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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Rollführungsvorrichtung und ein Verfahren
zum Herstellen derselben, bei dem eine Laufbahn-Schiene und ein
Gleitelement mit einer dazwischen befindlichen großen Anzahl
von in Kugeln zusammengesetzt werden, so dass ein angebrachtes Objekt,
das an dem Gleitelement befestigt ist, ungehindert eine Hin- und Herbewegung
entlang der Laufbahn-Schiene durchführen kann, und insbesondere
eine Rollführungsvorrichtung,
bei der das Gleitelement mit einem Endlos-Zirkulationsweg für die Kugeln
versehen ist, der das Gleitelement befähigt, sich kontinuierlich an
der Laufbahn-Schiene entlang zu bewegen, während die Kugeln in eine Endlos-Zirkulation
versetzt werden.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Bei
einem linearen Führungsabschnitt
eines Werkstücktischs
einer Werkzeugmaschine oder bei einer beliebigen verschiedener Fördervorrichtungen wird
verbreitet eine Rollführungsvorrichtung
eingesetzt, bei der ein Gleitelement mit einem beweglichen Element,
wie beispielsweise einem darauf angebrachten Tisch, sich kontinuierlich
an einer Laufbahn-Schiene entlang bewegt. Bei einer Rollführungsvorrichtung
dieses Typs ist das Gleitelement an der Laufbahn-Schiene über eine
dazwischen befindliche große
Anzahl von Kugeln angebracht, und die Kugeln rollen und tragen dabei
eine Last zwischen dem Gleitelement und der Laufbahn-Schiene. Dadurch
ist es möglich,
dass das an dem Gleitelement angebrachte bewegliche Element eine
gleichmäßige Bewegung
entlang der Laufbahn-Schiene ausführt und dabei nur geringen
Widerstand erfährt.
Das Gleitelement ist mit einem Endlos-Umlaufweg für die Kugeln
versehen, und die Kugeln werden auf diesem Endlos-Umlaufweg in Umlauf
versetzt. Dadurch ist es möglich,
dass sich das Gleitelement kontinuierlich an der Laufbahn-Schiene entlang bewegt.
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Die
Laufbahn-Schiene weist eine Kugel-Rollnut auf, die in der Längsrichtung
verläuft,
und das Gleitelement weist eine Last-Rollnut auf, die der Kugel-Rollnut
der Laufbahn-Schiene gegenüber
liegt, so dass ein Last-Rollweg für die Kugeln durch die Kugel-Rollnut
auf der Seite der Laufbahn-Schiene und die Last-Rollnut auf der
Seite des Gleitelementes gebildet wird. Das heißt, die Kugeln werden auf der
Seite der Laufbahn-Schiene in Kontakt mit der Kugel-Rollnut und
auf der Seite des Gleitelementes mit der Last-Rollnut gehalten und
ro04 380 152.1 llen, während
sie eine dazwischen wirkende Last tragen. Des Weiteren weist das
Gleitelement einen lastfreien Rollweg auf, der parallel zu dem Last-Rollweg
ist, und beide Enden dieses lastfreien Rollwegs sind kommunizierend über ein
Paar Richtungsänderungswege,
die in einer Bogenform ausgebildet sind, mit dem Last-Rollweg verbunden.
Die Kugele werden an einem Ende des Last-Rollwegs von der Last befreit und
werden aus der Kugel-Rollnut in der Laufbahn-Schiene herausgeleitet
und treten in einen der Richtungsänderungswege ein, von wo aus
die Kugeln auf den lastfreien Rollweg rollen. Die Kugeln, die durch
den lastfreien Rollweg gerollt sind, werden über den Richtungsänderungsweg
an der gegenüberliegenden
Seite zu der Kugel-Rollnut zurückgeführt, wo
sie durch den Last-Rollweg
rollen und wieder die Last tragen. Auf diese Weise ist das Gleitelement
mit einem Endlos-Zirkulationsweg für die Kugeln versehen, bei
dem der Last-Rollweg, ein Richtungsänderungsweg, der lastfreie
Rollweg und der andere Richtungsänderungsweg
nacheinander verbunden sind, und während sie auf diesem Endlos-Umlaufweg
umlaufen, werden die Kugeln abwechselnd in einen belasteten Zustand
und einen unbelasteten Zustand versetzt. Dadurch kann sich das Gleitelement
ohne Einschränkungen
bezüglich
des Hubs kontinuierlich an der Laufbahn-Schiene entlang bewegen.
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Herkömmlicherweise
enthält
das Gleitelement einen Blockkörper,
der aus Stahl besteht, der Härten
zulässt,
und einem Paar Kunstharz-Abschlusskappen, die an der vorderen und
der hinteren Abschlussfläche
des Blockkörpers
befestigt sind. Bei der Herstellung des Blockkörpers wird er zunächst durch
Tiefziehen grob geformt, und dann werden eine Anbringungsfläche eines
beweglichen Elementes, ein Gewindeloch zum Befestigen eines Fixierbolzens
und Durchgangslöcher,
die die lastfreien Rollwege bilden, durch spanende Bearbeitung ausgebildet,
und des Weiteren ist es erforderlich, Schleifen der lastfreien Rollnuten
durchzuführen.
Weiterhin werden die Abschlusskappen mit den Heraushebeabschnitten
zum Lösen
der Kugeln aus den Rollnuten der Laufbahn-Schiene versehen und werden
durch Spritzgießen
von Kunstharz ausgebildet. Des Weiteren werden die Endabschnitte
der Last-Rollwege und die Endabschnitte der lastfreien Rollwege
durch die Richtungsänderungswege
verbunden, indem die Anschlusskappen genau an der vorderen und der
hinteren Endfläche
befestigt werden, so dass ein Gleitelement fertiggestellt wird,
das mit Endlos-Kugelumlaufwegen versehen ist (
JP 10-009264 A , geprüftes
japanische Gebrauchsmuster mit Nummer
04-53459 und usw.).
- Patentdokument 1: JP
10-009264 A
- Patentdokument 2: geprüfte japanische Gebrauchsmusterschrift
Nummer 04-53549
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
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Bei
dieser herkömmlichen
Rollführungsvorrichtung
sind für
den Blockkörper,
der das Gleitelement bildet, viele Arbeitsstunden für die spanende Bearbeitung
erforderlich, so dass es wahrscheinlich ist, das die Zuverlässigkeit
hinsichtlich der Genauigkeit der spanenden Bearbeitung beeinträchtigt wird. Des
Weiteren ist es zusätzlich
zu den vielen Arbeitsstunden für
die spanende Bearbeitung des Blockkörpers erforderlich, die Abschlusskappen
zum Ausbilden der Endlos-Umlaufwege für die Kugeln bereitzustellen,
so dass die Kosten für
das Gleitelement auf Grund der Zunahme an Arbeitsstunden bei der
spanenden Bearbeitung und der Anzahl von Einzelteilen hoch sind.
Des Weiteren ist es, um das Zirkulieren der Kugeln auf den Endlos-Zirkulationswegen
zu erleichtern, notwendig, die Anbringung der Abschlusskappen an
dem Blockkörper
mit hoher Genauigkeit auszuführen,
so dass zum Zusammensetzen des Gleitelementes viel Zeit und Aufwand
erforderlich sind.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER
PROBLEME
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Die
vorliegende Erfindung ist angesichts der oben erwähnten Probleme
gemacht worden. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
daher darin, eine Rollführungsvorrichtung
und ein Verfahren zum Herstellen derselben zu schaffen, die einfache
und kostengünstige
Produktion ermöglichen,
indem die Anzahl von Teilen verringert wird, die das Gleitelement
bilden, und die Anzahl von Arbeitsstunden bei der spanenden Bearbeitung
reduziert wird, und die dazu beitragen, eine Verbesserung der Zuverlässigkeit
bei der Genauigkeit der spanenden Bearbeitung zu erreichen.
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Um
die oben erwähnte
Aufgabe zu erfüllen, enthält eine
Rollführungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Laufbahn-Schiene mit einer in Längsrichtung verlaufenden Roll-Nut
für eine
große
Anzahl von Kugeln sowie ein Gleitelement, das über die dazwischen befindliche
große
Anzahl von Kugeln an der Laufbahn-Schiene angebracht wird, wobei
das Gleitelement ausgebildet wird, indem ein Metallplattenelement
gebogen wird, und es einen Quersteg sowie eine Paar Flansch-Teile
aufweist, die aufrechtstehend an dem Quersteg vorhanden sind und
in einer rinnenartigen Form ausgebildet sind, und wobei jeder der
Flansch-Teile eine Spur-Nut hat, in der die Kugeln endlos zirkulieren,
die Spur-Nut eine geradlinige Last-Nut, die die Kugeln rollen lässt, während sie
eine Last zwischen ihnen und einer Roll-Nut in der Laufbahn-Schiene
tragen, ein Paar Kugeln-Umlenknuten, die jeweils an beiden Enden
der geradlinigen Last-Nut vorhanden sind und die Kugeln, die durch
die geradlinige Last-Nut gerollt sind, von der Last befreien und
ihre Rollrichtung so ändern,
dass die Kugeln aus der Roll-Nut der Laufbahn-Schiene gelöst werden,
sowie eine lastfreie geradlinige Nut enthält, die die Kugeln ohne Last
von einer Kugelumlenk-Nut zu der anderen Kugelumlenk-Nut überführt.
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Bei
dieser Rollführungsvorrichtung
sind die Kugeln in den Spur-Nuten aufgenommen, die in den Flansch-Teilen
des Gleitelementes ausgebildet sind, und führen Endlos-Zirkulation in
den Spur-Nuten durch. Die Spur-Nuten können in dem Metallplattenelement
in einem Stadium vor der Ausbildung des rinnenartigen Gleitelementes
durch Biegen des Blechelementes ausgebildet werden. Das heißt, ein
Paar Spur-Nuten, in denen Kugeln Endlos-Zirku-lation durchführen sollen,
sind in einem vorgegebenen Intervall in einem flachen Metallplattenelement
ausgebildet, und die Abschnitte, in denen die Spur-Nuten ausgebildet
sind, werden gebogen und angehoben, um die Flansch-Teile auszubilden
und so das rinnenartige Gleitelement auszubilden. Beim Ausbilden
der Spur-Nuten in dem flachen Metallplattenelement ist es beispielsweise
möglich,
kontinuierlich Endlos-Spur-Nuten auszubilden, indem mit einem Stirnfräser oder
dergleichen geschnitten wird, oder diese durch Pressen und Verwendung
eines Presswerkzeugs auszubilden. In beiden Fällen können die Spur-Nuten in den
flachen Blechelement leicht ausgebildet werden, und des Weiteren
ist es, indem Biegen an diesem Metallplattenelement durchgeführt wird,
auf einfache Weise möglich,
ein rinnenartiges Gleitelement auszubilden, das ein Paar Flansch-Teile hat,
die mit Spur-Nuten versehen sind. Des Weiteren ist es nicht notwendig,
weitere maschinelle Bearbeitung oder Anbringung von Teilen an dem
so ausgebildeten Gleitelement durchzuführen, wodurch es möglich wird,
das Gleitelement auf einfache und kostengünstige Weise herzustellen.
Des Weiteren ist es, da nur sehr wenige Arbeitsstunden erforderlich
sind, möglich,
eine Verbesserung hinsichtlich der Zuverlässigkeit bei der Genauigkeit
der spanenden Bearbeitung zu erreichen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine Perspektivansicht einer rollenden Führungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine als Schnitt ausgeführte
Vorderansicht der in 1 gezeigten Rollführungsvorrichtung.
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht
einer Spur-Nut eines Gleitelementes der in 1 gezeigten
rollender Führungsvorrichtung.
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4 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
die darstellt, wie sich Kugeln in einer Kugelumlenk-Nut der Spur-Nut
bewegen.
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5 ist
eine Perspektivansicht, die darstellt, wie das Gleitelement hergestellt
wird.
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6 ist
eine Perspektivansicht einer Rollführungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
eine als Schnitt ausgeführte
Vorderansicht der in 6 gezeigten Rollführungsvorrichtung.
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8 ist
eine Perspektivansicht einer Rollführungsvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführung der
vorliegenden Erfindung.
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9 ist
eine als Schnitt ausgeführte
Vorderansicht der in 8 gezeigten Rollführungsvorrichtung.
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10 ist
eine Perspektivansicht einer Rollführungsvorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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11 ist
eine als Schnitt ausgeführte
Vorderansicht der in 10 gezeigten Rollführungsvorrichtung.
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BESTE ART UND WEISE DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Im
Folgenden wird die Rollführungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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1 und 2 zeigen
eine Rollführungsvorrichtung
gemäß der ersten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Die Rollführungsvorrichtung der ersten
Vorrichtung enthält
eine längliche
Laufbahn-Schiene 1, die in einer im Wesentlichen rechteckigen
Schnittform ausgebildet ist, sowie ein Gleitelement 2,
das in einer rinnenartigen Form ausgebildet ist und über eine
dazwischen befindliche große
Anzahl von Kugeln 3 an der Laufbahn-Schiene 1 angebracht ist, wobei
sich das Gleitelement 2 die Laufbahn-Schiene 1 überspannend
frei auf der Laufbahn-Schiene 1 bewegt.
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Jede
der zwei Seiten der Laufbahn-Schiene 1 hat eine in Längsrichtung
verlaufende Roll-Nut 10 für die Kugeln 3. Jede
Roll-Nut 10 hat zwei Rollflächen, auf denen die Kugeln 3 rollen,
und die in einem Winkel von 90° zueinander
angeordnet sind, wobei ihr Schnitt in Form eines sogenannten gotischen
Bogens ausgebildet ist. So sind die Kugeln 3 an zwei Punkten
mit der Roll-Nut in Kontakt, wobei die Kontaktrichtungen um 45° in Bezug
auf die untere Fläche der
Laufbahn-Schiene 1 geneigt sind. Des Weiteren weist die
Laufbahn-Schiene 1 eine Vielzahl von Schrauben-Anbringungslöchern 11 auf,
die in vorgegebenen Längsabständen ausgebildet
sind, und die Laufbahn-Schiene 1 kann an einem stationären Abschnitt,
wie beispielsweise einem Bett, einer Säule oder dergleichen verschiedener
Maschinen unter Verwendung der Schrauben-Anbringungs-löcher 11 angebracht
werden.
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Das
Gleitelement 2 weist einen Quersteg 20 und ein
Paar Flansch-Teile 21, 21 rechtwinklig zu dem
Quersteg 20 auf und ist in einer rinnenartigen Form so
ausgebildet, dass es die Laufbahn-Schiene mit einem dazwischen befindlichen
kleinen Spalt überspannt,
wie dies in 2 gezeigt wird. Das heißt, die
Laufbahn-Schiene 1 befindet sich zwischen den paarigen
Flansch-Teilen 21, 21 des Gleitelementes 2.
Der Quersteg 20 bildet eine Anbringungsfläche 22 für ein bewegliches
Element, wie beispielsweise einen Tisch, wobei der Quersteg 20 Gewindelöcher 23 hat,
die in Gewindeeingriff mit Anbringungsschrauben gebracht werden
können.
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Eine
Spur-Nut 1, die eine große Anzahl von Kugeln 3 aufnimmt,
ist, wie in 1 gezeigt, in jeder der Innenflächen der
Flansch-Elemente 21 des Gleitelementes 2 der Seitenfläche der
Laufbahn-Schiene gegenüber
mit dazwischen befindlichen Reihen-Spal-ten ausgebildet. Jede Spur-Nut 30 enthält, wie
in 3 dargestellt, eine geradlinige Last-Nut 31, die
der Roll-Nut 10 der Laufbahn-Schiene 1 gegenüberliegt,
eine lastfreie geradlinige Nut 33, die so ausgebildet ist,
das sie parallel zur geradlinigen Last-Nut 31 verläuft und
der Seitenfläche
der Laufbahn-Nut 1 gegenüberliegt, sowie Kugelumlenk-Nuten 34,
die Hindurchlaufen der Kugeln 3 zwischen der geradlinigen
Last-Nut 31 und der lastfreien geradlinigen Nut 33 ermöglichen.
Die Kugeln 3 rollen und nehmen dabei eine Last zwischen
den Roll-Nuten 10 der Laufbahn-Schiene 1 und den
geradlinigen Last-Nuten 31 des Gleitelementes 2 auf,
so dass sich das Gleitelement 2 frei auf der Laufbahn-Schiene 1 hin-
und herbewegen kann. Das heißt,
Last-Rollwege für
die Kugeln 3 werden durch die Roll-Nuten 10 der
Laufbahn-Schiene 1 und die lastfreien geradlinigen Nuten 31 des
Gleitelementes 2 gebildet, die einander jeweils gegenüberliegen.
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Die
Roll-Nut 10 der Laufbahn-Schiene 1 und die geradlinige
Last-Nut 31 in der Spur-Nut 30, die dieser gegenüberliegt,
ist, wie in 4 dargestellt, im Schnitt wie
ein gotischer Bogen geformt, und jede Kugel 3 ist an zwei
Punkten mit der geradlinigen Last-Nut 31 in Kontakt. Die
Kontaktrichtung der Kugel 3 und der Roll-Nut 10 bzw.
der geradlinigen Last-Nut 31 ist
vertikal um 45° in
Bezug auf die Richtung der Senkrechten der Innenseitenfläche des
Flansch-Teils 21 (Querrichtung in 4) geneigt,
und die Kugeln 3 können
die gesamte Last aufnehmen, die in einer Richtung rechtwinklig zu
der Bewegungsrichtung des Gleitelementes zwischen der Laufbahn-Schiene 1 und
dem Gleitelement 2 ausgeübt wird.
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Die
lastfreie geradlinige Nut 33, die einen Teil der Spur-Nut 30 bildet,
hat eine Breite, die geringfügig
größer ist
als der Durchmesser der Kugeln 3 und liegt der seitlichen
Fläche
der Laufbahn-Schiene 1 gegenüber und bildet so einen lastfreien
Rollweg für die
Kugeln 3. Die Tiefe der lastfreien geradlinigen Nut 33 ist
im Wesentlichen dem Durchmesser der Kugeln 3 gleich oder
geringfügig
kleiner als dieser, und da ein Spalt zwischen dem Flansch-Teil 21 des
Gleitelementes 2 und der seitlichen Fläche der Laufbahn-Schiene 1 vorhanden
ist, werden die Kugeln 3 in der lastfreien Roll-Nut 33 in
einem lastfreien Zustand aufgenommen, das heißt in einem Zustand, in dem
sie sich frei drehen können.
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Die
Kugelumlenk-Nuten 34 haben im Wesentlichen U-förmige Laufbahnen,
die die geradlinigen Last-Nuten 31 und die lastfreien geradlinigen
Nuten 33 verbinden, wobei die U-förmigen-Laufbahnen die Kugeln 3,
die durch geradlinigen Last-Nuten 31 gerollt sind und dabei
eine Last getragen haben, von der Last befreien und allmählich die
Richtung ändern, in
der die Kugeln 3 rollen und sie nach Richtungsänderung
um 180° in
die lastfreien geradlinigen Nuten 33 leiten. Die Kugelumlenk-Nuten 34 sind
so ausgebildet, dass sie an den Positionen, an denen sie mit den
geradlinigen Last-Nuten 31 verbunden sind, am höchsten sind,
und an den Positionen, an denen sie mit den lastfreien geradlinigen
Nuten 33 verbunden sind, am tiefsten sind. Aufgrund der
allmählichen
Vertiefung der Kugelumlenk-Nuten 34 werden die Kugeln 3,
die durch die geradlinigen Last-Nuten 31 gerollt sind,
beim Eintreten in die Kugelumlenk-Nuten 34 von der Last
befreit, bewegen sich in einem lastfreien Zustand durch die Kugelumlenk-Nuten 34 auf die
lastfreien geradlinigen Nuten 33 zu und treten direkt in
die lastfreien geradlinigen Nuten 33 ein, wobei sie den
lastfreien Zustand beibehalten.
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Wenn
das Gleitelement 2 an der Laufbahn-Schiene 1 entlang
bewegt wird, bewegen sich die Kugeln 3, die zwischen den
Roll-Nuten 10 der Laufbahn-Schiene 1 und den geradlinigen
Last-Nuten 31 des Gleitelementes 2 gehalten werden,
dass heißt,
die Kugeln 3, die Last auf den Rollwegen tragen, in den
geradlinigen Last-Nuten 31 mit einer Geschwindigkeit von
0,5V das heißt,
der Hälfte
einer Geschwindigkeit, mit der sich das Gleitelement 2 relativ
zu der Laufbahn-Schiene 1 bewegt. Da die Kugelumlenk-Nuten 34,
wie oben erläutert,
allmählich tiefer
werden, werden die Kugeln 3, die durch die geradli nigen
Last-Nuten 31 rollen, beim Erreichen der Kugelumlenk-Nuten 34 allmählich von
der Last befreit. Die von der Last befreiten Kugeln 3 bewegen sich
unverändert
durch die Roll-Nuten 10 der Laufbahn-Schiene 1 und
werden durch die folgenden Kugeln 3 geschoben, und da die
Kugelumlenk-Nuten 34 das Rollen der Kugeln 3 in
den Rollen 13 unterbrechen und die Laufrichtung der Kugeln 3 zwangsweise ändern, werden
die Kugeln 3 durch die Kugelumlenk-Nuten 34 in
den Rollnuten 10 seitlich bewegt und bewegen sich in den
Roll-Nuten 10 nach oben, bis sie allmählich bis zu der seitlichen
Fläche
der Laufbahn-Schiene aufgestiegen sind. Dadurch verlassen die Kugeln 3 die
Roll-Nuten 10 der Laufbahn-Schiene 1 vollständig und
werden vollständig
in den Kugelumlenk-Nuten 34 des
Gleitelementes 2 aufgenommen.
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Die
Kugelumlenk-Nuten 34 haben im Wesentlichen U-förmige-Laufbahnen,
so dass die in den Kugelumlenk-Nuten 34 aufgenommenen Kugeln 3 ihre
Rollrichtung umkehren und in einen lastfreien Rollweg eintreten,
der durch die seitliche Fläche
der Laufbahn-Schiene 1 und
die lastfreie geradlinige Nut 33 des Gleitelementes 2 gebildet
wird, die einander gegenüberliegen.
Die Kugeln 3, die den lastfreien Rollweg durchlaufen haben,
treten an der gegenüberliegenden
Seite in die Kugelumlenk-Nut 34 ein und kehren die Rollrichtung
um, bevor sie wieder in einen Last-Rollweg eintreten, der durch
die Roll-Nut 10 der Laufbahn-Schiene 1 und die
geradlinige Last-Nut 31 des Gleitelementes 2 gebildet
wird. Bei diesem Vorgang bewegen sich die Kugeln 3 in der Roll-Nut 10 der
Laufbahn-Schiene 1 seitlich nach unten und treten in den
lastfreien Rollweg ein und da die Tiefe der Kugelumlenk-Nut 34 allmählich verringert wird,
wird ein Übergang
von dem lastfreien Zustand in den belasteten Zustand bewirkt.
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Auf
diese Weise zirkulieren die Kugeln 3 durch die Spur-Nuten 30 des
Gleitelementes, und durch diese Zirkulation kann sich das Gleitelement 2 ununterbrochen
und kontinuierlich an der Laufbahn-Schiene 1 entlang bewegen.
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Bei
der Rollführungsvorrichtung
dieser Ausführungsform
sind die oben beschriebenen Spur-Nuten 30 in den Flansch-Teilen
des Gleitelementes den seitlichen Flächen der Laufbahn-Schiene 1 gegenüberliegend
ausgebildet, und die Endlos-Zirkulationswege für die Kugeln 3 werden
durch Spur-Nuten 30 gebildet, so dass der Aufbau des Gleitelementes 2 sehr
einfach ist. Des Weiteren werden Eintreten der Kugeln 3 in
die Roll-Nuten 10 der Laufbahn-Schiene und Lösen derselben
daraus lediglich durch die Kugelumlenk-Nuten 34 bewirkt, die in den
Spur-Nuten 30 ausgebildet sind, und kein weiteres Element ist
erforderlich. Daher ist der Aufbau des Gleitelementes 2 auch
in dieser Hinsicht sehr einfach.
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Im
Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen des Gleitelementes 2 beschrieben.
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Das
Gleitelement 2 wird ausgebildet, indem ein Metallplattenelement 4,
wie beispielsweise eine flache Stahlplatte, in eine rinnenartige
Form gebogen wird, und auf einer Stufe vor dem Biegen werden die Spur-Nuten 30 und
die Gewindelöcher 23 durch
spanende Bearbeitung ausgebildet.
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Zunächst wird
das flache Metallplattenelement 4 in Bereiche unterteilt,
die dem Quersteg 20 bzw. dem Paar Flansch-Teile 21, 21 entsprechen.
Die Spur-Nuten 30 werden, wie in 5 dargestellt,
in den Flächen
der Bereiche ausgebildet, die den Flansch-Teilen 21 entsprechen.
Die Spur-Nuten 30 können
einfach durch Fräsen
unter Verwendung eines Stirnfräsers
oder dergleichen ausgebildet werden, so können beispielsweise die geradlinigen Last-Nuten 31 ausgebildet
werden, in dem ein Form-Fräser
eingesetzt wird, der der Querschnittsform eines gotischen Bogens
entspricht. Die Kugelumlenk-Nuten 34 und die lastfreien
geradlinigen Nuten 33 können
als Nuten mit im Wesentlichen halbkreisartiger Querschnittsform
unter Verwendung eines Kugelstirnfräsers ausgebildet werden. Des Weiteren
können
die Tiefen der geradlinigen Last-Nuten 31 und der lastfreien
geradlinigen Nuten 33 mit hoher Genauigkeit über numerische
Steuerung der Werkzeugmaschine reguliert werden, und auch hinsichtlich
der Kugelumlenk-Nuten 34 zwischen den geradlinigen Last-Nuten 31 und
den lastfreien geradlinigen Nuten 33 ist es möglich, ihnen eine
ausreichende Tiefe und Form zu verleihen, die Lösen der Kugeln aus den Roll-Nuten 10 der
Laufbahn-Schiene 1 ermöglicht.
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Des
Weiteren können
die lastfreien geradlinigen Nuten 33 und die Kugelumlenk-Nuten 34 mit
der gleichen Querschnittsform des gotischen Bogens wie die der geradlinigen
Last-Nuten 31 ausgebildet werden, wobei es in diesem Fall,
in dem die Tiefen der Nuten 33, 34 reguliert werden,
möglich
ist, die Kugeln 3 in einem lastfreien Zustand zu versetzen.
Auf diese Weise ist es, wenn die geradlinigen Last-Nuten 31, die
lastfreien geradlinigen Nuten 33 und die Kugelumlenk-Nuten 34 in
der gleichen Querschnittsform ausgebildet werden, möglich, die
Spur-Nuten 30 in einem Prozess unter Verwendung lediglich
einer Form von Fräser
auszubilden, wodurch die Ausbildung der Spur-Nuten 30 weiter
vereinfacht wird.
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Wenn
die Lastaufnahmefähigkeit
des Gleitelementes 2 gering ist und eine dünnere Platte
als das Metallplattenelement zum Ausbilden des Gleitelementes 2 verwendet
wird, können
die Spur-Nuten 30 durch plastische Bearbeitung, wie beispielsweise Pressen,
ohne Durchführen
von Schneidbearbeitung ausgebildet werden. In diesem Fall kann das
Gleitelement 2 mit geringerem Kostenaufwand und in größeren Mengen
ausgebildet werden als in dem Fall, in dem die Spur-Nuten 30 durch
Schneiden ausgebildet werden.
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Wenn
die Spur-Nuten 30 in dem Metallplattenelement 4 ausgebildet
sind, werden die Löcher 23 durch
spanendes Bearbeiten in dem Bereich des Metallplattenelementes 4 ausgebildet,
der dem Quersteg 20 entspricht, und des Weiteren werden
ansteigenden Bezugsnuten 24, die im Wesentlichen V-förmigen-Querschnitt
haben, an Grenzen zwischen dem Quersteg 20 und den Flansch-Teilen 21 ausgebildet.
Indem die ansteigenden Bezugsnuten 24 im Voraus ausgebildet
werden, ist es möglich,
Biegen der Flansch-Teile 21 in
Bezug auf den Quersteg 20 mit hoher Genauigkeit durchzuführen. Wenn
das Metallplattenelement 4 dünn ist und das Biegen der Flansch-Teile 21 mit
ausreichender Genauigkeit durchgeführt werden kann, ist es nicht
notwendig, die ansteigenden Bezugsnuten 24 auszubilden.
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Dann
wird, um die Verschleißfestigkeit
der Spur-Nuten 30 gegenüber
dem Rollen der Kugeln 3 zu verbessern, Oberflächenhärtbearbeitung
in den Bereichen des Metallplattenelementes 4 durchgeführt, die
den Flansch-Teilen 21 entsprechen. Als Oberflächenhärtbearbeitung
können
Hochfrequenzhärten,
Einsatzhärten
und Nitrieren oder dergleichen durchgeführt werden. Wenn es durch die
Härteerarbeitung
zum Verziehen des Metallplattenelementes kommt, ist es möglich, Fertigbearbeitung
an den Spur-Nuten 30 nach der Härtbearbeitung unter Verwendung
eines Hartmetall-Stirnfräsers
oder dergleichen durchzuführen.
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Des
Weiteren werden, wenn die Oberflächen-Härtebearbeitung
an den Spur-Nuten 30 auf diese Weise abgeschlossen ist,
die Endabschnitte des Metallplattenelementes 4, in denen
die Spur-Nuten 30 ausgebildet worden sind, wie in 5 mit
abwechselnden langen und kurzen unterbrochenen Linien angedeutet,
angehoben, und die paarigen Flansch-Teile 21, 21 werden
in Bezug auf den Quersteg 20 senkrecht angehoben, so dass
das Gleitelement 2 mit im Wesentlichen rinnenartiger Querschnittsform
fertiggestellt ist.
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In
dem so ausgebildeten Gleitelement 2 ist ein Paar Spur-Nuten 30 an
vorgegebenen Positionen an den Plattenelement 4 ausgebildet,
und die paarigen Flansch-Teile 21 sind genau so weit angehoben, dass
die Spur-Nuten 30 sich gegenüberliegen. Des Weiteren ist
es, was die Spur-Nuten 30 angeht, möglich, Bearbeitung an dem flachen
Metallplattenelement 4 so durchzuführen, dass das Gleitelement
sehr einfach und kostengünstig
hergestellt werden kann. Des Weiteren ist kein anderes Teil als
das Metallplattenelement 4 erforderlich, um das Gleitelement 2 mit Endlos-Zirkulationswegen
für die
Kugeln 3 zu versehen, und es ist nicht notwendig, ein anderes
Bauteil herzustellen oder anzubringen. Daher ist die Anzahl von
Arbeitsstunden für
die Bearbeitung außerordentlich
gering, und es ist möglich,
eine Verbesserung der Zuverlässigkeit
hinsichtlich der Genauigkeit der spanenden Bearbeitung zu erreichen.
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6 und 7 zeigen
eine Rollführungsvorrichtung
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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In
der in 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform
wird ein massives Stahlelement mit im Wesentlichen rechteckiger
Querschnittsform als die Laufbahn-Schiene 1 eingesetzt.
Im Unterschied dazu wird in der zweiten Ausführungsform eine Laufbahn-Schiene 5 ausgebildet,
indem ein Metallplattenelement wie das Gleitelement 2 gebogen
wird. Die Laufbahn-Schiene 5 weist einen Basisabschnitt 50 auf,
der mit einer Schraube an einem Maschinenteil, wie beispielsweise
einem Bett oder einer Säule,
befestigt ist, sowie ein Paar Seitenwandabschnitte 51, 51,
die aufrechtstehend an dem Basisabschnitt 50 vorhanden
sind. Die Laufbahn-Schiene 5 ist in einer im Wesentlichen
kanalartigen Querschnittsform mit einer Aufnahme-Nut 50a zwischen
dem Paar Seitenwandabschnitte 51 ausgebildet, und Roll-Nuten 52 für die Kugeln 3 sind
in den äußeren Seitenflächen der
Seitenwandabschnitte 51 ausgebildet. Des Weiteren weist
der Basisabschnitt 50 ein Montageloch 53 auf,
durch das eine Befestigungsschraube hindurchzuführen ist.
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Die
Laufbahn-Schiene 5 kann leicht durch Pressen oder Walzprofilieren
hergestellt werden, und insbesondere beim Walzprofilieren können die
Vorgänge
des Ausbildens der Roll-Nuten 52 für die Kugeln 3 bis
zum Anheben der Seitenwandabschnitte 51 zusammen als eine
Reihe von Prozessen auf der gleichen Fertigungsstraße durchgeführt werden.
So kann die Laufbahn-Schiene 5 kostengünstig und in großen Mengen
hergestellt werden, und indem das Gleitelement 2 der ersten
Ausführungsform
mit der Laufbahn- Schiene 5 kombiniert
wird, ist es möglich, eine
Rollführungsvorrichtung
zu sehr niedrigen Kosten bereitzustellen.
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Das
Gleitelement 2, das in 6 und 7 dargestellt
ist, ist das gleiche wie das Gleitelement 2 der ersten
Ausführungsform,
das in 1 und 2 dargestellt ist, so dass dafür die gleichen
Bezugszeichen verwendet werden und eine ausführliche Beschreibung desselben
weggelassen wird.
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8 und 9 zeigen
im Folgenden eine Rollführungsvorrichtung
gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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In
der dritten Ausführungsform
ist die Rollführungsvorrichtung,
die in den 6 und 7 dargestellt
ist, mit einer Schraubenwelle 6a zum Antreiben des Gleitelementes 2 versehen,
die so ein lineares Stellglied bildet, das das Gleitelement 2 in
Reaktion auf die Drehung eines Motors hin- und herbewegt.
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Zwischen
den paarigen Flansch-Teilen der Laufbahn-Schiene 5, die
in einer rinnenartigen Form ausgebildet ist, ist die Schraubenwelle 6 angeordnet, die
sich in der Längsrichtung
der Laufbahn-Schiene erstreckt, und die Schraubenwelle 6a wird
von einem Lager (nicht dargestellt) drehbar so gelagert, dass sie in
Bezug auf die Laufbahn-Schiene 1 gedreht werden kann. Ein
Mutterelement 6b, das in Gewindeeingriff mit der Schraubenwelle 6a zu
bringen ist, ist an der unteren Fläche des Querstegs 20 des
Gleitelementes 2 befestigt, d.h. der Fläche an der Seite, die der Anregungsfläche 22 für ein bewegliches
Element gegenüberliegt.
So ist es, wenn die Schraubenwelle 6a von einem Motor gedreht
wird, möglich,
zu bewirken, dass das Gleitelement 2 entsprechend dem gedrehten
Maß der
Drehung der Schraubenwelle 6 an der Laufbahn-Schiene 5 entlang
eingezogen wird. Um das Antriebsdrehmoment des Motors zu verringern und
den Motor klein auszulegen, wird vorzugsweise eine Kombination aus
Schraubenwelle und Mutternelement eingesetzt, bei der das Mutternelement 6b über eine
große
Anzahl dazwischen befindlicher Kugeln, die endlos umlaufen, in Gewindeeingriff
mit der Schraubenwelle 6a gebracht wird. Die Kombination aus
der Schraubenwelle und dem Mutternelement kann jedoch auch von dem
Typ sein, bei dem die Schraubenwelle 6a und das Mutternelement 6b einfach
in Gleitkontakt miteinander sind.
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Bei
dem linearen Stellglied, das in 8 und 9 dargestellt
ist, befindet sich die Schraubenwelle 6a in der Aufnahme-Nut 50 der
rinnenartigen Laufbahn-Schiene 5, und das Mutternelement 6b,
das in Gewindeeingriff mit der Schraubenwelle 6a ist, befindet
sich ebenfalls in der Aufnahme-Nut 50a der Laufbahn-Schiene
und ist an dem Quersteg 20 des Gleitelementes 2 befestigt,
so dass die Schraubenwelle und das Mutternelement nicht aus der
Laufbahn-Schiene und dem Gleitelement vorstehen können, so
dass ein lineares Stellglied geringer Größe ausgebildet werden kann.
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10 und 11 zeigen
eine Rollführungsvorrichtung
gemäß der vierten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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In
dieser Ausführungsform
hat eine Laufbahn-Schiene 7 einen Basisabschnitt 70,
der mit Schrauben an einem Maschinenabschnitt, wie beispielsweise
einem Bett oder einer Säule
zu befestigen ist, und ein Paar Seitenwandabschnitte 71, 71, die
aufrecht stehend an dem Basisabschnitt 70 vorhanden sind.
Die Laufbahn-Schiene 70 hat eine Aufnahme-Nut 70a zwischen
dem Paar Seitenwandabschnitte 71 und ist in einer im Wesentlichen rinnenartigen
Querschnittsform ausgebildet, wobei Roll-Nuten 72 für die Kugeln 70 in
den Innenflächen der
Seitenwandabschnitte 71 ausgebildet sind. Des Weiteren
weist der Basisabschnitt 70 ein Anbringungsloch 73 auf,
durch das eine Befestigungsschraube hindurchzuführen ist.
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Ein
Gleitelement 8 weist einen Quersteg 80 und ein
Paar Flansch-Teile 81, 81 rechtwinklig zu dem
Quersteg 80 auf und ist in einer rinnenartigen Form ausgebildet
und lose in die Aufnahme-Nut der Laufbahn-Schiene eingefasst, wie
dies in 11 dargestellt ist. Das heißt, das
Gleitelement 8 befindet sich zwischen dem Paar Seitenabschnitte 71, 71 der Laufbahn-Schiene 7,
und die äußeren Seitenflächen der
Flansch-Teile 81 des Gleitelementes 80 und die inneren
Seitenflächen
der Seitenwandabschnitte 71 der Laufbahn-Schiene 7 liegen
einander über
dazwischen befindlich kleine Spalte gegenüber. Die obere Fläche des
Querstegs 80 steht aus der Aufnahme-Nut 70a der
Laufbahn-Schiene 7 nach oben vor und bildet eine Anbringungsfläche 82 für ein bewegliches
Element, wie beispielsweise einen Tisch. Der Quersteg 80 weist
Gewindelöcher 83 auf,
die in Gewindeeingriff mit Anbringungsschrauben zu bringen sind.
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Die
Spur-Nuten 30, die eine große Anzahl von Kugeln 3 aufnehmen,
sind wie in 10 dargestellt, in den äußeren Seitenflächen der
Flansch-Teile 81 des Gleitelementes 8 den inneren
Seitenflächen der
Seitenwandabschnitt 71 der Laufbahn-Schiene 7 über dazwischen
befindlich kleine Spalte gegenüberliegend
ausgebildet. Jede der Spur-Nuten ist vollständig die gleiche wie die unter
Bezugnahme auf 3 beschriebene und enthält die geradlinige Last-Nut 31,
die der Roll-Nut 72 der Laufbahn-Schiene 7 gegenüberliegt,
sowie eine Zirkulations-Nut 32, die bewirkt, dass die Kugeln
von einem Ende der geradlinigen Last-Nut 31 zum anderen
Ende derselben zirkulieren. Die Kugeln 3 rollen, während sie
Last zwischen den Roll-Nuten 72 der Laufbahn-Schiene 7 und
den geradlinigen Last-Nuten 31 des Gleitelementes 8 tragen,
und zirkulieren des Weiteren endlos durch die Zirkulations-Nuten,
während
sich das Gleitelement 8 in der Aufnahme-Nut 70 an
der Laufbahn-Schiene 7 entlang frei hin- und her bewegt.
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Auch
bei der Rollführungsvorrichtung,
die in 10 und 11 dargestellt
ist, wird das Gleitelement 8 ausgebildet, indem Biegen
eines flachen Metallplattenelementes durchgeführt wird. Das heißt, ein
Paar Spur-Nuten 30, 30 wird in einem vorgegebenen
Intervall in dem Metallplattenelement ausgebildet, und Biegen wird
an den Metallplattenelement so durchgeführt, dass sich die Spur-Nuten 30 in
den Außenseitenflächen der
Flansch-Teile befinden, so dass das Gleitelement 8 fertiggestellt
wird. Die Laufbahn-Schiene
wird ebenfalls aus einem flachen Metallplattenelement durch Walzprofilieren
oder dergleichen hergestellt. So kann die Rollführungsvorrichtung der vierten
Ausführungsform
wie die oben beschriebene Rollführungsvorrichtung
der zweiten Ausführungsform
ebenfalls einfach und kostengünstig ausgebildet
werden.
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Zusammenfassung
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Es
wird eine Rollführungsvorrichtung
geschaffen, die einfach und kostengünstig hergestellt werden kann,
indem eine Verringerung der Anzahl von Teilen erzielt wird, die
ein Gleitelement (2) bilden, und eine Verringerung von
Arbeitsstunden bei der maschinellen Bearbeitung erreicht wird. Die
Rollführungsvorrichtung
enthält
eine Laufbahn-Schiene (1) und das Gleitelement (2),
das an der Laufbahn-Schiene (1) über eine dazwischen befindliche große Anzahl
von Kugeln (3) angebracht ist, wobei das Gleitelement (2)
durch Biegen eines Metallplattenelementes (4) ausgebildet
wird und einen Quersteg (20) sowie ein Paar Flansch-Teile (21)
aufweist, so dass es in einer rinnenartigen Form ausgebildet ist,
und wobei jeder der Flansch-Teile (21) eine Spur-Nut (30)
aufweist, in der die Kugeln (3) zirkulieren, die Spur-Nut
(39) eine gerade Last-Nut (31) enthält, die
die Kugeln (3) rollen lässt,
während
sie eine Last aufnehmen, ein Paar Kugeln-Umlenk-Nuten (34),
die die Kugeln (3), die durch die gerade Last-Nut (31)
gerollt sind, von der Last befreien und dabei ihre Richtung ändern, sowie
eine lastfreie geradlinige Nut (34), die die Kugeln aus
der einen Kugelumlenk-Nut (34) in die andere Kugelumlenk-Nut (34) überführt.
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- 1
- Laufbahn-Schiene,
- 2
- Gleitelement,
- 3
- Kugel,
- 10
- Roll-Nut,
- 20
- Quersteg,
- 21
- Flansch-Teil,
- 30
- Spur-Nut,
- 31
- geradlinige
Last-Nut,
- 33
- lastfreie
geradlinige Nut,
- 34
- Kugel-Umleit-Nut