die durch den Einsatz von einer Vielzahl von Stiften fertiggestellt werden sollen.
(Verschleiß-Beurteilungs-Test)
Nun haben die Erfinder einen Funktionstest an einer Vielzahl von Linearführungsvorrichtungen durchgeführt, die im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie oben beschrieben haben und das Ausmaß des Verschleiß eines Rollelements beurteilt.
In dem Funktionstest wurden vier Arten von Linearführungsvorrichtungen benutzt (Ausführungsformen 1, 2 und Vergleichsbeispiele 1, 2) die in den geläppten Bereichen und der Oberflächenrauheit dieser Bereiche unterschiedlich sind.
Das heißt, bei einer Linearführungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1, wurde eine geläppte Endbearbeitung nur an dem Bereich der Nutoberfläche einer Rollennut für Rollelemente an einer Führungsschiene durchgeführt, die mit einem Rollelement in Kontakt ist, und der arithmetische Mittenrauwert Ra dieses Bereichs wurde auf 0,1 μm festgesetzt.
Ebenso wurde an einer Linearführungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform eine geläppte Endbearbeitung an dem Bereich durchgeführt, der sich vom dem Bereich einer Rollennut für Rollelemente einer Führungsschiene, die mit einem Rollelement kontaktiert wird, zu dem Grenzbereich zwischen der seitlichen Oberfläche der Führungsschiene und dem Bereich mit gewölbter Oberflächenform eines Anschlussbereichs erstreckt, und der arithmetische Mittenrauwert Ra dieses Bereichs wurde auf 0,1 μm festgesetzt.
Des Weiteren wurde in der Linearführungsvorrichtung gemäß eines Vergleichbeispiels 1 eine Läppendbearbeitung an dem gleichen Bereich wie in der Ausführungsform 1 durchgeführt und der arithmetische Mittenrauwert Ra dieses Bereichs wurde auf 0,14 μm festgesetzt. Des Weiteren wurde an einer Linearführungsvorrichtung gemäß eines Vergleichbeispiels 2 eine Läppendbearbeitung an dem gleichen Bereich wie in der Ausführungsform 2 durchgeführt, und der arithmetische Mittenrauwert Ra dieses Bereichs wurde auf 0,14 μm festgesetzt.
Im Übrigen wurden in dem obigen Test in allen eingesetzten Linearführungsvorrichtungen die Breite der Führungsschiene auf 14 mm festgesetzt, während die Anzahl der Rollennuten für Rollelemente, die in der seitlichen Oberfläche der Führungsschiene ausgebildet ist, eine in jeder Seite war.
In dem Test waren die Linearführungsvorrichtungen dafür gemacht, 100 km bei der Durchschnittsgeschwindigkeit von 1 m/sec. mit einer Belastung von 85 N in der Durchschnittsbelastung zu laufen und die Ausmaße des Verschleiß der Rollenelemente, die in diesem Dauerbetrieb verursacht wurden, wurden bewertet. Die Ergebnisse dieses Bewertungstests sind in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1
Wenn die Ausführungsform 1 und das Vergleichsbeispiel 1 genauso wie die Ausführungsform 2 und das Vergleichsbeispiel 2, die in der Läppendbearbeitung gleich sind und in dem arithmetischen Mittenrauwert Ra unterschiedlich sind, miteinander verglichen wurden, wurden die Ausführungsformen 1, 2, die jeweils einen arithmetischen Mittenrauwert Ra von 0,1 μm haben, in dem Verschleißwert kleiner beurteilt als ihre entsprechenden Vergleichsbeispiele.
Auch wenn die Ausführungsform 1 und das Vergleichsbeispiel 1 genauso wie die Ausführungsform 2 und das Vergleichsbeispiel 2, welche den gleichen arithmetischen Mittenraumwert Ra haben, aber in der Läppendbearbeitung unterschiedlich sind, miteinander verglichen wurden, wurde in beiden Fällen die Vorrichtung in welcher eine Läppendbearbeitung an dem Bereich durchgeführt wurde, der sich von dem Bereich einer Rollennut für Rollelemente einer Führungsschiene der mit einem Rollelement in Berührung kommt, und sich zu dem Grenzbereich zwischen der seitlichen Oberfläche der Führungsschiene und dem gewölbten Oberflächenbereich eines Anschlussbereichs erstreckt, der Verschleißwert der Rollelemente kleiner betrachtet als in der Vorrichtung, in welcher eine Läppendbearbeitung nur in dem Bereich der Nutoberfläche einer Rollennut für Rollelemente von einer Führungsschiene durchgeführt wurde, die mit einem Rollelement in Kontakt ist.
Im Übrigen ist die vorliegende Ausführungsform nur ein Beispiel der Erfindung und deswegen ist die Erfindung nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt; und insbesondere sind die Aufbauten der Details einer Linearführungsvorrichtung nicht auf die in der vorliegenden Ausführungsform dargestellten Details begrenzt. Zum Beispiel ist ein Verfahren zur Verbesserung der Oberflächenrauheit nicht auf ein Läppverfahren begrenzt, sondern jedes andere Verfahren kann eingesetzt werden, vorausgesetzt, es kann den arithmetischen Mittenrauwert auf 0,1 μm oder weniger festsetzen.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann in der Linearführungsvorrichtung die ein zusammengesetztes Teil gemäß der Erfindung einschließt, ein Effekt erzielt werden, dass sie den Prozess des Verschleiß der Grenzbereiche zwischen den Rollennuten für Rollelemente und den Oberflächen, die fortlaufend mit den vorliegenden Rollennuten für Rollelemente bestehen, reduziert.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist in der Linearführungsvorrichtung gemäß der Erfindung der Anschlussbereich, welcher in dem Bereich gebildet ist, in welchem sich die Nutoberfläche einer Rollennut für Rollelemente der Führungsschiene und die äußere Oberfläche der Führungsschiene einander kreuzen, als ein gewölbter Oberflächenformbereich ausgebildet; und deswegen ist nicht nur die Rollennut für Rollelemente der Führungsschiene schwerlich zu beschädigen, sondern auch ein Verschleißen des Rollelements ist schwierig.
Wenn der Bereich der Rollennut für Rollelemente von der Führungsschiene, der mit dem Rollelement in Berührung kommt sowie der Anschlussbereich so ausgebildet sind, dass sie einen arithmetischen Mittenrauwert Ra von 0,1 μm oder weniger haben, sind sie gleichzeitig in der Lage, den Verschleiß des Rollelements, welches an dem Betrieb der Linearführungsvorrichtung beteiligt ist, zu reduzieren. Daher kann die Erfindung eine Linearführungsvorrichtung bieten, welche eine ausgezeichnete Lebensdauer aufweist.

Claims

Eine Linearführungsvorrichtung umfasst: eine Führungsschiene (11), die Rollennuten für Rollelemente (20) umfasst, die in den seitlichen Oberflächen (11a) der Führungsschiene (11) ausgebildet sind, um sich in deren axialen Richtung zu erstrecken; ein Führungswagen (12), der Rollennuten für Rollelemente (21) umfasst, die jeweils entgegen den Rollennuten für Rollelemente (20) von der Führungsschiene (11) angeordnet sind und an der Führungsschiene montiert ist, um in Bezug auf die Führungsschiene (11) in der axialen Richtung beweglich zu sein, und eine Vielzahl von Rollelementen (13), die rollbar zwischen den Rollennuten für Rollelemente (20) von der Führungsschiene (11) und den Rollennuten für Rollelemente (21) des Führungswagens (12) eingeschoben sind, wobei jeder der Teilbereiche (30), in welchem sich die Nutoberflächen der Rollennuten für Rollelemente (20, 21) von sowohl der Führungsschiene (11) als auch dem Führungswagen (12) und den äußeren Oberflächen (11a) davon einander kreuzen, als gewölbte Oberfläche (50) ausgebildet ist, wobei die Nutoberfläche und die äußere Oberfläche in der Lage sind, reibungslos miteinander zu verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass der arithmetische Mittenrauwert Ra in der rechtwinkligen Richtung der Rollennuten für Rollelemente (20) des Teilbereichs der Führungsschiene (11) der sich von dem Teilbereich der Rollennuten für Rollelemente (20) von der Führungsschiene (1) erstreckt, um das Rollelement (13) zu berühren, bis zu dem Grenzbereich zwischen der äußeren Oberfläche (11a) der Führungsschiene (11) und der gewölbten Oberfläche (50), auf 0,1 Mikrometer oder weniger eingestellt ist.
Die Linearführungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutoberflächen der Rollennuten für Rollelemente (20) und die äußeren Oberflächen (11a) an der Führungsschiene (11) gebildet sind.
Die Linearführungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Führungsschiene (11) aus einem keramischen Material hergestellt ist.
Die Linearführungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Nutoberflächen der Rollennuten für Rollelemente (21) und die äußeren Oberflächen an dem Führungswagen (12) gebildet sind.
Die Linearführungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Härte der Nutoberflächen der Rollennuten für Rollelemente (20, 21) und der äußeren Oberflächen (11a) weicher ausgebildet sind als die der Rollelemente (13).
Die Linearführungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Rollelemente (13) aus einem keramischen Material hergestellt sind, und die Nutoberflächen der Rollennuten für Rollelemente (20, 21) und die äußeren Oberflächen (11a) aus Metall hergestellt sind.